JP5114003B2 - 蛍光内視鏡装置 - Google Patents

Description

本発明は、体腔内の蛍光観察を行うと共に、体腔内の残渣を検出する蛍光内視鏡装置に関する。

近年、医療分野において、体腔内を光学的に検査したり、必要に応じて処置具を用いて処置することができる内視鏡が広く用いられるようになった。
また、通常の可視領域で内視鏡検査する場合の他に、蛍光を用いて蛍光画像による内視鏡検査する場合にも用いられるようになった。
従来例として、例えば、特開平７−１５５２８５号公報と特開平８−２２４２０８号公報には、蛍光画像を得ることができる蛍光内視鏡装置が開示されている。

蛍光による内視鏡検査を行う場合には、病変部に蓄積し易い蛍光薬剤を患者等に投与し、蛍光内視鏡で患者等の体腔内、例えば消化管内を検査する時、残渣も蛍光を発生するため、残渣による影響が大きくなる場合がある。そして、観察している蛍光画像中における蛍光を発する部分が病変部に蓄積した蛍光薬剤による蛍光か、残渣によるものなのかの判定を、蛍光画像上では判断できない。
このため、蛍光画像中における蛍光を発する部分が病変部に蓄積した蛍光薬剤による蛍光か、残渣によるものかを識別して表示できることが非常に有用であることになる。また、残渣による蛍光像部分が蛍光画像による観察の際に邪魔になる場合もある。

上記従来例は、蛍光画像による内視鏡検査を行うことができるが、蛍光画像上に残渣が混入したような場合、病変部に蓄積した蛍光薬剤によるものか、残渣によるものなのかの判定ができない欠点があった。

（発明の目的）
本発明は上述した点に鑑みてなされたもので、体腔内を蛍光撮像した場合における病変部の蛍光像部分と残渣の蛍光像部分を識別することができる蛍光内視鏡装置を提供する
ことを目的とする。

本発明の一態様の蛍光内視鏡装置は、生体の体腔内に励起光を照射する励起光照射手段と、前記励起光によって前記体腔から発生する蛍光を受光する蛍光受光手段と、受光された蛍光の情報から前記体腔の蛍光画像を生成する蛍光画像生成手段と、前記蛍光の蛍光信号スペクトルを生成するスペクトル生成手段と、前記蛍光信号スペクトルに基づき前記体腔内にある残渣を検出する残渣検出手段と、前記蛍光画像上における前記残渣の蛍光像の表示形態を変える残渣像処理手段と、を有し、前記残渣検出手段は、前記スペクトル生成手段で生成された、第１の波長帯域とこの第１の波長帯域の両側にこれよりも短波長の第２の波長帯域と長波長の第３の波長帯域とを有する３つの異なる蛍光の第１乃至第３の波長帯域の蛍光信号スペクトルを入力し、第１乃至第３の波長帯域の蛍光信号スペクトルそれぞれに対して第１乃至第３の閾値が設定され、第１の波長帯域の蛍光信号スペクトルのみが第１の閾値より大きく第２及び第３の蛍光信号スペクトルがそれぞれ第２及び第３の閾値より大きくない場合には、病変部の蛍光であると判定することを特徴とする。

本発明によれば、蛍光画像上において、病変部の蛍光像部分と残渣による蛍光像部分を識別できる。

以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。

図１ないし図５は本発明の実施例１に係り、図１は本発明の実施例１の蛍光内視鏡装置の構成を示し、図２は病変部などに励起光を照射した場合に得られる蛍光スペクトル特性を示し、図３は画像処理装置の構成を示し、図４は本実施例による残渣検出方法の処理内容を示し、図５は蛍光スペクトル測定結果から残渣の識別を行う処理内容を示す。
図１に示すように本発明の実施例１の蛍光内視鏡装置１は、体腔７内に挿入される光学式の内視鏡２と、この内視鏡２の照明光を伝送するライトガイド１１に励起光及び照明光を供給する光源装置３と、内視鏡２により受光して取得された光学像に対して、白色光（可視領域の光）による通常画像と蛍光画像とを撮像する撮像装置４と、この撮像装置４により撮像された撮像信号に対して画像処理を行う画像処理装置５と、この画像処理装置５により処理された画像を表示するモニタ６とから構成される。

内視鏡２は、体腔７内に挿入される挿入部８を有し、この挿入部８内には照明光を伝送するライトガイド１１が挿通されており、このライトガイド１１の後端は光源装置３に接続される。
光源装置３内には、照明光を発生する光源として例えば白色光を発生するランプ１２が内蔵され、このランプ１２で発生された照明光は、集光レンズ１３により集光され、モータ１４で回転駆動される回転板１５に取り付けられた白色光を透過する白色光透過フィルタ（白色光フィルタと略記）１６と励起光透過フィルタ（以下、励起光フィルタと略記）１７を交互に通り、ライトガイド１１の後端の入射端面に入射される。
ライトガイド１１の入射端面に入射された光は、その先端面に伝送され、その先端面から照明窓に取り付けられた照明レンズ１８を経て拡開して体腔７内の病変部等の被写体側に照射される。すなわち、ランプ１２及び励起光フィルタ１７により、励起光照射手段が構成されている。

挿入部８の先端部には、照明窓に隣接して観察窓が設けてあり、この観察窓には対物レンズ１９が取り付けてあり、その結像位置に被写体の光学像を結ぶ。この結像位置にはイメージガイド２０の先端面が配置されており、イメージガイド２０の先端面に結像された光学像を手元側の端面に伝送し、その端面に取り付けられた撮像装置４により撮像される。
つまり、イメージガイド２０の後端面に対向して撮像レンズ２１が配置され、その光軸上には、ダイクロイックミラー２２と、モータ２３により回転される回転板２４とが配置されている。ここで、ダイクロイックミラー２２は、体腔７内から挿入部８の観察窓に入射した光を、通常光と蛍光として２分する。また、この回転板２４には複数の異なる波長帯の蛍光を透過するように設定された蛍光フィルタ２５ａ、２５ｂ、２５ｃが取り付けられている。
イメージガイド２０の後端面から出射された光は、撮像レンズ２１で集光され、その際ダイクロイックミラー２２により反射された光は、その反射光軸上に配置された通常観察用の固体撮像素子としての電荷結合素子（ＣＣＤと略記）２６の撮像面（受光面）に結像され、このＣＣＤ２６により通常画像が撮像される。

一方、このダイクロイックミラー２２を透過した光は、順次光軸上に配置される蛍光フィルタ２５ａ、２５ｂ、２５ｃを通して撮像レンズ２１の光軸上の結像位置に配置された蛍光観察用となるＣＣＤ２７の撮像面に結像される。すなわち、ダイクロイックミラー２２及びＣＣＤ２７により、蛍光受光手段が構成されている。
両ＣＣＤ２６及びＣＣＤ２７により光電変換された信号は、画像処理装置５に入力され、画像処理された後、モニタ６にＣＣＤ２６及びＣＣＤ２７により撮像された画像が表示される。
上記回転板２４に取り付けられた蛍光フィルタ２５ａ、２５ｂ、２５ｃは、患部等に投与される蛍光薬剤が固有に（或いは特徴的に）発生する蛍光の波長と、残渣が固有に（或いは特徴的に）発生する蛍光の波長に対応して設定されている。
具体的に説明すると、患部に投与された蛍光薬剤は、励起光に対して図２（Ａ）に示すように波長λａでピークとなる蛍光を発生する固有のスペクトル特性を示す。

なお、本実施例等においては、主に患部に対して病変（或いは病変部）があるとその部分に集積する特性を持つ蛍光薬剤を投与することにより、その蛍光薬剤が発生する蛍光を観察して病変部の蛍光像を得ると説明するが、病変部自体が蛍光薬剤の投与を行わない場合でも発生する自家蛍光の場合にも適用できる。このため、本明細書及び請求項では、これらの場合を含めて、病変部に集積した蛍光薬剤による蛍光と表現すべき場合でも、単に病変部の蛍光と簡略化した表現も用いている。
上記図２（Ａ）に対して、残渣は、図２（Ｂ）に示すように７００ｎｍの波長からより波長の長いλ２にまたがる比較的にブロードな波長帯域で蛍光を発生する固有のスペクトル特性を示す。
つまり、病変部の場合には、比較的狭い波長λａ付近のみで蛍光を発生し、これに対して残渣の場合には、この波長λａの他に、これよりも短波長の波長λｂと長波長の波長λｃとを含む。

このため、本実施例では蛍光フィルタ２５ａ、２５ｂ、２５ｃの透過波長として、図２（Ｃ）に示すように波長λａとその両側の波長λｂ、λｃとを透過帯域の中心波長に設定したバンドパスフィルタ特性（点線でそれぞれ示す）にして、蛍光スペクトルを生成する。すなわち、複数の蛍光フィルタ２５ａ、２５ｂ、２５ｃにより、スペクトル生成手段が構成されている。
この場合、発生する蛍光の波長帯域、つまり近赤外の波長以上の光を対象とするフィルタ特性に設定している。そして、このように測定することにより得られるスペクトル測定結果により、波長λａの蛍光フィルタ２５ａの場合でのみ検出される場合には病変部の蛍光と、そしてこの波長λａの蛍光フィルタ２５ａの場合の他に、両側の波長λｂ、λｃの蛍光フィルタ２５ｂ、２５ｃの場合においても検出される場合には残渣の蛍光と識別することができるようにしている。

図３は画像処理装置５における画像処理を行う構成を示す。
ＣＣＤ２６は、ＣＣＤドライブ回路３１ａからのＣＣＤドライブ信号が印加されることにより駆動され、ＣＣＤ２６で光電変換された白色像に対応する撮像信号は、通常画像生成回路３２ａに入力される。この通常画像生成回路３２ａに入力された撮像信号は、映像信号に変換された後、混合回路３３に入力される。この混合回路３３は、ＣＣＤ２６で撮像された白色画像（通常画像）に対応する映像信号と、ＣＣＤ２７により撮像された蛍光画像に対応する映像信号とを混合してモニタ６に出力し、モニタ６には両画像が表示される。
また、ＣＣＤ２７は、ＣＣＤドライブ回路３１ｂからのＣＣＤドライブ信号が印加されることにより駆動され、ＣＣＤ２７で光電変換された蛍光画像に対応する蛍光の撮像信号は、蛍光画像生成回路３２ｂを構成するＣＤＳ回路３４に入力される。

このＣＤＳ回路３４により信号成分が抽出された後、Ａ／Ｄ変換器３５によりデジタル信号に変換された後、メモリ３６に格納される。
このメモリ３６に格納された蛍光信号データは、この蛍光信号データ中の各部が病変部のものか或いは残渣によるものかを識別するための処理を行う残渣検出手段としてのＣＰＵ３７により読み出される。そして、ＣＰＵ３７内の残渣判定部（スペクトル比較部）３８ａにより、例えばＲＯＭ３８ｂに予め格納された閾値と比較され、その判定結果が例えばメモリ部３８ｃに格納される。
なお、メモリ３６には、図１の蛍光フィルタ２５ａ、２５ｂ、２５ｃを順次通して撮像した各フレームの蛍光信号データが３フレーム分が１組として関連付けて格納される。

残渣判定部３８ａは、図２（Ｃ）に示すように３つの蛍光フィルタ２５ａ、２５ｂ、２５ｃによりそれぞれ撮像された蛍光信号データが測定データとして、ＲＯＭ３８ｂに予め格納されている閾値と比較され、その比較結果により病変部の蛍光信号データであるか残渣による蛍光信号データであるかの識別情報（例えばフラグコード）がメモリ部３８ｃに格納される。
なお、メモリ部３８ｃは例えばメモリ３６と同じアドレスで識別情報が格納される。また、メモリ３６に格納された蛍光信号データが読み出されてモニタ６に表示される場合には、メモリ３６に印加される読み出しのアドレスがメモリ部３８ｃにも印加されて対応する識別情報が同期して読み出される。
このため、モニタ６上に表示される残渣による蛍光像は、ＣＰＵ３７により残渣の位置及びサイズに対応した識別情報に基づいて、病変部の蛍光像と異なる表示形態で表示される。このように、ＣＰＵ３７は、残渣の位置やサイズを検出する残渣位置検出手段としての機能を有する。

なお、残渣判定部３８ａによる判定は各画素毎に行うことが可能であるが、視覚的に十分に小さくなるサイズのような残渣の蛍光像に対しては、識別符号を付けないようにしても良い。点状に小さなサイズの場合でも、病変部の蛍光像と異なる表示形態で表示すると、その表示形態がかえって邪魔になる可能性もあるので、画素サイズの大きさも判定条件に含める（この画素サイズは、ユーザ側で選択設定できるようにすると良い）ようにしても良い。
また、ＲＯＭ３８ｂは、例えば電気的に書き換えが可能な不揮発性メモリとしてのＥＥＰＲＯＭ或いはフラッシュメモリなどで形成されている。そして、残渣の判定を行うために、事前に残渣であることが分かっている（確定している）部分を撮像して、その場合の蛍光信号データをメモリ３６に格納し、図示しない指示操作によりＣＰＵ３７を制御してその蛍光信号データを（図３の点線で示すように）ＲＯＭ３８ｂ内に格納したり、必要に応じてその蛍光信号データの値を修正して閾値として設定することもできるようにしている。

上記メモリ３６における蛍光フィルタ２５ａを通して撮像された蛍光信号データは、Ｄ／Ａ変換器３９を経てアナログの映像信号に変換され、混合回路３３に入力され、ＣＣＤ２６側の映像信号と混合されてモニタ６に出力される。
この場合、例えばＤ／Ａ変換器３９から混合回路３３に入力される途中に残渣像処理手段としてのアナログスイッチ４０ａが設けられている。また、アナログスイッチ４０ａとメモリ部３８ｃの間には、発振器４０ｂが設けられている。このように構成することで、メモリ部３８ｃの判定結果の情報により、発振器４０ｂの発振を制御してアナログスイッチ４０ａのＯＮ／ＯＦＦを行う。
つまり、後述するように病変部の蛍光であると判定されたような場合には、アナログスイッチ４０ａはＯＮのままであるが、残渣の可能性が高いと判定された識別信号がメモリ部３８ｃに格納されている場合には、発振器４０ｂの発振出力でアナログスイッチ４０ａをＯＮ／ＯＦＦする。そして、残渣の可能性が高いと判定された蛍光画像部分は点滅して表示されるようにしている。

次に本実施例による動作を以下に説明する。図１に示すように内視鏡２のライトガイド１１の手元側の端部を光源装置３に接続し、またイメージガイド２０の後端を撮像装置４に接続する。
そして、光源装置３等の電源を投入し、内視鏡２の挿入部を体腔７内に挿入する。すると、図４のステップＳ１に示すように光源装置３のランプ１２による照明光がライトガイド１１を経て、その先端面から照明レンズ１８を経て体腔７内の生体組織側に照射される。
この場合、ランプ１２の照明光路上には、モータ１４により回転される回転板１５に取り付けた白色光フィルタ１６と励起光フィルタ１７とが交互に配置されるので、生体組織には白色光（通常光）と励起光とが交互に照射される。
生体組織に照射された白色光や励起光の一部は反射光となり、対物レンズ１９によりイメージガイド２０の先端面に結像される。また、励起光により発生した蛍光も対物レンズ１９によりイメージガイド２０の先端面に結像される。そして、イメージガイド２０の後端面から撮像装置４側に出射される。

そして、図４のステップＳ２に示すように通常観察用ＣＣＤ２６と蛍光観察用ＣＣＤ２７で撮像（受光）される。
つまり、イメージガイド２０の後端面から出射された光は、撮像レンズ２１で集光される。その際、白色光の場合には、ダイクロイックミラー２２により、図２の約７００ｎｍ以上の長波長側の蛍光成分を除くほぼ可視領域の波長成分が反射され、その反射光軸上に配置された通常観察用のＣＣＤ２６の撮像面（受光面）に結像され、このＣＣＤ２６により通常画像（白色画像）が撮像される。
一方、励起光フィルタ１７を通した励起光が照射された場合においては、ダイクロイックミラー２２により、短波長側の励起光成分はカットされると共に、約７００ｎｍより長波長側の蛍光成分のみがこのダイクロイックミラー２２を透過し、順次光軸上に配置される蛍光フィルタ２５ａ、２５ｂ、２５ｃを通して蛍光観察用のＣＣＤ２７により撮像される。

これらＣＣＤ２６、２７により撮像された信号は、画像処理装置５に送られ、図４のステップＳ３に示すようにそれぞれ通常画像及び蛍光画像に対応する映像信号が生成される。
なお、図１のモニタ６での表示例では、ＣＣＤ２６により撮像された通常画像は、縮小処理されて、表示される。
一方、ＣＣＤ２７により撮像された蛍光画像に対しては、ステップＳ４に示すように蛍光信号のスペクトル測定処理が行われ、さらにステップＳ５に示すようにそのスペクトル測定処理結果から病変部の蛍光像か、残渣による蛍光像かの判定（識別）処理が行われる。

そして、この判定処理によりステップＳ６に示すように残渣の有無の検出処理がモニタ６に表示される各フレームの信号データに対して繰り返し行われる。
つまり、図３の残渣判定部３８ａにより、病変部の蛍光像か、残渣による蛍光像かの判定処理が行われる。この判定処理は、メモリ３６に格納された蛍光信号データを順次読み出して各画素毎に閾値と比較して判定を行う。そして、その判定結果に対応した識別情報をメモリ部３８ｃに格納する。つまり、図４のステップＳ７に示すように判定処理が行われた各画素の位置に対応した識別情報が生成される。
そして、このようにして判定処理された結果に基づき、ステップＳ８に示すように病変部の蛍光像と残渣による蛍光像とを表示する場合、残渣の蛍光像を病変部の蛍光像とを異なる表示形態、例えば点滅させて表示する等してモニタ６に表示する。

このように残渣の蛍光像を病変部の蛍光像とは表示形態が異なるようにしてモニタ６に表示することにより、病変部による蛍光像に対して、残渣の蛍光像が混入して表示されてしまうような場合にも、ユーザは、簡単に残渣による蛍光像を他の蛍光像（本実施例では病変部の蛍光像）と視覚的に識別することができるようになり、診断などを効率良く行うことができる。
次に図４におけるステップＳ５及びＳ６の処理、つまり図３の残渣判定部３８ａによる判定処理の内容を図５を参照してより詳細に説明する。
図３のＣＰＵ３７の構成で説明したように、メモリ３６には、蛍光フィルタ２５ａ、２５ｂ、２５ｃで異なるスペクトル（波長）で順次撮像された蛍光信号データが格納される。

そして、残渣判定部３８ａは、蛍光フィルタ２５ａを通して撮像した信号データに対しては、ＲＯＭ３８ｂに格納された閾値Ａｏと比較し、蛍光フィルタ２５ｂを通して撮像した信号データに対しては、ＲＯＭ３８ｂに格納された閾値Ｂｏと比較し、蛍光フィルタ２５ｃを通して撮像した信号データに対しては、ＲＯＭ３８ｂに格納された閾値Ｃｏと比較する。
以下の説明では、図２（Ｃ）に示すように蛍光フィルタ２５ａ、２５ｂ、２５ｃをそれぞれ通して撮像した信号データをそれぞれＡ、Ｂ、Ｃとする。
つまり、ＣＰＵ３７の残渣判定部３８ａは、図５（Ａ）のステップＳ１１、Ｓ１２、Ｓ１３に示すように撮像された蛍光信号データＡ、Ｂ、Ｃに対して、その値が閾値Ａｏ、Ｂｏ、Ｃｏを超えているか否かの判定を行う。

ステップＳ１１において、蛍光信号データＡが閾値Ａｏより大きい場合には、ステップＳ１２、Ｓ１３に示すように残渣判定部３８ａは、蛍光信号データＢが閾値Ｂｏより大きいか否かと、蛍光信号データＣが閾値Ｃｏより大きいか否かの判定を行う。逆にステップＳ１１において、閾値Ａｏより大きい蛍光信号データＡが検出されない場合には、病変部及び残渣の蛍光が殆どないと判定してこの処理を終了する。
また、ステップＳ１２、Ｓ１３の判定処理において、信号データＢ、Ｃが，閾値Ｂｏ，Ｃｏをそれぞれ超えていない場合にはステップＳ１４に進み、残渣判定部３８ａはこの場合における信号データＡが残渣の蛍光でなく、病変部の蛍光であると判定してこの処理を終了する。
一方、ステップＳ１２、Ｓ１３の判定処理において、信号データＢ、Ｃが，閾値Ｂｏ，Ｃｏを超えている場合には残渣の可能性のある蛍光が検出されたとしてステップＳ１５及びＳ１６の判定処理に進む。

ステップＳ１５においては残渣判定部３８ａは、信号データの比Ｂ／Ａが残渣の蛍光信号スペクトルの包落線（エンベロープ）から、波長λｂ付近の値と波長λａ付近の値により残渣の可能性が高い範囲の判定を行う２つの閾値ＫｂａとＨｂａの間にあるか否かの比較判定を行う。なお、閾値Ｋｂａは下限側の閾値であり、Ｈｂａは上限側の閾値である。
また、同様に、ステップＳ１６においてはも残渣判定部３８ａは、信号データの比Ｃ／Ａが残渣の蛍光信号スペクトルの包落線（エンベロープ）から、波長λｃ付近の値と波長λａ付近の値により残渣の可能性が高い範囲の判定を行う２つの閾値ＫｃａとＨｃａの間にあるか否かの比較判定を行う。なお、閾値Ｋｃａは下限側の閾値であり、Ｈｃａは上限側の閾値である。
そして、ステップＳ１５及びＳ１６の判定処理によりＫｂａ＜Ｂ／Ａ＜Ｈｂａの条件を満たす場合、或いはＫｃａ＜Ｃ／Ａ＜Ｈｃａの条件を満たす場合には、ステップＳ１７に進み、残渣判定部３８ａはこの場合には残渣の可能性が高いと判定する。そして、図３で説明したように残渣判定部３８ａはメモリ部３８ｃに判定結果の識別情報を書き込む。この識別情報は例えば残渣の可能性が高いことを示すフラグを立てる。

そして、次のステップＳ１８において、残渣の蛍光表示処理を行う。具体的には図３のメモリ３６に格納された信号データを読み出してモニタ６に表示する場合、メモリ部３８ｃに書き込まれた判定情報を利用して、残渣の可能性が高い情報が表示されるタイミングにおいて、フラグ（コード）の有無で点滅させる。
例えば、図１のモニタ６の表示画面例で示すように、通常画像表示エリア６ａに通常画像を、蛍光画像表示エリア６ｂに蛍光画像を表示するようにした場合、蛍光画像における病変部の蛍光像Ｉａは点滅されることなく表示されるのに対して、残渣の可能性が高いと判定された蛍光像Ｉｂ部分は点滅して表示されることになる。
従って、残渣の蛍光像部分が表示されると、その表示部分が点滅して表示され、病変部の蛍光像と異なる表示形態で表示されることになる。このように表示形態を変更することにより、ユーザは得られた蛍光画像から簡単に残渣の可能性が高い蛍光部分を知ることができる。

一方、ステップＳ１５及びＳ１６の判定処理により、Ｋｂａ＜Ｂ／Ａ＜Ｈｂａの条件を満たさない場合、及びＫｃａ＜Ｃ／Ａ＜Ｈｃａの条件を満たさない場合には、ステップＳ１９に進み、残渣の蛍光の可能性が低いと判定してこの処理を終了する。
なお、上述の説明では、ステップＳ１９の判定結果は表示の際には反映しないようにしているが、ステップＳ１９の判定結果も表示の際に反映しても良い。例えば、ステップＳ１７の場合には、残渣の可能性が高いので、例えば点滅させる周波数を高くして表示し、ステップＳ１９の判定結果のものに対しては、点滅させる周波数を低くして表示するようにしても良い。
また、図５（Ａ）のステップＳ１５、Ｓ１６を並列的に処理する代わりに図５（Ｂ）に示すようにステップＳ１５の判定処理を行い、Ｋｂａ＜Ｂ／Ａ＜Ｈｂａの条件を満たす場合にさらにステップＳ１６の判定処理を行い、さらにＫｃａ＜Ｃ／Ａ＜Ｈｃａの条件を満たす場合に、ステップＳ１７に進み、この場合の信号データは、残渣の蛍光の可能性が高いと判定するようにしても良い。

この場合には、ステップＳ１７により判定された結果は、より信頼性が高いものとなる。つまり、蛍光フィルタ２５ａを通して撮像され、メモリ３６に格納された信号データは残渣の蛍光の可能性が非常に高いものとなる。
このように本実施例によれば、実際に蛍光信号として検出された場合においても、そのスペクトルの分布特性から残渣の場合を病変部の場合から有効に識別でき、かつ病変部とは異なる表示形態で表示するようにしているので、術者は残渣の可能性を容易に把握でき、診断を効率良く行うことができる。
次に本実施例の第１変形例を図６を参照して説明する。実施例１では、病変部の蛍光撮像に混入する残渣の蛍光像を識別（判定）するために複数の蛍光フィルタ２５ａ、２５ｂ、２５ｃを採用した。

体内における検査部位に応じて残渣の蛍光スペクトルが変化するような場合には、その変化に対応して蛍光フィルタの透過波長を変更した方がより確実に識別することができることが予想される。
このために、１つの方法としては、図１に示した蛍光フィルタ２５ａ、２５ｂ、２５ｃの数を増やしたり、回転板２４を取り替えて、他の蛍光フィルタを採用するようにしても良い。
さらに他の方法として、図６に示す第１変形例の構成のように分光プリズム４１を採用するようにしても良い。
つまり、図６に示すようにダイクロイックミラー２２を透過した光の光軸上には、モータ４２により回動される分光プリズム４１が配置され、この分光プリズム４１により分光された光（具体的には蛍光）を受光するようにＣＣＤ２７が配置されている。

この分光プリズム４１は、モータ４２により所定の角度範囲（例えば基準角度の状態から＋θ及び−θ）で往復的に回動される。この分光プリズム４１が回動されることにより、この分光プリズム４１により分光された蛍光は、回動されていない基準角度の状態の波長から長波長側及び短波長側に所定の波長帯域内において連続的に変化し、ＣＣＤ２７により受光（撮像）することができるようにしている。
本変形例によれば、例えば残渣による蛍光スペクトルが、例えば図２（Ｂ）に示すように波長帯域が比較的広く連続的に分布してるような場合に対しても、連続的に受光（撮像）する波長を変えられるので、有効に対応することができる。また、以下のようにして実質的には離散的な複数波長で受光するようにしても良い。
例えばモータ４２をステッピングモータで構成し、操作部４３を介してモータ駆動回路４４によりモータ４２の回転角をステップ状に可変制御できるようにしても良い。つまり、操作部４３からの制御指示設定により、ＣＣＤ２７で受光したいと望む波長の蛍光がＣＣＤ２７側に出射される時間が長くなるように、かつＣＣＤ２７で受光することを望まない波長の蛍光がＣＣＤ２７側に出射される時間が短くなるようにモータ駆動回路４４を介してモータ４２の回転を制御するようにしても良い。

また、この場合には、操作部４３からの選択操作等により、ＣＣＤ２７で実質的に受光する蛍光波長を選択することができ、検査部位に応じて残渣の蛍光スペクトルが変化するような場合にも対応することができる。また、病変部に投与する蛍光を発生させる蛍光薬剤（蛍光色素薬剤）を変えるような場合にも対応することができる。
また、本変形例を用い、予め分かっている残渣に対してその蛍光スペクトルの測定を行うと共に、残渣が全く無い状態で蛍光薬剤を投与した部分に対してその蛍光スペクトルの測定を行い、これら事前に得られた蛍光スペクトルにより実際に内視鏡検査する場合における病変部の蛍光と残渣の蛍光とを識別する処理を行う場合に用いる蛍光スペクトルを決定するようにしても良い。
また、本変形例により既知の残渣と蛍光薬剤に対してその蛍光スペクトルを事前に測定して、強度が大きくなる固有の蛍光スペクトルのデータを得るようにし、その得られた蛍光スペクトルのデータにより図１に示した蛍光フィルタ２５ａ、２５ｂ、２５ｃのフィルタ透過波長を設定するようにしても良い。

また、図７に示す第２変形例の構成のように可変フィルタとしての例えば音響光学チューナブルフィルタ５１を採用しても良い。
つまり、図７に示すようにダイクロイックミラー２２を透過した光の光軸上には、二酸化テルルなどにより構成される音響光学チューナブルフィルタ（ＡＯＴＦと略記）５１が配置され、このＡＯＴＦ５１により回折された１次の蛍光を受光する方向にＣＣＤ２７が配置されている。
このＡＯＴＦ５１は、二酸化テルル結晶体５２と、その一方の端面に取り付けた音響トランスジューサ５３に対して可変ＲＦ発振器５４から周波数可変のＲＦ信号を印加する構成にしている。なお、音響トランスジューサ（超音波振動子）５３が取り付けられた端面と反対側の端面は、音響振動を吸収する吸収体５５を介して図示しない筐体に、二酸化テルル結晶体５２を固定している。

そして、操作部５６から可変ＲＦ発振器５４の発振周波数を設定する指示操作を行うことにより、可変ＲＦ発振器５４は指示された発振周波数のＲＦ信号を音響トランスジューサ５３に印加し、二酸化テルル結晶体５２をＲＦ信号の周波数で振動させ、その結晶格子を伸縮させる（屈折率を変化させる）。
このため、この二酸化テルル結晶体５２に蛍光が入射されると、透過型のグレーティング（回折格子）やブラッグ回折による光偏向器のような働きを行う。この場合、通常のグレーティングと異なり、このＡＯＴＦ５１は、ある特定の１波長のみを回折する機能を有し、非常に狭帯域のフィルタ透過特性を実現できる。
本変形例によれば、理想的に近いフィルタ特性で所望とする波長を通過帯域とした蛍光信号データを得ることができる。

このため、第１変形例の場合と同様に、体腔内における検査対象部位の残渣によりそれが発生する蛍光のスペクトルが変化するような場合や、使用する蛍光薬剤によりその蛍光スペクトルが変化する場合にも柔軟に対応でき、そのような場合にも病変部と残渣との蛍光像の識別を効率良く行うことができる。
本変形例においても、第１変形例で説明したように事前に残渣と蛍光薬剤が発生する蛍光のスペクトル測定を行い、その測定結果から両者を識別する場合に用いる蛍光スペクトルの設定に用いるようにしても良い。この場合、本変形例によれば、両者を識別するのに有効となる（残渣や蛍光薬剤に固有な）蛍光スペクトルに選択設定することが発振周波数の選択設定により簡単にできるし、複数の蛍光スペクトル間内で任意の蛍光スペクトルにそれぞれ設定することが、離散的に変化させることができるため、短時間で行うことができる。
また、本変形例は、第１変形例よりも巨視的に可動するメカニカルな可動部分を必要としないメリットもある。

次に図８から図１０を参照して本発明の実施例２を説明する。なお、実施例１と同一の構成要素には、同一の符号を付し、その説明を省略する。図８は、本発明の実施例２の蛍光内視鏡装置１Ｂの構成を示す。
図８に示す蛍光内視鏡装置１Ｂは、体腔内に挿入される電子内視鏡２Ｂと、この電子内視鏡２Ｂのライトガイド１１に励起光及び通常観察用の照明光を供給する光源装置３Ｂと、電子内視鏡２Ｂにより撮像された撮像信号に対して画像処理を行う画像処理装置５Ｂと、この画像処理装置５Ｂにより処理された画像を表示するモニタ６とから構成される。 電子内視鏡２Ｂは体腔内に挿入される細長の挿入部８を有し、この挿入部８内にはライトガイド１１が挿通されている。
このライトガイド１１の後端は、光源装置３Ｂに着脱自在に接続される。この光源装置３Ｂは、実施例１の光源装置３において、回転板１５に１つであった励起光フィルタ１７の代わりに３つの励起光フィルタ１７ａ、１７ｂ、１７ｃが取り付けてある。

図９は、励起光フィルタ１７ａ、１７ｂ、１７ｃを通した励起光のスペクトル強度分布等を示す。励起光フィルタ１７ａは病変部の蛍光スペクトル分布における最も強度の大きな蛍光を発生させる波長λＡ（＝λａ）の励起光Ｅ１を発生する。励起光フィルタ１７ｂ、１７ｃは、波長λＡより短波長側の波長λＢの励起光Ｅ２と、波長λＡより長波長側の波長λＣの励起光Ｅ３を透過する（図９では対応する励起光フィルタ１７ａ、１７ｂ、１７ｃも括弧で示している）。
なお、励起光フィルタ１７ａとして、残渣の蛍光スペクトル分布における最も強度の大きな蛍光を発生させる場合の励起光Ｅ１を発生するように設定した場合に関しては図１１で後述する。
上記回転板１５がモータ１４により回転駆動されるので、ライトガイド１１の後端の入射端面には、白色光と、励起光フィルタ１７ａ、１７ｂ、１７ｃを順次通して励起光Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３が順次入射される。

ライトガイド１１の入射端面に入射された光は、その先端面に伝送され、その先端面から照明窓に取り付けられた照明レンズ１８を経て拡開して体腔７内の病変部等の被写体側に照射される。
挿入部８の先端部には、照明窓に隣接して２つの観察窓が設けてあり、２つの観察窓には対物レンズ１９ａ、１９ｂが取り付けてあり、各結像位置には通常観察用ＣＣＤ２６と、蛍光観察用ＣＣＤ２７とがそれぞれ配置されている。
また、蛍光観察用ＣＣＤ２７の前には、蛍光フィルタ６１が配置されている。この蛍光フィルタ６１は、図９に示すように蛍光を透過するバンドパスフィルタ特性を有する。 また、図８では、励起光フィルタ１７ａ、１７ｂ、１７ｃを順次通した励起光により、ＣＣＤ２７で撮像して得られた信号データをＦ１，Ｆ２，Ｆ３で示している。

ＣＣＤ２６及び２７で撮像した撮像信号は、画像処理装置５Ｂに入力され、画像処理された後、生成された画像信号がモニタ６に出力され、モニタ６の表示面には通常画像と蛍光画像が表示される。
画像処理装置５Ｂの内部構成は、図３に示した実施例１の画像処理装置５とほぼ同様の構成であり、同じ符号を用いてその動作を説明する。但し、ＣＰＵ３７内のＲＯＭ３８ｂに格納されている閾値は、実施例１とは異なり、そのＲＯＭ３８ｂ内に格納されている閾値を用いて実施例１とほぼ同様の残渣の判定処理を行うことになる（図１０を参照して後述）。
次に本実施例による作用を説明する。本実施例における全体的な動作は、実施例１における図４のフローチャートに沿った動作となる。
但し、実施例１においては、透過帯域が異なる複数の蛍光フィルタ２５ａ、２５ｂ、２５ｃを用いて複数の蛍光信号データを取得し、複数の蛍光信号データに対してＣＰＵ３７で病変部或いは残渣の蛍光信号かの判定を行うようにしていたが、本実施例では複数の励起光フィルタ１７ａ、１７ｂ、１７ｃを順次通した励起光Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３により、複数の蛍光信号データを取得し、複数の蛍光信号データに対してＣＰＵ３７で病変部或いは残渣の蛍光信号かの判定を行う。

このため、図４のステップＳ４の蛍光信号スペクトルの測定処理としては、より具体的には励起光の照射スペクトルを変更して蛍光信号を測定することになる。そして、このように励起光の照射スペクトルを変更して蛍光信号を測定して信号データに対して図４に示したステップＳ５以下の処理を行う。このステップＳ５以下の処理は、より詳細に示すと図１０に示す処理となる。
以下、図１０に示す残渣の判定処理を説明する。なお、本実施例における画像処理装置５Ｂ内のＲＯＭ３８ｂには、実施例１における閾値Ａｏ、Ｂｏ、Ｃｏに相当する閾値としてＦ１′、Ｆ２′、Ｆ３′が格納されている。また、実施例１における閾値Ｋｂａ、Ｈｂａ、Ｋｃａ，Ｈｃａに相当する閾値としてＮ２１、Ｍ２１、Ｎ３１、Ｍ３１が格納されている。
つまり、残渣の判定処理が開始すると、ＣＰＵ３７の残渣判定部３８ａは、図１０のステップＳ２１、Ｓ２２、Ｓ２３に示すように撮像された蛍光信号データＦ１、Ｆ２、Ｆ３に対して、その値が閾値Ｆ１′、Ｆ２′、Ｆ３′を超えているか否かの判定を行う。

ステップＳ２１において、蛍光信号データＦ１が閾値Ｆ１′より大きい場合には、ステップＳ２２、Ｓ２３に示すように残渣判定部３８ａは、蛍光信号データＦ２が閾値Ｆ２′より大きいか否かと、蛍光信号データＦ３が閾値Ｆ３′より大きいか否かの判定を行う。逆にステップＳ２１において、閾値Ｆ１′より大きい蛍光信号データＡが検出されない場合には、病変部及び残渣の蛍光が殆どないと判定してこの処理を終了する。
また、ステップＳ２２、Ｓ２３の判定処理において、信号データＦ２、Ｆ３が，閾値Ｆ２′，Ｆ３′をそれぞれ超えていない場合にはステップＳ２４に進み、残渣判定部３８ａはこの場合における信号データＦ１が残渣の蛍光でなく、病変部の蛍光であるいと判定してこの処理を終了する。
一方、ステップＳ２２、Ｓ２３の判定処理において、信号データＦ２、Ｆ３が，閾値Ｆ２′，Ｆ３′を超えている場合には残渣の可能性のある蛍光が検出されたとしてステップＳ２５及びＳ２６の判定処理に進む。

ステップＳ２５においては残渣判定部３８ａは、信号データの比Ｆ２／Ｆ１が残渣の可能性が高い範囲の判定を行う２つの閾値Ｎ２１とＭ２１の間にあるか否かの比較判定を行う。なお、閾値Ｎ２１は下限側の閾値であり、Ｍ２１は上限側の閾値である。
また、同様に、ステップＳ２６においてはも残渣判定部３８ａは、信号データの比Ｆ３／Ｆ１が残渣の可能性が高い範囲の判定を行う２つの閾値Ｎ３１とＭ３１の間にあるか否かの比較判定を行う。なお、閾値Ｎ３１は下限側の閾値であり、Ｍ３１は上限側の閾値である。
そして、ステップＳ２５及びＳ２６の判定処理によりＮ２１＜Ｆ２／Ｆ１＜Ｍ２１の条件を満たす場合、或いはＮ３１＜Ｆ３／Ｆ１＜Ｍ３１の条件を満たす場合には、ステップＳ２７に進み、残渣判定部３８ａはこの場合には残渣の可能性が高いと判定する。そして、実施例１の図３で説明したように残渣判定部３８ａはメモリ部３８ｃに判定結果の識別情報を書き込む。この識別情報は例えば残渣の可能性が高いことを示すフラグを立てる。

そして、次のステップＳ２８において、残渣の蛍光表示処理を行う。具体的には図３のメモリ３６に格納された蛍光信号データを読み出してモニタ６に表示する場合、メモリ部３８ｃに書き込まれた識別情報（判定結果情報）を利用して、残渣の可能性が高い情報が表示されるタイミングにおいて、フラグ（コード）の有無で表示を点滅制御し、その表示形態を変更する。
従って、残渣の蛍光像部分が表示されると、その表示部分は病変部の蛍光像と異なり、点滅して表示されることになる。このように表示形態を変更することにより、ユーザは得られた蛍光画像から簡単に残渣の可能性が高い蛍光像部分を知ることができる。
一方、ステップＳ２５及びＳ２６の判定処理によりＮ２１＜Ｆ２／Ｆ１＜Ｍ２１の条件を満たさない場合、及びＮ３１＜Ｆ３／Ｆ１＜Ｍ３１の条件を満たさない場合には、ステップＳ２９に進み、残渣の蛍光の可能性が低いと判定してこの処理を終了する。

なお、上述の説明では、ステップＳ２９の判定結果は表示の際には反映しないようにしているが、実施例１で説明したようにステップＳ２９の判定結果も表示の際に反映しても良い。
また、図１０のステップＳ２５、Ｓ２６を並列的に処理する代わりに、図５（Ｂ）に示した場合と同様にステップＳ２５の判定処理を行い、Ｎ２１＜Ｆ２／Ｆ１＜Ｍ２１の条件を満たす場合にさらにステップＳ２６の判定処理を行い、さらにＮ３１＜Ｆ３／Ｆ１＜Ｍ３１の条件を満たす場合に、ステップＳ２７に進み、この場合の信号データは、残渣の蛍光の可能性が高いと判定するようにしても良い。
この場合には、ステップＳ２７により判定された結果は、より信頼性が高いものとなる。
このように本実施例によれば、実際に蛍光信号と検出された場合においても、そのスペクトルの分布特性から残渣の場合を病変部の場合から有効に識別でき、かつ病変部とは異なる表示形態で表示するようにしているので、術者は残渣の可能性を容易に把握でき、診断を効率良く行うことができる。

なお本実施例では励起光Ｅ１として病変部の蛍光を最も有効に発生させる場合に適した波長λＡ（＝λａ）付近に設定しているが、例えば励起光Ｅ１を残渣の蛍光を最も有効に発生させる波長に設定し、他の励起光Ｅ２、Ｅ３の１つを病変部の蛍光を最も有効に発生させる励起光に設定して残渣の判定を行うようにしても良い。
この場合における残渣の判定の処理を図１１に示す。なお、この場合には、残渣のみの判定を行う処理である。図１１に示す処理は、図１０における処理においてステップＳ２２及びＳ２３において、信号データＦ２、Ｆ３が，閾値Ｆ２′，Ｆ３′をそれぞれ超えていない場合には、残渣の蛍光でないと判定してこの処理を終了する。その他の処理内容は、図１０の処理内容と同じであり、その説明を省略する。
なお、上述の説明においては、残渣の蛍光表示処理としては、残渣の可能性がある蛍光像を点滅させて表示する例を説明したが、この他に病変部の蛍光像の表示色と異なる表示色で表示するようにしても良い。
この場合には、例えばメモリ部３８ｃのフラグコードで、モニタ６の１つのチャンネル、例えばＲ信号チャンネルへの信号入力を制御することにより、蛍光画像中に残渣の蛍光像が存在すると、病変部の蛍光像が例えばモノクロで表示されているのに対して、Ｒの色信号の欠落により緑と青とを合成した色で表示されるようになる。

また、励起光照射手段として、ランプ１２及び励起光フィルタ１７に代えて、複数のレーザ光源（不図示）を用いても良い。ここで、複数のレーザ光源の各々のレーザ光源は、互いに異なる波長帯域の励起光を発光するように構成され、順次発光するように制御されている。このようにして、複数の異なる波長帯域の励起光は、ライトガイド１１の入射端面に順次入射され、ライトガイド１１で伝送された後、照明レンズ１８を経て体腔７内の病変部等の被写体側に照射される。この構成によれば、複数の励起光フィルタ１７ａ、１７ｂ、１７ｃ等を配置する必要がないので、光源装置３Ｂを小型化することが可能である。なお、レーザ光源の他に、ＬＥＤ等を用いても同様の作用効果を奏する。

励起光を照射して蛍光撮像を行い、蛍光撮像した蛍光画像をモニタに表示した場合、残渣による蛍光像が表示される可能性があるが、残渣に固有の蛍光波長に設定したフィルタや、その蛍光を発生させる励起光用フィルタを用いて得られる蛍光信号から残渣による蛍光像を識別して病変部によるものと異なる表示形態で表示することにより、簡単に残渣による蛍光像を認識できる。

本発明の実施例１の蛍光内視鏡装置の全体構成図。 病変部などに励起光を照射した場合に得られる蛍光スペクトル特性例を示す図。 画像処理装置の構成を示すブロック図。 本実施例による残渣検出方法の処理内容を示すフローチャート図。 蛍光スペクトル測定結果から残渣の識別を行う処理内容を示すフローチャート図。 第１変形例における撮像装置付近の構成を示す図。 第２変形例における撮像装置付近の構成を示す図。 本発明の実施例２の蛍光内視鏡装置の全体構成図。 励起光フィルタを通して照射される励起光のスペクトル強度分布等を示す図。 実施例２における残渣の識別を行う処理内容を示すフローチャート図。 残渣の識別を行う処理内容を示すフローチャート図。

符号の説明

１…蛍光内視鏡装置
２…内視鏡
３…光源装置
４…撮像装置
５…画像処理装置
６…モニタ
７…体腔
８…挿入部
１１…ライトガイド
１２…ランプ
１６…白色光フィルタ
１７…励起光フィルタ
１９…対物レンズ
２０…イメージガイド
２１…撮像レンズ
２２…ダイクロイックミラー
２５ａ、２６ｂ、２５ｃ…蛍光フィルタ
２６、２７…ＣＣＤ
３３…混合回路
３６…メモリ
３７…ＣＰＵ
３８ａ…残渣判定部
３８ｂ…ＲＯＭ
３８ｃ…メモリ部

Claims (9)

1. 生体の体腔内に励起光を照射する励起光照射手段と、
   前記励起光によって前記体腔から発生する蛍光を受光する蛍光受光手段と、
   受光された蛍光の情報から前記体腔の蛍光画像を生成する蛍光画像生成手段と、
   前記蛍光の蛍光信号スペクトルを生成するスペクトル生成手段と、
   前記蛍光信号スペクトルに基づき前記体腔内にある残渣を検出する残渣検出手段と、
   前記蛍光画像上における前記残渣の蛍光像の表示形態を変える残渣像処理手段と、
   を有し、
   前記残渣検出手段は、前記スペクトル生成手段で生成された、第１の波長帯域とこの第１の波長帯域の両側にこれよりも短波長の第２の波長帯域と長波長の第３の波長帯域とを有する３つの異なる蛍光の第１乃至第３の波長帯域の蛍光信号スペクトルを入力し、第１乃至第３の波長帯域の蛍光信号スペクトルそれぞれに対して第１乃至第３の閾値が設定され、第１の波長帯域の蛍光信号スペクトルのみが第１の閾値より大きく第２及び第３の蛍光信号スペクトルがそれぞれ第２及び第３の閾値より大きくない場合には、病変部の蛍光であると判定することを特徴とする蛍光内視鏡装置。
2. 前記残渣検出手段は、さらに、
   第１乃至第３の波長帯域の蛍光信号スペクトルのそれぞれが全て第１の閾値乃至第３の閾値より大きく且つ第１の波長帯域の蛍光信号スペクトルに対する第２の波長帯域の蛍光信号スペクトルの比が下限側の第４の閾値より大きく上限側の第５の閾値より小さい場合、或いは第１の波長帯域の蛍光信号スペクトルに対する第３の波長帯域の蛍光信号スペクトルの比が下限側の第６の閾値より大きく上限側の第７の閾値より小さい場合には、残渣の蛍光の可能性が高いと判定することを特徴とする請求項１に記載の蛍光内視鏡装置。
3. 前記残渣検出手段は、さらに、
   第１乃至第３の波長帯域の蛍光信号スペクトルのそれぞれが全て第１の閾値乃至第３の閾値より大きく且つ第１の波長帯域の蛍光信号スペクトルに対する第２の波長帯域の蛍光信号スペクトルの比が下限側の第４の閾値より大きくないか上限側の第５の閾値より小さくない場合、及び第１の波長帯域の蛍光信号スペクトルに対する第３の波長帯域の蛍光信号スペクトルの比が下限側の第６の閾値より大きくないか上限側の第７の閾値より小さくない場合には、残渣の蛍光の可能性が低いと判定することを特徴とする請求項１又は２に記載の蛍光内視鏡装置。
4. 前記残渣検出手段における閾値は、前記体腔内の病変部の固有蛍光スペクトル及び残渣の固有蛍光スペクトルを元に設定されることを特徴とする請求項１−３のいずれか一項に記載の蛍光内視鏡装置。
5. 前記残渣像処理手段は、前記画像表示手段上の前記残渣の蛍光像を他の蛍光像と区別して表示することを特徴とする請求項１−３のいずれか一項に記載の蛍光内視鏡装置。
6. 前記スペクトル生成手段は、分光プリズムを有することを特徴とする請求項１−５のいずれか一項に記載の蛍光内視鏡装置。
7. 前記励起光照射手段は、前記体腔内に一つの帯域の励起光を照射し、
   前記スペクトル生成手段は、前記励起光をカットして複数の帯域の蛍光を透過させる複数帯域透過フィルタを有し、
   前記複数帯域透過フィルタを透過した蛍光に基づき前記蛍光信号スペクトルを生成することを特徴とする請求項１−５のいずれか一項に記載の蛍光内視鏡装置。
8. 前記複数帯域透過フィルタは、複数の可変フィルタであることを特徴とする請求項７に記載の蛍光内視鏡装置。
9. 前記複数帯域透過フィルタは、近赤外の波長以上の光を対象とするフィルタであることを特徴とする請求項７に記載の蛍光内視鏡装置。

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