(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
励起光によって励起された被写体の蛍光画像を撮像する蛍光画像装置において、
前記被写体を第１の波長帯域で撮像する第１の撮像手段と、
前記被写体を第２の波長帯域で撮像する第２の撮像手段と、
前記第１の撮像手段から出力された第１の出力信号における信号レベルのヒストグラムの第１の最大値と前記第２の撮像手段から出力された第２の出力信号における信号レベルのヒストグラムの第２の最大値とを算出する演算手段と、
この演算手段で得られた第１の最大値及び第２の最大値に基づき、前記第１の出力信号と前記第２の出力信号の信号レベルの比率を制御する制御手段と、
この制御手段で信号レベルの比率が制御された前記第１の出力信号及び前記第２の出力信号に基づき前記被写体像を表示する表示手段と、
を具備したことを特徴とする蛍光画像装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、励起光を生体組織の観察対象部位へ照射して、この励起光による蛍光像を得る蛍光画像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、生体組織の観察対象部位へ励起光を照射し、この励起光によって生体組織から直接発生する自家蛍光や、予め生体へ注入しておいた薬物の蛍光を２次元画像として検出し、その蛍光像から生体組織の変性、癌等の種類や浸潤範囲などの疾患状態を診断する技術が用いられつつあり、近年、可視光を被写体（被検体）に照射し、その反射光により被写体像を表示手段に表示する内視鏡においても、蛍光観察する機能を備えた蛍光観察装置が提案されている。
【０００３】
蛍光観察においては、生体組織に青色ないし紫外光を照射した際、励起波長より長い波長帯に自家蛍光が発生する。その蛍光スペクトルは、正常組織と異常組織（前癌組織、癌組織）との間で異なる。
例えば、４３７ｎｍの光を消化管組織に照射した場合、異常組織の緑色の自家蛍光が正常組織の自家蛍光に比べ減衰するのに対して、異常組織の赤色の自家蛍光は正常組織の自家蛍光に比べさほど減衰しない。この原理を利用し、前記緑色及び赤色の自家蛍光を画像化し、異常組織の存在を示す経内視鏡的蛍光観察装置が特開平９−３２７４３３号公報に示されている。
【０００４】
この従来例では、経内視鏡的に励起光を体腔内に照射し、組織から発生した緑色と赤色の領域の自家蛍光を検出し、画像化するものである。そして、正常組織がある特定の色調になるよう、緑色と蛍光強度に対応したビデオ信号と、赤色の蛍光強度に対応したビデオ信号の比率を調整するための手段が示されている。この手段では、まず、医師が正常部の色調を見て、それがある特定の色調になるように比率を調整する。次に、色調を調整した後、他の部位を観察する。すると、正常部は調整したある特定の色調で表示され、病変部では緑色の信号の減衰によって正常部とは異なる色調で表示される。この病変部の色調と正常部の色調との違いによって病変部を特定することができるようになっている。なお、この従来例では正常部をシアン色調、病変部を赤色調で示すように比率が調整されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した特開平９−３２７４３３号公報の従来例においては、正常部の色調の調整を医師個人の判断で行っていた。このため、医師によって設定する色調が微妙に異なるので、客観的な診断を行うことが難しいという問題があった。
【０００６】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、正常組織観察中に簡単な操作を行うことによって、正常組織をある特定の色調に調整して表示することで、病変部の色調が常に特定の色調に調整された正常組織の色調に対して表示されるので、医師の違い等によって病変部の色調が変化しない蛍光画像装置を提供することを目的にしている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の蛍光画像装置は、励起光によって励起された被写体の蛍光画像を撮像する蛍光画像装置であって、
前記被写体を第１の波長帯域で撮像する第１の撮像手段と、前記被写体を第２の波長帯域で撮像する第２の撮像手段と、前記第１の撮像手段から出力された第１の出力信号における信号レベルのヒストグラムの第１の最大値と前記第２の撮像手段から出力された第２の出力信号における信号レベルのヒストグラムの第２の最大値とを算出する演算手段と、この演算手段で得られた第１の最大値及び第２の最大値に基づき、前記第１の出力信号と前記第２の出力信号の信号レベルの比率を制御する制御手段と、この制御手段で信号レベルの比率が制御された前記第１の出力信号及び前記第２の出力信号に基づき前記被写体像を表示する表示手段とを具備している。
【０００８】
この構成によれば、被写体の蛍光画像が表示手段上に表示されるとき、正常組織の色調はある特定の色調に調整され、病変部の色調は、この特定の色調に調整された後の正常組織に対して表示されるので、医師の違いによって病変部の色調が変化しない。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
図１ないし図３は本発明の一実施形態に係り、図１は蛍光画像装置の概略構成を示す説明図、図２は緑色と赤色との画像信号レベルの頻度を示すヒストグラム、図３は正常組織を特定の色調に設定する作業を示すフローチャートである。
【００１０】
図１に示すように本実施形態の蛍光画像装置１は、励起光を発生するランプ２１を備えた光源装置２と、この光源装置２からの励起光を生体内に照射する一方、この励起光による蛍光像を検出して生体外に伝達する内視鏡３と、この内視鏡３で得られた緑色と赤色の異なる波長帯域の蛍光像をそれぞれ増幅する緑色に対応する第１のイメージインテンシファイアー（以下Ｉ．Ｉ．と略記する）４１及び赤色に対応する第２のＩ．Ｉ．４２と、この第１のＩ．Ｉ．４１で増幅された蛍光像を撮像する第１の撮像手段であるＣＣＤ４３及び第２のＩ．Ｉ．４２で増幅された蛍光像を撮像する第２の撮像手段であるＣＣＤ４４とを備えたカメラ４と、このカメラ４の第１のＣＣＤ４３から出力される第１の出力信号及び第２のＣＣＤ４４から出力される第２の出力信号をそれぞれ画像信号に処理して、それぞれの画像信号より疑似カラー画像信号を生成するとともに、正常部をある特定の色調に調整するため、それぞれの画像信号輝度レベルの最大値を算出する演算手段である演算部５１及び前記Ｉ．Ｉ．４１，４２の増幅の割合を調整、制御する制御手段である制御部５２を備えた画像処理装置５と、この画像処理装置５で生成された被写体像である疑似カラー画像信号を表示する表示手段であるモニタ６とで主に構成されている。
【００１１】
前記光源装置２は、特定の波長の励起光を生成するため、メタルハライドランプ、キセノンランプ、水銀ランプ、水銀キセノンランプ等のランプ２１と、特定の波長として、例えば、３５０〜４５０ｎｍの光を透過する干渉フィルタ２２とにより構成されている。
【００１２】
前記内視鏡３は、生体内に挿入される細長な挿入部３１を有し、この挿入部３１内には前記光源装置２からの励起光を挿入部先端まで伝達するライトガイド３２及びこのライトガイド３２を介して伝達された励起光を観察部位に照明する照明窓３３を有する照明光学系と、観察部位の蛍光像を挿入部手元側の接眼部３４に配置されている接眼レンズ３５まで伝達する観察部位の蛍光像をとらえる観察窓３６及びこの観察窓３６を介してとらえた蛍光像を伝送するイメージガイド３７を有する観察光学系とを備えて構成されている。
【００１３】
前記カメラ４は、前記内視鏡３の接眼部３４に着脱自在に接続される。
このカメラ４には前記接眼レンズ３５を通してカメラ４に入射する蛍光像を、ある波長、例えば５８０ｎｍ、を境に長波長側と短波長側との光に分割するダイクロイックミラー４５と、このダイクロイックミラー４５を直進した短波長側の光のうち、緑色の蛍光を検出する波長帯域である例えば４８０〜５２０ｎｍを透過する第１のバンドパスフィルタ４６と、前記ダイクロイックミラー４５及びミラー４７で反射した長波長側の光のうち、赤色の蛍光を検出する波長帯域である例えば６３０ｎｍ以上を透過する第２のバンドパスフィルタ４８と、前記第１のバンドパスフィルタ４６を透過した蛍光像を増幅する第１のＩ．Ｉ．４１と、前記第２のバンドパスフィルタ４８を透過した蛍光像を増幅する第２のＩ．Ｉ．４２と、前記第１のＩ．Ｉ．４１からの出力像を撮像する第１のＣＣＤ４３と、前記第２のＩ．Ｉ．４２からの出力像を撮像する第２のＣＣＤ４４とを備えて構成されている。
【００１４】
前記画像処理装置５は、前記第１のＣＣＤ４３を制御するとともにこのＣＣＤ４３から伝送される電気信号を画像信号に生成する第１のカメラコントロールユニット（以下ＣＣＵと略記する）５３と、この第１のＣＣＵ５３で生成された画像信号をデジタル信号に変換する第１のアナログデジタル変換器（Ａ／Ｄ変換器と略記する）５４と、前記デジタルデータを第１のＩ．Ｉ．４１及び第１のＣＣＤ４３の感度特性に合わせて補正する第１のルックアップテーブル（以下ＬＵＴと略記）５５と、前記第２のＣＣＤ４４を制御するとともにこのＣＣＤ４４から伝送される電気信号を画像信号に生成する第２のＣＣＵ５６と、この第２のＣＣＵ５６で生成された画像信号をデジタル信号に変換する第２のＡ／Ｄ変換器５７と、前記デジタルデータを第２のＩ．Ｉ．４２及び第２のＣＣＤ４４の感度特性に合わせて補正する第２のＬＵＴ５８と、前記ＬＵＴ５５，５８で補正されたデータを疑似カラー画像信号に生成するビデオプロセッサ５９と、前記ＬＵＴ５５，５８の画像信号の輝度レベルの頻度（ヒストグラム）を演算する演算部５１と、この演算部５１により得られた緑色と赤色の信号のヒストグラム分布のピークの比率を求め、その比率が正常部の色調に対応した値になるように、前記Ｉ．Ｉ．４１，４２の増幅の割合を調整、制御する制御部５２を備えて構成され、さらに、この画像処理装置５には前記制御部５２に対して前述した増幅割合の調整を開始させる指示信号を出力する色調調整スイッチ１０が接続されて構成されている。
【００１５】
上述のように構成した蛍光画像装置１の作用を説明する。
まず、光源装置２のランプ２１より発生する広帯域の光のうち、紫外ないし青色の励起光が干渉フィルタ２２を通過して、内視鏡３のライトガイド３２基端面に集光される。このライトガイド３２の基端面に集光された励起光は、内視鏡３の内部を挿通しているライトガイド３２を介して照明窓３３まで伝達され、この照明窓３３から生体内の観察部位に向かって照射される。その照射された励起光により観察部位から蛍光が発生し、その蛍光像は内視鏡３の観察窓３６及びライトガイド３７を介して手元側の接眼部３４まで伝達され、接眼レンズ３５を通してカメラ４に入射する。
【００１６】
次に、カメラ４に入射した蛍光像は、ダイクロイックミラー４５によって５８０ｎｍを境に短波長側と長波長側とに分割される。そして、短波長側の蛍光像は、前記ダイクロイックミラー４５を直進し、第１のバンドパスフィルタ４６により緑色の蛍光像のみ透過し、第１のＩ．Ｉ．４１で増幅された後、第１のＣＣＤ４３によって撮像される。一方、長波長側の蛍光像は、前記ダイクロイックミラー４５及びミラー４７で反射し、第２のバンドパスフィルタ４８により赤色の蛍光像のみ透過し、第２のＩ．Ｉ．４２で増幅された後、第２のＣＣＤ４４によって撮像される。
【００１７】
次いで、前記第１のＣＣＤ４３で撮像された緑色の蛍光像は、第１のＣＣＵ５３によって画像信号に変化され、第１のＡ／Ｄ変換器５４によりデジタル信号に変換され、このデジタルデータは第１のＩ．Ｉ．４１及び第１のＣＣＤ４３の感度特性に合わせた補正データが記録されている第１のＬＵＴ５５によって正しい感度特性に補正される。また、前記第２のＣＣＤ４４で撮像された赤色の蛍光像は、第２のＣＣＵ５６によって画像信号に変化され、第２のＡ／Ｄ変換器５７によりデジタル信号に変換され、このデジタルデータは第２のＩ．Ｉ．４２及び第２のＣＣＤ４４の感度特性に合わせた補正データが記録されている第２のＬＵＴ５８によって正しい感度特性に補正される。
【００１８】
そして、前記ＬＵＴ５５，５８で補正されたデジタル信号は、ビデオプロセッサ５９で疑似カラー画像信号に生成されてモニタ６の画面上に観察部位の蛍光画像として表示される。このモニタ６に表示される蛍光画像の色調は、前記ＬＵＴ５５，５８より出力される緑色及び赤色の蛍光画像に対するデジタルデータの比率に対応している。つまり、従来例で示したように、正常組織の赤色に比べて緑色のデジタルデータが大きい場合にはシアン色調で表示され、癌組織のような異常組織の緑色に比べて赤色のデジタルデータが大きい場合には赤色調で表示されている。なお、このとき、緑色の蛍光を増幅する第１のＩ．Ｉ．４１に対して、相対的に赤色の蛍光を増幅する第２のＩ．Ｉ．４２の比率が高いと、正常組織はシアン色が白っぽくなって異常組織がより赤色で表示される。反対に、前記第２のＩ．Ｉ．４２の比率を低いときには正常組織はよりシアン色調になって異常組織は黒っぽい色で表示される。
【００１９】
このモニタ６の画面上に表示されている蛍光画像を観察している術者は、ここで、正常部と病変部とを客観的に判断して病変部を特定するために、正常組織を観察しているときに色調調整スイッチ１０を押す。すると、この色調調整スイッチ１０が押されたことによって正常部の組織をシアン色調で表示するように色調調整が自動的に開始される。
【００２０】
この色調の自動調整を以下に説明する。
赤色の蛍光を増幅する第２のＩ．Ｉ．４２の利得は、式（１）の緑色の蛍光を増幅するＩ．Ｉ．４１に関連している。
【００２１】
Ｒ（Ｇ）＝ａＧ2 ＋ｂＧ＋ｃ    …  （１）◎
ここで、Ｒは第２のＩ．Ｉ．４２の利得であり、Ｇは第１のＩ．Ｉ．４１の利得である。ａ，ｂ，ｃは定数であり、前記定数ａは、Ｉ．Ｉ．４１，４２の利得特性の個体差を補正する項であり、前記定数ｂはＩ．Ｉ．４１，４２の相対利得を補正する項である。つまり、この項ｂの値を調整することで色調の調整を行うことができる。前記定数ｃはオフセット値である。
【００２２】
ここで、以下に示す色調調整の手順の説明では簡単にするため、前記項ａの値及び項ｃの値を０とし、前記項ｂを調整して色調を調整する方法を図２及び図３を参照して説明する。
まず、正常組織を観察しているとき、上述したように色調調整スイッチ１０を押す。すると、ステップＳ１に示すように前記（１）式の項ｂの値が１に設定される。そして、このｂ＝１の相対利得の状態で、緑色及び赤色の蛍光画像を撮影し、そのときの緑色及び赤色の蛍光画像のデジタルデータをＬＵＴ５５，５８より取り出してステップＳ２に移行する。
【００２３】
次に、ステップＳ２では図２に示すようにそれぞれのデジタルデータのヒストグラムを計測してステップＳ３に移行し、緑色と赤色、それぞれの色におけるヒストグラムから緑色の最大値ＨG と赤色の最大値ＨR とを算出してステップＳ４に移行する。そして、このステップＳ４で緑色の最大値ＨG と赤色の最大値ＨR との比率Ｒ（ＨG ／ＨR ）を求める。
【００２４】
次いで、ステップＳ５に移行して前記ステップＳ４で得られた比率Ｒの値が第１の値Ｒ1 より小さいか否かを比較する。このとき、比率Ｒの値が第１の値Ｒ1 より小さい値である場合にはステップＳ６に移行して項ｂの値を例えば０．１増大させて、ｂ＝１.１ の相対利得の状態でステップＳ２からの処理を再び行う。したがって、比率Ｒの値がステップＳ５に示されているように第１の値Ｒ1 より大きくなるまでステップＳ２からステップＳ５までの処理が繰り返し行われる。そして、比率Ｒの値が第１の値Ｒ1 より大きくなったとき、ステップＳ７に移行する。
【００２５】
このステップＳ７では前記ステップＳ５で得られた第１の値Ｒ1 より大きい比率Ｒの値が第２の値Ｒ2 より大きいか否かが比較される。このとき、前記比率Ｒの値が第２の値Ｒ2 より大きい場合にはステップＳ８に移行して項ｂの値を例えば０．１減少させてステップＳ２からステップＳ５及びステップＳ７までの処理を再び行う。そして、ステップＳ５に示されているように比率Ｒの値が第１の値Ｒ1 より大きく、かつ、ステップＳ７に示されているように比率Ｒの値が第２の値Ｒ2 より小さくなるまで、すなわち、比率Ｒの値が第１の値Ｒ1 と第２の値Ｒ2 との間になるまでｂの値の増減が繰り返し行われる。そして、比率Ｒの値が第１の値Ｒ１と第２の値Ｒ2 との間になった時点で処理を完了する。なお、前記第１の値Ｒ1 と前記第２の値Ｒ2 との間隔は、ステップＳ６，ステップＳ８のステップ０．１による変化に比べて適度に広い値に設定されている。
【００２６】
このとき、モニタ６の画面上に表示されている蛍光画像では、正常部の組織は、正常組織であると最も認識されやすいシアン色調に表示される。そして、異常部の組織は、前記シアン色調に対して最も異常であると認識されやすい暗赤色調で表示される。このことにより、術者は正常部の組織であるか病変部の組織であるかを客観的に判断して病変部の特定を行える。
【００２７】
このように、画像処理装置の制御部に接続されている色調調整スイッチを操作することによって、制御部及び演算部を介して増幅割合の調整を行って、正常部の色調を、最も正常組織であると認識し易いシアン色調に自動的に調整し、異常部の組織を最も異常であると認識されやすい暗赤色調にすることにより、術者はモニタの画面上に表示されている蛍光画像から正常組織と異常組織とを客観的に判断して、病変の存在や病変部の範囲など疾患状態の診断を速やかに、かつ、的確に行うことができる。このことによって、術者が異なることによって色調が変化することがなくなるとともに、誰でも簡単に正常部と病変部との色調の違いの判断を行える。
【００２８】
なお、本発明は、以上述べた実施形態のみに限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施可能である。
【００２９】
［付記］
以上詳述したような本発明の上記実施形態によれば、以下の如き構成を得ることができる。
【００３０】
（１）励起光によって励起された被写体の蛍光画像を撮像する蛍光画像装置において、
励起光によって励起された被写体の蛍光画像を撮像する蛍光画像装置において、
前記被写体を第１の波長帯域で撮像する第１の撮像手段と、
前記被写体を第２の波長帯域で撮像する第２の撮像手段と、
前記第１の撮像手段から出力された第１の出力信号における信号レベルのヒストグラムの第１の最大値と前記第２の撮像手段から出力された第２の出力信号における信号レベルのヒストグラムの第２の最大値とを算出する演算手段と、
この演算手段で得られた第１の最大値及び第２の最大値に基づき、前記第１の出力信号と前記第２の出力信号の信号レベルの比率を制御する制御手段と、
この制御手段で信号レベルの比率が制御された前記第１の出力信号及び前記第２の出力信号に基づき前記被写体像を表示する表示手段と、
を具備した蛍光画像装置。
【００３１】
（２）前記第１の最大値と第２の最大値との比率が特定の値の範囲に入るように相対利得を調整する付記１記載の蛍光画像装置。
【００３２】
（３）前記モニタに表示される被写体像の正常組織の色調をシアン色調に調整する付記１記載の蛍光画像装置。
【００３３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、正常組織をある特定の色調に調整して表示することで、病変部の色調が常に特定の色調に調整された正常組織の色調に対して表示されるので、医師の違い等によって病変部の色調が変化しない蛍光画像装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１ないし図３は本発明の一実施形態に係り、図１は蛍光画像装置の概略構成を示す説明図
【図２】緑色と赤色との画像信号レベルの頻度を示すヒストグラム
【図３】正常組織を特定の色調に設定する作業を示すフローチャート
【符号の説明】
１…蛍光画像装置
２…光源装置
３…内視鏡
４…カメラ
５…画像処理装置
６…モニタ
４１…第１のＩ．Ｉ．
４２…第２のＩ．Ｉ．
４３…第１のＣＣＤ
４４…第２のＣＣＤ
５１…演算部
５２…制御部
【図１】
0004098402.tif 000002
【図２】
0004098402.tif 000003
【図３】
0004098402.tif 000004