【手続補正書】
【提出日】平成21年11月9日(2009.11.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
上述の特許文献１および２においては、共に、被検体から発せられた蛍光に係る蛍光画像と、参照光が照射された被検体から反射された反射光に係る参照光画像と、に基づいて被検体における疾患部と正常部との判別を行う技術が開示されている。具体的には、上記蛍光画像における所定領域の輝度値と、上記参照光画像における対応する領域との比を求めることにより、上記距離の違いによる影響を低減させて疾患部と正常部との判別を行っている。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
一方、特許文献３においては、励起光を照射することにより被検体から発せられた２つの波長帯域の蛍光を検出し、一の波長帯域に係る蛍光の強度値と他の波長帯域に係る蛍光の強度値との比に基づいて、被検体における疾患部と正常部との判別を行う技術が開示されている。この場合、被検体から発せられた蛍光のみが検出され、被検体の表面からの反射光は検出されないため、被検体の表面における正反射の発生の有無に係わらず、疾患部と正常部の判別が可能である。
【特許文献１】特開２００１−１３７１７３号公報
【特許文献２】特開２００３−２９０１３０号公報
【特許文献３】特開２００４−０２４３９２号公報
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
本発明によれば、関心領域決定手段は、例えば、蛍光画像データにおいて、所定のプロファイルに沿って蛍光強度に係る階調の変化率を求めることにより、蛍光強度に係る階調の空間的な変化率を求めている。蛍光強度に係る階調は正常部と病変部との間で異なるため、正常部と病変部との境目では、蛍光強度に係る階調の変化率が高くなる。そのため、関心領域決定手段は、上記変化率が高くなる場所を求めることにより、蛍光強度に係る階調が高い領域を関心領域として決定することができる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４０】
本発明によれば、蛍光画像取得ステップにおいて戻り光に含まれる蛍光画像データを取得し、蛍光画像データに基づいて、関心領域が関心領域決定ステップにおいて決定されるとともに近傍領域が近傍領域決定ステップにおいて決定される。これら関心領域および近傍領域における蛍光強度に係る階調の比に基づいて、修正画像データが演算ステップにおいて生成され、修正画像データの関心領域および近傍領域における蛍光強度に係る階調の比に基づいて、病変部が判定ステップにおいて判定される。その結果、本発明の蛍光測定方法は、１つの波長帯域に係る蛍光を用いて、簡易な構成により被検体との距離の影響を軽減した正常部と病変部の画像を得ることができる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４１】
蛍光画像取得ステップでは、被検体に向けて光を照射し、被検体からの戻り光に含まれる蛍光に係る蛍光画像データが取得される。
取得された蛍光画像データに基づいて、関心領域決定ステップでは、病変部の可能性がある関心領域が決定される。上述のように病変部には蛍光を発する薬剤が集積しやすく、病変部から発せられる蛍光強度は高くなるため、関心領域決定ステップでは、病変部の可能性のある周囲の領域と比較して蛍光強度が高い領域を関心領域として決定する。近傍領域決定ステップでは、病変部の可能性がある領域に隣接する正常部の可能性がある近傍領域が決定される。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４２】
上述のように決定された関心領域における蛍光強度に係る階調と、当該関心領域に隣接する近傍領域における蛍光強度に係る階調との比に基づくことにより、演算ステップでは、被検体との距離の影響を軽減した修正画像データが生成される。
また、演算ステップでは、一つの蛍光画像データにおける関心領域および近傍領域における蛍光強度に係る階調の比に基づいて、被検体との距離の影響を軽減した修正画像データを生成するため、本発明の蛍光測定方法は、上述の特許文献１および２に開示された技術のように、１つの波長帯域に係る蛍光を用いて、簡易な構成により被検体との距離の影響を軽減した正常部と病変部との判別を行うことができる。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４３】
判定ステップでは、演算ステップにより生成された被検体との距離の影響を軽減した修正画像データに基づいて病変部を判定することができるため、被検体との距離の影響を軽減して正常部と病変部との判別を行うことができる。例えば、判定ステップでは、上記関心領域に係る階調と上記近傍領域に係る階調との比の値が、所定閾値よりも大きい場合には、上記関心領域を病変部と判定することができる。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４４】
本発明の蛍光内視鏡および蛍光測定方法によれば、本発明の蛍光内視鏡は、蛍光画像の他に参照光画像を用いることなく、被検体との距離の影響を軽減した正常部と病変部の画像を簡易な構成で得ることができるという効果を奏する。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５４】
反射光撮像部２５は、被検体３の表面において反射された反射光による像を撮像するものである。
反射光撮像部２５は、ダイクロイックプリズム１９により反射された反射光が入射する位置に配置されている。反射光撮像部２５から出力される反射光に係るデータは、後述する反射光画像生成部４９に入力されている。反射光撮像部２５としては、ＣＣＤやＣＭＯＳなどの公知な撮像素子が面状に配置されたもの等を用いることができ、特に限定するものではない。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７９】
したがって、以下は想定された観察距離が１ｍｍ以上、２ｍｍ以下である場合に適用して説明する。
表１に示すように、表示される階調は、正常組織Ｎ、良性腫瘍ＢＴ、癌ＭＴともに、上記距離の２乗に反比例して変化している。
以下の説明では、内視鏡１と癌ＭＴとの距離を２ｍｍと仮定し、内視鏡１と良性腫瘍ＢＴとの距離を１ｍｍと仮定する。したがって、表１より、関心領域ＣＲ１の代表画素Ｓ１の階調値である代表階調値が１２５であり、関心領域ＣＲ２の代表画素Ｓ２の階調値である代表階調値が２００であるとする。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８３】
プロファイルＰ１上の各画素の階調は、図８に示す分布となる。各画素の階調は、代表画素Ｓ１の階調（図８中の黒丸）を最大階調として、代表画素Ｓ１から離れるにともない階調の値が下がっている。代表画素Ｓ１を含む関心領域閾値の４５よりも階調の値が大きい画素の領域は、関心領域ＣＲ１を示している。近傍領域決定部４１は、関心領域閾値と等しい階調の画素から、プロファイルＰ１に沿って所定の画素数だけ離れた代表画素Ｂ１（図８中の黒三角）までの領域を近傍領域ＮＲ１と決定する。代表画素Ｂ１の階調値は、近傍領域ＮＲ１における画素の階調を代表する代表階調値である。本実施形態においては、代表画素Ｂ１の代表階調値は、図８より５となる。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８４】
一方、プロファイルＰ２上の各画素の階調は、図９に示す分布となっている。各画素の階調は、代表画素Ｓ２の階調（図９中の黒丸）を最大階調として、代表画素Ｓ２から離れるにともない階調の値が下がっている。代表画素Ｓ２を含む関心領域閾値の４５よりも階調の値が大きい画素の領域は、関心領域ＣＲ２を示している。近傍領域決定部４１は、関心領域閾値と等しい階調の画素から、プロファイルＰ２に沿って所定の画素数だけ離れた代表画素Ｂ２（図９中の黒三角）までの領域を近傍領域ＮＲ２と決定する。代表画素Ｂ２の階調値は、近傍領域ＮＲ２における画素の階調を代表する代表階調値である。本実施形態においては、代表画素Ｂ２の代表階調値は、図９より２０となる。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８６】
図１１は、図１の画像演算部において生成された修正画像データに係る画像を示す図である。
近傍領域決定部４１において決定された近傍領域ＮＲ１，ＮＲ２に係るデータおよび代表画素Ｂ１，Ｂ２に係るデータは、蛍光画像データと、関心領域ＣＲ１，ＣＲ２に係るデータおよび代表画素Ｓ１，Ｓ２に係るデータとともに、画像演算部４３に入力される。画像演算部４３は、入力された蛍光画像データなどに基づいて修正画像データを生成する（演算ステップ）。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９３】
画像合成部４７は、蛍光画像データと、画像判定部４５の判定結果と、反射光画像データと、観察距離判定部５１の判定結果とに基づいて、合成画像データを生成する。
つまり、画像合成部４７は、観察距離判定部５１の判定結果が、被検体３と先端面２７と距離が１ｍｍ以上離れている場合には、蛍光画像データなどに基づいて合成画像データを生成する。具体的には、画像合成部４７は、関心領域ＣＲ１に癌ＭＴを表す色を着色し、関心領域ＣＲ２に良性腫瘍ＢＴを表す色を着色する処理を行い、これらの画像データを合成画像データに取り込む処理を行う。一方、関心領域ＣＲ１，ＣＲ２以外の領域は、反射光画像データを合成画像データに取り込む処理を行う。生成された合成画像データは、画像合成部４７からモニタ１１に出力される。モニタ１１は、入力された合成画像データに基づき、合成画像を表示する。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９５】
また、観察距離が２ｍｍを超えるときは、十分な明るさの蛍光が得られないため、それ以上の距離で観察することは想定されない。したがって、観察距離が常に想定の範囲内にあるときのみ、画像を生成する。
また、上述の通り、観察距離が１ｍｍ未満の場合に焦点深度外になり解像度が下がることは視認で識別できるため、観察距離判定部５１はなくてもよい。
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１４０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１４０】
次に、上記の構成からなる蛍光内視鏡２０１における被検体３の観察および正常部と病変部との判別について説明する。
図２３は、本変形例における被検体３と挿入部２０５との相対位置関係の一例を示す模式図である。図２４は、本変形例における被検体３と挿入部２０５との相対位置関係の別の例を示す模式図である。
図２３に示すように、挿入部２０５が被検体３の斜め上方から被検体３に接近した場合、最初に先端突起部２２６が被検体３に接触する。そのため、挿入部２０５の先端面２７と被検体３との最短距離は、少なくとも１ｍｍ以上となる。また、図２４に示すように、挿入部２０５が被検体３の上方から被検体３に接近した場合、先端突起部２２６が被検体３と接触する。そのため、先端面２７と被検体３との距離は少なくとも１ｍｍ以上となる。
つまり、先端面２７と被検体３との距離は、常に１ｍｍ以上になる。
【手続補正１７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１４１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１４１】
なお、蛍光内視鏡２０１から励起光および照明光を被検体３に照射し、戻り光に含まれる蛍光について修正画像データおよび良性腫瘍ＢＴか癌ＭＴかの判別結果が画像合成部２４７に入力されるまでは、第１の実施形態と同様であるので、その説明を省略する。
また、戻り光に含まれる反射光については、反射光画像生成部２４９において生成された反射光画像データが画像合成部２４７に入力される点が第１の実施形態と異なるのみで、その他は第１の実施形態と同様であるので、その説明を省略する。
【手続補正１８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１４７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１４７】
上述の内容を、具体例を挙げて説明する。
良性腫瘍ＢＴや、癌ＭＴからの蛍光の実際の輝度が、正常組織Ｎからの蛍光の実際の輝度よりも１０倍以上高い場合、関心領域決定部３９は、観察距離の上限値が、下限値の３倍となるように観察距離を１ｍｍ以上、３ｍｍ以下に設定する。
このように上限値を設定した場合であっても、下記の表のように、良性腫瘍ＢＴまたは癌ＭＴの階調は、正常組織Ｎの階調と重複していない。したがって、階調が４５から６０までの間に関心領域閾値Ｔが設けられることにより、被検体３と先端面２７との距離が１ｍｍから３ｍｍの間で変化しても、正常組織Ｎの領域と、良性腫瘍ＢＴと病変部である癌ＭＴとが含まれる領域とが識別される。
この結果、関心領域決定部３９は、使用する蛍光色素が変更された場合であっても、適切な観察距離を設定することにより、病変部の可能性がある領域を確実に関心領域として決定することができる。
【表２】
2008154846.tif 000001
【手続補正１９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１５４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１５４】
まず、関心領域決定部３３９は、図２７に示すように、蛍光画像データに対してＸ軸およびＹ軸を設定する。そして、関心領域決定部３３９は、Ｘ軸と略平行なプロファイルに沿って画素の階調変化を抽出する。図２８には、所定のＹ軸の値を持つプロファイルＰ１１およびＰ１２に沿った画素の階調変化が示されている（図２７参照。）。ここで、プロファイルＰ１１は関心領域ＣＲ１１を横切るプロファイルであって、プロファイルＰ１２は関心領域ＣＲ１２を横切るプロファイルである。また、図２８のグラフは、横軸に図２７のＸ軸における座標をＸとしてとり、縦軸に画素における階調の値をＺとしてとっている。
【手続補正２０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１５６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１５６】
図２９は、蛍光画像データに立ち上がり位置ＵＰ１，ＵＰ２と、立ち下り位置ＤＰ１，ＤＰ２を重ね合わせた図である。
関心領域決定部３３９は、図２８に示すグラフを取得すると、各プロファイルＰ１１，Ｐ１２における画素の階調変化における立ち上がり位置ＵＰ１，ＵＰ２と、立ち下り位置ＤＰ１，ＤＰ２とを抽出する。ここで、立ち上がり位置とは、δＺ／δＸ＞０、かつ、｜δＺ／δＸ｜＞（所定の値）の条件を満たす画素（Ｐｉｘｅｌ）が所定の画素数以上連続する位置である。また、立ち下り位置とは、δＺ／δＸ＜０、かつ、｜δＺ／δＸ｜＜（所定の値）の条件を満たす画素（Ｐｉｘｅｌ）が所定の画素数以上連続する位置である。
【手続補正２１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１６０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１６０】
関心領域決定部３３９は、蛍光画像データにおいて、プロファイルＰ１１，Ｐ１２などに沿った蛍光強度に係る階調の変化率を求めることにより、蛍光強度に係る階調の空間的な変化率をもとめている。蛍光強度に係る階調は正常組織Ｎと癌ＭＴとの間で異なるため、正常組織Ｎと癌ＭＴとの境目では、蛍光強度に係る階調の変化率が高くなる。そのため、関心領域決定部３３９は、上記変化率が高くなる場所を求めることにより、蛍光強度に係る階調が高い領域を関心領域ＣＲ１１，ＣＲ１２として決定することとしてもよい。
【手続補正２２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１６２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１６２】
図３１および図３２は、図２６の蛍光内視鏡におけるプロファイルの別の設定方法を説明する図である。図３１は、図３２における被検体および挿入部の相対位置関係を説明する模式図である。
なお、上述の実施形態のように関心領域決定部３３９は、所定の方向に設定されたＸ軸と略平行にプロファイルを設定してもよいし、図３２に示すように、被検体３に入射する励起光および照明光における入射面に対して略直交する方向に沿ってプロファイルＰ１１´，Ｐ１２´を設定してもよく、特に限定するものではない。ここで、励起光等における入射面とは、図３２において紙面と直交する面であって、挿入部５の中心軸線を含む面のことである。
【手続補正２３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１６３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１６３】
また、入射面は挿入部５の傾き方向を含む面でもある。挿入部５の傾き方向とは、挿入部５の先端が行う首振り運動の方向のことである。この首振り運動において、挿入部５のＵＰ方向とは、図３２においては、下向き三角のマーキングＭが配置されている方向であり、図３１においては、矢印の方向のことである。操作者は、図３２のマーキングＭの位置と反射光画像とから、挿入部５の傾き方向を判断する。そして、挿入部５の傾き方向に対して略直交する方向に沿ってプロファイルＰ１１´，Ｐ１２´を設定する。
【手続補正２４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１７１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１７１】
図３４は、図３３の領域決定部により関心領域および近傍領域を選択する一例を示す模式図である。
領域決定部４３９に蛍光画像データが入力されると、蛍光画像データはモニタ１１により蛍光画像として表示される。蛍光内視鏡４０１の操作者は、表示された蛍光画像上においてマウスポインタなどのポインティングデバイスを用いながら関心領域と近傍領域とを選択する。例えば、操作者は、図３４に示すように、蛍光画像上で関心領域ＣＲ３１と、隣接する近傍領域ＮＲ３１とを選択して、領域決定部４３９に入力する。
【手続補正２５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１７３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１７３】
図３５は、図３３の領域決定部により関心領域および近傍領域を選択する別の例を示す模式図である。
一方、操作者が、図３５に示すように、蛍光画像上で関心領域ＣＲ３２と、隣接する近傍領域ＮＲ３２とを選択して領域決定部４３９に入力すると、領域決定部４３９は、入力された関心領域ＣＲ３２および近傍領域ＮＲ３２に係るデータと、蛍光画像データとを画像演算部４３に出力する。以後の画像生成装置４０９における演算方法は、第１の実施形態と同様であるので、説明を省略する。
手動で行うことにより、自動判別では困難である極めて複雑な画像が得られたときでも、確実に関心領域と近傍領域を抽出できる。
【手続補正２６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１７５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１７５】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る蛍光内視鏡の構成を説明する概略図である。
【図２】被検体と挿入部との相対位置関係を説明する模式図である。
【図３】図１の蛍光画像生成部により生成される蛍光画像データに係る画像を示す図である。
【図４】図１の関心領域決定部により決定された関心領域を示す図である。
【図５】図１の関心領域決定部における各関心領域の最大階調の抽出を示す図である。
【図６】表１の正常組織、良性腫瘍、癌における表示される階調の範囲を示すグラフである。
【図７】図１の近傍領域決定部におけるプロファイルの設定を説明する図である。
【図８】図７のプロファイルＰ１上の各画素の階調の分布を示すグラフである。
【図９】図７のプロファイルＰ２上の各画素の階調の分布を示すグラフである。
【図１０】図１の近傍領域決定部により決定された近傍領域と関心領域との位置関係を示す図である。
【図１１】図１の画像演算部において生成された修正画像データに係る画像を示す図である。
【図１２】図１の観察距離判定部におけるＦＦＴ処理結果を示すグラフである。
【図１３】図７のプロファイルＰ１上の各画素の階調の分布を示す別のグラフである。
【図１４】図７のプロファイルＰ２上の各画素の階調の分布を示す別のグラフである。
【図１５】図１の近傍領域決定部により設定された別のプロファイルを説明する図である。
【図１６】図１の近傍領域決定部により設定された更に別のプロファイルを説明する図である。
【図１７】図１５のプロファイルＰ３上の各画素の階調の分布を示すグラフである。
【図１８】図１６のプロファイルＰ３´上の各画素の階調の分布を示すグラフである。
【図１９】本発明の第１の実施形態の第１変形例における蛍光内視鏡の構成を説明する概略図である。
【図２０】図１９の観察距離判定部において解析された反射光画像データにおける階調の度数分布の一例を示すグラフである。
【図２１】図１９の観察距離判定部において解析された反射光画像データにおける階調の度数分布の別の例を示すグラフである。
【図２２】本発明の第１の実施形態の第２変形例における蛍光内視鏡の構成を説明する概略図である。
【図２３】本変形例における被検体と挿入部との相対位置関係の一例を示す模式図である。
【図２４】本変形例における被検体と挿入部との相対位置関係の別の例を示す模式図である。
【図２５】図２２の先端突起部の別の構成例を示す模式図である。
【図２６】本発明の第２の実施形態に係る蛍光内視鏡の構成を説明する概略図である。
【図２７】図２６の関心領域決定部において、蛍光画像データに設定された座標軸を説明する図である。
【図２８】図２７のプロファイルにおける画素の階調変化を示すグラフである。
【図２９】蛍光画像データに立ち上がり位置と、立ち下り位置を重ね合わせた図である。
【図３０】微分フィルタをかけた後の蛍光画像データを示す図である。
【図３１】図２６の蛍光内視鏡におけるプロファイルの別の設定方法を説明する図である。
【図３２】図３１における被検体および挿入部の相対位置関係を説明する模式図である。
【図３３】本発明の第３の実施形態に係る蛍光内視鏡の構成を説明する概略図である。
【図３４】図３３の領域決定部により関心領域および近傍領域を選択する一例を示す模式図である。
【図３５】図３３の領域決定部により関心領域および近傍領域を選択する別の例を示す模式図である。
【手続補正２７】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図３４】
2008154846.tif 000002
【手続補正２８】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図３５】
2008154846.tif 000003