(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体に励起光および参照光を照射する光源と、
該光源からの前記励起光の照射により前記被写体において発生した蛍光を撮影し蛍光画像を取得する蛍光画像取得部と、
前記光源からの前記参照光の照射により前記被写体から戻る戻り光を撮影し参照画像を取得する参照画像取得部と、
前記参照画像を用いて前記蛍光画像を除算し除算蛍光画像を生成する除算蛍光画像生成部と、
前記蛍光画像の第１の閾値より高い階調値を有する第１の領域を抽出する第１の領域抽出部と、
前記除算蛍光画像の第２の閾値より高い階調値を有する第２の領域を抽出する第２の領域抽出部と、
前記第１の領域抽出部により抽出された前記蛍光画像の前記第１の領域と前記第２の領域抽出部により抽出された前記除算蛍光画像の前記第２の領域とが重複する重複領域を前記蛍光画像から抽出した補正蛍光画像を生成する補正蛍光画像生成部と、
該補正蛍光画像生成部により生成された前記補正蛍光画像を表示する表示部とを備える蛍光内視鏡装置。
【請求項２】
前記第１の閾値および前記第２の閾値を入力する閾値入力部を備える請求項１に記載の蛍光内視鏡装置。
【請求項３】
前記蛍光画像における画素ごとの階調値の平均値とその階調値の標準偏差との和に基づいて前記第１の閾値を設定する第１の閾値設定部を備える請求項１または請求項２に記載の蛍光内視鏡装置。
【請求項４】
前記除算蛍光画像における画素ごとの階調値の平均値とその階調値の標準偏差との和に基づいて前記第２の閾値を設定する第２の閾値設定部を備える請求項１から請求項３のいずれかに記載の蛍光内視鏡装置。
【請求項５】
前記蛍光画像における画素ごとの階調値の最頻値とその階調値の標準偏差との和に基づいて前記第１の閾値を設定する第１の閾値設定部を備える請求項１または請求項２に記載の蛍光内視鏡装置。
【請求項６】
前記除算蛍光画像における画素ごとの階調値の最頻値とその階調値の標準偏差との和に基づいて前記第２の閾値を設定する第２の閾値設定部を備える請求項１、請求項２および請求項５のいずれかに記載の蛍光内視鏡装置。
【請求項７】
前記蛍光画像における画素ごとの階調値の中央値とその階調値の標準偏差との和に基づいて前記第１の閾値を設定する第１の閾値設定部を備える請求項１または請求項２に記載の蛍光内視鏡装置。
【請求項８】
前記除算蛍光画像における画素ごとの階調値の中央値とその階調値の標準偏差との和に基づいて前記第２の閾値を設定する第２の閾値設定部を備える請求項１、請求項２および請求項７のいずれかに記載の蛍光内視鏡装置。
【請求項９】
先端部分に前記励起光および前記参照光の照射部および前記蛍光および前記戻り光の受光部を有する内視鏡スコープを備え、
該内視鏡スコープの前記照射部および前記受光部に関するスコープ情報に基づいて前記第１の閾値および前記第２の閾値を設定する閾値設定部を備える請求項１から請求項８のいずれかに記載の蛍光内視鏡装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蛍光内視鏡装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、癌細胞等の病変部に特異的に集積する蛍光色素を投与した観察対象部位に対し、蛍光色素を励起して薬剤蛍光を発生させる励起光を照射し、発生した薬剤蛍光を撮影することにより、病変部における輝度が高い蛍光画像を得ることができる蛍光内視鏡装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載の蛍光内視鏡装置は、観察対象部位に励起光を照射して得られる蛍光の強度に基づく蛍光画像を、同一の観察対象部位に参照光を照射して得られる反射光の強度に基づく参照画像で除算することにより、観察距離や観察角度等に依存する蛍光強度変化を補正して定量性のある除算蛍光画像を取得することとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−１７５０５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、実際には蛍光薬剤は病変部だけでなく正常部にも若干集積するため、病変部からの蛍光よりは弱いものの正常部からも微弱な蛍光が発生され、病変部を除く背景画像、すなわち、バックグラウンドの要因となっている。また、内視鏡による観察では観察距離や観察角度が大きく変動するため、正常部と病変部とを区別する所定の閾値を設定してもその閾値が常に適切であるとは限らない。例えば、内視鏡と観察対象部位とが近づきすぎると、正常部から発せられる微弱な蛍光であっても閾値を超えてしまい、正常部であるにもかかわらず病変部であるかのように偽陽性として表示されてしまうことがある。さらに、参照画像には、観察距離や観察角度に関する情報以外に、観察対象部位のエッジ部分や影となる部分等の形状に関する情報や、出血部位や血管等から周囲とは異なる色に関する情報等が含まれる。【０００５】
そのため、特許文献１に記載の蛍光内視鏡装置のように単に参照画像を用いて蛍光画像を除算したのでは、バックグラウンドや偽陽性の影響が生じたり、観察距離や観察角度に関する情報以外に上記の形状や色の情報等の影響も反映されたりしてしまい、蛍光画像を精度よく補正することができないという不都合がある。また、かえって蛍光画像よりも除算蛍光画像の画質が悪化してしまうこともある。【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、画質を悪化させる要因が少なく精度が高い蛍光画像を取得することができる蛍光内視鏡装置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】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用する。
本発明の一態様は、被写体に励起光および参照光を照射する光源と、該光源からの前記励起光の照射により前記被写体において発生した蛍光を撮影し蛍光画像を取得する蛍光画像取得部と、前記光源からの前記参照光の照射により前記被写体から戻る戻り光を撮影し参照画像を取得する参照画像取得部と、前記参照画像を用いて前記蛍光画像を除算し除算蛍光画像を生成する除算蛍光画像生成部と、前記蛍光画像の第１の閾値より高い階調値を有する第１の領域を抽出する第１の領域抽出部と、前記除算蛍光画像の第２の閾値より高い階調値を有する第２の領域を抽出する第２の領域抽出部と、前記第１の領域抽出部により抽出された前記蛍光画像の前記第１の領域と前記第２の領域抽出部により抽出された前記除算蛍光画像の前記第２の領域とが重複する重複領域を前記蛍光画像から抽出した補正蛍光画像を生成する補正蛍光画像生成部と、該補正蛍光画像生成部により生成された前記補正蛍光画像を表示する表示部とを備える蛍光内視鏡装置である。
【０００８】
本態様によれば、光源から発せられた励起光が被写体に照射されると、被写体において発生した蛍光が蛍光画像取得部により撮影されて蛍光画像が取得される。また、光源から励起光とともに発せられた参照光が被写体に照射されると、その戻り光が参照画像取得部により撮影されて参照画像が取得される。そして、同一の被写体に対する蛍光画像が参照画像で除算されることにより、観察距離や観察角度に依存する蛍光強度変化を軽減した除算蛍光画像が生成される。
【０００９】
蛍光画像では、第１の領域抽出部により、病変部等のような階調値が高い領域を第１の領域として抽出し、バックグラウンドのような階調値が低い領域と区別することができる。同様に、除算蛍光画像では、第２の領域抽出部により、病変部等のような階調値が高い領域を第２の領域として抽出し、バックグラウンドのような階調値が低い領域と区別することができる。この場合において、蛍光画像上では観察距離や観察角度の影響に起因して階調値が高い領域として識別され第１の領域に含まれてしまう偽陽性部分も、観察距離や観察角度の影響が軽減された除算蛍光画像ではバックグラウンドの一部として識別し、第２の領域に含まれる領域と区別することができる。【００１０】
したがって、補正蛍光画像生成部により蛍光画像から第１の領域と第２の領域との重複領域を抽出することで、第１の閾値を下回るバックグラウンドの影響だけでなく、第１の閾値を上回る偽陽性部分の影響をも抑制した補正蛍光画像を生成することができる。また、蛍光画像を基にして補正蛍光画像を生成することで、被写体のエッジ部分や影となる部分等の形状に関する情報や出血部位や血管等の周囲とは異なる色に関する情報といった除算画像に反映されてしまう参照画像特有の画質を悪化させる要因の影響を抑制することができる。これにより、画質を悪化させる要因が少なく高精度な補正蛍光画像を取得することができる。【００１１】
上記態様においては、前記第１の閾値および前記第２の閾値を入力する閾値入力部を備えることとしてもよい。
このように構成することで、術者が観察対象や観察方法に応じて所望の閾値を設定することができる。【００１２】
また、上記態様においては、前記蛍光画像における画素ごとの階調値の平均値とその階調値の標準偏差との和に基づいて前記第１の閾値を設定する第１の閾値設定部を備えることとしてもよい。また、第１の閾値設定部が、前記蛍光画像における画素ごとの階調値の最頻値とその階調値の標準偏差との和に基づいて前記第１の閾値を設定することとしてもよいし、前記蛍光画像における画素ごとの階調値の中央値とその階調値の標準偏差との和に基づいて前記第１の閾値を設定することとしてもよい。
このように構成することで、蛍光画像における画素ごとの階調値の変動に追従して第１の閾値を更新することができる。また、画素ごとの階調値にばらつきがある場合であっても精度が高い第１の閾値を設定することができる。【００１３】
また、上記態様においては、前記除算蛍光画像における画素ごとの階調値の平均値とその階調値の標準偏差との和に基づいて前記第２の閾値を設定する第２の閾値設定部を備えることとしてもよい。また、第２の閾値設定部が、前記除算蛍光画像における画素ごとの階調値の最頻値とその階調値の標準偏差との和に基づいて前記第２の閾値を設定することとしてもよいし、前記除算蛍光画像における画素ごとの階調値の中央値とその階調値の標準偏差との和に基づいて前記第２の閾値を設定することとしてもよい。
このように構成することで、除算蛍光画像における画素ごとの階調値の変動に追従して第２の閾値を更新したり、画素ごとの階調値にばらつきがある場合であっても精度が高い第２の閾値を設定したりすることができる。【００１４】
また、上記態様においては、先端部分に前記励起光および前記参照光の照射部および前記蛍光および前記戻り光の受光部を有する内視鏡スコープを備え、該内視鏡スコープの前記照射部および前記受光部に関するスコープ情報に基づいて前記第１の閾値および前記第２の閾値を設定する閾値設定部を備えることとしてもよい。【００１５】
このように構成することで、用途や仕様が異なる内視鏡スコープごとに実用的な第１の閾値および第２の閾値を設定し、観察対象および観察方法に応じてより高精度な補正蛍光画像を取得することができる。スコープ情報としては、例えば、照射部の数や照射部および受光部の観察角度等が挙げられる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、画質を悪化させる要因が少なく精度が高い蛍光画像を取得することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態に係る蛍光内視鏡装置の概略構成図である。
【図２】図１の蛍光内視鏡装置の作用を示すフローチャートである。
【図３】図１の蛍光内視鏡装置のスコープを観察対象部位に対向配置した状態を示す図である。
【図４Ａ】蛍光画像の一例を示した図である。
【図４Ｂ】図４Ａの蛍光画像における画素の階調値と画像全体に占める頻度との関係を示すヒストグラムである。
【図５Ａ】除算蛍光画像の一例を示した図である。
【図５Ｂ】図５Ａの除算蛍光画像における画素の階調値と画像全体に占める頻度との関係を示すヒストグラムである。
【図６Ａ】バックグランドを除去した補正蛍光画像の一例を示した図である。
【図６Ｂ】図６Ａの蛍光画像における画素の階調値と画像全体に占める頻度との関係を示すヒストグラムである。
【図７】補正蛍光画像の一例を示した図である。
【図８】本発明の一実施形態の第１の変形例に係る蛍光内視鏡装置の概略構成図である。
【図９】図８の変形例に係る蛍光内視鏡装置の概略構成図である。
【図１０】図９の蛍光内視鏡装置の作用を示すフローチャートである。
【図１１】図９の変形例に係る蛍光内視鏡装置の概略構成図である。
【図１２】本発明の一実施形態の第２の変形例に係る蛍光内視鏡装置の概略構成図である。
【図１３】本発明の一実施形態の第３の変形例に係る蛍光内視鏡装置の概略構成図である。
【図１４】図１３の蛍光内視鏡装置の作用を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の一実施形態に係る蛍光内視鏡装置について、図面を参照して説明する。
本実施形態に係る蛍光内視鏡装置１００は、図１に示すように、体腔内に挿入される細長いスコープ２と、スコープ２の先端２ａから射出させる照明光を発する光源１０を備える照明ユニット２０と、スコープ２内に配置され、被写体である観察対象部位Ｘの画像情報を取得する撮影ユニット３０と、撮影ユニット３０により取得された画像情報を処理する画像処理部４０と、画像処理部４０により処理された画像および画像情報等を表示するモニタ（表示部）５０とを備えている。
【００１９】
光源１０は、照明光を発するキセノンランプ（Ｘｅランプ）１１と、キセノンランプ１１から発せられた照明光から励起光を含む白色光（参照光）を切り出す励起光フィルタ１３と、励起光フィルタ１３により切り出された励起光を含む白色光を集光するカップリングレンズ１５とを備えている。励起光フィルタ１３は、例えば、波長帯域が４００ｎｍ以上７４０ｎｍ以下の励起光を含む白色光を切り出すようになっている。
【００２０】
また、照明ユニット２０には、スコープ２の長手方向の略全長にわたって配置されたライトガイドファイバ２１と、スコープ２の先端２ａに配置された拡散レンズ２３とが備えられている。
ライトガイドファイバ２１は、カップリングレンズ１５によって集光された励起光を含む白色光をスコープ２の先端２ａまで導光するものである。拡散レンズ２３は、ライトガイドファイバ２１により導光された励起光を含む白色光を拡散させて観察対象部位Ｘに照射するようになっている。
【００２１】
撮影ユニット３０は、照明ユニット２０により励起光を含む白色光が照射された観察対象部位Ｘから戻る戻り光を集光する対物レンズ３１と、対物レンズ３１により集光された戻り光を波長ごとに分岐するビームスプリッタ３３とを備えている。
対物レンズ３１は、スコープ２の先端２ａに拡散レンズ２３と並列して配置されている。ビームスプリッタ３３は、戻り光のうち、励起波長以上の光（励起光および蛍光）を反射し、励起波長より波長が短い白色光（戻り光）を透過するようになっている。
【００２２】
この撮影ユニット３０には、ビームスプリッタ３３により反射された励起光および蛍光のうち、励起光を遮断して蛍光（例えば、近赤外蛍光）のみを透過させる励起光カットフィルタ３５と、励起光カットフィルタ３５を透過した蛍光を集光する集光レンズ３７Ａおよびビームスプリッタ３３を透過した白色光を集光する集光レンズ３７Ｂと、集光レンズ３７Ａにより集光された蛍光を撮影する蛍光撮影部３８および集光レンズ３７Ｂにより集光された白色光を撮影する白色光撮影部３９とを備えている。
【００２３】
励起光カットフィルタ３５は、例えば、波長帯域が７６５ｎｍ以上８５０ｎｍ以下の蛍光のみを透過させるようになっている。蛍光撮影部３８は、例えば、蛍光用の高感度モノクロＣＣＤである。この蛍光撮影部３８は、蛍光を撮影することにより蛍光画像情報を取得するようになっている。白色光撮影部３９は、例えば、白色光用のカラーＣＣＤであり、モザイクフィルタ（図示略）を備えている。この白色光撮影部３９は、白色光を撮影することにより白色光画像情報を取得するようになっている。
【００２４】
画像処理部４０は、蛍光画像および白色光画像（参照画像）を生成する画像生成部（蛍光画像取得部，参照画像取得部）４１と、画像生成部４１により生成された蛍光画像を白色光画像により除算する除算部（除算蛍光画像生成部）４３とを備えている。
【００２５】
画像生成部４１は、蛍光撮影部３８により取得された蛍光画像情報から２次元的な蛍光画像を生成し、白色光撮影部３９により取得された白色光画像情報から２次元的な白色光画像を生成するようになっている。除算部４３は、同一の観察対象部位Ｘの蛍光画像を白色光画像で除算することにより、蛍光画像における観察距離や観察角度等に依存する蛍光強度変化を軽減した除算蛍光画像を生成するようになっている。
【００２６】
また、画像処理部４０には、蛍光画像の階調値の第１の閾値を設定する第１の閾値設定部４５Ａと、除算部４３により生成する除算蛍光画像の階調値の第２の閾値を設定する第２の閾値設定部４５Ｂと、除算蛍光画像における画素の所定の座標を抽出する座標抽出部４７（第２の領域抽出部）と、蛍光画像を補正する蛍光画像補正部（第１の領域抽出部、補正蛍光画像生成部）４９とを備えている。
【００２７】
第１の閾値設定部４５Ａは、蛍光画像における観察対象部位Ｘの正常部から発せられる微弱な蛍光によるバックグラウンドのような階調値が低い領域を除去するための閾値を第１の閾値として設定する。また、第１の閾値設定部４５Ａは、設定した第１の閾値を蛍光画像補正部４９に出力するようになっている。
【００２８】
第２の閾値設定部４５Ｂは、除算蛍光画像における観察対象部位Ｘのバックグラウンドのような階調値が低い領域を除去するための閾値を第２の閾値として設定する。また、第２の閾値設定部４５Ｂは、設定した第２の閾値を座標抽出部４７に出力するようになっている。
【００２９】
座標抽出部４７は、除算蛍光画像における第２の閾値設定部４５Ｂから入力された第２の閾値以下の階調値を有する画素の座標を抽出するようになっている。また、座標抽出部４７は、抽出した座標を蛍光画像補正部４９に出力するようになっている。
【００３０】
蛍光画像補正部４９は、蛍光画像における第１の閾値設定部４５Ａから入力された第１の閾値を下回る階調値を有する画素を階調値０に置き換える補正を行うようになっている。さらに、蛍光画像補正部４９は、補正した蛍光画像のうち、座標抽出部４７により抽出された座標と重複する座標の画素を階調値０に置き換える補正を行うようになっている。これにより、蛍光画像が２回補正された補正蛍光画像が生成される。また、蛍光画像補正部４９は、生成した補正蛍光画像を白色光画像および蛍光画像とともにモニタ５０に送るようになっている。
【００３１】
モニタ５０は、蛍光画像補正部４９から送られてくる白色光画像と、蛍光画像または補正蛍光画像を同時に表示することができるようになっている。
【００３２】
このように構成された本実施形態に係る蛍光内視鏡装置１００の作用について、図２に示すフローチャートを参照して説明する。
本実施形態に係る蛍光内視鏡装置１００を用いて、生体の体腔内の観察対象部位Ｘを観察するには、癌細胞等の病変部に特異的に集積する蛍光薬剤を観察対象部位Ｘに付着または吸収させる。
【００３３】
続いて、第１の閾値設定部４５Ａにより第１の閾値が設定され（ステップＳＡ１）、蛍光画像補正部４９に出力される。また、第２の閾値設定部４５Ｂにより第２の閾値が設定され（ステップＳＡ２)、座標抽出部４７に出力される。
【００３４】
次に、体腔内にスコープ２を挿入し、図３に示すように、先端２ａを観察対象部位Ｘに対向させる。この状態で、光源１０を作動させることによりキセノンランプ１１から発せられて励起光フィルタ１３によって切り出される励起光を含む白色光が、カップリングレンズ１５により集光され、ライトガイドファイバ２１によりスコープ２の先端２ａへと導光される。この白色光は拡散レンズ２３により拡散され、観察対象部位Ｘに照射される。
【００３５】
観察対象部位Ｘにおいては、付着または吸収した蛍光薬剤が励起光によって励起されることにより蛍光が発せられるとともに、表面において白色光および励起光の一部が反射させられる。これら蛍光、白色光および励起光は、対物レンズ３１により集光され、ビームスプリッタ３３により励起波長以上の光、すなわち、励起光および蛍光が反射され、励起波長よりも波長が短い白色光は透過させられる。
【００３６】
ビームスプリッタ３３により反射された励起光および蛍光は、励起光カットフィルタ３５により励起光が除去され、蛍光のみが集光レンズ３７Ａにより集光されて蛍光撮影部３８により撮影される。これにより、蛍光撮影部３８において観察対象部位Ｘの蛍光画像情報が取得される。ビームスプリッタ３３を透過した白色光は、集光レンズ３７Ｂによって集光され、白色光撮影部３９により撮影される。これにより、白色光撮影部３９において観察対象部位Ｘの白色光画像情報が取得される。蛍光画像情報と白色光画像情報は、どちらを先に取得してもよいし同時に取得してもよい。
【００３７】
蛍光撮影部３８により取得された蛍光画像情報および白色光撮影部３９により取得された白色光画像情報は、それぞれ画像処理部４０の画像生成部４１に入力される。画像生成部４１においては、蛍光画像情報に基づき図４Ａに示すような２次元的な蛍光画像が生成されるとともに、白色光画像情報に基づき２次元的な白色光画像が生成される。生成された蛍光画像および白色光画像は蛍光画像補正部４９を介してモニタ５０に送られて表示される。
【００３８】
実際には、蛍光薬剤は病変部だけでなく正常部にも若干集積してしまうため、病変部以外の部分からも微弱な蛍光が発せられる。病変部以外の部分から発せられた微弱な蛍光は、蛍光画像において病変部等を除く背景画像、すなわち、バックグラウンドとして表示される。また、正常部であってもスコープ２との距離が近すぎると、微弱な蛍光にもかかわらず階調値が高い領域として識別され、蛍光画像に病変部であるかのように表示されてしまうことがある（以下、このような領域を「偽陽性部分」とする。）。
【００３９】
蛍光画像は、図４Ａおよび図４Ｂに示されるように、主に、病変部の領域および偽陽性部分の領域と、その周囲のバックグラウンドの領域により構成されている。図４Ｂにおいて、横軸は階調値を示し、縦軸は補正蛍光画像全体に占める頻度を示している（図５Ｂおよび図６Ｂにおいて同様である。）。
【００４０】
画像生成部４１により生成された蛍光画像および白色光画像は除算部４３に送られる。除算部４３においては、蛍光画像が白色光画像を用いて除算されることにより、図５Ａに示されるような除算蛍光画像が生成される。生成された除算蛍光画像は、座標抽出部４７に送られる（ステップＳＡ３)。
【００４１】
上述したように、除算蛍光画像は観察距離や観察角度の影響が軽減されているので、蛍光画像では観察距離や観察角度の影響に起因して第１の閾値を超えてしまう偽陽性部分の領域も、除算蛍光画像では第２の閾値を超えずバックグラウンドの一部として識別することができる。除算蛍光画像は、図５Ａおよび図５Ｂに示されるように、主に、第２の閾値を上回る階調値を有する病変部の領域と、第２の閾値以下の階調値を有する偽陽性部分を含むバックグラウンドの領域により構成されている。
【００４２】
座標抽出部４７においては、除算部４３から送られてきた除算蛍光画像のうち、第２の閾値設定部４５Ｂから入力された第２の閾値以下の階調値を有する画素の座標が抽出され、抽出された画素の座標が蛍光画像補正部４９へ送られる（ステップＳＡ４)。これにより、座標抽出部４７によって除算蛍光画像の第２の閾値よりも高い階調値を有する領域（第２の領域）、すなわち、病変部の領域が抽出されるのと同様に、第２の領域とバックグラウンドのような階調値が低い領域とが区別される。
【００４３】
蛍光画像補正部４９においては、蛍光画像のうち第１の閾値設定部４５Ａから入力された第１の閾値を下回る階調値を有する画素が階調値０に置き換えられる（ステップＳＡ５)。これにより、図６Ａおよび図６Ｂに示されるように、蛍光画像のバックグラウンドが除去され、第１の閾値よりも高い階調値を有する領域（第１の領域）、すなわち、病変部の領域および偽陽性部分の領域が抽出される。
【００４４】
続いて、蛍光画像補正部４９においては、病変部の領域および偽陽性部分の領域を抽出した蛍光画像のうち、座標抽出部４７から入力された座標に対応する画素が階調値０に置き換えられる（ステップＳＡ６)。これにより、図７に示すように、蛍光画像の偽陽性部分の領域が除去され、蛍光画像の第１の領域と除算蛍光画像の第２の領域との重複領域である病変部の領域が抽出された補正蛍光画像が生成される。
【００４５】
生成された補正蛍光画像がモニタ５０に送られて表示される（ステップＳＡ７)。このように、次フレームの蛍光画像および白色光画像が生成されるとステップＳＡ３〜ステップＳＡ７が繰り返され、新たな補正蛍光画像がモニタ５０に表示される。
【００４６】
以上説明したように、本実施形態に係る蛍光内視鏡装置１００によれば、第１の領域抽出部４５Ａにより蛍光画像のバックグラウンドを除去し、第２の領域抽出部４５Ｂおよび補正蛍光画像生成部４９よりもさらに蛍光画像の偽陽性部分を除去することで、第１の閾値を下回るバックグラウンドの影響だけでなく第１の閾値を上回る偽陽性部分の影響をも抑制し、病変部のみを抽出した補正蛍光画像を生成することができる。
【００４７】
また、蛍光画像を基にして補正蛍光画像を生成することで、観察対象部位Ｘのエッジ部分や影となる部分等の形状に関する情報や出血部位や血管等の周囲とは異なる色に関する情報といった除算画像に反映されてしまう白色光画像特有の画質を悪化させる要因の影響を抑制することができる。これにより、画質を悪化させる要因が少なく高精度な補正蛍光画像を取得することができる。
【００４８】
本実施形態においては、座標抽出部４７により除算蛍光画像の第２の閾値以下の階調値を有する画素の座標を抽出することとしたが、これに代えて、座標抽出部４７が除算蛍光画像の第２の閾値を上回る階調値を有する領域（第２の領域）の座標を直接抽出することとしてもよい。この場合、座標抽出部４７が第２の領域の座標を蛍光画像補正部４９に出力し、蛍光画像補正部４９が第１の領域を抽出した蛍光画像から第２の領域の座標に対応する画素（重複領域）以外の画素を階調値０に置き換えることにより補正蛍光画像を生成することとしてもよい。
【００４９】
また、本実施形態においては、蛍光画像補正部４９が蛍光画像の第１の閾値を下回る階調値を有する画素を階調値０に置き換えることとしたが、蛍光画像の第１の閾値を上回る階調値を有する第１の領域を抽出することとができればよく、例えば、蛍光画像の第１の領域と第１の閾値を下回る階調値を有する領域とを異なる色で表示することとしてもよい。また、蛍光画像補正部４９が蛍光画像における座標抽出部４７により抽出された座標と重複する座標の画素を階調値０に置き換えることとしたが、蛍光画像の第１の領域と除算蛍光画像の第２の閾値を上回る階調値を有する第２の領域との重複領域を蛍光画像から抽出することができればよく、例えば、重複領域と重複領域以外の領域とを異なる色で表示することとしてもよい。
【００５０】
本実施形態は以下のように変形することができる。
例えば、本実施形態においては第１の閾値設定部４５Ａおよび第２の閾値設定部４５Ｂにより各閾値が設定されることとしたが、第１の変形例としては、図８に示すように、蛍光内視鏡装置１０１が各閾値を入力する閾値入力部６１を備え、術者が閾値入力部６１を作動させて第１の閾値設定部４５Ａおよび第２の閾値設定部４５Ｂにそれぞれ第１の閾値および第２の閾値を手動で入力することができるようにしてもよい。このようにすることで、観察対象や観察方法に応じて術者が所望の閾値を設定することができる。
【００５１】
本変形例においては、例えば、図９に示すように、ファントム（標準試料）Ｙを観察して第１の閾値および第２の閾値を設定することとしてもよい。ファントムＹとしては、例えば、平板状の土台部分に２つの隆起部Ａ，Ｂを有する形状であって、所定の観察条件（距離・角度）で観察した場合に隆起部Ａが周囲より強い蛍光を発し蛍光画像上で階調値２０００を示し、隆起部Ｂが土台部分と同程度の強度の蛍光を発し蛍光画像上で階調値１０００を示すようなものを用いることができる。
【００５２】
この場合、例えば、図１０のフローチャートに示されるように、あらかじめ設定されている第１の閾値および第２の閾値をリセットし（ステップＳＢ１)、スコープ２から隆起部Ａ，Ｂまでの観察距離がスコープ２から土台部分までの距離の約７割程度になるようにファントムＹを設置して観察を始める（ステップＳＢ２）。蛍光強度は観察距離の２乗に反比例するので、上記の所定の観察条件で観察すると、画像生成部４１により土台部分が階調値１０００、隆起部Ａが階調値約４０００、隆起部Ｂが階調値約２０００となる蛍光画像が生成される。一方、除算部４３により生成される除算蛍光画像は、観察距離の影響が軽減されているため、土台部分と隆起部Ｂがそれぞれ階調値１０００、隆起部Ａが階調値約４０００となる。
【００５３】
次に、第１の閾値設定部４５Ａにより、蛍光画像上で隆起部Ａ，Ｂのみが表示されるように、例えば、第１の閾値を１５００と設定する（ステップＳＢ３)。また、第２の閾値設定部４５Ｂにより、隆起部Ｂも土台部分とともに第２の閾値以下として識別されるように、第２の閾値を１５００と設定する（ステップＳＢ４)。各閾値をこのように設定することで、バックグラウンドとなるファントムＹの土台部分と偽陽性部分となる隆起部Ｂとを除去し、隆起部Ａが表示される補正蛍光画像を生成することができる。したがって、この第１の閾値および第２の閾値を用いて、生体の体腔内の観察対象部位Ｘの観察を行うこととすればよい（ステップＳＢ５)。
【００５４】
観察対象となる部位の形状に対応するような形状のファントムを複数用意することにより、様々な観察対象に対して精度よく各閾値を設定することができる。例えば、大腸を観察する場合には、大腸の管腔と同様に筒形状のファントムを用いて各閾値を設定することとすればよい。また、例えば、胃を観察する場合には、比較的広い空間を有する中空形状のファントムを用いて各閾値を設定することとすればよい。
【００５５】
本変形例においては、例えば、図１１に示すように、蛍光内視鏡装置１０１が、複数のファントムＹを用いて設定した各閾値を記憶する記憶部６３と、記憶部６３に記憶されているファントムごとの閾値を選択する選択部６５とを備えることとしてもよい。このようにすることで、同一の観察条件で観察する際に精度が高い閾値を容易に設定することができ、操作性の簡便化を図ることができる。
【００５６】
第２の変形例としては、図１２に示すように、蛍光内視鏡装置２００が、スコープ情報を記憶するＩＣチップ２６７を有する挿脱可能なスコープ（内視鏡スコープ）２０２を備え、光源１０がＩＣチップ２６７に記憶されているスコープ情報を判別するスコープ判別部２６９を備えることとしてもよい。スコープ情報としては、ライトガイドファイバ２１および拡散レンズ２３により構成される照射部２２２の数や、この照射部２２２と対物レンズ３１により構成される受光部２３２との観察角度等が挙げられる。
【００５７】
この場合、スコープ２０２が光源１０に接続されると、スコープ判別部２６９によりＩＣチップ２６７に記憶されているスコープ情報を読み出して第１の閾値設定部（閾値設定部）４５Ａおよび第２の閾値設定部（閾値設定部）４５Ｂに出力し、第１の閾値設定部４５Ａおよび第２の閾値設定部４５Ｂがスコープ情報に基づいて第１の閾値および第２の閾値を設定することとすればよい。このようにすることで、用途や仕様が異なる内視鏡スコープ２０２ごとに実用的な第１の閾値および第２の閾値を設定し、観察対象および観察方法に応じて、より高精度な補正蛍光画像を取得することができる。
本変形例においては、第１の変形例と同様に、ファントムＹを観察して第１の閾値および第２の閾値を設定することとしてもよい。
【００５８】
第３の変形例としては、図１３に示すように、蛍光内視鏡装置３００が、除算蛍光画像における画素ごとの階調値の平均値ｍとその階調値の標準偏差σとを算出する特徴値算出部３７１を備え、第２の閾値設定部４５Ｂが、以下の計算式（１）に示すように、その階調値の平均値ｍと標準偏差σとの和に基づいて第２の閾値Ｓを設定することとしてもよい。
【数１】
0005444377.tif 000002
【００５９】
本変形例に係る蛍光内視鏡装置３００を用いて生体の体腔内の観察対象部位Ｘを観察するには、図１４のフローチャートに示されるように、まず、特徴値算出部３７１により、上述した計算式（１）の係数ａ、ｂ（例えば、ａ＝ｂ＝１）を設定し（ステップＳＣ１）、除算部４３により生成された除算蛍光画像を特徴値算出部３７１と座標抽出部４７に出力することとすればよい（ステップＳＣ２)。また、特徴値算出部３７１により、除算蛍光画像全体の平均階調値ｍとその標準偏差σとを算出して第２の閾値設定部４５Ｂに出力し（ステップＳＣ３）、第２の閾値設定部４５Ｂにより、計算式（１）を用いて第２の閾値Ｓを設定して座標抽出部４７に出力することとすればよい（ステップＳＣ４）。以下、ステップＳＣ５〜ステップＳＣ８については、図２のステップＳＡ４〜ステップＳＡ７と同様である。
【００６０】
このようにすることで、除算蛍光画像における画素ごとの階調値の変動に追従して第２の閾値を更新したり、画素ごとの階調値にばらつきがある場合であっても精度が高い第２の閾値を設定したりすることができる。また、除算蛍光画像における観察距離や観察誤差に対する誤差を吸収し、生成される除算蛍光画像ごとに精度が高い第２の閾値を設定することができる。係数ａ，ｂは、例えば、想定される除算蛍光画像における病変部が占める割合に反比例するように設定することとしてもよい。このようにすることで、除算蛍光画像中に占める階調値が高い画素の領域の割合に基づいて、第２の閾値の最低値および最高値を制限することができる。
【００６１】
本変形例においては、第２の閾値設定部４５Ｂが除算蛍光画像全体の平均階調値ｍとその階調値の標準偏差σとの和に基づいて第２の閾値Ｓを設定することとしたが、例えば、第１の閾値設定部４５Ａも蛍光画像全体の平均階調値とその階調値の標準偏差との和に基づいて第１の閾値を設定することとしてもよい。この場合、第２の閾値Ｓと同様に、特徴値算出部３７１が蛍光画像全体の平均階調値とその標準偏差とを算出して第１の閾値設定部４５Ａに出力することとすればよい。
本変形例においては、蛍光内視鏡装置３００が、特徴値算出部３７１に係数ａ，ｂを入力する係数入力部（図示略）を備えることとしてもよい。
【００６２】
また、本変形例においては、第２の閾値設定部４５Ｂが除算蛍光画像における画素ごとの階調値の平均値ｍとその階調値の標準偏差σとの和に基づいて第２の閾値Ｓを設定することとしたが、これに代えて、第２の閾値設定部４５Ｂが画素ごとの階調値の最頻値または中央値とその階調値の標準偏差σとの和に基づいて第２の閾値Ｓを設定することとしてもよい。例えば、観察距離が大きくなると、補正蛍光画像において階調値０の部分が多くなることが考えられる。このような場合は、画素ごとの階調値の平均値がバックグラウンドからの蛍光による階調値よりも小さくなる。そこで、画素ごとの階調値の平均値に代えて、画素ごとの階調値の最頻値または中央値を用いることで、階調値０の画素による影響を低減し、バックグラウンドからの蛍光強度をより的確に反映させることができる。
【符号の説明】
【００６３】
１０    光源
４１    画像生成部（蛍光画像取得部、参照画像取得部）
４３    除算部（除算蛍光画像生成部）
４５Ａ    第１の閾値設定部
４５Ｂ    第２の閾値設定部
４７    座標抽出部（第２の領域抽出部）
４９    蛍光画像補正部（第１の領域抽出部、補正蛍光画像生成部）
５０    モニタ（表示部）
６１    閾値入力部
１００，１０１，２００，３００    蛍光内視鏡装置
２０２    内視鏡スコープ
２２２    照射部
２３２    受光部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
0005444377.tif 000008
【図５Ｂ】
0005444377.tif 000009
【図６Ａ】
0005444377.tif 000010
【図６Ｂ】
0005444377.tif 000011
【図７】
0005444377.tif 000012
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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