內(nèi)窺鏡系統(tǒng)和圖像顯示方法
【專利摘要】一種內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，顯示生物功能信息以及它的可靠性。觀察目標(biāo)在氧飽和度測量光的照射下被成像以獲得第一圖像信號，并且觀察目標(biāo)在白光的照射下被成像以獲得第二圖像信號。從第二圖像信號產(chǎn)生正常光圖像(97)。由第一和第二圖像信號計算氧飽和度。計算出的氧飽和度在氧飽和圖像(96)中被成像。通過將正常光圖像(97)疊加在氧飽和圖像(96)上，產(chǎn)生增強氧飽和圖像(98)。在增強氧飽和圖像(98)中，其中氧飽和度的計算結(jié)果可能異常的異常區(qū)域(99)通過其亮度被突出。所產(chǎn)生的增強氧飽和圖像(98)被顯示在顯示裝置(14)上。
【專利說明】內(nèi)窺鏡系統(tǒng)和圖像顯示方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于形成生物功能信息圖像的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，該圖像生物功能信息包括血液中血紅蛋白的量、氧飽和度等，并涉及圖像顯示方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在近來的醫(yī)療護理中，廣泛地使用配有光源裝置、內(nèi)窺鏡裝置和處理器裝置的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)。在采用這種內(nèi)窺鏡系統(tǒng)的內(nèi)窺鏡診斷中，不僅采用是寬頻帶光的白光作為照明光的正常光觀察，此外，通過使用窄波長帶中的窄頻帶光在顯示器中強調(diào)觀察目標(biāo)的血管的特殊光觀察已經(jīng)變得普遍。
[0003]除特殊光觀察之外，還根據(jù)由內(nèi)窺鏡系統(tǒng)通過利用血管的光吸收特性和活體組織的散射特性獲得的圖像信號執(zhí)行計算生物功能信息，包括血紅蛋白的量、氧飽和度、血管的深度，以及對計算出的生物功能信息進行成像。例如，在專利文獻I中形成了根據(jù)氧飽和度的量值被著色的假彩色氧飽和圖像。該氧飽和圖像便于找出處于缺氧狀態(tài)的癌癥。
[0004]由于該生物功能信息是基于該圖像信號通過算術(shù)處理獲得的，因此氧飽和度本身的正確性降低，除非以合適的成像條件獲得圖像信號。例如，當(dāng)圖像信號的像素值由于施加至觀察目標(biāo)的照明光的過高的強度而異常地高時，從該圖像信號獲得的氧飽和度的正確性被認(rèn)為是低的。
[0005]為了克服該問題，根據(jù)專利文獻2和3，其中圖像信號的像素值超過某個閾值的區(qū)域被檢測為異常區(qū)域，并執(zhí)行處理和控制，以使該異常區(qū)域的顯示與像素值未超出閾值的正常區(qū)域的顯示區(qū)分開(例如，通過屏蔽(masking))。這允許用戶容易地將不正確的區(qū)域與具有正確的諸如氧飽和度之類的生物`功能信息的區(qū)域區(qū)分開。
[0006]現(xiàn)有技術(shù)文獻
[0007]專利文獻
[0008]專利文獻1:日本專利N0.2648494
[0009]專利文獻2:日本專利N0.2768936
[0010]專利文獻3:日本專利N0.3217343

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]要解決的技術(shù)問題
[0012]根據(jù)通過采用某個閾值作為邊界將異常區(qū)域與正常區(qū)域區(qū)分開的方法，如在專利文獻2和3中描述的那樣，如果異常區(qū)域的像素值大大地超過閾值，換句話說，在出現(xiàn)暈影的情況下，氧飽和度的可靠性被精確地反映在屏幕上的異常區(qū)域的顯示中。然而，雖然一區(qū)域被判定為異常區(qū)域，但如果該異常區(qū)域的像素值僅稍微高于閾值，并且氧飽和度的實際可靠性并不低，則氧飽和度的可靠性不能被精確地反映在屏幕上的異常區(qū)域的顯示中。相反，盡管一區(qū)域被判定為正常區(qū)域，但如果該正常區(qū)域的像素值僅稍微低于閾值并且氧飽和度的實際可靠性低，則氧飽和度的可靠性不能被精確地反映在屏幕上的異常區(qū)域的顯示中。因此，存在對能夠精確地顯示諸如氧飽和度之類的生物功能信息的可靠性的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)的需求。
[0013]本發(fā)明旨在提供一種能夠精確地顯示諸如氧飽和度之類的生物功能信息的可靠性的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)和圖像顯示方法。
[0014]技術(shù)方案
[0015]為了實現(xiàn)上述目標(biāo)，根據(jù)本發(fā)明的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)包括圖像信息獲取部、生物功能信息計算部、第一圖像生成部、增強圖像生成部和顯示部。圖像信息獲取部通過對觀察目標(biāo)進行成像獲得圖像信息。生物功能信息計算部基于所述圖像信息計算所述觀察目標(biāo)的生物功能信息。第一圖像生成部產(chǎn)生對所述生物功能信息成像的生物功能信息圖像。增強圖像生成部基于所述生物功能信息圖像產(chǎn)生增強圖像。所述增強圖像通過亮度突出異常區(qū)域，在異常區(qū)域中所述生物功能信息計算部的計算結(jié)果可能是異常的。顯示部顯示所述增強圖像。
[0016]優(yōu)選的是，內(nèi)窺鏡系統(tǒng)還包括第二圖像生成部，用于基于所述圖像信息產(chǎn)生對用白光照射的所述觀察目標(biāo)進行成像的正常光圖像。所述增強圖像生成部優(yōu)選地通過將所述生物功能信息圖像疊加在所述正常光圖像上產(chǎn)生所述增強圖像。
[0017]所述增強圖像生成部優(yōu)選地通過所述亮度和暗度中的一種突出所述異常區(qū)域。生物功能信息圖像優(yōu)選地由亮度信息和色差信息組成。優(yōu)選的是，所述增強圖像生成部不對所述生物功能信息圖像的所述色差信息施加信息處理，并對所述生物功能信息圖像的所述亮度信息施加信息處理，以進一步加亮亮區(qū)和進一步變暗暗區(qū)。增強圖像生成部優(yōu)選地調(diào)整所述生物功能信息圖像的像素值，以進一步加亮所述生物功能信息圖像中的亮區(qū)和進一步變暗暗區(qū)。
[0018]優(yōu)選的是，內(nèi)窺鏡系統(tǒng)還包括暈影檢測部和顯示控制部。暈影檢測部檢測暈影區(qū)域是否存在于所述生物功能信息圖像中。在所述暈影區(qū)域中，像素值超過是某個值或更大的值的暈影值。顯示控制部在檢測到所述暈影區(qū)域的情況中在所述顯示部上顯示所述生物功能信息圖像，并且用于在未檢測到暈影區(qū)域的情況中在所述顯示部上顯示所述增強圖像。
[0019]生物功能信息優(yōu)選地包括是血液中的血紅蛋白的量的血量和所述血液中的所述血紅蛋白的氧飽和度。生物功能信息計算部優(yōu)選地將所述血量的信息和所述氧飽和度的信息與所述圖像信息中包括的多種類型的所述生物功能信息隔開。
[0020]圖像信息優(yōu)選地包括第一圖像信息和第二圖像信息。所述第一圖像信息是通過在具有第一波長范圍的第一照射光的照射下對所述觀察目標(biāo)成像獲得的，在第一波長范圍中光吸收系數(shù)隨著所述氧飽和度的變化而變化。所述第二圖像信息是通過在具有與所述第一波長范圍不同的第二波長范圍的第二照射光的照射下對所述觀察目標(biāo)成像獲得的。
[0021]根據(jù)本發(fā)明的圖像顯示方法包括下述步驟:通過對觀察目標(biāo)進行成像由圖像信息獲取部獲得圖像信息；基于所述圖像信息由生物功能信息計算部計算所述觀察目標(biāo)的生物功能信息；通過第一圖像生成部產(chǎn)生對所述生物功能信息成像的生物功能信息圖像；由增強圖像生成部基于所述生物功能信息圖像產(chǎn)生增強圖像，所述增強圖像通過亮度突出異常區(qū)域，在異常區(qū)域中所述生物功能信息計算部的計算結(jié)果可能是異常的；以及在顯示部上顯示所述增強圖像。[0022]有益效果
[0023]根據(jù)本發(fā)明，通過亮度和暗度中的一種突出其中所述生物功能信息計算部的計算結(jié)果可能異常的異常區(qū)域的增強圖像顯示在顯示部上。異常區(qū)域顯示在增強圖像中，以僅通過亮度或暗度被突出，以便于立刻即可看到，以替代如在專利文獻2和3的情況中采用閾值確定與正常區(qū)域的邊界的方法。因此，能夠以高的精度指示包括氧飽和度等的生物功能信息的可靠性。
[0024]注意，對于具有已經(jīng)存在的暈影區(qū)域的生物功能信息圖像而言，明顯的是暈影區(qū)域的計算結(jié)果是異常的。因此，在本發(fā)明中，具有暈影區(qū)域的生物功能信息圖像照原樣被顯示在顯示部上，而不產(chǎn)生增強圖像。這消除了用于產(chǎn)生增強圖像所需要的時間并改善運動圖像的特性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]圖1是內(nèi)窺鏡系統(tǒng)的示意圖；
[0026]圖2是示出內(nèi)窺鏡系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的框圖；
[0027]圖3是示出遠端部的端面的正視圖；
[0028]圖4是示出氧飽和度測量光、激發(fā)光和來自受激磷光體的發(fā)射光的光量分布的曲線圖；
[0029]圖5是成像裝置的濾色器的透光率曲線圖；
[0030]圖6A是根據(jù)第一實施例的處于正常觀察模式中的成像裝置的成像控制的說明性視圖；
`[0031]圖6B是根據(jù)第一實施例的處于生物信息觀察模式中的成像裝置的成像控制的說明性視圖；
[0032]圖7是示出血量和信號比R2 / G2之間的相關(guān)性的說明性視圖；
[0033]圖8是示出氧飽和度與信號比BI / G2和R2 / G2之間的相關(guān)性的曲線圖；
[0034]圖9是血紅蛋白的光吸收系數(shù)的曲線圖；
[0035]圖10是示出根據(jù)圖8的曲線圖中的信號比計算氧飽和度的方法的說明性視圖；
[0036]圖11是示出根據(jù)第一實施例的增強圖像處理器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的框圖；
[0037]圖12是示出暈影值的曲線圖；
[0038]圖13是示出具有暈影區(qū)域的氧飽和圖像和正常光圖像中的暈影區(qū)域的亮度的說明性視圖；
[0039]圖14是示出根據(jù)第一實施例的形成增強氧飽和圖像的方法的說明性視圖；
[0040]圖15是示出生物信息觀察模式中的操作流程的流程圖；
[0041]圖16是示出根據(jù)第二實施例的增強圖像處理器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的框圖；
[0042]圖17是示出增益和亮度Y之間的關(guān)系的圖線圖；
[0043]圖18是示出根據(jù)第二實施例的形成增強氧飽和圖像的方法的說明性視圖；
[0044]圖19是示出旋轉(zhuǎn)濾光器類型的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的示意圖；
[0045]圖20是白光的光量分布的曲線圖；
[0046]圖21是旋轉(zhuǎn)濾光器的平面圖；
[0047]圖22是一光源裝置的示意圖，該光源裝置采用半導(dǎo)體光源產(chǎn)生光，并通過來自諸如氙氣燈之類的白光光源的寬頻帶光白光光源的波長分離產(chǎn)生光；
[0048]圖23是具有沿周向方向布置的B濾光器、G濾光器和R濾光器的旋轉(zhuǎn)濾光器的平面圖；
[0049]圖24是示出B濾光器、G濾光器和R濾光器的光譜透光率和藍色窄頻帶光的光強度的曲線圖；
[0050]圖25是遮光板的平面圖；
[0051]圖26是示出藍色窄頻帶光BN，B光，G光和R光向內(nèi)窺鏡裝置施加的定時的說明性視圖；
[0052]圖27A是示出采用圖22的光源裝置的處于正常觀察模式中的成像裝置的成像控制的說明性視圖；和
[0053]圖27B是示出采用圖22的光源裝置的處于生物信息觀察模式中的成像裝置的成像控制的說明性視圖。
【具體實施方式】
[0054]如圖1和2所示，根據(jù)第一實施例的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)10設(shè)置有:用于發(fā)射預(yù)定波長帶中的光的光源裝置11、用于在用來自光源裝置11的光照射觀察目標(biāo)的同時對觀察目標(biāo)的待觀察區(qū)域進行成像的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)12、用于處理由內(nèi)窺鏡裝置12獲得的圖像信號的處理器裝置13、用于基于由處理器裝置13處理的圖像信號顯示觀察目標(biāo)的圖像的顯示裝置14、和用于將各種類型的信息輸入至處理器裝置13等的包括鍵盤的輸入裝置15。
[0055]內(nèi)窺鏡系統(tǒng)10具有正常觀察模式和生物信息觀察模式。在正常觀察模式中，作為在波長范圍從藍光擴展至紅光的可見光照射下的觀察目標(biāo)的圖像的正常光圖像被顯示在顯示裝置14上。在生物信息觀察模式中，對觀察目標(biāo)中的血液中的血紅蛋白的量進行成像的血量圖像和對血紅蛋白的氧飽和度成像的氧飽和圖像被顯示在顯示裝置14上。內(nèi)窺鏡系統(tǒng)10通過內(nèi)窺鏡裝置12的開關(guān)17或輸入裝置15的操作在觀察模式之間切換。
[0056]光源裝置11設(shè)置有兩種類型的激光源LDl和LD2、光源控制器20、合并器21、和耦合器22。激光源LDl發(fā)射用于測量氧飽和度的窄頻帶光(氧飽和度測量光)。激光源LD2發(fā)射用于激發(fā)設(shè)置在內(nèi)窺鏡裝置12的遠端部處的磷光體50的激發(fā)光。從受激磷光體50發(fā)射的突光和激發(fā)光產(chǎn)生白光。從激光源LDl和LD2發(fā)射的光通過會聚透鏡(未不出)分別進入光纖24和25。注意，作為激光源LDl和LD2，寬域(broad-area)型InGaN激光二極管、InGaNAs激光二極管、GaNAs激光二極管等是可用的。
[0057]光源控制器20控制激光源LDl和LD2以調(diào)整每個激光源的發(fā)光定時以及激光源LDl與LD2之間的光量比。在該實施例中，在正常觀察模式中，激光源LDl關(guān)閉，同時激光源LD2打開。另一方面，在生物信息觀察模式中，激光源LDl和LD2交替地打開和關(guān)閉。
[0058]合并器21合并來自光纖24和25的光。`合并光被作為分路濾光器的稱合器22分離成四個光束。在所分流的四個光束中，來自激光源LDl的通過被引導(dǎo)通過光導(dǎo)26和27，來自激光源LD2的光被引導(dǎo)通過光導(dǎo)28和29。這些光導(dǎo)26至29由成束的纖維，即，大量光纖的束等構(gòu)成。注意，來自激光源LDl和LD2的光可以直接進入光導(dǎo)26至29，而不通過合并器21和稱合器22。
[0059]作為電子內(nèi)窺鏡的內(nèi)窺鏡裝置12設(shè)置有:內(nèi)窺鏡32、用于將被引導(dǎo)通過光導(dǎo)26至29的四個光束施加至觀察目標(biāo)的照明部33、用于對待觀察區(qū)域進行成像的成像部34、用于彎曲內(nèi)窺鏡32的遠端部并執(zhí)行另一種觀察操作的操作部35、和用于將內(nèi)窺鏡32可拆卸地連接至光源裝置11和處理器裝置13的連接器部36。
[0060]內(nèi)窺鏡32從操作部35側(cè)開始依次地設(shè)置有軟質(zhì)部38、彎曲部39和遠端部40。軟質(zhì)部38是柔性的以能夠在內(nèi)窺鏡32的插入過程中彎曲。彎曲部39通過設(shè)置在操作部35中的角度旋鈕35a的轉(zhuǎn)動操作而被柔性地彎曲。通過根據(jù)觀察目標(biāo)等的主體部分在任意方向和任意角度上彎曲所述彎曲部39，遠端部40可以指向待觀察的目標(biāo)部分。
[0061]遠端部40具有照明部33和成像部34。成像部34在遠端部40的大致中心處設(shè)置有成像窗口 42，用于接收來自被觀察區(qū)域的光。照明部33具有設(shè)置在成像部34的兩側(cè)的兩個照明窗口 43和44。兩種類型的光(即氧飽和度測量光和白光)中的一種通過照明窗口 43和44中的每一個施加至待觀察的區(qū)域。
[0062]兩個光投射單元46和47被包含在照明窗口 43的凹部中。光投射單元46通過透鏡48將來自光導(dǎo)26的氧飽和度測量光施加至待觀察的區(qū)域，在另一光投射單元47中，來自光導(dǎo)28的激發(fā)光施加至磷光體50以發(fā)射白光。所發(fā)射的白光通過透鏡51施加至待觀察的區(qū)域。注意，另外兩個光投射單元，即，與上述光投射單元46相同的光投射單元53和與上述光投射單元47相同的光投射單元54被包含在照明窗口 44的凹部中。 [0063]如圖3所示，照明窗口 43和44設(shè)置在遠端部40中的成像窗口 42的兩側(cè)。四個光投射單元46，47，53和54以交錯方式設(shè)置，使得連接具有磷光體50的光投射單元47和54的光出射表面的直線LA和連接不具有磷光體50的光投射單元46和53的光出射表面的直線LB在成像窗口 42的中心處交叉。這種布置可以防止出現(xiàn)照明的不均勻性。
[0064]磷光體50包含吸收來自激光源LD2的激發(fā)光的一部分并發(fā)射綠至紅光的多種類型的熒光物質(zhì)(例如，YAG基熒光物質(zhì)或熒光材料，如BAM(BaMgAlltlO17))。通過由磷光體50發(fā)射的綠至紅光(熒光)和穿過磷光體50而未被吸收的激發(fā)光的混合，將激發(fā)光施加至磷光體50產(chǎn)生白光(偽白光)。磷光體50優(yōu)選地具有近似長方體形狀。在該情況中，磷光體50可通過借助于粘合劑將熒光物質(zhì)壓緊成長方體形狀而形成，或者可以由熒光物質(zhì)和諸如無機玻璃之類的樹脂的混合物形成長方體形狀而形成。注意，以商標(biāo)Micro White(MW)出售的磷光體50是已知的。
[0065]因此，如圖4所示，從具有磷光體50的光投射單元47和54發(fā)射的白光具有在激發(fā)光(其中，激發(fā)光的中心波長是445nm，波長范圍是近似450至700nm)的波長范圍內(nèi)的發(fā)射光譜(例如，440至460nm)，在該發(fā)射光譜內(nèi)，通過激發(fā)光的施加而發(fā)射的熒光具有高強度。另一方面，從不具有磷光體50的光投射單元46和53發(fā)射的氧飽和度測量光具有在473nm的中心波長附近的波長范圍(例如，460至480nm)內(nèi)的發(fā)射光譜。
[0066]注意，在本說明書中，白光沒有必要包含可見光的每種波長成分，只要它包含作為基色的R(紅)，G(綠)和B(藍)等的特定波長帶的光即可，如上文所述偽白光。換句話說，在寬泛意義上，白光例如包括具有從綠至紅的波長成分的光，具有從藍至綠的波長成分的光等。
[0067]光學(xué)系統(tǒng)，如物鏡單元(未示出)，設(shè)置在成像窗口 42的凹部中以捕獲觀察目標(biāo)的待觀察區(qū)域的圖像光。在物鏡單元的凹部中，設(shè)置成像裝置60，如CCD (電荷耦合器件)成像裝置或CMOS (互補金屬氧化物半導(dǎo)體)成像裝置，以接收圖像光并對該區(qū)域進行成像。[0068]成像裝置60在其光接收表面(成像表面)處接收來自物鏡單元的圖像光，并對接收到的圖像光執(zhí)行光電轉(zhuǎn)換以輸出成像信號(模擬信號)。成像裝置60是彩色CCD。在成像裝置60的光接收表面中，大量像素組布置成矩陣，其中，每個像素組包括具有R濾色器的R像素、具有G濾色器的G像素和具有B濾色器的B像素。B、G和R濾色器具有分別由圖5的曲線63，64和65表示的光譜透光率。
[0069]來自成像裝置60的成像信號(模擬信號)通過觀察儀器電纜(scope cable)67被輸入至A / D轉(zhuǎn)換器68。A / D轉(zhuǎn)換器68將成像信號(模擬信號)轉(zhuǎn)換成對應(yīng)于其電平電壓的圖像信號(數(shù)字信號)。轉(zhuǎn)換后的圖像信號通過連接器部36輸入至處理器裝置13的圖像處理單元73。
[0070]成像控制器70執(zhí)行成像裝置60的成像控制。如圖6A所示，在正常觀察模式中，在一個幀周期中執(zhí)行累積電荷的步驟和讀出累積電荷的步驟，即，總共兩個步驟，其中，所述電荷是通過白光(445nm+熒光(以這種方式表示的原因，是因為在該實施例中，白光是通過向磷光體50施加445nm的激發(fā)光而產(chǎn)生的))的光電轉(zhuǎn)換獲得的。這在正常觀察模式期間以預(yù)定的循環(huán)重復(fù)。在正常觀察模式中，獲得從成像裝置60的B像素輸出的藍色信號Be、從G像素輸出的綠色信號Ge、和從R像素輸出的紅色信號Re。
[0071]另一方面，在生物信息觀察模式中，如圖6B所示，在一個幀周期(第一幀周期)中執(zhí)行累積電荷和讀出累積電荷的步驟，即，總共兩個步驟，其中，所述電荷是通過氧飽和度測量光(473nm的窄頻帶光)的光電轉(zhuǎn)換獲得的。接下來，在一個幀周期(第二幀周期)中執(zhí)行累積電荷的步驟和讀出累積電荷的步驟，即，總共兩個步驟，其中，該電荷是通過白光(445nm+MW)的光電轉(zhuǎn)換獲得的。在預(yù)定的循環(huán)中總共重復(fù)兩個幀周期的成像控制。
[0072]在生物信息觀察模式中，在第一幀周期中獲得從成像裝置60的B像素輸出的藍色信號B1、從G像素輸出的綠色`信號G1、和從R像素輸出的紅色信號R1。在第二幀周期中獲得從B像素輸出的藍色信號B2、從G像素輸出的綠色信號G2、和從R像素輸出的紅色信號R2。注意，在第二幀周期中獲得的信號B2、G2和R2與在正常觀察模式中獲得的信號Bc、Gc和Re相同。
[0073]說明的是，各種通道(包括用于插入組織獲取裝置的鑷子通道、空氣和水輸送通道等)被設(shè)置在內(nèi)窺鏡裝置12的操作部35和內(nèi)窺鏡32中，雖然它們未被圖示。
[0074]如圖2所示，處理器裝置13設(shè)置有控制單元72、圖像處理單元73和存儲單元74。顯示裝置14和輸入裝置15連接至控制單元72?？刂茊卧?2基于來自內(nèi)窺鏡裝置12的開關(guān)17和輸入裝置15的輸入信息控制圖像處理單元73、光源裝置11的光源控制器20、內(nèi)窺鏡裝置12的成像控制器70和顯示裝置14的操作。
[0075]圖像處理單元73設(shè)置有正常光圖像處理器80、功能信息圖像處理器82和增強圖像處理器90。圖像處理單元73對來自內(nèi)窺鏡裝置12的圖像信號施加預(yù)定的圖像處理。
[0076]正常光圖像處理器80通過對圖像信號施加預(yù)定的圖像處理產(chǎn)生正常光圖像。正常光圖像通過由亮度Y與色差信號Cb和Cr組成的視頻信號產(chǎn)生。在正常觀察模式中獲得的綠色信號Ge或在生物信息觀察模式中獲得的綠色信號G2被指定為亮度Y。在正常觀察模式中獲得的藍色信號Be和綠色信號Ge之間的差值(Bc-Gc)，或者在生物信息觀察模式中獲得的藍色信號B2和綠色信號G2之間的差值(B2-G2)被指定為色差信號Cb。在正常觀察模式中獲得的紅色信號Re和綠色信號Ge之間的差值(Rc-Gc)，或在生物信息觀察模式中獲得的紅色信號R2和綠色信號G2之間的差值(R2-G2)被指定為色差信號Cr。
[0077]功能信息圖像處理器82基于從內(nèi)窺鏡裝置12輸入的圖像信號計算與觀察目標(biāo)的血量有關(guān)的信息和與血紅蛋白的氧飽和度有關(guān)的信息。功能信息圖像處理器82還產(chǎn)生表示血量的血量圖像和表示氧飽和度的氧飽和圖像。功能信息圖像處理器82包括信號比計算器84、相關(guān)性存儲器85、血量和氧飽和度計算器86、血量圖像生成器87、以及氧飽和圖像生成器88.[0078]信號比計算器84計算在生物信息觀察模式中獲得的第一幀周期的圖像信號和第二幀周期的圖像信號之間的每個像素的強度之比。計算整個屏幕的每個像素的信號比。在該實施例中，信號比計算器84計算第一幀周期的藍色信號BI和第二幀周期的綠色信號G2之間的信號比BI / G2、以及第二幀周期的綠色信號G2和紅色信號R2之間的信號比R2 /G2。注意，在圖像信號中，可以針對血管區(qū)域內(nèi)的像素計算信號比。在該情況中，基于血管區(qū)域的圖像信號與其它區(qū)域的圖像信號之間的差計算血管面積。
[0079]相關(guān)性存儲器85存儲信號比BI / G2和R2 / G2、血量和氧飽和度之間的相關(guān)性。如圖7所示，信號比和血量之間的相關(guān)性被規(guī)定為使得血量隨著信號比R2 / G2的增加而增加。該相關(guān)性以一維表的形式存儲。注意，信號比被以對數(shù)尺度表示。
[0080]另一方面，信號比和氧飽和度之間的相關(guān)性被以二維表的形式存儲，在該二維表中，氧飽和度的等高線被定義在如圖8所示的二維空間中。等高線的位置和形狀通過光散射的物理模擬獲得并根據(jù)血量變化。例如，血量的變化會加寬或收窄等高線之間的距離。注意，信號比BI / G2和R2 / G2被以對數(shù)尺度繪制。
[0081]注意，上述相關(guān)性與氧合血紅蛋白和脫氧血紅蛋白的光吸收特性和光散射特性密切相關(guān)，如圖9所示。線90表示氧合血紅蛋白的光吸收系數(shù)，線91表示脫氧血紅蛋白的光吸收系數(shù)。例如，473nm波長(其中，氧合血紅蛋白和脫氧血紅蛋白之間的光吸收系數(shù)在該波長下差別很大)的使用能夠容易地獲得關(guān)于氧飽和度的信息。然而，包括對應(yīng)于473nm光的信號的藍色信號不僅高度取決于氧飽和度，而且高度取決于血量。因此，除了藍色信號BI之外，通過與主要取決于血量的光對應(yīng)的紅色信號R2和作為藍色信號BI和紅色信號R2的參考信號的綠色信號G2獲得的信號比BI / G2和R2 / G2的使用，能夠以高精度獲得氧飽和度而不依賴于血量。`
[0082]根據(jù)血紅蛋白的光吸收系數(shù)對波長的依賴性，下述三項適用:
[0083](I)在470nm波長附近(例如，具有470±10nm中心波長的藍色波長范圍)，光吸收系數(shù)隨氧飽和度的變化而極大地變化。
[0084](2)在540至580nm的綠色波長范圍中，光吸收系數(shù)一般不受氧飽和度影響。
[0085](3)在590至700nm的紅色波長范圍中，光吸收系數(shù)看起來隨氧飽和度極大地變化，但事實上不受氧飽和度的影響，因為光吸收系數(shù)本身的值非常小。
[0086]血量和氧飽和度計算器86通過使用相關(guān)性存儲器85中存儲的相關(guān)性和在信號比計算器84中獲得的信號比BI / G2和R2 / G2計算每個像素的血量和氧飽和度二者。血量是對應(yīng)于相關(guān)性存儲器85的一維表中的在信號比計算器84中獲得的信號比R2 / G2的值。另一方面，關(guān)于氧飽和度，如圖10所示，在二維空間中確定與在信號比計算器84中獲得的信號比BI* / G2*和R2* / G2*對應(yīng)的點P。
[0087]如果對應(yīng)點P位于表示0%氧飽和度的下限線93和表示100%氧飽和度的上限線94之間，則根據(jù)該對應(yīng)點P位于等高線上的百分點確定氧飽和度。以圖10為例，點P位于60%等高線上，因此氧飽和度是60%。注意，如果對應(yīng)點位于下限線93上方，則氧飽和度被確定為0%。如果對應(yīng)點位于上限線94下方，則氧飽和度被確定為100%。注意，在這種情況中，氧飽和度可以被判定為具有低可靠性并且不被顯示。
[0088]血量圖像生成器87產(chǎn)生血量圖像，其表示由血量和氧飽和度計算器86采用人工色素獲得的血量。血量圖像由包含亮度Y以及色差信號Cb和Cr的視頻信號組成。包括在其中血紅蛋白以相對高的速率吸收光的波長帶中的反射光的信息的綠色信號G2被指定為亮度Y。由于亮度Y限定人工色素圖像的總亮度，因此將綠色信號G2指定為亮度Y改善了黏膜、血管等凸起和凹部的可見性。
[0089]另一方面，根據(jù)化色表87a的與血量對應(yīng)的信號值被指定為色差信號Cb和Cr?；?7a被定義為使得色差信號Cb的值隨著血量的增加而減小，并且色差信號Cr的值隨著血量的增加而增加。因此，血量圖像在大血量的一部分處變?yōu)槲⒓t。隨著血量的減少，紅色色度減少并接近單色。
[0090]氧飽和圖像生成器8 8產(chǎn)生氧飽和圖像，其表示由血量和氧飽和度計算器86采用人工色素獲得的氧飽和度。與血量圖像一樣，氧飽和圖像由包含亮度Y以及色差信號Cb和Cr的視頻信號組成。限定了總亮度且促進改善黏膜、血管等凸起和凹部的可見性的綠色信號G2被指定為亮度Y。根據(jù)化色表87a的與氧飽和度對應(yīng)的信號值被指定為色差信號Cb和Cr。
[0091 ] 根據(jù)化色表88a，在高氧飽和度處，色差信號Cr被規(guī)定為正信號值，而色差信號Cb被規(guī)定為負信號值，相反，在低氧飽和度處，色差信號Cr被規(guī)定為負信號值且色差信號Cb被規(guī)定為正信號值。色差信號Cr的信號值和色差信號Cb的信號值之間的量值關(guān)系在中等氧飽和度處是相反的。根據(jù)該規(guī)定，當(dāng)氧飽和度增加時，氧飽和圖像的顏色從淺藍色、天空藍、淺綠色、淡黃色、橙黃色至微紅色變化。
[0092]如圖11所示，增強圖像處理器90包括暈影檢測器90a和增強圖像生成器90b。暈影檢測器90a檢測暈影區(qū)域是否存在于血量圖像或氧飽和圖像中，其中，在暈影區(qū)域中，血量和氧飽和度計算器86的計算結(jié)果變得異常。增強圖像生成器90b將正常光圖像疊加在沒有暈影區(qū)域的血量圖像或氧飽和圖像上以產(chǎn)生增強圖像。在增強圖像中，使其中血量和氧飽和度計算器86的計算結(jié)果可能異常的第一異常區(qū)域被增強。
[0093]暈影檢測器90a檢測暈影區(qū)域是否存在于血量圖像或氧飽和圖像中，其中，該暈影區(qū)域具有暈影值H或以上的亮度Y，如圖12所示。以圖13中所示的氧飽和圖像92為例，區(qū)域93具有超過暈影值H的亮度Y1，并且因此被檢測為暈影區(qū)域93。具有暈影區(qū)域93的氧飽和圖像92按照當(dāng)前的樣子被顯示在顯示裝置14上。暈影區(qū)域93在顯示裝置14中可以被明亮地看到，因為其極高的亮度Y1。因此，一旦暈影區(qū)域中的氧飽和度的計算結(jié)果是異常的(即，在暈影其用于中是不可靠的)，觀察顯示裝置14的操作者立刻就可以看到。
[0094]增強圖像生成器90b通過將正常光圖像疊加在未檢測到暈影區(qū)域的血量圖像上產(chǎn)生增強血量圖像，并通過將正常光圖像疊加在未檢測到暈影區(qū)域的氧飽和圖像上產(chǎn)生增強氧飽和圖像。產(chǎn)生之后的增強血量圖像或增強氧飽和圖像被顯示在顯示裝置14上。在疊加圖像的過程中，正常光圖像的亮度Y被增加到血量圖像或氧飽和圖像的亮度Y上，而正常光圖像的色差信號Cb和Cr不增加到血量圖像或氧飽和圖像的色差信號Cb和Cr上。因此，在血量圖像或氧飽和圖像中僅改變亮度，而不改變其顏色。注意，在存在被檢測到的暈影區(qū)域的情況下也一樣，可按照與上文相同的方式產(chǎn)生增強血量圖像或增強氧飽和圖像。
[0095]例如，如圖14所示，在將包括區(qū)域95的正常光圖像97疊加在包括區(qū)域94的氧飽和圖像96上(區(qū)域94和95處于大致相同的位置)并且區(qū)域95具有稍微小于暈影值H的亮度Y3，區(qū)域94具有稍微小于暈影值H的亮度Y2的情況下，正常光圖像97的亮度Y3增加到氧飽和圖像95的亮度Y2上以產(chǎn)生增強氧飽和圖像98。在重疊之后形成的增強氧飽和圖像98中，與區(qū)域94和95對應(yīng)的區(qū)域99被突出，因為它的亮度Y4超過暈影值H。
[0096]區(qū)域99看起來與暈影區(qū)域一樣明亮，或者亮度稍微低于暈影區(qū)域。因此，區(qū)域99被確定為第一異常區(qū)域99，其中，立刻就能看出氧飽和度的計算結(jié)果是異常的或可能異常的，即不可靠。注意，第一異常區(qū)域99的亮度Y4大于圖14中的暈影值H，但疊加之后的亮度Y沒有必要必須超過暈影值H。例如，亮度Y可以通過疊加接近暈影值H。
[0097]接下來，將參照圖15的流程圖描述本發(fā)明的操作。在正常觀察模式中，內(nèi)窺鏡32插入人體中，例如，消化道。通過角度旋鈕35a的操作使遠端部指向待觀察的目標(biāo)區(qū)域以進行正常觀察。在正常觀察中，在用白光照射下捕獲的被觀察區(qū)域的彩色正常光圖像被顯示在顯示裝置14上。
[0098]當(dāng)被觀察區(qū)域看起來是損傷時，通過內(nèi)窺鏡裝置12的開關(guān)17的操作，將內(nèi)窺鏡系統(tǒng)10設(shè)置到生物信息觀察模式中。因此，作為具有473nm中心波長的窄頻帶光的氧飽和度測量光從遠端部40施加至觀察目標(biāo)。具有B像素、G像素和R像素的成像裝置60對從觀察目標(biāo)反射的光進行光電轉(zhuǎn)換。因此，獲得包括藍色信號B1、綠色信號Gl和紅色信號Rl的第一幀圖像信號(幀I)。
[0099]在獲得第一幀圖像信號之后，具有445nm中心波長的激發(fā)光施加至遠端部40的磷光體50。因而，從磷光體50發(fā)射白光，并且所發(fā)射的白光施加至觀察目標(biāo)。成像裝置60捕獲從觀察目標(biāo)反射的光，因`此獲得包括藍色信號B2、綠色信號G2和紅色信號R2的第二幀圖像信號(幀2)。
[0100]一旦在獲得第二幀圖像信號，由第二幀圖像信號B2、G2和R2產(chǎn)生正常光圖像。此外，根據(jù)第一幀圖像信號BI和第二幀圖像信號G2和R2計算血量和氧飽和度。首先，針對第一幀圖像信號和第二幀圖像信號之間的相同位置中的像素計算信號比BI / G2和R2 / G2。在計算信號比之后，根據(jù)相關(guān)性存儲器85中存儲的相關(guān)性獲得與信號比BI / G2和R2 /G2對應(yīng)的血量和氧飽和度。針對屏幕中的每個像素獲得血量和氧飽和度。
[0101]在計算每個像素的血量和氧飽和度后，參照血量圖像生成器87的化色表87a獲得與血量對應(yīng)的色差信號Cb和Cr?；谒@得的色差信號Cb和Cr和亮度Y(綠色信號G2被指定為該亮度Y)產(chǎn)生血量圖像，其中血量用人工色素表示。與血量圖像一樣，通過使用化色表88a產(chǎn)生氧飽和圖像,其中氧飽和度用人工色素表示。
[0102]接下來，檢測具有超過暈影值H的亮度Y的暈影區(qū)域是否存在于所產(chǎn)生的血量圖像和氧飽和圖像中。具有暈影區(qū)域的血量圖像和氧飽和圖像被并排顯示在顯示裝置14上。另一方面，如果還未檢測到暈影區(qū)域，則通過將正常光圖像疊加在血量圖像上產(chǎn)生具有增加的亮度Y的增強血量圖像，并且通過將正常光圖像疊加在氧飽和圖像上產(chǎn)生具有增加的亮度Y的增強氧飽和圖像。由于這些增強血量圖像和增強氧飽和圖像具有增加的亮度Y，因此亮度Y超過或接近暈影值H的第一異常區(qū)域被產(chǎn)生。[0103]如上所述，具有暈影區(qū)域的血量圖像和氧飽和圖像照原樣顯示在顯示裝置14上，而不增加其亮度Y。因此，能夠通知操作者暈影區(qū)域的計算結(jié)果是異常的，而其它區(qū)域的計算結(jié)果是正常的。另一方面，對于不具有暈影區(qū)域的血量圖像和氧飽和圖像而言，將正常光圖像重疊在其上以產(chǎn)生增強血量圖像和增強氧飽和圖像。所產(chǎn)生的增強血量圖像和所產(chǎn)生的增強氧飽和圖像被顯示在顯示裝置14上。因此，能夠通知操作者增強血量圖像和增強氧飽和圖像中的第一異常區(qū)域的計算結(jié)果是異常的或可能異常的，而其它區(qū)域的計算結(jié)果是正的。只要內(nèi)窺鏡系統(tǒng)10被置于生物信息觀察模式中，就重復(fù)上述操作順序。
[0104]在本發(fā)明的第二實施例中，其中血量和氧飽和度計算器86的計算結(jié)果因太大的亮度Y而可能異常的第一異常區(qū)域被加亮，以通過第一異常區(qū)域自身的亮度突出該第一異常區(qū)域，而其中血量和氧飽和度計算器86的計算結(jié)果因太小的亮度Y而可能異常的第二異常區(qū)域被變暗，以通過第二異常區(qū)域自身的暗度突出該第二異常區(qū)域。替代增強圖像處理器90的圖16所示增強圖像處理器100執(zhí)行第二實施例的增強處理。注意，除了增強圖像處理器100之外的部件與第一實施例的部件相同，并且因此將省略其描述。
[0105]增強圖像處理器100包括與第一實施例的暈影檢測器90a相同的暈影檢測器100a，和亮度調(diào)整濾光器部100b。亮度調(diào)整濾光器部IOOb對其中暈影檢測器IOOa未檢測到暈影區(qū)域的血量圖像和氧飽和圖像施加亮度調(diào)整濾光。通過亮度調(diào)整濾光，第一異常區(qū)域被進一步變亮，第二異常區(qū)域進一步變暗。
[0106]亮度調(diào)整濾光器部IOOb具有如圖17所示的增益表。根據(jù)采用該增益表的亮度調(diào)整濾光，當(dāng)亮度Y大于某個上限值U時，亮度Y以“I”或更大的增益增加。當(dāng)亮度Y小于某個下限值L時，亮度Y以“I”或更小的增益降低。在其它情況中，以增益“I”將亮度Y維持為原樣。通過對血量圖像施加亮度調(diào)整濾光獲得的增強血量圖像和通過對氧飽和圖像施加亮度調(diào)整濾光獲得的增強氧飽和圖像被顯示在顯示裝置14上。
[0107]例如，如圖18所示，當(dāng)氧飽和圖像102包括具有大于上限值U的亮度Ym的明亮的第一異常區(qū)域103和具有小于下限值L的亮度Yn的暗的第二異常區(qū)域104時，對氧飽和圖像102施加亮度調(diào)整濾光以獲得增強氧飽和圖像105。在增強氧飽和圖像105中，第一異常區(qū)域103的亮度Ym被進一步增加，而第二異常區(qū)域104的亮度Yn被進一步降低。在顯示裝置14上顯示的增強氧飽和圖像105中，第一異常區(qū)域103極亮，而第二異常區(qū)域104極暗。通過用其亮度突出第一異常區(qū)域103和通過用其暗度突出第二異常區(qū)域104，使得操作者能夠立刻看出第一和第二異常區(qū)域103和104的氧飽和度是不可靠的。
[0108]注意，在上述第一實施例中，即使在血量圖像和氧飽和圖像中檢測到暈影區(qū)域的情況下，也可以通過將正常光圖像疊加在血量圖像和氧飽和圖像上突出第一異常區(qū)域。同樣，在上述第二實施例中，即使在血量圖像和氧飽和圖像中檢測到暈影區(qū)域的情況下，也可以通過亮度調(diào)整濾光突出第一和第二異常區(qū)域。
[0109]在上述第二實施例中，通過調(diào)整亮度Y突出第一和第二異常區(qū)域。然而，也可以調(diào)整像素值本身，而不調(diào)整亮度Y。雖然記載了通過增強亮度和暗度二者來突出第一和第二異常區(qū)域，但也可以僅通過增強亮度和暗度之一來突出第一和第二異常區(qū)域。
[0110]在本發(fā)明的第 三實施例中，產(chǎn)生血量圖像和氧飽和圖像所需的照明光可通過采用諸如氙氣燈之類的白光光源和具有波長分離功能的旋轉(zhuǎn)濾光器產(chǎn)生。如圖19所示，根據(jù)第三實施例的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)120設(shè)置有寬頻帶光源121、旋轉(zhuǎn)濾光器122、光纖123和旋轉(zhuǎn)控制器124，以替代第一和第二實施例中的激光源LDl和LD2、光源控制器20和合并器21。寬頻帶光源121，如氙光源，發(fā)射具有如圖20所示的光譜強度的白光。旋轉(zhuǎn)濾光器122從白光中傳送出氧飽和度測量光的波長成分，或傳送整個白光。穿過旋轉(zhuǎn)濾光器122的光進入光纖123。旋轉(zhuǎn)控制器124控制旋轉(zhuǎn)濾光器122的轉(zhuǎn)動。
[0111]已經(jīng)進入光纖123的光被耦合器22分割成兩個光束。所分割成的兩個光束分別通過光導(dǎo)26和27從光投射單兀46和53施加至觀察目標(biāo)。注意，內(nèi)窺鏡系統(tǒng)120的其它部分與內(nèi)窺鏡系統(tǒng)10的部件相同，并且因此將省略其它描述。
[0112]如圖21所示，旋轉(zhuǎn)濾光器122具有用于從白光中傳送具有473nm中心波長的氧飽和度測量光(參見圖4)的帶通濾光器125、和用于照原樣傳輸白光的開口 126。因此，通過旋轉(zhuǎn)濾光器122的轉(zhuǎn)動,氧飽和度測量光和白光交替地施加至觀察目標(biāo)。此時，與第一和第二實施例一樣，在氧飽和度測量光的照射下獲得第一幀圖像信號，在白光的照射下獲得第二幀圖像信號。與第一和第二實施例一樣，根據(jù)第二幀圖像信號產(chǎn)生正常光圖像，根據(jù)第一和第二幀圖像信號產(chǎn)生血量圖像和氧飽和圖像。注意，帶通濾光器125優(yōu)選地傳輸在460至480nm的波長范圍內(nèi)的光。
[0113]與第一和第二實施例一樣，通過將正常光圖像疊加在血量圖像上，產(chǎn)生增強血量圖像，其中，在增強血量圖像中的血量的計算結(jié)果為異?；蚩赡墚惓５膮^(qū)域被突出。此外，通過將正常光圖像疊加在氧飽和圖像上，產(chǎn)生增強氧飽和圖像，其中，在增強氧飽和圖像中的氧飽和度的計算結(jié)果為異?；蚩赡墚惓５膮^(qū)域被突出。
[0114]注意，由于白光具有如圖20所示的光譜強度特性，因此藍色信號B2包含與400至530nm波長范圍內(nèi)的光對應(yīng)的信號。綠色信號G2包含與540至580nm波長范圍內(nèi)的光對應(yīng)的信號。紅色信號R2包含與590至700nm的波長范圍內(nèi)的光對應(yīng)的信號。
[0115]注意，在計算血量和氧飽和度時使用的三種波長的光中，光的一部分可以是半導(dǎo)體光源的光，與第一和第二實施例一樣，而其它光可以是從諸如氣氣燈之類的白光光源的寬頻帶光BB通過波長分離技術(shù)分離出來`的光。
[0116]在本發(fā)明的第四實施例中，如圖22所示的光源裝置200被使用。在光源裝置200中產(chǎn)生的光被施加至內(nèi)窺鏡裝置180。除在遠端部處的照明部33中不存在磷光體50之外，該內(nèi)窺鏡裝置180具有與第一和第二實施例的內(nèi)窺鏡裝置12幾乎相同的結(jié)構(gòu)。因此，來自光源裝置200的光通過內(nèi)窺鏡裝置180按照原樣施加至觀察目標(biāo)。
[0117]內(nèi)窺鏡裝置180中的成像裝置180a的結(jié)構(gòu)和成像控制器70的操作不同于第一和第二實施例中的那些。在處理器裝置13中，用于在正常光圖像處理器80中產(chǎn)生正常光圖像的方法不同于第一和第二實施例的方法，并且在功能信息圖像處理器82中使用的信號不同于在第一和第二實施例中使用的信號。以下將僅描述與上述第一和第二實施例不同的內(nèi)容，并且將省略其它內(nèi)容的描述。
[0118]光源裝置200設(shè)置有用于發(fā)射寬頻帶光BB (400至700nm)的白光光源單元230、用于將來白白光光源單元230的寬頻帶光BB色分離成B、G和R三種顏色的光并將每種顏色的光順序地施加至內(nèi)窺鏡裝置180的旋轉(zhuǎn)濾光器234、用于發(fā)射藍色窄頻帶光BN的半導(dǎo)體光源單元236、用于將藍色窄頻帶光BN的光程L2合并到寬頻帶光BB的光程LI中的光合并部238、和用于在預(yù)定定時中在白光光源230和旋轉(zhuǎn)濾光器234之間阻擋寬頻帶光BB的光程的遮光板240。[0119]白光光源單元230包括用于輻射寬頻帶光BB的白光光源230a和用于調(diào)整寬頻帶光BB的光量的孔徑光闌230b。白光光源230a由氙氣燈、鹵素?zé)?、金屬鹵化物燈等構(gòu)成?？讖焦怅@230b的打開程度由光量控制器(未示出)調(diào)整。
[0120]如圖23所示，旋轉(zhuǎn)濾光器234能夠旋轉(zhuǎn)，從而B濾光器234a、G濾光器234b和R濾光器234c被選擇性地插入寬頻帶光BB的光程LI中。旋轉(zhuǎn)濾光器234成盤形形狀并沿周向方向分成三個扇區(qū)，每個扇區(qū)具有120°的中心角。B濾光器234a、G濾光器234b和R濾光器234c設(shè)置在每個扇區(qū)中。
[0121]如圖24所示，B濾光器234a傳輸寬頻帶光BB中的藍色波長帶中的B光。G濾光器234b傳輸寬頻帶光BB中的綠色波長帶中的G光。R濾光器234c傳輸寬頻帶光BB中的紅色波長帶中的R光。因此，通過使濾光器234轉(zhuǎn)動，B光、G光和R光從旋轉(zhuǎn)濾光器234順序地投射。
[0122]半導(dǎo)體光源單元236具有激光源236a和光源控制器236b。如圖24所示，激光源236a發(fā)射具有473nm中心波長的藍色窄頻帶光BN。激光源236a在光源控制器236b的控制下打開和關(guān)閉。光源控制器236b由處理器裝置13的控制單元72控制。從激光源236a發(fā)射的藍色窄頻帶光BN通過會聚透鏡236c投射至光合并部238。
[0123]是分色鏡的光合并部238照原樣傳輸來自旋轉(zhuǎn)濾光器234的光，同時反射來自半導(dǎo)體光源單元236的藍色窄頻帶光BN，從而藍色窄頻帶光BN的光程L2合并到寬頻帶光BB的光程LI中。合并的光從光合并部238離開并通過會聚透鏡242被提供至內(nèi)窺鏡裝置180。
[0124]如圖25所示，遮光板24 0包括用于阻擋寬頻帶光BB的具有120°中心角的光屏蔽部240a和用于傳輸寬頻帶光BB的具有120°中心角的光傳輸部240b。遮光板240是能夠旋轉(zhuǎn)的。通過遮光板240的旋轉(zhuǎn)，光屏蔽部240a和光傳輸部240b被交替地并且選擇性地插入寬頻帶光BB的光程中。
[0125]遮光板240能夠在插入寬頻帶光BB的光程LI中的位置和從寬頻帶光BB的光程LI中縮回的位置之間旋轉(zhuǎn)。在正常觀察模式中，遮光板240被停止在這樣一種狀態(tài):光屏蔽部240a從寬頻帶光BB的光程LI中縮回并且光傳輸部240b被插入到光程LI中。因此，寬頻帶光BB總是進入旋轉(zhuǎn)濾光器234。因而，三種顏色的光，即，B光、G光和R光被插入到寬頻帶光BB的光程LI中的B、G、R濾光器234a、234b和234c順序地產(chǎn)生。
[0126]另一方面，在生物信息觀察模式中，如圖26所示，遮光板240重復(fù)在插入位置和縮回位置之間的間歇式操作。在遮光板240處于插入位置的插入周期中，寬頻帶光BB未入射在旋轉(zhuǎn)濾光器234上，因此來自旋轉(zhuǎn)濾光器234的B光、G光和R光未被提供至內(nèi)窺鏡裝置180。作為這種方式的替代，激光源236a被打開并且藍色窄頻帶光BN被提供至內(nèi)窺鏡裝置180。該插入周期從旋轉(zhuǎn)濾光器234的一個濾色器插入到寬頻帶光BB的光程LI中開始持續(xù)到所述一個濾色器從寬頻帶光BB的光程LI中縮回，換句話說，持續(xù)旋轉(zhuǎn)濾光器234a轉(zhuǎn)過三分之一圈的時間周期。
[0127]在插入周期過去之后，遮光板240從插入位置轉(zhuǎn)動至縮回位置，以開始縮回周期，在縮回周期中，遮光板240位于縮回位置中。該縮回周期持續(xù)旋轉(zhuǎn)濾光器234轉(zhuǎn)過一圈的時間周期。在縮回周期中，三種顏色的光，即B光、G光和R光被提供至內(nèi)窺鏡裝置180。
[0128]以圖26的情況為例，在旋轉(zhuǎn)濾光器234的R濾光器234c被插入寬頻帶光BB的光程LI中的第一插入周期中，寬頻帶光BB未入射在R濾光器234c上，并且作為代替的是，藍色窄頻帶光BN被提供至內(nèi)窺鏡裝置180。隨后，一旦開始接下來的第一縮回周期，寬頻帶光BB順序地入射在B濾光器234a、G濾光器234b和R濾光器234c上。因此，B光、G光和R光按此順序被提供至內(nèi)窺鏡裝置180。
[0129]在接下來的第二插入周期中，旋轉(zhuǎn)濾光器234的B濾光器234a插入光程LI中，但寬頻帶光BB未入射在B濾光器234a上。在該第二插入周期中，藍色窄頻帶光BN被提供至內(nèi)窺鏡裝置180。隨后，在接下來的第二縮回周期中，寬頻帶光BB順序地入射在旋轉(zhuǎn)濾光器234的G濾光器234b、R濾光器234c和B濾光器234a上，因此G光、R光和B光按此順序被提供至內(nèi)窺鏡裝置180。
[0130]與上述第一和第二實施例的成像裝置60相反，內(nèi)窺鏡裝置180的成像裝置180a是在其成像表面中不具有微型濾色器的單色成像裝置。用于控制成像裝置180a的成像操作的成像控制器70執(zhí)行與上述第一和第二實施例中的操作不同的操作。
[0131]在正常觀察模式中，如圖27A所示，B、G和R三種顏色的圖像光被順序地捕獲，并且電荷被累積?；诒焕鄯e的電荷，表面順序成像信號B、G和R被順序地輸出。在正常觀察模式期間，這種操作順序被重復(fù)地執(zhí)行。另一方面，在生物信息觀察模式中，如圖27B所示，包括藍色窄頻帶光BN、B光、G光和R光在內(nèi)的四種類型的圖像光被順序地捕獲，并且電荷被累積。基于被累積的電荷，表面順序成像信號N、B、G和R被順序地輸出。在生物信息觀察模式期間，這種操作順序被重復(fù)地執(zhí)行。
[0132]處理器裝置13的正常光圖像處理器80基于表面順序成像信號B、G和R產(chǎn)生正常光圖像。在該正常光圖像中，表面順序成像信號B近似對應(yīng)于第一和第二實施例的藍色信號B2(Bc)。表面順序成像信號G近似對應(yīng)于第一和第二實施例的綠色信號G2 (Ge)。表面順序成像信號R近似對應(yīng)于第一和第二實施例的紅色信號R2 (Re)。
[0133]處理器裝置13的功能信息圖像處理器82基于表面順序成像信號N、G和R計算血量和氧飽和度。N / G被用作與第一和第二實施例的第一亮度比BI / G2對應(yīng)的亮度比，R / G被用作與第一和第二實施例的第二亮度比R2 / G2對應(yīng)的亮度比。據(jù)此，相關(guān)性存儲器85存儲亮度比BI / G2和R2 / G2、血量、以及氧飽和度之間的相關(guān)性。其它方面執(zhí)行與第一和第二實施例相同的程序。
[0134]注意，在上述第一至第四實施例中，血量和氧飽和度被成像為生物功能信息，但作為替代或作為附加，可以對用“血量(氧合血紅蛋白和脫氧血紅蛋白的總和)X氧飽和度(%)”計算的氧合血紅蛋白指數(shù)或用“血量X (100-氧飽和度)(％)”計算的脫氧血紅蛋白指數(shù)進行成像。
[0135]附圖標(biāo)記說明
[0136]10,120 內(nèi)窺鏡系統(tǒng)
[0137]87量圖像生成器
[0138]88氧飽和圖像生成器
[0139]90,100 增強圖像生成器
[0140]90a暈影 檢測器
[0141]90b曾強圖像生成器
[0142]93暈影區(qū)域
[0143]92，96，102氧飽和圖像[0144]97正常光圖像
[0145]98,105增強氧飽和圖像
[0146]99,103第一異常區(qū)域
[0147]IOOb亮度調(diào)整濾光器部
[0148]104第二異常`區(qū)域
【權(quán)利要求】
1.一種內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，其特征在于，包括: 圖像信息獲取部，用于通過對觀察目標(biāo)進行成像獲得圖像信息； 生物功能信息計算部，用于基于所述圖像信息計算所述觀察目標(biāo)的生物功能信息； 第一圖像生成部，用于產(chǎn)生對所述生物功能信息成像的生物功能信息圖像； 增強圖像生成部，用于基于所述生物功能信息圖像產(chǎn)生增強圖像，所述增強圖像通過亮度突出異常區(qū)域，其中在所述異常區(qū)域中，所述生物功能信息計算部的計算結(jié)果可能是異常的；和 顯示部，用于顯示所述增強圖像。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，其特征在于，進一步包括: 第二圖像生成部，用于基于所述圖像信息產(chǎn)生對用白光照射的所述觀察目標(biāo)進行成像的正常光圖像，其中 所述增強圖像生成部通過將所述生物功能信息圖像疊加在所述正常光圖像上產(chǎn)生所述增強圖像。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，其特征在于，所述增強圖像生成部通過所述亮度和暗度中的一種突出所述 異常區(qū)域。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，其特征在于， 所述生物功能信息圖像由亮度信息和色差信息組成；并且 所述增強圖像生成部不向所述生物功能信息圖像的所述色差信息施加信息處理，并且向所述生物功能信息圖像的所述亮度信息施加信息處理，以使明亮的區(qū)域進一步變亮并且使陰暗的區(qū)域進一步變暗。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，其特征在于，所述增強圖像生成部調(diào)整所述生物功能信息圖像的像素值，以在所述生物功能信息圖像中使明亮的區(qū)域進一步變亮并且使陰暗的區(qū)域進一步變暗。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，其特征在于，進一步包括: 暈影檢測部，用于檢測所述生物功能信息圖像中是否存在暈影區(qū)域，在所述暈影區(qū)域中，像素值超過作為某個值或更大的值的暈影值；和 顯示控制部，用于在檢測到所述暈影區(qū)域的情況下在所述顯示部上顯示所述生物功能信息圖像，并用于在未檢測到暈影區(qū)域的情況下在所述顯示部上顯示所述增強圖像。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，其特征在于，所述生物功能信息包括血量和氧飽和度，其中，血量是血液中的血紅蛋白的量，氧飽和度是所述血液中的所述血紅蛋白的氧飽和度。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，其特征在于，所述生物功能信息計算部將關(guān)于所述血量的信息和關(guān)于所述氧飽和度的信息與所述圖像信息中包括的多種類型的所述生物功能信息隔離開。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，其特征在于，所述圖像信息包括第一圖像信息和第二圖像信息，所述第一圖像信息是通過在具有第一波長范圍的第一照射光的照射下對所述觀察目標(biāo)進行成像獲得的，其中，在第一波長范圍中，光吸收系數(shù)隨著所述氧飽和度的變化而變化；所述第二圖像信息是通過在具有與所述第一波長范圍不同的第二波長范圍的第二照射光的照射下對所述觀察目標(biāo)進行成像獲得的。
10.一種圖像顯示方法，其特征在于，包括下述步驟: 通過對觀察目標(biāo)進行成像，由圖像信息獲取部獲得圖像信息； 基于所述圖像信息，由生物功能信息計算部計算所述觀察目標(biāo)的生物功能信息； 通過第一圖像生成部產(chǎn)生對所述生物功能信息進行成像的生物功能信息圖像； 由增強圖像生成部基于所述生物功能信息圖像產(chǎn)生增強圖像，所述增強圖像通過亮度突出異常區(qū)域，其中，在異常區(qū)域中，所述生物功能信息計算部的計算結(jié)果可能是異常的；以及 在顯示部上顯 示所述增強圖像。
【文檔編號】A61B1/00GK103796566SQ201280043178
【公開日】2014年5月14日 申請日期:2012年8月22日 優(yōu)先權(quán)日:2011年9月5日
【發(fā)明者】齋藤孝明, 山口博司, 飯?zhí)镄⒅? 申請人:富士膠片株式會社