JP6272956B2 - Endoscope system, processor device for endoscope system, method for operating endoscope system, method for operating processor device - Google Patents
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Description
本発明は、被検体内の観察対象を撮像して得られる画像信号から血中ヘモグロビンの酸素飽和度に関する生体機能情報を求める内視鏡システム、内視鏡システムのプロセッサ装置、内視鏡システムの作動方法、プロセッサ装置の作動方法に関する。 The present invention relates to an endoscope system for obtaining biological function information related to oxygen saturation of blood hemoglobin from an image signal obtained by imaging an observation target in a subject, a processor device of the endoscope system, and an endoscope system. The present invention relates to an operating method and a processor device operating method.
医療分野においては、光源装置、内視鏡、プロセッサ装置を備える内視鏡システムを用いて診断することが一般的になっている。また、近年においては、生体機能情報の中でも血中ヘモグロビンの酸素飽和度を用いた病変部の診断が行われつつある。酸素飽和度を取得する方法としては、波長帯域と、酸化ヘモグロビンと還元ヘモグロビンの吸光係数が異なる第1信号光と第2信号光を交互に粘膜内の血管に照射して、第1及び第2信号光の各反射光を内視鏡先端部のセンサで検出する方法が知られている(特許文献1〜3)。 In the medical field, diagnosis is generally performed using an endoscope system including a light source device, an endoscope, and a processor device. In recent years, lesions are being diagnosed using the oxygen saturation of blood hemoglobin in the biological function information. As a method for obtaining the oxygen saturation, first and second signal lights having different wavelength bands and different absorption coefficients of oxyhemoglobin and deoxyhemoglobin are alternately applied to the blood vessels in the mucous membrane, and the first and second A method is known in which each reflected light of signal light is detected by a sensor at the tip of an endoscope (Patent Documents 1 to 3).
センサで検出した第1信号光の反射光に対応する画像信号と、第2信号光の反射光に対応する画像信号の各画素の信号値の比率(以下、信号比という)は、血管内の酸素飽和度に変化がなければ一定値を維持するが、酸素飽和度の変化が生じれば、それにもとなって変化する。したがって、上記画像信号の信号比に基づいて酸素飽和度を算出することができる。 The ratio of the signal value of each pixel of the image signal corresponding to the reflected light of the first signal light detected by the sensor and the image signal corresponding to the reflected light of the second signal light (hereinafter referred to as the signal ratio) If there is no change in oxygen saturation, a constant value is maintained, but if there is a change in oxygen saturation, it also changes. Therefore, the oxygen saturation can be calculated based on the signal ratio of the image signal.
特許文献1〜3のように、第1信号光と第2信号光を異なるタイミングで観察対象に照射する場合、第1,第2信号光に対応する各画像信号を得る各タイミング間で観察対象に動きがないときに酸素飽和度を最も正確に算出することができる。しかし、観察対象は、例えば食道や胃、腸等の生体であり、内視鏡システムによる観察を行っている間も、蠕動運動等によってほぼ絶えず動きがあるのが通常である。また、観察対象自体に動きがない場合でも、術者が内視鏡を動かした場合等、内視鏡側に動きがあると、相対的に観察対象に動きがあるのと同等である。 When the first signal light and the second signal light are irradiated to the observation target at different timings as in Patent Documents 1 to 3, the observation target is obtained between the timings for obtaining the image signals corresponding to the first and second signal lights. When there is no movement, the oxygen saturation can be calculated most accurately. However, the observation target is, for example, a living body such as the esophagus, stomach, intestine, and the like, and usually moves almost constantly due to a peristaltic movement or the like even during observation with the endoscope system. Even if the observation object itself does not move, if the operator moves the endoscope, such as when the operator moves the endoscope, it is equivalent to relatively moving the observation object.
観察対象や内視鏡に動きが生じると、第1,第2信号光に対応する各画像信号を得る各フレーム間で、位置ずれが生じることがある。また、観察対象や内視鏡の動きによって、観察対象への第1,第2各照明光の照射角度が変化して、第1,第2照明光の各反射光の光量比が変化してしまうことがある。これら位置ずれや光量比の変化は、酸素飽和度の算出精度が悪化する原因になる。 When a movement occurs in the observation target or the endoscope, a positional deviation may occur between the frames that obtain the image signals corresponding to the first and second signal lights. Further, the irradiation angle of the first and second illumination lights to the observation object changes due to the movement of the observation object and endoscope, and the light quantity ratio of the reflected lights of the first and second illumination lights changes. May end up. These positional deviations and changes in the light quantity ratio cause the accuracy of oxygen saturation calculation to deteriorate.
本発明は、観察対象や内視鏡の動きに対するロバスト性を高め、観察対象や内視鏡に動きがある場合でも正確に酸素飽和度を算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、内視鏡システムの作動方法、プロセッサ装置の作動方法を提供することを目的とする The present invention relates to an endoscope system and an endoscope system that can improve the robustness with respect to the movement of an observation object and an endoscope, and can accurately calculate oxygen saturation even when the observation object and the endoscope are moving. PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an operation method of an endoscope system, and an operation method of a processor device
本発明の内視鏡システムは、互いに発光スペクトルが異なる第1照明光と第2照明光を発光する光源と、第1照明光で照明中の観察対象を撮像して第1画像信号を出力し、第2照明光で照明中の観察対象を撮像して第2画像信号を出力する撮像素子と、観察対象の動き量を算出する動き量算出部と、動き量が特定範囲に収まる場合に第1及び第2画像信号を用いて酸素飽和度を算出する第1モード、または、動き量が特定範囲に収まらない場合に第1画像信号を用いて酸素飽和度を算出する第2モードによって、酸素飽和度を算出する酸素飽和度算出部と、を備える。 The endoscope system according to the present invention images a light source that emits first illumination light and second illumination light having different emission spectra, and images an observation target under illumination with the first illumination light, and outputs a first image signal. , An imaging device that images the observation target under illumination with the second illumination light and outputs a second image signal, a motion amount calculation unit that calculates the motion amount of the observation target, and the first when the motion amount falls within a specific range In the first mode in which the oxygen saturation is calculated using the first and second image signals, or in the second mode in which the oxygen saturation is calculated using the first image signal when the amount of motion does not fall within the specific range. An oxygen saturation calculation unit for calculating saturation.
例えば、動き量算出部は、撮像領域の全体で一つの前記動き量を算出し、第1、第2モードは、撮像領域の全体で一括して変更される。 For example, the motion amount calculation unit calculates one motion amount for the entire imaging region, and the first and second modes are collectively changed for the entire imaging region.
また、動き量算出部は、撮像領域を複数の領域に分け、領域毎に動き量を算出し、酸素飽和度算出部は、動き量が特定範囲に収まる領域については第1モードで酸素飽和度を算出し、動き量が特定範囲に収まらない領域については第2モードで前記酸素飽和度を算出しても良い。この場合、動き量算出部は、第1画像信号または第2画像信号の画素毎に動き量を算出しても良い。 The motion amount calculation unit divides the imaging region into a plurality of regions, calculates the motion amount for each region, and the oxygen saturation calculation unit calculates the oxygen saturation in the first mode for a region where the motion amount falls within a specific range. And the oxygen saturation may be calculated in the second mode for a region where the amount of motion does not fall within a specific range. In this case, the motion amount calculation unit may calculate the motion amount for each pixel of the first image signal or the second image signal.
第1照明光と第2照明光の発光タイミングを制御し、第1、第2モードのいずれの場合においても、第1照明光と第2照明光を交互に発光させる光源制御部を備えていても良い。 A light source controller that controls the light emission timing of the first illumination light and the second illumination light and alternately emits the first illumination light and the second illumination light in both the first and second modes is provided. Also good.
また、第1照明光と第2照明光の発光タイミングを制御し、第1モードの場合には第1照明光と第2照明光を交互に発光させ、第2モードの場合には第1照明光のみを発光させる光源制御部を備えていても良い。 In addition, the emission timing of the first illumination light and the second illumination light is controlled, and the first illumination light and the second illumination light are alternately emitted in the first mode, and the first illumination in the second mode. You may provide the light source control part which light-emits only light.
動き量算出部は、第1画像信号に含まれる赤色の画像信号と、第2画像信号に含まれる赤色の画像信号との比に基づいて動き量を算出することができる。 The motion amount calculation unit can calculate the motion amount based on a ratio between the red image signal included in the first image signal and the red image signal included in the second image signal.
第1モードは、例えば、第1画像信号に含まれる青色の画像信号と第2画像信号に含まれる緑色の画像信号の比に基づいて酸素飽和度を算出するモードである。また、第2モードは、例えば、第1画像信号に含まれる青色と緑色の画像信号の比に基づいて酸素飽和度を算出するモードである。 In the first mode, for example, the oxygen saturation is calculated based on the ratio of the blue image signal included in the first image signal and the green image signal included in the second image signal. The second mode is a mode for calculating the oxygen saturation based on, for example, the ratio of the blue and green image signals included in the first image signal.
本発明の別の内視鏡システムは、互いに発光スペクトルが異なる第1照明光と第2照明光を発光する光源と、第1照明光で照明中の観察対象を撮像して第1画像信号を出力し、第2照明光で照明中の観察対象を撮像して第2画像信号を出力する撮像素子と、観察対象の動き量を算出する動き量算出部と、第1及び第2画像信号を用いて酸素飽和度を算出する第1モードと、第1画像信号を用いて酸素飽和度を算出する第2モードとで、それぞれ酸素飽和度を算出する酸素飽和度算出部と、を備え、さらに、酸素飽和度算出部は、第1モードで算出された酸素飽和度を表す酸素飽和度画像として第1モード画像を生成する第1モード画像生成部と、第2モードで算出された酸素飽和度を表す酸素飽和度画像として第2モード画像を生成する第2モード画像生成部と、動き量が大きいほど第2モード画像の比率を高くし、かつ、動き量が小さいほど第1モード画像の比率を高くする重み付けをして、第1モード画像と第2モード画像を合成することにより、合成酸素飽和度画像を生成する重み付け合成部と、
を備える。
本発明のプロセッサ装置は、互いに発光スペクトルが異なる第1照明光と第2照明光を発光する光源と、第1照明光で照明中の観察対象を撮像して第1画像信号を出力し、第2照明光で照明中の観察対象を撮像して第2画像信号を出力する撮像素子と、を備える内視鏡システムのプロセッサ装置であり、第1画像信号と第2画像信号を受信する受信部と、観察対象の動き量を算出する動き量算出部と、動き量が特定範囲に収まる場合に第1及び第2画像信号を用いて酸素飽和度を算出する第1モード、または、動き量が特定範囲に収まらない場合に第1画像信号を用いて酸素飽和度を算出する第2モードによって、酸素飽和度を算出する酸素飽和度算出部と、を備える。
In another endoscope system of the present invention, a light source that emits first illumination light and second illumination light having different emission spectra from each other, an observation target being illuminated with the first illumination light, and a first image signal are captured. An imaging device that outputs and images the observation target under illumination with the second illumination light and outputs a second image signal; a motion amount calculation unit that calculates a motion amount of the observation target; and the first and second image signals. An oxygen saturation calculation unit for calculating oxygen saturation in each of a first mode for calculating oxygen saturation using the first mode and a second mode for calculating oxygen saturation using the first image signal; The oxygen saturation calculation unit includes a first mode image generation unit that generates a first mode image as an oxygen saturation image representing the oxygen saturation calculated in the first mode, and an oxygen saturation calculated in the second mode. Generating a second mode image as an oxygen saturation image representing The first mode image and the second mode image are weighted so that the ratio of the second mode image is increased as the amount of motion is increased, and the ratio of the first mode image is increased as the amount of motion is decreased. A weighting synthesis unit that generates a synthetic oxygen saturation image by synthesizing the mode image;
Is provided.
The processor device of the present invention captures a light source that emits first illumination light and second illumination light having different emission spectra, images an observation target under illumination with the first illumination light, outputs a first image signal, and outputs a first image signal. A receiving unit that receives the first image signal and the second image signal, the processor device of the endoscope system comprising: an imaging device that images the observation target under illumination with two illumination lights and outputs a second image signal A motion amount calculation unit that calculates the motion amount of the observation target, and a first mode that calculates oxygen saturation using the first and second image signals when the motion amount falls within a specific range, or the motion amount is An oxygen saturation calculation unit that calculates oxygen saturation in a second mode that calculates oxygen saturation using the first image signal when it does not fall within the specific range.
本発明の内視鏡システムの作動方法は、光源が互いに発光スペクトルが異なる第1照明光と第2照明光を発光し、撮像素子が、第1照明光で照明中の観察対象を撮像して第1画像信号を出力し、第2照明光で照明中の観察対象を撮像して第2画像信号を出力する撮像ステップと、動き量算出部が、観察対象の動き量を算出する動き量算出ステップと、酸素飽和度算出部が、動き量が特定範囲に収まる場合に第1及び第2画像信号を用いて酸素飽和度を算出する第1モード、または、動き量が特定範囲に収まらない場合に第1画像信号を用いて酸素飽和度を算出する第2モードによって、酸素飽和度を算出する酸素飽和度算出ステップと、を備える。 According to the operation method of the endoscope system of the present invention, the light source emits the first illumination light and the second illumination light whose emission spectra are different from each other, and the imaging element images the observation target under illumination with the first illumination light. An imaging step of outputting a first image signal, imaging an observation target under illumination with the second illumination light, and outputting a second image signal, and a motion amount calculation unit for calculating a motion amount of the observation target Step and the first mode in which the oxygen saturation calculation unit calculates the oxygen saturation using the first and second image signals when the motion amount falls within the specific range, or the motion amount does not fall within the specific range And an oxygen saturation calculating step for calculating oxygen saturation in a second mode for calculating oxygen saturation using the first image signal.
本発明のプロセッサ装置の作動方法は、互いに発光スペクトルが異なる第1照明光と第2照明光を発光する光源と、第1照明光で照明中の観察対象を撮像して第1画像信号を出力し、第2照明光で照明中の観察対象を撮像して第2画像信号を出力する撮像素子と、を備える内視鏡システムに用いるプロセッサ装置の作動方法であり、受信部が第1画像信号と第2画像信号を受信する受信ステップと、動き量算出部が、観察対象の動き量を算出する動き量算出ステップと、酸素飽和度算出部が、動き量が特定範囲に収まる場合に第1及び第2画像信号を用いて酸素飽和度を算出する第1モード、または、動き量が特定範囲に収まらない場合に第1画像信号を用いて酸素飽和度を算出する第2モードによって、酸素飽和度を算出する酸素飽和度算出ステップと、を備える。 According to the operating method of the processor device of the present invention, a light source that emits first and second illumination lights having different emission spectra, an observation target under illumination with the first illumination light, and a first image signal are output. And an image sensor that captures an image of an observation target under illumination with the second illumination light and outputs a second image signal. And a receiving step for receiving the second image signal, a motion amount calculating unit for calculating a motion amount of the observation target, and an oxygen saturation calculating unit for the first step when the motion amount falls within a specific range. And the first mode for calculating the oxygen saturation using the second image signal, or the second mode for calculating the oxygen saturation using the first image signal when the amount of motion does not fall within a specific range. Oxygen saturation calculation to calculate the degree Includes a step, a.
本発明の内視鏡システム、内視鏡システムのプロセッサ装置、内視鏡システムの作動方法、プロセッサ装置の作動方法によれば、観察対象や内視鏡に動きがある場合であっても、正確に酸素飽和度を算出することができる。すなわち、観察対象や内視鏡の動きに対するロバスト性を高めることができる。 According to the endoscope system, the processor device of the endoscope system, the operation method of the endoscope system, and the operation method of the processor device of the present invention, even if there is movement in the observation target or the endoscope, It is possible to calculate the oxygen saturation. That is, the robustness with respect to the observation object and the movement of the endoscope can be enhanced.
[第1実施形態]
図1に示すように、第1実施形態の内視鏡システム10は、内視鏡12と、光源装置14と、プロセッサ装置16、モニタ18(表示部)と、コンソール20とを有する。内視鏡12は、光源装置14と光学的に接続されるとともに、プロセッサ装置16と電気的に接続される。内視鏡12は、被検体内に挿入される挿入部21と、挿入部21の基端部分に設けられた操作部22と、挿入部21の先端側に設けられた湾曲部23及び先端部24を有している。操作部22のアングルノブ22aを操作することにより、湾曲部23は湾曲動作する。この湾曲動作にともなって、先端部24が所望の方向に向けることができる。
[First Embodiment]
As shown in FIG. 1, the
また、操作部22には、アングルノブ22aの他、観察モード切替SW(観察モード切替スイッチ)22bと、ズーム操作部22cと、静止画像を保存するためのフリーズボタン(図示しない)と、が設けられている。モード切替SW22bは、通常観察モードと、特殊観察モードの2種類のモード間の切り替え操作に用いられる。通常観察モードは、被検体内の観察対象をフルカラー画像化した通常光画像をモニタ18に表示するモードである。特殊観察モードは、観察対象の血中ヘモグロビンの酸素飽和度を画像化した酸素飽和度画像をモニタ18に表示するモードである。ズーム操作部22cは、内視鏡12内のズームレンズ47(図2参照)を駆動させて、観察対象を拡大させるズーム操作に用いられる。
In addition to the
プロセッサ装置16は、モニタ18及びコンソール20と電気的に接続される。モニタ18は、通常光画像や酸素飽和度画像等の画像、及びこれらの画像に関する情報(以下、画像情報等という)を表示する。コンソール20は、機能設定等の入力操作を受け付けるUI(ユーザインタフェース)として機能する。なお、プロセッサ装置16には、画像情報等を記録する記録部(図示省略)を接続しても良い。
The
図2に示すように、光源装置14は、中心波長473nmの第1青色レーザ光を発する第1青色レーザ光源(473LD(レーザダイオード))34と、中心波長445nmの第2青色レーザ光を発する第2青色レーザ光源(445LD)36とを発光源として備えている。これらの半導体発光素子からなる各光源34,36の発光量及び発光タイミングは、光源制御部40により個別に制御される。このため、第1青色レーザ光源34の出射光と、第2青色レーザ光源36の出射光の光量比は変更自在になっている。なお、第1,第2青色レーザ光の半値幅は±10nm程度にすることが好ましい。また、第1青色レーザ光源34と第2青色レーザ光源36は、ブロードエリア型のInGaN系レーザダイオードが利用でき、また、InGaNAs系レーザダイオードやGaNAs系レーザダイオードを用いることもできる。また、上記光源として、発光ダイオード等の発光体を用いた構成としても良い。
As shown in FIG. 2, the
光源制御部40は、通常観察モードの場合には、第2青色レーザ光源36を点灯させる。これに対して、特殊観察モードの場合には、1フレーム間隔で、第1青色レーザ光源34と第2青色レーザ光源36を交互に点灯させる。
The light
各光源34,36から出射される第1,第2青色レーザ光は、集光レンズ、光ファイバ、合波器等の光学部材(いずれも図示せず)を介してライトガイド(LG)41に入射する。ライトガイド41は、光源装置14と内視鏡12を接続するユニバーサルコード17(図1参照)と、内視鏡12に内蔵されている。ライトガイド41は、各光源34,36からの第1,第2青色レーザ光を、内視鏡12の先端部24まで伝搬する。なお、ライトガイド41としては、マルチモードファイバを使用することができる。一例として、コア径105μm、クラッド径125μm、外皮となる保護層を含めた径がφ0.3〜0.5mmの細径なファイバケーブルを使用することができる。
The first and second blue laser beams emitted from the
内視鏡12の先端部24は、照明光学系24aと撮像光学系24bを有している。照明光学系24aには、蛍光体44と、照明レンズ45が設けられている。蛍光体44には、ライトガイド41から第1,第2青色レーザ光が入射する。蛍光体44は、第1または第2青色レーザ光が照射されることで蛍光を発する。また、一部の第1または第2青色レーザ光は、そのまま蛍光体44を透過する。蛍光体44を出射した光は、照明レンズ45を介して観察対象に照射される。したがって、第1青色レーザ光源34と、第2青色レーザ光源36と、蛍光体44は観察対象に照明光を照射する光源を構成する。
The
通常観察モードにおいては、第2青色レーザ光が蛍光体44に入射するため、図3に示すスペクトルの白色光(以下、第2白色光という)が照明光として観察対象に照射される。この第2白色光は、第2青色レーザ光と、この第2青色レーザ光により蛍光体44から励起発光する緑色〜赤色の第2蛍光とから構成される。したがって、第2白色光は、波長範囲が可視光全域に及んでいる。
In the normal observation mode, since the second blue laser light is incident on the
一方、特殊観察モードにおいては、第1青色レーザ光と第2青色レーザ光が蛍光体44に交互に入射することにより、図4に示すように、互いに発光スペクトルが異なる第1白色光と第2白色光が交互に照明光として観察対象に照射される。第1白色光は、第1青色レーザ光と、この第1青色レーザ光により蛍光体44から励起発光する緑色〜赤色の第1蛍光とから構成される。したがって、第1白色光は、波長範囲が可視光全域に及んでいる。第2白色光は、通常観察モード時に照射される第2白色光と同様である。本実施形態の場合、第1白色光が第1照明光であり、第2白色光が第2照明光である。
On the other hand, in the special observation mode, when the first blue laser light and the second blue laser light are alternately incident on the
第1蛍光と第2蛍光は、波形(スペクトルの形状)がほぼ同じであり、第1蛍光の強度(I1(λ))と第2蛍光の強度(I2(λ))の比(以下、フレーム間強度比という)は、何れの波長λにおいても同じである。例えば、I2(λ1)/I1(λ1)=I2(λ2)/I1(λ2)である。このフレーム間強度比I2(λ)/I1(λ)は、酸素飽和度の算出精度に影響を与えるものであるため、光源制御部40により、予め設定された基準フレーム間強度比を維持するように高精度に制御されている。
The first fluorescence and the second fluorescence have substantially the same waveform (spectrum shape), and the ratio of the intensity of the first fluorescence (I1 (λ)) to the intensity of the second fluorescence (I2 (λ)) (hereinafter referred to as a frame). The intensity ratio) is the same at any wavelength λ. For example, I2 (λ1) / I1 (λ1) = I2 (λ2) / I1 (λ2). Since the inter-frame intensity ratio I2 (λ) / I1 (λ) affects the calculation accuracy of the oxygen saturation, the light
なお、蛍光体44は、第1及び第2青色レーザ光の一部を吸収して、緑色〜赤色に励起発光する複数種類の蛍光体(例えばYAG系蛍光体、あるいはBAM(BaMgAl10O17)等の蛍光体)を含んで構成されるものを使用することが好ましい。また、本実施形態のように、半導体発光素子を蛍光体44の励起光源として用いれば、高い発光効率で高強度の第1白色光及び第2白色光が得られる。また、各白色光の強度を容易に調整できる上に、色温度、色度の変化を小さく抑えることができる。
The
内視鏡12の撮像光学系24bは、撮像レンズ46、ズームレンズ47、センサ48を有している(図2参照)。観察対象からの反射光は、撮像レンズ46及びズームレンズ47を介してセンサ48に入射する。これにより、センサ48に観察対象の反射像が結像される。ズームレンズ47は、ズーム操作部22cを操作することでテレ端とワイド端との間を移動する。ズームレンズ47がテレ端側に移動すると観察対象の反射像が拡大する。一方、ズームレンズ47がワイド端側に移動することで、観察対象の反射像が縮小する。なお、拡大観察をしない場合(非拡大観察時)には、ズームレンズ47はワイド端に配置されている。そして、拡大観察を行う場合には、ズーム操作部22cの操作によってズームレンズ47はワイド端からテレ端側に移動される。
The imaging
センサ48は、カラーの撮像素子であり、観察対象の反射像を撮像して画像信号を出力する。センサ48としては、例えばCCD(Charge Coupled Device)イメージセンサやCMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor)イメージセンサを用いることができる。本実施形態では、センサ48はCCDイメージセンサである。また、センサ48は、撮像面にRGBカラーフィルタが設けられたRGB画素を有しており、RGBの各色の画素で光電変換をすることによってR,G,Bの三色の画像信号を出力する。
The
図5に示すように、Bカラーフィルタは380〜560nmの分光透過率を有しており、Gカラーフィルタは450〜630nmの分光透過率を有しており、Rカラーフィルタ580〜760nmの分光透過率を有している。したがって、通常観察モード時に第2白色光が観察対象に照射された場合には、B画素には第2青色レーザ光と第2蛍光の緑色成分の一部が入射し、G画素には第2蛍光の緑色成分の一部が入射し、R画素には第2蛍光の赤色成分が入射する。B画素から出力されるB画像信号は、第2青色レーザ光は第2蛍光よりも発光強度が極めて大きいので、大部分が第2青色レーザ光の反射光成分で占められている。 As shown in FIG. 5, the B color filter has a spectral transmittance of 380 to 560 nm, the G color filter has a spectral transmittance of 450 to 630 nm, and the spectral transmission of the R color filter 580 to 760 nm. Have a rate. Therefore, when the second white light is irradiated on the observation target in the normal observation mode, the second blue laser light and a part of the green component of the second fluorescence are incident on the B pixel, and the second light is incident on the G pixel. A part of the green component of the fluorescence is incident, and the red component of the second fluorescence is incident on the R pixel. The B image signal output from the B pixel is mostly occupied by the reflected light component of the second blue laser light because the second blue laser light has a much higher emission intensity than the second fluorescence.
一方、特殊観察モード時に第1白色光が観察対象に照射された場合には、B画素には第1青色レーザ光と第1蛍光の緑色成分の一部が入射し、G画素には第1蛍光の緑色成分の一部とGカラーフィルタによって減衰した第1青色レーザ光が入射し、R画素には第1蛍光の赤色成分が入射する。第1青色レーザ光は第1蛍光よりも発光強度が極めて大きいので、B画素から出力されるB画像信号の大部分は第1青色レーザ光の反射光成分で占められている。 On the other hand, when the first white light is irradiated on the observation target in the special observation mode, the first blue laser light and a part of the green component of the first fluorescence are incident on the B pixel, and the first is applied to the G pixel. A part of the green component of the fluorescence and the first blue laser light attenuated by the G color filter enter, and the red component of the first fluorescence enters the R pixel. Since the first blue laser light has an emission intensity much higher than that of the first fluorescence, most of the B image signal output from the B pixel is occupied by the reflected light component of the first blue laser light.
特殊観察モード時に第2白色光が観察対象に照射されたときのRGB各画素での光入射成分は、通常観察モードの場合と同様である。 The light incident components at the RGB pixels when the second white light is irradiated onto the observation target in the special observation mode are the same as those in the normal observation mode.
センサ48としては、撮像面にC(シアン),M(マゼンタ),Y(イエロー)及びG(グリーン)の補色フィルタを備えた、いわゆる補色イメージセンサを用いても良い。センサ48として補色イメージセンサを用いる場合は、CMYGの四色の画像信号からRGBの三色の画像信号に色変換する色変換部を、内視鏡12、光源装置14またはプロセッサ装置16のいずれかに設けておけば良い。こうすれば補色イメージセンサを用いる場合でも、CMYGの4色の画像信号から色変換によってRGB3色の画像信号を得ることができる。
As the
撮像制御部49はセンサ48の撮像制御を行う。図6に示すように、通常観察モード時には、1フレームの期間(以下、単に1フレームという)毎に、第2白色光で照明された観察対象をセンサ48で撮像する。これにより、1フレーム毎にセンサ48からRGBの各画像信号が出力される。なお、本実施形態の場合、センサ48はCCDイメージセンサなので、1フレームは例えば電荷蓄積期間(露光期間とも言う)の終了時(時刻TA)から次の電荷蓄積期間の終了時(時刻TB)までの長さの期間である。また、センサ48はCCDイメージセンサであるため、図6では読出期間と電荷蓄積期間を分けているが、ほぼ1フレームの全てを電荷蓄積期間にし、信号電荷の蓄積中に前のフレームで蓄積された信号電荷の読み出すこともできる。撮像制御部49は、こうした電荷蓄積期間の長さの調節等の制御も行う。
The imaging control unit 49 performs imaging control of the
撮像制御部49は、特殊観察モード時も、通常観察モード時と同様にしてセンサ48の撮像制御を行う。但し、特殊観察モード時には、センサ48の撮像のフレームに同期して第1白色光と第2白色光が交互に観察対象に照射される。このため、図7に示すように、センサ48は、第1白色光のもとで観察対象を撮像して得た信号電荷を1フレーム目の読出期間に読み出して、RGB各色の画像信号を出力する。そして、第2白色光のもとで観察対象を撮像して得た信号電荷を2フレーム目の読出期間に読み出して、RGB各色の画像信号を出力する。センサ48は、1フレーム目,2フレーム目ともRGBの各色の画像信号を出力するが、依拠する白色光のスペクトルが異なるので、以下では区別のために、センサ48が1フレーム目に出力するRGB各色の画像信号をそれぞれR1画像信号,G1画像信号,B1画像信号といい、2フレーム目に出力するRGB各色の画像信号をR2画像信号,G2画像信号,B2画像信号という。また、1フレーム目に出力されるB1画像信号とG1画像信号とR1画像信号を第1画像信号と称し、2フレーム目に出力されるB2画像信号とG2画像信号とR2画像信号は第2画像信号と称する。
The imaging control unit 49 controls the imaging of the
なお、酸素飽和度の算出には、例えば、B1画像信号とG2画像信号の信号比B1/G2と、R2画像信号とG2画像信号の信号比R2/G2が用いられる。これらのうち、酸素飽和度の算出に必須な信号比は、B1画像信号とG2画像信号の信号比B1/G2である。このため、第1白色光中のB1画像信号になる成分(蛍光体44を透過した第1青色レーザ光)が第1信号光であり、第2白色光中のG2画像信号になる成分(第2蛍光の緑色帯域成分)が第2信号光である。また、内視鏡システム10では、B1画像信号とG1画像信号の信号比B1/G1と、R1画像信号とG1画像信号の信号比R1/G1を用いる場合がある。この場合、第1白色光中のB1画像信号になる成分が第1信号光であり、かつ、第1白色光中のG1画像信号になる成分(第1蛍光の緑色帯域成分)が第2信号光である。
The oxygen saturation is calculated using, for example, a signal ratio B1 / G2 between the B1 image signal and the G2 image signal and a signal ratio R2 / G2 between the R2 image signal and the G2 image signal. Among these, the signal ratio essential for calculating the oxygen saturation is the signal ratio B1 / G2 between the B1 image signal and the G2 image signal. Therefore, the component that becomes the B1 image signal in the first white light (the first blue laser light transmitted through the phosphor 44) is the first signal light, and the component that becomes the G2 image signal in the second white light (the first blue light). 2 fluorescent green band component) is the second signal light. The
センサ48から出力される各色の画像信号は、CDS(correlated double sampling)/AGC(automatic gain control)回路50に送信される(図2参照)。CDS/AGC回路50は、センサ48から出力されるアナログの画像信号に相関二重サンプリング(CDS)や自動利得制御(AGC)を行う。CDS/AGC回路50を経た画像信号は、A/D変換器52によってデジタル画像信号に変換される。こうしてデジタル化された画像信号はプロセッサ装置16に入力される。
The image signals of the respective colors output from the
プロセッサ装置16は、受信部54と、画像処理切替部60と、通常観察画像処理部62と、特殊観察画像処理部64と、動き量算出部65と、画像表示信号生成部66とを備えている。受信部54は、内視鏡12から入力される画像信号を受信する。受信部54はDSP(Digital Signal Processor)56とノイズ除去部58と信号変換部59とを備えている。
The
DSP56は、受信した画像信号に対して、欠陥補正処理、オフセット処理、ゲイン補正処理、リニアマトリクス処理、ガンマ変換処理、デモザイク処理、YC変換処理等の各種信号処理を行う。欠陥補正処理では、センサ48の欠陥画素の信号が補正される。オフセット処理では、欠陥補正処理が施された画像信号から暗電流成分を除かれ、正確な零レベルを設定される。ゲイン補正処理は、オフセット処理後のRGB各画像信号に特定のゲインを乗じることにより各画像信号の信号レベルを整える。ゲイン補正処理後の各色の画像信号には、色再現性を高めるためのリニアマトリクス処理が施される。その後、ガンマ変換処理によって、各画像信号の明るさや彩度が整えられる。リニアマトリクス処理後の画像信号には、デモザイク処理(等方化処理,同時化処理とも言う)が施され、補間により各画素の欠落した色の信号を生成される。デモザイク処理によって、全画素がRGB各色の信号を有するようになる。DSP59は、デモザイク処理後の各画像信号にYC変換処理を施し、輝度信号Yと色差信号Cb,Crをノイズ除去部58に出力する。
The
ノイズ除去部58は、DSP56でデモザイク処理等が施された画像信号に対して、例えば移動平均法やメディアンフィルタ法等によるノイズ除去処理を施す。ノイズが除去された画像信号は、信号変換部59に入力され、RGBの画像信号に再変換され、画像処理切替部60に入力される。
The
画像処理切替部60は、観察モード切替SW22bが通常観察モードにセットされている場合には、画像信号を通常観察画像処理部62に入力する。一方、観察モード切替SW22bが特殊観察モードに設定されている場合、画像処理切替部60は、画像信号を特殊観察画像処理部64と動き量算出部65に入力する。
The image
通常観察画像処理部62は、色変換部68と、色彩強調部70と、構造強調部72とを有する。色変換部68は、入力された1フレーム分のRGBの各画像信号を、それぞれR画素、G画素、B画素に割り当てたRGB画像データを生成する。そして、RGB画像データに対して、さらに3×3のマトリックス処理、階調変換処理、3次元LUT処理等の色変換処理を施す。 The normal observation image processing unit 62 includes a color conversion unit 68, a color enhancement unit 70, and a structure enhancement unit 72. The color conversion unit 68 generates RGB image data in which the input RGB image signals for one frame are assigned to R pixels, G pixels, and B pixels, respectively. The RGB image data is further subjected to color conversion processing such as 3 × 3 matrix processing, gradation conversion processing, and three-dimensional LUT processing.
色彩強調部70は、色変換処理済みのRGB画像データに対して、各種色彩強調処理を施す。構造強調部72は、色彩強調処理済みのRGB画像データに対して、空間周波数強調等の構造強調処理を施す。構造強調部72で構造強調処理が施されたRGB画像データは、通常観察画像として画像表示信号生成部66に入力される。 The color enhancement unit 70 performs various color enhancement processes on the RGB image data that has been subjected to the color conversion process. The structure enhancement unit 72 performs structure enhancement processing such as spatial frequency enhancement on the RGB image data that has been subjected to color enhancement processing. The RGB image data subjected to the structure enhancement process by the structure enhancement unit 72 is input to the image display signal generation unit 66 as a normal observation image.
特殊観察画像処理部64は、酸素飽和度画像生成部76と、構造強調部78とを有する。酸素飽和度画像生成部76は、酸素飽和度を算出し、算出した酸素飽和度を表す酸素飽和度画像を生成する。
The special observation
構造強調部78は、酸素飽和度画像生成部76から入力される酸素飽和度画像に対して、空間周波数強調処理等の構造強調処理を施す。構造強調部72で構造強調処理が施された酸素飽和度画像は、画像表示信号生成部66に入力される。
The
動き量算出部65は、観察モード切替SW22bが特殊観察モードの場合に、画像処理切替部60から画像信号を取得し、取得した画像信号を用いて動き量を算出する。動きとは、観察対象の蠕動運動等による移動,変形,回転,向き等の変化や、被検体内での先端部24の移動,回転,向き等の変化による相対的な観察対象の変化、あるいは観察対象自体の変化と先端部24の変化による相対的な観察対象の変化とが組み合わせられた結果による総合的な観察対象の変化である。そして、動き量とは、こうした観察対象の動きの大きさを示す値である。
When the observation
動き量算出部65は、1フレーム目に得られるR1画像信号と2フレーム目に得られるR2画像信号の信号比に基づいて動き量を算出する。具体的には、例えば、R1画像信号とR2画像信号の信号値の比を画素毎にそれぞれ算出し、その平均値を動き量とする。このため、動き量算出部65が算出する動き量は、第1画像信号(または第2画像信号)が表す撮像領域の全体で一つ算出される。もちろん、R1画像信号とR2画像信号の信号値の比の合計値や最大値、最小値、中央値、分散等のその他統計値を動き量としても良い。R1画像信号とR2画像信号は、観察対象に動きがない場合にはほぼ同じになるので、動き量はほぼ「1」である。一方、1フレーム目と2フレーム目の間に観察対象に動きが生じると、R1画像信号とR2画像信号に差が生じ、動き量は「1」からずれた値になる。動き量は、観察対象の動きが大きいほど「1」からのずれが大きくなる。
The motion
動き量算出部65は、算出した動き量を酸素飽和度画像生成部76に入力する。酸素飽和度画像生成部76は、酸素飽和度を算出するモードとして、第1モードと第2モードとを有しており、動き量算出部65から入力される動き量に基づいて、少なくともこれらのいずれかのモードで酸素飽和度を算出する。第1モードは、第1白色光で照明中の観察対象を撮像し、1フレーム目に得られる第1画像信号と、第2白色光で照明中の観察対象を撮像し、2フレーム目に得られる第2画像信号との両方に基づいて酸素飽和度を算出するモードである。より具体的には、第1モードではB1画像信号とG2画像信号の信号比B1/G2と、R2画像信号とG2画像信号の信号比R2/G2とに基づいて酸素飽和度が算出される。一方、第2モードは、第2画像信号を用いず、第1画像信号だけに基づいて酸素飽和度を算出するモードである。より具体的には、第2モードでは、B1画像信号とG1画像信号の信号比B1/G1と、R1画像信号とG1画像信号の信号比R1/G1とに基づいて酸素飽和度が算出される。
The motion
画像表示信号生成部66は、通常観察画像または酸素飽和度画像を表示用形式の信号(表示用画像信号)に変換し、モニタ18に入力する。これにより、モニタ18には通常観察画像または酸素飽和度画像が表示される。
The image display signal generation unit 66 converts the normal observation image or the oxygen saturation image into a display format signal (display image signal) and inputs it to the
図8に示すように、酸素飽和度画像生成部76は、モード切替部80と、信号比算出部81と、相関関係記憶部82と、酸素飽和度算出部83と、画像生成部84と、を備えている。
As shown in FIG. 8, the oxygen saturation
モード切替部80は、動き量算出部65から入力される動き量を閾値(動き量の範囲を定める上限及び下限の値の組)と比較し、その結果に応じて酸素飽和度を算出するモードを切り替えるためのモード設定信号を信号比算出部81に入力する。具体的には、動き量が閾値で定められる特定範囲に収まっており、観察対象の動きが小さいと判定した場合には、酸素飽和度を算出するモードを第1モードに設定するためのモード設定信号を信号比算出部81に入力する。一方、動き量が閾値で定められる特定範囲に収まらず、観察対象の動きが大きいと判定した場合には、酸素飽和度を算出するモードを第2モードに設定するためのモード設定信号を信号比算出部81に入力する。なお、閾値及び閾値によって定められる特定範囲は、設定等により予め定められている。また、動き量は第1画像信号(または第2画像信号)が表す撮像領域の全体で一つ算出されるので、モード切替部80が行う算出モードの切り替えは、この一つの動き量に基づいて、撮像領域の全体で一括して変更される。
The
信号比算出部81は、モード切替部80から入力されるモード設定信号に応じて、酸素飽和度算出部83で用いる信号比を算出する。第1モードに設定された場合、信号比算出部81は、B1画像信号とG2画像信号の信号比B1/G2を画素毎に算出し、かつ、R2画像信号とG2画像信号の信号比R2/G2を画素毎に算出する。なお、信号比算出部81は、信号比B1/G2を算出する際に、B1画像信号,G1画像信号,R1画像信号を用いた画素間演算によって、B1画像信号から第1蛍光による信号値を除去して色の分離性を高める補正処理を施し、ほぼ第1青色レーザ光だけによる信号値に補正したB1画像信号を用いる。
The signal
一方、第2モードに設定された場合、信号比算出部81は、B1画像信号とG1画像信号の信号比B1/G1を画素毎に算出し、かつ、R1画像信号とG1画像信号の信号比R1/G1を画素毎に算出する。信号比算出部81は、これらの信号比B1/G1,R1/G1を算出する際に、B1画像信号,G1画像信号,R1画像信号を用いた画素間演算によって、B1画像信号から第1蛍光による信号値を除去し、G1画像信号からは第1レーザ光による信号値を除去して、各々の色の分離性を高める補正処理を施す。そして、ほぼ第1青色レーザ光だけによる信号値に補正されたB1画像信号と、ほぼ第1蛍光だけによる信号値に補正されたG1画像信号とを用いて信号比B1/G1及び信号比R1/G1を算出する。
On the other hand, when the second mode is set, the signal
第1モードと第2モードを比較すると、第1モードは酸素飽和度の算出に用いる信号比を算出する際に補正処理を施す画像信号がB1画像信号だけなので、B1画像信号とG1画像信号との2種類の画像信号に補正処理を施す第2モードよりも酸素飽和度の精度が高い。一方、第2モードでは、1フレーム(1フレーム目)に同時に得られる第1画像信号だけを用いて酸素飽和度を算出するので、観察対象に動きがあっても酸素飽和度の算出精度が低下しない。 Comparing the first mode and the second mode, since the first mode is only the B1 image signal that is subjected to correction processing when calculating the signal ratio used for calculating the oxygen saturation, the B1 image signal and the G1 image signal The accuracy of oxygen saturation is higher than that in the second mode in which correction processing is performed on these two types of image signals. On the other hand, in the second mode, since the oxygen saturation is calculated using only the first image signal obtained simultaneously in one frame (first frame), the calculation accuracy of the oxygen saturation is reduced even if the observation target moves. do not do.
相関関係記憶部82は、信号比算出部81が各モードで算出する二つの信号比の組と、酸素飽和度との相関関係を記憶している。この相関関係は、図9に示す二次元空間上に酸素飽和度の等値線を定義した2次元テーブルで記憶されており、本実施形態では第1,第2モードで共通して用いられる。信号比に対する等値線の位置及び形状は、光散乱の物理的なシミュレーションによって予め得られ、各等値線の間隔は血液量(図9の横軸)に応じて変化する。なお、信号比と、酸素飽和度との相関関係はlogスケールで記憶されている。
The
なお、上記相関関係は、図10に示すように、酸化ヘモグロビン(グラフ90)や還元ヘモグロビン(グラフ91)の吸光特性や光散乱特性と密接に関連し合っている。例えば、第1青色レーザ光の中心波長473nmのように、酸化ヘモグロビンと還元ヘモグロビンの吸光係数の差が大きい波長では、酸素飽和度の情報を取り扱いやすい。しかしながら、473nmの光に対応する信号を含むB1画像信号は、酸素飽和度だけでなく、血液量にも依存度が高い。そこで、第1モードでは、B1画像信号に加え、主として血液量に依存して変化する光に対応するR2画像信号と、B1画像信号とR2画像信号のリファレンス信号となるG2画像信号から得られる信号比R2/G2を用いることで血液量に依存することなく、酸素飽和度を正確に求めることができる。第2モードでは、B1画像信号とR1画像信号のリファレンス信号としてG1画像信号を用い、血液量を表す信号比として信号比R1/G1を用いているが、信号比R1/G1を用いることで第1モードの場合と同様に血液量に依存することなく酸素飽和度を正確に求めることができる。 As shown in FIG. 10, the correlation is closely related to the light absorption characteristics and light scattering characteristics of oxyhemoglobin (graph 90) and reduced hemoglobin (graph 91). For example, information on oxygen saturation is easy to handle at a wavelength where the difference in absorption coefficient between oxygenated hemoglobin and reduced hemoglobin is large, such as the center wavelength of 473 nm of the first blue laser beam. However, the B1 image signal including a signal corresponding to 473 nm light is highly dependent not only on the oxygen saturation but also on the blood volume. Therefore, in the first mode, in addition to the B1 image signal, a signal obtained from an R2 image signal corresponding to light that changes mainly depending on the blood volume, and a G2 image signal serving as a reference signal for the B1 image signal and the R2 image signal. By using the ratio R2 / G2, the oxygen saturation can be accurately determined without depending on the blood volume. In the second mode, the G1 image signal is used as the reference signal for the B1 image signal and the R1 image signal, and the signal ratio R1 / G1 is used as the signal ratio representing the blood volume. As in the case of the 1 mode, the oxygen saturation can be accurately obtained without depending on the blood volume.
酸素飽和度算出部83は、信号比算出部81で算出された信号比を用いることによって、動き量に基づいて酸素飽和度を算出する。より具体的には、酸素飽和度算出部83は、相関関係記憶部82に記憶された相関関係を参照し、信号比算出部81で算出された信号比に対応する酸素飽和度を画素毎に算出する。例えば、第1モードにおいて、特定画素における信号比B1/G2及び信号比R2/G2がそれぞれB1*/G2*及びR2*/G2*である場合、図11に示すように、相関関係を参照すると、信号比B1*/G2*及び信号比R2*/G2*に対応する酸素飽和度は「60%」である。したがって、酸素飽和度算出部83は、この特定画素の酸素飽和度を「60%」と算出する。第2モードの場合も同様である。
The oxygen
なお、第1モードの場合、信号比B1/G2及び信号比R2/G2が極めて大きくなったり、極めて小さくなったりすることはほとんどない。すなわち、信号比B1/G2や信号比R2/G2の値が、酸素飽和度0%の下限ライン93を上回ったり、反対に酸素飽和度100%の上限ライン94を下回ったりすることはほとんどない。但し、算出する酸素飽和度が下限ライン93を下回ってしまった場合には酸素飽和度算出部83は酸素飽和度を0%とし、上限ライン94を上回ってしまった場合には酸素飽和度を100%とする。また、信号比B1/G2及び信号比R2/G2に対応する点が下限ライン93と上限ライン94の間から外れた場合には、その画素における酸素飽和度の信頼度が低いことが分かるように表示をしたり、酸素飽和度を算出しないようにしても良い。第2モードの場合も同様である。
In the first mode, the signal ratio B1 / G2 and the signal ratio R2 / G2 are hardly increased or decreased extremely. In other words, the values of the signal ratio B1 / G2 and the signal ratio R2 / G2 hardly exceed the
画像生成部84は、酸素飽和度算出部83で算出された酸素飽和度を用いて、酸素飽和度を画像化した酸素飽和度画像を生成する。具体的には、第1モードの場合、画像生成部84は、B2画像信号,G2画像信号,R2画像信号を取得し、これらの画像信号に対して酸素飽和度に応じたゲインを画素毎に施す。そして、ゲインを施したB2画像信号,G2画像信号,R2画像信号を用いてRGB画像データを生成する。例えば、画像生成部84は、補正酸素飽和度が60%以上の画素ではB2画像信号,G2画像信号,R2画像信号のいずれにも同じゲイン「1」を乗じる。これに対して、補正酸素飽和度が60%未満の画素では、B2画像信号に対して「1」未満のゲインを乗じ、G2画像信号及びR2画像信号に対しては「1」以上のゲインを乗じる。このゲイン処理後のB2画像信号,G2画像信号,R2画像信号を用いて生成されたRGB画像データが酸素飽和度画像である。
The
第2モードの場合、画像生成部84は、B1画像信号,G1画像信号,R1画像信号を取得し、これらの画像信号に対して酸素飽和度に応じたゲインを画素毎に施す。そして、ゲインを施したB1画像信号,G1画像信号,R1画像信号を用いてRGB画像データを酸素飽和度画像として生成する。ゲインの掛け方は第1モードの場合と同様である。
In the second mode, the
画像生成部84が生成した酸素飽和度画像では、高酸素の領域(酸素飽和度が60〜100%の領域)では、通常観察画像と同様の色で表される。一方、酸素飽和度が特定値を下回る低酸素の領域(酸素飽和度が0〜60%の領域)は、通常観察画像とは異なる色(疑似カラー)で表される。
In the oxygen saturation image generated by the
なお、本実施形態では、画像生成部84は、低酸素の領域のみ疑似カラー化するゲインを乗じているが、高酸素領域でも酸素飽和度に応じたゲインを施し、酸素飽和度画像の全体を疑似カラー化しても良い。また、低酸素領域と高酸素領域を酸素飽和度60%で分けているがこの境界も任意である。
In the present embodiment, the
次に、本実施形態の内視鏡システム10による観察の流れを図12のフローチャートに沿って説明する。まず、通常観察モードにおいて、最も遠景の状態からスクリーニングを行う(S10)。通常観察モードでは、通常観察画像がモニタ18に表示される。このスクリーニング時に、ブラウニッシュエリアや発赤等の病変の可能性がある部位(以下、病変可能性部位という)を発見した場合(S11)には、モード切替SW22bを操作して、特殊観察モードに切り替える(S12)。そして、この特殊観察モードにおいて、病変可能性部位の診断を行う。
Next, the flow of observation by the
特殊観察モードでは、第1及び第2白色光がセンサ48の撮像フレームに同期して交互に観察対象に照射されるので、センサ48は1フレーム目にR1画像信号,G1画像信号,B1画像信号を出力し、2フレーム目にR2画像信号,G2画像信号,B2画像信号を出力する(撮像ステップ(S12))。そして、プロセッサ装置16は受信部54でこれらの撮像信号を受信し(受信ステップ(S12))、動き量算出部65によって、これら2フレーム分の画像信号のうち、R1画像信号とR2画像信号の信号比を画素毎に算出され、その平均値が動き量として算出される(S13:動き量算出ステップ)。
In the special observation mode, the first and second white lights are alternately irradiated on the observation target in synchronization with the imaging frame of the
動き量はモード切替部80において閾値と比較され(S14)、動き量が小さく、閾値で定められる特定範囲に収まっている場合は酸素飽和度を算出するモードが第1モードに設定される(S14:YES)。一方、動き量が大きく、閾値で定められる特定範囲に収まらない場合には、酸素飽和度を算出するモードは第2モードに設定される(S14:NO)。 The amount of motion is compared with a threshold in the mode switching unit 80 (S14), and when the amount of motion is small and falls within a specific range determined by the threshold, the mode for calculating the oxygen saturation is set to the first mode (S14). : YES). On the other hand, when the amount of motion is large and does not fall within the specific range determined by the threshold, the mode for calculating the oxygen saturation is set to the second mode (S14: NO).
酸素飽和度を算出するモードが第1モードに設定された場合、信号比算出部81によって信号比B1/G2及び信号比R2/G2が算出される(S15:信号比算出ステップ)。但し、信号比B1/G2を算出する際には、画像処理切替部60を介して取得するB1画像信号から、第1蛍光による信号値を除去する補正処理が施されたB1画像信号が用いられる。一方、酸素飽和度算出モードが第2モードに設定された場合、信号比算出部81によって、信号比B1/G1及び信号比R1/G1が算出される(S16:信号比算出ステップ)。但し、これら信号比B1/G1,R1/G1を算出する際には、画像処理切替部60を介して取得するB1画像信号から第1蛍光による信号値を除去する補正処理が施されたB1画像信号と、G1画像信号から第1レーザ光による信号値を除去する補正処理が施されたG1画像信号が用いられる。
When the mode for calculating the oxygen saturation is set to the first mode, the signal
こうして算出モードに応じて算出された信号比が算出されると、酸素飽和度算出部83は、算出された信号比に基づき、画素毎に酸素飽和度を算出する(S17:酸素飽和度算出ステップ)。酸素飽和度が算出されると、画像生成部84において酸素飽和度画像が生成される(S18)。酸素飽和度を算出するモードが第1モードに設定されている場合、信号比B1/G2及び信号比R2/G2に基づいて算出された酸素飽和度に応じて、B2画像信号、G2画像信号、R2画像信号にゲインを施すことによって酸素飽和度画像が生成される。一方、酸素飽和度を算出するモードが第2モードに設定されている場合、信号比B1/G1及び信号比R1/G1に基づいて算出された酸素飽和度に応じて、B1画像信号,G1画像信号,R1画像信号にゲインを施すことによって酸素飽和度画像が生成される。そして、生成された酸素飽和度画像は、モニタ18に表示される(S19:表示ステップ)。これらの動作は、通常観察モードに切り替えられるか(S20)、診断終了(S21)まで繰り返し行われる
When the signal ratio calculated according to the calculation mode is calculated in this way, the oxygen
上記のように、観察対象の動きが小さい場合に設定される第1モードでは、1フレーム目に得られる第1画像信号と、第2フレーム目に得られる第2画像信号との両方を用いて酸素飽和度が算出され、酸素飽和度画像が生成される。一方、観察対象の動きが大きい場合に設定される第2モードでは、2フレーム目に得られる第2画像信号は用いず、1フレーム目に得られる第1画像信号だけを用いて酸素飽和度が算出され、酸素飽和度画像が生成される。そして、これら第1モードと第2モードの切り替えは、動き量に基づいて、自動的に行われる。 As described above, in the first mode set when the movement of the observation target is small, both the first image signal obtained in the first frame and the second image signal obtained in the second frame are used. The oxygen saturation is calculated and an oxygen saturation image is generated. On the other hand, in the second mode that is set when the movement of the observation target is large, the oxygen saturation level is determined using only the first image signal obtained in the first frame without using the second image signal obtained in the second frame. Calculated and an oxygen saturation image is generated. The switching between the first mode and the second mode is automatically performed based on the amount of movement.
第1モードは、特に正確な酸素飽和度を算出することができるが、酸素飽和度の算出に2フレーム分の画像信号を必要とするので、観察対象に動きがあると酸素飽和度の算出精度が悪化する場合がある。また、第2モードは、酸素飽和度の算出精度を上げるためにB1画像信号とG2画像信号の二つの画像信号に対して補正処理をしてから信号比B1/G1,R1/G1を算出する必要があるので、第1モードと比較すると酸素飽和度の算出精度が劣るが、1フレーム分の画像信号だけを用いるので、観察対象に動きでは酸素飽和度の算出精度が低下し難い。このため、内視鏡システム10では、上記のように観察対象の動き量を算出することにより、観察対象の動きを検出し、動き量として算出される観察対象の動きの大きさに応じて第1モードと第2モードを自動的に切り替えている。
In the first mode, particularly accurate oxygen saturation can be calculated. However, since the image signal for two frames is required for calculation of oxygen saturation, the calculation accuracy of oxygen saturation is calculated when there is a movement in the observation target. May get worse. In the second mode, the signal ratios B1 / G1, R1 / G1 are calculated after correcting the two image signals of the B1 image signal and the G2 image signal in order to increase the calculation accuracy of the oxygen saturation. Since it is necessary, the calculation accuracy of oxygen saturation is inferior to that of the first mode. However, since only one frame of image signal is used, the calculation accuracy of oxygen saturation is difficult to be lowered by movement of the observation target. For this reason, the
これにより、先端部24の位置や向きをほぼ動かさずに行われる精査時等で、観察対象に殆ど動きがない場合には、第1モードが自動選択され、スクリーニング時よりも正確性が高い酸素飽和度を算出及び提示することができる。さらに、先端部24の位置や向きを変えながら行われるスクリーニング時等で、観察対象に大きな動きがある場合には、第2モードが自動選択され、誤診を招くことがない程度の精度が確保された正確な酸素飽和度を算出及び提示することができる。もちろん、精査時に蠕動運動等によって観察対象に動きがあった場合でも、その動きが大きい場合には自動的に第2モードに切り替えられ、正確な酸素飽和度の算出及び提示は維持される。また、スクリーニング時でも、観察対象に動きがなければ、自動的に第1モードに切り替えられ、第2モードを続行する場合よりも高精度な酸素飽和度を算出及び提示することができる。すなわち、内視鏡システム10は観察対象の動きがあっても、可能な限り正確な酸素飽和度を算出及び提示を行うことができる。
As a result, when there is almost no movement in the observation target, such as during a close examination that is performed without substantially moving the position and orientation of the
[第2実施形態]
第2実施形態の内視鏡システムは、第1実施形態の動き量算出部65と、酸素飽和度画像生成部76のモード切替部80,信号比算出部81,酸素飽和度算出部83を、図13に示す動き量算出部265,モード切替部280,信号比算出部281,酸素飽和度算出部283にそれぞれ置き換えたものである。それ以外の構成は第1実施形態の内視鏡システム10と同じである。
[Second Embodiment]
The endoscope system of the second embodiment includes the motion
動き量算出部265は、観察モード切替SW22bが特殊観察モードの場合に、画像処理切替部60から画像信号を取得し、取得した画像信号を用いて動き量を算出することやその方法については、第1実施形態の動き量算出部65と同じである。但し、動き量算出部265は、第1画像信号(または第2画像信号)が表す撮像領域を設定に応じて複数の領域に分け、各領域で動き量を算出する。例えば、図14に示すように、動き量算出部265は、R1画像信号(符号R1)とR2画像信号(符号R2)が表す撮像領域を3×3の領域Aij(i=1〜3,j=1〜3)に分け、各領域Aijでそれぞれ動き量Mijを算出する。
When the observation
また、モード切替部280は、各領域Aijについてそれぞれ動き量と閾値を比較し、その結果に応じて領域Aij毎に酸素飽和度を算出するモードを切り替えるためのモード設定信号を信号比算出部281に入力する。このモード設定信号は、各領域Aijと酸素飽和度を算出するモードの設定の対応を指定する。例えば、図14に示すように、中央の領域A22の動き量M22が閾値で定められる特定範囲に収まっている場合、この領域A22の酸素飽和度を算出するモードは第1モードに設定される。また、左上の領域A11のように、動き量M11が閾値で定められる特定範囲に収まっていない場合には、その領域A11の酸素飽和度を算出するモードは第2モードに設定される。モード切替部280が用いる閾値は、第1実施形態のモード切替部80で用いるものと同じである。
Further, the
信号比算出部281は、モード切替部80から入力されるモード設定信号に応じて、酸素飽和度算出部283で用いる信号比を算出する。各算出モードでの信号比の算出方法等は、第1実施形態の信号比算出部81と同じであるが、信号比算出部281では、上記領域毎にモード設定信号で指定された算出モードで信号比を算出する。したがって、第1モードに設定された領域では信号比B1/G2及び信号比R2/G2を算出し、第2モードに設定された領域では信号比B1/G1及び信号比R1/G1を算出する。
The signal
酸素飽和度算出部283は、信号比算出部281から入力される各領域の信号比と、相関関係記憶部82に記憶された相関関係とに基づいて、酸素飽和度を算出する。このため、第1モードに設定された領域では、信号比B1/G2及び信号比R2/G2を用いて酸素飽和度を算出し、第2モードに設定された領域では、信号比B1/G1及び信号比R1/G1を用いて酸素飽和度を算出する。
The oxygen saturation calculation unit 283 calculates the oxygen saturation based on the signal ratio of each region input from the signal
上記のように、画像信号を複数の領域Aijに分け、各領域Aijで動き量Mijを算出し、動き量Mijの大きさに基づいて領域Aij毎に酸素飽和度を算出するモードを設定すると、観察対象の動きが部分的である場合でも正確な酸素飽和度の算出及び提示が可能である。例えば、観察対象に動きがない領域では第1モードによって特に正確な酸素飽和度の算出及び提示が維持され、かつ、観察対象に動きがあった領域では、第2モードによる酸素飽和度の正確性が確保される。 As described above, dividing the image signal into a plurality of regions A ij, calculates the motion amount M ij in each region A ij, calculating the oxygen saturation in each region A ij based on the magnitude of the motion amount M ij By setting the mode, it is possible to accurately calculate and present the oxygen saturation even when the movement of the observation target is partial. For example, in the region where there is no movement in the observation target, the first mode maintains particularly accurate calculation and presentation of the oxygen saturation, and in the region where the observation target moves, the accuracy of the oxygen saturation in the second mode is maintained. Is secured.
なお、図14では、3×3の領域Aijに分けているが、領域の分け方やその数は任意であり、4×5の領域に分ける等、画像信号の縦横で領域の個数が違っていても良い。また、各領域の形状は図14のように四角形でなくても良く、例えば、画像信号を同心円環状の複数の領域に分けても良い。 In FIG. 14, although the area is divided into 3 × 3 areas A ij , the number and the number of areas are arbitrary, and the number of areas is different in the vertical and horizontal directions of the image signal, such as dividing into 4 × 5 areas. May be. Moreover, the shape of each area | region does not need to be a rectangle like FIG. 14, For example, you may divide | segment an image signal into several area | regions of a concentric ring.
また、画像信号を分ける領域の最小単位は一つの画素である。この場合、各画素が上記領域であり、画素毎に動き量を算出して酸素飽和度を算出するモードを変えることになる。このように、画素毎に動き量を算出して酸素飽和度を算出するモードを変えると、酸素飽和度画像において酸素飽和度を算出するモードが異なる領域の境界が特に目立ちにくい。 In addition, the minimum unit of the area where the image signal is divided is one pixel. In this case, each pixel is the region, and the mode for calculating the oxygen saturation is changed by calculating the amount of movement for each pixel. As described above, if the mode for calculating the oxygen saturation is changed by calculating the amount of movement for each pixel, the boundary between regions having different modes for calculating the oxygen saturation in the oxygen saturation image is not particularly noticeable.
[第3実施形態]
第3実施形態の内視鏡システムは、第1実施形態の信号比算出部81,酸素飽和度算出部83,画像生成部84を、図15に示す信号比算出部381,酸素飽和度算出部383,画像生成部384に置き換えたものである。また、第3実施形態の内視鏡システムでは、モード切替部80がなく、動き量算出部65が算出する動き量の入力先は画像生成部384である。これ以外の構成は、第1実施形態の内視鏡システム10と同じである。
[Third Embodiment]
The endoscope system according to the third embodiment includes a signal
信号比算出部381は、第1モード用信号比算出部381Aと第2モード用信号比算出部381Bとを備える。第1モード用信号比算出部381Aは、第1モードの信号比B1/G2,R2/G2を算出し、第2モード用信号比算出部381Bは、第2モードの信号比B1/G1,R1/G1を算出する。すなわち、信号比算出部381は、動き量に依らず、第1モード用の信号比B1/G2,R2/G2と、第2モード用の信号比B1/G1,R1/G1を常に両方とも算出する。第1モード用信号比算出部381A及び第2モード用信号比算出部381Bが上記信号比をそれぞれ算出する方法は第1実施形態の信号比算出部81と同様である。
The signal
酸素飽和度算出部383は、第1モード用酸素飽和度算出部383Aと第2モード用酸素飽和度算出部383Bとを備える。第1モード用酸素飽和度算出部383Aは、第1モード用信号比算出部381Aが算出した信号比B1/G2,R2/G2と、相関関係記憶部82に記憶された相関関係に基づいて、各画素の酸素飽和度を算出する。また、第2モード用酸素飽和度算出部383Bは、第2モード用信号比算出部381Bが算出した信号比B1/G1,R1/G1と、相関関係記憶部82に記憶された相関関係に基づいて、各画素の酸素飽和度を算出する。すなわち、酸素飽和度算出部383は、動き量に依らず常に、第1モードで酸素飽和度を算出し、かつ、第2モードで酸素飽和度を算出する。
The oxygen
画像生成部384は、第1モード画像生成部384Aと、第2モード画像生成部384Bと、重み付け合成部385とを備える。第1モード画像生成部384Aは、第1モード用酸素飽和度算出部383Aが算出した酸素飽和度と、B2画像信号,G2画像信号及びR2画像信号とを用いて酸素飽和度画像を生成する。この第1モード画像生成部384Aが生成する酸素飽和度画像(以下、第1モード画像という)は、第1実施形態で第1モードに設定された場合に算出される酸素飽和度画像である。また、第2モード画像生成部384Bは、第2モード用酸素飽和度算出部383Bが算出した酸素飽和度と、B1画像信号,G1画像信号及びR1画像信号とを用いて酸素飽和度画像を生成する。この第2モード画像生成部384Bが算出する酸素飽和度画像(以下、第2モード画像という)は、第1実施形態で第2モードに設定された場合に算出される酸素飽和度画像である。したがって、画像生成部384は、動き量に依らず常に第1モード画像と第2モード画像とを生成する。
The
重み付け合成部385は、第1モード画像と第2モード画像を合成することにより合成酸素飽和度画像を生成する。この合成は、動き量に基づいた重み付け係数Kを用いて行われる。具体的には、重み付け合成部385は、まず、動き量算出部65から入力される動き量に基づいて重み付け係数Kを算出する。重み付け係数Kは、「0」から「1」の値で算出され、動き量が「1」(観察対象に動きがない場合のR2/R1の値)の場合に「0」であり、予め定められた閾値と同じ値の場合に「1」である。そして、動き量が「1」から閾値までの間は、動き量の大きさに比例して「0」から「1」の範囲内の値に設定される。また、動き量が閾値を超える場合は、重み付け係数Kは「1」に設定される。重み付け係数Kを算出すると、図16に示すように、第1モード画像391に「1−K」を乗じ、第2モード画像392に「K」を乗じて、画素毎に信号値を合算することにより、合成酸素飽和度画像393を生成する。こうして生成された合成酸素飽和度画像393が表示用の酸素飽和度画像として構造強調部78に出力され、モニタ18に表示される。
The
上記のように合成酸素飽和度画像393を生成する場合も、図17に示すように、第1実施形態と同様に、まず、通常観察モードにおいてスクリーニングを行い(S310)、病変可能性部位を発見した場合(S311)には、モード切替SW22bを操作して、特殊観察モードに切り替え(S312)、この特殊観察モードにおいて、病変可能性部位の診断を行う。
When generating the synthetic
特殊観察モードでは、第1及び第2白色光がセンサ48の撮像フレームに同期して交互に観察対象に照射されるので、センサ48は1フレーム目にR1画像信号,G1画像信号,B1画像信号を出力し、2フレーム目にR2画像信号,G2画像信号,B2画像信号を出力するので、第1実施形態と同様に、動き量算出部65によって動き量が算出される(S313)。
In the special observation mode, the first and second white lights are alternately irradiated on the observation target in synchronization with the imaging frame of the
その後、第1実施形態では動き量に基づいて第1モードと第2モードを切り換えて酸素飽和度の算出及び酸素飽和度画像の生成を行っているが、本実施形態では、動き量に大きさ等に依らず、第1モード用の信号比B1/G2,R2/G2が算出され(S314:第1信号比算出ステップ)、かつ、第2モード用の信号比B1/G1,R1/G1が算出される(S315:第2信号比算出ステップ)。そして、第1,第2モード用の各信号比に基づいて、第1モードの酸素飽和度と、第2モードの酸素飽和度がそれぞれ算出される(S316:第1酸素飽和度算出ステップ,S317:第2酸素飽和度算出ステップ)。 Thereafter, in the first embodiment, the oxygen saturation is calculated and the oxygen saturation image is generated by switching between the first mode and the second mode based on the amount of movement. In this embodiment, the amount of movement is large. The signal ratios B1 / G2 and R2 / G2 for the first mode are calculated (S314: first signal ratio calculation step) and the signal ratios B1 / G1 and R1 / G1 for the second mode are Calculated (S315: second signal ratio calculation step). Then, based on the signal ratios for the first and second modes, the oxygen saturation of the first mode and the oxygen saturation of the second mode are calculated (S316: first oxygen saturation calculating step, S317). : Second oxygen saturation calculation step).
こうして第1,第2各算出モードの酸素飽和度が算出されると、第1モード用の酸素飽和度を用いて第1モード画像391が生成され(S318:第1モード画像生成ステップ)、かつ、第2モード用の酸素飽和度を用いて第2モード画像392が生成される(S319:第2モード画像生成ステップ)。また、重み付け合成部385によって、ステップ313で算出された動き量に応じた重み付け係数Kが算出され(S320:重み付け係数算出ステップ)、この重み付け係数Kに応じた比率で第1モード画像391と第2モード画像392が合成され、合成酸素飽和度画像393が生成される(S321:合成ステップ)。本実施形態では、上記のように生成される合成酸素飽和度画像393が、構造強調等を経てモニタ18に表示される(S322:表示ステップ)。なお、これらの動作が、通常観察モードに切り替えられるか(S323)、診断終了(S324)まで繰り返し行われるのは第1実施形態と同様である。
When the oxygen saturation levels in the first and second calculation modes are thus calculated, a
上記のように、第1モード画像391と第2モード画像392を常に両方とも生成し、これらを動き量に基づいた重み付け係数K重み付けをして合成し、表示用の合成酸素飽和度画像393を生成する場合、観察対象の動きが大きければ合成酸素飽和度画像393中の第2モード画像392の比率が大きくなり、観察対象の動きが小さければ合成酸素飽和度画像393中の第1モード画像391の比率が高くなる。もちろん、観察対象の動きが小さければ、合成酸素飽和度画像393は第1モード画像391そのものになり、観察対象の動きが大きければ、合成酸素飽和度画像393は第2モード画像392そのものになる。観察対象の動きの大きさがこれらの中間の場合には、第1,第2モードで算出する各酸素飽和度の信頼度が高いほうが合成酸素飽和度画像に強く表れる。
As described above, both the
本実施形態によれば、第1モードと第2モードの切り替わりを医師等に意識させずに、正確な酸素飽和度の算出及び提示ができる。また、第2実施形態のように領域毎に酸素飽和度を算出するモードを切り替える場合と比較すると、本実施形態の合成酸素飽和度画像393は、酸素飽和度を算出するモードが異なる隣接した領域の境界がないので視認性が良い。
According to this embodiment, it is possible to accurately calculate and present the oxygen saturation without making a doctor or the like aware of the switching between the first mode and the second mode. Further, compared to the case where the mode for calculating the oxygen saturation is switched for each region as in the second embodiment, the synthesized
なお、第2実施形態のように画像信号を複数の領域に分割し、その各領域で上記のように合成酸素飽和度画像393に対応する合成画像を生成しても良い。このように、本実施形態と第2実施形態を組み合わせると、各領域の境界が目立たなくなり、視認性が良い酸素飽和度画像を提供することができる。
Note that the image signal may be divided into a plurality of regions as in the second embodiment, and a composite image corresponding to the synthetic
[第4実施形態]
図18に示すように、第4実施形態の内視鏡システム400は、第1実施形態とは異なる動き量算出部465と酸素飽和度画像生成部476と光源制御部440とを備える。これ以外の構成は、第1実施形態の内視鏡システム10と同じである。
[Fourth Embodiment]
As shown in FIG. 18, the
動き量算出部465は、過去のフレームで得られた第1画像信号のうちの一色を少なくとも一つを記憶し、この過去フレーム画像と、画像処理切替部60を介して取得する最新の第1画像信号とから、対応する特徴点をそれぞれ抽出し、その位置関係から観察対象の動きの向き及び大きさを表す動きベクトルを求め、その大きさを動き量として算出する。また、特徴点を複数抽出する場合には、例えば、それぞれから求められる動きベクトルの大きさの平均値を動き量として算出する。
The motion amount calculation unit 465 stores at least one color of the first image signals obtained in the past frame, and the latest first frame image acquired via the past frame image and the image
酸素飽和度画像生成部476は、第1実施形態の酸素飽和度画像生成部76と同様に酸素飽和度の算出及び酸素飽和度画像の生成をするが、モード切替部80が出力するモード設定信号を、信号比算出部81だけでなく、光源制御部440にも入力する。
The oxygen saturation
図19に示すように、光源制御部440は、酸素飽和度画像生成部76から入力されるモード設定信号が第1モードであった場合、第1実施形態と同様に第1青色レーザ光源(473LD)34と第2青色レーザ光源(445LD)36を撮像のフレームに同期して交互に点灯させる。一方、入力されたモード設定信号が第2モードであった場合、特殊観察モード時であっても、第1モードを設定するモード設定信号を受けるまで、光源制御部440は、第1青色レーザ光源(473LD)34だけを点灯させ続ける。この場合、1フレーム目,2フレーム目の両方とも、観察対象には第1白色光が照射され、センサ48はB1画像信号,G1画像信号,R1画像信号を出力する。このため、酸素飽和度画像生成部476は、第1モードによる酸素飽和度の算出及び酸素飽和度画像の生成を1フレーム毎に行う。
As shown in FIG. 19, when the mode setting signal input from the oxygen saturation
上記制御によれば、観察対象が大きく(速く)動いている間、正確な酸素飽和度の算出及び提示をしつつ、かつ、撮像及び酸素飽和度画像を表示するフレームレートが自動的に向上し、観察対象の視認性が良くなる。 According to the above control, the frame rate for displaying the image and the oxygen saturation image is automatically improved while accurately calculating and presenting the oxygen saturation while the observation target moves large (fast). The visibility of the observation target is improved.
なお、第1〜第3実施形態においても、本実施形態の動き量算出部465と同様の方法で動き量を算出しても良い。 Also in the first to third embodiments, the motion amount may be calculated by the same method as the motion amount calculation unit 465 of the present embodiment.
[第5実施形態]
図20に示すように、内視鏡システム700の光源装置14には、第1及び第2青色レーザ光源34,36と光源制御部40の代わりに、LED(Light Emitting Diode)光源ユニット501と、LED光源制御部504が設けられている。また、内視鏡システム500の照明光学系24aには蛍光体44が設けられていない。それ以外については、第1実施形態の内視鏡システム10と同様である。
[Fifth Embodiment]
As shown in FIG. 20, the
LED光源ユニット501は、特定の波長帯域に制限された光を発光する光源として、R−LED501a,G−LED501b,B−LED501cを有する。図21に示すように、R−LED501aは、例えば約600〜650nmの赤色帯域光(以下、単に赤色光という)を発光する。この赤色光の中心波長は約620〜630nmである。G−LED501bは、正規分布で表される約500〜600nmの緑色帯域光(以下、単に緑色光)を発光する。B−LED501cは、445〜460nmを中心波長とする青色帯域光(以下、単に青色光という)を発光する。
The LED
また、LED光源ユニット501は、B−LED501cが発する青色光の光路上に挿抜されるハイパスフィルタ(HPF)502を有する。ハイパスフィルタ502は、約450nm以下の波長帯域の青色光をカットし、約450nmより長波長帯域の光を透過する。
Further, the LED
ハイパスフィルタ502のカットオフ波長(約450nm)は、酸化ヘモグロビンと還元ヘモグロビンの吸光係数がほぼ等しい波長であり(図10参照)、この波長を境に酸化ヘモグロビンと還元ヘモグロビンの吸光係数が逆転する。本実施形態の場合、相関関係記憶部82に記憶された相関関係は、酸化ヘモグロビンの吸光係数が還元ヘモグロビンの吸光係数よりも大きい場合のものなので、カットオフ波長以下の波長帯域に基づくシグナルは、不正確な酸素飽和度が算出される原因になる。このため、少なくとも酸素飽和度を算出するためのB1画像信号を取得する時に、ハイパスフィルタ502を用いてカットオフ波長以下の波長帯域の光が観察対象に照射されないようにすることで、酸素飽和度の算出精度が向上する。
The cutoff wavelength (about 450 nm) of the high-
したがって、ハイパスフィルタ502は、特殊観察モード時にB−LED501cの前の挿入位置に挿入され、通常観察モード時には退避位置に退避される。ハイパスフィルタ502の挿抜は、LED光源制御部504の制御のもとで、HPF挿抜部503によって行われる。
Therefore, the high-
LED光源制御部504は、LED光源ユニット501の各LED501a〜501cの点灯/消灯、及びハイパスフィルタ502の挿抜を制御する。具体的には、図22に示すように、通常観察モードの場合、LED光源制御部504は、各LED501a〜501cを全て点灯させ、ハイパスフィルタ502はB−LED501cの光路上から退避させる。これにより、青色光,緑色光,赤色光が重畳した白色光が観察対象に照射され、センサ48はその反射光により観察対象を撮像し、B,G,R各色の画像信号を出力する。
The LED light
一方、図23に示すように、特殊観察モードの場合、LED光源制御部504は、各LED501a〜501cを全て点灯させた状態で、ハイパスフィルタ502をフレーム毎に挿入または退避させる。これにより、観察対象には、450nm以下の波長帯域がカットされた青色光と緑色光と赤色光とからなる第1混色光と、450nm以下の波長帯域がカットされていない青色光と緑色光と赤色光とからなる第2混色光とが交互に照射される。第1混色光は第1実施形態の第1白色光に対応し、第2混色光は第1実施形態の第2白色光に対応する。
On the other hand, as shown in FIG. 23, in the special observation mode, the LED light
そして、撮像制御部49では、第1混色光のもとで観察対象を撮像して得た信号電荷を1フレーム目の読出し期間に読み出して、B1画像信号,G1画像信号,R1画像信号を出力する。また、第2混色光のもとで観察対象を撮像して得た信号電荷を2フレーム目の読出期間に読み出して、B2画像信号、G2画像信号、R2画像信号を出力する。その後の処理は内視鏡システム10と同様に行うことができる。
Then, the imaging control unit 49 reads out the signal charge obtained by imaging the observation target under the first mixed color light during the first frame readout period, and outputs the B1 image signal, the G1 image signal, and the R1 image signal. To do. Further, the signal charge obtained by imaging the observation target under the second mixed color light is read during the reading period of the second frame, and the B2 image signal, the G2 image signal, and the R2 image signal are output. Subsequent processing can be performed in the same manner as the
なお、第1,第2混色光は互いに発光スペクトルが異なる第1,第2照明光であり、R−LED501a,G−LED501b,B−LED501c、及びハイパスフィルタ502は、観察対象に互いに発光スペクトルが異なる第1,第2照明光を発光する光源を構成する。
The first and second mixed color lights are the first and second illumination lights having different emission spectra. The R-
[参考例]
図24に示すように、内視鏡システム600の光源装置14には、第1及び第2青色レーザ光源34,36と光源制御部40の代わりに、広帯域光源601と、回転フィルタ602と、回転フィルタ制御部603が設けられている。また、内視鏡システム600のセンサ605は、カラーフィルタが設けられていないモノクロの撮像素子である。このため、DSP56は、デモザイク処理等のカラー撮像素子に特有の処理は行わない。それ以外については、第1実施形態の内視鏡システム10と同じである。
[Reference example]
As shown in FIG. 24, the
広帯域光源601は、例えばキセノンランプ、白色LED等からなり、波長帯域が青色から赤色に及ぶ白色光を発する。回転フィルタ602は、通常観察モード用フィルタ610と特殊観察モード用フィルタ611とを備えており(図25参照)、広帯域光源601から発せられる白色光がライトガイド41に入射される光路上に、通常観察モード用フィルタ610を配置する通常観察モード用の第1位置と、特殊観察モード用フィルタ611を配置する特殊観察モード用の第2位置との間で径方向に移動可能である。この第1位置と第2位置への回転フィルタ602の相互移動は、選択された観察モードに応じて回転フィルタ制御部603によって制御される。また、回転フィルタ602は、第1位置または第2位置に配置された状態で、センサ605の撮像フレームに応じて回転する。回転フィルタ602の回転速度は、選択された観察モードに応じて回転フィルタ制御部603によって制御される。
The
図25に示すように、通常観察モード用フィルタ610は、回転フィルタ602の内周部に設けられている。通常観察モード用フィルタ610は、赤色光を透過するRフィルタ610aと、緑色光を透過するGフィルタ610bと、青色光を透過するBフィルタ610cと有する。したがって、回転フィルタ602を通常光観察モード用の第1位置に配置すると、広帯域光源601からの白色光は、回転フィルタ602の回転に応じてRフィルタ610a、Gフィルタ610b、Bフィルタ610cのいずれかに入射する。このため、観察対象には、透過したフィルタに応じて、赤色光、緑色光、青色光が順次照射され、センサ605は、これらの反射光によりそれぞれ観察対象を撮像することにより、R画像信号、G画像信号、B画像信号を順次出力する。
As shown in FIG. 25, the normal
また、特殊観察モード用フィルタ611は、回転フィルタ602の外周部に設けられている。特殊観察モード用フィルタ611は、赤色光を透過するRフィルタ611aと、緑色光を透過するGフィルタ611bと、青色光を透過するBフィルタ611cと、473±10nmの狭帯域光を透過する狭帯域フィルタ611dとを有する。したがって、回転フィルタ602を通常光観察モード用の第2位置に配置すると、広帯域光源601からの白色光は、回転フィルタ602の回転に応じてRフィルタ611a、Gフィルタ611b、Bフィルタ611c、狭帯域フィルタ611dのいずれかに入射する。このため、観察対象には、透過したフィルタに応じて、赤色光、緑色光、青色光,狭帯域光(473nm)が順次照射され、センサ605は、これらの反射光によりそれぞれ観察対象を撮像することにより、R画像信号、G画像信号、B画像信号、及び狭帯域画像信号を順次出力する。
The special
特殊観察モードで得られるR画像信号とG画像信号は、第1実施形態のR1(またはR2)画像信号とG1(またはG2)画像信号に対応する。また、特殊観察モードで得られるB画像信号は、第1実施形態のB2画像信号に対応し、狭帯域画像信号はB1画像信号に対応する。したがって、その後の処理は第1実施形態の内視鏡システム10とほぼ同様に行うことができる。
The R image signal and the G image signal obtained in the special observation mode correspond to the R1 (or R2) image signal and the G1 (or G2) image signal of the first embodiment. Further, the B image signal obtained in the special observation mode corresponds to the B2 image signal of the first embodiment, and the narrowband image signal corresponds to the B1 image signal. Therefore, the subsequent processing can be performed in substantially the same manner as the
但し、本参考例の内視鏡システムでは、酸素飽和度算出部83は、狭帯域画像信号とR画像信号とG画像信号の3つの画像信号を用いて酸素飽和度を算出する。そして、観察対象の動きが小さいと判定された場合、画像生成部84は、酸素飽和度と、R,G,Bの各画像信号を用いて酸素飽和度画像を生成する。すなわち、観察対象の動きが小さい場合は、酸素飽和度を算出し、酸素飽和度画像を生成するために合計4フレーム分の画像信号を使用し、正確な酸素飽和度を提示することができる。このモードは、第1実施形態の第1モードによる酸素飽和度の算出及び酸素飽和度画像の生成に対応する。
However, in the endoscope system of the present reference example, the oxygen
一方、観察対象の動きが大きいと判定された場合、画像生成部84は、算出された酸素飽和度と、狭帯域画像信号,R画像信号,G画像信号を用いて酸素飽和度画像を生成する。すなわち、観察対象の動きが大きい場合は、酸素飽和度を算出して酸素飽和度画像を生成するために合計3フレーム分の画像信号だけを使用する。このため、酸素飽和度画像中の観察対象のブレ等を抑えつつ、正確な酸素飽和度を提示することができる。このモードは、第1実施形態の第2モードによる酸素飽和度の算出及び酸素飽和度画像の生成に対応する。
On the other hand, when it is determined that the movement of the observation target is large, the
なお、広帯域光源601と回転フィルタ602は、互いに発光スペクトルが異なる第1,第2照明光を発光する光源を構成する。本実施形態の場合、特殊観察モード用フィルタ611を用いることによって観察対象に照射される一連の光が第1照明光であり、通常観察モード用フィルタ610を用いることによって観察対象に照射される一連の光が第2照明光である。
The
なお、第1〜第5実施形態及び参考例では、信号比B1/G2と信号比R2/G2、または、信号比B1/G1と信号比R1/G1に基づいて酸素飽和度を算出しているが、信号比B1/G2または信号比B1/G1のみに基づいて酸素飽和度を算出しても良い。この場合には、相関関係記憶部82には信号比B1/G2または信号比B1/G1と酸素飽和度の相関関係を記憶しておけば良い。
In the first to fifth embodiments and the reference example, the oxygen saturation is calculated based on the signal ratio B1 / G2 and the signal ratio R2 / G2, or the signal ratio B1 / G1 and the signal ratio R1 / G1. However, the oxygen saturation may be calculated based only on the signal ratio B1 / G2 or the signal ratio B1 / G1. In this case, the
第1〜第5実施形態及び参考例では、酸素飽和度を画像化した酸素飽和度画像を生成及び表示しているが、これに加えて、血液量を画像化した血液量画像を生成及び表示しても良い。血液量は信号比R2/G2(またはR1/G1)と相関があるので、信号比R2/G2(またはR1/G1)に応じて異なる色を割り当てることで、血液量を画像化した血液量画像を作成することができる。 In the first to fifth embodiments and the reference example, an oxygen saturation image obtained by imaging oxygen saturation is generated and displayed. In addition, a blood volume image obtained by imaging blood volume is generated and displayed. You may do it. Since the blood volume is correlated with the signal ratio R2 / G2 (or R1 / G1), the blood volume image obtained by imaging the blood volume by assigning different colors according to the signal ratio R2 / G2 (or R1 / G1). Can be created.
第1〜第5実施形態及び参考例では酸素飽和度を算出しているが、これに代えて、あるいはこれに加えて、「血液量×酸素飽和度(%)」から求まる酸化ヘモグロビンインデックスや、「血液量×(1−酸素飽和度)(%)」から求まる還元ヘモグロビンインデックス等、他の生体機能情報を算出しても良い。 In the first to fifth embodiments and reference examples, oxygen saturation is calculated, but instead of this, or in addition to this, an oxygenated hemoglobin index obtained from “blood volume × oxygen saturation (%)”, Other biological function information such as a reduced hemoglobin index obtained from “blood volume × (1−oxygen saturation) (%)” may be calculated.
第1〜第5実施形態及び参考例では、センサ48としてCCDイメージセンサを用いているが、センサ48としてCMOSイメージセンサを用いても良い。但し、CMOSイメージセンサはいわゆるローリングシャッタ方式で駆動され、画素の行(1〜N行の各行)毎に順に信号電荷の蓄積及び読み出しが行われる。このため、各行の信号電荷の蓄積及び読み出しのタイミングが行毎に異なるので、第1白色光と第2白色光の切り替えは読み出しのタイミングに合わせて行うことが望ましい。例えば、図26に示すように、通常観察モード時には、N行目の蓄積開始(時刻T1)から1行目の蓄積完了(時刻T2)までの間、第2白色光の照射を行う一方、1行目の読み出し開始(時刻T2)からN行目の読み出し完了(時刻T3)までの間、第2白色光の照射を停止させる。また、図27に示すように、特殊観察モード時には、N行目の蓄積開始(時刻T1)から1行目の蓄積完了(時刻T2)までの間、第2白色光の照射を行う一方、1行目の読み出し開始(時刻T2)からN行目の読み出し完了(時刻T3)までの間、第2白色光の照射を停止させる。そして、次のフレームにおいて、N行目の蓄積開始(時刻T3)から1行目の蓄積完了(時刻T4)までの間、第1白色光の照射を行う一方、1行目の読み出し開始(時刻T4)からN行目の読み出し完了(時刻T5)までの間、第1白色光の照射を停止させる。こうすると、各行の実質的な電荷蓄積期間の長さ(露光量)を統一し、かつ、第1白色光による信号と第2白色光による信号が混ざるのを防ぐことができるので、センサ48としてCMOSイメージセンサを用いる場合でも上記各実施形態のように正確な酸素飽和度を算出することができる。第1,第2青色レーザ光源34,36の代わりに、LED光源ユニット501や、広帯域光源601及び回転フィルタ602を用いる場合も同様である。
In the first to fifth embodiments and reference examples, a CCD image sensor is used as the
なお、第1〜第5実施形態及び参考例では相関関係記憶部82に記憶された相関関係を第1モードと第2モードとで共通に用いているが、図28に示すように、第1モード用相関関係82Aと第2モード用相関関係82Bをそれぞれ相関関係記憶部82に記憶しておき、各算出モードで各々対応する相関関係を使用しても良い。
In the first to fifth embodiments and the reference example, the correlation stored in the
10,400,500,600 内視鏡システム
18 モニタ
65,265 動き量算出部
76 酸素飽和度画像生成部
80,280 モード切替部
81,281,381 信号比算出部
83,283,383 酸素飽和度算出部
84,384 画像生成部
10, 400, 500, 600
Claims (12)
前記第1照明光で照明中の観察対象を撮像して第1画像信号を出力し、前記第2照明光で照明中の前記観察対象を撮像して第2画像信号を出力する撮像素子と、
前記観察対象の動き量を算出する動き量算出部と、
前記動き量が特定範囲に収まる場合に前記第1及び第2画像信号を用いて酸素飽和度を算出する第1モード、または、前記動き量が前記特定範囲に収まらない場合に前記第1画像信号を用いて酸素飽和度を算出する第2モードによって、前記酸素飽和度を算出する酸素飽和度算出部と、
を備える内視鏡システム。 A light source that emits first illumination light and second illumination light having different emission spectra;
An imaging device that images the observation target under illumination with the first illumination light and outputs a first image signal, images the observation target under illumination with the second illumination light, and outputs a second image signal;
A motion amount calculation unit for calculating a motion amount of the observation target;
A first mode in which oxygen saturation is calculated using the first and second image signals when the amount of movement falls within a specific range, or the first image signal when the amount of movement does not fall within the specific range. An oxygen saturation calculation unit for calculating the oxygen saturation by a second mode for calculating the oxygen saturation using
An endoscope system comprising:
前記第1、第2モードは、前記撮像領域の全体で一括して変更される請求項1に記載の内視鏡システム。 The motion amount calculation unit calculates one motion amount in the entire imaging region represented by the first image signal or the second image signal,
The endoscope system according to claim 1, wherein the first and second modes are collectively changed over the entire imaging region.
前記酸素飽和度算出部は、前記動き量が前記特定範囲に収まる前記領域については前記第1モードで酸素飽和度を算出し、前記動き量が前記特定範囲に収まらない前記領域については前記第2モードで前記酸素飽和度を算出する請求項1に記載の内視鏡システム。 The motion amount calculation unit divides an imaging region represented by the first image signal or the second image signal into a plurality of regions, calculates the motion amount for each region,
The oxygen saturation calculation unit calculates oxygen saturation in the first mode for the region where the motion amount falls within the specific range, and the second region for the region where the motion amount does not fall within the specific range. The endoscope system according to claim 1, wherein the oxygen saturation is calculated in a mode.
前記第2モードは、前記第1画像信号に含まれる青色と緑色の画像信号の比に基づいて前記酸素飽和度を算出する算出モードである請求項1〜7のいずれか1項に記載の内視鏡システム。 The first mode is a calculation mode for calculating the oxygen saturation based on a ratio of a blue image signal included in the first image signal and a green image signal included in the second image signal,
The said 2nd mode is a calculation mode which calculates the said oxygen saturation based on the ratio of the blue and green image signal contained in the said 1st image signal, The inside of any one of Claims 1-7 Endoscopic system.
前記第1照明光で照明中の観察対象を撮像して第1画像信号を出力し、前記第2照明光で照明中の前記観察対象を撮像して第2画像信号を出力する撮像素子と、
前記観察対象の動き量を算出する動き量算出部と、
前記第1及び第2画像信号を用いて酸素飽和度を算出する第1モードと、前記第1画像信号を用いて酸素飽和度を算出する第2モードとで、それぞれ前記酸素飽和度を算出する酸素飽和度算出部と、を備え、
さらに、前記酸素飽和度算出部は、
前記第1モードで算出された酸素飽和度を表す酸素飽和度画像として第1モード画像を生成する第1モード画像生成部と、
前記第2モードで算出された酸素飽和度を表す酸素飽和度画像として第2モード画像を生成する第2モード画像生成部と、
前記動き量が大きいほど前記第2モード画像の比率を高くし、かつ、前記動き量が小さいほど前記第1モード画像の比率を高くする重み付けをして、前記第1モード画像と前記第2モード画像を合成することにより、合成酸素飽和度画像を生成する重み付け合成部と、
を備える内視鏡システム。 A light source that emits first illumination light and second illumination light having different emission spectra;
An imaging device that images the observation target under illumination with the first illumination light and outputs a first image signal, images the observation target under illumination with the second illumination light, and outputs a second image signal;
A motion amount calculation unit for calculating a motion amount of the observation target;
The oxygen saturation is calculated in a first mode in which oxygen saturation is calculated using the first and second image signals and in a second mode in which oxygen saturation is calculated using the first image signal. An oxygen saturation calculator,
Further, the oxygen saturation calculation unit
A first mode image generator that generates a first mode image as an oxygen saturation image representing the oxygen saturation calculated in the first mode;
A second mode image generation unit that generates a second mode image as an oxygen saturation image representing the oxygen saturation calculated in the second mode;
The first mode image and the second mode are weighted such that the ratio of the second mode image is increased as the movement amount is increased, and the ratio of the first mode image is increased as the movement amount is decreased. A weighting synthesis unit that generates a synthetic oxygen saturation image by synthesizing the images;
An endoscope system comprising:
前記第1画像信号と前記第2画像信号を受信する受信部と、
前記観察対象の動き量を算出する動き量算出部と、
前記動き量が特定範囲に収まる場合に前記第1及び第2画像信号を用いて酸素飽和度を算出する第1モード、または、前記動き量が前記特定範囲に収まらない場合に前記第1画像信号を用いて酸素飽和度を算出する第2モードによって、前記酸素飽和度を算出する酸素飽和度算出部と、
を備える内視鏡システムのプロセッサ装置。 A light source that emits first illumination light and second illumination light having different emission spectra from each other, and an image of an observation target being illuminated with the first illumination light, outputs a first image signal, and is illuminated with the second illumination light In an endoscope system processor comprising: an image pickup device that picks up an image of the observation target and outputs a second image signal;
A receiving unit for receiving the first image signal and the second image signal;
A motion amount calculation unit for calculating a motion amount of the observation target;
A first mode in which oxygen saturation is calculated using the first and second image signals when the amount of movement falls within a specific range, or the first image signal when the amount of movement does not fall within the specific range. An oxygen saturation calculation unit for calculating the oxygen saturation by a second mode for calculating the oxygen saturation using
A processor device of an endoscope system comprising:
動き量算出部が、前記観察対象の動き量を算出する動き量算出ステップと、
酸素飽和度算出部が、前記動き量が特定範囲に収まる場合に前記第1及び第2画像信号を用いて酸素飽和度を算出する第1モード、または、前記動き量が前記特定範囲に収まらない場合に前記第1画像信号を用いて酸素飽和度を算出する第2モードによって、前記酸素飽和度を算出する酸素飽和度算出ステップと、
を備える内視鏡システムの作動方法。 The light source emits first illumination light and second illumination light having emission spectra different from each other, the imaging element images the observation target under illumination with the first illumination light, outputs a first image signal, and the second An imaging step of imaging the observation object under illumination with illumination light and outputting a second image signal;
A motion amount calculating unit for calculating a motion amount of the observation target;
A first mode in which the oxygen saturation calculation unit calculates oxygen saturation using the first and second image signals when the amount of motion falls within a specific range, or the amount of motion does not fall within the specific range. An oxygen saturation calculating step for calculating the oxygen saturation by a second mode in which the oxygen saturation is calculated using the first image signal,
A method of operating an endoscope system comprising:
受信部が前記第1画像信号と前記第2画像信号を受信する受信ステップと、
動き量算出部が、前記観察対象の動き量を算出する動き量算出ステップと、
酸素飽和度算出部が、前記動き量が特定範囲に収まる場合に前記第1及び第2画像信号を用いて酸素飽和度を算出する第1モード、または、前記動き量が前記特定範囲に収まらない場合に前記第1画像信号を用いて酸素飽和度を算出する第2モードによって、前記酸素飽和度を算出する酸素飽和度算出ステップと、
を備えるプロセッサ装置の作動方法。 A light source that emits first illumination light and second illumination light having different emission spectra from each other, and an image of an observation target being illuminated with the first illumination light, outputs a first image signal, and is illuminated with the second illumination light An image pickup device that picks up an image of the observation target and outputs a second image signal, and an operation method of a processor device used in an endoscope system,
A receiving step in which a receiving unit receives the first image signal and the second image signal;
A motion amount calculating unit for calculating a motion amount of the observation target;
A first mode in which the oxygen saturation calculation unit calculates oxygen saturation using the first and second image signals when the amount of motion falls within a specific range, or the amount of motion does not fall within the specific range. An oxygen saturation calculating step for calculating the oxygen saturation by a second mode in which the oxygen saturation is calculated using the first image signal,
A method of operating a processor device comprising:
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