专利名称：内窥镜装置以及使用内窥镜显示被摄体图像的方法
技术领域：
本发明涉及一种内窥镜装置以及使用内窥镜显示被摄体图像的方法，特别是涉及一种能够清晰地显示粘膜深部的血管的内窥镜装置以及使用内窥镜显示被摄体图像的方法。
背景技术：
以往，在医疗领域中，使用内窥镜进行微创性的各种检查、手术。手术师能够将内窥镜插入到体腔内，对由设置于内窥镜插入部的前端部的摄像装置拍摄到的被摄体进行观察，根据需要使用贯穿处置器具通道内的处置器具对病变部进行处置。使用内窥镜进行的手术不进行剖腹等，因此具有患者的身体负担小这种优点。内窥镜装置构成为包括内窥镜、与内窥镜相连接的图像处理装置以及观察监视器。由设置于内窥镜插入部的前端部的摄像元件拍摄病变部，将其图像显示在监视器中。手术师能够一边观察显示在监视器中的图像一边进行诊断或者需要的处置。另外，为了不仅进行使用了白色光的普通观察还观察内部的血管，内窥镜装置中还存在使用红外光等特殊光进行特殊光观察的内窥镜装置。在红外内窥镜装置的情况下，将在例如波`长接近805nm的近红外光处具有吸收峰的特性的吲哚花青绿(ICG)作为药剂注入到患者的血液中。而且，将波长接近805nm和接近930nm的红外光从光源装置分时地照射到被摄体。使用CXD拍摄到的被摄体像的信号被输入到红外内窥镜装置的处理器。关于这种红外内窥镜装置，如日本特开2000-41942号公报所公开那样，提出了以下装置:处理器将波长接近805nm的像分配至绿色信号(G)，将波长接近930nm的像分配至蓝色信号(B)，来输出到监视器(例如参照专利文献I)。将ICG吸收大的图像接近805nm的红外光的像分配至绿色，因此手术师能够以良好的对比度观察投放了 ICG时的红外图像。例如，在使用内窥镜切开并剥离存在病变部的粘膜下层的粘膜下层剥离术(以下称为ESD(Endoscopic Submucosal Dissection))等中，手术师确认粘膜中的较粗的血管的位置来进行切开等处置，使得不会由电手术刀等切开这种血管。有可能引起重度出血的血管从粘膜下层走行于固有肌层。在ESD等手术中产生重度出血的情况下，每次必须进行止血作业，因此导致手术时间长。但是，由于使用上述红外内窥镜装置来确认血管的位置，因此不需要如上述那样静脉注射ICG等药剂这种烦杂的作业。另外，在上述红外内窥镜装置的情况下，照明光的波长为近红外光的波长，因此还存在图像中的血管模糊不清这种问题。因此，本发明是鉴于上述问题而完成的，目的在于提供一种不进行药剂投放这种烦杂的作业并且能够清晰地显示粘膜深部的血管的内窥镜装置以及使用内窥镜显示被摄体图像的方法。
发明内容
本发明的一个方式的内窥镜装置具备:照射部，其对被检体照射照明光；摄像部，其接收由上述照明部照射到上述被检体的上述照明光的反射光来拍摄上述被检体；图像信号处理部，其基于由上述摄像部得到的摄像信号，根据至少两个以上的窄频带波长的摄像信号的平均图像生成抑制了高频成分的第一图像信号，并且根据规定的两个窄频带波长的摄像信号的差分图·像生成抑制了高频成分的第二图像信号；以及显示部，其将上述第一图像信号和上述第二图像信号分配至一个以上的规定的颜色通道来进行显示。本发明的一个方式的使用内窥镜显示被摄体图像的方法包括以下情况:通过照射部对被检体照射照明光；通过内窥镜的摄像部接收由上述照明部照射到上述被检体的上述照明光的反射光来拍摄上述被检体；通过图像信号处理部基于由上述摄像部得到的摄像信号，根据至少两个以上的窄频带波长的摄像信号的平均图像生成抑制了高频成分的第一图像信号；通过上述图像信号处理部根据规定的两个窄频带波长的摄像信号的差分图像生成抑制了高频成分的第二图像信号；以及通过显示部将上述第一图像信号和上述第二图像信号分配至一个以上的规定的颜色通道来进行显示。
图1是表示本发明的第一实施方式所涉及的内窥镜装置的结构的结构图。图2是表示本发明的第一实施方式所涉及的旋转滤波器14的结构的图。图3是用于说明本发明的第一实施方式所涉及的窄频带观察时的整体处理的流程的图。图4是表示本发明的第一实施方式所涉及的图像处理部101的处理内容的框图。图5是表示本发明的第一实施方式所涉及的带通滤波器72和低通滤波器73各自的滤波器特性的例子的图。图6是用于说明本发明的第一实施方式所涉及的所显示的窄频带图像的图。图7是表示本发明的第一实施方式的变形例2所涉及的内窥镜装置IA的结构的结构图。图8是表示本发明的第一实施方式的变形例2所涉及的图像处理部IOlA的结构的框图。图9是表示本发明的第二实施方式所涉及的旋转滤波器的结构的图。图10是表示本发明的第二实施方式所涉及的图像处理部IOlB的处理内容的框图。图11是表示本发明的第二实施方式所涉及的带通滤波器72、低通滤波器73和结构增强部75各自的滤波器特性的例子的图。
具体实施例方式下面，参照
本发明的实施方式。(第一实施方式)首先，说明本实施方式所涉及的内窥镜装置的结构。图1是表示本实施方式所涉及的内窥镜装置的结构的结构图。
如图1所示，本实施方式的内窥镜装置I包括:电子内窥镜3，其插入到体腔内并具有摄像元件、即(XD2作为拍摄体腔内组织的生物体图像信息获取单元；光源装置4，其对电子内窥镜3提供照明光；视频处理器7，其对来自电子内窥镜3的CCD2的摄像信号进行信号处理并将内窥镜图像显示在观察监视器5中。内窥镜装置I具有普通光观察模式和窄频带光观察模式这两种模式。此外，在以下说明中，内窥镜装置I的普通光观察模式与以往的普通光观察模式相同，因此简单说明普通光观察模式的结构，主要说明窄频带光观察模式。CCD2构成接收照射到被检体的照明光的反射光来拍摄被检体的摄像部或者摄像单元。光源装置4构成为具备:氣气灯11，其作为照明单元，发出照明光(白色光)；热线截止滤波器12，其遮断白色光的热线；光圈装置13，其控制经过了热线截止滤波器12的白色光的光量；旋转滤波器14，其作为将照明光设为面顺序光的频带限制单元；聚光透镜16，其使经过了旋转滤波器14的面顺序光会聚到配置于电子内窥镜3内的光导件15的入射面；以及控制电路17，其控制旋转滤波器14的旋转。氙气灯11、旋转滤波器14以及光导件15构成对被检体照射照明光的照射部或者照射单元。图2是表示旋转滤波器14的结构的图。如图2所示，作为波长频带限制部或者波长频带限制单元的旋转滤波器14构成为圆盘状，呈以中心为旋转轴的结构，具有两个滤波器组。在旋转滤波器14的外周侧沿着周方向配置有构成用于输出普通观察用的分光特性的面顺序光的滤波器组的R(红)滤波器部14r、G(绿)滤波器部14g、B(蓝)滤波器部14b,来作为第一滤波器组。在旋转14的内周侧沿着周方向配置有使两个规定的窄频带波长的光透过的两个滤波器14-600、14-630，来作为第二滤波器组。滤波器 14-600构成为使波长接近600nm的光作为窄频带光而透过。滤波器14-630构成为使波长接近630nm的光作为窄频带光而透过。在本实施方式中，使用可见区域的红色频带且血红蛋白吸光特性急剧衰减的波长接近600nm和波长接近630nm的光作为窄频带光。在此，“接近”意味着在波长接近600nm的情况下中心波长为600nm而以波长600nm为中心宽度例如具有20nm(即作为波长600nm左右的波长590nm至610nm)范围的分布的窄频带光。其它波长即波长630nm和后述的波长540nm也同样。旋转滤波器14配置于从作为照明光的出射部的氙气灯11至(XD2的摄像面的光路上，以使照明光的多个波长频带中的至少两个波长频带变窄的方式进行限制。而且，控制电路17对用于使旋转滤波器14旋转的马达18进行控制，控制旋转滤波器14的旋转。马达18连接有支架19a，小齿轮19b连接有未图示的马达，支架19a安装成与小齿轮19b螺纹接合。控制电路17能够通过控制与小齿轮19b相连接的马达的旋转，来使旋转滤波器14在用箭头d表示的方向上移动。因此，控制电路17根据后述的用户所进行的模式切换操作来选择第一滤波器组或者第二滤波器组。此外，从电源部10对氙气灯11、光圈装置13、旋转滤波器、马达18以及与小齿轮19b相连接的马达(未图示)提供电力。视频处理器7构成为具备作为CXD驱动器的CXD驱动电路20、放大器22、处理电路23、A/D转换器24、白平衡电路(以下称为W.B) 25、选择器100、图像处理部101、选择器102、Y校正电路26、放大电路27、增强电路28、选择器29、同步存储器30、31、32、图像处理电路33、D/A转换器34、35、36、定时产生器(以下称为T.G) 37、控制电路200以及作为显示图像生成单元的合成电路201。CXD驱动电路20驱动设置于电子内窥镜3的(XD2，输出与旋转滤波器14的旋转同步的面顺序的摄像信号。另外，放大器22对由(XD2通过设置于电子内窥镜3前端的物镜光学系统21拍摄体腔内组织而得到的面顺序的摄像信号进行放大。处理电路23对经过了放大器22的面顺序的摄像信号进行相关双采样和噪声去除等。A/D转换器24将经过了处理电路23的面顺序的摄像信号转换为数字信号的面顺序的图像信号。ff.B25对由A/D转换器24进行数字化后的面顺序的图像信号，例如以图像信号的G信号为基准进行增益调整并执行白平衡处理，以使图像信号的R信号和图像信号的B信号的明亮度相同。选择器100将来自W.B25的面顺序的图像信号分配至图像处理部101内的各部而输出。图像处理部101是将来自上述选择器100的普通光观察用的RGB的图像信号或者窄频带光观察用的两个图像信号转换为显示用的图像信号的图像信号处理部或者图像信号处理单元。图像处理部101根据基于模式信号的来自控制电路200的选择信号SS，将普通光观察模式时和窄频带光观察模式时的图像信号输出到选择器102。选择器102将来自图像处理部101的普通光观察用图像信号和窄频带光观察用图像信号的面顺序的图像信号依次输出到Y校正电路26和合成电路201。γ校正电路26对来 自选择器102或者合成电路201的面顺序的图像信号实施Y校正处理。放大电路27对由Y校正电路26进行Y校正处理后的面顺序的图像信号进行放大处理。增强电路28对由放大电路27进行放大处理后的面顺序的图像信号实施轮廓增强处理。选择器29和同步存储器30、31、32用于使来自增强电路28的面顺序的图像信号同步。图像处理电路33读取在同步存储器30、31、32内存储的面顺序的各图像信号，进行运动图像色彩偏差校正处理等。D/A转换器34、35、36将来自图像处理电路33的图像信号转换为RGB的模拟影像信号而输出到观察监视器5。从光源装置4的控制电路17向T.G37输入与旋转滤波器14的旋转同步的同步信号，T.G37将各种定时信号输出到上述视频处理器7内的各电路。另外，在电子内窥镜2中设置有用于切换普通光观察模式和窄频带光观察模式的模式切换开关41,该模式切换开关41的输出被输出到视频处理器7内的模式切换电路42。视频处理器7的模式切换电路42将控制信号输出到调光控制参数切换电路44和控制电路200。调光电路43根据来自调光控制参数切换电路44的调光控制参数和经过了处理电路23的摄像信号，控制光源装置4的光圈装置13，进行适当的明亮度控制。视频处理器7内的各电路执行与指定的模式相应的规定处理。执行与普通光观察模式和窄频带光观察模式各自相应的处理，在观察监视器5中显示普通光观察用图像或者窄频带光观察图像。
接着，简单说明本实施方式中的窄频带观察的整体的大致流程。图3是用于说明本实施方式中的窄频带观察时的整体处理的流程的图。手术师将内窥镜的插入部插入到体腔内，在普通观察模式下，使内窥镜插入部的前端部位于病变部附近。手术师当确认处置对象的病变部时，操作模式切换开关41，将内窥镜装置I切换为窄频带观察模式，以观察从粘膜下层走行于固有肌层的较粗的例如直径为1mm 2mm的血管。在窄频带观察模式下，内窥镜装置I的控制电路17控制与小齿轮19b相连接的马达使旋转滤波器14的位置移动，以使从光源装置4射出透过了第二滤波器组的光。并且，控制电路200也控制视频处理器7内的各种电路，使得进行用于利用窄频带波长进行观察的图像处理。如图3所示，在窄频带模式下，来自照明光产生部51的窄频带波长的照明光从内窥镜3的插入部的前端部射出，透过粘膜层61，照射到走行于粘膜下层62和固有肌层63的血管64。在此，照明光产生部51构成为包括光源装置4、旋转滤波器14、光导件15等，从内窥镜插入部的前端射出照明光。由于旋转滤波器14的旋转，波长接近600nm的窄频带光和波长接近630nm的窄频带光交替地从光源装置4射出，照射到被摄体。波长接近600nm的窄频带光和波长接近630nm的窄频带光的反射光分别被(XD2、即反射光受光部52接收。CCD2输出各个反射光的摄像信号，经过放大器22等提供给选择器100。选择器100根据来自T.G37的规定的定时保持波长接近600nm的第一图像Pl和波长接近630nm的第二图像P2，提供给图像处理部101。图1的图像处理部101进行后述的图像处理，经过选择器102等将进行图像处理所得到的各图像信号提供给观察监视器5的`RGB的各通道。其结果，在观察监视器5的画面5a上以高对比度显示粘膜深部的Imm 2mm的较粗的血管64。手术师能够一边注意显示在观察监视器5中的走行于粘膜下层62和固有肌层63的Imm 2mm的血管64 —边对病变部实施ESD。图4是表示图像处理部101的处理内容的框图。向图像处理部101输入波长接近600nm的第一图像Pl和波长接近630nm的第二图像P2，在正交变换部71中对两个图像Pl和P2的图像实施规定的正交变换处理。此外，在此，省略普通观察模式时的处理电路，说明窄频带模式时的处理电路。正交变换部71对第一图像Pl和第二图像P2执行以下的式(I)示出的正交变换。对第一图像Pl和第二图像P2的对应的每个像素进行以下的式(I)的正交变换，正交变换部71生成平均图像PA和差分图像PS。[数式I]AX=Y.. 式(I)在此，A为用以下的式(2)示出的系数矩阵。[数式2]
/ 31 rn\ / OJ 0,4 \A= IJ= ...式⑵
\ as 34/ \ 0.4 -0 J另外，X为第一图像Pl和第二图像P2中的对应的相同位置的各像素值xl、x2的矩阵。[数式3]
权利要求
1.一种内窥镜装置，其特征在于，具备: 照射部，其对被检体照射照明光； 摄像部，其接收由上述照明部照射到上述被检体的上述照明光的反射光来拍摄上述被检体； 图像信号处理部，其基于由上述摄像部得到的摄像信号，根据至少两个以上的窄频带波长的摄像信号的平均图像生成抑制了高频成分的第一图像信号，并且根据规定的两个窄频带波长的摄像信号的差分图像生成抑制了高频成分的第二图像信号；以及 显示部，其将上述第一图像信号和上述第二图像信号分配至一个以上的规定的颜色通道来进行显示。
2.根据权利要求1所述的内窥镜装置，其特征在于， 上述图像信号处理部通过对上述至少两个以上的窄频带波长各自的图像信号进行正交变换处理来生成上述平均图像和上述差分图像，通过对上述平均图像和上述差分图像各自的图像信号进行逆正交变换处理来生成上述第一图像信号和上述第二图像信号。
3.根据权利要求2所述的内窥镜装置，其特征在于， 上述图像信号处理部具有正交变换部和逆正交变换部，上述正交变换部通过使用了系数矩阵的矩阵运算来进行上述正交变换处理，上述逆正交变换部通过使用了上述系数矩阵的逆矩阵的矩阵运算来进行上述逆正交变换处理。
4.根据权利要求1 3中的任一项所述的内窥镜装置，其特征在于， 上述图像信号处理部 具有第一空间滤波器和第二空间滤波器，上述第一空间滤波器根据上述平均图像通过抑制高频成分来生成上述第一图像信号，上述第二空间滤波器根据上述差分图像通过抑制高频成分来生成上述第二图像信号。
5.根据权利要求1所述的内窥镜装置，其特征在于， 还具备频带限制部，该频带限制部配置于从上述照明光的出射部至上述摄像部的摄像面的光路上，以使上述照明光的多个波长频带中的至少两个波长频带变窄的方式进行限制，使上述被摄体的离散的分光分布的频带像成像于上述摄像部的上述摄像面。
6.根据权利要求1所述的内窥镜装置，其特征在于， 从上述照明部射出的上述照明光的波长是可见区域的红色频带，且是血红蛋白吸光特性衰减规定量以上的波长频带。
7.根据权利要求1所述的内窥镜装置，其特征在于， 上述图像信号处理部对第三图像信号执行结构增强处理，该第三图像信号的波长频带比上述规定的两个窄频带波长短， 上述显示部将上述第三图像信号和上述第一图像信号分配至上述一个以上的规定的颜色通道来进行显示，或者将上述第三图像信号和上述第二图像信号分配至上述一个以上的规定的颜色通道来进行显示。
8.一种使用内窥镜显示被摄体图像的方法，包括以下步骤: 通过照射部对被检体照射照明光； 通过内窥镜的摄像部接收由上述照明部照射到上述被检体的上述照明光的反射光来拍摄上述被检体； 通过图像信号处理部基于由上述摄像部得到的摄像信号，根据至少两个以上的窄频带波长的摄像信号的平均图像生成抑制了高频成分的第一图像信号； 通过上述图像信号处理部根据规定的两个窄频带波长的摄像信号的差分图像生成抑制了高频成分的第二图像信号；以及 通过显示部将上述第一图像信号和上述第二图像信号分配至一个以上的规定的颜色通道来进行显示。
9.根据权利要求8所述的使用内窥镜显示被摄体图像的方法，其特征在于， 上述图像信号处理部通过对上述至少两个以上的窄频带波长各自的图像信号进行正交变换处理来生成上述平均图像和上述差分图像，通过对上述平均图像和上述差分图像各自的图像信号进行逆正交变换处理来生成上述第一图像信号和上述第二图像信号。
10.根据权利要求9所述的使用内窥镜显示被摄体图像的方法，其特征在于， 上述图像信号处理部具有正交变换部和逆正交变换部，上述正交变换部通过使用了系数矩阵的矩阵运算来进行上述正交变换处理，上述逆正交变换部通过使用了上述系数矩阵的逆矩阵的矩阵运算来进行上述逆正交变换处理。
11.根据权利要求8 10中的任一项所述的使用内窥镜显示被摄体图像的方法，其特征在于， 上述图像信号处理部具有第一空间滤波器和第二空间滤波器，上述第一空间滤波器根据上述平均图像通过抑制高频成分来生成上述第一图像信号，上述第二空间滤波器根据上述差分图像通过抑制高频成分来生成上述第二图像信号。
12.根据权利要求8所述的使用内窥镜显示被摄体图像的方法，其特征在于， 还具备频带限制部，该频带限制部配置于从上述照明光的出射部至上述摄像部的摄 像面的光路上，以使上述照明光的多个波长频带中的至少两个波长频带变窄的方式进行限制，使上述被摄体的离散的分光分布的频带像成像于上述摄像部的上述摄像面。
13.根据权利要求8所述的使用内窥镜显示被摄体图像的方法，其特征在于，从上述照明部射出的上述照明光的波长是可见区域的红色频带，且是血红蛋白吸光特性衰减规定量以上的波长频带。
14.根据权利要求8所述的使用内窥镜显示被摄体图像的方法，其特征在于， 上述图像信号处理部对第三图像信号执行结构增强处理，该第三图像信号的波长频带比上述规定的两个窄频带波长短， 上述显示部将上述第三图像信号和上述第一图像信号分配至上述一个以上的规定的颜色通道来进行显示，或者将上述第三图像信号和上述第二图像信号分配至上述一个以上的规定的颜色通道来进行显示。
全文摘要
内窥镜装置(1)具备光源装置(4)，其对被检体照射照明光；CCD(2)，其接收照射到被检体的照明光的反射光来拍摄被检体；图像处理部(101)，其基于由CCD(2)得到的摄像信号，根据至少两个以上的窄频带波长的摄像信号的平均图像生成抑制了高频成分的第一图像信号，并且根据规定的两个窄频带波长的摄像信号的差分图像生成抑制了高频成分的第二图像信号；以及观察监视器(5)，其将第一图像信号和第二图像信号分配至一个以上的规定的颜色通道来进行显示。
文档编号A61B1/00GK103153158SQ201180049818
公开日2013年6月12日 申请日期2011年10月6日 优先权日2010年12月17日
发明者五十岚诚, 山崎健二 申请人:奥林巴斯医疗株式会社