[发明专利]电子内窥镜设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种电子内窥镜设备，其能够在活体组织处发射不同波长的光并且能够捕捉光谱图像。

背景技术

最近，如例如在日本专利临时公开第JP2007-135989A号中所描述的，已经提出了具备捕捉光谱图像的功能的电子内窥镜。使用这样的电子内窥镜，能够获得包含在消化器官(例如，胃或直肠)中的活体组织(比如黏膜)的光谱特性(光吸收特性的频率特征)的图像信息。已知的是，活体组织的光谱特性反映关于包含在目标活体组织的表面层附近的成分的类型或密度的信息。具体而言，活体组织的光谱特性可以通过将构成活体组织的多种主要成分的光谱特性叠加而获得。

活体组织中的病变部分可能包含更大量的在活体组织的健康部分中很少包含的物质。因此，包含病变部分的活体组织的光谱特性可能趋于与仅包含健康部分的活体组织的光谱特性有所不同。因此，当健康部分和病变部分的光谱特性彼此不同时，能够通过比较健康部分和病变部分的光谱特性来确定活体组织是否包含任何的病变部分。

同时，已经研究了在人体皮肤或黏膜上的散射系数的波长特征，而且已有报道称，在从400到2,000nm的波长范围内的在活体组织上散射的波长特征基本上与瑞利散射和米氏散射的叠加波长特征一致(A.N.Bashkatov等，包括其他三位作者，“Optical properties of human skin,subcutaneous and mucous tissues in the wavelength range from 400to2000nm”，JOURNAL OF PHYSICS D：APPLIED PHYSICS，2005，第38卷，第2543-2555页，下文中称为“非专利文件1”)。

发明内容

虽然活体组织的内窥镜图像主要由在活体组织的表面上反射的观察光形成，但是观察光可能不仅包括在活体组织的表面上反射的光，而且包括在活体组织中引起的散射光。然而，虽然难以准确地确定在捕捉图像中散射光的影响程度，但是照惯例，在光谱图像的分析中已经忽略了散射光的影响。本发明的发明人已经找到通过使用光谱图像数据来定量评估散射光的影响的方法，并且通过根据该方法评估观察光(即，观察图像)，发明人发现在观察光中的散射光的影响程度大于已被相信的程度，使得更大的散射光的影响程度在活体组织的光谱特性的评估中引起噪声。

做出本发明以解决上述情况。也就是说，本发明的目标为提供这样一种电子内窥镜设备，其能够消除散射光等的影响并且显示高度对比的图像，在该图像中，病变部分和健康部分是可以容易地识别的。

为实现上述目标，根据本发明的电子内窥镜设备设置有：光谱图像捕捉构件，所述光谱图像捕捉构件用于在体腔中在预定波长范围之内捕捉光谱图像，并且获得光谱图像数据；光谱分解构件，所述光谱分解构件用于通过进行回归分析将所述光谱图像数据中包含的每个像素的光谱数据分解为多个预定分量光谱；光谱合成构件，所述光谱合成构件用于通过移除多个分量光谱中的至少一个来产生合成图像数据，以便重构多个预定分量光谱；以及显示构件，所述显示构件用于基于所述合成图像数据来显示屏幕。

根据该配置，合成图像数据在作为噪声分量的分量光谱被移除之后产生；因此，可以显示提供高对比度并且健康部分和病变部分可以容易地得到辨认的图像。

可选地，所述多个分量光谱包括例如氧合血红蛋白的吸收光谱、脱氧血红蛋白的吸收光谱以及散射系数的光谱。所述光谱分解构件可以配置为在所述光谱数据作为客观变量并且所述氧合血红蛋白的吸收光谱、所述脱氧血红蛋白的吸收光谱以及所述散射系数的光谱作为解释变量的情况下进行所述回归分析。可选地，所述光谱合成构件可以配置为重构所述氧合血红蛋白的吸收光谱和所述脱氧血红蛋白的吸收光谱。在该情况下，所述散射系数的光谱优选包括瑞利散射中散射系数的光谱和米氏散射中散射系数的光谱。根据这些配置，通过消除散射光的影响，可以获得更准确的氧合血红蛋白与脱氧血红蛋白的回归系数，而且可以产生特定于目标的合成图像数据(比如依据氧合血红蛋白与脱氧血红蛋白的浓度)。

可选地，所述多个分量光谱可以包括指示特定于所述电子内窥镜设备的偏差的光谱。根据该配置，特定于设备的偏差被移除；因此，不需校正电子内窥镜设备。

可选地，所述光谱合成构件可以配置为获得重构分量光谱的平均值并且在所述平均值作为像素值的情况下产生所述合成图像数据。根据该配置，可以容易地产生依据氧合血红蛋白与脱氧血红蛋白的浓度的合成图像数据。