專(zhuān)利名稱(chēng)：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)，用于從電子內(nèi)窺鏡所獲取的圖像中獲取血管信息并顯示所獲取的信息。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域已經(jīng)實(shí)施了許多采用電子內(nèi)窺鏡的診斷和治療。典型的電子內(nèi)窺鏡配置有狹長(zhǎng)的插入部分，其插入受驗(yàn)對(duì)象的體腔。插入部分在其中在其頂端處結(jié)合有諸如CXD的成像器。電子內(nèi)窺鏡與光源裝置連接，光源裝置從插入部分的頂端發(fā)射光以照亮體腔的內(nèi)部。隨著通過(guò)光照明體腔內(nèi)部，體腔內(nèi)部的受驗(yàn)組織通過(guò)設(shè)置在插入部分頂端的成像器成像。成像所獲得的圖像在被監(jiān)視器顯示之前經(jīng)歷由與電子內(nèi)窺鏡連接的處理器進(jìn)行的各種處理。因此，電子內(nèi)窺鏡允許實(shí)時(shí)觀察顯示受驗(yàn)對(duì)象體腔內(nèi)部的圖像并因此實(shí)現(xiàn)確診。光源裝置使用白光源，諸如能夠發(fā)射白色寬帶光的氙氣燈，其波長(zhǎng)范圍是從藍(lán)光區(qū)域到紅光區(qū)域。使用白色寬帶光以照明體腔內(nèi)部允許從其所獲得的圖像觀察整個(gè)受驗(yàn)組織。然而，雖然由寬帶光照明所獲得的圖像通常允許觀察整個(gè)受驗(yàn)組織，但是有些情況下這種圖像不能清楚觀察諸如微細(xì)血管(micro-blood vessel)、深層血管(de印vessel)、腺管開(kāi)口分型(pitpattern)、以及由凹陷部和隆起部形成的不勻表面輪廓等之類(lèi)的受驗(yàn)組織。 據(jù)信，當(dāng)由具有限定在特定范圍內(nèi)的窄帶光照明時(shí)，這種受驗(yàn)組織能夠清楚地觀察到。也據(jù)信，由窄帶光照明所獲得的圖像數(shù)據(jù)產(chǎn)生受驗(yàn)組織的諸如血管中的氧飽和度的各類(lèi)信息， 所獲取的信息轉(zhuǎn)化為圖像。例如，JP ^48494B描述使用窄帶光獲取氧飽和度圖像的方法，并給出了兩個(gè)實(shí)例三個(gè)窄帶光頂1，IR2和頂3，每個(gè)在近紅外線范圍內(nèi)具有不同的波長(zhǎng)；和三個(gè)窄帶光 G1，G2和G3，每個(gè)在可見(jiàn)光范圍內(nèi)具有不同的波長(zhǎng)。兩個(gè)組合，包括具有血紅蛋白根據(jù)其氧飽和度展示光吸收度(吸光率)的變化的波長(zhǎng)帶(wavelength band)的窄帶光，和具有這種變化不被觀察的波長(zhǎng)帶(wavelength band)的窄帶光。JP ^48494B描述選擇對(duì)應(yīng)于三個(gè)具有不同波長(zhǎng)的窄帶光的三個(gè)信號(hào)中的兩個(gè)并檢測(cè)它們之間的不同從而以單色或模擬色顯示氧飽和度圖像。JP 3583731B描述通過(guò)諸如氙氣燈的放電燈產(chǎn)生的白光通過(guò)濾光片分成三種具有不同波長(zhǎng)的顏色，紅色、綠色、和藍(lán)色，并且照明受驗(yàn)對(duì)象以從受驗(yàn)對(duì)象表面獲取關(guān)于位于期望深度的組織的信息。

發(fā)明內(nèi)容
近年來(lái)，需要一種允許伴隨著同時(shí)觀察血管深度和氧飽和度的診斷的系統(tǒng)。因?yàn)楣獾目蛇_(dá)深度基本上隨著波長(zhǎng)變化，波長(zhǎng)的結(jié)合適于憑借待觀察的血管深度感應(yīng)血紅蛋白變化改變。然而，根據(jù)JP 2648494B中所描述的方法，能夠測(cè)量氧飽和度的深度必須保持一致，當(dāng)深度改變時(shí)，單個(gè)裝置不可能測(cè)量氧飽和度。JP 3583731A中描述的方法允許獲得期望深度的構(gòu)造信息，但是不能獲得血管中血紅蛋白的氧飽和度的信息。本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供一種能夠同時(shí)獲取血管深度和氧飽和度信息并同時(shí)顯示與位于不同深度的血管的氧飽和度關(guān)聯(lián)的圖像的電子內(nèi)窺鏡系統(tǒng)。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種電子內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，包括光源裝置，用于順序地發(fā)射具有不同波長(zhǎng)帶的多種光，電子內(nèi)窺鏡，用于接收從光源裝置發(fā)射的光的反射光并順序地照明體腔內(nèi)部包括血管的受驗(yàn)組織并順序地輸出與所接收的光的波長(zhǎng)帶對(duì)應(yīng)的成像信號(hào)，對(duì)準(zhǔn)裝置，用于對(duì)準(zhǔn)與從電子內(nèi)窺鏡輸出的具有不同波長(zhǎng)帶的光的成像信號(hào)對(duì)應(yīng)的圖像，圖像產(chǎn)生裝置，用于從通過(guò)對(duì)準(zhǔn)裝置對(duì)準(zhǔn)的圖像的成像信號(hào)產(chǎn)生的表示給定深度中的血管中的氧飽和度的分布的氧飽和度圖像，和圖像顯示裝置，用于顯示通過(guò)圖像產(chǎn)生裝置產(chǎn)生的氧飽和度圖像。優(yōu)選地，光源裝置發(fā)射作為具有不同的波長(zhǎng)帶的多種光的至少兩個(gè)第一種光和至少一個(gè)第二種光，所述至少兩個(gè)第一種光具有使得光吸收度的量級(jí)根據(jù)氧飽和度在血管中的氧化血紅蛋白和還原血紅蛋白之間變換的波長(zhǎng)帶，至少一個(gè)窄帶光具有使得吸光率一致的波長(zhǎng)帶。優(yōu)選地，所述光源裝置發(fā)射作為第一種光和第二種光的具有士 IOnm的中心波長(zhǎng)的窄帶光。優(yōu)選地，所述電子內(nèi)窺鏡包括彩色圖像傳感器，所述彩色圖像傳感器通過(guò)光電轉(zhuǎn)換將所接收的光轉(zhuǎn)化為成像信號(hào)，以及，所述光源裝置同時(shí)發(fā)射具有與圖像傳感器的各個(gè)色彩信道的光譜靈敏性對(duì)應(yīng)的中心波長(zhǎng)的窄帶光。優(yōu)選地，電子內(nèi)窺鏡包括單色圖像傳感器，所述單色圖像傳感器通過(guò)光電轉(zhuǎn)換將所接收的光轉(zhuǎn)化為成像信號(hào)，并且所述光源裝置通過(guò)以下這種發(fā)射順序發(fā)射具有第一中心波長(zhǎng)的窄帶光具有第一中心波長(zhǎng)的窄帶光在具有第二和第三中心波長(zhǎng)的窄帶光之間發(fā)射，具有第二和第三中心波長(zhǎng)的窄帶光允許比具有第一中心波長(zhǎng)的窄帶光更容易獲取受驗(yàn)組織的特性信息。優(yōu)選地，所述光源裝置發(fā)射作為第一和第二光的具有470nm至700nm波長(zhǎng)帶的寬帶光，并且所述圖像產(chǎn)生裝置根據(jù)窄帶光的成像信號(hào)和已經(jīng)通過(guò)對(duì)準(zhǔn)裝置對(duì)準(zhǔn)的寬帶光的至少一個(gè)色彩信道的成像信號(hào)產(chǎn)生氧飽和度圖像。優(yōu)選地，所述圖像產(chǎn)生裝置產(chǎn)生表示位于不同深度的多個(gè)血管中的氧飽和度分布的氧飽和度圖像，并且所述圖像顯示裝置同時(shí)顯示位于不同深度的所述多個(gè)血管的氧飽和度圖像。優(yōu)選地，所述圖像顯示裝置將位于不同深度的所述多個(gè)血管的氧飽和度圖像同時(shí)顯示為多個(gè)分離的二維圖像。優(yōu)選地，所述圖像顯示裝置將位于不同深度的所述多個(gè)血管的氧飽和度圖像同時(shí)顯示為一個(gè)三維圖像。本發(fā)明通過(guò)在用于照明受驗(yàn)對(duì)象的照明光的波長(zhǎng)之間切換而允許同時(shí)獲取血管深度和氧飽和度信息，并顯示與位于給定深度的血管的氧飽和度關(guān)聯(lián)的圖像。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例的電子內(nèi)窺鏡系統(tǒng)的外視圖。圖2是說(shuō)明圖1的電子內(nèi)窺鏡系統(tǒng)的電構(gòu)造的方框圖。圖3是說(shuō)明紅、綠、藍(lán)濾光片的光譜透射系數(shù)的圖像。圖4是說(shuō)明采用彩色CXD成像的情況的方案視圖，其中同時(shí)發(fā)射與信道B、G、和R 的光譜靈敏性對(duì)應(yīng)的多個(gè)窄帶光。圖5A是解釋CXD在正常光圖像模式下的運(yùn)行的視圖；圖5B是解釋CXD在特別光圖像模式下的運(yùn)行的視圖。圖6是其中順序地發(fā)射七種窄帶光的采用單色CXD成像的情況順序的方案視圖。圖7是說(shuō)明血紅蛋白的吸收系數(shù)的圖像。圖8是說(shuō)明一方面的第一和第二亮度比S1/S3和S2/S3和另一方面的血管深度和氧飽和度之間的關(guān)聯(lián)性的圖像。圖9A是用于解釋如何從第一和第二亮度比Sl*/S3*和S2*/S3*中獲得亮度坐標(biāo)系中的坐標(biāo)(Χ*，γ*)的視圖；圖9Β是用于解釋如何獲得血管信息坐標(biāo)系中與坐標(biāo)(Χ*，Υ*) 相對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)(U*，V*)的視圖。圖10是說(shuō)明血密度和氧飽和度之間的關(guān)聯(lián)性的圖像。圖11是說(shuō)明氧飽和度圖像產(chǎn)生器內(nèi)部的特定構(gòu)造的方框圖。圖12是說(shuō)明與氧飽和度對(duì)應(yīng)的雙色色譜圈的圖像。圖13A是說(shuō)明與血管深度對(duì)應(yīng)的陰影的圖像，圖13B是說(shuō)明與血管深度對(duì)應(yīng)的雙色等級(jí)的圖像。圖14是同時(shí)顯示表層血管、中層血管、以及深層血管的氧飽和度的監(jiān)視器的屏幕視圖。圖15是以模擬三維顯示方式顯示表層血管、中層血管、以及深層血管的氧飽和度的監(jiān)視器的屏幕視圖。圖16是用于成像表層血管、中層血管、以及深層血管的氧飽和度的電子內(nèi)窺鏡系統(tǒng)運(yùn)行的流程圖。
具體實(shí)施例方式根據(jù)本發(fā)明的電子內(nèi)窺鏡系統(tǒng)將基于附圖中說(shuō)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描述。根據(jù)本發(fā)明的電子內(nèi)窺鏡系統(tǒng)通過(guò)根據(jù)如從受驗(yàn)組織的表面所測(cè)量的待成像血管的深度在用于成像的照明波長(zhǎng)之間切換而同時(shí)獲得不同深度血管中的血紅蛋白的氧飽和度，以及同時(shí)顯示不同深度的多個(gè)氧飽和度圖像。以下描述的實(shí)施例使用作為光源的具有不同中心波長(zhǎng)(405、445、473、532、560、 650和SOOnm)的七種窄帶光，用于獲取血管不同深度的氧飽和度的分布。由于光的基本特性，即通過(guò)從光源發(fā)射的光獲得的如從受檢組織的表面測(cè)量的可達(dá)深度隨著波長(zhǎng)增加，隨著其深度增加，具有愈加更長(zhǎng)波長(zhǎng)的光用于待成像的血管。特別地，對(duì)于表層血管(深度約為10 μ m至100 μ m)、中層血管(深度約為100 μ m 至500 μ m)、以及深層血管(深度約為500 μ m至2000 μ m)，使用如下所述的具有三種不同波長(zhǎng)的窄帶光的組合
表層血管中心波長(zhǎng)405nm，445nm,和473nm中層血管中心波長(zhǎng)473nm，532nm，和560nm深層血管中心波長(zhǎng)560nm，650nm，和800nm。任何組合使用具有使得光吸收度(吸光率)的量級(jí)根據(jù)血紅蛋白的氧飽和度在氧化血紅蛋白和還原血紅蛋白之間變換的波長(zhǎng)帶的兩個(gè)窄帶光，和具有使得吸光率相同的波長(zhǎng)帶的一個(gè)窄帶光。如圖1所示，本發(fā)明的電子內(nèi)窺鏡系統(tǒng)10包括用于成像受驗(yàn)對(duì)象體腔內(nèi)部的電子內(nèi)窺鏡11，用于根據(jù)成像所獲取的信號(hào)產(chǎn)生包括血管區(qū)域的體腔中的受驗(yàn)組織的圖像的處理器12，用于提供用于照明體腔內(nèi)部的光的光源裝置13，以及用于顯示體腔內(nèi)部圖像的監(jiān)視器14。電子內(nèi)窺鏡11包括插入體腔中的柔性插入部16，設(shè)置在插入部分16的基部的操作部17，以及用于將操作部17連接至處理器12和光源裝置13的通用繩18。插入部16具有在其頂端的彎曲部19，包括已連接的彎曲片。彎曲部19響應(yīng)于操作部17的角度球形柄(angle knob) 21的操作而上下、左右彎曲。彎曲部19具有在其頂端的結(jié)合有光學(xué)系統(tǒng)和用于成像體腔內(nèi)部的其它元件的前端部16a。前端部16a能夠根據(jù)彎曲部19的彎曲操作在體腔內(nèi)部指向所需方向。操作部17具有插入開(kāi)口 22，治療工具或類(lèi)似物插入其中。通用繩18具有設(shè)置在其一側(cè)的導(dǎo)向處理器12和光源裝置13的連接器24。連接器M是由通信連接器和光源連接器構(gòu)成的復(fù)合型連接器。電子內(nèi)窺鏡11通過(guò)連接器M 可拆除地連接至處理器12和光源裝置13。光源裝置13發(fā)射具有多個(gè)不同波長(zhǎng)帶的光，如圖2所示，包括寬帶光源30，遮光板 31，遮光板致動(dòng)器32，第一至第七窄帶光源91-97，耦合器36，以及光源選擇器37。寬帶光源30為氙氣燈、白色LED、Micro White (商標(biāo))光源、或類(lèi)似物，并產(chǎn)生具有范圍從藍(lán)光區(qū)域至紅光區(qū)域(大約470nm至700nm)的波長(zhǎng)的寬帶光BB。當(dāng)電子內(nèi)窺鏡 11運(yùn)行時(shí)，寬帶光源30始終保持發(fā)光。從寬帶光源30發(fā)射出的寬帶光BB在進(jìn)入寬帶光學(xué)纖維40之前通過(guò)聚光透鏡39聚焦。遮光板31設(shè)置在寬帶光源30和聚光透鏡39之間，從而能夠在它的其中遮光板31 定位在寬帶光BB的光學(xué)路徑上以阻礙寬帶光BB的插入位置和它的其中遮光板31從插入位置撤回以允許寬帶光BB朝向聚光透鏡39行進(jìn)的撤回位置之間移動(dòng)。遮光板致動(dòng)器32 連接到處理器中的控制器59以根據(jù)控制器59的指示控制遮光板31的致動(dòng)。根據(jù)本實(shí)施例，與寬帶光相關(guān)的構(gòu)件，諸如寬帶光源30、遮光板31、聚光透鏡39、 以及寬帶光學(xué)纖維40都不是基本元件。寬帶光用來(lái)在稍后描述的正常光圖像模式下成像。第一至第七窄帶光源91至97是激光二極管或類(lèi)似物。第一窄帶光源91產(chǎn)生波長(zhǎng)限于445nm+/-10nm (優(yōu)選445nm)的窄帶光(以下稱(chēng)為“第一窄帶光附”)，第二窄帶光源 92產(chǎn)生波長(zhǎng)限于473nm+/-10nm (優(yōu)選473nm)的窄帶光(以下稱(chēng)為“第二窄帶光N2”)，第三窄帶光源93產(chǎn)生波長(zhǎng)限于405nm+/-10nm(優(yōu)選405nm)的窄帶光(以下稱(chēng)為“第三窄帶光 N3”)，第四窄帶光源94產(chǎn)生波長(zhǎng)限于532nm+/-10nm(優(yōu)選532nm)的窄帶光(以下稱(chēng)為“第四窄帶光N4”)，第五窄帶光源95產(chǎn)生波長(zhǎng)限于560nm+/-10nm(優(yōu)選560nm)的窄帶光(以下稱(chēng)為“第五窄帶光N5”)，第六窄帶光源96產(chǎn)生波長(zhǎng)限于650nm+/-10nm(優(yōu)選650nm)的窄帶光(以下稱(chēng)為“第六窄帶光N6”)，以及，第七窄帶光源97產(chǎn)生波長(zhǎng)限于800nm+/-10nm (優(yōu)
7選SOOnm)的窄帶光(以下稱(chēng)為“第七窄帶光N7”)。第一至第七窄帶光源91至97分別連接至第一至第七窄帶光學(xué)纖維91a至97a，如此由第一至第七窄帶光源91至97發(fā)射的第一至第七窄帶光W至N7進(jìn)入第一至第七窄帶光學(xué)纖維91a至97a。耦合器36將電子內(nèi)窺鏡11中的光導(dǎo)43連接至寬帶光學(xué)纖維40和第一至第七窄帶光學(xué)纖維91a至97a。因此，寬帶光BB能夠通過(guò)寬帶光學(xué)纖維40進(jìn)入光導(dǎo)43。第一至第七窄帶光附至N7能夠通過(guò)第一至第七窄帶光學(xué)纖維91a至97a進(jìn)入光導(dǎo)43。光源選擇器37連接至處理器中的控制器59并根據(jù)控制器59給出的指示開(kāi)啟或者關(guān)閉第一至第七窄帶光源91至97。根據(jù)這個(gè)實(shí)施例，在使用寬帶光BB的正常光圖像模式下，寬帶光源30打開(kāi)(其中遮光板31在其撤回位置)以獲取正常光圖像，而第一至第七窄帶光源91至97關(guān)閉。相反地，在使用第一至第七窄帶光m至N7的特別光圖像模式下， 寬帶光源30關(guān)閉(其中遮光板31在其插入位置)，而第一至第七窄帶光源91至97順序地打開(kāi)以獲取特別光圖像。特別地，光源選擇器37首先打開(kāi)第一窄帶光源91。接著，受驗(yàn)組織的成像以第一窄帶光m照明體腔內(nèi)部開(kāi)始。隨著成像的完成，控制器59給出光源切換指示，以關(guān)閉第一窄帶光源91并打開(kāi)第二窄帶光源92。此后，類(lèi)似地，第一至第七窄帶光源91至97順序地打開(kāi)以執(zhí)行成像。隨著第七窄帶光N7照明體腔內(nèi)部的成像的完成，第七窄帶光源97關(guān)閉。根據(jù)這個(gè)實(shí)施例，由于七種具有不同中心波長(zhǎng)的窄帶光(第一至第七窄帶光m至 N7)在它們每一幀時(shí)間之間順序地切換，它們照明受驗(yàn)對(duì)象以獲取與它們各自的波長(zhǎng)對(duì)應(yīng)的7幀圖像(七個(gè)靜止圖像)，7幀時(shí)間構(gòu)成一組。優(yōu)選地，測(cè)量(圖像的獲取)在短時(shí)間周期內(nèi)完成，從而最小化通過(guò)生物體(受驗(yàn)對(duì)象)或類(lèi)似物的運(yùn)動(dòng)造成的單個(gè)幀中所獲取的圖像之間的位置偏移(像素偏移)。稍后提它，當(dāng)使用如圖3所說(shuō)明的具有光譜靈敏性的彩色CCD時(shí)，通過(guò)用多個(gè)分別對(duì)應(yīng)信道B、G 和R的光譜靈敏性的窄帶光同時(shí)照明測(cè)量三個(gè)時(shí)間(三幀時(shí)間)產(chǎn)生與七種窄帶光對(duì)應(yīng)的
測(cè)量結(jié)果。例如，如圖4所示，在第一個(gè)一幀時(shí)間t中用具有中心波長(zhǎng)為405nm的第三窄帶光N3、具有中心波長(zhǎng)為532nm的第四窄帶光N4、以及具有中心波長(zhǎng)為650nm的第六窄帶光 N6同時(shí)照明，從而允許獲得由B信道中的成像信號(hào)B構(gòu)成的第三窄帶信號(hào)、由G信道中的成像信號(hào)G構(gòu)成的第四窄帶信號(hào)、以及由R信道中的成像信號(hào)R構(gòu)成的第六窄帶信號(hào)。接著，在接下來(lái)的一幀時(shí)間t+Ι中用具有中心波長(zhǎng)為445nm的第一窄帶光Ni、具有中心波長(zhǎng)為560nm的第四窄帶光N5、以及具有中心波長(zhǎng)為SOOnm的第七窄帶光N7同時(shí)照明，從而允許獲得由B信道中的成像信號(hào)B構(gòu)成的第一窄帶信號(hào)、由G信道中的成像信號(hào)G構(gòu)成的第五窄帶信號(hào)、以及由R信道中的成像信號(hào)R構(gòu)成的第七窄帶信號(hào)。在接下來(lái)的一幀時(shí)間t+2 中用具有中心波長(zhǎng)為473nm的第二窄帶光N2照明，從而允許獲得由B信道中的成像信號(hào)B 構(gòu)成的第二窄帶信號(hào)。隨后，電子內(nèi)窺鏡11接收順序照明包括血管的體腔中的受驗(yàn)組織的光的反射光， 并輸出與所接收的光的波長(zhǎng)帶對(duì)應(yīng)的成像信號(hào)；電子內(nèi)窺鏡11包括光導(dǎo)43，CCD44，模擬處理電路45 (AFE 模擬前端)45，以及成像控制器46。光導(dǎo)43為大直徑光學(xué)纖維、纖維束、或者其光接收端插入光源裝置的耦合器36中而其光發(fā)射端朝向位于前端部16a中的照明透鏡48的類(lèi)似物。由光源裝置13發(fā)射的光由光導(dǎo)43導(dǎo)向并朝向照明透鏡48發(fā)射。照明透鏡48接納的光穿透連接至前端部16a的端面的照明窗口 49以進(jìn)入體腔。由體腔內(nèi)部反射的寬帶光BB和第一至第七窄帶光m至N7 穿透連接至前端部16a的端面以進(jìn)入聚光透鏡51。CCD (圖像傳感器)44用其成像表面4 接收來(lái)自聚光透鏡51的光，執(zhí)行所接收的光的光電轉(zhuǎn)換以積聚信號(hào)電荷，并將所積聚的信號(hào)電荷以成像信號(hào)讀出。根據(jù)這個(gè)實(shí)施例的(XD44是一個(gè)彩色(XD，其成像表面4 具有布置在其中的三個(gè)顏色的像素，紅色(R)像素(R信道)，綠色(G)像素(G信道)，以及，藍(lán)色(B)像素(B信道)，每個(gè)設(shè)置有紅色濾光片、綠色濾光片、以及藍(lán)色濾光片。(XD44可以是單色(XD。如圖3所示，紅色濾光片、綠色濾光片、以及藍(lán)色濾光片分別具有光譜透射系數(shù) 52,53和M。在進(jìn)入聚光透鏡51的光之間，寬帶光BB具有范圍從大約470nm至700nm的波長(zhǎng)。因此，紅色濾光片、綠色濾光片、以及藍(lán)色濾光片傳遞分別對(duì)應(yīng)于它們的用于寬帶光 BB的光譜透射系數(shù)52、53和M的波長(zhǎng)范圍?，F(xiàn)在，假設(shè)成像信號(hào)R為由紅色像素光電轉(zhuǎn)換的信號(hào)，成像信號(hào)G為由綠色像素光電轉(zhuǎn)換的信號(hào)，成像信號(hào)B為由藍(lán)色像素光電轉(zhuǎn)換的信號(hào)。接著，進(jìn)入(XD44的寬帶光BB給出由成像信號(hào)R、成像信號(hào)G、以及成像信號(hào)B構(gòu)成的寬帶成像信號(hào)。在進(jìn)入聚光透鏡51的光之中，第一窄帶光附，例如，具有440nm+/-10nm的波長(zhǎng)，并且因此僅穿透藍(lán)色過(guò)濾片。因此，進(jìn)入(XD44的第一窄帶光附產(chǎn)生由成像信號(hào)B構(gòu)成的第一窄帶成像信號(hào)。第二窄帶光N2具有470nm+/-10nm的波長(zhǎng)，并且因此穿透藍(lán)色和紅色過(guò)濾片。因此，進(jìn)入(XD44的第二窄帶光N2產(chǎn)生由成像信號(hào)B和成像信號(hào)G構(gòu)成的第二窄帶成像信號(hào)。第三窄帶光N3具有400nm+/-10nm的波長(zhǎng)，并且因此僅穿透藍(lán)色過(guò)濾片。因此， 進(jìn)入(XD44的第三窄帶光N3產(chǎn)生由成像信號(hào)B構(gòu)成的第三窄帶成像信號(hào)。其后，第四至第七窄帶光N4至N7類(lèi)似地穿透與它們各自的波長(zhǎng)相應(yīng)的彩色過(guò)濾片以產(chǎn)生第四至第七窄帶光，每個(gè)窄帶光由相應(yīng)的成像信號(hào)構(gòu)成。AFE45包括相關(guān)雙采樣電路(⑶幻、自動(dòng)增益控制電路(AGC)，以及模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器(A/D)(皆未顯示)。⑶S執(zhí)行由(XD44供給的成像信號(hào)的相關(guān)雙采樣以去除由(XD44的激勵(lì)所產(chǎn)生的噪音。AGC增幅已被⑶S去除噪音的成像信號(hào)。模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器將由AGC 增幅的成像信號(hào)轉(zhuǎn)換為具有給定位數(shù)的數(shù)字成像信號(hào)，其應(yīng)用到處理器12。成像控制器46連接至處理器12中的控制器59并響應(yīng)于由控制器59給出的指示將驅(qū)動(dòng)信號(hào)發(fā)送至(XD44。(XD44根據(jù)來(lái)自成像控制器46的驅(qū)動(dòng)信號(hào)以給定的幀頻將成像信號(hào)輸出至AFE45。根據(jù)這個(gè)實(shí)施例，在處于正常光圖像模式下時(shí)，在如圖5A所示的一幀時(shí)間的獲得期間內(nèi)執(zhí)行總共兩個(gè)操作通過(guò)寬帶光BB的光電轉(zhuǎn)換積聚信號(hào)電荷的步驟，以及，讀出作為寬帶成像信號(hào)的所積聚的信號(hào)電荷的步驟。這些操作在正常光圖像模式下重
Μ. ο相比而言，當(dāng)模式從正常光圖像模式轉(zhuǎn)換成特別光圖像模式時(shí)，在如圖5B所示的一幀時(shí)間的獲得期間內(nèi)首先執(zhí)行總共兩個(gè)操作通過(guò)第一窄帶光m的光電轉(zhuǎn)換積聚信號(hào)電荷的步驟，以及，讀出作為第一窄帶成像信號(hào)的所積聚的信號(hào)電荷的步驟。隨著第一窄帶成像信號(hào)讀取的完成，在隨后的一幀時(shí)間的獲取期間中，執(zhí)行通過(guò)第二窄帶光N2的光電轉(zhuǎn)換積聚信號(hào)電荷的步驟，以及，讀出作為第二窄帶成像信號(hào)的所積聚的信號(hào)電荷的步驟。隨著第二窄帶成像信號(hào)讀取的完成，在隨后的一幀時(shí)間的獲取期間中，執(zhí)行通過(guò)第三窄帶光N3的光電轉(zhuǎn)換積聚信號(hào)電荷的步驟，以及，讀出作為第三窄帶成像信號(hào)的所積聚的信號(hào)電荷的步驟。其后，對(duì)于一組七幀時(shí)間，在每一幀時(shí)間內(nèi)對(duì)第一至第七窄帶光m至N7采用積聚和讀取步驟。這些操作在特別光圖像模式下重復(fù)。如圖2所示的，處理器12包括數(shù)字信號(hào)處理器55 (DSP)，幀存儲(chǔ)器56，血管圖像產(chǎn)生器57，以及顯示控制電路58，所有這些元件通過(guò)控制器59控制。DSP55執(zhí)行從電子內(nèi)窺鏡的AFE45輸出的寬帶成像信號(hào)以及第一至第七窄帶成像信號(hào)的色分離(color separation)、色插值(colorinterpoIation)、白平衡調(diào)整(white balance adjustment)、 灰度校正(gamma correction)等以產(chǎn)生寬帶圖像數(shù)據(jù)和第一至第七窄帶圖像數(shù)據(jù)。幀存儲(chǔ)器56存儲(chǔ)由DSP55產(chǎn)生的寬帶圖像數(shù)據(jù)和第一至第七窄帶圖像數(shù)據(jù)。寬帶圖像數(shù)據(jù)為包括紅色、綠色和藍(lán)色的彩色圖像數(shù)據(jù)，第一至第七窄帶圖像數(shù)據(jù)是每個(gè)僅包括一個(gè)相應(yīng)顏色的彩色圖像數(shù)據(jù)。血管圖像產(chǎn)生器57包括圖像對(duì)準(zhǔn)處理器65、亮度比計(jì)算器60、關(guān)聯(lián)存儲(chǔ)器 (correlation storage) 61、血管深度-氧飽和度計(jì)算器62、以及氧飽和度圖像產(chǎn)生器64。圖像對(duì)準(zhǔn)處理器65對(duì)準(zhǔn)與在特別光圖像模式下從由七幀時(shí)間構(gòu)成的一組中獲得的第一至第七窄帶圖像數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的圖像，，從而修正由體組織(受驗(yàn)對(duì)象)和電子內(nèi)窺鏡的運(yùn)動(dòng)造成的在單個(gè)幀中獲取的圖像之間的位置偏移。經(jīng)歷對(duì)準(zhǔn)處理的第一至第七窄帶圖像數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在幀存儲(chǔ)器56中。對(duì)準(zhǔn)可以通過(guò)包括公知技術(shù)的適當(dāng)?shù)娜魏胃鞣N方法實(shí)現(xiàn)。使用一種方法，例如，從而檢測(cè)在不同時(shí)間獲得的血管圖像共用的信息，并且產(chǎn)生用于修正位置偏移的轉(zhuǎn)換矩陣，而轉(zhuǎn)換矩陣用來(lái)修正在單個(gè)幀中獲得的圖像之間的位置偏移。然而，這也帶來(lái)一個(gè)問(wèn)題，即，適合于對(duì)準(zhǔn)的特性信息隨著測(cè)量波長(zhǎng)(照明光在成像時(shí)的波長(zhǎng))的增加而減少。利用圖3所示的采用具有光譜靈敏性的彩色CCD的構(gòu)造，通過(guò)，例如，從容易獲取特性的405nm、445nm和473nm處的B信道信息(由藍(lán)色像素獲取的成像信號(hào)的圖像數(shù)據(jù))獲得變換矩陣，并將從與G信道和R信道同時(shí)測(cè)得的B信道信息獲得的變換矩陣應(yīng)用至G信道和R信道，可以解決這個(gè)問(wèn)題。當(dāng)使用單色CCD時(shí)，采用測(cè)量波長(zhǎng)的順序優(yōu)選要考慮的是增加對(duì)準(zhǔn)在單個(gè)幀中獲得的圖像的精確性。更具體地，如圖所示，窄帶光用來(lái)照明的順序優(yōu)選以如下方式確定中心波長(zhǎng)在獲取特性信息有困難的范圍內(nèi)的窄帶光在每個(gè)的中心波長(zhǎng)在容易獲取特性信息的范圍內(nèi)的窄帶光之間發(fā)射，以允許通過(guò)互補(bǔ)獲得僅具有少量特性信息的幀的變換矩陣。 根據(jù)這個(gè)實(shí)施例，800nm和473nm的窄帶光優(yōu)選在405nm和445nm的窄帶光之間發(fā)射，650nm 和532nm的窄帶光優(yōu)選在445nm和560nm的窄帶光之間發(fā)射，如圖6所示。接著，亮度比計(jì)算器60使用存儲(chǔ)在幀存儲(chǔ)器56中的已經(jīng)經(jīng)歷過(guò)對(duì)準(zhǔn)處理的第一至第七窄帶圖像數(shù)據(jù)，根據(jù)例如血管部分和其它部分之間的亮度差確定包括血管的血管區(qū)域。亮度比計(jì)算器60獲得，例如，對(duì)應(yīng)于血管區(qū)域的相同位置處的像素的第一和第三窄帶圖像數(shù)據(jù)之間的第一亮度比S1/S3以及第二和第三窄帶圖像數(shù)據(jù)之間的第二亮度比S2/ S3。Sl是第一窄帶圖像數(shù)據(jù)的像素的亮度，S2是第二窄帶圖像數(shù)據(jù)的像素的亮度，而S3是第三窄帶圖像數(shù)據(jù)的像素的亮度。關(guān)聯(lián)存儲(chǔ)器61，例如，存儲(chǔ)一方面的第一亮度比S1/S3和第二亮度比S2/S3與另一方面的血管中的氧飽和度和血管深度之間的關(guān)聯(lián)性。該關(guān)聯(lián)性是其中血管包括展示如圖7 所示的光吸收系數(shù)的血紅蛋白的那種，并且是通過(guò)分析例如經(jīng)至今已做的診斷所積累的多
10個(gè)第一至第七窄帶圖像數(shù)據(jù)而獲得的。如圖7所示，血管中的血紅蛋白具有包括根據(jù)用來(lái)照明的光的波長(zhǎng)改變的光吸收系數(shù)μa的光吸收特性。光吸收系數(shù)μa指示血紅蛋白的吸光度或光吸收的程度，并且是闡述照亮血紅蛋白的光的衰減的表達(dá)式Ι#Χρ(-μ ιΧΧ)中的系數(shù)。在這個(gè)表達(dá)式中，Itl是從光源裝置發(fā)射以照明受驗(yàn)組織的光的強(qiáng)度，X(CHl)是受驗(yàn)組織內(nèi)部的血管的深度。還原血紅蛋白70和氧化血紅蛋白71具有不同的光吸收特性，如此它們具有不同的吸光度，在兩者展示相同吸光度處的等吸光點(diǎn)(圖7中血紅蛋白70和71的光吸收特性曲線的交叉點(diǎn))除外。由于吸光度的不同，即使在相同的血管由具有相同強(qiáng)度和相同波長(zhǎng)的光亮度時(shí)，亮度也會(huì)變化。當(dāng)照明光具有相同強(qiáng)度而波長(zhǎng)變化時(shí)，亮度也變化，原因在于， 波長(zhǎng)的不同造成光吸收系數(shù)μ a變化。此外，關(guān)于相同的氧飽和度，波長(zhǎng)的不同造成光吸收系數(shù)的不同以及進(jìn)入粘膜的可達(dá)深度的不同。因此，利用可達(dá)深度可隨著波長(zhǎng)改變的光的特性，允許在亮度比和血管深度之間獲得關(guān)聯(lián)性。如圖8所示，關(guān)聯(lián)存儲(chǔ)器61存儲(chǔ)在亮度坐標(biāo)系統(tǒng)66中表示第一和第二亮度比Si/ S3和S2/S3的坐標(biāo)和在血管信息坐標(biāo)系統(tǒng)67中表示氧飽和度和血管深度的坐標(biāo)之間相關(guān)的關(guān)聯(lián)性。亮度坐標(biāo)系統(tǒng)66是一個(gè)XY坐標(biāo)系統(tǒng)，其中，X軸顯示第一亮度比S1/S3而Y軸顯示第二亮度比S2/S3。血管信息坐標(biāo)系統(tǒng)67是一個(gè)設(shè)置在亮度坐標(biāo)系統(tǒng)66上的UV坐標(biāo)系統(tǒng)，其中，U軸顯示血管深度而V軸顯示氧飽和度。因?yàn)檠苌疃扰c亮度坐標(biāo)系統(tǒng)66正關(guān)聯(lián)，所以U軸具有正的斜率。U軸顯示，隨著U軸上的位置傾斜地向右上方移動(dòng)，相應(yīng)的血管定位在愈加變小的深度，而隨著U軸上的位置傾斜地向左下方移動(dòng)，相應(yīng)的血管定位在愈加變大的深度。另一方面，因?yàn)檠躏柡投扰c亮度坐標(biāo)系統(tǒng)66負(fù)關(guān)聯(lián)，所以V軸為具有負(fù)的斜率。V軸顯示，隨著V軸上的位置傾斜地向左上方移動(dòng)，氧飽和度變低，而隨著V軸上的位置傾斜地向右下方移動(dòng)，氧飽和度變高。在血管信息坐標(biāo)系統(tǒng)67中，U軸和V軸在交叉點(diǎn)P處以直角形式彼此交叉。這是因?yàn)槲饴实牧考?jí)在第一窄帶光m的照明和第二窄帶光N2的照明之間轉(zhuǎn)變。更具體地，如圖 7所示，具有440nm+/-10nm的波長(zhǎng)的第一窄帶光m的照明，例如，允許還原血紅蛋白70的光吸收系數(shù)大于具有高氧飽和度的氧化血紅蛋白71的光吸收系數(shù)，而具有470nm+/-10nm 的波長(zhǎng)的第二窄帶光N2的照明，允許氧化血紅蛋白71的光吸收系數(shù)大于具有高氧飽和度的還原血紅蛋白70的光吸收系數(shù)，從而造成吸光率的量級(jí)的轉(zhuǎn)變。當(dāng)允許沒(méi)有吸光率轉(zhuǎn)變的窄帶光代替第一至第三窄帶光W至N3時(shí)，U軸和V軸不再以直角形式彼此交叉。采用由具有400nm+/-10nm的波長(zhǎng)的第一窄帶光附提供的照明，氧化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(jì)算器62確定對(duì)應(yīng)于由亮度比計(jì)算器60基于存儲(chǔ)在關(guān)聯(lián)存儲(chǔ)器61中的關(guān)聯(lián)性計(jì)算出的第一和第二亮度比S1/S3和S2/S3的氧飽和度和血管深度?，F(xiàn)在，在由亮度比計(jì)算器60計(jì)算出的第一和第二亮度比S1/S3和S2/S3中，假設(shè)Sl*/S3*和 S2*/S3*分別為用于血管區(qū)域中給定像素的第一亮度比和第二亮度比。如圖9A所示，血管深度-氧飽和度計(jì)算器62決定亮度坐標(biāo)系統(tǒng)66中的與第一和第二亮度比Sl*/S3*和S2*/S3*相應(yīng)的坐標(biāo)(X*，Y*)。隨著坐標(biāo)(X*，Y*)的確定，血管深度-氧飽和度計(jì)算器62決定血管信息坐標(biāo)系統(tǒng)67中的與坐標(biāo)(X*，Y*)相應(yīng)的坐標(biāo)(U*， V*)，如圖9B所示。因此，獲得用于血管區(qū)域中給定像素的血管深度U*和氧飽和度V*。血管深度由數(shù)字信息表示，以便數(shù)值隨著血管深度的減少而減少，而隨著血管深度的增加而增加。氧飽和度也可以和血管深度一樣用數(shù)字信息表示。如上所述，例如，采用與中心波長(zhǎng)為445nm、473nm、以及405nm的第一至第三窄帶光m至N3對(duì)應(yīng)的第一至第三窄帶圖像數(shù)據(jù)，能夠獲得血管深度U*和氧飽和度V*。上述實(shí)例適合于獲得表層血管的氧飽和度，這些波長(zhǎng)帶中的窄帶光以高分辨率為所述表層血管產(chǎn)生血管深度的信息。另一方面，采用473nm或更長(zhǎng)的波長(zhǎng)，血管深度的分辨率低于采用更短波長(zhǎng)的，如果采用表層血管情況相同的方法，很難獲得其它層中血管的氧飽和度?，F(xiàn)在，我們將描述適于窄帶光的473nm或更長(zhǎng)的波長(zhǎng)的組合的計(jì)算對(duì)應(yīng)于中層血管和深層血管的氧飽和度的方法?，F(xiàn)在，假設(shè)Ll為產(chǎn)生具有使得吸光率不能隨著血紅蛋白的氧飽和度變化的波長(zhǎng)的窄帶光源，L2為產(chǎn)生具有使得吸光率隨著氧飽和度增加而增加的波長(zhǎng)的窄帶光源，而L3 為產(chǎn)生具有使得吸光率隨著氧飽和度增加而減少的波長(zhǎng)的窄帶光源。在中層血管的情況下，Ll對(duì)應(yīng)于波長(zhǎng)為532nm的第四窄帶光源94，L2對(duì)應(yīng)于波長(zhǎng)為473nm的第二窄帶光源92，而L3對(duì)應(yīng)于波長(zhǎng)為560nm的第五窄帶光源95。假設(shè)Ml至M3 為通過(guò)來(lái)自窄帶光源Ll至L3的光照明受驗(yàn)對(duì)象而獲得的被反射信號(hào)(窄帶圖像數(shù)據(jù)中像素的亮度)。接著，亮度Ml對(duì)應(yīng)于受驗(yàn)組織中的血管密度，而M2和M3之間的亮度比M2/M3 對(duì)應(yīng)于氧飽和度的量級(jí)。因此，亮度Ml和亮度比M2/M3之間的關(guān)聯(lián)性展現(xiàn)如圖10中所示的分布。這個(gè)分布在中層血管中產(chǎn)生氧飽和度V*。在這種情況下，亮度比計(jì)算器60獲得血管區(qū)域中相同位置的像素的第四窄帶圖像數(shù)據(jù)的亮度Ml以及第二和第五窄帶圖像數(shù)據(jù)的亮度比M2/M3。關(guān)聯(lián)存儲(chǔ)器61存儲(chǔ)亮度 Ml和亮度比M2/M3與中層血管的氧飽和度V*之間的關(guān)聯(lián)性。血管深度-氧飽和度計(jì)算器 62確定對(duì)應(yīng)于由亮度比計(jì)算器60基于存儲(chǔ)在關(guān)聯(lián)存儲(chǔ)器61中的圖10所示的關(guān)聯(lián)性計(jì)算出的亮度Ml與亮度比M2/M3的氧飽和度V*。如在中層血管的情況一樣，同樣可以獲得深層血管的氧飽和度。通常，圖10所示的分布根據(jù)受驗(yàn)對(duì)象的部位變成非線性線(non-linear line), 因此，需要通過(guò)測(cè)量實(shí)際體組織或者進(jìn)行光傳播模擬或類(lèi)似方法預(yù)先獲得?；静恍枰@得中層血管和深層血管的氧飽和度V*。如圖11所示，氧飽和度圖像產(chǎn)生器64包括胃色表64a、十二指腸色表64b、小腸色表64c，其中氧飽和度根據(jù)其量級(jí)被賦予顏色信息。色表6 至6 能夠通過(guò)控制臺(tái)23上的切換操作在它們之間進(jìn)行切換以選擇適于待觀察的特定部位的色表。胃色表6 包括適合于胃中的氧飽和度的顏色信息，十二指腸色表64b包括適合于十二指腸中的氧飽和度的顏色信息，而小腸色表Mc包括適合于小腸中的氧飽和度的顏色信息。氧飽和度圖像產(chǎn)生器64使用由控制臺(tái)23選擇的色表6 至6 中的一個(gè)以確定與基于血管深度-氧飽和度計(jì)算器62計(jì)算所得的血管深度U*確定的表層血管、中層血管和深層血管中的氧飽和度V* 相應(yīng)的顏色信息。雖然這個(gè)實(shí)施例使用用于胃、十二指腸、以及小腸的三種色表，但色表的種類(lèi)不受限制，例如，色表可以進(jìn)一步包括與另一個(gè)受驗(yàn)組織的部位對(duì)應(yīng)的一個(gè)色表。氧飽和度圖像產(chǎn)生器64中的色表6 至6 中的每一個(gè)都由圖12所示的從青色 (Cy)變?yōu)榧t色(R)的雙色色環(huán)(color circle)表示。在圖12中，顏色信息表示氧飽和度，當(dāng)其很小時(shí)為青色，當(dāng)氧飽和度增加時(shí)依從藍(lán)色⑶到絳紅色(M)再到紅色(R)的順序轉(zhuǎn)變。這個(gè)實(shí)施例中由色環(huán)表示的顏色信息可以由圖13中所示的彩色或無(wú)彩色(諸如黑色和白色)的陰影或發(fā)光度表示，如圖13所述的。在圖13A中，當(dāng)氧飽和度小時(shí)，氧飽和度由更深的陰影(低發(fā)光度)，而當(dāng)氧飽和度增加時(shí)，由更淺的陰影(高發(fā)光度)表示。如圖 13B所示的，氧飽和度可替換地由從R變成到Cy的雙色濃淡層次(two-color gradation) 表示。圖13B中所示的顏色信息由兩個(gè)互補(bǔ)的顏色R和Cy表示。R和Cy之間的發(fā)光度根據(jù)氧飽和度改變，這樣氧飽和度小時(shí)由R表示，而當(dāng)氧飽和度增加時(shí)，顏色信息接近Cy。因?yàn)殡p色濃淡層次包括作為中間值的灰色，所以當(dāng)顏色信息在互補(bǔ)的顏色之間改變時(shí)經(jīng)過(guò)灰色。我們進(jìn)行的可見(jiàn)度測(cè)試顯示，雙色濃淡層次提供很好的可見(jiàn)度。當(dāng)血管區(qū)域中的所有像素已經(jīng)被指定顏色信息時(shí)，氧飽和度圖像產(chǎn)生器64從幀存儲(chǔ)器56讀出寬帶圖像數(shù)據(jù)并整合被讀出寬帶圖像數(shù)據(jù)中的顏色信息。因此產(chǎn)生的是整合有表層血管、中層血管、以及深層血管的氧飽和度的氧飽和度圖像數(shù)據(jù)(即，用模擬顏色表示這些氧飽和度)。因此產(chǎn)生的氧飽和度圖像數(shù)據(jù)再次被存儲(chǔ)在幀存儲(chǔ)器56中。顏色信息可以整合在第一至第七窄帶圖像數(shù)據(jù)中的一個(gè)中或者整合在通過(guò)結(jié)合這些窄帶圖像數(shù)據(jù)獲得的代替寬帶圖像數(shù)據(jù)的合成圖像中?？商鎿Q地，寬帶圖像數(shù)據(jù)可以轉(zhuǎn)化為單色圖像， 而顏色信息可以整合到單色圖像中。當(dāng)整合到第一至第七窄帶圖像數(shù)據(jù)或單色圖像中時(shí)， 顏色信息的可見(jiàn)度增加。在這個(gè)實(shí)施例的情況下，顯示控制電路58基于存儲(chǔ)在幀存儲(chǔ)器56中的氧飽和度圖像數(shù)據(jù)在監(jiān)視器中同時(shí)顯示表層血管、中層血管、和深層血管的氧飽和度。各個(gè)層中的血管的氧飽和度圖像以模擬色的形式，以青色(Cy)表示低氧飽和度區(qū)域(像素)，紫紅色(M) 表示中氧飽和度區(qū)域(像素)，以及，以紅色(R)表示更高氧飽和度區(qū)域(像素)。如圖14 所示，顯示控制電路58可以顯示，例如，各個(gè)層中的血管的三種氧飽和度圖像(二維圖像)。 這種顯示的模式優(yōu)勢(shì)在于允許方便地觀察氧飽和度的二維分布。此外，如圖15所示，顯示控制電路58也可以以模擬三維圖像的形式顯示各個(gè)層中血管的氧飽和度圖像。這種顯示的模式優(yōu)勢(shì)在于允許根據(jù)血管深度方便地觀察氧飽和度的變化。各個(gè)層中血管的氧飽和度圖像的顯示模式不限于任何形式，圖像選擇器開(kāi)關(guān)68允許選擇在監(jiān)視器14上待顯示的多個(gè)圖像(一個(gè)或更多)、同時(shí)待顯示圖像的種類(lèi)、顯示位置等。參見(jiàn)圖16的流程圖，我們現(xiàn)在描述用于成像表層血管、中層血管、以及深層血管的氧飽和度的電子內(nèi)窺鏡系統(tǒng)10的操作。首先，控制臺(tái)23被操作以從正常光圖像模式切換到特別光圖像模式(步驟S01)。 當(dāng)模式被切換至特別光圖像模式時(shí)，自特別光圖像模式開(kāi)始，寬帶圖像數(shù)據(jù)被存儲(chǔ)在幀存儲(chǔ)器56中，作為用來(lái)產(chǎn)生各個(gè)層中血管的氧飽和度圖像的圖像數(shù)據(jù)(步驟S(^)?？刂婆_(tái) 23還被操作以指定當(dāng)前待觀察的部位，諸如，胃、十二指腸、和小腸。接著，氧飽和度圖像產(chǎn)生器64根據(jù)待觀察的部位選擇色表6 至64c中的一個(gè)。用來(lái)產(chǎn)生氧飽和度圖像的寬帶圖像數(shù)據(jù)可以是操作控制臺(tái)之前獲得的寬帶圖像數(shù)據(jù)。一旦從控制器59接收到至遮光板致動(dòng)器32的照明停止信號(hào)，遮光板致動(dòng)器32將遮光板31從撤回位置移動(dòng)到插入位置，造成寬帶光BB停止照明體腔內(nèi)部。當(dāng)寬帶光BB的照明停止時(shí)，控制器59向光源選擇器37發(fā)送照明啟動(dòng)指示。于是，光源選擇器37打開(kāi)第
13一窄帶光源91以用第一窄帶光m照明體腔內(nèi)部(步驟S03)。隨著窄帶光m照明體腔內(nèi)部，控制器59向成像控制器46發(fā)送成像指示。因此，通過(guò)用第一窄帶光m照明完成成像， 并且通過(guò)成像獲得的第一窄帶成像信號(hào)經(jīng)AFE 45發(fā)送至DSP 55。DSP 55基于第一窄帶成像信號(hào)產(chǎn)生第一窄帶圖像數(shù)據(jù)。因此產(chǎn)生的第一窄帶圖像數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在幀存儲(chǔ)器56中(步驟 S04)。當(dāng)?shù)谝徽瓗D像數(shù)據(jù)已經(jīng)存儲(chǔ)在幀存儲(chǔ)器56中時(shí)，光源選擇器37響應(yīng)于來(lái)自控制器59的光源切換指示將用于照明體腔內(nèi)部的光從第一窄帶光m切換至第二窄帶光N2。 因此，類(lèi)似地，順序地選擇用于照明體腔內(nèi)部的光以執(zhí)行成像，這樣與第一至第七窄帶光m 至N7對(duì)應(yīng)的第一至第七窄帶圖像數(shù)據(jù)順序地產(chǎn)生并被存儲(chǔ)到幀存儲(chǔ)器56中。當(dāng)?shù)谝恢恋谄哒瓗D像數(shù)據(jù)已經(jīng)被存儲(chǔ)到幀存儲(chǔ)器56中時(shí)，圖像對(duì)準(zhǔn)處理器65 對(duì)準(zhǔn)與第一至第七窄帶圖像數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的圖像以修正由體組織等的運(yùn)動(dòng)造成的單個(gè)幀中所獲得的圖像之間的位置偏移。經(jīng)歷對(duì)準(zhǔn)處理的第一至第七窄帶圖像數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在幀存儲(chǔ)器56 中(步驟S06)。接著，亮度比計(jì)算器60首先根據(jù)經(jīng)過(guò)對(duì)準(zhǔn)處理的第一至第七窄帶圖像數(shù)據(jù)確定包括血管的血管區(qū)域(步驟S07)。接著，亮度比計(jì)算器60計(jì)算與血管區(qū)域中相同位置處的像素對(duì)應(yīng)的第一和第三窄帶圖像數(shù)據(jù)之間的第一亮度比Sl*/S3*以及第二和第三窄帶圖像數(shù)據(jù)之間的第二亮度比S2*/S3* (步驟S08)。接著，血管深度-氧飽和度計(jì)算器62基于關(guān)聯(lián)存儲(chǔ)器61中的關(guān)聯(lián)性獲得與第一亮度比Sl*/S3*和第二亮度比S2*/S3*對(duì)應(yīng)的表層血管的血管深度U*和氧飽和度V* (步驟S09)。亮度比計(jì)算器60計(jì)算血管區(qū)域的相同位置處的像素的第四窄帶圖像數(shù)據(jù)的亮度 Ml和第二與第五窄帶圖像數(shù)據(jù)的亮度比M2/M3 (步驟S10)。隨后，血管深度-氧飽和度計(jì)算器62基于關(guān)聯(lián)存儲(chǔ)器61中的關(guān)聯(lián)性確定中層血管的與亮度Ml和亮度比M2/M3對(duì)應(yīng)的氧飽和度V* (步驟Sll)。此外，如在中層血管的情況中一樣，獲得深層血管的氧飽和度V* (步驟S12)。當(dāng)獲得表層血管、中層血管、以及深層血管的氧飽和度時(shí)，根據(jù)控制臺(tái)23所選擇的色表6 至64c中的一個(gè)，氧飽和度圖像產(chǎn)生器64確定與基于血管深度U*所確定的表層血管、中層血管和深層血管的各層的氧飽和度V*對(duì)應(yīng)的顏色信息。所確定的顏色信息因此存儲(chǔ)在處理器12的RAM中(未示出)(步驟13)。隨著將顏色信息存儲(chǔ)到RAM中，跟隨上述程序的是獲取血管區(qū)域中所有像素的血管深度U*和氧飽和度V*，并確定與各個(gè)層中的血管的氧飽和度V*對(duì)應(yīng)的顏色信息(步驟 S14)。接著，當(dāng)獲得血管區(qū)域中所有像素的氧飽和度和相應(yīng)的顏色信息時(shí)，氧飽和度圖像產(chǎn)生器64從幀存儲(chǔ)器56讀取寬帶圖像數(shù)據(jù)，并將存儲(chǔ)在RAM中的顏色信息結(jié)合到寬帶圖像數(shù)據(jù)中，以產(chǎn)生各個(gè)層中血管的氧飽和度圖像數(shù)據(jù)。因此產(chǎn)生的各個(gè)層中的血管的相對(duì)值氧飽和度圖像數(shù)據(jù)再次被存儲(chǔ)在幀存儲(chǔ)器56中(步驟S15)。接著，顯示控制電路58從幀存儲(chǔ)器56中讀取各個(gè)層中血管的氧飽和度圖像數(shù)據(jù)， 并且基于這些讀取的圖像數(shù)據(jù)在如圖14所述的監(jiān)視器14上同時(shí)顯示順序并列的表層血管、中層血管、以及深層血管的氧飽和度圖像。可替換地，顯示控制電路58可以使用圖像選擇器開(kāi)關(guān)68以如圖15所示的模擬三維圖像方式選擇性地顯示各個(gè)層中血管的氧飽和度圖像。根據(jù)這個(gè)實(shí)施例，各個(gè)層中血管的氧飽和度圖像以模擬顏色表示青色(Cy)表示低氧飽和度區(qū)域(像素)，紫紅色(M)表示中氧飽和度區(qū)域(像素)，而紅色(R)表示更高氧飽和度區(qū)域(像素)。如上所述，電子內(nèi)窺鏡系統(tǒng)10允許通過(guò)在照明受驗(yàn)對(duì)象的照明光的波長(zhǎng)之間切換而同時(shí)獲取血管深度和氧飽和度的信息，并同時(shí)顯示位于不同深度的血管的氧飽和度圖像。盡管上述實(shí)施例使用僅包括與表層血管、中層血管、以及深層血管對(duì)應(yīng)的窄帶光的組合以獲取氧飽和度的信息，但本發(fā)明不限于此，并且除了窄帶光之外還可以使用寬帶光的顏色的一部分的信道信息。以下給出的組合的實(shí)例分別用于表層血管和下面的深層血管。表層血管中心波長(zhǎng)為445nm和473nm窄帶光和寬帶光的G信道。深層血管中心波長(zhǎng)為SOOnm窄帶光和寬帶光的R信道。具體地，對(duì)于表層血管，通過(guò)用445nm和473nm的窄帶光照明受驗(yàn)對(duì)象而獲得的反射光的亮度比對(duì)應(yīng)于氧飽和度的量級(jí)，并且通過(guò)寬帶光照明受驗(yàn)對(duì)象而獲得的G信道的反射光的亮度比對(duì)應(yīng)于受驗(yàn)組織中的血管密度的信息。對(duì)于深層血管，通過(guò)用寬帶光照明受驗(yàn)對(duì)象而獲得的R信道的反射光的亮度比對(duì)應(yīng)于氧飽和度的量級(jí)，并且照明受驗(yàn)對(duì)象的 SOOnm的窄帶光的反射光的亮度比對(duì)應(yīng)于受驗(yàn)組織中的血管密度的信息。這些特性用來(lái)從類(lèi)似圖10所示那樣的分布中獲取氧飽和度。本發(fā)明不僅允許同時(shí)獲取、成像和顯示表層血管、中層血管和深層血管、而且允許同時(shí)獲取、成像和顯示位于不同深度和任何給定深度的多個(gè)血管的氧飽和度的分布。此外， 用來(lái)獲取位于不同深度的多個(gè)血管的氧飽和度信息的窄帶光的數(shù)量不限于上述實(shí)施例中提到的七個(gè)。更進(jìn)一步地，本發(fā)明不僅能應(yīng)用到如上所述的包括插入部的插入型電子內(nèi)窺鏡中，還可以應(yīng)用到包括結(jié)合到膠囊中的圖像傳感器以及類(lèi)似物(CCD)的膠囊型電子內(nèi)窺鏡中。本發(fā)明基本上如上所述。雖然上文已經(jīng)詳細(xì)描述了本發(fā)明，但本發(fā)明決不限于上述實(shí)施例，并且在不偏離本發(fā)明的精神的情況下，當(dāng)然可以給出各種改進(jìn)和修改。
1權(quán)利要求
1.一種電子內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，包括光源裝置，用于順序地發(fā)射具有不同波長(zhǎng)帶的多種光，電子內(nèi)窺鏡，用于接收從光源裝置發(fā)射的光的反射光，并順序地照明體腔內(nèi)部包括血管的受驗(yàn)組織，且順序地輸出與所接收的光的波長(zhǎng)帶對(duì)應(yīng)的成像信號(hào)，對(duì)準(zhǔn)裝置，用于對(duì)準(zhǔn)與從電子內(nèi)窺鏡輸出的具有不同波長(zhǎng)帶的光的成像信號(hào)對(duì)應(yīng)的圖像，圖像產(chǎn)生裝置，用于從通過(guò)對(duì)準(zhǔn)裝置對(duì)準(zhǔn)的圖像的成像信號(hào)產(chǎn)生表示給定深度中的血管中的氧飽和度的分布的氧飽和度圖像，和圖像顯示裝置，用于顯示通過(guò)圖像產(chǎn)生裝置產(chǎn)生的氧飽和度圖像。
2.如權(quán)利要求1所述的電子內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，其中光源裝置發(fā)射作為具有不同的波長(zhǎng)帶的所述多種光的至少兩個(gè)第一種光和至少一個(gè)第二種光，所述至少兩個(gè)第一種光具有使得光吸收度的量級(jí)根據(jù)氧飽和度在血管中的氧化血紅蛋白和還原血紅蛋白之間變換的波長(zhǎng)帶，至少一個(gè)窄帶光具有使得吸光率一致的波長(zhǎng)市ο
3.如權(quán)利要求2所述的電子內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，其中所述光源裝置發(fā)射作為第一種光和第二種光的具有士 IOnm的中心波長(zhǎng)的窄帶光。
4.如權(quán)利要求3所述的電子內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，其中所述電子內(nèi)窺鏡包括彩色圖像傳感器，所述彩色圖像傳感器通過(guò)光電轉(zhuǎn)換將所接收的光轉(zhuǎn)化為成像信號(hào)，并且其中所述光源裝置同時(shí)發(fā)射具有與圖像傳感器的各個(gè)色彩信道的光譜靈敏性對(duì)應(yīng)的中心波長(zhǎng)的窄帶光。
5.如權(quán)利要求3所述的電子內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，其中電子內(nèi)窺鏡包括單色圖像傳感器，所述單色圖像傳感器通過(guò)光電轉(zhuǎn)換將所接收的光轉(zhuǎn)化為成像信號(hào)，并且其中所述光源裝置通過(guò)以下這種發(fā)射順序發(fā)射具有第一中心波長(zhǎng)的窄帶光具有第一中心波長(zhǎng)的窄帶光在具有第二和第三中心波長(zhǎng)的窄帶光之間發(fā)射，具有第二和第三中心波長(zhǎng)的窄帶光允許比具有第一中心波長(zhǎng)的窄帶光更容易獲取受驗(yàn)組織的特性信息。
6.如權(quán)利要求3所述的電子內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，其中所述光源裝置發(fā)射作為第一和第二種光的具有470nm至700nm的波長(zhǎng)帶的寬帶光，并且其中所述圖像產(chǎn)生裝置根據(jù)窄帶光的成像信號(hào)和已經(jīng)通過(guò)對(duì)準(zhǔn)裝置對(duì)準(zhǔn)的寬帶光的至少一個(gè)色彩信道的成像信號(hào)產(chǎn)生氧飽和度圖像。
7.如權(quán)利要求1或2所述的電子內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，其中所述圖像產(chǎn)生裝置產(chǎn)生表示位于不同深度的多個(gè)血管中的氧飽和度分布的氧飽和度圖像；并且其中所述圖像顯示裝置同時(shí)顯示位于不同深度的所述多個(gè)血管的氧飽和度圖像。
8.如權(quán)利要求7所述的電子內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，其中所述圖像顯示裝置將位于不同深度的所述多個(gè)血管的氧飽和度圖像同時(shí)顯示為多個(gè)分離的二維圖像。
9.如權(quán)利要求7所述的電子內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，其中所述圖像顯示裝置將位于不同深度的所述多個(gè)血管的氧飽和度圖像同時(shí)顯示為一個(gè)三維圖像。
全文摘要
一種電子內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，包括用于順序地發(fā)射具有不同波長(zhǎng)帶的光的光源裝置，用于接收從光源裝置發(fā)射的光的反射光并順序地照明體腔內(nèi)部包括血管的受驗(yàn)組織并順序地輸出與所接收的光的波長(zhǎng)帶對(duì)應(yīng)的成像信號(hào)的電子內(nèi)窺鏡，用于對(duì)準(zhǔn)與從電子內(nèi)窺鏡輸出的具有不同波長(zhǎng)帶的光的成像信號(hào)對(duì)應(yīng)的圖像的對(duì)準(zhǔn)裝置，用于從通過(guò)對(duì)準(zhǔn)裝置對(duì)準(zhǔn)的圖像的成像信號(hào)產(chǎn)生的表示給定深度中的血管中的氧飽和度的分布的氧飽和度圖像的圖像產(chǎn)生裝置，以及用于顯示通過(guò)圖像產(chǎn)生裝置產(chǎn)生的氧飽和度圖像的圖像顯示裝置。
文檔編號(hào)A61B1/00GK102197983SQ201110036469
公開(kāi)日2011年9月28日 申請(qǐng)日期2011年1月31日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月26日
發(fā)明者千敏景 申請(qǐng)人:富士膠片株式會(huì)社