(57)【要約】  鮮明な、サンプルの特定部分の画像を生成する。本実施形態による撮像装置は、サンプルに第１光を照射して得られる第２光と、サンプルに赤外光を照射して得られる赤外光とを検出する光検出部と、検出した赤外光から元画像を生成し、検出した第２光の前記サンプルにおける発光位置と元画像とに基づいてサンプル画像を生成する制御部と、を備える（図１参照）。
2018216658.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
サンプルに第１光を照射して得られる第２光と、前記サンプルに赤外光を照射して得られる前記赤外光とを検出する光検出部と、
検出した前記赤外光から元画像を生成し、検出した前記第２光の前記サンプルにおける発光位置と前記元画像とに基づいてサンプル画像を生成する制御部と、
を備える、撮像装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記制御部は、前記サンプルにおける前記第２光の発光位置に対応する前記元画像における特定部分の輝度情報を含む教師データを生成し、前記教師データを生成後に検出される前記元画像と前記教師データとを用いて前記サンプル画像を生成する、撮像装置。
【請求項３】
請求項２において、
前記教師データを記憶する記憶部を備え、
前記制御部は、記憶されている前記教師データを用いて前記サンプル画像を生成し、リアルタイム画像として前記サンプル画像を表示部に表示させる、撮像装置。
【請求項４】
請求項２または３において、
前記制御部は、前記第２光から第１画像を生成し、前記第１画像をもとに前記教師データを生成する、撮像装置。
【請求項５】
請求項４において、
前記制御部は、前記第１画像から得られる情報に基づいて前記サンプル画像を補正し、前記サンプル画像として補正サンプル画像を生成する、撮像装置。
【請求項６】
請求項４又は５において、
前記第１画像から得られる情報は、前記サンプルにおける血管の太さの情報と、前記サンプルにおける血管の位置情報と、前記サンプルにおける血管の深さの情報と、前記血管の経路の情報との少なくとも１つを含む、撮像装置。
【請求項７】
請求項６において、
前記制御部は、前記血管から放射された前記第２光の輝度分布と当該輝度分布の標準偏差とを算出し、当該標準偏差の値に基づいて前記血管の深さを求める、撮像装置。
【請求項８】
請求項７において、
前記制御部は、前記標準偏差の値が同程度の血管画像をつなぎ合せて前記血管の経路画像を生成する、撮像装置。
【請求項９】
請求項６から８の何れか１項において、
前記制御部は、前記血管における前記第２光の輝度分布を求め、当該輝度分布の値の面積を前記血管の太さとする、撮像装置。
【請求項１０】
請求項６から９の何れか１項において、
前記制御部は、前記血管における前記第２光の輝度分布を求め、当該輝度分布の重心を前記血管の位置とする、撮像装置。
【請求項１１】
請求項１から１０の何れか１項において、
前記制御部は、時系列の複数の前記元画像における基準点の位置を比較することによって、前記サンプルに対する観察位置の変更があるかどうかを検出する、撮像装置。
【請求項１２】
請求項１から１１の何れか１項において、
前記第２光として蛍光を発光させる前記第１光を照射する光源部を備える、撮像装置。
【請求項１３】
請求項１から１２の何れか１項において、
前記制御部は、前記サンプル画像を表示装置に出力する、撮像装置。
【請求項１４】
請求項１から１３の何れか１項において、
前記制御部は、前記サンプル画像のスペクトル分布の標準偏差を前記第２光の輝度分布の標準偏差に変更することにより、前記サンプル画像を補正する、撮像装置。
【請求項１５】
請求項２から１２の何れか１項において、
前記第２光は、前記サンプルに所定の造影剤を導入した状態で、第１波長の前記第１光を前記サンプルに照射することにより発せられ、
前記制御部は、前記第２光の発光位置と、前記サンプルの前記所定の造影剤を導入した状態で、前記第１波長よりも長い複数の異なる波長の光を前記サンプルに順次照射して検出される前記赤外光とに基づいて、前記教師データを生成する、撮像装置。
【請求項１６】
請求項１５において、
前記光検出部は、前記第１波長よりも長い複数の異なる波長の光を前記サンプルに順次照射することにより前記サンプルから得られる前記赤外光を検出し、
前記制御部は、前記赤外光を用いて、各波長の光に対応する複数のスペクトル画像を生成し、前記教師データに基づいて、前記複数のスペクトル画像に対して多変量解析を実行することにより強調画像を生成する、撮像装置。
【請求項１７】
請求項１５または１６において、
前記第１波長の前記第１光は、７００ｎｍから８５０ｎｍから選択された光であり、
前記第１波長よりも長い複数の異なる波長の光は、８００ｎｍから２５００ｎｍの波長の光の中から選択された複数の異なる波長の光である、撮像装置。
【請求項１８】
請求項１７において、
前記光検出部は、可視光領域において高い検出感度を有する第１撮像デバイスと、当該第１撮像デバイスと異なり、赤外領域において高い検出感度を有する第２撮像デバイスと、を含み、
前記第１撮像デバイスは、７８０ｎｍを含む波長の光を前記サンプルに照射して得られる、前記サンプルの中を流れる前記所定の造影剤の蛍光である前記第１光を検出し、
前記第２撮像デバイスは、９５０ｎｍから１６００ｎｍの波長の光の中から選択された複数の異なる波長の光を前記サンプルに照射して得られる前記赤外光を検出する、撮像装置。
【請求項１９】
請求項１８において、
前記第１撮像デバイスの光軸は、前記第２撮像デバイスの光軸と一致する、撮像装置。
【請求項２０】
請求項１７において、
前記光検出部は、可視光領域において高い検出感度を有する第１撮像デバイスを含み、  前記第１撮像デバイスは、７８０ｎｍを含む波長の前記第１光を前記サンプルに照射して得られる、前記サンプルの中を流れる前記所定の造影剤の蛍光である前記第２光を検出するとともに、８５０ｎｍから１１００ｎｍの波長の光の中から選択された前記複数の異なる波長の光を前記サンプルに照射して得られる前記赤外光を検出する、撮像装置。
【請求項２１】
請求項１６において、
前記制御部は、前記第２光から生成された第１画像と前記複数のスペクトル画像とをアライメント処理する、撮像装置。
【請求項２２】
請求項１から２１の何れか１項の撮像装置と、
前記サンプル画像を表示する表示装置と、
を備える、撮像システム。
【請求項２３】
光検出部が、サンプルに第１光を照射して得られる第２光と、前記サンプルに赤外光を照射して得られる前記赤外光と、を検出することと、
制御部が、検出された前記赤外光から元画像を生成することと、
前記制御部が、前記光検出部が検出した前記第２光の前記サンプルにおける発光位置と、前記元画像とに基づいて前記サンプル画像を生成することと、
を含む、撮像方法。
【請求項２４】
請求項２３において、さらに、
前記光検出部が、前記光検出部の光検出範囲の変更に応答して前記サンプルから発せられる前記第２光を再検出することと、
前記制御部が、前記再検出された第２光から前記第２光の発光位置を再計算することと、
を含む、撮像方法。
【請求項２５】
請求項２４において、さらに、
前記制御部が、前記再計算された前記第２光の発光位置に基づいて、前記サンプルの前記再計算された前記第２光の発光位置を含む教師データを再生成することを含む、撮像方法。
【請求項２６】
請求項２３において、
前記光検出部は、前記サンプルから前記第２光が発せられる間、前記第２光を連続的に検出し、
前記制御部は、前記光検出部から受け取った今回の第２光の輝度が前回の第２光の輝度よりも大きい場合に、前記今回の第２光の発光位置を再計算し、当該再計算された今回の第２光の発光位置に基づいて、前記サンプルの前記今回の第２光の発光位置を含む教師データを再生成する、撮像方法。
【請求項２７】
請求項２１から２６の何れか１項において、
可視光域において高い検出感度を有する第１撮像デバイスが、前記サンプルの中に所定の造影剤を導入した状態で第１波長の前記第１光を前記サンプルに照射することにより前記サンプルから得られる前記第２光を検出し、
赤外領域において高い検出感度を有する第２撮像デバイスが、前記サンプルの中に前記所定の造影剤を導入した状態で前記第１波長よりも長い複数の異なる波長の光を前記サンプルに順次照射することにより前記サンプルから得られる前記赤外光を検出する、撮像方法。
【請求項２８】
請求項２１から２６の何れか１項において、
可視光域において高い検出感度を有する第１撮像デバイスが、前記サンプルの中に所定の造影剤を導入した状態で第１波長の前記第１光を前記サンプルに照射することにより前記サンプルから得られる前記第２光を検出し、前記サンプルの中に前記所定の造影剤を導入した状態で前記第１波長よりも長い複数の異なる波長の光を前記サンプルに順次照射することにより前記サンプルから得られる前記赤外光を検出する、撮像方法。
【請求項２９】
請求項２７または２８において、
前記第１波長の前記第１光は、７００ｎｍから８５０ｎｍから選択された光であり、
前記第１波長よりも長い複数の異なる波長の光は、８００ｎｍから２５００ｎｍの波長の光の中から選択された複数の異なる波長の光である、撮像方法。
【請求項３０】
請求項２７において、
前記第１撮像デバイスの光軸と前記第２撮像デバイスの光軸とを一致させて、前記第１撮像デバイスで前記第２光を検出し、前記第２撮像デバイスで前記赤外光を検出する、撮像方法。
【請求項３１】
請求項２１から３０の何れか１項において、さらに、
前記制御部が、前記第２光から得られる情報に基づいて前記サンプル画像を補正し、前記サンプル画像として補正サンプル画像を生成することを含む、撮像方法。
【請求項３２】
サンプルから発光される蛍光と、前記サンプルから得られる赤外光とを検出する光検出部と、
検出した前記赤外光に基づく第１の赤外画像を生成し、検出した前記蛍光を基に前記サンプルの血管情報を取得して、前記血管情報に基づき特定した前記第１の赤外画像における血管位置を含む教師データを生成する制御部と、
前記教師データを記憶する記憶部と、を備え、
前記制御部は、前記教師データを生成した後に検出された画像であって前記サンプルから得られる赤外光に基づく第２の赤外画像と、前記記憶部から取得した前記教師データとを用いて、前記血管位置の血管を含む前記サンプル画像を生成する、撮像システム。
【請求項３３】
請求項３２において、
前記第１の赤外画像と前記第２の赤外画像とは、同じ前記血管位置の血管を含む、撮像システム。
【請求項３４】
請求項３２または３３において、
前記蛍光に基づく蛍光画像と前第１の記赤外画像とは、少なくとも前記血管位置の血管を含む画像である、撮像システム。
【請求項３５】
請求項３２から３４の何れか１項において、
前記蛍光に基づく蛍光画像と前記サンプル画像とを表示可能な表示部を備え、
前記制御部は、前記蛍光画像と前記サンプル画像とを選択的に切り替えて前記表示部に表示させる、撮像システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、撮像装置、撮像システム、及び撮像方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば医療などの分野においては、生物の組織（例、血管など）を撮像し、撮像した画像が各種診断や検査、観察等に活用されている（特許文献１参照）。しかしながら、例えば、血管などを低侵襲で観察するために、撮像装置は更なる改良が求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開ＷＯ２０１５／１５９７０４号公報
【発明の概要】
【０００４】
本実施形態によれば、サンプルに第１光を照射して得られる第２光と、サンプルに赤外光を照射して得られる赤外光とを検出する光検出部と、検出した赤外光から元画像を生成し、検出した第２光の前記サンプルにおける発光位置と元画像とに基づいてサンプル画像を生成する制御部と、を備える、撮像装置が提供される。
【０００５】
本実施形態によれば、光検出部が、サンプルに第１光を照射して得られる第２光と、サンプルに赤外光を照射して得られる赤外光と、を検出することと、制御部が、検出された赤外光から元画像を生成することと、制御部が、光検出部が検出した第２光のサンプルにおける発光位置と、元画像とに基づいてサンプル画像を生成することと、を含む、撮像方法が提供される。
【０００６】
本実施形態によれば、サンプルから発光される蛍光と、サンプルから得られる赤外光とを検出する光検出部と、検出した赤外光に基づく第１の赤外画像を生成し、検出した蛍光を基にサンプルの血管情報を取得して、血管情報に基づき特定した第１の赤外画像における血管位置を含む教師データを生成する制御部と、教師データを記憶する記憶部と、を備え、制御部は、教師データを生成した後に検出された画像であってサンプルから得られる赤外光に基づく第２の赤外画像と、記憶部から取得した教師データとを用いて、血管位置の血管を含むサンプル画像を生成する、撮像システムが提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】第１の実施形態に係る撮像システム１の構成例を説明するための図である。
【図２】本実施形態における撮像システム１の撮像部３０において採用することができる光学系３００の概略構成を示す図である。
【図３】本実施形態における手術野の周辺にアライメント用マークを配置する構成を示す図である。
【図４】本実施形態の撮像システム（手術支援システム）１における血管画像生成処理の詳細を説明するためのフローチャートである。
【図５】本実施形態におけるＩＣＧの蛍光画像から血管情報の１つである血管の深さを算出する方法について説明するための図である。
【図６】本実施形態における血管位置と血管の太さの算出について説明するための図である。
【図７】本実施形態における教師データを生成するとき（ステップ１０４）や血管画像を生成するとき（ステップ１０６）において、波長２から波長５の光を組織ＢＴに照射する際の周期（例）を示す図である。
【図８】本実施形態における血管情報を用いて血管画像を補正する処理を説明するための図である。
【図９】本実施形態における各過程で生成される画像の例と教師データを用いずに生成した血管画像の例を示す図である。
【図１０】本実施形態におけるＩＣＧ蛍光画像を取得するときの波長１の光、教師データ及び血管画像を取得するときの波長２から波長５の光の各波長値を設定する際に用いるＧＵＩ（Graphical User Interface）１０００の例を示す図である。
【図１１】本実施形態の撮像システム（手術支援システム）１における血管画像生成処理の変形例１を説明するためのフローチャートである。
【図１２】本実施形態の撮像システム（手術支援システム）１における血管画像生成処理の変形例２を説明するためのフローチャートである。
【図１３】第２の実施形態に係る撮像システム１の構成例を説明するための図である。
【図１４】第２の実施形態の変形例に係る撮像部３０の撮像デバイス３１の撮像面（レンズが配置される面）を示す図である。
【図１５】第２の実施形態の撮像システム（手術支援システム）１における血管画像生成処理を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、添付図面を参照して本実施形態について説明する。添付図面では、機能的に同じ要素は同じ番号で表示される場合もある。なお、添付図面は本開示の原理に則った実施形態と実装例を示しているが、これらは本開示の理解のためのものであり、決して本開示を限定的に解釈するために用いられるものではない。本明細書の記述は典型的な例示に過ぎず、本開示の特許請求の範囲又は適用例を如何なる意味においても限定するものではない。
【０００９】
本実施形態では、当業者が本開示を実施するのに十分詳細にその説明がなされているが、他の実装・形態も可能で、本開示の技術的思想の範囲と精神を逸脱することなく構成・構造の変更や多様な要素の置き換えが可能であることを理解する必要がある。従って、以降の記述をこれに限定して解釈してはならない。
【００１０】
更に、本実施形態は、後述されるように、汎用コンピュータ上で稼動するソフトウェアで実装しても良いし専用ハードウェア又はソフトウェアとハードウェアの組み合わせで実装しても良い。
【００１１】
Ａ．第１の実施形態
＜血管造影について＞
本実施形態における血管造影は、例えば、インドシアニングリーン（ＩＣＧ：Indocyanine Green）を生体の特定部分の血管に流（導入）し、ＩＣＧが当該血管に存在する間（例、ＩＣＧの存在期間、ＩＣＧの導入期間、ＩＣＧによる発光期間）に赤外光（近赤外光を含む）を生体に照射することによって発せられる蛍光を検出することによって行われる。これにより、観察装置（撮像装置）は、生体内の血管の位置を光学的に特定することができる。また、血管内を血液が適切に流れているか確認することが可能となる（血流測定）。
【００１２】
しかしながら、血管造影を行う際に、ＩＣＧは血管に留まりにくく、血流と共に血管内を流れていくため、生体の特定の部位（例、血管など）を長期間造影することができない。例えば、従来の赤外観察カメラシステムにおける造影可能時間は、１５分程度であると言われており、観察時間が短い。したがって、血管造影は、例えば手術など長時間に亘って血管の位置を確認する必要があるような場面で用いることには適さない可能性がある。
【００１３】
一方、例えば、ＩＣＧをリンパ節に導入して癌又は癌の疑いがある部分を造影させる場合、リンパ液の流れは血液に比べて非常に遅いため、ＩＣＧがリンパ節に留まる時間は比較的長くなり、リンパ節の位置を特定し、リンパ節に癌が存在するか否かについての確認は比較的容易である。ただし、リンパ液の速度は血液の速度よりも遅いものの、リンパ液も生体内を流れることには変わりなく、時間経過によってリンパ節に導入したＩＣＧも対象の特定部分から無くなってしまうことに変わりはない。この点、例えば、ＩＣＧを点滴のように少しずつ生体内に導入し続けるという方法も考えられるが、生体への影響（例、生体がショックを起こす危険性）を考え、生体に導入するＩＣＧの量はできるだけ少なくしたい。
【００１４】
このように、生体内にＩＣＧを導入し特定部分を造影する場合に、例えば、特定部分の特定の臓器（例えば、血管やリンパ節などの特定部分）の位置を常時又は断続的に長時間確認しながら診断や手術を行いたいというニーズがある。
【００１５】
そこで、本実施形態は、例えば、生体の特定部分に導入したＩＣＧが流れてなくなってしまった場合（例、ＩＣＧが存在するような上記特定部分を光学的に検出しない場合）であっても、特定部分の特定の臓器などの位置を継続的に確認することを可能とする技術を提供する。
【００１６】
＜撮像システム１の構成＞
図１は、第１の実施形態に係る撮像システム１の構成例を説明するための図である。撮像システム１は、例えば、病理診断支援、臨床診断支援、観察支援、手術支援などの医療支援に利用される。図１に示すように、本実施形態では、撮像システム１の例として手術支援システム（手術用撮像システム）について説明する。
【００１７】
撮像システム１は、例えば、撮像システム１の全体を制御する制御装置（制御部）１０と、組織ＢＴに照射する光を発する光源部２０と、組織ＢＴからの発光あるいは放射光を撮像する撮像部（光検出部）３０と、ユーザ（オペレータ）が各種データや制御装置１０への指示コマンドなどを入力する際に用いる入力装置４０と、例えば後述のＧＵＩや撮像部３０によって撮像された画像などを表示する表示装置（表示部）５０と、制御装置１０と通信可能に接続された手術用無影灯６０と、を備えている。なお、撮像システム１は、撮像装置とも言える。この場合、撮像装置は、制御装置１０、光源部２０、及び撮像部３０などを備える構成である。
【００１８】
組織ＢＴは、例えば、手術台に横たわる患者の、開腹され、露出された臓器などである。組織ＢＴは、サンプルやターゲットと言うことも可能である。組織ＢＴには、例えば、インドシアニングリーン（ＩＣＧ：Indocyanine Green）やフルオレセイン（Fluorescein）などの造影蛍光剤が導入され（例えば血管造影の場合には、患者の静脈から所定量のＩＣＧやフルオレセインが注入される）、このＩＣＧやフルオレセインが組織ＢＴ内を流れている間に所定波長の光を組織ＢＴに照射すると、ＩＣＧやフルオレセインが流れる血管が蛍光発光する。以下の説明は、ＩＣＧを用いて行うが、フルオレセインなどの他の造影剤と読み替えることもできる。
【００１９】
制御装置１０は、例えば、コンピュータで構成され、プロセッサなどで構成される制御部１０１と、各種プログラムやパラメータなどを格納する記憶部１０２と、を備えている。制御部１０１は、記憶部１０２から各種プログラムやパラメータなどを読み込み、図示しない内部メモリに読み込んだ各種プログラムを展開し、入力装置４０から入力される指示や各種プログラムによって特定される情報処理シーケンスに従って各種プログラムの処理を実行する。制御部１０１は、例えば、光源部２０の光の照射を制御する光照射制御部１０１１と、撮像部３０が検出（撮像）した画像データを撮像部３０から取得し、後述する血管情報や教師データを生成するデータ取得部１０１２と、撮像部３０から取得した画像データから画像を生成する画像生成部１０１３と、血管情報に基づいて画像生成部が生成した画像を補正する画像補正部１０１４と、を備える。血管情報は、例えば、組織ＢＴにおけるＩＣＧから発光される蛍光に基づいて生成される。なお、例えば、血管情報は、蛍光を撮像して得られる画像（例、光量に基づく画素値など）から生成しても良いし、蛍光をそのまま検出して得られる情報（例、受光信号）から生成しても良い。血管情報の内容及び算出方法の詳細例については後述する。なお、教師データは、血管情報に含まれる血管の位置と後述の第２波長から第５波長の光を組織ＢＴに照射することによって検出される輝度情報（例えば、血管の位置における輝度値、輝度値に付随する、例えば輝度値を有する位置の情報、あるいは輝度分布などの少なくとも１つを含む）とによって生成される。記憶部１０２は、例えば、少なくとも、光照射制御部１０１１、データ取得部１０１２、画像生成部１０１３、及び画像補正部１０１４に対応するプログラムを格納する。
【００２０】
光源部２０は、例えば、波長が７００ｎｍから８５０ｎｍから選択された光を射出（放射）する第１光源２１と、波長８００ｎｍから２５００ｎｍ（又は波長８５０ｎｍから３０００ｎｍ）の光を射出（放射）する第２光源２２と、を含む。図１では、光源部２０が２つの光源で構成される例が示されているが、光源部２０は例えば１つの光源から射出（放射）された広帯域の波長帯を有する光を光学系で分光し、分光した各光を光路に配置された光学フィルタでフィルタリングして所望の波長の光を生成するように構成しても良い。また、例えば、光源部２０を、組織ＢＴに照射する波長の光を射出（放射）する複数の光源を予め設置し、各光源を切り替えて使用する構成にしても良い。第１光源２１が射出（放射）する光の波長及び第２光源２２が射出（放射）する光の波長は、後述するＧＵＩ（Graphical User Interface）を介してオペレータによって設定される。制御部１０１は、例えば、光照射制御部１０１１（プログラム）に基づいて、ＧＵＩで設定された各光源の波長の値を読み込み、光源部２０の駆動部（図示せず）に印加する電圧と各光源が射出（放射）する光の波長値とを伝達する。当該駆動部は、制御部１０１の制御の下、第１光源２１及び第２光源２２に電圧を印加し、光を射出（放射）させる。また、制御部１０１は、例えば、第２光源２２が各波長の光を射出（放射）するタイミングと光の射出（放射）時間を光源部２０の駆動部（図示せず）に送信し、第２光源２２から複数の波長の光が周期的に射出（放射）されるように光源部２０を制御する。
【００２１】
撮像部３０は、例えば、ＩＣＧが組織ＢＴの血管を流れる間に、手術野に配置された組織ＢＴに第１波長の光（例：７８０ｎｍの光であって、可視光と赤外光の丁度境界となる波長の光（励起光））を照射することによって組織ＢＴの血管から発光される蛍光を検出する第１撮像デバイスと、ＩＣＧが組織ＢＴの血管を流れる間に、手術野に配置された組織ＢＴに第２波長の光から第５波長の光（ここでは４種類の波長の光としているが５種類以上の波長の光であっても良い）を周期的に順次照射することにより組織ＢＴから放射される光であって、血管の位置における光の輝度（輝度値）を検出する第２撮像デバイスと、を含む。なお、第２撮像デバイスは、第２波長から第５波長の何れかの光を照射して組織ＢＴから放射される光の輝度（輝度値）を検出することにより得られる画像（例えば、血管中の血液に吸収される光の量が多い波長を用いて得られる画像）を検出するようにしても良い。第２波長から第５波長は、第１波長よりも長い波長であって、例えば、８００ｎｍから２０００ｎｍの波長から４種類の光（赤外光）が選択される。また、第１撮像デバイスとして、例えば、シリコン（Ｓｉ）カメラを用いることができる。第２撮像デバイスとして、例えば、センサにＩｎＧａＡｓ（インジウムカリウムヒ素）を用いたＩｎＧａＡｓカメラを用いることができる。第１撮像デバイス３１の光軸と第２撮像デバイス３２の光軸とは、図１に示されるように、同じでなくても良いが、図２を用いて後述するように、双方の撮像デバイスの光軸を同軸にする光学系を撮像部３０に設けるようにしても良い。
【００２２】
入力装置４０は、例えば、キーボード、マウス、マイク、タッチパネルなどによって構成され、オペレータ（ユーザ）が制御装置１０に所定の処理を実行させる際に指示やパラメータなどを入力する際に使用するデバイスである。また、例えば、単にＵＳＢなどの半導体メモリを制御装置１０に設けられた入力ポート（図示せず）に挿入することにより、制御装置１０の制御部１０１が自動的に半導体メモリからデータや指示（予め決められたルールで記述された指示）を読み込み、各種プログラムを実行するようにしても良い。
【００２３】
表示装置５０は、制御部１０１が生成した画像（例えば、サンプル画像や教師データを生成するために用いる元画像）や、制御部１０１が画像（例えば、サンプル画像）を補正して得られた補正画像（補正サンプル画像）を制御装置１０から受信し、生成画像（補正なし画像、サンプル画像）や補正画像を表示画面に表示する。また、表示装置５０は、オペレータの指示に応答して、制御部１０１が生成した組織ＢＴの蛍光画像（Ｓｉカメラによって撮像されたデータに基づく画像）や検出された組織ＢＴからの蛍光を表示画面に表示するようにしても良い。なお、表示装置５０は、例えば、生成画像（補正なし画像）や補正画像と蛍光画像とを合成して組織ＢＴの画像（合成サンプル画像）として出力してもよい。また、表示装置５０は、このような生成画像（補正なし画像）、補正画像、あるいは合成サンプル画像を、例えば術中に表示画面上に出力することができる。なお、合成サンプル画像の生成に関し、例えば、制御部１０１が、血管情報に含まれる血管の位置に基づいて、組織ＢＴの蛍光画像と補正なし画像あるいは補正画像との座標位置を合わせしながら、蛍光画像を補正なし画像あるいは補正画像に重畳して合成サンプル画像を生成する。
【００２４】
手術用無影灯６０は、例えば、複数のＬＥＤ光源やハロゲン光源によって構成される可視光源である。手術用無影灯６０は、例えば、最大１６００００ルクスと非常に明るい。従って、ＩＣＧを組織ＢＴに導入している間（例、薬剤導入期間）、手術用無影灯６０は消灯される。また、例えば、手術用無影灯６０の点灯及び消灯が制御装置１０によって制御されるようにしても良い。
【００２５】
以上のように、本実施形態による撮像システム（手術支援システム）１は、生体の組織ＢＴ内に導入したＩＣＧが特定の部分（造影対象の部位）から流れ出てしまい、特定の部位を造影できなくなった場合でも、蛍光発光していた当該特定部分の画像を教師データに基づいて生成することができるので、造影対象の部分（例えば、血管などの特定部分）の位置を確認することが可能な画像を生成・提供することができる。以下、本実施形態による撮像システム（手術支援システム）１の動作や構成の更なる詳細について説明する。
【００２６】
＜撮像デバイスの光軸を同一にする光学系＞
図２は、撮像システム１の撮像部３０において採用することができる光学系３００の概略構成を示す図である。光学系３００は、第１撮像デバイス３１の光軸と第２撮像デバイス３２の光軸とを同一にする光学系である。
【００２７】
光学系３００は、例えば、ダイクロイックミラー３３と、ミラー３４とを構成として含むことができる。ダイクロイックミラー３３は、特定の波長の光を反射し、その他の波長の光を透過させる作用を有する光学素子（ミラー）である。例えば、ショートパスダイクロイックミラーを用いると、カットオフ波長よりも短い波長の光の透過率は高く、カットオフ波長よりも長い波長の光の反射率は高くなる。例えば、ＩＣＧを導入した血管から蛍光を発光させるために組織ＢＴに照射する励起光の波長（第１波長）を例えば７８０ｎｍ付近とすると、組織ＢＴの血管から発光される蛍光（ＩＣＧからの蛍光）は、８３０ｎｍ付近となる。従って、例えば、ダイクロイックミラー３３としてショートパスダイクロイックミラーを採用し、カットオフ波長を８４０ｎｍ付近に設定すれば、組織ＢＴからの蛍光（ＩＣＧからの蛍光）はダイクロイックミラー３３を透過して第１撮像デバイス３１に入射し、一方、第２波長から第５波長の４種類の波長の光（例えば、９５０ｎｍから１６００ｎｍの光から選択された光）を組織ＢＴに照射して放射（反射を含む）した光はダイクロイックミラー３３及びミラー３４で反射し、第２撮像デバイス３２に入射する。
【００２８】
以上のような光学系を採用すれば、第１撮像デバイス３１の光軸と第２撮像デバイス３２の光軸とを同一にすることができ、２つの撮像デバイスから得られる画像同士の位置合わせをする必要がなくなるという効果を奏することができる。
【００２９】
＜アライメント用マーク＞
図３は、手術野の周辺（例、手術用布）にアライメント用マークを配置する構成を示す図である。本実施形態におけるアライメント用マークは、例えば、赤外光を発するＬＥＤや特定の波長の光を反射する反射体などを採用することができる。
【００３０】
アライメント用マーク７１乃至７４は、例えば、第１撮像デバイス３１がＩＣＧの蛍光（これに基づいて血管情報が生成される）を検出することにより得られる画像（この場合、蛍光画像）と、第２撮像デバイスが組織ＢＴに第２波長から第５波長の光を順次照射して組織ＢＴから放射される光の輝度（輝度値）を検出することにより得られる画像（例、組織ＢＴに照射された赤外光によって得られる元画像）、あるいは第２波長から第５波長の何れかの光を照射して組織ＢＴから放射される光の輝度（輝度値）を検出することにより得られる画像（例えば、血管中の血液に吸収される光の量が多い波長を用いて得られる画像）とを位置合わせ（アライメント）する際に用いられる。例えば、第１撮像デバイス３１の光軸と第２撮像デバイス３２の光軸とが一致していない場合に、制御部１０１は、第１撮像デバイス３１が検出したアライメント用マーク７１乃至７４の画像の位置と、第２撮像デバイス３２が検出したアライメント用マーク７１乃至７４の画像の位置とを合致させ、双方の撮像デバイスから撮像される画像の位置を合わせる。このようにすることにより、教師データに基づく血管画像の生成をさらに高精度に実行することができるようになる。
【００３１】
また、アライメント用マークを設けることにより、各撮像デバイスの単純な位置移動や回転だけでなく、遠近移動による画像のずれにも対応して画像補正することが可能となる。アライメント用マークとしてＬＥＤを採用する場合、例えば、ＬＥＤの発光波長を８００ｎｍから１１００ｎｍとすることにより、オペレータ（例えば、医師など）の動作（手術）の邪魔となることもない。さらに、例えば、アライメント用マークとして発光波長が７５０ｎｍ付近のＬＥＤを採用すると、オペレータ（例えば、医師など）への影響を最小限に抑えて、ＬＥＤのＯＮ／ＯＦＦを目視で確認することができるようになる。
【００３２】
なお、本実施形態（図３）では、アライメント用マークを手術用布の手術野付近に設置した例を示しているが、手術用鉗子にアライメント用マーク（例えばＬＥＤや反射体）を設けるようにしても良い。
【００３３】
＜血管画像生成処理の詳細＞
図４は、本実施形態の撮像システム（手術支援システム）１における血管画像生成処理の詳細を説明するためのフローチャートである。血管画像生成処理は、ＩＣＧを生体内に導入してから補正された血管画像を生成するまでの処理で構成される。以下、各ステップについて説明する。
【００３４】
（i）ステップ１０１
オペレータがＩＣＧを生体の組織ＢＴ内の特定の部位（例えば、組織ＢＴの血管）に導入（注入：例えば、静脈注射によって注入）し、撮像システム１を作動させた時（スイッチＯＮ）、制御部１０１は、光照射制御部１０１１を用いて、組織ＢＴに対する波長１の励起光、及び波長２から波長５の光の照射の準備をする。例えば、制御部１０１は、後述するＧＵＩなどを用いて設定された、各波長の光を射出（放射）する光源の電圧値（又は電圧値を示す情報：例えば、電圧値そのものの情報、あるいは電圧値を指し示す、電圧値テーブルなどにおけるポインタ情報）を記憶部１０２から読み込み、各光源の駆動部（図示せず）に取得した電圧値を送信する。この段階では、例えば、各光源に電圧値が送信されただけであり、制御部１０１からの指示に従って、各光源は各波長の光を組織ＢＴに対して照射を開始することになる。
【００３５】
（ii）ステップ１０２
オペレータが室内（例えば、手術室内）の照明（例えば、無影灯６０）を消灯し、組織ＢＴへの光の照射を指示すると、制御部１０１は、光の照射の指示（など信号）に基づき、各光源の駆動部（図示せず）に組織ＢＴ（手術野）への光の照射を指示する。
【００３６】
別の形態として、例えば、制御部１０１が、ステップ１０１の処理を完了させた後、室内（例えば、手術室内）の照明（例えば、無影灯６０）を自動的に消灯し、各光源の駆動部（図示せず）に組織ＢＴ（手術野）への光の照射を指示するようにしても良い。
【００３７】
（iii）ステップ１０３
制御部１０１からの指示に応答し、第１光源２１は、例えば、波長１（例えば、７８０ｎｍ）の励起光を手術野の組織ＢＴに対して照射する。励起光は、ＩＣＧが組織ＢＴの血管内を流れている間に照射される。制御部１０１は、データ取得部１０１２を用いて、組織ＢＴの血管にＩＣＧが流れている間に励起光を照射することによって生じる蛍光を検出（撮像）するように第１撮像デバイス３１を制御する。制御部１０１は、第１撮像デバイス３１によって検出された蛍光から、血管の位置、血管の太さ、血管の深さ、及び血管の経路（分岐）を含む情報（血管情報）を取得することができる。取得された血管情報は、記憶部１０２に格納される。血管情報の生成の詳細については、図５及び図６に基づいて詳細に後述する。
【００３８】
（iv）ステップ１０４
次に、制御部１０１からの指示に応答し、第２光源２２は、例えば、波長２から波長５の光（例えば、波長１とは異なる４種類の波長の光であって、９５０ｎｍから１６００ｎｍの中からＧＵＩを介して選択された波長の光）を周期的に手術野の組織ＢＴに照射する。波長２から波長５の光をどのように照射するかについては後述する（図７参照）。制御部１０１は、データ取得部１０１２を用いて、組織ＢＴの血管にＩＣＧが流れている間に波長２から波長５の光を照射することによって放射される光の輝度を検出（撮像）するように第２撮像デバイス３２を制御する。この際、制御部１０１は、ステップ１０３で取得した血管情報に含まれる血管位置における組織ＢＴの部分の輝度情報（例えば、血管の位置における輝度値、輝度値に付随する、例えば輝度値を有する位置の情報、あるいは輝度分布などの少なくとも１つを含む）を血管の教師データとして記憶部１０２に格納する。ここで、血管位置における組織ＢＴの部分の輝度情報（例えば、血管の位置における輝度値、輝度値に付随する、例えば輝度値を有する位置の情報、あるいは輝度分布などの少なくとも１つを含む）は、第１撮像デバイス（Ｓｉカメラ）３１で血管であると判明した部分の赤外光照射によるスペクトルデータ（光の強度がスペクトルデータとなる）を計測することにより得られる情報である。なお、制御部１０１は、血管のスペクトル（照射する光の波長によってスペクトルの形状が異なる）の他、血管以外の部分（例、周辺部、癌の部分、リンパ節の部分など）のスペクトル（暗いスペクトルになる）も取得し、取得した該スペクトルを記憶部１０２に格納しても良い。また、制御部１０１は、教師データとして、血管に対応する教師データ、及び血管以外の部分に対応する教師データの２種類のデータを生成しても良い。教師データとして重要なことは、血管を精度よく特定することである。従って、血管に対応する教師データのみによって血管が特定できれば血管に対応する教師データ（血管部分のスペクトルデータ）のみ取得すれば良いが、血管以外の教師データ（血管以外の部分のスペクトルデータ）を併せて用いた方が血管と血管以外の部分とで高いコントラストが得られる場合には、血管に対応する教師データと血管以外の教師データとを取得して、精度良く血管を特定することが可能となる。
ステップ１０３の処理とステップ１０４の処理とは、少なくとも１回実行され、血管情報と教師データとが取得される。
【００３９】
（v）ステップ１０５
血管情報（血管の位置、血管の太さ、血管の深さ、血管の経路（画像））及び教師データ（スペクトルデータ）が取得され、ＩＣＧの蛍光の検出をしない場合又はＩＣＧの蛍光の効果（例、発光）が切れた場合、オペレータ（例えば、医師など）は、室内（例えば、手術室内など）の照明（無影灯６０）を点灯する。また、例えば、オペレータ（例えば、医師など）は、血管情報（血管の位置、血管の太さ、血管の深さ、血管の経路（画像））と、血管の教師データ（それ以外の臓器の教師データを生成してもよい）とを制御装置１０によって生成すれば、ＩＣＧの蛍光の効果が切れていなくても室内の照明を点灯してもよい。なお、血管の教師データが一番重要であるが、制御装置１０は、血管の教師データと血管以外の臓器の教師データとを用いれば、血管と血管以外の臓器とではどれ程度異なるか判断することができ、血管を明確に特定することができるようになる。
【００４０】
また、別の一実施形態として、例えば、第１撮像デバイス３１によってＩＣＧの蛍光が検出されなくなった場合（ＩＣＧの蛍光の効果が切れた場合）、制御部１０１は、室内（例えば、手術室内）の照明（無影灯６０）を点灯するように、照明（無影灯６０）の駆動部（図示せず）を制御するようにしても良い。照明（無影灯６０）が点灯された後、オペレータ（医師など）は、手術野の組織ＢＴに対する手術を行うことができるようになる。
【００４１】
（vi）ステップ１０６
制御部１０１は、例えば、光照射制御部１０１１を用いて、波長２から波長５の光（例、赤外光）を周期的に組織ＢＴに照射するように第２光源２２を制御する。また、制御部１０１は、例えば、データ取得部１０１２を用いて、波長２から波長５の光を照射することによって組織ＢＴから放射される輝度（輝度値、輝度情報、あるいは画像データのうち少なくとも１つ）を検出するように第２撮像デバイス３２を制御する。そして、制御部１０１は、例えば、画像生成部１０１３を用いて、上述の教師データに基づいて（教師データのスペクトルに近いスペクトルを発光する部分が血管（例）であると分かる）、第２撮像デバイス３２によって検出された画像データに対して多変量解析（例：ＳＡＭ、ＭＬＲ、ＰＣＲ、ＰＬＳなど）を実行し、血管画像を生成する。生成された血管画像（サンプル画像）は、第２撮像デバイス３２によって検出された画像データに対応する画像（元画像）を教師データに基づいて強調した画像（スペクトルのみから生成された画像）となっている。
【００４２】
ＩＣＧの蛍光の効果が切れた後は、教師データは過去（ＩＣＧが組織ＢＴ内を流れている時）の画像である。従って、ステップ１０６では、第１撮像デバイス３１及び第２撮像デバイス３２によって過去に取得して予め記憶部１０２に記憶された上述の教師データを用いて、リアルタイム画像を鮮明にして血管画像を生成している。
【００４３】
なお、ＩＣＧ蛍光に基づく組織ＢＴの画像（第１画像）と、教師データに基づいて生成した血管画像（サンプル画像）と、当該血管画像を補正した画像（ステップ１０７の処理を施した画像、補正サンプル画像）と、教師データを用いずに生成した血管画像との比較については図９を用いて後述する。
【００４４】
（vii）ステップ１０７
制御部１０１は、画像補正部１０１４を用いて、ステップ１０６で生成された血管画像（サンプル画像）の全画素又は一部の画素の画素値を補正し、より鮮明な画像（補正血管画像、補正画像）にする。制御部１０１は、例えば、ステップ１０３で取得した血管情報を用い、血管部分の画像を強調する（シャープにする）ことにより、ステップ１０８で生成した血管画像を補正する。これにより、第２撮像デバイス（例えば、ＩｎＧａＡｓカメラ）３２で撮像して得られる画像（元画像、赤外画像）を第１撮像デバイス（例えば、Ｓｉカメラ）３１で撮像して得られる画像（第１画像、蛍光画像）に近づけるようにすることが可能となる。なお、補正処理の例については、図８を参照して後述する。
【００４５】
（viii）ステップ１０８
制御部１０１は、ステップ１０７で生成した補正血管画像をサンプル画像として表示装置５０の表示画面上に表示するように、表示装置５０に当該補正血管画像（補正サンプル画像）のデータを送信する。表示装置５０は、制御装置１０の制御部１０１から補正血管画像（補正サンプル画像）のデータを受信し、表示画面上に表示する。なお、補正血管画像ではなく、ステップ１０６で生成された血管画像をサンプル画像として表示装置５０に表示するようにしても良いし、血管画像と補正血管画像との両方をサンプル画像として表示装置５０に表示するようにしても良い。
【００４６】
以上のようにして、ＩＣＧの蛍光効果が切れた後（生体の組織ＢＴの特定部分に導入したＩＣＧが血管などを流れ、当該特定部分にＩＣＧが残存しなくなった後）であっても、ＩＣＧの蛍光効果が存在したときに生成した蛍光画像（第１画像）の血管情報と元画像（赤外画像）に対する教師データとを用いて、組織ＢＴにおける血管などの特定臓器の位置を示すサンプル画像（血管画像あるいは補正血管画像）を生成し、オペレータに対してサンプル画像を表示装置５０に提供し続けることができる。オペレータ（医師など）は、表示装置５０に提供（表示）された血管画像あるいは補正血管画像をチェックすることにより、目視で組織ＢＴにおける血管の存在を確認しながら手術することが可能となる。
【００４７】
＜血管の深さ及び血管の経路の算出について＞
図５は、ＩＣＧの蛍光画像から血管情報の１つである血管の深さを算出（推定）する方法について説明するための図である。
【００４８】
（i）ＩＣＧの蛍光画像の輝度分布（例えば、輝度情報に含まれる）の標準偏差を血管の深さとする方法
例えば、表面の血管の輝度分布は、グラフ５１１及び５１２に示されるように、血管の太さに関係なく、矩形に近い形状となる。一方、例えば、脂肪層に埋もれた血管の輝度分布は、グラフ５１２及び５２２→グラフ５１３及び５２３→グラフ５１４及び５２４に示されるように、深さに応じて徐々になまった形状（ぼけた輝度分布）となる。そこで、本実施形態では、輝度分布のぼけ具合（なまり具合）を示す標準偏差σを式１に基づいて算出し、この値を深さとし、標準偏差σが大きいほど血管が深い場所に存在するとしている。式１において、ｘは図５のグラフの横軸に示されるカメラ素子座標を示し、ｙは図５のグラフの縦軸に示されるカメラ輝度（輝度値）を示している。また、計算する範囲のｘ軸（カメラ素子座標）の左端を１、右端をｎとする。ｎは、隣の血管に干渉しない範囲で指定される。
【００４９】
【数１】
2018216658.tif 000003
標準偏差を血管の深さとする方法は、統計学上では輝度分布を正規分布の度数分布グラフとみなして、ばらつき具合のσを求める手法である。
【００５０】
（ii）半値幅を血管の深さとする方法
血管の深さを求める別の方法は、ＩＣＧの蛍光画像の輝度分布の半値幅を血管の深さとするものである。例えば、ＩＣＧ蛍光画像の輝度（輝度値）のピーク値の半分の値で輝度分布をスライスして、その幅を深さとする。標準偏差の算出に比べて、半値でスライスした部分の信号しか使用しないので、計算時間の短縮で高速化できる。一方、標準偏差を血管の深さとする方法で求めた深さはノイズには強いと言うメリットがある。
【００５１】
（iii）予め作成したテーブルから血管の深さの情報（深さの値）を取得する方法
組織ＢＴにおいて深い位置にある血管の蛍光画像は、生体内にある脂質（脂肪）層の影響により不鮮明になる（ぼけた画像となる）。一方、組織ＢＴの表面に近い位置にある血管の蛍光画像は、脂質（脂肪）の影響を受けにくいため鮮明（輪郭がはっきりしており、太さも計測しやすい）となる。例えば、この性質を利用し、画像の鮮明さ（輝度値）と深さの関係を予め検証しておき、これらの関係をテーブル（例）として記憶部１０２に格納しておいても良い。この際、制御部１０１は、当該テーブルを参照し、計測した蛍光の輝度値から血管の深さの情報（深さの値）を記憶部１０２から読み込み、血管の深さの情報（深さの値）を取得する。
【００５２】
（iv）血管の経路について
例えば、組織ＢＴにおけるＩＣＧの蛍光画像から求められた各血管の深さの情報（深さの値）に基づいて、血管の深さ（深さの値）が同程度の血管は繋がっていると判断して血管の経路図（経路画像）が作成される。つまり、血管の深さが同程度を判断された血管の画像を繋ぎ合せることにより、血管の経路図（経路画像）が作成される。ここで、深さが同程度か否かは、例えば、上述した方法で求めた各血管の深さが所定誤差範囲（閾値範囲）内にあるか否かによって判断される。所定誤差範囲内にある場合には血管の深さが同程度であると判断される。
【００５３】
以上のようにして、血管情報に含まれる、血管の深さ、及び血管の経路を算出することができる。なお、本実施形態で示した方法は一例であり、他の算出方法を用いても良い。
【００５４】
＜血管位置と血管の太さの算出について＞
図６Ａ及びＢは、血管位置と血管の太さとの算出について説明するための図である。まず、例えば、血管の深さを算出（推定）するときと同様、図６Ｂに示されるように、太さ算出対象の血管（ＩＣＧの蛍光画像）を血管が伸びる方向と垂直な方向における各断面（断面１，断面２，・・・，断面ｋ，・・・，断面ｎ：ｎ個の断面）における輝度分布を取得する。血管位置については、例えば、取得した各輝度分布の断面の重心をその断面における位置を血管位置ｘmeanとすることができる。例えば、式２によって血管位置を求めることができる。
【００５５】
【数２】
2018216658.tif 000004
【００５６】
また、血管の太さは、例えば、式３を用いて、各血管断面における輝度分布の面積（断面積Ｓ）を算出することにより求めることができる。
【００５７】
【数３】
2018216658.tif 000005
【００５８】
以上のようにして、血管情報に含まれる、血管の太さ、及び血管の位置を算出することができる。なお、本実施形態で示した方法は一例であり、他の算出方法を用いても良い。
【００５９】
＜波長２から波長５の光の周期的照射について＞
図７は、教師データを生成するとき（ステップ１０４）や血管画像を生成するとき（ステップ１０６）において、波長２から波長５の光を組織ＢＴに照射する際の周期（例）を示す図である。
【００６０】
第２撮像デバイス（例えば、ＩｎＧａＡｓカメラ）３２は、波長２から波長５の光の全てに対して感度を有しているため、各波長の光を照射して得られる画像をそれぞれ独立して検出できるようにする必要がある。このために、図７に示されるように、例えば、波長２から波長５の４種類の光のそれぞれを、１フレーム時間（例えば、１／６０秒間）の間に、順次かつ周期的に照射する必要がある。例えば、波長２の光が第１フレーム時間に照射され、第３波長の光が第２フレーム時間に照射され、第４波長の光が第３フレーム時間に照射され、第５波長の光が第４フレーム時間に照射される。これら４種類の光の全てが１回ずつ組織ＢＴに照射されると、４フレーム分の時間（例えば、１フレーム時間は１／６０秒間）が経過することになるため、１周期は、例えば、１／１５秒の時間となる。従って、例えば、４種類の波長の光を用いて組織ＢＴに順次かつ周期的に照射する場合、各波長の光は、１秒間に１５回ずつ照射されることになる。
【００６１】
本実施形態では、例えば、各波長の光を照射することによりそれぞれ１フレーム分の画像データが取得される。そして、４フレーム分の撮像データによって１つの画像が形成される。従って、通常１秒間にｎ個（例えば、ｎ＝６０）の画像が形成されるが、本実施形態では、ｎ／４個（例えば、１５）の画像が形成されることになり、１／１５秒（６６．７ｍｓ）間隔で画像（ステップ１０６で生成される血管画像やステップ１０７で生成される補正血管画像）が更新されることになる。例えば、１００ｍｓ以下の間隔で画像が更新されれば、オペレータ（医師など）が画像を見ても不自然に感じる可能性は低い。一方、画像更新間隔が１００ｍｓを超えると不自然な画像となってしまう。そこで、照射される異なる波長の光の数は、画像更新間隔が１００ｍｓを超えないように設定することが望ましい。
【００６２】
図７のようなタイミングで各波長の光の照射を切り替えるに、制御部１０１は、例えば、各波長の光の照射タイミング（例えば、フレーム番号）と照射時間（１フレームの時間：例えば、１／６０秒間）とを光照射制御部（例えば、プログラムで構成される）１０１１から取得し、各照射タイミング及び照射時間（露光時間）に従って各波長の光が射出（放射）されるように光源部２０（特に、第２光源２２）を制御する。また、制御部１０１は、例えば、データ取得部（例えば、プログラムで構成される）１０１２を用いて、第２撮像デバイス３２によって撮像された、各波長の光に対応する画像データ（スペクトラムデータ）を取得する。さらに、制御部１０１は、例えば、画像生成部（例えば、プログラムで構成される）１０１３を用いて、１周期分（例えば、１／１５秒間）の、各波長の光に対応する画像データを統合し、表示装置５０に表示する１つの画像を生成する。上述のように、制御部１０１は、例えば、１周期毎に画像を生成し、画像を更新する。
【００６３】
＜血管画像の補正処理＞
図８は、血管情報を用いて血管画像（サンプル画像）を補正する処理を説明するための図である。図８Ａは、ステップ１０６で生成された血管画像（サンプル画像）の例を示す図である。図８Ｂは、ステップ１０７で生成された補正血管画像（補正サンプル画像：血管画像を補正して得られる画像）の例を示す図である。図８Ｃは、補正の概念を示すグラフである。
【００６４】
血管画像（図８Ａ）はスペクトルデータから生成されるため、全体的にぼけた画像となっている。この画像の輝度分布は、例えばグラフ８０１（図８Ｃ参照）のようになまった形状となる。血管画像（サンプル画像）の補正は、例えば、グラフ８０１のなまった形状を例えばグラフ８０２のように明暗の境界（エッジ）が明確になる形状とすることにより、実行される。グラフ８０１は、例えば、以下の式４を用いて輝度分布の標準偏差σを変更することにより、グラフ８０２のような形状とすることが可能となる。
【００６５】
【数４】
2018216658.tif 000006
【００６６】
ここで、Ｓは血管情報に含まれる血管の太さを示す断面積Ｓを、σは血管情報に含まれる輝度分布（グラフ８０１に相当）を、ｘmeanは蛍光から得られる画像（蛍光画像：第１画像）から算出される血管位置（血管情報に含まれる情報）を、それぞれ示している。式４による補正は、補正前後の各輝度分布の波形を正規分布と仮定して、標準偏差σを変更する演算を実行することにより、実現される処理である。
【００６７】
以上説明した画像補正を血管画像（図８Ａ：サンプル画像）に実施すると、血管の部分と血管以外の部分との境界（エッジ）が明確となった画像（図８Ｂ：補正サンプル画像）を生成することができる。これにより、組織ＢＴのどの部分に血管が存在するかはっきりと目視で確認することができるようになり、例えば手術中に血管を傷つけてしまうという事態を避けることが可能となる。
【００６８】
＜各過程で生成される画像の例と教師データを用いずに生成した血管画像の例＞
図９は、各過程で生成される画像の例と教師データを用いずに生成した血管画像の例を示す図である。図９Ａは、ＩＣＧの蛍光画像（第１画像）の例を示す。図９Ｂは、教師データを用いて生成した血管画像（サンプル画像）の例を示す。図９Ｃは、図９Ｂの血管画像を補正することにより生成された補正血管画像（補正サンプル画像）の例を示す。図９Ｄは、教師データを用いずに生成した血管画像の例を示す。
【００６９】
ＩＣＧに励起光を照射することによって生じる蛍光は自己発光であるため、得られる画像は図９Ａに示されるように、非常に鮮明である。ただし、組織ＢＴに脂質（脂肪）が多く含まれているほど、蛍光画像は不鮮明な（ぼけた）ものとなる。また、深い部分にある血管からの蛍光発光はぼけて輪郭が不鮮明になる。
【００７０】
血管画像（図９Ｂ：サンプル画像）は赤外光を照射することによって得られる画像であるが、赤外光を組織ＢＴに照射すると、拡散し散乱した光が組織ＢＴから戻ってきて第２撮像デバイス（例えば、ＩｎＧａＡｓカメラ）に入射するので、自己発光（蛍光画像：第１画像）の場合とは異なり、血管画像（サンプル画像）は鮮明とはならない。血管画像（サンプル画像）は、上述したように、例えば、組織ＢＴに、波長２から波長５の何れか１つの波長の光を照射して得られるスペクトルデータ、あるいは波長２から波長５の光（例えば、赤外光）を周期的に組織ＢＴに順次照射して得られるスペクトルデータであって、教師データのスペクトルに近い特性を有するスペクトルに多変量解析を実行することにより得られる画像である。また、教師データは、ＩＣＧの蛍光が存在する間に、第１撮像デバイス（例えば、Ｓｉカメラ）３１が撮像した画像から特定された血管位置の画像（元画像：血管の位置の輝度（輝度値）を検出することにより得られる画像）のスペクトルデータである。このスペクトルデータは、例えば、組織ＢＴに波長２から波長５の光（例えば、赤外光）を周期的に照射して組織ＢＴから放射される光を第２撮像デバイス（例えば、ＩｎＧａＡｓカメラ）３２で取得することにより得られるデータである。なお、赤外光の方が蛍光よりも透過率が高いので、蛍光よりも深い箇所のスペクトルを取得することができる。
【００７１】
なお、教師データの生成処理は、例えば、次のように行われる。まず、第１撮像デバイス３１が、励起光（第１光）を組織ＢＴに照射して得られる蛍光発光（第２光）を検出する。制御部１０１は、蛍光発光（第２光）の発光位置（例えば、血管の位置を表す）を第１撮像デバイス３１の撮像視野に設定された座標から特定する。また、第２撮像デバイス３２は、上述のように、１波長の光を組織ＢＴに照射して得られる画像（元画像：例えば、赤外画像）、あるいは複数波長の光を照射して得られる画像（元画像：例えば、赤外画像）を検出する。そして、制御部１０１は、蛍光発光（第２光）から特定した発光位置（例えば、血管の位置）に基づいて、その発光位置における、１波長の元画像の輝度値、あるいは複数波長の元画像に対して多変量解析を実行することによって得られる輝度値を、特定部分（例えば、血管）の教師データとする。
【００７２】
補正血管画像（図９Ｃ：補正サンプル画像）は、図９ＡのＩＣＧ蛍光画像（第１画像）から得られる血管情報（例えば、血管位置、血管の太さ、血管の深さ、血管の経路などを含む）を用いて、血管画像（図９Ｂ：サンプル画像）を補正することにより得られる画像である。血管画像（サンプル画像）は、スペクトルデータのみから生成される画像（強調画像）であるため不鮮明であるが、血管情報を用いてＩＣＧ蛍光画像（例えば、Ｓｉカメラで撮像した画像：第１画像）にできるだけ近づくように補正される。補正処理については図８を参照して説明した通りである。
【００７３】
図９Ｄは、組織ＢＴの特定部分（例えば、血管）の位置のスペクトルデータである教師データを用いずに、組織ＢＴに赤外光を照射して得られるスペクトルデータのみから生成した画像を示している。血管に流れる血液にはヘモグロビンが含まれている。従って、特徴が既知であるヘモグロビンのスペクトルデータを用いて、凡その血管位置を認識し、赤外光を組織ＢＴに照射することによって得られるスペクトルとヘモグロビンのスペクトルの類似性を確認することにより、教師なし血管画像（図９Ｄ）を生成することができる。ただし、教師なし血管画像は、一般的な血液の情報（ヘモグロビンのスペクトルデータ）を用いて生成されるので、教師データに基づく血管画像（図９Ｂ：サンプル画像）よりもかなり不鮮明な画像である。従って、教師データを用いて血管画像（サンプル画像）を生成する方が正確な血管位置を特定することができ、オペレータ（医師など）にとっては血管を容易に確認しやすくなるという利点が本実施形態による手法にはある。
【００７４】
＜照射光の波長設定のＧＵＩ＞
図１０は、ＩＣＧ蛍光画像（第１画像）を取得するときの波長１の光（励起光：第１光）、教師データ及び血管画像（サンプル画像）を取得するときの波長２から波長５の光（赤外光）の各波長値を設定する際に用いるＧＵＩ（Graphical User Interface）１０００の例を示す図である。
【００７５】
ＧＵＩ１０００は、例えば、複数の波長選択欄１００２乃至１００６と、各波長選択欄１００２乃至１００６に設けられた波長種類欄１００１と、保存ボタン１００７と、終了ボタン１００８と、によって構成される。
【００７６】
波長種類欄１００１は、各光源から射出される光の種類を示す欄である。波長種類欄１００１は、例えば、波長１、波長２などのような番号が付けられて表示されている。
【００７７】
波長１を設定するための波長選択欄１００２は、例えば、波長が７００ｎｍから８５０ｎｍまでの光を選択可能なように構成されており、本実施形態では、図１０において、７００ｎｍ、７３０ｎｍ、７５０ｎｍ、７８０ｎｍ、８００ｎｍ、８５０ｎｍの波長が示されている。波長２から波長５を設定するための波長選択欄１００３乃至１００６は、例えば、波長が８００ｎｍから２５００ｎｍまでの光を選択可能なように構成されており、本実施形態では、図１０において、８００ｎｍ、８５０ｎｍ、９４０ｎｍ、９７０ｎｍ、１０７０ｎｍ、１４５０ｎｍ、２５００ｎｍの波長が示されている。これらの波長の値は単なる例示であり、波長１としては７００ｎｍから８５０ｎｍの中から、波長２から波長５としては８００ｎｍから２５００ｎｍの中から任意に選択することができる。ただし、波長２から波長５の値は、波長１よりも長くなるように選択する必要があり、また、波長２から波長５は重複しないように選択する必要がある。従って、例えば、波長２から波長５を選択する際には、波長１より短い波長を選択できないように、かつ、既に選択した波長値を選択できないように、制御部１０１がＧＵＩ１０００に対する入力を制御するようにしても良い。
【００７８】
オペレータがＧＵＩ１０００における設定が完了し、保存ボタン１００７を押下すると、制御部１０１は、記憶部１０２に各波長の設定値を格納する。また、オペレータが終了ボタン１００８を押下すると、制御部１０１は、ＧＵＩ１０００の画面を終了させる。
【００７９】
制御部１０１は、例えば、光照射制御部１０１１を用いて、各光源の出力値（例、電圧値、光源の最大出力の割合で設定された値）とＧＵＩ１０００を介して設定された各光源の波長の値とを記憶部１０２から読み込み、各光源の駆動部（図示せず）に当該出力値を伝達する。出力値が通知された各光源の駆動部（図示せず）は、制御部１０１の指示に応答して、設定された出力値で各光源から各波長の光を射出（放射）させる。
【００８０】
＜血管画像生成処理：変形例１＞
図１１は、本実施形態の撮像システム（手術支援システム）１における血管画像生成処理の変形例１を説明するためのフローチャートである。上述したように、血管画像生成処理は、ＩＣＧを生体内に導入してから補正された血管画像（補正サンプル画像）を生成するまでの処理で構成される。変形例１は、撮像デバイスの観察位置が変更された場合に対処するための処理に関する。なお、図４と同じ処理については、同一符号を付している。ここでは、図４と異なる点のみ説明する。当該変形例１では、図４のステップ１０１乃至ステップ１０８の処理に加えて、ステップ２０１が実行される。
【００８１】
ステップ２０１において、制御部１０１は、例えば、手術野の組織ＢＴに対する撮像デバイスの観察位置に変更があるか判断する。観察位置の変更は、例えば、制御部が撮像部３０からの時系列の画像データから基準点を任意に設定し、時系列の各画像データにおける基準点の位置を逐次比較することにより検知することができる。
【００８２】
撮像デバイスの観察位置に変更がないと判断された場合（ステップ２０１でＮｏの場合）、処理はステップ１０５に移行する。撮像デバイスの観察位置に変更があったと判断された場合（ステップ２０１でＹｅｓの場合）、処理はステップ１０３に移行する。ステップ１０３において、制御部１０１は、例えば、更新（変更）された観察位置におけるＩＣＧの蛍光を検出するように撮像部３０の第１撮像デバイス３１を制御し、検出したＩＣＧの蛍光画像に基づいて組織ＢＴ中の血管情報を生成（再計算、再度特定）する。血管情報の生成処理については上述した通りである。
【００８３】
ステップ１０４において、制御部１０１は、例えば、更新（変更）された観察位置に波長２から波長５の光（赤外光）を照射するように光源部２０を制御する。また、制御部１０１は、例えば、波長２から波長５の光（赤外光）の照射によって組織ＢＴから放射された光の輝度（輝度値）であって、ステップ１０３で生成された血管情報に含まれる血管位置における輝度（輝度値）を教師データとして取得するように第２撮像デバイス３２を制御する。
【００８４】
＜血管画像生成処理：変形例２＞
図１２は、本実施形態の撮像システム（手術支援システム）１における血管画像生成処理の変形例２を説明するためのフローチャートである。上述したように、血管画像生成処理は、ＩＣＧを生体内に導入してから補正された血管画像（補正サンプル画像）を生成するまでの処理で構成される。変形例２は、ＩＣＧの蛍光（第１画像）を検出する間は、連続的に血管画像（サンプル画像）及び教師データを生成して最適な血管情報及び教師データを血管画像生成に用いる処理に関する。なお、図４と同じ処理については、同一符号を付している。ここでは、図４と異なる点のみ説明する。当該変形例２では、図４のステップ１０１乃至ステップ１０８の処理に加えて、ステップ３０１及びステップ３０２が実行される。
【００８５】
（i）ステップ３０１
制御部１０１は、例えば、第１撮像デバイス３１からの検出結果を確認し、手術野の組織ＢＴにおけるＩＣＧの蛍光が継続しているか否か（例、第１撮像デバイス３１の検出結果から得られる蛍光の輝度値が所定の閾値（検出限界値など）と比較して大きい値か小さい値か、等）を判断する。ＩＣＧが流れて行ってしまい、ＩＣＧの蛍光が継続していない場合（ステップ３０１でＮｏの場合）、処理はステップ３０２に移行する。ＩＣＧが手術野の組織ＢＴにおける血管内に存在し、ＩＣＧの蛍光が継続している場合（ステップ３０１でＹｅｓの場合）、処理はステップ１０３に移行する。
【００８６】
ステップ１０３において、制御部１０１は、例えば、観察位置において検出されたＩＣＧ蛍光の輝度値を再度算出し、さらに、検出したＩＣＧの蛍光画像（第１画像）に基づいて組織ＢＴ中の血管情報を生成（再計算、再度特定）する。このとき、制御部１０１は、例えば、生成した血管情報とそれに対応するＩＣＧ蛍光の輝度値とを記憶部１０２に格納する。血管情報の生成処理については上述した通りである。
【００８７】
ステップ１０４において、制御部１０１は、例えば、継続して波長２から波長５の光（赤外光）を組織ＢＴに照射するように光源部２０を制御する。また、制御部１０１は、例えば、波長２から波長５の光（赤外光）の照射によって組織ＢＴから放射された光の輝度（輝度値）であって、ステップ１０３で新たに生成された血管情報に含まれる血管位置における輝度（輝度値）を教師データとして取得するように第２撮像デバイス３２を制御する。制御部１０１は、生成した教師データを、ステップ１０３で新たに生成された血管情報及びＩＣＧ蛍光の輝度値と共に記憶部１０２に格納する。
【００８８】
（ii）ステップ３０２
制御部１０１は、例えば、記憶部１０２に格納されている、ＩＣＧ蛍光の輝度値、血管情報、及び教師データの複数の組を読み込み、その複数の組の中で最大の輝度値を有する血管情報、及び教師データを、血管画像（サンプル画像）及び補正血管画像（補正サンプル画像）を生成する際に用いる血管情報、及び教師データとして制御部１０１の内部メモリに保持する。ＩＣＧ蛍光の輝度値が最大の場合であれば正確な血管情報を得ることができるとともに、血管情報に基づいて生成される教師データも正確なデータを得ることができるようになる。
【００８９】
Ｂ．第２の実施形態
第１の実施形態では、例えば、ＩＣＧ蛍光を検出する撮像デバイス（例えば、Ｓｉカメラ）と教師データ及び血管のスペクトルを検出する撮像デバイス（例えば、ＩｎＧａＡｓカメラ）の２つの撮像デバイスを用いているが、第２の実施形態では、ＩＣＧ蛍光の検出と教師データ及び血管のスペクトルの検出とを１つのカメラ（例えば、Ｓｉカメラ）で行う実施例について開示される。以下では、第２の実施形態について、第１の実施形態と異なる部分を中心に説明する。第２の実施形態において説明がない部分については第１の実施形態と同様であるので、上述の第１の実施形態を参照されたい。なお、第２の実施形態で一例として用いるＳｉカメラは、ＩｎＧａＡｓカメラよりも安価であるので、第２の実施形態による撮像システム１にはコストメリットがある。
【００９０】
＜撮像システム１の構成＞
図１３は、第２の実施形態に係る撮像システム１の構成例を説明するための図である。撮像システム１は、例えば、病理診断支援、臨床診断支援、観察支援、手術支援などの医療支援に利用される。図１３は、手術支援システムとして撮像システム１を活用した場合の構成例を示している。
【００９１】
撮像部３０は、例えば、１つの撮像デバイス３１と、可視光カットフィルタ３７と、撮像デバイス３１の光路に可視光カットフィルタ３７をスライド移動させて挿抜するスライド機構３８と、を備えている。第２の実施形態では、一例として、１つの撮像デバイス３１を備えているが、第１の実施形態のように、撮像システム１が複数（例えば２つ）の撮像デバイスを備える場合に、１つの撮像デバイスのみを血管画像の生成に用いるようにしても良い。第２の実施形態で用いられる撮像デバイスは、例えば、第１の実施形態の第１撮像デバイス（例えば、Ｓｉカメラ）３１に相当する。波長２から波長５の光（赤外光）を組織ＢＴに照射して組織ＢＴから放射（例えば、反射）される光を撮像デバイス３１で検出するが、例えば、撮像デバイス３１としてＳｉカメラを用いる場合、Ｓｉカメラは室内照明（例えば、手術用無影灯６０）が射出（放射）する可視光にも感度を有するため、第２の実施形態による撮像システム１の撮像部３０は、可視光カットフィルタ３７を備えている。可視光カットフィルタ３７は、撮像デバイス３１の光路に挿入される。これにより、撮像デバイス３１は、組織ＢＴから照射される赤外光を感度よく検出することができるようになる。第２の実施形態では、１つの撮像デバイス（例えば、Ｓｉカメラ）で血管情報と組織ＢＴから得られるスペクトル（教師データ及び血管画像（サンプル画像）を生成するためのスペクトル）を検出するようにしているので、第１の実施形態で光軸を一致する光学系（図２参照）を設置する必要がなる（光軸合わせの必要性がない）。
【００９２】
また、例えば、本実施形態では、ＩＣＧ蛍光の検出、及び教師データの生成は、室内照明（例えば、手術用無影灯６０）を消灯して実行されるので、可視光カットフィルタ３７を撮像デバイス３１の光路に挿入する必要がなくなる。このため、撮像部３０は、可視光カットフィルタ３７を撮像デバイス３１の光路に挿抜（出し入れ）するスライド機構３８を備えている。
【００９３】
第２の実施形態において、光源部２０の第１光源２１は、第１の実施形態と同様に、ＩＣＧ蛍光を発生させるため、手術野の組織ＢＴに対して、例えば、波長が７８０ｎｍ（波長１）の光を射出（放射）するように構成される。また、光源部２０の第２光源２２は、例えば、例えば、８５０ｎｍから１１００ｎｍの中から選択された複数の波長（例えば、第１の実施形態と同様、波長２から波長５）の光を射出（放射）するように構成される。波長１から波長５の選択、及び各光源の出力値の設定については、第１の実施形態で説明したＧＵＩ１０００（図１０参照）とは選択可能な波長の値が異なるだけで他は共通であるので、その説明は省略する。第２光源２２は、例えば、設定可能な波長の数に相当する複数の光源を備えるようにしても良いし、光を各波長の分光する光学系を備えて、１つの光源で複数の波長の光を発生させるような光源であっても良い。
【００９４】
＜撮像部３０と光源部２０の別形態：変形例＞
図１４は、第２の実施形態の変形例に係る撮像部３０の撮像デバイス３１の撮像面（レンズが配置される面）を示す図である。図１４に示されるように、撮像部３０の撮像デバイス３１と光源部２０の別形態として、例えば、第１光源２１および第２光源２２の代わりに、撮像デバイス３１の周囲に複数の光源１４０１から１４０５を配置してもよい。例えば、光源１４０１は、波長が７８０ｎｍ（波長１）の光を射出（放射）するように構成される。光源１４０２から光源１４０５は、例えば、例えば、８５０ｎｍから１１００ｎｍの中から選択された複数の波長（例えば、第１の実施形態と同様、波長２から波長５）の光を射出（放射）するように構成される。図１４では、５つの光源が示されているが、光源の個数は任意である。
【００９５】
＜血管画像生成処理＞
図１５は、第２の実施形態の撮像システム（手術支援システム）１における血管画像生成処理を説明するためのフローチャートである。上述したように、血管画像生成処理は、ＩＣＧを生体内に導入してから補正された血管画像（補正サンプル画像）を生成するまでの処理で構成される。なお、図４と同じ処理については、同一符号を付している。ここでは、図４と異なる点のみ説明する。第２の実施形態では、図４のステップ１０４の代わりにステップ４０１が実行され、図４のその他のステップ（ステップ１０１乃至１０３、及びステップ１０５乃至１０８）の処理に加えて、ステップ４０２が実行される。
【００９６】
（i）ステップ４０１
制御部１０１からの指示に応答し、第２光源２２は、例えば、波長２から波長５の光（例えば、波長１とは異なる４種類の波長の光であって、８５０ｎｍから１１００ｎｍの中からＧＵＩを介して選択された波長の光）を周期的に手術野の組織ＢＴに照射する。波長２から波長５の光をどのように照射するかについては図７で説明した通りであるのでここでは繰り返さない。ただし、Ｓｉカメラは、波長が１１００ｎｍ付近（例えば１０７０ｎｍの光）に対しては、それ未満の波長の光よりも感度が悪い。このため、上記４種類の波長の光を周期的に繰り返して照射するときに、波長が１１００ｎｍ付近の光の照射時間をその他の波長の光の照射時間よりも長めに設定してもよい。図７の説明では、１つの波長の光の照射時間を１／１５秒としているが、波長５の光などの照射時間を１／１５秒よりも長めに設定することができる。また、例えば、波長２から波長５の光の照射時間は、撮像部（例、第２撮像デバイス３２）のフレームレートの範囲内において各々変更してもよい。
【００９７】
制御部１０１は、データ取得部１０１２を用いて、組織ＢＴの血管にＩＣＧが流れている間に波長２から波長５の光を照射することによって放射される光の輝度（輝度値）を検出（撮像）するように撮像デバイス（ＩＣＧ蛍光を検出した撮像デバイスと同一の撮像デバイス（例えば、Ｓｉカメラ））３１を制御する。この際、制御部１０１は、ステップ１０３で取得した血管情報に含まれる血管位置に相当する組織ＢＴの部分の輝度（輝度値）の情報（輝度情報に含まれる輝度値：輝度情報は、例えば、血管の位置における輝度値、輝度値に付随する、例えば輝度値を有する位置の情報、あるいは輝度分布などの少なくとも１つを含む）を教師データ（スペクトルデータ）として記憶部１０２に格納する。なお、教師データとして、血管に対応する教師データ、及び血管以外の部分に対応する教師データの２種類のデータを生成しても良い。教師データとして重要なことの１つは、血管を精度よく特定することである。従って、血管に対応する教師データのみによって血管が特定できれば血管に対応する教師データ（血管部分のスペクトルデータ）のみ取得すれば良いが、一般的に血管以外の教師データ（血管以外の部分のスペクトルデータ）を併せて用いた方が血管と血管以外の部分とでコントラストを付けることができ、精度良く血管を特定することが可能となる。
【００９８】
ステップ１０３の処理とステップ４０１の処理とは、少なくとも１回実行され、血管情報と教師データとが取得される。ステップ１０３の処理とステップ４０１の処理をそれぞれ複数回ずつ実行する場合には、制御部１０１は、例えば、ステップ１０３の処理を実行して血管情報を取得し、ステップ４０１を実行して取得した血管情報を用いて教師データを生成する。制御部１０１は、例えば、ステップ１０３→ステップ４０１の処理を複数回繰り返すことになる。
【００９９】
（ii）ステップ４０２
制御部１０１は、室内（例えば、手術室内）の照明（例えば、手術用無影灯６０）の点灯を検知すると（ステップ１０５）、可視光カットフィルタ３７を撮像デバイス（例えば、Ｓｉカメラ）３１の光路に挿入するように、スライド機構を制御する。ステップ１０６における血管画像（サンプル画像）の生成処理は、可視光がカットされ、撮像デバイス３１によって取得されたスペクトルデータを用いて実行される。なお、第１の実施形態では、第２撮像デバイス３２として、例えば、赤外光領域に感度を有するＩｎＧａＡｓカメラが用いられるので、可視光をカットする必要が無かったが、撮像デバイス３１としてＳｉカメラを用いる場合には、Ｓｉカメラは可視光にも感度を有するため、可視光カットフィルタによって可視光がカットされる。
なお、第１の実施形態で説明した血管画像生成処理の変形例１及び２は、第２の実施形態における血管画像生成処理にも適用することができる。
【０１００】
Ｃ．その他の実施形態
（i）本実施形態は、複数の波長の光をサンプル（例えば、組織ＢＴ）に照射して当該サンプル画像（例えば、血管画像）を取得し、当該画像を表示画面に表示する撮像装置（上述の撮像システム）について開示する。当該撮像装置は、サンプルに第１光（例えば、励起光）を照射して得られる第２光（例えば、サンプルからの蛍光）と、サンプルに赤外光を照射して得られる赤外光（第３光：例えば、サンプルに赤外光を照射して得られる反射（放射）光）と、を検出する光検出部（例えば、撮像部３０などの検出部）と、検出した赤外光（第３光）から元画像（例えば、血管の位置の輝度（輝度値）を検出することにより得られる画像）を生成し、検出した第２光のサンプルにおける発光位置と元画像とに基づいてサンプル画像（例えば、血管画像（図９Ｂ参照：サンプル画像））を生成する制御部（例えば、制御部１０１、あるいは制御装置１０）と、を備える。元画像（例えば、血管の位置の輝度（輝度値）を検出することにより得られる画像）は、所定のタイミングで（例えば、リアルタイム、サンプル画像を生成するタイミング、あるいは元画像生成後常に）表示装置に表示される。このような構成を採ることにより、インドシアニングリーン（ＩＣＧ）を生体の特定の部位に導入した場合、ＩＣＧが特定部分から流れてなくなってしまったとしても、特定部分における特定の臓器（例えば、血管）の位置を判別しやすい画像を提供することができる。このため、オペレータ（例えば、医師など）は、表示装置５０に表示された血管を含むサンプル画像を視認して、術中に当該特定の臓器を傷つけることなく作業を遂行することができるようになる。
【０１０１】
制御部は、第２光の情報（例えば、蛍光から生成された蛍光画像の輝度値）から第２光の発光位置を算出し、元画像（例えば、血管の位置の輝度（輝度値）を検出することにより得られる画像）における第２光の発光位置を含む教師データを生成し、当該教師データを用いて元画像（例えば、血管の位置の輝度（輝度値）を検出することにより得られる画像）を補正してサンプル画像（例えば、血管画像）を生成する。教師データを生成してしまえば、特定部分における特定の臓器（例えば、血管）の位置を示す画像を正確に生成することが可能となる。
【０１０２】
制御部は、血管情報（蛍光画像から得られる、血管の太さの情報（太さの値）、血管の位置情報（発光位置の座標値）、血管の深さの情報（深さの値）、血管の経路の情報（経路を示す画像））に基づいてサンプル画像（例えば、血管画像）を補正し、補正サンプル画像（例えば、図９Ｃ参照：補正血管画像）を生成する。制御部は、例えば、サンプル画像のスペクトル分布の標準偏差を蛍光の輝度分布の標準偏差に変更することにより、サンプル画像（例えば、血管画像）を補正する。制御部は、例えば、血管から放射された蛍光の輝度分布と当該輝度分布の標準偏差とを算出し、当該標準偏差の値に基づいて血管の深さを求めることができる。制御部は、例えば、蛍光の輝度分布の標準偏差の値が同程度の血管画像（サンプル画像）をつなぎ合せて血管の経路画像を生成することができる。制御部は、例えば、血管からの蛍光の輝度分布の波形の面積を血管の太さとすることができる。制御部は、例えば、血管からの蛍光の輝度分布の重心を血管の位置とすることができる。
【０１０３】
上記第２光（例えば、蛍光）は、サンプルに所定の造影剤（例えば、ＩＣＧ）を導入した状態で、第１波長の第１光（例えば、励起光：７００ｎｍから８５０ｎｍから選択された光）をサンプルに照射することにより発せられる。制御部は、例えば、第２光（例えば、蛍光）の発光位置と、所定の造影剤（例えば、ＩＣＧ）を導入した状態で第１波長よりも長い複数の異なる波長の光（例えば、波長２から波長５の赤外光）をサンプルに順次照射して計測される赤外光（第３光：例えば、サンプルかからの反射光）、あるいは第２波長から第５波長の何れかの光を照射して計測される赤外光（第３光：例えば、血管中の血液に吸収される光の量が多い波長を用いて得られる赤外光（第３光））とに基づいて、教師データを生成する。
【０１０４】
サンプル画像（例えば、血管画像）を生成する際には、光検出部（撮像部３０）が、第１波長よりも長い複数の異なる波長の光（例えば、赤外光：８００ｎｍから２５００ｎｍの波長の光）をサンプルに順次照射することにより、あるいは第１波長よりも長い複数の異なる波長の光の何れかをサンプルに照射することにより、サンプルから反射（放射）される光（反射光）を検出し、制御部が、サンプルからの反射光を用いて、各波長の光（スペクトル）に対応する複数の画像（スペクトル画像）を生成し、教師データに基づいて、それら複数のスペクトル画像に対して多変量解析を実行することにより、強調画像（サンプル画像）を生成する。
【０１０５】
光検出部（例えば、撮像部３０）は、可視光領域の光において高い検出感度を有する第１撮像デバイス（例えば、Ｓｉカメラ）と、当該第１撮像デバイスとは種類の異なり、赤外領域において高い検出感度を有する第２撮像デバイス（例えば、ＩｎＧａＡｓカメラ）と、によって構成しても良い。第１撮像デバイスは、７８０ｎｍの波長の光（例えば、励起光）をサンプルに照射して得られる、サンプルの中を流れる所定の造影剤（例えば、ＩＣＧ）の蛍光を計測する。第２撮像デバイスは、９５０ｎｍから１６００ｎｍの波長の光（赤外光）の中から選択された複数の異なる波長の光をサンプルに照射して得られる、サンプルからの反射（放射）光を計測する。なお、第１撮像デバイスの光軸は、第２撮像デバイスの光軸と一致するように光検出部を構成しても良い。
【０１０６】
光検出部（例えば、撮像部３０）は、可視光領域の光において高い検出感度を有する第１撮像デバイス（例えば、Ｓｉカメラ）のみで構成しても良い。第１撮像デバイスは、７８０ｎｍの波長の光（例えば、励起光）をサンプルに照射して得られる、サンプルの中を流れる所定の造影剤（例えば、ＩＣＧ）の蛍光である第２光を計測するとともに、８５０ｎｍから１１００ｎｍの波長の光（赤外光）の中から選択された複数の異なる波長の光をサンプルに照射して得られる、サンプルからの反射（放射）光を計測する。１つの撮像デバイスのみを用いるので、撮像デバイスの光軸の調整が不要となり、光学系を簡素化することが可能である。
【０１０７】
（ii）光検出部（例えば、撮像部３０）は、サンプルから発光される蛍光と、サンプルに赤外光を照射して得られる赤外光とを検出する。制御部（例えば、制御部１０１、あるいは制御装置１０）は、検出した赤外光に基づく赤外画像を生成し、検出した蛍光を基にサンプルの血管情報を取得して、この血管情報に基づき特定した赤外画像（第１の赤外画像）における血管位置を含む教師データを生成する。生成された教師データは、記憶部（例えば、記憶部１０２）に記憶される。そして、上記制御部は、例えば、教師データを生成した後に検出された画像であってサンプルに赤外光を照射して得られる赤外光に基づく第２の赤外画像（教師データの元になった第１の赤外画像とは時間的に異なる赤外画像。ただし、第１の赤外画像と第２の赤外画像とは、同じ血管位置の血管の画像を含んでいる。）と、記憶部から取得した教師データとを用いて、血管位置の血管を含むサンプル画像を生成するようにしてもよい。このようにすることにより、最新のサンプル画像に血管位置を正確に示すことができるようになる。よって、上述と同様に、インドシアニングリーン（ＩＣＧ）を生体の特定の部位に導入した場合、ＩＣＧが特定部分から流れてなくなってしまったとしても、特定部分における特定の臓器（例えば、血管）の位置を判別しやすい最新のサンプル画像を提供することができる。このため、オペレータ（例えば、医師など）は、表示装置５０に表示された血管を含む最新のサンプル画像を視認して、術中に当該特定の臓器を傷つけることなく作業を遂行することができるようになる。なお、上記蛍光に基づく蛍光画像と第１の赤外画像とは、少なくとも血管位置の血管を含む画像である。また、表示部（例えば、表示装置５０）は、上記蛍光に基づく蛍光画像と生成されたサンプル画像とを表示可能なように構成されている。そして、制御部は、蛍光画像とサンプル画像とを選択的に切り替えて表示部に表示させたり、あるいは蛍光画像とサンプル画像とを同時に表示部に表示させたりする。蛍光画像とサンプル画像とを選択的に切り替える場合、例えば、蛍光の輝度値（輝度値が所定値以上、あるいは所定値以下の場合に蛍光画像の表示に切り替える）やユーザ（術者）によって入力された切り替え指示（信号：リアルタイムに入力される切り替え信号）に基づいて画像を切り替えたり、ユーザ（術者）が予め設定した時間間隔毎に画像を切り替えたりすることができる。また、蛍光画像とサンプル画像の同時表示とそれらの選択的表示とを蛍光の輝度値やユーザ（術者）による入力切り替え指示等に基づいて切り替えるようにしてもよい。
【０１０８】
（iii）本実施形態の機能は、ソフトウェアのプログラムコードによっても実現することが可能である。この場合、プログラムコードを記録した記憶媒体をシステム或は装置に提供し、そのシステム或は装置のコンピュータ（又はＣＰＵやＭＰＵ）が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出す。この場合、記憶媒体から読み出されたプログラムコード自体が前述した実施形態の機能を実現することになり、そのプログラムコード自体、及びそれを記憶した記憶媒体は本実施形態を構成することになる。このようなプログラムコードを供給するための記憶媒体としては、例えば、フレキシブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−Ｒ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭなどが用いられる。
【０１０９】
また、プログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼動しているＯＳ（オペレーティングシステム）などが実際の処理の一部又は全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現されるようにしてもよい。さらに、記憶媒体から読み出されたプログラムコードが、コンピュータ上のメモリに書きこまれた後、そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータのＣＰＵなどが実際の処理の一部又は全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現されるようにしてもよい。
【０１１０】
さらに、実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを、ネットワークを介して配信することにより、それをシステム又は装置のハードディスクやメモリ等の記憶手段又はＣＤ−ＲＷ、ＣＤ−Ｒ等の記憶媒体に格納し、使用時にそのシステム又は装置のコンピュータ（又はＣＰＵやＭＰＵ）が当該記憶手段や当該記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出して実行するようにしても良い。
【０１１１】
ここで述べたプロセス及び技術は本質的に如何なる特定の装置に関連することはなく、コンポーネントの如何なる相応しい組み合わせによってでも実装できる。更に、汎用目的の多様なタイプのデバイスがここで記述した方法に従って使用可能である。ここで述べた方法のステップを実行するのに、専用の装置を構築するのが有益である場合もある。また、実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【０１１２】
本技術分野の通常の知識を有する者には、本発明のその他の実装がここに開示された本発明の明細書及び実施形態の考察から明らかになる。記述された実施形態の多様な態様及び／又はコンポーネントは、単独又は如何なる組み合わせでも使用することが出来る。
【符号の説明】
【０１１３】
１  撮像システム
１０  制御装置
２０  光源部
２１  第１光源
２２  第２光源
３０  撮像部
３１  第１撮像デバイス（撮像デバイス）
３２  第２撮像デバイス
４０  入力装置
５０  表示装置
６０  手術用無影灯
１０１  制御部
１０１１  光照射制御部
１０１２  データ取得部
１０１３  画像生成部
１０１４  画像補正部
１０２  記憶部
ＢＴ  組織
【図１】
2018216658.tif 000007
【図２】
2018216658.tif 000008
【図３】
2018216658.tif 000009
【図４】
2018216658.tif 000010
【図５】
2018216658.tif 000011
【図６】
2018216658.tif 000012
【図７】
2018216658.tif 000013
【図８】
2018216658.tif 000014
【図９】
2018216658.tif 000015
【図１０】
2018216658.tif 000016
【図１１】
2018216658.tif 000017
【図１２】
2018216658.tif 000018
【図１３】
2018216658.tif 000019
【図１４】
2018216658.tif 000020
【図１５】
2018216658.tif 000021
【国際調査報告】
2018216658.tif 000022
2018216658.tif 000023
2018216658.tif 000024