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JP5259885B2 - 光学測定装置、内視鏡システムおよび光学測定プログラム - Google Patents

光学測定装置、内視鏡システムおよび光学測定プログラム Download PDF

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Description

この発明は、生体組織の光学特性を測定する光学測定装置、内視鏡システムおよび光学測定プログラムに関する。
近年、空間コヒーレンス長の短いインコヒーレント光をプローブ先端から散乱体である生体組織に照射し、その散乱光の強度分布を測定することによって、散乱体の性状を検出するLEBS(Low−Coherence Enhanced Backscattering)技術を用いた光学測定装置が提案されている(たとえば、例えば特許文献1〜4を参照)。このような光学測定装置は、消化器等の臓器を観察する内視鏡と組み合わせることによって、散乱体である生体組織等の対象物の光学測定を行なう。
この、LEBS技術を用いた光学測定装置は、所望の複数の角度の散乱光を受光ファイバで取得することによって生体組織の散乱光の強度分布を測定し、この測定結果をもとに複数種の演算処理を行うことによって、生体組織に関わる特性値を取得する。
国際公開WO2007/133684号 米国特許出願公開第2008/0037024号明細書 米国特許第7652881号明細書 米国特許出願公開第2009/0003759号明細書
ここで、上述した光学測定装置では、プローブの先端が、臓器の蠕動等によって生体組織表面に安定して固定できない場合には、有効な測定結果を得られないことが多い。そして、一般的に、消化器等の臓器の測定時には、拍動による動き、または、蠕動によって、プローブの先端を生体組織上の測定位置に固定させることが困難な場合が多い。また、測定中に内視鏡の観察光が迷光として障害となる場合もあり、この場合には、生体組織の戻り光を正確に測定することが難しい。
このように、光学測定装置では、有効な測定結果が常に取得できるとは限らない。さらに、操作者は、再度の検査を避けるために、実際に有効な測定結果が得られているか否かを、測定を行いながら確認する場合が多い。しかしながら、光学測定装置で得られる結果は、内視鏡のように視認しただけでエラーの有無が判別可能である画像ではなく、複数の角度の戻り光の強度分布を示す信号波形や、特性値を示す数値データである。このため、操作者は、このような信号波形や数値データを確認しただけで、得られた測定結果や演算結果が有効なものであるか否かを、その場で判別することは難しく、測定結果や演算結果の有効性を測定中に判別することは操作者の負担となっていた。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、操作者による有効な測定結果の選別に対する負担を軽減し、操作者が所望する項目の測定結果等の取得処理を効率化することができる光学測定装置、内視鏡システムおよび光学測定プログラムを提供することを目的とする。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる光学測定装置は、生体組織の光学特性を測定する光学測定装置において、前記生体組織へ出射するための照射光を供給する光源部と、前記生体組織からの反射光および/または散乱光を測定する測定部と、前記測定部による測定結果をもとに複数種の演算処理を行う演算部と、前記演算部による前記複数種の演算処理のいずれかの演算結果をもとに前記測定部による測定結果が有効であるか否かを評価する有効性評価部と、少なくとも前記有効性評価部の評価結果を出力する出力部と、前記測定部による測定結果の採用を指示する指示情報を入力する入力部と、前記有効性評価部による評価結果と前記入力部によって入力された指示情報とをもとに前記測定部による測定結果を採用するか否かを判断する判断部と、を備えることを特徴とする。
また、本発明にかかる光学測定装置は、前記演算部は、前記複数種の演算処理を行うことによって、前記生体組織に関わる特性値を演算し、前記有効性評価部は、前記演算部が演算した前記特性値をもとに前記測定結果が有効であるか否かを評価することを特徴とする。
また、本発明にかかる光学測定装置は、前記有効性評価部は、前記演算部による演算過程において得られた演算結果をもとに前記測定結果が有効であるか否かを評価することを特徴とする。
また、本発明にかかる光学測定装置は、前記判断部は、前記指示情報が前記入力部から入力された場合には前記有効性評価部による評価結果に関わらず前記測定結果を採用することを特徴とする。
また、本発明にかかる光学測定装置は、前記判断部は、前記指示情報が前記入力部から入力された場合であっても前記有効性評価部が該測定結果を有効でないと評価した場合には前記測定結果を採用しないことを特徴とする。
また、本発明にかかる光学測定装置は、前記判断部は、前記有効性評価部が前記測定結果は有効でないと評価した場合、前記入力部に対し、該測定結果の採用を指示する指示情報の受け付けを禁止することを特徴とする。
また、本発明にかかる光学測定装置は、前記演算部は、前記判断部が前記測定結果を採用すると判断した場合、前記有効性評価部が有効であると判断した前記測定結果のうち、前記判断部によって採用を判断された測定結果の直近の測定結果をもとに前記生体組織に関わる特性値を演算し、前記出力部は、前記直近の測定結果をもとに前記演算部によって演算された前記特性値を出力することを特徴とする。
また、本発明にかかる光学測定装置は、前記光源部、前記測定部、前記演算部、前記有効性評価部、前記出力部、前記入力部および前記判断部が設けられた本体装置と、前記光源部によって供給された光を伝導して前記生体組織へ出射する照射ファイバと、前記生体組織からの反射光および/または散乱光を受光して前記測定部に出力する受光ファイバとを有し、前記本体装置に着脱可能なプローブと、を備えることを特徴とする。
また、本発明にかかる光学測定装置は、前記有効性評価部は、予め設定された閾値または予め設定された許容範囲と前記複数種の演算処理のいずれかの演算結果とを比較することによって、前記測定部による測定結果が有効であるか否かを評価することを特徴とする。
また、本発明にかかる内視鏡システムは、先端に設けられた撮像部と、内部に設けられたチャネルとを有する内視鏡と、前記内視鏡の前記チャネルを経由して被検体内に先端が導入されるプローブと、前記プローブが着脱可能に装着される本体装置とを有する光学測定装置と、前記撮像部の撮像視野に照射される光を供給する光源装置と、前記撮像部によって撮像された画像信号を処理する信号処理装置と、前記信号処理装置によって処理された画像を表示する表示装置と、を備え、前記本体装置は、生体組織へ出射するための照射光を供給する光源部と、前記生体組織からの反射光および/または散乱光を測定する測定部と、前記測定部による測定結果をもとに複数種の演算処理を行う演算部と、前記演算部による前記複数種の演算処理のいずれかの演算結果をもとに前記測定部による測定結果が有効であるか否かを評価する有効性評価部と、少なくとも前記有効性評価部の評価結果を出力する出力部と、前記測定部による測定結果の採用を指示する指示情報を入力する入力部と、前記有効性評価部による評価結果と前記入力部によって入力された指示情報とをもとに前記測定部による測定結果を採用するか否かを判断する判断部と、を有し、前記プローブは、前記光源部によって供給された光を伝導して前記生体組織へ出射する照射ファイバと、前記生体組織からの反射光および/または散乱光を受光して前記測定部に出力する受光ファイバとを有することを特徴とする。
また、本発明にかかる内視鏡システムは、前記出力部は、前記有効性評価部の評価結果を前記表示装置に出力し、前記表示装置は、前記出力部によって出力された前記有効性評価部の評価結果を表示することを特徴とする。
また、本発明にかかる内視鏡システムは、前記演算部は、前記判断部が前記測定結果を採用すると判断した場合、前記有効性評価部が有効であると判断した前記測定結果のうち、前記判断部によって採用を判断された測定結果の直近の測定結果をもとに前記生体組織に関わる特性値を演算し、前記出力部は、前記直近の測定結果をもとに前記演算部によって演算された前記特性値を前記表示装置に出力し、前記表示装置は、前記出力部によって出力された前記直近の測定結果をもとに演算部によって演算された特性値を表示することを特徴とする。
また、本発明にかかる光学測定プログラムは、生体組織の光学特性を測定する光学測定装置に光学測定処理を実行させる光学測定プログラムにおいて、光源装置に前記生体組織へ光を出射させて、前記生体組織からの反射光および/または散乱光を測定する測定手順と、前記測定手順における測定結果をもとに複数種の演算処理を行う演算手順と、前記演算手順における前記複数種の演算処理のいずれかの演算結果をもとに前記測定手順における測定結果が有効であるか否かを評価する有効性評価手順と、少なくとも前記有効性評価手順における評価結果を出力装置に出力させる出力手順と、前記測定手順における測定結果の採用を指示する指示情報を入力装置から入力させる入力手順と、前記有効性評価手順における評価結果と前記入力手順において入力された指示情報とをもとに前記測定手順による測定結果を採用するか否かを判断する判断手順と、を含むことを特徴とする。
本発明によれば、演算部による複数種の演算処理のいずれかの演算結果をもとに測定部による測定結果が有効であるか否かを評価する有効性評価部と、少なくとも有効性評価部の評価結果を出力する出力部と、測定部による測定結果の採用を指示する指示情報を入力する入力部と、有効性評価部による評価結果と前記入力部によって入力された指示情報とをもとに測定部による測定結果を採用するか否かを判断する判断部と、を備えることによって、操作者自身が有効な測定結果を判別する必要がなくなるため、操作者による有効な測定結果の選別に対する負担を軽減し、操作者が所望する項目の測定結果等の取得処理を効率化することができる。
図1は、実施の形態にかかる光学測定装置の概略構成を示す模式図である。 図2は、内視鏡システムの構成と、光学測定装置1におけるプローブ3の取り付けとを示す図である。 図3は、図1に示す光学測定装置1の光学測定処理手順を示すフローチャートである。 図4は、図2に示す表示画面の一例を示す図である。 図5は、図3に示すステップS8およびステップS9の処理内容を説明する図である。 図6は、図2に示す光学測定装置の測定状態を説明する図である。 図7は、図2に示す光学測定装置の測定状態を説明する図である。 図8は、図2に示す表示画面の他の例を示す図である。 図9は、図2に示すディスプレイの表示画面の一例を示す図である。 図10は、図2に示す光学測定装置の変形例1における光学測定処理手順を示すフローチャートである。 図11は、図2に示す光学測定装置の変形例2における光学測定処理手順を示すフローチャートである。 図12は、図2に示す光学測定装置の変形例3における光学測定処理手順を示すフローチャートである。 図13は、図2に示す光学測定装置の変形例4における光学測定処理手順を示すフローチャートである。 図14は、図2に示す光学測定装置の変形例5における光学測定処理手順を示すフローチャートである。
以下、図面を参照して、この発明にかかる光学測定装置、内視鏡システムおよび光学測定プログラムの好適な実施の形態を詳細に説明する。なお、この実施の形態によってこの発明が限定されるものではない。また、図面の記載において、同一の部分には同一の符号を付している。
(実施の形態)
図1は、本実施の形態にかかる光学測定装置の概略構成を示す模式図である。
図1に示すように、本実施の形態にかかる光学測定装置1は、生体組織に対して光学測定を行って測定対象の散乱体である生体組織に関わる特性値を演算する本体装置2と、生体組織に導入されるプローブ3とを備える。プローブ3は、基端から供給された光を先端から測定対象に対して出射するとともに、先端から入射した生体組織からの戻り光である反射光、散乱光を、基端から本体装置2に出力する。
本体装置2は、電源21、光源部22、接続部23、測定部24、入力部25、出力部26、制御部27、記憶部28および外部通信部29を備える。
電源21は、本体装置2の各構成要素に電力を供給する。
光源部22は、生体組織に照射する光を発する。光源部22は、白色LED(Light Emitting Diode)、キセノンランプまたはハロゲンランプ等のインコヒーレント光源と、一または複数のレンズとを用いて実現される。光源部22は、インコヒーレント光を、所定タイミングにしたがってプローブ3に供給する。
接続部23は、プローブ3の基端を本体装置2に着脱自在に接続する。接続部23は、光源部22が発する光をプローブ3に供給するとともに、プローブ3から出力された散乱光を測定部24に出力する。
測定部24は、プローブ3から出力された光であって生体組織からの戻り光を測定する。測定部24は、分光器を用いて実現される。測定部24は、プローブ3から出力された戻り光のスペクトル成分および強度等を測定して、波長ごとの測定を行なう。測定部24は、測定結果を制御部27に出力する。測定部24は、光源部22による発光処理に対応した所定の測定タイミングで戻り光の測定処理を繰り返し行う。
入力部25は、プッシュ式のスイッチ等を用いて実現され、スイッチ等が操作されることによって、本体装置2の起動を指示する指示情報や他の各種指示情報を受け付けて制御部27に入力する。
出力部26は、光学測定装置1における各種処理に関する情報を出力する。出力部26は、ディスプレイなどで構成される表示部26aを有する。出力部26は、スピーカまたはモータ等を用いて実現し、画像情報、音声情報または振動を出力することによって、光学測定装置1における各種処理に関する情報を出力するようにしてもよい。
制御部27は、本体装置2の各構成要素の処理動作を制御する。制御部27は、CPU(Central Processing Unit)およびRAM(Random Access Memory)等の半導体メモリを用いて実現される。制御部27は、本体装置2の各構成要素に対する指示情報やデータの転送等を行うことによって、本体装置2の動作を制御する。
制御部27は、演算部27a、有効性評価部27bおよび判断部27cを有する。
演算部27aは、測定部24による測定結果をもとに複数種の演算処理を行い、生体組織に関わる特性値を演算する。演算部27aは、たとえば、測定部24が測定した生体組織からの戻り光の強度分布の補正処理、反射率取得用演算処理、所定波長範囲の戻り光強度に対する積分処理、信号波形のスロープを取得するための波長間演算処理、波形の周波数を取得するためのフーリエ解析処理、2つの所定波長の強度比を取得する強度比取得用処理、ヘモグロビン量取得のために行う既知のヘモグロビン波形との相関取得用演算処理、モンテカルロ法を使用した散乱係数取得用演算処理および吸収係数取得用演算処理、Mie散乱法を用いた細胞核サイズ取得用演算処理、クロマチン量取得用演算処理などの演算処理を行う。演算部27aが演算する特性値であって、取得対象とされた特性値の種別は、たとえば、操作者による操作によって入力部25から入力された指示情報にしたがって設定される。
有効性評価部27bは、演算部27aによる複数種の演算処理のいずれかの演算結果をもとに測定部24による測定結果が有効であるか否かを評価する。有効性評価部27bは、有効であると判断された演算結果をもとに予め設定された閾値と、複数種の演算処理のいずれかの演算結果とを比較することによって、測定結果が有効であるか否かを評価する。あるいは、有効性評価部27bは、有効であると判断された複数の演算結果をもとに予め設定された許容範囲と、複数種の演算処理のいずれかの演算結果とを比較することによって、測定結果が有効であるか否かを評価する。本実施の形態では、有効性評価部27bは、最終的な取得対象として設定された特性値に対して有効性評価を行う。
有効性評価部27bによる評価結果は、出力部26によって出力される。操作者は、出力部26によって出力された測定結果の有効性評価結果を確認し、測定結果を採用する場合には入力部25を操作する。この操作者の操作に応じて、入力部25は、測定結果の採用を指示する指示情報を入力する。
判断部27cは、有効性評価部27bによる評価結果と、入力部25によって入力された指示情報とをもとに測定部24による測定結果を採用するか否かを判断する。判断部27cは、測定結果の採用を指示する指示情報が入力部25から入力された場合には、有効性評価部27bによる有効性評価の結果に関わらず測定結果を採用する。すなわち、判断部27cは、有効性評価部27bが有効でないと評価した測定結果であっても、測定結果の採用を指示する指示情報が入力部25から入力された場合には該測定結果を採用する。判断部27cは、測定結果の採用を指示する指示情報が入力部25から入力されない場合には、有効性評価部27bによる有効性評価の結果に関わらず測定結果を採用しない。
演算部27aは、判断部27cが測定結果を採用すると判断した場合、有効性評価部27bが有効であると評価した測定結果のうち、採用を判断された測定結果の直近の測定結果をもとに特性値を演算する。出力部26は、この直近の測定結果をもとに演算部27aによって演算された特性値を出力する。
記憶部28は、光学測定装置1に光学測定処理を実行させる光学測定プログラムを記憶するとともに、光学測定処理に関する各種情報を記憶する。記憶部28は、判断部27cが採用すると判断した測定結果や、演算部27aが演算した特性値を記憶する。
外部通信部29は、通信インターフェース等を用いて構成されており、インターネット等を介して通信接続された外部装置から光学測定処理に関する情報を受信するとともに、測定結果や演算結果を含む各種データ等を外部に送信する。
プローブ3は、一または複数の光ファイバを用いて実現される。たとえば、プローブ3は、測定対象に光源から供給された光を伝導して生体組織へ出射する照射ファイバと、測定対象からの戻り光が入射する受光ファイバとを有する。LEBS技術を用いる場合には、散乱角度の異なる少なくとも2つの散乱光をそれぞれ受光するため、複数の受光ファイバが設けられる。プローブ3は、本体装置2の接続部23に着脱自在に接続される基端部31と、可撓性を有する可撓部32と、光源部22から供給された光が出射するとともに測定対象からの散乱光が入射する先端33とを有する。
この光学測定装置1は、たとえば、消化器等の臓器を観察する内視鏡システムに組み合わされる。
図2は、内視鏡システムの構成と、光学測定装置1におけるプローブ3の取り付け態様とを示す図である。図2において、操作部13の側部より延伸する可撓性のユニバーサルコード14は、光源装置5に接続するとともに、内視鏡4の先端部16において撮像された被検体画像を処理する信号処理装置6に接続する。信号処理装置6は、ディスプレイ7と接続する。ディスプレイ7は、信号処理装置6が処理した被検体画像を含む検査に関する各種情報を表示する。
プローブ3は、被検体内に挿入された内視鏡4の体外部の操作部13近傍のプローブ用チャネル挿入口15から矢印Y1のように挿入される。そして、プローブ3の先端33は、挿入部12内部を通ってプローブ用チャネルと接続する先端部16の開口部17から矢印Y2のように突出する。これによって、プローブ3は被検体内部に挿入され、光学測定を開始する。
本体装置2の所定面には、有効性評価部27bによる評価結果や演算部27aが演算した特性値等を表示出力する表示画面26bが設けられる。また、本体装置2は、入力部25の一部を構成するフットスイッチ装置25aを有する。フットスイッチ装置25aは、矢印Y3のように押圧された場合、測定結果の採用を指示する指示情報を制御部27に入力する。光学測定装置1の本体装置2と信号処理装置6とは接続され、光学測定装置1において処理された各種情報が信号処理装置6に出力される。
本実施の形態にかかる光学測定装置1の光学測定処理について説明する。図3は、図1に示す光学測定装置1の光学測定処理手順を示すフローチャートである。
操作者の光学測定装置1の操作によって、光学測定装置1の電源がオンし(ステップS1)、光学測定装置1は、連続測定を開始する(ステップS2)連続測定モードに移行する。なお、ホワイトバランス調整用データ取得処理などの一連の初期設定用の処理が、電源オンから連続測定開始までの間に行われる場合もある。
続いて、光源部22が発光処理を行ってプローブ3先端から生体組織に光を照射し、測定部24がプローブ3から出力された生体組織からの戻り光を測定する測定処理を行う(ステップS3)。測定部24による測定結果は、複数の角度の戻り光の所定波長範囲における強度分布を示す信号波形である。
続いて、演算部27aは、測定部24によって測定された測定結果をもとに複数種の演算処理を行い生体組織に関わる特性値を演算する演算処理を行う(ステップS4)。たとえば、演算部27aは、特性値として、ヘモグロビン量、細胞核サイズ、クロマチン量等を演算する。
その後、有効性評価部27bは、演算部24が演算した特性値が有効であるか否かを評価する有効性評価処理を行う(ステップS5)。
出力部26は、有効性評価部27bによる評価結果を出力する評価結果出力処理を行う(ステップS6)。たとえば表示部26aは、評価結果が有効である場合には、図4に例示するように、本体装置2の表示画面26bの有効領域26cをグリーン光で点灯させる。また、表示部26aは、評価結果が有効でない場合には、有効領域26cの点灯を消灯させる。
続いて、判断部27cは、入力部25から入力された指示情報をもとに測定部24による測定結果の採用指示があるか否かを判断する(ステップS7)。
判断部27cは、測定結果の採用指示がないと判断した場合(ステップS7:No)、この測定結果は採用せず、ステップS3に進み、光源部22および測定部24に次の測定処理を行わせる。この場合、採用されなかった測定結果およびこの測定結果をもとに演算された特性値は、制御部27内のメモリ(図示しない)に一時的に記憶され、たとえば所定時間を経過した後に消去される。
一方、判断部27cは、測定結果の採用指示があると判断した場合(ステップS7:Yes)、有効性評価部27bによる有効性評価の結果に関わらず、測定部24による測定結果を採用する(ステップS8)。この場合、採用された測定結果は、演算された特性値とともに記憶部28に記憶される。
続いて、判断部27cは、有効性評価部27bが有効であると評価した測定結果のうち、採用を判断された測定結果の直近の測定結果をもとに演算部27aによって演算された特性値、すなわち、直近の有効値を表示部26aに表示させる(ステップS9)。
具体的に、図5を参照して説明する。図5は、光学測定装置1が、時間T1〜T6の各タイミングで測定処理を行い、時間T1,T4での測定結果は有効であると評価され、時間T2,T3,T5での測定結果は有効でないと評価された例を示す。このような場合に時間Ta(T5<Ta<T6)に入力部25から採用を指示する指示情報が入力されると、時間Ta前に得られた測定結果であって有効性評価部27bが有効であると評価した時間T1,T4での測定結果のうち、時間Taに最も近い時間T4の測定結果をもとに演算された特性値が出力される。たとえば図4に例示するように、表示部26aは、表示画面26bの特性値表示領域26dに、採用を判断された測定結果に対する直近の有効な特性値(たとえば、ヘモグロビン量)を表示する。
その後、制御部27は、入力部25の指示情報等をもとに、測定終了の指示があるか否かを判断する(ステップS10)。制御部27は、測定終了の指示がないと判断した場合(ステップS10:No)、ステップS3に進み、光源部22および測定部24に次の測定処理を行わせる。
一方、制御部27は、測定終了の指示があると判断した場合(ステップS10:Yes)、各構成部位の動作を制御して測定処理を終了させる。
ここで、光学測定装置1では、図6のように、内視鏡の挿入部12先端の開口部17から突出したプローブ3の先端33が、管腔臓器内で、生体組織40表面に接触することによって、安定した測定が可能となり、有効な測定結果を得られることが多い。これに対し、図7のように、プローブ3の先端33が、臓器の蠕動等によって生体組織40表面に安定して固定できない場合には、有効な測定結果を得られないことが多い。そして、一般的に、消化器等の臓器の測定時には、拍動による動き、または、蠕動によって、プローブ3の先端33を生体組織上の測定位置に固定させることが困難な場合が多い。また、測定中に内視鏡の観察光が迷光として障害となる場合もあり、この場合には、生体組織の戻り光を正確に測定することが難しい。
このように、光学測定装置1では、有効な測定結果が常に取得できるとは限らない。さらに、操作者は、再度の検査を避けるために、実際に有効な測定結果が得られているか否かを、測定を行いながら確認する場合が多い。しかしながら、光学測定装置1で得られる結果は、内視鏡のように視認しただけでエラーの有無が判別可能である画像ではなく、複数の角度の戻り光の強度分布を示す信号波形や、特性値を示す数値データである。このため、操作者は、このような信号波形や数値データを確認しただけで、得られた測定結果や演算結果が有効なものであるか否かを、その場で判別することは難しく、測定結果や演算結果の有効性を測定中に判別することは操作者の負担となっていた。
そこで、本実施の形態では、生体組織に対する光学測定を行う場合に、測定処理ごとに、演算処理によって得られた特性値の有効性を評価して評価結果を出力することによって、操作者に、有効な測定結果が得られているか否かを報知している。
操作者は、この評価結果を確認することによって、有効なデータを実際に取得できているか否かを簡易に把握することができ、測定結果の有効性を把握しながら、測定処理を継続することができる。すなわち、操作者は、信号波形等を解析せずとも、光学測定装置1から出力された測定結果に対する評価結果を確認するだけで、得られた測定結果が、操作者が所望する項目の測定結果であるか否かを確認することができる。このため、操作者は、この評価結果をもとに所望の項目の測定結果が得られたと判断した場合には、この測定結果の採用を選択するだけで、所望する項目の測定結果や特性値を効率よく取得することができ、所望する項目の測定結果が得られるまで同じ箇所での測定を繰り返さずともよい。
したがって、本実施の形態によれば、操作者による有効な測定結果の選別に対する負担を軽減し、操作者が所望する項目の測定結果等の取得処理を効率化することができる。
また、本実施の形態では、有効性評価部27bの評価結果に関わらず、操作者による採用指示を優先して、採用が指示された測定結果および特性値のみが記憶される。このため、たとえば、無効状態の測定結果を蓄積して解析を行う場合などのように、操作者は、連続する複数の測定結果の中から、ニーズに合った測定結果のみを柔軟に選別することができる。
なお、図3に示すステップS3〜ステップS7またはステップS3〜ステップS10は、操作者等によって設定された測定間隔に対応して、繰り返し行われる。この測定間隔は、臓器の動きが激しいことが予想される場合には、100ミリ秒以下などの短い間隔に設定される。測定間隔は、測定対象の臓器の動きがないことが予想される場合には、100ミリ秒よりも長い間隔であってもよい。あるいは、有効性評価部27bの評価結果に対応させて測定間隔を変化させてもよい。たとえば、プローブ3の先端33が体外にあるときや、有効性評価部27bの評価結果が有効でない場合には、測定間隔を長くしてもよい。また、生体組織にプローブ3の先端33が近づくと演算結果の有効性は高まっていくため、この有効性の上昇に対応させて、測定間隔を短くしてもよい。
また、本実施の形態では、測定結果の有効性に対する評価結果を有効領域26cに表示させた場合を例に説明したが、これに限らない。たとえば図8に示すように、表示画面26bに、有効と評価できる特性値の許容範囲を含む評価バー26eと、矢印のように評価バー26eに沿って移動可能であるスライダー26fとを表示させて、演算部27aによって演算された特性値が、評価バー26eのいずれに位置するかをスライダー26fで指し示してもよい。なお、評価バー26eには、有効と評価された特性値の平均値Daも示されている。
また、ディスプレイ7は、評価結果や直近の有効値を表示出力する。図9に示すように、ディスプレイ7は、表示画面7aに、内視鏡4が撮像した体内画像Gsとともに、有効性評価部27bの評価結果を示す評価バー画像Geを表示出力する。ディスプレイ7は、表示画面7aに、体内画像Gsおよび評価バー画像Geとともに、採用を判断された直近の有効値を示す特性値画像Gdを表示出力する。
また、本実施の形態では、測定結果の有効性に対する評価結果を表示出力した場合を例に説明したが、これに限らない。たとえば、光学測定装置1は、評価結果に対応して周波数が変化した音声情報をスピーカから出力してもよい。
(変形例1)
変形例1は、有効性評価部27bの評価結果を優先して測定結果等の採用を行う。
図10は、光学測定装置1の変形例1における光学測定処理手順を示すフローチャートである。
変形例1では、図10に示すように、図3のステップS1〜ステップS7と同様に、光学測定装置1の電源がオン(ステップS11)した後、光学測定装置1は、連続測定を開始し(ステップS12)、測定処理(ステップS13)、演算処理(ステップS14)、有効性評価処理(ステップS15)、評価結果出力処理(ステップS16)および測定結果の採用指示の有無に対する判断処理(ステップS17)を行う。判断部27cは、測定結果の採用指示がないと判断した場合(ステップS17:No)、本実施の形態と同様に、測定結果および特性値は採用せず、ステップS13に進み、光源部22および測定部24に次の測定処理を行わせる。
一方、判断部27cは、測定結果の採用指示があると判断した場合(ステップS17:Yes)、この特性値に対する有効性評価部27bの評価が有効であるか否かを判断する(ステップS18)。
判断部27cは、この特性値に対する評価が有効でないと判断した場合(ステップS18:No)、測定部24による測定結果等は採用せず、ステップS13に進み、光源部22および測定部24に次の測定処理を行わせる。
これに対して、判断部27cは、この特性値に対する評価が有効であると判断した場合(ステップS18:Yes)、この特性値および測定結果を採用し(ステップS19)、採用した特性値を表示部26aに表示させる(ステップS20)。
続いて、制御部27は、図3のステップS10と同様に、測定終了の指示があるか否かを判断する(ステップS21)。制御部27は、測定終了の指示がないと判断した場合(ステップS21:No)、ステップS13に進み、光源部22および測定部24に次の測定処理を行わせる。一方、制御部27は、測定終了の指示があると判断した場合(ステップS21:Yes)、各構成部位の動作を制御して測定処理を終了させる。
このように、変形例1では、操作者によって採用が指示された場合であっても、有効性評価部27bが有効でないと評価した場合には特性値および測定結果を採用しない。すなわち、変形例1では、操作者によって採用が指示された場合であり、かつ、有効性評価部27bによって特性値を有効と評価した場合にのみ、測定結果および特性値を採用するため、有効なデータのみを正確に取得することができる。
(変形例2)
変形例2は、有効性評価部27bの評価結果が有効であった場合にのみ特性値等の採用を受け付ける。
図11は、光学測定装置1の変形例2における光学測定処理手順を示すフローチャートである。
図11のステップS31〜ステップS36は、図3のステップS1〜ステップS6である。
続いて、判断部27cは、この演算結果(特性値)に対する有効性評価部27bの評価が有効であるか否かを判断する(ステップS37)。
判断部27cは、この特性値に対する評価が無効であると判断した場合(ステップS37:No)、入力部25に対し、測定結果等の採用を指示する指示情報の受け付けを禁止する(ステップS38)。この結果、入力部25は、フットスイッチ装置25a等が操作された場合であっても、測定結果等の採用を指示する指示情報を受け付けない。続いて、判断部27cは、ステップS33に進み、光源部22および測定部24に次の測定処理を行わせる。
一方、判断部27cは、この特性値に対する評価が有効であると判断した場合(ステップS37:Yes)、入力部25に対し、この測定結果等の採用を指示する指示情報の受け付けを許可し(ステップS39)、この許可に応じて、入力部25から入力される指示情報をもとに測定結果等の採用の指示があるか否かを判断する(ステップS40)。
判断部27cは、測定結果等の採用指示がないと判断した場合(ステップS40:No)、ステップS33に進み、光源部22および測定部24に次の測定処理を行わせる。
一方、判断部27cは、測定結果等の採用指示があると判断した場合(ステップS40:Yes)、この測定結果および特性値を採用し(ステップS41)、採用した特性値を表示部26aに表示させる(ステップS42)。
続いて、制御部27は、図3のステップS10と同様に、測定終了の指示があるか否かを判断する(ステップS43)。制御部27は、測定終了の指示がないと判断した場合(ステップS43:No)、ステップS33に進み、光源部22および測定部24に次の測定処理を行わせる。一方、制御部27は、測定終了の指示があると判断した場合(ステップS43:Yes)、各構成部位の動作を制御して測定処理を終了させる。
このように、変形例2では、有効性評価部27bが有効であると評価した場合にのみ、特性値および測定結果の採用指示を受け付けることによって、有効性評価部27bによって有効と評価された測定結果および特性値のみを採用できるようにしているため、有効データのみを正確に取得することができる。
(変形例3)
変形例3は、有効性評価部27bは、最終的な取得対象である特性値を求めて有効性評価を行うのではなく、演算部27aによる特性値を取得するまでの演算過程の途中における演算結果をもとに測定部24による測定結果が有効であるか否かを評価する。
図12は、光学測定装置1の変形例3における光学測定処理手順を示すフローチャートである。
図12に示すように、図3のステップS1と同様に光学測定装置1の電源がオン(ステップS51)した後、操作者による入力部25の操作等によって、有効性評価用の演算結果を取得する評価用演算処理の演算内容を設定する評価用演算内容設定処理が行われる(ステップS52)。
続いて、図3のステップS2およびステップS3と同様に、連続測定が開始され(ステップS53)、測定処理(ステップS54)が行われる。その後、演算部27aは、得られた測定結果に対して、評価用演算内容設定処理において設定された演算処理を実行する有効性評価用演算処理を行う(ステップS55)。
例えば、有効性評価用演算処理として、戻り光の反射率の積分値、信号波形のスロープ、波形の周波数、2つの所定波長の強度比などを取得する演算処理が挙げられる。このように、演算部27aは、有効性評価用演算処理として、最終的な取得対象として設定された特性値を取得するための演算処理ではなく、特性値を取得するまでの演算過程途中までの演算処理を行い、演算結果(中間値)を有効性評価部27bに出力する。
続いて、有効性評価部27bは、演算部27aが演算した演算結果(中間値)が有効であるか否かを評価する有効性評価処理を行う(ステップS56)。たとえば、生体外にプローブ3の先端33がある場合や、プローブ3の先端33が生体組織に十分に接触していない場合には、十分な反射率が得られない。このため、演算部27aが有効性評価用演算処理として戻り光の反射率の積分値を演算した場合には、有効性評価部27bは、この積分値と、測定が有効である場合に取得された戻り光の反射率の積分値をもとに予め設定された閾値、あるいは、許容範囲とを比較することによって、測定部24による測定結果が有効であるか否かを評価する。なお、操作者等は、この有効性評価用演算処理の演算内容および有効性評価処理における閾値あるいは許容範囲を、分光反射率のみならず、光学測定装置1において採用される測定原理に基づいて設定すればよい。
続いて、図3に示すステップS6と同様に、出力部26は、有効性評価部27bによる評価結果を出力する評価結果出力処理を行う(ステップS57)。
その後、判断部27cは、入力部25による指示情報の入力の有無をもとに測定結果の採用指示があるか否かを判断する(ステップS58)。
判断部27cは、測定結果の採用指示がないと判断した場合(ステップS58:No)、測定結果を採用せず、ステップS54に進み、光源部22および測定部24に次の測定処理を行わせる。
一方、判断部27cは、測定結果の採用指示があると判断した場合(ステップS58:Yes)、この測定結果を採用するとともに(ステップS59)、有効性評価部27bが有効であると評価した測定結果のうち、採用を判断された測定結果の直近の測定結果を取得する(ステップS60)。続いて、演算部27aは、この取得した有効な測定結果を用いて、最終的な取得対象である特性値を取得するための特性値演算処理を行い(ステップS61)、演算した特性値を表示部26aに表示させる(ステップS62)。すなわち、演算部27aは、採用を判断された測定結果の直近の有効な測定結果のみに対して、最終的な取得対象である特性値を求めるための演算処理を行う。
続いて、制御部27は、図3のステップS10と同様に、測定終了の指示があるか否かを判断する(ステップS63)。制御部27は、測定終了の指示がないと判断した場合(ステップS63:No)、ステップS54に進み、光源部22および測定部24に次の測定処理を行わせる。一方、制御部27は、測定終了の指示があると判断した場合(ステップS63:Yes)、各構成部位の動作を制御して測定処理を終了させる。
このように、変形例3では、最終的な取得対象である特性値を測定処理ごとに演算して有効性を評価するのではなく、特性値を取得するまでの演算過程の途中における演算結果(中間値)をもとに有効性を評価する。このため、変形例3では、有効性評価のために複雑な演算処理を行わなくともよい。
また、変形例3では、有効性評価部27bによって有効と評価され、かつ、採用を指示された測定結果の直近の有効な測定結果のみに対して、最終的な取得対象である特性値取得のための演算処理を行っている。
したがって、変形例3によれば、演算部27aの処理能力に制限がある中で測定間隔を長くすることができない場合であっても、適切かつ効率的に測定結果に対する有効性の評価と特性値の取得とを行うことができる。
(変形例4)
変形例4は、有効性評価部27bによる中間値に対する評価結果を優先して測定結果の採用を行う。
図13は、光学測定装置1の変形例4における光学測定処理手順を示すフローチャートである。
図13のステップS71〜ステップS78は、図12のステップS51〜ステップS58と同様である。
ステップS78において、判断部27cは、測定結果の採用指示があると判断した場合(ステップS78:Yes)、この測定結果に対する有効性評価部27bの評価が有効であるか否かを判断する(ステップS79)。
判断部27cは、この測定結果に対する評価が有効でないと判断した場合(ステップS79:No)、測定結果は採用せず、ステップS74に進み、光源部22および測定部24に次の測定処理を行わせる。
これに対して、判断部27cは、この測定結果に対する評価が有効であると判断した場合(ステップS79:Yes)、この測定結果を採用するとともに(ステップS80)、採用を指示され、かつ、有効と評価されたこの測定結果をもとに、最終的な取得対象である特性値を取得するための特性値演算処理を行い(ステップS81)、演算した特性値を表示部26aに表示させる(ステップS82)。
続いて、制御部27は、図12のステップS63と同様に、測定終了の指示があるか否かを判断する(ステップS83)。制御部27は、測定終了の指示がないと判断した場合(ステップS83:No)、ステップS74に進み、光源部22および測定部24に次の測定処理を行わせる。一方、制御部27は、測定終了の指示があると判断した場合(ステップS83:Yes)、各構成部位の動作を制御して測定処理を終了させる。
このように、変形例4では、操作者によって採用が指示された測定結果であって、かつ、有効性評価部27bによって有効と評価された測定結果のみを採用し、採用した測定結果のみに対して特性値を演算するため、有効なデータのみを正確かつ効率的に取得することができる。
(変形例5)
変形例5は、有効性評価部27bの中間値に対する評価結果が有効であったときにのみ測定結果の採用を受け付ける。
図14は、光学測定装置1の変形例5における光学測定処理手順を示すフローチャートである。
図14のステップS91〜ステップS97は、図12のステップS51〜ステップS57と同様である。
続いて、判断部27cは、この測定結果に対する有効性評価部27bの評価が有効であるか否かを判断する(ステップS98)。
判断部27cは、この測定結果に対する評価が有効でないと判断した場合(ステップS98:No)、入力部25に対し、この測定結果の採用を指示する指示情報の受け付けを禁止する(ステップS100)。続いて、判断部27cは、ステップS94に進み、光源部22および測定部24に次の測定処理を行わせる。
一方、判断部27cは、この測定結果に対する評価が有効であると判断した場合(ステップS98:Yes)、入力部25に対し、この測定結果の採用を指示する指示情報の受け付けを許可し(ステップS99)、この許可に応じて、入力部25から入力される指示情報をもとに測定結果の採用指示があるか否かを判断する(ステップS101)。
判断部27cは、測定結果の採用指示がないと判断した場合(ステップS101:No)、測定部24による測定結果は採用せず、ステップS94に進み、光源部22および測定部24に次の測定処理を行わせる。
一方、判断部27cは、測定結果の採用指示があると判断した場合(ステップS101:Yes)、この測定結果を採用する(ステップS102)。続いて、判断部27cは、この測定結果をもとに、最終的な取得対象である特性値を取得するための特性値演算処理を行い(ステップS103)、演算した特性値を表示部26aに表示させる(ステップS104)。
続いて、制御部27は、図12のステップS63と同様に、測定終了の指示があるか否かを判断する(ステップS105)。制御部27は、測定終了の指示がないと判断した場合(ステップS105:No)、ステップS94に進み、光源部22および測定部24に次の測定処理を行わせる。一方、制御部27は、測定終了の指示があると判断した場合(ステップS105:Yes)、各構成部位の動作を制御して測定処理を終了させる。
このように、変形例5では、有効性評価部27bが有効であると評価した場合にのみ、測定結果の採用指示を受け付けて、有効性評価部27bによって有効と評価された測定結果のみを採用できるようにしている。さらに、変形例5では、有効と評価され、かつ、採用が指示された測定結果のみに対して特性値を演算するため、有効データのみを正確かつ効率的に取得することができる。
なお、光学測定装置1は、光学測定処理の処理モードとして、上記説明した実施の形態、変形例1〜5の光学測定処理をそれぞれ実行可能である複数のモードが設定されており、操作者は、複数のモードのうち所望の光学測定処理を実行するモードを設定することによって、測定結果取得方法および特性値取得方法を柔軟に選択できる。
また、特性値の有効性評価の方法として、生体組織の正常群と疾患群を合わせた母集団に対して、特性値の平均値と標準偏差をあらかじめ記憶しておき、測定値から演算された特性値の、母集団分布に対する位置を知る(例:母平均の95%信頼区間に入るか否かを判断する)ことによって、特性値の有効性を評価してもよい。
また、上記実施の形態では、あらかじめ用意された、光学測定プログラムを、コンピュータシステムで実行することによって実現することができる。本実施の形態では、所定の記録媒体に記録された光学測定プログラムを読み出して実行することで生体組織に対する光学測定装置を実現する。ここで、所定の記録媒体とは、フレキシブルディスク、CD−ROM、MOディスク、DVDディスク、光磁気ディスク、ICカードなどの「可搬用の物理媒体」の他に、コンピュータシステムの内外に備えられるハードディスクドライブや、RAM、ROMなどの「固定用の物理媒体」、さらに、モデムを介して接続される公衆回線や、他のコンピュータシステム並びにサーバが接続されるLAN/WANなどのように、プログラムの送信に際して短期にプログラムを保持する「通信媒体」など、あらゆる記録媒体を含むものである。
1 光学測定装置
2 本体装置
3 プローブ
4 内視鏡
5 光源装置
6 信号処理装置
7 ディスプレイ
7a 表示画面
12 挿入部
13 操作部
14 ユニバーサルコード
15 プローブ用チャネル挿入口
16 先端部
17 開口部
21 電源
22 光源部
23 接続部
24 演算部
25 入力部
25a フットスイッチ装置
26 出力部
26a 表示部
26d 特性値表示領域
26c 有効領域
26b 表示画面
26e 評価バー
26f スライダー
27 制御部
27a 演算部
27b 有効性評価部
27c 判断部
28 記憶部
29 外部通信部
31 基端部
32 可撓部
33 先端
40 生体組織

Claims (9)

  1. 生体組織の光学特性を測定する光学測定装置において、
    前記生体組織へ出射するための照射光を供給する光源部と、
    前記生体組織からの反射光および/または散乱光を測定する測定部と、
    前記測定部による測定結果をもとに前記生体組織に関わる特性値を求めるための演算処理を行う演算部と、
    前記演算部による演算過程の途中における有効性評価可能な演算結果をもとに、前記測定結果が有効であるか否かを評価する有効性評価部と、
    少なくとも前記有効性評価部の評価結果を出力する出力部と、
    前記測定部による測定結果の採用を指示する指示情報を入力する入力部と、
    前記有効性評価部による評価結果と前記入力部によって入力された指示情報とをもとに前記測定部による測定結果を採用するか否かを判断する判断部と、
    を備え
    前記演算部は、前記判断部が前記測定結果を採用すると判断した場合、前記有効性評価部が有効であると判断した前記測定結果のうち、前記判断部によって採用すると判断された測定結果の直近の測定結果をもとに前記生体組織に関わる特性値を演算し、
    前記出力部は、前記直近の測定結果をもとに前記演算部によって演算された前記特性値を出力することを特徴とする光学測定装置。
  2. 前記判断部は、前記指示情報が前記入力部から入力された場合には前記有効性評価部による評価結果に関わらず前記測定結果を採用することを特徴とする請求項1に記載の光学測定装置。
  3. 前記判断部は、前記指示情報が前記入力部から入力された場合であっても前記有効性評価部が該測定結果を有効でないと評価した場合には前記測定結果を採用しないことを特徴とする請求項1に記載の光学測定装置。
  4. 前記判断部は、前記有効性評価部が前記測定結果は有効でないと評価した場合、前記入力部に対し、該測定結果の採用を指示する指示情報の受け付けを禁止することを特徴とする請求項1に記載の光学測定装置。
  5. 前記光源部、前記測定部、前記演算部、前記有効性評価部、前記出力部、前記入力部および前記判断部が設けられた本体装置と、
    前記光源部によって供給された光を伝導して前記生体組織へ出射する照射ファイバと、前記生体組織からの反射光および/または散乱光を受光して前記測定部に出力する受光ファイバとを有し、前記本体装置に着脱可能なプローブと、
    を備えることを特徴とする請求項1に記載の光学測定装置。
  6. 前記有効性評価部は、予め設定された閾値または予め設定された許容範囲と前記演算結果とを比較することによって、前記測定部による測定結果が有効であるか否かを評価することを特徴とする請求項1に記載の光学測定装置。
  7. 先端に設けられた撮像部と、内部に設けられたチャネルとを有する内視鏡と、
    前記内視鏡の前記チャネルを経由して被検体内に先端が導入されるプローブと、前記プローブが着脱可能に装着される本体装置とを有する光学測定装置と、
    前記撮像部の撮像視野に照射される光を供給する光源装置と、
    前記撮像部によって撮像された画像信号を処理する信号処理装置と、
    前記信号処理装置によって処理された画像を表示する表示装置と、
    を備え、
    前記本体装置は、
    生体組織へ出射するための照射光を供給する光源部と、
    前記生体組織からの反射光および/または散乱光を測定する測定部と、
    前記測定部による測定結果をもとに前記生体組織に関わる特性値を求めるための演算処理を行う演算部と、
    前記演算部による演算過程の途中における有効性評価可能な演算結果をもとに、前記測定結果が有効であるか否かを評価する有効性評価部と、
    少なくとも前記有効性評価部の評価結果を出力する出力部と、
    前記測定部による測定結果の採用を指示する指示情報を入力する入力部と、
    前記有効性評価部による評価結果と前記入力部によって入力された指示情報とをもとに前記測定部による測定結果を採用するか否かを判断する判断部と、
    を有し、
    前記プローブは、前記光源部によって供給された光を伝導して前記生体組織へ出射する照射ファイバと、前記生体組織からの反射光および/または散乱光を受光して前記測定部に出力する受光ファイバとを有し、
    前記演算部は、前記判断部が前記測定結果を採用すると判断した場合、前記有効性評価部が有効であると判断した前記測定結果のうち、前記判断部によって採用すると判断された測定結果の直近の測定結果をもとに前記生体組織に関わる特性値を演算し、
    前記出力部は、前記直近の測定結果をもとに前記演算部によって演算された前記特性値を前記表示装置に出力し、
    前記表示装置は、前記出力部によって出力された前記直近の測定結果をもとに前記演算部によって演算された前記特性値を表示することを特徴とする内視鏡システム。
  8. 前記出力部は、前記有効性評価部の評価結果を前記表示装置に出力し、
    前記表示装置は、前記出力部によって出力された前記有効性評価部の評価結果を表示することを特徴とする請求項7に記載の内視鏡システム。
  9. 生体組織の光学特性を測定する光学測定装置に、
    光源装置に前記生体組織へ光を出射させて、前記生体組織からの反射光および/または散乱光を測定する測定ステップと、
    前記測定ステップによる測定結果をもとに前記生体組織に関わる特性値を求めるための演算処理を行う演算ステップと、
    前記演算ステップによる演算過程の途中における有効性評価可能な演算結果をもとに、前記測定結果が有効であるか否かを評価する有効性評価ステップと、
    少なくとも前記有効性評価ステップにおける評価結果を出力装置に出力させる評価結果出力ステップと、
    前記測定ステップにおける測定結果の採用を指示する指示情報を入力装置から入力させる入力ステップと、
    前記有効性評価ステップにおける評価結果と前記入力ステップにおいて入力された指示情報とをもとに前記測定ステップによる測定結果を採用するか否かを判断する判断ステップと、
    前記判断ステップで前記測定結果を採用すると判断した場合、前記有効性評価ステップで有効であると判断した前記測定結果のうち、前記判断ステップによって採用すると判断された測定結果の直近の測定結果をもとに前記生体組織に関わる特性値を演算する特性値演算ステップと、
    前記特性値演算ステップで演算された前記特性値を出力する出力ステップと、
    を実行させることを特徴とする光学測定プログラム。
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