DE60130170T2

DE60130170T2 - Fluorezentlicht Bilddarstellungsverfahren und Gerät dafür

Info

Publication number: DE60130170T2
Application number: DE60130170T
Authority: DE
Inventors: Tomonari Ashigarakami-gun Sendai
Original assignee: Fujifilm Corp
Current assignee: Fujifilm Corp
Priority date: 2000-06-06
Filing date: 2001-06-05
Publication date: 2008-05-21
Anticipated expiration: 2021-06-06
Also published as: EP1759631B1; EP1161919A2; EP1161919A3; EP1759631A2; US20020105505A1; US7283858B2; EP1759631A3; DE60144202D1; EP1161919B1; DE60130170D1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein ein Fluoreszenzlichtbild-Anzeigeverfahren und eine Fluoreszenzlichtbild-Anzeigevorrichtung gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. des Anspruchs 8.
Beschreibung des Standes der Technik
Auf dem Gebiet der Radiologie ist es bekannt, dass, wenn ein Lebendgewebe-Objekt mit einer Anregungswellenlänge vorbestimmten Werts bestrahlt wird, die Stärke des aus dem Normalgewebe emittierten Fluoreszenzlichts und die Stärke des von erkranktem Gewebe emittiertem Fluoreszenzlichts voneinander verschieden sind. Es wurden Techniken vorgeschlagen, die von dieser Differenz Gebrauch machen, wobei ein Lebendgewebe-Objekt von einem Anregungslicht vorbestimmter Wellenlänge bestrahlt wird und das von dem Lebendgewebe-Objekt emittierte Fluoreszenzlichtbild aufgenommen wird, außerdem Ort und Bereich der Infiltration eines erkrankten Gewebes als Fluoreszenzlichtbild dargestellt werden.
Bei der Bestrahlung mit Anregungslicht lässt sich normalerweise durch Messen der Stärke des Fluoreszenzlichts der Zustand der Erkrankung ermitteln, weil gemäß 21 von normalem Gewebe starkes und von erkranktem Gewebe schwaches Fluoreszenzlicht emittiert wird.
Normalerweise enthält diese Art von Fluoreszenzlichtbild-Anzeigevorrichtung eine Anregungslichtemissionseinrichtung zum Projizieren des Anregungslichts auf ein Lebendge webe-Objekt, eine Fluoreszenzlichtbild-Gewinnungseinrichtung zum Gewinnen eines Fluoreszenzlichtbilds des von dem Lebendgewebe-Objekt emittierten Fluoreszenzlichts, und eine Anzeigevorrichtung zum Empfangen des Ausgangssignals der Fluoreszenzlichtbild-Gewinnungseinrichtung und zum Darstellen des erwähnten Fluoreszenzlichtbilds. Diese Vorrichtung wird in zahlreichen Fällen in ein Endoskop eingebaut, welches in einen Körperhohlraum eines Patienten eingeführt wird, ferner in ein Kolposkop oder in ein chirurgisches Mikroskop.
Bei dem Einsatz eines Fluoreszenzlichtbild-Anzeigegeräts der oben beschriebenen Art ist allerdings, weil es eine Ungleichmäßigkeit auf der Oberfläche eines Bereichs des Lebendgewebe-Objekts gibt, der Abstand zwischen dem Anregungslicht-Emissionssystem und dem Lebendgewebe-Objekt nicht gleichmäßig, demzufolge die Intensität des ein Lebendgewebe-Objekt bestrahlenden Anregungslichts im allgemeinen nicht an sämtlichen Stellen des Objekts gleichmäßig ist. Die Stärke des von dem Lebendgewebe-Objekt emittierten Fluoreszenzlichts ist im wesentlichen proportional zu dem Maß der Anregungslichtbestrahlung, die von dem Lebendgewebe-Objekt aufgenommen wird, und das Maß der Anregungslichtbestrahlung, welches von dem Lebendgewebe-Objekt aufgenommen wird, ist umgekehrt proportional zum Quadrat des Abstands. Es gibt folglich Fälle, in denen ein erkranktes Gewebe, welches sich näher an dem Anregungslicht-Emissionssystem befindet, ein stärkeres Fluoreszenzlicht emittiert als Normalgewebe an einer Stelle, die weiter beabstandet ist von dem Anregungslicht-Emissionssystem. Wenn eine Bedienungsperson eine Bestimmung über den Zustand der Erkrankung lediglich basierend auf der Stärke des Fluoreszenzlichts vornimmt, erhält man ein fehlerhaftes Diagnoseergebnis.
Um die Ungewissheit und die ständige Unsicherheit bei der Diagnose aufgrund der oben beschriebenen Umstände zu mindern, schlagen die Anmelder der vorliegenden Anmeldung eine Fluoreszenzlichtbild-Anzeigevorrichtung zum Anzeigen eines Pseudofarbbilds vor, bei der ein schmalbandiges Fluoreszenzlichtbild in der Nähe des Wellenlängenbereichs von 480 nm beim Normalgewebe gewonnen wird, während ein breitbandiges Fluoreszenzlichtbild des Fluoreszenzlichts im sichtbaren Spektrum von dem erkrankten Gewebe erhalten wird, ein Teilungswert von der Lichtstärke des breitbandigen Fluoreszenz lichtbilds ermittelt wird und basierend auf diesem Teilungswert das oben angesprochene Pseudofarbbild angezeigt wird.
Das heißt: der Term, welcher die Stärke des Fluoreszenzlichts repräsentiert, der abhängig ist von dem Abstand zwischen der Anregungslichtquelle und dem Lebendgewebe-Objekt, wird durch den erwähnten Teilungsvorgang aufgehoben, und man erhält ein Bild, welches ausschließlich die Differenz der Spektren des Fluoreszenzlichts wiederspiegelt. Außerdem schlagen die Anmelder der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zum Erleichtern der Beurteilung des Zustands eines Lebendgewebe-Objekts durch Ermitteln des Verhältnisses der Stärke des von dem bestrahlten Lebendgewebe-Objekt empfangenen Anregungslichts und des von dem Objekt emittierten Fluoreszenzlichts vor, das heißt, es geht um einen Wert, der die Fluoreszenzlichtemissions-Abgabe wiederspiegelt, wobei es sich um einen Wert handelt, der nicht beeinflusst ist durch den Abstand oder den Winkel, aus dem bzw. unter dem das Anregungslicht auf das Lebendgewebe-Objekt projiziert wurde.
Wenn der Wert ermittelt wird, der die oben angesprochene Fluoreszenzlichtemissions-Abgabe wiederspiegelt, wird, weil das Anregungslicht von unterschiedlichen Gewebetypen nicht gleichmäßig absorbiert wird, auch wenn die Verteilung der Lichtstärke des bestrahlten Anregungslichts gemessen wird, die Verteilung der Lichtstärke des von dem Lebendgewebe-Objekt aufgenommenen Anregungslichts nicht korrekt gemessen.
Eine Strategie zum Ermitteln der Fluoreszenzlichtbild-Aufnahmerate besteht darin, ein Lebendgewebe-Objekt mit Licht im nahen Infrarotbereich zu bestrahlen, welches von unterschiedlichen Gewebearten in gleichem Maß absorbiert wird, so dass dieses Licht als Referenzlicht dient, um dann ein Reflexionslichtbild des von dem Lebendgewebe-Objekt reflektierten Referenzlichts zu photographieren. Die Lichtstärke dieses Reflexionslichtbilds wird anstelle der Lichtstärke des von dem Lebendgewebe-Objekt empfangenen Anregungslichts verwendet, und man ermittelt einen Teilerwert des Fluoreszenzlichtbilds und der Lichtstärke des Reflexionslichtbilds, um basierend auf diesem Teilerwert ein Pseudofarbbild anzuzeigen.
Das bedeutet: durch den oben angesprochenen Teilungsprozess wird der die Lichtstärke des Fluoreszenzlichts repräsentierende Term, der abhängig ist vom Abstand zwischen der Anregungslichtquelle und dem Lebendgewebe-Objekt, aufgehoben, und man erhält ein Bild, welches lediglich die Differenz der ausgegebenen Fluoreszenzlichtemission wiedergibt.
Durch Ausführen des Teilungsprozesses zwischen Fluoreszenzlichtbildern oder zwischen einem Fluoreszenzlichtbild und einem Reflexionslichtbild gemäß obiger Beschreibung wird zwar das Pseudofarbbild erhalten, in welchem die Abstandsdaten aufgehoben sind, und welches die Daten bezüglich des von dem Lebendgewebe-Objekt emittierten Fluoreszenzlichts enthält, allerdings wird es nach der Verwendung als Diagnosewerkzeug zum Bestimmen des Krankheitszustands ein zusammengesetztes Bild, in welchem die verwertbaren Daten bezüglich der Form des Lebendgewebe-Objekts herausgefallen sind. Wiederum ergibt sich für die Bedienungsperson aus dem zusammengesetzten Bild der Eindruck der Flächigkeit ohne jegliche Ungleichmäßigkeit, so dass es sich um ein zweifelhaftes Bild handelt.
Gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1 und Oberbegriff des Anspruchs 8 zeigt die US 5 749 830 ein Verfahren und eine Vorrichtung, bei denen ein Bild mit einem Helligkeitswert erzeugt wird, der im Verhältnis zum Blutvolumen des Gewebes im Zielbereich steht. Um ein solches Bild zu gewinnen, haben das herkömmliche Verfahren und die herkömmliche Vorrichtung eine Fluoreszenzlichtbild-Gewinnungseinrichtung, eine Reflexionslichtbild-Gewinnungseinrichtung und eine Gewebezustandsbild-Erzeugungseinrichtung. Darüber hinaus dient eine Anzeigevorrichtung zum Darstellen eines Bilds, welches auf dem Gewebezustand des Zielgebiets basiert.
Die EP 0 920 831 zeigt ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Abbilden erkrankten Gewebes unter Verwendung integrierter äußerer Fluoreszenz.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf die oben dargelegten Umstände entwickelt, und es ist ihr Hauptziel, ein Fluoreszenzlichtbild-Anzeigeverfahren und eine Fluoreszenzlichtbild-Anzeigevorrichtung zum Anzeigen eines Bilds anzugeben, welches die Daten des von einem Lebendgewebe-Objekt emittierten Fluoreszenzlichts und die Daten über die Form des Objekts enthält, und die die Bedienungsperson nicht im Zweifel lassen über die Exaktheit, mit der eine Diagnose anhand eines solchen Bilds möglich ist.
Um außerdem gemäß obiger Erläuterung ein Bild anzuzeigen, welches Information über die Form des untersuchten Lebendgewebe-Objekts (im folgenden einfach: Objekt) enthält, wird in solchen Fällen, in denen ein Helligkeitsbild basierend auf der Lichtstärke des Reflexionslichtbilds erzeugt wird, ein diagnostisches oder Diagnosebild gewonnen, indem dieses Helligkeitsbild kombiniert wird mit dem oben erläuterten Pseudofarbbild, wenn die Stärke des reflektierten Lichts aufgrund des Referenzlichts schwach ist, weil das Helligkeitsbild basierend auf der Stärke des Reflexionslichts ein monochromes Bild ist, so dass das Gesamtbild dunkel wird, während es Fälle gibt, in denen es nicht möglich ist, das untersuchte Objekt visuell zu erkennen. In solchen Fällen beispielsweise, in denen die oben angesprochene Fluoreszenzlichtbild-Anzeigevorrichtung integraler Bestandteil eines Endoskops zum Einführen in einen Körperhohlraum eines Patienten, eines Kolposkops, eines chirurgischen Mikroskops oder dergleichen ist und der Einführteil in die Umgebung des untersuchten Objekts eingeführt wurde, so erreicht, weil das vordere Ende des Geräts nicht fest auf den Abstand zwischen vorderem Ende des Einführteils und dem untersuchten Objekt eingestellt ist, einen Bereich von einigen Millimeter bis 50 mm. Wenn also der Abstand zwischen dem vorderen Ende des Einführteils und dem untersuchten Objekt am oberen Ende dieses Bereichs liegt, so wird die Stärke des Reflexionslichts aufgrund des aufgestrahlten Referenzlichts schwach, und im Ergebnis wird das Helligkeitsbild insgesamt dunkel, so dass das untersuchte Objekt nicht mehr visuell erkennbar ist.
Im Hinblick darauf ist es ein weiteres Ziel der Erfindung, eine Fluoreszenzlichtbild-Anzeigevorrichtung zu schaffen, die in der Lage ist, ein Diagnosebild mit angemessener Helligkeit auch dann anzuzeigen, wenn die Stärke des auf dem aufgestrahlten Referenzlicht basierenden Reflexionslichts schwach ist.
Das erste Fluoreszenzlichtbild-Anzeigeverfahren gemäß der Erfindung enthält die Merkmale des Anspruchs 1.
Der Ausdruck „Computerbild basierend auf dem Fluoreszenzlichtbild" kann sich zum Beispiel auf ein Bild beziehen, welches basierend auf dem Verhältnis der einen zu der anderen von zwei Wellenlängenkomponenten unter mehreren Wellenlängenkomponenten des Fluoreszenzlichtbilds berechnet wird, wobei jede der Wellenlängenkomponenten für ein anderes Wellenlängenband des Fluoreszenzlichts steht. Man beachte, dass die Bezugnahmen auf den Ausdruck „Teilungswert" oder ähnliches Werte wie zum Beispiel den Wert beinhalten, welcher berechnet wird durch Addieren eines Korrekturwerts auf die Pixelwerte eines Fluoreszenzlichtbilds, gefolgt von einer Division, auf den Wert, den man erhält, indem an den durch die Division gewonnenen Wert einer arithmetischen Verarbeitung unterzieht, auf Werte, die durch Division kategorisiert sind, etc. Außerdem kann auch das Fluoreszenzlichtbild selbst als Computerbild verwendet werden.
Ferner bezieht sich der Ausdruck „Farbdaten" beispielsweise auf den Farbton, die Sättigung, die Farbart (Farbton und Sättigung) in einem Farberscheinungssystem (ein Farbraum HSB/HVC/LAB/Luv/La*b*/Lu*v*), oder ein Farbmischsystem (ein XYZ-Farbraum) oder die Farbdifferenz (beispielsweise der IQ von YIQ, der Anteil CbCr von YcbCr etc. eines NTSC-Signals) etc.
Der Ausdruck „Helligkeitsdaten" bezieht sich zum Beispiel auf die Helligkeit oder die Leuchtkraft in einem Farberscheinungssystem (Farbraum HSB/HVC/LAB/Luv/La*b*/Lu*v*) oder einem Farbmischsystem (XYZ-Farbraum), oder die Helligkeit (beispielsweise Y von YIQ, der Wert Y von YcbCr etc. eines NTSC-Signals) etc.
Weiterhin bezieht sich der Ausdruck „Zuordnen der Farbdaten und/oder Helligkeitsdaten zu einem Computerbild" auf die Zuordnung jedes Pixels eines Computerbilds zu einem numerischen Wert, der mindestens einen unterschiedlichen Wert für Farbton, Sättigung, Farbart, Helligkeit etc. repräsentiert, entsprechend der Größe der zugehörigen Pixelwerte.
Außerdem bezieht sich der Begriff „Zuordnen von Farbdaten und/oder Helligkeitsdaten entsprechend den Farbdaten und Helligkeitsdaten, die dem Gewebezustandsbild zugewiesen sind, zu dem Fluoreszenzbild" auf die Zuordnung mindestens eines der entsprechenden Werte für den Farbton, die Sättigung, die Farbart, die Helligkeit etc. zu dem Fluoreszenzbild, basierend auf einer Betrachtung der Kombination von Farbdaten und Helligkeitsdaten, die dem Computerbild zugewiesen sind, wie oben erläutert wurde.
Bevorzugte Ausführungsformen sind in den abhängigen Verfahrensansprüchen angegeben.
Der Ausdruck „Computerbild basierend auf dem Fluoreszenzbild" kann sich zum Beispiel auf ein Bild beziehen, welches basierend auf dem Verhältnis von einem zu der anderen von zwei Wellenlängenkomponenten unter mehreren Wellenlängenkomponenten des zu Beginn gewonnenen Fluoreszenzlichtbilds berechnet wird, wobei jede der Wellenlängenkomponenten ein anderes Wellenlängenband von Fluoreszenzlicht repräsentiert, oder basierend auf dem Verhältnis eines Fluoreszenzlichtbilds eines vorbestimmten Wellenlängenbands zu dem Reflexionslichtbild; und ein Teilungswert kann als das erwähnte Verhältnis benutzt werden. Man beachte, dass die Bezugnahmen auf den Ausdruck „Teilungswert" Werte beinhalten wie beispielsweise den Wert, der berechnet wird durch Addieren eines Korrekturwerts auf die Pixelwerte eines Fluoreszenzlichtbilds und anschließendes Dividieren, den Wert, den man erhält, indem man den durch die Division gewonnenen Wert einer arithmetischen Verarbeitung unterzieht, Werte, die gemäß Division kategorisiert sind etc. Außerdem kann das Fluoreszenzlichtbild selbst als Computerbild verwendet werden.
Darüber hinaus bezieht sich der Ausdruck „Zuordnen der Farbdaten und/oder Helligkeitsdaten entsprechend den Farbdaten und Helligkeitsdaten, die dem Gewebezustandsbild zugeordnet wurden, zu dem Reflexionslichtbild" auf das Zuordnen mindestens einer Größe wie der passende Farbton, Sättigung, Farbart, Helligkeit etc. zu dem Reflexionslichtbild, basierend auf der Betrachtung einer Kombination von Farbdaten und Helligkeitsdaten, die dem Computerbild zugeordnet werden, wie es oben erläutert wurde.
Bei dem Fluoreszenzlichtbild-Anzeigeverfahren gemäß obiger Erläuterung kann eine statistische Größe der Pixelwerte irgendeines der gewonnenen Bilder berechnet werden, und basierend auf der statistischen Größe kann eine Anzeigegradation der Helligkeitsdaten dem gewonnenen Bild zugeordnet werden, von dem die statistische Größe ermittelt wurde.
Der Ausdruck „irgendeines der erhaltenen Bilder" bezieht sich auf das oben angesprochene Computerbild oder das Fluoreszenzlichtbild.
Der Ausdruck „statistische Größe" bezieht sich zum Beispiel auf den Mittelwert der Pixelwerte, den Standardabweichungswert der Pixelwerte, den höchsten und den niedrigsten Pixelwert etc. Sofern er eine statistische Größe repräsentiert, kann jeder beliebige Typ von Wert ausreichen.
Darüber hinaus bezieht sich der Ausdruck „eine Anzeigegradation der Helligkeitsdaten wird basierend auf der statistischen Größe zugeordnet, auf die auf der statistischen Größe oder einer Kombination einer Mehrzahl statistischer Größen erfolgende Zuordnung zu jedem Pixelwert des erhaltenen Bilds, von dem die statistische Größe berechnet wurde, eines numerischen Werts, welcher die Anzeigegradation der Helligkeitsdaten entsprechend der Größe jedes der Pixelwerte repräsentiert (die statistischen Werte sind zum Beispiel der Mittelwert und der Standardabweichungswert; der Durchschnittswert und der größte Wert; der Durchschnittswert und der größte und der kleinste Wert; der Durchschnittswert und der Standardabweichungswert sowie der größte und der kleinste Wert; der größte Wert und der Standardabweichungswert; der größte Wert und der kleinste Wert; der größte Wert und der kleinste Wert und der Standardabweichungswert etc.).
Außerdem kann die statistische Größe eines gewünschten Teils irgendeines der gewonnenen Bilder berechnet werden.
Der Ausdruck „ein gewünschter Teil" bezieht sich auf einen Abschnitt besonderen Interesses, der in den gewonnenen Bildern sorgfältig betrachtet werden soll.
Außerdem lässt sich ein vorbestimmter Koeffizient basierend auf der statistischen Größe berechnen, und jedes gewonnene Bild kann mit dem berechneten Koeffizienten multipliziert werden, wobei eine Anzeigegradation der Helligkeitsdaten irgendeines der gewonnenen Bilder kann mit dem berechneten Koeffizient multipliziert werden.
Der Ausdruck „ein vorbestimmter Koeffizient kann basierend auf der statistischen Größe berechnet werden" bezieht sich auf die Gewinnung eines Koeffizienten beispielsweise nach der Formel (1).
Der Durchschnitts- oder Mittelwert M und die Standardabweichung σ der Pixelwerte irgendeines der gewonnenen Bilder werden durch gewünschte Konstante a, b und c bezeichnet:
Die Obergrenze der Anzeigegradation der Helligkeitsdaten Xa ≈ (M + bXσ)Xc (1)
Dementsprechend bezieht sich der Ausdruck „eine Anzeigegradation der Helligkeitsdaten irgendeines der gewonnenen Bilder, welches mit dem berechneten Koeffizienten multipliziert wurde, gemäß 19 auf das Multiplizieren einer Pixelwertverteilung 10 mit dem Koeffizienten, wodurch eine Pixelwertverteilung 20 erhalten wird, so dass gemäß einer Gradationsverarbeitungsfunktion 30 betreffend die Anzeigegradation der Helligkeitsdaten ein numerischer Wert für die Helligkeitsdaten dem Wert dieser Pixelwertverteilung 20 zugeordnet wird.
Weiterhin lässt sich eine Gradationsverarbeitungsfunktion, die die Anzeigegradation der Helligkeitsdaten repräsentiert, basierend auf der statistischen Größe bestimmen, und basierend auf der bestimmten Gradationsverarbeitungsfunktion können Helligkeitsdaten jedem der erhaltenen Bilder zugewiesen werden.
Der Ausdruck „eine Gradationsverarbeitungsfunktion, die die Anzeigegradation der Helligkeitsdaten repräsentiert, kann basierend auf der statistischen Größe bestimmt werden" bezieht sich zum Beispiel darauf, dass, wenn die Pixelwertverteilung 10 einer der erhaltenen Bilder der in 20 dargestellten Verteilung für die Gradationsverarbeitungsfunktion 30 entspricht, die Umwandlung der Gradationsverarbeitungsfunktion 30 in eine Gradationsfunktion 40. Das heißt, die Gradationsverarbeitungsfunktion lässt sich derart umschreiben, dass die
Obergrenze der Anzeigegradation der Helligkeitsdaten Xa ≈ M + bXσ,und die
Untergrenze der Anzeigegradation der Helligkeitsdaten Xa ≈ M – bXσ
Insbesondere dann, wenn die Vorumwandlungs-Gradationsverarbeitungsfunktion derart beschaffen ist, dass f(x), MIN = M – bXσ und Max = M + bXσ, die Gradationsverarbeitungsfunktion derart umgeschrieben werden kann, dass f(x – Min/(Max – Min)).
Dementsprechend bezieht sich der Ausdruck „basierend auf der bestimmten Gradationsverarbeitungsfunktion können Helligkeitsdaten irgendeinem der erhaltenen Bilder zugewiesen werden" auf die Zuordnung eines numerischen Werts, der eine Anzeigegradation der Helligkeitsdaten repräsentiert, zu der Pixelwertverteilung 10 entsprechend der Gradationsverarbeitungsfunktion 40.
Die Fluoreszenzlichtbild-Anzeigevorrichtung gemäß der Erfindung enthält die Merkmale des Anspruchs 8.
Bevorzugte Ausführungsformen sind durch die abhängigen Vorrichtungsansprüche definiert.
Darüber hinaus kann bei der Fluoreszenzlichtbild-Anzeigevorrichtung gemäß der Erfindung das Computerbild ein Bild sein, welches auf dem Verhältnis einer zu einer anderen von zwei Wellenlängen unter den mehreren Wellenlängenkomponenten eines Fluoreszenzlichtbilds basiert, wobei jedes der Wellenlängenbänder ein anderes Wellenlängenband von Fluoreszenzlicht ist.
Darüber hinaus kann die Fluoreszenzlichtbild-Anzeigevorrichtung gemäß der Erfindung mit einer Statistikgrößen-Berechnungseinrichtung ausgestattet sein, um eine statistische Größe der Pixelwerte irgendeines der erhaltenen Bilder zu berechnen, außerdem eine Gradationsverarbeitungseinrichtung, um einem der erhaltenen Bilder, von dem die Statistikgröße berechnet wurde, eine Anzeigegradation basierend auf der statistischen Größe zuzuweisen.
Die Statistikgrößen-Berechnungseinrichtung kann außerdem eine Einrichtung zum Berechnen der statistischen Größe von einem gewünschten Teil irgendeines der erhaltenen Bilder sein.
Darüber hinaus kann die Gradationsverarbeitungseinrichtung eine Einrichtung zum Berechnen eines vorbestimmten Koeffizienten basierend auf der statistischen Größe sein, die außerdem eines der erhaltenen Bilder, von dem die statistische Größe erhalten wurde, mit dem berechneten Koeffizienten multipliziert und eine Anzeigegradation der Helligkeitsdaten einem der erhaltenen Bilder, welches mit dem Koeffizienten multipliziert wurde, zuordnet.
Die Gradationsverarbeitungseinrichtung kann eine Einrichtung sein zum Bestimmen einer Gradationsverarbeitungsfunktion, die die Anzeigegradation der Helligkeitsdaten basierend auf der statistischen Größe repräsentiert, und die außerdem die Anzeigegradation der Helligkeitsdaten basierend auf der ermittelten Gradationsverarbeitungsfunktion einem der erhaltenen Bilder zuordnet.
Darüber hinaus kann die erfindungsgemäße Fluoreszenzlichtbild-Anzeigevorrichtung mit einer Bitverschiebeeinrichtung ausgestattet sein, um die Pixelwerte eines der erhaltenen Bilder bitweise zu verschieben, wenn einer der Pixelwerte durch Daten mit 9 Bits oder mehr dargestellt wird, so dass jeder der Pixelwerte durch die Daten der ersten 8 Bits oder weniger dargestellt wird, wobei die Statistikgrößen-Berechnungseinrichtung die statistische Größe basierend auf der bitweise verschobenen Daten berechnet.
Der Ausdruck „so dass jeder der Pixelwerte durch Daten von 8 Bits oder weniger dargestellt wird" bezieht sich auf das Runden der Bits, die auf die ersten 8 Bits der Daten eines Pixelwerts folgen, so dass die Berechnung einer statistischen Größe durch einen Allzweck-Statistikrechner vorgenommen werden kann.
Außerdem kann die Gradationsverarbeitungseinrichtung eine Einrichtung zum Ein-/Aus-Schalten sein.
Das „Einschalten" der Gradationsverarbeitungseinrichtung betrifft hier die Ausführung der Gradationsverarbeitung, das „Ausschalten" der Gradationsverarbeitungseinrichtung bezieht sich auf die Nicht-Ausführung der Gradationsverarbeitung, und der Ausdruck „zum Ein-/Aus-Schalten" betrifft die Fähigkeit, umzuschalten zwischen Ausführen und Nicht-Ausführen der Gradationsverarbeitung. Der Ausdruck „die Nicht-Ausführung der Gradationsverarbeitung" bezieht sich beispielsweise auf den Fall der Ausführung der Gradationsverarbeitung, wenn Helligkeitsdaten dem Gewebezustandsbild zugeordnet wurden unabhängig davon, ob der Gewebezustand normal oder erkrankt ist, demzufolge sich die Helligkeit des Bilds ändert und es unmöglich wird, den darin repräsentierten Gewebezustand zu beurteilen. Wenn an dieser Stelle ein zusammengesetztes Bild basierend auf dem Gewebezustandsbild angezeigt wird, ohne dass das Bild einer Gradationsverarbeitung unterzogen wurde, und nachdem einmal der Zustand des untersuchten Gewebes beurteilt wurde, wird die Gradationsverarbeitung eingeschaltet, und das Gewebezustandsbild wird der Gradationsverarbeitung unterzogen, woraufhin detaillierte Änderungen, die auf dem Untersuchungsbildschirm erscheinen, betrachtet werden können.
Selbst für Fälle, in denen Helligkeitsdaten nicht zugewiesen wurden, wie es oben erläutert wurde, beispielsweise dann, wenn der Abstand zwischen der Anregungslichtemissionsquelle sich plötzlich von dem Zielgebiet entfernt oder sich ihm nähert, ist es wünschens wert, dass die Gradationsverarbeitungseinrichtung ausgeschaltet werden kann, um eine starke Änderung der Anzeigegradation der Helligkeitsdaten des anzuzeigenden Bilds zu vermeiden.
Wenn außerdem die Kompositbild-Erzeugungseinrichtung (die Einrichtung zum Erzeugen eines zusammengesetzten Bilds) ein Gewebezustandsbild und ein Gewebeformbild kombiniert, um in Kompositbild (zusammengesetztes Bild) zu erzeugen, und dabei die Anzahl von Pixeln in beiden Bildern differiert, so wird das Kompositbild erzeugt, nachdem die Anzahl von Pixeln jedes der beiden Bilder an die Pixelzahl des einen von beiden Bildern angepasst ist.
Der Ausdruck „wenn die Anzahl von Pixeln beider Bilder differiert, wird nach Umwandeln der Anzahl der Pixel jedes der beiden Bilder in die Pixelzahl eines der beiden Bilder" bezieht sich auf die Ausführung beispielsweise einer Expansionsverarbeitung, wenn die Pixelzahl eines der beiden Bilder 100×100 Pixel beträgt und die Pixelzahl des anderen Bilds 500×500 beträgt, indem jedes Pixel des Bildes mit der Pixelzahl 100×100 in eine 5×5 große Einheit von Pixeln umgewandelt wird, so dass die Anzahl von Pixeln des Bilds mit 100×100 Pixeln erweitert wird zu einem Bild mit 500×500 Pixeln, was der Anzahl von Pixeln des anderen Bilds entspricht. In solchen Fällen hingegen, in denen die Anzahl von Pixeln der Pixelzahl des Bilds mit den weniger Pixeln entsprechen soll, kann eine Reduktionsverarbeitung durchgeführt werden; allgemeine Bildverarbeitungsprozeduren können für die erwähnte Expansions- oder Reduktionsverarbeitung eingesetzt werden.
Die Fluoreszenzlichtbild-Anzeigevorrichtung gemäß der Erfindung kann in Form eines Endoskops mit einem Endoskopeinführteil zum Einführen in den Körper eines Patienten vorgesehen sein.
Außerdem kann ein GaN-Halbleiterlaser als Anregungslichtquelle verwendet werden, wobei von dem Wellenlängenband des Anregungslichts im 400-420 nm betragenden Bereich Gebrauch gemacht wird.
Außerdem kann die Fluoreszenzlichtbild-Anzeigevorrichtung gemäß der Erfindung kombiniert werden mit einer Einrichtung zum Gewinnen eines Normalbilds, basierend auf dem von einem Zielbereich bei dessen Bestrahlung mit weißem Referenzlicht reflektierten Reflexionslicht.
Allgemein wird das Konzept „Farbe" aufgeteilt in „Farbe, wie sie von dem Farbverstand wahrgenommen wird" und „Farbe, wie sie von dem Farbsehvermögen aufgenommen wird". Der Ausdruck „Farbe, wie sie von dem Farbverstand wahrgenommen wird", auch als „sensorische Farbe" bezeichnet, bezieht sich auf die Farben, die von den menschlichen Wahrnehmungsfähigkeiten aufgenommen werden, und die qualitativ durch Symbole, Farbdarstellungen etc. definiert sind. Andererseits bedeutet der Ausdruck „Farbe, wie sie von dem Farbsehvermögen aufgenommen wird", auch als „Farbe als psychologische physische Größe" bezeichnet, die genormte Korrelation zwischen quantitativ definierten physikalischen Größen eines Lichtspektrums und Farben, wie sie als psychologische Größe wahrgenommen wird und in psychologischen Tests gemessen wird. Außerdem sind das Farberscheinungssystem und das Farbmischsystem Farbspezifikationssysteme zur Farbanzeige.
Das Munsell-Farbsystem ist ein Farbspezifikationssystem, welches repräsentativ für ein Farberscheinungssystem ist. Bei dem Munsell-Farbsystem sind Farben durch drei Eigenschaften definiert: Farbton (H; hue); Sättigung (S) und Helligkeit oder Dunkelstufe (V; Value). Der Farbton ist aufgeteilt in drei unterschiedliche Farben Rot (R), Blau (B) und Grün (G). Zunächst gibt es fünf Farben als Basis-Farbtöne: R; Gelb (Y; yellow); G; B und Purpur (P), und diese wiederum sind aufgeteilt in fünf Sektoren gleicher Größe entlang dem Umfang eines einzelnen Farbton-Rings, wie er in 1 dargestellt ist. Sodann sind die Zwischen-Farbtöne YR, GY, BG, PB und RP der Basis-Farbtöne verteilt. Grundsätzlich wird eine Bezugsnummer 5 der Basis und den Zwischenfarbtönen zugewiesen, und obgleich es zahlreiche Fälle gibt, in denen 100 Farbtöne in Gruppen von 10 unterteilt zwischen benachbarten Farbtönen verwendet werden, lassen sich, wenn eine Winkeldrehung von 5R als Basis-Farbton verwendet wird, Farbtöne als kontinuierliche Werte darstellen.
In diesem Fall beispielsweise lässt sich 5R anzeigen in der Form H = 0 Rad, 5Y als H = 1/3 Rad und 5G als H = 2/3 Rad.
Die Dunkelstufe oder der Helligkeitswert V ist eine Standard-Maßeinheit, welche die Helligkeit einer Farbe definiert: ideales Schwarz mit 100 % Reflexionsvermögen wird dargestellt durch eine Helligkeit oder Leuchtkraft 0; ideales Weiß mit einem Reflexionsvermögen von 100 % wird dargestellt durch einen Helligkeitswert von 10. Im allgemeinen ist die menschliche Helligkeitswahrnehmung nicht proportional zum Reflexionsvermögen. Um beispielsweise ein Reflexionsvermögen von 20 % als Zwischenhelligkeit zu erkennen, ist der Munsell-Helligkeitsstandard im wesentlichen proportional zur Quadratwurzel des Reflexionsvermögens.
Die Sättigung (S) ist eine Standard-Messeinheit, welche die Lebhaftigkeit und Klarheit einer Farbe definiert: die Lebhaftigkeit wird für jede Helligkeit und jeden Farbton ausgedruckt durch numerische Werte innerhalb einer Skala, die mit Grau, welches keine Lebhaftigkeit besitzt und durch einen Wert 0 dargestellt wird, beginnt und zu den monochromen Farben geht, die größte Lebhaftigkeit besitzen.
Eine Sättigung wird für jede Helligkeit des Farbtons durch einen Abstand von der Mitte erzeugt, und bei Stapelung konzentrisch in Kreisform von geringer Helligkeitsstufe ausgehend lassen sich die drei Eigenschaften des Munsell-Farbsystems ausdrücken als rohrförmiger Körper, wie er in 2 dargestellt ist. Sämtliche Farben lassen sich an irgendeinem Punkt innerhalb dieses Farbkörpers positionieren. Im allgemeinen wird sensorische Farbe dargestellt als dreidimensionaler Koordinatenraum mit einer eindimensionalen Helligkeitskoordinate (als Helligkeitsindex bezeichnet) und einer zweidimensionalen Koordinate, die als Konzept-Farbmaß bezeichnet wird und integriert Farbton und Sättigung wiedergibt.
Andererseits ist das CIE-Farbsystem (CIE = Commission International de l'Eclairage), welches quantitativ jede Farbe als Gemisch aus drei Quellen-Stimuli behandelt (das heißt Licht aus drei Quellenfarben), und welches als zwei Haupt-Farbspezifikationssysteme das RGB- und das XYZ-Farbspezifikationssystem aufweist, ein Farbspezifikationssystem, welches repräsentativ für ein Farbmischsystem ist. In der Praxis ist bekannt, dass jede Farbe erzeugt werden kann durch Mischen geeigneter Anteile der drei verschiedenen unabhängigen Farben, welche die drei Quellen-Stimuli bilden. Die allgemeinsten drei Quellen-Stimuli sind R (Rot), B (Blau) und G (Grün). Diese drei Quellen-Stimuli und die drei Quellen-Stimuliwerte, welche die Mischverhältnisse der drei Quellen-Stimuli repräsentieren, bilden das RGB-Farbspezifikationssystem. Weil allerdings in dem RGB-Farbspezifikationssystem die aufgetragene äquivalente Farbfunktion abhängig von der Wellenlänge einen negativen Wert annehmen kann, wenn die drei Quellen-Stimuliwerte durch additives Mischen kontinuierlicher Lichtspektren gebildet werden, kommt es zu Schwierigkeiten bei der Funktionsverarbeitung. Aus diesem Grund erfolgt die Koordinaten-Umwandlungsverarbeitung in der Weise, dass sämtliche äquivalenten Farbfunktionen vorteilhaft in positive Werte umgewandelt werden und ein neues Farbspezifikationssystem, welches drei imaginäre Quellen-Stimuli X, Y und Z definiert (das XYZ-Farbspezifikationssystem) wurde in Relation zu dem RGB-System entwickelt. Bei dem XYZ-Farbspezifikationssystem ist die mathematische Behandlung erleichtert, da die äquivalente Farbfunktion von Z (als Helligkeit bezeichnet) so definiert ist, dass sie das äquivalent zu einem relativen Leuchtdichtefaktor darstellt, welcher eine Empfindlichkeit des menschlichen Auges für die Wellenlänge repräsentiert. Außerdem wird die Differenz in einer Farbe (die Farbart) definiert durch die Farbartkoordinate x, y, die nach folgender Formel gewonnen wird: x = X/(X + Y + Z) y = Y/(X + Y + Z)
3 zeigt eine Farbarttafel des XYZ-Farbspezifikationssystems. Eine Mischfarbe aus zwei Farben wird dargestellt durch einen Punkt auf der Geraden, welche zwei Farbartpunkte für die beiden Farben verbindet. Sämtliche Farben erscheinen als Punkte innerhalb der Zone, die durch eine glockenförmige Kurve (Spektrum-Ort) und eine Gerade (Purpur-Gerade), welche die beiden Enden der Kurve verbindet, definiert ist. Außerdem gibt eine Pfeilmarkierung in der Mitte der 3 die Änderung im Farbton an.
Auch in Fällen, in denen die Farbe durch ein TV-Signal oder ein anderes repräsentatives visuelles Bildsignalsystem darzustellen ist, werden die RGB-Komponenten nicht als unabhängige Farben übertragen. Bei der NTSC-Norm beispielsweise werden die RGB-Komponenten mit Hilfe einer vorbestimmten Berechnung umgewandelt in zwei Farbdifferenzsignale I, Q und ein Helligkeitssignal Y. Es ist außerdem möglich, andere Systeme zu verwenden, die repräsentativ für Sichtbild-Signalsysteme sind, beispielsweise das PAL-System und dergleichen.
Bei dem Verfahren und der Vorrichtung zum Darstellen eines Fluoreszenzlichtbilds gemäß der Erfindung kommt es für die Bedienungsperson zu keiner Ungewissheit über die Zuverlässigkeit des Bilds zur Verwendung bei der Diagnose aus folgenden Gründen: es wird ein Fluoreszenzlichtbild erhalten basierend auf der Stärke von Fluoreszenzlicht, welches von einem Zielgebiet bei dessen Bestrahlung mit Anregungslicht emittiert wird; Farbdaten und/oder Helligkeitsdaten werden einem Computerbild basierend auf dem Fluoreszenzlichtbild zugeordnet, und es wird ein Gewebezustandsbild erzeugt, welches vornehmlich einen Gewebezustand in dem Zielgebiet repräsentiert; Farbdaten und/oder Helligkeitsdaten entsprechend den Farbdaten und Helligkeitsdaten, die dem Gewebezustandsbild zugeordnet wurden, werden dem Fluoreszenzlichtbild zugeordnet, und es wird ein Gewebeformbild erzeugt, welches vornehmlich eine Form des Gewebes innerhalb des Zielgebiets repräsentiert; das Gewebezustandsbild und das Gewebeformbild werden miteinander kombiniert, um ein zusammengesetztes, hier als Kompositbild bezeichnetes Bild zu erzeugen; und das Kompositbild wird angezeigt; die Daten bezüglich des von dem Zielgebiet emittierten Fluoreszenzlicht (Daten bezüglich des Gewebezustands) und die Daten bezüglich der Gewebeform des Zielgebiets können in einem Kompositbild angezeigt werden.
Darüber hinaus ist bei dem Verfahren und der Vorrichtung zum Anzeigen eines Fluoreszenzlichtbilds gemäß der Erfindung in solchen Fällen, in denen das Computerbild auf dem Verhältnis zwischen einer Mehrzahl von Wellenlängenbändern eines Fluoreszenzlichtbilds basiert, jedes der Wellenlängenbänder ein anderes Wellenlängenband des Fluoreszenzlichts, weil ein Computerbild, welches die Differenz zwischen der Form des Fluores zenzspektrums des von einem Zielgebiet emittierten Fluoreszenzlichts wiederspiegelt, gewonnen werden kann und ein Kompositbild darstellbar ist, welches exakt den Gewebezustand des Zielgebiets wiedergibt.
Bei dem Verfahren und der Vorrichtung zum Darstellen eines Fluoreszenzlichtbilds gemäß der Erfindung erfolgt, weil eine statistische Größe der Pixelwerte eines der erhaltenen Bilder berechnet wird und eine Anzeigegradation der Helligkeitsdaten basierend auf der statistischen Größe dem einen der erhaltenen Bilder zugewiesen wird, selbst dann, wenn die Pixelwerte eines Bilds mit zugewiesenen Helligkeitsdaten klein sind, die Erstellung eines zusammengesetzten Bilds, welches mit seiner Helligkeit bereits über einem vorbestimmten Wert liegt, und weil außerdem der dynamische Bereich der Anzeigegradation der Helligkeitsdaten virtuell expandiert werden kann, kann ein zusammengesetztes oder Kompositbild bereitgestellt werden, welches sich für die visuelle Betrachtung eignet. Außerdem wird in solchen Fällen, in denen ein Endoskop oder dergleichen zum Einführen in den Körper eines Patienten verwendet wird, die visuelle Betrachtung von Kompositbildern in einem umfangreichen Messbereich auch dann erleichtert, wenn sich das das Anregungslicht abgebende Ende des Endoskopeinführteils relativ weit entfernt vom Zielbereich befindet, weil ein Kompositbild erzeugt werden kann, dessen Helligkeit bereits über einem vorbestimmten Wert liegt.
Außerdem lässt sich in solchen Fällen, in denen die statistische Größe eines interessierenden Teils irgendeines der erhaltenen Bilder berechnet wurde, die Anzeigegradation der Helligkeitsdaten optimieren, und außerdem lässt sich der Rechenaufwand zum Berechnen der statistischen Größe verringern.
Darüber hinaus kann ein vorbestimmter Koeffizient basierend auf der statistischen Größe berechnet werden, und das erwähnte beliebige Bild von den erhaltenen Bildern kann mit dem berechneten Koeffizienten multipliziert werden, so dass in solchen Fällen, in denen eine Anzeigegradation der Helligkeitsdaten einem Bild zuzuordnen ist, welches mit dem berechneten Koeffizienten multipliziert wurde, eine passende Anzeigegradation der Helligkeitsdaten mit Hilfe eines einfacheren Berechnungsverfahrens zugeordnet werden kann.
Außerdem lässt sich eine Gradationsverarbeitungsfunktion, welche die Anzeigegradation der Helligkeitsdaten repräsentiert, basierend auf der statistischen Größe ermitteln, und für solche Fälle, in denen basierend auf der bestimmten Gradationsverarbeitungsfunktion Helligkeitsdaten irgendeinem der erhaltenen Bilder zugewiesen werden, kann die in einem Kompositbild in Erscheinung tretende Anzeigegradation der Helligkeitsdaten mit einem einfacheren Berechnungsverfahren virtuell expandiert werden (es wird ein Ausgleichungseffekt erzielt).
In solchen Fällen, in denen in einem Farbdarstellungssystem die Farbart vorkommt, wird die in einem Farbmischsystem vorkommende Farbart oder die in einem Sichtbild-Signalsystem auftretende Farbdifferenz als Farbdaten verwendet, so dass die Farbdaten in einfacher Weise einem Gewebezustandsbild oder einem Gewebeformbild zugeordnet werden können.
In solchen Fällen, in denen Leuchtdichtedaten in einem Farbdarstellungssystem vorkommen, werden die Leuchtdichte in einem Farbmischsystem oder die Helligkeit in einem Sichtbild-Signalsystem als die Helligkeitsdaten hergenommen, und die Helligkeitsdaten lassen sich einfach einem Gewebezustandsbild oder einem Gewebeformbild zuordnen.
Wenn außerdem beispielweise das Munsell-Farbsystem, welches eines der Farbdarstellungssysteme ist, als Farbspezifikationssystem verwendet wird, können die Farbdaten entsprechend einem Farbton H in dem Munsell-Farbsystem-Farbtonring nach 1 definiert werden und so gehandhabt werden, dass sie nur einem Farbton entsprechen.
Wenn beispielsweise das XYZ-Farbsystem, bei dem es sich um ein Farbmischsystem handelt, als Farbspezifikationssystem verwendet wird, können die Daten in Entsprechung zu einem Paar Farbartkoordinaten (x, y) gebracht werden, die in der Farbarttafel der 3 dargestellt sind, so dass eine Entsprechung zu ausschließlich einer Farbart erleichtert wird.
Wenn außerdem beispielsweise die Farbdifferenz oder die Helligkeit, die in einem Sichtbild-Signalsystem vorkommt, verwendet wird, lässt sich ein Farbdifferenzsignal sowie ein Helligkeitssignal anhand des erwähnten Computerbilds bestimmen, und das Farbdifferenzsignal und das Helligkeitssignal können direkt in eine Videosignalschaltung oder dergleichen eingegeben werden, und man kann die Farbe (Farbdifferenz und Helligkeit) eines Kompositbilds bestimmen.
Außerdem lässt sich die mathematische Verarbeitung vereinfachen, die stattfindet, wenn ein Kompositbild erstellt wird.
In solchen Fällen, in denen Pixelwerte eines Bilds, dessen statistische Größe zu berechnen ist, durch Daten mit 9 Bits oder mehr dargestellt werden, ist eine Bitverschiebeeinrichtung vorgesehen, um die ersten 8 Bits der Daten so zu verschieben, dass die Pixelwerte durch 8 Datenbits oder weniger dargestellt werden. In solchen Fällen, in denen die Statistikgrößen-Berechnungseinrichtung die statistische Größe basierend auf den bitweise verschobenen Pixelwerten berechnet, lässt sich die Berechnung durch Verwendung eines Mehrzweck-Statistikrechners vornehmen, und man kann eine Hochgeschwindigkeitsberechnung erreichen.
In solchen Fällen, in denen das Ein-/Aus-Schalten der Gradationsverarbeitung bei der Zuordnung einer Anzeigegradation der Helligkeitsdaten basierend auf der statistischen Größe möglich ist, kann selbst beispielsweise für den Fall, dass die Helligkeitsdaten einem Gewebezustandsbild zugeordnet wurden, durch Ausschalten der Gradationsverarbeitung der Gewebezustand exakt beurteilt werden, und wenn nach dem einmaligen Beurteilen des Gewebezustands die Gradationsverarbeitung eingeschaltet wird, um das Gewebezustandsbild einer Gradationsverarbeitung zu unterziehen, lassen sich die detaillierten Änderungen des Gewebezustands auf dem Untersuchungsbildschirm betrachten.
In solchen Fällen, in denen Helligkeitsdaten einem Gewebezustandsbild nicht zugeordnet wurden, wie oben erläutert wurde, wenn beispielsweise der Abstand zwischen dem Zielgebiet und dem Anregungslicht-Emissionsende des Endoskopeinführteils plötzlich klein oder groß wird, lässt sich, weil die Gradationsverarbeitung ausgeschaltet werden kann, eine starke Schwankung der Anzeigegradation der Helligkeitsdaten eines anzuzeigenden Bilds vermeiden.
In solchen Fällen, in denen die statistische Größe eine Kombination aus mehreren Werten ist, welche den durchschnittlichen Pixelwert oder den größten Pixelwert enthalten, lässt sich die Berechnung der statistischen Größe vergleichsweise einfach durchführen, und man kann eine Anzeigegradation mit passender Helligkeit zuordnen.
Wenn darüber hinaus das Kombinieren des Gewebezustandsbilds und des Gewebeformbilds zur Erzeugung eines Kompositbilds erfolgt und dabei die Anzahl von Pixeln beider Bilder unterschiedlich ist, so kann nach Umwandlung der Anzahl von Pixeln beider Bilder in die Anzahl von Pixeln des einen der beiden Bilder, in dem beispielsweise die Pixelzahl des Bilds mit weniger Pixeln an die Pixelzahl des Bilds mit größerer Pixelzahl angepasst wird, im Fall der Erstellung eines Kompositbilds basierend auf beiden Bildern wegen geringer Menge Fluoreszenzlicht bei Erhalt eines Fluoreszenzlichtbilds die Notwendigkeit bestehen, dass das Fluoreszenzlichtbild einer Binning-Verarbeitung unterzogen wird, so dass selbst in solchen Fällen, in denen die Pixelzahl des Fluoreszenzlichtbilds kleiner als die Pixelzahl des Reflexionslichtbilds ist, die Pixelzahl des Kompositbilds angepasst werden kann an die Pixelzahl des Reflexionslichtbilds und das Kompositbild angezeigt wird, so dass sich der Gewebezustand des Zielbereichs exakt darstellen lässt.
Wenn außerdem beispielsweise die Pixelzahl des Bilds mit der größeren Pixelzahl an die Anzahl der Pixel des Bilds mit geringerer Pixelzahl angepasst wird, so besteht in solchen Fällen, in denen ein Kompositbild basierend auf beiden Bildern erzeugt wird, keine Notwendigkeit mehr für eine übermäßig umfangreiche Rechenarbeit, so dass die Bildverarbeitung mit hoher Geschwindigkeit stattfinden kann.
Wenn außerdem ein GaN-Halbleiterlaser als Anregungslichtquelle verwendet wird, lässt sich eine kosteneffektive, klein bemessene Lichtquelle vorsehen, und wenn außerdem das Wellenlängenband des Anregungslichts im Bereich von 400 bis 420 nm liegt, wird das Fluoreszenzlicht wirksam von dem davon bestrahlten Zielgebiet reflektiert.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Darstellung zum Erläutern des Farbtonrings nach dem Munsell-Farbspezifikationssystem,
2 ist eine Darstellung zum Erläutern eines dreidimensionalen Munsell-Farbdiagramms,
3 ist ein Farbartgraph eines XYZ-Farbspezifikationssystems,
4 ist eine schematische Darstellung einer Fluoreszenzendoskopvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung,
5 ist eine schematische Darstellung eines Umschaltfilters, der bei der ersten und der zweiten Ausführungsform eingesetzt wird,
6 ist eine schematische Darstellung einer Fluoreszenz-Endoskopvorrichtung nach der zweiten Ausführungsform der Erfindung,
7 zeigt den Farbbereich eines von einer Fluoreszenz-Endoskopvorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform der Erfindung angezeigten Kompositbilds,
8 ist eine schematische Darstellung einer Fluoreszenz-Endoskopvorrichtung gemäß einem vierten Beispiel, welches nicht zur Erfindung gehört,
9 zeigt schematisch ein Mosaikfilter,
10 ist eine schematische Darstellung des für das vierte Beispiel verwendeten Schaltfilters,
11 zeigt einen Farbbereich eines Kompositbilds, das von einer Fluoreszenz-Endoskopvorrichtung gemäß dem vierten Beispiel dargestellt wird,
12 ist eine schematische Darstellung einer Fluoreszenz-Endoskopvorrichtung nach einem fünften Beispiel,
13 ist eine schematische Darstellung einer Fluoreszenz-Endoskopvorrichtung nach einem sechsten Beispiel,
14 zeigt den Farbbereich eines Kompositbilds, welches von einer Fluoreszenz-Endoskopvorrichtung nach dem sechsten Beispiel dargestellt wird,
15 zeigt den Farbbereich eines Kompositbilds, welches von einer Fluoreszenz-Endoskopvorrichtung nach einem siebten Beispiel dargestellt wird,
16 zeigt den Farbbereich eines Kompositbilds, welches von einer Fluoreszenz-Endoskopvorrichtung nach einem achten Beispiel dargestellt wird,
17 zeigt den Farbbereich eines Kompositbilds, welches von einer Fluoreszenz-Endoskopvorrichtung nach einem weiteren Beispiel dargestellt wird,
18 zeigt den Farbbereich eines Kompositbilds, welches von einer Fluoreszenz-Endoskopvorrichtung nach einem weiteren Beispiel dargestellt wird,
19 ist eine graphische Darstellung zum Erläutern der Arbeitsweise beim Zuordnen einer Anzeigegradation von Helligkeitsdaten eines IR-Reflexionslichtbilds, welches mit einem vorbestimmten Koeffizienten multipliziert wurde,
20A und 20B sind graphische Darstellungen zum Erläutern der Arbeitsweise zum Ändern der Gradationsverarbeitungsfunktion und zum Zuordnen einer Anzeigegradation der Helligkeitsdaten, und
21 ist eine graphische Darstellung zum Erläutern der Stärkenverteilung der Fluoreszenzspektren von Normalgewebe und von erkranktem Gewebe.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Im folgenden werden anhand der Zeichnungen die bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung erläutert. Zunächst wird anhand der 4 und 5 die erste Ausführungsform einer Fluoreszenz-Endoskopvorrichtung erläutert, die eine Fluoreszenzlichtbild-Anzeigevorrichtung implementiert, welche ihrerseits das Fluoreszenzlichtbild-Anzeigeverfahren gemäß der Erfindung implementiert.
4 ist eine schematische Darstellung einer Fluoreszenz-Endoskopvorrichtung als Implementierung einer Fluoreszenzlichtbild-Anzeigevorrichtung gemäß der Erfindung. Bei der Fluoreszenzlichtbild-Anzeigevorrichtung dieser Ausführungsform wird das von einem Lebendgewebe-Objekt (im folgenden einfach „Objekt" genannt) emittierte Fluoreszenzlicht zweidimensional von einer Bildfaser detektiert. Ein schmalbandiges Fluoreszenzlichtbild mit einem Wellenlängenband von 430 bis 530 nm und ein breitbandiges Fluoreszenzlichtbild mit einem Wellenlängenband von 430 bis 730 nm werden erstellt. Ein Computerbild, welches auf dem Teilungswert zwischen den Pixelwerten der beiden Bilder basiert, wird erzeugt. Ein Farbtonsignal H, welches einen Farbton H in dem Munsell-Farbsystem festlegt, wird dem Computerbild zugeordnet, und es wird ein Gewebezustandsbild erstellt, welches vornehmlich den Gewebezustand des Zielgebiets repräsentiert. Ein IR-Reflexionslichtbild, welches aus dem von dem untersuchten Objekt bei dessen Beleuchtung mit weißem Licht reflektierten Licht erzeugt wird, wird anschließend gewonnen. Eine Leuchtdichte oder ein Dunkelwert V des Munsell-Farbsystems wird dem IR-Reflexionslichtbild zugeordnet, und es wird ein Gewebezustandsbild erstellt, welches vornehmlich die Gewebeform des Zielgebiets wiederspiegelt; und auf einem Monitor wird ein Kompositbild angezeigt, welches das Gewebezustandsbild und das Gewebeformbild kombiniert.
Das Fluoreszenz-Endoskop der ersten Ausführungsform der Erfindung umfasst: einen Endoskopeinführteil 100 zum Einführen in den Körper des Patienten bis zu einer Stelle, an der sich der Hauptherd der Erkrankung sowie Gebiete verdächtiger Sekundärinfektion befindet; eine Beleuchtungseinheit 110 zum Emittieren von zur Erlangung eines Normalbilds und eines IR-Reflexionsbilds verwendeten weißen Lichts und zum Emittieren von Anregungslicht zum Gewinnen eines Fluoreszenzlichtbilds; eine Bildgewinnungseinheit 120 zum Erhalten zweier Fluoreszenzlichtbilder unterschiedlicher Wellenlängenbänder und eines Reflexionslichtbilds; eine Kompositbild-Erzeugungseinheit 130 zum Berechnen eines Teilungswerts zwischen den Fluoreszenzlichtbildern, zum Zuweisen eines Farbtons zu einem Computerbild basierend auf dem Teilungswert, und zum Erzeugen eines Gewebezustandsbilds, zum Zuordnen eines Dunkelwerts V zu den Pixelwerten eines IR-Reflexionslichtbilds und zum Erzeugen eines Gewebeformbilds, und zum Kombinieren des Gewebezustandsbilds und des Gewebeformbilds zur Erstellung eines Kompositbilds oder zusammengesetzten Bilds; eine Bildverarbeitungseinheit 140 zum Durchführen einer Bildverarbeitung, die erforderlich ist, um das Normalbild und das Kompositbild in Form sichtbarer Bilder darzustellen; einen Steuercomputer 150, der an jede der Einheiten angeschlossen ist, um deren zeitlichen Ablauf zu steuern, einen Monitor 160 zum Anzeigen von durch die Bildverarbeitungseinheit 140 verarbeiteten Normalbilddaten als sichtbares Bild, und einen Monitor 170 zum Anzeigen des von der Bildverarbeitungseinheit 140 verarbeiteten Kompositbilds als sichtbares Bild.
Der Endoskopeinführteil 100 enthält einen Lichtleiter 101, der sich zu dem vorderen Ende des Einführteils erstreckt, ein CCD-Kabel 102 und eine Bildfaser 103. Der vordere Endabschnitt des Lichtleiters 101 und des CCD-Kabels 102, das ist das vordere Endteil des Einführteils, ist ausgestattet mit einer Beleuchtungslinse 104 und einem Objektiv 105. Die Bildfaser 103 ist eine Quarzglasfaser und ist an ihrem vorderen Ende mit einer Fokussierlinse 106 bestückt. Ein CCD-Photoaufnahmeelement ist an das vordere Ende des CCD-Kabels 102 angeschlossen, ein Prisma 108 ist an das CCD-Photoaufnahmeelement 107 gekoppelt. Der Lichtleiter 101 ist ein integriertes Kabel, in welchem ein Weißlichtkabel 101a, bestehend aus eine Kompositglasfaser und einem Anregungslichtleiter 101b aus Quarzglasfaser gebündelt sind, wobei der Weißlichtleiter 101a und der Anregungslichtleiter 101b an die Beleuchtungseinheit 110 angeschlossen sind. Ein Ende des Kabels 102 ist an die Bildverarbeitungseinheit 140 angeschlossen, und ein Ende der Bildfaser 103 ist an die Bildgewinnungseinheit 120 angeschlossen.
Die Beleuchtungseinheit 110 enthält eine Weißlichtquelle 111 zum Emittieren von weißem Licht L1 zur Gewinnung eines Normalbilds und eines IR-Reflexionsbilds, und eine Weißlicht-Leistungsquelle 112, die elektrisch an die Weißlichtquelle 111 angeschlossen ist, außerdem einen GaN-Halbleiterlaser 114, der Anregungslicht L2 zum Gewinnen eines Fluoreszenzlichtbilds emittiert, und eine Halbleiterlaser-Energiequelle 115, die elektrisch mit dem GaN-Halbleiterlaser 114 verbunden ist.
Die Bildgewinnungseinheit 120 enthält ein Anregungslicht-Sperrfilter 121 zum Sperren von Licht im Wellenlängenband unterhalb von 420 nm, was sehr nahe bei dem Wellenlängenband des Anregungslichts liegt, aus dem Fluoreszenzlicht L3, welches durch die Bildfaser 103 gelangt, ein Schaltfilter 122, bestehend aus einer Kombination von drei Typen von optischen Filtern, einer Filterdrehvorrichtung 124 zum Drehen des Schaltfilters 122, ein CCD-Photographierelement 125 zum Erhalten eines Fluoreszenzlichtbilds oder eines IR-Reflexionslichtbilds, welches durch das Schaltfilter 122 gelangt, eine A/D-Wandlerschaltung 126 zum Digitalisieren eines Fluoreszenzlichtbilds und eines IR-Reflexionslichtbilds, die von dem CCD-Photographierelement 125 aufgenommen wurden, und einen Bildspeicher 127 zum Speichern eines Bildsignals, das von der A/D-Wandlerschaltung 126 digitalisiert wurde.
Das Schaltfilter 122 wird gemäß 5 aus einem optischen Filter 123a als Bandpassfilter zum Durchlassen von Licht im Wellenlängenbereich von 430 bis 730 nm, einem optischen Filter 123b als Bandpassfilter zum Durchlassen von Licht im Wellenlängenbereich von 480 ± 50 nm und einem optischen Filter 123c als Bandpassfilter zum Durchlassen von Licht im Wellenlängenbereich von 750 bis 900 nm gebildet. Das optische Filter 123a ist ein breitbandiges optisches Filter zur Erlangung eines Fluoreszenzlichtbilds; das optische Filter 123b ist ein schmalbandiges optisches Filter zum Gewinnen eines Fluoreszenzlichtbilds, und das optische Filter 123c ist ein optisches Filter zum Erhalten eines Reflexionslichtbilds und eines Fluoreszenzlichtbilds. Wenn das Schaltfilter 122 mit weißem Licht L1 bestrahlt wird, befindet sich das optische Filter 123c oberhalb des optischen Wegs, bei Bestrahlung mit dem Anregungslicht L2 implementiert der Steuercomputer 150 die Anordnung derart, dass das optische Filter 123a und 123b abwechselnd oberhalb des optischen Wegs mit Hilfe der Filterdrehvorrichtung 124 platziert werden.
Das CCD-Photographierelement 125 ist ein 500×500-Pixel-Element, und bei der Aufnahme eines IR-Reflexionslichtbilds erfolgt unter der Steuerung des Steuercomputers 150 ein normaler Auslesevorgang. Bei dem Erstellen eines Fluoreszenzlichtbilds hingegen erfolgt, weil das Signal des Fluoreszenzlichtbilds angehoben ist, ein Binning-Auslesen, nach dem Ausgangssignale von 5×5 individuellen Pixel addiert wurden. Aus diesem Grund arbeitet bei der Erstellung eines Fluoreszenzlichtbilds das Bildgewinnungselement als Bildgewinnungselement mit 100×100 Pixeln.
Der Bildspeicher 127 enthält eine schmalbandige Fluoreszenzlichtbild-Speicherzone, eine breitbandige Fluoreszenzlichtbild-Speicherzone und eine IR-Reflexionslichtbild-Speicherzone, die in der Zeichnung nicht dargestellt sind. Das schmalbandige Fluoreszenzlichtbild, das erhalten wird, wenn das Objekt von dem Anregungslicht L2 bestrahlt wird, und wenn das Filter 123a zum Gewinnen eines schmalbandigen Fluoreszenzlichtbilds in den optischen Weg eingefügt ist, wird in der schmalbandigen Fluoreszenzlichtbild-Speicherzone gespeichert, und das breitbandige Fluoreszenzlichtbild, welches bei Bestrahlung des Objekts mit Anregungslicht L2 in einem Zustand erhalten wird, in welchem das Filter 123b zum Erhalten eines breitbandigen Fluoreszenzlichtbilds sich in dem optischen Weg befindet, wird in der breitbandigen Fluoreszenzlichtbild-Speicherzone gespeichert. Außerdem wird das IR-Reflexionslichtbild, welches bei Beleuchtung des Objekts mit weißem Licht L2 in einem Zustand erhalten wird, in welchem das Filter 123c zum Gewinnen eines IR-Reflexionslichtbilds sich in dem optischen Weg befindet, in der IR-Reflexionslichtbild-Speicherzone abgespeichert.
Wie oben beschrieben wurde, beträgt, weil sich das Ausleseverfahren ändert, die Anzahl der Pixel des IR-Reflexionslichtbilds 500×500, und die Anzahl von Pixeln des schmalbandigen Fluoreszenzlichtbilds und des breitbandigen Fluoreszenzlichtbilds beträgt 100×100.
Die Bildzusammensetzungseinheit 130 umfasst eine Gewebezustandsbild-Erzeugungseinrichtung 131 mit einer vorab aufgezeichneten Nachschlagetabelle, welche den Bereich des Teilungswerts zwischen den Fluoreszenzlichtbildern und dem in dem Munsell-Farbtonring auftretenden Farbton H (0 Rad – 2/3 Rad, Rot-Gelb-Grün-Bereich) zum Zuordnen eines Farbtons H zu dem Computerbild und zum Erstellen eines Gewebezustandsbilds korreliert, eine Gewebeformbild-Erzeugungseinrichtung 132 mit einer vorab aufgezeichneten Nachschlagetabelle, die den Pixelwertbereich eines IR-Reflexionslichtbilds und eine Leuchtdichte V (Value) in dem Munsell-Farbsystem korreliert, und eine Kompositbild-Erzeugungseinrichtung 133 zum Erzeugen eines Kompositbilds basierend auf dem Gewebezustandsbild und dem Gewebeformbild.
Die Bildverarbeitungseinheit 140 enthält eine Signalverarbeitungsschaltung 141 zum Erzeugen eines Normalbilds als Farbbild aus dem von dem CCD-Photographierelement 107 gewonnenen Signal, eine A/D-Wandlerschaltung 142 zum Digitalisieren des von der Signalverarbeitungsschaltung 141 erhaltenen Normalbilds, einen Normalbildspeicher 143 zum Speichern des digitalisierten Normalbilds, und eine Videosignalverarbeitungsschaltung 144 zum Umwandeln des von dem Normalbildspeicher 143 ausgegebenen Normalbilds und des von dem Bildzusammensetzungsteil 143 zusammengesetzten Kompositbilds in ein Videobildsignal.
Im folgenden wird die Arbeitsweise der Fluoreszenz-Endoskopvorrichtung (im folgenden: Fluoreszenzendoskop) mit dem oben beschriebenen Aufbau sowie die Implementierung der Fluoreszenzlichtbild-Anzeigevorrichtung gemäß der Erfindung erläutert. Bei dem Fluoreszenzendoskop dieser Ausführungsform erfolgen die Gewinnung des Normalbilds und eines IR-Reflexionsbilds und das Gewinnen eines Fluoreszenzlichtbilds abwechselnd in zeitlich aufgeteilter Weise. Als erstes wird der Vorgang erläutert, der beim Erstellen eines Fluoreszenzlichtbilds abläuft.
Bei dem Fluoreszenzendoskop dieser Ausführungsform wird basierend auf einem Signal von dem Steuercomputer 150 die Halbleiterlaserenergiequelle 115 aktiviert, und von dem GaN-Halbleiterlaser 114 wird Anregungslicht L2 mit einer Wellenlänge von 410 nm abgegeben. Das Anregungslicht L2 läuft durch die Anregungslicht-Fokussierlinse 116 und tritt in den Anregungslichtleiter 101b ein, um anschließend zu dem Anregungslicht-Emissionsende des Endoskopeinführteils geleitet zu werden, von wo das weiße Licht L1 von der Beleuchtungslinse 104 auf das Objekt 50 projiziert wird.
Das Fluoreszenzlicht L3, welches von dem Objekt 50 bei dessen Bestrahlung mit dem Anregungslicht L2 emittiert wird, wird von der Linse 106 fokussiert und tritt in das vordere Ende der Bildfaser 103 ein. Nach dem Durchlaufen der Bildfaser 103 wird das Fluoreszenzlicht 3 von der Linse 128 fokussiert und läuft durch das Anregungslicht-Sperrfilter 121, das Schaltfilter 122 und die optischen Filter 123a und 123b.
Das optische Filter 123a ist ein Bandpassfilter, welches nur Licht im Wellenlängenbereich von 430 bis 730 nm durchlässt, so dass die von dem optischen Filter 123b durchgelassene Fluoreszenz ein breitbandiges Fluoreszenzlichtbild liefert. Das optische Filter 123b ist ein Bandpassfilter, welches nur Licht im Wellenlängenbereich von 480 ± 50 nm durchlässt, und das von dem optischen Filter 123b durchgelassene Fluoreszenzlicht liefert ein schmalbandiges Fluoreszenzlichtbild.
Das breitbandige und das schmalbandige Fluoreszenzlichtbild werden von dem CCD-Photographierelement 125 empfangen, und nach elektrischer Umwandlung werden mit Hilfe eines Binning-Lesevorgangs 5×5-Pixel-Signalteile ausgelesen, das breitbandige und das schmalbandige Fluoreszenzlichtbild werden von der MD-Wandlerschaltung digitalisiert und in der breitbandigen Fluoreszenzlicht-Speicherzone bzw. der schmalbandigen Fluoreszenzlichtbild-Speicherzone des Bildspeichers 127 gespeichert. Durch die Ausführung des Binning-Lesevorgangs, der oben erläutert wurde, lässt sich ein Fluoreszenzlicht bild mit geringer Lichtstärke bei hoher Genauigkeit erhalten, allerdings wird die Anzahl von Pixeln des Fluoreszenzlichtbilds zu 100×100, was 1/25 der Pixelzahl beim normalen Auslesen entspricht.
Als nächstes wird der Vorgang beim Erstellen eines IR-Reflexionslichtbilds erläutert. Als erstes wird die Weißlicht-Energiequelle 112 durch ein Signal von dem Steuercomputer 150 aktiviert, und die Weißlichtquelle 111 gibt das weiße Licht L1 ab, welches durch die Weißlicht-Fokussierlinse 113 tritt und in den Weißlichtleiter 101a gelangt, um anschließend zu dem Anregungslicht-Emissionsende des Endoskopeinführteils geleitet zu werden, wo das weiße Licht L1 von der Beleuchtungslinse 104 auf das Objekt 50 projiziert wird. Das reflektierte Licht L4 des weißen Lichts L1 wird von der Fokussierlinse 106 fokussiert und tritt in das vordere Ende der Bildfaser 103 ein. Nach dem Durchlaufen der Bildfaser 103 wird das reflektierte Licht L4 von der Linse 128 fokussiert und durch das Anregungslicht-Sperrfilter 121, das Schaltfilter 122 und das optische Filter 123c durchgelassen.
Weil das optische Filter 123c ein Bandpassfilter ist, welches nur Licht im Wellenlängenbereich von 750 bis 900 nm durchlässt, wird das von dem optischen Filter 123c durchgelassene IR-Reflexionslicht zu einem IR-Reflexionslichtbild, welches nur aus Licht im nahen Infrarotbereich von dem reflektierten Licht L2 besteht, welches durch das optische Filter 123c gelangt.
Dieses IR-Reflexionslichtbild wird von dem CCD-Photographierelement 125 empfangen und elektrisch umgewandelt, anschließend wird es in dem A/D-Wandler 126 digitalisiert und dann in der IR-Reflexionsbild-Speicherzone des Bildspeichers 127 gespeichert.
Als nächstes soll der Vorgang erläutert werden, der beim Erzeugen eines Kompositbilds abläuft. Als erstes teilt die Gewebezustandsbild-Erzeugungseinrichtung 131 der Kompositbild-Erzeugungseinheit 130 den Pixelwert jedes der Pixel des in dem schmalbandigen Fluoreszenzlichtbild-Speicherteil des Bildspeichers 427 gespeicherten schmalbandigen Fluoreszenzlichtbilds durch den entsprechenden Pixelwert jedes der Pixel des breitbandigen Fluoreszenzlichtbilds, welches in der breitbandigen Fluoreszenzlichtbild- Speicherzone des Bildspeichers 427 gespeichert ist, ordnet einen Farbton H (Farbton) in dem Munsell-Farbsystem unter Verwendung des Teilungswerts und der vorab aufgezeichneten Nachschlagetabelle zu und bildet ein Gewebezustandsbild, welches an den Bildzusammensetzungsteil 133 ausgegeben wird.
Darüber hinaus ordnet die Gewebeformbild-Erzeugungseinrichtung 132 einen in dem Munsell-Farbsystem auftretenden Leuchtdichtewert V mit Hilfe des Pixelwerts und der vorab aufgezeichneten Nachschlagetabelle für jedes Pixel des IR-Reflexionslichtbilds in der IR-Reflexionslichtbild-Speicherzone des Bildspeichers 127 zu und bildet ein Gewebezustandsbild, welches an den Bildzusammensetzungsteil 133 ausgegeben wird.
Der Bildzusammensetzungsteil 133 wandelt die Daten von einem Pixel des Gewebezustandsbilds in Daten eines 5×5-Pixel-Teils um und expandiert die Anzahl von Pixeln eines 100×100-Pixel-Gewebezustandsbilds in 500×500 Pixel um, um anschließend das 500×500-Pixel-Gewebezustandsbild und das auf der Leuchtdichte V basierende Gewebezustandsbild zu kombinieren und ein Kompositbild zu erstellen. Man beachte, dass zur Darstellung eines Bilds in Farbe Farbton, Helligkeit und Sättigung (drei Attribute der Farbe) erforderlich sind, die Sättigung in dem Munsell-Farbsystem für jeden Farbton und jede Helligkeit beim Zusammensetzen eines Kompositbilds auf den höchsten Wert eingestellt wird.
Im Anschluss daran erfolgt eine RGB-Umwandlung mit Hilfe der nachstehend angegebenen Formel, und das erstellte Kompositbild wid an die Videosignal-Verarbeitungsschaltung 144 ausgegeben: R = V/3 + 2S cos(H/6) G = V/3 – S cos(H/6) + S sin(H/2) B = V/3 – S cos(H/6) – S sin(H/2)
Das von der Videosignal-Verarbeitungsschaltung 144 in ein Videosignal umgewandelte Kompositbild wird an den Monitor 170 gegeben und dort als sichtbares Bild dargestellt.
Der oben beschriebene kontinuierliche Betriebsablauf wird von dem Steuercomputer 150 gesteuert.
Im folgenden soll die Arbeitsweise beim Erstellen eines Normalbilds erläutert werden. Soll ein Normalbild gleichzeitig mit dem Erstellen des oben beschriebenen Reflexionslichtbilds, so wird als erstes die Weißlicht-Energiequelle 112 aktiviert, und von der Weißlichtquelle 111 wird das weiße Licht L1 abgegeben, welches über die Weißlicht-Fokussierlinse 113 in den Weißlichtleiter 101a eintritt und dann zu dem Anregungslicht-Emissionsende des Endoskopeinführteils geleitet wird, um von dort über die Beleuchtungslinse 104 auf das Objekt 50 geleitet zu werden.
Das reflektierte Licht L4 von dem weißen Licht L1 wird von der Objektivlinse 105 fokussiert, von dem Prisma 108 reflektiert und von dem CCD-Photographierelement 107 fokussiert.
Das sichtbare Bildsignal von dem CCD-Photographierelement 107 wird in die A/D-Wandlerschaltung 142 eingegeben und nach Digitalisierung in dem Normalbildspeicher 143 gespeichert. Nach der Umwandlung in ein Videosignal durch die Videosignal-Verarbeitungsschaltung 144 wird das in dem Normalbildspeicher 143 gespeicherte Normalbild in den Monitor 160 eingegeben und dort als sichtbares Bild dargestellt. Der oben beschriebene kontinuierliche Arbeitsablauf wird von dem Steuercomputer 150 gesteuert.
Weil bei dem oben beschriebenen Arbeitsablauf der Farbton des angezeigten Kompositbilds den Teilungswert der pixelwerte zwischen zwei Typen von Fluoreszenzlichtbildern wiederspiegelt, das heißt die Differenz in Form der von dem Objekt 50 emittierten Fluoreszenzspektren, und weil die Leuchtdichte die Pixelwerte des IR-Reflexionslichtbilds wiederspiegelt, das heißt die Form des Objekts 50, können die Daten über das von dem Objekt 50 emittierte Fluoreszenzlicht ebenso wie die Daten über die Form des Objekts im Zielgebiet in einem Bild angezeigt werden, und für eine Bedienungsperson bleibt kein Zweifel über die Zuverlässigkeit des zur Diagnose verwendeten Kompositbilds. Aus die sem Grund kann ein Operateur in einfacher Weise den Gewebezustand in dem Zielgebiet beurteilen.
Durch Bestimmen des Farbtons H in dem Munsell-Farbtonring, basierend auf dem Teilungswert zwischen den Pixeln der Fluoreszenzlichtbilder, kann der Teilungswert der Pixelwerte so behandelt werden, dass er nur dem Farbton entspricht, und der exakte Unterschied in der Form der Fluoreszenzspektren des Fluoreszenzlichts spiegelt sich in dem Kompositbild wieder.
Weil außerdem die Fluoreszenzlichtbilder mit Hilfe des Binning-Verfahrens ausgelesen werden, wird allerdings die Pixelzahl, die das Fluoreszenzlichtbild ausmachen, 100×100 Pixel, so dass Daten von einem Pixel eines Gewebezustandsbilds umgewandelt werden in Daten eines 5×5-Bereichs von Pixeln, und die 100×100 Pixel des Gewebezustandsbilds sich auf 500×500 Pixel ausgedehnt werden. Weil dann das Kompositbild erstellt wird durch Kombinieren eines 500×500 Pixel betragenden Gewebezustandsbilds mit einem auf der Leuchtdichte V basierenden Gewebezustandsbild, entspricht die Pixelzahl des Anzeigebilds 500×500 Pixeln, und die Form des Zielgebiets lässt sich deutlich erkennbar anzeigen.
Weil außerdem ein GaN-Halbleiterlaser 114 als Lichtquelle für das Anregungslicht L2 verwendet wird, kann das Anregungslicht von einer baulich kleinen, kosteneffizienten Anregungslichtquelle emittiert werden. Weil außerdem die Wellenlänge des Anregungslichts 410 nm beträgt, wird von dem Objekt 50 Fluoreszenzlicht effizient emittiert.

Man beachte, dass als ein Beispiel für eine abgewandelte Version der oben beschriebenen Ausführungsform bei der Bildung eines Kompositbilds anstatt der Bestimmung des Farbtons unter Verwendung des Teilungswerts der Pixelwerte zwischen Fluoreszenzlichtbildem und der Nachschlagetabelle, die vorab aufgezeichnete Farbtöne entsprechend dem Teilungswert zwischen den Fluoreszenzbildem enthält, ein anderes vorgeschlagenes Verfahren darin besteht, einen Farbton unter Verwendung des Verhältnisses der Pixelwerte zweier Arten von Fluoreszenzlichtbildern zuzuordnen, welche in 16-Bit-Daten ohne Be zugszahlen umgewandelt wurden, in Verbindung mit einer Nachschlagetabelle, in der Farbtöne mit den 16-Bit-Daten korreliert sind, wie aus der Tabelle 1 hervorgeht. Weil in diesem Fall der Teilungswert zwischen den Fluoreszenzlichtbildern nicht benutzt wird, besteht die Möglichkeit, eine stabile mathematische Verarbeitung auch in solchen Fällen zu erreichen, in denen die Pixelwerte des Fluoreszenzlichts klein sind, und dergleichen. Tabelle 1

		Intensität des schmalbandigen Fluoreszenzbilds
		0	1	2	...	65535
Intensität des breitbandigen Fluoreszenzbilds	0	H = 2/3 Rad	/	/	/	/
	1	...	H = 2/3 Rad	/	/	/
	2	...	...	H = 2/3 Rad	/	/
	...	...	...	...	...	/
	65535	H = 0 Rad				H = 2/3 Rad

Als nächstes wird eine zweite Ausführungsform eines Fluoreszenzendoskops erläutert, welches nach 5 und 6 die Fluoreszenzlichtbild-Erzeugungsvorrichtung gemäß der Erfindung verkörpert. 6 ist eine schematische Darstellung eines Fluoreszenzendoskops als Implementierung der Fluoreszenzlichtbild-Erzeugungsvorrichtung gemäß der Erfindung. Man beachte, dass bei der vorliegenden Ausführungsform die mit der ersten Ausführungsform gemeinsamen Komponenten mit gleichen Bezugszeichen versehen sind und eine weitere Erläuterung entfällt, falls eine solche nicht speziell erforderlich ist.
Das Fluoreszenzendoskop nach der zweiten Ausführungsform enthält einen Endoskopeinführteil 100 zum Einführen in den Körper eines Patienten nahe der Stelle, an der sich der Hauptherd einer Erkrankung sowie Bereiche vermutlicher Sekundärinfektionen befinden, eine Beleuchtungseinheit zum Emittieren von weißem Licht zum Gewinnen eines Normalbilds und eines IR-Reflexionsbilds und zum Emittieren von Anregungslicht zum Gewinnen eines Fluoreszenzlichtbilds, eine Bildgewinnungseinheit 300 zum Gewinnen zweier Arten von Fluoreszenzlichtbildern mit unterschiedlichen Wellenlängenbändern und eines Reflexionslichtbilds, eine Kompositbild-Erzeugungseinheit 400 zum Berechnen eines Teilungswerts zwischen den Fluoreszenzlichtbildern, zum Zuordnen eines Farbtons zu einem Computerbild basierend auf dem Teilungswert und zum Erzeugen eines Gewebezustandsbilds, zum Zuordnen eines Leuchtdichtewerts V zu den Pixelwerten eines IR-Reflexionslichtbilds und zum Erzeugen eines Gewebezustandsbilds, und zum Kombinieren jedes der beiden Gewebezustandsbilder zu einem Kompositbild, eine Bildverarbeitungseinheit 500 zum Durchführen der Bildverarbeitung, die erforderlich ist, um das Normalbild und das Kompositbild als sichtbares Bild anzuzeigen, einen Steuercomputer 200, der mit jeder der Einheiten verbunden ist, um deren zeitlichen Arbeitsablauf zu steuern, einen Monitor 601 zum Anzeigen der von der Bildverarbeitungseinheit 500 verarbeiteten Normalbilddaten als sichtbares Bild, und einen Monitor 602 zum Anzeigen des von der Bildverarbeitungseinheit 140 verarbeiteten Kompositbilds als sichtbares Bild.
Die Bildgewinnungseinheit 300 enthält ein Anregungslicht-Sperrfilter 302 zum Sperren von Licht in dem Wellenlängenband unter 420 nm, welches sich in der Nähe des Wellenlängenbands des Anregungslichts befindet, gegenüber dem Fluoreszenzlicht L3, welches durch die Bildfaser 103 läuft, ein Schaltfilter 303, ein CCD-Photographierelement 306 zum Erhalten eines Fluoreszenzlichtbilds von dem durch das Schaltfilter 303 gelangten Licht, oder eines IR-Reflexionslichtbilds, und eine A/D-Wandlerschaltung 307 zum Digitalisieren des von dem CCD-Photographierelement 306 erhaltenen Signals.
Das Schaltfilter 303, welches das gleiche wie bei der ersten Ausführungsform ist, wird durch drei Arten optischer Filter gebildet: ein optisches Filter 303a, bei dem es sich um ein Bandpassfilter für ein breitbandiges Fluoreszenzlichtbild handelt, und welches Licht im Wellenlängenbereich von 430 bis 730 nm durchlässt, ein optisches Filter 303b, bei dem es sich um ein Bandpassfilter für ein schmalbandiges Fluoreszenzlichtbild handelt, und welches Licht im Wellenlängenbereich von 430 bis 530 nm durchlässt, und ein optisches Filter 303c, bei dem es sich um ein Bandpassfilter für ein IR-Reflexionslichtbild handelt, und welches Licht im Wellenlängenbereich von 750 bis 900 nm durchlässt.
Die Bildzusammensetzungseinheit 400 enthält einen Fluoreszenzlichtbildspeicher 401 zum Speichern der digitalisierten Fluoreszenzlichtbild-Signaldaten des Fluoreszenzlicht bilds, welches sich aus zwei verschiedenen Wellenlängenbändern zusammensetzt, und einen IR-Reflexionslichtbildspeicher 403 zum Speichern von Signaldaten eines Reflexionslichtbilds, eine Gewerbezustandsbild-Erzeugungseinrichtung 402 zum Durchführen von Berechnungen abhängig vom Verhältnis jedes Pixelwerts des aus zwei verschiedenen Wellenlängenbändern bestehenden, in dem Fluoreszenzlichtbildspeicher 401 gespeicherten Fluoreszenzlichtbilds, und zum Zuordnen eines Farbtons H zu dem berechneten Wert jedes Pixelwerts und zur Bildung eines Gewebezustandsbilds, eine Bitverschiebungseinrichtung 409 zum Verschieben des Bitwerts jedes durch 9 Datenbits oder mehr repräsentierten Pixelwerts aus den Pixelwerten des IR-Reflexionslichtbilds, die in dem IR-Reflexionslichtbildspeicher 403 gespeichert sind, so dass jeder Pixelwerte durch 8 Datenbits oder weniger repräsentiert wird, eine Statistikgrößen-Berechnungseinrichtung 404 mit einem 8-Bit-Statistikgrößenrechner zum Berechnen einer vorbestimmten statistischen Größe für jeden von der Bitverschiebungseinrichtung 409 ausgegebenen Pixelwert, eine Koeffizientenberechnungseinrichtung 405 zum Berechnen eines vorbestimmten Koeffizienten basierend auf der statistischen Größe, die von der Statistikgrößen-Berechnungseinrichtung 404 ausgegeben wird, eine Koeffizientenmultipliziereinrichtung 406 zum Multiplizieren jedes Pixelwerts eines IR-Reflexionslichtbilds mit dem vorbestimmten, von der Koeffizientenberechnungseinrichtung 405 ausgegebenen Koeffizienten, eine Gewebeformbild-Erzeugungseinrichtung 407 zum Zuordnen einer Anzeigegradation einer Leuchtdichte V zu jedem von der Koeffizientenmultipliziereinrichtung 406 ausgegebenen Pixelwert und zum Erzeugen eines Gewebeformbilds, und eine Kompositbild-Erzeugungseinrichtung 408 zum Kombinieren und Ausgeben des von der Gewebezustandsbild-Erzeugungseinrichtung 402 ausgegebenen Gewebezustandsbilds und des von der Gewebeformbild-Erzeugungseinrichtung 407 ausgegebenen Gewebeformbilds als Kompositbild. Man beachte, dass bei der vorliegenden Ausführungsform die Fluoreszenzlichtbilddaten zwei verschiedene Wellenlängenbänder umfassen, gespeichert in dem Fluoreszenzlichtbildspeicher 401, und dass IR-Reflexionslichtbilddaten in dem IR-Reflexionslichtbildspeicher 403 gespeichert sind, das aber der Fluoreszenzlichtbildspeicher und der IR-Reflexionslichtbildspeicher zu einem gemeinsamen Speicher zusammengefasst werden können, um beide Typen von Bilddaten zu speichern. In einem solchen Fall kann der gemeinsame Speicher eine schmalbandige Fluoreszenzlichtbild- Speicherzone, eine breitbandige Fluoreszenzlichtbild-Speicherzone und eine IR-Reflexionslichtbild-Speicherzone enthalten, und dann wird ein durch das optische Filter 303a gelangtes Fluoreszenzlichtbild in der breitbandigen Fluoreszenzlichtbild-Speicherzone gespeichert, ein von dem optischen Filter 303b durchgelassenes Fluoreszenzlichtbild wird in der schmalbandigen Fluoreszenzlichtbild-Speicherzone gespeichert, und ein von dem optischen Filter 303c durchgelassenes IR-Reflexionslichtbild wird in der IR-Reflexionslichtbild-Speicherzone gespeichert.
Die Bildverarbeitungseinheit 500 enthält eine A/D-Wandlerschaltung 501 zum Digitalisieren des von dem CCD-Photographierelement 107 erhaltenen Normalbilds, einen Normalbildspeicher 502 zum Speichern des digitalisierten Normalbilds, und eine Videosignal-Verarbeitungsschaltung 503 zum Umwandeln des von dem Normalbildspeicher 502 ausgegebenen Bildsignals und des von der Kompositbild-Erzeugungseinrichtung 408 ausgegebenen Kompositbilds in ein Videosignal.
Im folgenden soll die Arbeitsweise eines Fluoreszenzendoskops mit dem oben beschriebenen Aufbau ebenso wie die Implementierung der Fluoreszenzlichtbild-Anzeigevorrichtung gemäß der Erfindung erläutert werden. Bei dem Fluoreszenzendoskop dieser Ausführungsform erfolgen wie bei der ersten Ausführungsform die Gewinnung eines Normalbilds und eines IR-Reflexionslichtbilds und die Gewinnung eines Fluoreszenzlichtbilds abwechselnd in zeitlich unterteilter Weise. Weil aber der Arbeitsablauf beim Erhalten eines Fluoreszenzlichtbilds sowie der Arbeitsablauf beim Gewinnen eines Normalbilds und eines IR-Reflexionslichtbilds die gleichen Abläufe sind, wie sie für die obige Ausführungsform erläutert wurden, soll hier auf eine Erläuterung verzichten, und im folgenden soll der Arbeitsablauf für den Fall beschrieben werden, dass ein Kompositbild erzeugt wird, da der Ablauf verschieden ist von dem oben beschriebenen Ablauf der ersten Ausführungsform.
Das breitbandige Fluoreszenzlichtbild und das schmalbandige Fluoreszenzlichtbild, die von dem CCD-Photographierelement 306 der Bildgewinnungseinheit 300 aufgenommen wurden und dann digitalisiert wurden, sind in dem Fluoreszenzlichtbildspeicher 401 abge speichert. Das breitbandige Fluoreszenzlichtbild, welches von dem CCD-Photographierelement 306 gewonnen wurde, ist in der (nicht gezeigten) breitbandigen Fluoreszenzlichtbild-Speicherzone des Fluoreszenzlichtspeichers 401 gespeichert, und das von dem CCD-Photographierelement 306 aufgenommene schmalbandige Fluoreszenzlichtbild ist in der (nicht gezeigten) schmalbandigen Fluoreszenzlichtbild-Speicherzone des Speichers gespeichert. Danach wird das von ein und demselben CCD-Photographierelement 306 der Bildgewinnungseinheit 300 erhaltene IR-Reflexionslichtbild in dem IR-Reflexionslichtbildspeicher 403 abgespeichert.
Wie bei der ersten Ausführungsform, die oben erläutert wurde, berechnet die Gewebezustandsbild-Erzeugungseinrichtung 402 das Verhältnis jedes Pixelwerts des schmalbandigen Fluoreszenzlichtbilds zu dem entsprechenden Pixelwert des breitbandigen Fluoreszenzlichtbilds, und jedes Bild wird in dem Fluoreszenzlichtbildspeicher 401 gespeichert und bildet ein Computerbild. Den Pixelwerten dieses Computerbilds wird ein Farbton H zugeordnet, und es wird ein Gewebezustandsbild erzeugt und ausgegeben. Weiterhin werden sämtliche Pixelwerte des in dem IR-Reflexionsbildspeicher 403 gespeicherten IR-Reflexionslichtbild, repräsentiert durch 9 Bits oder mehr umfassenden Daten, bitweise verschoben, so dass jeder Pixelwert durch 8 Bits oder weniger umfassende Daten repräsentiert wird. Dies geschieht mit Hilfe der Bitverschiebungseinrichtung 409. Sämtliche Pixelwerte werden an die Statistikgrößen-Berechnungseinrichtung 404 ausgegeben, welche den Durchschnittswert M und die Standardabweichung σ jedes Pixelwerts ermittelt. Dann werden der Durchschnittswert M und die Standardabweichung σ an die Koeffizientenberechnungseinrichtung 405 ausgegeben, welche den Koeffizienten C nach der unten angegebenen Formel (2) berechnet. Jeder Pixelwert eines IR-Reflexionslichtbilds wird von der Koeffizientenmultipliziereinrichtung 406 mit dem Koeffizienten C multipliziert, und jeder berechnete Wert jedes Pixels wird an die Gewebeformbild-Erzeugungseinrichtung 407 ausgegeben, welche dem berechneten Wert jedes Pixels eine Anzeigegradation für die Helligkeit zuordnet und ein Gewebeformbild erzeugt und ausgibt.
Die Obergrenze für die Anzeigegradation bei der Helligkeit: Xa ≈ (m + b + σ)Xc (2)
In der gleichen Weise wie bei der ersten Ausführungsform werden das von der Gewebezustandsbild-Erzeugungseinrichtung 402 ausgegebene Gewebezustandsbild und das von der Gewebeformbild-Erzeugungseinrichtung 407 ausgegebene Gewebeformbild von der Kompositbild-Erzeugungseinrichtung 408 kombiniert und ausgegeben.
Das von der Videosignal-Verarbeitungsschaltung 503 in ein Videosignal umgewandelte Kompositbild wird an den Monitor 602 gegeben und dort als sichtbares Bild dargestellt. Der oben beschriebene kontinuierliche Arbeitsablauf wird von dem Steuercomputer 150 gesteuert. Man beachte, dass die übrigen Vorgänge die gleichen sind wie bei der ersten Ausführungsform.
Was den Betrieb bei der Erzeugung des Gewebezustandsbilds und des Gewebeformbilds angeht, so lässt sich die Verarbeitung durch eine Reihe von Operationen ausführen, bei denen das Gewebezustandsbild und anschließend das Gewebeformbild erzeugt wird, woraufhin die beiden Bilder kombiniert werden. Alternativ können parallele Arbeitsvorgänge ablaufen, bei denen das Gewebezustandsbild und das Gewebeformbild gleichzeitig erstellt werden, woraufhin die beiden Bilder kombiniert werden. Wenn die Verarbeitung in paralleler Weise erfolgt, ist der Arbeitsablauf rascher zu Ende.
Außerdem ist es wünschenswert, dass die Gradationsverarbeitung in der zweiten Ausführungsform ein- und ausgeschaltet werden kann.
Bei der zweiten Ausführungsform wird zwar ein Durchschnittswert sowie eine Standardabweichung als statistische Größe aus den Pixelwerten des IR-Reflexionsbilds ermittelt, und es wird ein vorbestimmter Koeffizient berechnet. Allerdings kann in solchen Fällen, in denen eine Kombination des größten Pixelwerts und des kleinsten Pixelwerts als statistische Größe verwendet wird, ein Koeffizient c gemäß der Formel (3) gewonnen werden. Wenn der größte Pixelwert max und der kleinste Pixelwert min ist und ein Koeffizient c zur Multiplikation mit dem IR-Reflexionslichtbild vorhanden ist und außerdem konstante Werte a und b verwendet werden, so ergibt sich:
Die Obergrenze der Gradation für die Helligkeit: Xa ≈ ((max + min)/2 + bX(max – min)/2)Xc (3)
Außerdem ist es bei der zweiten Ausführungsform möglich, dass die von der Statistikgrößen-Berechnungseinrichtung 404 berechnete statistische Größe nicht auf dem im Echtzeitbetrieb innerhalb des gleichen Vollbilds gewonnenen IR-Reflexionslichtbild basiert, die Größe kann auch auf einem IR-Reflexionslichtbild basieren, welches für das vorausgehende Vollbild (Frame) gewonnen wurde.
Bei dem Fluoreszenzendoskop der zweiten Ausführungsform der Erfindung kann deshalb, weil ein statistischer Wert der Pixelwerte eines IR-Reflexionslichtbilds berechnet wird und eine Anzeigegradation der Helligkeit basierend auf der statistischen Größe zugewiesen wird, sogar in solchen Fällen, in denen die Pixelwerte eines Bilds mit kleinen Helligkeitsdaten vorhanden sind, ein Kompositbild erzeugt werden, dessen Helligkeit bereits oberhalb eines vorbestimmten Wert liegt, und weil außerdem der dynamische Bereich der Anzeigegradation der Helligkeitsdaten virtuell expandiert werden kann, lässt sich ein Kompositbild bereitstellen, welches sich schon für die visuelle Betrachtung eignet. In solchen Fällen, in denen ein Endoskop oder dergleichen in den Körper eines Patienten eingeführt wird, kann selbst dann, wenn das Anregungslicht-Emissionsende des Endoskop-Einführteils weit entfernt vom Zielgebiet ist, eine Menge von Kompositbildern bereitgestellt werden, die die visuelle Betrachtung in einem großen Bildabstandsbereich ermöglichen, weil ein Kompositbild erzeugt werden kann, welches bereits eine Helligkeit oberhalb eines vorbestimmten Werts besitzt.
Als nächstes wird die dritte Ausführungsform eines Fluoreszenzendoskops erläutert, welches eine Fluoreszenzlichtbild-Gewinnungseinrichtung zum Implementieren des erfindungsgemäßen Fluoreszenzlichtbild-Anzeigeverfahrens implementiert. Das Erzeugen eines Gewebezustandsbilds gemäß den oben beschriebenen ersten und zweiten Ausfüh rungsformen, bei denen ein Farbton H einem Computerbild basierend auf dem Verhältnis zwischen dem schmalbandigen und dem breitbandigen Fluoreszenzlichtbild zugeordnet wird, erfolgt in der Weise, dass eine Sättigung S dem Computerbild zugewiesen und ein Gewebezustandsbild erzeugt wird, wobei das Gewebezustandsbild mit dem IR-Reflexionslichtbild zur Erzeugung eines Kompositbilds kombiniert wird, welches anschließend zur Darstellung gelangt. Das Erzeugen des Gewebeformbilds erfolgt in der gleichen Weise wie bei der ersten und der zweiten Ausführungsform, die oben erläutert wurden, das heißt, ein Leuchtdichtewert V wird einem Reflexionslichtbild zugeordnet, und es wird ein Gewebeformbild erstellt. Wenn das bei dieser Ausführungsform erzeugte Kompositbild basierend auf den drei Farbattributen angezeigt wird, so wird das Bild mit Farben innerhalb des Farbbereichs angezeigt, der in der perspektivischen Ansicht der 7 dargestellt ist. Das heißt: wenn zum Beispiel der Farbton Grün ist (es kann ein passender Farbton verwendet werden), so wird für ein Normalgewebe an einer Stelle, an der der Abstand von dem Anregungslicht-Emissionsende des Endoskopeinführteils in der Nähe des Zielgebiets liegt, das Grün hell und lebhaft angezeigt; von einem Normalgewebe an einer Stelle mit großem Abstand wird das Grün dunkel und lebhaft dargestellt; für erkranktes Gewebe an einer Stelle in geringem Abstand wird ein farbtonloses helles Weiß angezeigt, und für erkranktes Gewebe an einer entfernten Stelle wird tonloses Schwarz angezeigt. Die übrigen Strukturen und Arbeitsabläufe sind die gleichen wie bei der ersten und der zweiten Ausführungsform.
Bei der ersten bis dritten Ausführungsform ist zwar die Weißlichtquelle 111 eine Mehrzwecklichtquelle zum Emittieren sowohl von weißem Licht für ein Normalbild als auch Referenzlicht, man kann aber auch von einem Aufbau Gebrauch machen, bei dem eine getrennte Lichtquelle für den jeweiligen Lichttyp vorgesehen ist.
Obschon bei der ersten bis dritten Ausführungsform ein Computerbild basierend auf dem Verhältnis zwischen schmalbandigem und breitbandigem Fluoreszenzlichtbild berechnet wurde, kann das Computerbild auch basierend auf dem Verhältnis des schmalbandigen Fluoreszenzlichtbilds zu dem Reflexionslichtbild berechnet werden. Außerdem kann die Verwendung eines Computerbilds umgangen werden, und man kann dem Fluoreszenzlichtbild selbst einen Farbton oder einen Sättigungswert zuordnen.
Darüber hinaus ist das CCD-Photographierelement ein Mehrzweckelement zum Gewinnen von Fluoreszenzlichtbildem und Reflexionslichtbildern. Allerdings kann zum Erhalten jedes Bildtyps auch ein separates Element eingesetzt werden. Außerdem kann ein separates CCD-Photographierelement zum Gewinnen breitbandiger Fluoreszenzlichtbilder und schmalbandiger Fluoreszenzlichtbilder vorgesehen sein. Durch Bereitstellung solcher getrennter CCD-Photographierelemente wird es möglich, die Bilder parallel aufzunehmen, und es ist nicht notwendig, die Bilder zeitlich seriell zu photographieren.
Im folgenden wird ein viertes Beispiel für ein Fluoreszenzendoskop beschrieben, welches nicht durch die Ansprüche gemäß der Erfindung abgedeckt ist. 8 ist eine schematische Darstellung eines Fluoreszenzendoskops gemäß dem vierten Beispiel.
Mit dem Fluoreszenzendoskop dieses Beispiels wird ein Normalbild von einem CCD-Photographierelement 156 von dem im Zielgebiet bei dessen Bestrahlung mit flächigem Licht (Lr, Lg, Lb) reflektierten Lichts gewonnen, und das Normalbild wird auf einem Monitor 161 dargestellt. Gleichzeitig werden ein schmalbandiges Fluoreszenzlichtbild und ein breitbandiges Fluoreszenzlichtbild von einem CCD-Photographierelement 156 basierend auf dem Fluoreszenzlicht aufgenommen, welches von dem Zielgebiet bei dessen Bestrahlung mit einem Anregungslicht emittiert wird, und basierend auf dem Teilungswert sowohl der Fluoreszenzlichtbild-Paare von Farbartkoordinaten (x, y), die in dem XYZ-Farbspezifikationssystem auftreten und ihnen zugeordnet sind, und es wird ein Gewebezustandsbild erzeugt. Ein IR-Reflexionslichtbild wird von dem Reflexionslicht gebildet, welches von einem Zielgebiet bei dessen Bestrahlung mit einem Referenzlicht reflektiert wird, und diesem wird basierend auf den Pixelwerten eine Sättigung Z zugewiesen, und es wird ein Gewebeformbild erstellt. Basierend auf dem Gewebezustandsbild und dem Gewebeformbild wird auf dem Monitor 162 ein Kompositbild dargestellt.
Das Fluoreszenzendoskop des vierten Beispiels enthält: einen Endoskopeinführteil 350 mit einem CCD-Photographierelement 156 am vorderen Ende, ausgebildet zum Einführen in den Körper eines Patienten dort, wo der Primär-Krankheitsherd sowie mögliche Bereiche einer Sekundärinfektion liegen; eine Beleuchtungseinheit 310 zum Emittieren von gebietsweisem Licht (rotes Licht Lr, grünes Licht Lg, blaues Licht Lb), welches das zum Gewinnen eines Normalbilds dienende Beleuchtungslicht ist, zum Emittieren von Anregungslicht L2 als Anregungslicht zum Gewinnen eines Fluoreszenzlichtbilds, und Referenzlicht L5, welches Referenzlicht zur Gewinnung eines IR-Reflexionslichtbilds ist. Außerdem enthält das Endoskop eine Kompositbild-Erzeugungseinheit 330 zum Berechnen eines Teilungswerts zwischen den Fluoreszenzlichtbildern, zum Zuweisen einer Farbart (Farbton und Sättigung) zu einem Computerbild basierend auf dem Teilungswert, und zum Erzeugen eines Gewebezustandsbilds, zum Zuordnen einer Helligkeit Z zu den Pixelwerten des IR-Reflexionslichtbilds und zum Erzeugen eines Gewebeformbilds, und zum Kombinieren des Gewebezustandsbilds und des Gewebeformbilds zur Schaffung eines Kompositbilds; eine Bildverarbeitungseinheit 340 zum Ausführen einer Bildverarbeitung zwecks Darstellung des Normalbilds und des Kompositbilds als sichtbare Bilder; einen Steuercomputer 360, der an jede Einheit angeschlossen ist und den zeitlichen Betriebsablauf der Einheiten steuert; einen Monitor 161 zum Anzeigen des von der Bildverarbeitungseinheit 340 verarbeiteten Normalbilds als sichtbares Bild; und einen Monitor 162 zum Anzeigen des von der Bildverarbeitungseinheit 340 verarbeiteten Kompositbilds als sichtbares Bild.
Der Endoskopeinführteil 350 enthält einen Lichtleiter 351, der sich zu dem vorderen Ende hin erstreckt, außerdem ein CCD-Kabel 352, und am vorderen Ende des CCD-Kabels 352 befindet sich ein Objektiv 155. Ein CCD-Photographierelement 156 mit einem auf einem Chip ausgebildeten Mosaikfilter 354, bestehend aus einer Gruppe von mikroskopischen Bandfiltern, ist an das vordere Ende des CCD-Kabels 352 gekoppelt, und an dem CCD-Photographierelement 156 ist ein Prisma 157 angebracht.
Der Lichtleiter 351 ist ein integriertes Kabel und enthält einen Lichtleiter 351a zum Leiten des Lichts in der Bereichs-Reihenfolge, einen Lichtleiter 352b für Anregungslicht und einen Lichtleiter 351c für Referenzlicht, wobei die Lichtleiter als Bündel zusammengefasst sind und jeder der Lichtleiter an die Beleuchtungseinheit 310 angeschlossen ist.
Das CCD-Kabel 352 enthält eine Aktivierungsleitung 353a zum Übertragen eines CCD-Photographierelement-Aktivierungssignals und eine Ausgangsleitung 353b zum Auslesen des Signals aus dem CCD-Photographierelement 156. Ein Ende der Aktivierungsleitung 353a ist mit dem Steuercomputer 360 gekoppelt, und ein Ende der Ausgangsleitung 353b ist mit der Kompositbild-Erzeugungseinheit 330 und der Bildverarbeitungseinheit 340 gekoppelt.
Das Mosaikfilter 354 besteht nach 9 aus schmalbandigen Filtern 354a zum Durchlassen von Licht im Wellenlängenband von 430 bis 530 nm, und Allpass-Bandfiltern 354b zum Durchlassen von Licht sämtlicher Wellenlängen, die abwechselnd gruppiert sind, wobei jedes der schmalbandigen Filter eine Eins-zu-Eins-Entsprechung zu den Pixeln des CCD-Photographierelements 156 besitzt.
Die Beleuchtungseinheit 310 enthält eine Weißlichtquelle 111 zum Emittieren von weißem Licht und eine Weißlichtquellen-Energiequelle 112, die elektrisch mit der Weißlichtquelle 111 gekoppelt ist, ein Schaltfilter 314 zur Umschaltung zwecks Separierung des weißen Lichts in R-Licht Lr, G-Licht Lg und B-Licht Lb, einen Filterdrehteil 315 zum Drehen des Schaltfilters 314, einen GaN-Halbleiterlaser 211 zum Emittieren von Anregungslicht L2 für die Gewinnung eines Fluoreszenzlichtbilds, und eine Halbleiterlaser-Energiequelle 212, die elektrisch mit dem GaN-Halbleiterlaser 211 verbunden ist, eine Referenzlichtquelle 311 in Form eines Halbleiterlasers zum Emittieren von zur Gewinnung eines IR-Reflexionslichtbilds dienendem Referenzlicht L5, und einer Halbleiterlaser-Energiequelle 312, die elektrisch mit der Referenzlichtquelle 311 verbunden ist.
Das Schaltfilter 314 ist gemäß 10 mit einem R-Durchlassfilter 314a, einem G-Durchlassfilter 314b und einem B-Durchlassfilter 314c sowie einem Maskenteil 314d mit Lichtsperrfunktion ausgestattet.
Die Kompositbild-Erzeugungseinheit 330 enthält: eine A/D-Wandlerschaltung 331 zum Digitalisieren des von dem CCD-Photographierelement 136 erhaltenen Bildsignals, wenn ein Zielgebiet von dem Anregungslicht L2 oder dem Referenzlicht L5 bestrahlt wird; und einen Bildspeicher 332, bestehend aus verschiedenen Speicherzonen zum Speichern eines von Pixeln entsprechend dem schmalbandigen Filter 354a des Mosaikfilters bei der Emission von Anregungslicht L2 aufgenommenen Fluoreszenzlichtbilds, zum Speichern eines breitbandigen Fluoreszenzlichtbilds, aufgenommen an Pixeln entsprechend den Allpassfiltern 354b des Mosaikfilters, wenn Anregungslicht L2 emittiert wird, und zum Speichern eines Reflexionslichtbilds, aufgenommen bei Pixeln entsprechend dem Allpassfilter 354b des Mosaikfilters, wenn Referenzlicht L5 emittiert wird, und eine Gewebezustandsbild-Erzeugungseinrichtung 333 zum Berechnen eines Teilungswerts zwischen dem schmalbandigen Fluoreszenzlichtbild und einem breitbandigen Fluoreszenzlichtbild an den benachbarten Pixeln, die in dem Bildspeicher 332 gespeichert sind, und zum Zuordnen eines Paares von Farbartkoordinaten (x, y) zu dem berechneten Wert eines Pixels, außerdem zum Erzeugen eines Gewebezustandsbilds; eine Bitverschiebungseinrichtung 335 zum Verschieben des Pixelwerts jedes Pixels von den in dem Bildspeicher 332 gespeicherten IR-Reflexionsbild, dargestellt durch 9 oder mehr Bits umfassende Daten, in Daten mit 8 oder weniger Bits; eine Statistikgrößen-Berechnungseinrichtung 336 mit einem 8-Bit-Statistikgrößenrechner zum Berechnen einer vorbestimmten statistischen Größe für jeden von der Bitverschiebungseinrichtung 335 ausgegebenen Pixelwert; eine Gradationsverarbeitungsfunktions-Bestimmungseinrichtung 337 zum Bestimmen einer Gradationsverarbeitungsfunktion basierend auf der von der Statistikgrößen-Berechnungseinrichtung 336 berechneten statistischen Größe; eine Gewebeformbild-Erzeugungseinrichtung 338 zum Zuordnen einer Anzeigegradation der Helligkeit Z, basierend auf der von der Bestimmungseinrichtung 337 ausgegebenen Gradationsverarbeitungsfunktion, zu jedem Pixelwert des IR-Reflexionslichtbilds und zum Erzeugen eines Gewebeformbilds; und eine Kompositbild-Erzeugungseinrichtung 334 zum Kombinieren des von der Gewebezustandsbild-Erzeugungseinrichtung 333 ausgegebenen Gewebezustandsbilds und des von der Gewebeformbild-Erzeugungseinrichtung 338 ausgegebenen Gewebeformbilds zur Bildung eines Kompositbilds.
In der Gewebezustandsbild-Erzeugungseinrichtung 333 wurde vorab eine Nachschlagetabelle aufgezeichnet, welche die Teilungswerte der Fluoreszenzlichtbilder und die Farbartkoordinaten (x, y) in dem XYZ-Farbspezifikationssystem korreliert sind. In dieser Nachschlagetabelle sind gemäß der Tabelle 2 der erwähnte Teilungswert, der in einen 16-Bits umfassenden Wert ohne Referenznummer umgewandelt wurde, und die Farbartkoordinaten (x, y) nach 3, die Koordinaten eines Spektrumorts für Rot (650 nm), des Bereichs für Gelb und Grün (520 nm) sind, korreliert. Tabelle 2

Teilungswert 0 1 2 ... 65535

Wellenlänge 520,0 nm ... 650,0 nm

Farbart x = 0,0743 y = 0,8338 ... x = 0,7260 y = 0,2740
Die Bildverarbeitungseinheit 340 ist mit einer A/D-Wandlerschaltung 342 zum Digitalisieren des Bildsignals ausgestattet, welches den Pixeln des Breitbandfilters 354b des Mosaikfilters 354 entspricht, wenn R-Licht Lr, G-Licht Lg oder B-Licht Lb aufgestrahlt wird, außerdem ist die Einheit mit einem Normalbildspeicher 343 ausgestattet, um jede Farbe eines digitalisierten Normalbilds zu speichern, außerdem mit einer Videosignal-Verarbeitungsschaltung 344 zum Umwandeln der drei Farbbildsignale angepasster Farben aus dem Normalbildspeicher 343 in ein Videosignal, wenn ein Normalbild angezeigt werden soll, außerdem zum Umwandeln des von der Kompositbild-Erzeugungseinrichtung 330 ausgegebenen Kompositbilds in ein Videosignal, wenn ein Fluoreszenzlichtbild angezeigt und als Videosignal ausgegeben werden soll.
Im folgenden wird die Arbeitsweise des Fluoreszenzendoskops dieses oben beschriebenen Beispiels erläutert. Bei dem Fluoreszenzendoskop dieser Ausführungsform werden das Normalbild, ein IR-Reflexionslichtbild und ein Fluoreszenzlichtbild in zeitlich gestaffelter Weise erhalten, und ein Normalbild wird auf dem Monitor 161 angezeigt, und auf dem Monitor 162 wird ein zusammengesetztes Bild basierend auf dem Fluoreszenzlicht L3 und dem Reflexionslicht L4 dargestellt. Um jedes Bild zeitlich gestaffelt zu erhalten, wer den das rote Licht Lr, das grüne Licht Lg, das blaue Licht Lb, das Anregungslicht L2 und das Referenzlicht L5 nacheinander von der Beleuchtungseinheit abgegeben.
Zunächst soll der Vorgang erläutert werden, welcher abläuft, wenn ein Fluoreszenzlichtbild und ein IR-Reflexionslichtbild erhalten werden sollen und ein Kompositbild basierend auf diesen beiden Bildern erzeugt und angezeigt werden soll. Beim Gewinnen eines Fluoreszenzlichtbilds wird basierend auf einem Signal von dem Steuercomputer 350 die Halbleiterlaser-Energiequelle 212 aktiviert, und es wird Anregungslicht L2 mit einer Wellenlänge von 410 nm von dem GaN-Halbleiterlaser 211 emittiert. Das Anregungslicht L2 wird von einer Linse 213 durchgelassen und gelangt in den Anregungslicht-Lichtleiter 351b, und nach dem Leiten zu dem Anregungslicht-Austrittsende des Endoskopeinführteils wird das Anregungslicht L2 von einer Beleuchtungslinse 154 auf ein Zielgebiet 50 projiziert.
Das von dem Zielgebiet bei dessen Bestrahlung mit dem Anregungslicht L2 emittierte Fluoreszenzlicht wird von einer Fokussierlinse 155 fokussiert, von einem Prisma 157 reflektiert, von dem Mosaikfilter 354 durchgelassen und als Fluoreszenzlichtbild auf das CCD-Photographierelement 156 fokussiert. Weil das reflektierte Anregungslicht L2 jetzt von dem Anregungslicht-Sperrfilter 355 gesperrt wird, gelangt es nicht in das CCD-Photographierelement 156.
Das von dem CCD-Photographierelement 156 photoelektrisch umgewandelte Bildsignal wird von der A/D-Wandlerschaltung 331 der Kompositbild-Erzeugungseinrichtung 330 digitalisiert, wird separiert zu einem schmalbandigen Fluoreszenzlichtbild, welches von dem schmalbandigen Filter 354a durchgelassen wird, und ein breitbandiges Fluoreszenzlichtbild, welches von dem Breitbandfilter 354b durchgelassen wird, und beide Fluoreszenzlichtbilder werden in entsprechenden Speicherzonen des Bildspeichers 332 gespeichert.
Im folgenden soll der Arbeitsablauf beim Gewinnen eines IR-Reflexionslichtbilds bei der Emission von Referenzlicht L5 erläutert werden. Basierend auf einem Signal von dem Steuercomputer 350 wird die Referenzlicht-Energiequelle 312 aktiviert, und von der Referenzlichtquelle 311 wird Referenzlicht L5 emittiert, welches von einer Linse 313 durchgelassen und dann in den Referenzlicht-Lichtleiter 351c eingelassen wird, und nach der Leitung zu dem Anregungslicht-Emissionsende des Endoskopeinführteils wird das Referenzlicht L5 von einer Beleuchtungslinse 154 auf ein Zielgebiet 50 projiziert.
Das von dem Zielgebiet 50 bei dessen Bestrahlung mit dem Referenzlicht L5 reflektierte Reflexionslicht L6 wird von der Fokussierlinse 155 fokussiert, von dem Prisma 157 reflektiert, durch das Mosaikfilter 354 durchgelassen und als IR-Reflexionsbild auf das CCD-Photographierelement fokussiert. Von dem durch das CCD-Photographierelement 156 photoelektrisch umgewandelten Bildsignal wird nur das Signal des Lichts, welches an Pixeln entsprechend dem Allpassfilter 354b aufgenommen wird, durch die A/D-Wandlerschaltung 331 der Kompositbild-Erzeugungseinheit 330 digitalisiert und in einer anderen Speicherzone des Bildspeichers 352 abgesetzt von den oben beschriebenen Fluoreszenzlichtbildern als IR-Reflexionslichtbild gespeichert.
Was das schmalbandige Fluoreszenzlichtbild und das breitbandige Fluoreszenzlichtbild in dem Bildspeicher 332 angeht, so wird jeder Pixelwert des schmalbandigen Bilds dividiert durch den entsprechenden Pixelwert des breitbandigen Fluoreszenzlichtbilds, und der Teilungswert jedes Pixels wird in 16-Bit-Daten ohne Referenznummer umgewandelt. Dann wird ein Paar Farbartkoordinaten des XYZ-Farbspezifikationssystems jedem Pixel unter Bezugnahme auf die vorab aufgezeichneten Nachschlagetabelle zugeordnet, und es wird ein Gewebezustandsbild erzeugt und an die Kompositbild-Erzeugungseinrichtung 233 ausgegeben.
Nachdem das IR-Reflexionslichtbild in dem Speicher 332 von der Bitverschiebungseinrichtung 335 einer bitweisen Verschiebung unterzogen wurde, werden der Durchschnittswert M und die Standardabweichung σ jedes Pixelwerts von der Statistikgrößen-Berechnungseinrichtung 336 berechnet. Dann werden der durchschnittliche Wert M und die Standardabweichung σ an die Gradationsverarbeitungsfunktions-Bestimmungseinrichtung 337 ausgegeben. Wenn die Funktion vor der Änderung mit f(x) bezeichnet wird, ändert die Bestimmungseinrichtung die Gradationsverarbeitungsfunktion durch Umschreiben von f(x) derart, dass f(x – Min/(Max – Min)) (mit Min = m – bXσ), Max = m + bXσ).
Die Gewebeformbild-Erzeugungseinrichtung 338 weist basierend auf der geänderten Gradationsverarbeitungsfunktion eine Anzeigegradation einer Helligkeit Z des XYZ-Farbspezifikationssystems jedem Pixelwert des IR-Reflexionslichtbilds zu und bildet ein Gewebeformbild, welches ausgegeben wird.
Dann kombiniert die Kompositbild-Erzeugungseinrichtung 334 das Gewebezustandsbild und das Gewebeformbild basierend auf der Helligkeit Z zur Bildung eines Kompositbilds. Bei der Erstellung des Kompositbilds werden als erstes die Farbartkoordinaten (x, y), die Helligkeit Z aus X, Y und Z gemäß folgenden Formeln gewonnen: x = X/(Y + Y + Z) y = Y/(Y + Y + Z) Z = Z/(Y + Y + Z)
Anschließend werden mit Hilfe der folgenden Formeln RGB-Daten gebildet, und das Kompositbild wird an die Videosignal-Verarbeitungsschaltung 340 ausgegeben: R = 0,41844X – 0,15866V – 0,08283Z G = 0,09117X + 0,25242Y + 0,01570Z B = 0,00092X = 0,00255Y – 0,17858Z
Das von der Videosignal-Wandlerschaltung 344 in ein Videosignal umgewandelte Kompositbild wird an den Monitor 162 gegeben und dort als Sichtbild dargestellt. Der oben beschriebene kontinuierliche Ablauf wird von dem Steuercomputer 360 gesteuert.
Man beachte, dass bei dem vorliegenden Beispiel zwar ein Paar Farbartkoordinaten des XYZ-Farbspezifikationssystem dem IR-Reflexionslichtbild zugeordnet wurde und ein Gewebezustandsbild erzeugt wurde, aber außerdem die Möglichkeit besteht, ein Farbdifferenzsignal als Farbdaten zu verwenden. Wenn in diesem Fall ein Farbdifferenzsignal IQ einem Computerbild zugewiesen wird und ein Gewebezustandsbild erzeugt wird, und außerdem ein Helligkeitssignal Y einem IR-Reflexionslichtbild zugeordnet und ein Gewebeformbild erstellt wird, erübrigt sich die Erzeugung eines RGB-Signals, weil ein Farbdifferenzsignal IQ aus dem Gewebezustandsbild und ein Helligkeitssignal Y aus dem IR-Reflexionslichtbild direkt in die Videosignal-Verarbeitungsschaltung 344 eingegeben werden können, so dass der Aufbau der Vorrichtung vereinfacht werden kann.
Als nächstes soll der bei der Anzeige eines Normalbilds ablaufende Vorgang erläutert werden. Weil der Vorgang für andere Fälle als beim Gewinnen eines Normalbilds in zeitlich gestaffelter Weise im wesentlichen der gleiche ist wie bei der ersten Ausführungsform, werden vornehmlich die abweichenden Betriebsabläufe erläutert.
Als erstes wird das Zielgebiet 50 mit R-Licht Lr beleuchtet, und das reflektierte R-Licht Lr von dem Zielgebiet 50 wird auf das CCD-Photographierelement 156 als Reflexionslichtbild des Lichts R fokussiert. Das von den Pixeln entsprechend dem Allpassfilter 354 empfangene R-Lichtbildsignal aus dem Ausgangssignal des CCD-Photographierelements 156 wird von der A/D-Wandlerschaltung digitalisiert und in der R-Licht-Bildsignal-Speicherzone eines Normalbildspeichers 343 gespeichert. Danach werden mit Hilfe des gleichen Vorgangs ein G-Lichtbildsignal und ein B-Lichtbildsignal gewonnen, und jedes Signal wird in einer Zone für G-Lichtbildsignale bzw. B-Lichtbildsignale des Normalbildspeichers abgespeichert.
Nachdem die drei Farbbildsignale in dem Normalbildspeicher 343 abgespeichert sind, werden die drei Farbbildsignale mit angepassten Phasen und zeitlicher Lage an die Videosignal-Verarbeitungsschaltung gegeben, wo sie in ein Videosignal umgewandelt werden, welches dann an den Monitor 161 ausgegeben und dort als Farbbild dargestellt wird.

Man beachte, dass als eine alternative Version der vierten, oben beschriebenen Ausführungsform bei der Erstellung eines Kompositbilds anstelle der Verwendung einer Nach schlagetabelle, in der die Farbartkoordinaten (x, y) entsprechend dem Teilungswert zwischen den Fluoreszenzlichtbildern zum Bestimmen eines Paares von Farbartkoordinaten (x, y) aufgezeichnet sind, auch eine Nachschlagetabelle verwendet werden kann, welche Farbtöne im Bereich von Rot (650 nm) und Gelb und Grün (520 nm) mit 16-Bit-Daten ohne Referenznummer für einen Pixelwert jedes Fluoreszenzlichtbilds korreliert, wie dies in Tabelle 3 gezeigt ist, um ein Paar Farbartkoordinaten (x, y) zuzuordnen. Tabelle 3

		Intensität des schmalbandigen Fluoreszenzbilds
		0	1	2	...	65535
Intensität des breitbandigen Fluoreszenzbilds	0	x = 0,0743 y = 0,8338	/	/	/	/
	1	...	x = 0,0743 y = 0,8338	/	/	/
	2	...	...	x = 0,0743 y = 0,8338	/	/
	...	...	...	...	...	/
	65535	x = 0,7260 y = 0,2740				x = 0,0743 y = 0,8338

Zusätzlich zu dem oben beschriebenen vierten Beispiel kann, obwohl hier für den Farbraum ein XYZ-Farbraum verwendet wurde, ein HSV-Farbraum verwendet werden, beispielsweise wird in solchen Fällen, in denen ein Farbton und eine Sättigung einem Computerbild zugewiesen werden und ein Gewebezustandsbild erstellt wird, ein Kompositbild entsprechend dem Bereich von Farben angezeigt, der in 11 perspektivisch dargestellt ist. Das heißt: ein Normalgewebe in einem Ziel, welches sich nahe bei dem Anregungslicht-Emissionsende des Endoskopeinführteils 100 befindet, wird dargestellt als helles, lebhaftes Grün; wenn der Abstand groß ist, wird Normalgewebe in dunklem, lebhaftem Grün dargestellt. Ein erkranktes Gewebe wird als helles tonloses Rot dargestellt, wenn der Abstand gering ist, es wird als dunkles, tonloses Rot dargestellt, wenn der Abstand groß ist. Was die Zuordnung einer Sättigung betrifft, so kann ein Verfahren entge gen dem oben beschriebenen Verfahren angewendet werden, das heißt, es kann eine geringe Sättigung einem Normalgewebe und es kann eine starke Sättigung einem erkrankten Gewebe zugewiesen werden. In diesem Fall kann bei einer Diagnose ein erkranktes Gewebe exakter nachgewiesen werden.
Außerdem ist es wünschenswert, wenn die bei der vierten Ausführungsform stattfindende Gradationsverarbeitung ein- und ausschaltbar ist.
Bei dem vierten Beispiel wird zwar ein Durchschnittswert sowie eine Standardabweichung aus den Pixelwerten des IR-Reflexionslichtbild berechnet, um eine statistische Größe zu erhalten, und es wird die Gradationsverarbeitungsfunktion geändert, in solchen Fällen allerdings, in denen eine Kombination des größten und des kleinsten Pixelwerts verwendet wird, kann die Gradationsverarbeitungsfunktion umgeschrieben werden, so dass zum Beispiel bei einem größten Pixelwert max, kleinstem Pixelwert min der Pixelwerte eines IR-Reflexionsbilds und gegebenen Konstanten α und β als Untergrenze für die Anzeigegradation der Helligkeit erhalten wird: (max + min)/2 + αX(max – min)/2,und als die Obergrenze für die Anzeigegradation der Helligkeit erhalten wird (max + min)/2 – βX(max – min)/2.
Im folgenden wird ein fünftes Beispiel eines Fluoreszenzendoskops erläutert. Bei dem vorliegenden Beispiel erfolgt die Erstellung eines Gewebezustandsbilds gemäß der ersten bis dritten Ausführungsform, bei denen ein Farbton H oder eine Farbart (Farbton und Sättigung) einem Computerbild basierend auf dem Teilungswert zwischen schmalbandigem und breitbandigem Fluoreszenzlichtbild zugewiesen wurde, in der Weise, dass eine Leuchtdichte V (Helligkeit Z) dem Computerbild zugewiesen wurde, um ein Gewebezustandsbild zu erstellen, welches kombiniert wird mit dem Gewebeformbild, um ein Kompositbild zu erhalten, welches anschließend angezeigt wird. Das Gewebeformbild kann in der gleichen Weise wie bei der ersten bis vierten Ausführungsform erstellt werden, das hießt durch Zuweisen einer Leuchtdichte V (Helligkeit Z) zu dem Reflexionslichtbild und durch Erzeugen eines Gewebeformbilds. Wenn das Kompositbild, welches nach der vorliegenden Ausführungsform erstellt wird, drei Farben repräsentiert, so wird das Kompositbild in dem Farbbereich angezeigt, der in 12 durch die dicke Pfeilmarkierung kenntlich gemacht ist. Das heißt: wenn der Farbton Grün ist (es kann ein passender Farbton verwendet werden), so ist zum Beispiel ein Normalgewebe in einem Zielgebiet in der Nähe des Anregungslicht-Austrittsendes des Endoskopeinführteils 100 in der Darstellung helles Grün; wenn der Abstand groß ist, wird Normalgewebe als Dunkelgrün angezeigt; erkranktes Gewebe wird als Dunkelgrün angezeigt, wenn der Abstand gering ist, und erkranktes Gewebe wird als Dunkelgrün dargestellt, wenn der Abstand groß ist. Die übrigen Strukturen und Arbeitsweisen sind die gleichen wie bei der ersten bis vierten Ausführungsform.
Im folgenden wird ein sechstes Beispiel eines Fluoreszenzendoskops erläutert. 13 ist eine schematische Zeichnung eines Fluoreszenzendoskops einer Fluoreszenzlichtbild-Anzeigevorrichtung. Man beachte, dass die Elemente dieses Beispiels, welche gemeinsam mit dem vierten Beispiel sind, gleiche Bezugszeichen tragen und eine Erläuterung entfällt, außer sie ist von besonderer Bedeutung.
Bei dem Fluoreszenzendoskop dieses Beispiels wird das von einem Zielgebiet bei dessen Bestrahlung mit bereichsweise gesondertem Licht (R-Licht Lr, G-Licht Lg und B-Licht Lb) reflektierte Licht als Normalbild von dem CCD-Photographierelement 156 aufgenommen und auf dem Monitor 161 dargestellt. Andererseits wird von dem CCD-Photographierelement 156 ein breitbandiges Fluoreszenzbild aufgenommen, welches auf dem Fluoreszenzlicht basiert, welches von einem Zielgebiet bei dessen Bestrahlung mit Anregungslicht emittiert wird. Bei der Verwendung des R-Lichts als Referenzlicht wird das Reflexionslicht L7, welches von dem Zielgebiet 50 bei dessen Bestrahlung mit dem R-Licht reflektiert wird, als IR-Reflexionslichtbild gewonnen. Basierend auf dem Teilungswert zwischen dem breitbandigen Fluoreszenzlichtbild und dem IR-Reflexionslichtbild wird ein Computerbild errechnet, und basierend auf den Pixelwerten des Computerbilds erfolgt eine Zuweisung eines Farbtons H, und es wird ein Gewebezustandsbild erzeugt. Eine Sättigung S und eine Leuchtdichte V werden basierend auf der Helligkeit der Pixelwerte des IR-Reflexionslichtbilds zugewiesen, und es wird ein Gewebeformbild erzeugt, und basierend auf dem Gewebezustandsbild und dem Gewebeformbild wird auf dem Monitor 162 ein Kompositbild angezeigt.
Das Fluoreszenzendoskop des sechsten Beispiels enthält ein CCD-Photographierelement 156 an dem Anregungslicht-Emissionsende eines Endoskopeinführteils, welches in den Körper eines Patienten eingeführt wird, wo sich der Primärherd und verdächtige Sekundär-Infektionsbereiche befinden, es enthält außerdem eine Beleuchtungseinheit 370 zum Emittieren von Beleuchtungslicht zum Gewinnen eines Normalbilds und von Referenzlicht, bei dem es sich um bereichsweise getrenntes Farblicht (Lr, Lg, Lb) handelt, ein Anregungslicht L2 zum Erhalten eines Fluoreszenzlichtbilds, eine Kompositbild-Erzeugungseinheit 380 zum Berechnen eines Teilungswerts zwischen dem erwähnten breitbandigen Fluoreszenzlichtbild und einem IR-Reflexionslichtbild, zum Zuweisen einer Farbart (Farbton und Sättigung) zu einem Computerbild basierend auf jenem Teilungswert, und zum Erzeugen eines Gewebezustandsbilds, zum Zuweisen einer Sättigung und einer Leuchtdichte zu den Pixelwerten des IR-Reflexionslichtbilds und zum Erzeugen eines Gewebeformbilds, und zum Kombinieren des Gewebezustandsbilds und des Gewebeformbilds zur Erstellung eines Kompositbilds; eine Bildverarbeitungseinheit 340 zum Ausführen einer Bildverarbeitung zwecks Darstellung des Normalbilds und des Kompositbilds als sichtbare Bilder; einen Steuercomputer 360, der an jede Einheit angeschlossen ist und den zeitlichen Betriebsablauf steuert; einen Monitor 161 zum Anzeigen des von der Bildverarbeitungseinheit 340 verarbeiteten Normalbilds als sichtbares Bild; und einen Monitor 162 zum Anzeigen des von der Bildverarbeitungseinheit 340 verarbeiteten Kompositbilds als sichtbares Bild.
Der Lichtleiter 351 ist ein integriertes Kabel, welches einen Lichtleiter 351a zum Leiten des gebietsweise unterteilten Lichts und einen Lichtleiter 352b für Anregungslicht in miteinander gebündelter Weise enthält, wobei jeder der Lichtleiter an die Beleuchtungseinheit 370 angeschlossen ist.
Die Beleuchtungseinheit 370 enthält eine Weißlichtquelle 111 zum Abgeben von weißem Licht und eine Weißlichtquellen-Energiequelle 112, die elektrisch mit der Weißlichtquelle 111 verbunden ist, ein Schaltfilter zum nacheinander ablaufenden Trennen des weißen Lichts in R-Licht, G-Licht und B-Licht, einen Filterdrehteil 315 zum Drehen des Schaltfilters 314, einen GaN-Halbleiterlaser 211 zum Abgeben von Anregungslicht L2 zum Gewinnen eines Fluoreszenzlichtbilds, und eine Halbleiterlaser-Energiequelle 211, die elektrisch mit dem GaN-Halbleiterlaser 211 verbunden ist.
Die Kompositbild-Erzeugungseinrichtung 380 enthält: eine A/D-Wandlerschaltung 381 zum Digitalisieren des von dem CCD-Photographierelement 156 erhaltenen Bildsignals, wenn ein Zielgebiet von Anregungslicht L2 oder mit R-Licht Lr bestrahlt wird; und einem Bildspeicher 382, bestehend aus verschiedenen Speicherzonen zum Speichern eines breitbindigen Fluoreszenzlichtbilds und eines IR-Reflexionslichtbilds; eine Gewebezustandsbild-Erzeugungseinrichtung 383 zum Berechnen eines Teilungswerts zwischen einem breitbindigen Fluoreszenzlichtbild und einem IR-Reflexionslichtbild des Bildspeichers 382, zum Zuweisen eines Farbtons H zu dem Computerbild jedes Pixels und zum Erzeugen eines Gewebezustandsbilds; eine Gewebeformbild-Erzeugungseinrichtung 385 zum Zuweisen einer Sättigung und einer Leuchtdichte zu jedem Pixelwert des IR-Reflexionslichtbilds, das in dem Bildspeicher 382 gespeichert ist, und zum Erzeugen eines Gewebeformbilds; und einer Kompositbild-Erzeugungseinrichtung 384 zum Kombinieren des von der Gewebezustandsbild-Erzeugungseinrichtung 383 ausgegebenen Gewebezustandsbilds und des von der Gewebeformbild-Erzeugungseinrichtung 385 ausgegebenen Gewebeformbild, um ein Kompositbild zu erzeugen.
Die Bildverarbeitungeinheit 340 ist mit einer A/D-Wandlerschaltung 342 zum Digitalisieren des von dem CCD-Photographierelement 156 bei Emission des Anregungslichts L2 oder des R-Lichts Lr erhaltenen Bildsignals ausgestattet, ferner mit einem Normalbildspeicher 343 zum Speichern jeder Farbe des digitalisierten Normalbilds, eine Videosignal-Verarbeitungsschaltung 344 zum Umwandeln eines Videosignals in die drei Farbbildsignale mit angepassten Phasen, ausgelesen aus dem Normalbildspeicher 343, wenn ein Normalbild angezeigt werden soll, und zum Ausgeben des Videosignals, und außerdem zum Umwandeln des von der Kompositbild-Erzeugungseinrichtung 380 ausgegebenen Kompositbilds in ein Videosignal, wenn ein Fluoreszenzlichtbild angezeigt werden soll, und zum Ausgeben des Videosignals.
Als nächstes wird die Arbeitsweise des Fluoreszenzendoskops dieses Beispiels erläutert. Bei dem Fluoreszenzendoskop der vorliegenden Ausführungsform erfolgen das Gewinnen eines Normalbilds und das Gewinnen eines Fluoreszenzlichtbilds in zeitlich gestaffelter Weise, und ein IR-Reflexionslichtbild wird gleichzeitig mit dem R-Licht gewonnen, welches vorhanden ist, wenn ein Normalbild gewonnen wird. Auf dem Monitor 161 wird ein Normalbild angezeigt, und ein auf einem Fluoreszenzlichtbild und einem IR-Reflexionslichtbild basierendes Kompositbild wird auf dem Monitor 162 dargestellt. Weil jedes Bild im Zeitmultiplexbetrieb gewonnen wird, werden das R-Licht Lr, das G-Licht Lg, das B-Licht Lb und das Anregungslicht L2 nacheinander emittiert.
Als erstes soll der Arbeitsablauf beim Anzeigen eines Normalbilds beschrieben werden. Das von dem Zielgebiet 50 bei dessen Bestrahlung mit R-Licht reflektierte Licht L7 wird als R-Reflexionslichtbild auf das CCD-Photographierelement 156 fokussiert. Das von dem CCD-Photographierelement 156 photoelektrisch umgewandelte R-Bildsignal wird von der A/D-Wandlerschaltung 342 digitalisiert und in der R-Bild-Speicherzone des Bildspeichers 343 gespeichert. Anschließend werden durch einen ähnlichen Vorgang ein G-Bildsignal und ein B-Bildsignal gewonnen, und diese Bildsignale werden in der G-Bildsignal-Speicherzone bzw. der B-Bildsignal-Speicherzone des Bildspeichers 343 gespeichert. Außerdem wird das R-Bildsignal als IR-Reflexionslichtbild verwendet und wird nach Digitalisierung durch die A/D-Wandlerschaltung 381 in der IR-Reflexionsbild-Speicherzone des Bildspeichers 382 gespeichert.
Wenn die drei Farbsignale in dem Bildspeicher 343 gespeichert sind, wird ihr Anzeige-Zeitablauf angepasst, und es erfolgt ein gleichzeitiges Auslesen, die Signale werden von der Videosignal-Verarbeitungsschaltung 344 in Videosignale umgewandelt, an den Monitor 161 ausgegeben und dort als Farbbild dargestellt.
Als nächstes wird der Arbeitsablauf erläutert, durch den ein Fluoreszenzlichtbild und ein IR-Reflexionslichtbild gewonnen werden und basierend auf beiden Bildern ein Kompositbild erzeugt und angezeigt wird. Wenn ein Fluoreszenzlichtbild erhalten wird, wird basierend auf einem Signal vom Steuercomputer 340 die Halbleiterlaser-Energiequelle 212 aktiviert, und von dem GaN-Halbleiterlaser 211 wird Anregungslicht L2 mit einer Wellenlänge von 410 nm emittiert. Dieses Anregungslicht L2 gelangt durch eine Linse 313 und tritt in einen Anregungslicht-Lichtleiter 351b ein, um anschließend zu dem Anregungslicht-Abstrahlende des Endoskopeinführteils geleitet zu werden, woraufhin das Anregungslicht L2 von einer Beleuchtungslinse 154 auf ein Zielgebiet 50 projiziert wird.
Das von dem Zielgebiet bei dessen Bestrahlung mit dem Anregungslicht L2 emittierte Fluoreszenzlicht wird von einer Fokussierlinse 155 fokussiert, von einem Prisma 157 reflektiert, von einem Mosaikfilter 354 hindurchgelassen und auf das CCD-Photographierelement 156 als Fluoreszenzlichtbild fokussiert. Weil das reflektierte Anregungslicht L2 jetzt durch ein Anregungslicht-Sperrfilter 355 gesperrt wird, gelangt es nicht in das CCD-Photographierelement 156.
Das von dem CCD-Photographierelement 156 photoelektrisch umgewandelte Bildsignal wird von der A/D-Wandlerschaltung 381 der Kompositbild-Erzeugungseinrichtung 380 umgewandelt und in der Breitband-Fluoreszenzlichtbild-Speicherzone des Bildspeichers 382 gespeichert.
Andererseits ist das IR-Reflexionslichtbild, welches erhalten wird, wenn das Normalbild gewonnen wird, bereits in dem Bildspeicher 382 gespeichert.
Was das breitbandige Fluoreszenzlichtbild und das IR-Reflexionslichtbild angeht, die in dem Bildspeicher 382 gespeichert sind, so dividiert die Gewebezustandsbild-Erzeugungseinrichtung 383 jeden Pixelwert des breitbandigen Fluoreszenzlichtbilds durch den entsprechenden Pixelwert des IR-Reflexionslichtbilds, und unter Verwendung des so erhaltenen Teilungswerts sowie einer vorab aufgezeichneten Nachschlagetabelle weist sie einen in dem Munsell-Farbspezifikationssystem auftretenden Farbton H zu und bildet ein Gewebezustandsbild, welches an die Kompositbild-Erzeugungseinrichtung 380 ausgegeben wird.
Die Kompositbild-Erzeugungseinrichtung 380 kombiniert das Gewebezustandsbild und das Gewebeformbild basierend auf der Leuchtdichte V und der Sättigung S, um ein Kompositbild zu erstellen. Man beachte, dass, wenn das Kompositbild als Farbbild dargestellt wird, eine RGB-Umwandlung durchgeführt wird und an die Videosignal-Wandlerschaltung 344 ein Kompositbild ausgegeben wird.
Das von der Videosignal-Wandlerschaltung 344 in ein Videosignal umgewandelte Kompositbild wird in den Monitor 170 eingespeist und dort als sichtbares Bild dargestellt. Der oben beschriebene kontinuierliche Arbeitsablauf wird von dem Steuercomputer 360 gesteuert.
Wenn das nach dem vorliegenden Beispiel erstellte Kompositbild durch dessen drei Farbattribute repräsentiert wird, weist das in den Farben des Bereichs angezeigte Bild die in 7 dargestellte perspektivische Struktur auf. Das heißt beispielsweise: wenn das Anregungslicht-Emissionsende des Endoskopeinführteils sich an einer Stelle befindet, an der der Abstand vom Zielgebiet gering ist, wird Normalgewebe als helles, lebhaftes Grün dargestellt, Normalgewebe an einer Stelle fern von dem Gebiet wird als dunkles tonloses Grün dargestellt, ein erkranktes Gewebe mit geringem Abstand von dem Zielgebiet wird als helles, dunkles Rot dargestellt, und erkranktes Gewebe an einer entfernten Stelle wird als dunkles, tonloses Rot dargestellt.
Im folgenden wird ein siebtes Beispiel erläutert. Bei diesem Beispiel werden das Bilden eines Gewebezustandsbilds gemäß dem sechsten Beispiel, bei dem ein Computerbild basierend auf dem Teilungswert zwischen dem breitbandigen Fluoreszenzlichtbild und dem IR-Reflexionslichtbild berechnet wird, ein Farbton H basierend auf den Pixelwerten des Computerbilds zugewiesen und ein Gewebezustandsbild erzeugt wird, in der Weise ausgeführt, dass ein Farbton und eine Sättigung dem Computerbild zugewiesen werden und ein Gewebezustandsbild erzeugt wird, welches mit dem Gewebeformbild kombiniert wird, um in Kompositbild zu erzeugen, welches dann zur Anzeige gelangt. Wenn das nach der vorliegenden Ausführungsform erzeugte Kompositbild durch Punkte in einem HSV-Farbraum dargestellt wird, so wird das Kompositbild in dem Farbbereich angezeigt, der perspektivisch in 12 dargestellt ist. Das heißt beispielsweise: wenn das Anregungslicht-Emissionsende des Endoskopeinführteils sich an einer Stelle befindet, die geringen Abstand vom Zielgebiet hat, wird Normalgewebe als helles, lebhaftes Grün dargestellt, Normalgewebe an einer Stelle in größerer Entfernung wird als dunkles, tonloses Grün dargestellt; erkranktes Gewebe in kleinem Abstand wird als helles, dunkles Rot dargestellt; und erkranktes Gewebe an einer entfernten Stelle wird als dunkles, tonloses Rot dargestellt. Die übrigen Strukturen und Arbeitsabläufe sind die gleichen wie bei der sechsten Ausführungsform.
Im folgenden wird ein achtes Beispiel erläutert. Bei dieser Ausführungsform wird das Bilden eines Gewebeformbilds gemäß dem sechsten Beispiel, bei dem eine Sättigung S und eine Leuchtdichte V dem IR-Reflexionslichtbild zugeordnet werden und ein Gewebeformbild erstellt wird, in der Weise durchgeführt, dass nur ein Sättigungswert S dem IR-Reflexionslichtbild zugewiesen wird und dann ein Gewebeformbild erstellt wird, welches mit dem Gewebezustandsbild kombiniert wird, um in Kompositbild zu erhalten, welches dann angezeigt wird. Wenn das nach dem vorliegenden Beispiel erstellte Kompositbild durch seine drei Farbattribute repräsentiert wird, wird das Kompositbild in dem Farbbereich angezeigt, der perspektivisch in 16 dargestellt ist. Das heißt: wenn die Leuchtdichte 100 % beträgt (es kann eine passende Leuchtdichte verwendet werden), wird beispielsweise normales Gewebe in einem Zielgebiet nahe dem Anregungslicht-Emissionsende des Endoskopeinführteils 100 als lebhaftes Grün angezeigt, wenn der Abstand groß ist, wird normales Gewebe als tonloses Grün angezeigt, erkranktes Gewebe wird als lebhaftes Rot bei geringem Abstand angezeigt, und erkranktes Gewebe wird als tonloses Rot angezeigt, wenn der Abstand groß ist. Die übrigen Strukturen und Arbeitsabläufe sind die gleichen wie bei dem sechsten Beispiel.
Abgesehen von der Zuordnung von Farbdaten etc. zu dem Gewebezustandsbild und der Zuordnung von Farbdaten etc. zu dem Gewebeformbild bei jedem der oben beschriebenen Ausführungsbeispiele ist es auch möglich, einem Gewebezustandsbild eine Sättigung zuzuordnen, und einem Gewebeformbild einen Sättigungswert und einen Leuchtdichtewert zuzuordnen. In diesem Fall wird ein auf einem Gewebezustandsbild und einem Gewebeformbild basierendes Kompositbild in dem perspektivisch in 17 dargestellten Farbbereich angezeigt. Das heißt beispielsweise: wenn der Farbton Grün ist (es kann ein passender Farbton verwendet werden), gilt: bei normalem Gewebe an einer Stelle nahe dem Anregungslicht-Emissionsende des Endoskopeinführteils wird das Grün hell und lebhaft dargestellt, bei Normalgewebe an einer entfernteren Stelle wird das Grün lebhaft und dunkel dargestellt; bei erkranktem Gewebe in geringem Abstand wird ein tonloses helles Weiß angezeigt, und bei erkranktem Gewebe in größerer Entfernung wird tonloses Schwarz angezeigt. In diesem Fall wird das Bild in Farben angezeigt, bei denen die Dunkelheit stärker betont ist als in dem Farbbereich, dargestellt in perspektivischer Ansicht in 7, wie es bei der dritten Ausführungsform eingesetzt wird. In solchen Fällen, die oben beschrieben wurden, und bei denen eine Sättigung sowohl dem Gewebezustandbild als auch dem Gewebeformbild zugewiesen wird, lässt sich eine vorbestimmte Funktion f bestimmen, um die Sättigung derart zuzuordnen, dass die Sättigung = f (Gewebezustandsbild, Gewebeformbild). Die vorbestimmte Funktion f kann beispielsweise lauten f (Gewebezustandsbild, Gewebeformbild) = Gewebezustandsbild X Gewebeformbild.
Darüber hinaus kann beispielsweise ein Leuchtdichtewert dem Gewebezustandsbild zugeordnet werden, und ein Leuchtdichtewert sowie ein Sättigungswert kann dem Gewebeformbild zugeordnet werden. Wenn in diesem Fall ein auf dem Gewebezustandsbild und einem Gewebeformbild basierendes Kompositbild verwendet wird, wird dies in dem in 18 perspektivisch dargestellten Farbbereich angezeigt. Das bedeutet zum Beispiel: wenn der Farbton Grün ist (man kann einen passenden Farbton verwenden), gilt: bei Normalgewebe an einer Stelle in geringem Abstand vom Anregungslicht-Emissionsende des Endoskopeinführteils zu dem Zielgebiet wird die Farbe Grün hell angezeigt, bei Normalgewebe an einer entfernteren Stelle wird Grün tonlos und dunkel angezeigt. Bei erkranktem Gewebe an einer Stelle in geringer Entfernung erfolgt die Anzeige von Grün dunkel, und für erkranktes Gewebe an einer relativ entfernten Stelle wird das Grün tonlos und dunkel angezeigt (dunkler als die Dunkelheit des vorerwähnten Grüns, welches für Normalgewebe in größerer Entfernung angezeigt wird).
Bei jedem der oben beschriebenen Ausführungsbeispiele und Beispiele wird bei Erzeugung eines Gewebeformbilds ein IR-Reflexionslichtbild verwendet. Möglich ist aber auch die Verwendung eines Fluoreszenzlichtbilds, um ein Gewebeformbild zu erhalten. In diesem Fall gibt, obschon das IR-Reflexionslichtbild der wahren Gewebeform entspricht, das IR-Reflexionslichtbild die Daten über den Abstand zwischen dem Anregungslicht-Emissionsende des Endoskopeinführteils und dem Zielgebiet wieder, und das Fluoreszenzlichtbild reflektiert nicht nur die Abstandsdaten, sondern außerdem auch die Gewebezustandsdaten. Deshalb kann in solchen Fällen, in denen ein Farbton einem Gewebezustandsbild zugeordnet wird und Helligkeit (Leuchtdichte) basierend auf dem Fluoreszenzlichtbild einem Gewebeformbild zugeordnet wird und aus den beiden Bildern ein Kompositbild erstellt wird, ein Normalgewebe exakt von erkranktem Gewebe unterschieden werden, weil das Grün, mit dem ein Normalgewebe angezeigt wird, noch heller ist, und das Rot, durch welches erkranktes Gewebe angezeigt wird, noch dunkler in einem solchen Kompositbild ist.
Außerdem ist es gemäß jedem der oben beschriebenen Ausführungsbeispiele und Beispiele in solchen Fällen, in denen Farbdaten und Helligkeitsdaten vorhanden sind, die noch nicht einem Gewebezustandsbild oder Gewebeformbild zugeordnet sind, wünschenswert, eine Konfiguration einzurichten, die eine manuelle Justierung gestattet. Insbesondere ist es noch wünschenswerter, dass eine solche Konfiguration für Fälle eingesetzt wird, in denen ein Farbton als Farbdatenwert nicht zugewiesen wird.
Bei jedem der oben beschriebenen Ausführungsbeispiele dienen außerdem ein Farbton und ein Sättigungswert eines Farberscheinungssystems als Farbdaten. Allerdings ist es auch möglich, dass eine Farbart (XY) eines Farbmischsystems oder eine Farbdifferenz eines Sichtbildsignals (so zum Beispiel IQ aus YIQ eines NTSC-Signals und dergleichen) als Farbdaten verwendet wird.
Außerdem kann ein Ladungsvervielfachungstyp von CCD-Photographierelement als das CCD-Photographierelement bei den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen eingesetzt werden. Ein Ladungsvervielfachungstyp eines CCD-Photographierelements wird als CMD-(ChargeMultiplyingDetector)CCD bezeichnet, es multipliziert die Signalladung durch einen Ladungsvervielfachungseffekt, der durch die Ionisierung entsteht, welche ihre Ursache darin hat, dass Atome und Leitungselektronen in einem starken elektrischen Feld kollidieren. Dies steigert die Empfindlichkeit des Photographierelements.
Bei jedem der oben beschriebenen Ausführungsbeispiele ist das Verfahren zum Darstellen eines Normalbilds und eines Kompositbilds derart beschaffen, dass ein getrennter Monitor für die Anzeige jedes Bildtyps verwendet wird. Allerdings kann auch ein einzelner Mehrzweckmonitor zur Darstellung beider Bildtypen verwendet werden. Das Umschalten zwischen Normalbild und Kompositbild kann automatisch durch den Steuercomputer erfolgen, oder eine Bedienungsperson kann beliebig mit Hilfe einer geeigneten Umschalteinrichtung die Umschaltung vornehmen.
Bei jedem der oben beschriebenen Ausführungsbeispiele kann die Bildfaser eine Kompositglas-Faser anstelle einer Siliciumfaser sein. Weil Fluoreszenzlicht emittiert wird, wenn Anregungslicht in eine Kompositglasfaser eintritt, ist es notwendig, ein Anregungslicht-Sperrfilter zwischen der Fokussierlinse und dem Fluoreszenzlichtbild-Eingangsende der Bildfaser anzuordnen. Durch Ändern der Bildfaser von einer Siliciumfaser in eine Kompositglasfaser lassen sich die Kosten reduzieren.
Bei der ersten bis dritten Ausführungsform wird von einer Konfiguration Gebrauch gemacht, bei der ein CCD-Photographierelement für die Aufnahme eines Normalbilds am vorderen Ende des Endoskopeinführteils angeordnet ist. Man kann aber bei Verwendung einer Bildfaser auch das CCD-Photographierelement innerhalb der Photographiereinheit anordnen. Außerdem können bei der Normalbildfaser das Fluoreszenzlichtbild und das Reflexionslichtbild durch die Faser übertragen werden, und das Photographierelement kann eine Mehrzweckvorrichtung sein. In diesem Fall kann in Form eines Schaltfilters, welches in vier Abschnitte oder in vier Abschnitte aufweisende Mosaikfilter aufgeteilt ist, eine Filtereinrichtung für ein Normalbild auf der Frontseite des Photographierelements angeordnet sein.
Bei jedem der oben beschriebenen Ausführungsbeispiele ist die Verarbeitung für die Anzeige eines Kompositbilds nicht beschränkt auf eine Bearbeitung jeder Pixeleinheit. Es kann auch eine Bearbeitung von n×m Pixeleinheiten je nach Bedarf seitens der Bedienungsperson erfolgen.
In solchen Fällen, in denen es Zonen gibt, für die die Verarbeitung zum Zweck der Anzeige eines Kompositbilds nicht ausgeführt wird, lassen sich durch Anzeige solcher Zonen in einer vorbestimmten Anzeigefarbe die Zonen hervorheben, die der Verarbeitung für die Anzeige eines Kompositbilds unterzogen wurden. In solchen Fällen, in denen nur solche Pixel, die mit vorbestimmten Intervallen ausgewählt wurden, der Verarbeitung unterzogen wurden, kann eine Lücken-Kompensationsanzeige unter Verwendung des Verarbeitungsergebnisses benachbarter Pixel stattfinden.
Außerdem kann jede Anregungslichtquelle, welche Anregungslicht mit einer Wellenlänge im Wellenlängenband von 400 bis 420 nm emittiert, als Anregungslichtquelle ausgewählt werden.
Außerdem wurden als Anregungslichtquelle und Weißlichtquelle separate Lichtquellen verwendet, demgegenüber kann aber auch durch Einsatz eines entsprechenden Schaltfilters die Lichtquelle als Mehrzwecklichtquelle ausgebildet sein.

Claims

Fluoreszenzlichtbild-Anzeigeverfahren, umfassend: einem Computerbild werden auf der Grundlage des Verhältnisses der einen zu der anderen von zwei Wellenlängenkomponenten unter mehreren Wellenlängenkomponenten eines Fluoreszenzlichtbilds, welches gewonnen wurde auf Grund der Stärke von Fluoreszenzlicht, das von einem Zielbereich (50) bei dessen Bestrahlung und Anregungslicht emittiert wurde, Farbdaten und/oder Helligkeitsdaten zugeordnet, wobei jede der Wellenlängenkomponenten für ein anderes Wellenlängenband des Fluoreszenzlichts steht; und Erstellen eines Gewebezustandsbilds, welches vornehmlich den Zustand des Gewebes in dem Zielbereich (50) repräsentiert; dem Fluoreszenzlichtbild werden Farbdaten und/oder Helligkeitsdaten zugeordnet, die den Farbdaten bzw. den Helligkeitsdaten entsprechen, die dem Gewebezustandsbild zugeordnet wurden, und es wird ein Gewebeformbild erstellt, welches vornehmlich die Form des Gewebes innerhalb des Zielbereichs repräsentiert; das Gewebezustandsbild und das Gewebeformbild werden zur Schaffung eines zusammengesetzten Bilds kombiniert; und das zusammengesetzte Bild wird angezeigt.
Verfahren nach Anspruch 1, weiterhin umfassend das Berechnen einer statistischen Größe der Pixelwerte von einem der gewonnenen Bilder, und Zuordnen einer Anzeigegradation der Helligkeitsdaten auf der Grundlage der statistischen Größe.
Verfahren nach Anspruch 2, bei dem die statistische Größe aus einem gewünschten Teil des einen der erhaltenen Bilder errechnet wird.
Verfahren nach Anspruch 2, weiterhin umfassend das Berechnen eines vorbestimmten Koeffizienten auf der Grundlage der statistischen Größe, Multiplizieren des einen der erhaltenen Bilder mit dem errechneten Koeffizienten, und Zuordnen der Anzeigegradation der Helligkeitsdaten zu dem einen der erhaltenen Bilder, das mit dem Koeffizienten multipliziert wurde.
Verfahren nach Anspruch 2, weiterhin umfassend das Bestimmen einer Gradations-Verarbeitungsfunktion, die die Anzeigegradation der Helligkeitsdaten repräsentiert, basierend auf der statistischen Größe, und Zuordnen der Anzeigegradation der Helligkeitsdaten, die auf der vorbestimmten Gradations-Verarbeitungsfunktion beruhen, zu dem einen der erhaltenen Bilder.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Farbdaten eine Farbart sind, die in einem Farbmischsystem oder einem Farberscheinungssystem auftritt, bei denen es sich jeweils um eines von Farbspezifikationssystemen handelt.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Helligkeitsdaten ein Maß der Helligkeit gemäß einem Farbmischsystem oder einem Farberscheinungssystem sind, die jeweils eines von Farbspezifikationssystemen sind, oder die Leuchtdichte nach einem Bildsignalsystem sind.
Fluoreszenzlichtbild-Anzeigevorrichtung, umfassend: eine Fluoreszenzlichtbild-Gewinnungseinrichtung (120; 300) zum Ermitteln eines Fluoreszenzlichtbilds basierend auf der Stärke von Fluoreszenzlicht, welches von einem Zielbereich (50) bei dessen Bestrahlung mit Anregungslicht emittiert wird; und eine Gewebezustandsbild-Erzeugungseinrichtung (131, 402) zum Zuordnen von Farbdaten und/oder Helligkeitsdaten zu einem Computerbild basierend auf dem Verhältnis der einen zu der anderen von zwei Wellenlängenkomponenten unter einer Mehrzahl von Wellenlängenkomponenten des Fluoreszenzlichtbilds, wobei jede der Wellenlängenkomponenten ein anderes Wellenlängenband des Fluoreszenzlichts repräsentiert, und zum Erzeugen eines Gewebezustandsbilds, welches vornehmlich den Zustand des Gewebes innerhalb des Zielbereichs (50) repräsentiert, und eine Gewebeformbild-Erzeugungseinrichtung (132, 407), um dem Fluoreszenzlichtbild Farbdaten und/oder Helligkeitsdaten zuzuweisen, die den Farbdaten und den Helligkeitsdaten entsprechen, die dem Gewebezustandsbild zugeordnet wurden, und um ein Gewebeformbild zu erstellen, welches vornehmlich die Form des Gewebes innerhalb des Zielbereichs repräsentiert, und eine Kompositbild-Erzeugungseinrichtung (130; 408) zum Kombinieren des Gewebezustandsbilds und des Gewebeformbilds, um ein zusammengesetztes Bild zu erzeugen, und eine Anzeigeeinrichtung (170, 602) zum Anzeigen des von der Kompositbild-Erzeugungseinrichtung gebildeten zusammengesetzten Bilds.
Vorrichtung nach Anspruch 8, weiterhin umfassend eine Statistikgrößen-Berechnungseinrichtung (404) zum Berechnen einer statistischen Größe der Pixelwerte von einem der erhaltenen Bilder, und eine Gradationsverarbeitungseinrichtung (407) zum Zuordnen von Anzeigegradation der Helligkeitsdaten basierend auf der statistischen Größe.
Vorrichtung nach Anspruch 9, bei der die Statistikgrößen-Berechnungseinrichtung (404) die statistische Größe aus einem gewünschten Teil des einen der erhaltenen Bilder berechnet.
Vorrichtung nach Anspruch 9, bei der die Gradationsverarbeitungseinrichtung einen vorbestimmten Koeffizienten basierend auf der statistischen Größe berechnet, das eine der erhaltenen Bilder mit dem berechneten Koeffizienten multipliziert und die Anzeigegradation der Helligkeitsdaten dem einen der erhaltenen Bilder, welches mit dem Koeffizienten multipliziert wurde, zuordnet.
Vorrichtung nach Anspruch 9, bei der die Gradationsverarbeitungseinrichtung eine Gradationsverarbeitungsfunktion bestimmt, die die Anzeigegradation der Helligkeitsdaten repräsentiert, basierend auf der statistischen Größe, und die Anzeigegradation der Helligkeitsdaten, basierend auf der bestimmten Gradationsverarbeitungsfunktion, dem einen der erhaltenen Bilder zuordnet.
Vorrichtung nach Anspruch 9, weiterhin umfassend: eine Bitverschiebeeinrichtung zur Bitverschiebung der Pixelwerte des einen der erhaltenen Bilder, wenn jeder der Pixelwerte durch Daten von neun Bits oder mehr dargestellt wird, sodass jeder der Pixelwerte durch Daten von acht Bits oder weniger dargestellt wird, wobei die Statistikgrößen-Berechnungseinrichtung die statistische Größe basierend auf den bitweise verschobenen Daten berechnet.
Vorrichtung nach Anspruch 9, bei der die Gradationsverarbeitungseinrichtung ein- und ausschaltbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 9, bei der die statistische Größe eine Kombination aus mehreren Werten ist, einschließlich eines Mittelwerts der Pixelwerte oder des größten Pixelwerts.
Vorrichtung nach Anspruch 8, bei der die Farbdaten eine Farbart sind, die in einem Farbmischsystem oder einem Farberscheinungssystem, die jeweils eines von Farbspezifikationssystemen sind, ist.
Vorrichtung nach Anspruch 8, bei der die Helligkeitsdaten ein Helligkeitsmaß abhängig von einem Farbmischsystem oder einem Farberscheinungssystem, die jeweils eines von Farbspezifikationssystemen sind, oder die Leuchtdichte gemäß einem Farbbildsystem sind.
Vorrichtung nach Anspruch 8, bei der, wenn das Gewebezustandsbild und das Gewebeformbild zur Erstellung des zusammengesetzten Bilds kombiniert werden, in solchen Fällen, in denen die Anzahl von Pixeln der beiden Bilder unterschiedlich sind, die Kompositbild-Erzeugungseinrichtung die Anzahl von Pixeln jedes Bild umwandelt in die Anzahl von Pixeln von einem der beiden Bilder, bevor das zusammengesetzte Bild erstellt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 8, bei der die Fluoreszenzlichtbild-Anzeigevorrichtung in einer Form eines Endoskops ausgebildet ist, ausgestattet mit einem Einführbereich zum Einführen in einen lebenden Körper.
Vorrichtung nach Anspruch 8, bei der eine Lichtquelle für das Anregungslicht ein GaN-Halbleiterlaser ist, und das Wellenlängenband des Anregungslichts im Wellenlängenbereich von 400-420 nm liegt.