医療システム、医療システムのプロセッサ装置、及び画像生成方法
【課題】酸素飽和度と薬剤蛍光に関する情報を同時に取得する。
【解決手段】被検体のリンパ節にＩＣＧを投与する。このリンパ節に対して励起光を照射して、そのリンパ節から薬剤蛍光を励起発光させる。励起光の照射と同時に、酸素飽和度を測定するための第１〜第３狭帯域光をそれぞれ順に照射する。カラーのＣＣＤのＲ画素により薬剤蛍光を撮像し、Ｂ画素またはＧ画素により第１〜第３狭帯域光の反射光等を撮像する。Ｒ画素から出力される撮像信号に基づいて、蛍光画像を生成する。Ｂ画素またはＧ画素から出力される撮像信号に基づいて、酸素飽和度画像を生成する。生成された蛍光画像、酸素飽和度画像はモニタに表示される。
【解決手段】被検体のリンパ節にＩＣＧを投与する。このリンパ節に対して励起光を照射して、そのリンパ節から薬剤蛍光を励起発光させる。励起光の照射と同時に、酸素飽和度を測定するための第１〜第３狭帯域光をそれぞれ順に照射する。カラーのＣＣＤのＲ画素により薬剤蛍光を撮像し、Ｂ画素またはＧ画素により第１〜第３狭帯域光の反射光等を撮像する。Ｒ画素から出力される撮像信号に基づいて、蛍光画像を生成する。Ｂ画素またはＧ画素から出力される撮像信号に基づいて、酸素飽和度画像を生成する。生成された蛍光画像、酸素飽和度画像はモニタに表示される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、着目する血管の周辺における血中ヘモグロビンの酸素飽和度を観察しながら診断を行うことができる医療システム、医療システムのプロセッサ装置、及び画像生成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の医療においては、内視鏡装置を用いた診断等が広く行われている。内視鏡装置による被検体内の観察としては、照明光として広帯域光の白色光を用いる通常光観察の他、波長を狭帯域化した狭帯域光を用いて、被検体内の血管を強調表示等させる特殊光観察も行われるようになってきている。
【０００３】
また、特殊光観察の他に、血中ヘモグロビンの酸素飽和度などの被検体の機能情報を画像化することも行われている。例えば、特許文献１では、血中ヘモグロビンの酸素飽和度に応じて光吸収が変化する波長の光を被検体に照射し、それぞれの光の反射光等を撮像したときの画像信号に基づいて疑似カラーで酸素飽和度を表示している。さらには、特許文献２に示すように、ＩＣＧ（Indocyanine Green）などの蛍光薬剤を被検体に投与し、特定波長の励起光を照射することで、特定の血管から薬剤蛍光を発生させることも行われている。このような薬剤蛍光を用いて、リンパ節や生体組織から奥深い位置にある血管などを目立たせることによって、診断能を向上させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許２６４８４９４号公報
【特許文献２】特開２００９−３９５６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年の内視鏡診断では、ある１種類の生体情報だけでなく、複数種類の生体情報を同時に取得し、それら複数種類の生体情報を用いて様々な観点から診断を行うマルチモダリティー化が求められている。例えば、生体情報として、血中ヘモグロビンの酸素飽和度や観察部位からの薬剤蛍光に関する情報はいずれも診断上重要な情報であるため、これらを同時に取得して同時に把握できるようにすることが求められている。
【０００６】
しかしながら、酸素飽和度と薬剤蛍光に関する情報の同時取得については、特許文献１及び２のいずれにおいても触れられていない。したがって、現時点においては、酸素飽和度と薬剤蛍光に関する情報の両方を取得するためには、酸素飽和度測定モードと薬剤蛍光観察モードの両方を有する内視鏡システムにおいて、手動でモードを切り替える必要がある。
【０００７】
本発明は、上記背景に鑑みてなされたもので、酸素飽和度と薬剤蛍光に関する情報を同時に取得することができる医療システム、医療システムのプロセッサ装置、及び画像生成方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明の医療システムは、被検体に照明光を照射する照明手段と、互いに光透過特性が異なる第１及び第２カラーフィルタを含む複数種類のカラーフィルタが設けられたカラーの撮像素子を有し、被検体からの戻り光のうち、酸素飽和度の変化に応じて強度変化をする光を前記第１カラーフィルタが設けられた第１画素で撮像し、蛍光情報を含む光を前記第２カラーフィルタが設けられた第２画素で撮像する撮像手段と、前記第１画素から出力される第１撮像信号に基づいて酸素飽和度画像を生成し、前記第２画素から出力される第２撮像信号に基づいて蛍光画像を生成する画像生成手段と、前記酸素飽和度画像と前記蛍光画像を表示する表示手段とを備えることを特徴とする。
【０００９】
前記酸素飽和度の変化に応じて強度変化をする光には、青色領域と緑色領域の狭帯域光の反射光が含まれ、前記蛍光情報を含む光には、蛍光薬剤が投与された被検体から赤色領域の励起光により励起発光される近赤外の薬剤蛍光が含まれることが好ましい。前記第１画素はＢ色のカラーフィルタが設けられたＢ画素またはＧ色のカラーフィルタが設けられたＧ画素であり、前記第２画素はＲ色のカラーフィルタが設けられたＲ画素であることが好ましい。
【００１０】
前記蛍光薬剤が投与される部位はリンパ節であることが好ましい。前記蛍光薬剤が投与される部位は一定太さ以上の血管であることが好ましい。前記蛍光画像から、着目する血管を含む着目エリアを特定する着目エリア特定手段を備えることが好ましい。蛍光薬剤はＩＣＧ（Indocyanine Green）であることが好ましい。
【００１１】
上記記載の本発明の医療システムは、先端部に前記撮像手段を設けた内視鏡スコープを備える内視鏡システムであることが好ましい。上記記載の本発明の医療システムは、先端部に前記撮像手段を設けた腹腔鏡スコープを備える腹腔鏡システムであることが好ましい。
【００１２】
本発明の医療システムのプロセッサ装置は、互いに光透過特性が異なる第１及び第２カラーフィルタを含む複数種類のカラーフィルタが設けられたカラーの撮像素子を用いて、被検体からの戻り光のうち、酸素飽和度の変化に応じて強度変化をする光を前記第１カラーフィルタが設けられた第１画素で撮像し、蛍光情報を含む光を前記第２カラーフィルタが設けられた第２画素で撮像する医療装置から、前記第１画素から出力される第１撮像信号と前記第２画素から出力される第２撮像信号を受信する受信手段と、前記第１撮像信号に基づいて酸素飽和度画像を生成し、前記第２撮像信号に基づいて蛍光画像を生成する画像生成手段とを備えることを特徴とする。
【００１３】
本発明の画像生成方法は、被検体に照明光を照射し、互いに光透過特性が異なる第１及び第２カラーフィルタを含む複数種類のカラーフィルタが設けられたカラーの撮像素子を用いて、被検体からの戻り光のうち、酸素飽和度の変化に応じて強度変化をする光を前記第１カラーフィルタが設けられた第１画素で撮像し、蛍光情報を含む光を前記第２カラーフィルタが設けられた第２画素で撮像し、前記第１画素から出力される第１撮像信号に基づいて酸素飽和度画像を生成し、前記第２画素から出力される第２撮像信号に基づいて蛍光画像を生成することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、カラー撮像素子の第１画素で、酸素飽和度の変化に応じて強度変化をする光を撮像し、第１画素とは光透過特性が異なる第２画素で、蛍光情報を含む光を撮像することにより、酸素飽和度と薬剤蛍光に関する情報を同時に取得することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】電子内視鏡システムの外観図である。
【図２】第１実施形態の内視鏡システムの電気的構成を示すブロック図である。
【図３】広帯域光、励起光、及び第１〜第３狭帯域光の発光スペクトルを示すグラフである。
【図４】青色レーザ光とこの青色レーザー光を蛍光体に当てることによって励起発光する励起発光光の発光スペクトルを示すグラフである。
【図５】酸化ヘモグロビンと還元ヘモグロビンの吸光係数を示すグラフである。
【図６】Ｒ色、Ｇ色、Ｂ色のカラーフィルタの分光透過率を示すグラフである。
【図７】通常観察モード時におけるＣＣＤの撮像制御を説明するための説明図である。
【図８】特殊観察モード時におけるＣＣＤの撮像制御を説明するための説明図である。
【図９】蛍光画像と酸素飽和度画像の画像図である。
【図１０】ミキシング画像の画像図である。
【図１１】本発明の作用を示すフローチャートである。
【図１２】第２実施形態の内視鏡システムの電気的構成を示すブロック図である。
【図１３】腹腔鏡システムの外観図である。
【図１４】腹腔鏡スコープを用いた腹腔鏡手術を説明するための説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１に示すように、第１実施形態の電子内視鏡システム１０は、被検体内を撮像する電子内視鏡１１と、撮像により得られた信号に基づいて内視鏡画像を生成するプロセッサ装置１２と、被検体を照明する光を発生する光源装置１３と、内視鏡画像を表示するモニタ１４とを備えている。この電子内視鏡システム１０は、白色光などの広帯域光を被検体に照明して通常光画像を得る通常観察モードと、ＩＣＧ（Indocyanine Green）などの蛍光薬剤をリンパ節に投与してリンパ節を特定するとともに、特定したリンパ節周辺の酸素飽和度を測定する特殊観察モードとの切り替えが可能である。
【００１７】
電子内視鏡１１は、体腔内に挿入される可撓性の挿入部１６と、挿入部１６の基端部分に設けられた操作部１７と、操作部１７とプロセッサ装置１２及び光源装置１３との間を連結するユニバーサルコード１８とを備えている。挿入部１６の先端には、複数の湾曲駒を連結した湾曲部１９が形成されている。湾曲部１９は、操作部のアングルノブ２１を操作することにより、上下左右方向に湾曲動作する。湾曲部１９の先端には、体腔内撮影用の光学系等を内蔵した先端部１６ａが設けられている。先端部１６ａは、湾曲部１９の湾曲動作によって体腔内の所望の方向に向けられる。
【００１８】
ユニバーサルコード１８には、プロセッサ装置１２および光源装置１３側にコネクタ２４が取り付けられている。コネクタ２４は、通信用コネクタと光源用コネクタからなる複合タイプのコネクタであり、電子内視鏡１１は、このコネクタ２４を介して、プロセッサ装置１２および光源装置１３に着脱自在に接続される。
【００１９】
図２に示すように、光源装置１３は、広帯域光源３０と、シャッタ３１と、励起光光源３２と、酸素飽和度測定用光源３３と、カプラー３６とを備えている。広帯域光源３０は、図３に示すように、波長が青色領域から赤色領域（約４００〜７００ｎｍ）にわたる広帯域光ＢＢを発生する。広帯域光源３０は、電子内視鏡１１の使用中、常時点灯している。なお、広帯域光ＢＢとしては、キセノンランプなどの白色光ほか、中心波長４４５ｎｍのレーザ光とこのレーザ光により蛍光体から励起発光される４６０ｎｍ〜７００ｎｍの励起発光光とを合波した白色光（発光スペクトルは図４参照）を用いてもよい。
【００２０】
シャッタ３１は、広帯域光源３０と広帯域光ＢＢが入射する広帯域用光ファイバ４０との間に設けられており、通常観察モードに設定されている場合には、シャッタ３１が広帯域光ＢＢの光路を開放して広帯域光ＢＢが広帯域用光ファイバ４０に入射できるようにする一方、特殊観察モードに設定されている場合には、シャッタ３１が広帯域光ＢＢの光路を遮断して広帯域光ＢＢが広帯域用光ファイバ４０に入らないようにする。
【００２１】
励起光光源３２は、図３に示すような中心波長７８０ｎｍの励起光を発生するＬＤ（Laser Diode）３２ａを備えており、この励起光光源３２から発せられた励起光は励起光用光ファイバ４１に入射する。励起光は、ＩＣＧが投与されたリンパ節に照射することで、そのリンパ節から８４０ｎｍ付近の薬剤蛍光を発生させることができる。ＩＣＧは、一定太さ以上の血管に投与された場合は一定時間以上経過すると、そのほとんどが流れ出てしまってその血中に残留しなくなるため、励起光を照射したとしても薬剤蛍光を発しなくなるが、リンパ節に投与された場合には一定時間以上経過しても残留するため、常に薬剤蛍光を発生させることができる。なお、励起光光源はＬＥＤ（Light Emitting Diode）であってもよい。
【００２２】
酸素飽和度測定用光源３３は、中心波長４０５ｎｍの第１狭帯域光を発生するＬＤ３３ａと、中心波長４４５ｎｍの第２狭帯域光を発生するＬＤ３３ｂと、中心波長４７３ｎｍの第３狭帯域光を発生するＬＤ３３ｃと（各狭帯域光の発光スペクトルは図３参照）を備えており、それぞれの狭帯域光は狭帯域用光ファイバ４２に入射する。ＬＤ駆動部３４は、ＬＤ３３ａ〜３３ｃが順にＯＮとなるように駆動制御することで、第１〜第３狭帯域光を順に狭帯域用光ファイバ４２に入射させる。
【００２３】
中心波長４４５ｎｍの第２狭帯域光及び中心波長４７３ｎｍの第３狭帯域光は、図５に示すように、酸化ヘモグロビン（Ｈｂ０２）と還元ヘモグロビン（Ｈｂ）の吸光係数が異なる波長範囲の光である。一方、中心波長４０５ｎｍの第１狭帯域光は、酸化ヘモグロビン（Ｈｂ０２）と還元ヘモグロビン（Ｈｂ）の吸光係数が等しい波長範囲の光である。このように互いに吸光係数が異なる第１〜第３狭帯域光を被検体に照射して撮像することで、その撮像により得られる撮像信号には、血中ヘモグロビンの酸素飽和度に関する情報が含まれるようになる。
【００２４】
カプラー３６は、電子内視鏡１１内のライトガイド４３と、広帯域用光ファイバ４０、励起光用光ファイバ４１、及び狭帯域用光ファイバ４２とを連結する。これにより、通常観察モード時には広帯域光ＢＢのみがライトガイド４３に入射し、特殊観察モード時には励起光と第１〜第３狭帯域光のいずれかとが同時にライトガイド４３に入射する。
【００２５】
電子内視鏡１１は、ライトガイド４３、ＣＣＤ４４、アナログ処理回路４５（ＡＦＥ：Analog Front End）、撮像制御部４６を備えている。ライトガイド４３は大口径光ファイバ、バンドルファイバなどであり、入射端が光源装置内のカプラー３６に挿入されており、出射端が先端部１６ａに設けられた照射レンズ４８に向けられている。ライトガイド４３内で導光された光は、照射レンズ４８及び先端部１６ａの端面に取り付けられた照明窓４９を通して、被検体内に照射される。被検体からの反射光等は、先端部１６ａの端面に取り付けられた観察窓５０を通して、集光レンズ５１に入射する。
【００２６】
ＣＣＤ４４は、集光レンズ５１からの光を撮像面４４ａで受光し、受光した光を光電変換して信号電荷を蓄積し、蓄積した信号電荷を撮像信号として読み出す。読み出された撮像信号は、ＡＦＥ４５に送られる。また、ＣＣＤ４４はカラーＣＣＤであり、撮像面４４ａには、図６に示すような分光透過率を有するＢ色、Ｇ色、Ｒ色のカラーフィルターが設けられたＢ画素、Ｇ画素、Ｒ画素の３色の画素が配列されている。なお、Ｒ色のカラーフィルタの透過範囲は、薬剤蛍光を透過することができるように近赤外領域にまで広げられている。また、ＣＣＤ４４の手前には、ハレーション防止のために、励起光をカットするカットフィルタを設けることが好ましい。
【００２７】
通常観察モード時には、波長領域が約４００〜７００ｎｍである広帯域光ＢＢのみがＣＣＤ４４に入射するため、Ｂ画素、Ｇ画素、Ｒ画素の全てが感応する。一方、特殊観察モード時には、赤色領域に含まれる薬剤蛍光はＲ画素のみに感応し、青色領域または緑色領域に含まれる第１〜第３狭帯域光はＢ画素またはＧ画素に感応する。このように薬剤蛍光と酸素飽和度測定に用いられる第１〜第３狭帯域光は別々の画素に感応するため、薬剤蛍光観察と酸素飽和度測定とを同時に行うことができる。なお、Ｒ画素から出力される信号を赤色信号Ｒ、Ｇ画素から出力される信号を緑色信号Ｇ、Ｂ画素から出力される信号を青色信号Ｂとする。
【００２８】
ＡＦＥ４５は、相関二重サンプリング回路（ＣＤＳ）、自動ゲイン制御回路（ＡＧＣ）、及びアナログ／デジタル変換器（Ａ／Ｄ）（いずれも図示省略）から構成されている。ＣＤＳは、ＣＣＤ４４からの撮像信号に対して相関二重サンプリング処理を施し、ＣＣＤ４４の駆動により生じたノイズを除去する。ＡＧＣは、ＣＤＳによりノイズが除去された撮像信号を増幅する。Ａ／Ｄは、ＡＧＣで増幅された撮像信号を、所定のビット数のデジタルな撮像信号に変換してプロセッサ装置１２に入力する。
【００２９】
撮像制御部４６は、プロセッサ装置１２内のコントローラー５９に接続されており、コントローラー５９から指示がなされたときにＣＣＤ４４に対して駆動信号を送る。ＣＣＤ４４は、撮像制御部４６からの駆動信号に基づいて、所定のフレームレートで撮像信号をＡＦＥ４５に出力する。
【００３０】
通常観察モードに設定されている場合には、図７に示すように、広帯域光ＢＢを光電変換して電荷を蓄積するステップと、その電荷を出力するステップを繰り返し行うように駆動制御する。一方、特殊観察モードに設定されている場合には、図８に示すように、励起光と第１狭帯域光を光電変換して電荷を蓄積するステップと、その電荷を出力するステップを１フレーム分行うように駆動制御する。これらステップが完了すると、励起光と第２狭帯域光の電荷蓄積と電荷出力のステップを１フレーム分行い、更にその後に励起光と第３狭帯域光の電荷蓄積と電荷出力のステップを１フレーム分行うように駆動制御する。これら合計３フレーム分の駆動制御は繰り返し行われる。
【００３１】
図２に示すように、プロセッサ装置１２は、画像生成部５５と、フレームメモリ５６と、表示制御回路５８を備えており、コントローラー５９が各部を制御している。画像生成部５５は、通常光画像を生成する通常光画像生成部６０と、薬剤蛍光によって着目するリンパ節が特定された蛍光画像を生成する蛍光画像生成部６１と、酸素飽和度に関する情報が画像化された酸素飽和度画像を生成する酸素飽和度画像生成部６２と、蛍光画像と酸素飽和度画像を合成するミキシング画像生成部６３とを備えている。
【００３２】
通常光画像生成部６０は、通常観察モード時において、電子内視鏡のＡＦＥ４５から出力される青色信号Ｂ、緑色信号Ｇ、赤色信号Ｒに各種信号処理を施すことによって、通常光画像を生成する。蛍光画像生成部６１は、特殊観察モード時において、ＡＦＥ４５から出力される赤色信号Ｒに各種信号処理を施すことによって蛍光画像を生成する。酸素飽和度画像生成部６２は、特殊観察モード時において、ＡＦＥ４５から出力される青色信号Ｂ及び緑色信号Ｇに各種信号処理を施すことによって、酸素飽和度画像を生成する。酸素飽和度画像は、３フレーム分の青色信号Ｂ及び緑色信号Ｇを、所定の色変換テーブルを用いて輝度信号及び色差信号に変換することにより得られる。したがって、酸素飽和度画像では、酸素飽和度の情報は擬似カラーで表される。ミキシング画像生成部６３は、生成された蛍光画像と酸素飽和度画像を合成することにより、ミキシング画像を生成する。以上の各画像生成部６０〜６３で生成された各種画像は、フレームメモリ５６で一時的に記憶される。
【００３３】
表示制御回路５８は、フレームメモリ５６から各種画像を読み出し、読み出した画像をモニタ１４に表示する。通常観察モード時には通常光画像がモニタ１４に表示される。一方、特殊観察モード時には、図９に示すように蛍光画像と酸素飽和度画像が並列表示、または図１０に示すようなミキシング画像が表示される。表示の切り替えは、画像切り替えボタン６８によって行われる。蛍光画像の取得に用いられる励起光と酸素飽和度画像の取得に用いられる第１〜第３狭帯域光は同時に照射され、且つ励起光によって発生する薬剤蛍光と第１〜第３狭帯域光の反射光等は、ＣＣＤ４４において透過特性が異なる別々の画素で同時に撮像をしているため、蛍光画像と酸素飽和度画像とで被検体の部位に位置ズレが生じることはない。また、そのような蛍光画像と酸素飽和度画像からミキシング画像を生成しているため、ミキシング画像においても位置ズレが生じることはない。
【００３４】
次に、本発明の作用について、図１１に示すフローチャートを用いて説明する。まず、被検体のリンパ節にＩＣＧを投与する。次に、モード切替ボタン６９によって、通常観察モードから特殊観察モードに切り替える。これにより、シャッタ３１が広帯域光ＢＢの光路を遮断するため、被検体への広帯域光ＢＢの照射が停止する。同時に、励起光光源３２のＬＤ３２ａと酸素飽和度測定用光源３３のＬＤ３３ａとがＯＮになり、励起光と第１狭帯域光が被検体に照射される。励起光の照射によりリンパ節から薬剤蛍光が発せられる。この薬剤蛍光はＣＣＤ４４のＲ画素で撮像される。また、第１狭帯域光の反射光等はＣＣＤ４４のＢ画素またはＧ画素で撮像される。
【００３５】
次に、酸素飽和度測定用光源３３のＬＤ３３ａをＯＦＦにし、ＬＤ３３ｂをＯＮにすることより、励起光と第２狭帯域光が被検体に照射される。これら光が照射されると、上記同様にして薬剤蛍光と第２狭帯域光の反射光等がＣＣＤ４４で撮像される。薬剤蛍光と第２狭帯域光の撮像が完了すると、酸素飽和度測定用光源３３のＬＤ３３ｂをＯＦＦにし、ＬＤ３３ｃをＯＮにすることより、励起光と第３狭帯域光が被検体に照射される。これら光が照射されると、上記と同様にして薬剤蛍光と第３狭帯域光の反射光等がＣＣＤ４４で撮像される。
【００３６】
蛍光画像生成部６１は、ＣＣＤ４４のＲ画素から出力される赤色信号Ｒに基づいて蛍光画像を生成する。また、酸素飽和度画像生成部６２は、ＣＣＤ４４のＢ画素またはＧ画素から出力される青色信号Ｂまたは緑色信号Ｇに基づいて酸素飽和度画像を生成する。これら画像が生成されると、図９に示すように蛍光画像と酸素飽和度画像が並列表示、または図１０に示すようなミキシング画像が表示される。
【００３７】
第２実施形態では、リンパ節ではなく、一定太さ以上の血管に対してＩＣＧを投与し、その血管周辺の酸素飽和度を測定する。ＩＣＧは、リンパ節に投与した場合には一定時間以上経過してもそのまま残留するため薬剤蛍光による血管特定が可能であるが、一定太さ以上の血管は一定時間以上経過すると流出するため、薬剤蛍光による血管特定が困難となる。
【００３８】
そこで、図１２に示す第２実施形態の電子内視鏡システム１００では、ＩＣＧ投与直後の薬剤蛍光による血管特定が可能な間（薬剤蛍光取得期間）においては、第１実施形態と同様に蛍光画像と酸素飽和度画像を同時取得する。その間に、着目エリア特定部１０１は、蛍光画像から、着目する血管を含む着目エリアをパターン認識などの画像処理で特定する。着目エリアの特定方法としては、ＣＣＤ４４のＧ画素の出力値とＲ画素の出力値の比が高い領域を着目エリアとして特定し、その比が低い領域については着目エリアでないとする。そして、一定時間経過して薬剤蛍光による血管特定が困難となった後は、励起光の照射を停止して、特定した着目エリアから血管特定を行う。なお、それ以外は電子内視鏡システム１００は第１実施形態の電子内視鏡システム１０と同様である。
【００３９】
なお、第２実施形態では、薬剤蛍光取得期間経過後は、励起光の照射を停止するため、ＣＣＤのＲ画素が空きチャンネルとなる。そこで、この空きチャンネルを有効活用するために、より深層の血管の酸素飽和度を測定できる赤色領域の狭帯域光（例えば６８０ｎｍ、８０５ｎｍ、９５０ｎｍ）を照射してもよい。これにより、Ｂ画素またはＧ画素から出力される撮像信号から表層血管の酸素飽和度を、Ｒ画素から出力される撮像信号から中深層血管の酸素飽和度を算出することができる。
【００４０】
なお、上記第１及び第２実施形態では、電子内視鏡システムで本発明を実施したが、これに代えて、図１３に示すような腹腔鏡システム２００において本発明を実施してもよい。腹腔鏡システム２００では、第１実施形態と同様のプロセッサ装置１２及び光源装置１３に、腹腔鏡スコープ２０１が接続されている。腹腔鏡スコープ２０１は、図１４に示すように、腹壁に開けられた穴に設けられたトロッカー２０２を介して、腹腔に挿入される。また、別のトロッカー２０３を介して、腹腔には電気メス２０４が挿入される。また、腹壁は気腹装置からの気腹ガス（図示省略）によって膨張している。
【００４１】
このような状態で、腹腔鏡操作者は、腹腔鏡スコープ２０１によって撮像した手術部位をモニタ１４で観察しながら、電気メス２０４を操作して手術を行う。モニタ１４には、薬剤蛍光により特定される着目血管とその着目血管周りの酸素飽和度の状態が表示されているため、被検者の状態を様々な観点から把握しながら手術を行うことができる。例えば、着目血管周りの酸素状態が低酸素状態となったときには、腹腔鏡手術から通常の外科手術に切り替えるという判断も下すことができる。
【符号の説明】
【００４２】
１０，１００ 電子内視鏡システム
１４ モニタ
３２ 狭帯域光源
３３ 酸素飽和度測定用光源
４４ ＣＣＤ
６１ 蛍光画像生成部
６２ 酸素飽和度画像生成部
１０１ 着目エリア特定部
２００ 腹腔鏡システム
【技術分野】
【０００１】
本発明は、着目する血管の周辺における血中ヘモグロビンの酸素飽和度を観察しながら診断を行うことができる医療システム、医療システムのプロセッサ装置、及び画像生成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の医療においては、内視鏡装置を用いた診断等が広く行われている。内視鏡装置による被検体内の観察としては、照明光として広帯域光の白色光を用いる通常光観察の他、波長を狭帯域化した狭帯域光を用いて、被検体内の血管を強調表示等させる特殊光観察も行われるようになってきている。
【０００３】
また、特殊光観察の他に、血中ヘモグロビンの酸素飽和度などの被検体の機能情報を画像化することも行われている。例えば、特許文献１では、血中ヘモグロビンの酸素飽和度に応じて光吸収が変化する波長の光を被検体に照射し、それぞれの光の反射光等を撮像したときの画像信号に基づいて疑似カラーで酸素飽和度を表示している。さらには、特許文献２に示すように、ＩＣＧ（Indocyanine Green）などの蛍光薬剤を被検体に投与し、特定波長の励起光を照射することで、特定の血管から薬剤蛍光を発生させることも行われている。このような薬剤蛍光を用いて、リンパ節や生体組織から奥深い位置にある血管などを目立たせることによって、診断能を向上させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許２６４８４９４号公報
【特許文献２】特開２００９−３９５６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年の内視鏡診断では、ある１種類の生体情報だけでなく、複数種類の生体情報を同時に取得し、それら複数種類の生体情報を用いて様々な観点から診断を行うマルチモダリティー化が求められている。例えば、生体情報として、血中ヘモグロビンの酸素飽和度や観察部位からの薬剤蛍光に関する情報はいずれも診断上重要な情報であるため、これらを同時に取得して同時に把握できるようにすることが求められている。
【０００６】
しかしながら、酸素飽和度と薬剤蛍光に関する情報の同時取得については、特許文献１及び２のいずれにおいても触れられていない。したがって、現時点においては、酸素飽和度と薬剤蛍光に関する情報の両方を取得するためには、酸素飽和度測定モードと薬剤蛍光観察モードの両方を有する内視鏡システムにおいて、手動でモードを切り替える必要がある。
【０００７】
本発明は、上記背景に鑑みてなされたもので、酸素飽和度と薬剤蛍光に関する情報を同時に取得することができる医療システム、医療システムのプロセッサ装置、及び画像生成方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明の医療システムは、被検体に照明光を照射する照明手段と、互いに光透過特性が異なる第１及び第２カラーフィルタを含む複数種類のカラーフィルタが設けられたカラーの撮像素子を有し、被検体からの戻り光のうち、酸素飽和度の変化に応じて強度変化をする光を前記第１カラーフィルタが設けられた第１画素で撮像し、蛍光情報を含む光を前記第２カラーフィルタが設けられた第２画素で撮像する撮像手段と、前記第１画素から出力される第１撮像信号に基づいて酸素飽和度画像を生成し、前記第２画素から出力される第２撮像信号に基づいて蛍光画像を生成する画像生成手段と、前記酸素飽和度画像と前記蛍光画像を表示する表示手段とを備えることを特徴とする。
【０００９】
前記酸素飽和度の変化に応じて強度変化をする光には、青色領域と緑色領域の狭帯域光の反射光が含まれ、前記蛍光情報を含む光には、蛍光薬剤が投与された被検体から赤色領域の励起光により励起発光される近赤外の薬剤蛍光が含まれることが好ましい。前記第１画素はＢ色のカラーフィルタが設けられたＢ画素またはＧ色のカラーフィルタが設けられたＧ画素であり、前記第２画素はＲ色のカラーフィルタが設けられたＲ画素であることが好ましい。
【００１０】
前記蛍光薬剤が投与される部位はリンパ節であることが好ましい。前記蛍光薬剤が投与される部位は一定太さ以上の血管であることが好ましい。前記蛍光画像から、着目する血管を含む着目エリアを特定する着目エリア特定手段を備えることが好ましい。蛍光薬剤はＩＣＧ（Indocyanine Green）であることが好ましい。
【００１１】
上記記載の本発明の医療システムは、先端部に前記撮像手段を設けた内視鏡スコープを備える内視鏡システムであることが好ましい。上記記載の本発明の医療システムは、先端部に前記撮像手段を設けた腹腔鏡スコープを備える腹腔鏡システムであることが好ましい。
【００１２】
本発明の医療システムのプロセッサ装置は、互いに光透過特性が異なる第１及び第２カラーフィルタを含む複数種類のカラーフィルタが設けられたカラーの撮像素子を用いて、被検体からの戻り光のうち、酸素飽和度の変化に応じて強度変化をする光を前記第１カラーフィルタが設けられた第１画素で撮像し、蛍光情報を含む光を前記第２カラーフィルタが設けられた第２画素で撮像する医療装置から、前記第１画素から出力される第１撮像信号と前記第２画素から出力される第２撮像信号を受信する受信手段と、前記第１撮像信号に基づいて酸素飽和度画像を生成し、前記第２撮像信号に基づいて蛍光画像を生成する画像生成手段とを備えることを特徴とする。
【００１３】
本発明の画像生成方法は、被検体に照明光を照射し、互いに光透過特性が異なる第１及び第２カラーフィルタを含む複数種類のカラーフィルタが設けられたカラーの撮像素子を用いて、被検体からの戻り光のうち、酸素飽和度の変化に応じて強度変化をする光を前記第１カラーフィルタが設けられた第１画素で撮像し、蛍光情報を含む光を前記第２カラーフィルタが設けられた第２画素で撮像し、前記第１画素から出力される第１撮像信号に基づいて酸素飽和度画像を生成し、前記第２画素から出力される第２撮像信号に基づいて蛍光画像を生成することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、カラー撮像素子の第１画素で、酸素飽和度の変化に応じて強度変化をする光を撮像し、第１画素とは光透過特性が異なる第２画素で、蛍光情報を含む光を撮像することにより、酸素飽和度と薬剤蛍光に関する情報を同時に取得することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】電子内視鏡システムの外観図である。
【図２】第１実施形態の内視鏡システムの電気的構成を示すブロック図である。
【図３】広帯域光、励起光、及び第１〜第３狭帯域光の発光スペクトルを示すグラフである。
【図４】青色レーザ光とこの青色レーザー光を蛍光体に当てることによって励起発光する励起発光光の発光スペクトルを示すグラフである。
【図５】酸化ヘモグロビンと還元ヘモグロビンの吸光係数を示すグラフである。
【図６】Ｒ色、Ｇ色、Ｂ色のカラーフィルタの分光透過率を示すグラフである。
【図７】通常観察モード時におけるＣＣＤの撮像制御を説明するための説明図である。
【図８】特殊観察モード時におけるＣＣＤの撮像制御を説明するための説明図である。
【図９】蛍光画像と酸素飽和度画像の画像図である。
【図１０】ミキシング画像の画像図である。
【図１１】本発明の作用を示すフローチャートである。
【図１２】第２実施形態の内視鏡システムの電気的構成を示すブロック図である。
【図１３】腹腔鏡システムの外観図である。
【図１４】腹腔鏡スコープを用いた腹腔鏡手術を説明するための説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１に示すように、第１実施形態の電子内視鏡システム１０は、被検体内を撮像する電子内視鏡１１と、撮像により得られた信号に基づいて内視鏡画像を生成するプロセッサ装置１２と、被検体を照明する光を発生する光源装置１３と、内視鏡画像を表示するモニタ１４とを備えている。この電子内視鏡システム１０は、白色光などの広帯域光を被検体に照明して通常光画像を得る通常観察モードと、ＩＣＧ（Indocyanine Green）などの蛍光薬剤をリンパ節に投与してリンパ節を特定するとともに、特定したリンパ節周辺の酸素飽和度を測定する特殊観察モードとの切り替えが可能である。
【００１７】
電子内視鏡１１は、体腔内に挿入される可撓性の挿入部１６と、挿入部１６の基端部分に設けられた操作部１７と、操作部１７とプロセッサ装置１２及び光源装置１３との間を連結するユニバーサルコード１８とを備えている。挿入部１６の先端には、複数の湾曲駒を連結した湾曲部１９が形成されている。湾曲部１９は、操作部のアングルノブ２１を操作することにより、上下左右方向に湾曲動作する。湾曲部１９の先端には、体腔内撮影用の光学系等を内蔵した先端部１６ａが設けられている。先端部１６ａは、湾曲部１９の湾曲動作によって体腔内の所望の方向に向けられる。
【００１８】
ユニバーサルコード１８には、プロセッサ装置１２および光源装置１３側にコネクタ２４が取り付けられている。コネクタ２４は、通信用コネクタと光源用コネクタからなる複合タイプのコネクタであり、電子内視鏡１１は、このコネクタ２４を介して、プロセッサ装置１２および光源装置１３に着脱自在に接続される。
【００１９】
図２に示すように、光源装置１３は、広帯域光源３０と、シャッタ３１と、励起光光源３２と、酸素飽和度測定用光源３３と、カプラー３６とを備えている。広帯域光源３０は、図３に示すように、波長が青色領域から赤色領域（約４００〜７００ｎｍ）にわたる広帯域光ＢＢを発生する。広帯域光源３０は、電子内視鏡１１の使用中、常時点灯している。なお、広帯域光ＢＢとしては、キセノンランプなどの白色光ほか、中心波長４４５ｎｍのレーザ光とこのレーザ光により蛍光体から励起発光される４６０ｎｍ〜７００ｎｍの励起発光光とを合波した白色光（発光スペクトルは図４参照）を用いてもよい。
【００２０】
シャッタ３１は、広帯域光源３０と広帯域光ＢＢが入射する広帯域用光ファイバ４０との間に設けられており、通常観察モードに設定されている場合には、シャッタ３１が広帯域光ＢＢの光路を開放して広帯域光ＢＢが広帯域用光ファイバ４０に入射できるようにする一方、特殊観察モードに設定されている場合には、シャッタ３１が広帯域光ＢＢの光路を遮断して広帯域光ＢＢが広帯域用光ファイバ４０に入らないようにする。
【００２１】
励起光光源３２は、図３に示すような中心波長７８０ｎｍの励起光を発生するＬＤ（Laser Diode）３２ａを備えており、この励起光光源３２から発せられた励起光は励起光用光ファイバ４１に入射する。励起光は、ＩＣＧが投与されたリンパ節に照射することで、そのリンパ節から８４０ｎｍ付近の薬剤蛍光を発生させることができる。ＩＣＧは、一定太さ以上の血管に投与された場合は一定時間以上経過すると、そのほとんどが流れ出てしまってその血中に残留しなくなるため、励起光を照射したとしても薬剤蛍光を発しなくなるが、リンパ節に投与された場合には一定時間以上経過しても残留するため、常に薬剤蛍光を発生させることができる。なお、励起光光源はＬＥＤ（Light Emitting Diode）であってもよい。
【００２２】
酸素飽和度測定用光源３３は、中心波長４０５ｎｍの第１狭帯域光を発生するＬＤ３３ａと、中心波長４４５ｎｍの第２狭帯域光を発生するＬＤ３３ｂと、中心波長４７３ｎｍの第３狭帯域光を発生するＬＤ３３ｃと（各狭帯域光の発光スペクトルは図３参照）を備えており、それぞれの狭帯域光は狭帯域用光ファイバ４２に入射する。ＬＤ駆動部３４は、ＬＤ３３ａ〜３３ｃが順にＯＮとなるように駆動制御することで、第１〜第３狭帯域光を順に狭帯域用光ファイバ４２に入射させる。
【００２３】
中心波長４４５ｎｍの第２狭帯域光及び中心波長４７３ｎｍの第３狭帯域光は、図５に示すように、酸化ヘモグロビン（Ｈｂ０２）と還元ヘモグロビン（Ｈｂ）の吸光係数が異なる波長範囲の光である。一方、中心波長４０５ｎｍの第１狭帯域光は、酸化ヘモグロビン（Ｈｂ０２）と還元ヘモグロビン（Ｈｂ）の吸光係数が等しい波長範囲の光である。このように互いに吸光係数が異なる第１〜第３狭帯域光を被検体に照射して撮像することで、その撮像により得られる撮像信号には、血中ヘモグロビンの酸素飽和度に関する情報が含まれるようになる。
【００２４】
カプラー３６は、電子内視鏡１１内のライトガイド４３と、広帯域用光ファイバ４０、励起光用光ファイバ４１、及び狭帯域用光ファイバ４２とを連結する。これにより、通常観察モード時には広帯域光ＢＢのみがライトガイド４３に入射し、特殊観察モード時には励起光と第１〜第３狭帯域光のいずれかとが同時にライトガイド４３に入射する。
【００２５】
電子内視鏡１１は、ライトガイド４３、ＣＣＤ４４、アナログ処理回路４５（ＡＦＥ：Analog Front End）、撮像制御部４６を備えている。ライトガイド４３は大口径光ファイバ、バンドルファイバなどであり、入射端が光源装置内のカプラー３６に挿入されており、出射端が先端部１６ａに設けられた照射レンズ４８に向けられている。ライトガイド４３内で導光された光は、照射レンズ４８及び先端部１６ａの端面に取り付けられた照明窓４９を通して、被検体内に照射される。被検体からの反射光等は、先端部１６ａの端面に取り付けられた観察窓５０を通して、集光レンズ５１に入射する。
【００２６】
ＣＣＤ４４は、集光レンズ５１からの光を撮像面４４ａで受光し、受光した光を光電変換して信号電荷を蓄積し、蓄積した信号電荷を撮像信号として読み出す。読み出された撮像信号は、ＡＦＥ４５に送られる。また、ＣＣＤ４４はカラーＣＣＤであり、撮像面４４ａには、図６に示すような分光透過率を有するＢ色、Ｇ色、Ｒ色のカラーフィルターが設けられたＢ画素、Ｇ画素、Ｒ画素の３色の画素が配列されている。なお、Ｒ色のカラーフィルタの透過範囲は、薬剤蛍光を透過することができるように近赤外領域にまで広げられている。また、ＣＣＤ４４の手前には、ハレーション防止のために、励起光をカットするカットフィルタを設けることが好ましい。
【００２７】
通常観察モード時には、波長領域が約４００〜７００ｎｍである広帯域光ＢＢのみがＣＣＤ４４に入射するため、Ｂ画素、Ｇ画素、Ｒ画素の全てが感応する。一方、特殊観察モード時には、赤色領域に含まれる薬剤蛍光はＲ画素のみに感応し、青色領域または緑色領域に含まれる第１〜第３狭帯域光はＢ画素またはＧ画素に感応する。このように薬剤蛍光と酸素飽和度測定に用いられる第１〜第３狭帯域光は別々の画素に感応するため、薬剤蛍光観察と酸素飽和度測定とを同時に行うことができる。なお、Ｒ画素から出力される信号を赤色信号Ｒ、Ｇ画素から出力される信号を緑色信号Ｇ、Ｂ画素から出力される信号を青色信号Ｂとする。
【００２８】
ＡＦＥ４５は、相関二重サンプリング回路（ＣＤＳ）、自動ゲイン制御回路（ＡＧＣ）、及びアナログ／デジタル変換器（Ａ／Ｄ）（いずれも図示省略）から構成されている。ＣＤＳは、ＣＣＤ４４からの撮像信号に対して相関二重サンプリング処理を施し、ＣＣＤ４４の駆動により生じたノイズを除去する。ＡＧＣは、ＣＤＳによりノイズが除去された撮像信号を増幅する。Ａ／Ｄは、ＡＧＣで増幅された撮像信号を、所定のビット数のデジタルな撮像信号に変換してプロセッサ装置１２に入力する。
【００２９】
撮像制御部４６は、プロセッサ装置１２内のコントローラー５９に接続されており、コントローラー５９から指示がなされたときにＣＣＤ４４に対して駆動信号を送る。ＣＣＤ４４は、撮像制御部４６からの駆動信号に基づいて、所定のフレームレートで撮像信号をＡＦＥ４５に出力する。
【００３０】
通常観察モードに設定されている場合には、図７に示すように、広帯域光ＢＢを光電変換して電荷を蓄積するステップと、その電荷を出力するステップを繰り返し行うように駆動制御する。一方、特殊観察モードに設定されている場合には、図８に示すように、励起光と第１狭帯域光を光電変換して電荷を蓄積するステップと、その電荷を出力するステップを１フレーム分行うように駆動制御する。これらステップが完了すると、励起光と第２狭帯域光の電荷蓄積と電荷出力のステップを１フレーム分行い、更にその後に励起光と第３狭帯域光の電荷蓄積と電荷出力のステップを１フレーム分行うように駆動制御する。これら合計３フレーム分の駆動制御は繰り返し行われる。
【００３１】
図２に示すように、プロセッサ装置１２は、画像生成部５５と、フレームメモリ５６と、表示制御回路５８を備えており、コントローラー５９が各部を制御している。画像生成部５５は、通常光画像を生成する通常光画像生成部６０と、薬剤蛍光によって着目するリンパ節が特定された蛍光画像を生成する蛍光画像生成部６１と、酸素飽和度に関する情報が画像化された酸素飽和度画像を生成する酸素飽和度画像生成部６２と、蛍光画像と酸素飽和度画像を合成するミキシング画像生成部６３とを備えている。
【００３２】
通常光画像生成部６０は、通常観察モード時において、電子内視鏡のＡＦＥ４５から出力される青色信号Ｂ、緑色信号Ｇ、赤色信号Ｒに各種信号処理を施すことによって、通常光画像を生成する。蛍光画像生成部６１は、特殊観察モード時において、ＡＦＥ４５から出力される赤色信号Ｒに各種信号処理を施すことによって蛍光画像を生成する。酸素飽和度画像生成部６２は、特殊観察モード時において、ＡＦＥ４５から出力される青色信号Ｂ及び緑色信号Ｇに各種信号処理を施すことによって、酸素飽和度画像を生成する。酸素飽和度画像は、３フレーム分の青色信号Ｂ及び緑色信号Ｇを、所定の色変換テーブルを用いて輝度信号及び色差信号に変換することにより得られる。したがって、酸素飽和度画像では、酸素飽和度の情報は擬似カラーで表される。ミキシング画像生成部６３は、生成された蛍光画像と酸素飽和度画像を合成することにより、ミキシング画像を生成する。以上の各画像生成部６０〜６３で生成された各種画像は、フレームメモリ５６で一時的に記憶される。
【００３３】
表示制御回路５８は、フレームメモリ５６から各種画像を読み出し、読み出した画像をモニタ１４に表示する。通常観察モード時には通常光画像がモニタ１４に表示される。一方、特殊観察モード時には、図９に示すように蛍光画像と酸素飽和度画像が並列表示、または図１０に示すようなミキシング画像が表示される。表示の切り替えは、画像切り替えボタン６８によって行われる。蛍光画像の取得に用いられる励起光と酸素飽和度画像の取得に用いられる第１〜第３狭帯域光は同時に照射され、且つ励起光によって発生する薬剤蛍光と第１〜第３狭帯域光の反射光等は、ＣＣＤ４４において透過特性が異なる別々の画素で同時に撮像をしているため、蛍光画像と酸素飽和度画像とで被検体の部位に位置ズレが生じることはない。また、そのような蛍光画像と酸素飽和度画像からミキシング画像を生成しているため、ミキシング画像においても位置ズレが生じることはない。
【００３４】
次に、本発明の作用について、図１１に示すフローチャートを用いて説明する。まず、被検体のリンパ節にＩＣＧを投与する。次に、モード切替ボタン６９によって、通常観察モードから特殊観察モードに切り替える。これにより、シャッタ３１が広帯域光ＢＢの光路を遮断するため、被検体への広帯域光ＢＢの照射が停止する。同時に、励起光光源３２のＬＤ３２ａと酸素飽和度測定用光源３３のＬＤ３３ａとがＯＮになり、励起光と第１狭帯域光が被検体に照射される。励起光の照射によりリンパ節から薬剤蛍光が発せられる。この薬剤蛍光はＣＣＤ４４のＲ画素で撮像される。また、第１狭帯域光の反射光等はＣＣＤ４４のＢ画素またはＧ画素で撮像される。
【００３５】
次に、酸素飽和度測定用光源３３のＬＤ３３ａをＯＦＦにし、ＬＤ３３ｂをＯＮにすることより、励起光と第２狭帯域光が被検体に照射される。これら光が照射されると、上記同様にして薬剤蛍光と第２狭帯域光の反射光等がＣＣＤ４４で撮像される。薬剤蛍光と第２狭帯域光の撮像が完了すると、酸素飽和度測定用光源３３のＬＤ３３ｂをＯＦＦにし、ＬＤ３３ｃをＯＮにすることより、励起光と第３狭帯域光が被検体に照射される。これら光が照射されると、上記と同様にして薬剤蛍光と第３狭帯域光の反射光等がＣＣＤ４４で撮像される。
【００３６】
蛍光画像生成部６１は、ＣＣＤ４４のＲ画素から出力される赤色信号Ｒに基づいて蛍光画像を生成する。また、酸素飽和度画像生成部６２は、ＣＣＤ４４のＢ画素またはＧ画素から出力される青色信号Ｂまたは緑色信号Ｇに基づいて酸素飽和度画像を生成する。これら画像が生成されると、図９に示すように蛍光画像と酸素飽和度画像が並列表示、または図１０に示すようなミキシング画像が表示される。
【００３７】
第２実施形態では、リンパ節ではなく、一定太さ以上の血管に対してＩＣＧを投与し、その血管周辺の酸素飽和度を測定する。ＩＣＧは、リンパ節に投与した場合には一定時間以上経過してもそのまま残留するため薬剤蛍光による血管特定が可能であるが、一定太さ以上の血管は一定時間以上経過すると流出するため、薬剤蛍光による血管特定が困難となる。
【００３８】
そこで、図１２に示す第２実施形態の電子内視鏡システム１００では、ＩＣＧ投与直後の薬剤蛍光による血管特定が可能な間（薬剤蛍光取得期間）においては、第１実施形態と同様に蛍光画像と酸素飽和度画像を同時取得する。その間に、着目エリア特定部１０１は、蛍光画像から、着目する血管を含む着目エリアをパターン認識などの画像処理で特定する。着目エリアの特定方法としては、ＣＣＤ４４のＧ画素の出力値とＲ画素の出力値の比が高い領域を着目エリアとして特定し、その比が低い領域については着目エリアでないとする。そして、一定時間経過して薬剤蛍光による血管特定が困難となった後は、励起光の照射を停止して、特定した着目エリアから血管特定を行う。なお、それ以外は電子内視鏡システム１００は第１実施形態の電子内視鏡システム１０と同様である。
【００３９】
なお、第２実施形態では、薬剤蛍光取得期間経過後は、励起光の照射を停止するため、ＣＣＤのＲ画素が空きチャンネルとなる。そこで、この空きチャンネルを有効活用するために、より深層の血管の酸素飽和度を測定できる赤色領域の狭帯域光（例えば６８０ｎｍ、８０５ｎｍ、９５０ｎｍ）を照射してもよい。これにより、Ｂ画素またはＧ画素から出力される撮像信号から表層血管の酸素飽和度を、Ｒ画素から出力される撮像信号から中深層血管の酸素飽和度を算出することができる。
【００４０】
なお、上記第１及び第２実施形態では、電子内視鏡システムで本発明を実施したが、これに代えて、図１３に示すような腹腔鏡システム２００において本発明を実施してもよい。腹腔鏡システム２００では、第１実施形態と同様のプロセッサ装置１２及び光源装置１３に、腹腔鏡スコープ２０１が接続されている。腹腔鏡スコープ２０１は、図１４に示すように、腹壁に開けられた穴に設けられたトロッカー２０２を介して、腹腔に挿入される。また、別のトロッカー２０３を介して、腹腔には電気メス２０４が挿入される。また、腹壁は気腹装置からの気腹ガス（図示省略）によって膨張している。
【００４１】
このような状態で、腹腔鏡操作者は、腹腔鏡スコープ２０１によって撮像した手術部位をモニタ１４で観察しながら、電気メス２０４を操作して手術を行う。モニタ１４には、薬剤蛍光により特定される着目血管とその着目血管周りの酸素飽和度の状態が表示されているため、被検者の状態を様々な観点から把握しながら手術を行うことができる。例えば、着目血管周りの酸素状態が低酸素状態となったときには、腹腔鏡手術から通常の外科手術に切り替えるという判断も下すことができる。
【符号の説明】
【００４２】
１０，１００ 電子内視鏡システム
１４ モニタ
３２ 狭帯域光源
３３ 酸素飽和度測定用光源
４４ ＣＣＤ
６１ 蛍光画像生成部
６２ 酸素飽和度画像生成部
１０１ 着目エリア特定部
２００ 腹腔鏡システム
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体に照明光を照射する照明手段と、
互いに光透過特性が異なる第１及び第２カラーフィルタを含む複数種類のカラーフィルタが設けられたカラーの撮像素子を有し、被検体からの戻り光のうち、酸素飽和度の変化に応じて強度変化をする光を前記第１カラーフィルタが設けられた第１画素で撮像し、蛍光情報を含む光を前記第２カラーフィルタが設けられた第２画素で撮像する撮像手段と、
前記第１画素から出力される第１撮像信号に基づいて酸素飽和度画像を生成し、前記第２画素から出力される第２撮像信号に基づいて蛍光画像を生成する画像生成手段と、
前記酸素飽和度画像と前記蛍光画像を表示する表示手段とを備えることを特徴とする医療システム。
【請求項２】
前記酸素飽和度の変化に応じて強度変化をする光には、青色領域と緑色領域の狭帯域光の反射光が含まれ、
前記蛍光情報を含む光には、蛍光薬剤が投与された被検体から赤色領域の励起光により励起発光される近赤外の薬剤蛍光が含まれることを特徴とする請求項１記載の医療システム。
【請求項３】
前記第１画素はＢ色のカラーフィルタが設けられたＢ画素またはＧ色のカラーフィルタが設けられたＧ画素であり、前記第２画素はＲ色のカラーフィルタが設けられたＲ画素であることを特徴とする請求項２記載の医療システム。
【請求項４】
前記蛍光薬剤が投与される部位はリンパ節であることを特徴とする請求項１ないし３いずれか１項記載の医療システム。
【請求項５】
前記蛍光薬剤が投与される部位は一定太さ以上の血管であることを特徴とする請求項１ないし３いずれか１項記載の医療システム。
【請求項６】
前記蛍光画像から、着目する血管を含む着目エリアを特定する着目エリア特定手段を備えることを特徴とする請求項５記載の医療システム。
【請求項７】
蛍光薬剤はＩＣＧ（Indocyanine Green）であることを特徴とする請求項１ないし６いずれか１項記載の医療システム。
【請求項８】
請求項１ないし７いずれか１項記載の医療システムは、先端部に前記撮像手段を設けた内視鏡スコープを備える内視鏡システムであることを特徴とする。
【請求項９】
請求項１ないし７いずれか１項記載の医療システムは、先端部に前記撮像手段を設けた腹腔鏡スコープを備える腹腔鏡システムであることを特徴とする。
【請求項１０】
互いに光透過特性が異なる第１及び第２カラーフィルタを含む複数種類のカラーフィルタが設けられたカラーの撮像素子を用いて、被検体からの戻り光のうち、酸素飽和度の変化に応じて強度変化をする光を前記第１カラーフィルタが設けられた第１画素で撮像し、蛍光情報を含む光を前記第２カラーフィルタが設けられた第２画素で撮像する医療装置から、前記第１画素から出力される第１撮像信号と前記第２画素から出力される第２撮像信号を受信する受信手段と、
前記第１撮像信号に基づいて酸素飽和度画像を生成し、前記第２撮像信号に基づいて蛍光画像を生成する画像生成手段とを備えることを特徴とする医療システムのプロセッサ装置。
【請求項１１】
被検体に照明光を照射し、
互いに光透過特性が異なる第１及び第２カラーフィルタを含む複数種類のカラーフィルタが設けられたカラーの撮像素子を用いて、被検体からの戻り光のうち、酸素飽和度の変化に応じて強度変化をする光を前記第１カラーフィルタが設けられた第１画素で撮像し、蛍光情報を含む光を前記第２カラーフィルタが設けられた第２画素で撮像し、
前記第１画素から出力される第１撮像信号に基づいて酸素飽和度画像を生成し、前記第２画素から出力される第２撮像信号に基づいて蛍光画像を生成することを特徴とする画像生成方法。
【請求項１】
被検体に照明光を照射する照明手段と、
互いに光透過特性が異なる第１及び第２カラーフィルタを含む複数種類のカラーフィルタが設けられたカラーの撮像素子を有し、被検体からの戻り光のうち、酸素飽和度の変化に応じて強度変化をする光を前記第１カラーフィルタが設けられた第１画素で撮像し、蛍光情報を含む光を前記第２カラーフィルタが設けられた第２画素で撮像する撮像手段と、
前記第１画素から出力される第１撮像信号に基づいて酸素飽和度画像を生成し、前記第２画素から出力される第２撮像信号に基づいて蛍光画像を生成する画像生成手段と、
前記酸素飽和度画像と前記蛍光画像を表示する表示手段とを備えることを特徴とする医療システム。
【請求項２】
前記酸素飽和度の変化に応じて強度変化をする光には、青色領域と緑色領域の狭帯域光の反射光が含まれ、
前記蛍光情報を含む光には、蛍光薬剤が投与された被検体から赤色領域の励起光により励起発光される近赤外の薬剤蛍光が含まれることを特徴とする請求項１記載の医療システム。
【請求項３】
前記第１画素はＢ色のカラーフィルタが設けられたＢ画素またはＧ色のカラーフィルタが設けられたＧ画素であり、前記第２画素はＲ色のカラーフィルタが設けられたＲ画素であることを特徴とする請求項２記載の医療システム。
【請求項４】
前記蛍光薬剤が投与される部位はリンパ節であることを特徴とする請求項１ないし３いずれか１項記載の医療システム。
【請求項５】
前記蛍光薬剤が投与される部位は一定太さ以上の血管であることを特徴とする請求項１ないし３いずれか１項記載の医療システム。
【請求項６】
前記蛍光画像から、着目する血管を含む着目エリアを特定する着目エリア特定手段を備えることを特徴とする請求項５記載の医療システム。
【請求項７】
蛍光薬剤はＩＣＧ（Indocyanine Green）であることを特徴とする請求項１ないし６いずれか１項記載の医療システム。
【請求項８】
請求項１ないし７いずれか１項記載の医療システムは、先端部に前記撮像手段を設けた内視鏡スコープを備える内視鏡システムであることを特徴とする。
【請求項９】
請求項１ないし７いずれか１項記載の医療システムは、先端部に前記撮像手段を設けた腹腔鏡スコープを備える腹腔鏡システムであることを特徴とする。
【請求項１０】
互いに光透過特性が異なる第１及び第２カラーフィルタを含む複数種類のカラーフィルタが設けられたカラーの撮像素子を用いて、被検体からの戻り光のうち、酸素飽和度の変化に応じて強度変化をする光を前記第１カラーフィルタが設けられた第１画素で撮像し、蛍光情報を含む光を前記第２カラーフィルタが設けられた第２画素で撮像する医療装置から、前記第１画素から出力される第１撮像信号と前記第２画素から出力される第２撮像信号を受信する受信手段と、
前記第１撮像信号に基づいて酸素飽和度画像を生成し、前記第２撮像信号に基づいて蛍光画像を生成する画像生成手段とを備えることを特徴とする医療システムのプロセッサ装置。
【請求項１１】
被検体に照明光を照射し、
互いに光透過特性が異なる第１及び第２カラーフィルタを含む複数種類のカラーフィルタが設けられたカラーの撮像素子を用いて、被検体からの戻り光のうち、酸素飽和度の変化に応じて強度変化をする光を前記第１カラーフィルタが設けられた第１画素で撮像し、蛍光情報を含む光を前記第２カラーフィルタが設けられた第２画素で撮像し、
前記第１画素から出力される第１撮像信号に基づいて酸素飽和度画像を生成し、前記第２画素から出力される第２撮像信号に基づいて蛍光画像を生成することを特徴とする画像生成方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１２−１５２４６０（Ｐ２０１２−１５２４６０Ａ）
【公開日】平成２４年８月１６日（２０１２．８．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１５５０１（Ｐ２０１１−１５５０１）
【出願日】平成２３年１月２７日（２０１１．１．２７）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年８月１６日（２０１２．８．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１月２７日（２０１１．１．２７）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
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