荧光观察装置和荧光观察方法.pdf

本发明能在获取的荧光图像中使病变部变得明显而能进行正确的诊断。为此，本发明提供一种荧光观察装置(1)，所述荧光观察装置(1)具有：光源部(2)，其向观察对象部位(S)照射被血管吸收的波段的照明光和如下的激励光，该激励光对异常地聚集在病变部上的荧光色素进行激励而使其产生药剂荧光；摄像部(15、16)，其针对同一观察对象部位(S)，分别拍摄通过照射所述照明光和所述激励光而得到的反射光和荧光，从而获取图像；以及图像处理部(4)，其对由该摄像部(15、16)获取的反射光图像的亮度进行平滑化来获取参照图像，并根据所获取的参照图像对所述荧光图像进行校正。

1.  一种荧光观察装置，该荧光观察装置具有：
光源部，其向观察对象部位照射被血管吸收的波段的照明光和如下的激励光，该激励光对异常地聚集在病变部上的荧光色素进行激励而使其产生药剂荧光；
摄像部，其针对同一观察对象部位，分别拍摄通过照射所述照明光和所述激励光而得到的反射光和荧光，从而获取图像；以及
图像处理部，其对由该摄像部获取的反射光图像的亮度进行平滑化来获取参照图像，并根据所获取的参照图像对所述荧光图像进行校正。

2.  根据权利要求1所述的荧光观察装置，其中，
所述图像处理部具有对由所述摄像部获取的反射光图像的亮度进行平滑化的低通滤波器。

3.  根据权利要求1或2所述的荧光观察装置，其中，
所述图像处理部具有荧光图像校正部，该荧光图像校正部将由所述摄像部获取的荧光图像的亮度值除以通过平滑化而得到的参照图像的亮度值，从而进行校正。

4.  一种荧光观察方法，该荧光观察方法具有以下步骤：
向同一观察对象部位照射被血管吸收的波段的照明光和如下的激励光的步骤，该激励光对异常地聚集在病变部上的荧光色素进行激励而使其产生药剂荧光；
分别拍摄通过照射所述照明光和所述激励光而得到的反射光和荧光，从而获取图像的步骤；以及
对获取的反射光图像的亮度进行平滑化来获取参照图像，并根据所获取的参照图像对所述荧光图像进行校正的步骤。

荧光观察装置和荧光观察方法
技术领域
本发明涉及荧光观察装置和荧光观察方法。
背景技术
以往，公知有下述内窥镜系统：针对投放有异常地聚集在癌细胞等病变部上的荧光色素的观察对象部位，照射对该荧光色素进行激励而使其产生药剂荧光的激励光，并拍摄产生的药剂荧光，从而能够得到在病变部中亮度较高的荧光图案(例如，参照专利文献1)。
【专利文献1】日本特开平8-224208
但是，作为观察对象部位的生物体组织中原本含有自身荧光物质，通过照射激励光，不仅激励荧光色素还激励自身荧光物质，具有在获取的荧光图像中病变部不明显的缺陷。
发明内容
本发明正是鉴于上述问题而完成的，其目的在于，提供一种能在获取的荧光图像中使病变部变得明显而能进行正确的诊断的荧光观察装置和荧光观察方法。
为了达到上述目的，本发明提供如下手段。
本发明的第一方式是一种荧光观察装置，该荧光观察装置具有：光源部，其向观察对象部位照射被血管吸收的波段的照明光和如下的激励光，该激励光对异常地聚集在病变部上的荧光色素进行激励而使其产生药剂荧光；摄像部，其针对同一观察对象部位，分别拍摄通过照射所述照明光和所述激励光而得到的反射光和荧光，从而获取图像；以及图像处理部，其对由该摄像部获取的反射光图像的亮度进行平滑化来获取参照图像，并根据所获取的参照图像对所述荧光图像进行校正。
根据上述第一方式，通过光源部的动作，向同一观察对象部位照射照明光和激励光，通过摄像部的动作，获取针对照明光的反射光图像和针对激励光的荧光图像。照明光具有被血管(以及包含在血管内流动的血液)吸收的波段，因此，向观察对象部位照射照明光时，照明光被观察对象部位上存在的血管吸收。由此，反射光图像成为血管部分的亮度降低的图像。
在该情况下，在癌组织等病变部中，血管发达而存在多个，因此，反射光图像成为与血管对应的暗区域较多的图像。另一方面，在正常组织中，与病变部相比血管较少，因此，反射光图像成为与血管对应的暗区域较少的图像。
因此，通过图像处理部的动作，对反射光图像的亮度进行平滑化，从而除去血管形状的信息，得到的参照光图像成为在病变部附近具有暗的灰度、在正常部附近具有亮的灰度的图像。然后，在图像处理部中使用以这种方式获取的参照图像，从而能使荧光图像中与病变部对应的部分显著明显，使用该参照图像，能进行高精度的诊断。
在上述第一方式中，所述图像处理部可以具有对由所述摄像部获取的反射光图像的亮度进行平滑化的低通滤波器。
这样一来，通过使反射光图像信息通过低通滤波器，从而能够简单地对按照每个像素变化的亮度值的变动进行平滑化，得到亮度值以平滑的灰度进行变化的参照图像。由此，能够除去反射光图像中包含的血管形状等的信息，容易地获取病变部附近较暗、正常部附近较亮的参照图像。
此外，在上述第一方式中还可以具有荧光图像校正部，该荧光图像校正部将由所述摄像部获取的荧光图像的亮度值除以通过平滑化而得到的参照图像的亮度值，从而进行校正。
这样一来，通过荧光图像校正部的动作，当将荧光图像的亮度值除以参照光图像的亮度值时，对于因药剂荧光而具有高亮度值的病变部，被除以具有较低的亮度值的参照光图像的亮度值，由此亮度值变高。另一方面，在正常部附近不存在药剂荧光，虽然因自身荧光而具有高亮度值，但是被除以具有较高的亮度值的参照光图像的亮度值，由此亮度值降低。由此，能够容易地获取被校正成使病变部变得明显的图像，能提高诊断能力。
此外，本发明的第二方式是一种荧光观察方法，该荧光观察方法具有以下步骤：向同一观察对象部位照射被血管吸收的波段的照明光和如下的激励光的步骤，该激励光对异常地聚集在病变部上的荧光色素进行激励而使其产生药剂荧光；分别拍摄通过照射所述照明光和所述激励光而得到的反射光和荧光，从而获取图像的步骤；以及对获取的反射光图像的亮度进行平滑化来获取参照图像，并根据所获取的参照图像对所述荧光图像进行校正的步骤。
根据本发明，具有能在获取的荧光图像中使病变部变得明显而能进行正确的诊断的效果。
附图说明
图1是示出本发明的一个实施方式的荧光观察装置的示意图。
图2是示出图1的荧光观察装置具有的旋转滤波器的一例的图。
图3是示出图2的旋转滤波器的各滤波器的透射率特性、荧光波长特性的曲线图。
图4是示出由图1的荧光观察装置获取的反射光图像例的图。
图5是示出对图4的反射光图像进行平滑化而得到的参照图像例的图。
图6是示出由图1的荧光观察装置获取的药剂荧光图像例的图。
图7是示出根据参照图像对由图1的荧光观察装置获取的药剂荧光图像进行校正后的图像例的图。
标号说明
A、B、C滤波器；G₁反射光图像；G₂参照图像；G₃、G₃′药剂荧光图像；S观察对象部位；T血管；X病变部(肿瘤部)；1、荧光观察装置；2、光源部；4、图像处理部；15、反射光用摄像元件(摄像部)；16荧光用摄像元件(摄像部)；19、参照图像生成部；20、荧光图像校正部。
具体实施方式
关于本发明的一个实施方式的荧光观察装置1，参照图1～图7来进行以下说明。
如图1所示，本实施方式的荧光观察装置1具有光源部2、插入部3、图像处理部4以及监视器5。
光源部2具有：产生白色光的白色光源6；使来自该白色光源6的白色光成为大致平行光的准直透镜7；从白色光提取预定波段的光的旋转滤波器8；以及对该旋转滤波器8进行控制的滤波器控制部9。
如图2所示，旋转滤波器8具有三个不同的滤波器A、B、C。如图3所示，这些滤波器A、B、C分别具有以下透射率特性：滤波器A透射370nm以上450nm以下的波段的光，滤波器B透射680nm以上740nm以下的波段的光，滤波器C透射400nm以上700nm以下的波段的光。
由滤波器A提取出的370nm以上450nm以下的波段的光具有如下特性：当照射到作为生物体组织的观察对象部位S时，该波段的光被该观察对象部位S的生物体组织内存在的血管吸收。
由滤波器B提取出的680nm以上740nm以下的波段的光具有如下特性：激励像Cy7(Amersham公司制造)这样的异常地聚集在肿瘤等病变部的荧光药剂，使其产生760nm以上850nm以下的波段的荧光。
旋转滤波器8根据来自滤波器控制部9的指令信号对电动机8a进行旋转驱动，从而依次切换滤波器A、B、C，向同一观察对象部位S照射不同波段的光。
此外，滤波器控制部9将配置在光路中的滤波器A、B、C的信息作为触发信号，输出到后述的图像处理部4中。
上述插入部3例如形成为可插入体腔内的细长形且可弯曲。插入部3具有：光导纤维10，其用于引导从光源部2出射的光；透镜11，其使由该光导纤维10引导至前端的光扩散而照射到观察对象部位S上；物镜12，其会聚从观察对象部位S返回的反射光或荧光；二色镜13，其将会聚后的反射光和荧光分支到不同的光路；截止滤波器14，其阻断分支后的荧光中包含的激励光；反射光用摄像元件15，其检测分支后的反射光；以及荧光用摄像元件16，其检测通过截止滤波器14的荧光。
如图3所示，截止滤波器14具有以下透射率特性：仅使由二色镜13从反射光分支出的光中的、相当于药剂荧光的波段为760nm以上850nm以下的荧光通过，并阻断其他的光。
此外，反射光用摄像元件15和荧光用摄像元件16分别由CCD那样的固体摄像元件构成。
图像处理部4具有：反射光图像生成部17，其根据从反射光用摄像元件15发送来的反射光图像信息和从滤波器控制部9发送来的触发信号来生成反射光图像；荧光图像生成部18，其根据从荧光用摄像元件16发送来的荧光图像信息和从滤波器控制部9发送来的触发信号来生成药剂荧光图像；参照图像生成部19，其对反射光图像进行处理来生成参照图像；以及荧光图像校正部20，其根据所生成的参照图像对药剂荧光图像进行校正。
反射光图像生成部17根据从滤波器控制部9发送来的触发信号，识别滤波器A配置在光路内的期间，将在该期间内从反射光用摄像元件15发送来的图像信息作为反射光图像进行存储。
荧光图像生成部18根据从滤波器控制部9发送来的触发信号，识别滤波器B配置在光路内的期间，将在该期间内从荧光用摄像元件16发送来的图像信息作为药剂荧光图像进行存储。
参照图像生成部19由低通滤波器构成，该低通滤波器对由反射光用摄像元件15获取的反射光图像的亮度进行平滑化。
具体而言，生成反射光图像时配置在光路内的滤波器A从白色光中提取可被血管吸收的波段的光。因此，当照射该波段的光时，在观察对象部位S中，在与血管对应的区域该光被吸收而反射光的光量变少。
即，作为反射光图像G₁，如图4所示，在与血管T对应的区域中，获取比其他图像暗的图像。在其他区域中，毛细血管大致整体均匀地存在，所以虽然发生了光的吸收，但是存在的血液量很少因此不进行像粗血管那样的吸收，比与粗血管对应的区域明亮。
因此，通过将反射光图像G₁提供给由低通滤波器构成的参照图像生成部19，如图5所示，可以除去反射光图像G₁中亮度的细小变动并生成参照图像G₂，该参照图像G₂在粗血管较多的区域具有暗的灰度、在粗血管较少的区域具有亮的灰度。
例如，在图5所示的例子中，生成存在较多血管T的肿瘤部X附近的区域(图中左侧的区域)较暗、血管T较少的正常部Y附近的区域(图中右侧的区域)较亮的参照图像。
最后，荧光图像校正部20将由荧光图像生成部18生成的药剂荧光图像G₃除以由参照图像生成部20生成的参照图像G₂，从而获取校正后的药剂荧光图像G₃′。
例如在图6中例示出获取药剂荧光图像G₃的情况。该药剂荧光图像G₃包括：异常地聚集的荧光药剂以高亮度进行发光的肿瘤部X；以及由于配置在离透镜11较近的位置而以比肿瘤部X更高的亮度进行发光的正常部Y。
在这种情况下，当只观察了该药剂荧光图像G₃时，明亮发光的正常部Y和肿瘤部X不明显，可能发生错误诊断。因此，在荧光图像校正部20中，将图6的药剂荧光图像G₃除以图5的参照图像G₂，由此如图7所示，可以获取使肿瘤部X附近区域的亮度增加、使正常部Y附近区域的亮度降低、使肿瘤部X明显的药剂荧光图像G₃′。
以下说明使用这种结构的本实施方式的荧光观察装置1的荧光观察方法。
在本实施方式的荧光观察方法中，将插入部3插入体腔内并以其前端与观察对象部位S相对的方式配置。在该状态下，通过光源部2的动作，向同一观察对象部位S交替地照射波段为370nm以上450nm以下的光、波段为680nm以上740nm以下的光以及波段为400nm以上700nm以下的白色光。这里，波段为400nm以上700nm以下的白色光在下述情况下使用，即，在对插入部3进行操作中通过可视光来确认观察对象部位S，在此省略说明。
通过照射波段为370nm以上450nm以下的光，由反射光用摄像元件15获取反射光图像G₁信息。此外，通过照射波段为680nm以上740nm以下的光，由荧光用摄像元件16获取药剂荧光图像G₃信息。
在本实施方式的荧光观察方法中，将药剂荧光图像G₃除以通过对获取的反射光图像G₁进行平滑化处理而得到的参照图像G₂，从而进行校正。
波段为370nm以上450nm以下的光被血管T吸收，因此作为此时的反射光图像G₁信息，在粗血管T的区域中得到亮度值较低的图像。因此，可以容易地获取在像肿瘤部X那样血管T较多的区域中较暗、在像正常部Y那样血管部T较少的区域中较亮、明暗平滑变化的参照图像G₂。
通过使用以这种方式得到的参照图像G₂对药剂荧光图像G₃进行校正，具有使肿瘤部X变得明显且能高精度地进行诊断的优点。
另外，在本实施方式中说明了旋转滤波器8具有三个滤波器A、B、C的情况，但是不一定需要如上述那样用于照射白色光的滤波器C。
此外，在本实施方式中，作为被血管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为500nm以上600nm以下的光。该波段为500nm以上600nm以下的光被存在于生物体组织的更深位置上的血管T吸收，因此能够使在较深位置上具有血管的肿瘤部X变得更加明显。
另外，作为波段为370nm以上450nm以下、波段为500nm以上600nm以下的光，可以采用包含波长410nm、540nm且波段更窄的光。
此外，作为波长选择部例示了具有多个滤波器A、B、C的旋转滤波器8，但不限于此，也可以采用其他可变分光元件。
此外，插入部3也可以是硬性部件。