特許 7196196 内視鏡システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-12-16

(45)【発行日】2022-12-26

(54)【発明の名称】内視鏡システム

(51)【国際特許分類】

   A61B 1/045 20060101AFI20221219BHJP

【ＦＩ】

A61B1/045 617

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2020559173

(86)(22)【出願日】2019-12-02

(86)【国際出願番号】 JP2019047007

(87)【国際公開番号】W WO2020121868

(87)【国際公開日】2020-06-18

【審査請求日】2021-05-20

(31)【優先権主張番号】P 2018232822

(32)【優先日】2018-12-12

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】306037311

【氏名又は名称】富士フイルム株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001988

【氏名又は名称】弁理士法人小林国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】齋藤 孝明

【審査官】佐藤 秀樹

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１７／０８５７９３（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１３－０２２３４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－０２３５９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－１３０５０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－２４９８０４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ａ６１Ｂ １／００－１／３２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

観察対象を撮像して得られる分光画像を複数取得する画像取得部と、
前記複数の分光画像に基づいて、前記観察対象の酸素飽和度を算出する酸素飽和度算出部と、
前記酸素飽和度を画像化した酸素飽和度画像を作成する画像作成部と、
表示部に表示された前記酸素飽和度画像上に、前記酸素飽和度の数値を１つ表示する数値表示位置を、前記分光画像もしくは前記酸素飽和度、または前記分光画像及び前記酸素飽和度の両方に基づいて決定する数値表示位置決定部と、
前記数値表示位置に基づいて、前記酸素飽和度の数値を表示する制御を行う表示制御部とを備え、
前記数値表示位置決定部は、前記酸素飽和度画像を分割した複数の領域毎に、前記領域を前記数値表示位置とするか否かを決定し、前記領域を前記数値表示位置としないと決定した場合には、前記領域を含み、かつ、前記領域より広い特定領域を、前記数値表示位置として決定し、
前記特定領域は、前記数値表示位置としないと決定した前記領域に隣接する複数の前記領域を含み、前記特定領域同士は重複しない内視鏡システム。

【請求項2】

前記領域は、前記酸素飽和度画像を格子状に分割することにより形成される請求項１に記載の内視鏡システム。

【請求項3】

前記数値表示位置決定部は、異なる分光画像間の画素値の比を示す信号比の代表値を前記領域毎に算出し、前記信号比の代表値が信号比用条件を満たす場合に、前記領域を前記数値表示位置として決定する請求項１または２に記載の内視鏡システム。

【請求項4】

前記数値表示位置決定部は、前記領域における前記酸素飽和度の代表値を算出し、前記酸素飽和度の代表値が酸素飽和度用条件を満たす場合に、前記領域を前記数値表示位置として決定する請求項１または２に記載の内視鏡システム。

【請求項5】

前記数値表示位置決定部は、
異なる分光画像間の画素値の比を示す信号比の代表値を前記領域毎に算出し、かつ、前記領域における前記酸素飽和度の代表値を算出し、
前記信号比の代表値が信号比用条件を満たし、かつ、前記酸素飽和度の代表値が酸素飽和度用条件を満たす場合に、前記領域を前記数値表示位置として決定する請求項１または２に記載の内視鏡システム。

【請求項6】

前記信号比用条件は、前記信号比の代表値が信号比用閾値以上、または、前記信号比用閾値以下である請求項３または５に記載の内視鏡システム。

【請求項7】

前記酸素飽和度用条件は、前記酸素飽和度の代表値が前記領域周辺の酸素飽和度よりも特定値以上大きい、または、特定値以上低いことである請求項４または５に記載の内視鏡システム。

【請求項8】

分光特性が異なる第１及び第２照明光を前記観察対象に照射する光源部を備え、
前記画像取得部は、前記照明光のうち第１照明光に対応する第１画像信号を取得し、かつ、前記照明光のうち前記第１照明光とは波長帯域が異なる第２照明光に対応する第２画像信号を取得する請求項１～７のいずれか１項に記載の内視鏡システム。

【請求項9】

前記第２照明光は、酸化ヘモグロビンと還元ヘモグロビンとで吸光係数が異なる異吸光
波長光を含んでいる請求項８に記載の内視鏡システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、観察対象の酸素飽和度を的確に表示する内視鏡システムに関する。

【背景技術】

【0002】

医療分野において、生体内の観察対象を撮影する内視鏡システムが広く利用されている。内視鏡システムには、生体内の観察対象に白色の通常光を照射して、生体組織の表面の全体的な性状を観察する通常モードと、観察対象に特殊光を照射して観察を行う特殊モードを備えるものがある。特殊モードでは、特殊光として、例えば波長が制限された挟帯域の光を患部に照射することにより、観察対象の酸素飽和度を算出し、酸素飽和度を画像化した画像をモニタに表示することにより、観察対象の酸素飽和度を把握することが可能である。

【0003】

観察対象の酸素飽和度の分布を把握することができる内視鏡システムとして、血中ヘモグロビンの酸素飽和度を正確に画像化した信頼性の高い酸素飽和度画像を作成して表示する内視鏡システムが開示されている（特許文献１）。また、酸素飽和度画像を表示する際に、複数フレームの画像信号間の位置ずれ量に応じて酸素飽和度の表示方法を変更することにより、位置ずれが生じた場合に低くなる酸素飽和度の信頼性を視覚的に把握することができる内視鏡システムが開示されている（特許文献２）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】国際公開第２０１３/０３５６９４号

【文献】特開２０１３－９９６１４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１及び特許文献２に開示された、酸素飽和度イメージング機能を有する内視鏡システムは、酸素飽和度の高低を疑似カラーで表示する等により、酸素飽和度の分布を把握することができる。しかしながら、例えば、さらに観察対象における病変部と正常部との酸素飽和度の微妙な違いを評価したい場合等に、酸素飽和度の高低を疑似カラーで表示した画像を視認することによって、酸素飽和度の微妙な違いを把握するのは困難である。また、モニタ等に表示された酸素飽和度画像において、グラフィカルユーザインタフェース（Graphical User Interface、ＧＵＩ）等により関心領域を指示して、その場所の酸素飽和度の数値を表示する方法では、術者の操作が煩雑となるおそれがある。

【0006】

そこで、本発明は、観察対象の酸素飽和度を的確に表示する内視鏡システムを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の内視鏡システムは、画像取得部と、酸素飽和度算出部と、画像作成部と、数値表示位置決定部と、表示制御部とを備える。画像取得部は、観察対象を撮像して得られる分光画像を複数取得する。酸素飽和度算出部は、複数の分光画像に基づいて、観察対象の酸素飽和度を算出する。画像作成部は、酸素飽和度を画像化した酸素飽和度画像を作成する。数値表示位置決定部は、表示部に表示された酸素飽和度画像上に、酸素飽和度の数値を１つ表示する数値表示位置を、分光画像もしくは酸素飽和度、または分光画像及び酸素飽和度の両方に基づいて決定する。表示制御部は、数値表示位置に基づいて、酸素飽和度の数
値を表示する制御を行う。数値表示位置決定部は、酸素飽和度画像を分割した複数の領域毎に、領域を数値表示位置とするか否かを決定し、領域を数値表示位置としないと決定した場合には、領域を含み、かつ、領域より広い特定領域を、数値表示位置として決定し、特定領域は、数値表示位置としないと決定した領域に隣接する複数の領域を含み、特定領域同士は重複しない。

【0009】

領域は、酸素飽和度画像を格子状に分割することにより形成されることが好ましい。

【0010】

数値表示位置決定部は、異なる分光画像間の画素値の比を示す信号比の代表値を領域毎に算出し、信号比の代表値が信号比用条件を満たす場合に、領域を数値表示位置として決定することが好ましい。

【0011】

数値表示位置決定部は、領域における酸素飽和度の代表値を算出し、酸素飽和度の代表値が酸素飽和度用条件を満たす場合に、領域を数値表示位置として決定することが好ましい。

【0012】

数値表示位置決定部は、異なる分光画像間の画素値の比を示す信号比の代表値を領域毎に算出し、かつ、領域における酸素飽和度の代表値を算出し、信号比の代表値が信号比用条件を満たし、かつ、酸素飽和度の代表値が酸素飽和度用条件を満たす場合に、領域を数値表示位置として決定することが好ましい。

【0013】

信号比用条件は、信号比の代表値が信号比用閾値よりも大きい、または、小さいことが好ましい。

【0014】

酸素飽和度用条件は、酸素飽和度の代表値が領域周辺の酸素飽和度よりも特定値以上大きい、または、特定値以上低いことが好ましい。

【0016】

分光特性が異なる第１及び第２照明光を観察対象に照射する光源部を備え、画像取得部は、照明光のうち第１照明光に対応する第１画像信号を取得し、かつ、照明光のうち第１照明光とは波長帯域が異なる第２照明光に対応する第２画像信号を取得することが好ましい。

【0017】

第２照明光は、酸化ヘモグロビンと還元ヘモグロビンとで吸光係数が異なる異吸光波長光を含んでいることが好ましい。

【発明の効果】

【0018】

本発明の内視鏡システムは、観察対象の酸素飽和度を的確に表示することができる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】内視鏡システムの外観図である。

【図2】内視鏡システムの機能を示すブロック図である。

【図3】第１パターン及び第２パターンを示す説明図である。

【図4】カラーフィルタの分光特性を示すグラフである。

【図5】特殊処理部の機能を示すブロック図である。

【図6】演算値と酸素飽和度との相関関係を表す特徴空間である。

【図7】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。

【図8】酸素飽和度画像の分割を説明する説明図である。

【図9】信号比用条件を説明する表である。

【図10】特定領域を説明する説明図である。

【図11】特定領域の設定を説明する説明図である。

【図12】特異領域に表示する酸素飽和度の数値を説明する表である。

【図13】特定領域に表示する酸素飽和度の数値を説明する表である。

【図14】信号比用条件による数値表示位置を説明する説明図である。

【図15】信号比用条件により数値を表示した酸素飽和度画像の説明図である。

【図16】画像処理部の一連の流れを説明するフロー図である。

【図17】酸素飽和度用条件を説明する説明図である。

【図18】周辺領域を説明する説明図である。

【図19】酸素飽和度用条件を説明するグラフである。

【図20】酸素飽和度用条件による数値表示位置を説明する説明図である。

【図21】酸素飽和度用条件により数値を表示した酸素飽和度画像の説明図である。

【図22】信号比用条件及び酸素飽和度用条件による数値表示位置を説明する説明図である。

【図23】信号比用条件及び酸素飽和度用条件により数値を表示した酸素飽和度画像の説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

［第１実施形態］
図１に示すように、内視鏡システム１０は、内視鏡１２と、光源装置１４と、プロセッサ装置１６と、表示部であるモニタ１８と、コンソール１９とを有する。内視鏡１２は、光源装置１４と光学的に接続するとともに、プロセッサ装置１６に電気的に接続する。内視鏡１２は、被検体内に挿入する挿入部１２ａと、挿入部１２ａの基端部分に設けられた操作部１２ｂと、挿入部１２ａの先端側に設けられた湾曲部１２ｃと、先端部１２ｄとを有している。操作部１２ｂのアングルノブ１２ｅを操作することにより、湾曲部１２ｃが湾曲する。この湾曲部１２ｃが湾曲した結果、先端部１２ｄが所望の方向に向く。なお、先端部１２ｄには、観察対象に向けて空気や水等を噴射する噴射口（図示しない）が設けられている。

【0021】

また、操作部１２ｂには、アングルノブ１２ｅの他、モード切替部１３ａ、指示部１３ｂ、ズーム操作部１３ｃが設けられている。モード切替部１３ａは、観察モードの切り替え操作に用いる。内視鏡システム１０は、通常観察モードと特殊観察モードを有する。通常モードは、照明光に白色光を用いて観察対象を撮影して得る自然な色合いの画像（以下、通常画像という）をモニタ１８に表示する観察モードである。

【0022】

特殊モードは、観察対象の酸素飽和度を算出して表示する酸素飽和度観察モードである。酸素飽和度観察モードでは、観察対象を撮像して得る複数の分光画像を用いて観察対象の酸素飽和度を算出し、算出した酸素飽和度の値を、疑似カラーを用いて示す画像（以下、酸素飽和度画像という）を生成してモニタ１８に表示する。その際、術者による指示により、酸素飽和度を定量的に示す酸素飽和度の数値を酸素飽和度画像上に表示する。

【0023】

指示部１３ｂは、酸素飽和度観察モードにおいて、酸素飽和度画像上に酸素飽和度の数値を表示する指示に用いる。ズーム操作部１３ｃは、観察対象を拡大または縮小して表示する操作に用いる。

【0024】

プロセッサ装置１６は、モニタ１８及びコンソール１９と電気的に接続する。モニタ１８は、各観察モードの画像や画像に付帯する画像情報等を出力表示する。コンソール１９は、機能設定等の入力操作を受け付けるユーザーインターフェースとして機能する。なお、プロセッサ装置１６には、画像や画像情報等を記録する外付けの記録部（図示省略）を接続してもよい。

【0025】

図２に示すように、光源装置１４は、照明光を発光する光源部２０と、光源部２０の駆動を制御する光源制御部２２と、を備えている。

【0026】

光源部２０は、ＢＳ光源２０ａ、ＢＬ光源２０ｂ、Ｇ光源２０ｃ、及び、Ｒ光源２０ｄの４個の光源を備える。本実施形態においては、ＢＳ光源２０ａ、ＢＬ光源２０ｂ、Ｇ光源２０ｃ、及び、Ｒ光源２０ｄはいずれもＬＥＤ(Light Emitting Diode)である。光源部２０には、これらのＬＥＤの代わりに、ＬＤ(Laser Diode)と蛍光体と帯域制限フィルタとの組み合わせや、キセノンランプ等のランプと帯域制限フィルタの組み合わせ等を用いることができる。

【0027】

ＢＳ光源２０ａは、中心波長が約４５０±１０ｎｍ、波長帯域が約４２０ｎｍ～５００ｎｍの第１青色光ＢＳを発光する青色光源である。ＢＬ光源２０ｂは、中心波長及び波長帯域が約４７０ｎｍ±１０ｎｍであり、青色のいわゆる狭帯域光（以下、第２青色光ＢＬという）を発光する青色光源である。Ｇ光源２０ｃは、中心波長が約５４０±２０ｎｍ、波長帯域が約４８０ｎｍ～６００ｎｍに及ぶ緑色光Ｇを発光する緑色光源である。Ｒ光源２０ｄは、中心波長が約６４０±２０ｎｍ、波長帯域が約６００ｎｍ～６５０ｎｍに及ぶ赤色光Ｒを発光する赤色光源である。

【0028】

光源制御部２２は、光源部２０を構成する各光源２０ａ～２０ｄの点灯や消灯のタイミング、及び点灯時の発光量等をそれぞれ独立に制御する。この光源制御部２２の制御により、光源部２０は、通常観察モードにおいて使用する通常観察用照明光と、酸素飽和度観察モードにおいて使用する酸素飽和度観察用照明光とを発光する。

【0029】

通常観察モードの場合、光源制御部２２は、ＢＳ光源２０ａ、Ｇ光源２０ｃ、及びＲ光源２０ｄを同時に点灯する。このため、通常観察用照明光は、第１青色光ＢＳと、緑色光Ｇと、赤色光Ｒとを含む白色光である。本実施形態においては、通常観察モードの場合、光源部２０は上記白色光を常時発光するが、観察対象の撮影タイミング（以下、撮影フレームという）に合わせて、白色光を発光しても良い。

【0030】

酸素飽和度観察モードの場合、光源制御部２２は、第１パターンと第２パターンで各光源２０ａ～２０ｄの点灯または消灯を交互に繰り返す。第１パターンは、ＢＳ光源２０ａと、Ｇ光源２０ｃと、Ｒ光源２０ｄを同時に点灯するパターンである（第１照明光）。第１パターンの際には、第１青色光ＢＳと、緑色光Ｇと、赤色光Ｒとを含む白色光が照明光になる。一方、第２パターンは、ＢＬ光源２０ｂと、Ｇ光源２０ｃと、Ｒ光源２０ｄを同時に点灯するパターンである（第２照明光）。このため、第２パターンの際には、第２青色光ＢＬと、緑色光Ｇと、赤色光Ｒとを含む酸素飽和度用照明光になる。酸素飽和度観察モードでは、図３に示すように、白色光と酸素飽和度用照明光とが撮影フレームに合わせて、例えば、１撮影フレーム毎に交互に繰り返し発光する。以上のとおり、第１照明光と第２照明光とでは、分光特性が異なる。

【0031】

光源部２０が発光した照明光は、ライトガイド４１に入射する。ライトガイド４１は、内視鏡１２及びユニバーサルコード（内視鏡１２と光源装置１４及びプロセッサ装置１６とを接続するコード）内に内蔵されており、照明光を内視鏡１２の先端部１２ｄまで伝搬する。なお、ライトガイド４１としては、マルチモードファイバを使用できる。一例として、コア径１０５μｍ、クラッド径１２５μｍ、外皮となる保護層を含めた径がφ０．３～０．５ｍｍの細径なファイバケーブルを使用できる。

【0032】

内視鏡１２の先端部１２ｄには、照明光学系３０ａと撮影光学系３０ｂが設けられている。照明光学系３０ａは、照明レンズ４５を有しており、この照明レンズ４５を介して照明光が観察対象に照射される。撮影光学系３０ｂは、対物レンズ４６、ズームレンズ４７、及びイメージセンサ４８を有している。イメージセンサ４８は、対物レンズ４６及びズームレンズ４７を介して、観察対象から戻る照明光の反射光等（散乱光、観察対象が発する蛍光、または、観察対象に投与等した薬剤に起因した蛍光等を含む）を用いて観察対象を撮影する。なお、ズームレンズ４７は、ズーム操作部１３ｃの操作をすることで移動し、イメージセンサ４８を用いて撮影する観察対象を拡大または縮小する。

【0033】

イメージセンサ４８は、原色系のカラーセンサであり、青色カラーフィルタを有するＢ画素（青色画素）、緑色カラーフィルタを有するＧ画素（緑色画素）、及び、赤色カラーフィルタを有するＲ画素（赤色画素）の３種類の画素を備える。図４に示すように、青色カラーフィルタは、主として青色帯域の光、具体的には波長帯域が３８０～５６０ｎｍの波長帯域の光を透過する。青色カラーフィルタの透過率は、波長４６０～４７０ｎｍ付近においてピークになる。緑色カラーフィルタは、主として緑色帯域の光、具体的には、４６０～４７０ｎｍの波長帯域の光を透過する。赤色カラーフィルタは、主として赤色帯域の光、具体的には、５８０～７６０ｎｍの波長帯域の光を透過する。

【0034】

イメージセンサ４８を用いて観察対象を撮影すると、１回の撮影において最大で、Ｂ画素において撮影して得るＢ画像（青色画像）、Ｇ画素において撮像して得るＧ画像（緑色画像）、及び、Ｒ画素において撮影して得るＲ画像（赤色画像）の３種類の画像を得ることができる。通常観察モードの場合、使用する通常観察用照明光は白色光なので、Ｂｃ画像、Ｇｃ画像、及びＲｃ画像が得られる。Ｂｃ画像は、主に通常観察用照明光が含む第１青色光ＢＳの反射光等を用いて観察対象を撮影した画像であり、Ｇｃ画像は、主に通常観察用照明光が含む緑色光Ｇの反射光等を用いて観察対象を撮影した画像である。同様に、Ｒｃ画像は、主に通常観察用照明光が含む赤色光Ｒの反射光等を用いて観察対象を撮影した画像である。

【0035】

一方、本実施形態の酸素飽和度観察モードでは、照明光は、撮影フレームに合わせて交互に白色光と酸素飽和度用照明光とで切り替わる。このため、白色光を用いてＢ１画像、Ｇ１画像、及びＲ１画像を取得し（第１画像信号）、酸素飽和度用照明光を用いて、Ｂ２画像、Ｇ２画像、及びＲ２画像を得る（第２画像信号）。Ｂ２画像は、主に酸素飽和度用照明光が含む第２青色光ＢＬの反射光等を用いて観察対象を撮影した画像であり、Ｇ２画像は、主に酸素飽和度用照明光が含む緑色光Ｇの反射光等を用いて観察対象を撮影した画像である。同様に、Ｒ２画像は、主に酸素飽和度用照明光が含む赤色光Ｒの反射光等を用いて観察対象を撮影した画像である。したがって、酸素飽和度観察モードにおいて白色光を照明光に使用する撮影フレームにおいて得る各分光画像は、Ｂ１画像、Ｇ１画像、及びＲ２画像であり、酸素飽和度用照明光を照明光に使用する撮影フレームにおいて得る各分光画像は、Ｂ２画像、Ｇ２画像、及びＲ２画像である。

【0036】

イメージセンサ４８としては、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）センサや、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）センサを利用可能である。また、本実施形態のイメージセンサ４８は、原色系のカラーセンサであるが、補色系のカラーセンサを用いることもできる。補色系のカラーセンサは、例えば、シアンカラーフィルタが設けられたシアン画素、マゼンタカラーフィルタが設けられたマゼンタ画素、イエローカラーフィルタが設けられたイエロー画素、及び、グリーンカラーフィルタが設けられたグリーン画素を有する。補色系カラーセンサを用いる場合に上記各色の画素から得る画像は、補色－原色色変換をすれば、Ｂ画像、Ｇ画像、及びＲ画像に変換できる。また、カラーセンサの代わりに、カラーフィルタを設けていないモノクロセンサをイメージセンサ４８として使用できる。この場合、ＢＧＲ等各色の照明光を用いて観察対象を順次撮影することにより、上記各色の画像を得ることができる。

【0037】

プロセッサ装置１６は、制御部５２と、画像取得部５４と、画像処理部６１と、表示制御部６６とを有する。

【0038】

制御部５２は、モード切替部１３ａからモード切り替え信号の入力を受けて、光源制御部２２及びイメージセンサ４８に制御信号を入力することにより、観察モードを切り替える。この他、制御部５２は、照明光の照射タイミングと撮影のタイミングの同期制御等もする。

【0039】

画像取得部５４は、イメージセンサ４８から観察対象の画像を取得する。通常観察モードの場合、画像取得部５４は、撮影フレーム毎にＢｃ画像、Ｇｃ画像、及びＲｃ画像を取得する。酸素飽和度観察モードの場合、画像取得部５４は、照明光に白色光を使用する撮影フレームにおいては、Ｂ１画像、Ｇ１画像、及びＲ１画像を取得し、照明光に酸素飽和度用照明光を使用する撮影フレームにおいては、Ｂ２画像、Ｇ２画像、及びＲ２画像を取得する。

【0040】

また、画像取得部５４は、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）５６と、ノイズ低減部５８と、変換部５９と、を有し、これらを用いて、取得した画像に各種処理を施す。

【0041】

ＤＳＰ５６は、取得した画像に対し、必要に応じて欠陥補正処理、オフセット処理、ゲイン補正処理、リニアマトリクス処理、ガンマ変換処理、デモザイク処理、及びＹＣ変換処理等の各種処理を施す。

【0042】

欠陥補正処理は、イメージセンサ４８の欠陥画素に対応する画素の画素値を補正する処理である。オフセット処理は、欠陥補正処理を施した画像から暗電流成分を低減し、正確な零レベルを設定する処理である。ゲイン補正処理は、オフセット処理をした画像にゲインを乗じることにより各画像の信号レベルを整える処理である。リニアマトリクス処理は、オフセット処理をした画像の色再現性を高める処理であり、ガンマ変換処理は、リニアマトリクス処理後の画像の明るさや彩度を整える処理である。デモザイク処理（等方化処理や同時化処理とも言う）は、欠落した画素の画素値を補間する処理であり、ガンマ変換処理後の画像に対して施す。欠落した画素とは、カラーフィルタの配列のため、イメージセンサ４８において他の色の画素を配置しているために、画素値がない画素である。例えば、Ｂ画像はＢ画素において観察対象を撮影して得る画像なので、イメージセンサ４８のＧ画素やＲ画素に対応する位置の画素には画素値がない。デモザイク処理は、Ｂ画像を補間して、イメージセンサ４８のＧ画素及びＲ画素の位置にある画素の画素値を生成する。ＹＣ変換処理は、デモザイク処理後の画像を、輝度チャンネルＹと色差チャンネルＣｂ及び色差チャンネルＣｒに変換する処理である。

【0043】

ノイズ低減部５８は、輝度チャンネルＹ、色差チャンネルＣｂ及び色差チャンネルＣｒに対して、例えば、移動平均法またはメディアンフィルタ法等を用いてノイズ低減処理を施す。変換部５９は、ノイズ低減処理後の輝度チャンネルＹ、色差チャンネルＣｂ及び色差チャンネルＣｒを再びＢＧＲの各色の画像に再変換する。

【0044】

画像処理部６１は、通常処理部６２と、特殊処理部６３とを有する。通常処理部６２は、通常観察モード時に作動し、上記各種処理を施した１撮影フレーム分のＢｃ画像、Ｇｃ画像、及びＲｃ画像に対して、色変換処理、色彩強調処理、及び構造強調処理を施し、通常画像を生成する。色変換処理は、ＢＧＲ各色の画像に対して３×３のマトリクス処理、階調変換処理、３次元ＬＵＴ（ルックアップテーブル）処理等を行う。色彩強調処理は、画像の色彩を強調する処理であり、構造強調処理は、例えば、血管やピットパターン等の観察対象の組織や構造を強調する処理である。表示制御部６６は、通常処理部６２から通常画像を順次取得し、取得した通常画像を表示に適した形式に変換してモニタ１８に順次出力表示する。これにより、通常観察モードの場合、医師等は、通常画像の動画を用いて観察対象を観察できる。

【0045】

特殊処理部６３は、図５に示すように、酸素飽和度算出部７０、データ記憶部７１、画像作成部７２及び数値表示位置決定部７３を備える。

【0046】

酸素飽和度算出部７０は、画像取得部５４から酸素飽和度観察モードにおいて得る撮影画像を取得し、これらの撮影画像を用いて演算値を得て酸素飽和度を算出する。より具体的には、酸素飽和度算出部７０は、酸素飽和度観察モード時に画像取得部５４から分光画像として、Ｂ１画像、Ｇ１画像及びＲ１画像、並びに、Ｂ２画像、Ｇ２画像及びＲ２画像を取得する。そして、Ｂ１画像とＧ１画像との和に対するＢ２画像の比Ｂ２／（Ｂ１＋Ｇ１）と、Ｇ１画像に対するＲ１画像の比Ｒ１／Ｇ１と、をそれぞれ画素ごとに算出する。これらの比（信号比）Ｂ２／（Ｂ１＋Ｇ１）、及び、比Ｒ１／Ｇ１が、酸素飽和度の算出に用いる演算値である。

【0047】

データ記憶部７１は、酸素飽和度算出部７０が算出する上記演算値と酸素飽和度との相関関係を、ＬＵＴ等の形式で記憶している。図６に示すように、この相関関係を、縦軸Ｌｏｇ（Ｂ２／Ｂ１＋Ｇ２）及び横軸Ｌｏｇ（Ｒ２／Ｇ２）を用いて形成する第１特徴空間において表すと、酸素飽和度が同じ値の点を結ぶ等値線が、ほぼ横方向に沿って形成される。また、等値線は、酸素飽和度が大きくなるほど縦軸方向の下方に位置する。例えば、酸素飽和度が１００％の等値線７５は、酸素飽和度が０％の等値線７６よりも下方に位置する。

【0048】

上記相関関係は、図７に示す酸化ヘモグロビン（グラフ７７）及び還元ヘモグロビン（グラフ７８）の吸光特性と密接に関連している。具体的には、第２青色光ＢＬの波長（約４７０±１０ｎｍ）は、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ので、ヘモグロビンの酸素飽和度に起因して吸光量が変化する。すなわち、第２青色光ＢＬの波長は、酸化ヘモグロビンと還元ヘモグロビンとで吸光係数が異なる異吸光波長光である。このため、第２青色光ＢＬは、酸素飽和度の情報を取り扱いやすい。したがって、照度ムラ等の補正のためにＢ１画像及びＧ１画像を用いてＢ２画像を規格化した比Ｂ２／（Ｂ１＋Ｇ１）を用いれば、酸素飽和度を算出できる。しかし、比Ｂ２／（Ｂ１＋Ｇ１）は酸素飽和度だけでなく、血液量にも依存する。そこで、比Ｂ２／（Ｂ１＋Ｇ１）に加えて、主として血液量に依存して変化する比Ｒ１／Ｇ１を用いることで、血液量に影響されることなく、酸素飽和度を算出できるようにしている。なお、Ｇ１画像に含まれる緑色光Ｇの波長（約５４０±２０ｎｍ）は、ヘモグロビンの吸光係数が比較的高いので、血液量に起因して吸光係数が変化しやすい波長である。なお、上記第１特徴空間におけ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をした結果として予め得られる。

【0049】

酸素飽和度算出部７０は、データ記憶部７１が記憶するデータを参照し、酸素飽和度を算出する。本実施形態では、具体的には、酸素飽和度算出部７０は、データ記憶部７１が記憶する相関関係を参照し、比Ｂ２／（Ｂ１＋Ｇ１）及び比Ｒ１／Ｇ１に対応する酸素飽和度を画素ごとに算出する。例えば、特定画素の比Ｂ２^＊／（Ｂ１^＊＋Ｇ１^＊）及び比Ｒ１^＊／Ｇ１^＊に対応する酸素飽和度は、データ記憶部７１が記憶する相関関係を参照すると「４０％」である（図６参照）。したがって、酸素飽和度算出部７０は、この特定画素の酸素飽和度を「４０％」と算出する。

【0050】

なお、比Ｂ２／（Ｂ１＋Ｇ１）及び比Ｒ１／Ｇ１が極めて大きくなったり、極めて小さくなったりすることはほとんどない。すなわち、比Ｂ２／（Ｂ１＋Ｇ１）及び比Ｒ１／Ｇ１の各値の組み合わせが、酸素飽和度１００％の上限の等値線７５（図６参照）よりも下方に分布したり、反対に、酸素飽和度０％の下限の等値線７６（図６参照）よりも上方に分布したりすることはほとんどない。万が一、比Ｂ２／（Ｂ１＋Ｇ１）及び比Ｒ１／Ｇ１の各値の組み合わせが、上限の等値線７５より下方に分布する場合には、酸素飽和度算出部７０はその画素の酸素飽和度を１００％と算出する。同様に、比Ｂ２／（Ｂ１＋Ｇ１）及び比Ｒ１／Ｇ１の各値の組み合わせが、下限の等値線７６より上方に分布する場合には、酸素飽和度算出部７０は、その画素の酸素飽和度を０％と算出する。また、比Ｂ２／（Ｂ１＋Ｇ１）及びＲ１／Ｇ１に対応する点が上限の等値線７５と下限の等値線７６との間に分布しない場合には、その画素における酸素飽和度の信頼度が低いことを表示しても良いし、酸素飽和度を算出しないようにしても良い。

【0051】

画像作成部７２は、酸素飽和度算出部７０において算出した酸素飽和度を用いて、酸素飽和度を画像化した酸素飽和度画像を生成する。具体的には、画像作成部７２は、Ｂ１画像、Ｇ１画像、及びＲ１画像を取得し、これらの画像に対して酸素飽和度に応じたゲインを画素ごとに施す。例えば、画像作成部７２は、酸素飽和度が６０％以上の画素にはＢ１画像、Ｇ１画像、及びＲ１画像のいずれにも同じゲイン「１」を乗じる。これに対して、酸素飽和度が６０％未満の画素には、Ｂ１画像に対して「１」未満のゲインを乗じ、Ｇ１画像及びＲ１画像に対しては「１」以上のゲインを乗じる。その後、画像作成部７２は、上記のようにゲインを施したＢ１画像、Ｇ１画像、及びＲ１画像を用いてカラーの酸素飽和度画像を生成する。画像作成部７２が生成した酸素飽和度画像は、表示制御部６６が取得し、モニタ１８に順次表示する。

【0052】

画像作成部７２が生成した酸素飽和度画像においては、高酸素の領域（本実施形態においては、酸素飽和度が６０％以上１００％以下の領域）は、通常画像と同様、自然な色になる。一方、酸素飽和度が予め設定した値を下回る低酸素の領域（本実施形態においては酸素飽和度が０％以上６０％未満）は、通常画像とは異なる色（いわゆる疑似カラー）になる。なお、本実施形態においては、酸素飽和度観察モードの場合に、画像作成部７２は、低酸素領域だけを疑似カラー化するゲインを乗じているが、高酸素の領域においても酸素飽和度に応じたゲインを施し、酸素飽和度画像の全体を疑似カラー化しても良い。また、低酸素の領域と高酸素の領域を、酸素飽和度６０％を境界にして分けているが、この境界も任意である。

【0053】

数値表示位置決定部７３は、モニタ１８に表示された酸素飽和度画像上に、酸素飽和度の数値を表示する数値表示位置を、画像取得部５４から得る撮影による複数の分光画像もしくは酸素飽和度算出部７０から得る酸素飽和度、または分光画像及び酸素飽和度の両方に基づいて決定する。より具体的には、数値表示位置決定部７３は、分光画像または酸素飽和度、もしくは両方を用いることにより、まず、酸素飽和度の数値が診断等に有用であると考えられる酸素飽和度画像の領域（以下、想定関心領域という）を数値表示位置に指定する。

【0054】

想定関心領域は、酸素飽和度画像の特異的な領域とすることができ、例えば、周囲と血管構造等または酸素飽和度の数値が異なる領域である。数値表示位置決定部７３は、段階的に、酸素飽和度の数値の表示位置を決定する。まず、想定関心領域において、数値表示位置を決定する。次に、想定関心領域において数値表示位置と決定された領域以外の領域において、数値表示位置を決定する。

【0055】

数値表示位置決定部７３は、酸素飽和度観察モードにおいて、内視鏡１２の指示部１３ｂ（図１参照）を一度押下することにより作動し、以下のような処理を自動で行う。数値表示位置決定部７３の処理により、モニタ１８に、酸素飽和度の数値が数値表示位置に基づいて表示された酸素飽和度画像（図１５）が表示される。

【0056】

数値表示位置決定部７３は、酸素飽和度画像における数値表示位置を決定する方法の一つとして、酸素飽和度画像を複数の領域（以下、小領域という）に分割する。数値表示位置決定部７３は、酸素飽和度画像を分割した複数の小領域毎に、この小領域を数値表示位置とするか否かを決定する。本実施形態では、小領域は、酸素飽和度画像を格子状に分割することにより形成する。したがって、本実施形態では、小領域は、格子状であるが、小領域の形状は任意に決定できる。なお、小領域が、スコープ外の部分にある等、数値表示位置を決定するための各種算出の対象として問題が生じるおそれがある場合は、画像処理等により判定し、数値表示位置を決定するための各種算出の対象とせず、数値表示位置にしなくてもよい。

【0057】

図８に示すように、格子状の小領域について、より具体的には、酸素飽和度画像８５を、縦１６、横１６に格子状に分割した場合の一領域を小領域８６とする。酸素飽和度画像８５は、疑似カラーにより表示された低酸素領域８７及び血管８８を含む。本実施形態の酸素飽和度画像８５は、横６４０ピクセル、縦４８０ピクセルの画像であるため、酸素飽和度画像８５を分割することにより、横４０ピクセル、縦３０ピクセルの２５６個の格子状の同形状の小領域８６を形成する。酸素飽和度画像８５において、横方向の格子の位置を示す番号を左から１から順に付し、また、縦方向の格子の位置を示す番号を、下から１から順に付し、任意の小領域の位置を（ｉ，ｊ）とする。したがって、図８に示すように、酸素飽和度画像８５は、小領域（１，１）から小領域（１６，１６）までの２５６個の小領域に分割する。図８においては、図が煩雑になるために、小領域（１，１）、小領域（２，１）、小領域（１，２）の箇所のみ、小領域の位置を示す番号を記す。

【0058】

数値表示位置決定部７３は、まず、想定関心領域において、数値表示位置を決定する。本実施形態では、想定関心領域を、表層血管密度が高い領域とする。表層血管密度が高い領域は、画像取得部５４が取得した分光画像のＢ１画像及びＧ１画像を用いた信号比Ｂ１／Ｇ１の値が小さくなる傾向がある。したがって、数値表示位置決定部７３は、異なる分光画像間の画素値の比を示す信号比の代表値を小領域毎に算出し、信号比の代表値が信号比用条件を満たす場合に、この小領域を数値表示位置として決定する。数値表示位置決定部７３は、小領域毎に、数値表示位置とするか否かを決定する。数値表示位置と決定された小領域には、酸素飽和度の数値を１つ表示する。

【0059】

表層血管密度が高い領域において数値表示位置を決定するために、数値表示位置決定部７３は、すべての小領域（ｉ，ｊ）毎に信号比Ｂ１／Ｇ１の代表値を算出し、信号比Ｂ１／Ｇ１の代表値が信号比用条件を満たす場合、表層血管密度が特に高い小領域として、この小領域を数値表示位置と決定する。なお、小領域（ｉ，ｊ）における、信号比Ｂ１／Ｇ１の代表値を、代表値ＢＧ（ｉ，ｊ）とする。

【0060】

代表値ＢＧ（ｉ，ｊ）は、次のようにして決定する。すなわち、酸素飽和度画像８５上の小領域（ｉ，ｊ）が有するすべての画素において信号比Ｂ１／Ｇ１を算出し、小領域（ｉ，ｊ）におけるこれらの信号比Ｂ１／Ｇ１の値の平均値を算出する。この平均値を代表値ＢＧ（ｉ，ｊ）とする。

【0061】

信号比用条件は、信号比の代表値が信号比用閾値以下であることとする。したがって、信号比の代表値ＢＧ（ｉ，ｊ）と、予め設定した信号比用閾値ＢＧ１とを比較し、代表値ＢＧ（ｉ，ｊ）が、閾値ＢＧ１以下の場合に、信号比用条件を満たす。なお、信号比用条件は、場合により、代表値ＢＧ（ｉ，ｊ）が閾値ＢＧ１よりも大きい、もしくは、小さい、または、閾値ＢＧ１以上、もしくは、閾値ＢＧ１以下とすることができる。数値表示位置決定部７３は、すべての小領域（ｉ，ｊ）において、信号比用条件が合致するか否かを調べる。

【0062】

本実施形態では、代表値ＢＧ（ｉ，ｊ）が閾値ＢＧ１以下であるとの信号比用条件、すなわち、代表値ＢＧ（ｉ，ｊ）≦閾値ＢＧ１の信号比用条件を満たす小領域（ｉ，ｊ）を、数値表示位置とする。このようにして、数値表示位置とした小領域（ｉ，ｊ）を特異領域とする。小領域（１，１）、小領域（１，２）、……と小領域（ｉ，ｊ）について代表値ＢＧ（ｉ，ｊ）を算出する。信号比用条件により、算出した代表値ＢＧ（ｉ，ｊ）の値を閾値ＢＧ１と比較することにより、代表値ＢＧ（ｉ，ｊ）が、閾値ＢＧ１以下である小領域を、特異領域とする。

【0063】

より具体的には、図９の表９０は、小領域（ｉ，ｊ）と、小領域（ｉ，ｊ）における代表値ＢＧ（ｉ，ｊ）と、小領域（ｉ，ｊ）における信号比用条件（代表値ＢＧ（ｉ，ｊ）≦閾値ＢＧ１）の該当（表９０の「ＢＧ（ｉ，ｊ）≦閾値ＢＧ１」の欄で「○」）または非該当（表９０の「ＢＧ（ｉ，ｊ）≦閾値ＢＧ１」の欄で「×」または「－」）を示している。なお、煩雑さを避けるため、表９０には、一部の小領域（ｉ，ｊ）のみ記載しているが、実際は、すべての小領域（ｉ，ｊ）について、信号比用条件の判定を行う。

【0064】

表９０（図９）に示すように、小領域（１，１）、小領域（２，１）及び小領域（１６，１６）は、スコープ外であると判定されたため、代表値ＢＧ（ｉ，ｊ）は算出されず、表９０の「ＢＧ（ｉ，ｊ）≦ＢＧ１」の欄に「－」と記載されている。小領域（５，１）、小領域（６，１）は、代表値ＢＧ（ｉ，ｊ）が算出されたが、信号比用条件ＢＧ（ｉ，ｊ）≦ＢＧ１に合致しなかったため特異領域とはならず、表９０の「ＢＧ（ｉ，ｊ）≦ＢＧ１」の欄に「×」と記載されている。小領域（７，５）及び小領域（８，５）は、代表値ＢＧ（ｉ，ｊ）が算出され、信号比用条件ＢＧ（ｉ，ｊ）≦ＢＧ１に合致したため特異領域とされ、表９０の「ＢＧ（ｉ，ｊ）≦ＢＧ１」の欄に「○」と記載されている。したがって、酸素飽和度画像８５上において、小領域（７，５）、小領域（８，５）、小領域（７，６）、小領域（８，６）、小領域（９，６）、小領域（８，７）及び小領域（９，７）の位置を、特異領域８９として決定する。特異領域８９である小領域では、それぞれの小領域における酸素飽和度の数値を表示する。

【0065】

小領域において表示する酸素飽和度の数値について説明する。表示する酸素飽和度の数値は、本実施形態では、特異領域に含まれる小領域（ｉ，ｊ）が含む画素すべてにおいて算出された酸素飽和度の平均値ＳＰ（ｉ、ｊ）とする。特異領域は１つの小領域（ｉ、ｊ）に設定されるため、１個の小領域（ｉ，ｊ）が含む画素すべてにおいて算出された酸素飽和度の平均値ＳＰが、特異領域において表示する酸素飽和度の数値である。

【0066】

図１２の表１９５に、小領域（ｉ，ｊ）（表１９５の「小領域位置」の欄）と、酸素飽和度の平均値ＳＰ（ｉ，ｊ）（表１９５の「ＳＰ（ｉ，ｊ）」の欄）とを示す。例えば、小領域（７，５）及び小領域（８，５）における酸素飽和度の平均値ＳＰ（７，５）である９５及び平均値ＳＰ（８，５）である９５の数値が、それぞれ、領域（７，５）及び小領域（８，５）の位置に表示される。

【0067】

次に、数値表示位置決定部７３は、特異領域以外の小領域（以下、標準領域という）において、数値表示位置を決定する。本実施形態では、信号比用条件である、代表値ＢＧ（ｉ，ｊ）≦閾値ＢＧ１の条件を満たさない小領域（ｉ，ｊ）、すなわち、代表値ＢＧ（ｉ，ｊ）＞閾値ＢＧ１を満たす小領域（ｉ，ｊ）を、標準領域とする。

【0068】

数値表示位置決定部７３は、標準領域を含み、かつ、１つの標準領域より広い領域を特定領域として、数値表示位置に決定する。特定領域には、酸素飽和度の数値を１つ表示する。本実施形態では、特定領域は、標準領域の特定倍の広さを有する領域とする。特定領域を標準領域である小領域（ｉ，ｊ）の何倍とするかは、表示する酸素飽和度の数値の個数により、任意に決定できる。特定領域は数値表示位置となるため、酸素飽和度の数値をより少なく表示したい場合は、特定領域が含む小領域（ｉ，ｊ）の数をより少なく設定する。

【0069】

本実施形態では、特定領域は、標準領域に対して縦５倍、横５倍である、小領域が２５個分の略正方形の領域を特定領域とする。したがって、より具体的には、図１０に示すように、特定領域１９２は、標準領域１９１である小領域（１４，１４）を中心とした、小領域（１２，１２）、小領域（１６，１２）、小領域（１６，１６）、小領域（１２，１６）の四点を頂点とする四角形の範囲に設定される。この特定領域１９２を、第１特定領域とする。

【0070】

なお、標準領域１９１は、１つの特定領域１９２に属するものとし、２つ以上の特定領域に属さないように設定する。特定領域は数値表示位置となるから、酸素飽和度の数値を適当な間隔で表示するためである。したがって、図１１に示すように、特定領域は重ならず、特定領域１９２に隣接するように、中心に標準領域１９３を含む特定領域１９４を設定する。したがって、特定領域１９４は、標準領域１９３である小領域（９，１４）を中心とした、小領域（７，１２）、小領域（１１，１２）、小領域（１１，１６）、小領域（７，１６）の四点を頂点とする四角形の範囲に設定される。この特定領域を、第２特定領域とする。

【0071】

特定領域の設定において、周辺の標準領域を合わせて小領域（ｉ，ｊ）２５個分の略正方形とならない場合は、特定領域としない、または、２５個分の略正方形となるように小領域があるものと仮定して特定領域とする、等とすることができる。

【0072】

次に、小領域において表示する酸素飽和度の数値について説明する。本実施形態では、特定領域において表示される酸素飽和度の数値は、特定領域に含まれる小領域（ｉ，ｊ）が含む画素すべてにおいて算出された酸素飽和度の平均値ＳＰである。したがって、特定領域は２５個の小領域（ｉ、ｊ）に設定されるため、２５個の小領域（ｉ，ｊ）が含む画素すべてにおいて算出された酸素飽和度の平均値ＳＰを、特定領域において表示する酸素飽和度の数値とする。

【0073】

図１３の表１９６に、特定領域の位置（表１９６の「特定領域位置」の欄）と、酸素飽和度の平均値ＳＰ（表１９５の「ＳＰ（第ｎ）」の欄）とを示す。例えば、第１特定領域における酸素飽和度の平均値ＳＰ（第１）である９９の数値が、第１特定領域の位置に表示される。第２特定領域の平均値ＳＰ（第２）については、画像処理時に、遠景であると判定される、または、酸素飽和度数値が１００％以上または０％以下となった、等の理由により、酸素飽和度が表示されない（表１９６のＳＰ（第ｎ）の欄で「－」）。

【0074】

表示制御部６６は、数値表示位置決定部７３が決定した酸素飽和度の数値の数値表示位置に基づいて、酸素飽和度の数値を酸素飽和度画像上に表示する。特異領域における酸素飽和度の数値の表示方法は、任意に決定できる。例えば、特異領域である小領域（ｉ，ｊ）の中心に酸素飽和度の数値を、酸素飽和度画像と区別が可能な形態で、例えば、酸素飽和度画像と区別が可能な文字色で表示する。同様に、特定領域における酸素飽和度の数値の表示方法は、任意に決定することができ、特異領域の場合と同様とすることができる。例えば、特定領域の中心に、酸素飽和度の数値を、酸素飽和度画像と区別が可能な形態で、酸素飽和度画像と区別が可能な文字色で表示する。なお、特異領域と特定領域とにおける酸素飽和度の数値の表示形態については、視認しやすいものであればよく、同じとしてもよいし、異なるようにしてもよい。

【0075】

表示制御部６６は、数値表示位置決定部７３が決定した酸素飽和度の数値の数値表示位置である特異領域及び特定領域、ならびに、表示する酸素飽和度の数値に基づいて、酸素飽和度画像上酸素飽和度の数値を表示する。本実施形態において、表示制御部６６が酸素飽和度画像上に表示する酸素飽和度の数値の例を、図１４に示して説明する。酸素飽和度画像８５において、特異領域８９は、実線で囲まれた各小領域の箇所であり、小領域毎に、それぞれの小領域の酸素飽和度の数値が表示される。また、特定領域の中心部分である標準領域１９１は、実線で囲まれた小領域の箇所であり、ここに特定領域の酸素飽和度の数値が表示される。なお、図の煩雑さをさけるため、特定領域の中心の標準領域１９１のうちの一つのみに符号１９１を付している。

【0076】

図１５に示すように、モニタ１８においては、小領域を示すグリッド１９８（図１４参照）が表示されない態様で、酸素飽和度画像上に酸素飽和度の数値を表示した画像が表示される。なお、表示される酸素飽和度の数値の数を調整する、または、表示された酸素飽和度がどこの箇所の平均であるかを把握するために、指示により、グリッド１９８（図１４参照）をモニタ１８に表示させることもできる。

【0077】

なお、モニタ１８に表示される酸素飽和度画像及び酸素飽和度の数値は、酸素飽和度画像が作成される毎に順次更新される。したがって、酸素飽和度画像の更新により動画がモニタ１８に表示されるが、酸素飽和度の数値が目まぐるしく変更することを防止するために、酸素飽和度の数値は、一定期間更新しないで表示し、更新の際に最新の酸素飽和度の数値を表示するようにすることができる。

【0078】

次に、本実施形態における酸素飽和度観察モードにおいて、酸素飽和度画像上に酸素飽和度の数値を表示する一連の流れを、図１６に沿って説明する。まず、光源部２０が第１発光パターンにより白色光を発生し、発生した白色光を観察対象に照射する（Ｓ１１）。イメージセンサ４８は、白色光が照射された観察対象を撮像し、画像取得部５４は、Ｂ１画像信号、Ｇ１画像信号、Ｒ１画像信号の分光画像を取得する（Ｓ１２）。

【0079】

次に、光源部２０が第２発光パターンにより第２青色光ＢＬ、緑色光Ｇ、赤色光Ｇの混色光である酸素飽和度用照明光を発生し、発生した第２青色光ＢＬ、緑色光Ｇ、赤色光の混色光を観察対象に照射する（Ｓ１３）。イメージセンサ４８は第２青色光ＢＬ、緑色光Ｇ、赤色光の混色光が照射された観察対象を撮像する。そして、画像取得部５４は、Ｂ２画像信号、Ｇ２画像信号、Ｒ２画像信号の分光画像を取得する（Ｓ１４）。

【0080】

続いて、酸素飽和度算出部７０が、Ｂ２画像信号、Ｇ１画像信号及びＲ１画像信号を用いて、データ記憶部７１のＬＵＴを参照して、酸素飽和度を算出する（Ｓ１５）。そして、画像作成部７２が、酸素飽和度を画像化した酸素飽和度画像を生成する（Ｓ１６）。生成した酸素飽和度画像は、表示制御部６６がモニタ１８に順次表示する（Ｓ１７）。

【0081】

酸素飽和度観察モードにおいて、術者は、モニタ１８に表示された酸素飽和度画像を観察する。そして、術者が酸素飽和度をより詳細に確認したい場合は、酸素飽和度画像上に酸素飽和度の数値を表示させる（Ｓ１８でＹ）ために、内視鏡１２の指示部１３ｂを一度押下する（Ｓ１９）。指示部１３ｂの指示により、酸素飽和度画像上に酸素飽和度数値を表示するための、数値表示位置決定部による一連の処理が、自動で行われる。まず、数値表示位置決定部が、酸素飽和度の数値を表示する位置を段階的に決定する。最初に、想定関心領域に酸素飽和度の数値を表示するために、酸素飽和度画像を格子状に分割した小領域毎に、表層血管密度が予め設定した信号比用条件に合致する小領域（特異領域）が設定される（Ｓ２０）。そして、特異領域の酸素飽和度の代表値を算出する（Ｓ２１）。次に、特異領域以外の小領域を特定領域として設定する（Ｓ２２）。そして、特定領域の酸素飽和度の代表値を算出する（Ｓ２３）。酸素飽和度の数値が酸素飽和度画像上に的確に表示された画像（図１５）は、モニタ１８に表示される（Ｓ２４）。なお、術者が酸素飽和度の数値表示を望まない場合は（Ｓ１８でＮ）、白色光の発光（Ｓ１１）に戻り、酸素飽和度画像が更新される。

【0082】

［第２実施形態］
本実施形態では、想定関心領域を、酸素飽和度が局所的に異なる領域とする以外は、第１実施形態と同様である。酸素飽和度が局所的に異なる領域は、例えば、癌による低酸素領域が挙げられる。したがって、数値表示位置決定部７３は、小領域における酸素飽和度の代表値を算出し、この代表値が酸素飽和度用条件を満たす場合に、この領域を、局所領域として、数値表示位置に決定する。数値表示位置決定部７３は、小領域毎に、局所領域とするか否かを決定する。局所領域と決定された小領域には、酸素飽和度の数値を１つ表示する。

【0083】

局所領域において数値表示位置を決定するために、数値表示位置決定部７３は、すべての小領域（ｉ，ｊ）毎に酸素飽和度の代表値ＳＯ（ｉ，ｊ）を算出し、酸素飽和度の代表値ＳＯ（ｉ，ｊ）が酸素飽和度用条件を満たす場合、局所領域と決定する。

【0084】

代表値ＳＯ（ｉ，ｊ）は、次のようにして決定する。すなわち、図１７に示すように、酸素飽和度画像８５上の小領域（ｉ，ｊ）８６が有するすべての画素において酸素飽和度の数値を算出し、これらの酸素飽和度の数値の平均値を算出して、小領域（ｉ，ｊ）における、酸素飽和度の代表値ＳＯ（ｉ，ｊ）とする。

【0085】

酸素飽和度用条件は、酸素飽和度の代表値が小領域周辺の酸素飽和度よりも特定値以上大きい、または、特定値以上低いこととする。したがって、代表値ＳＯ（ｉ，ｊ）と周囲の小領域の酸素飽和度の数値とを比較し、代表値ＳＯ（ｉ，ｊ）が、小領域（ｉ，ｊ）の周辺の領域の酸素飽和度よりも特定値以上大きい、もしくは、特定値以上低い、もしくは両方である場合に、酸素飽和度用条件を満たすため、局所領域とする。なお、ここでいう両方の特定値は、それぞれ同じであっても異なっていても良い。

【0086】

本実施形態では、小領域（ｉ，ｊ）の周辺の領域として、小領域（ｉ，ｊ）を含み、かつ、１つの小領域（ｉ，ｊ）より広い領域を、周辺領域として設定する。本実施形態では、１つの小領域（ｉ，ｊ）の特定倍を有する領域を、周辺領域として設定する。周辺領域を小領域（ｉ，ｊ）の何倍とするかは、場合により任意に決定できる。図１８に示すように、本実施形態では、小領域（ｉ，ｊ）８６に対して縦５倍、横５倍である、小領域が２５個分の略正方形の領域を周辺領域１９９とする。したがって、周辺領域１９９は、小領域（ｉ，ｊ）８６を中心とした、小領域（ｉ－２，ｊ－２）、小領域（ｉ＋２，ｊ－２）、小領域（ｉ＋２，ｊ＋２）、小領域（ｉ－２，ｊ＋２）の四点を頂点とする四角形の範囲に設定する。なお、任意の小領域（ｉ，ｊ）８６の周辺の領域が、２５個分の周辺領域１９９に足りない場合は、隣接した領域を複製して使用する。

【0087】

特定値について、本実施形態では、小領域（ｉ，ｊ）の周辺領域における、酸素飽和度の代表値ＳＯ（ｉ，ｊ）の平均と標準偏差とから算出される値を、特定値とする。したがって、小領域（ｉ，ｊ）毎の酸素飽和度の代表値２５個を対象として、平均及び標準偏差を算出し、代表値ＳＯ（ｉ，ｊ）が、上記平均と標準偏差の和以上または平均と標準偏差の差以下である場合、数値表示位置決定部７３は、小領域（ｉ，ｊ）を数値表示位置と決定する。すべての小領域（ｉ，ｊ）において、酸素飽和度用条件が合致するか否かを調べる。

【0088】

図１８に示すように、より具体的には、小領域（ｉ，ｊ）の周辺領域１９９に含まれる２５箇所の小領域において、小領域毎に酸素飽和度の代表値ＳＯ（ｉ，ｊ）を算出する。算出した２５個の酸素飽和度の代表値ＳＯ（ｉ，ｊ）を対象として、平均μと標準偏差σとを算出する。図１９に示すように、２５個の酸素飽和度ＳＯ（ｉ，ｊ）の分布曲線１００において、小領域（ｉ，ｊ）の酸素飽和度の代表値ＳＯ（ｉ，ｊ）が、平均μから標準偏差σ分以上離れている場合に、酸素飽和度用条件を満たす。なお、分布曲線１００のＸ軸は、代表値ＳＯ（ｉ，ｊ）の値、Ｙ軸は、代表値ＳＯ（ｉ，ｊ）の個数である。したがって、小領域（ｉ，ｊ）の酸素飽和度の代表値ＳＯ（ｉ，ｊ）が、平均μ＋標準偏差σの特定値以上である場合、酸素飽和度用条件該当値１０１に該当するため、局所領域として、この小領域（ｉ，ｊ）を数値表示位置に決定する（図１９の右の斜線部分）。同様に、小領域（ｉ，ｊ）の酸素飽和度の代表値ＳＯ（ｉ，ｊ）が、平均μ－標準偏差σの特定値以下である場合も、酸素飽和度用条件該当値１０２に該当するため、局所領域として、この小領域（ｉ，ｊ）を数値表示位置に決定する（図１９の左の斜線部分）。

【0089】

局所領域において表示される酸素飽和度の数値は、本実施形態では、第１実施形態と同様に、局所領域である小領域（ｉ，ｊ）が含む画素すべてにおいて算出された酸素飽和度の平均値とする。

【0090】

数値表示位置決定部７３は、次に、局所領域以外の領域である標準領域において、数値表示位置を決定する。すなわち、数値表示位置決定部７３は、局所領域であるとして、数値表示位置に決定された小領域（ｉ，ｊ）以外の小領域（ｉ，ｊ）において、数値表示位置を決定する。本実施形態において、局所領域以外の小領域（ｉ，ｊ）は、図１９において、酸素飽和度の代表値ＳＯ（ｉ、ｊ）が、平均μから標準偏差σ分離れていない場合であり、酸素飽和度用条件非該当値１０３に存在する場合（μ－σ＜代表値ＳＯ（ｉ，ｊ）＜μ＋σ）、酸素飽和度用条件に該当しない標準領域となる。

【0091】

したがって、本実施形態によれば、酸素飽和度用条件により、酸素飽和度の代表値が、領域周辺の酸素飽和度よりも特定値以上大きい、または、特定値以上低い領域を数値表示位置に決定するため、酸素飽和度が局所的に異なる領域を数値表示位置に決定し、酸素飽和度の数値を表示することができる。標準領域における数値表示位置の決定方法は、第１実施形態と同様である。

【0092】

表示制御部６６は、第１実施形態と同様に、数値表示位置決定部７３が決定した酸素飽和度の数値の数値表示位置に基づいて、酸素飽和度の数値を、酸素飽和度画像上に表示する。本実施形態において、表示制御部６６が、数値表示位置決定部７３が決定した酸素飽和度の数値の数値表示位置である局所領域及び特定領域、ならびに、表示のための酸素飽和度の数値に基づいて、酸素飽和度画像上に表示する。酸素飽和度の数値の例を、図２０に示す。本実施形態では、局所領域が、特異領域８９であり、局所領域以外の領域が、標準領域である。酸素飽和度画像８５において、特異領域８９において、小領域毎に、それぞれの小領域の酸素飽和度の代表値が表示される。また、特定領域の中心の標準領域１９１は、小領域１個分が、実線で囲まれた場所であり、ここでは、特定領域の酸素飽和度の数値が表示される。なお、図の煩雑さをさけるため、特異領域８９のうちの一つのみに、また、特定領域の中心の標準領域１９１のうちの一つのみに、符号を付している。また、モニタにおいては、図２１のように、小領域を示すグリッド１９８（図１４参照）が表示されない態様で、酸素飽和度画像上に酸素飽和度の数値を表示した画像が表示される。

【0093】

［第３実施形態］
本実施形態では、想定関心領域を、表層血管密度が高い領域であり、かつ、酸素飽和度が局所的に異なる領域とする以外は、第１実施形態または第２実施形態と同様である。したがって、第１実施形態または第２実施形態と同様に、数値表示位置決定部７３は、段階的に酸素飽和度の数値の表示位置を決定する。まず、表層血管密度が高い領域であり、かつ、酸素飽和度が局所的に異なる領域において、数値表示位置を決定し（論理積特異領域）、数値表示位置と決定された以外の領域、すなわち、論理和特異領域以外の領域（標準領域）において、数値表示位置を決定する。したがって、論理積特異領域は、表層血管密度が高い領域と、酸素飽和度が局所的に異なる領域との、論理積であり、標準領域は、表層血管密度が高い領域と、酸素飽和度が局所的に異なる領域との、排他的論理和である領域である。

【0094】

数値表示位置決定部７３は、第１実施形態と同様にして、すべての小領域（ｉ，ｊ）において、Ｂ１画像及びＧ１画像との異なる分光画像間の画素値の比を示す信号比の代表値を算出し、信号比が信号比用条件を満たすか否かを調べ、信号比用条件が合致する小領域（ｉ，ｊ）を決定する。また、第２実施形態と同様にして、すべての小領域（ｉ，ｊ）において、酸素飽和度の代表値が酸素飽和度用条件を満たすか否かを調べ、酸素飽和度用条件が合致する小領域（ｉ，ｊ）を決定する。論理積特異領域は、表層血管密度が高い領域と、酸素飽和度が局所的に異なる領域との、論理積であるので、小領域（ｉ，ｊ）が信号比用条件と、酸素飽和度条件との、両方に合致する場合に論理積特異領域であると決定し、この論理積特異領域を数値表示位置と決定する。

【0095】

数値表示位置決定部７３は、次に、論理積特異領域以外の領域である標準領域において、数値表示位置を決定する。本実施形態では、標準領域は、表層血管密度が高い領域と、酸素飽和度が局所的に異なる領域との、排他的論理和であるので、標準領域は、１）表層血管密度が高い領域であるが、酸素飽和度が局所的に異なる領域ではない領域、２）表層血管密度が高い領域ではないが、酸素飽和度が局所的に異なる領域、または、３）表層血管密度が高い領域ではなく、かつ、酸素飽和度が局所的に異なる領域ではない領域、のうちのいずれかである。標準領域における数値表示位置の決定方法は、第１実施形態または第２実施形態と同様である。

【0096】

表示制御部６６は、第１実施形態または第２実施形態と同様に、数値表示位置決定部７３が決定した論理積特異領域に基づいて、酸素飽和度の数値を、酸素飽和度画像上に表示する。本実施形態において、表示制御部６６が、数値表示位置決定部７３が決定した論理積特異領域、及び、表示のための酸素飽和度の数値に基づいて、酸素飽和度画像上に酸素飽和度の数値を表示した例を、図２２に示す。論理積特異領域及び標準領域における酸素飽和度の数値の表示方法は、第１実施形態または第２実施形態における酸素飽和度の数値の表示方法と同様とすることができる。酸素飽和度画像８５において、論理積特異領域１０４において、小領域毎に、それぞれの小領域の酸素飽和度の代表値が表示される。また、特定領域の中心は、標準領域１９１の位置の、線で囲まれた小領域の箇所であり、ここでは、特定領域の酸素飽和度の数値が表示される。なお、図の煩雑さをさけるため、論理積特異領域１０４のうちの一つのみに、及び、特定領域の中心の標準領域１９１のうちの一つのみに、符号を付している。また、モニタにおいては、図２３のように、小領域を示すグリッド１９８（図１４参照）が表示されない態様で、酸素飽和度画像上に酸素飽和度の数値を表示した画像が表示される。

【0097】

以上のように、内視鏡システム１０を構成することにより、酸素飽和度の数値を酸素飽和度画像上に表示する際に、数値表示位置として、酸素飽和度が周囲と異なる場所を重点的に表示させるのみならず、酸素飽和度画像全体の酸素飽和度も適度に表示させることができる。これにより、酸素飽和度イメージング機能を有する内視鏡装置において、病変部と正常部の酸素飽和度の微妙な違いを評価したい場合、酸素飽和度の高低を疑似カラーで表示する場合よりも、酸素飽和度の分布の観察と具体的な数値の把握を同時に行うことができる。また、酸素飽和度が数値で表示されるため、酸素飽和度自体を詳細に把握できるとともに、周辺との差も、詳細に把握することができる。さらに、酸素飽和度の具体的な数値により症状の程度等を推測することが可能である。

【0098】

また、上記のような酸素飽和度の数値の表示は、術者がスコープのボタン押下など簡単な操作により自動で行われるため操作が煩雑となることが避けられる。すなわち、内視鏡操作者によるボタン押下など簡単な操作で、酸素飽和度画像上で、周囲と酸素飽和度値または血管構造が異なる想定関心領域に数値が重畳表示される。また、想定関心領域以外の特徴が乏しい領域においても適当な間隔で数値が表示され、酸素飽和度の分布の観察と具体的な数値の把握を同時に行うことができる。

【0099】

また、周辺と酸素飽和度が異なる特異的な領域として、表層血管密度が高い領域、または、酸素飽和度が局所的に異なる領域を選択した場合、癌等の病変を詳細に把握することが可能となる。また、酸素飽和度の数値が表示されている箇所が、注目すべき領域であることが容易に判定でき、病変の見逃しを防ぐことができる。

【0100】

上記の内視鏡システム１０の作動方法は、画像取得部が、観察対象を撮像して得られる分光画像を複数取得する画像取得ステップと、酸素飽和度算出部が、複数の分光画像に基づいて、観察対象の酸素飽和度を算出する酸素飽和度算出ステップと、画像作成部が、酸素飽和度を画像化した酸素飽和度画像を作成する画像作成ステップと、数値表示位置決定部が、表示部に表示された酸素飽和度画像上に、酸素飽和度の数値を表示する数値表示位置を、分光画像もしくは酸素飽和度、または分光画像及び酸素飽和度の両方に基づいて決定する数値表示位置決定ステップと、表示制御部が、酸素飽和度の数値を、数値表示位置に基づいて酸素飽和度画像上に表示する表示制御ステップとを備える。

【0101】

上記実施形態において、制御部５２、画像取得部５４、画像処理部６１、又は表示制御部６６等といった各種の処理を実行する処理部（processing unit)のハードウェア的な構造は、次に示すような各種のプロセッサ（processor）である。各種のプロセッサには、ソフトウエア（プログラム）を実行して各種の処理部として機能する汎用的なプロセッサであるＣＰＵ（Central Processing Unit)、ＧＰＵ（Graphical Processing Unit）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）などの製造後に回路構成を変更可能なプロセッサであるプログラマブルロジックデバイス（Programmable Logic Device:ＰＬＤ）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）などの特定の処理を実行させるために専用に設計された回路構成を有するプロセッサである専用電気回路などが含まれる。

【0102】

１つの処理部は、これら各種のプロセッサのうちの１つで構成されてもよいし、同種または異種の２つ以上のプロセッサの組み合せ（例えば、複数のＦＰＧＡや、ＣＰＵとＦＰＧＡの組み合わせ、ＧＰＵとＣＰＵの組み合わせ）で構成されてもよい。また、複数の処理部を１つのプロセッサで構成してもよい。複数の処理部を１つのプロセッサで構成する例としては、第１に、クライアントやサーバなどのコンピュータに代表されるように、１つ以上のＣＰＵとソフトウエアの組み合わせで１つのプロセッサを構成し、このプロセッサが複数の処理部として機能する形態がある。第２に、システムオンチップ（System On Chip:ＳｏＣ）などに代表されるように、複数の処理部を含むシステム全体の機能を１つのＩＣ（Integrated Circuit）チップで実現するプロセッサを使用する形態がある。このように、各種の処理部は、ハードウェア的な構造として、上記各種のプロセッサを１つ以上用いて構成される。

【0103】

さらに、これらの各種のプロセッサのハードウェア的な構造は、より具体的には、半導体素子などの回路素子を組み合わせた形態の電気回路（circuitry）である。

【0104】

本発明は、下記の別形態によっても実施可能である。
内視鏡システムのプロセッサ装置において、
観察対象を撮像して得られる分光画像を複数取得し、
複数の分光画像に基づいて、観察対象の酸素飽和度を算出し、
酸素飽和度を画像化した酸素飽和度画像を作成し、
表示部に表示された酸素飽和度画像上に、酸素飽和度の数値を表示する数値表示位置を、分光画像もしくは酸素飽和度、または分光画像及び酸素飽和度の両方に基づいて決定し、
数値表示位置に基づいて、酸素飽和度の数値を表示する制御を行うプロセッサ装置。

【符号の説明】

【0105】

１０ 内視鏡システム
１２ 内視鏡
１２ａ 挿入部
１２ｂ 操作部
１２ｃ 湾曲部
１２ｄ 先端部
１２ｅ アングルノブ
１３ａ モード切替部
１３ｂ 指示部
１３ｃ ズーム操作部
１４ 光源装置
１６ プロセッサ装置
１８ モニタ
１９ コンソール
２０ 光源部
２０ａ ＢＳ光源
２０ｂ ＢＬ光源
２０ｃ Ｇ光源
２０ｄ Ｒ光源
２２ 光源制御部
３０ａ 照明光学系
３０ｂ 撮像光学系
４１ ライトガイド
４５ 照明レンズ
４６ 対物レンズ
４７ ズームレンズ
４８ イメージセンサ
５２ 制御部
５４ 画像取得部
５６ ＤＳＰ
５８ ノイズ低減部
５９ 変換部
６１ 画像処理部
６２ 通常処理部
６３ 特殊処理部
６６ 表示制御部
７０ 酸素飽和度算出部
７１ データ記憶部
７２ 画像作成部
７３ 数値表示位置決定部
７５ １００％の等値線
７６ ０％の等値線
７７ 酸化ヘモグロビンの吸光特性
７８ 還元ヘモグロビンの吸光特性
８５ 酸素飽和度画像
８６ 小領域
８７ 低酸素領域
８８ 血管
８９ 特異領域
９０ 表
１９１、１９３ 標準領域
１９２、１９４ 特定領域
１９５ 表
１９６ 表
１９８ グリッド
１９９ 周辺領域
１００ 酸素飽和度代表値分布曲線
１０１、１０２ 酸素飽和度用条件該当値
１０３ 酸素飽和度用条件非該当値
１０４ 論理積特異領域
Ｓ１１～Ｓ２４ ステップ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】