JP5872916B2

JP5872916B2 - 内視鏡システム、内視鏡システムのプロセッサ装置、及び内視鏡システムの作動方法

Info

Publication number: JP5872916B2
Application number: JP2012013316A
Authority: JP
Inventors: 加來　俊彦; 俊彦加來; 飯田　孝之; 孝之飯田
Original assignee: Fujifilm Corp
Current assignee: Fujifilm Corp
Priority date: 2012-01-25
Filing date: 2012-01-25
Publication date: 2016-03-01
Anticipated expiration: 2032-01-25
Also published as: US20140316195A1; EP2813172B1; CN103997946A; EP2813172A4; CN103997946B; WO2013111622A1; US9629527B2; EP2813172A1; JP2013150712A

Description

本発明は、被検体内における表層血管、中深層血管などの血管を抽出することができる内視鏡システム、内視鏡システムのプロセッサ装置、及び内視鏡システムの作動方法に関する。

近年の医療においては、内視鏡装置を用いた診断等が広く行われている。内視鏡装置による被検体内の観察としては、照明光として広帯域光の白色光を用いる通常光観察の他、波長を狭帯域化した狭帯域光を用いて、被検体内の血管を強調表示させる血管強調観察も行われるようになってきている。

この血管強調観察においては、血管の形状パターンから、ガンか否かを鑑別することが行われている。血管の種類としては、主に、生体組織表層に分布する表層血管とその下方に位置する中深層血管とがあり、診断の目的に応じて、いずれかの血管に着目して診断が行われることがある。この場合、着目しない血管が内視鏡画像上に混じっていると、診断の妨げになるおそれがあるため、画像上から表層血管、中深層血管のいずれかを判別し、着目するほうの血管のみを抽出した画像をモニタに表示することが求められていた。

この血管の深さ判別方法に関しては、特許文献１に、特定波長域（４１５nm、５４０nm）の狭帯域光に基づいて生成される狭帯域画像の色相が５〜３５の場合には表層血管と判別し、色相Ｈが１７０〜２００の場合に中深層血管と判別する方法が示されている。

特開２０１１−１３５９８３号公報

内視鏡による体腔内の観察時においては、部位によって、例えば食道と胃とでは、それぞれ同じ光量の光を照明しても、被検体からの戻り光の光量が異なることがある。即ち、部位によって、血管の見え方や色調が異なることがある。このように血管の色調が変わる場合には、上記特許文献１のように、色相に基づく血管判別方法では、表層血管と中深層血管とを確実に区別することは難しくなる。

本発明は、上記背景に鑑みてなされたもので、観察する部位が変わったとしても、深さが異なる複数種類の血管を確実に抽出することができる内視鏡システム、内視鏡システムのプロセッサ装置、及び内視鏡システムの作動方法を提供することを目的とする。
ることを特徴とする。

上記目的を達成するために、本発明の内視鏡システムは、青色成分と緑色成分を含む照明光を、被検体に照射する照明手段と、前記被検体からの戻り光を撮像素子で受光して撮像することによって、青色成分の情報が含まれる青色信号と緑色成分の情報が含まれる緑色信号とを有する２以上の色信号を取得する画像信号取得手段と、前記２以上の色信号を用いて各画素毎に所定の演算をすることで得られる演算値から構成される多色画像として、前記青色信号と前記緑色信号に基づく輝度比で構成される輝度比画像を生成する多色画像生成手段と、前記輝度比画像に対して、複数の観察モード毎に異なる血管抽出処理を行うことによって、前記輝度比画像から特定深さにある第１層血管が抽出された第１層血管抽出画像、または前記輝度比画像から前記第１層血管よりも深い位置にある第２層血管が抽出された第２層血管抽出画像の少なくともいずれか一方を生成する血管抽出画像生成手段とを備え、前記血管抽出画像生成手段は、前記複数の観察モード毎に設けられ、前記被検体上の粘膜、前記第１層血管、及び前記第２層血管と前記輝度比との相関関係を記憶した複数の演算値テーブルと、設定された観察モードに対応する演算値テーブルを用いた血管抽出処理を行うことによって、前記第１層血管抽出画像、または前記第２層血管抽出画像の少なくともいずれか一方を生成する血管抽出画像生成部とを備え、前記相関関係は各演算値テーブル毎に異なっていることを特徴とする。

各演算値テーブルには、前記粘膜と前記第１層血管との境界を示す演算値が第１境界値として記憶され、前記粘膜と前記第２層血管との境界を示す演算値が前記第２境界値として記憶され、前記第１及び第２境界値は、各演算値テーブル毎に異なっていることが好ましい。前記複数の観察モードは、前記被検体上の所定の部位における血管の視認性を向上させるためのモードであり、各観察モードは各部位毎に設定されていることが好ましい。

前記第１層血管抽出画像を用いて、前記第１層血管が強調または抑制された第１層血管強調・抑制画像を生成し、または前記第２層血管抽出画像を用いて、前記第２層血管が強調または抑制された第２層血管強調・抑制画像を生成する血管強調・抑制画像生成手段を備えることが好ましい。前記第１層血管強調・抑制画像または前記第２層血管強調・抑制画像の少なくともいずれか一方を表示する表示手段を備えることが好ましい。

前記照明手段は、前記照明光として、青色狭帯域光と、この青色狭帯域光により波長変換部材で波長変換される蛍光を、前記被検体に向けて同時照射し、前記画像信号取得手段は、前記青色狭帯域光及び蛍光が同時照射された被検体を、カラーの撮像素子で撮像することが好ましい。また、別の実現手段として、前記照明手段は、前記照明光として、青色狭帯域光と緑色狭帯域光を、前記被検体に向けて順次照射し、前記画像信号取得手段は、前記青色狭帯域光と前記緑色狭帯域光が順次照射される毎に、被検体をモノクロの撮像素子で順次撮像することが好ましい。前記輝度比画像は、各画素毎に青色信号を緑色信号で除することで得られるＢ／Ｇ比から構成されるＢ／Ｇ画像であることが好ましい。

本発明は、青色成分と緑色成分を含む照明光を発し、被検体からの戻り光を撮像素子で受光して撮像することによって、青色成分の情報が含まれる青色信号と緑色成分の情報が含まれる緑色信号とを有する２以上の色信号を取得する電子内視鏡を有する内視鏡システムのプロセッサ装置において、前記２以上の色信号を用いて各画素毎に所定の演算をすることで得られる演算値から構成される多色画像として、前記青色信号と前記緑色信号に基づく輝度比で構成される輝度比画像を生成する多色画像生成手段と、前記輝度比画像に対して、複数の観察モード毎に異なる血管抽出処理を行うことによって、前記輝度比画像から特定深さにある第１層血管が抽出された第１層血管抽出画像、または前記輝度比画像から前記第１層血管よりも深い位置にある第２層血管が抽出された第２層血管抽出画像の少なくともいずれか一方を生成する血管抽出画像生成手段とを備え、前記血管抽出画像生成手段は、前記複数の観察モード毎に設けられ、前記被検体上の粘膜、前記第１層血管、及び前記第２層血管と前記輝度比との相関関係を記憶した複数の演算値テーブルと、設定された観察モードに対応する演算値テーブルを用いた血管抽出処理を行うことによって、前記第１層血管抽出画像、または前記第２層血管抽出画像の少なくともいずれか一方を生成する血管抽出画像生成部とを備え、前記相関関係は各演算値テーブル毎に異なっていることを備えることを特徴とする。

本発明は、照明手段が青色成分と緑色成分を含む照明光を発し、画像信号取得手段が、被検体からの戻り光を撮像素子で受光して撮像することによって、青色成分の情報が含まれる青色信号と緑色成分の情報が含まれる緑色信号とを有する２以上の色信号を取得する電子内視鏡を有する内視鏡システム内で行われる内視鏡システムの作動方法において、多色画像生成手段が、前記２以上の色信号を用いて各画素毎に所定の演算をすることで得られる演算値から構成される多色画像として、前記青色信号と前記緑色信号に基づく輝度比で構成される輝度比画像を生成するステップと、血管抽出画像生成手段が、前記輝度比画像に対して、複数の観察モード毎に異なる血管抽出処理を行うことによって、前記輝度比画像から特定深さにある第１層血管が抽出された第１層血管抽出画像、または前記輝度比画像から前記第１層血管よりも深い位置にある第２層血管が抽出された第２層血管抽出画像の少なくともいずれか一方を生成するステップであり、血管抽出画像生成部が、前記被検体上の粘膜、前記第１層血管、及び前記第２層血管と前記輝度比との相関関係を記憶し、且つ前記相関関係が観察モード毎に異なっている複数の演算値テーブルを用い、設定された観察モードに対応する演算値テーブルを用いた血管抽出処理を行うことによって、前記第１層血管抽出画像、または前記第２層血管抽出画像の少なくともいずれか一方を生成するステップとを有することを特徴とする。

本発明によれば、複数の観察モード毎に異なる血管抽出処理を行っていることから、観察する部位が変わったとしても、その部位に対応する観察モードに切り替えることで、深さが異なる複数種類の血管を確実に抽出することができる。

内視鏡システムの外観図である。第１実施形態の内視鏡システムの電気的構成を示すブロック図である。広帯域光及び狭帯域光の発光スペクトルを示すグラフである。青色レーザ光とこの青色レーザー光を蛍光体に当てることによって励起発光する励起発光光の発光スペクトルを示すグラフである。Ｒ色、Ｇ色、Ｂ色のカラーフィルターの分光透過率を示すグラフである。第１観察モード用テーブルに記憶されている血管深さとB／G比との関係を示すグラフである。 B成分とG成分の割合が略同じ戻り光を受光したときの粘膜、表層血管、中深層血管のＢ／Ｇ比を説明するための図である。第２観察モード用テーブルに記憶されている血管深さとB／G比との関係を示すグラフである。 B成分がG成分よりも大きい戻り光を受光したときの粘膜、表層血管、中深層血管のＢ／Ｇ比を説明するための図である。第３観察モード用テーブルに記憶されている血管深さとB／G比との関係を示すグラフである。 G成分がB成分よりも大きい戻り光を受光したときの粘膜、表層血管、中深層血管のＢ／Ｇ比を説明するための図である。表層血管が強調され、中深層血管が抑制された画像を示す画像図である。表層血管が抑制され、中深層血管が強調された画像を示す画像図である。本発明の作用を示すフローチャートである。第２実施形態の内視鏡システムの電気的構成を示すブロック図である。回転フィルタの概略図である。第１観察モード用のテーブルに記憶されている血管深さとＢ−Ｇ差との関係を示すグラフである。第２観察モード用のテーブルに記憶されている血管深さとＢ−Ｇ差との関係を示すグラフである。第３観察モード用のテーブルに記憶されている血管深さとＢ−Ｇ差との関係を示すグラフである。

図１に示すように、第１実施形態の電子内視鏡システム１０は、被検体内を撮像する電子内視鏡１１と、撮像により得られた信号に基づいて内視鏡画像を生成するプロセッサ装置１２と、被検体を照明する光を発生する光源装置１３と、内視鏡画像を表示するモニタ１４とを備えている。電子内視鏡１１は、体腔内に挿入される可撓性の挿入部１６と、挿入部１６の基端部分に設けられた操作部１７と、操作部１７とプロセッサ装置１２及び光源装置１３との間を連結するユニバーサルコード１８とを備えている。

この電子内視鏡システム１０は、被検体上の表層血管を強調・抑制した表層血管強調・抑制画像と中深層血管を強調・抑制した中深層血管強調・抑制画像を生成する機能を備えている。いずれの血管強調・抑制画像を生成するかは、表層・中深層選択SW２８（図２参照）の操作によって決められる。また、内視鏡観察においては、胃、大腸、食道など各部位によって血管の見え方が異なるため、これを補正する機能も備えている。血管の見え方は、被検体から戻ってくる戻り光（反射光等）の青色成分（Ｂ成分）と緑色成分（Ｇ成分）の割合Ｐによって変化する。ここで、Ｂ成分とＧ成分が略同じであると想定される観察モードを第１観察モードとし、Ｂ成分がＧ成分よりも大きいと想定される観察モードを第２観察モードとし、Ｇ成分がＢ成分よりも大きいと想定される観察モードを第３観察モードとする。これら第１〜第３観察モードは、観察モード選択ＳＷ２９（図２参照）により切り替えられる。

挿入部１６の先端には、複数の湾曲駒を連結した湾曲部１９が形成されている。湾曲部１９は、操作部のアングルノブ２１を操作することにより、上下左右方向に湾曲動作する。湾曲部１９の先端には、体腔内撮影用の光学系等を内蔵した先端部１６ａが設けられている。先端部１６ａは、湾曲部１９の湾曲動作によって体腔内の所望の方向に向けられる。

ユニバーサルコード１８には、プロセッサ装置１２および光源装置１３側にコネクタ２４が取り付けられている。コネクタ２４は、通信用コネクタと光源用コネクタからなる複合タイプのコネクタであり、電子内視鏡１１は、このコネクタ２４を介して、プロセッサ装置１２および光源装置１３に着脱自在に接続される。

図２に示すように、光源装置１３は、広帯域光源３０と、狭帯域光源３３と、カプラー３６とを備えている。広帯域光源３０は、図３に示すように、波長が青色領域から赤色領域（約４００〜７００ｎｍ）にわたる広帯域光ＢＢを発生する。広帯域光源３０は、電子内視鏡１１の使用中、常時点灯している。広帯域光源３０から発せられた広帯域光ＢＢは、広帯域用光ファイバ４０に入射する。なお、広帯域光ＢＢとしては、キセノンランプなどの白色光ほか、中心波長４４５ｎｍのレーザ光とこのレーザ光により蛍光体から励起発光される４６０ｎｍ〜７００ｎｍの励起発光光とを合波した白色光（発光スペクトルは図４参照）を用いてもよい。

狭帯域光源３３はＬＥＤ（light Emitting Diode）やＬＤ（Laser Diode）などであり、図３に示すように、波長が４００±１０ｎｍ（中心波長４０５ｎｍ）に制限された狭帯域光ＮＢを発生する。狭帯域光源３３から発せられた狭帯域光ＮＢは、この狭帯域用光ファイバ３３ａに入射する。なお、狭帯域光ＮＢの波長は４００±１０ｎｍ（中心波長４０５ｎｍ）に限らず、例えば４４０±１０ｎｍ（中心波長４４５ｎｍ）の狭帯域光であってもよい。

カプラー３６は、電子内視鏡１１内のライトガイド４３と、広帯域用光ファイバ４０及び狭帯域用光ファイバ３３ａとを連結する。これにより、広帯域光ＢＢ及び狭帯域光ＮＢの両方が、ライトガイド４３に同時に入射する。

電子内視鏡１１は、ライトガイド４３、ＣＣＤ４４、アナログ処理回路４５（ＡＦＥ：Analog Front End）、撮像制御部４６を備えている。ライトガイド４３は大口径光ファイバ、バンドルファイバなどであり、入射端が光源装置内のカプラー３６に挿入されており、出射端が先端部１６ａに設けられた照射レンズ４８に向けられている。ライトガイド４３内で導光された広帯域光ＢＢ及び狭帯域光ＮＢは、照射レンズ４８及び先端部１６ａの端面に取り付けられた照明窓４９を通して、被検体内に照射される。被検体内で反射した広帯域光ＢＢ及び狭帯域光ＮＢは、先端部１６ａの端面に取り付けられた観察窓５０を通して、集光レンズ５１に入射する。

ＣＣＤ４４は、集光レンズ５１からの光を撮像面４４ａで受光し、受光した光を光電変換して信号電荷を蓄積し、蓄積した信号電荷を撮像信号として読み出す。読み出された撮像信号は、ＡＦＥ４５に送られる。また、ＣＣＤ４４はカラーＣＣＤであり、撮像面４４ａには、Ｂ色、Ｇ色、Ｒ色のいずれかのカラーフィルターが設けられたＢ画素、Ｇ画素、Ｒ画素の３色の画素が配列されている。

Ｂ色、Ｇ色、Ｒ色のカラーフィルターは、図５に示すような透過分布５２，５３，５４を有している。波長領域が約４００〜７００ｎｍである広帯域光ＢＢのみがＣＣＤ４４に入射した場合には、Ｂ色、Ｇ色、Ｒ色のカラーフィルターは、広帯域光ＢＢのうちそれぞれの透過分布５２，５３，５４に応じた波長の光を透過する。ここで、Ｒ画素で光電変換された信号を赤色信号Ｒ、Ｇ画素で光電変換された信号を緑色信号Ｇ、Ｂ画素で光電変換された信号を青色信号Ｂとする。

ＡＦＥ４５は、相関二重サンプリング回路（ＣＤＳ）、自動ゲイン制御回路（ＡＧＣ）、及びアナログ／デジタル変換器（Ａ／Ｄ）（いずれも図示省略）から構成されている。ＣＤＳは、ＣＣＤ４４からの撮像信号に対して相関二重サンプリング処理を施し、ＣＣＤ４４の駆動により生じたノイズを除去する。ＡＧＣは、ＣＤＳによりノイズが除去された撮像信号を増幅する。Ａ／Ｄは、ＡＧＣで増幅された撮像信号を、所定のビット数のデジタルな撮像信号に変換してプロセッサ装置１２に入力する。

撮像制御部４６は、プロセッサ装置１２内のコントローラー５９に接続されており、コントローラー５９から指示がなされたときにＣＣＤ４４に対して駆動信号を送る。ＣＣＤ４４は、撮像制御部４６からの駆動信号に基づいて、所定のフレームレートで撮像信号をＡＦＥ４５に出力する。

図２に示すように、プロセッサ装置１２は、ベース画像生成部５５と、フレームメモリ５６と、画像処理部５７と、表示制御回路５８を備えており、コントローラー５９が各部を制御している。ベース画像生成部５５は、電子内視鏡のＡＦＥ４５から出力される青色信号Ｂ、緑色信号Ｇ、赤色信号Ｒに各種信号処理を施すことによって、ベース画像を作成する。作成されたベース画像はフレームメモリ５６に一時的に記憶される。また、ＡＦＥ４５から出力される青色信号Ｂ、緑色信号Ｇ、赤色信号Ｒも、フレームメモリ５６に記憶される。なお、ベース画像は、狭帯域光ＮＢを使用せず、広帯域光ＢＢのみを使用して得られる通常観察画像や、酸素飽和度などの血管機能情報を疑似カラー化した疑似カラー画像などであってもよい。

画像処理部５７は、Ｂ／Ｇ画像生成部６１と、血管抽出画像生成部６３と、血管強調・抑制画像生成部６５とを備えている。Ｂ／Ｇ画像生成部６１は、青色信号Ｂ及び緑色信号Ｇ間の輝度比Ｂ／Ｇ（Ｂ／Ｇ比）から構成されるＢ／Ｇ画像を生成する。ここで、Ｂ／Ｇ比は、青色信号Ｂ及び緑色信号Ｇ間で、同じ位置にある画素の輝度比を示している。

血管抽出画像生成部６３は、Ｂ／Ｇ画像に基づいて、表層血管を抽出した表層血管抽出画像又は中深層血管を抽出した中深層血管抽出画像を生成する。これら血管抽出画像の生成方法は、第１〜第３観察モードのいずれに設定されているかによって、異なっている。第１観察モードに設定されている場合には、第１観察モード用テーブル６３aを用いて、表層血管抽出画像または中深層血管抽出画像を生成する。第１観察モード用テーブル６３aには、図６に示すような、輝度比Ｂ／Ｇと血管深さとの相関関係が記憶されている。この相関関係は、血管深さが大きくなるほど輝度比Ｂ／Ｇ（Ｂ／Ｇ比）も大きくなる比例関係となっている。

第１観察モードにおいては、被検体からの戻り光のうち青色波長成分（Ｂ成分）と緑色波長成分（Ｇ成分）とが略同じである。そのため、図７に示すように、血管が無い粘膜に照明光が照射された場合、その戻り光のＢ成分、Ｇ成分の比率は略同じである。これは、粘膜では大きな光の吸収がないためである。このときの平均的なＢ／Ｇ比をＰとすると、粘膜が示すＢ／Ｇ比は、Ｌｓ〜Ｐ〜Ｌｄの一定範囲に収まっている。ここで、Ｌｓは、第１観察モードにおける粘膜のＢ／Ｇ比の下限値であり、Ｌｄは第１観察モードにおける粘膜のＢ／Ｇ比の上限値である。

また、照明光が表層血管に照射された場合には、照明光のＢ成分が表層血管で大きく吸収される一方で、Ｇ成分はほとんど吸収されない。そのため、Ｂ／Ｇ比は、ほとんどがＬｓ以下となる。したがって、Ｂ／Ｇ比がＬｓ以下の画素には、表層血管が写し出されていることが分かる（即ちＬｓは粘膜と表層血管の境界値）。一方、照明光が中深層血管に照射された場合には、照明光のＧ成分が中深層血管で大きく吸収される一方で、Ｂ成分はほとんど吸収されない。そのため、Ｂ／Ｇ比は、ほとんどがＬｄ以上となる。したがって、Ｂ／Ｇ比がＬｄ以上の画素に、中深層血管が写し出されていることが分かる（即ちＬｄは粘膜と中深層血管の境界値）。

したがって、第１観察モードにおいて、表層血管抽出画像を生成する場合には、Ｂ／Ｇ画像において、Ｂ／Ｇ比がＬｓ以下の画素の画素値のみを抽出し、それ以外の画素の画素値を０とする二値化処理を行う。一方、中深層血管抽出画像を生成する場合には、Ｂ／Ｇ画像において、Ｂ／Ｇ比がＬｄ以上の画素の画素値のみを抽出し、それ以外の画素の画素値を０とする二値化処理を行う。

また、第２観察モードに設定されている場合には、第２観察モード用テーブル６３ｂを用いて、表層血管抽出画像または中深層血管抽出画像を生成する。第２観察モード用テーブル６３ｂは、上記第１観察モード用テーブル６３aと同様、図８に示すように、血管深さが大きくなるほど輝度比Ｂ／Ｇ（Ｂ／Ｇ比）も大きくなる比例関係となっている。第２観察モードにおいては、図９に示すように、被検体からの戻り光のうち青色波長成分（Ｂ成分）は緑色波長成分（Ｇ成分）よりも大きいため、Ｂ／Ｇ比は全体的に高くなる。これに伴って、粘膜と表層血管の境界値Ｌｓ´は、第１観察モード時の境界値Ｌｓよりも大きくなり、粘膜と中深層血管の境界値Ｌｄ´は、第１観察モード時の境界値Ｌｄよりも高くなる。

したがって、第２観察モードにおいて、表層血管抽出画像を生成する場合には、Ｂ／Ｇ画像において、Ｂ／Ｇ比がＬｓ´以下の画素の画素値のみを抽出し、それ以外の画素の画素値を０とする二値化処理を行う。一方、中深層血管抽出画像を生成する場合には、Ｂ／Ｇ画像において、Ｂ／Ｇ比がＬｄ´以上の画素の画素値のみを抽出し、それ以外の画素の画素値を０とする二値化処理を行う。

また、第３観察モードに設定されている場合には、第３観察モード用テーブル６３ｃを用いて、表層血管抽出画像または中深層血管抽出画像を生成する。第３観察モード用テーブル６３ｃは、上記第１観察モード用テーブル６３aと同様、図１０に示すように、血管深さが大きくなるほど輝度比Ｂ／Ｇ（Ｂ／Ｇ比）も大きくなる比例関係となっている。第３観察モードにおいては、図１１に示すように、被検体からの戻り光のうち緑色波長成分（Ｇ成分）は青色波長成分（Ｂ成分）よりも大きいため、Ｂ／Ｇ比は全体的に低くなる。これに伴って、粘膜と表層血管の境界値Ｌｓ´´は、第１観察モード時の境界値Ｌｓよりも小さくなり、粘膜と中深層血管の境界値Ｌｄ´´は、第１観察モード時の境界値Ｌｄよりも小さくなる。

したがって、第３観察モードにおいて、表層血管抽出画像を生成する場合には、Ｂ／Ｇ画像において、Ｂ／Ｇ比がＬｓ´´以下の画素の画素値のみを抽出し、それ以外の画素の画素値を０とする二値化処理を行う。一方、中深層血管抽出画像を生成する場合には、Ｂ／Ｇ画像において、Ｂ／Ｇ比がＬｄ´´以上の画素の画素値のみを抽出し、それ以外の画素の画素値を０とする二値化処理を行う。

なお、これまでの診断等から、食道、大腸、胃の各部位における平均的なＢ／Ｇ比の関係は、食道のＢ／Ｇ比＞大腸のＢ／Ｇ比＞胃のＢ／Ｇ比であることが分かっている。したがって、診断の目的その他観察条件にもよるが、大腸を観察する場合には第１観察モードに設定し、食道を観察する場合には第２観察モードに設定し、胃を観察する場合には第３観察モードに設定することが好ましい。

血管強調・抑制画像生成部６５は、表層血管抽出画像とベース画像とを合成することによって、表層血管が強調（または抑制）された表層血管強調・抑制画像を生成し、また、中深層血管抽出画像とベース画像とを合成することによって、中深層血管が強調（または抑制）された中深層血管強調・抑制画像を生成する。ここで、血管を強調する場合には、表層血管抽出画像（又は中深層血管抽出画像）における各画素の画素値を数倍増加させたものを、ベース画像の各画素の画素値に足し合わせる。また、血管を抑制する場合には、表層血管抽出画像（又は中深層血管抽出画像）における各画素の画素値を数倍増加させたものを、ベース画像の各画素の画素値から減算する。

表示制御回路５８は、血管強調・抑制画像をモニタ１４に表示する。例えば、図１２に示すように、Ｂ／Ｇ画像から抽出した表層血管７１を血管強調・抑制画像上で強調している場合には、表層血管７１は中深層血管７２よりも目立つため、表層血管７１のみに着目した診断が可能となる。反対に、図１３に示すように、Ｂ／Ｇ画像から抽出した中深層血管７２を血管強調・抑制画像上で強調している場合には、中深層血管７２は表層血管７１よりも目立つため、中深層血管７２のみに着目した診断が可能となる。

以上のように、Ｂ／Ｇ画像から着目する血管の画像のみを抽出し、その抽出した血管画像を用いて血管強調・抑制画像を生成することによって、血管以外の部分、例えば観察部位の凹凸などの情報を消すことなく、着目する血管部分のみを確実に強調・抑制処理することができる。これにより、血管に加え観察部位の凹凸など診断に役立つ情報を数多くユーザーに提供することができるため、診断能を向上させることができる。また、血管を表層と中深層に分けて別々に抽出し、それぞれを個別に強調・抑制していることから、表層血管に着目した診断や中深層血管に着目した診断が可能となる。

次に、本発明の作用について、図１４に示すフローチャートを用いて説明する。まず、第１〜第３観察モードの中から、部位に応じた観察モードを設定する。光源装置１３から発せられる広帯域光ＢＢ及び狭帯域光ＮＢは、ライトガイド４３を介して、被検体内に同時に照射される。被検体からの反射光は、カラーのＣＣＤ４４により撮像される。この撮像により得られる青色信号Ｂ、緑色信号Ｇ、赤色信号Ｒから、ベース画像を生成する。生成されたベース画像と青色信号Ｂ、緑色信号Ｇ、赤色信号Ｒは、フレームメモリ５６に一時的に記憶される。

次に、Ｂ／Ｇ画像生成部６１において、青色信号Ｂ及び緑色信号Ｇ間の輝度比Ｂ／ＧからなるＢ／Ｇ画像を生成する。このＢ／Ｇ画像から表層血管を抽出した表層血管抽出画像が生成され、また、Ｂ／Ｇ画像から中深層血管を抽出した中深層血管抽出画像が生成される。これら血管抽出には、設定した観察モードに対応する観察モード用テーブルが用いられる。血管抽出画像が生成されたら、表層血管抽出画像（または中深層血管抽出画像）とベース画像とから、表層血管（または中深層血管）が強調・抑制された血管強調・抑制画像が生成される。生成された血管強調・抑制画像は、表示制御回路５８でモニタ表示可能な信号に変換された後、図１２または図１３に示すように、モニタ１４に画像表示される。

なお、上記第１実施形態においては、光源装置１３内の広帯域光源３０から広帯域光ＢＢを発光したが、これに代えて、電子内視鏡１１の先端部１６ａに蛍光体を設置し、その蛍光体を、光源装置１３に設置した励起光光源の励起光で励起することによって、蛍光を発光させてもよい。この場合、蛍光と蛍光に吸収されなかった励起光とが合波した光が、広帯域光ＢＢとして被検体内に照射される。

本発明の第２実施形態は、被検体を照明する２種類の照明光を同時照射した第１実施形態と異なり、２種類の照明光を別々に順次照射する。ここでは、２種類の照明光として、中心波長４１５nmの青色狭帯域光GNと、中心波長５４０nmの緑色狭帯域光BNを順次照射する。したがって、第２実施形態の電子内視鏡システム１００においては、図１５に示すように、青色狭帯域光BNと緑色狭帯域光GNの順次照射のために、回転フィルタ１０１とこれを一定速度で回転させるモータ１０２を使用する。また、被検体内の撮像には、カラーのCCD４４に代えて、カラーフィルターが設けられていないモノクロのCCD１０１が用いられる。

回転フィルタ１０１は、図１６に示すように、広帯域光源３０からの広帯域光BBのうち中心波長４１５nmの青色狭帯域光BN（波長域３８０〜４３０nm）を透過させる青色フィルタ１０１ａと、広帯域光のうち中心波長５４０ｎｍの緑色狭帯域光GN（波長域５２０〜５６０ｎｍ）を透過させる緑色フィルタ１０１ｂとが、周方向に沿って設けられている。したがって、回転フィルタ１０１が回転することで、青色狭帯域光BNと緑色狭帯域光GNが、ライトガイド４３に向けて別々に順次照射される。

このように青色狭帯域光BNと緑色狭帯域光GNを順次照射することによって、ベース画像の生成方法とＢ／Ｇ画像の生成方法が、同時照射方式の第１実施形態と異なる。その他については第２実施形態は第１実施形態と同様である。ベース画像を生成する際には、青色狭帯域光BNを照射及び撮像したときに得られる青色狭帯域信号を、モニタ表示用のBチャンネル及びGチャンネルに割り当て、緑色狭帯域光GNを照射及び撮像したときに得られる緑色狭帯域信号を、モニタ表示用のRチャンネルに割り当てることによって、ベース画像を生成する。また、Ｂ／Ｇ画像を生成する際には、青色狭帯域信号及び緑色狭帯域信号間の輝度比からB／G画像を生成する。

なお、上記実施形態においては、Ｂ／Ｇ比を使って表層血管と中深層血管の分離を行ったが、これに代えて、Ｇ／Ｂ比、Ｂ−Ｇ差、Ｇ−Ｂ差、Ｂ／（Ｂ＋Ｇ）比、Ｇ／（Ｂ＋Ｇ）比、Ｂ／Ｒ比、Ｒ／Ｂ比、Ｂ−Ｒ差、Ｒ−Ｂ差、Ｂ／Ｙ比など、互いに異なる色情報を持つ２以上の色信号を用いた演算により得られる演算値によっても、それぞれの血管を分離することができる。

この演算値と血管深さとの関係は、上記実施形態と同様に、第１〜第３観察モードに対応した複数のテーブルに記憶されており、また、粘膜と表層血管との境界を示す演算値の境界値及び粘膜と中深層血管の境界を示す演算値の境界値は、各テーブル毎に異なっている。例えば、Ｂ−Ｇ差（青色信号の画素値から緑色信号の画素値を引いた値）の場合であれば、第１観察モード時に使用するテーブルには、図１７Ａに示すようなＢ−Ｇ差と血管深さとの関係が記憶されている。ここで、Ｌｓは粘膜と表層血管の境界を示すＢ−Ｇ差を示しており、Ｌｄは粘膜と中深層血管の境界を示すＢ−Ｇ差を示している。

一方、第２観察モード時に使用するテーブルには、図１７Ｂに示すようなＢ−Ｇ差と血管深さとの関係が記憶されている。このテーブルにおいては、粘膜と表層血管の境界部分のＢ−Ｇ差Ｌｓ´はＬｓよりも大きく、また、粘膜と中深層血管の境界部分のＢ−Ｇ差Ｌｄ´はＬｄよりも大きく設定されている。また、第２観察モード時に使用するテーブルには、図１７Ｃに示すようなＢ−Ｇ差と血管深さとの関係が記憶されている。このテーブルにおいては、粘膜と表層血管の境界部分のＢ−Ｇ差Ｌｓ´´はＬｓよりも小さく、また、粘膜と中深層血管の境界部分のＢ−Ｇ差Ｌｄ´´はＬｄよりも小さく設定されている。

なお、Ｇ／Ｂ比は緑色信号を青色信号で除した値であり、Ｇ−Ｂ差は緑色信号から青色信号を引いた値であり、Ｂ／（Ｂ＋Ｇ）比は青色信号を、青色信号と緑色信号の加算値で除した値であり、Ｇ／（Ｂ＋Ｇ）比は緑色信号を、青色信号と緑色信号の加算値で除した値であり、Ｂ／Ｒ比は青色信号を赤色信号で除した値であり、Ｒ／Ｂ比は赤色信号を青色信号で除した値であり、Ｂ−Ｒ差は青色信号から赤色信号を引いた値であり、Ｒ−Ｂ差は赤色信号から青色信号を引いた値であり、Ｂ／Ｙ比は緑色信号を黄色信号で除した値である（黄色信号は５００〜７００nmの波長情報を持つ信号）。

１０，１００電子内視鏡システム
１４モニタ
３０広帯域光源
３３狭帯域光源
５７画像処理部
６１Ｂ／Ｇ画像生成部
６３血管抽出画像生成部
６３ａ第１観察モード用テーブル
６３ｂ第２観察モード用テーブル
６３ｃ第３観察モード用テーブル
６５血管強調・抑制画像生成部
７１表層血管
７２中深層血管

Claims

青色成分と緑色成分を含む照明光を、被検体に照射する照明手段と、
前記被検体からの戻り光を撮像素子で受光して撮像することによって、青色成分の情報が含まれる青色信号と緑色成分の情報が含まれる緑色信号とを有する２以上の色信号を取得する画像信号取得手段と、
前記２以上の色信号を用いて各画素毎に所定の演算をすることで得られる演算値から構成される多色画像として、前記青色信号と前記緑色信号に基づく輝度比で構成される輝度比画像を生成する多色画像生成手段と、
前記輝度比画像に対して、複数の観察モード毎に異なる血管抽出処理を行うことによって、前記輝度比画像から特定深さにある第１層血管が抽出された第１層血管抽出画像、または前記輝度比画像から前記第１層血管よりも深い位置にある第２層血管が抽出された第２層血管抽出画像の少なくともいずれか一方を生成する血管抽出画像生成手段とを備え、
前記血管抽出画像生成手段は、
前記複数の観察モード毎に設けられ、前記被検体上の粘膜、前記第１層血管、及び前記第２層血管と前記輝度比との相関関係を記憶した複数の演算値テーブルと、
設定された観察モードに対応する演算値テーブルを用いた血管抽出処理を行うことによって、前記第１層血管抽出画像、または前記第２層血管抽出画像の少なくともいずれか一方を生成する血管抽出画像生成部とを備え、
前記相関関係は各演算値テーブル毎に異なっていることを特徴とする内視鏡システム。
各演算値テーブルには、前記粘膜と前記第１層血管との境界を示す演算値が第１境界値として記憶され、前記粘膜と前記第２層血管との境界を示す演算値が第２境界値として記憶され、前記第１及び第２境界値は、各演算値テーブル毎に異なっていることを特徴とする請求項１記載の内視鏡システム。
前記複数の観察モードは、前記被検体上の所定の部位における血管の視認性を向上させるためのモードであり、各観察モードは各部位毎に設定されていることを特徴とする請求項１または２記載の内視鏡システム。
前記第１層血管抽出画像を用いて、前記第１層血管が強調または抑制された第１層血管強調・抑制画像を生成し、または前記第２層血管抽出画像を用いて、前記第２層血管が強調または抑制された第２層血管強調・抑制画像を生成する血管強調・抑制画像生成手段を備えることを特徴とする請求項１ないし３いずれか１記載の内視鏡システム。
前記第１層血管強調・抑制画像または前記第２層血管強調・抑制画像の少なくともいずれか一方を表示する表示手段を備えることを特徴とする請求項４記載の内視鏡システム。
前記照明手段は、前記照明光として、青色狭帯域光と、この青色狭帯域光により波長変換部材で波長変換される蛍光を、前記被検体に向けて同時照射し、
前記画像信号取得手段は、前記青色狭帯域光及び蛍光が同時照射された被検体を、カラーの撮像素子で撮像することを特徴とする請求項１ないし５いずれか１項記載の内視鏡システム。
前記照明手段は、前記照明光として、青色狭帯域光と緑色狭帯域光を、前記被検体に向けて順次照射し、
前記画像信号取得手段は、前記青色狭帯域光と前記緑色狭帯域光が順次照射される毎に、被検体をモノクロの撮像素子で順次撮像することを特徴とする請求項１ないし５いずれか１項記載の内視鏡システム。
前記輝度比画像は、各画素毎に青色信号を緑色信号で除することで得られるＢ／Ｇ比から構成されるＢ／Ｇ画像であることを特徴とする請求項１ないし７いずれか１項記載の内視鏡システム。
青色成分と緑色成分を含む照明光を発し、被検体からの戻り光を撮像素子で受光して撮像することによって、青色成分の情報が含まれる青色信号と緑色成分の情報が含まれる緑色信号とを有する２以上の色信号を取得する電子内視鏡を有する内視鏡システムのプロセッサ装置において、
前記２以上の色信号を用いて各画素毎に所定の演算をすることで得られる演算値から構成される多色画像として、前記青色信号と前記緑色信号に基づく輝度比で構成される輝度比画像を生成する多色画像生成手段と、
前記輝度比画像に対して、複数の観察モード毎に異なる血管抽出処理を行うことによって、前記輝度比画像から特定深さにある第１層血管が抽出された第１層血管抽出画像、または前記輝度比画像から前記第１層血管よりも深い位置にある第２層血管が抽出された第２層血管抽出画像の少なくともいずれか一方を生成する血管抽出画像生成手段とを備え、
前記血管抽出画像生成手段は、
前記複数の観察モード毎に設けられ、前記被検体上の粘膜、前記第１層血管、及び前記第２層血管と前記輝度比との相関関係を記憶した複数の演算値テーブルと、
設定された観察モードに対応する演算値テーブルを用いた血管抽出処理を行うことによって、前記第１層血管抽出画像、または前記第２層血管抽出画像の少なくともいずれか一方を生成する血管抽出画像生成部とを備え、
前記相関関係は各演算値テーブル毎に異なっていることを備えることを特徴とする内視鏡システムのプロセッサ装置。
照明手段が青色成分と緑色成分を含む照明光を発し、画像信号取得手段が、被検体からの戻り光を撮像素子で受光して撮像することによって、青色成分の情報が含まれる青色信号と緑色成分の情報が含まれる緑色信号とを有する２以上の色信号を取得する電子内視鏡を有する内視鏡システム内で行われる内視鏡システムの作動方法において、
多色画像生成手段が、前記２以上の色信号を用いて各画素毎に所定の演算をすることで得られる演算値から構成される多色画像として、前記青色信号と前記緑色信号に基づく輝度比で構成される輝度比画像を生成するステップと、
血管抽出画像生成手段が、前記輝度比画像に対して、複数の観察モード毎に異なる血管抽出処理を行うことによって、前記輝度比画像から特定深さにある第１層血管が抽出された第１層血管抽出画像、または前記輝度比画像から前記第１層血管よりも深い位置にある第２層血管が抽出された第２層血管抽出画像の少なくともいずれか一方を生成するステップであり、血管抽出画像生成部が、前記被検体上の粘膜、前記第１層血管、及び前記第２層血管と前記輝度比との相関関係を記憶し、且つ前記相関関係が観察モード毎に異なっている複数の演算値テーブルを用い、設定された観察モードに対応する演算値テーブルを用いた血管抽出処理を行うことによって、前記第１層血管抽出画像、または前記第２層血管抽出画像の少なくともいずれか一方を生成するステップとを有することを特徴とする内視鏡システムの作動方法。