JP6030035B2 - 蛍光観察装置、内視鏡システム及びプロセッサ装置並びに作動方法 - Google Patents

Description

本発明は、蛍光を利用して検体を観察する蛍光観察装置、内視鏡システム及びプロセッサ装置、並びに作動方法に関する。

医療分野においては、検体に含まれる自家蛍光物質や検体に投与された蛍光薬剤を励起して蛍光を発光させるための励起光を検体に照射する励起光光源と、自家蛍光物質や蛍光薬剤が発した蛍光により検体を撮像するイメージセンサと、イメージセンサが出力する蛍光による画像信号（以下、蛍光画像信号という）に基づいて、検体から発せられた蛍光の強度分布を反映した蛍光画像を生成する画像処理装置と、を備える蛍光観察装置が知られている。自家蛍光物質や蛍光薬剤が発する蛍光の強度は、検体の病状や薬剤による治療効果等と密接に関連しているため、蛍光観察装置は例えば病理診断や薬剤開発等に用いられる。また、蛍光画像に基づいてリアルタイムな診断を行うために、光源装置、内視鏡、プロセッサ装置等からなる内視鏡システムが、蛍光観察装置の構成を備えている場合もある（特許文献１，２）。

また、近年においては、血中ヘモグロビンの酸素飽和度を用いた診断が行われつつある。血中ヘモグロビンの酸素飽和度は、例えば、酸化ヘモグロビンと還元ヘモグロビンの吸光係数が異なる波長帯域の光（以下、信号光という）を検体に照射することにより、その反射強度に基づいて算出される（特許文献３）。

国際公開第２０１１／０９９４２５号 国際公開第２０１３／０３５４５０号 特開２０１２−２１３５５０号公報

自家蛍光物質や蛍光薬剤が発する蛍光は病状等と一定の相関があるものの、検体によって発光強度が異なる。すなわち、蛍光の発光強度は検体の個体差による影響が大きく、蛍光観察をする場合には定量的な診断が難しいという問題がある。例えば、特許文献２では、蛍光強度に基づいて、病変等がある領域（以下、関心領域という）を抽出しているが、蛍光強度には個体差があるので、関心領域を正しく指定することができない場合がある。

特許文献１では、こうした個体差による影響を除くために、蛍光強度と検体の病状との対応関係を表す標準データを予め用意しておき、この標準データとの比較により、検体の病状を判定している。このように標準データを用いれば、標準データに対する違いが比較的少ない検体では、関心領域の指定や診断の正確性が向上する可能性があるものの、標準データに対する違いが大きい検体では、その個体差による影響を除去しきれず、誤った診断が行われてしまう可能性が高い。すなわち、標準データとの比較では、検体の個体差が診断に与える影響を除去しきれない。

本発明は、検体の個体差によらず、定量的な診断等を行うことができる蛍光観察装置、内視鏡システム及びプロセッサ装置並びに作動方法を提供することを目的とする。

本発明の蛍光観察装置は、信号光光源と、励起光光源と、イメージセンサと、酸素飽和度算出部と、参照領域設定部と、関心領域設定部と、規格化蛍光強度算出部と、蛍光画像生成部と、を備える。信号光光源は、血中ヘモグロビンの酸素飽和度によって吸光係数が変化する波長帯域を有する信号光を検体に照射する。励起光光源は、検体に含まれる蛍光物質を励起して蛍光を発光させるための励起光を検体に照射する。イメージセンサは、信号光により検体を撮像して第１画像信号を出力し、蛍光により検体を撮像して第２画像信号を出力する。酸素飽和度算出部は、第１画像信号に基づいて検体の酸素飽和度を画素毎に算出する。参照領域設定部は、酸素飽和度に基づいて検体の参照領域を設定する。関心領域設定部は、検体の関心領域を設定する。規格化蛍光強度算出部は、第２画像信号の参照領域の画素値を用いて算出される基準蛍光強度で、第２画像信号の関心領域の画素値を用いて算出される関心領域蛍光強度を割ることにより、蛍光の規格化された発光強度を表す規格化蛍光強度を算出する。蛍光画像生成部は、規格化蛍光強度に基づいて関心領域を疑似カラー化した蛍光画像を生成する。

関心領域設定部は、例えば、酸素飽和度に基づいて関心領域を設定する。関心領域設定部は、検体の形態情報に基づいて関心領域を設定しても良い。また、参照領域設定部は、例えば、酸素飽和度が特定範囲に含まれる領域を参照領域に設定する。

同一の検体を二以上の異なる時刻に撮像して得た複数の蛍光画像を時系列に表示する表示部を備えることが好ましい。

同一の検体を二以上の異なる時刻に撮像する場合、規格化蛍光強度算出部は、特定時刻の撮像時に設定された関心領域と、各撮像時に設定される参照領域とを用いて規格化蛍光強度を算出することが好ましい。

本発明の別の蛍光観察装置は、照明光源と、励起光光源と、イメージセンサと、参照領域設定部と、関心領域設定部と、規格化蛍光強度算出部と、蛍光画像生成部と、を備える。照明光源は、着色剤によって少なくとも一部が着色された検体に、着色剤による色を識別可能な照明光を検体に照射する。励起光光源は、検体に含まれる蛍光物質を励起して蛍光を発生させるための励起光を検体に照射する。イメージセンサは、照明光により検体を撮像して第１画像信号を出力し、蛍光により検体を撮像して第２画像信号を出力する。参照領域設定部は、着色剤による色に応じて参照領域に設定する。関心領域設定部は、検体の関心領域を設定する。規格化蛍光強度算出部は、第２画像信号の参照領域の画素値を用いて算出される基準蛍光強度で、第２画像信号の関心領域の画素値を用いて算出される関心領域蛍光強度を割ることにより、蛍光の規格化された発光強度を表す規格化蛍光強度を算出する。蛍光画像生成部は、規格化蛍光強度に基づいて関心領域を疑似カラー化した蛍光画像を生成する。

関心領域設定部は、着色剤による色に応じて関心領域を設定する。着色剤は、例えば、検体のｐＨによって変化するｐＨ指示薬である。着色剤としてｐＨ指示薬を用いる場合、参照領域設定部は、ｐＨが特定値以上の領域を参照領域に設定する。

また、着色剤として、インジゴカルミン、トルイジンブルー、メチレンブルー、ルゴール氏液、クリスタルバイオレット、フルオレスチン、アクリジンオレンジ、インドシアニングリーン、または酢酸のうち少なくとも一つを含むものを用いることができる。

イメージセンサは、着色剤が検体に投与される前に蛍光により検体を撮像して第２画像信号を出力し、着色剤が検体に投与された後に照明光により検体を撮像して前記第１画像信号を出力しても良い。

本発明の内視鏡システムは、信号光光源と、励起光光源と、イメージセンサと、酸素飽和度算出部と、参照領域設定部と、関心領域設定部と、規格化蛍光強度算出部と、蛍光画像生成部と、を備える。信号光光源は、血中ヘモグロビンの酸素飽和度によって吸光係数が変化する波長帯域を有する信号光を検体に照射する。励起光光源は、検体に含まれる蛍光物質を励起して蛍光を発光させるための励起光を検体に照射する。イメージセンサは、信号光により検体を撮像して第１画像信号を出力し、蛍光により検体を撮像して第２画像信号を出力する。酸素飽和度算出部は、第１画像信号に基づいて検体の酸素飽和度を画素毎に算出する。参照領域設定部は、酸素飽和度に基づいて検体の参照領域を設定する。関心領域設定部は、検体の関心領域を設定する。規格化蛍光強度算出部は、第２画像信号の参照領域の画素値を用いて算出される基準蛍光強度で、第２画像信号の関心領域の画素値を用いて算出される関心領域蛍光強度を割ることにより、蛍光の規格化された発光強度を表す規格化蛍光強度を算出する。蛍光画像生成部は、規格化蛍光強度に基づいて関心領域を疑似カラー化した蛍光画像を生成する。

本発明のプロセッサ装置は、信号光光源と、励起光光源と、イメージセンサとを備える内視鏡システムのプロセッサ装置であり、酸素飽和度算出部と、参照領域設定部と、関心領域設定部と、規格化蛍光強度算出部と、蛍光画像生成部と、を備える。信号光光源は、血中ヘモグロビンの酸素飽和度によって吸光係数が変化する波長帯域を有する信号光を検体に照射する。励起光光源は、検体に含まれる蛍光物質を励起して蛍光を発光させるための励起光を検体に照射する。イメージセンサは、信号光により検体を撮像して第１画像信号を出力し、蛍光により検体を撮像して第２画像信号を出力する。酸素飽和度算出部は、第１画像信号に基づいて検体の酸素飽和度を画素毎に算出する。参照領域設定部は、酸素飽和度に基づいて検体の参照領域を設定する。関心領域設定部は、検体の関心領域を設定する。規格化蛍光強度算出部は、第２画像信号の参照領域の画素値を用いて算出される基準蛍光強度で、第２画像信号の関心領域の画素値を用いて算出される関心領域蛍光強度を割ることにより、蛍光の規格化された発光強度を表す規格化蛍光強度を算出する。蛍光画像生成部は、規格化蛍光強度に基づいて関心領域を疑似カラー化した蛍光画像を生成する。

本発明の作動方法は、信号光光源と、励起光光源と、イメージセンサと、を備える装置の作動方法であり、酸素飽和度算出ステップと、参照領域設定ステップと、関心領域設定ステップと、規格化蛍光強度算出ステップと、蛍光画像生成ステップと、を備える。信号光光源は、血中ヘモグロビンの酸素飽和度によって吸光係数が変化する波長帯域を有する信号光を検体に照射する。励起光光源は、検体に含まれる蛍光物質を励起して蛍光を発光させるための励起光を検体に照射する。イメージセンサは、信号光により検体を撮像して第１画像信号を出力し、蛍光により検体を撮像して第２画像信号を出力する。酸素飽和度算出ステップは、第１画像信号に基づいて検体の酸素飽和度を画素毎に算出する。参照領域設定ステップは、酸素飽和度に基づいて検体の参照領域を設定する。関心領域設定ステップは、検体の関心領域を設定する。規格化蛍光強度算出ステップは、第２画像信号の参照領域の画素値を用いて算出される基準蛍光強度で、第２画像信号の関心領域の画素値を用いて算出される関心領域蛍光強度を割ることにより、蛍光の規格化された発光強度を表す規格化蛍光強度を算出する。蛍光画像生成ステップは、規格化蛍光強度に基づいて関心領域を疑似カラー化した蛍光画像を生成する。

本発明の蛍光観察装置、内視鏡システム及びプロセッサ装置並びに作動方法によれば、検体の個体差によらず、定量的な診断等を行うことができる。

蛍光観察装置のブロック図である。 回転フィルタを示す説明図である。 ニコチンアミドアデニンジヌクレオチドの吸収及び発光スペクトルを示すグラフである。 励起光及び励起光カットフィルタのスペクトルを示すグラフである。 通常観察モード時の撮像制御を示す説明図である。 特殊観察モード時の撮像制御を示す説明図である。 信号比と酸素飽和度の相関関係を示すグラフである。 酸化ヘモグロビンと還元ヘモグロビンの吸光係数を示すグラフである。 酸素飽和度を算出する方法を示す説明図である。 蛍光観察装置の作用を示すフローチャートである。 参照領域及び関心領域と、蛍光画像を示す説明図である。 第２実施形態の特殊観察用画像処理部を示すブロック図である。 変形例の特殊観察用画像処理部を示すブロック図である。 変形例の作用を示す説明図である。 別の変形例の特殊観察用画像処理部を示すブロック図である。 第３実施形態の特殊観察用画像処理部を示すブロック図である。 第３実施形態のモニタ表示を示す説明図である。 変形例のブロック図である。 第４実施形態の蛍光観察装置のブロック図である。 第４実施形態で用いる回転フィルタを示す説明図である。 第４実施形態の作用を示す説明図である。 内視鏡システムの外観図である。 第１実施形態の蛍光観察装置に対応する内視鏡システムのブロック図である。 第４実施形態の蛍光観察装置に対応する内視鏡システムのブロック図である。

［第１実施形態］
図１に示すように、蛍光観察装置１０は、蛍光によって検体１１を観察するための装置であり、光源部１２と、撮像部１３と、プロセッサ部１４と、モニタ１５を備える。検体１１は、ヒトやマウス等の動物の全体あるいはその一部（動物から切り出した標本や細胞等）であり、外光を遮蔽する暗箱１６内に配置される。

光源部１２は、広帯域光源２１、回転フィルタ２２、励起光光源２３を備える。広帯域光源２１は、例えばキセノンランプ等のハロゲンランプや、白色ＬＥＤ等のＬＥＤからなり、波長帯域が青色から赤色に及ぶ白色光を発する。広帯域光源２１が発する白色光は、回転フィルタ２２を通過した後、集光レンズ、光ファイバ、合波器等の光学部材（いずれも図示せず）を介してライトガイド（ＬＧ）２６に入射し、暗箱１６内に導光され、照明レンズ２７を介して検体１１に一様に照射される。

回転フィルタ２２は、広帯域光源２１からライトガイド２６に入射する白色光の光路上に設けられ、イメージセンサ３４による撮像のフレームレートに同期して回転される。蛍光観察装置１０は、観察モードとして通常のカラー画像で検体１１を観察する通常観察モードと蛍光の発光強度に基づいて生成する蛍光画像によって検体１１を観察する特殊観察モードの二つの観察モードを有している。回転フィルタ２２は、これらの各モードに対応して、図２に示すように通常観察モード用フィルタ２２ａと特殊観察用フィルタ２２ｂを有している。

通常観察用フィルタ２２ａは、例えば回転フィルタ２２の内周部に設けられ、３８０〜５６０ｎｍの分光透過率を有する青色フィルタ（Ｂ）、４５０〜６３０ｎｍの分光透過率を有する緑色フィルタ（Ｇ）、５８０〜７６０ｎｍの分光透過率を有する赤色フィルタ（Ｒ）を備える。したがって、通常観察用フィルタ２２ａが白色光の光路上に配置された場合、Ｂ，Ｇ，Ｒの各色の光が検体１１に順に照射される。

特殊観察用フィルタ２２ｂは、例えば回転フィルタ２２の外周部に設けられ、４７３±１０ｎｍの青色狭帯域光を透過する狭帯域フィルタ、４５０〜６３０ｎｍの分光透過率を有する緑色フィルタ（Ｇ）、５８０〜７６０ｎｍの分光透過率を有する赤色フィルタ（Ｒ）、全波長帯域を遮光する遮光部を備える。したがって、特殊観察用フィルタ２２ｂが白色光の光路上に配置された場合、青色狭帯域光、Ｇ光，Ｒ光が順に検体１１に照射され、その後白色光は遮光される。

なお、青色狭帯域光は検体１１の血液に含まれるヘモグロビン（血中ヘモグロビン）の酸素飽和度によって吸光係数が変化する波長帯域を有しており、この青色狭帯域光の反射光で検体１１を撮像して得られる画像信号は、検体１１の酸素飽和度の算出に利用される。このため、青色狭帯域光は、酸素飽和度を算出するための信号光であり、青色狭帯域光を検体に照射するための広帯域光源２１及び回転フィルタ２２は信号光光源を構成する。

励起光光源２３は、例えば３４０±１０ｎｍの狭帯域な紫外光を検体１１に照射するためのＬＥＤ（Light Emitting Diode）であり、励起光光源２３が発した紫外光は、集光レンズ、光ファイバ、合波器等の光学部材を介してライトガイド（ＬＧ）２６に入射し、暗箱１６内に導光され、照明レンズ２７を介して検体１１に一様に照射される。励起光光源２３は、特殊観察用フィルタ２２ｂの遮光部によって広帯域光源２１が発する白色光が遮られるタイミングに同期して点灯され、検体１１に励起光を照射する。

図３に示すように、励起光光源２３が発する紫外光は、還元型のニコチンアミドアデニンジヌクレオチド（ＮＡＤＨ）に吸収される波長帯域（符号ＡＢ参照）を有しており、ＮＡＤＨを励起して、４６０ｎｍ近傍にピークを有する概ね青白色の蛍光ＦＬを発光させる。すなわち、励起光光源２３が発する紫外光はＮＡＤＨから蛍光ＦＬを発光させるための励起光である。

なお、ニコチンアミドアデニンジヌクレオチドは、脱水素酵素の補酵素として機能する電子伝達体であり、検体１１に自然に含まれている。また、還元型のニコチンアミドアデニンジヌクレオチド（ＮＡＤＨ）は、上記のように励起光光源２３が発する励起光の照射によって自家蛍光を発光するが、酸化型のニコチンアミドアデニンジヌクレオチド（ＮＡＤ^＋）は、励起光光源２３が発する紫外光を殆ど吸収しない。このため、蛍光観察装置１０では、例えば癌細胞のように、ＮＡＤＨが高濃度で存在する組織を蛍光ＦＬにより観察することができる。

撮像部１３は、撮像レンズ３１、ズームレンズ３２、励起光カットフィルタ３３、イメージセンサ３４を有し、暗箱１６内で検体１１を撮像する。

検体１１からの反射光ＲＬ、あるいは検体１１から発せられた蛍光ＦＬは、撮像レンズ３１、ズームレンズ３２、励起光カットフィルタ３３を介してイメージセンサ３４に入射する。これにより、イメージセンサ３４に検体１１の反射像、あるいは検体１１の蛍光像が結像される。ズームレンズ３２は、テレ端とワイド端との間で移動自在に設けられており、イメージセンサ３４に結像される検体１１の像を拡大または縮小する。

図４に示すように、励起光カットフィルタ３３は、例えば４００ｎｍ以下の波長帯域の光をカットし、４００ｎｍ以上の波長帯域の光を透過する光学フィルタである。すなわち、励起光カットフィルタ３３は、励起光光源２３が検体１１に照射する励起光ＥＸの反射光をカットし、ＮＡＤＨが発する蛍光ＦＬを透過する。このため、励起光ＥＸを検体１１に照射した場合、検体１１が発光した蛍光ＦＬによる像がイメージセンサ３４に結像される。

また、励起光カットフィルタ３３は、広帯域光源２１と回転フィルタ２２によって検体１１に照射されるＧ，Ｒの各波長帯域の光、及び青色狭帯域光（４７３ｎｍ）を透過し、Ｂの波長帯域の光も検体１１の観察に支障がない程度にほぼ透過する。このため、励起光カットフィルタ３３が配置されていてもイメージセンサ３４は、Ｂ，Ｇ，Ｒの各色の反射光や、青色狭帯域光の反射光によって検体１１を撮像することができる。

イメージセンサ３４は、検体１１の像を複数の画素でそれぞれ光電変換することにより検体１１を撮像し、画像信号をプロセッサ部１４に出力する。イメージセンサ３４は、例えばＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサやＣＭＯＳ（Complementary Metal-Oxide Semiconductor）イメージセンサである。また、イメージセンサ３４は、カラーフィルタが設けられていないモノクロのセンサである。

イメージセンサ３４の１フレーム期間は、検体１１からの反射光を光電変換して電化を蓄積する蓄積期間と、蓄積した電化を読み出して画像信号を出力する読出期間とからなる。また、イメージセンサ３４による撮像は、回転フィルタ２２の回転と同期して行われる。図５に示すように、通常観察モード時には、１フレーム期間毎にＢ，Ｇ，Ｒの各色の光が検体１１に順次照射される。このため、イメージセンサ３４は、１フレーム目にはＢの反射光で検体１１を撮像してＢ画像信号を出力し、２フレーム目にはＧの反射光で検体１１を撮像してＧ画像信号を出力する。そして、３フレーム目にはＲの反射光で検体１１を撮像してＲ画像信号を出力する。

また、図６に示すように、特殊観察モード時には、１フレーム期間毎に青色狭帯域光，Ｇ，Ｒ，励起光が検体１１に順次照射される。このため、イメージセンサ３４は、１フレーム目には青色狭帯域光の反射光で検体１１を撮像してＢ_４７３画像信号を出力する。また、２フレーム目及び３フレーム目には、Ｇ，Ｒの反射光で検体１１を撮像し、Ｇ画像信号，Ｒ画像信号をそれぞれ出力する。４フレーム目には、広帯域光源２１からの光は遮蔽されており、励起光だけが検体１１に照射される。このため、撮像部１３には励起光の反射光と、検体１１が発光した蛍光ＦＬが入射するが、励起光の反射光は励起光カットフィルタ３３によってカットされるので、イメージセンサ３４は蛍光ＦＬだけで検体１１を撮像し、蛍光画像信号Ｓ_ＦＬを出力する。

プロセッサ部１４は、画像処理切替部５１、通常観察画像処理部５２、特殊観察用画像処理部５３、画像信号生成部５４、制御部５５、操作部５６等を備えている。

プロセッサ部１４は、イメージセンサ３４から出力される画像信号を受信する受信部（図示しない）を備えている。受信部は、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）やノイズ除去部等からなる。ＤＳＰは、受信した画像信号に対して色補正処理等のデジタル信号処理を行う。ノイズ除去部は、ＤＳＰで色補正処理等が施された画像信号に対して、例えば移動平均法やメディアンフィルタ法等によるノイズ除去処理を施す。こうしてノイズが除去された画像信号が、画像処理切替部５１に入力される。

画像処理切替部５１は、通常観察モードに設定されている場合には、画像信号を通常観察用画像処理部５２に入力する。一方、特殊観察モードに設定されている場合、画像処理切替部５１は、画像信号を特殊観察用画像処理部５３に入力する。観察モードの設定は、例えば操作部５６を用いた設定入力により行われる。

通常観察用画像処理部５２は、色変換部６１、色彩強調部６２、構造強調部６３を有する。色変換部６１は、順に入力されるＲＧＢ各色の光の反射光で得られた各画像信号を、それぞれＲ画素、Ｇ画素、Ｂ画素に割り当てたＲＧＢ画像データを生成する。そして、ＲＧＢ画像データに対して、さらに３×３のマトリックス処理、階調変換処理、３次元ＬＵＴ処理等の色変換処理を施す。

色彩強調部６２は、色変換処理済みのＲＧＢ画像データに対して、各種色彩強調処理を施す。構造強調部６３は、色彩強調処理済みのＲＧＢ画像データに対して、空間周波数強調等の構造強調処理を施す。構造強調部７２で構造強調処理が施されたＲＧＢ画像データは、通常観察画像として表示用画像信号生成部５４に入力される。

特殊観察用画像処理部５３は、信号比算出部７１、相関関係記憶部７２、酸素飽和度算出部７３、参照領域設定部７４、関心領域設定部７５、規格化蛍光強度算出部７６、蛍光画像生成部７７、構造強調部７８を備える。

信号比算出部７１は、酸素飽和度の算出に用いる画像信号の信号比を算出する。具体的には、信号比算出部７１は、Ｂ_４７３画像信号とＧ画像信号の信号比Ｂ_４７３／Ｇと、Ｒ画像信号とＧ画像信号の信号比Ｒ／Ｇとを、それぞれ画素毎に算出する。

相関関係記憶部７２は、信号比算出部７１が算出する信号比Ｂ_４７３／Ｇ及びＲ／Ｇと、酸素飽和度との相関関係を記憶している。例えば、図７に示すように、相関関係記憶部７２は、信号比Ｂ_４７３／Ｇ及びＲ／Ｇと、酸素飽和度との相関関係を二次元空間上に等値線で定義した２次元テーブルの形式で記憶している。等値線の位置及び形状は、光散乱の物理的なシミュレーションによって予め得られる。各等値線の間隔は、血液量（信号比Ｒ／Ｇ）に応じて変化する。なお、本実施形態では信号比Ｂ_４７３／Ｇ及びＲ／Ｇと、酸素飽和度との相関関係はｌｏｇスケールで記憶している。

上記相関関係は、図８に示すように、酸化ヘモグロビン（グラフ８６）や還元ヘモグロビン（グラフ８７）の吸光特性や光散乱特性と密接に関連し合っている。例えば、青色狭帯域光の中心波長４７３ｎｍのように、酸化ヘモグロビンと還元ヘモグロビンの吸光係数の差が大きい波長では、酸素飽和度の情報を取り扱いやすい。しかしながら、青色狭帯域光の中心波長４７３ｎｍで撮像して得たＢ_４７３画像信号は、酸素飽和度だけでなく、血液量にも依存度が高い。そこで、Ｂ_４７３画像信号に加え、主として血液量に依存して変化する光に対応するＲ画像信号と、Ｂ_４７３画像信号とＲ画像信号のリファレンス信号となるＧ画像信号から得られる信号比Ｂ_４７３／Ｇ及び信号比Ｒ／Ｇを用いることで血液量に依存することなく、酸素飽和度を正確に求めることができるようになっている。

酸素飽和度算出部７３は、相関関係記憶部７２に記憶された相関関係を参照して、信号比算出部７１で求めた信号比Ｂ_４７３／Ｇ及び信号比Ｒ／Ｇに対応する酸素飽和度を画素毎に算出する。例えば、図９に示すように、所定画素の信号比Ｂ_４７３ ^＊／Ｇ^＊及び信号比Ｒ^＊／Ｇ^＊である場合、信号比Ｂ_４７３ ^＊／Ｇ^＊及び信号比Ｒ^＊／Ｇ^＊に対応する酸素飽和度は「６０％」と算出される。

なお、信号比Ｂ_４７３／Ｇ及び信号比Ｒ／Ｇが極めて大きくなったり、逆に極めて小さい値になったりすることはほとんどない。すなわち、信号比Ｂ_４７３／Ｇや信号比Ｒ／Ｇの値が、酸素飽和度０％の下限ライン８８を上回ったり、反対に酸素飽和度１００％の上限ライン８９を下回ったりすることはほとんどない。但し、算出する酸素飽和度が下限ライン８８を上回ってしまった場合には酸素飽和度算出部７３は酸素飽和度を０％とし、上限ライン８９を下回ってしまった場合には酸素飽和度を１００％とする。また、信号比Ｂ_４７３／Ｇ及び信号比Ｒ／Ｇに対応する点が下限ライン８８と上限ライン８９の間から外れた場合には、その画素における酸素飽和度の信頼度が低いことが分かるように表示等をしても良い。

参照領域設定部７４は、酸素飽和度に基づいて検体１１の参照領域を設定する。具体的には、参照領域設定部７４は、酸素飽和度が正常な範囲に収まる領域を特定して参照領域に設定する。正常な範囲とは、癌等の病変ではない正常な組織が取り得る酸素飽和度の範囲であり、例えば７０〜８０％の範囲である。すなわち、参照領域設定部７４は、酸素飽和度に基づき、正常な組織がある領域を参照領域に設定する。正常な組織が取り得る酸素飽和度の範囲には検体１１による個体差は殆ど無いので、参照領域設定部７４は、酸素飽和度を利用することで正常な組織のある領域を正確に特定して参照領域に設定することができる。正常組織が発光する蛍光ＦＬの光量は、異なる検体間で比較すれば個体差によって全く異なる値になる場合がある。しかし、同一の検体１１内の異なる組織間（例えば正常組織と癌組織）で比較する場合には、正常組織が発光する蛍光ＦＬの光量は、この検体１１に特有の良い基準になる。

関心領域設定部７５は、酸素飽和度に基づいて検体１１の関心領域を設定する。具体的には、関心領域設定部７５は、酸素飽和度が正常な範囲から所定値以上外れた異常な値になっている領域を特定して関心領域に設定する。酸素飽和度の正常な範囲は上記の通り検体１１による個体差がなく、７０〜８０％程度の範囲なので、関心領域設定部７５は、例えば、酸素飽和度が１０％以上低い領域（６０％以下の領域）を関心領域に設定する。例えば、癌組織は低酸素状態になるので、癌組織が関心領域設定部７５によって関心領域に設定される。

規格化蛍光強度算出部７６は、正常組織による蛍光ＦＬの発光強度に基づいて、酸素飽和度に異常がある病変組織による蛍光ＦＬの発光強度を規格化する。具体的には、規格化蛍光強度算出部７６は、蛍光画像信号Ｓ_ＦＬから、設定された参照領域にある各画素の画素値（すなわち蛍光ＦＬの発光強度）を抽出して平均値を算出し、その値を検体１１による蛍光ＦＬの基準蛍光強度とする。この蛍光ＦＬの基準蛍光強度は、ＮＡＤＨの正常な含有量に対応しており、検体１１を特徴付ける固有の値である。また、規格化蛍光強度算出部７６は、蛍光画像信号Ｓ_ＦＬから、設定された関心領域にある各画素の画素値を抽出して平均値を算出し、その値を関心領域での蛍光ＦＬの発光強度（以下、関心領域蛍光強度という）とする。そして、規格化蛍光強度算出部７６は、関心領域蛍光強度を基準蛍光強度で割ることにより規格化する。この値を、以下、規格化蛍光強度という。

蛍光画像生成部７７は、Ｂ_４７３画像信号，Ｇ画像信号，Ｒ画像信号と、規格化蛍光強度算出部７６が算出した規格化蛍光強度を用いて、蛍光ＦＬの発光強度を視覚的に表す蛍光画像を生成する。具体的には、蛍光画像生成部７７は、Ｂ_４７３画像信号の関心領域内にある各画素の画素値に規格化蛍光強度に応じたゲインを施し、ゲインを施したＢ_４７３画像信号と、Ｇ画像信号及びＲ画像信号とを用いてＲＧＢ画像データを生成する。このゲインを施したＢ_４７３画像信号と、Ｇ画像信号及びＲ画像信号とを用いて生成したＲＧＢ画像データが蛍光画像である。例えば、蛍光画像生成部７７は、Ｂ_４７３画像信号の関心領域内にある各画素の画素値に、規格化蛍光強度の値（あるいは規格化蛍光強度を適数倍した値）をゲインとして乗じる。これにより、蛍光画像生成部７７が生成するＲＧＢ画像データでは、関心領域が規格化蛍光強度に応じた濃さの青色に着色された疑似カラーで表示され、関心領域以外は通常の配色（白色光下で観察した場合の色）で表示される。

なお、蛍光画像生成部７７は、規格化蛍光強度を用いて関心領域の全体が一様に着色された蛍光画像を生成しているが、こうした疑似カラー化は画素毎に行っても良い。例えば、規格化蛍光強度算出部７６には、算出した基準蛍光強度で蛍光画像信号Ｓ_ＦＬの各画素値を除算して規格化し、規格化蛍光画像信号Ｎ_ＦＬを生成させる。規格化蛍光画像信号Ｎ_ＦＬは、各画素の規格化蛍光強度の集合体である。そして、蛍光画像生成部７７には、規格化蛍光画像信号Ｎ_ＦＬの各画素値をＢ_４７３画像信号の各画素にゲインとして乗じ、この規格化蛍光画像信号Ｎ_ＦＬを乗じたＢ_４７３画像信号と、Ｇ画像信号及びＲ画像信号を用いて蛍光画像を生成させる。こうすると、蛍光画像の各画素は、規格化された発光強度に基づいて疑似カラー化されるので、蛍光ＦＬの発光分布をより詳細に観察することができる。もちろん、このように規格化蛍光画像信号Ｎ_ＦＬを用いる場合も、関心領域だけを疑似カラー化して良い。関心領域における蛍光ＦＬの発光強度だけが診断に寄与する情報であり、関心領域以外の蛍光ＦＬの発光強度は、診断のノイズになる場合があるからである。但し、規格化蛍光強度を用いて関心領域の全体が一様に着色された蛍光画像を生成すると、関心領域を識別しやすい。このため、関心領域をわかりやすく提示するためには、規格化蛍光強度を用いて関心領域の全体が一様に着色された蛍光画像を生成した方が良い。

構造強調部７８は、蛍光画像生成部７７から入力される蛍光画像に対して、空間周波数強調処理等の構造強調処理を施す。構造強調部７８で構造強調処理が施された蛍光画像は、表示用画像信号生成部５４に入力される。

表示用画像信号生成部５４は、通常観察画像または蛍光画像を表示用形式の信号（表示用画像信号）に変換し、モニタ１５に入力する。これにより、モニタ１５には、通常画像または蛍光画像が表示される。

制御部５５は、蛍光観察装置１０の各部を統括的に制御する。例えば、回転フィルタ２２の位置（通常観察モード用フィルタ２２ａと特殊観察用フィルタ２２ｂの入れ替え）や回転速度の制御、イメージセンサ３４の撮像制御、画像処理切替部５１による画像処理の切り替え制御、操作部５６による入力に基づいたズームレンズ３２の制御等を行う。また、操作部５６は、機能設定等の入力操作を受け付けるＵＩ（ユーザインタフェース）である。なお、プロセッサ部１４には、画像や画像に付帯する情報等を記録する記録部（図示省略）を接続しても良い。

次に、本実施形態の蛍光観察装置１０による観察の流れを図１０のフローチャートに沿って説明する。まず、通常観察モードに設定されている場合（Ｓ１０；ＮＯ）、検体１１にはＢ，Ｇ，Ｒの各色の光が順に照射され、イメージセンサ３４はこれらの各反射光で検体１１を撮像し、Ｂ画像信号，Ｇ画像信号，Ｒ画像信号を出力する。そして、Ｂ画像信号，Ｇ画像信号，Ｒ画像信号から通常観察画像が生成され（Ｓ１１）、モニタ１５に表示される（Ｓ１２）。この通常観察画像の生成及び表示は、観察モードが特殊観察モードに切り替えられるまで繰り返し行われる（Ｓ１３）。

一方、観察モードが特殊観察モードに設定された場合（Ｓ１０；ＹＥＳ）、検体１１には、青色狭帯域光、Ｇ光、Ｒ光、励起光ＥＸが順に照射され、イメージセンサ３４はこれらの反射光または検体１１から発せられる蛍光ＦＬによって検体１１を撮像し、Ｂ_４７３画像信号、Ｇ画像信号、Ｒ画像信号、蛍光画像信号Ｓ_ＦＬを出力する。イメージセンサ３４からこれらの画像信号が得られると、信号比算出部７１は、信号比Ｂ_４７３／Ｇと信号比Ｒ／Ｇを算出し（Ｓ１４）、酸素飽和度算出部７３は、図１１に示すように、信号比Ｂ_４７３／Ｇと信号比Ｒ／Ｇに基づいて検体１１の酸素飽和度９１を画素毎に算出する（Ｓ１５）。酸素飽和度９１が算出されると、参照領域設定部７４は、酸素飽和度の値が特定の範囲に収まる領域を特定して、検体１１の参照領域９２（図１１参照）を設定する（Ｓ１６）。また、関心領域設定部７５は、酸素飽和度９１を用いて、上記特定の範囲から所定値以上外れた異常な値になっている領域を特定し、検体１１の関心領域９３（図１１参照）を設定する（Ｓ１７）。

こうして検体１１の参照領域９２及び関心領域９３が設定されると、規格化蛍光強度算出部７６は蛍光画像信号Ｓ_ＦＬから参照領域９２の画素値を抽出して平均値を算出することにより、基準蛍光強度を求める。また、規格化蛍光強度算出部７６は、関心領域９３内の画素値を抽出して平均値を算出することにより、関心領域蛍光強度を求める。そして、関心領域蛍光強度を基準蛍光強度で割ることにより規格化し、規格化蛍光強度を求める（Ｓ１８）。

次いで、蛍光画像生成部７７は、規格化蛍光強度をＢ_４７３画像信号の関心領域９３内の各画素値にゲインとして乗じ、この規格化蛍光強度を乗じたＢ_４７３画像信号と、Ｇ画像信号及びＲ画像信号とを用いて蛍光画像９５（図１１参照）を生成する（Ｓ１９）。蛍光画像９５は、関心領域９３が規格化蛍光強度に応じて疑似カラー化された画像であり、関心領域９３を示すとともに、その色で関心領域９３の発光強度を表す。

生成された蛍光画像９５は、モニタ１５に順次表示される（Ｓ２０）。こうした蛍光画像９５の生成及び表示は、観察モードが通常観察モードに切り替えるか、検体１１の観察を終了するまで繰り返し行われる（Ｓ２１）。

上記のように、蛍光観察装置１０は、検体１１の酸素飽和度９１に基づいて参照領域９２及び関心領域９３を設定し、参照領域９２における蛍光ＦＬの発光強度から検体１１に固有の基準蛍光強度を求める。そして、関心領域９３の発光強度を表す関心領域蛍光強度を、基準蛍光強度を用いて規格化して算出した規格化蛍光強度に基づいて、関心領域９３を疑似カラー化した蛍光画像９５を生成及び表示する。このため、蛍光観察装置１０は、他の検体との比較ではなく、この検体１１なりに蛍光ＦＬの発光強度（ＮＡＤＨの含有量）を疑似カラーで表示することができる。

例えば、もともとＮＡＤＨの含有量が多めの個体ならば、単に蛍光ＦＬの発光強度が多くても、直ちに癌組織等の病変があるとは判断できず、逆にもともとＮＡＤＨの含有量が少なめの個体ならば、蛍光ＦＬの発光強度が少なくても、癌組織等の病変がある可能性がある。このため、従来の蛍光観察装置のように、標準データと比較する等、観察している検体１１の蛍光ＦＬの発光強度を他の検体と比較しても、観察している検体１１に特有の異常性を正確に示すことができないが、蛍光観察装置１０によれば、検体１１の個体差によらず、病変を正確に表示可能である。

また、蛍光ＦＬの発光強度は、検体１１の個体差の影響が大きいので、蛍光ＦＬの発光強度から参照領域９２や関心領域９３を設定することは難しい。例えば、蛍光ＦＬの発光強度を所定閾値と比較して、発光強度が多い領域を関心領域に設定すると、検体１１がもともとＮＡＤＨの含有量が多めの個体であった場合には、実際の病変組織よりも大きい領域が関心領域に設定されてしまう。一方、蛍光観察装置１０は、検体１１の個体差にほとんど依存しない酸素飽和度に基づいて参照領域９２や関心領域９３の設定を行っているので、参照領域９２や関心領域９３を正確に設定することができる。このため、蛍光観察装置１０は、過不足なく、正確な病変の領域を関心領域９３として蛍光画像９５中に示すことができる。

なお、蛍光観察装置１０では、ＮＡＤＨの蛍光ＦＬによって検体１１を観察しているが、他の蛍光物質が発光する蛍光によって検体１１を観察しても良い。例えば、ＦＡＤ（フラビンアデニンジヌクレオチド）、チロシン、トリプトファン、フェニルアラニン、コラーゲン、ポルフィリン、エラスチン、メラニン、リポフスチン、セロイド、ピリドキシン、好酸球等の自家蛍光物質による蛍光で検体１１を観察することができる。また、蛍光物質を検体１１に投与、注入、あるいは散布（以下、投与という）して、その蛍光により検体１１を観察しても良い。また、代謝系における酸素の利用に相関して含有量や活性が変動する非蛍光物質を、遺伝子操作等により蛍光物質に置換し、その蛍光により検体１１を観察しても良い。このように、ＮＡＤＨ以外の各蛍光物質による蛍光で検体１１を観察する場合、励起光光源２３や励起光カットフィルタ３３を蛍光物質の種類に応じて置き換えれば良い。また、複数種類の蛍光物質による蛍光で検体１１を観察できるようにしても良い。この場合、対応する励起光光源や励起光カットフィルタを設けておけば良い。

なお、規格化蛍光強度算出部７６は、蛍光画像信号Ｓ_ＦＬの参照領域及び関心領域の各画素値を平均して、その値を規格化に用いる基準蛍光強度と関心領域蛍光強度にしているが、平均値の代わりに、最大値、最小値、中央値等を基準蛍光強度及び関心領域蛍光強度として用いても良い。基準蛍光強度は平均で算出し、関心領域蛍光強度には最大値を採用するなど、基準蛍光強度と関心領域蛍光強度の算出方法を違えても良い。

なお、広帯域光源３１の代わりに、例えば、レーザーダイオード等のレーザー光源を用いても良い。レーザー光源を用いる場合、例えば、レーザー光源が発するレーザー光の一部を吸収して蛍光を発する蛍光体を併用することで広帯域光源３１と同様に白色光を発することができる。また、例えば、Ｒ，Ｇ，ＢのＬＥＤやレーザーダイオードを広帯域光源３１の代わりに使用しても良い。この場合、回転フィルタ２２は用いず、各色のＬＥＤ等を順次点灯，消灯すれば良い。

なお、励起光光源２３にはＬＥＤを用いているが、ＬＥＤの代わりに、水銀灯、メタルハライドランプ、紫外レーザーダイオード等を用いても良い。

なお、回転フィルタ２２の代わりに、干渉フィルタ、エタロン、液晶チューナブルフィルタ等を用いても良い。

なお、イメージセンサ３４としては、モノクロＣＣＤやモノクロＣＭＯＳの代わりに、光電管、光電子倍増管等の光検出器を用いても良い。また、カラーフィルタを設けたカラーイメージセンサを用いても良い。イメージセンサ３４としてカラーイメージセンサを用いる場合には、光源部１２に回転フィルタ２２を用いなくても良い。カラーイメージセンサを用いる場合、Ｒ，Ｇ，Ｂのカラーフィルタを設けた原色系カラーイメージセンサを用いることができる。また、Ｃ（シアン），Ｍ（マゼンタ），Ｙ（イエロー）及びＧ（グリーン）の補色系カラーフィルタを備えた補色イメージセンサを用いても良い。補色イメージセンサを用いる場合は、ＣＭＹＧの四色の画像信号からＲＧＢの三色の画像信号に色変換する色変換部を設けておけば、ＣＭＹＧの４色の画像信号から色変換によってＲＧＢ３色の画像信号を得ることができる。

なお、広帯域光源２１が発する白色光が遮られるタイミングで励起光光源２３を点灯して励起光を照射しているが、蛍光ＦＬはＲＧＢ各色の反射光の光量と比較して微弱であるため、励起光光源２３を常時点灯して励起光を照射し続けても良い。

［第２実施形態］
第１実施形態の蛍光観察装置１０は、酸素飽和度に基づいて関心領域を設定しているが、酸素飽和度に依らない別の方法で関心領域の設定をしても良い。この場合、蛍光観察装置１０の特殊観察用画像処理部５３を、例えば図１２に示す特殊観察用画像処理部２０３に置き換える。それ以外の構成は第１実施形態の蛍光観察装置１０と同様である。

特殊光観察画像処理部２０３は、狭帯域光画像生成部２０４と、関心領域設定部２０５を備える。これら以外の、信号比算出部７１、相関関係記憶部７２、酸素飽和度算出部７３、参照領域設定部７４、規格化蛍光強度算出部７６、蛍光画像生成部７７、構造強調部７８は、第１実施形態の蛍光観察装置１０の特殊観察用画像処理部５３と同じである。

狭帯域光画像生成部２０４は、画像処理切替部５１を介してＢ_４７３画像信号、Ｇ画像信号を取得し、例えばＢ_４７３画像信号をＢ画素及びＧ画素に割り当て、Ｇ画像信号をＲ画素に割り当てた狭帯域光画像を生成する。狭帯域光画像では、青色狭帯域光の波長に応じて、表層血管や腺管構造等の検体１１の形態情報が強調される。生成された狭帯域光画像は、表示用画像信号生成部５４に入力され、モニタ１５に表示される。

ユーザはモニタ１５に表示された狭帯域光画像を観察し、検体１１の形態情報に基づいて関心領域を指定（入力）する。ユーザによる関心領域の指定は、操作部５６によって行われる。例えば、ユーザは、狭帯域光画像で強調されている表層血管が密集した箇所を囲む枠等の関心領域指定情報を、操作部５６を用いて入力する。関心領域設定部２０５は、操作部５６から入力される関心領域指定情報に基づいて検体１１の関心領域を設定する。

こうして狭帯域光画像を生成及び表示し、検体１１の形態情報に基づいてユーザの手動指定により関心領域を設定すると、蛍光画像においてユーザが所望する関心領域を的確に疑似カラーで表示させることができる。

なお、狭帯域光画像を生成及び表示しているが、狭帯域光画像の代わりに、検体１１の酸素飽和度を表す酸素飽和度画像を生成及び表示し、この酸素飽和度画像に基づいてユーザに関心領域を指定させても良い。この場合、狭帯域光画像生成部２０４の代わりに、酸素飽和度画像生成部（図示しない）を設ければ良い。酸素飽和度画像生成部は、酸素飽和度算出部７３が算出した酸素飽和度と、Ｂ_４７３画像信号、Ｇ画層信号、Ｒ画像信号とを取得し、酸素飽和度に応じたゲインをＢ_４７３画像信号、Ｇ画層信号、Ｒ画像信号を施す。そして、この酸素飽和度に応じたゲインを施したＢ_４７３画像信号、Ｇ画層信号、Ｒ画像信号をＢ，Ｇ，Ｒの各画素に割り当てた酸素飽和度画像を生成する。例えば、酸素飽和度が「６０％」未満の画素には、Ｂ_４７３画像信号に「１」未満のゲインを乗じ、Ｇ及びＲ画像信号には「１」以上のゲインを乗じる。また、酸素飽和度が「６０％」より大きい画素には、Ｂ_４７３画像信号、Ｇ画層信号、Ｒ画像信号にゲイン「１」を乗じる。こうすることで、酸素飽和度が「６０％」以下の領域が疑似カラー化され、強調された酸素飽和度画像が得られる。このため、酸素飽和度画像を生成及び表示することにより、酸素飽和度画像において擬似カラー化された領域を目安に、ユーザに関心領域を指定させることができる。

また、Ｂ_４７３画像信号、Ｇ画像信号、Ｒ画像信号を用いて通常観察画像と同様のカラー画像を生成及び表示し、これに基づいて関心領域を指定させても良い。Ｂ_４７３画像信号、Ｇ画像信号、Ｒ画像信号を用いて任意の波長帯域成分を推定して生成した分光推定画像を生成及び表示し、これに基づいて関心領域を指定させても良い。

また、酸素飽和度に依らない別の方法で関心領域の設定する場合、蛍光観察装置１０の特殊観察用画像処理部５３を、図１３に示す特殊観察用画像処理部２１３に置き換えても良い。この特殊観察用画像処理部２１３では、狭帯域画像生成部２０４が生成する狭帯域光画像を関心領域設定部２１５に入力する。そして、関心領域設定部２１５は、入力された狭帯域光画像から、強調表示されている検体１１の形態を抽出し、抽出した箇所を関心領域に自動設定する。例えば、図１４に示すように、表層血管や腺管構造等の微細形態２１７は、通常観察画像２１７に表れ難い場合でも、狭帯域光画像２１９では確認可能である。このため、関心領域設定部２１５は、この強調された微細形態２１７の領域を抽出して、関心領域に設定する。これ以外の構成は、特殊観察用画像処理部２０３（図１２参照）と同じである。このように、特殊観察用画像処理部２１３によれば、酸素飽和度に依らず、狭帯域光画像に表れる検体１１の形態情報に基づいて、関心領域を自動的に設定可能である。

なお、狭帯域光画像の代わりに、酸素飽和度画像や分光推定画像を用いても良い。通常観察画像と同様のカラー画像で所望の形態情報を確認可能な場合には、通常観察画像と同様のカラー画像から自動的に関心領域を設定しても良い。

また、狭帯域光画像２１９に基づいて関心領域を自動設定する場合でも、狭帯域光画像２１９をモニタ１５に表示させても良い。狭帯域光画像２１９をモニタ１５に表示させておけば、ユーザが自動設定される関心領域を確認することができる。さらに、関心領域設定部２１５が自動設定する関心領域がユーザの所望する関心領域と一致しない場合には、特殊観察用画像処理部２０３の関心領域設定部２０５（図１２参照）と同様にして、ユーザによって関心領域を指定できるようにしておいても良い。

なお、特殊観察用画像処理部２１３では、関心領域設定部２１５は狭帯域光画像２１９だけに基づいて関心領域を自動設定しているが、過去の症例等に基づいて狭帯域光画像２１９から関心領域を抽出しても良い。例えば、図１５に示すように、関心領域設定部２１５を過去の症例画像（狭帯域画像等）を記憶したデータベース２２０に接続しておく。そして、関心領域設定部２１５は、狭帯域光画像２１９と過去の症例画像とで検体１１の形態情報をマッチングし、過去の症例の特徴的な形態情報に合致する領域を狭帯域光画像２１９から抽出し、これを関心領域に設定する。このように、過去の症例と照らし合わせて関心領域を設定すると、狭帯域光画像２１９で強調表示されていても病変との関連性が低い領域を関心領域に指定してしまう可能性を低減し、自動指定する関心領域の正確性を向上させることができる。

なお、データベース２２０は、蛍光観察装置が内蔵していても良いし、蛍光観察装置の外部に設けられ、通信ネットワークを通じて接続されるものでも良い。また、ユーザに関心領域を指定させる場合（図１２参照）も、データベース２２０を用いて過去の症例画像をモニタ１５に表示させておけば、ユーザによる関心領域の指定を支援することができる。

［第３実施形態］
第１実施形態の蛍光観察装置１０は検体１１をリアルタイムに観察しているが、さらに経時的な変化を示す情報（経時情報）をユーザに提示できるようにしても良い。この場合、第１実施形態の蛍光観察装置１０の特殊観察用画像処理部５３を、例えば図１６に示す特殊観察用画像処理部３０３に置き換える。特殊観察用画像処理部３０３は、特殊観察用画像処理部５３の規格化蛍光強度算出部７６を規格化蛍光強度算出部３０６に置き換えたものであり、それ以外の構成は特殊観察用画像処理部５３と同じである。以下、予め定められた初期撮像時刻Ｔ１から例えば所定時間ΔＴおきの撮像時刻Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，…に検体１１が撮像されるとする。

規格化蛍光強度算出部３０６は、参照領域の蛍光強度で関心領域の蛍光強度を規格化した規格化蛍光強度を算出する。但し、規格化蛍光強度の算出方法が第１実施形態の規格化蛍光強度算出部７６とは異なり、経時的にも規格化された規格化蛍光強度を算出する。具体的には、規格化蛍光強度算出部３０６は、検体１１を撮像する毎に、設定された参照領域に基づいて基準蛍光強度を算出する。これは、第１実施形態の規格化蛍光強度算出部７６と同様である。すなわち、規格化蛍光強度算出部３０６は、各撮像時刻に得られた蛍光画像信号Ｓ_ＦＬから、各撮像時刻にそれぞれ設定された参照領域内にある画素の画素値を抽出し、その平均により、各撮像時刻の基準蛍光強度を求める。

一方、規格化蛍光強度算出部３０６は関心領域蛍光強度を算出するが、その算出方法は規格化蛍光強度算出部７６と異なっている。具体的には、規格化蛍光強度算出部７６は各撮像時刻にそれぞれ設定される関心領域の画素値を抽出して関心領域蛍光強度を算出するが、規格化蛍光強度算出部３０６は、初期撮像時刻Ｔ１に設定された関心領域（以下、初期関心領域という）を用いて、各撮像時刻の関心領域蛍光強度を算出する。すなわち、規格化蛍光強度算出部３０６は、関心領域蛍光強度を算出するために画素値を抽出する領域を各撮像時刻の関心領域ではなく、初期関心領域に固定する。例えば、撮像時刻Ｔ２の関心領域蛍光強度を算出する場合、撮像時刻Ｔ２の蛍光画像信号Ｓ_ＦＬから、初期関心領域に対応する領域内の画素値を抽出し、その平均値を求めることにより、関心領域蛍光強度を算出する。撮像時刻Ｔ３以降も同様である。

規格化蛍光強度算出部３０６は、上記のように算出した関心領域蛍光強度を基準蛍光強度で割ることにより、規格化蛍光強度を算出する。この規格化蛍光強度は、参照領域の蛍光強度で関心領域の蛍光強度を割っているので、検体１１の個体差を除く規格化がなされており、かつ、関心領域を初期関心領域に固定しているので、初期撮像時刻Ｔ１を基準に時間的に規格化した蛍光強度の変化を表す。

蛍光画像生成部７７には、第１実施形態の規格化蛍光強度の代わりに、規格化蛍光強度算出部３０６が算出した規格化蛍光強度に基づいて関心領域を疑似カラー化した蛍光画像を生成させる。疑似カラー化する領域は、各撮像時刻に設定される関心領域である。

そして、図１７に示すように、モニタ１５には、各撮像時刻の蛍光画像３１０Ｔ１，３１０Ｔ２，３１０Ｔ３，…を少なくとも２以上時系列に表示する。各撮像時刻の蛍光画像３１０Ｔ１，３１０Ｔ２，３１０Ｔ３，…を見れば、疑似カラー化された各関心領域３１１Ｔ１，３１１Ｔ２，３１１Ｔ３，…の大きさの時間変化により、癌等の病変の大きさの変化を知ることができる。また、関心領域の色（あるいは濃淡）の変化は、ＮＡＤＨの含有量の時間変化を示す。例えば、検体１１に抗癌剤等の治療薬を投与してから観察すれば、その効き目を判断することもできる。

なお、これらの各蛍光画像３１０Ｔ１，３１０Ｔ２，３１０Ｔ３，…には、各撮像時刻の参照領域３１２Ｔ１，３１２Ｔ２，３１２Ｔ３，…や初期関心領域３１３を表示することが好ましい。各撮像時刻の参照領域３１２Ｔ１，３１２Ｔ２，３１２Ｔ３，…や初期関心領域３１２は、表示用画像信号生成部５４が表示用画像信号を生成する時に各蛍光画像各蛍光画像３１０Ｔ１，３１０Ｔ２，３１０Ｔ３，…に重畳させることができる。また、経時蛍光強度比の時間変化を表すグラフ３２０を表示しても良い。これらの付加的情報は、癌等の病変の大きさの変化やＮＡＤＨの含有量の時間変化の判断を、より視覚的に支援することができる。

なお、特殊観察用画像処理部３０３を用いる場合、上記のように経時情報を表示するが、この経時情報は、１回の観察（検査）中にほぼリアルタイムに順次表示することができる。また、一週間前、一ヶ月前等の過去に観察した結果（過去の蛍光画像の生成に使用された画像信号、参照領域の設定、関心領域の設定等）を使用して経時情報の表示をすることもできる。過去の観察結果に基づいて経時情報を表示する場合には、図１８に示すように、を記憶しておくデータベース３０７を設けておくことが好ましい。そして、規格化蛍光強度算出部３０６はこのデータベース３０７から過去の観察結果を取得し、取得した過去の観察結果に基づいて経時的な規格化蛍光強度を算出する。データベース３０７は、蛍光観察装置１０の外部に設けられていても良いし、蛍光観察装置１０が内蔵していても良い。蛍光観察装置１０がデータベース３０７を内蔵する場合には、規格化蛍光強度算出部３０６が過去の観察結果を記憶して、データベース３０７として機能するようにしても良い。

［第４実施形態］
第１〜第３実施形態では、検体１１の酸素飽和度に基づいて参照領域を設定しているが、他の方法で参照領域を設定しても良い。例えば、着色剤を検体１１に投与して、その着色された色に応じて参照領域を設定しても良い。

図１９に示すように、蛍光観察装置４００は、着色剤を検体１１に投与するための着色剤投与部４０１を備える。また、蛍光観察装置４００で用いる回転フィルタ４０２は、図２０に示すように、通常観察用フィルタ４０２ａと特殊観察用フィルタ４０２ｂを有し、常観察用フィルタ４０２ａは、Ｂ，Ｇ，Ｒの各色のフィルタからなり、特殊観察用フィルタ４０２ｂは、Ｂ，Ｇ，Ｒの各色のフィルタと遮光部とからなる。また、蛍光観察装置４００では、第１実施形態の特殊観察用画像処理部５３が特殊観察用画像処理部４０３に置き換えられている。それ以外の構成は、第１実施形態の蛍光観察装置１０と同様である。

特殊観察用画像処理部４０３には、酸素飽和度を算出するための各部（信号比算出部７１，相関関係記憶部７２，酸素飽和度算出部７３）が設けられておらず、第１実施形態とは異なる機能を有する参照領域設定部４０４と関心領域設定部４０５を備えている。規格化蛍光強度算出部７６、蛍光画像生成部７７、構造強調部７８は第１実施形態と同じものである。

参照領域設定部４０４は、画像処理切替部５１を介してＢ，Ｇ，Ｒの各色の画像信号を取得する。そして、これらの画像信号を用いて、特定色に着色された領域（あるいは着色剤によって着色されていない領域）を参照領域に設定する。関心領域設定部４０５も同様に、画像処理切替部５１を介してＢ，Ｇ，Ｒの各色の画像信号を取得し、これらの画像信号を用いて、参照領域とは別の特定色に着色された領域（あるいは着色剤によって着色されていない領域）を関心領域に設定する。

図２１に示すように、着色剤としてｐＨ指示薬を検体１１に投与した場合、関心領域設定部４０５は、各色の画像信号４０９Ｒ，４０９Ｇ，４０９Ｂのいずれか、またはこれらの組み合わせから、ｐＨが特定値以下になっている酸性領域４１０を、ｐＨ指示薬による色に基づいて抽出し、関心領域に設定する。また、参照領域設定部４０４は、ｐＨが特定値以上になっている中性領域（あるいはアルカリ性領域）４１１を、ｐＨ指示薬による色に基づいて抽出し、参照領域に設定する。多くの場合、癌組織の表面は、酸性になっているので、ｐＨ指示薬を用いれば、癌組織を関心領域に設定し、正常組織を参照領域に設定することができる。

こうして参照領域や関心領域の設定が完了すると、その後の処理は第１実施形態と同様に行われる。すなわち、蛍光観察装置４００でも規格化蛍光強度に基づいて関心領域を疑似カラー化した蛍光画像４２０を生成及び表示できる。

なお、着色剤としては、ｐＨ指示薬の他に、インジゴカルミン、トルイジンブルー、メチレンブルー、ルゴール氏液、クリスタルバイオレット、フルオレスチン、アクリジンオレンジ、インドシアニングリーン、または酢酸を用いることができる。また、ｐＨ指示薬を含め、これらの各着色剤を組み合わせて用いても良い。

なお、蛍光観察装置４００の光源部１２は、着色剤によって少なくとも一部が着色された検体１１に、着色剤による色を識別可能な照明光と、蛍光ＦＬを発光させるための励起光を検体１１に照射可能であれば、その構成は任意である。

なお、蛍光観察装置４００は、参照領域と関心領域を自動で設定しているが、これらを手動で設定できるようにしても良い。この場合、着色剤による色を識別できるカラー画像を生成及び表示して、ユーザは、着色剤による検体１１の色付きを観察して操作部５６によって参照領域や関心領域を指定する。

なお、蛍光観察装置４００の制御部５５は、着色剤によって検体１１が着色される前に励起光を照射して検体を撮像し、蛍光画像信号Ｓ_ＦＬをイメージセンサ３４から出力させ、着色剤が検体１１に投与された後にＲ，Ｇ，Ｂの各色の照明光を照射して、対応する各色の画像信号を出力させるように、撮像制御を行うことが好ましい。こうすれば、着色剤の色と、蛍光ＦＬの波長域が重複（あるいは一部重複）する場合でも、着色剤の色に邪魔されずに検体１１を蛍光観察することができる。

なお、第４実施形態の蛍光観察装置４００には、第２〜第３実施形態も組み合わせることができる。

［第５実施形態］
第１〜第４実施形態の蛍光観察装置の構成は、内視鏡システムに実装することができる。図２２に示すように、内視鏡システム５１０は、内視鏡５１２と、光源装置５１４と、プロセッサ装置５１６、モニタ５１８と、コンソール５２０とを有する。

内視鏡５１２は、光源装置５１４と光学的に接続されるとともに、プロセッサ装置５１６と電気的に接続される。内視鏡５１２は、検体内に挿入される挿入部５２１と、挿入部５２１の基端部分に設けられた操作部５２２と、挿入部５２１の先端側に設けられた湾曲部５２３及び先端部５２４を有している。操作部５２２のアングルノブ５２２ａを操作することにより、湾曲部５２３は湾曲動作する。この湾曲動作にともなって、先端部５２４が所望の方向に向けられる。また、挿入部５２１には、鉗子等の処置具を挿通するための鉗子チャネル５２１ａが設けられている。

操作部５２２には、アングルノブ５２２ａの他、モード切替ＳＷ（モード切替スイッチ）５２２ｂと、ズーム操作部５２２ｃが設けられている。モード切替ＳＷ５２２ｂは、通常観察モードと、特殊観察モードの２種類のモード間の切り替え操作に用いられる。

プロセッサ装置５１６は、モニタ５１８及びコンソール５２０と電気的に接続される。モニタ５１８は、通常観察画像や蛍光画像、及びこれらの画像に関する情報（以下、画像情報等という）を表示する。コンソール５２０は、機能設定等の入力操作を受け付けるＵＩ（ユーザインタフェース）として機能する。なお、プロセッサ装置１６には、画像情報等を記録する記録部（図示省略）を接続しても良い。

図２３に示すように、第１実施形態の蛍光観察装置１０の光源部１２は光源装置５１４と先端部５２４に設けることができる。また、撮像部１３は内視鏡５１２に、プロセッサ部１４の各部はプロセッサ装置５１６にそれぞれ設けることができる。また、図２４に示す内視鏡システム５５０のように、第４実施形態の蛍光観察装置４００の各部も同様である。この場合、着色剤投与部４０１は、鉗子チャネルに挿通して用いる処置具である。

１０，４００ 蛍光観察装置
１１ 検体
１２ 光源部
１３ 撮像部
１４ プロセッサ部
１５ モニタ
１６ 暗箱
２１ 広帯域光源
２２ 回転フィルタ
２３ 励起光光源
３３ 励起光カットフィルタ
３４ イメージセンサ
５２ 通常観察用画像処理部
５３ 特殊観察用画像処理部
５４ 表示用画像信号生成部
７１ 信号比算出部
７３ 酸素飽和度算出部
７４ 参照領域設定部
７５ 関心領域設定部
７６ 規格化蛍光強度算出部
７７ 蛍光画像生成部
５００，５５０ 内視鏡システム

Claims (15)

1. 血中ヘモグロビンの酸素飽和度によって吸光係数が変化する波長帯域を有する信号光を検体に照射する信号光光源と、
   前記検体に含まれる蛍光物質を励起して蛍光を発光させるための励起光を前記検体に照射する励起光光源と、
   前記信号光により前記検体を撮像して第１画像信号を出力し、前記蛍光により前記検体を撮像して第２画像信号を出力するイメージセンサと、
   前記第１画像信号に基づいて前記検体の酸素飽和度を画素毎に算出する酸素飽和度算出部と、
   前記酸素飽和度に基づいて前記検体の参照領域を設定する参照領域設定部と、
   前記検体の関心領域を設定する関心領域設定部と、
   前記第２画像信号の前記参照領域の画素値を用いて算出される基準蛍光強度で、前記第２画像信号の前記関心領域の画素値を用いて算出される関心領域蛍光強度を割ることにより、前記蛍光の規格化された発光強度を表す規格化蛍光強度を算出する規格化蛍光強度算出部と、
   前記規格化蛍光強度に基づいて前記関心領域を疑似カラー化した蛍光画像を生成する蛍光画像生成部と、
   を備える蛍光観察装置。
2. 前記関心領域設定部は、前記酸素飽和度に基づいて前記関心領域を設定する請求項１に記載の蛍光観察装置。
3. 前記関心領域設定部は、前記検体の形態情報に基づいて前記関心領域を設定する請求項１に記載の蛍光観察装置。
4. 前記参照領域設定部は、前記酸素飽和度が特定範囲に含まれる領域を前記参照領域に設定する請求項１〜３のいずれか１項に記載の蛍光観察装置。
5. 同一の前記検体を二以上の異なる時刻に撮像して得た複数の前記蛍光画像を時系列に表示する表示部を備える請求項１〜４のいずれか１項に記載の蛍光観察装置。
6. 同一の前記検体を二以上の異なる時刻に撮像する場合、前記規格化蛍光強度算出部は、特定時刻の撮像時に設定された前記関心領域と、各撮像時に設定される前記参照領域とを用いて前記規格化蛍光強度を算出する請求項１〜５のいずれか１項に記載の蛍光観察装置。
7. 着色剤によって少なくとも一部が着色された検体に、前記着色剤による色を識別可能な照明光を前記検体に照射する照明光源と、
   前記検体に含まれる蛍光物質を励起して蛍光を発生させるための励起光を前記検体に照射する励起光光源と、
   前記照明光により前記検体を撮像して第１画像信号を出力し、前記蛍光により前記検体を撮像して第２画像信号を出力するイメージセンサと、
   前記着色剤による色に応じて参照領域に設定する参照領域設定部と、
   前記検体の関心領域を設定する関心領域設定部と、
   前記第２画像信号の前記参照領域の画素値を用いて算出される基準蛍光強度で、前記第２画像信号の前記関心領域の画素値を用いて算出される関心領域蛍光強度を割ることにより、前記蛍光の規格化された発光強度を表す規格化蛍光強度を算出する規格化蛍光強度算出部と、
   前記規格化蛍光強度に基づいて前記関心領域を疑似カラー化した蛍光画像を生成する蛍光画像生成部と、
   を備える蛍光観察装置。
8. 前記関心領域設定部は、前記着色剤による色に応じて前記関心領域を設定する請求項７に記載の蛍光観察装置。
9. 前記着色剤は、前記検体のｐＨによって変化するｐＨ指示薬である請求項７または８に記載の蛍光観察装置。
10. 前記参照領域設定部は、前記ｐＨが特定値以上の領域を前記参照領域に設定する請求項９に記載の蛍光観察装置。
11. 前記着色剤は、インジゴカルミン、トルイジンブルー、メチレンブルー、ルゴール氏液、クリスタルバイオレット、フルオレスチン、アクリジンオレンジ、インドシアニングリーン、または酢酸のうち少なくとも一つを含む請求項７または８に記載の蛍光観察装置。
12. 前記イメージセンサは、前記着色剤が前記検体に投与される前に前記蛍光により前記検体を撮像して前記第２画像信号を出力し、前記着色剤が前記検体に投与された後に前記照明光により前記検体を撮像して前記第１画像信号を出力する請求項７〜１１のいずれか１項に記載の蛍光観察装置。
13. 血中ヘモグロビンの酸素飽和度によって吸光係数が変化する波長帯域を有する信号光を検体に照射する信号光光源と、
    前記検体に含まれる蛍光物質を励起して蛍光を発光させるための励起光を前記検体に照射する励起光光源と、
    前記信号光により前記検体を撮像して第１画像信号を出力し、前記蛍光により前記検体を撮像して第２画像信号を出力するイメージセンサと、
    前記第１画像信号に基づいて前記検体の酸素飽和度を画素毎に算出する酸素飽和度算出部と、
    前記酸素飽和度に基づいて前記検体の参照領域を設定する参照領域設定部と、
    前記検体の関心領域を設定する関心領域設定部と、
    前記第２画像信号の前記参照領域の画素値を用いて算出される基準蛍光強度で、前記第２画像信号の前記関心領域の画素値を用いて算出される関心領域蛍光強度を割ることにより、前記蛍光の規格化された発光強度を表す規格化蛍光強度を算出する規格化蛍光強度算出部と、
    前記規格化蛍光強度に基づいて前記関心領域を疑似カラー化した蛍光画像を生成する蛍光画像生成部と、
    を備える内視鏡システム。
14. 血中ヘモグロビンの酸素飽和度によって吸光係数が変化する波長帯域を有する信号光を検体に照射する信号光光源と、前記検体に含まれる蛍光物質を励起して蛍光を発光させるための励起光を前記検体に照射する励起光光源と、前記信号光により前記検体を撮像して第１画像信号を出力し、前記蛍光により前記検体を撮像して第２画像信号を出力するイメージセンサと、を備える内視鏡システムのプロセッサ装置において、
    前記第１画像信号に基づいて前記検体の酸素飽和度を画素毎に算出する酸素飽和度算出部と、
    前記酸素飽和度に基づいて前記検体の参照領域を設定する参照領域設定部と、
    前記検体の関心領域を設定する関心領域設定部と、
    前記第２画像信号の前記参照領域の画素値を用いて算出される基準蛍光強度で、前記第２画像信号の前記関心領域の画素値を用いて算出される関心領域蛍光強度を割ることにより、前記蛍光の規格化された発光強度を表す規格化蛍光強度を算出する規格化蛍光強度算出部と、
    前記規格化蛍光強度に基づいて前記関心領域を疑似カラー化した蛍光画像を生成する蛍光画像生成部と、
    を備えるプロセッサ装置。
15. 血中ヘモグロビンの酸素飽和度によって吸光係数が変化する波長帯域を有する信号光を検体に照射する信号光光源と、前記検体に含まれる蛍光物質を励起して蛍光を発光させるための励起光を前記検体に照射する励起光光源と、前記信号光により前記検体を撮像して第１画像信号を出力し、前記蛍光により前記検体を撮像して第２画像信号を出力するイメージセンサと、を備える装置の作動方法において、
    前記第１画像信号に基づいて前記検体の酸素飽和度を画素毎に算出する酸素飽和度算出ステップと、
    前記酸素飽和度に基づいて前記検体の参照領域を設定する参照領域設定ステップと、
    前記検体の関心領域を設定する関心領域設定ステップと、
    前記第２画像信号の前記参照領域の画素値を用いて算出される基準蛍光強度で、前記第２画像信号の前記関心領域の画素値を用いて算出される関心領域蛍光強度を割ることにより、前記蛍光の規格化された発光強度を表す規格化蛍光強度を算出する規格化蛍光強度算出ステップと、
    前記規格化蛍光強度に基づいて前記関心領域を疑似カラー化した蛍光画像を生成する蛍光画像生成ステップと、
    を備える作動方法。

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