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)明涉及電子內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，其用于從由電子內(nèi)窺鏡獲取的圖像獲取關(guān)于血管的信息并且由所獲取的信息生成圖像。
背景技術(shù)：
近年來，醫(yī)學(xué)領(lǐng)域已經(jīng)使用電子內(nèi)窺鏡進(jìn)行許多診斷和治療。典型的電子內(nèi)窺鏡安裝有細(xì)長的插入部件，所述插入部件插入至對象的體腔中。所述插入部件在內(nèi)部在其尖端處整合了成像器，諸如CCD。電子內(nèi)窺鏡連接至光源裝置，所述光源裝置從所述插入部件的尖端發(fā)射光以照射體腔的內(nèi)部。在體腔的內(nèi)部被光照亮的情形下，體腔內(nèi)部的對象組織被設(shè)置在插入部件尖端處的成像器成像。通過成像獲取的圖像通過處理器進(jìn)行各種類型的處理，然后由監(jiān)視器顯示，所述處理器與電子內(nèi)窺鏡連接。因此，電子內(nèi)窺鏡容許實(shí)時(shí)觀察顯示對象體腔內(nèi)部的圖像，并且因此能夠確保診斷。光源裝置使用白光源，諸如能夠發(fā)射白色寬帶光的氙燈，所述白色寬帶光的波長范圍從藍(lán)光區(qū)至紅光區(qū)。使用白色寬帶光來照射體腔內(nèi)部容許從其獲取的圖像來對整個(gè)對象組織進(jìn)行觀察。然而，盡管通過寬帶光照射獲取的圖像通常容許觀察整個(gè)對象組織，但存在著一些情況，在這些情況下這樣的圖像不能夠使得清晰地觀察對象組織，諸如微血管、深層血管、腺口構(gòu)造(pit patters)、和由凹陷和隆起形成的不平坦的表面輪廓。如已知的那樣，當(dāng)由具有限于特定范圍的波長的窄帶光照射時(shí)，這樣的對象組織可以被清晰地觀察到。 還已知，通過用窄帶光照射獲得的圖像數(shù)據(jù)產(chǎn)生關(guān)于對象組織的各種信息，諸如血管中的氧飽和度。根據(jù)JP 6485050Α，例如，其中所述的系統(tǒng)獲取包含氧飽和度信息的可視圖像 (正常圖像)，并且具有分離設(shè)備用于將第一和第二波長分開以獲取包含氧飽和度信息的可視區(qū)的圖像從而顯示其中氧飽和度的變化結(jié)合至所述可視圖像的圖像。

發(fā)明內(nèi)容
近年來，存在著對允許伴隨同時(shí)觀察血管深度和氧飽和度的診斷的系統(tǒng)的需求。 然而，由于多種原因(包括血管中的血紅蛋白的吸光度顯著變化)(參見圖5)，同時(shí)獲取血管深度信息和氧飽和度信息不是一件容易的工作。根據(jù)JP 6485050Α，例如，盡管提供了用于分離第一和第二波長的分離設(shè)備使得能夠獲取關(guān)于血紅蛋白的氧飽和度的信息，但可視圖像僅依照氧飽和度的變化而變化，并且沒有結(jié)合關(guān)于血管特征量的信息。本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種電子內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括血管特征量計(jì)算設(shè)備和氧飽和度計(jì)算設(shè)備兩者，并且因此，使用血管特征量和氧飽和度信息的組合，能夠選擇性地增強(qiáng)和減弱目標(biāo)區(qū)域，所述目標(biāo)區(qū)域是在進(jìn)行診斷時(shí)感興趣的區(qū)域。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，其用于相繼地發(fā)射具有不同波段的光；電子內(nèi)窺鏡，其用于使用從所述光源裝置相繼發(fā)射的所述光相繼地照射體腔內(nèi)包含血管的對象組織，接收來自所述對象組織的所述光的反射光，并且相繼地輸出具有與所述接收的反射光的不同波段對應(yīng)的所述對象組織的波段的圖像數(shù)據(jù)；血管特征量計(jì)算設(shè)備，其用于從所述波段的所述圖像數(shù)據(jù)計(jì)算所述對象組織中的血管特征量，所述血管特征量包含血管深度、血管直徑、血管密度、血管分支點(diǎn)密度和熒光劑分布中的至少一個(gè)；氧飽和度計(jì)算設(shè)備，其用于從所述波段的所述圖像數(shù)據(jù)計(jì)算所述對象組織的所述血管中的氧飽和度；圖像生成設(shè)備，其用于從所述波段的所述圖像數(shù)據(jù)生成所述對象的基準(zhǔn)圖像；目標(biāo)區(qū)域提取設(shè)備，其用于從所述基準(zhǔn)圖像中提取包含預(yù)定的血管特征量和預(yù)定的氧飽和度的目標(biāo)區(qū)域，所述預(yù)定的血管特征量和預(yù)定的氧飽和度由基于所述對象組織中計(jì)算的血管特征量和所述對象組織的所述血管中計(jì)算的氧飽和度的指定信息設(shè)定；增強(qiáng)圖像生成設(shè)備，其用于生成其中所述基準(zhǔn)圖像中所述目標(biāo)區(qū)域被增強(qiáng)的增強(qiáng)圖像； 和圖像顯示設(shè)備，其用于顯示所述增強(qiáng)圖像。優(yōu)選地，所述血管特征量計(jì)算設(shè)備將所述血管深度計(jì)算為所述血管特征量，并且所述指定信息指定所述血管深度為100 μ m以下且所述氧飽和度為20%以下。優(yōu)選地，所述血管特征量計(jì)算設(shè)備將所述血管直徑計(jì)算為所述血管特征量，并且所述指定信息指定所述血管直徑為20 μ m以下且所述氧飽和度為20%以下。優(yōu)選地，所述血管特征量計(jì)算設(shè)備將所述血管密度計(jì)算為所述血管特征量，并且所述指定信息指定具有20 μ m以下的直徑的血管以2/ (100 μ m)以上的血管密度存在并且所述氧飽和度為20%以下。優(yōu)選地，所述血管特征量計(jì)算設(shè)備將所述血管分支點(diǎn)密度計(jì)算為所述血管特征量，并且所述指定信息指定所述血管分支點(diǎn)密度為l/(50x 50(ym)2)以上且所述氧飽和度為20%以下。優(yōu)選地，所述血管特征量計(jì)算設(shè)備將以下計(jì)算為所述熒光劑分布所述波段的所述圖像數(shù)據(jù)中與第一波段對應(yīng)的第一像素?cái)?shù)據(jù)和與不同于所述第一波段的第二波段對應(yīng)的第二像素?cái)?shù)據(jù)的亮度比率的分布，并且所述指定信息指定用作所述熒光劑分布的所述亮度比率的大小在所述亮度比率的所述分布的頂部20%的范圍內(nèi)并且所述氧飽和度為20% 以下。優(yōu)選地，所述指定信息通過輸入設(shè)備設(shè)定，并且預(yù)先設(shè)定所述血管特征量和所述氧飽和度的組合，和所述指定信息根據(jù)通過所述輸入設(shè)備選擇的組合進(jìn)行設(shè)定。根據(jù)本發(fā)明，獲取與第一和第二窄帶光(兩者中至少一個(gè)具有450nm以下的中心波長)對應(yīng)的第一和第二窄帶信號，包含關(guān)于血管深度的血管深度信息和關(guān)于氧飽和度的氧飽和度信息兩者的血管信息是基于其第一和第二窄帶信號獲取的，并且這些信息選擇性地或同時(shí)地顯示在顯示設(shè)備上，從而能夠同時(shí)獲取關(guān)于血管深度的信息和關(guān)于氧飽和度的信息兩者和同時(shí)顯示兩種信息。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的電子內(nèi)窺鏡系統(tǒng)的外視圖。圖2是圖示根據(jù)本發(fā)明的所述實(shí)施方案的電子內(nèi)窺鏡系統(tǒng)的電配置的框圖。圖3是圖示紅色、綠色和藍(lán)色濾光器的光譜透射比的圖。圖4A是解釋在正常光圖像模式下CXD的操作的視圖；圖4B是解釋在特殊光圖像模式下CCD的操作的視圖。圖5是圖示血紅蛋白的吸收系數(shù)的圖。圖6是圖示在一方面第一和第二亮度比率S1/S3和S2/S3之間和另一方面血管深度和氧飽和度之間的關(guān)系的圖。圖7A是解釋如何從第一和第二亮度比率S17S3*和S27S3*獲得在亮度坐標(biāo)系中的坐標(biāo)點(diǎn)(X*，Y*)的視圖；圖7B是解釋如何獲得與坐標(biāo)點(diǎn)(X*，Y*)對應(yīng)的血管信息坐標(biāo)系中的坐標(biāo)點(diǎn)(U*, V*)的視圖。圖8圖示由顯示血管深度圖像和氧飽和度圖像之一以及增強(qiáng)寬帶圖像的監(jiān)視器給出的屏幕的圖像視圖。圖9圖示由同時(shí)顯示寬帶圖像、血管深度圖像和氧飽和度圖像的監(jiān)視器給出的屏幕的圖像視圖。圖10是圖示計(jì)算血管深度-氧飽和度信息和基于血管特征量和氧飽和度信息提取目標(biāo)區(qū)域以產(chǎn)生增強(qiáng)圖像的方法的前半部分的流程圖。圖11是圖示計(jì)算血管深度-氧飽和度信息和基于血管特征量和氧飽和度信息提取目標(biāo)區(qū)域以產(chǎn)生增強(qiáng)圖像的方法的后半部分的流程圖。
具體實(shí)施例方式如圖1所示，電子內(nèi)窺鏡系統(tǒng)10包括用于對對象的體腔內(nèi)部成像的電子內(nèi)窺鏡 11，用于根據(jù)通過成像獲取的信號生成所述體腔中對象組織的圖像的處理器12，用于供應(yīng)光以照射所述體腔內(nèi)部的光源裝置13，和用于顯示所述體腔內(nèi)部的圖像的監(jiān)視器14。電子內(nèi)窺鏡11包括插入至體腔內(nèi)的柔韌的插入部件16，設(shè)置在插入部件16的基部處的操作部件17，和用于將操作部件17與處理器12和光源裝置13連接的通用線纜(universal cord)18。插入部件16在其尖端處具有彎曲部19，所述彎曲部19包括連接的彎曲件。彎曲部19響應(yīng)于操作部件17的角度旋鈕21的操作而上下、左右彎曲。彎曲部19在其尖端處具有前端部16a，其整合了光學(xué)系統(tǒng)和用于將體腔內(nèi)部成像的其它元件。前端部16a可以根據(jù)彎曲部19的彎曲操作而在體腔內(nèi)指向所需的方向。通用線纜18具有設(shè)置在其側(cè)面上的通向處理器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)成的組合式連接器，并且可拆卸地通過連接器 24將電子內(nèi)窺鏡11連接到處理器12和光源裝置13。如圖2中所示，光源裝置13包括寬帶光源30、快門31、快門致動器32、第一至第三窄帶光源33至35、耦合器36和光源選擇器37。寬帶光源30是氙燈、白光LED、微型白光 (micro-white)光源等，并且產(chǎn)生波長范圍為從藍(lán)光區(qū)至紅光區(qū)(約470nm至700nm)的寬帶光BB。當(dāng)電子內(nèi)窺鏡11處于運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，寬帶光源30在所有時(shí)間均保持發(fā)光。從寬帶光源 30發(fā)射的寬帶光BB在進(jìn)入寬帶光纖40之前通過聚光透鏡39聚焦?？扉T31設(shè)置在寬帶光源30和聚光透鏡39之間，以便可以在其中快門31位于寬帶光BB的光路上以遮住寬帶光BB的插入位置和其中快門31從所述插入位置縮回從而允許寬帶光BB朝向聚光透鏡39行進(jìn)的縮回位置之間移動?？扉T致動器32連接至處理器中的控制器59，從而根據(jù)來自控制器59的指令控制快門31的動作。
第一至第三窄帶光源33至35是激光二極管等。第一窄帶光源33產(chǎn)生波長限于 440nm+/-10nm，優(yōu)選445nm的窄帶光(下面稱為〃第一窄帶光附〃)，第二窄帶光源34產(chǎn)生波長限于470nm+/-10nm，優(yōu)選473nm的窄帶光(下面稱為"第二窄帶光N2〃)，且第三窄帶光源35產(chǎn)生波長限于400nm+/-10nm，優(yōu)選405nm的窄帶光(下面稱為“第三窄帶光N3〃)。 第一至第三窄帶光源33至35分別連接至第一至第三窄帶光纖33a至35a，允許由它們各自的光源發(fā)射的第一至第三窄帶光W至N3進(jìn)入第一至第三窄帶光纖33a至35a。耦合器36將電子內(nèi)窺鏡中的光導(dǎo)43連接至寬帶光纖40和第一至第三窄帶光纖 33a至35a。因此，寬帶光BB可以通過寬帶光纖40進(jìn)入光導(dǎo)43。第一至第三窄帶光附至N3可以通過第一至第三窄帶光纖33a至3 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，并且根據(jù)控制器59的指令打開或關(guān)閉第一至第三窄帶光源33至35。根據(jù)第一實(shí)施方案，當(dāng)該系統(tǒng)處于使用寬帶光BB的正常光圖像模式時(shí)，由寬帶光BB照射體腔內(nèi)部以獲取正常光圖像，同時(shí)關(guān)閉第一至第三窄帶光源33至35。在使用第一至第三窄帶光附至N3的特殊光圖像模式下，由寬帶光BB對體腔內(nèi)部的照射被終止，同時(shí)第一至第三窄帶光源33至35被相繼開啟以獲取特殊光圖像。具體地，光源選擇器37首先開啟第一窄帶光源33。然后，使用第一窄帶光m照射體腔內(nèi)部，開始對對象組織進(jìn)行成像。在成像結(jié)束后，控制器59發(fā)出光源切換指令，以關(guān)閉第一窄帶光源33并打開第二窄帶光源34。同樣，在使用第二窄帶光N2照射體腔內(nèi)部成像結(jié)束后，關(guān)閉第二窄帶光源34，并開啟第三窄帶光源35。在使用第三窄帶光N3照射體腔內(nèi)部成像結(jié)束后，關(guān)閉第三窄帶光源35。電子內(nèi)窺鏡11包括光導(dǎo)43、CXD 44、模擬處理電路(AFE 模擬前端)45和成像控制器46。光導(dǎo)43是大直徑光纖、束纖等，其光接收端插入在光源裝置中的耦合器36中，而其發(fā)光端指向位于前端部16a中的照射透鏡48。由光源裝置13發(fā)射的光由光導(dǎo)43導(dǎo)引， 并朝向照射透鏡48發(fā)射。進(jìn)入照射透鏡48中的光通過連接在前端部16a的端面上的照射窗49，從而進(jìn)入體腔。由體腔內(nèi)部反射的寬帶光BB和第一至第三窄帶光m至N3通過連接在前端部16a的端面上的觀察窗50，從而進(jìn)入聚光透鏡51。CXD 44以其成像表面4 接收來自聚光透鏡51的光，進(jìn)行接收光的光電變換以蓄積信號電荷，并且將蓄積的信號電荷讀出為成像信號。讀出的成像信號傳輸至AFE 45。CXD 44是一種彩色CXD，其成像表面4 中布置有三種顏色的像素，紅色像素、綠色像素和藍(lán)色像素，每一個(gè)均設(shè)置有紅色濾光器、綠色濾光器和藍(lán)色濾光器之一。如圖3所示，紅色濾光器、綠色濾光器和藍(lán)色濾光器分別具有光譜透射比52，53和 M。在進(jìn)入聚光透鏡51的光中，寬帶光BB的波長范圍為約470nm至700nm。紅色濾光器、 綠色濾光器和藍(lán)色濾光器通過分別對應(yīng)于它們的光譜透射比的寬帶光BB的波長范圍?，F(xiàn)在，使成像信號R成為由紅色像素光電變換的信號，成像信號G成為由綠色像素光電變換的信號，且成像信號B成為由藍(lán)色像素光電變換的信號。然后，進(jìn)入CXD 44的寬帶光BB產(chǎn)生由成像信號R、成像信號G和成像信號B構(gòu)成的寬帶成像信號。在進(jìn)入聚光透鏡51的光中，第一窄帶光m具有440nm+/-10nm的波長，并且因此僅通過藍(lán)色濾光器。因此，進(jìn)入CXD 44的第一窄帶光m產(chǎn)生由成像信號B構(gòu)成的第一窄帶成像信號。第二窄帶光N2具有470nm+/-10nm的波長，并且因此通過藍(lán)色和綠色濾光器兩者。因此，進(jìn)入CXD 44的第二窄帶光N2產(chǎn)生由成像信號B和成像信號G構(gòu)成的第二窄帶成像信號。第三窄帶光N3具有400nm+/-10nm的波長，并且因此僅通過藍(lán)色濾光器。因此，進(jìn)入CXD 44的第一窄帶光N3產(chǎn)生由成像信號B構(gòu)成的第三窄帶成像信號。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)(這些均未顯示)。CDS進(jìn)行由CCD 44供給的成像信號的相關(guān)雙采樣，以去除由CCD 44的啟動所產(chǎn)生的噪聲。AGC放大已經(jīng)由CDS去除噪聲的成像信號。模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器將由 AGC放大的成像信號轉(zhuǎn)換成具有指定位數(shù)的數(shù)字成像信號，所述數(shù)字成像信號應(yīng)用于處理器12。成像控制器46連接至處理器12中的控制器59，并且響應(yīng)于控制器59給予的指令而向CCD 44發(fā)送驅(qū)動信號。CCD 44根據(jù)來自成像控制器46的驅(qū)動信號，以指定的幀率將成像信號輸出至AFE 45。根據(jù)第一實(shí)施方案，當(dāng)該系統(tǒng)處于正常光圖像模式時(shí)，如圖4A中所示在一幀獲取周期內(nèi)執(zhí)行總計(jì)兩個(gè)操作通過寬帶光BB的光電變換蓄積信號電荷的步驟；和將蓄積的信號電荷讀出為寬帶成像信號的步驟。在整個(gè)正常光圖像模式期間反復(fù)進(jìn)行這些操作。相比之下，當(dāng)模式從正常光圖像模式切換為特殊光圖像模式時(shí)，如圖4B中所示， 在一幀獲取周期內(nèi)首先執(zhí)行總計(jì)兩個(gè)操作通過第一窄帶光m的光電變換蓄積信號電荷的步驟；和將蓄積的信號電荷讀出為第一窄帶成像信號的步驟。在第一窄帶成像信號的讀出結(jié)束后，在一幀獲取周期中執(zhí)行通過第二窄帶光N2的光電變換蓄積信號電荷的步驟；和將蓄積的信號電荷讀出為第二窄帶成像信號的步驟。在第二窄帶成像信號的讀出結(jié)束后， 在一幀獲取周期中執(zhí)行通過第三窄帶光N3的光電變換蓄積信號電荷的步驟；和將蓄積的信號電荷讀出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和顯示控制電路58，所有這些元件均由控制器59控制。DSP 55執(zhí)行從電子內(nèi)窺鏡的AFE 45中輸出的寬帶成像信號和第一至第三窄帶成像信號的色彩分離、色彩插值、白平衡調(diào)節(jié)、Y校正等，以產(chǎn)生寬帶圖像數(shù)據(jù)和第一至第三窄帶圖像數(shù)據(jù)。幀存儲器56存儲由 DSP 55生成的寬帶圖像數(shù)據(jù)和第一至第三窄帶圖像數(shù)據(jù)。寬帶圖像數(shù)據(jù)是含有紅色、綠色和藍(lán)色的彩色圖像數(shù)據(jù)。血管圖像生成器57包括亮度比率計(jì)算器60、相關(guān)性存儲器61、血管深度-氧飽和度計(jì)算器62、血管深度圖像生成器63、氧飽和度圖像生成器64、血管特征量計(jì)算器、目標(biāo)區(qū)域提取器和增強(qiáng)圖像生成器。亮度比率計(jì)算器60從在幀存儲器56中存儲的第一至第三窄帶圖像數(shù)據(jù)中確定含有血管的血管區(qū)域。亮度比率計(jì)算器60獲得與血管區(qū)域中相同位置處的像素對應(yīng)的第一和第三窄帶圖像數(shù)據(jù)之間的第一亮度比率S1/S3以及第二和第三窄帶圖像數(shù)據(jù)之間的第二亮度比率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，且S3為第三窄帶圖像數(shù)據(jù)的像素的亮度。血管區(qū)域可以通過例如下面的方法來確定，其中從目標(biāo)血管的亮度和其它區(qū)域的亮度之間的差異獲得血管區(qū)域。相關(guān)性存儲器61存儲在一方面第一和第二亮度比率S1/S3和S2/S3之間以及另一方面血管中的氧飽和度和血管深度之間的相關(guān)性。該相關(guān)性是以下相關(guān)性，其中血管含有顯示如圖5中所示的吸光系數(shù)的血紅蛋白，并且例如通過分析經(jīng)過迄今為止進(jìn)行的診斷等蓄積的許多第一至第三窄帶圖像數(shù)據(jù)而獲得的相關(guān)性。如圖5中所示，血管中的血紅蛋白具有這樣的光吸收特性，其具有根據(jù)用于照射的光的波長而變化的吸光系數(shù)μ a。吸光系數(shù)Pa表示吸光度，或血紅蛋白的光吸收程度，并且其是以表達(dá)式Ifxp&yaXx)表示的系數(shù)，其顯示照射血紅蛋白的光的衰減。在此表達(dá)式中，Io是從光源裝置發(fā)出以照射對象組織的光的強(qiáng)度；x(cm)是對象組織內(nèi)部的血管深度。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，以致于它們除了兩者顯示相同吸光度的等吸光點(diǎn)(isosbestic point)(圖5中血紅蛋白70和71的光吸收特性曲線的交叉點(diǎn))以外具有不同的吸光度。由于具有吸光度的差異，所以即使當(dāng)用具有相同強(qiáng)度和相同波長的光照射同一血管時(shí)亮度也會發(fā)生變化。當(dāng)照射光具有相同強(qiáng)度但波長不同時(shí)亮度也會發(fā)生變化，因?yàn)椴ㄩL差異導(dǎo)致吸光系數(shù)μ a改變。鑒于如上所述的血紅蛋白的光吸收特性并考慮這樣的事實(shí)S卩，吸光度根據(jù)氧飽和度而變化的波長處于445nm和504nm的范圍內(nèi)，并且需要具有短波長且因此具有短的到達(dá)深度的光以便獲取血管深度信息，第一至第三窄帶光W至N3中的至少一種優(yōu)選具有其中心波長為450nm以下的波長范圍。根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施方案，第一和第二窄帶光是這樣的窄帶光。此外，在氧飽和度相同的條件下，波長差異導(dǎo)致吸收系數(shù)的差異，并且還導(dǎo)致至粘膜中的到達(dá)深度的差異。因此，使用其到達(dá)深度隨波長變化的光的性質(zhì)，容許獲得亮度比率和血管深度之間的相關(guān)性。如圖6中所示，相關(guān)性存儲器61存儲代表第一和第二亮度比率S1/S3和S2/S3的亮度坐標(biāo)系66中的坐標(biāo)點(diǎn)和代表氧飽和度和血管深度的血管信息坐標(biāo)系67中的坐標(biāo)點(diǎn)之間相對應(yīng)的相關(guān)性。亮度坐標(biāo)系66是XY坐標(biāo)系，其中X軸顯示第一亮度比率S1/S3且Y軸顯示第二亮度比率S2/S3。血管信息坐標(biāo)系67是設(shè)置在亮度坐標(biāo)系66上的UV坐標(biāo)系，其中U軸顯示血管深度且V軸顯示氧飽和度。因?yàn)檠苌疃扰c亮度坐標(biāo)系66具有正相關(guān)性， 因此U軸具有正斜率。U軸顯示當(dāng)U軸上的位置斜向右上方移動時(shí)目標(biāo)血管位于逐漸變小的深度處，并且當(dāng)U軸上的位置斜向左下方移動時(shí)目標(biāo)血管位于逐漸增加的深度處。另一方面，由于氧飽和度與亮度坐標(biāo)系66負(fù)相關(guān)，因此V軸具有負(fù)斜率。V軸顯示當(dāng)V軸上的位置斜向左上方移動時(shí)氧飽和度較低，且當(dāng)V軸上的位置斜向右下方移動時(shí)氧飽和度較高。在血管信息坐標(biāo)系67中，U軸和V軸在交叉點(diǎn)P處以直角彼此交叉。這是因?yàn)槲舛鹊拇笮≡诘谝徽瓗Ч釽產(chǎn)生的照射和第二窄帶光N2產(chǎn)生的照射之間發(fā)生反轉(zhuǎn)。更具體地，如圖5中所示，由具有440nm+/-10nm的波長的第一窄帶光m產(chǎn)生的照射使還原血紅蛋白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)，而由具有 470nm+/-10nm的波長的第二窄帶光N2產(chǎn)生的照射使氧合血紅蛋白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)，由此導(dǎo)致吸光度的大小反轉(zhuǎn)。當(dāng)使用不容許吸光度反轉(zhuǎn)的窄帶光代替第一至第三窄帶光m至N3時(shí)，U軸和V軸不以直角彼此交叉。使用具有400nm+/-10nm的波長的第三窄帶光N3提供的照射，氧合血紅蛋白和還原血紅蛋白具有基本上相等的吸光系數(shù)。血管深度-氧飽和度計(jì)算器62基于相關(guān)性存儲器61中存儲的相關(guān)性，確定對應(yīng)于由亮度比率計(jì)算器60計(jì)算的第一和第二亮度比率S1/S3和S2/S3的氧飽和度和血管深度?，F(xiàn)在，在由亮度比率計(jì)算器60計(jì)算的第一和第二亮度比率S1/S3和S2/S3中，使SlVS3*和S27S3*分別為關(guān)于血管區(qū)域中的給定像素的第一亮度比率和第二亮度比率。如圖7A中所示，血管深度-氧飽和度計(jì)算器62確定在亮度坐標(biāo)系66中對應(yīng)于第一和第二亮度比率S17S3*和S27S3*的坐標(biāo)點(diǎn)(纊，壙)。在確定坐標(biāo)點(diǎn)(纊，壙)后，血管深度-氧飽和度計(jì)算器62確定如圖7B中所示的血管信息坐標(biāo)系67中對應(yīng)于坐標(biāo)點(diǎn)(X*，Y*) 的坐標(biāo)點(diǎn)(擴(kuò)，V*)。因此，對血液區(qū)域中的給定像素獲得血管深度信息擴(kuò)和氧飽和度信息 V*。血管深度圖像生成器63具有色彩圖63a(CM)，其中血管深度被各自分配色彩信息。更具體地，色彩圖63a通過色彩分配能夠容易地區(qū)分血管深度，使得例如淺層血管被分配藍(lán)色，中間層血管被分配綠色，以及深層血管被分配紅色。從色彩圖63a，血管深度圖像生成器63確定與通過血管深度-氧飽和度計(jì)算器62計(jì)算的血管深度信息U*相對應(yīng)的色彩 fn息ο當(dāng)血管區(qū)域中的所有像素均已被分配以色彩信息時(shí)，血管深度圖像生成器63從幀存儲器56讀出寬帶圖像數(shù)據(jù)，并且在讀出的寬帶圖像數(shù)據(jù)中加入色彩信息。因此，產(chǎn)生加入了血管深度信息的血管深度圖像數(shù)據(jù)。由此產(chǎn)生的血管深度圖像數(shù)據(jù)再次存儲在幀存儲器56中。色彩信息可以加入至第一至第三窄帶圖像數(shù)據(jù)之一中或加入至通過將這些數(shù)據(jù)合并獲得的合成圖像來代替寬帶圖像數(shù)據(jù)。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以色彩信息。 更具體地，色彩圖6 通過色彩分配能夠容易地區(qū)分氧飽和度，使得例如，低氧飽和度被指定為青色，中等氧飽和度被指定為品紅色，和高氧飽和度被指定為黃色。與血管深度圖像生成器類似，氧飽和度圖像生成器64從色彩圖6 確定與由血管深度-氧飽和度計(jì)算器計(jì)算的氧飽和度信息r對應(yīng)的色彩信息。然后，此色彩信息加入至寬帶圖像數(shù)據(jù)中以產(chǎn)生氧飽和度圖像數(shù)據(jù)。類似于血管深度圖像數(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。血管特征量計(jì)算器65從通過未顯示的輸入設(shè)備輸入的指定信息計(jì)算血管特征量，所述血管特征量包含血管深度(從對象組織表面的血管深度)，血管直徑，血管密度，血管分支點(diǎn)密度，和熒光劑分布中的至少一個(gè)。根據(jù)第一實(shí)施方案，在血管特征量計(jì)算器65 將血管深度計(jì)算為血管特征量的同時(shí)，如后所述，由血管深度-氧飽和度計(jì)算器62計(jì)算血管深度信息U*。因此，根據(jù)第一實(shí)施方案，血管特征量計(jì)算器65對應(yīng)于產(chǎn)生血管深度信息 U*的血管深度-氧飽和度計(jì)算器62。目標(biāo)區(qū)域提取器69基于血管特征量和氧飽和度信息V*從對應(yīng)于寬帶圖像數(shù)據(jù)的寬帶圖像中提取與關(guān)于血管特征量和氧飽和度的指定信息對應(yīng)的包含血管特征量和氧飽和度的目標(biāo)區(qū)域。指定信息指定在由增強(qiáng)圖像生成器70生成的增強(qiáng)圖像中在顯示時(shí)要增強(qiáng)的區(qū)域 (即，目標(biāo)區(qū)域)中的關(guān)于血管特征量和氧飽和度的信息。所述指定信息由內(nèi)窺鏡操作者等通過輸入設(shè)備(未顯示)輸入。根據(jù)第一實(shí)施方案，例如當(dāng)所述指定信息指定血管深度為 100 μ m以下和氧飽和度為20%以下時(shí)，目標(biāo)區(qū)域提取器69從寬帶圖像中提取其中血管深度為100 μ m以下且氧飽和度為20%以下的區(qū)域作為目標(biāo)區(qū)域。己知位于100 μ m以下的深度處的血管具有約20 μ m的直徑。從經(jīng)驗(yàn)上已知，通過用具有405nm波長的第三窄帶光N3照射獲得的第三窄帶圖像數(shù)據(jù)以高對比度(高亮度值)顯示與位于離對象組織表面約100 μ m的深度處的直徑為約10 μ m-20 μ m的血管對應(yīng)的像素。因此，增強(qiáng)圖像生成器70能夠通過從第三窄帶圖像數(shù)據(jù)提取具有高于給定閾值的亮度值的圖像數(shù)據(jù)，根據(jù)頻帶提取與100 μ m以下的深度和20 μ m的直徑相對應(yīng)的血管。不以任何方式限制目標(biāo)區(qū)域提取器提取對應(yīng)于指定信息的目標(biāo)區(qū)域的方法。增強(qiáng)圖像生成器70生成其中在寬帶圖像中目標(biāo)區(qū)域被增強(qiáng)的增強(qiáng)圖像。因此，對應(yīng)于該增強(qiáng)圖像的增強(qiáng)圖像數(shù)據(jù)存儲在幀存儲器56中。根據(jù)第一實(shí)施方案，增強(qiáng)圖像生成器69生成這樣的圖像，其中血管深度為IOOym以下和氧飽和度為20%以下的區(qū)域被增強(qiáng) (其中與頻帶中約20 μ m的直徑相對應(yīng)的血管被增強(qiáng)的圖像)。不以任何方式限制通過增強(qiáng)圖像生成器70實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)顯示的方法。例如，可以增加或減小亮度值；可以進(jìn)行銳度邊緣處理(邊緣增強(qiáng))。顯示控制電路58從幀存儲器56讀出由增強(qiáng)圖像生成器70生成的至少一個(gè)增強(qiáng)圖像并且使監(jiān)視器14顯示讀出的圖像。所述圖像可以以多種模式顯示。例如，如圖8中所示，監(jiān)視器14可以在一側(cè)顯示增強(qiáng)寬帶圖像72和在另一側(cè)顯示由圖像選擇器開關(guān)68 (見圖2)選擇的血管深度圖像73或氧飽和度圖像74。在圖8中圖示的血管深度圖像73中，血管圖像75以指示淺層血管的藍(lán)色顯示，血管圖像76以指示中層血管的綠色顯示，血管圖像 77以指示深層血管的紅色顯示。在氧飽和度圖像74中，血管圖像80以指示低氧飽和度的青色顯示，血管圖像81以指示中氧飽和度的品紅色顯示，并且血管圖像82以指示高氧飽和度的黃色顯示。與圖8中顯示的顯示模式相反，增強(qiáng)寬帶圖像72，血管深度圖像73，和氧飽和度圖像74可以如圖9中所示同時(shí)顯示。以下，將參考圖10中圖示的流程圖來描述電子內(nèi)窺鏡系統(tǒng)10。首先，操作控制臺^使正常光圖像模式切換為特殊光圖像模式。當(dāng)模式切換至特殊光圖像模式時(shí)，在選擇特殊光圖像模式時(shí)的寬帶圖像數(shù)據(jù)存儲在幀存儲器56中作為用于生成血管深度圖像或氧飽和度圖像的圖像數(shù)據(jù)。用于生成血管深度圖像等的寬帶圖像數(shù)據(jù)可以是操作控制臺時(shí)的寬帶圖像數(shù)據(jù)。在從控制器59接收到照射停止信號后，快門致動器32將快門31從縮回位置移動至插入位置，使寬帶光BB停止照射體腔的內(nèi)部。當(dāng)停止寬帶光BB的照射時(shí)，控制器59向光源選擇器37發(fā)送照射啟動指令。之后，光源選擇器37開啟第一窄帶光源33，從而用第一窄帶光m照射體腔的內(nèi)部。在窄帶光m照射體腔內(nèi)部后，控制器59向成像控制器46發(fā)送成像指令。因此，通過使用第一窄帶光附照射完成成像，并且通過成像獲得的第一窄帶成像信號通過AFE 45發(fā)送至DSP 55。DSP 55基于第一窄帶成像信號生成第一窄帶圖像數(shù)據(jù)。由此生成的第一窄帶圖像數(shù)據(jù)存儲在幀存儲器56中。當(dāng)?shù)谝徽瓗D像數(shù)據(jù)已經(jīng)存儲在幀存儲器56中時(shí)，光源選擇器37響應(yīng)于來自控制器59的光源切換指令，將用于照射體腔內(nèi)部的光從第一窄帶光m切換至第二窄帶光N2。 然后，類似于使用第一窄帶光W的情況完成成像，從而基于通過成像獲得的第二窄帶成像信號生成第二窄帶圖像數(shù)據(jù)。由此生成的第二窄帶圖像數(shù)據(jù)存儲在幀存儲器56中。當(dāng)?shù)诙瓗D像數(shù)據(jù)已經(jīng)存儲在幀存儲器56中時(shí)，光源選擇器37響應(yīng)于來自控制器59的光源切換指令，將用于照射體腔內(nèi)部的光從第二窄帶光N2切換至第三窄帶光N3。 然后，類似于使用第一和第二窄帶光W和N2的情況完成成像，從而基于通過成像獲得的第三窄帶成像信號生成第三窄帶圖像數(shù)據(jù)。由此生成的第三窄帶圖像數(shù)據(jù)存儲在幀存儲器56 中。當(dāng)寬帶圖像數(shù)據(jù)和第一至第三窄帶圖像數(shù)據(jù)已經(jīng)存儲在幀存儲器56中時(shí)，亮度比率計(jì)算器60從三個(gè)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)確定含有血管的血管區(qū)域。然后，亮度比率計(jì)算器60計(jì)算對應(yīng)于血管區(qū)域中相同位置處的像素的第一和第三窄帶圖像數(shù)據(jù)之間的第一亮度比率S17S3*以及第二和第三窄帶圖像數(shù)據(jù)之間的第二亮度比率S27S3*。下一步，血管深度-氧飽和度計(jì)算器62基于存儲在相關(guān)性存儲器61中的相關(guān)性， 確定亮度坐標(biāo)系中對應(yīng)于第一和第二亮度比率S17S3*和S27S3*的坐標(biāo)點(diǎn)(纊，壙)。此外， 確定血管信息坐標(biāo)系中對應(yīng)于坐標(biāo)點(diǎn)(X*，Y*)的坐標(biāo)點(diǎn)(『，V*)以獲得關(guān)于血管區(qū)域中給定像素的血管深度信息U*和氧飽和度信息壙。當(dāng)已經(jīng)獲得血管深度信息U*和氧飽和度信息V*時(shí)，從血管深度圖像生成器中的CM 63a確定對應(yīng)于血管深度信息『的色彩信息，同時(shí)從氧飽和度圖像生成器中的CM 6 確定對應(yīng)于氧飽和度信息壙的色彩信息。由此確定的色彩信息存儲在處理器12中的RAM(未顯示)中。在色彩信息存儲在RAM后，接著上述步驟對血管區(qū)域中所有像素獲得血管深度信息U*和氧飽和度信息V*，并確定對應(yīng)于血管深度信息U*和氧飽和度信息V*的色彩信息。然后，當(dāng)對于血管區(qū)域中所有像素已經(jīng)獲得血管深度信息，氧飽和度信息和相應(yīng)的色彩信息時(shí)，血管深度圖像生成器63從幀存儲器56中讀出寬帶圖像數(shù)據(jù)，并且將存儲在 RAM中的色彩信息加入至寬帶圖像數(shù)據(jù)中以生成血管深度圖像數(shù)據(jù)。如血管深度圖像一樣， 氧飽和度圖像生成器64生成氧飽和度圖像數(shù)據(jù)。由此生成的血管深度圖像數(shù)據(jù)和氧飽和度圖像數(shù)據(jù)再次存儲在幀存儲器56中。下一步，血管特征量計(jì)算器65基于使用未顯示的輸入設(shè)備輸入的指定信息來計(jì)算血管特征量。所述血管特征量的實(shí)例為如前面所提到的血管深度，血管直徑，血管密度， 血管分支點(diǎn)密度，和熒光劑。根據(jù)此實(shí)施方案，當(dāng)血管深度被設(shè)定為血管特征量時(shí)，血管特征量計(jì)算器65基于關(guān)于血管深度的指定信息計(jì)算血管深度。指定信息包括計(jì)算如前面所提到的血管特征量所需要的信息，且其實(shí)例為關(guān)于給定血管深度，給定血管直徑，給定血管密度，給定血管分支點(diǎn)密度，和給定熒光劑分布的信息。根據(jù)此實(shí)施方案，血管深度信息作為關(guān)于血管特征量的指定信息輸入。同樣，關(guān)于給定氧飽和度的信息也作為指定信息輸入。這是因?yàn)檠芴卣髁亢脱躏柡投刃畔烧呔枰崛∧繕?biāo)區(qū)域。假設(shè)現(xiàn)在給定的指定信息是，作為血管特征量的血管深度為100 μ m以下且氧飽和度為20%以下。目標(biāo)區(qū)域提取器69基于血管特征量和氧飽和度信息V*，從與寬帶圖像數(shù)據(jù)對應(yīng)的寬帶圖像中提取包含與所述指定信息對應(yīng)的血管特征量(在此實(shí)施方案中為血管深度)和氧飽和度的目標(biāo)區(qū)域。可以根據(jù)需要選擇被指定為閾值的給定血管深度和氧飽和度，而不限于上面的實(shí)施例。在選擇目標(biāo)區(qū)域后，生成目標(biāo)區(qū)域提取圖像數(shù)據(jù)并發(fā)送至增強(qiáng)圖像生成器70。增強(qiáng)圖像生成器70將目標(biāo)區(qū)域提取圖像數(shù)據(jù)加權(quán)以生成增強(qiáng)圖像數(shù)據(jù)。帶有為便于觀察而提取和增強(qiáng)的目標(biāo)區(qū)域的增強(qiáng)圖像數(shù)據(jù)，使得目標(biāo)區(qū)域在監(jiān)視器14等上顯示時(shí)能夠進(jìn)行高靈敏度的觀察。增強(qiáng)圖像數(shù)據(jù)存儲在幀存儲器56中。顯示控制電路58從幀存儲器56中讀出血管深度圖像數(shù)據(jù)，氧飽和度圖像數(shù)據(jù)，和增強(qiáng)圖像數(shù)據(jù)，并且基于讀出的圖像數(shù)據(jù)將如圖8或9中所示的增強(qiáng)寬帶圖像72，血管深度圖像73，和氧飽和度圖像顯示在監(jiān)視器14上。在圖8中圖示的監(jiān)視器14同時(shí)并列地顯示血管深度圖像73和氧飽和度圖像74之一以及增強(qiáng)寬帶圖像72 ；圖9中圖示的監(jiān)視器14 同時(shí)并列地顯示三個(gè)圖像，即，增強(qiáng)寬帶圖像72，血管深度圖像73，和氧飽和度圖像74。監(jiān)視器14上顯示的增強(qiáng)寬帶圖像72是這樣的寬帶圖像，其中氧飽和度為20%以下且血管深度為100 μ m以下的區(qū)域被增強(qiáng)，所述區(qū)域?qū)?yīng)于指定信息。本發(fā)明的第一實(shí)施方案如上所述。第一實(shí)施方案通過將血管深度作為血管特征量計(jì)算，使得其中血管位于給定的血管深度且具有給定的氧飽和度的區(qū)域能夠被增強(qiáng)地顯示。在產(chǎn)生增強(qiáng)顯示時(shí)使用的圖像(基準(zhǔn)圖像)不限于寬帶圖像；其可以，例如是對應(yīng)于氧飽和度圖像數(shù)據(jù)的氧飽和度圖像，對應(yīng)于血管深度圖像數(shù)據(jù)的血管深度圖像。下一步，將描述本發(fā)明的第二實(shí)施方案。除血管特征量計(jì)算器65和目標(biāo)區(qū)域提取器69以外，根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施方案的電子內(nèi)窺鏡系統(tǒng)類似于根據(jù)第一實(shí)施方案的電子內(nèi)窺鏡系統(tǒng)10。因此，下面將不提供其它特征的附圖和描述。本發(fā)明的第二實(shí)施方案與第一實(shí)施方案的不同之處在于使用血管直徑作為血管特征量。根據(jù)其中血管直徑設(shè)定為血管特征量的此實(shí)施方案，血管特征量計(jì)算器65計(jì)算含有具有給定直徑的血管的區(qū)域。計(jì)算血管特征量，具體地計(jì)算血管直徑區(qū)域的實(shí)例包括使用提取具有給定直徑的血管的二維濾波器的計(jì)算。這樣的二維濾波器可以通過估算內(nèi)窺鏡的前端部16a和對象之間的距離和放大比率，并且獲得圖像中與血管直徑對應(yīng)的頻率來生成。該血管直徑可以是，例如，對于淺層血管為20 μ m以下。下一步，僅增強(qiáng)該頻帶的濾波器設(shè)計(jì)在頻率空間中，然后通過傅立葉變換而適于與實(shí)空間(real space)相對應(yīng)。在這種情況下，濾波器特性需要在頻率空間中調(diào)整使得濾波器的尺寸可以包含在假定約切5的實(shí)際尺寸之內(nèi)。由此生成的兩維濾波器在寬帶圖像數(shù)據(jù)上的應(yīng)用容許提取具有給定血管直徑的血管。假定現(xiàn)在給定的指定信息是作為血管特征量的血管直徑為20 μ m以下且氧飽和度為20%以下。血管特征量計(jì)算器65使用兩維濾波器提取與指定信息對應(yīng)的血管，以計(jì)算含有具有由所述指定信息指定的直徑的血管的區(qū)域?？梢愿鶕?jù)需要選擇被指定為閾值的給定血管直徑和氧飽和度，而不限于上述實(shí)施例。目標(biāo)區(qū)域提取器69從與寬帶圖像數(shù)據(jù)對應(yīng)的寬帶圖像中提取與指定信息對應(yīng)的其中血管直徑在20 μ m以下的范圍內(nèi)且氧飽和度在20%以下的范圍內(nèi)的區(qū)域作為目標(biāo)區(qū)域。圖像數(shù)據(jù)不限于寬帶圖像數(shù)據(jù)且可以是血管深度圖像數(shù)據(jù)和氧飽和度圖像數(shù)據(jù)中的任意一個(gè)。此實(shí)施方案隨后的步驟與第一實(shí)施方案相同。具體地，顯示在監(jiān)視器14上的增強(qiáng)寬帶圖像72表示，例如，其中血管密度在20 μ m以下的范圍內(nèi)且氧飽和度在20%以下的范圍內(nèi)的區(qū)域。基于血管直徑提取目標(biāo)區(qū)域的方法不限于上述方法，并且可以是各種已知方法中的任一種。下一步，將描述本發(fā)明的第三實(shí)施方案。除血管特征量計(jì)算器65和目標(biāo)區(qū)域設(shè)定設(shè)備69以外，根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施方案的電子內(nèi)窺鏡系統(tǒng)類似于根據(jù)第一實(shí)施方案的電子內(nèi)窺鏡系統(tǒng)10。因此，下面將不提供其它特征的附圖和描述。本發(fā)明的第三實(shí)施方案與第一實(shí)施方案的不同之處在于使用血管密度作為血管特征量。根據(jù)其中血管密度設(shè)定為血管特征量的此實(shí)施方案，血管特征量計(jì)算器65基于關(guān)于血管密度的指定信息來計(jì)算血管密度。血管特征量計(jì)算器65獲取存儲在幀存儲器56中的第一至第三窄帶圖像數(shù)據(jù)之一。因?yàn)榇藢?shí)施方案使用淺表血管密度作為基準(zhǔn)，因此例如，從第一窄帶圖像數(shù)據(jù)中提取具有高血管密度的部分。對具有高血管密度的部分的提取可以通過對第一窄帶圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行二值化來實(shí)現(xiàn)。通過對血管的像素賦以1的像素值和對該圖像數(shù)據(jù)中的其它像素賦以0的像素值來對第一窄帶圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行二值化。對1和0的賦值中使用的閾值可以是例如第一窄帶圖像數(shù)據(jù)的像素值的平均值。目標(biāo)區(qū)域提取器69判斷通過上述方法二值化的二值化圖像數(shù)據(jù)中的每個(gè)像素是否是具有對應(yīng)于指定信息的血管密度的區(qū)域。當(dāng)以血管密度區(qū)域中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(shí)，該像素被判斷為對應(yīng)于指定信息的血管密度區(qū)域。優(yōu)選地，給定閾值為例如大約30%，且方形尺寸為例如大約整個(gè)圖像的千分之
ο假定現(xiàn)在給定的指定信息是作為血管特征量的血管密度為2/(100 μ m)以上且氧飽和度為20%以下。血管特征量計(jì)算器69使用由指定信息指定作為閾值的血管密度，判斷每個(gè)像素是否具有對應(yīng)于指定信息的血管密度?？梢愿鶕?jù)需要選擇被指定為閾值的給定的血管密度和氧飽和度，而不限于上述實(shí)施例。具體地，目標(biāo)區(qū)域提取器69從與寬帶圖像數(shù)據(jù)對應(yīng)的寬帶圖像中提取與指定信息對應(yīng)的其中血管密度在2/(100 μ m)以上的范圍內(nèi)且氧飽和度在20%以下的范圍內(nèi)的區(qū)域作為目標(biāo)區(qū)域。圖像數(shù)據(jù)不限于寬帶圖像數(shù)據(jù)且可以是血管深度圖像數(shù)據(jù)和氧飽和度圖像數(shù)據(jù)中的任意一個(gè)。此實(shí)施方案隨后的步驟與第一實(shí)施方案相同。具體地，顯示在監(jiān)視器14上的增強(qiáng)寬帶圖像表示，例如，其中血管密度在2/(100 μ m)以上的范圍內(nèi)且氧飽和度在20%以下的范圍內(nèi)的區(qū)域。設(shè)定血管密度的方法不限于上述方法，并且可以是各種已知方法中的任一種。通過用含有密度為2/(100 μ m)以上的、具有20 μ m以下的直徑的血管的區(qū)域的基準(zhǔn)代替上述實(shí)施例中使用的基準(zhǔn)，可以關(guān)于設(shè)定為對應(yīng)于指定信息的血管特征做出判斷。下一步，將描述本發(fā)明的第四實(shí)施方案。本發(fā)明的第四實(shí)施方案與第一實(shí)施方案相同，不同之處在于使用血管分支點(diǎn)密度作為血管特征量。除血管特征量計(jì)算器65和目標(biāo)區(qū)域提取器69以外，根據(jù)本發(fā)明的第四實(shí)施方案的電子內(nèi)窺鏡系統(tǒng)類似于根據(jù)第一實(shí)施方案的電子內(nèi)窺鏡系統(tǒng)10。因此，下面將不提供其
14它特征的附圖和描述。根據(jù)本發(fā)明的第四實(shí)施方案，血管特征量計(jì)算器65在獲取的圖像數(shù)據(jù)中將血管分支點(diǎn)密度設(shè)定為血管特征量。根據(jù)其中血管分支點(diǎn)密度被設(shè)定為血管特征量的此實(shí)施方案，血管特征量計(jì)算器 65基于關(guān)于血管分支點(diǎn)密度的指定信息來計(jì)算血管分支點(diǎn)密度，其中目標(biāo)區(qū)域提取器69 提取與對應(yīng)于指定信息的血管分支點(diǎn)密度區(qū)域相對應(yīng)的目標(biāo)區(qū)域。首先，血管特征量計(jì)算器65獲取存儲在幀存儲器56中的第一至第三窄帶圖像數(shù)據(jù)之一。因?yàn)榇藢?shí)施方案使用淺層中的血管分支點(diǎn)密度作為基準(zhǔn)，因此從第一窄帶圖像數(shù)據(jù)中提取具有高血管分支點(diǎn)密度的部分。可以如第三實(shí)施方案中那樣，通過對第一窄帶圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行二值化以通過模板匹配法在二值化的第一窄帶圖像數(shù)據(jù)中搜索分支點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)對具有高血管分支點(diǎn)密度的部分的提取。即，生成表示血管分支點(diǎn)的小V形基準(zhǔn)二值化圖像，以搜索與該基準(zhǔn)圖像的差值不大于給定閾值的點(diǎn)。由于血管在各個(gè)方向上和以各種角度形成分叉，因此需要生成具有多種圖案的基準(zhǔn)圖像。目標(biāo)區(qū)域提取器69利用與第三實(shí)施方案中所使用的相同方法，判斷每個(gè)像素是否具有對應(yīng)于指定信息的血管分支點(diǎn)密度，并進(jìn)行提取。假定現(xiàn)在給定的指定信息是作為血管特征量的血管分支點(diǎn)密度為l/(50x 50(μπι)2)以上。血管特征量計(jì)算器69使用由指定信息指定作為閾值的血管分支點(diǎn)密度判斷每個(gè)區(qū)域是否具有對應(yīng)于指定信息的血管分支點(diǎn)密度。可以根據(jù)需要選擇被指定為閾值的給定的血管分支點(diǎn)密度和氧飽和度，而不限于上述實(shí)施例。具體地，目標(biāo)區(qū)域提取器69從與寬帶圖像數(shù)據(jù)對應(yīng)的寬帶圖像中提取與指定信息對應(yīng)的其中血管分支點(diǎn)密度在l/(50x 50(ym)2)以上的范圍內(nèi)且氧飽和度在20%以下的范圍內(nèi)的區(qū)域作為目標(biāo)區(qū)域。圖像數(shù)據(jù)不限于寬帶圖像數(shù)據(jù)且可以是血管深度圖像數(shù)據(jù)和氧飽和度圖像數(shù)據(jù)中的任意一個(gè)。此實(shí)施方案隨后的步驟與第一實(shí)施方案相同。具體地，顯示在監(jiān)視器14上的增強(qiáng)寬帶圖像72表示，例如，其中血管分支點(diǎn)密度在1/(50χ 50(ym)2)以上的范圍內(nèi)且氧飽和度在20%以下的范圍內(nèi)的區(qū)域。設(shè)定血管分支點(diǎn)密度的方法不限于上述方法，并且可以是各種已知方法中的任一種。根據(jù)本發(fā)明的第五實(shí)施方案，血管特征量計(jì)算器65在獲取的圖像數(shù)據(jù)中將熒光劑分布設(shè)定為血管特征量。上面提及的熒光劑，可以是例如，ICG(吲哚菁綠(indocyanine green))，其在獲取圖像前通過靜脈注射而分布在血管中。當(dāng)使用ICG時(shí)熒光劑分布計(jì)算為當(dāng)使用近紅外光(例如，約730nm)成像時(shí)像素的亮度。因此，此實(shí)施方案包括用于發(fā)射近紅外光13的第四窄帶光源。在熒光劑分布于血管中后，使用第四窄帶光N4獲取第四窄帶圖像(近紅外光圖像)。作為近紅外光的第四窄帶光通過紅色濾光器，并且通過CXD 44的紅色像素進(jìn)行光電變換，使得第四窄帶圖像數(shù)據(jù)作為成像信號R存儲在幀存儲器56中。第四窄帶光源為，例如，諸如激光二極管的光源，其容許通過光強(qiáng)度調(diào)制、脈沖寬度調(diào)制等容易地進(jìn)行光量變化，并且類似于第一至第三窄帶光源33至35進(jìn)行配置和操作。根據(jù)其中熒光劑分布被設(shè)定為血管特征量的此實(shí)施方案，基于關(guān)于第三和第四窄帶圖像數(shù)據(jù)之間的第三亮度比率S4/S3的指定信息，計(jì)算其中熒光劑分布為下列范圍內(nèi)的區(qū)域亮度比率在第三亮度比率S4/S3的分布的給定上限范圍內(nèi)。S3是第三窄帶圖像數(shù)據(jù)的像素的亮度；S4是第四窄帶圖像數(shù)據(jù)的像素的數(shù)據(jù)。根據(jù)此實(shí)施方案，在通過亮度比率計(jì)算器60計(jì)算第三亮度比率S4/S3的同時(shí)，血管特征量計(jì)算器65將第三亮度比率S4/S3 的分布計(jì)算為熒光劑分布。因此，根據(jù)本發(fā)明的第五實(shí)施方案，血管特征量計(jì)算器65的一部分對應(yīng)于計(jì)算第三亮度比率S4/S3的亮度比率計(jì)算器60。窄帶圖像數(shù)據(jù)不限于第三窄帶圖像數(shù)據(jù)并且可以是第一窄帶圖像數(shù)據(jù)或第二窄帶圖像數(shù)據(jù)，條件是能夠與第四窄帶圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。如上所述，根據(jù)此實(shí)施方案，血管特征量計(jì)算器65也執(zhí)行亮度比率計(jì)算器60的功能。首先亮度比率計(jì)算器60，S卩，根據(jù)此實(shí)施方案的血管特征量計(jì)算器65，獲得第三亮度比率S4/S3，該第三亮度比率S4/S3是血管區(qū)域中相同位置中的像素的第三和第四窄帶圖像數(shù)據(jù)之間的亮度比率。根據(jù)此實(shí)施方案，血管特征量計(jì)算器65通過對血管中所有像素的亮度比率的出現(xiàn)率進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)處理來計(jì)算第三亮度比率S4/S3的分布(直方圖)。假設(shè)現(xiàn)在給定的指定信息是，作為熒光劑分布(為血管特征量)，亮度比率在第三亮度比率S4/S3的分布的頂部20 %范圍內(nèi)，且氧飽和度為20 %以下。目標(biāo)區(qū)域提取器69使用由指定信息指定作為閾值的亮度比率來判斷每個(gè)像素是否處于對應(yīng)于指定信息的熒光劑分布中?？梢愿鶕?jù)需要選擇被指定為閾值的給定的亮度比率和氧飽和度，而不限于上述實(shí)施例。因此，根據(jù)指定信息，目標(biāo)區(qū)域提取器69從與寬帶圖像數(shù)據(jù)對應(yīng)的寬帶圖像中提取以下區(qū)域作為目標(biāo)區(qū)域其中作為熒光劑分布，亮度比率在第三亮度比率S4/S3的分布的頂部20%范圍內(nèi)且其中氧飽和度在20%以下的范圍內(nèi)的區(qū)域。圖像數(shù)據(jù)不限于寬帶圖像數(shù)據(jù)且可以是血管深度圖像數(shù)據(jù)或氧飽和度圖像數(shù)據(jù)。此實(shí)施方案隨后的步驟與第一實(shí)施方案相同。具體地，顯示在監(jiān)視器14上的增強(qiáng)寬帶圖像72表示，例如，其中作為熒光劑分布、亮度比率在第三亮度比率S4/S3的分布的頂部20%范圍內(nèi)且其中氧飽和度在20%以下的范圍內(nèi)的區(qū)域。設(shè)定血管分支點(diǎn)密度的方法不限于上述方法，并且可以是各種已知方法中的任一種。下一步，將描述本發(fā)明的第六實(shí)施方案。第六實(shí)施方案與第一實(shí)施方案的不同之處在于預(yù)先設(shè)定了多個(gè)血管特征量和氧飽和度信息的組合，并且根據(jù)通過輸入設(shè)備選擇的組合設(shè)定指定信息。所述組合以表的形式存儲在例如血管圖像生成器57中，并且通過選擇器開關(guān)(未顯示)選擇。表1組合表
權(quán)利要求
1.一種電子內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，包括光源裝置，其用于相繼地發(fā)射具有不同波段的光；電子內(nèi)窺鏡，其用于使用從所述光源裝置相繼發(fā)射的所述光相繼地照射體腔內(nèi)包含血管的對象組織，接收來自所述對象組織的所述光的反射光，并且相繼地輸出具有與所述接收的反射光的不同波段對應(yīng)的所述對象組織的波段的圖像數(shù)據(jù)；血管特征量計(jì)算設(shè)備，其用于從所述波段的所述圖像數(shù)據(jù)計(jì)算在所述對象組織中的血管特征量，所述血管特征量包含血管深度、血管直徑、血管密度、血管分支點(diǎn)密度和熒光劑分布中的至少一個(gè)；氧飽和度計(jì)算設(shè)備，其用于從所述波段的所述圖像數(shù)據(jù)計(jì)算所述對象組織的所述血管中的氧飽和度；圖像生成設(shè)備，其用于從所述波段的所述圖像數(shù)據(jù)生成所述對象的基準(zhǔn)圖像；目標(biāo)區(qū)域提取設(shè)備，其用于從所述基準(zhǔn)圖像中提取包含預(yù)定的血管特征量和預(yù)定的氧飽和度的目標(biāo)區(qū)域，所述預(yù)定的血管特征量和預(yù)定的氧飽和度由基于在所述對象組織中計(jì)算的血管特征量和在所述對象組織的所述血管中計(jì)算的氧飽和度的指定信息設(shè)定；增強(qiáng)圖像生成設(shè)備，其用于生成其中所述基準(zhǔn)圖像中的所述目標(biāo)區(qū)域被增強(qiáng)的增強(qiáng)圖像；和圖像顯示設(shè)備，其用于顯示所述增強(qiáng)圖像。
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計(jì)算設(shè)備將所述血管深度計(jì)算為所述血管特征量。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電子內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，其中所述指定信息指定所述血管深度為 100 μ m以下且所述氧飽和度為20%以下。
4.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計(jì)算設(shè)備將所述血管直徑計(jì)算為所述血管特征量。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電子內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，其中所述指定信息指定所述血管直徑為 20 μ m以下且所述氧飽和度為20%以下。
6.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計(jì)算設(shè)備將所述血管密度計(jì)算為所述血管特征量。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電子內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，其中所述指定信息指定具有20μ m以下的直徑的血管以2/(100μπι)以上的血管密度存在并且所述氧飽和度為20%以下。
8.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計(jì)算設(shè)備將所述血管分支點(diǎn)密度計(jì)算為所述血管特征量。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電子內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，其中所述指定信息指定所述血管分支點(diǎn)密度為l/(50x 50(ym)2)以上且所述氧飽和度為20%以下。
10.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計(jì)算設(shè)備將以下計(jì)算為所述熒光劑分布所述波段的所述圖像數(shù)據(jù)中與第一波段對應(yīng)的第一像素?cái)?shù)據(jù)和與不同于所述第一波段的第二波段對應(yīng)的第二像素?cái)?shù)據(jù)的亮度比率的分布。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的電子內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，其中所述指定信息指定用作所述熒光劑分布的所述亮度比率的大小在所述亮度比率的所述分布的頂部20%的范圍內(nèi)并且所述氧飽和度為20%以下。
12.根據(jù)權(quán)利要求1-11中任一項(xiàng)所述的電子內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，其中所述指定信息通過輸入設(shè)備設(shè)定。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的電子內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，其中預(yù)先設(shè)定所述血管特征量和所述氧飽和度的組合，并且所述指定信息根據(jù)通過所述輸入設(shè)備選擇的組合進(jìn)行設(shè)定。
全文摘要
一種能夠選擇性增強(qiáng)和減弱目標(biāo)區(qū)域的電子內(nèi)窺鏡系統(tǒng)包括光源，其用于相繼地發(fā)射具有不同波段的光；電子內(nèi)窺鏡，其用于相繼地輸出相應(yīng)的圖像數(shù)據(jù)；血管特征量計(jì)算器，其包含來自相應(yīng)圖像數(shù)據(jù)的血管深度、血管直徑、血管密度、血管分支點(diǎn)密度、和熒光藥物分布中的至少一種；氧飽和度計(jì)算器，其用于計(jì)算關(guān)于血管中氧飽和度的信息；基準(zhǔn)圖像生成器；目標(biāo)區(qū)域提取器，其用于從所述基準(zhǔn)圖像中提取包含血管特征量和氧飽和度的目標(biāo)區(qū)域，所述目標(biāo)區(qū)域?qū)?yīng)于關(guān)于血管特征量和氧飽和度的指定信息；增強(qiáng)圖像生成器，其用于生成其中目標(biāo)區(qū)域被增強(qiáng)的增強(qiáng)圖像；和顯示器，其用于顯示增強(qiáng)圖像。
文檔編號A61B5/1455GK102247115SQ20111008757
公開日2011年11月23日 申請日期2011年4月6日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月5日
發(fā)明者峰苫靖浩 申請人:富士膠片株式會社