(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
波長帯域の異なる光を順次照射する光源装置と、
前記光源装置から体腔内の血管を含む被写体組織に順次照射される光の反射光を受光して、該受光した光の波長帯域に対応する画像データを順次出力する電子内視鏡と、
前記波長帯域の異なる光に対応する複数の画像データから、血管深さ、血管太さ、血管密度、血管分岐点密度および蛍光薬剤分布の少なくとも１つを含む血管特徴量を算出する血管特徴量算出手段と、
前記波長帯域の異なる光に対応する複数の画像データから、血管中の酸素飽和度の情報を算出する酸素飽和度算出手段と、
前記波長帯域の異なる光に対応する複数の画像データの少なくとも１つから、基準画像を生成する画像生成手段と、
前記基準画像から、前記血管特徴量および前記酸素飽和度に基づいて、血管特徴量および酸素飽和度の指定情報に対応する血管特徴量および酸素飽和度を有する関心領域を抽出する関心領域抽出手段と、
前記基準画像において、前記関心領域を強調した強調画像を生成する強調画像生成手段と、
前記強調画像を表示する画像表示手段とを備えることを特徴とする電子内視鏡システム。
【請求項２】
前記血管特徴量算出手段は、前記血管特徴量として、前記血管深さを算出するものであることを特徴とする請求項１に記載の電子内視鏡システム。
【請求項３】
前記指定情報は、前記血管深さが１００μｍ以下であり、前記酸素飽和度が２０％以下であることを特徴とする請求項２に記載の電子内視鏡システム。
【請求項４】
前記血管特徴量算出手段は、前記血管特徴量として、前記血管太さを算出するものであることを特徴とする請求項１に記載の電子内視鏡システム。
【請求項５】
前記指定情報は、前記血管太さが２０μｍ以下であり、前記酸素飽和度が２０％以下であることを特徴とする請求項４に記載の電子内視鏡システム。
【請求項６】
前記血管特徴量算出手段は、前記血管特徴量として、前記血管密度を算出するものであることを特徴とする請求項１に記載の電子内視鏡システム。
【請求項７】
前記指定情報は、２０μｍ以下の血管の前記血管密度が２本／１００μｍ以上であり、前記酸素飽和度が２０％以下であることを特徴とする請求項６に記載の電子内視鏡システム。
【請求項８】
前記血管特徴量算出手段は、前記血管特徴量として、前記血管分岐点密度を算出するものであることを特徴とする請求項１に記載の電子内視鏡システム。
【請求項９】
前記指定情報は、前記血管分岐点密度が１個／（５０×５０（μｍ）２）以上であり、前記酸素飽和度が２０％以下であることを特徴とする請求項８に記載の電子内視鏡システム。
【請求項１０】
前記血管特徴量算出手段は、前記蛍光薬剤分布として、前記波長帯域の異なる複数の光の画像データのうち、第１波長帯域の光に対応する第１画素データと該第１波長帯域とは異なる第２波長帯域の光に対応する第２画素データとの輝度比の分布を算出するものであることを特徴とする請求項１に記載の電子内視鏡システム。
【請求項１１】
前記指定情報は、前記蛍光薬剤分布としての輝度比の大きさが前記輝度比の分布の上位２０％以内であり、前記酸素飽和度が２０％以下であることを特徴とする請求項１０に記載の電子内視鏡システム。
【請求項１２】
前記指定情報は、入力手段を介して設定されることを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載の電子内視鏡システム。
【請求項１３】
あらかじめ血管特徴量および酸素飽和度の組み合わせが複数設定されており、入力手段を介して選択された組み合わせに応じて前記指定情報が設定されることを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載の電子内視鏡システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子内視鏡で撮像した画像から血管に関する情報を取得するとともに、取得した情報を画像化する電子内視鏡システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の医療分野では、電子内視鏡を用いた診断や治療が数多く行なわれている。電子内視鏡は、被検者の体腔内に挿入される細長の挿入部を備えており、この挿入部の先端にはＣＣＤなどの撮像装置が内蔵されている。また、電子内視鏡は光源装置に接続されており、光源装置で発せられた光は、挿入部の先端から体腔内部に対して照射される。このように体腔内部に光が照射された状態で、体腔内の被写体組織が、挿入部の先端の撮像装置によって撮像される。撮像により得られた画像は、電子内視鏡に接続されたプロセッサ装置で各種処理が施された後、モニタに表示される。したがって、電子内視鏡を用いることによって、被検者の体腔内の画像をリアルタイムに確認することができるため、診断などを確実に行うことができる。
【０００３】
光源装置には、波長が青色領域から赤色領域にわたる白色の広帯域光を発することができるキセノンランプなどの白色光源が用いられている。体腔内の照射に白色の広帯域光を用いることで、撮像画像から被写体組織全体を把握することができる。しかしながら、広帯域光を照射したときに得られる撮像画像からは、被写体組織全体を大まかに把握することはできるものの、微細血管、深層血管、ピットパターン（腺口構造）、陥凹や隆起といった凹凸構造などの被写体組織は明瞭に観察することが難しいことがある。このような被写体組織に対しては、波長を特定領域に制限した狭帯域光を照射することで、明瞭に観察できるようになることが知られている。また、狭帯域光を照射したときの画像データからは、血管中の酸素飽和度など被写体組織に関する各種情報を得られることが知られている。
【０００４】
例えば、特許文献１では、酸素飽和度の情報を含む可視画像（通常画像）を取得するとともに、第１および第２の波長分離手段を備え、酸素飽和度の情報を含む可視領域の画像を取得することで、可視画像に対して酸素飽和度の変化を反映させた画像を表示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平６−２８５０５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
近年では、血管深さと酸素飽和度の両方を同時に把握しながら、診断等を行ないたいという要望がある。しかしながら、血管中のヘモグロビンの吸光度は波長によって著しく変化する（図５参照）など様々な要因によって、血管深さに関する情報と酸素飽和度に関する情報の両方を同時に取得することは容易ではない。
【０００７】
例えば、特許文献１のように、第１および第２の波長分離手段を備えることで、ヘモグロビンの酸素飽和度に関する情報を得ることはできるものの、酸素飽和度の変化に応じてのみ可視画像を変化させており、血管の特徴量に関する情報は反映されていなかった。
【０００８】
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、血管特徴量算出手段と酸素飽和度算出手段との両方を備えることで、血管特徴量と酸素飽和度情報の組み合わせによって、診断上関心のある関心領域を選択的に強調、抑制することができる電子内視鏡システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明は、波長帯域の異なる光を順次照射する光源装置と、前記光源装置から体腔内の血管を含む被写体組織に順次照射される光の反射光を受光して、該受光した光の波長帯域に対応する画像データを順次出力する電子内視鏡と、前記波長帯域の異なる光に対応する複数の画像データから、血管深さ、血管太さ、血管密度、血管分岐点密度および蛍光薬剤分布の少なくとも１つを含む血管特徴量を算出する血管特徴量算出手段と、前記波長帯域の異なる光に対応する複数の画像データから、血管中の酸素飽和度の情報を算出する酸素飽和度算出手段と、前記波長帯域の異なる光に対応する複数の画像データの少なくとも１つから、基準画像を生成する画像生成手段と、前記基準画像から、前記血管特徴量および前記酸素飽和度に基づいて、血管特徴量および酸素飽和度の指定情報に対応する血管特徴量および酸素飽和度を有する関心領域を抽出する関心領域抽出手段と、前記基準画像において、前記関心領域を強調した強調画像を生成する強調画像生成手段と、前記強調画像を表示する画像表示手段とを備えることを特徴とする電子内視鏡システムを提供する。
【００１０】
前記血管特徴量算出手段は、前記血管特徴量として、前記血管深さを算出するものであることを特徴とすることが好ましく、前記指定情報は、前記血管深さが１００μｍ以下であり、前記酸素飽和度が２０％以下であることが好ましい。
【００１１】
また、前記血管特徴量算出手段は、前記血管特徴量として、前記血管太さを算出するものであることが好ましく、前記指定情報は、前記血管太さが２０μｍ以下であり、前記酸素飽和度が２０％以下であることが好ましい。
【００１２】
さらに、前記血管特徴量算出手段は、前記血管特徴量として、前記血管密度を算出するものであることが好ましく、前記指定情報は、２０μｍ以下の血管の前記血管密度が２本／１００μｍ以上であり、前記酸素飽和度が２０％以下であることが好ましい。
【００１３】
また、さらに、前記血管特徴量算出手段は、前記血管特徴量として、前記血管分岐点密度を算出するものであることが好ましく、前記指定情報は、前記血管分岐点密度が１個／（５０×５０（μｍ）２）以上であり、前記酸素飽和度が２０％以下であることが好ましい。
【００１４】
また、前記血管特徴量算出手段は、前記蛍光薬剤分布として、前記波長帯域の異なる複数の光の画像データのうち、第１波長帯域の光に対応する第１画素データと該第１波長帯域とは異なる第２波長帯域の光に対応する第２画素データとの輝度比の分布を算出するものであることが好ましく、前記指定情報は、前記蛍光薬剤分布としての輝度比の大きさが前記輝度比の分布の上位２０％以内であり、前記酸素飽和度が２０％以下であることが好ましい。
【００１５】
前記指定情報は、入力手段を介して設定されることが好ましく、あらかじめ血管特徴量および酸素飽和度の組み合わせが複数設定されており、入力手段を介して選択された組み合わせに応じて前記指定情報が設定されることを特徴とすることが好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、少なくとも一方の中心波長が４５０ｎｍ以下である第１及び第２の狭帯域光に対応する第１及び第２の狭帯域信号を取得し、その第１及び第２の狭帯域信号に基づいて、血管深さに関する血管深さ情報及び酸素飽和度に関する酸素飽和度情報の両方を含む血管情報を求め、これら情報を選択的又は同時に表示手段に表示することから、血管深さに関する情報と酸素飽和度に関する情報の両方を同時に取得することができるとともに、それら２つの情報を同時表示することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施形態の電子内視鏡システムの外観図である。
【図２】本実施形態の電子内視鏡システムの電気的構成を示すブロック図である。
【図３】Ｒ色、Ｇ色、Ｂ色のカラーフィルタの分光透過率を示すグラフである。
【図４】（Ａ）は通常光画像モード時におけるＣＣＤの撮像動作を、（Ｂ）は特殊光画像モード時におけるＣＣＤの撮像動作を説明する説明図である。
【図５】ヘモグロビンの吸収係数を示すグラフである。
【図６】第１及び２輝度比Ｓ１／Ｓ３，Ｓ２／Ｓ３と血管深さ及び酸素飽和度との相関関係を示すグラフである。
【図７】（Ａ）は第１及び第２輝度比Ｓ１＊／Ｓ３＊，Ｓ２＊／Ｓ３＊から輝度座標系における座標（Ｘ＊，Ｙ＊）を求める方法を、（Ｂ）は座標（Ｘ＊，Ｙ＊）に対応する血管情報座標系の座標（Ｕ＊，Ｖ＊）を求める方法を説明する説明図である。
【図８】強調広帯域画像と血管深さ画像又は酸素飽和度画像のいずれか一方とが表示されるモニタの画像図である。
【図９】強調広帯域画像、血管深さ画像および酸素飽和度画像が同時表示されるモニタの画像図である。
【図１０】血管深さ−酸素飽和度情報を算出し、血管特徴量および酸素飽和度情報に基づき関心領域を抽出し、強調画像を生成する手順を示すフローチャートの前半部分である。
【図１１】血管深さ−酸素飽和度情報を算出し、血管特徴量および酸素飽和度情報に基づき関心領域を抽出し、強調画像を生成する手順を示すフローチャートの後半部分である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
図１に示すように、本発明の第１実施形態の電子内視鏡システム１０は、被検者の体腔内を撮像する電子内視鏡１１と、撮像により得られた信号に基づいて体腔内の被写体組織の画像を生成するプロセッサ装置１２と、体腔内を照射する光を供給する光源装置１３と、体腔内の画像を表示するモニタ１４とを備えている。電子内視鏡１１は、体腔内に挿入される可撓性の挿入部１６と、挿入部１６の基端部分に設けられた操作部１７と、操作部１７とプロセッサ装置１２及び光源装置１３との間を連結するユニバーサルコード１８とを備えている。
【００１９】
挿入部１６の先端には、複数の湾曲駒を連結した湾曲部１９が形成されている。湾曲部１９は、操作部のアングルノブ２１を操作することにより、上下左右方向に湾曲動作する。湾曲部１９の先端には、体腔内撮影用の光学系等を内蔵した先端部１６ａが設けられており、この先端部１６ａは、湾曲部１９の湾曲動作によって体腔内の所望の方向に向けられる。
【００２０】
ユニバーサルコード１８には、プロセッサ装置１２および光源装置１３側にコネクタ２４が取り付けられている。コネクタ２４は、通信用コネクタと光源用コネクタからなる複合タイプのコネクタであり、電子内視鏡１１は、このコネクタ２４を介して、プロセッサ装置１２および光源装置１３に着脱自在に接続される。
【００２１】
図２に示すように、光源装置１３は、広帯域光源３０と、シャッタ３１と、シャッタ駆動部３２と、第１〜第３狭帯域光源３３〜３５と、カプラ３６と、光源切替部３７とを備えている。広帯域光源３０はキセノンランプ、白色ＬＥＤ、マイクロホワイト光源などであり、波長が赤色領域から青色領域（約４７０〜７００ｎｍ）にわたる広帯域光ＢＢを発生する。広帯域光源３０は、電子内視鏡１１の使用中、常時点灯している。広帯域光源３０から発せられた広帯域光ＢＢは、集光レンズ３９により集光されて、広帯域用光ファイバ４０に入射する。
【００２２】
シャッタ３１は、広帯域光源３０と集光レンズ３９との間に設けられており、広帯域光ＢＢの光路に挿入されて広帯域光ＢＢを遮光する挿入位置と、挿入位置から退避して広帯域光ＢＢが集光レンズ３９に向かうことを許容する退避位置との間で移動自在となっている。シャッタ駆動部３２はプロセッサ装置内のコントローラ５９に接続されており、コントローラ５９からの指示に基づいてシャッタ３１の駆動を制御する。
【００２３】
第１〜第３狭帯域光源３３〜３５はレーザーダイオードなどであり、第１狭帯域光源３３は、波長が４４０±１０ｎｍに、好ましくは４４５ｎｍに制限された狭帯域の光（以下「第１狭帯域光Ｎ１」とする）を、第２狭帯域光源３４は波長が４７０±１０ｎｍに、好ましくは４７３ｎｍに制限された狭帯域の光（以下「第２狭帯域光Ｎ２」とする）を、第３狭帯域光源３５は波長が４００±１０ｎｍに、好ましくは４０５ｎｍに制限された狭帯域の光（以下「第３狭帯域光Ｎ３」とする）を発生する。第１〜第３狭帯域光源３３〜３５はそれぞれ第１〜第３狭帯域用光ファイバ３３ａ〜３５ａに接続されており、各光源で発せられた第１〜第３狭帯域光Ｎ１〜Ｎ３は第１〜第３狭帯域用光ファイバ３３ａ〜３５ａに入射する。
【００２４】
カプラ３６は、電子内視鏡内のライトガイド４３と、広帯域用光ファイバ４０及び第１〜第３狭帯域用光ファイバ３３ａ〜３５ａとを連結する。これにより、広帯域光ＢＢは、広帯域用光ファイバ４０を介して、ライトガイド４３に入射することが可能となる。
また、第１〜第３狭帯域光Ｎ１〜Ｎ３は、第１〜第３狭帯域用光ファイバ３３ａ〜３５ａを介して、ライトガイド４３に入射することが可能となる。
【００２５】
光源切替部３７はプロセッサ装置内のコントローラ５９に接続されており、コントローラ５９からの指示に基づいて、第１〜第３狭帯域光源３３〜３５をＯＮ（点灯）またはＯＦＦ（消灯）に切り替える。第１実施形態では、広帯域光ＢＢを用いた通常光画像モードに設定されている場合には、広帯域光ＢＢが体腔内に照射されて通常光画像の撮像が行なわれる一方、第１〜第３狭帯域光源３３〜３５はＯＦＦにされる。これに対して、第１〜第３狭帯域光Ｎ１〜Ｎ３を用いた特殊光画像モードに設定されている場合には、広帯域光ＢＢの体腔内への照射が停止される一方、第１〜第３狭帯域光源３３〜３５が順次ＯＮに切り替えられて特殊光画像の撮像が行なわれる。
【００２６】
具体的には、まず、第１狭帯域光源３３が光源切替部３７によりＯＮに切り替えられる。そして、第１狭帯域光Ｎ１が体腔内に照射された状態で、被写体組織の撮像が行なわれる。撮像が完了すると、コントローラ５９から光源切替の指示がなされ、第１狭帯域光源３３がＯＦＦに、第２狭帯域光源３４がＯＮに切り替えられる。そして、第２狭帯域光Ｎ２を体腔内に照射した状態での撮像が完了すると、同様にして、第２狭帯域光源３４がＯＦＦに、第３狭帯域光源３５がＯＮに切り替えられる。さらに、第３狭帯域光Ｎ３を体腔内に照射した状態での撮像が完了すると、第３狭帯域光源３５がＯＦＦに切り替えられる。
【００２７】
電子内視鏡１１は、ライトガイド４３、ＣＣＤ４４、アナログ処理回路４５（ＡＦＥ：Ａｎａｌｏｇ  Ｆｒｏｎｔ  Ｅｎｄ）、撮像制御部４６を備えている。ライトガイド４３は大口径光ファイバ、バンドルファイバなどであり、入射端が光源装置内のカプラ３６に挿入されており、出射端が先端部１６ａに設けられた照射レンズ４８に向けられている。光源装置１３で発せられた光は、ライトガイド４３により導光された後、照射レンズ４８に向けて出射する。照射レンズ４８に入射した光は、先端部１６ａの端面に取り付けられた照明窓４９を通して、体腔内に照射される。体腔内で反射した広帯域光ＢＢ及び第１〜第３狭帯域光Ｎ１〜Ｎ３は、先端部１６ａの端面に取り付けられた観察窓５０を通して、集光レンズ５１に入射する。
【００２８】
ＣＣＤ４４は、集光レンズ５１からの光を撮像面４４ａで受光し、受光した光を光電変換して信号電荷を蓄積し、蓄積した信号電荷を撮像信号として読み出す。読み出された撮
像信号は、ＡＦＥ４５に送られる。また、ＣＣＤ４４はカラーＣＣＤであり、撮像面４４
ａには、Ｒ色、Ｇ色、Ｂ色のいずれかのカラーフィルタが設けられたＲ画素、Ｇ画素、
Ｂ画素の３色の画素が配列されている。
【００２９】
Ｒ色、Ｇ色、Ｂ色のカラーフィルタは、図３に示すような分光透過率５２，５３，５４を有している。集光レンズ５１に入射する光のうち、広帯域光ＢＢは波長が約４７０〜７００ｎｍにわたるため、Ｒ色、Ｇ色、Ｂ色のカラーフィルタは、広帯域光ＢＢのうちそれぞれの分光透過率５２，５３，５４に応じた波長の光を透過する。ここで、Ｒ画素で光電変換された信号を撮像信号Ｒ、Ｇ画素で光電変換された信号を撮像信号Ｇ、Ｂ画素で光電変換された信号を撮像信号Ｂとすると、ＣＣＤ４４に広帯域光ＢＢが入射した場合には、撮像信号Ｒ、撮像信号Ｇ、及び撮像信号Ｂからなる広帯域撮像信号が得られる。
【００３０】
一方、集光レンズ５１に入射する光のうち第１狭帯域光Ｎ１は、波長が４４０±１０ｎｍであるため、Ｂ色のカラーフィルタのみを透過する。したがって、ＣＣＤ４４に第１狭帯域光Ｎ１が入射することで、撮像信号Ｂからなる第１狭帯域撮像信号が得られる。また、第２狭帯域光Ｎ２は、波長が４７０±１０ｎｍであるため、Ｂ色及びＧ色のカラーフィルタの両方を透過する。したがって、ＣＣＤ４４に第２狭帯域光Ｎ２が入射することで、撮像信号Ｂと撮像信号Ｇとからなる第２狭帯域撮像信号が得られる。また、第３狭帯域光Ｎ３は、波長が４００±１０ｎｍであるため、Ｂ色のカラーフィルタのみを透過する。したがって、ＣＣＤ４４に第３狭帯域光Ｎ３が入射することで、撮像信号Ｂからなる第３狭帯域撮像信号が得られる。
【００３１】
ＡＦＥ４５は、相関二重サンプリング回路（ＣＤＳ）、自動ゲイン制御回路（ＡＧＣ）、及びアナログ／デジタル変換器（Ａ／Ｄ）（いずれも図示省略）から構成されている。ＣＤＳは、ＣＣＤ４４からの撮像信号に対して相関二重サンプリング処理を施し、ＣＣＤ４４の駆動により生じたノイズを除去する。ＡＧＣは、ＣＤＳによりノイズが除去された撮像信号を増幅する。Ａ／Ｄは、ＡＧＣで増幅された撮像信号を、所定のビット数のデジタルな撮像信号に変換してプロセッサ装置１２に入力する。
【００３２】
撮像制御部４６は、プロセッサ装置１２内のコントローラ５９に接続されており、コントローラ５９から指示がなされたときにＣＣＤ４４に対して駆動信号を送る。ＣＣＤ４４は、撮像制御部４６からの駆動信号に基づいて、所定のフレームレートで撮像信号をＡＦＥ４５に出力する。第１実施形態では、通常光画像モードに設定されている場合、図４（Ａ）に示すように、１フレームの取得期間内で、広帯域光ＢＢを光電変換して信号電荷を蓄積するステップと、蓄積した信号電荷を広帯域撮像信号として読み出すステップとの合計２つの動作が行なわれる。この動作は、通常光画像モードに設定されている間、繰り返し行なわれる。
【００３３】
これに対して、通常光画像モードから特殊光画像モードに切り替えられると、図４（Ｂ）に示すように、まず最初に、１フレームの取得期間内で、第１狭帯域光Ｎ１を光電変換して信号電荷を蓄積するステップと、蓄積した信号電荷を第１狭帯域撮像信号として読み出すステップとの合計２つの動作が行なわれる。第１狭帯域撮像信号の読み出しが完了すると、１フレームの取得期間内で、第２狭帯域光Ｎ２を光電変換して信号電荷を蓄積するステップと、蓄積した信号電荷を第２狭帯域撮像信号として読み出すステップとが行なわれる。第２狭帯域撮像信号の読み出しが完了すると、１フレームの取得期間内で、第３狭帯域光Ｎ３を光電変換して信号電荷を蓄積するステップと、蓄積した信号電荷を第３狭帯域撮像信号として読み出すステップとが行なわれる。
【００３４】
図２に示すように、プロセッサ装置１２は、デジタル信号処理部５５（ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ））と、フレームメモリ５６と、血管画像生成部５７と、表示制御回路５８を備えており、コントローラ５９が各部を制御している。ＤＳＰ５５は、電子内視鏡のＡＦＥ４５から出力された広帯域撮像信号及び第１〜第３狭帯域撮像信号に対し、色分離、色補間、ホワイトバランス調整、ガンマ補正などを行うことによって、広帯域画像データ及び第１〜第３狭帯域画像データを作成する。フレームメモリ５６は、ＤＳＰ５５で作成された広帯域画像データ及び第１〜第３狭帯域画像データを記憶する。広帯域画像データは、Ｒ色、Ｇ色、Ｂ色が含まれるカラー画像データである。
【００３５】
血管画像生成部５７は、輝度比算出部６０と、相関関係記憶部６１と、血管深さ−酸素飽和度算出部６２と、血管深さ画像生成部６３と、酸素飽和度画像生成部６４と、血管特徴量算出部と、関心領域抽出部と、強調画像生成部とを備えている。輝度比算出部６０は、フレームメモリ５６に記憶した第１〜第３狭帯域光画像データから、血管が含まれる血管領域を特定する。そして、輝度比算出部６０は、血管領域内の同じ位置の画素について、第１及び第３狭帯域画像データ間の第１輝度比Ｓ１／Ｓ３を求めるとともに、第２及び第３狭帯域画像データ間の第２輝度比Ｓ２／Ｓ３を求める。ここで、Ｓ１は第１狭帯域光画像データの画素の輝度値を、Ｓ２は第２狭帯域光画像データの画素の輝度値を、Ｓ３は第３狭帯域光画像データの画素の輝度値を表している。なお、血管領域の特定方法としては、例えば、血管部分の輝度値とそれ以外の輝度値の差から血管領域を求める方法がある。
【００３６】
相関関係記憶部６１は、第１及び第２輝度比Ｓ１／Ｓ３，Ｓ２／Ｓ３と、血管中の酸素飽和度及び血管深さとの相関関係を記憶している。この相関関係は、血管が図５に示すヘモグロビンの吸光係数を有する場合の相関関係であり、これまでの診断等で蓄積された多数の第１〜第３狭帯域光画像データを分析することにより得られたものである。図５に示すように、血管中のヘモグロビンは、照射する光の波長によって吸光係数μａが変化する吸光特性を持っている。吸光係数μａは、ヘモグロビンの光の吸収の大きさである吸光度を表すもので、ヘモグロビンに照射された光の減衰状況を表すＩ０ｅｘｐ（−μａ×ｘ）の式の係数である。ここで、Ｉ０は光源装置から被写体組織に照射される光の強度であり、ｘ（ｃｍ）は被写体組織内の血管までの深さである。
【００３７】
また、酸素と結合していない還元ヘモグロビン７０と、酸素と結合した酸化ヘモグロビン７１は、異なる吸光特性を持っており、同じ吸光度（吸光係数μａ）を示す等吸収点（図５における各ヘモグロビン７０，７１の交点）を除いて、吸光度に差が生じる。吸光度に差があると、同じ血管に対して、同じ強度かつ同じ波長の光を照射しても、輝度値が変化する。また、同じ強度の光を照射しても、波長が異なれば吸光係数μａが変わるので、輝度値が変化する。
【００３８】
以上のようなヘモグロビンの吸光特性を鑑みると、酸素飽和度によって吸光度に違いが出る波長が４４５ｎｍと４０５ｎｍにあること、及び血管深さ情報抽出のためには深達度の短い短波長領域が必要となることから、第１〜第３狭帯域光Ｎ１〜Ｎ３には、中心波長が４５０ｎｍ以下の波長領域を持つ狭帯域光を少なくとも１つ含めることが好ましい。このような狭帯域光は、第１実施形態では第１及び第２狭帯域光に相当する。また、酸素飽和度が同じでも、波長が異なれば吸収係数の値も異なり、粘膜中の深達度も異なっている。したがって、波長によって深達度が異なる光の特性を利用することで、輝度比と血管深さの相関関係を得ることができる。
【００３９】
相関関係記憶部６１は、図６に示すように、第１及び第２輝度比Ｓ１／Ｓ３、Ｓ２／Ｓ３を表す輝度座標系６６の座標と、酸素飽和度及び血管深さを表す血管情報座標系６７の座標との対応付けによって、相関関係を記憶している。輝度座標系６６はＸＹ座標系であり、Ｘ軸は第１輝度比Ｓ１／Ｓ３を、Ｙ軸は第２輝度比Ｓ２／Ｓ３を表している。血管情報座標系６７は輝度座標系６６上に設けられたＵＶ座標系であり、Ｕ軸は血管深さを、Ｖ軸は酸素飽和度を表している。Ｕ軸は、血管深さが輝度座標系６６に対して正の相関関係があることから、正の傾きを有している。このＵ軸に関して、右斜め上に行くほど血管は浅いことを、左斜め下に行くほど血管が深いことを示している。一方、Ｖ軸は、酸素飽和度が輝度座標系６６に対して負の相関関係を有することから、負の傾きを有している。このＶ軸に関して、左斜め上に行くほど酸素飽和度が低いことを、右斜め下に行くほど酸素飽和度が高いことを示している。
【００４０】
また、血管情報座標系６７においては、Ｕ軸とＶ軸とは交点Ｐで直交している。これは、第１狭帯域光Ｎ１の照射時と第２狭帯域光Ｎ２の照射時とで吸光の大小関係が逆転しているためである。即ち、図５に示すように、波長が４４０±１０ｎｍである第１狭帯域光Ｎ１を照射した場合には、還元ヘモグロビン７０の吸光係数は、酸素飽和度が高い酸化ヘモグロビン７１の吸光係数よりも大きくなるのに対して、波長が４７０±１０ｎｍである第２狭帯域光Ｎ２を照射した場合には、酸化ヘモグロビン７１の吸光係数のほうが還元ヘモグロビン７０の吸光係数よりも大きくなっているため、吸光の大小関係が逆転している。
なお、第１〜第３狭帯域光Ｎ１〜Ｎ３に代えて、吸光の大小関係が逆転しない狭帯域光を照射したときには、Ｕ軸とＶ軸とは直交しなくなる。また、波長が４００±１０ｎｍである第３狭帯域光Ｎ３を照射したときには、酸化ヘモグロビンと還元ヘモグロビンの吸光係数はほぼ等しくなっている。
【００４１】
血管深さ−酸素飽和度算出部６２は、相関関係記憶部６１の相関関係に基づき、輝度比算出部６０で算出された第１及び第２輝度比Ｓ１／Ｓ３、Ｓ２／Ｓ３に対応する酸素飽和度と血管深さを特定する。ここで、輝度比算出部６０で算出された第１及び第２輝度比Ｓ１／Ｓ３、Ｓ２／Ｓ３のうち、血管領域内の所定画素についての第１輝度比をＳ１＊／Ｓ３＊とし、第２輝度比をＳ２＊／Ｓ３＊とする。
【００４２】
血管深さ−酸素飽和度算出部６２は、図７（Ａ）に示すように、輝度座標系６６において、第１及び第２輝度比Ｓ１＊／Ｓ３＊、Ｓ２＊／Ｓ３＊に対応する座標（Ｘ＊、Ｙ＊）を特定する。座標（Ｘ＊、Ｙ＊）が特定されたら、図７（Ｂ）に示すように、血管情報座標系６７において、座標（Ｘ＊、Ｙ＊）に対応する座標（Ｕ＊、Ｖ＊）を特定する。これにより、血管領域内の所定位置の画素について、血管深さ情報Ｕ＊及び酸素飽和度情報Ｖ＊が求まる。
【００４３】
血管深さ画像生成部６３は、血管深さの程度に応じてカラー情報が割り当てられたカラーマップ６３ａ（ＣＭ（Ｃｏｌｏｒ  Ｍａｐ））を備えている。カラーマップ６３ａには、例えば、血管深さが表層であるときには青、中層であるときには緑、深層であるときには赤というように、血管深さの程度に応じて、明瞭に区別することができる色が割り当てられている。血管深さ画像生成部６３は、カラーマップ６３ａから、血管深さ−酸素飽和度算出部６２で算出された血管深さ情報Ｕ＊に対応するカラー情報を特定する。
【００４４】
血管深さ画像生成部６３は、血管領域内の全ての画素についてカラー情報が特定されると、フレームメモリ５６から広帯域画像データを読み出し、読み出された広帯域光画像データに対してカラー情報を反映させる。これにより、血管深さの情報が反映された血管深さ画像データが生成される。生成された血管深さ画像データは再度フレームメモリ５６に記憶される。なお、カラー情報は、広帯域光画像データにではなく、第１〜第３狭帯域画像データのいずれか、あるいはこれらを合成した合成画像に対して反映させてもよい。
【００４５】
酸素飽和度画像生成部６４は、酸素飽和度の程度に応じてカラー情報が割り当てられたカラーマップ６４ａ（ＣＭ（Ｃｏｌｏｒ  Ｍａｐ））を備えている。カラーマップ６４ａには、例えば、低酸素飽和度であるときにはシアン、中酸素飽和度であるときにはマゼンダ、光酸素飽和度であるときにはイエローというように、酸素飽和度の程度に応じて、明瞭に区別することができる色が割り当てられている。酸素飽和度画像生成部６４は、血管深さ画像生成部と同様に、カラーマップ６４ａから血管深さ−酸素飽和度算出部で算出された酸素飽和度情報Ｖ＊に対応するカラー情報を特定する。そして、このカラー情報を広帯域画像データに反映させることにより、酸素飽和度画像データを生成する。生成された酸素飽和度画像データは、血管深さ画像データと同様、フレームメモリ５６に記憶される。
【００４６】
血管特徴量算出部６５は、図示しない入力手段において入力された指定情報に基づき、画像データから、血管深さ（被写体組織表面からの血管の深さ）、血管太さ、血管密度、血管分岐点密度および蛍光薬剤分布の少なくとも１つを含む血管特徴量を算出する。第１実施形態では、血管特徴量算出部６５は、血管特徴量として血管深さを算出するものであるが、前述のように、血管深さ情報Ｕ＊が、血管深さ−酸素飽和度算出部６２により算出される。つまり、第１実施形態において、血管特徴量算出部６５は、血管深さ−酸素飽和度算出部６２で血管深さ情報Ｕ＊を算出する部分に相当する。
【００４７】
関心領域抽出部６９は、血管特徴量および酸素飽和度情報Ｖ＊に基づいて、広帯域画像データに対応する広帯域画像から、血管特徴量および酸素飽和度の指定情報に対応する血管特徴量および酸素飽和度を有する関心領域を抽出する。
ここで、指定情報は、強調画像生成部７０により生成される強調画像において、強調表示させたい領域（つまり、関心領域）の血管特徴量および酸素飽和度の情報を指定するものであり、撮影技師等により、図示していない入力手段を介して設定（入力）される。第１実施形態では、指定情報として、血管深さが１００μｍ以下で、酸素飽和度が２０％以下と指定されたとすると、関心領域抽出部６９は、広帯域画像から、血管深さが１００μｍ以下、および、酸素飽和度が２０％以下の領域を関心領域として抽出する。
血管深さが１００μｍ以下の血管は約２０μｍ程度の血管太さであることが知られている。また、波長４０５ｎｍの第３狭帯域光Ｎ３を照射して取得された第３狭帯域画像データは、被写体組織表面からの深さ１００μｍ程度までの太さ１０〜２０μｍ程度の血管に対応する画素が高コントラスト（輝度値大）となることが経験的に分かっている。従って、強調画像生成部７０は、第３狭帯域画像データから、所定の閾値以上の輝度値を有する画像データを抽出することにより、血管深さ１００μｍ以下の太さ２０μｍ相当の周波数帯域の血管を抽出することができる。
なお、関心領域抽出部が、指定情報に対応した関心領域を抽出する方法は何ら限定されない。
【００４８】
強調画像生成部７０は、広帯域画像において、関心領域を強調した強調画像を生成する。つまり、強調画像に対応する強調画像データは、フレームメモリ５６に記憶される。第１実施形態では、強調画像生成部６９により、広帯域画像において、血管深さが１００μｍ以下で、酸素飽和度が２０％以下の領域（に含まれる太さ２０μｍ程度の周波数帯域の血管）が強調された画像が生成される。
なお、強調画像生成部７０による強調表示の方法は何ら限定されない。例えば、輝度値を上げる、または、下げてもよいし、シャープネス処理（エッジ強調）を行ってもよい。
【００４９】
表示制御回路５８は、フレームメモリ５６から、強調画像生成部７０において生成された少なくとも１つの強調画像を読み出し、読み出した画像をモニタ１４に表示する。画像の表示形態としては様々なパターンが考えられる。例えば、図８に示すように、モニタ１４の一方の側に強調広帯域画像７２を表示させ、他方の側に、画像切替ＳＷ６８（図２参照）により選択された血管深さ画像７３または酸素飽和度画像７４のいずれかを表示させるようにしてもよい。図８の血管深さ画像７３では、血管画像７５は表層血管を示す青色で、血管画像７６は中層血管を示す緑色で、血管画像７７は深層血管を示す赤色で表されている。また、酸素飽和度画像７４では、血管画像８０は低酸素飽和度を示すシアンで、血管画像８１は中酸素飽和度を示すマゼンダで、血管画像８２は高酸素飽和度を示すイエローで表されている。
【００５０】
図８に対して、図９に示すように、強調広帯域画像７２、血管深さ画像７３及び酸素飽和度画像７４を同時に表示するようにしてもよい。
【００５１】
次に、電子内視鏡システム１０の動作を、図１０に示すフローチャートを用いて説明する。
まず、コンソール２３の操作により、通常光画像モードから特殊光画像モードに切り替える。特殊光画像モードに切り替えられると、この切替時点での広帯域画像データが、血管深さ画像または酸素飽和度画像の生成に用いられる画像データとしてフレームメモリ５６に記憶される。なお、血管深さ画像等の生成に用いる広帯域画像データは、コンソール操作前のものを使用してもよい。
【００５２】
そして、コントローラ５９からシャッタ駆動部３２に対して照射停止信号が送られると、シャッタ駆動部３２は、シャッタ３１を退避位置から挿入位置に移動させ、体腔内への広帯域光ＢＢの照射を停止する。広帯域光ＢＢの照射が停止されると、コントローラ５９から光源切替部３７に対して照射開始指示が送られる。これにより、光源切替部３７は、第１狭帯域光源３３をＯＮにし、第１狭帯域光Ｎ１を体腔内に照射する。第１狭帯域光Ｎ１が体腔内に照射されると、コントローラ５９から撮像駆動部４６に対して撮像指示が送られる。これにより、第１狭帯域光Ｎ１が照射された状態で撮像が行なわれ、撮像により得られた第１狭帯域撮像信号は、ＡＦＥ４５を介して、ＤＳＰ５５に送られる。ＤＳＰ５５では第１狭帯域撮像信号に基づいて第１狭帯域画像データが生成される。生成された第１狭帯域画像データは、フレームメモリ５６に記憶される。
【００５３】
第１狭帯域画像データがフレームメモリ５６に記憶されたら、光源切替部３７は、コントローラ５９からの光源切替指示により、体腔内に照射する光を第１狭帯域光Ｎ１から第２狭帯域光Ｎ２へと切り替える。そして、第１狭帯域光Ｎ１の場合と同様に撮像が行なわれ、撮像により得られた第２狭帯域撮像信号に基づいて第２狭帯域画像データが生成される。生成された第２狭帯域画像データは、フレームメモリ５６に記憶される。
【００５４】
第２狭帯域画像データがフレームメモリ５６に記憶されたら、光源切替部３７は、コントローラ５９からの光源切替指示により、体腔内に照射する光を第２狭帯域光Ｎ２から第３狭帯域光Ｎ３へと切り替える。そして、第１及び第２狭帯域光Ｎ１、Ｎ２の場合と同様に撮像が行なわれ、撮像により得られた第３狭帯域撮像信号に基づいて第３狭帯域画像データが生成される。生成された第３狭帯域画像データは、フレームメモリ５６に記憶される。
【００５５】
フレームメモリ５６に広帯域画像データ、第１〜第３狭帯域画像データが記憶されたら、輝度比算出部６０は、第１狭帯域画像データ、第２狭帯域画像データ、第３狭帯域画像データの３つの画像データから、血管を含む血管領域を特定する。そして、血管領域内の同じ位置の画素について、第１及び第３狭帯域画像データ間の第１輝度比Ｓ１＊／Ｓ３＊と、第２及び第３狭帯域画像データ間の第２輝度比Ｓ２＊／Ｓ３＊が算出される。
【００５６】
次に、血管深さ−酸素飽和度算出部６２は、相関関係記憶部６１の相関関係に基づいて、第１及び第２輝度比Ｓ１＊／Ｓ３＊、Ｓ２＊／Ｓ３＊に対応する輝度座標系の座標（Ｘ＊、Ｙ＊）を特定する。さらに、座標（Ｘ＊、Ｙ＊）に対応する血管情報座標系の座標（Ｕ＊、Ｖ＊）を特定することにより、血管領域内の所定画素についての血管深さ情報Ｕ＊及び酸素飽和度情報Ｖ＊が求められる。
【００５７】
血管深さ情報Ｕ＊及び酸素飽和度情報Ｖ＊が求められると、血管深さ情報Ｕ＊に対応するカラー情報が血管深さ画像生成部のＣＭ６３ａから特定されるとともに、酸素飽和度情報Ｖ＊に対応するカラー情報が酸素飽和度画像生成部のＣＭ６４ａから特定される。特定されたカラー情報は、プロセッサ装置１２内のＲＡＭ（図示省略）に記憶される。
【００５８】
そして、カラー情報がＲＡＭに記憶されると、血管領域内の全ての画素について、上述した手順で、血管深さ情報Ｕ＊及び酸素飽和度情報Ｖ＊を求めるとともに、それら血管深さ情報Ｕ＊及び酸素飽和度情報Ｖ＊に対応するカラー情報を特定する。
【００５９】
そして、血管領域内の全ての画素について血管深さ情報及び酸素飽和度情報とそれら情報に対応するカラー情報が得られると、血管深さ画像生成部６３は、フレームメモリ５６から広帯域画像データを読み出し、この広帯域画像データに対して、ＲＡＭに記憶されたカラー情報を反映させることにより、血管深さ画像データを生成する。また、酸素飽和度画像生成部６４は、血管深さ画像と同様にして、酸素飽和度画像データを生成する。生成された血管深さ画像データ及び酸素飽和度画像データは、再度フレームメモリ５６に記憶される。
【００６０】
次に、血管特徴量算出部６５において、図示しない入力手段により入力された指定情報に基づき血管特徴量を算出する。血管特徴量としては、先に挙げたような、血管深さ、血管太さ、血管密度、血管分岐点密度および蛍光薬剤分布が挙げられる。
本実施形態では、血管深さが前記血管特徴量に設定されているため、前記血管特徴量算出部６５において、血管深さの指定情報に基づき血管深さの算出を行う。
また、前記指定情報としては、前記血管特徴量を算出するために必要な、所定の血管深さ、所定の血管太さ、所定の血管密度、所定の血管分岐点密度および所定の蛍光薬剤分布に関する情報が挙げられる。本実施形態では、血管特徴量の指定情報として血管深さの情報が入力される。また、同様に、所定の酸素飽和度に関する情報も指定情報として入力される。前記血管特徴量および前記酸素飽和度情報は、共に関心領域を抽出するために必要な情報であるためである。
【００６１】
ここで、血管特徴量として血管深さが１００μｍ以下であり、酸素飽和度が２０％以下であるという指定情報が与えられたとする。
関心領域抽出部６９は、前記血管特徴量および酸素飽和度情報Ｖ＊に基づいて、広帯域画像データに対応する広帯域画像から、前記指定情報に対応する血管特徴量（本実施形態では、血管深さ）および酸素飽和度を有する関心領域を抽出する。なお、閾値とした所定の血管深さおよび酸素飽和度は、前記例に限定されず自由に選択することができる。
関心領域が抽出されると、関心領域抽出画像データが生成され、強調画像生成部７０に送られる。
【００６２】
強調画像生成部７０では、前記関心領域抽出画像データに対して、所定の重み付けをし、強調画像データを生成する。強調画像データは前記関心領域が抽出され、見やすいように強調されているため、モニタ１４等に表示した際に、関心領域を感度良く観察することができる。当該強調画像データは、フレームメモリ５６に記憶される。
【００６３】
そして、表示制御回路５８は、フレームメモリ５６から血管深さ画像データ、酸素飽和度画像データ、及び強調画像データを読み出し、これら読み出した画像データに基づいて、図８または図９に示すような強調広帯域画像７２、血管深さ画像７３、及び酸素飽和度画像７４をモニタ１４に表示する。図８に示すモニタ１４では、強調広帯域画像７２と、血管深さ画像７３または酸素飽和度画像７４の一方が同時に並列表示され、図９に示すモニタ１４では、強調広帯域画像７２、血管深さ画像７３、及び酸素飽和度画像７４の３つの画像が同時に並列表示される。ここで前記モニタ１４において表示される強調広帯域画像７２は、前述の指定情報に対応する、酸素飽和度２０％以下で、血管深さ１００μｍ以下の領域が強調された広帯域画像である。
以上が本発明の第１実施形態である。第１実施形態では、血管特徴量として血管深さを算出することにより、所定の血管深さおよび所定の酸素飽和度の領域を強調して表示することができる。
なお、強調表示を行うときに使用する画像（基準画像）は、広帯域画像に限定されず、例えば、酸素飽和度画像データに対応する酸素飽和度画像、血管深さ画像データに対応する血管深さ画像等でもよい。
【００６４】
次に本発明の第２実施形態について説明する。
本発明の第２実施形態における電子内視鏡システムは、血管特徴量算出部６５および関心領域抽出部６９以外については、第１実施形態の電子内視鏡システム１０と同様であるため、図示及び説明を省略する。
本発明の第２実施形態は、血管特徴量として血管太さを用いる点において、第１実施形態と異なる。
本実施形態では、血管太さが前記血管特徴量に設定されているため、血管特徴量算出部６５で、所定の血管太さの領域を算出する。血管特徴量の算出、つまり血管太さ領域の算出の具体例としては、所定の太さの血管を抽出する２次元フィルタの算出が挙げられる。
前記２次元フィルタは、内視鏡先端１６ａと被写体間の距離・拡大倍率を想定して、前記血管太さに対応する画像上の周波数を求めることで作成される。前記血管太さは、例えば、浅層血管として２０μｍ以下の血管太さ等が挙げられる。次に、その周波数帯のみ強調するようなフィルタを周波数空間で設計して、それを実空間に対応するようにフーリエ変換する。ここではフィルタのサイズが、例えば、５×５程度の現実的なサイズに収まるように、周波数空間においてフィルタ特性を調整する必要がある。
こうして作成された前記２次元フィルタを当該広帯域画像データに適用することで、所定の血管太さの血管を抽出することができる。
【００６５】
ここで、血管特徴量として血管太さが２０μｍ以下であり、酸素飽和度が２０％以下であるという指定情報が与えられたとする。
血管特徴量算出部６５は、当該指定情報により指定された血管太さの領域を算出する２次元フィルタを用いて、指定情報に対応する血管太さの血管を抽出する。なお、前記閾値とした所定の血管太さおよび酸素飽和度は、前記例に限定されず自由に選択することができる。
【００６６】
関心領域抽出部６９は、この指定情報に対応して、広帯域画像データに対応する広帯域画像から、前記血管太さが２０μｍ以下であり、酸素飽和度が２０％以下である領域を関心領域として抽出する。当該画像データは、前記広帯域画像データに限定されるものではなく、血管深さ画像データ、および酸素飽和度画像データのいずれでもよい。これ以後の動作は、第１実施形態の場合と同様である。つまり、モニタ１４に表示される強調広帯域画像７２は、例えば、血管密度が２０μｍ以下であり、酸素飽和度が２０％以下の領域を表す画像である。
また、血管太さに基づく関心領域の抽出方法についてはこれに限定されることはなく、公知の種々の手法を用いることができる。
【００６７】
次に本発明の第３実施形態について説明する。
本発明の第３実施形態における電子内視鏡システムは、血管特徴量算出部６５および関心領域抽出部６９以外については、第１実施形態の電子内視鏡システム１０と同様であるため、図示及び説明を省略する。
本発明の第３実施形態は、血管特徴量として血管密度を用いる点において、第１実施形態と異なる。
本実施形態では、血管密度が前記血管特徴量に設定されているため、前記血管特徴量算出部６５において、血管密度の指定情報に基づき血管密度の算出を行う。
【００６８】
まず始めに、血管特徴量算出部６５において、前記フレームメモリ５６に記憶された前記第１〜第３狭帯域画像データのうち、いずれかを取得する。浅層の血管密度を基準とするため、例えば、前記第１狭帯域画像データから血管密度が高い部分を抽出する。この血管密度の高い部分の抽出は、前記第１狭帯域画像データを２値化することで行う。当該第１狭帯域画像の２値化は、当該画像データの画素値を血管部分は１に、それ以外は０にすることで行う。また、１と０を分ける閾値としては、例えば、第１狭帯域データの画素の平均値が用いられる。
【００６９】
次に、上記方法によって２値化された２値化画像データは、関心領域抽出部６９において、画素ごとに、指定情報に対応する血管密度領域であるか否かを判定される。前記血管密度領域は、その画素を中心とする所定正方形領域内の白画素の割合が一定の閾値を超える場合に、その画素を指定情報に対応する血管密度領域として判定する。前記一定の閾値は、例えば、３割程度が好ましく、また、正方形の大きさは、例えば、画像全体を約千分割する程度の大きさに設定されるのが好ましい。
【００７０】
ここで、血管特徴量として血管密度が２本／１００μｍ以上であり、酸素飽和度が２０％以下であるという指定情報が与えられたとする。
関心領域抽出部６９は、当該指定情報により指定された血管密度を閾値として、前記各画素ごとに指定情報に対応する血管密度であるか否かを判定する。なお、前記閾値とした所定の血管密度および酸素飽和度は、前記例に限定されず自由に選択することができる。
【００７１】
つまり、関心領域抽出部６９は、この指定情報に対応して、広帯域画像データに対応する広帯域画像から、血管密度が２本／１００μｍ以上であり、酸素飽和度が２０％以下である領域を関心領域として抽出する。当該画像データは、前記広帯域画像データに限定されるものではなく、血管深さ画像データ、および酸素飽和度画像データのいずれでもよい。これ以後の動作は、第１実施形態の場合と同様である。つまり、モニタ１４に表示される強調広帯域画像７２は、例えば、血管密度が２本／１００μｍ以上であり、酸素飽和度が２０％以下の領域を表す画像である。
また、血管密度の設定方法についてはこれに限定されることはなく、公知の種々の手法を用いることができる。
【００７２】
また、前記血管特徴量として設定される血管密度は、上記の例の他に、２０μｍ以下の血管が２本／１００μｍ以上の領域を基準として、指定情報に対応する血管密度領域として判定してもよい。
【００７３】
次に本発明の第４実施形態について説明する。
本発明の第４実施形態は、血管特徴量として血管分岐点密度を用いる点以外については、第１実施形態と同様である。
【００７４】
本発明の第４実施形態における電子内視鏡システムは、血管特徴量算出部６５および関心領域抽出部６９以外については、第１実施形態の電子内視鏡システム１０と同様であるため、図示及び説明を省略する。
【００７５】
本発明の第４実施形態は、前記血管特徴量算出部６５が、前記撮像された画像データにおいて、前記血管特徴量を、血管分岐点密度としたものである。
【００７６】
本実施形態では、血管分岐点密度が前記血管特徴量に設定されているため、前記血管特徴量算出部６５において、血管分岐点密度の指定情報に基づき血管分岐点密度の算出を行い、関心領域抽出部６９において、指定情報に対応する血管分岐点密度領域に対応した関心領域を抽出する。
【００７７】
まず始めに、血管特徴量算出部６５において、前記フレームメモリ５６に記憶された前記第１〜第３狭帯域画像データのいずれかを取得する。浅層の血管分岐点密度を基準とするため、前記第１狭帯域画像データから血管分岐点密度が高い部分を抽出する。この血管分岐点密度の高い部分の抽出は、第３の実施形態と同様に第１狭帯域画像データを２値化し、２値化された第１狭帯域画像データに対して、テンプレートマッチングの手法で分岐点を探索すればよい。すなわち、血管分岐点の形状を表すＶ字型の小さな２値参照画像を用意し、その参照画像との差分が一定の閾値以下の点を探索する。
血管分岐は様々な方向・分岐角を有するので、複数パターンの参照画像を用意する。こうして抽出した分岐点対して、第３の実施形態と同様の方法で、関心領域抽出部６９により、各画素ごとに指定情報に対応する血管分岐点密度であるか否かを判定し、抽出する。
【００７８】
ここで、血管特徴量である血管分岐点密度として、１個／（５０×５０（μｍ）２）以上という指定情報が与えられたとする。
関心領域抽出部６９は、当該指定情報により指定された血管分岐点密度を閾値として、前記各領域ごとに指定情報に対応する血管分岐点密度であるか否かを判定する。なお、前記閾値とした所定の血管分岐点密度および酸素飽和度は、前記例に限定されず自由に選択することができる。
【００７９】
つまり、関心領域抽出部６９は、この指定情報に対応して、広帯域画像データに対応する広帯域画像から、血管分岐点密度が１個／（５０×５０（μｍ）２）以上であり、酸素飽和度が２０％以下である領域を関心領域として抽出する。当該画像データは、前記広帯域画像データに限定されるものではなく、血管深さ画像データ、および酸素飽和度画像データのいずれでもよい。これ以後の動作は、第１実施形態の場合と同様である。つまり、モニタ１４に表示される強調広帯域画像７２は、例えば、血管分岐点密度が１個／（５０×５０（μｍ）２）以上であり、酸素飽和度が２０％以下の領域を表す画像である。
また、血管分岐点密度の設定方法についてはこれに限定されることはなく、公知の種々の手法を用いることができる。
【００８０】
本発明の第５実施形態は、前記血管特徴量算出部６５が、前記撮像された画像データにおいて、前記血管特徴量を、蛍光薬剤分布としたものである。ここで挙げた蛍光薬剤は、例えば、赤外光が吸収されやすいＩＣＧ（インドシアニンググリーン）等を撮影前に静脈注射することで、血管内に分布される。また、前記蛍光薬剤の分布は、前記ＩＧＣの場合、近赤光（例えば、７３０ｎｍ前後）で撮像した際の画素の輝度値として算出される。
よって、本実施形態の場合、光源装置１３は近赤光を照射する第４狭帯域光源を備え、前記蛍光薬剤を血管内に分布させた後に、第１〜第３狭帯域画像と同様に、第４狭帯域光Ｎ４により第４狭帯域画像（近赤光画像）を撮像する。前記第４狭帯域光は近赤光であるため、前記Ｒ色のカラーフィルタを通って前記ＣＣＤ４４のＲ画素により光電変換され、前記撮像信号Ｒとして第４狭帯域画像データが前記フレームメモリ５６に記憶される。
前記第４狭帯域光源は、例えば、前記第１〜第３狭帯域光源３３〜３５と同じく、光の強度変調やパルス幅変調などにより光量を変化させることが容易な、レーザーダイオード等の光源であり、前記第１〜第３狭帯域光源３３〜３５と同じく、構成され、操作される。
【００８１】
本実施形態では、蛍光薬剤分布が前記血管特徴量に設定されているため、蛍光薬剤分布として、第３および第４狭帯域画像データ間の第３輝度比Ｓ４／Ｓ３の分布の指定情報に基づき、輝度比が第３輝度比Ｓ４／Ｓ３の分布の上位の所定範囲内である領域を算出する。ここで、Ｓ３は第３狭帯域光画像データの画素の輝度値を、Ｓ４は第４狭帯域光画像データの画素の輝度値を表している。なお、本実施形態の血管特徴量算出部６５は、蛍光薬剤分布として、第３輝度比Ｓ４／Ｓ３の分布を算出するものであるが、第３輝度比Ｓ４／Ｓ３は、前述の輝度比算出部６０によって算出される。つまり、第５実施形態において、血管特徴量算出部６５は、輝度比算出部６０で第３輝度比Ｓ４／Ｓ３を算出する部分の一部に相当する。また、狭帯域画像データは、前記第３狭帯域画像データに限定されることなく、第４狭帯域画像データとの輝度の比較が可能であれば、前記第１狭帯域画像データおよび前記第２狭帯域画像データでも良い。
【００８２】
前述のように、輝度比算出部６０は、本実施形態の血管特徴量算出部６５の一部を兼ねる。まず始めに、輝度比算出部６０、つまり本実施形態の血管特徴量算出部６５により、血管領域内の同じ位置の画素について、第３および第４狭帯域画像データ間の第３輝度比Ｓ４／Ｓ３が求められる。そして、血管特徴量算出部６５により、血管内の全ての画素について、各輝度比の値の出現頻度を統計することにより、第３輝度比Ｓ４／Ｓ３の分布（ヒストグラム）が算出される。
ここで、血管特徴量である蛍光薬剤分布として、輝度比の大きさが第３輝度比Ｓ４／Ｓ３の分布の上位２０％以内であり、酸素飽和度が２０％以下であるという指定情報が与えられたとする。
関心領域抽出部６９は、当該指定情報により指定された輝度比を閾値として、前記各画素ごとに指定情報に対応する蛍光薬剤分布であるか否かを判定する。なお、前記閾値とした所定の輝度比および酸素飽和度は、前記例に限定されず自由に選択することができる。
【００８３】
つまり、関心領域抽出部６９は、この指定情報に対応して、広帯域画像データに対応する広帯域画像から、蛍光薬剤分布として、輝度比の大きさが第３輝度比Ｓ４／Ｓ３の分布の上位２０％以内であり、酸素飽和度が２０％以下である領域を関心領域として抽出する。当該画像データは、前記広帯域画像データに限定されるものではなく、血管深さ画像データ、および酸素飽和度画像データのいずれでもよい。これ以後の動作は、第１実施形態の場合と同様である。つまり、モニタ１４に表示される強調広帯域画像７２は、例えば、蛍光薬剤分布として、輝度比の大きさが第３輝度比Ｓ４／Ｓ３の分布の上位２０％以内であり、酸素飽和度が２０％以下の領域を表す画像である。
また、蛍光薬剤分布の設定方法についてはこれに限定されることはなく、公知の種々の手法を用いることができる。
【００８４】
次に本発明の第６実施形態について説明する。
本発明の第６実施形態は前記血管特徴量および前記酸素飽和度情報について、あらかじめ組み合わせが複数設定されており、入力手段を介して選択された組み合わせに応じて前記指定情報が設定される点で第１実施形態と異なる。
前記組み合わせは、例えば、テーブルの形で血管画像生成部５７に記憶されており、図示しない切替スイッチにより選択される。
【００８５】
【表１】
0005395725.tif 000002
【００８６】
前記組み合わせのテーブルは、例えば、表１に記載のものであり、観察者が、Ａ〜Ｆの組み合わせを図示しない入力手段により切り替えて選択することができる。また、強調度は、関心領域おける重み付けの度合いを示す。
【００８７】
前記組み合わせの１つが選択されると、表１に記載の前記組み合わせのテーブルより、前記組み合わせに対応した血管特徴量、および酸素飽和度情報等に基づいて、広帯域画像データ、血管深さ画像データ、および酸素飽和度画像データのいずれかのデータにおいて、第１〜第５実施形態と同様に、血管特徴量の算出、指定情報に対応した関心領域の抽出および強調処理がなされ、強調画像データが、フレームメモリ５６に記憶され、必要に応じてモニタ１４等に強調広帯域画像７２として表示される。前記モニタ１４において表示される強調広帯域画像７２は、表１の組み合わせＡ〜Ｅに記載の血管特徴量および酸素飽和度の領域が強調された広帯域画像である。表１の組み合わせＡ〜Ｅは、第１〜第５実施形態に対応するものである。
これ以降は、第１実施形態等の電子内視鏡システム１０と同様である。
【００８８】
また、前記組み合わせについては前記表１の具体例に限定されることはなく、種々の設定が可能である。
【００８９】
本発明は、基本的に以上のようなものである。本発明は、前記いずれかの実施形態に限定されるものではなく、また、本発明の要旨を変えない範囲において、種々の変更が可能である。
【符号の説明】
【００９０】
１０  電子内視鏡システム
１１  内視鏡スコープ
１２  プロセッサ
１３  光源装置
１４  モニタ（画像表示手段）
１６  挿入部
１６ａ  先端部
１７  操作部
１８  ユニバーサルコード
１９  湾曲部
２１  アングルノブ
２３  コンソール
２４  コネクタ
３０  広帯域光源
３１  シャッタ
３２  シャッタ駆動部
３３  第１狭帯域光源
３３ａ  第１狭帯域用光ファイバ
３４  第２狭帯域光源
３４ａ  第２狭帯域用光ファイバ
３５  第３狭帯域光源
３５ａ  第３狭帯域用光ファイバ
３６  カプラ
３７  光源切替部
３９  集光レンズ
４０  広帯域用光ファイバ
４３  光ガイド
４４  撮像素子（ＣＣＤ）
４４ａ  撮像面
４５  ＡＦＥ（Ａｎａｌｏｇ  Ｆｒｏｎｔ  Ｅｎｄ）
４６  撮像制御部
４８  照射レンズ
４９  照射窓
５０  観察窓
５１  集光レンズ
５５  ＤＳＰ
５６  フレームメモリ
５７  血管画像生成部（画像生成手段）
５８  表示制御回路
５９  コントローラ
６０  輝度比算出部
６１  相関関係記憶部
６２  血管深さ−酸素飽和度算出部
６３  血管深さ画像生成部
６３ａ、６４ａ  カラーマップ（Ｃｏｌｏｒ  Ｍａｐ）
６４  酸素飽和度画像生成部
６５  血管特徴量算出部
６８  画像切替スイッチ
６９  関心領域抽出部
７０  強調画像生成部
７２  強調広帯域画像
７３  血管深さ画像
７４  酸素飽和度画像
７５、７６、７７、８０、８１、８２、９０、９１、９２  血管画像
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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