专利名称：荧光内窥镜装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及对生物体组织照射激励光并根据从上述生物体组织产生的荧光来观察生物体组织的 病变部的荧光内窥镜装置。
背景技术：
在采用内窥镜的荧光观察中，在利用多种荧光色素对生物体进行染色的情况或者除了来自荧光色素的荧光之外还具有生物体的自身荧光及便等内容物发出的光的情况下，生物体图像成为多种光重叠的状态。但是，在直接观察光重叠状态的生物体图像的情况下，难以知晓荧光色素聚集的癌等病变部的位置。因此，需要从荧光重叠状态的生物体图像中分离各个荧光，并重新构建针对每个荧光附加可识别的颜色的图像。一直以来，作为从重叠的荧光图像中分离各个荧光的方法，例如具有以计算在测定对象中存在的各个荧光色素的浓度为目的的被称为分离(Unmixing)的方法。采用图I来示意性地说明基于Unmixing的荧光分离顺序。此外，这里已判明在测定对象中存在已知的两种荧光色素(荧光物质)1、2。首先，利用规定的基准浓度来预先测定在测定对象中存在的各个荧光色素1、2的荧光谱。这里，图IA示出荧光色素I的基准浓度的荧光谱，图IB示出荧光色素2的基准浓度的荧光谱的一例。然后，测定存在荧光色素1、2的测定对象的荧光谱。图IC示出所测定的测定对象的突光谱的一例。然后，采用
图1A、图IB所示的荧光色素1、2在基准浓度下的荧光谱的测定数据来运算用于获得图IC所示的测定对象的荧光谱的测定数据的荧光色素1、2的浓度。图ID示意性示出将图IC所示的测定对象的荧光谱的测定数据分离为各个规定浓度的荧光色素I、2的荧光谱的例子。接着，说明Unmixing中的各荧光色素浓度的运算方法。测定对象在波长λ η下的信号强度Ia11 ( λ η)是各荧光色素在波长λ η下的信号强度的总和，并能够如下式(2)这样来表示。Ia11 (λ n) =Il (λ η)+12 (λ η) ...+Im (λ η) ... (2)其中，Il是由荧光色素I获得的波长λ η下的信号强度，12是由荧光色素2获得的波长λ η下的信号强度，Im是由荧光色素m获得的波长λ η下的信号强度。但是，由荧光色素获得的信号强度与荧光色素的浓度成比例。因此，当在测定对象中存在m种荧光色素时，由波长λ η下的各荧光色素获得的信号强度可如下式(3a) (3c)这样进行表示。Il (An)=al (An)*Dl…(3a)其中，Dl是荧光色素I的浓度，al (An)是荧光色素I在基准浓度下波长为λ η时的系数。12 (入 n)=a2 (入 n)*D2…(3b)
其中，D2是荧光色素2的浓度，a2 ( λ n)是荧光色素2在基准浓度下波长为λ η时的系数。Im (入 n)=am (入 n)*Dm…(3c)其中，Dm是荧光色素m的浓度，am ( λ n)是荧光色素m在基准浓度下波长为λ η时的系数。根据这些式(3a) (3c)，例如可利用下面的行列式(4)来表示假定在测定对象中存在m种荧光色素时的η种波长λ I 波长λ η下的测定对象的信号强度。
权利要求
1.一种荧光内窥镜装置，其对生物体组织照射激励光并利用从所述生物体组织产生的荧光来观察生物体组织的病变部，其特征在于，具备 荧光谱记录部，其记录有假定在所述生物体组织中存在的m种[其中，2 Sm]荧光色素即荧光色素I 荧光色素m各自在基准浓度下的荧光谱； 荧光图像取得部，其按照η种[其中，m<n]波长即波长λ I 波长λ η来取得从所述生物体组织产生的荧光图像；以及 荧光色素浓度运算部，其采用所述荧光谱记录部所记录的m种荧光色素即荧光色素I 荧光色素m各自在基准浓度下的荧光谱和所述荧光图像取得部所取得的η种波长即波长λ I 波长λ η的荧光图像，针对该荧光图像中的全部像素通过运算求出在所述生物体组织中存在的各个荧光色素的浓度， 当将利用所述荧光谱记录部所记录的荧光色素I 荧光色素m各自在基准浓度下的荧光谱获得的荧光色素I 荧光色素m各自在基准浓度下的各个波长λ I 波长λ η的系数设为al (λ I) am ( λ n)、将所述荧光图像取得部所取得的荧光图像的各个波长λ 波长λ η的强度设为Iall ( λ I) Iall ( λ η)、将荧光色素I 荧光色素m各自的浓度设为Dl Dm时，所述荧光色素浓度运算部采用下式(1”)，按照该荧光图像中的每个像素，对全部像素计算荧光色素I的浓度Dl 荧光色素m的浓度Dm, 当存在荧光色素I的浓度Dl 荧光色素m的浓度Dm的计算值中的至少任意一个比O小的像素时，所述荧光色素浓度运算部关于该像素，在下式(I”)中对计算值小于O的荧光色素的浓度代入比该计算值大的规定值，来重新计算计算值小于O的荧光色素以外的荧光色素的浓度。
2.根据权利要求I所述的荧光内窥镜装置，其特征在于， 当存在荧光色素I的浓度Dl 荧光色素m的浓度Dm的计算值中的至少任意一个比O小的像素时，所述荧光色素浓度运算部关于该像素，在所述式(I”)中对计算值小于O的荧光色素的浓度代入O,来重新计算计算值小于O的荧光色素以外的荧光色素的浓度。
3.根据权利要求I所述的荧光内窥镜装置，其特征在于， 当存在荧光色素I的浓度Dl 荧光色素m的浓度Dm的计算值中的至少任意一个比O小的像素时，所述荧光色素浓度运算部关于该像素，在所述式(I”)中对计算值小于O的荧光色素的浓度代入其绝对值比该计算值的绝对值小的规定值，来重新计算计算值小于O的荧光色素以外的荧光色素的浓度。
4.根据权利要求I所述的荧光内窥镜装置，其特征在于， 当存在荧光色素I的浓度Dl 荧光色素m的浓度Dm的计算值中的至少任意一个比O小的像素时，所述荧光色素浓度运算部关于该像素，在所述式(I”)中对计算值小于O的荧光色素的浓度代入其绝对值是该计算值的绝对值的2分之I以下的规定值，来重新计算计算值小于O的荧光色素以外的荧光色素的浓度。
5.根据权利要求I所述的荧光内窥镜装置，其特征在于， 当存在荧光色素I的浓度Dl 荧光色素m的浓度Dm的计算值中的至少任意一个比O小的像素时，所述荧光色素浓度运算部关于该像素，在所述式(I”)中对计算值小于O的荧光色素的浓度代入大于该计算值的、位于该像素附近的规定像素中对应的荧光色素浓度的计算值，来重新计算计算值小于O的荧光色素以外的荧光色素的浓度。
6.根据权利要求I 5中任意一项所述的突光内窥镜装置,其特征在于， 当重新计算计算值小于O的荧光色素以外的荧光色素的浓度时，所述荧光色素浓度运算部在所述式(I”)中，从重新计算的对象中排除荧光色素I 荧光色素m各自在基准浓度下的各个波长λ I 波长入1!的系数&1 (λ I) am ( λ n)以及所述荧光图像取得部所取得的荧光图像的各个波长λ I 波长λ η的强度Ian ( λ I) Ian ( λ η)中的、作为重新计算浓度的对象的荧光色素的荧光强度大的波长成分以外的波长在基准浓度下的系数以及荧光强度，使波长的种类数与荧光色素的种类数相同，来进行重新计算。
7.一种荧光内窥镜装置，其对生物体组织照射激励光并利用从所述生物体组织产生的荧光来观察生物体组织的病变部，其特征在于，具备 荧光谱记录部，其记录有假定在所述生物体组织中存在的两种荧光色素即荧光色素I、荧光色素2各自在基准浓度下的荧光谱； 荧光图像取得部，其按照两种波长即波长λ I、波长λ 2来取得从所述生物体组织产生的荧光图像；以及 荧光色素浓度运算部，其采用所述荧光谱记录部所记录的两种荧光色素即荧光色素I、荧光色素2各自在基准浓度下的荧光谱与所述荧光图像取得部所取得的两种波长即波长λ I、波长λ 2的荧光图像，针对该荧光图像中的全部像素通过运算求出在所述生物体组织中存在的各个荧光色素的浓度， 在将利用所述荧光谱记录部所记录的荧光色素I、荧光色素2各自在基准浓度下的荧光谱获得的荧光色素I在基准浓度下的波长λ I的系数设为al ( λ I)、将荧光色素I在基准浓度下的波长λ 2的系数设为al ( λ 2)、将荧光色素2在基准浓度下的波长λ I的系数设为a2 ( λ I)、将荧光色素2在基准浓度下的波长λ 2的系数设为a2 ( λ 2)、将所述荧光图像取得部所取得的荧光图像在波长λ I下的强度设为Iall( λ I)、将波长λ 2下的强度设为Iall ( λ 2)、将荧光色素I的浓度设为D1、将荧光色素2的浓度设为D2时,所述荧光色素浓度运算部采用下式(1)，按照该荧光图像中的每个像素，对全部像素计算荧光色素I的浓度Dl、荧光色素2的浓度D2， 当存在荧光色素I的浓度Dl、荧光色素2的浓度D2的计算值中的任意一方比O小的像素时，所述荧光色素浓度运算部关于该像素，在下式(I)中对计算值小于O的荧光色素的浓度代入比该计算值大的规定值，来重新计算另一方的荧光色素的浓度。
8.根据权利要求7所述的荧光内窥镜装置，其特征在于， 当存在荧光色素I的浓度Dl、荧光色素2的浓度D2的计算值中的任意一方比O小的像素时，所述荧光色素浓度运算部关于该像素，在所述式(I)中对计算值小于O的荧光色素的浓度代入O,来重新计算另一方的荧光色素的浓度。
9.根据权利要求7所述的荧光内窥镜装置，其特征在于， 当存在荧光色素I的浓度Dl、荧光色素2的浓度D2的计算值中的任意一方比O小的像素时，所述荧光色素浓度运算部关于该像素，在所述式(I)中对计算值小于O的荧光色素的浓度代入其绝对值比该计算值的绝对值小的规定值，来重新计算另一方的荧光色素的浓度。
10.根据权利要求7所述的荧光内窥镜装置，其特征在于， 当存在荧光色素I的浓度Dl、荧光色素2的浓度D2的计算值中的任意一方比O小的像素时，所述荧光色素浓度运算部关于该像素，在所述式(I)中对计算值小于O的荧光色素的浓度代入其绝对值是该计算值的绝对值的2分之I以下的规定值，来重新计算另一方的荧光色素的浓度。
11.根据权利要求7所述的荧光内窥镜装置，其特征在于， 当存在荧光色素I的浓度Dl、荧光色素2的浓度D2的计算值中的任意一方比O小的像素时，所述荧光色素浓度运算部关于该像素，在所述式(I)中对计算值小于O的荧光色素的浓度代入大于该计算值的、位于该像素附近的规定像素中对应的荧光色素浓度的计算值，来重新计算另一方的荧光色素的浓度。
12.一种荧光内窥镜装置，其对生物体组织照射激励光并利用从所述生物体组织产生的荧光来观察生物体组织的病变部，其特征在于，具备 荧光谱记录部，其记录有假定在所述生物体组织中存在的3种荧光色素即荧光色素I 荧光色素3各自在基准浓度下的荧光谱； 荧光图像取得部，其按照3种波长即波长λ I 波长λ 3来取得从所述生物体组织产生的荧光图像；以及 荧光色素浓度运算部，其采用所述荧光谱记录部所记录的3种荧光色素即荧光色素I 荧光色素3各自在基准浓度下的荧光谱与所述荧光图像取得部所取得的3种波长即波长λ I 波长λ 3的荧光图像，针对该荧光图像中的全部像素通过运算求出在所述生物体组织中存在的各个荧光色素的浓度， 在将利用所述荧光谱记录部所记录的荧光色素I 荧光色素3各自在基准浓度下的荧光谱获得的荧光色素I在基准浓度下的波长λ I的系数设为al ( λ I)、将荧光色素I在基准浓度下的波长λ 2的系数设为al ( λ 2)、将荧光色素I在基准浓度下的波长λ 3的系数设为al ( λ 3)、将荧光色素2在基准浓度下的波长λ I的系数设为a2 ( λ I)、将荧光色素2在基准浓度下的波长λ 2的系数设为a2 ( λ 2)、将荧光色素2在基准浓度下的波长λ 3的系数设为a2 ( λ 3)、将荧光色素3在基准浓度下的波长λ I的系数设为a3 ( λ I)、将荧光色素3在基准浓度下的波长λ 2的系数设为a3 ( λ 2)、将荧光色素3在基准浓度下的波长λ 3的系数设为a3( λ 3)、将所述荧光图像取得部所取得的荧光图像在波长λ I下的强度设为Iaii ( λ I)、将波长λ 2下的强度设为Iall ( λ 2)、将波长λ 3下的强度设为Iall ( λ 3)、将荧光色素I的浓度设为D1、将荧光色素2的浓度设为D2、将荧光色素3的浓度设为D3时，所述荧光色素浓度运算部采用下式(I’)，按照该荧光图像中的每个像素，对全部像素计算荧光色素I的浓度Dl 荧光色素3的浓度D3， 当存在荧光色素I的浓度Dl 荧光色素3的浓度D3的计算值中的至少任意一个比O小的像素时，所述荧光色素浓度运算部关于该像素，在下式(Γ)中对计算值小于O的荧光色素的浓度代入比该计算值大的规定值，来重新计算计算值小于O的荧光色素以外的荧光色素的浓度。rM\α2α ) ι 3α Γ 1 D2 = ￡11(12} ri2(/.2> 3(^2) l:, U2)· · -Cl'), J ,oil ^3) α2(λ3) e3(43)J JiltlUJ))
13.根据权利要求12所述的荧光内窥镜装置，其特征在于， 当存在荧光色素I的浓度Dl 荧光色素3的浓度D3的计算值中的至少任意一个比O小的像素时，所述荧光色素浓度运算部关于该像素，在所述式(I’)中对计算值小于O的荧光色素的浓度代入O,来重新计算计算值小于O的荧光色素以外的荧光色素的浓度。
14.一种权利要求12所述的突光内窥镜装置,其特征在于， 当存在荧光色素I的浓度Dl 荧光色素3的浓度D3的计算值中的至少任意一个比O小的像素时，所述荧光色素浓度运算部关于该像素，在所述式(Γ)中对计算值小于O的荧光色素的浓度代入其绝对值比该计算值的绝对值小的规定值，来重新计算计算值小于O的荧光色素以外的荧光色素的浓度。
15.根据权利要求12所述的荧光内窥镜装置，其特征在于， 当存在荧光色素I的浓度Dl 荧光色素3的浓度D3的计算值中的至少任意一个比O小的像素时，所述荧光色素浓度运算部关于该像素，在所述式(Γ)中对计算值小于O的荧光色素的浓度代入其绝对值是该计算值的绝对值的2分之I以下的规定值，来重新计算计算值小于O的荧光色素以外的荧光色素的浓度。
16.根据权利要求12所述的荧光内窥镜装置，其特征在于， 当存在荧光色素I的浓度Dl 荧光色素3的浓度D3的计算值中的至少任意一个比O小的像素时，所述荧光色素浓度运算部关于该像素，在所述式(I’)中对计算值小于O的荧光色素的浓度代入大于该计算值的、位于该像素附近的规定像素中对应的荧光色素浓度的计算值，来重新计算计算值小于O的荧光色素以外的荧光色素的浓度。
全文摘要
具有荧光谱记录部、荧光图像取得部、荧光浓度运算部，上述运算部在将上述记录部所记录的荧光色素1～m在基准浓度下的波长λ1～λn的系数设为a1(λ1)～am(λn)、将上述取得部所取得的荧光图像的波长λ1～λn的强度设为Iall(λ1)～Iall(λn)、将荧光色素1～m的浓度设为D1～Dm时，采用下式针对全部像素按照每个像素来计算浓度D1～Dm，当存在浓度D1～Dm的计算值中的任意一个比0小的像素时，关于该像素，在该式中对该浓度代入比计算值大的规定值来重新计算其它浓度。
文档编号A61B1/00GK102791179SQ20118001361
公开日2012年11月21日 申请日期2011年3月15日 优先权日2010年3月16日
发明者森下弘靖 申请人:奥林巴斯株式会社