(57)【要約】  本発明は、光を生成するように構成される光源と、物体内に挿入されるように構成され、遠位端と、近位端と、少なくとも1つの光誘導経路とを備える、特に硬質の挿入部分とを備える、内視鏡イメージングのためのシステムに関係する。システムは、挿入部分の近位端において装着され、光誘導経路に光学的に結合される第1のイメージングデバイスであって、光に対する第1の感度を呈する複数の第1の検出要素を備える、第1のイメージングデバイスをさらに備える。遠位端と、近位端とを備える可撓性誘導部分が、媒質から発出する光の第2のパートを、誘導部分の遠位端から誘導部分の近位端に誘導するために提供される。可撓性誘導部分の近位端に設けられる第2のイメージングデバイスが、光に対する第2の感度を呈する複数の第2の検出要素を備え、第2の検出要素の第2の感度は、第1の検出要素の第1の感度より高い。制御ユニットは、媒質の少なくとも1つの第3の画像を、媒質の少なくとも1つの第1の画像の画像データ、および、媒質の少なくとも1つの第2の画像の画像データに基づいて導出するように構成される。本発明は、画像を処理するための対応する方法にさらに関係する。
2020524572.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を生成するように構成される光源(2)と、
物体(9)内に挿入されるように構成され、遠位端(3b)と、近位端(3a)と、少なくとも1つの光誘導経路(10)とを備える、特に硬質の挿入部分(3)であって、前記光誘導経路は、前記生成される光を前記挿入部分(3)の前記遠位端(3b)に誘導し、前記物体(9)の中の媒質(11)から発出する光を前記挿入部分(3)の前記近位端(3a)に誘導するように構成される、挿入部分(3)と、
前記挿入部分(3)の前記近位端(3a)において装着され、前記光誘導経路(10)に光学的に結合される第1のイメージングデバイス(4)であって、複数の第1の検出要素(4a)を備え、前記第1の検出要素(4a)は、光に対する第1の感度を呈し、前記媒質(11)から発出する前記光の第1のパートを検出して、第1の空間解像度を呈する前記媒質(11)の少なくとも1つの第1の画像(20)を取得するように構成される、第1のイメージングデバイス(4)と、
遠位端(5b)と、近位端(5a)とを備える可撓性誘導部分(5)であって、前記誘導部分(5)の前記遠位端(5b)は、前記光誘導経路(10)に光学的に結合され、前記媒質(11)から発出する前記光の第2のパートを、前記誘導部分(5)の前記遠位端(5b)から前記誘導部分(5)の前記近位端(5a)に誘導するように構成される、可撓性誘導部分(5)と、
前記可撓性誘導部分(5)の前記近位端(5a)に設けられ、複数の第2の検出要素(6a)を備える第2のイメージングデバイス(6)であって、前記第2の検出要素(6a)は、光に対する第2の感度を呈し、前記媒質(11)から発出する前記光の前記第2のパートを検出して、第2の空間解像度を呈する前記媒質(11)の少なくとも1つの第2の画像(30)を取得するように構成され、前記第2の検出要素(6a)の前記第2の感度は、前記第1の検出要素(4a)の前記第1の感度より高い、第2のイメージングデバイス(6)と、
前記媒質(11)の少なくとも1つの第3の画像(31、32)を、前記媒質(11)の前記少なくとも1つの第1の画像(20)の画像データ、および、前記媒質(11)の前記少なくとも1つの第2の画像(30)の画像データに基づいて導出することを、
前記媒質(11)の前記少なくとも1つの第2の画像(30)の画像データを、互いに相対的な前記挿入部分(3)および前記媒質(11)の動きに対して、前記媒質(11)の前記少なくとも1つの第1の画像(20)の画像データに基づいて補正して、ならびに/または、
前記媒質(11)の前記少なくとも1つの第1の画像(20)の画像データ、および、前記媒質(11)の前記少なくとも1つの第2の画像(30)の画像データを組み合わせて、特に融合させて、前記少なくとも1つの第3の画像(32)を取得する
ことにより行うように構成される制御ユニット(100)と
を備え、
前記少なくとも1つの第3の画像(32)の画像データに内包される、最も高い画像データ値と最も低い画像データ値との間のレンジ、特に比または差は、前記少なくとも1つの第1の画像(20)の前記画像データ、および、前記少なくとも1つの第2の画像(30)の前記画像データの各々に内包される、最も高い画像データ値と最も低い画像データ値との間の前記レンジより大きい、
内視鏡イメージングのためのシステム(1)。
【請求項２】
前記第1の画像(20)の前記第1の空間解像度は、前記第2の画像(30)の前記第2の空間解像度より高い、請求項1に記載のシステム(1)。
【請求項３】
前記制御ユニット(100)は、前記媒質(11)の前記少なくとも1つの第1の画像(20)の画像データに基づいて、前記挿入部分(3)に相対的な前記媒質(11)の速度、または、互いに相対的な前記媒質(11)の異なる領域の速度を特徴付ける、少なくとも1つの2次元動きフィールドを決定するようにさらに構成される、請求項1または2に記載のシステム(1)。
【請求項４】
前記制御ユニット(100)は、前記少なくとも1つの2次元動きフィールドに基づいて、前記少なくとも1つの第2の画像(30)の画像データの動き誘起相対変位を元に戻して、前記媒質(11)の前記少なくとも1つの第3の画像(31)を取得するようにさらに構成される、請求項3に記載のシステム(1)。
【請求項５】
前記制御ユニット(100)は、前記少なくとも1つの2次元動きフィールドに基づいて、2つ以上の連続的に取得された第2の画像(30)の各々内の画像データの動き誘起相対変位を元に戻して、2つ以上の適合される第2の画像(30)を取得することと、前記2つ以上の適合される第2の画像(30)を組み合わせて、前記媒質(11)の前記少なくとも1つの第3の画像(31)を取得することとを行うようにさらに構成される、請求項3に記載のシステム(1)。
【請求項６】
前記制御ユニット(100)は、前記媒質(11)の少なくとも2つの連続的に取得された第1の画像(20)の画像データに基づいて、2次元動きフィールドを決定することと、前記2次元動きフィールドに基づいて、少なくとも2つの連続的に取得された第2の画像(30)の各々内の画像データの動き誘起相対変位を元に戻して、2つ以上の適合される第2の画像(30)を取得することと、前記2つ以上の適合される連続的に取得された第2の画像(30)を組み合わせて、前記媒質(11)の前記少なくとも1つの第3の画像(31)を取得することと、を行うようにさらに構成される、請求項3に記載のシステム(1)。
【請求項７】
前記動きフィールドは、2つのその後獲得された第1の画像(20)の間の、あらゆるピクチャ要素(画素)の、特に距離および方向に関しての、動き誘起ベクトル成分の記述を指す、請求項3から6のいずれか一項に記載のシステム(1)。
【請求項８】
前記制御ユニット(100)は、前記第2の画像(30)の画像データを係数(α)によって重み付けするようにさらに構成され、前記係数の大きさは、前記第2の画像(30)の画像データがどれほど最近であるかに依存し、より最近に取得された第2の画像(30)の画像データは、それほど最近ではない取得された第2の画像(30)の画像データより高い係数(α)によって重み付けされる、請求項3から7のいずれか一項に記載のシステム(1)。
【請求項９】
前記媒質(11)の前記少なくとも1つの第1の画像(20)は、前記媒質(11)のカラー画像および/またはリフレクタンス画像であり、前記媒質(11)の前記少なくとも1つの第2の画像(30)は、前記媒質(11)に内包される蛍光剤の蛍光画像である、請求項1から8のいずれか一項に記載のシステム(1)。
【請求項１０】
前記制御ユニット(100)は、前記第1のイメージングデバイス(4)および前記第2のイメージングデバイス(6)を制御して、前記媒質(11)から発出する前記光の前記第1のパート、および、前記媒質(11)から発出する前記光の前記第2のパートを同時に検出するように構成される、請求項1から9のいずれか一項に記載のシステム(1)。
【請求項１１】
前記光の前記第1のパート、および、前記光の前記第2のパートは、前記媒質(11)の関心の同じ領域から、または、前記媒質(11)の関心の重なり合う領域から発出する、請求項1から10のいずれか一項に記載のシステム(1)。
【請求項１２】
内視鏡イメージングのためのシステム(1)により生成される画像(20、30)を処理するための方法であって、前記システム(1)は、
光を生成するように構成される光源(2)と、
物体(9)内に挿入されるように構成され、遠位端(3b)と、近位端(3a)と、少なくとも1つの光誘導経路(10)とを備える、特に硬質の挿入部分(3)であって、前記光誘導経路は、前記生成される光を前記挿入部分(3)の前記遠位端(3b)に誘導し、前記物体(9)の中の媒質(11)から発出する光を前記挿入部分(3)の前記近位端(3a)に誘導するように構成される、挿入部分(3)と、
前記挿入部分(3)の前記近位端(3a)において装着され、前記光誘導経路(10)に光学的に結合される第1のイメージングデバイス(4)であって、複数の第1の検出要素(4a)を備え、前記第1の検出要素(4a)は、光に対する第1の感度を呈し、前記媒質(11)から発出する前記光の第1のパートを検出して、第1の空間解像度を呈する前記媒質(11)の少なくとも1つの第1の画像(20)を取得するように構成される、第1のイメージングデバイス(4)と、
遠位端(5b)と、近位端(5a)とを備える可撓性誘導部分(5)であって、前記誘導部分(5)の前記遠位端(5b)は、前記光誘導経路(10)に光学的に結合され、前記媒質(11)から発出する前記光の第2のパートを、前記誘導部分(5)の前記遠位端(5b)から前記誘導部分(5)の前記近位端(5a)に誘導するように構成される、可撓性誘導部分(5)と、
前記可撓性誘導部分(5)の前記近位端(5a)に設けられ、複数の第2の検出要素(6a)を備える第2のイメージングデバイス(6)であって、前記第2の検出要素(6a)は、光に対する第2の感度を呈し、前記媒質(11)から発出する前記光の前記第2のパートを検出して、第2の空間解像度を呈する前記媒質(11)の少なくとも1つの第2の画像(30)を取得するように構成され、前記第2の検出要素(6a)の前記第2の感度は、前記第1の検出要素(4a)の前記第1の感度より高い、第2のイメージングデバイス(6)と
を備え、
前記方法は、前記媒質(11)の少なくとも1つの第3の画像(31、32)を、前記媒質(11)の前記少なくとも1つの第1の画像(20)の画像データ、および、前記媒質(11)の前記少なくとも1つの第2の画像(30)の画像データに基づいて導出することを、
前記媒質(11)の前記少なくとも1つの第2の画像(30)の画像データを、互いに相対的な前記挿入部分(3)および前記媒質(11)の動きに対して、前記媒質(11)の前記少なくとも1つの第1の画像(20)の画像データに基づいて補正して、ならびに/または、
前記媒質(11)の前記少なくとも1つの第1の画像(20)の画像データ、および、前記媒質(11)の前記少なくとも1つの第2の画像(30)の画像データを組み合わせて、特に融合させて、前記少なくとも1つの第3の画像(32)を取得することにより行うステップを含み、
前記少なくとも1つの第3の画像(32)の画像データに内包される、最も高い画像データ値と最も低い画像データ値との間のレンジ、特に比または差は、前記少なくとも1つの第1の画像(20)の前記画像データ、および、前記少なくとも1つの第2の画像(30)の前記画像データの各々に内包される、最も高い画像データ値と最も低い画像データ値との間の前記レンジより大きい、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内視鏡イメージングのためのシステム、および、画像を処理するための対応する方法に関係する。
【背景技術】
【０００２】
光学イメージングは、例えば外科、眼科、および他の用途において、内視鏡手技中に医術において広く用いられる。健常組織および罹患組織は、光学的に検出され得る、いくつかの特質、例えば構造的、組成的、代謝的、分子的、および細胞的な特質における違いを呈する。検出は、ヘモグロビンもしくはメラニンなどの内在的組織発色団、または、生理的、細胞的、もしくは分子的な特徴(例えば、灌流、透過性、炎症、受容体分布、その他)をインビボで染色することができる、外来的に投与される薬剤(例えば、蛍光色素)のいずれかに基づく。細胞組織および亜細胞組織ならびに疾患バイオマーカに対する特異性を有する薬剤の、局所的または全身的投与は、健常組織および罹患組織の光学的特質を、異なる方法で変えることができ、背景健常組織との高コントラストを有する病巣の視覚化をもたらす。最近の研究は、外部的に投与される蛍光剤の使用は、蛍光信号が高コントラストを提供することができるので、大いに有望な手法であることを示す。例えば、エンジニアリングされた薬剤は、発がん現象および腫瘍病巣の特異的な分子的な特徴を標的にすることにより、がん検出において、非常に感度がよく、特異的であり得る。この情報は、正確な、予測的、診断的、および/または介入的なガイダンスをもたらすために、ヘモグロビンまたはメラニンのような内在的組織発色団からのコントラストと組み合わされ得る。
【０００３】
今日臨床的に用いられる光学イメージングシステムの大部分は、落射照明とも呼ばれる、リフレクタンスイメージングを用いる写真またはビデオ手法に基づく。用語、蛍光イメージングもまた、励起光を排除し、カメラ上の蛍光光子のみを登録するためのフィルタを使用する、写真またはビデオ手法を説明するために幅広く用いられる。しばしば、2または多重カメラシステムが用いられ、一部のカメラはカラー画像を検出し、一部のカメラは蛍光画像を検出する。
【０００４】
異なる光学吸収体を解像する、または、関心の蛍光色素から自己蛍光を区別するために用いられ得る、スペクトルイメージング、マルチスペクトルイメージング、またはハイパースペクトルイメージングとも呼ばれる、複数の波長におけるイメージングを利用する他の設計が提案されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、特に高感度イメージングおよび容易な取り扱いの両方を可能とする、内視鏡イメージングのための改善されるシステム、および、画像を処理するための方法を提供する課題に基づく。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
課題は、独立請求項に記載のシステムおよび方法により解決される。
【０００７】
本発明の態様による内視鏡イメージングのためのシステムは、光を生成するように構成される光源と、物体内に挿入されるように構成され、遠位端と、近位端と、少なくとも1つの光誘導経路(light guiding path)とを備える挿入部分であって、その光誘導経路は、生成される光を挿入部分の遠位端に誘導し、物体の中の媒質から発出する光を挿入部分の近位端に誘導するように構成される、挿入部分とを備える。システムは、挿入部分の近位端において装着され、光誘導経路に光学的に結合される第1のイメージングデバイスであって、複数の第1の検出要素を備え、第1の検出要素は、光に対する第1の感度を呈し、媒質から発出する光の第1のパートを検出して、第1の空間解像度を呈する媒質の第1の画像を取得するように構成される、第1のイメージングデバイスをさらに備える。さらに、遠位端と、近位端とを備える可撓性誘導部分が提供され、誘導部分の遠位端は、光誘導経路に光学的に結合される。誘導部分は、媒質から発出する光の第2のパートを、誘導部分の遠位端から誘導部分の近位端に誘導するように構成される。加えて、第2のイメージングデバイスが、可撓性誘導部分の近位端に設けられ、複数の第2の検出要素を備え、第2の検出要素は、光に対する第2の感度を呈し、媒質から発出する光の第2のパートを検出して、第2の空間解像度を呈する媒質の第2の画像を取得するように構成され、第2の検出要素の第2の感度は、第1の検出要素の第1の感度より高い。
【０００８】
本発明の別の態様による方法において、内視鏡イメージングのためのシステムにより生成される画像が処理され、システムは、光を生成するように構成される光源と、物体内に挿入されるように構成され、遠位端と、近位端と、少なくとも1つの光誘導経路とを備える、特に硬質の挿入部分であって、その光誘導経路は、生成される光を挿入部分の遠位端に誘導し、物体の中の媒質から発出する光を挿入部分の近位端に誘導するように構成される、挿入部分と、挿入部分の近位端において装着され、光誘導経路に光学的に結合される第1のイメージングデバイスであって、複数の第1の検出要素を備え、第1の検出要素は、光に対する第1の感度を呈し、媒質から発出する光の第1のパートを検出して、第1の空間解像度を呈する媒質の少なくとも1つの第1の画像を取得するように構成される、第1のイメージングデバイスと、遠位端と、近位端とを備える可撓性誘導部分であって、誘導部分の遠位端は、光誘導経路に光学的に結合され、媒質から発出する光の第2のパートを、誘導部分の遠位端から誘導部分の近位端に誘導するように構成される、可撓性誘導部分と、可撓性誘導部分の近位端に設けられ、複数の第2の検出要素を備える第2のイメージングデバイスであって、第2の検出要素は、光に対する第2の感度を呈し、媒質から発出する光の第2のパートを検出して、第2の空間解像度を呈する媒質の少なくとも1つの第2の画像を取得するように構成され、第2の検出要素の第2の感度は、第1の検出要素の第1の感度より高い、第2のイメージングデバイスとを備え、方法は、媒質の少なくとも1つの第3の画像を、媒質の少なくとも1つの第1の画像の画像データ、および、媒質の少なくとも1つの第2の画像の画像データに基づいて導出することを、
- 媒質の少なくとも1つの第2の画像の画像データを、互いに相対的な挿入部分および媒質の動きに対して、媒質の少なくとも1つの第1の画像の画像データに基づいて補正して、ならびに/または、
- 媒質の少なくとも1つの第1の画像の画像データ、および、媒質の少なくとも1つの第2の画像の画像データを組み合わせて、特に融合させて、少なくとも1つの第3の画像を取得することにより行うステップを含み、少なくとも1つの第3の画像の画像データに内包される、最も高い画像データ値と最も低い画像データ値との間のレンジ、特に比または差は、少なくとも1つの第1の画像の画像データ、および、少なくとも1つの第2の画像の画像データの各々に内包される、最も高い画像データ値と最も低い画像データ値との間のレンジより大きい。
【０００９】
好ましくは、内視鏡イメージングのためのシステムは、互いに空間的に分離されて配置される第1および第2のイメージングデバイスを提供する。特に、光に対する第1の感度を呈する、第1のイメージングデバイス、例えば第1のカメラは、物体内に少なくとも部分的に挿入されるように構成される、挿入部分、例えば内視鏡の近位端において配置され、挿入部分の光誘導経路に光学的に結合され、その光誘導経路は、光を挿入部分の遠位端から挿入部分の近位端に、またはその逆に伝えるように構成される。第1のカメラの第1の感度より高い、光に対する第2の感度を呈する、第2のイメージングデバイス、例えば第2のカメラは、可撓性誘導部分の近位端において配置され、可撓性誘導部分の遠位端は、同じようにして、挿入部分の光誘導経路に光学的に結合される。以て、好ましくは、第2のイメージングデバイスの領域において配置され、同じようにして、可撓性誘導部分の近位端に光学的に結合される、または代替的に、第1のイメージングデバイスの領域において配置され、光誘導経路に光学的に結合される、光源により生成される光が、光誘導経路により、物体の内側の媒質に伝えられ、例えば、媒質からの反射、散乱、および/またはルミネセンスに起因して発出する光が、第1のイメージングデバイスに、および、第2のイメージングデバイスに伝えられ、そのことは、第2のイメージングデバイス、および該当する場合、光源が、挿入部分の近位端において配置されることの必要性を伴わない。
【００１０】
可撓性誘導部分の手段により、第1のイメージングデバイスおよび第2のイメージングデバイスは、互いに空間的に分離され、そのことによって、重く大容積の高感度の第2のイメージングデバイスでさえ、挿入部分の簡便性および/または取り扱い、ならびに、挿入部分の近位端における利用可能な空間を制限することなく、システム内に含められ得る。
【００１１】
さらに、上記で説明された配置は、第1および第2のイメージングデバイスによる画像の同時の獲得を可能とし、そのことによって、リアルタイムイメージングが実施され得る。
【００１２】
なおまた、第2のイメージングデバイスがサイズまたは重量により制限されない、内視鏡イメージングのための2つの異なるイメージングデバイスを提供することは、柔軟なイメージングを可能とし、ユーザ、例えば医師に、増大される情報を提供する。例えば、高解像度カラー画像を生成するように構成される第1の軽量カメラは、例えば、第1のカメラを光誘導経路の近位端において装着することにより、腹腔鏡の光誘導経路に直接的に光学的に結合され得るものであり、高感度で蛍光画像を捕捉するように構成される第2の大重量カメラは、可撓性誘導部分を経て、光誘導経路に間接的に光学的に結合され得る。第2のカメラは腹腔鏡において直接的に装着されないので、腹腔鏡の遠位端は、第2のカメラの重量および/またはサイズに関わらず、物体、例えば人体内に容易に挿入され、その物体内で高精度を伴って位置決めされ得る。光源により生成される光は、内視鏡を通して伝えられ、腹腔鏡の遠位端の、ある領域内の組織を照明し、そのことによって、その照明することに応答して組織から発出する光が、第1および第2のカメラにより、好ましくは同時に検出される。
【００１３】
要約すると、本発明は、特に高感度イメージングおよび容易な取り扱いを可能とする、内視鏡イメージングのための改善されるシステム、および、画像を処理するための方法を提供する。
【００１４】
本発明の趣意の中では、用語「内視鏡イメージング」は、有機体および/または任意の物体もしくは空洞の、内向きまたは内部的パートがイメージングされる、任意の種類のイメージングに関係する。例えば、内視鏡イメージングは、腹腔鏡、胸腔鏡、食道鏡、胃鏡、結腸鏡、および関節鏡イメージングを含むが、それらに制限されない。
【００１５】
本発明の好適な実施形態によれば、第1の画像の第1の空間解像度は、第2の画像の第2の空間解像度より高い。特に、第1のイメージングデバイスは、特に軽量であり、小さい寸法で特に高い空間解像度を提供する、イメージングセンサを備える。このようにして、高感度(第2のイメージングデバイスによる)および高空間解像度(第1のイメージングデバイスによる)の両方を有する、物体の媒質の光学画像が、同時に取得され得る。
【００１６】
本発明の別の好適な実施形態によれば、システムは、挿入部分の近位端に設けられる結合要素を備え、結合要素は、第1のイメージングデバイス、および、可撓性誘導部分の遠位端の両方を、挿入部分の光誘導経路に光学的に結合するように構成される。このようにして、光の第1のパートは、光誘導経路から第1のイメージングデバイスに、容易に、および、高い信頼性で誘導され得るものであり、一方で同時に、光の第2のパートは、光誘導経路から可撓性誘導部分を経て第2のイメージングデバイスに、容易に、および、高い信頼性で誘導され得る。特に、結合要素は、第1のイメージングデバイスおよび第2のイメージングデバイスに向かう、挿入部分の近位端における、光誘導経路から発出する光の同時の透過を可能とし、そのことによって、特に高い感度および空間解像度を有するリアルタイムイメージングが可能になる。
【００１７】
本発明のさらに別の実施形態によれば、結合要素は、媒質から発出する光の第1のパートを第1の検出要素へ反射または透過させ、媒質から発出する光の第2のパートを第2の検出要素へ、それぞれ、透過または反射させるように構成される、半透明またはダイクロイックミラーを備える。このことは、特に、光の第1のパートが光の第2のパートとは異なる偏光を含む場合、または、光の第1のパートが光の第2のパートとは異なる波長もしくは波長のスペクトルを含む場合、有利である。このことは、それぞれ第1および第2のイメージングデバイスにより検出されることになる、光の第1のパートの、光の第2のパートからの、特に高い信頼性の分離を可能とする。
【００１８】
本発明のさらに別の実施形態によれば、挿入部分は硬質である。硬質の挿入部分の近位端において装着される軽量低感度の第1のカメラのために、挿入部分はまた軽量およびスリムであり、ならびに、容易に取り扱われ、人もしくは動物体などの柔らかい物体内に挿入され、および/または、柔らかい物体内で精密に位置決めされ得るものであり、そのことによって、例えば医師が罹患組織を疑う関心の区域が、高い信頼性でイメージングされ得る。
【００１９】
代替的に、挿入部分、または、その少なくとも一部は可撓性である。同じように、可撓性挿入部分の近位端において装着される軽量低感度の第1のカメラは、例えば、胃鏡検査または結腸鏡検査に関してのように、物体のうねらされた、または屈曲した空洞内に挿入部分を挿入するときの、軽量およびスリムな挿入部分の容易な取り扱い、ならびに、そのような空洞の内方構造の、高い信頼性のイメージングを可能とする。
【００２０】
本発明のさらに別の実施形態において、媒質から発出する光の第1のパートは、生成される光による媒質の照射に応答して媒質により反射される光に対応する。好ましくは、第1のイメージングデバイスは、光学フィルタを備え、その光学フィルタは、例えばその固有偏光または波長に起因して、媒質により反射される光を透過させ、媒質から発出するすべての他の光を抑制するように構成される。このようにして、媒質により反射される光に対する第1のイメージングデバイスの感度は増大され得るものであり、そのことによって、物体内の媒質の高品質反射画像が、高い信頼性で獲得され得る。
【００２１】
特に、媒質により反射される光の第2のパートは、特に高解像度のカラー画像を含むが、それに制限されない、診断画像形成信号に対応する。
【００２２】
本発明のさらに別の実施形態において、媒質から発出する光の第2のパートは、生成される光または放射による媒質の照射に応答して媒質により放出される、ルミネセンス、ラマン散乱、またはシンチレーション光に対応する。好ましくは、第2のイメージングデバイスは、光学フィルタを備え、その光学フィルタは、例えばその固有偏光または波長に起因して、媒質から発出するルミネセンス、ラマン散乱、またはシンチレーション光を透過させ、媒質から発出する他の光を抑制するように構成される。このようにして、媒質から発出するルミネセンス、ラマン散乱、またはシンチレーション光に対する第2のイメージングデバイスの感度は増大され得るものであり、そのことによって、物体内の媒質の高品質ルミネセンスまたはシンチレーション画像、それぞれが、高い信頼性で獲得され得る。
【００２３】
本発明の趣意の中では、用語「ルミネセンス」は、蛍光、リン光、バイオルミネセンス、ケモルミネセンス、ラマン放出、放射線ルミネセンス(例えば、チェレンコフ放射)を含むが、それらに制限されない。
【００２４】
特に、媒質から発出する光の第2のパートは、入射核放射との対応においてシンチレータから発出するルミネセンスまたは光を含むが、それらに制限されない、診断画像形成信号に対応する。
【００２５】
本発明のさらに別の実施形態において、挿入部分の光誘導経路は、管状光学経路と、媒質の画像を、管状光学経路を通して、第1のイメージングデバイスの第1の検出要素へ中継するように構成される少なくとも1つのリレーレンズとを備える。好ましくは、第1のリレーレンズは、挿入部分の近位端、および/または、挿入部分の遠位端において、配置および/または装着され、媒質を第1の検出要素上へ、結合要素を経てイメージングする。管状光学経路は、コヒーレントファイバ束を含み得る。代替的に、管状光学経路は、光による媒質の照明に応答して媒質から発出する光を高い信頼性で伝えるために、好ましくは、接触媒質、例えば気体および/または液体によって満たされる空洞を含む。このようにして、挿入部分の遠位端に近い媒質は、第1のイメージングデバイスにより、高い信頼性で、および精密にイメージングされ得る。
【００２６】
本発明のさらに別の実施形態において、可撓性誘導部分は、光学ファイバ束、好ましくはコヒーレント光学ファイバ束を備え、その光学ファイバ束は、媒質の画像を、光学ファイバ束を通して、第2のイメージングデバイスの第2の検出要素へ中継するように構成される。好ましくは、第2のイメージングデバイスは、第2のイメージングデバイスの増大される感度によって、ファイバ束内の光の第2のパートの強度の起こり得る損失に対して補償するように構成される。このようにして、挿入部分は、第2のイメージングデバイスの重量を挿入部分に加えることなく、容易に、および可撓性を伴って取り扱われ得るものであり、一方で、光学画像は、高感度を伴って第2のイメージングデバイスにより取得され得る。
【００２７】
本発明の別の態様によれば、システムは、媒質の第3の画像を、媒質の第1の画像の画像データ、および、媒質の第2の画像の画像データに基づいて導出するように構成される制御ユニットをさらに備える。第3の画像は、第1の画像および第2の画像の両方の情報、ならびに/または、第1の画像および第2の画像の組み合わせから導出される情報を内包し得る。このようにして、診断が確定的であることが増強されることを有する第3の画像が取得され得る。
【００２８】
本発明のさらに別の態様によれば、制御ユニットは、媒質の第3の画像を導出することを、媒質の、好ましくは高感度の、第2の画像の画像データを、互いに相対的な挿入部分および媒質の可能な動きに対して、媒質の、好ましくは高解像度の、第1の画像の画像データに基づいて補正することにより行うようにさらに構成される。このようにして、媒質の、動きぼけまたはアーチファクトに見舞われない、特に確定的な診断画像が取得される。
【００２９】
好ましくは、制御ユニットは、特に高解像度の第1の画像の手段により、挿入部分に相対的な媒質の速度、または、互いに相対的な媒質の構成要素および/もしくは異なる領域の速度を決定する、2次元動きフィールドを、決定する、特に推定するように構成される。制御ユニットは、好ましくは、2次元動きフィールドによって、または基づいて、高感度を伴って第2の検出要素によって特に取得された、第2の画像を適合させるようにさらに構成される。加えて、適合される第2の画像は、連続的に取得されたさらなる第2の画像とさらに組み合わされ得るものであり、その手段により、第2の画像は蓄積され得るものであり、そのことによって、第2の画像の露出時間は、実質的に延長され得る。
【００３０】
好ましくは、制御ユニットは、媒質の少なくとも1つの第1の画像の画像データに基づいて、挿入部分に相対的な媒質の速度、または、互いに相対的な媒質の異なる領域の速度を特徴付ける、少なくとも1つの2次元動きフィールドを決定するようにさらに構成される。
【００３１】
好ましくは、制御ユニットは、少なくとも1つの2次元動きフィールドに基づいて、少なくとも1つの第2の画像の画像データの動き誘起(motion-induced)相対変位を元に戻して、媒質の少なくとも1つの第3の画像を取得するようにさらに構成される。
【００３２】
好ましくは、制御ユニットは、少なくとも1つの2次元動きフィールドに基づいて、2つ以上の連続的に取得された第2の画像の各々内の画像データの動き誘起相対変位を元に戻して、2つ以上の適合される第2の画像を取得することと、2つ以上の適合される第2の画像を組み合わせて、媒質の少なくとも1つの第3の画像を取得することとを行うようにさらに構成される。
【００３３】
好ましくは、制御ユニットは、媒質の少なくとも2つの連続的に取得された第1の画像の画像データに基づいて、2次元動きフィールドを決定することと、2次元動きフィールドに基づいて、少なくとも2つの連続的に取得された第2の画像の各々内の画像データの動き誘起相対変位を元に戻して、2つ以上の適合される第2の画像を取得することと、2つ以上の適合される連続的に取得された第2の画像を組み合わせて、媒質の少なくとも1つの第3の画像を取得することとを行うようにさらに構成される。
【００３４】
好ましくは、動きフィールドは、2つのその後獲得された第1の画像間の、あらゆるピクチャ要素もしくは画像要素(画素)の、特に距離および方向に関しての、動き誘起ベクトル成分の記述を指す、または、その記述に対応する。
【００３５】
好ましくは、制御ユニットは、第2の画像の画像データを係数αによって重み付けするようにさらに構成され、その係数の大きさは、第2の画像の画像データがどれほど最近であるかに依存し、より最近に取得された第2の画像の画像データは、それほど最近ではない取得された第2の画像の画像データより高い係数によって重み付けされる。
【００３６】
好ましくは、媒質のカラー画像および/またはリフレクタンス画像である、媒質の少なくとも1つの第1の画像、ならびに、媒質に内包される蛍光剤の蛍光画像である、媒質の少なくとも1つの第2の画像。
【００３７】
本発明の代替的または追加的な態様によれば、制御ユニットは、媒質の第3の画像を導出することを、媒質の第1の画像の画像データ、および、媒質の第2の画像の画像データを組み合わせる、特に融合させることにより行うようにさらに構成される。例えば、組織の高解像度カラー画像(第1の画像に対応する)の画像データを、蛍光剤の蛍光画像(第2の画像に対応する)の画像データと組み合わせることにより、医師は、蛍光剤が特異的に結び付く疾患組織を容易に識別することができる。このようにして、第3の画像のダイナミックレンジは、第1または第2の画像のダイナミックレンジと比較して増大され得る。
【００３８】
好ましくは、用語「ダイナミックレンジ」は、少なくとも1つの第1、第2、または第3の画像それぞれの画像データに内包される、最も高い画像データ値と最も低い画像データ値との間のレンジ、比、または差を指す。よって、少なくとも1つの第3の画像の画像データに内包される、最も高い画像データ値と最も低い画像データ値との間のレンジ、比、または差は、少なくとも1つの第1の画像の画像データ、および、少なくとも1つの第2の画像の画像データの各々に内包される、最も高い画像データ値と最も低い画像データ値との間のレンジ、比、または差より大きい。
【００３９】
例えば、画像の、特に第1、第2、および第3の画像の、画像データに内包される画像データ値は、画像の画素における、画素値、グレーレベルもしくはグレースケール値、および/または、カラーもしくは階調値であり得る。
【００４０】
好ましくは、制御ユニットは、高感度および高解像度情報が、第3の画像内の対応する領域の各々において互いを補完するように、第1および第2の画像の領域、特に画素を、互いに空間的に位置合わせし、領域を組み合わせるように構成される。
【００４１】
好ましくは、制御ユニットは、第1のイメージングデバイスおよび第2のイメージングデバイスを制御して、媒質から発出する光の第1のパート、および、媒質から発出する光の第2のパートを同時に検出するように構成される。
【００４２】
好ましくは、光の第1のパート、および、光の第2のパートは、媒質の関心の同じ領域から、または、媒質の関心の重なり合う領域から発出する。
【００４３】
上記で説明されたシステムの好適な実施形態は、画像を処理するための方法に適宜適用されることに留意されたい。したがって、画像を処理するための方法は、制御ユニットにより実行される1つまたは複数のステップおよび/または機能、すなわち、上記で説明されたように実行するように制御ユニットが構成されるステップおよび/または機能に対応する、1つまたは複数のステップを、さらに含む、および/または実施することが好ましい。
【００４４】
本発明のさらなる利点、特徴、および例は、後に続く図の、後に続く説明から明白であろう。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】内視鏡イメージングのためのシステムの例を示す図である。
【図２】内視鏡イメージングのためのシステムの例示的な概略を示す図である。
【図３】第1のイメージングモードの例示的な概略を示す図である。
【図４】第2のイメージングモードの例示的な概略を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４６】
図1は、光源2と、挿入部分3と、第1のイメージングデバイス4と、可撓性光誘導部分5と、第2のイメージングデバイス6とを備える、内視鏡イメージングのための例示的なシステム1を例示する。
【００４７】
挿入部分3は、物体9内に、少なくとも部分的に、特に遠位端3bによって挿入されるように構成される。好ましくは、試料とも呼ばれる物体9は、生物学的物体、特に、人もしくは動物体、またはその一部である。特に試料は、媒質11、例えば、生物学的組織、またはその一部を含む。よって、システムは、特に医用イメージングに適する。
【００４８】
光誘導部分5、例えばコヒーレントファイバ束は、光源2により生成される光を挿入部分3に伝えるように構成される。好ましくは、光源2は、結合デバイス7、例えばレンズを経て、光誘導部分5の近位端5aに光学的に結合される。
【００４９】
その遠位端5bにおいて、光誘導部分5は、結合要素8、例えば、半透明またはダイクロイック符号化ビームスプリッタを経て、挿入部分3の光誘導経路10、例えば、腹腔鏡の照明ポートに光学的に結合される。光誘導経路10は、光を挿入部分3の近位端3aから挿入部分3の遠位端3bに、またはその逆に伝えるように構成される。
【００５０】
光源2により生成される光は、結合要素8により透過され、光誘導経路10を通して伝えられ、そのことによって、その光は、挿入部分3の遠位端3bにおいて放出され、以て、物体9の媒質11を照明する。
【００５１】
照明に応答して、光が媒質11から発出する。発出する光は、例えば、照明に応答しての、反射および/もしくは散乱される光、ならびに/または、媒質11において励起されるルミネセンスの光であり得る。発出する光の少なくとも一部は、それぞれ、挿入部分3の遠位端3bにおいて再び進入、または進入し、光学経路10を通って結合要素8に誘導される。
【００５２】
結合要素8は、好ましくは、媒質11から発出する光を第1のパートおよび第2のパートへ分けるように構成され、媒質11から発出する光の第1のパートは、リレーレンズ12の手段により、第1のイメージングデバイス4へ中継される。第1のイメージングデバイス4は、複数の検出要素4aを備え、それらの検出要素4aは、第1のパート光を検出して、好ましくは高空間解像度での、媒質11の第1の画像を取得するように構成される。
【００５３】
一部の実施形態において、結合要素8は、媒質11から発出する光を、媒質11から発出する光の特質に、例えば、光子エネルギー、または偏光、またはそれらの組み合わせに依存的に分けるように構成される。
【００５４】
媒質11から発出する光の第2のパートは、可撓性誘導部分5の手段により、第2のイメージングデバイス6へ中継される。可撓性誘導部分5の近位端5aにおいて、光の第2のパートは、第2のイメージングデバイス6の複数の検出要素6aにより検出され、そのことによって、第2の画像は、特に高感度を伴って取得され得る。
【００５５】
加えて、さらなるイメージングデバイスが、媒質11の複数の画像を取得するために、挿入部分3の近位端3aにおいて、すなわち、結合要素8の手段により光誘導経路10に光学的に結合されて、および/または、可撓性誘導部分5の近位端5aにおいて配置され得る。
【００５６】
好ましくは、第1および第2のイメージングデバイス4、6は、光学カメラ、すなわち、光子検出センサ、例えば、荷電結合デバイス(CCD)、相補型金属酸化物半導体(CMOS)センサ、インジウムガリウムヒ化物(InGaAs)センサである。好ましくは、光子検出センサ、例えば、CCD、CMOS、および/またはInGaAsセンサは冷却される。
【００５７】
一部の実施形態において、第1および第2のイメージングデバイス4、6の各々は、上記で述べられた光子検出センサタイプのうちの2つ以上により成り立たされ得る。特に、第1および/または第2のイメージングデバイス4、6の第1の複数の検出要素4a、6aは、上記で述べられたセンサの第1のタイプの検出要素に対応し得るものであり、第1および/または第2のイメージングデバイス4、6の第2の複数の検出要素4a、6aは、上記で述べられたセンサの第2のタイプの検出要素に対応し得る。このことは、媒質11から発出する光の異なる成分に対応する異なる信号が、異なる信号強さおよび異なるダイナミックレンジを呈する、実際的な用途の要件に対するイメージングデバイス4、6の柔軟な適合を可能とする。
【００５８】
好ましくは、独立的に感度がよいCCDまたはCMOSまたはInGaAsの、センサまたは対応する検出器要素、それぞれのうちの1つまたは複数の感度は、特に、収集される試料信号、または、対応する電気信号の、可変減衰または増幅によって、自動的に適合される。
【００５９】
一部の実施形態において、少なくとも2つのイメージングデバイス4、6の各々は、それぞれのイメージングデバイス4、6のスペクトル感度レンジに調整されるフィールドフィルタを提供される。好ましくは、変更可能なフィールドフィルタが提供され、そのことにより、システムの柔軟性がさらに改善される。
【００６０】
好ましくは、光源2は、少なくとも、幅広い照明スペクトルを生成するように構成される白色光照明配置と、少なくとも1つの標的波長を生成するように構成される少なくとも1つの標的励起照明配置とを含む。標的波長は、UV、可視、NIR、およびIRスペクトル領域を含む波長の大きいスペクトル、例えば0.2μm〜10μmから選定され得る。好ましくは、NIR波長における、例えば、650nmから1100nmの間の波長における励起の使用、または、1250nmから1350nmの間のIR波長における励起の使用は、白色光画像、および、近赤外または赤外波長の円滑な分離を可能とする。増大する波長による組織内の低減する散乱に起因して、例えば900nmから1350nmの間の、遠NIR波長の使用は、より高い解像度の画像につながり得る。
【００６１】
代替的または追加的に、光の時間的および空間的特質が、同じようにして活用され得る。特に、光源2による光パターン、例えば、媒質11において、より高い強度の区域、および、より低い強度の区域を確立する、空間的に変調される光の生成が、光学的特質の分離を達成するために利用され得るものであり、そのことは、解像度を改善し、または、背景信号を抑制する。なおまた、光源2による、強度変調光、例えば光パルスの生成がまた、背景信号を抑制する、または、複数の波長を同時にインターリーブするために利用され得る。例えば、Hz〜kHzレンジにおける変調、または、異なる波長のパルスを使用する、いわゆるパルスインターリービングが、複数の波長における同時のイメージングを可能とし得る。
【００６２】
光および/または組織の異なる特質の重なり合う情報は、好ましくは、それぞれ、検出または照明のいずれかのゲーティングに関して時間インターレースの方式で、符号化または復号される。
【００６３】
図1において例示されるような、内視鏡イメージングのためのシステム1は、偏光、自己蛍光、または、コントラスト増強のために媒質11に投与されるマーカから発出する蛍光を含む、異なる組織特質に対応して第1および第2の画像を収集するために用いられ得る。マーカ画像とも呼ばれる、これらの画像は、第1のイメージングデバイス4により取得される従前のカラー(リフレクタンス)画像に加えて取得される内在的または外来的マーカを示す。
【００６４】
反射される光とも呼ばれる、媒質11から発出する光の第1のパートは、第1のイメージングデバイス4上へ中継され、一方で、マーカ光とも呼ばれる、媒質11から発出する光の第2のパートは、可撓性誘導部分5を通して、第2のイメージングデバイス6上へ中継され、その第2のイメージングデバイス6は、好ましくは、マーカ光の少なくとも1つの波長に対して特に感度がよい。
【００６５】
好ましくは、反射光およびマーカ光の両方は、同時に収集され、したがって、試料の複数の異なる画像のリアルタイム処理を可能とする。
【００６６】
図2は、第1のイメージングデバイス4を備える軽量画像獲得ハードウェア40と、第2のイメージングデバイス6を備える大重量イメージング獲得ハードウェア60とに分けられる、内視鏡イメージングのためのシステム1の例示的な概略を示す。示されないが、画像獲得ハードウェア40、60のいずれか1つまたは両方は、追加的なイメージングデバイスを備え得る。
【００６７】
好ましくは、大重量画像獲得ハードウェア60は、可動の車輪ベースのラック(図示せず)上に装着される。画像獲得ハードウェア40、60実体は、可撓性誘導部分5を経て接続され、その可撓性誘導部分5は、画像獲得ハードウェア40を画像獲得ハードウェア60と光学的および/または電気的に結合するために、コヒーレント光学ファイバ束、ならびに/または、電力接続および/もしくはデータ接続を備え得る。光学結合の点で、図1において示される可撓性誘導部分5に関しての上記の解明が、適宜適用される。
【００６８】
システム1は、制御ユニット100、例えば、一体化された画像獲得および処理デバイスをさらに備え、その制御ユニット100は、好ましくは、コンピュータプログラムを実行して、第1および第2のイメージングデバイス4、6から取得された画像データからデジタル画像を生成し、それらのデジタル画像を、画像処理アルゴリズム、特に、下記でさらに詳細に説明される第1のイメージングモードおよび第2のイメージングモードにより処理するように構成される。
【００６９】
制御ユニット100は、好ましくは、画像データを第1および第2のイメージングデバイス4、6から獲得するように構成される獲得モジュール105と、獲得された画像データを第1および/または第2のイメージングモードにおいて処理するように構成される第1の処理モジュール101と、処理された画像データを組み合わせる、特に統合するように構成される第2の処理モジュール102と、単一の、または組み合わされた、特に統合された画像が表示ユニット104上で表示される前に、統合された画像データを定量化するように構成される第3のイメージングモジュール103とを備える。
【００７０】
処理モジュール101、102、103の手段による画像データ処理ステップは必須ではなく、すなわち、獲得された画像データを獲得モジュール105から第2の処理モジュール102に伝えて、例えば、画像データを第1および/または第2のイメージングモードにおいて処理することなく、第1の画像の画像データ、および、第2の画像の画像データを統合することが可能であることに留意されたい。同じように、画像データを第2の処理モジュール102において統合することなく、画像データを表示ユニット104に伝えることが可能である。
【００７１】
好ましくは、制御ユニット100は、獲得モジュール105の手段により獲得された画像データを、データベース107内に、再評価、ドキュメント化目的、または訓練目的のために記憶するように構成されるデータ記憶モジュール106をさらに備える。
【００７２】
特に、制御ユニット100は、第1の画像、例えばマルチスペクトル反射画像、および、第2の画像、例えばマーカ光画像を並列に処理し、少なくとも1つの組み合わされた画像を、少なくとも1つの第1の画像、および、少なくとも1つの第2の画像に基づいてレンダリングするために適合される。少なくとも1つの組み合わされた画像は、リアルタイムで、すなわち、人間視覚認知の点で無視できるような、画像収集の後の遅延を伴って、好ましくは、500ms未満、より好ましくは100ms未満、特に50ms未満の遅延を伴って、処理およびレンダリングされ得る。
【００７３】
少なくとも1つの組み合わされた画像をリアルタイムで提供することはまた、組み合わされた画像の、画像シーケンス、すなわちビデオシーケンスを提供することを含み得る。例として、制御ユニット100は、少なくとも1つの第1の画像、少なくとも1つの第2の画像、少なくとも1つの組み合わされた画像、または、それらの組み合わせのビデオシーケンスを生成するために構成され得る。
【００７４】
追加的または代替的に、画像データのスペクトル収集は、第1および/または第2のイメージングデバイス4、6からの画像データの、時間同期された後続の完全な、または部分的な読み出しで、光源の複数の照明配置のアクティブ化をタイムシェアリングすることにより達成され得る。代替的に、プリズム、モノクロメータ、その他などのスペクトル分解システムが用いられ得る。
【００７５】
図3は、動き補償モードとも呼ばれる、第1のイメージングモードの例示的な概略を示す。
【００７６】
第1のイメージングモードにおいて、特に、高解像度を伴って、第1のイメージングデバイスにより取得される、反射画像とも呼ばれる、第1の画像20からの画像データが、媒質の、挿入部分に相対的な運動の特性を示す、または、媒質の部分の、媒質のさらなる部分に相対的な運動に対する、2次元動きフィールドを、決定する、特に推定するために利用される。
【００７７】
好ましくは、動きフィールドは、2つのその後獲得された画像間の、あらゆるピクチャ要素(画素)の動き誘起ベクトル成分(例えば、距離および方向)の記述を指す、密な動きフィールドである。より具体的には、画像のあらゆるピクチャ要素に対して、2Dベクトルは、どの点が、以前に獲得された画像内で、そのピクチャ要素の動き誘起の関係付けられる位置に対応するかを記述する。より具体的には、前記2Dベクトルは、画像座標基準系における差分オフセットに対する符号付き有理数のタプルを指す。
【００７８】
また、高感度を伴って第2のイメージングデバイスにより取得される、トレーサ画像とも呼ばれる、第2の画像30からの画像データが、第1の画像20からの画像データに対して位置合わせされる。
【００７９】
その後、第2の画像30からの画像データは、最近の画像データが、それほど最近ではない取得された画像データより重要に重み付けされる程度の大きさに対応する、好ましくは一定の、係数αによって重み付けされる。前記係数を反復的に付与することにより、単一の第2の画像の相対的な寄与は、第2の画像のごく最近の獲得から経過した時間とともに、指数関数的に衰退する。
【００８０】
重み付けされた画像データの動き誘起変化が、単一の第2の画像30の2次元動きフィールドによって元に戻され、そのことが、機能的画像データFcorrとも呼ばれる、単一の第2の画像30の動き補正された画像データをもたらす。単一の第2の画像30の動き補正された画像データは、次いで、例えば表示デバイス上で出力され得る。
【００８１】
好ましくは、少なくとも1つの第2の画像30の動き補正された画像データは、第3の画像31を形成する。それゆえに、本開示の趣意の中では、表現「第2の画像30の動き補正された画像データ」および「動き補正された第2の画像30」は、それぞれ、「第3の画像31の画像データ」または「第3の画像31」と同義的に使用される。
【００８２】
好ましくは、単一の第2の画像30の動き補正された画像データは、さらなる第2の画像30の、より最近の画像データと組み合わされ得るものであり、以て、第2のイメージングデバイスの露出時間を実質的に延長し、さらなる第2の画像30の信号対ノイズ比を増大する。好ましくは、このプロセスは、反復的に繰り返され、2次元動きフィールドが、その後獲得された第1の画像20の画像データから算出される。前記動きフィールドは、その後獲得された第2の画像30の対応する画像データの動き誘起影響を元に戻すために利用され、そのことが、動き補正された第2の画像30、または第3の画像31それぞれの、特に高い信号対ノイズ比をもたらす。特に、結果的に生じる補正された第2の画像30は、今や、適合される重み(例えば、指数関数的に平滑化される)を付けた、以前に獲得された単一の第2の画像30のあらゆるものの情報を組み込み、それゆえに、感度に困難のある、および、解像度に困難のある情報の有利な組み合わせを描写する。
【００８３】
図4は、動的増強モードとも呼ばれる、第2のイメージングモードの例示的な概略を示し、図4(c)において示されるような、獲得された第1の画像20の画像データ、および、図4(a)において示されるような、獲得された第2の画像30の画像データは、空間的に位置合わせされ、そのことによって、第1の画像20の各々の部分は、第2の画像30の部分に対応する。
【００８４】
現在の例において、第1および第2の画像20、30は、それぞれ、関心の同じ区域から、および、好ましくは同時に、第1のイメージングデバイス4および第2のイメージングデバイス6(図1および図2を確認されたい)により獲得される。図4(c)から明白なように、第1の画像20は、高解像度で獲得され、そのことによって、関心の区域内の、例えば、より高いコントラストを有する示されるX形状の構造の、空間的特徴および細部が、良好に解像される。図4(a)から明白なように、第2の画像30は、高感度で獲得され、そのことによって、ドット付きの円により例示的に示されるような、より低いコントラストを有する関心の区域内の特徴が、良好に解像され得るものであり、しかるに、より微細なX形状の構造のすべての細部が解像されるわけではない。
【００８５】
図4(d)および図4(b)は、それぞれ、第1の画像20および第2の画像30のヒストグラム(画素の数、対、画素の階調値)を示す。第2のイメージングデバイスの高感度に起因して、図4(b)における対応するヒストグラムの左パートは、第1の画像20の図4(d)におけるヒストグラムが欠く、ヒストグラムに対する寄与を内包する。同じように、第1のイメージングデバイスの高解像度に起因して、図4(d)における対応するヒストグラムの右パートは、第2の画像30の図4(b)におけるヒストグラムが欠く、ヒストグラムに対する寄与を内包する。
【００８６】
第1および第2の画像の画像データは、第3の画像32へ組み合わされることが、高解像度で取得される第1の画像20に内包される情報、および、高感度で取得される第2の画像30に内包される情報が、それらの感度伝達関数によって、図4(e)において示されるように、第3の画像32に対して寄与するように行われ得る。このようにして、第1のイメージングデバイスおよび第2のイメージングデバイスは、解像度および感度などのイメージング性能に関して互いに補う。よって、第1の画像20の情報、および、第2の画像30の情報は、第3の画像32において互いに補う。したがって、第3の画像32は、単体として撮影される第1および第2の画像より優れている。
【００８７】
図4(f)は、第3の画像32のヒストグラムを示す。第3の画像は、高解像度および高感度の両方に対応する情報を含むので、ヒストグラムは、ヒストグラムの左パートにおいて、および、右パートにおける両方で寄与を内包する。
【００８８】
「ダイナミックレンジ」とも呼ばれる、検出可能な最も低い信号値および最も高い信号値の比、ならびに、画素値に対するアナログ-デジタル変換器の定量化分解能(例えば、16ビット対12ビット)は、好ましくは、第1の画像センサとの比較において、第2の画像センサにおいて優れている。
【００８９】
好ましくは、第2のイメージングセンサは、入射光子が、デジタル化され得る電子をもたらすことの、より高い確率を有する。換言すれば、第2のイメージングセンサは、入射光子に対する、第1のセンサより高い感度または量子効率を有する。
【００９０】
好ましくは、第1のイメージングセンサ、および、関係付けられる光学経路は、第2のイメージングセンサと比較して、優れた空間解像度、例えば、イメージングされる視野における長さあたりの、より高い数の解像可能なコントラスト誘起ライン対を可能にする。
【００９１】
第1および第2のイメージングデバイスの利点が組み合わされ、ならびに/または、第1もしくは第2のイメージングデバイスの弱点が補償される、第3の画像への第1および第2の画像の組み合わせは、好ましくは、DCオフセット、ゲイン、ノイズレベル、検出区域における差、スペクトル帯差、および、それぞれのセンサに向かう光学経路における異なる光学減衰、感度、ダイナミックレンジ、および、空間解像度に影響を及ぼす。好ましくは、第1および第2の画像20、30の組み合わせは、次式のような形で付与される。
Fcorr = T1(F1, par1) + T2(F2, par2)
ただし、Fcorrは、最終的な補正された蛍光画像、すなわち第3の画像32であり、T1およびT2は、第1の画像F1および第2の画像F2の強度情報を調整するための伝達関数であり、その調整することは、情報のより適する源が所与の強度において優位であるという形で、伝達関数のパラメータpar1/par2のセットによって行う。
【００９２】
F1およびF2を統合するための重み係数を決めるための有利な伝達関数は、次式のロジスティック関数である。
【００９３】
【数１】
2020524572.tif 000003
【００９４】
ただし、パラメータのセット(例えば、par1、par2)、パラメータx0は、ロジスティック関数のカットポイントであり、パラメータkは、そのロジスティック関数の峻度を表す。
【００９５】
特定の種類の伝達関数、ならびに、伝達関数に対する対応するパラメータpar1およびpar2は、光学センサ、フィルタ、およびビームスプリッタ、および同類のものに対する特定の組み合わせに対して較正されなければならない。医用イメージングにおける好適な用途において、内視鏡イメージングのためのシステムは、後に続く3つのステップ:マーカ物質とも呼ばれる、1つまたは複数のコントラスト剤またはプローブ、例えば分子プローブを投与するステップ;光学イメージング、特にマルチスペクトル光学イメージング;および、補正された情報のリアルタイム表示のための捕捉された画像の処理を実行することにより使用され得る。
【００９６】
投与ステップは、任意選択のステップである。そのステップは、特に、試料がすでに、自然の理由のために、または、以前の処置に起因して、少なくとも1つのマーカ物質を含む場合、省略され得る。システムによって取得される少なくとも1つの第1の画像は、「検査画像」とも呼ばれる。用語「検査画像」は、画像が、個別の組織特徴を見出すために、診断のために、処置をガイドするために、例えば医師により、および/もしくは、後続の画像評価により、または、疑わしい病巣の識別のために使用され得るものであり、そのことによって、高い特異性を有する効率的なガイダンスおよび介入、例えば、治療的意図を有する介入が提供され得るという事実を指す。
【００９７】
システムによって取得される少なくとも1つの第2の画像は、「診断画像」とも呼ばれる。診断画像は、様々な物体状況を強調表示する物体のマップを含み得る。同様に、診断画像は、最小侵襲性外科的介入、または、内視鏡的に執行される生検をガイドするために使用され得る。しかしながら、診断画像そのものは、好ましくは、診断を下さない。
【００９８】
用語「マーカ物質」は、光源により生成され、コントラストを生成するように物体の材料に向けて放出される光を変えることができる、任意の分子を指す。一般に知られる例は、灌流、透過性を染色し、または、標的組織、標的細胞のような物体内の所定の標的、もしくは、タンパク質のような所定の細胞構成要素に特異的に結び付く、ならびに、特異的吸収および/または蛍光をもたらす光(UV、VIS、および/またはIR波長レンジ)との相互作用を呈する、蛍光色素である。マーカ物質の使用の概念は、疾患の存在で改変される1つまたは複数の組織特性を強調表示することである。マーカ物質は、バイオマーカ、プローブ、またはコントラスト剤とも呼ばれる。そのマーカ物質は、当業者により、そのマーカ物質の結び付き特質およびスペクトル特質に依存して選択される。特に、マーカ物質は、それが、疾患進行の間に漸進的に特異的に変化する、組織の分子的、構造的、機能的、または組成的な特徴を、標的にし、明らかにするように選択される。マーカ物質の存在は、好ましくは、組織の光学的特質、例えば蛍光性または吸光度を変えることを、検出される光学信号が疾患の進行を明らかにすることさえできる形で行う。物体は、好ましくは、1つまたは複数のマーカ物質を含む。複数の異なるマーカ物質が提供される場合、それらのマーカ物質は、好ましくは、異なる分光学的特質を有する。蛍光色素の他に、マーカ物質は、吸収染料、ナノ粒子、偏光シフト部分、蛍光共鳴エネルギー移動分子、ラマン粒子、その他であり得る。
【符号の説明】
【００９９】
1  システム
2  光源
3  挿入部分
3a  近位端
3b  遠位端
4  第1のイメージングデバイス、イメージングデバイス
4a  検出要素
5  可撓性光誘導部分、光誘導部分、可撓性誘導部分
5a  近位端
5b  遠位端
6  第2のイメージングデバイス、イメージングデバイス
6a  検出要素
7  結合デバイス
8  結合要素
9  物体
10  光誘導経路、光学経路
11  媒質
12  リレーレンズ
20  第1の画像
30  第2の画像
31  第3の画像
32  第3の画像
40  軽量画像獲得ハードウェア、画像獲得ハードウェア
60  大重量イメージング獲得ハードウェア、画像獲得ハードウェア、大重量画像獲得ハードウェア
100  制御ユニット
101  第1の処理モジュール、処理モジュール
102  第2の処理モジュール、処理モジュール
103  第3のイメージングモジュール、処理モジュール
104  表示ユニット
105  獲得モジュール
106  データ記憶モジュール
107  データベース
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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