螢光觀察裝置和螢光觀察方法

2023-10-29 11:37:52

專利名稱：螢光觀察裝置和螢光觀察方法
技術領域：
本發明涉及螢光觀察裝置和螢光觀察方法。
背景技術：
以往，公知有下述內窺鏡系統針對投放有異常地聚集在癌細胞等 病變部上的螢光色素的觀察對象部位，照射對該螢光色素進行激勵而使 其產生藥劑螢光的激勵光，並拍攝產生的藥劑螢光，從而能夠得到在病 變部中亮度較高的螢光圖案(例如，參照專利文獻l)。
專利文獻1日本特開平8-224208
但是，作為觀察對象部位的生物體組織中原本含有自身螢光物質， 通過照射激勵光，不僅激勵螢光色素還激勵自身螢光物質，具有在獲取 的螢光圖像中病變部不明顯的缺陷。

發明內容
本發明正是鑑於上述問題而完成的，其目的在於，提供一種能在獲 取的螢光圖像中使病變部變得明顯而能進行正確的診斷的螢光觀察裝置 和螢光觀察方法。
為了達到上述目的，本發明提供如下手段。
本發明的第一方式是一種螢光觀察裝置，該螢光觀察裝置具有光
源部，其向觀察對象部位照射被血管吸收的波段的照明光和如下的激勵 光，該激勵光對異常地聚集在病變部上的螢光色素進行激勵而使其產生
藥劑螢光；攝像部，其針對同一觀察對象部位，分別拍攝通過照射所述 照明光和所述激勵光而得到的反射光和螢光，從而獲取圖像；以及圖像 處理部，其對由該攝像部獲取的反射光圖像的亮度進行平滑化來獲取參 照圖像，並根據所獲取的參照圖像對所述螢光圖像進行校正。根據上述第一方式，通過光源部的動作，向同一觀察對象部位照射 照明光和激勵光，通過攝像部的動作，獲取針對照明光的反射光圖像和 針對激勵光的螢光圖像。照明光具有被血管(以及包含在血管內流動的 血液)吸收的波段，因此，向觀察對象部位照射照明光時，照明光被觀 察對象部位上存在的血管吸收。由此，反射光圖像成為血管部分的亮度 降低的圖像。
在該情況下，在癌組織等病變部中，血管發達而存在多個，因此， 反射光圖像成為與血管對應的暗區域較多的圖像。另一方面，在正常組 織中，與病變部相比血管較少，因此，反射光圖像成為與血管對應的暗 區域較少的圖像。
因此，通過圖像處理部的動作，對反射光圖像的亮度進行平滑化， 從而除去血管形狀的信息，得到的參照光圖像成為在病變部附近具有暗 的灰度、在正常部附近具有亮的灰度的圖像。然後，在圖像處理部中使 用以這種方式獲取的參照圖像，從而能使螢光圖像中與病變部對應的部 分顯著明顯，使用該參照圖像，能進行高精度的診斷。
在上述第一方式中，所述圖像處理部可以具有對由所述攝像部獲取 的反射光圖像的亮度進行平滑化的低通濾波器。
這樣一來，通過使反射光圖像信息通過低通濾波器，從而能夠簡單 地對按照每個像素變化的亮度值的變動進行平滑化，得到亮度值以平滑 的灰度進行變化的參照圖像。由此，能夠除去反射光圖像中包含的血管 形狀等的信息，容易地獲取病變部附近較暗、正常部附近較亮的參照圖 像。
此外，在上述第一方式中還可以具有螢光圖像校正部，該螢光圖像 校正部將由所述攝像部獲取的螢光圖像的亮度值除以通過平滑化而得到 的參照圖像的亮度值，從而進行校正。
這樣一來，通過螢光圖像校正部的動作，當將螢光圖像的亮度值除 以參照光圖像的亮度值時，對於因藥劑螢光而具有高亮度值的病變部， 被除以具有較低的亮度值的參照光圖像的亮度值，由此亮度值變高。另 一方面，在正常部附近不存在藥劑螢光，雖然因自身螢光而具有高亮度值，但是被除以具有較高的亮度值的參照光圖像的亮度值，由此亮度值 降低。由此，能夠容易地獲取被校正成使病變部變得明顯的圖像，能提 高診斷能力。
此外，本發明的第二方式是一種螢光觀察方法，該螢光觀察方法具 有以下步驟向同一觀察對象部位照射被血管吸收的波段的照明光和如 下的激勵光的步驟，該激勵光對異常地聚集在病變部上的螢光色素進行 激勵而使其產生藥劑螢光；分別拍攝通過照射所述照明光和所述激勵光 而得到的反射光和螢光，從而獲取圖像的步驟；以及對獲取的反射光圖 像的亮度進行平滑化來獲取參照圖像，並根據所獲取的參照圖像對所述 螢光圖像進行校正的步驟。
根據本發明，具有能在獲取的螢光圖像中使病變部變得明顯而能進 行正確的診斷的效果。


圖1是示出本發明的一個實施方式的螢光觀察裝置的示意圖。 圖2是示出圖1的螢光觀察裝置具有的旋轉濾波器的一例的圖。 圖3是示出圖2的旋轉濾波器的各濾波器的透射率特性、螢光波長 特性的曲線圖。
圖4是示出由圖1的螢光觀察裝置獲取的反射光圖像例的圖。
圖5是示出對圖4的反射光圖像進行平滑化而得到的參照圖像例的圖。
圖6是示出由圖1的螢光觀察裝置獲取的藥劑螢光圖像例的圖。 圖7是示出根據參照圖像對由圖1的螢光觀察裝置獲取的藥劑螢光 圖像進行校正後的圖像例的圖。
標號說明
A、 B、 C濾波器；G,反射光圖像；G2參照圖像；G3、 G3'藥劑熒
光圖像；S觀察對象部位；T血管；X病變部(腫瘤部)；1、螢光觀察 裝置；2、光源部；4、圖像處理部；15、反射光用攝像元件(攝像部)；16螢光用攝像元件(攝像部)；19、參照圖像生成部；20、螢光圖像校正 部。
具體實施例方式
關於本發明的一個實施方式的螢光觀察裝置1，參照圖1~圖7來進 行以下說明。
如圖1所示，本實施方式的螢光觀察裝置1具有光源部2、插入部3、 圖像處理部4以及監視器5。
光源部2具有產生白色光的白色光源6;使來自該白色光源6的 白色光成為大致平行光的準直透鏡7;從白色光提取預定波段的光的旋轉 濾波器8;以及對該旋轉濾波器8進行控制的濾波器控制部9。
如圖2所示，旋轉濾波器8具有三個不同的濾波器A、 B、 C。如圖 3所示，這些濾波器A、 B、 C分別具有以下透射率特性濾波器A透射 370nm以上450nm以下的波段的光，濾波器B透射680nm以上740nm 以下的波段的光，濾波器C透射400nm以上700nm以下的波段的光。
由濾波器A提取出的370nm以上450nm以下的波段的光具有如下 特性當照射到作為生物體組織的觀察對象部位S時，該波段的光被該 觀察對象部位S的生物體組織內存在的血管吸收。
由濾波器B提取出的680nm以上740nm以下的波段的光具有如下特 性激勵像Cy7 (Amersham公司製造)這樣的異常地聚集在腫瘤等病變 部的螢光藥劑，使其產生760nm以上850nm以下的波段的螢光。
旋轉濾波器8根據來自濾波器控制部9的指令信號對電動機8a進行 旋轉驅動，從而依次切換濾波器A、 B、 C，向同一觀察對象部位S照射 不同波段的光。
此外，濾波器控制部9將配置在光路中的濾波器A、 B、 C的信息作 為觸發信號，輸出到後述的圖像處理部4中。
上述插入部3例如形成為可插入體腔內的細長形且可彎曲。插入部 3具有光導纖維IO，其用於引導從光源部2出射的光；透鏡ll，其使 由該光導纖維10引導至前端的光擴散而照射到觀察對象部位S上；物鏡12，其會聚從觀察對象部位S返回的反射光或螢光；二色鏡13，其將會
聚後的反射光和螢光分支到不同的光路；截止濾波器14，其阻斷分支後
的螢光中包含的激勵光；反射光用攝像元件15，其檢測分支後的反射光;
以及螢光用攝像元件16，其檢測通過截止濾波器14的螢光。
如圖3所示，截止濾波器14具有以下透射率特性僅使由二色鏡
13從反射光分支出的光中的、相當於藥劑螢光的波段為760nm以上
850nm以下的螢光通過，並阻斷其他的光。
此外，反射光用攝像元件15和螢光用攝像元件16分別由CCD那樣
的固體攝像元件構成。
圖像處理部4具有反射光圖像生成部17，其根據從反射光用攝像 元件15發送來的反射光圖像信息和從濾波器控制部9發送來的觸發信號 來生成反射光圖像；螢光圖像生成部18，其根據從螢光用攝像元件16發 送來的螢光圖像信息和從濾波器控制部9發送來的觸發信號來生成藥劑 螢光圖像；參照圖像生成部19，其對反射光圖像進行處理來生成參照圖 像；以及螢光圖像校正部20，其根據所生成的參照圖像對藥劑螢光圖像 進行校正。
反射光圖像生成部17根據從濾波器控制部9發送來的觸發信號，識 別濾波器A配置在光路內的期間，將在該期間內從反射光用攝像元件15 發送來的圖像信息作為反射光圖像進行存儲。
螢光圖像生成部18根據從濾波器控制部9發送來的觸發信號，識別 濾波器B配置在光路內的期間，將在該期間內從螢光用攝像元件16發送 來的圖像信息作為藥劑螢光圖像進行存儲。
參照圖像生成部19由低通濾波器構成，該低通濾波器對由反射光用 攝像元件15獲取的反射光圖像的亮度進行平滑化。
具體而言，生成反射光圖像時配置在光路內的濾波器A從白色光中 提取可被血管吸收的波段的光。因此，當照射該波段的光時，在觀察對 象部位S中，在與血管對應的區域該光被吸收而反射光的光量變少。
艮P，作為反射光圖像Gp如圖4所示，在與血管T對應的區域中， 獲取比其他圖像暗的圖像。在其他區域中，毛細血管大致整體均勻地存在，所以雖然發生了光的吸收，但是存在的血液量很少因此不進行像粗 血管那樣的吸收，比與粗血管對應的區域明亮。
因此，通過將反射光圖像Gi提供給由低通濾波器構成的參照圖像生
成部19，如圖5所示，可以除去反射光圖像G,中亮度的細小變動並生成
參照圖像G2，該參照圖像G2在粗血管較多的區域具有暗的灰度、在粗血
管較少的區域具有亮的灰度。
例如，在圖5所示的例子中，生成存在較多血管T的腫瘤部X附近 的區域(圖中左側的區域)較暗、血管T較少的正常部Y附近的區域(圖 中右側的區域)較亮的參照圖像。
最後，螢光圖像校正部20將由螢光圖像生成部18生成的藥劑螢光 圖像G3除以由參照圖像生成部20生成的參照圖像G2，從而獲取校正後
的藥劑螢光圖像G3'。
例如在圖6中例示出獲取藥劑螢光圖像G3的情況。該藥劑螢光圖像
G3包括異常地聚集的螢光藥劑以高亮度進行發光的腫瘤部X;以及由
於配置在離透鏡11較近的位置而以比腫瘤部x更高的亮度進行發光的正
常部Y。
在這種情況下，當只觀察了該藥劑螢光圖像G3時，明亮發光的正常 部Y和腫瘤部X不明顯，可能發生錯誤診斷。因此，在螢光圖像校正部 20中，將圖6的藥劑螢光圖像G3除以圖5的參照圖像G2，由此如圖7 所示，可以獲取使腫瘤部X附近區域的亮度增加、使正常部Y附近區域 的亮度降低、使腫瘤部X明顯的藥劑螢光圖像G3'。
以下說明使用這種結構的本實施方式的螢光觀察裝置1的螢光觀察 方法。
在本實施方式的螢光觀察方法中，將插入部3插入體腔內並以其前 端與觀察對象部位S相對的方式配置。在該狀態下，通過光源部2的動 作，向同一觀察對象部位S交替地照射波段為370nm以上450nm以下的 光、波段為680nm以上740nm以下的光以及波段為400nm以上700nm 以下的白色光。這裡，波段為400nm以上700nm以下的白色光在下述情 況下使用，即，在對插入部3進行操作中通過可視光來確認觀察對象部位S，在此省略說明。
通過照射波段為370nm以上450nm以下的光，由反射光用攝像元件 15獲取反射光圖像G,信息。此外，通過照射波段為680nm以上740nm 以下的光，由螢光用攝像元件16獲取藥劑螢光圖像G3信息。
在本實施方式的螢光觀察方法中，將藥劑螢光圖像G3除以通過對獲 取的反射光圖像Gi進行平滑化處理而得到的參照圖像G2，從而進行校 正。
波段為370nm以上450nm以下的光被血管T吸收，因此作為此時的 反射光圖像G,信息，在粗血管T的區域中得到亮度值較低的圖像。因此， 可以容易地獲取在像腫瘤部X那樣血管T較多的區域中較暗、在像正常 部Y那樣血管部T較少的區域中較亮、明暗平滑變化的參照圖像G2。
通過使用以這種方式得到的參照圖像G2對藥劑螢光圖像G3進行校
正，具有使腫瘤部X變得明顯且能高精度地進行診斷的優點。
另外，在本實施方式中說明了旋轉濾波器8具有三個濾波器A、 B、 C的情況，但是不一定需要如上述那樣用於照射白色光的濾波器C。
此外，在本實施方式中，作為被血管T吸收的波段而照射370nm以 上450nm以下的波段的光，但是也可以照射波段為500nm以上600nm以 下的光。該波段為500nm以上600nm以下的光被存在於生物體組織的更 深位置上的血管T吸收，因此能夠使在較深位置上具有血管的腫瘤部X 變得更加明顯。
另外，作為波段為370nm以上450nm以下、波段為500nm以上600nm 以下的光，可以採用包含波長410mn、 540nm且波段更窄的光。
此外，作為波長選擇部例示了具有多個濾波器A、 B、 C的旋轉濾波 器8，但不限於此，也可以採用其他可變分光元件。
此外，插入部3也可以是硬性部件。
權利要求
1.一種螢光觀察裝置，該螢光觀察裝置具有光源部，其向觀察對象部位照射被血管吸收的波段的照明光和如下的激勵光，該激勵光對異常地聚集在病變部上的螢光色素進行激勵而使其產生藥劑螢光；攝像部，其針對同一觀察對象部位，分別拍攝通過照射所述照明光和所述激勵光而得到的反射光和螢光，從而獲取圖像；以及圖像處理部，其對由該攝像部獲取的反射光圖像的亮度進行平滑化來獲取參照圖像，並根據所獲取的參照圖像對所述螢光圖像進行校正。
2. 根據權利要求1所述的螢光觀察裝置，其中， 所述圖像處理部具有對由所述攝像部獲取的反射光圖像的亮度進行平滑化的低通濾波器。
3. 根據權利要求1或2所述的螢光觀察裝置，其中， 所述圖像處理部具有螢光圖像校正部，該螢光圖像校正部將由所述攝像部獲取的螢光圖像的亮度值除以通過平滑化而得到的參照圖像的亮 度值，從而進行校正。
4. 一種螢光觀察方法，該螢光觀察方法具有以下步驟.-向同一觀察對象部位照射被血管吸收的波段的照明光和如下的激勵光的步驟，該激勵光對異常地聚集在病變部上的螢光色素進行激勵而使 其產生藥劑螢光；分別拍攝通過照射所述照明光和所述激勵光而得到的反射光和熒 光，從而獲取圖像的步驟；以及對獲取的反射光圖像的亮度進行平滑化來獲取參照圖像，並根據所 獲取的參照圖像對所述螢光圖像進行校正的步驟。
全文摘要
本發明能在獲取的螢光圖像中使病變部變得明顯而能進行正確的診斷。為此，本發明提供一種螢光觀察裝置(1)，所述螢光觀察裝置(1)具有光源部(2)，其向觀察對象部位(S)照射被血管吸收的波段的照明光和如下的激勵光，該激勵光對異常地聚集在病變部上的螢光色素進行激勵而使其產生藥劑螢光；攝像部(15、16)，其針對同一觀察對象部位(S)，分別拍攝通過照射所述照明光和所述激勵光而得到的反射光和螢光，從而獲取圖像；以及圖像處理部(4)，其對由該攝像部(15、16)獲取的反射光圖像的亮度進行平滑化來獲取參照圖像，並根據所獲取的參照圖像對所述螢光圖像進行校正。
文檔編號A61B1/00GK101583304SQ20088000222
公開日2009年11月18日 申請日期2008年1月17日 優先權日2007年1月18日
發明者石原康成 申請人:奧林巴斯株式會社