内窥镜装置制造方法
内窥镜装置制造方法
【专利摘要】内窥镜装置(1)包括：光源装置(4)，其对被检体照射具有规定的波长频带的至少一个以上的照明光；摄像元件(2)，其对基于光源装置(4)的照射的来自被检体的返回光进行拍摄；视频处理器(7)；以及观察监视器(5)。视频处理器(7)根据第一图像信号(NL1)与第二图像信号(NL2)之间的差异实施强调第一图像信号(NL1)的处理而生成强调校正后的图像信号，该第一图像信号(NL1)是在生物体组织的吸收特性方面从包含极大值的波长频带至极小值处的波长频带之间具有光谱特性的峰波长的图像信号，该第二图像信号(NL2)是与该第一图像信号(NL1)相比具有吸收特性的值低且生物体组织的散射特性得到抑制的光谱特性的峰波长的图像信号。
【专利说明】内窥镜装置
【技术领域】[0001]本发明涉及一种内窥镜装置，特别是涉及一种能够显示被检体内部的血管的内窥
镜装置。
【背景技术】
[0002]以往，在医疗领域中，使用内窥镜进行着低侵入的各种检查、手术。手术师在体腔内插入内窥镜，观察由设置在内窥镜插入部的前端部的摄像装置拍摄得到的被摄体，根据需要能够使用插入到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需要进行开腹等，因此具有患者的身体负担小这种优点。
[0003]内窥镜装置构成为包含内窥镜、与内窥镜相连接的图像处理装置以及观察监视器。通过设置于内窥镜插入部的前端部的摄像元件来拍摄病变部，在该监视器中显示其图像。手术师能够一边观察该监视器所显示的图像一边进行诊断或者需要的处置。
[0004]另外，在内窥镜装置中不仅是使用了白色光的通常光观察，还能够进行使用了红外光等特殊光的特殊光观察以观察内部的血管。
[0005]在红外内窥镜装置的情况下，例如将在波长接近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，从光源装置将波长接近805nm和接近930nm的红外光分时照射到被摄体。通过CXD拍摄得到的被摄体图像的信号被输入到红外内窥镜装置的处理器。例如日本特开2000-41942号公报所公开那样，关于这种红外内窥镜装置，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⑶而输出到监视器。将由ICG吸收多的图像的接近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ICG时的红外图像。
[0006]例如，使用内窥镜来切开、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，为了避免电手术刀等切开粘膜中的较粗的血管，手术师确认这种血管的位置来进行切开等处置。有可能引起重度出血的血管从粘膜下层在固有肌层上分布。在ESD等手术中产生重度出血的情况下，此时必须进行止血作业，因此导致手术时间延长。
[0007]但是，为了使用上述红外内窥镜装置来确认血管的位置，如上所述，需要静脉注射ICG等药剂这种烦杂的作业。
[0008]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，因此还存在导致图像中的血管模糊的问题。
[0009]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需要进行投放药剂这种烦杂的作业并且能够清楚地显示粘膜深部的血管的内窥镜装置。
【发明内容】
[0010]本发明的一个方式的内窥镜装置具备:照明部，其对被检体照射具有规定的波长频带的至少一个以上的照明光；摄像部，其拍摄基于上述照明部的照射的来自上述被检体的返回光；图像处理部，其在上述摄像部拍摄之后，根据第一图像信号与第二图像信号的差异实施强调上述第一图像信号的处理而生成强调校正后的图像信号，该第一图像信号是在生物体组织的吸收特性方面从包含极大值的波长频带至极小值处的波长频带之间具有光谱特性的峰波长的图像信号，该第二图像信号是与该第一图像信号相比具有上述吸收特性的值低且上述生物体组织的散射特性得到抑制的光谱特性的峰波长的图像信号；以及显示部，其根据上述强调校正后的图像信号来进行图像显示。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]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。
[0012]图2是表示第一实施方式所涉及的旋转滤波器14的结构的图。
[0013]图3是用于说明第一实施方式所涉及的窄频带光观察中的整体处理的流程的图。
[0014]图4是表示第一实施方式所涉及的静脉血的光的吸收特性的图。
[0015]图5是用于说明第一实施方式所涉及的、第一窄频带光NL1(X I)与第二窄频带光NL2 (λ 2)的生物体组织内的光的传播量的图。
[0016]图6是表示用于说明第一实施方式所涉及的、内窥镜图像中的血管的强调显示的内窥镜图像的例子的图。
[0017]图7是表示图6中的某一行LL的像素值的亮度水平的图。
[0018]图8是表示图6中的行LL的每个像素的亮度比U的水平的图。
[0019]图9是表示图6中的行LL的每个像素的被强调的亮度比V的水平的图。
[0020]图10是表示图6中的行LL的每个像素的波长接近600nm( λ I)的窄频带光的返回光的被强调的亮度值的水平的图。
[0021]图11是用于说明第一实施方式所涉及的图像处理部101中的对从摄像元件2得到的图像进行的处理的流程的图。
[0022]图12是表示第二实施方式所涉及的内窥镜装置IA的结构的结构图。
[0023]图13是用于说明第二实施方式所涉及的、窄频带光观察中的整体处理的流程的图。
[0024]图14是表示用于说明第二实施方式所涉及的、从三个宽频带光的图像信号B、G、R估计三个窄频带光的光谱图像信号el、e2、e3的情况的光谱特性的图。
[0025]图15是表示用于说明第二实施方式所涉及的、从两个宽频带光的图像信号和一个窄频带光的图像信号来估计三个窄频带光的光谱图像信号的情况的光谱特性的图。
[0026]图16是表示用于说明第二实施方式所涉及的、一个窄频带光Rn不包含被估计的光谱估计图像信号的窄频带光的情况的光谱特性的图。
[0027]图17是表示用于说明第二实施方式所涉及的、从一个宽频带光的图像信号和两个窄频带光的图像信号来估计三个窄频带光的光谱估计图像信号的情况的光谱特性的图。
[0028]图18是表示用于说明第二实施方式所涉及的、从三个窄频带光的图像信号来估计三个窄频带光的光谱估计图像信号的情况的光谱特性的图。
[0029]图19是表示用于说明第二实施方式所涉及的、从四个窄频带光的图像信号来估计三个窄频带光的光谱图像信号的情况的光谱特性的图。[0030]图20是用于说明第二实施方式所涉及的图像处理部IOlA中的对从摄像元件2得到的图像进行的处理的流程的图。
[0031]图21是表示第三实施方式所涉及的旋转滤波器14A的结构的图。
[0032] 图22是用于说明第三实施方式所涉及的特殊光观察模式中的整体处理的流程的图。
[0033]图23是用于说明第三实施方式所涉及的图像处理部IOlB中的对从摄像元件2得到的图像进行的处理的流程的图。
[0034]图24是表示用于说明第三实施方式所涉及的、从三个(或者两个)宽频带光的图像信号B、G、R来估计两个窄频带光的光谱估计图像信号el、e3的情况的光谱特性的图。
[0035]图25是表示用于说明第三实施方式所涉及的、在波长接近600nm( λ I)的窄频带光的图像信号Rn与一个光谱估计图像信号e2之间进行带间运算的情况的光谱特性的图。
[0036]图26是用于说明第三实施方式的变形例I的图像处理部IOlB中的对从摄像元件2得到的图像进行的处理的流程的图。
[0037]图27是表示用于说明第三实施方式的变形例I所涉及的、在波长接近630nm( λ 2)的窄频带光的图像信号Rn与一个光谱估计图像信号el之间进行带间运算的情况的光谱特性的图。
[0038]图28是表示用于说明第三实施方式的变形例2所涉及的、从三个窄频带光的图像信号Bn、Gn、Rn估计一个光谱估计图像信号e2的情况的光谱特性的图。
[0039]图29是表示用于说明第三实施方式的变形例2的图像处理部IOlB中的对从摄像元件2得到的图像进行的处理的流程的图。
[0040]图30是表示用于说明第三实施方式的变形例2所涉及的、在波长接近630nm ( λ 2)的窄频带光的图像信号Rn与一个光谱估计图像信号el之间进行带间运算的情况的光谱特性的图。
[0041]图31是用于说明与各实施方式的共通的变形例6有关的、从两个窄频带光中的一个生成另一个的处理部的结构的图。
[0042]图32是表示用于说明与各实施方式的共通的变形例6有关的、虚拟生成的窄频带光的光谱特性的图。
[0043]图33是表示用于说明各实施方式的共通的变形例7的、静脉血的光的吸收特性的图。
[0044]图34是使用能够以中心波长IOnm步长按时间序列照射窄频带照明光的光谱内窥镜装置对动物的腹腔内进行拍摄得到的图像的示意图。
[0045]图35是对图34的多个单色图像在纵轴示出各图像中的行-A上的强度(对数显示的像素值)的曲线图。
【具体实施方式】
[0046]下面，参照【专利附图】
【附图说明】本发明的实施方式。
[0047](第一实施方式)
[0048](内窥镜装置的结构)
[0049]下面，参照【专利附图】
【附图说明】本发明的实施方式。[0050]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。
[0051]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，其具有作为摄像元件的CCD2，该CCD2作为插入到体腔内而拍摄体腔内组织的生物体图像信息获取单元或者生物体图像信息获取部；光源装置4，其将照明光提供给电子内窥镜3 ;以及视频处理器7，其对来自电子内窥镜3的CCD2的摄像信号进行信号处理，将内窥镜图像显示在观察监视器5中。内窥镜装置I具有通常光观察模式和窄频带光观察模式这两个模式。此外，在以下说明中，内窥镜装置I的通常光观察模式与以往的通常光观察模式相同，因此省略说明通常光观察模式的结构，主要说明窄频带光观察模式。
[0052]CCD2构成接收照射到被检体的照明光的返回光来拍摄被检体的摄像部或者摄像单元。
[0053]作为照明单元或者照明部的光源装置4构成为包括:氙气灯11，其发出照明光(白色光)；热线截止滤波器12，其切断白色光的热线；光圈装置13，其对经由热线截止滤波器12的白色光的光量进行控制；作为频带限制单元或者频带限制部的旋转滤波器14，其使照明光成为面顺序光；聚光透镜16，其使经由旋转滤波器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，其对旋转滤波器14的旋转进行控制。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。
[0054]图2是表示旋转滤波器14的结构的图。旋转滤波器14是使来自作为光源的氙气灯11的光透过的滤波器。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，形成以中心为旋转轴的结构，具有两个滤波器群。在旋转滤波器14的外周侧，沿着周向配置构成用于输出具有通常光观察用的光谱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Hg、B (蓝)滤波器部14b作为第一滤波器群。
[0055]在旋转滤波器14的内周侧，沿着周向配置使三个规定的窄频带波长的光透过的三个滤波器14-600、14-630、14-540作为第二滤波器群。
[0056]滤波器14-600构成为作为窄频带光使波长接近600ηπι(λ I)的光透过。滤波器14-630构成为作为窄频带光使波长接近630nm( λ 2)的光透过。滤波器14-540构成为作为窄频带光使波长接近540nm( λ 3)的光透过。
[0057]在此，所谓“接近”，在波长接近600nm的情况下意味着中心波长为600nm且宽度以波长600nm为中心而例如具有20nm(即波长600nm左右的波长590nm至6IOnm)的范围的分布的窄频带光。对于其它波长的波长630nm和后述的波长540nm也相同。
[0058]旋转滤波器14配置在从作为照明光的射出部的氙气灯11到(XD2的摄像面的光路上，在各模式下，进行限制以使照明光的多个波长频带中的至少两个(在此为三个)波长频带变窄。
[0059]而且，控制电路17对用于使旋转滤波器14旋转的电动机18进行控制来对旋转滤波器14的旋转进行控制。
[0060]在电动机18上连接支架19a，在小齿轮19b上连接未图示的电动机，将支架19a安装成与小齿轮19b螺纹结合。控制电路17通过对与小齿轮19b相连接的电动机的旋转进行控制，能够使旋转滤波器14在箭头d示出的方向上移动。因此，控制电路17根据后述的用户的模式切换操作对与小齿轮1%相连接的电动机进行控制，以在通常光观察模式时使第一滤波器群位于光路上，在窄频带光观察模式时使第二滤波器群位于光路上。
[0061]此外，从电源部10对氙气灯11、光圈装置13、旋转滤波器电动机18以及与小齿轮19b相连接的电动机(未图示)提供电力。
[0062] 因此，光源装置4构成在窄频带光观察模式时对被检体照射具有规定的波长频带的至少一个以上的照明光(在此，三个窄频带光)的照明单元或者照明部。在此，三个照明光中的至少一个(在此三个)是用于强调显示距表层Imm~2mm的深部的血管的窄频带光，剩余的一个是能够透过距被检体的表层部仅规定距离、在此仅表层附近的范围的作为第三照明光的窄频带光。
[0063]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变换器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、强调电路28、选择器29、同时化存储器30、31、32、图像处理电路33、D/A变换器34、35、36、定时发生器(以下称为T.G) 37、模式切换电路42、调光电路43、调光控制参数切换电路44、控制电路200以及作为显示图像生成单元或者显示图像生成部的合成电路201。
[0064]CXD驱动电路20驱动设置于电子内窥镜3的(XD2，使与旋转滤波器14的旋转同步的面顺序的摄像信号输出到CCD2。另外，放大器22对经由设置于电子内窥镜3的前端的对物光学系统21通过CCD2拍摄体腔内组织而得到的面顺序的摄像信号进行放大。
[0065]处理电路23对经由放大器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变换器24将经由处理电路23的面顺序的摄像信号变换为数字信号的面顺序的图像信号。
[0066]ff.B25对通过A/D变换器24数字化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以使图像信号的R信号与图像信号的B信号的明亮度相等而执行白平衡处理。
[0067]此外，以波长接近600nm的窄频带光的返回光的亮度为基准来进行W.B25中的白
平衡调整。
[0068]选择器100将来自W.B25的面顺序的图像信号分配输出至图像处理部101内的各部。
[0069]图像处理部101是将来自上述选择器100的通常光观察用的RGB的图像信号或者窄频带光观察用的三个图像信号变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，将通常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。
[0070]选择器102将来自图像处理部101的通常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。
[0071]Y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对在Y校正电路26中进行了 Y校正处理的面顺序的图像信号进行放大处理。强调电路28对在放大电路27中进行了放大处理的面顺序的图像信号实施轮廓强调处理。选择器29和同时化存储器30、31、32用于使来自强调电路28的面顺序的图像信号同时化。[0072]图像处理电路33读出同时化存储器30、31、32所存储的面顺序的各图像信号，进行运动图像颜色偏差校正处理等。D/A变换器34、35、36将来自图像处理电路33的图像信号变换为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对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。
[0073]另外，在电子内窥镜2中设置有用于切换通常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由处理电路23的摄像信号，对光源装置4的光圈装置13进行控制而进行适当的明亮度控制。
[0074]视频处理器7内的各电路执行与所指定的模式相应的规定的处理。执行与通常光观察模式和窄频带光观察模式分别相应的处理，在观察监视器5中显示通常光观察用图像或者窄频带光观察图像。如后文中所述，观察监视器5是基于强调校正后的图像信号进行图像显示的显示单元或者显示部。
[0075](窄频带光观察的整体处理的流程)
[0076]接着，简单说明本实施方式中的窄频带光观察的整体的大概流程。图3是用于说明本实施方式所涉及的窄频带光观察中的整体处理流程的图。
[0077]手术师将内窥镜的插入部插入到体腔内，在通常光观察模式下，使内窥镜插入部的前端部位于病变部附近。当确认处置对象的病变部时，手术师为了观察从粘膜下层在固有肌层上分布的较粗的、例如直径为1mm~2mm的深部血管，操作模式切换开关41来将内窥镜装置I切换到窄频带光观察模式。
[0078]在窄频带光观察模式下，内窥镜装置I的控制电路17对与小齿轮19b相连接的电动机进行控制使旋转滤波器14的位置移动以从光源装置4射出透过了第二滤波器群的光。并且，控制电路200也对视频处理器7内的各种电路进行控制，以进行用于窄频带波长观察的图像处理。
[0079]如图3所示，在窄频带光观察模式下，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，透过粘膜层照射到在粘膜下层和固有肌层上分布的血管61。在此，照明光产生部51构成为包含光源装置4、旋转滤波器14以及光导件15等，从内窥镜插入部的前端射出照明光。通过旋转滤波器14的旋转，波长接近600nm的窄频带光、波长接近630nm的窄频带光以及波长接近540nm的窄频带光连续地且依次从光源装置4射出，照射到被摄体。
[0080]波长接近600nm的窄频带光、波长接近630nm的窄频带光以及波长接近540nm的窄频带光的反射光分别被作为CCD2的反射光接收部52接收。CCD2输出各个反射光的摄像信号，经由放大器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的第一图像信号P1、波长接近630nm的第二图像信号P2以及波长接近540nm的第三图像信号P3，提供给图像处理部101。图像处理部101包含用于窄频带光观察模式的强调处理部IOla以及颜色变换处理部101b。
[0081]在使用内窥镜装置I例如切开并剥离胃、食道、大肠等消化管内壁的存在病变部的粘膜下层的ESD中，手术师必须避免电手术刀等切到组织中的较粗的血管。当将内窥镜装置I设定到窄频带光观察模式时，手术师能够清楚地描绘生物体组织的表面下的血管。
[0082]在图1的图像处理部101的强调处理部IOla中，进行用于血管61的图像强调的后述的图像处理，在颜色变换处理部IOlb中，将各图像信号分配至观察监视器5的RGB的各通道，提供给选择器102。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较粗的血管61。因此，手术师能够一边注意显示在观察监视器5的在粘膜下层和固有肌层上分布的血管61 —边对病变部实施ESD。
[0083] 在此，说明静脉血的光的吸收特性。图4是表示静脉血的光的吸收特性的图。图4的纵轴为摩尔吸光系数(cnTVM)，横轴为波长。此外，三个窄频带光的照明光还受到生物体组织本身的散射特性的影响，但是生物体组织本身的散射特性相对于波长的增加大致单调减少，因此，作为生物体组织的吸收特性，说明图4。
[0084]通常，在静脉血中以大致60:40~80:20的比例包含氧合血红蛋白(HbO2)和还原血红蛋白(Hb)(以下，将两者一起简称为血红蛋白)。光被血红蛋白吸收，但是其吸收系数根据每个光的波长不同而不同。图4示出从400nm至大致800nm为止的每个波长的静脉血的光的吸收特性，在从550nm至750nm的范围内，吸收系数在大致波长576nm的点示出极大值，在波长730nm的点示出极小值。
[0085]在窄频带光观察模式下，照射三个窄频带光，各个返回光被CCD2接收。
[0086]波长接近600nm的窄频带光(以下称为第一窄频带光NLl)是从血红蛋白的吸收特性的极大值ACmax(在此为波长576nm处的吸收系数)至极小值ACmin(在此为波长730nm处的吸收系数)的波长频带R内的波长频带的光。
[0087]波长接近630nm的窄频带光(以下称为第二窄频带光NL2)也是从血红蛋白的吸收特性的极大值ACmax至极小值ACmin的波长频带R内的光,但是为比第一窄频带光NLl的波长长、吸收系数低且生物体组织的散射特性得到抑制的波长频带的光。散射特性得到抑制意味着朝向长波长侧散射系数变低。
[0088]即，光源装置4照射第一照明光NLl以及第二照明光NL2，该第一照明光NLl在生物体组织的吸收特性方面在从包含极大值ACmax的波长频带至极小值ACmin的波长频带之间具有光谱特性的峰波长，该第二照明光NL2具有与通过第一照明光NLl得到的图像信号Pl相比吸收特性中的值低且生物体组织的散射特性得到抑制的光谱特性的峰波长。
[0089]波长接近540nm的窄频带光(以下称为第三窄频带光NL3)为从血红蛋白的吸收特性的极大值ACmax至极小值ACmin的波长频带R外的波长频带的光，是从被检体的粘膜表面的表层部仅能够透过规定距离的照明光。
[0090](XD2输出三个窄频带光的各图像的摄像信号。因此，各图像包含基于第一、第二以及第三窄频带光NL1、NL2、NL3的各返回光的多个像素信号。
[0091]并且，说明作为照明光的第一窄频带光NLl和第二窄频带光NL2在生物体组织内的光的传播。图5是用于说明第一窄频带光NLl (λ I)和第二窄频带光NL2U2)在生物体组织内的光的传播量的图。第一窄频带光NLl和第二窄频带光NL2分别在生物体组织内反复进行多重散射过程，其结果是作为返回光从粘膜表面射出。第一窄频带光NLl和第二窄频带光NL2分别具有平均自由行程MFP1、MFP2。而且，第一窄频带光NLl的平均自由行程MFPl比第二窄频带光NL2的平均自由行程MFP2短。[0092]如图5所示，波长600ηπι(λ1)的第一窄频带光NLl到达血管61附近，波长630nm(A2)的第二窄频带光NL2到达比血管61稍深的位置。使用这种两个窄频带光并且进行后述的强调处理，由此能够对较深部的血管图像进行强调显示。
[0093]因此，两个窄频带光使用满足以下要求的光。[0094]首先，在本实施方式中使用的两个窄频带光、即第一窄频带光NLl和第二窄频带光NL2使距粘膜表面62处于生物体组织内的深部的血管61图像化，在可见光的波长频带内为较长波长光。因此，第一窄频带光NLl和第二窄频带光NL2均能够到达距粘膜表面62处于生物体组织内的深部的血管61附近。因此，在本实施方式中，作为第一窄频带光NLl使用波长接近600nmUl)的窄频带光，作为第二窄频带光NL2使用波长接近630nmU2)的窄频带光。
[0095]并且，在本实施方式中使用的两个窄频带光、即第一窄频带光NLl和第二窄频带光NL2为两个窄频带光的波长差较小的光。换言之，选择两个窄频带光、即第一窄频带光NLl与第二窄频带光NL2的平均自由行程MFP1、MFP2的差小的光。平均自由行程为光的平均的传递距离，是散射系数的函数。
[0096]并且，在本实施方式中使用的两个窄频带光、即第一窄频带光NLl和第二窄频带光NL2即使为两个窄频带光的波长差较小的光，也选择两个窄频带光的吸收的差较大的光。在本实施方式中，作为第一窄频带光NL1，使用波长接近600ηπι(λ I)的窄频带光，作为第二窄频带光NL2，使用波长接近630ηπι(λ 2)的窄频带光，如图4所示，第一窄频带光NLl的摩尔吸光系数DAl与第二窄频带光NL2的摩尔吸光系数DA2的差大于在波长650nm以上的波长频带(例如波长接近700nm)选择相同波长差(例如30nm)的两个窄频带光(例如波长接近700nm的窄频带光与波长接近730nm的窄频带光)的情况下的吸收差。
[0097]即，在本实施方式中使用的两个窄频带光、即第一窄频带光NLl与第二窄频带光NL2为两个窄频带光的波长差较小且两个窄频带光的吸收差较大的光。通过使用这种两个窄频带光，不想显示的、例如从表层起几百微米深度的毛细血管等不会显示，因此能够以低噪声来仅强调显示想要显示的1_~2_深部的较粗的血管。但是，例如波长600nm和波长680nm那样即使两个窄频带光的波长差大，如果吸收差本身大则也能够与上述波长差小的组合(例如波长600nm与波长630nm)同样地以高对比度显示深部血管。
[0098]图34是使用能够以中心波长IOnm步长按时间序列照射窄频带照明光的光谱内窥镜装置对动物的腹腔内进行拍摄得到的图像的示意图。具体地说，示出将540nm、600nm、630nm的各单色图像分别分配至B通道、G通道、R通道的图像。图像中的血管Vl和血管V2是从图像中的左上方向至右下方向分布的粗血管。与血管V2相比血管Vl位于距粘膜表面深的位置。在此,从540nm至680nm以IOnm步长拍摄了共计15个图案的单色图像。
[0099]图35是对图34的多个单色图像在纵轴示出各图像中的行-A上的强度(对数显示的像素值)的图表。图35的横轴为各图像中的行-A上的像素的位置。血管Vl的像素的位置存在于接近25~50的位置，血管V2的像素的位置存在于接近75~110的位置。在存在于较浅部的血管V2以及位于深部的血管Vl两方的血管中强度衰减的照明波长、即在血管Vl和血管V2中照明光被强吸收的波长根据图35可知是大致590nm~620nm。
[0100]因而，在检测存在于从较浅部分至深部的血管时，大致590nm~620nm的窄频带光成为重要的波长信息。血管Vl存在于距粘膜表面大约Imm~2mm左右的深部分。此外，本试验结果与通过上述Beer-Lambert得到的逻辑计算结果(通过使用波长600nm前后的15nm之间的窄频带光能够以高对比度显示较粗血管)大致一致。
[0101]如上所述，包含光源装置4的照明单元或者照明部照射作为照明光的窄频带光NLl以及作为照明光的窄频带光NL2，该窄频带光NLl在生物体组织的吸收特性方面在从包含极大值ACmax的波长频带至极小值ACmin的波长频带之间具有光谱特性的峰波长,该窄频带光NL2具有与窄频带光NLl相比返回光的吸收特性中的值低且生物体组织的散射特性得到抑制的光谱特性的峰波长。
[0102]并且，包含光源装置4的照明单元或者照明部还照射能够从被检体的表层部仅透过规定距离的第三照明光NL3。
[0103](图像处理部的强调处理)
[0104]接着，说明图像处理部101中的处理。图6是表示用于说明内窥镜图像中的血管的强调显示的内窥镜图像的例子的图。
[0105]在通常光观察模式下，在拍摄得到的内窥镜图像EI内，距表层部Imm~2mm的深部血管在观察监视器5的内窥镜图像EI上不显示或者难以显示。
[0106]与此相对，在窄频带光观察模式下，当在拍摄得到的内窥镜图像EI内存在深部血管时，血管显示在内窥镜图像EI上。如图6所示，以在胃部的粘膜表面下存在血管61 (用虚线表示)来说明图像处理部101的处理。
[0107]通过两个窄频带光NL1、NL2得到的各个图像被输入到图像处理部101。各图像由多个行构成，各行包含多个像素。
[0108]强调处理部IOla针对各图像的每个行进行以下处理。在强调处理部IOla中，以放大深部的血管61的对比度的方式，对通过照射第一窄频带光NLl和第二窄频带光NL2得到的两个图像进行带间运算。
[0109]使用图6和图7说明带间运算。
[0110]图7是表示图6中的某一行LL的像素值的亮度级的图。图7的横轴示出沿着内窥镜图像EI中的行方向排列的像素位置，纵轴示出各像素位置的像素的亮度值。在图7中，用实线表示的亮度值分布RLl为第一窄频带光NLl的返回光的亮度轮廓即亮度值分布，用一点划线表示的亮度值分布RL2为第二窄频带光NL2的返回光的亮度值分布。用一点划线表示的亮度值分布RL2的亮度比用实线表示的亮度值分布RLl的亮度高是由于，第二窄频带光NL2与第一窄频带光NLl相比血红蛋白的吸收系数低。在此，如图6所示，行LL从左侧起包含η个像素,从行LL上的像素位置PPl至ΡΡ2的范围为血管61所存在的范围。
[0111]在该情况下，如图7所示，在第一窄频带光NLl的亮度值分布RLl中，亮度值在从血管61所存在的像素位置PPl至ΡΡ2的范围RV中降低。这是由于，第一窄频带光NLl被血管61的血红蛋白强吸收。即使在行LL以外的行中，第一窄频带光NLl的返回光的亮度值在血管61所存在的范围RV中也降低。
[0112]另外，如图7所示，在第二窄频带光NL2的亮度值分布RL2中，也包含从血管61所存在的像素位置PPl至ΡΡ2的范围RV在内亮度值大致相同。这是由于，第二窄频带光NL2透过血管I并不太受到吸收的影响而到达生物体组织的内部并返回。即使在行LL以外的行中，第二窄频带光NL2的返回光的亮度值在包含血管61所存在的范围RV的范围内大致相同。[0113]此外，在图7中，用虚线AVl表示与第一窄频带光NLl的返回光有关的、行LL上的多个像素的亮度值的平均值(以下称为平均亮度)，用虚线AV2表示与第二窄频带光NL2的返回光有关的、行LL上的多个像素的亮度值的平均亮度。
[0114]因此，强调处理部IOla对图7那样示出的每个行的各像素进行以下式(I)的处理。
[0115] U= (Im ( λ 1)/Im( λ 2)) XK-1..?式(I)
[0116]在此，U为亮度比，Im为每个像素的亮度，Im( λ I)为波长接近600nm( λ I)的窄频带光的返回光的亮度值，Im(λ 2)为波长接近630ηπι(λ2)的窄频带光的返回光的亮度值，K为校正系数，例如也可以使用以下式(2)的值。
[0117]K= (AVE( λ 2)/AVE( λ I))..?式(2)
[0118]在此，AVE为各行的平均亮度，AVEU I)为波长接近600ηπι(λ I)的窄频带光的返回光的亮度值的平均值，AVE(λ 2)为波长接近630ηπι(λ2)的窄频带光的返回光的亮度值的平均值。在图7中，虚线AVl表示AVEU I)的线，虚线AV2表示AVE (λ 2)的线。
[0119]而且，通过校正系数K对通过照射第一窄频带光NLl和第二窄频带光NL2得到的两个图像的平均亮度进行调整。
[0120]行LL中的通过上述式(I)计算出的亮度比U成为图8的结构。图8是表示图6中的行LL的每个像素的亮度比U的水平的图。图8的横轴示出内窥镜图像EI中的沿着行方向排列的像素位置，纵轴示出各像素位置的像素的亮度比U。在式(I)中包含负1(_1)，亮度比U的分布形成以O为基准的分布。即，在图8中，能够将用虚线表示的亮度值分布RL3称为对第一窄频带光NLl的返回光的亮度值进行校正后的分布。
[0121]通过以下式(3)对亮度比U进行运算。
[0122]V=UXR..?式(3)
[0123]在此，V表示校正后的亮度比，R表示指定血管强调水平的参数即强调系数。
[0124]行LL中的通过上述式(3)强调的亮度比V成为图9的结构。图9是表示图6中的行LL的每个像素的强调后的亮度比V的水平的图。图9的横轴示出内窥镜图像EI中的沿着行方向排列的像素位置，纵轴示出各像素位置的像素的亮度比U。即，在图9中，能够将用实线表示的亮度值分布RL4称为如一点划线的箭头Al所示那样对用虚线表示的亮度值分布RL3进行了强调校正后的分布。
[0125]通过以下式(4)从通过式(3)计算出的亮度比V计算出亮度值。
[0126]ImA( λ l)=Im( λ I) X (V+1)..?式(4)
[0127]在此，ImAU I)为波长接近600nm( λ I)的窄频带光的返回光的亮度值的校正后
的亮度值。
[0128]行LL中的通过上述式⑷强调后的亮度值ImAU I)成为图10的结构。图10是表示图6中的行LL的每个像素的波长接近600nmU I)的窄频带光的返回光的强调后的亮度值的水平的图。图10的横轴示出内窥镜图像EI中的沿着行方向排列的像素位置，纵轴示出各像素位置的像素的亮度值AB。即，在图10中，能够将用实线表示的亮度值分布RL5称为对用两点划线表示的亮度值分布RLl进行强调校正后的分布。其结果，强调处理部IOla输出通过带间运算对第一图像信号Pl (λ I)进行强调校正后的强调校正图像信号BEPl (λ I)。[0129]此外，也可以通过以下方法进行强调处理。在上述强调处理中，求出两个波长的图像的各像素的亮度值的比率，通过将亮度比乘以校正系数等来进行血管图像的强调，但是也可以例如以下式(5)所示那样对通过照射第一窄频带光NLl和第二窄频带光NL2得到的两个图像进行各像素值的除法运算，将该除法运算结果乘以通过照射第一窄频带光NLl得到的像素值来进行血管图像的强调。
[0130] ImAl ( λ I) =Im( λ I) X (Im( λ I)/Im( λ 2))..?式(5)
[0131]在此，ImAl ( λ I)为波长接近600nm( λ I)的窄频带光的返回光的亮度值的校正后
的亮度值。
[0132]即使通过使用了式(5)那样的除法运算的强调处理，也能够强调深部血管的对比度。
[0133]此外，也可以通过以下方法进行强调处理。也可以例如以下式(6)所示那样，对通过照射第一窄频带光NLl和第二窄频带光NL2得到的两个图像进行各像素值的减法运算，将该减法运算结果的绝对值乘以通过照射第一窄频带光NLl得到的像素值来进行血管图像的强调。
[0134]ImA2 ( λ I) =Im( λ I) X I Im( λ 2) _Im( λ I) I..?式(6)
[0135]在此，ImA2(A I)为校正后的波长接近600nm( λ I)的窄频带光的返回光的亮度值。
[0136]即使通过使用了式(6)那样的减法运算的强调处理，也能够强调深部血管的对比度。
[0137]因而，图像处理部IOla构成图像处理单元或者图像处理部，该图像处理单元或者图像处理部在摄像单元或者摄像部进行拍摄之后，根据在生物体组织的吸收特性方面在从包含极大值ACmax的波长频带至极小值ACmin的波长频带之间具有光谱特性的峰波长的第一图像信号PlU I)以及具有与该第一图像信号Pl U I)相比吸收特性的值且生物体组织的散射特性得到抑制的光谱特性的峰波长的第二图像信号Ρ2(λ 2)的变化量即差异实施对第一图像信号Pl (λ I)进行强调的处理来生成强调校正后的图像信号。
[0138](图像处理部的颜色变换处理)
[0139]接着，说明颜色变换处理部IOlb中的处理。颜色变换处理部IOlb被输入第二图像信号Ρ2 ( λ 2)、第三图像信号Ρ3 ( λ 3)以及强调校正图像信号BEPl ( λ I)。
[0140]在颜色变换处理部IOlb中，进行将第二图像信号Ρ2 ( λ 2)、第三图像信号Ρ3 ( λ 3)以及强调校正图像信号BEPl ( λ I)分配至RGB通道的处理。
[0141]在此，例如通过以下式(7)，将强调校正图像信号BEPl (λ I)的亮度值ImAU I)、第二图像信号Ρ2(λ2)的亮度值ImU 2)以及第三图像信号Ρ3( λ 3)的亮度值ImU 3)分配至RGB通道。
[0142][式7]
【权利要求】
1.一种内窥镜装置，其特征在于，具备: 照明部，其对被检体照射具有规定的波长频带的至少一个以上的照明光； 摄像部，其拍摄基于上述照明部的照射的来自上述被检体的返回光； 图像处理部，其在上述摄像部拍摄之后，根据第一图像信号与第二图像信号的差异实施强调上述第一图像信号的处理而生成强调校正后的图像信号，该第一图像信号是在生物体组织的吸收特性方面从包含极大值的波长频带至极小值处的波长频带之间具有光谱特性的峰波长的图像信号，该第二图像信号是与该第一图像信号相比具有上述吸收特性的值低且上述生物体组织的散射特性得到抑制的光谱特性的峰波长的图像信号；以及显示部，其根据上述强调校正后的图像信号来进行图像显示。
2.根据权利要求1所述的内窥镜装置，其特征在于， 上述照明部照射第一照明光以及第二照明光，该第一照明光是在上述生物体组织的上述吸收特性方面从包含上述极大值的波长频带至上述极小值处的波长频带之间具有光谱特性的峰波长的照明光，该第二照明光是具有与上述第一图像信号相比上述吸收特性的值低且上述生物体组织的散射特性得到抑制的光谱特性的峰波长的照明光。
3.根据权利要求2所述的内窥镜装置，其特征在于， 上述照明部照射从上 述被检体的表层部仅能够透过规定的距离的第三照明光， 上述图像处理部根据上述第一图像信号、上述第二图像信号以及由上述摄像部基于上述第三照明光的照射而拍摄得到的第三图像信号，来生成上述强调校正后的图像信号。
4.根据权利要求2或者3所述的内窥镜装置，其特征在于， 上述内窥镜装置具有通常光观察模式和窄频带光观察模式， 上述照明部在上述窄频带光观察模式时照射上述第一照明光和上述第二照明光。
5.根据权利要求4所述的内窥镜装置，其特征在于， 上述照明部具有用于使来自光源的光透过的上述通常光观察模式用的滤波器和上述窄频带光观察模式用的滤波器， 上述照明部在上述窄频带光观察模式时使来自上述光源的光通过上述窄频带光观察模式用的滤波器而射出，由此照射上述第一照明光和上述第二照明光。
6.根据权利要求1所述的内窥镜装置，其特征在于， 还具备光谱估计部，该光谱估计部根据来自上述被检体的上述返回光的至少两个摄像信号，通过光谱估计处理生成至少两个光谱估计图像信号作为上述第一图像信号和上述第二图像信号并输出， 上述图像处理部根据上述两个光谱估计图像信号生成上述强调校正后的图像信号。
7.根据权利要求6所述的内窥镜装置，其特征在于， 上述光谱估计部根据上述至少两个摄像信号，通过上述光谱估计处理生成与基于从上述被检体的表层部仅能够透过规定的距离的第三照明光的照射的返回光对应的光谱估计图像信号，作为第三图像信号而输出， 上述图像处理部根据上述第一图像信号、上述第二图像信号以及上述第三图像信号来生成上述强调校正后的图像信号。
8.根据权利要求6或者7所述的内窥镜装置，其特征在于， 上述照明部照射两个以上的照明光，上述两个以上的照明光中的至少一个照明光的波长频带比其它照明光的波长频带窄。
9.根据权利要求1所述的内窥镜装置，其特征在于， 还具备光谱估计部，该光谱估计部根据来自上述被检体的上述返回光的至少两个摄像信号，通过信号处理光谱估计出至少一个光谱图像信号而生成上述第一图像信号和上述第二图像信号中的一个， 上述图像处理部将上述一个光谱图像信号设为上述第一图像信号和上述第二图像信号中的一个信号，将由上述摄像部拍摄得到的上述返回光的图像信号设为上述第一图像信号和上述第二图像信号中的另一个信号，实施强调上述第一图像信号的处理而生成上述强调校正后的图像信号。
10.根据权利要求9所述的内窥镜装置，其特征在于， 上述另一个信号为通过上述摄像部对由上述照明部照射的窄频带光进行拍摄得到的上述返回光的图像信号。
11.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， 上述第一照明光为波长接近585nm至615nm的窄频带光，上述第二照明光为波长接近61Onm至730nm的窄频带光。
12.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， 上述第一照明光为波长接近600nm的窄频带光，上述第二照明光为波长接近630nm的窄频带光。
13.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， 上述第一照明光为波长接近600nm的窄频带光，上述第二照明光为在波长730nm以后的波长频带中具有峰波长的窄频带光。
【文档编号】A61B1/00GK103582445SQ201280026794
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2012年11月6日 优先权日:2012年3月30日
【发明者】五十岚诚, 野波彻绪 申请人:奥林巴斯医疗株式会社, 奥林巴斯株式会社
【专利摘要】内窥镜装置(1)包括：光源装置(4)，其对被检体照射具有规定的波长频带的至少一个以上的照明光；摄像元件(2)，其对基于光源装置(4)的照射的来自被检体的返回光进行拍摄；视频处理器(7)；以及观察监视器(5)。视频处理器(7)根据第一图像信号(NL1)与第二图像信号(NL2)之间的差异实施强调第一图像信号(NL1)的处理而生成强调校正后的图像信号，该第一图像信号(NL1)是在生物体组织的吸收特性方面从包含极大值的波长频带至极小值处的波长频带之间具有光谱特性的峰波长的图像信号，该第二图像信号(NL2)是与该第一图像信号(NL1)相比具有吸收特性的值低且生物体组织的散射特性得到抑制的光谱特性的峰波长的图像信号。
【专利说明】内窥镜装置
【技术领域】[0001]本发明涉及一种内窥镜装置，特别是涉及一种能够显示被检体内部的血管的内窥
镜装置。
【背景技术】
[0002]以往，在医疗领域中，使用内窥镜进行着低侵入的各种检查、手术。手术师在体腔内插入内窥镜，观察由设置在内窥镜插入部的前端部的摄像装置拍摄得到的被摄体，根据需要能够使用插入到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需要进行开腹等，因此具有患者的身体负担小这种优点。
[0003]内窥镜装置构成为包含内窥镜、与内窥镜相连接的图像处理装置以及观察监视器。通过设置于内窥镜插入部的前端部的摄像元件来拍摄病变部，在该监视器中显示其图像。手术师能够一边观察该监视器所显示的图像一边进行诊断或者需要的处置。
[0004]另外，在内窥镜装置中不仅是使用了白色光的通常光观察，还能够进行使用了红外光等特殊光的特殊光观察以观察内部的血管。
[0005]在红外内窥镜装置的情况下，例如将在波长接近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，从光源装置将波长接近805nm和接近930nm的红外光分时照射到被摄体。通过CXD拍摄得到的被摄体图像的信号被输入到红外内窥镜装置的处理器。例如日本特开2000-41942号公报所公开那样，关于这种红外内窥镜装置，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⑶而输出到监视器。将由ICG吸收多的图像的接近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ICG时的红外图像。
[0006]例如，使用内窥镜来切开、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，为了避免电手术刀等切开粘膜中的较粗的血管，手术师确认这种血管的位置来进行切开等处置。有可能引起重度出血的血管从粘膜下层在固有肌层上分布。在ESD等手术中产生重度出血的情况下，此时必须进行止血作业，因此导致手术时间延长。
[0007]但是，为了使用上述红外内窥镜装置来确认血管的位置，如上所述，需要静脉注射ICG等药剂这种烦杂的作业。
[0008]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，因此还存在导致图像中的血管模糊的问题。
[0009]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需要进行投放药剂这种烦杂的作业并且能够清楚地显示粘膜深部的血管的内窥镜装置。
【发明内容】
[0010]本发明的一个方式的内窥镜装置具备:照明部，其对被检体照射具有规定的波长频带的至少一个以上的照明光；摄像部，其拍摄基于上述照明部的照射的来自上述被检体的返回光；图像处理部，其在上述摄像部拍摄之后，根据第一图像信号与第二图像信号的差异实施强调上述第一图像信号的处理而生成强调校正后的图像信号，该第一图像信号是在生物体组织的吸收特性方面从包含极大值的波长频带至极小值处的波长频带之间具有光谱特性的峰波长的图像信号，该第二图像信号是与该第一图像信号相比具有上述吸收特性的值低且上述生物体组织的散射特性得到抑制的光谱特性的峰波长的图像信号；以及显示部，其根据上述强调校正后的图像信号来进行图像显示。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]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。
[0012]图2是表示第一实施方式所涉及的旋转滤波器14的结构的图。
[0013]图3是用于说明第一实施方式所涉及的窄频带光观察中的整体处理的流程的图。
[0014]图4是表示第一实施方式所涉及的静脉血的光的吸收特性的图。
[0015]图5是用于说明第一实施方式所涉及的、第一窄频带光NL1(X I)与第二窄频带光NL2 (λ 2)的生物体组织内的光的传播量的图。
[0016]图6是表示用于说明第一实施方式所涉及的、内窥镜图像中的血管的强调显示的内窥镜图像的例子的图。
[0017]图7是表示图6中的某一行LL的像素值的亮度水平的图。
[0018]图8是表示图6中的行LL的每个像素的亮度比U的水平的图。
[0019]图9是表示图6中的行LL的每个像素的被强调的亮度比V的水平的图。
[0020]图10是表示图6中的行LL的每个像素的波长接近600nm( λ I)的窄频带光的返回光的被强调的亮度值的水平的图。
[0021]图11是用于说明第一实施方式所涉及的图像处理部101中的对从摄像元件2得到的图像进行的处理的流程的图。
[0022]图12是表示第二实施方式所涉及的内窥镜装置IA的结构的结构图。
[0023]图13是用于说明第二实施方式所涉及的、窄频带光观察中的整体处理的流程的图。
[0024]图14是表示用于说明第二实施方式所涉及的、从三个宽频带光的图像信号B、G、R估计三个窄频带光的光谱图像信号el、e2、e3的情况的光谱特性的图。
[0025]图15是表示用于说明第二实施方式所涉及的、从两个宽频带光的图像信号和一个窄频带光的图像信号来估计三个窄频带光的光谱图像信号的情况的光谱特性的图。
[0026]图16是表示用于说明第二实施方式所涉及的、一个窄频带光Rn不包含被估计的光谱估计图像信号的窄频带光的情况的光谱特性的图。
[0027]图17是表示用于说明第二实施方式所涉及的、从一个宽频带光的图像信号和两个窄频带光的图像信号来估计三个窄频带光的光谱估计图像信号的情况的光谱特性的图。
[0028]图18是表示用于说明第二实施方式所涉及的、从三个窄频带光的图像信号来估计三个窄频带光的光谱估计图像信号的情况的光谱特性的图。
[0029]图19是表示用于说明第二实施方式所涉及的、从四个窄频带光的图像信号来估计三个窄频带光的光谱图像信号的情况的光谱特性的图。[0030]图20是用于说明第二实施方式所涉及的图像处理部IOlA中的对从摄像元件2得到的图像进行的处理的流程的图。
[0031]图21是表示第三实施方式所涉及的旋转滤波器14A的结构的图。
[0032] 图22是用于说明第三实施方式所涉及的特殊光观察模式中的整体处理的流程的图。
[0033]图23是用于说明第三实施方式所涉及的图像处理部IOlB中的对从摄像元件2得到的图像进行的处理的流程的图。
[0034]图24是表示用于说明第三实施方式所涉及的、从三个(或者两个)宽频带光的图像信号B、G、R来估计两个窄频带光的光谱估计图像信号el、e3的情况的光谱特性的图。
[0035]图25是表示用于说明第三实施方式所涉及的、在波长接近600nm( λ I)的窄频带光的图像信号Rn与一个光谱估计图像信号e2之间进行带间运算的情况的光谱特性的图。
[0036]图26是用于说明第三实施方式的变形例I的图像处理部IOlB中的对从摄像元件2得到的图像进行的处理的流程的图。
[0037]图27是表示用于说明第三实施方式的变形例I所涉及的、在波长接近630nm( λ 2)的窄频带光的图像信号Rn与一个光谱估计图像信号el之间进行带间运算的情况的光谱特性的图。
[0038]图28是表示用于说明第三实施方式的变形例2所涉及的、从三个窄频带光的图像信号Bn、Gn、Rn估计一个光谱估计图像信号e2的情况的光谱特性的图。
[0039]图29是表示用于说明第三实施方式的变形例2的图像处理部IOlB中的对从摄像元件2得到的图像进行的处理的流程的图。
[0040]图30是表示用于说明第三实施方式的变形例2所涉及的、在波长接近630nm ( λ 2)的窄频带光的图像信号Rn与一个光谱估计图像信号el之间进行带间运算的情况的光谱特性的图。
[0041]图31是用于说明与各实施方式的共通的变形例6有关的、从两个窄频带光中的一个生成另一个的处理部的结构的图。
[0042]图32是表示用于说明与各实施方式的共通的变形例6有关的、虚拟生成的窄频带光的光谱特性的图。
[0043]图33是表示用于说明各实施方式的共通的变形例7的、静脉血的光的吸收特性的图。
[0044]图34是使用能够以中心波长IOnm步长按时间序列照射窄频带照明光的光谱内窥镜装置对动物的腹腔内进行拍摄得到的图像的示意图。
[0045]图35是对图34的多个单色图像在纵轴示出各图像中的行-A上的强度(对数显示的像素值)的曲线图。
【具体实施方式】
[0046]下面，参照【专利附图】
【附图说明】本发明的实施方式。
[0047](第一实施方式)
[0048](内窥镜装置的结构)
[0049]下面，参照【专利附图】
【附图说明】本发明的实施方式。[0050]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。
[0051]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，其具有作为摄像元件的CCD2，该CCD2作为插入到体腔内而拍摄体腔内组织的生物体图像信息获取单元或者生物体图像信息获取部；光源装置4，其将照明光提供给电子内窥镜3 ;以及视频处理器7，其对来自电子内窥镜3的CCD2的摄像信号进行信号处理，将内窥镜图像显示在观察监视器5中。内窥镜装置I具有通常光观察模式和窄频带光观察模式这两个模式。此外，在以下说明中，内窥镜装置I的通常光观察模式与以往的通常光观察模式相同，因此省略说明通常光观察模式的结构，主要说明窄频带光观察模式。
[0052]CCD2构成接收照射到被检体的照明光的返回光来拍摄被检体的摄像部或者摄像单元。
[0053]作为照明单元或者照明部的光源装置4构成为包括:氙气灯11，其发出照明光(白色光)；热线截止滤波器12，其切断白色光的热线；光圈装置13，其对经由热线截止滤波器12的白色光的光量进行控制；作为频带限制单元或者频带限制部的旋转滤波器14，其使照明光成为面顺序光；聚光透镜16，其使经由旋转滤波器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，其对旋转滤波器14的旋转进行控制。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。
[0054]图2是表示旋转滤波器14的结构的图。旋转滤波器14是使来自作为光源的氙气灯11的光透过的滤波器。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，形成以中心为旋转轴的结构，具有两个滤波器群。在旋转滤波器14的外周侧，沿着周向配置构成用于输出具有通常光观察用的光谱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Hg、B (蓝)滤波器部14b作为第一滤波器群。
[0055]在旋转滤波器14的内周侧，沿着周向配置使三个规定的窄频带波长的光透过的三个滤波器14-600、14-630、14-540作为第二滤波器群。
[0056]滤波器14-600构成为作为窄频带光使波长接近600ηπι(λ I)的光透过。滤波器14-630构成为作为窄频带光使波长接近630nm( λ 2)的光透过。滤波器14-540构成为作为窄频带光使波长接近540nm( λ 3)的光透过。
[0057]在此，所谓“接近”，在波长接近600nm的情况下意味着中心波长为600nm且宽度以波长600nm为中心而例如具有20nm(即波长600nm左右的波长590nm至6IOnm)的范围的分布的窄频带光。对于其它波长的波长630nm和后述的波长540nm也相同。
[0058]旋转滤波器14配置在从作为照明光的射出部的氙气灯11到(XD2的摄像面的光路上，在各模式下，进行限制以使照明光的多个波长频带中的至少两个(在此为三个)波长频带变窄。
[0059]而且，控制电路17对用于使旋转滤波器14旋转的电动机18进行控制来对旋转滤波器14的旋转进行控制。
[0060]在电动机18上连接支架19a，在小齿轮19b上连接未图示的电动机，将支架19a安装成与小齿轮19b螺纹结合。控制电路17通过对与小齿轮19b相连接的电动机的旋转进行控制，能够使旋转滤波器14在箭头d示出的方向上移动。因此，控制电路17根据后述的用户的模式切换操作对与小齿轮1%相连接的电动机进行控制，以在通常光观察模式时使第一滤波器群位于光路上，在窄频带光观察模式时使第二滤波器群位于光路上。
[0061]此外，从电源部10对氙气灯11、光圈装置13、旋转滤波器电动机18以及与小齿轮19b相连接的电动机(未图示)提供电力。
[0062] 因此，光源装置4构成在窄频带光观察模式时对被检体照射具有规定的波长频带的至少一个以上的照明光(在此，三个窄频带光)的照明单元或者照明部。在此，三个照明光中的至少一个(在此三个)是用于强调显示距表层Imm~2mm的深部的血管的窄频带光，剩余的一个是能够透过距被检体的表层部仅规定距离、在此仅表层附近的范围的作为第三照明光的窄频带光。
[0063]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变换器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、强调电路28、选择器29、同时化存储器30、31、32、图像处理电路33、D/A变换器34、35、36、定时发生器(以下称为T.G) 37、模式切换电路42、调光电路43、调光控制参数切换电路44、控制电路200以及作为显示图像生成单元或者显示图像生成部的合成电路201。
[0064]CXD驱动电路20驱动设置于电子内窥镜3的(XD2，使与旋转滤波器14的旋转同步的面顺序的摄像信号输出到CCD2。另外，放大器22对经由设置于电子内窥镜3的前端的对物光学系统21通过CCD2拍摄体腔内组织而得到的面顺序的摄像信号进行放大。
[0065]处理电路23对经由放大器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变换器24将经由处理电路23的面顺序的摄像信号变换为数字信号的面顺序的图像信号。
[0066]ff.B25对通过A/D变换器24数字化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以使图像信号的R信号与图像信号的B信号的明亮度相等而执行白平衡处理。
[0067]此外，以波长接近600nm的窄频带光的返回光的亮度为基准来进行W.B25中的白
平衡调整。
[0068]选择器100将来自W.B25的面顺序的图像信号分配输出至图像处理部101内的各部。
[0069]图像处理部101是将来自上述选择器100的通常光观察用的RGB的图像信号或者窄频带光观察用的三个图像信号变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，将通常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。
[0070]选择器102将来自图像处理部101的通常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。
[0071]Y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对在Y校正电路26中进行了 Y校正处理的面顺序的图像信号进行放大处理。强调电路28对在放大电路27中进行了放大处理的面顺序的图像信号实施轮廓强调处理。选择器29和同时化存储器30、31、32用于使来自强调电路28的面顺序的图像信号同时化。[0072]图像处理电路33读出同时化存储器30、31、32所存储的面顺序的各图像信号，进行运动图像颜色偏差校正处理等。D/A变换器34、35、36将来自图像处理电路33的图像信号变换为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对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。
[0073]另外，在电子内窥镜2中设置有用于切换通常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由处理电路23的摄像信号，对光源装置4的光圈装置13进行控制而进行适当的明亮度控制。
[0074]视频处理器7内的各电路执行与所指定的模式相应的规定的处理。执行与通常光观察模式和窄频带光观察模式分别相应的处理，在观察监视器5中显示通常光观察用图像或者窄频带光观察图像。如后文中所述，观察监视器5是基于强调校正后的图像信号进行图像显示的显示单元或者显示部。
[0075](窄频带光观察的整体处理的流程)
[0076]接着，简单说明本实施方式中的窄频带光观察的整体的大概流程。图3是用于说明本实施方式所涉及的窄频带光观察中的整体处理流程的图。
[0077]手术师将内窥镜的插入部插入到体腔内，在通常光观察模式下，使内窥镜插入部的前端部位于病变部附近。当确认处置对象的病变部时，手术师为了观察从粘膜下层在固有肌层上分布的较粗的、例如直径为1mm~2mm的深部血管，操作模式切换开关41来将内窥镜装置I切换到窄频带光观察模式。
[0078]在窄频带光观察模式下，内窥镜装置I的控制电路17对与小齿轮19b相连接的电动机进行控制使旋转滤波器14的位置移动以从光源装置4射出透过了第二滤波器群的光。并且，控制电路200也对视频处理器7内的各种电路进行控制，以进行用于窄频带波长观察的图像处理。
[0079]如图3所示，在窄频带光观察模式下，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，透过粘膜层照射到在粘膜下层和固有肌层上分布的血管61。在此，照明光产生部51构成为包含光源装置4、旋转滤波器14以及光导件15等，从内窥镜插入部的前端射出照明光。通过旋转滤波器14的旋转，波长接近600nm的窄频带光、波长接近630nm的窄频带光以及波长接近540nm的窄频带光连续地且依次从光源装置4射出，照射到被摄体。
[0080]波长接近600nm的窄频带光、波长接近630nm的窄频带光以及波长接近540nm的窄频带光的反射光分别被作为CCD2的反射光接收部52接收。CCD2输出各个反射光的摄像信号，经由放大器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的第一图像信号P1、波长接近630nm的第二图像信号P2以及波长接近540nm的第三图像信号P3，提供给图像处理部101。图像处理部101包含用于窄频带光观察模式的强调处理部IOla以及颜色变换处理部101b。
[0081]在使用内窥镜装置I例如切开并剥离胃、食道、大肠等消化管内壁的存在病变部的粘膜下层的ESD中，手术师必须避免电手术刀等切到组织中的较粗的血管。当将内窥镜装置I设定到窄频带光观察模式时，手术师能够清楚地描绘生物体组织的表面下的血管。
[0082]在图1的图像处理部101的强调处理部IOla中，进行用于血管61的图像强调的后述的图像处理，在颜色变换处理部IOlb中，将各图像信号分配至观察监视器5的RGB的各通道，提供给选择器102。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较粗的血管61。因此，手术师能够一边注意显示在观察监视器5的在粘膜下层和固有肌层上分布的血管61 —边对病变部实施ESD。
[0083] 在此，说明静脉血的光的吸收特性。图4是表示静脉血的光的吸收特性的图。图4的纵轴为摩尔吸光系数(cnTVM)，横轴为波长。此外，三个窄频带光的照明光还受到生物体组织本身的散射特性的影响，但是生物体组织本身的散射特性相对于波长的增加大致单调减少，因此，作为生物体组织的吸收特性，说明图4。
[0084]通常，在静脉血中以大致60:40~80:20的比例包含氧合血红蛋白(HbO2)和还原血红蛋白(Hb)(以下，将两者一起简称为血红蛋白)。光被血红蛋白吸收，但是其吸收系数根据每个光的波长不同而不同。图4示出从400nm至大致800nm为止的每个波长的静脉血的光的吸收特性，在从550nm至750nm的范围内，吸收系数在大致波长576nm的点示出极大值，在波长730nm的点示出极小值。
[0085]在窄频带光观察模式下，照射三个窄频带光，各个返回光被CCD2接收。
[0086]波长接近600nm的窄频带光(以下称为第一窄频带光NLl)是从血红蛋白的吸收特性的极大值ACmax(在此为波长576nm处的吸收系数)至极小值ACmin(在此为波长730nm处的吸收系数)的波长频带R内的波长频带的光。
[0087]波长接近630nm的窄频带光(以下称为第二窄频带光NL2)也是从血红蛋白的吸收特性的极大值ACmax至极小值ACmin的波长频带R内的光,但是为比第一窄频带光NLl的波长长、吸收系数低且生物体组织的散射特性得到抑制的波长频带的光。散射特性得到抑制意味着朝向长波长侧散射系数变低。
[0088]即，光源装置4照射第一照明光NLl以及第二照明光NL2，该第一照明光NLl在生物体组织的吸收特性方面在从包含极大值ACmax的波长频带至极小值ACmin的波长频带之间具有光谱特性的峰波长，该第二照明光NL2具有与通过第一照明光NLl得到的图像信号Pl相比吸收特性中的值低且生物体组织的散射特性得到抑制的光谱特性的峰波长。
[0089]波长接近540nm的窄频带光(以下称为第三窄频带光NL3)为从血红蛋白的吸收特性的极大值ACmax至极小值ACmin的波长频带R外的波长频带的光，是从被检体的粘膜表面的表层部仅能够透过规定距离的照明光。
[0090](XD2输出三个窄频带光的各图像的摄像信号。因此，各图像包含基于第一、第二以及第三窄频带光NL1、NL2、NL3的各返回光的多个像素信号。
[0091]并且，说明作为照明光的第一窄频带光NLl和第二窄频带光NL2在生物体组织内的光的传播。图5是用于说明第一窄频带光NLl (λ I)和第二窄频带光NL2U2)在生物体组织内的光的传播量的图。第一窄频带光NLl和第二窄频带光NL2分别在生物体组织内反复进行多重散射过程，其结果是作为返回光从粘膜表面射出。第一窄频带光NLl和第二窄频带光NL2分别具有平均自由行程MFP1、MFP2。而且，第一窄频带光NLl的平均自由行程MFPl比第二窄频带光NL2的平均自由行程MFP2短。[0092]如图5所示，波长600ηπι(λ1)的第一窄频带光NLl到达血管61附近，波长630nm(A2)的第二窄频带光NL2到达比血管61稍深的位置。使用这种两个窄频带光并且进行后述的强调处理，由此能够对较深部的血管图像进行强调显示。
[0093]因此，两个窄频带光使用满足以下要求的光。[0094]首先，在本实施方式中使用的两个窄频带光、即第一窄频带光NLl和第二窄频带光NL2使距粘膜表面62处于生物体组织内的深部的血管61图像化，在可见光的波长频带内为较长波长光。因此，第一窄频带光NLl和第二窄频带光NL2均能够到达距粘膜表面62处于生物体组织内的深部的血管61附近。因此，在本实施方式中，作为第一窄频带光NLl使用波长接近600nmUl)的窄频带光，作为第二窄频带光NL2使用波长接近630nmU2)的窄频带光。
[0095]并且，在本实施方式中使用的两个窄频带光、即第一窄频带光NLl和第二窄频带光NL2为两个窄频带光的波长差较小的光。换言之，选择两个窄频带光、即第一窄频带光NLl与第二窄频带光NL2的平均自由行程MFP1、MFP2的差小的光。平均自由行程为光的平均的传递距离，是散射系数的函数。
[0096]并且，在本实施方式中使用的两个窄频带光、即第一窄频带光NLl和第二窄频带光NL2即使为两个窄频带光的波长差较小的光，也选择两个窄频带光的吸收的差较大的光。在本实施方式中，作为第一窄频带光NL1，使用波长接近600ηπι(λ I)的窄频带光，作为第二窄频带光NL2，使用波长接近630ηπι(λ 2)的窄频带光，如图4所示，第一窄频带光NLl的摩尔吸光系数DAl与第二窄频带光NL2的摩尔吸光系数DA2的差大于在波长650nm以上的波长频带(例如波长接近700nm)选择相同波长差(例如30nm)的两个窄频带光(例如波长接近700nm的窄频带光与波长接近730nm的窄频带光)的情况下的吸收差。
[0097]即，在本实施方式中使用的两个窄频带光、即第一窄频带光NLl与第二窄频带光NL2为两个窄频带光的波长差较小且两个窄频带光的吸收差较大的光。通过使用这种两个窄频带光，不想显示的、例如从表层起几百微米深度的毛细血管等不会显示，因此能够以低噪声来仅强调显示想要显示的1_~2_深部的较粗的血管。但是，例如波长600nm和波长680nm那样即使两个窄频带光的波长差大，如果吸收差本身大则也能够与上述波长差小的组合(例如波长600nm与波长630nm)同样地以高对比度显示深部血管。
[0098]图34是使用能够以中心波长IOnm步长按时间序列照射窄频带照明光的光谱内窥镜装置对动物的腹腔内进行拍摄得到的图像的示意图。具体地说，示出将540nm、600nm、630nm的各单色图像分别分配至B通道、G通道、R通道的图像。图像中的血管Vl和血管V2是从图像中的左上方向至右下方向分布的粗血管。与血管V2相比血管Vl位于距粘膜表面深的位置。在此,从540nm至680nm以IOnm步长拍摄了共计15个图案的单色图像。
[0099]图35是对图34的多个单色图像在纵轴示出各图像中的行-A上的强度(对数显示的像素值)的图表。图35的横轴为各图像中的行-A上的像素的位置。血管Vl的像素的位置存在于接近25~50的位置，血管V2的像素的位置存在于接近75~110的位置。在存在于较浅部的血管V2以及位于深部的血管Vl两方的血管中强度衰减的照明波长、即在血管Vl和血管V2中照明光被强吸收的波长根据图35可知是大致590nm~620nm。
[0100]因而，在检测存在于从较浅部分至深部的血管时，大致590nm~620nm的窄频带光成为重要的波长信息。血管Vl存在于距粘膜表面大约Imm~2mm左右的深部分。此外，本试验结果与通过上述Beer-Lambert得到的逻辑计算结果(通过使用波长600nm前后的15nm之间的窄频带光能够以高对比度显示较粗血管)大致一致。
[0101]如上所述，包含光源装置4的照明单元或者照明部照射作为照明光的窄频带光NLl以及作为照明光的窄频带光NL2，该窄频带光NLl在生物体组织的吸收特性方面在从包含极大值ACmax的波长频带至极小值ACmin的波长频带之间具有光谱特性的峰波长,该窄频带光NL2具有与窄频带光NLl相比返回光的吸收特性中的值低且生物体组织的散射特性得到抑制的光谱特性的峰波长。
[0102]并且，包含光源装置4的照明单元或者照明部还照射能够从被检体的表层部仅透过规定距离的第三照明光NL3。
[0103](图像处理部的强调处理)
[0104]接着，说明图像处理部101中的处理。图6是表示用于说明内窥镜图像中的血管的强调显示的内窥镜图像的例子的图。
[0105]在通常光观察模式下，在拍摄得到的内窥镜图像EI内，距表层部Imm~2mm的深部血管在观察监视器5的内窥镜图像EI上不显示或者难以显示。
[0106]与此相对，在窄频带光观察模式下，当在拍摄得到的内窥镜图像EI内存在深部血管时，血管显示在内窥镜图像EI上。如图6所示，以在胃部的粘膜表面下存在血管61 (用虚线表示)来说明图像处理部101的处理。
[0107]通过两个窄频带光NL1、NL2得到的各个图像被输入到图像处理部101。各图像由多个行构成，各行包含多个像素。
[0108]强调处理部IOla针对各图像的每个行进行以下处理。在强调处理部IOla中，以放大深部的血管61的对比度的方式，对通过照射第一窄频带光NLl和第二窄频带光NL2得到的两个图像进行带间运算。
[0109]使用图6和图7说明带间运算。
[0110]图7是表示图6中的某一行LL的像素值的亮度级的图。图7的横轴示出沿着内窥镜图像EI中的行方向排列的像素位置，纵轴示出各像素位置的像素的亮度值。在图7中，用实线表示的亮度值分布RLl为第一窄频带光NLl的返回光的亮度轮廓即亮度值分布，用一点划线表示的亮度值分布RL2为第二窄频带光NL2的返回光的亮度值分布。用一点划线表示的亮度值分布RL2的亮度比用实线表示的亮度值分布RLl的亮度高是由于，第二窄频带光NL2与第一窄频带光NLl相比血红蛋白的吸收系数低。在此，如图6所示，行LL从左侧起包含η个像素,从行LL上的像素位置PPl至ΡΡ2的范围为血管61所存在的范围。
[0111]在该情况下，如图7所示，在第一窄频带光NLl的亮度值分布RLl中，亮度值在从血管61所存在的像素位置PPl至ΡΡ2的范围RV中降低。这是由于，第一窄频带光NLl被血管61的血红蛋白强吸收。即使在行LL以外的行中，第一窄频带光NLl的返回光的亮度值在血管61所存在的范围RV中也降低。
[0112]另外，如图7所示，在第二窄频带光NL2的亮度值分布RL2中，也包含从血管61所存在的像素位置PPl至ΡΡ2的范围RV在内亮度值大致相同。这是由于，第二窄频带光NL2透过血管I并不太受到吸收的影响而到达生物体组织的内部并返回。即使在行LL以外的行中，第二窄频带光NL2的返回光的亮度值在包含血管61所存在的范围RV的范围内大致相同。[0113]此外，在图7中，用虚线AVl表示与第一窄频带光NLl的返回光有关的、行LL上的多个像素的亮度值的平均值(以下称为平均亮度)，用虚线AV2表示与第二窄频带光NL2的返回光有关的、行LL上的多个像素的亮度值的平均亮度。
[0114]因此，强调处理部IOla对图7那样示出的每个行的各像素进行以下式(I)的处理。
[0115] U= (Im ( λ 1)/Im( λ 2)) XK-1..?式(I)
[0116]在此，U为亮度比，Im为每个像素的亮度，Im( λ I)为波长接近600nm( λ I)的窄频带光的返回光的亮度值，Im(λ 2)为波长接近630ηπι(λ2)的窄频带光的返回光的亮度值，K为校正系数，例如也可以使用以下式(2)的值。
[0117]K= (AVE( λ 2)/AVE( λ I))..?式(2)
[0118]在此，AVE为各行的平均亮度，AVEU I)为波长接近600ηπι(λ I)的窄频带光的返回光的亮度值的平均值，AVE(λ 2)为波长接近630ηπι(λ2)的窄频带光的返回光的亮度值的平均值。在图7中，虚线AVl表示AVEU I)的线，虚线AV2表示AVE (λ 2)的线。
[0119]而且，通过校正系数K对通过照射第一窄频带光NLl和第二窄频带光NL2得到的两个图像的平均亮度进行调整。
[0120]行LL中的通过上述式(I)计算出的亮度比U成为图8的结构。图8是表示图6中的行LL的每个像素的亮度比U的水平的图。图8的横轴示出内窥镜图像EI中的沿着行方向排列的像素位置，纵轴示出各像素位置的像素的亮度比U。在式(I)中包含负1(_1)，亮度比U的分布形成以O为基准的分布。即，在图8中，能够将用虚线表示的亮度值分布RL3称为对第一窄频带光NLl的返回光的亮度值进行校正后的分布。
[0121]通过以下式(3)对亮度比U进行运算。
[0122]V=UXR..?式(3)
[0123]在此，V表示校正后的亮度比，R表示指定血管强调水平的参数即强调系数。
[0124]行LL中的通过上述式(3)强调的亮度比V成为图9的结构。图9是表示图6中的行LL的每个像素的强调后的亮度比V的水平的图。图9的横轴示出内窥镜图像EI中的沿着行方向排列的像素位置，纵轴示出各像素位置的像素的亮度比U。即，在图9中，能够将用实线表示的亮度值分布RL4称为如一点划线的箭头Al所示那样对用虚线表示的亮度值分布RL3进行了强调校正后的分布。
[0125]通过以下式(4)从通过式(3)计算出的亮度比V计算出亮度值。
[0126]ImA( λ l)=Im( λ I) X (V+1)..?式(4)
[0127]在此，ImAU I)为波长接近600nm( λ I)的窄频带光的返回光的亮度值的校正后
的亮度值。
[0128]行LL中的通过上述式⑷强调后的亮度值ImAU I)成为图10的结构。图10是表示图6中的行LL的每个像素的波长接近600nmU I)的窄频带光的返回光的强调后的亮度值的水平的图。图10的横轴示出内窥镜图像EI中的沿着行方向排列的像素位置，纵轴示出各像素位置的像素的亮度值AB。即，在图10中，能够将用实线表示的亮度值分布RL5称为对用两点划线表示的亮度值分布RLl进行强调校正后的分布。其结果，强调处理部IOla输出通过带间运算对第一图像信号Pl (λ I)进行强调校正后的强调校正图像信号BEPl (λ I)。[0129]此外，也可以通过以下方法进行强调处理。在上述强调处理中，求出两个波长的图像的各像素的亮度值的比率，通过将亮度比乘以校正系数等来进行血管图像的强调，但是也可以例如以下式(5)所示那样对通过照射第一窄频带光NLl和第二窄频带光NL2得到的两个图像进行各像素值的除法运算，将该除法运算结果乘以通过照射第一窄频带光NLl得到的像素值来进行血管图像的强调。
[0130] ImAl ( λ I) =Im( λ I) X (Im( λ I)/Im( λ 2))..?式(5)
[0131]在此，ImAl ( λ I)为波长接近600nm( λ I)的窄频带光的返回光的亮度值的校正后
的亮度值。
[0132]即使通过使用了式(5)那样的除法运算的强调处理，也能够强调深部血管的对比度。
[0133]此外，也可以通过以下方法进行强调处理。也可以例如以下式(6)所示那样，对通过照射第一窄频带光NLl和第二窄频带光NL2得到的两个图像进行各像素值的减法运算，将该减法运算结果的绝对值乘以通过照射第一窄频带光NLl得到的像素值来进行血管图像的强调。
[0134]ImA2 ( λ I) =Im( λ I) X I Im( λ 2) _Im( λ I) I..?式(6)
[0135]在此，ImA2(A I)为校正后的波长接近600nm( λ I)的窄频带光的返回光的亮度值。
[0136]即使通过使用了式(6)那样的减法运算的强调处理，也能够强调深部血管的对比度。
[0137]因而，图像处理部IOla构成图像处理单元或者图像处理部，该图像处理单元或者图像处理部在摄像单元或者摄像部进行拍摄之后，根据在生物体组织的吸收特性方面在从包含极大值ACmax的波长频带至极小值ACmin的波长频带之间具有光谱特性的峰波长的第一图像信号PlU I)以及具有与该第一图像信号Pl U I)相比吸收特性的值且生物体组织的散射特性得到抑制的光谱特性的峰波长的第二图像信号Ρ2(λ 2)的变化量即差异实施对第一图像信号Pl (λ I)进行强调的处理来生成强调校正后的图像信号。
[0138](图像处理部的颜色变换处理)
[0139]接着，说明颜色变换处理部IOlb中的处理。颜色变换处理部IOlb被输入第二图像信号Ρ2 ( λ 2)、第三图像信号Ρ3 ( λ 3)以及强调校正图像信号BEPl ( λ I)。
[0140]在颜色变换处理部IOlb中，进行将第二图像信号Ρ2 ( λ 2)、第三图像信号Ρ3 ( λ 3)以及强调校正图像信号BEPl ( λ I)分配至RGB通道的处理。
[0141]在此，例如通过以下式(7)，将强调校正图像信号BEPl (λ I)的亮度值ImAU I)、第二图像信号Ρ2(λ2)的亮度值ImU 2)以及第三图像信号Ρ3( λ 3)的亮度值ImU 3)分配至RGB通道。
[0142][式7]
【权利要求】
1.一种内窥镜装置，其特征在于，具备: 照明部，其对被检体照射具有规定的波长频带的至少一个以上的照明光； 摄像部，其拍摄基于上述照明部的照射的来自上述被检体的返回光； 图像处理部，其在上述摄像部拍摄之后，根据第一图像信号与第二图像信号的差异实施强调上述第一图像信号的处理而生成强调校正后的图像信号，该第一图像信号是在生物体组织的吸收特性方面从包含极大值的波长频带至极小值处的波长频带之间具有光谱特性的峰波长的图像信号，该第二图像信号是与该第一图像信号相比具有上述吸收特性的值低且上述生物体组织的散射特性得到抑制的光谱特性的峰波长的图像信号；以及显示部，其根据上述强调校正后的图像信号来进行图像显示。
2.根据权利要求1所述的内窥镜装置，其特征在于， 上述照明部照射第一照明光以及第二照明光，该第一照明光是在上述生物体组织的上述吸收特性方面从包含上述极大值的波长频带至上述极小值处的波长频带之间具有光谱特性的峰波长的照明光，该第二照明光是具有与上述第一图像信号相比上述吸收特性的值低且上述生物体组织的散射特性得到抑制的光谱特性的峰波长的照明光。
3.根据权利要求2所述的内窥镜装置，其特征在于， 上述照明部照射从上 述被检体的表层部仅能够透过规定的距离的第三照明光， 上述图像处理部根据上述第一图像信号、上述第二图像信号以及由上述摄像部基于上述第三照明光的照射而拍摄得到的第三图像信号，来生成上述强调校正后的图像信号。
4.根据权利要求2或者3所述的内窥镜装置，其特征在于， 上述内窥镜装置具有通常光观察模式和窄频带光观察模式， 上述照明部在上述窄频带光观察模式时照射上述第一照明光和上述第二照明光。
5.根据权利要求4所述的内窥镜装置，其特征在于， 上述照明部具有用于使来自光源的光透过的上述通常光观察模式用的滤波器和上述窄频带光观察模式用的滤波器， 上述照明部在上述窄频带光观察模式时使来自上述光源的光通过上述窄频带光观察模式用的滤波器而射出，由此照射上述第一照明光和上述第二照明光。
6.根据权利要求1所述的内窥镜装置，其特征在于， 还具备光谱估计部，该光谱估计部根据来自上述被检体的上述返回光的至少两个摄像信号，通过光谱估计处理生成至少两个光谱估计图像信号作为上述第一图像信号和上述第二图像信号并输出， 上述图像处理部根据上述两个光谱估计图像信号生成上述强调校正后的图像信号。
7.根据权利要求6所述的内窥镜装置，其特征在于， 上述光谱估计部根据上述至少两个摄像信号，通过上述光谱估计处理生成与基于从上述被检体的表层部仅能够透过规定的距离的第三照明光的照射的返回光对应的光谱估计图像信号，作为第三图像信号而输出， 上述图像处理部根据上述第一图像信号、上述第二图像信号以及上述第三图像信号来生成上述强调校正后的图像信号。
8.根据权利要求6或者7所述的内窥镜装置，其特征在于， 上述照明部照射两个以上的照明光，上述两个以上的照明光中的至少一个照明光的波长频带比其它照明光的波长频带窄。
9.根据权利要求1所述的内窥镜装置，其特征在于， 还具备光谱估计部，该光谱估计部根据来自上述被检体的上述返回光的至少两个摄像信号，通过信号处理光谱估计出至少一个光谱图像信号而生成上述第一图像信号和上述第二图像信号中的一个， 上述图像处理部将上述一个光谱图像信号设为上述第一图像信号和上述第二图像信号中的一个信号，将由上述摄像部拍摄得到的上述返回光的图像信号设为上述第一图像信号和上述第二图像信号中的另一个信号，实施强调上述第一图像信号的处理而生成上述强调校正后的图像信号。
10.根据权利要求9所述的内窥镜装置，其特征在于， 上述另一个信号为通过上述摄像部对由上述照明部照射的窄频带光进行拍摄得到的上述返回光的图像信号。
11.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， 上述第一照明光为波长接近585nm至615nm的窄频带光，上述第二照明光为波长接近61Onm至730nm的窄频带光。
12.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， 上述第一照明光为波长接近600nm的窄频带光，上述第二照明光为波长接近630nm的窄频带光。
13.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， 上述第一照明光为波长接近600nm的窄频带光，上述第二照明光为在波长730nm以后的波长频带中具有峰波长的窄频带光。
【文档编号】A61B1/00GK103582445SQ201280026794
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2012年11月6日 优先权日:2012年3月30日
【发明者】五十岚诚, 野波彻绪 申请人:奥林巴斯医疗株式会社, 奥林巴斯株式会社
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