(57)【要約】      （修正有）【課題】膀胱内カラー蛍光画像の定量化により膀胱癌検査を行い、視覚による検査に比して擬陽性の評定数を減少させ、画像解析処理に要する時間を少なく、また、再現性を高める。【解決手段】膀胱癌検査装置は被検体に照射するための励起光を発する励起光源３２を照射された被検体で生じた蛍光をカラーＣＣＤ撮像部２０で撮像し、得られた画像について解析処理部４２において画像解析処理を行い、Ｒ／Ｂ比を求めるように構成され、解析処理部では画像の検査対象領域内に設定された線上の各座標点におけるＲ、Ｇ、Ｂ成分の濃度平均値を求め、Ｒ成分の濃度平均値とＢ成分の濃度平均値とから前記検査対象領域についての指標となるＲ／Ｂ比を求めるようにする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体に照射するための励起光を発する励起光源を少なくとも有する照明部と、該照明部からの光を被検体に照射するための光伝達手段及び被検体の発する蛍光による像を伝達する光伝達手段とを内蔵した膀胱内視鏡部と、該膀胱内視鏡部に取り付けられ前記蛍光による像を撮像する撮像部と、該撮像部により取得された画像について画像解析処理を行う画像解析処理部とを備えてなり、前記画像解析処理部は前記取得された画像の検査対象領域内に設定された線上の各座標点におけるＲ、Ｇ、Ｂ成分の濃度平均値を求め、Ｒ成分の濃度平均値とＢ成分の濃度平均値とから前記検査対象領域についての指標となるＲ／Ｂ比を求めるようにしたことを特徴とする膀胱癌検査装置。
【請求項２】
被検体に照射するための励起光を発する励起光源を少なくとも有する照明部と、該照明部からの光を被検体に照射するための光伝達手段及び被検体の発する蛍光による像を伝達する光伝達手段とを内蔵した膀胱内視鏡部と、該膀胱内視鏡部に取り付けられ前記蛍光による像を撮像する撮像部と、該撮像部により取得された画像について画像解析処理を行う画像解析処理部とを備えてなり、前記画像解析処理部は前記取得された画像の検査対象領域内に設定された複数の異なる線上の各座標点におけるＲ、Ｇ、Ｂ成分の濃度平均値を求め、前記複数の線についてのＲ成分の濃度平均値とＢ成分の濃度平均値とから各線についてのＲ／Ｂ比を求め、各線についてのＲ／Ｂ比の平均値を最終的に前記検査対象領域についての指標となるＲ／Ｂ比として求めるようにしたことを特徴とする膀胱癌検査装置。
【請求項３】
前記画像解析処理部において求められたＲ／Ｂ比をあらかじめ規定された閾値と比較することにより前記検査対象領域の部位が正常の部位か腫瘍の部位かを判別するようにしたことを特徴とする請求項１または２のいずれか１項に記載の膀胱癌検査装置。
【請求項４】
前記照明部が励起光源と観察用光源とを備えており、切り換え操作により選択的に使用できるようにしたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の膀胱癌検査装置。
【請求項５】
励起光源から発せられた励起光を被検体に照射した結果として生じた蛍光による像を撮像して取得された画像について画像解析処理部において解析処理を行ようにした膀胱癌検査装置の制御方法であって、前記取得された画像の検査対象領域内に設定された線上の各座標点におけるＲ、Ｇ、Ｂ成分の濃度平均値を求めることと、Ｒ成分の濃度平均値とＢ成分の濃度平均値とから前記検査対象領域についての指標となるＲ／Ｂ比を求めることとからなることを特徴とする膀胱癌検査装置の制御方法。
【請求項６】
励起光源から発せられた励起光を被検体に照射した結果として生じた蛍光による像を撮像して取得された画像について画像解析処理部において解析処理を行ようにした膀胱癌検査装置の制御方法であって、前記取得された画像の検査対象領域内に設定された複数の異なる線上の各座標点におけるＲ、Ｇ、Ｂ成分の濃度平均値を求めることと、前記複数の線についてのＲ成分の濃度平均値とＢ成分の濃度平均値とから各線についてのＲ／Ｂ比を求め、各線についてのＲ／Ｂ比の平均値を最終的に前記検査対象領域についての指標となるＲ／Ｂ比として求めることとからなることを特徴とする膀胱癌検査装置の制御方法。
【請求項７】
前記求められたＲ／Ｂ比をあらかじめ規定された閾値と比較することにより前記検査対象領域の部位が正常の部位か腫瘍の部位かを判別するようにしたことを特徴とする請求項５または６のいずれか１項に記載の膀胱癌検査装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、膀胱癌検査装置および膀胱癌検査装置の制御方法に関し、特に蛍光画像について解析処理を行うようにした膀胱癌検査装置および膀胱癌検査装置の制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
膀胱癌の検査において、プロトポルフィリンＩＸ（ＰＰＩＸ）の前駆体である５−アミノレブリン酸（５−ＡＬＡ）を膀胱内に注入し、励起光下でポルフィリンの発する赤色の蛍光を観察し膀胱上皮内癌を検出する蛍光膀胱鏡検査が行われている。この方法では目視により色調の変化を検査するため、感度は高いものの特異度が低く、擬陽性が多いことが問題になる。
【０００３】
最近では、励起光下で膀胱内部をカラーＣＣＤをもつ撮像装置で撮像して得られた画像の解析により画像におけるＲＧＢ成分を求め、特にＲＧ成分の比に着目して擬陽性を判別することが提案されている。
【０００４】
非特許文献１には、蛍光内視鏡画像の定量化による膀胱癌検査装置について示されている。この膀胱癌検査装置は、膀胱内に５−アミノレブリン酸（５−ＡＬＡ）を注入した状態でカラーＣＣＤカメラにより撮像された膀胱内カラー蛍光画像を定量化することにより、膀胱癌検査を行うものである。
【０００５】
５−ＡＬＡが注入されることにより細胞内にポルフィリンが蓄積され、悪性の膀胱組織が選択的に染色され、周囲の正常組織との対比が明確になると考えられる。取得された画像はコンピュータの記憶手段に蓄積され、画像解析を行う。画像における赤色成分（Ｒ）及び青色成分（Ｂ）の濃度について考慮する。赤色成分はプロトポルフィリンＩＸの蛍光と赤い組織の自発蛍光を示し、青色成分は拡散後方散乱励起光を示すと考えられる。蛍光画像内の選択窓におけるＲ／Ｂ比を求め基準蛍光に対して正規化する。Ｒ／Ｂの閾値を１．１とし、この閾値で判別することにより、擬陽性の評定数を減少させることができる。
【非特許文献１】Ｄ．Ｚａａｋ他「Ｑｕａｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ  ｏｆ  ５−ａｍｉｎｏｌｅｖｕｌｉｎｉｃ  ａｃｉｄ  ｉｎｄｕｃｅｄ  ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ  ｉｍｐｒｏｖｅｓ  ｔｈｅ  ｓｐｅｃｉｆｉｃｉｔｙ  ｏｆ  ｂｌａｄｄｅｒ  ｃａｎｃｅｒ  ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ」（Ｔｈｅ  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｕｒｏｌｏｇｙ，Ｖｏｌ．１６６，ｐｐ．１６６５−１６６９，２００１年１１月）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
膀胱上皮内癌は目視による膀胱内視鏡検査だけでは発見し難い。非特許文献１に示されるような膀胱内カラー蛍光画像の定量化による膀胱癌検査においては、視覚によるものに比して擬陽性の評定数を減少させられるのであるが、各検体について取得された画像内の選択窓におけるＲ／Ｂを求めるという解析処理に時間を要するものであり、また、得られた結果についての再現性も良好ではなかった。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は前述した課題を解決すべくなしたものであり、本発明による膀胱癌検査装置は、被検体に照射するための励起光を発する励起光源を少なくとも有する照明部と、該照明部からの光を被検体に照射するための光伝達手段及び被検体の発する蛍光による像を伝達する光伝達手段とを内蔵した膀胱内視鏡部と、該膀胱内視鏡部に取り付けられ前記蛍光による像を撮像する撮像部と、該撮像部により取得された画像について画像解析処理を行う画像解析処理部とを備えてなり、前記画像解析処理部は前記取得された画像の検査対象領域内に設定された線上の各座標点におけるＲ、Ｇ、Ｂ成分の濃度平均値を求め、Ｒ成分の濃度平均値とＢ成分の濃度平均値とから前記検査対象領域についての指標となるＲ／Ｂ比を求めるようにしたものである。
【０００８】
また、本発明による膀胱癌検査装置は、被検体に照射するための励起光を発する励起光源を少なくとも有する照明部と、該照明部からの光を被検体に照射するための光伝達手段及び被検体の発する蛍光による像を伝達する光伝達手段とを内蔵した膀胱内視鏡部と、該膀胱内視鏡部に取り付けられ前記蛍光による像を撮像する撮像部と、該撮像部により取得された画像について画像解析処理を行う画像解析処理部とを備えてなり、前記画像解析処理部は前記取得された画像の検査対象領域内に設定された複数の異なる線上の各座標点におけるＲ、Ｇ、Ｂ成分の濃度平均値を求め、前記複数の線についてのＲ成分の濃度平均値とＢ成分の濃度平均値とから各線についてのＲ／Ｂ比を求め、各線についてのＲ／Ｂ比の平均値を最終的に前記検査対象領域についての指標となるＲ／Ｂ比として求めるようにしたものとしてもよい。
【０００９】
前記画像解析処理部において求められたＲ／Ｂ比をあらかじめ規定された閾値と比較することにより前記検査対象領域の部位が正常の部位か腫瘍の部位かを判別するようにしてもよい。
【００１０】
前記照明部が励起光源と観察用光源とを備えており、切り換え操作により選択的に使用できるようにしてもよい。
【００１１】
本発明による膀胱癌検査装置の制御方法は、励起光源から発せられた励起光を被検体に照射した結果として生じた蛍光による像を撮像して取得された画像について画像解析処理部において解析処理を行ようにした膀胱癌検査装置の制御方法であって、前記取得された画像の検査対象領域内に設定された線上の各座標点におけるＲ、Ｇ、Ｂ成分の濃度平均値を求めることと、Ｒ成分の濃度平均値とＢ成分の濃度平均値とから前記検査対象領域についての指標となるＲ／Ｂ比を求めることとからなるものである。
【００１２】
また、本発明による膀胱癌検査装置の制御方法は、励起光源から発せられた励起光を被検体に照射した結果として生じた蛍光による像を撮像して取得された画像について画像解析処理部において解析処理を行ようにした膀胱癌検査装置の制御方法であって、前記取得された画像の検査対象領域内に設定された複数の異なる線上の各座標点におけるＲ、Ｇ、Ｂ成分の濃度平均値を求めることと、前記複数の線についてのＲ成分の濃度平均値とＢ成分の濃度平均値とから各線についてのＲ／Ｂ比を求め、各線についてのＲ／Ｂ比の平均値を最終的に前記検査対象領域についての指標となるＲ／Ｂ比として求めることとからなるものとしてもよい。
【００１３】
前記求められたＲ／Ｂ比をあらかじめ規定された閾値と比較することにより前記検査対象領域の部位が正常の部位か腫瘍の部位かを判別するようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明においては、検査対象領域内に設定された直線上の各座標点におけるＲ、Ｇ、Ｂ成分の濃度平均値からＲ／Ｂ比を求めることにより、画像解析処理に要する時間が少なく、臨床応用においてリアルタイム的に検査対象領域の性状判別を行うことができ、また、精度よく再現性の高い検査を行うことが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明による膀胱癌検査装置を用いた膀胱癌検査においては、被検体に励起光を照射しその結果生じた蛍光を内視鏡に取り付けられたカラーＣＣＤ撮像部により撮像して得られた画像を解析処理することにより、擬陽性を低下させ特異度を向上させる。
【００１６】
図１は、本発明による膀胱癌検査装置の構成を示しており、この膀胱癌検査装置は、全体としては膀胱内視鏡１０、カラーＣＣＤ撮像部２０、照明光源部３０、制御解析部４０、表示部５０を備えている。
【００１７】
内視鏡１０は挿入部１１、操作部１２、接眼部１３からなり、内側に挿通されたイメージガイドファイバ１４、照明光ガイトファイバ１５を有している。イメージガイドファイバ１４は挿入部先端におけるレンズを通じて被検体の像を接眼部１３に伝送する。照明光ガドファイバ１５は照明光源部３０からの照明光を先端部先端に導き、照明光源部３０と操作部１２との間の部分はシース内に挿入されている。
【００１８】
膀胱内視鏡の接眼部１３にカラーＣＣＤ撮像部２０が取り付けられる。内視鏡のイメージガイドファイバ１４により伝送された被検体の像がフィルタ２１を介してレンズ２２によりＣＣＤ２３面上に結像する。ＣＣＤ２３により生成された画像信号は制御解析部４０に移送される。フィルタ２１は４４０ｎｍ以上の波長のみを透過するものを用いる。
【００１９】
照明光源部３０は観察用光源３１と励起光源３２を有しており、切換用ミラー３３により切り換えられるようになっている。観察用光源３１はキセノンランプ等の白色光源であり、励起光源３２は波長３８０〜４４０ｎｍのＤ−ライト光源等が用いられる。
【００２０】
制御解析部４０はＣＣＤ撮像部２０、照明光源部３０の動作を制御し、被検体の画像を取得する制御部４１と、取得された画像について画像解析処理を行う解析処理部４２とを有し、取得された画像、解析処理過程における画像データを保持する記憶手段を備えている。制御部４１は照明光源部３０の光源切り換え、発光の動作制御を行い、励起光の発光にタイミングを合わせてＣＣＤ撮像部２０により撮像を行い画像を取得する制御を行い、また、取得された画像のデータを解析処理部４１に転送するように制御する。  解析処理部４２においては、励起光源３２を被検体に照射した状態でＣＣＤ撮像部２０での撮像により取得された蛍光画像について、ＲＧＢの各成分の濃度からＲ成分の濃度とＢ成分の濃度との比（Ｒ／Ｂ比）を求める。表示部５０は、取得された画像、解析処理結果等を表示するものである。
【００２１】
照明光源部３０における励起光源３２は３８０〜４４０ｎｍの波長の励起光を発する光源を用いる。プロトポルフィリンＩＸ（ＰＰＩＸ）の前駆体である５−アミノレブリン酸（５−ＡＬＡ）を検査の２時間程度前に膀胱内に注入した状態で励起光を照射すると、それより長波長側の蛍光を発する。これは細胞のミトコンドリア内の合成経路に取り込まれた５−ＡＬＡがＰＰＩＸとなり、４００ｎｍの光により励起されて蛍光を発するものと言える。
【００２２】
カラーＣＣＤを有する撮像部においては、４４０ｎｍより長波長側の光を透過させて撮像し、取得された画像のＲＧＢ成分の濃度を求める。励起光と蛍光のスペクトル特性は例えば図２のような形になる。Ｅは励起光（３８０〜４４０ｎｍ）であり、Ｆは励起光により生じたより長波長側の蛍光のスペクトルである。観測する側においては、４４０ｎｍ以下の波長成分をカットするフィルタを透過させることにより、蛍光の成分のみを受けるようにすることができる。
【００２３】
蛍光の成分のうち、Ｒ成分は波長が７３０ｎｍ前後でピークになり、癌などの組織に取り込まれた蛍光物質ＰＰＩＸが３８０〜４４０ｎｍの光源からの励起光に反応して発する蛍光である。癌の他にも炎症組織、異型上皮（癌の１歩手前の異常組織）などでも赤色に見え、また励起光が膀胱粘膜に接線方向にあたった場合でも赤色に見える場合がある。
【００２４】
Ｂ成分は波長が４００ｎｍ前後の後方散乱吸収光であり、蛍光膀胱鏡検査の際、励起光そのものの色で、いわばノイズの色と考えられる。また、Ｇ成分は自己蛍光であり、ＰＰＩＸの吸収の有無にかかわらず、組織そのものから発する微弱な蛍光である。
【００２５】
膀胱癌の検査における指標としては、ＰＰＩＸからの蛍光であるＲ成分と、ノイズの色と言えるＢ成分との比を考えることが有用である。Ｒ／Ｂ比はオーディオやビデオにおける記録・再生の性能を表す指標として用いられる信号／ノイズの比（Ｓ／Ｎ比）に類する形でとらえられよう。
【００２６】
撮像部において取得された被検体についての画像においてはＲ、Ｇ、Ｂの各成分の濃度が分布しており、腫瘍の部位と正常の部位とを含んでいる。このうち、図３に示すように検査しようとする画像中の領域Ｄを選択し、この領域中において複数の異なる直線Ｌ１，Ｌ２を設定する。これらの直線を濃度断面として、直線上の各座標点におけるＲ、Ｇ、Ｂ成分の濃度の平均値をそれぞれ求め、次いでＲ成分の濃度平均値とＢ成分の濃度平均値とから、その直線でのＲ／Ｂ比を求める。複数の直線についてのＲ／Ｂ比の平均値を領域Ｄについて最終的なＲ／Ｂ比として求める。
【００２７】
種々の被検体の部位について画像解析によりＲ／Ｂ比を求め、また別途検査により同じ被検体の部位について正常部であるか、腫瘍部であるかを確認する。図４は正常部と腫瘍部との各部位について画像解析によりＲ／Ｂ比を求めた結果を示すものであり、症例数が２１例、検体数が正常部２２検体、腫瘍部４７検体について検査を行い、求められたＲ／Ｂ比の分布を正常部と主要部とに分けて示したものである。横軸は病理組織学的な良性（正常部）と悪性（腫瘍部）とをカテゴリー分けしたものであり、両者において中央の長い横線は平均値となる値、その上下の短い横線は標準誤差となる値を示し、これらの横線の端点を通る線で規定されるダイアモンド形状の上下の範囲、すなわち平均値から上下に平均誤差までの間隔の２倍までの範囲がＲ／Ｂ比の平均値の９５％信頼限界範囲を表すものである。この分布図から、正常部と腫瘍部とではＲ／Ｂ比の大きさが異なるものであり、Ｒ／Ｂ比の値は正常部では低く、腫瘍部では高くなっており、閾値を１．１として両者を分けられるようになることがわかる。
【００２８】
このことから、膀胱検査装置の画像解析処理部においては、被検体について取得された画像の画像解析処理により、Ｒ／Ｂ比を求め、それをもとに検査対象部位の性状を判断するために用いることができるとともに、さらにＲ／Ｂ比の値を閾値１．１と比較することにより当該部位が正常な部位か、腫瘍のある部位かを判別するようにすることができる。
【００２９】
実際に行った５９の被検体についての検査で、複数の直線間でのＲ／Ｂ比の誤差率（複数の直線のＲ／Ｂ比の差を平均Ｒ／Ｂ比で除した値）は約１０％程度であって比較的小さい。そのため、１本の直線について求めたＲ／Ｂ比でも被検体の判別に用いられるが、複数の異なる直線についてそれぞれ求めたＲ／Ｂ比の平均をとった値を用いることによって、より精度よい指標とすることができ再現性の高い評価がなされる。
【００３０】
画像中の領域Ｄ内に１本または複数本の直線を設定し直線上の各座標点におけるＲ、Ｇ、Ｂ成分の濃度の平均値を求め、それからＲ／Ｂ比を求めることは、汎用コンピュータにおいて一般的な画像解析ソフト（例えばルミナビジョン：三谷商事）を備えることによりなされる。このように、画像解析によりＲ／Ｂを求めるために領域Ｄ中に設定するのは直線とは限らず、連続的な曲線状であっても、その曲線に沿った各座標点におけるＲ、Ｂ、Ｇ成分の濃度の平均値から同様にＲ／Ｂ比が求められるものである。
【００３１】
また、本発明においては、検査対象領域内に設定された直線上の各座標点におけるＲ、Ｇ、Ｂ成分の濃度平均値からＲ／Ｂ比を求めるという演算を行うのであり、画像解析処理に要する時間が少なく、臨床応用を考えたときにリアルタイム的に検査対象領域の性状判別を行うことができるという意味で有用である。
【００３２】
本発明は、被検体からの蛍光による蛍光画像を解析処理し、検査対象領域についての指標となるＲ／Ｂ比を求めるようにした膀胱癌検査装置であり、また、このような膀胱癌検査装置により検査対象領域についての指標となるＲ／Ｂ比を求めるように制御する方法でもある。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明による膀胱癌検査装置の構成を示す図である。
【図２】励起光源と被検体からの蛍光とのスペクトルの例を示す図である。
【図３】取得された画像の検査対象領域に設定された直線を示す図である。
【図４】被検体の正常な部位、腫瘍のある部位についてのＲ／Ｂ比の分布を示す図である。
【符号の説明】
【００３４】
１０  膀胱内視鏡
１１  挿入部
１２  操作部
１３  接眼部
１４  イメージガイドファイバ
１５  照明光ガイドファイバ
２０  カラーＣＣＤ撮像部
２１  フィルタ
２２  レンズ
２３  ＣＣＤ
３０  照明光源部
３１  観察用光源
３２  励起光源
３３  切換用ミラー
４０  制御解析部
４１  制御部
４２  解析処理部
５０  表示部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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