專利名稱：電子內(nèi)窺鏡系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電子內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，所述電子內(nèi)窺鏡系統(tǒng)用于從通過電子內(nèi)窺鏡獲得的圖像獲取關(guān)于血管的信息并從所獲取的信息生成圖像。
背景技術(shù)：
近年來，在醫(yī)療領(lǐng)域中已經(jīng)提出許多使用電子內(nèi)窺鏡的診斷和治療。典型的電子內(nèi)窺鏡裝配有插入目標體腔內(nèi)的細長插入部分。插入部分中已經(jīng)在其末端組裝有成像器， 例如(XD。電子內(nèi)窺鏡連接到光源裝置，所述光源裝置從插入部分的末端發(fā)出光以對體腔的內(nèi)部進行照明。通過由光照射體腔內(nèi)部，體腔內(nèi)的目標組織通過設置在插入部分的末端的成像器成像。通過成像獲得圖像在由監(jiān)控器顯示之前通過連接到電子內(nèi)窺鏡的處理器經(jīng)過各種處理。因此，電子內(nèi)窺鏡允許對顯示目標的體腔內(nèi)部的圖像進行實時觀察并因此能夠有把握的進行診斷。光源裝置使用白光源，例如，能夠發(fā)出白色寬帶光的氙氣燈，所述白色寬帶光的波長范圍從藍色區(qū)至紅色區(qū)。使用白色寬帶光對體腔內(nèi)部進行照明允許從獲得的體腔內(nèi)部圖像觀察整個目標組織。然而，盡管由寬帶光照明獲得的圖像允許大致觀察整個目標組織，但是還存在的情況為這種圖像無法清楚地觀察目標組織，例如，微血管、深層血管、麻點圖像以及由凹部和凸起形成的不平的表面輪廓。眾所周知，當通過具有限制到特定范圍的波長的窄帶光對這種目標組織進行照明時，可以清楚地觀察這種目標組織。還公知的是，通過用窄帶光進行照明獲得的圖像數(shù)據(jù)產(chǎn)生關(guān)于目標組織的各種信息，例如，血管中的氧飽和度。例如，JP ^60009B包括過濾器，每一個過濾器專門分別對應于彩色圖像(正常圖像)、氧飽和度圖像和利用ICG熒光生成的血管分布圖像的各自波長范圍，從而允許這種圖像的選擇性顯示，并因此例如在含有血液信息的特定圖像與正?？梢姴ㄩL圖像之間進行比較。

發(fā)明內(nèi)容
近年來存在對允許下述診斷的系統(tǒng)的需求不僅允許伴隨同時觀察正常可見波長圖像和包含諸如氧飽和度的血液信息的特定圖像進行診斷；而且還允許使觀察者選擇性地顯示在進行診斷中觀察者特別關(guān)心的特征血管部分的氧飽和度的診斷。然而，還從來沒有提供觀察者能夠選擇性地顯示診斷關(guān)心部分的診斷。例如，包括專門對應于各自波長范圍的濾光器的JP ^48494B通過在濾光器之間轉(zhuǎn)換而允許分別獲得利用ICG熒光生成的彩色圖像、氧飽和度圖像和血管分布圖像，但不具有允許選擇性地顯示在進行診斷中觀察者關(guān)心的特征血管部分的氧飽和度的結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的一個目的是提供一種電子內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，所述電子內(nèi)窺鏡系統(tǒng)能夠同時獲得血管深度信息和氧飽和度信息，并且選擇性地顯示在進行診斷中觀察者關(guān)心的特征血管部分的氧飽和度。為了獲得上述目的，本發(fā)明提供一種電子內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，包括光源裝置，所述光源裝置用于依次發(fā)射多種光，所述多種光具有相互不同的波段；電子內(nèi)窺鏡，所述電子內(nèi)窺鏡用于依次將從所述光源裝置發(fā)射的多種光照射到體腔內(nèi)的包括血管的目標組織，依次從目標組織接收照射光的多種反射光，以及依次輸出與具有不同波段的接收到的多種光相對應的獲得的圖像的圖像數(shù)據(jù)；血管特征量設定裝置，所述血管特征量設定裝置用于從由所述電子內(nèi)窺鏡輸出的獲得的圖像中的至少一個的圖像數(shù)據(jù)設置與血管相關(guān)的血管特征量，所述血管特征量包括血管直徑、血管密度和血管分支點密度中的至少一個；關(guān)心區(qū)域設定裝置，所述關(guān)心區(qū)域設定裝置用于根據(jù)由所述血管特征量設定裝置計算的血管特征量來設定通過所述電子內(nèi)窺鏡獲得的圖像中的關(guān)心區(qū)域；圖像生成裝置，所述圖像生成裝置用于從獲得的圖像的圖像數(shù)據(jù)生成第一氧飽和度圖像，所述第一氧飽和度圖像以模擬色彩的方式表示血管中的氧飽和度的分布；以及圖像顯示裝置，所述圖像顯示裝置用于以模擬色彩的方式顯示第二氧飽和度圖像，其中所述關(guān)心區(qū)域設定裝置設置的關(guān)心區(qū)域內(nèi)的氧飽和度在由所述圖像生成裝置生成的第一氧飽和度圖像中被選擇性地增強。優(yōu)選地，血管特征量設定裝置將血管直徑設定為血管特征量，并且關(guān)心區(qū)域設定裝置將具有給定直徑的血管的區(qū)域設定為關(guān)心區(qū)域。優(yōu)選地，關(guān)心區(qū)域設定裝置將具有IOnm至20nm直徑的微小血管的區(qū)域設定為關(guān)心區(qū)域。優(yōu)選地，血管特征量設定裝置將血管密度設定為血管特征量，并且關(guān)心區(qū)域設定裝置將具有大于給定閾值的密度的血管的區(qū)域設定為關(guān)心區(qū)域。優(yōu)選地，血管特征量設定裝置將血管的分支點密度設定為血管特征量，并且關(guān)心區(qū)域設定裝置將具有大于給定閾值的血管分支點密度的血管的區(qū)域設定為關(guān)心區(qū)域。優(yōu)選地，電子內(nèi)窺鏡系統(tǒng)還包括第二圖像生成裝置，所述第二圖像生成裝置用于生成第二氧飽和度圖像，其中關(guān)心區(qū)域內(nèi)的氧飽和度被增強，并且圖像顯示裝置以模擬色彩的方式顯示由所述第二圖像生成裝置生成的第二氧飽和度圖像。優(yōu)選地，第二圖像生成裝置增加了關(guān)心區(qū)域內(nèi)為模擬色彩形式的氧飽和度的色彩飽和度，以選擇性地增強在第二氧飽和度圖像中的關(guān)心區(qū)域內(nèi)的氧飽和度。本發(fā)明設有血管特征量設定裝置和氧飽和度設定裝置，允許選擇性地顯示為診斷關(guān)心的特征血管部分的氧飽和度。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的電子內(nèi)窺鏡系統(tǒng)的外視圖；圖2是顯示根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的電子內(nèi)窺鏡系統(tǒng)的電結(jié)構(gòu)的方框圖；圖3是用于說明根據(jù)本發(fā)明的CCD的成像操作的視圖；圖4是顯示血紅蛋白的吸收系數(shù)的曲線圖；圖5是一方面顯示第一與第二亮度比S1/S3和S2/S3之間的相關(guān)性而另一方面顯示血管深度與氧飽和度之間的相關(guān)性的曲線圖；圖6A是用于說明如何從第一和第二亮度比S17S3*和S27S3*獲得亮度坐標系中的坐標點(X*，Y*)的視圖6B是用于說明如何獲得血管信息坐標系中與坐標點(X*，Y*)相對應的坐標點 (U*, V*)的視圖；圖7是通過顯示增強的氧飽和度圖像以及第一窄帶圖像和氧飽和度圖像中任意一個的監(jiān)控器給出的屏幕的圖像視圖；圖8是通過顯示增強的氧飽和度圖像、第一窄帶圖像和氧飽和度圖像的監(jiān)控器給出的屏幕的圖像視圖；圖9是顯示計算血管深度-氧飽和度信息的過程、指定關(guān)心區(qū)域的過程以及生成氧飽和度圖像和包含該信息的增強的氧飽和度圖像的過程的流程圖的上半部分；以及圖10是顯示計算血管深度-氧飽和度信息的過程、指定關(guān)心區(qū)域的過程以及生成氧飽和度圖像和包含該信息的增強的氧飽和度圖像的過程的流程圖的下半部分。
具體實施例方式如圖1中所示，根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的電子內(nèi)窺鏡系統(tǒng)10包括用于使目標體腔的內(nèi)部進行成像的電子內(nèi)窺鏡11 ；處理器12，所述處理器用于根據(jù)通過成像獲得的信號產(chǎn)生體腔中的目標組織的圖像；光源裝置13，所述光源裝置用于供應用于對體腔內(nèi)部進行照明的光；以及用于顯示體腔內(nèi)部的圖像的監(jiān)控器(圖像顯示裝置)14。電子內(nèi)窺鏡11 包括插入到體腔中的柔性插入部分16、設置在插入部分16的基部處的操作部分17、以及用于將操作部分17連接到處理器12和光源裝置13的通用軟線18。插入部分16在其末端具有彎曲部19，所述彎曲部包括被連接的彎曲件。彎曲部 19響應操作部分17的角形旋鈕21的操作上下及左右彎曲。彎曲部19在其末端具有前端部16a，所述前端部裝有光學系統(tǒng)和用于使體腔內(nèi)部成像的其它部件。前端部16a可以根據(jù)彎曲部19的彎曲操作在體腔中被引導沿著預期方向。通用軟線18具有連接器對，所述連接器設置在所述通用軟線的通向處理器12和光源裝置13的一側(cè)。連接器對為組合式連接器，所述組合式連接器由通信連接器和光源連接器構(gòu)成，并且通過連接器M將電子內(nèi)窺鏡11可移除地連接到處理器12和光源裝置13。如圖2中所示，光源裝置13包括第一至第三窄帶光源33-35、耦合器36和光源選擇器37。第一至第三窄帶光源33-35為激光二極管或類似光源。第一窄帶光源33產(chǎn)生具有限于440nm+/-10nm，優(yōu)選為445nm的波長的窄帶光(以下稱為“第一窄帶光Ni”)，第二窄帶光源34產(chǎn)生具有限于470nm+/-10nm，優(yōu)選為473nm的波長的窄帶光(以下稱為“第二窄帶光N2”)，第三窄帶光源35產(chǎn)生具有限于400nm+/-10nm，優(yōu)選為405nm的波長的窄帶光 (以下稱為“第三窄帶光N3”)。第一至第三窄帶光源33-35分別連接到第一至第三窄帶光纖33a-35a，從而使由各自的光源發(fā)出的第一至第三窄帶光m-耦合器36將電子內(nèi)窺鏡中的光導43連接到第一至第三窄帶光纖33a_35a。第一至第三窄帶光m-N3可以通過第一至第三窄帶光纖33a-3fe進入光導43。光源選擇器37連接到處理器中的控制器59，并且根據(jù)控制器59的指令開啟或關(guān)閉第一至第三窄帶光源33-35。根據(jù)第一實施例，第一至第三窄帶光源33-35依次開啟，以允許利用第一至第三窄帶光W-N3成像。
具體地，光源選擇器37首先開啟第一窄帶光源33。接著，通過對體腔內(nèi)部進行照明的第一窄帶光W開始目標組織的成像。當完成成像時，控制器59給出光源轉(zhuǎn)換指令以關(guān)閉第一窄帶光源33并開啟第二窄帶光源34。同樣地，當通過對體腔內(nèi)部進行照明的第二窄帶光N2完成成像時，第二窄帶光源34關(guān)閉，而第三窄帶光源35開啟。當通過對體腔內(nèi)部進行照明的第三窄帶光N3完成成像時，第三窄帶光源35關(guān)閉。電子內(nèi)窺鏡11包括光導43、CXD 44、模擬處理電路(AFE 模擬前端)45和成像控制器46。光導43為大直徑光纖、束狀光纖或者具有插入光源裝置中的耦合器36內(nèi)的光接收端的類似部件，而所述光導的發(fā)光端被引導朝向位于前端部16a中的照明透鏡48。光源裝置13發(fā)射的光由光導43引導而朝著照明透鏡48發(fā)射。照明透鏡48中接納的光通過連接到前端部16a的端面的照明窗49以進入體腔。被體腔內(nèi)部反射的第一至第三窄帶光 N1-N3通過連接到前端部16a的端面的觀察窗50以進入聚光透鏡51。CXD 44通過其成像面4 從聚光透鏡51接收光，執(zhí)行接收到的光的光電轉(zhuǎn)換以積聚信號電荷，并且讀出積聚的信號電荷作為成像信號。讀出的成像信號被傳送到AFE 45。第一窄帶光m至第三窄帶光N3進入CXD 44以產(chǎn)生第一窄帶成像信號至第三窄帶成像信號。AFE 45包括相關(guān)雙采樣電路(⑶幻、自動增益控制電路(AGC)和模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器(A/D)(這些部分都沒有顯示)。⑶S執(zhí)行對從(XD44供應的成像信號的相關(guān)雙采樣以去除通過CXD 44的動作產(chǎn)生的噪點。AGC放大已經(jīng)通過⑶S去除的噪點的成像信號。模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器將通過AGC放大的成像信號轉(zhuǎn)換成具有給定比特數(shù)的數(shù)字成像信號，所述數(shù)字成像信號被應用到處理器12。 成像控制器46連接到處理器12中的控制器59，并且響應控制器59給出的指令將驅(qū)動信號發(fā)送到CCD 44。CCD 44根據(jù)來自成像控制器46的驅(qū)動信號以給定的幀率將成像信號輸出到AFE 45。如圖3中所示，兩個操作整體首先在一個幀的獲得周期中執(zhí)行通過第一窄帶光 Nl的光電轉(zhuǎn)換積聚信號電荷的步驟以及讀出積聚的信號電荷作為第一窄帶成像信號的步驟。當完成第一窄帶成像信號的讀出時，在一個幀的獲得周期中執(zhí)行通過第二窄帶光N2的光電轉(zhuǎn)換積聚信號電荷的步驟以及讀出積聚的信號電荷作為第二窄帶成像信號的步驟。當完成第二窄帶成像信號的讀出時，在一個幀的獲得周期中執(zhí)行通過第三窄帶光N3的光電轉(zhuǎn)換積聚信號電荷的步驟以及讀出積聚的信號電荷作為第三窄帶成像信號的步驟。如圖2中所示，處理器12包括數(shù)字信號處理器55 (DSP)、幀存儲器56、血管圖像生成器57 (圖像生成裝置)和顯示控制電路58，所有這些部件都由控制器59控制。DSP 55執(zhí)行由電子內(nèi)窺鏡的AFE 45產(chǎn)生的第一至第三窄帶成像信號的色彩分離、色彩差補(color interpolation)、白平衡調(diào)節(jié)、伽馬校正和類似操作，以產(chǎn)生第一至第三窄帶圖像數(shù)據(jù)。幀存儲器56儲存由DSP 55產(chǎn)生的第一至第三窄帶圖像數(shù)據(jù)。血管圖像生成器57包括亮度比計算器60、相關(guān)性存儲器61、血管深度-氧飽和度計算器62、氧飽和度圖像生成器64、血管特征量設定裝置83和關(guān)心區(qū)域設定裝置84。亮度比計算器60從幀存儲器56中儲存的第一至第三窄帶圖像數(shù)據(jù)確定包括血管的血管區(qū)。亮度比計算器60獲得與血管區(qū)中相同位置處的像素相對應的第一與第三窄帶圖像數(shù)據(jù)之間的第一亮度比S1/S3、以及第二與第三窄帶圖像數(shù)據(jù)之間的第二亮度比S2/S3。Sl為第一窄帶圖像數(shù)據(jù)的像素的亮度，S2為第二窄帶圖像數(shù)據(jù)的像素的亮度，S3為第三窄帶圖像數(shù)據(jù)的像素的亮度?？梢酝ㄟ^例如一種方法確定血管區(qū)，即，由關(guān)心的血管的亮度與其它區(qū)域的亮度之間的亮度差獲得血管區(qū)。相關(guān)性存儲器61 —方面儲存第一與第二亮度比S1/S3和S2/S3之間的相關(guān)性，而另一方面儲存血管中的氧飽和度以及血管深度。該相關(guān)性為血管含有表現(xiàn)出光吸收系數(shù)的血紅蛋白(如圖4中所示)的情況下的相關(guān)性，并且該相關(guān)性通過分析例如通過到目前為止進行的診斷積聚的大量第一至第三窄帶圖像數(shù)據(jù)而獲得。如圖4中所示，血管中的血紅蛋白具有光吸收特性，所述光吸收特性具有根據(jù)用于照明的光的波長變化的光吸收系數(shù) Pa。光吸收系數(shù)113表示吸光度，即，血紅蛋白的光吸收程度，并且光吸收系數(shù)是為顯示對血紅蛋白進行照明的光的衰減的表達式I0eXp(-yaXX)的系數(shù)。在該表達式中，IO為從光源裝置發(fā)射以對目標組織進行照明的光的強度；x(cm)為目標組織內(nèi)的血管深度。還原血紅蛋白70和氧合血紅蛋白71具有不同的光吸收特性，使得還原血紅蛋白 70和氧合血紅蛋白71除了等吸收點之外具有不同的吸收度，其中在所述等吸收點處，還原血紅蛋白70和氧合血紅蛋白71表現(xiàn)出相同的吸光度(圖4中血紅蛋白70和71的光吸收特征曲線的相交處)。由于吸光度的不同，即使在由具有相同強度和相同波長的光對相同的血管進行照明時，亮度也會不同。當照明光具有相同亮度但波長變化時，由于波長的不同造成光吸收系數(shù)μ a變化，因此亮度也會改變?？紤]到如上所述的血紅蛋白的光吸收特性，以及考慮到使吸光度根據(jù)445nm與 504nm之間的范圍內(nèi)的氧飽和度變化的波長以及為了取回血管深度信息需要具有短波長并因此具有短到達深度的光，第一至第三窄帶光m-N3中的至少一個優(yōu)選具有中心波長為 450nm或更短的波長范圍。根據(jù)本發(fā)明的第一實施例，第一和第二窄帶光為上述的這種窄帶光。此外，由于相同的氧飽和度，波長的不同將造成吸光系數(shù)不同，并且還造成到達粘膜中的深度不同。因此，利用到達深度隨波長而變化的光特性能夠獲得亮度比與血管深度之間的相關(guān)性。如圖5中所示，相關(guān)性存儲器61儲存在照明坐標系66中表示第一和第二亮度比 S1/S3和S2/S3的亮度的坐標點與在血管信息坐標系67中表示氧飽和度和血管深度的血管信息的坐標點之間相應的相關(guān)性。亮度坐標系66為XY坐標系，其中X軸線顯示第一亮度比S1/S3，Y軸線顯示第二亮度比S2/S3。血管信息坐標系67為設置在亮度坐標系66上的 UV坐標系，其中U軸線顯示血管深度，V軸線顯示氧飽和度。由于血管深度具有與亮度坐標系66的正相關(guān)性，U軸線具有正斜率。U軸線顯示關(guān)心的血管隨著U軸線上的位置傾斜向上及向右移動而位于逐漸減小的深度處，以及關(guān)心的血管隨著U軸線上的位置傾斜向下及向左移動而位于逐漸增大的深度處。另一方面，由于氧飽和度具有與亮度坐標系66的負相關(guān)性，因此V軸線具有負斜率。V軸線顯示氧飽和度隨著V軸線上的位置傾斜向上及向左移動而降低，以及氧飽和度隨著V軸線上的位置傾斜向下及向右移動而變高。在血管信息坐標系67中，U軸線和V軸線在相交點P處彼此以直角相交。這是因為吸光度的大小在第一窄帶光W的照明與第二窄帶光N2的照明之間相反。更具體地，如圖4中所示，具有440nm+/-10nm波長的第一窄帶光m的照明允許還原血紅蛋白70的吸光系數(shù)大于具有高氧飽和度的氧合血紅蛋白71的吸光系數(shù)，而具有470nm+/-10nm波長的第二窄帶光N2的照明允許氧合血紅蛋白71的吸光系數(shù)大于具有高氧飽和度的還原血紅蛋白70的吸光系數(shù)，因此導致吸光度的大小相反。當不允許吸光度相反的窄帶光代替第一至第三窄帶光m-N3使用時，U軸線和V軸線不會以直角彼此相交。采用由具有400nm+/-10nm波長的第三窄帶光N3提供的照明，氧合血紅蛋白和還原血紅蛋白具有基本相同的光吸收系數(shù)。血管深度-氧飽和度計算器62根據(jù)相關(guān)性存儲器61中儲存的相關(guān)性確定由亮度比計算器60計算的與第一和第二亮度比S1/S3和S2/S3相對應的氧飽和度和血管深度。在由亮度比計算器60計算的第一和第二亮度比S1/S3和S2/S3中，對于血管區(qū)中給定像素來說，令S17S3*和S27S3*分別為第一亮度比和第二亮度比。如圖6A中所示，血管深度-氧飽和度計算器62確定亮度坐標系66中與第一和第二亮度比S17S3*和S27S3*相對應的坐標點(X*, Y*) 0當確定坐標點(X*, Y*)時，確定血管信息坐標系統(tǒng)67中與坐標點(X*，Y*)相對應的坐標點(『，壙)，如圖68中所示。因此，對于血液區(qū)中給定的像素獲得血管深度信息U*和氧飽和度信息r。氧飽和度圖像生成器64具有色彩圖64a(CM)，其中氧飽和度被分配色彩信息。更具體地，色彩圖6 通過色彩分配(模擬色彩的分配(假色或偽色的分配))能夠容易的辨別氧飽和度，使得例如低氧飽和度被分配青色，中間氧飽和度被分配品紅色，以及高氧飽和度被分配黃色。氧飽和度圖像生成器64從色彩圖6 確定與通過血管深度-氧飽和度計算器計算的氧飽和度信息V*相對應的色彩信息。接著，對血管區(qū)中的所有圖像確定該色彩信息，并且通過例如對第一窄帶圖像數(shù)據(jù)的疊合，也就是說，通過將第一窄帶圖像與色彩信息的圖像相結(jié)合來合并該色彩信息，以產(chǎn)生以模擬色彩表示氧飽和度的氧飽和度圖像的圖像數(shù)據(jù)。由此產(chǎn)生的氧飽和度圖像數(shù)據(jù)存儲在幀存儲器56中。根據(jù)本發(fā)明，氧飽和度圖像生成器64對由此產(chǎn)生的氧飽和度圖像數(shù)據(jù)增強了色彩信息，所述色彩信息對應于氧飽和度信息壙，即，表示色彩飽和度的色彩的飽和度，例如， 對于產(chǎn)生的氧飽和度圖像數(shù)據(jù)，在由關(guān)心區(qū)域設定裝置84設置的關(guān)心區(qū)域中青色表示低氧含量，例如，所述關(guān)心區(qū)域為包含大約為10 μ m至20 μ m的微小血管的區(qū)域，從而產(chǎn)生增強的氧飽和度圖像的圖像數(shù)據(jù)，其中微小血管中的氧飽和度被選擇性地增強。由此產(chǎn)生的增強的氧飽和度圖像數(shù)據(jù)儲存在幀存儲器56中。增強關(guān)心區(qū)域中的色彩信息的色彩飽和度的方法沒有特別受到限制，但優(yōu)選將色彩圖64a的色彩信息以如下所述的方式設定在將被設定的關(guān)心區(qū)域中增強與氧飽和度信息相對應的色彩信息的色彩飽和度；以及利用色彩圖6 對氧飽和度圖像數(shù)據(jù)增強已設定的關(guān)心區(qū)域中的色彩信息的色彩飽和度。當由關(guān)心區(qū)域設定裝置84設定的關(guān)心區(qū)域產(chǎn)生作為表示為例如二值化圖像的關(guān)心區(qū)域設定圖像數(shù)據(jù)時，氧飽和度圖像生成器64可以進行這種設定，以便利用色彩圖6 對氧飽和度圖像數(shù)據(jù)和關(guān)心區(qū)域設定圖像數(shù)據(jù)增強關(guān)心區(qū)域中的色彩信息的色彩飽和度， 以產(chǎn)生增強的氧飽和度圖像的圖像數(shù)據(jù)，其中關(guān)心區(qū)域中的氧飽和度被選擇性地增強。此外，代替使用氧飽和度圖像數(shù)據(jù)，氧飽和度圖像生成器64可以使用第一窄帶圖像數(shù)據(jù)，以合并與氧飽和度信息壙相對應的色彩信息、具有與氧飽和度信息V*相對應的色彩飽和度的色彩信息以及第一窄帶圖像數(shù)據(jù)中的色彩圖64a中增強的設定區(qū)域信息，從而產(chǎn)生增強的氧飽和度圖像的圖像數(shù)據(jù)，其中關(guān)心區(qū)域中的氧飽和度被選擇性地增強。此外，圖像選擇器開關(guān)68可以設有色彩顯示改變裝置，所述色彩顯示改變裝置在使觀察者在觀察顯示在監(jiān)控器14上的增強的氧飽和度圖像時能夠設定與氧飽和度信息相對應的色彩信息和/或與設定區(qū)信息相對應的色彩信息的增強量。選擇性地增強設定區(qū)域中的氧飽和度的方法不限于增強與氧飽和度信息相對應的色彩信息的色彩飽和度的所述方法，只要可以通過增強進行顯示即可并因此不受到特別的限制，從而允許通過改變色調(diào)或發(fā)光度選擇性地獲得增強的方法。血管特征設定裝置83將關(guān)于血管的特征量(血管特征量)設定成在第一至第三窄帶圖像數(shù)據(jù)中增強。根據(jù)該實施例，設定的第一窄帶圖像數(shù)據(jù)中的血管特征量為血管直徑。如稍后所述，血管特征量可以代替血管直徑而為血管密度、血管分支點密度或類似特征量。關(guān)心區(qū)域設定裝置84根據(jù)由血管特征量設定裝置83設定的血管特征量設定第一窄帶圖像中的關(guān)心區(qū)域。根據(jù)本實施例的關(guān)心區(qū)域為由電子內(nèi)窺鏡11獲得的圖像中的血管特征量增強的血管區(qū)。根據(jù)本實施例，包含微小血管的區(qū)域或相鄰區(qū)域被設定為關(guān)心區(qū)域，其中所述微小血管的被設定為血管特征量的直徑為大約10 μ m至20 μ m，從而表示診斷關(guān)心的特征血管部分。首先獲得儲存在幀存儲器56中的第一窄帶圖像數(shù)據(jù)，接著在第一窄帶圖像數(shù)據(jù)中提取具有大約為10 μ m至20 μ m的直徑的微小血管。通過獲取和增強與該直徑相對應的頻率分量的信號而獲得具有大約為10 μ m至20 μ m的直徑的微小血管的提取?？梢岳美缍S過濾器提取特定頻率分量的信號。為了產(chǎn)生這種二維過濾器，首先，通過估算內(nèi)窺鏡的前端部16a與目標之間的距離和放大率獲得與微小血管的直徑(測量到直徑為ΙΟμπι至20μπι)相對應的圖像中的頻帶。接下來，僅增強所述頻率帶的過濾器在頻率空間中被設計，并接著通過傅立葉變換適于對應于實際間隔。在該情況下，過濾器特性在頻率間隔中需要調(diào)節(jié)，使得過濾器的尺寸可以包括在假定大約切5的實際尺寸的范圍內(nèi)。由此產(chǎn)生的二維過濾器至第一窄帶圖像數(shù)據(jù)的應用使得允許提取具有大約10 μ m 至20 μ m直徑的微小血管。因此，關(guān)心區(qū)域設定裝置84將提取的微小血管設定為關(guān)心區(qū)域。接著，關(guān)心區(qū)域設定裝置84產(chǎn)生表示包含提取的微小血管的區(qū)域或位置的數(shù)據(jù)作為關(guān)心區(qū)域設定數(shù)據(jù)，并將所述數(shù)據(jù)儲存在幀存儲器56中。關(guān)心區(qū)域設定數(shù)據(jù)被儲存而與第一窄帶圖像數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)。例如，關(guān)心區(qū)域設定數(shù)據(jù)可以為作為圖像表示具有在提取的微小血管的第一窄帶圖像中設定的關(guān)心區(qū)域的關(guān)心區(qū)域設定數(shù)據(jù)。顯示控制電路58從幀存儲器56讀出一個或多個圖像的圖像數(shù)據(jù)并使監(jiān)控器14 顯示讀出的一個圖像或多個圖像。所述圖像可以以各種模式顯示。如圖7中所示，例如，監(jiān)控器14可以在一側(cè)顯示增強的氧飽和度圖像72，而在另一側(cè)顯示由圖像選擇器開關(guān)68 (參見圖幻選擇的第一窄帶圖像72和氧飽和度圖像73中的任意一個。在圖7和圖8中顯示的氧飽和度圖像73中，例如，血管圖像75被顯示為表示較低氧飽和度的青色；血管圖像76 被顯示為表示中間氧飽和度的品紅色；以及血管圖像77被顯示為表示較高氧飽和度的黃色。在圖7和圖8中顯示的增強的氧飽和度圖像74中，諸如微小血管區(qū)的關(guān)心區(qū)域中的氧飽和度的色彩飽和度被設定成高值例如，血管圖像80被顯示為表示關(guān)心區(qū)域中的低氧飽和度的增強青色；血管圖像81被顯示為表示關(guān)心區(qū)域中的中間氧飽和度的增強品紅色；以及血管圖像82被顯示為表示關(guān)心區(qū)域中的高氧飽和度的增強黃色。與圖7所示的顯示模式相比，增強的氧飽和度圖像74和氧飽和度圖像73可以如圖8中所示被同時顯示。接下來，將參見圖9中顯示的流程圖說明計算血管深度-氧飽和度信息的過程以及產(chǎn)生氧飽和度圖像和包含這種氧飽和度信息的增強的氧飽和度圖像的過程。首先，控制臺23操作，使得光源選擇器37開啟第一窄帶光源33，以通過第一窄帶光m對體腔內(nèi)部進行照明。當窄帶光m對體腔內(nèi)部進行照明時，控制器59向成像控制器 46發(fā)送成像指令。因此，通過用第一窄帶光附進行的照明進行成像，并且通過AFE 45將通過成像獲得的第一窄帶成像信號發(fā)送到DSP 55。DSP 55根據(jù)第一窄帶成像信號產(chǎn)生第一窄帶圖像數(shù)據(jù)。由此產(chǎn)生的第一窄帶圖像數(shù)據(jù)存儲在幀存儲器56中。如以下所述，根據(jù)第一窄帶圖像數(shù)據(jù)產(chǎn)生氧飽和圖像和增強的氧飽和圖像。當?shù)谝徽瓗D像數(shù)據(jù)已經(jīng)儲存在幀存儲器56中時，光源選擇器37響應來自控制器59的光源轉(zhuǎn)換指令，將用于對體腔內(nèi)部進行照明的光從第一窄帶光m轉(zhuǎn)換到第二窄帶光N2。接著，類似于使用第一窄帶光m的情況進行成像，以根據(jù)通過成像獲得的第二窄帶成像信號產(chǎn)生第二窄帶圖像數(shù)據(jù)。由此產(chǎn)生的第二窄帶圖像數(shù)據(jù)存儲在幀存儲器56中。當?shù)诙瓗D像數(shù)據(jù)已經(jīng)存儲在幀存儲器56中時，光源選擇器37響應來自控制器59的光源轉(zhuǎn)換指令，將用于對體腔內(nèi)部進行照明的光從第二窄帶光N2轉(zhuǎn)換到第三窄帶光N3。接著，類似于使用第一和第二窄帶光m和N2的情況進行成像，以根據(jù)通過成像獲得的第三窄帶成像信號產(chǎn)生第三窄帶圖像數(shù)據(jù)。由此產(chǎn)生的第三窄帶圖像數(shù)據(jù)存儲在幀存儲器56中。當?shù)谝恢恋谌瓗D像數(shù)據(jù)已經(jīng)存儲在幀存儲器56中時，亮度比計算器60從三個圖像數(shù)據(jù)，即，第一窄帶圖像數(shù)據(jù)、第二窄帶圖像數(shù)據(jù)和第三窄帶圖像數(shù)據(jù)，確定包括血管的血管區(qū)。接著，亮度比計算器60計算與血管區(qū)中的相同位置的像素相對應的第一與第三窄帶圖像數(shù)據(jù)之間的第一亮度比S17S3*以及第二與第三窄帶圖像數(shù)據(jù)之間的第二亮度比 S2*/S3*。接下來，血管深度-氧飽和度計算器62根據(jù)存儲在相關(guān)性存儲器61中的相關(guān)性確定亮度坐標系中與第一和第二亮度比S17S3*和S27S3*相對應的坐標點(纊，壙)。另外， 確定血管信息坐標系中與坐標點(X*，Y*)相對應的坐標點(『，V*)，以便對于血管區(qū)中給定的像素獲得血管深度信息U*和氧飽和度信息壙。當已經(jīng)獲得血管深度信息U*和氧飽和度信息V*時，從氧飽和度圖像生成器64中的色彩圖6 確定對應于氧飽和度信息V*的色彩信息。由此確定的色彩信息存儲在處理器12中的RAM(未顯示)中。當色彩信息存儲在RAM中時，緊跟上述過程以對于血管區(qū)中的所有像素獲得氧飽和度信息壙，確定對應于氧飽和度信息V*的色彩信息，所述色彩信息接著儲存在RAM中。接下來，血管特征量設定裝置83響應來自控制臺的指令設定血管特征量。當設定血管特征量時，關(guān)心區(qū)域設定裝置84從存儲器56讀出第一窄帶圖像數(shù)據(jù)， 并且根據(jù)第一窄帶圖像數(shù)據(jù)的血管特征量設定關(guān)心區(qū)域。關(guān)心區(qū)域設定裝置84設定關(guān)心區(qū)域以產(chǎn)生用于顯示第一窄帶數(shù)據(jù)中增強的關(guān)心區(qū)域的關(guān)心區(qū)域設定圖像數(shù)據(jù)。由此產(chǎn)生的關(guān)心區(qū)域設定圖像數(shù)據(jù)再次存儲在幀存儲器中。接著，當對于血管區(qū)中的所有像素已經(jīng)獲得并存儲氧飽和度信息和與該信息相對應的色彩信息，以及已經(jīng)產(chǎn)生并存儲關(guān)心區(qū)域設定圖像數(shù)據(jù)時，氧飽和度圖像生成器64從幀存儲器56讀出第一窄帶圖像數(shù)據(jù)和關(guān)心區(qū)域設定圖像數(shù)據(jù)，并且將存儲在RAM中的色彩信息和增強的色彩飽和度信息結(jié)合到第一窄帶圖像數(shù)據(jù)和關(guān)心區(qū)域設定圖像數(shù)據(jù)中，以產(chǎn)生氧飽和度圖像數(shù)據(jù)和加強的氧飽和度圖像數(shù)據(jù)。由此產(chǎn)生的氧飽和度圖像數(shù)據(jù)和增強的氧飽和度圖像數(shù)據(jù)再次存儲在幀存儲器56中。顯示控制電路58從幀存儲器56讀出第一窄帶圖像數(shù)據(jù)、氧飽和度圖像數(shù)據(jù)和增強的氧飽和度圖像，并且根據(jù)讀出的圖像數(shù)據(jù)在監(jiān)控器14上顯示如圖7或圖8中所示的第一窄帶圖像72、氧飽和度圖像73和增強的氧飽和度圖像74。圖7中顯示的監(jiān)控器14并列地同時顯示增強的氧飽和度圖像74以及第一窄帶圖像72和氧飽和度圖像73中的一個；圖 8中顯示的監(jiān)控器14并列地同時顯示三個圖像，即，第一窄帶圖像72、氧飽和度圖像73和增強的氧飽和度圖像74。如上所述，包括血管特征量設定裝置和氧飽和度設定裝置的本發(fā)明允許顯示為診斷關(guān)心的特征血管部分的選擇性增強的氧飽和度。以上已經(jīng)說明了本發(fā)明的第一實施例。根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的電子內(nèi)窺鏡除了血管特征量設定裝置83和關(guān)心區(qū)域設定裝置84之外，類似于根據(jù)第一實施例的電子內(nèi)窺鏡系統(tǒng)10。因此，下面將不提供其它特征的附圖和說明。根據(jù)本發(fā)明的第二實施例，血管特征量設定裝置83將血管密度設定為獲得的圖像中的血管特征量。根據(jù)該實施例，在血管密度被設定作為血管特征量的情況下，關(guān)心區(qū)域設定裝置 84根據(jù)血管密度設定關(guān)心區(qū)域。首先，關(guān)心區(qū)域設定裝置84獲取存儲在幀存儲器56中的第一窄帶圖像數(shù)據(jù)，并接著從第一窄帶圖像數(shù)據(jù)中提取具有大約10 μ m至50 μ m直徑的微小血管。接著，具體地，關(guān)心區(qū)域設定裝置84從包括由此提取的微小血管的血管區(qū)域提取具有高血管密度的部分。 具有高血管密度的部分的提取通過對提取微小血管的第一窄帶圖像(血管提取圖像)進行二值化來實現(xiàn)。血管提取圖像通過將像素值1分配給該圖像中的血管像素而將像素值0分配給其它像素來進行二值化。在分配1和0時使用的閾值可以例如為血管提取圖像的像素值的平均值。關(guān)心區(qū)域設定裝置84判斷通過上述方法進行二值化的二值化圖像中的各個像素是否屬于高血管密度區(qū)。當以該具體像素為中心的給定方形區(qū)域中的白色像素的比例大于給定的閾值時，像素被判斷為屬于高血管密度區(qū)。優(yōu)選地，給定閾值例如為大約30%，方形尺寸例如大約為整個圖像的千分之一。因此，可以從第一窄帶圖像數(shù)據(jù)中提取高血管密度區(qū)。接著，在其中已經(jīng)被提取高血管密度區(qū)的圖像數(shù)據(jù)作為關(guān)心區(qū)域設定圖像數(shù)據(jù)存儲在幀存儲器56中。接下來的過程與根據(jù)第一實施例的電子內(nèi)窺鏡系統(tǒng)10相同。
根據(jù)本發(fā)明的第三實施例的電子內(nèi)窺鏡系統(tǒng)除了血管特征量設定裝置83和關(guān)心區(qū)域設定裝置84之外與根據(jù)第一實施例的電子內(nèi)窺鏡系統(tǒng)10相似。因此，下面將不會提供其它特征的附圖和說明。根據(jù)本發(fā)明的第三實施例，血管特征量設定裝置83將血管分支點密度設定為獲得的圖像中的血管特征量。根據(jù)該實施例，在血管分支點密度被設定作為血管特征量的情況下，關(guān)心區(qū)域設定裝置84根據(jù)血管分支點密度設定關(guān)心區(qū)域。首先，關(guān)心區(qū)域設定裝置84獲取存儲在幀存儲器56中的第一窄帶圖像數(shù)據(jù)，并接著從第一窄帶圖像數(shù)據(jù)中提取具有大約10 μ m至50 μ m直徑的微小血管。接著，具體地，關(guān)心區(qū)域設定裝置84從包括由此提取的微小血管的血管區(qū)提取具有高血管分支點密度的部分?？梢匀绲诙嵤├幸粯?，通過對提取微小血管的第一窄帶圖像(血管提取圖像)進行二值化，以通過模板匹配方法在二值化的血管提取圖像中搜索分支點，實現(xiàn)具有高血管分支點密度的部分的提取。也就是說，產(chǎn)生表示血管分支點的小V形基準二值化圖像，以搜索與該基準圖像的差值不大于給定的閾值的點。由于血管在各種方向上并以各種角度形成分支，因此需要產(chǎn)生具有多個圖案的基準圖像。利用與第二實施例中相同的方法，從由此提取的分支點進一步提取其中分支點以高密度集中的區(qū)域，。因此，可以從第一窄帶圖像數(shù)據(jù)中提取高血管分支點密度區(qū)。接著，已經(jīng)被提取高血管分支點密度區(qū)的圖像數(shù)據(jù)存儲在幀存儲器56中作為關(guān)心區(qū)域設定圖像數(shù)據(jù)。接下來的過程與根據(jù)第一實施例的電子內(nèi)窺鏡系統(tǒng)10相同。如上所述基本為本發(fā)明。本發(fā)明不限于上述的任何實施例，而在不偏離本發(fā)明精神的情況下允許進行各種修改。
權(quán)利要求
1.一種電子內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，包括光源裝置，所述光源裝置用于依次發(fā)射多種光，所述多種光具有相互不同的波段；電子內(nèi)窺鏡，所述電子內(nèi)窺鏡用于依次將從所述光源裝置發(fā)射的所述多種光照射到體腔內(nèi)的包括血管的目標組織，依次從所述目標組織接收被照射的所述光的多種反射光，以及依次輸出與具有不同波段的接收到的所述多種光相對應的獲得的圖像的圖像數(shù)據(jù)；血管特征量設定裝置，所述血管特征量設定裝置用于從由所述電子內(nèi)窺鏡輸出的所述獲得的圖像中的至少一個的圖像數(shù)據(jù)設定與血管相關(guān)的血管特征量，所述血管特征量包括血管直徑、血管密度和血管分支點密度中的至少一個；關(guān)心區(qū)域設定裝置，所述關(guān)心區(qū)域設定裝置用于根據(jù)由所述血管特征量設定裝置計算的所述血管特征量設定通過所述電子內(nèi)窺鏡獲得的圖像中的關(guān)心區(qū)域；圖像生成裝置，所述圖像生成裝置用于從所述獲得的圖像的圖像數(shù)據(jù)生成第一氧飽和度圖像，所述第一氧飽和度圖像以模擬色彩的方式表示所述血管中的氧飽和度的分布；以及圖像顯示裝置，所述圖像顯示裝置用于以模擬色彩的方式顯示第二氧飽和度圖像，其中由所述關(guān)心區(qū)域設定裝置設定的所述關(guān)心區(qū)域內(nèi)的氧飽和度在由所述圖像生成裝置生成的所述第一氧飽和度圖像中被選擇性地增強。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，其中，所述血管特征量設定裝置將血管直徑設定為所述血管特征量。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電子內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，其中，所述關(guān)心區(qū)域設定裝置將具有給定直徑的所述血管的區(qū)域設定為所述關(guān)心區(qū)域。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電子內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，其中，所述關(guān)心區(qū)域設定裝置將具有IOnm 至20nm直徑的微小血管的區(qū)域設定為所述關(guān)心區(qū)域。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，其中，所述血管特征量設定裝置將血管密度設定為所述血管特征量。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電子內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，其中，所述關(guān)心區(qū)域設定裝置將具有大于給定閾值的密度的血管的區(qū)域設定為所述關(guān)心區(qū)域。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，其中，所述血管特征量設定裝置將所述血管的分支點密度設定為所述血管特征量。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電子內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，其中，所述關(guān)心區(qū)域設定裝置將具有大于給定閾值的血管分支點密度的血管的區(qū)域設定為所述關(guān)心區(qū)域。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8中任一項所述的電子內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，還包括第二圖像生成裝置，所述第二圖像生成裝置用于生成所述第二氧飽和度圖像，其中所述關(guān)心區(qū)域內(nèi)的所述氧飽和度被增強，其中，所述圖像顯示裝置以模擬色彩的方式顯示由所述第二圖像生成裝置生成的所述第二氧飽和度圖像。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的電子內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，其中，所述第二圖像生成裝置增加在所述關(guān)心區(qū)域內(nèi)為所述模擬色彩形式的所述氧飽和度的色彩飽和度，以在所述第二氧飽和度圖像中選擇性地增強的所述關(guān)心區(qū)域內(nèi)的氧飽和度。
全文摘要
本發(fā)明提供一種電子內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，包括光源裝置，所述光源裝置用于依次發(fā)射具有相互不同的波段的多種光；電子內(nèi)窺鏡，所述電子內(nèi)窺鏡用于輸出與依次對包括血管的目標組織進行照明的多種光相對應的獲得的圖像的圖像數(shù)據(jù)；用于從所述圖像數(shù)據(jù)設定血管特征量的設定裝置；用于根據(jù)血管特征量設定獲得的圖像中的關(guān)心區(qū)域的設定裝置；圖像生成裝置，所述圖像生成裝置用于從所述圖像數(shù)據(jù)生成表示血管中的氧飽和度的分布的第一氧飽和度圖像；以及圖像顯示裝置，所述圖像顯示裝置用于以模擬色彩的方式顯示第二氧飽和度圖像，其中關(guān)心區(qū)域內(nèi)的氧飽和度被選擇性地增強。
文檔編號A61B1/04GK102197985SQ20111003503
公開日2011年9月28日 申請日期2011年1月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月24日
發(fā)明者齋藤孝明 申請人:富士膠片株式會社