图像处理装置和内窥镜系统的工作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及对萎缩性胃炎的诊断时使用的图像进行处理的图像处理装置和内窥 镜系统的工作方法。
【背景技术】
[0002] 在医疗领域中，广泛进行使用具有光源装置、电子内窥镜、处理器装置的内窥镜系 统的诊断等。另外，在最近的内窥镜系统中，通过组入到电子内窥镜中的摄像元件的高灵敏 度化和尚像素化等基于尚清系统的尚分辨率化，能够显不超过现有画质的尚精度图像。由 此，即使是微细的血管或粘膜的较小病变，也能够极其真实地进行描绘。
[0003]通过这种高清化，病变部的形状和大小清楚，所以，能够容易地进行病变部的检 测。然而，不仅是病变部的形状和大小，医生还根据粘膜的微小的颜色差异来发现病变部。 例如，针对泛红但是与粘膜的颜色差异微小的部分，检测为早期病变部。针对这种稍微泛红 的部分，即使高清化并仅提高分辨率，有时也无法发现。
[0004] 因此，在专利文献1中，通过实施泛红部分更红、白色部分更白的色彩强调处理， 使病变部的边界醒目。通过进行该色彩强调处理，能够发现仅通过高清化无法检测的病变 部。
[0005] 在先技术文献
[0006] 专利文献1 :日本特许3228627号公报
[0007]近年来，根据萎缩性胃炎的状态来检测胃癌等胃的病变部。其利用了以下所示的 萎缩性胃炎与胃的病变部之间的关系性。在图26(A)所示的正常胃粘膜构造的情况下，由 于表面的粘膜层带有厚度，所以在该粘膜层中吸收并反射大部分光。因此，如图26(B)所 示，在内窥镜图像上几乎无法观察到正常胃粘膜下层内的血管。
[0008] 与此相对，如图27(A)所示，在萎缩性胃炎发展的胃粘膜构造的情况下，由于胃腺 细胞的减少而使粘膜层变薄。伴随这种萎缩性胃炎的发展而引起的胃粘膜内部构造的变化 在内窥镜图像上表现为下述（A)和（B)这样的变化。
[0009] (A)可透视到接近白色的颜色的粘膜肌板，萎缩粘膜部的颜色成为与正常部相比 退色的颜色。
[0010] (B)在萎缩粘膜部中，随着伴随萎缩而使粘膜层变薄，透视到粘膜下层的血管（参 照图 27(B))。
[0011] 因此，在基于萎缩性胃炎的胃病变部的诊断中，利用上述2个特征（A)、（B)，进行 萎缩的发展程度的判断以及正常部与胃炎部的边界的判别。
[0012] 这里，在萎缩高度发展的情况下（例如在ABC检查诊断中C组或D组中包含的萎 缩的情况下），在内窥镜图像上能够明确观察到上述2个特征（A)、（B)。然而，在萎缩没怎 么发展等萎缩发展中的情况下（例如在ABC检查诊断中B组或C组中包含的萎缩的情况 下），内窥镜图像上的萎缩部与正常部的差微小，有时很难进行萎缩的发展程度的判断以及 正常部与胃炎部的边界的判别。因此，要求在内窥镜图像上明确上述2个特征（A)、（B)，使 正常部与胃炎部的边界清楚。
[0013] 与此相关，考虑应用专利文献1的方法，但是，在该专利文献1的方法中，由于对泛 红的部分进行强调以使得泛红进一步增加，所以，无法对上述这种伴随胃的萎缩而引起的 粘膜颜色的变化进行强调，进而，无法对伴随胃的萎缩而透视到的粘膜下层的血管进行强 调显示。
【发明内容】
[0014] 本发明的目的在于，提供能够对基于萎缩性胃炎的胃的萎缩时可能引起的粘膜等 的颜色的变化进行强调的图像处理装置和内窥镜系统的工作方法。
[0015] 用于解决技术问题的手段
[0016] 为了实现上述目的，本发明的图像处理装置具有图像信号输入部、信号比计算部、 色差强调部、以及显示部。图像信号输入部输入三色的图像信号。信号比计算部基于三色 的图像信号，计算规定的二色的图像信号间的第一信号比、以及与第一信号比不同的二色 的图像信号间的第二信号比。色差强调部进行扩张处理，在该扩张处理中，对第一范围内的 第一及第二信号比与特定范围内的第一及第二信号比之差进行扩张，该特定范围与第一范 围不同。显示部显示基于实施了扩张处理的第一及第二信号比而对观察对象上的正常粘膜 与异常区域的色差进行了强调的图像。在显示部中，三色的图像信号中的至少一色的图像 信号是窄带图像信号的情况下的色差大于三色的图像信号全部是宽带图像信号的情况下 的色差。
[0017] 优选正常粘膜与异常区域的色差由如下两种色差构成：该两种色差为，基于正常 粘膜与异常区域的反射浓度之差的色差、以及基于色差强调部所进行的色差强调的色差， 三色的图像信号中的至少一色的图像信号是窄带图像信号的情况下的正常粘膜与异常区 域的反射浓度之差大于三色的图像信号全部是宽带图像信号的情况下的正常粘膜与异常 区域的反射浓度之差。优选与窄带图像信号对应的波段的波长越短，则正常粘膜与异常区 域的反射浓度之差越大。
[0018] 优选异常区域中包括：包含萎缩粘膜在内的退色调粘膜、退色调粘膜下的血管区 域、BA(Brownish Area)区域、轻度的发红区域中的至少一个。优选窄带图像信号是对被针 对血液的光吸收较高的窄带光照明的检体进行摄像而得到的。优选窄带图像信号是蓝色窄 带图像信号或者是绿色窄带图像信号，该蓝色窄带图像信号是对被针对血液的光吸收较高 的蓝色窄带光照明的检体进行摄像而得到的，该绿色窄带图像信号是对被针对血液的光吸 收较高的绿色窄带光照明的检体进行摄像而得到的。
[0019] 优选扩张处理是对第一范围内的第一及第二信号比与特定范围内的第一及第二 信号比的矢径差或偏角差进行扩张的处理。优选扩张处理在维持了第一范围的第一及第二 信号比的状态下，对第一范围的第一及第二信号比与特定范围的第一及第二信号比之差进 行扩张，显示部显示维持了正常粘膜的颜色的图像。优选图像处理装置具有计算位于第一 范围内的第一及第二信号比的平均值的平均值计算部，色差强调部对平均值与位于特定范 围内的第一及第二信号比之差进行扩张。优选针对第一范围和特定范围中的高亮度区或低 高亮度区，进行抑制色差的强调的抑制处理。优选第1信号比是作为窄带图像信号的B图 像信号与G图像信号间的B/G比，第2信号比是G图像信号与R图像信号间的G/R比。
[0020] 本发明的内窥镜系统的工作方法具有图像信号输入步骤、信号比计算步骤、色差 强调步骤、显示步骤。在图像信号输入步骤中，图像信号输入部输入三色的图像信号。在信 号比计算步骤中，信号比计算部基于所述三色的图像信号，计算规定的二色的图像信号间 的第一信号比、以及与第一信号比不同的二色的图像信号间的第二信号比。在色差强调步 骤中，色差强调部进行扩张处理，在该扩张处理中，对第一范围内的第一及第二信号比与特 定范围内的第一及第二信号比之差进行扩张，该特定范围与第一范围不同。在显示步骤中， 显示部显示基于实施了扩张处理的第一及第二信号比而对观察对象上的正常粘膜与异常 区域的色差进行了强调的图像。在显示部中，三色的图像信号中的至少一色的图像信号是 窄带图像信号的情况下的色差大于三色的图像信号全部是宽带图像信号的情况下的色差。
[0021] 发明效果
[0022] 根据本发明，能够对基于萎缩性胃炎的胃的萎缩时可能引起的粘膜等的颜色变化 进行强调。
【附图说明】
[0023] 图1是内窥镜系统的外观图。
[0024] 图2是示出第一实施方式的内窥镜系统的功能的框图。
[0025] 图3A是示出白色光的分光强度的曲线图。
[0026] 图3B是示出特殊光的分光强度的曲线图。
[0027] 图4是示出异常区域强调部的内部结构的框图。
[0028] 图5是示出第一~第五范围的位置关系的曲线图。
[0029] 图6是示出特殊光（蓝色激光的发光强度大于蓝紫色激光的发光强度）照明时得 到的表示第一及第二信号比的分布的实测数据的曲线图。
[0030] 图7是示出色差强调处理前的二维空间（纵轴（_log(B/G))、横轴（_log(G/R))) 上的第二范围和第三范围的位置的说明图。
[0031] 图8是示出色差强调处理后的二维空间上的第二范围和第三范围的位置的说明 图。
[0032] 图9是示出二维空间与色度的关系以及伴随萎缩性胃炎的发展而引起的第一及 第二信号比的分布的变化的说明图。
[0033] 图10是示出萎缩性胃炎的诊断中的一系列流程的流程图。
[0034] 图11是示出使用包含蓝色窄带光的特殊光的情况下的异常区域与使用包含蓝色 宽带光的照明光的情况下的二维空间上的第一~第五范围的位置关系的说明图。
[0035] 图12A是示出反射浓度与吸收体的吸收系数以及分布密度之间的关系的曲线图。
[0036] 图12B是示出血红蛋白的吸光系数的分布的曲线图。
[0037] 图13是示出BA区域的反射浓度分布的曲线图。
[0038] 图14是示出粘膜层内的血液密度在表层局部变高的BA的说明图。
[0039] 图15是示出使用窄带B光的情况下的第四范围与使用宽带B光的情况下的第四 范围的二维空间上的位置关系的说明图。
[0040] 图16是示出发红区域的反射浓度分布的曲线图。
[0041] 图17是示出粘膜层内的血液密度在粘膜整体中局部变高的发红的说明图。
[0042] 图18是示出使用窄带B光的情况下的第五范围与使用宽带B光的情况下的第五 范围的二维空间上的位置关系的说明图。
[0043] 图19是示出第二实施方式的内窥镜系统的功能的框图。
[0044] 图20是旋转滤光片的俯视图。
[0045] 图21是示出第三实施方式的特殊光图像处理部的功能的框图。
[0046] 图22A是示出第一范围、第二范围、第三范围的矢径的说明图。
[0047] 图22B是示出第一范围、第四范围、第五范围的矢径的说明图。
[0048] 图23是示出矢径r与矢径Er的关系的曲线图。
[0049] 图24A是示出第一范围、第二范围、第三范围的偏角的说明图。
[0050] 图24B是示出第一范围、第四范围、第五范围的偏角的说明图。
[0051] 图25是不出偏角0与偏角E 0的关系的曲线图。
[0052] 图26(A)是正常粘膜中的粘膜构造的剖视图，（B)是从表层侧观察正常粘膜的情 况下的俯视图。
[0053] 图27(A)是萎缩性胃炎时的粘膜构造（由于胃腺细胞的减少或胃组织与肠、纤维 组织的置换而使胃粘膜层变薄）的剖视图，（B)是从表层侧观察萎缩性胃炎时的粘膜的情 况下的俯视图。
【具体实施方式】
[0054] [第一实施方式]
[0055] 如图1所示，第一实施方式的内窥镜系统10具有内窥镜12、光源装置14、处理器 装置16、监视器18、以及控制台20。内窥镜12与光源装置14光学连接，并且与处理器装置 16电连接。内窥镜12具有插入到检体内的插入部21、设置在插入部的基端部分的操作部 22、设置在插入部21的前端侧的弯曲部23和前端部24。通过对操作部22的角度旋钮22a 进行操作，弯曲部23进行弯曲动作。伴随该弯曲动作，前端部24朝向期望方向。
[0056] 另外，在操作部22中，除了角度旋钮22a以外，还设有模式切换SW22b和变焦操作 部22c。模式切换SW22b用于通常观察模式和特殊观察模式这两种模式间的切换操作。通 常观察模式是在检体内的照明中使用白色光的模式。特殊观察模式是在检体内的照明中使 用泛蓝的特殊光的模式，是对基于萎缩性胃炎的胃的萎缩时可能引起的粘膜的颜色变化和 血管的透视进行强调的模式。变焦操作部22c用于驱动内窥镜12内的变焦透镜47 (参照 图2)来放大检体的变焦操作。需要说明的是，在特殊观察模式中，也可以代替特殊光而使 用白色光。