DE112018000325T5

DE112018000325T5 - Feststoffprobe zur Kalibrierung, Endoskop-System und Herstellungsverfahren für Feststoffprobe

Info

Publication number: DE112018000325T5
Application number: DE112018000325.6T
Authority: DE
Inventors: Toru Chiba
Original assignee: Hoya Corp
Current assignee: Hoya Corp
Priority date: 2017-01-06
Filing date: 2018-01-09
Publication date: 2019-09-19
Also published as: JPWO2018128195A1; JP6655735B2; US20190307332A1; CN110072427A; WO2018128195A1; CN110072427B

Abstract

Feststoffprobe, die als Kalibrierreferenzprobe zum Berechnen einer Hämoglobinkonzentration und einer Hämoglobinsauerstoffsättigung in einem lebenden Gewebe verwendet wird, die aus einer nicht-biologischen Substanz hergestellt ist, die aufweist: eine Färbemittelgruppe, die eine Vielzahl von Färbemitteln aus nicht-biologischen Substanzen aufweist und die Absorptionseigenschaften des Hämoglobins mit einer bestimmten Konzentration und einer bestimmten Sauerstoffsättigung durch Einstellen eines Mischungsverhältnisses der Vielzahl von Färbemitteln reproduziert; und ein Harzmaterial, in dem jedes Färbemittel der Färbemittelgruppe dispergiert ist. Bei der Herstellung der Feststoffprobe wird die Färbemittelgruppe, die die Absorptionseigenschaften des Hämoglobins mit der bestimmten Hämoglobinkonzentration und der bestimmten Hämoglobinsauerstoffsättigung reproduziert, hergestellt, und dann wird Harz als Basismaterial in einer Mischlösung gelöst, in der die Färbemittelgruppe in einem organischen Lösungsmittel dispergiert ist. Danach wird das organische Lösungsmittel aus der Mischlösung, in der das Harz gelöst wurde, verflüchtigt, um die Feststoffprobe herzustellen.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Feststoffprobe, die aus einer nicht-biologischen Substanz hergestellt ist, die als Kalibrierreferenzprobe eines Endoskop-Systems verwendet wird, auf das Endoskop-System und ein Herstellungsverfahren der Feststoffprobe.
Stand der Technik
Es gibt bekannte Endoskop-Systeme, die eine Funktion haben, um Informationen über eine biologische Substanz in einem lebenden Gewebe, das Subjekt ist, z.B. eine Hämoglobinkonzentration oder eine Hämoglobinsauerstoffsättigung, aus Bilddaten, die mit einem Endoskop erhalten wurden, zu erhalten und die Informationen als Bild darzustellen. Patentliteratur 1 beschreibt ein Beispiel für eine Hämoglobin-Beobachtungsvorrichtung, die solch ein Endoskop-System beinhaltet.
Die in der Patentliteratur 1 beschriebene Hämoglobin-Beobachtungsvorrichtung weist eine Konfiguration auf, bei der, wenn eine Wellenlänge, bei der ein Absorptionsspektrum von Oxyhämoglobin, das zu 100% mit Sauerstoff gebunden wurde, ein Absorptionsspektrum von reduziertem Hämoglobin, aus dem zu 100% Sauerstoff freigesetzt wurde, schneidet, auf eine Isoabsorptionswellenlänge eingestellt wird, ein zu beobachtendes Objekt, das Hämoglobin beinhaltet, mit zumindest zwei verschiedenen Lichtern einer ersten Wellenlänge und Licht einer zweiten Wellenlänge in einem Wellenlängenbereich, der die Isoabsorptionswellenlänge beinhaltet, bestrahlt wird, ein Bild des zu beobachtenden Objekts basierend auf reflektiertem oder transmittiertem Licht des Bestrahlungslichts erfasst wird, eine bestimmte Operation basierend auf einem Signal des erfassten Bildes durchgeführt wird und dann ein Ergebnis der Bearbeitung auf einer Anzeigeeinheit angezeigt wird. Zu diesem Zeitpunkt wird bei der Betriebbearbeitung des Signals des erfassten Bildes ein Bindungszustand zwischen Hämoglobin und Sauerstoff berechnet, basierend auf einer Differenz zwischen einer ersten reflektierten Lichtmenge oder transmittierten Lichtmenge des Lichts der ersten Wellenlänge und einer zweiten reflektierten Lichtmenge oder transmittierten Lichtmenge des Lichts der zweiten Wellenlänge.
Zitatliste
Patentliteratur
Patentliteratur 1: JP 2005-326153 A
Zusammenfassung der Erfindung
Technisches Problem
In der Hämoglobin-Beobachtungsvorrichtung wird eine Sauerstoffsättigung unter Verwendung eines Verhältnisses berechnet, das durch Normalisieren einer Differenz zwischen einem ersten Absorptionswert O1 bei der ersten Wellenlänge, der die Menge an Oxyhämoglobin angibt, und einem zweiten Absorptionswert O2 bei der zweiten Wellenlänge, der die Menge an reduziertem Hämoglobin angibt, erhalten wird.
Eine Beziehung zwischen dem ersten Absorptionswert O1 und einem Wert eines Signals bei der ersten Wellenlänge, das durch die Hämoglobin-Beobachtungsvorrichtung erhalten wird, oder eine Beziehung zwischen dem zweiten Absorptionswert O2 und einem Wert eines Signals bei der zweiten Wellenlänge, das durch die Hämoglobin-Beobachtungsvorrichtung erhalten wird, variiert jedoch als Fehler zwischen den Hämoglobin-Beobachtungsvorrichtungen und verändert sich oft bei langfristiger Verwendung der Vorrichtung mit der Zeit, selbst wenn die einzelne Hämoglobin-Beobachtungsvorrichtung verwendet wird. Darüber hinaus wird häufig ein Korrekturkoeffizient verwendet, um einen Wert des obigen Verhältnisses mit einer mittleren Sauerstoffsättigung zwischen 0% und 100% in Einklang zu bringen.
Um eine Hämoglobinsauerstoffsättigung mit hoher Genauigkeit zu berechnen, ist es daher bevorzugt, Oxyhämoglobin und reduziertes Hämoglobin tatsächlich zu beobachten und die aus der Beobachtung erhaltenen Berechnungsergebnisse bezüglich des Hämoglobins mit Informationen über die tatsächliche Konzentration und Sauerstoffsättigung des beobachteten Oxyhämoglobins im Endoskop-System zu verbinden. So ist es beispielsweise bevorzugt, eine Korrespondenzbeziehung zwischen Daten, die der Konzentration des Oxyhämoglobins entsprechen, oder Daten, die der Sauerstoffsättigung des Oxyhämoglobins entsprechen, die von der Beobachtung durch das Endoskop-System erhalten sind, und einem Wert der tatsächlichen Konzentration des beobachteten Oxyhämoglobins oder Sauerstoffsättigungen des Oxyhämoglobins und des reduzierten Hämoglobins im Voraus zu erhalten, und die Menge an Oxyhämoglobin und eine Sauerstoffsättigung eines lebenden Gewebes, das als tatsächliches Beobachtungsziel festgelegt ist, unter Verwendung dieser Korrespondenzbeziehung zu erhalten.
Die Korrespondenzbeziehung wird beispielsweise zum Zeitpunkt der Fertigstellung des Endoskop-Systems unter Verwendung einer Referenzprobe mit einer bestimmten Hämoglobinkonzentration und einer bestimmten Hämoglobinsauerstoffsättigung erzeugt und im Endoskop-System aufgezeichnet und gespeichert. Die Beziehung ändert sich jedoch im Laufe der Zeit mit der Verwendung des Endoskop-Systems, wie vorstehend beschrieben, und daher ist es bevorzugt, die obige Korrespondenzbeziehung durch Kalibrierung zurückzusetzen, um eine Sauerstoffsättigung kurz vor einer Beobachtung zu berechnen, wann immer ein lebendes Gewebe vom Endoskop-System beobachtet wird, um die Hämoglobinsauerstoffsättigung mit hoher Genauigkeit zu berechnen. Für solch ein Zurückzusetzen wird eine Kalibrierreferenzprobe verwendet. So wird beispielsweise eine biologische Substanz, wie etwa Hämoglobin, als Kalibrierreferenzprobe verwendet. Das Einbringen einer solchen Kalibrierreferenzprobe, die aus der biologischen Substanz hergestellt ist, in eine medizinische Einrichtung oder einen medizinischen Standort ist jedoch unter dem Gesichtspunkt der Sicherheit schwierig und eingeschränkt. Darüber hinaus ist reduziertes Hämoglobin, das als die Kalibrierreferenzprobe verwendet wird, eine instabile Substanz, die wahrscheinlich in Kontakt mit Sauerstoff steht, um Oxyhämoglobin zu bilden. Daher ist es wünschenswert, anstelle der Kalibrierreferenzprobe, die aus der biologischen Substanz hergestellt ist, eine Kalibrierreferenzprobe zu verwenden, die aus einer stabilen Hämoglobin simulierenden nicht-biologischen Substanz hergestellt ist. Allerdings ist eine Kalibrierreferenzprobe, die aus der nicht-biologischen Substanz hergestellt ist und ohne Änderung der Sauerstoffsättigung stabil ist, derzeit nicht bekannt.
Daher ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, anstelle der Kalibrierreferenzprobe, die aus der biologischen Substanz hergestellt ist, eine zur Kalibrierung fähige stabile Feststoffprobe, die aus einer nicht-biologischen Substanz hergestellt ist, ein Endoskop-System, das die Kalibrierung unter Verwendung der Feststoffprobe durchführt, und ein Herstellungsverfahren für die Feststoffprobe bereitzustellen.
Lösung des Problems
Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Feststoffprobe.
Die Feststoffprobe beinhaltet: eine Färbemittelgruppe, die aus nicht-biologischen Substanzen hergestellt ist, die eine Vielzahl von Färbemitteln aufweisen und Absorptionseigenschaften des Hämoglobins mit einer bestimmten Konzentration und einer bestimmten Sauerstoffsättigung durch Einstellen eines Mischungsverhältnisses der Vielzahl von Färbemitteln reproduzieren; und ein Harzmaterial, in dem jedes Färbemittel der Färbemittelgruppe dispergiert ist, und ist aus einer nicht-biologischen Substanz hergestellt.
Die Feststoffprobe wird als Kalibrierreferenzprobe verwendet, um eine Hämoglobinkonzentration und eine Hämoglobinsauerstoffsättigung in einem lebenden Gewebe zu berechnen.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Berechnen einer Hämoglobinkonzentration und einer Hämoglobinsauerstoffsättigung in einem lebenden Gewebe unter Verwendung eines Endoskop-Systems oder die Verwendung einer Feststoffprobe, die zur Berechnung einer Hämoglobinkonzentration und der Hämoglobinsauerstoffsättigung im lebenden Gewebe unter Verwendung eines endoskopischen Systems verwendet wird.
Das Endoskop-System beinhaltet: ein Endoskop, das eine Abbildungseinheit beinhaltet, die mit einem Abbildungselement ausgestattet ist, das konfiguriert ist, um eine Vielzahl von Bilddaten durch Abbildung eines lebenden Gewebes zu erzeugen; und einen Prozessor, der konfiguriert ist, um Werte eines ersten Verhältnisses und eines zweiten Verhältnisses zwischen bestimmten Komponenten unter Verwendung von Werten der Komponenten aus Komponenten der Vielzahl von Bilddaten zu berechnen und die Hämoglobinkonzentration und die Hämoglobinsauerstoffsättigung im lebenden Gewebe unter Verwendung der Werte des ersten Verhältnisses und des zweiten Verhältnisses zu berechnen.
Der Prozessor speichert eine erste Korrespondenzbeziehung, die eine erste Zuordnung zwischen einem Kalibriermesswert des ersten Verhältnisses, der ein Messergebnis ist, das vom Endoskop unter Verwendung der obigen Feststoffprobe als Kalibrierreferenzprobe zur Berechnung der Hämoglobinsauerstoffsättigung abgebildet wird, und Informationen über die bestimmte Hämoglobinkonzentration in der Feststoffprobe beinhaltet, und eine zweite Korrespondenzbeziehung, die eine zweite Zuordnung zwischen einem Kalibriermesswert des zweiten Verhältnisses, der ein Messergebnis ist, das durch das Endoskop unter Verwendung der Feststoffprobe als Kalibrierreferenzprobe abgebildet wird, und Informationen über die bestimmte Hämoglobinsauerstoffsättigung in der Feststoffprobe in einer Speichereinheit beinhaltet, und der Prozessor bezieht sich auf die erste Korrespondenzbeziehung und die zweite Korrespondenzbeziehung unter Verwendung der Werte des ersten Verhältnisses und des zweiten Verhältnisses, um die Hämoglobinkonzentration und die Hämoglobinsauerstoffsättigung in dem lebenden Gewebe zu berechnen.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Berechnen einer Hämoglobinkonzentration und einer Hämoglobinsauerstoffsättigung in einem lebenden Gewebe unter Verwendung eines Endoskop-Systems oder die Verwendung einer Feststoffprobe, die zur Berechnung einer Hämoglobinkonzentration und einer Hämoglobinsauerstoffsättigung in einem lebenden Gewebe unter Verwendung eines endoskopischen Systems verwendet wird.
Das Endoskop-System beinhaltet: ein Endoskop, das eine Abbildungseinheit beinhaltet, die mit einem Abbildungselement ausgestattet ist, das konfiguriert ist, um eine Vielzahl von Bilddaten durch Abbildung eines lebenden Gewebes zu erzeugen; und einen Prozessor, der konfiguriert ist, um Werte eines ersten Verhältnisses und eines zweiten Verhältnisses zwischen bestimmten Komponenten unter Verwendung von Werten der Komponenten aus Komponenten der Vielzahl von Bilddaten zu berechnen und die Hämoglobinkonzentration und die Hämoglobinsauerstoffsättigung im lebenden Gewebe unter Verwendung der Werte des ersten Verhältnisses und des zweiten Verhältnisses zu berechnen.
Der Prozessor speichert in einer Speichereinheit eine erste Korrespondenzbeziehung zwischen der Hämoglobinkonzentration und dem Wert des ersten Verhältnisses, eine zweite Korrespondenzbeziehung zwischen der Hämoglobinsauerstoffsättigung und dem Wert des zweiten Verhältnisses, und Korrekturkoeffizienten, die es ermöglichen, einen Kalibriermesswert des ersten Verhältnisses und einen Kalibriermesswert des zweiten Verhältnisses, die Messergebnisse sind, die durch Abbildung der obigen Feststoffprobe als eine Kalibrierungsreferenzprobe zur Berechnung der Hämoglobinsauerstoffsättigung mit dem Endoskop erhalten werden, entsprechend auf voreingestellte Werte zu korrigieren. Der Prozessor bezieht sich auf die erste Korrespondenzbeziehung und die zweite Korrespondenzbeziehung unter Verwendung der Werte, die durch Korrigieren der Werte des ersten Verhältnisses und des zweiten Verhältnisses erhalten wurden, die unter Verwendung eines Wertes der Bilddaten unter Verwendung der Korrekturkoeffizienten erhalten wurden, um die Hämoglobinkonzentration und die Hämoglobinsauerstoffsättigung im lebenden Gewebe zu berechnen.
Jeder der oben genannten Aspekte beinhaltet den folgenden bevorzugten Modus.
In der Feststoffprobe beinhaltet die Färbemittelgruppe bevorzugt zumindest ein erstes Färbemittel mit zwei Absorptionspeakwellenlängen in einem Wellenlängenband, in dem eine Wellenlänge 520 bis 600 nm beträgt, und ein zweites Färbemittel mit einer Absorptionspeakwellenlänge in einem Wellenlängenband, in dem eine Wellenlänge 400 bis 440 nm beträgt, und ein Wellenlängenband der durch die Färbemittelgruppe reproduzierten Absorptionseigenschaften ist bevorzugt ein Wellenlängenband von 400 bis 600 nm.
Es ist bevorzugt, dass ein Absorptionsspektrum des Wellenlängenbandes von 520 bis 600 nm in der Feststoffprobe zwei Absorptionspeaks und einen Absorptionsboden aufweist, der zwischen den beiden Absorptionspeaks eingeschlossen ist und einen geringsten Absorptionsgrad zwischen den beiden Absorptionspeaks aufweist, dass jede Wellenlängenabweichung zwischen jedem der beiden Absorptionspeaks und jedem der korrespondierenden Absorptionspeaks des Hämoglobins, die jeweils den beiden Absorptionspeaks entsprechen, 2 nm oder weniger beträgt, dass eine Wellenlängenabweichung zwischen dem Absorptionsboden und einem korrespondierenden Absorptionsboden des Hämoglobins, der dem Absorptionsboden entspricht, 2 nm oder weniger beträgt, und dass jeder Absorptionsgrad an jedem der beiden Absorptionspeaks in einem Bereich von 95% bis 105% liegt, bezogen auf jeden Absorptionsgrad bei jedem der korrespondierenden Absorptionspeaks des Hämoglobins, die jeweils den beiden Absorptionspeaks entsprechen.
Darüber hinaus ist es auch bevorzugt, dass ein Absorptionsspektrum des Wellenlängenbandes, in dem die Wellenlänge 520 bis 600 nm beträgt, in der Feststoffprobe einen Absorptionspeak in einem Bereich von 546 bis 570 nm aufweist, und dass ein Absorptionsgrad bei dem Absorptionspeak in einem Bereich von 95% bis 105% liegt, bezogen auf einen Absorptionsgrad bei einem korrespondierenden Absorptionspeak des Hämoglobins, der dem Absorptionspeak entspricht.
Eine Variation, die von einem Ort der Feststoffprobe abhängt, eines durchschnittlichen Absorptionsgrads in dem Wellenlängenband, in dem die Wellenlänge 520 bis 600 nm beträgt, von der Feststoffprobe beträgt bevorzugt 5% oder weniger eines Durchschnittswerts der durchschnittlichen Absorptionsgrade für den Ort.
Eine Variation, die von einem Ort der Feststoffprobe abhängt, eines Verhältnisses eines durchschnittlichen Absorptionsgrads in einem Wellenlängenband, in dem eine Wellenlänge 546 bis 570 nm beträgt, relativ zu einem durchschnittlichen Absorptionsgrad in einem Wellenlängenband, in dem eine Wellenlänge 528 bis 584 nm beträgt, von der Feststoffprobe beträgt bevorzugt 1% oder weniger eines Durchschnittswerts der Verhältnisse für den Ort.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Endoskopie-System. Das Endoskop-System beinhaltet: ein Endoskop, das eine Abbildungseinheit beinhaltet, die ein Abbildungselement aufweist, das konfiguriert ist, um eine Vielzahl von Bilddaten durch Abbildung eines lebenden Gewebes zu erzeugen; und einen Prozessor, der konfiguriert ist, um Werte eines ersten Verhältnisses und eines zweiten Verhältnisses zwischen bestimmten Komponenten unter Verwendung von Werten der Komponenten aus Komponenten der Vielzahl von Bilddaten zu berechnen und eine Hämoglobinkonzentration und eine Hämoglobinsauerstoffsättigung im lebenden Gewebe unter Verwendung der Werte des ersten Verhältnisses und des zweiten Verhältnisses zu berechnen. Der Prozessor beinhaltet eine Speichereinheit, die eine erste Korrespondenzbeziehung zwischen der Hämoglobinkonzentration und dem Wert des ersten Verhältnisses speichert, wobei die erste Korrespondenzbeziehung eine Zuordnung zwischen einem Kalibriermesswert des ersten Verhältnisses, der ein Messergebnis ist, das durch Abbilden der Feststoffprobe mit dem Endoskop als Kalibrierreferenzprobe zur Berechnung der Hämoglobinsauerstoffsättigung erhalten wird, und Informationen über die bestimmte Hämoglobinkonzentration der Feststoffprobe beinhaltet, und eine zweite Korrespondenzbeziehung zwischen der Hämoglobinsauerstoffsättigung und dem Wert des zweiten Verhältnisses speichert, wobei die zweite Korrespondenzbeziehung eine Zuordnung zwischen einem Kalibriermesswert des zweiten Verhältnisses, der ein Messergebnis ist, das durch Abbilden der Feststoffprobe mit dem Endoskop als die Kalibrierungsreferenzprobe erhalten wird, und Informationen über die bestimmte Hämoglobinsauerstoffsättigung der Feststoffprobe beinhaltet.
Der Prozessor ist konfiguriert, um die Hämoglobinkonzentration und die Hämoglobinsauerstoffsättigung im lebenden Gewebe unter Verwendung der ersten Korrespondenzbeziehung und der zweiten Korrespondenzbeziehung zu berechnen.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Endoskopie-System.
Das Endoskop-System beinhaltet: ein Endoskop, das eine Abbildungseinheit beinhaltet, die ein Abbildungselement aufweist, das konfiguriert ist, um eine Vielzahl von Bilddaten durch Abbildung eines lebenden Gewebes zu erzeugen; und einen Prozessor, der konfiguriert ist, um Werte eines ersten Verhältnisses und eines zweiten Verhältnisses zwischen bestimmten Komponenten unter Verwendung von Werten der Komponenten aus Komponenten der Vielzahl von Bilddaten zu berechnen und eine Hämoglobinkonzentration und eine Hämoglobinsauerstoffsättigung im lebenden Gewebe unter Verwendung der Werte des ersten Verhältnisses und des zweiten Verhältnisses zu berechnen.
Der Prozessor beinhaltet eine Speichereinheit, die eine erste Korrespondenzbeziehung zwischen der Hämoglobinkonzentration und dem Wert des ersten Verhältnisses, eine zweite Korrespondenzbeziehung zwischen der Hämoglobinsauerstoffsättigung und dem Wert des zweiten Verhältnisses, und Korrekturkoeffizienten speichert, die es ermöglichen, einen Kalibriermesswert des ersten Verhältnisses und einen Kalibriermesswert des zweiten Verhältnisses, die Messergebnisse sind, die durch Abbildung der obigen Feststoffprobe als eine Kalibrierungsreferenzprobe zur Berechnung der Hämoglobinsauerstoffsättigung mit dem Endoskop erhalten werden, entsprechend auf voreingestellte Werte zu korrigieren.
Der Prozessor ist konfiguriert, um sich auf die erste Korrespondenzbeziehung und die zweite Korrespondenzbeziehung unter Verwendung der Werte zu beziehen, die durch Korrigieren der Werte des ersten Verhältnisses und des zweiten Verhältnisses erhalten wurden, die unter Verwendung eines Wertes der Bilddaten unter Verwendung der Korrekturkoeffizienten erhalten wurden, um die Hämoglobinkonzentration und die Hämoglobinsauerstoffsättigung im lebenden Gewebe zu berechnen.
Im Endoskop-System sind der Kalibriermesswert des ersten Verhältnisses und der Kalibriermesswert des zweiten Verhältnisses bevorzugt Messergebnisse, die durch Abbildung jeder von einer Vielzahl von Arten von Feststoffproben mit unterschiedlichen Gehalten der Färbemittelgruppe, die einer Vielzahl von Hämoglobinkonzentrationen entsprechen, als Referenzprobe mit dem Endoskop erhalten werden.
Es ist bevorzugt, dass das erste Verhältnis ein Verhältnis ist, das empfindlich auf die Hämoglobinkonzentration des lebenden Gewebes reagiert, dass das zweite Verhältnis ein Verhältnis ist, das empfindlich auf die Hämoglobinsauerstoffsättigung des lebenden Gewebes reagiert, dass eine der Komponenten der Bilddaten, die für die Berechnung des ersten Verhältnisses verwendet werden, eine Komponente eines ersten Wellenlängenbandes innerhalb eines Bereichs von 500 nm bis 600 nm ist, und dass eine der Komponenten der Bilddaten, die für die Berechnung des zweiten Verhältnisses verwendet werden, eine Komponente eines zweiten Wellenlängenbandes ist, das enger als das erste Wellenlängenband ist.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Herstellungsverfahren von einer Feststoffprobe, die aus einer nicht-biologischen Substanz hergestellt ist, die als eine Kalibrierreferenzprobe zur Berechnung einer Hämoglobinsauerstoffsättigung verwendet wird.
Das Herstellungsverfahren beinhaltet: einen Schritt zum Herstellen einer Färbemittelgruppe, die eine Absorptionseigenschaft von Hämoglobin mit einer bestimmten Hämoglobinsauerstoffsättigung reproduziert; einen Schritt zum Lösen von Harz als Basismaterial in einer Mischlösung, in der eine bestimmte Menge der Färbemittelgruppe zur Reproduktion einer Absorptionseigenschaft von Hämoglobin mit einer bestimmten Konzentration in einem organischen Lösungsmittel dispergiert ist; und einen Schritt zum Verflüchtigen des organischen Lösungsmittels aus der Mischlösung, in der das Harz gelöst wurde, um die Feststoffprobe herzustellen.
Bei dem Herstellungsverfahren der Feststoffprobe ist es bevorzugt, dass die Färbemittelgruppe zumindest ein erstes Färbemittel mit zwei Absorptionspeakwellenlängen in einem Wellenlängenband, in dem eine Wellenlänge 520 bis 600 nm beträgt, und ein zweites Färbemittel mit einer Absorptionspeakwellenlänge in einem Wellenlängenband, in dem eine Wellenlänge 400 bis 440 nm beträgt, beinhaltet.
Darüber hinaus ist noch ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Kalibrierung eines Endoskops und eines Prozessors, um eine Hämoglobinkonzentration und eine Hämoglobinsauerstoffsättigung in einem lebenden Gewebe unter Verwendung des Endoskops und des Prozessors zu berechnen, wobei die Hämoglobinkonzentration und die Hämoglobinsauerstoffsättigung in einem lebenden Gewebe unter Verwendung von Werten eines ersten Verhältnisses und eines zweiten Verhältnisses zwischen bestimmten Komponenten berechnet werden, wobei das erste Verhältnis und das zweite Verhältnis unter Verwendung von Werten der Komponenten aus Komponenten einer Vielzahl von Bilddaten berechnet werden, die durch Abbildung des lebenden Gewebes erhalten werden, das mit einer Vielzahl von Lichtstrahlen unter Verwendung des Endoskops beleuchtet wird. Das Verfahren zur Durchführung der Kalibrierung beinhaltet: einen Schritt zum Abbilden der Feststoffprobe mit dem Endoskop, um jeweils einen Kalibriermesswert des ersten Verhältnisses und einen Kalibriermesswert des zweiten Verhältnisses zu erfassen; einen Schritt, bei dem der Prozessor veranlasst wird, eine erste Korrespondenzbeziehung zwischen der Hämoglobinkonzentration und dem Wert des ersten Verhältnisses zu erzeugen, die eine erste Zuordnung zwischen dem Kalibriermesswert des ersten Verhältnisses und Informationen über die bestimmte Hämoglobinkonzentration der Feststoffprobe beinhaltet, und eine zweite Korrespondenzbeziehung zwischen der Hämoglobinsauerstoffsättigung und dem Wert des zweiten Verhältnisses zu erzeugen, die eine zweite Zuordnung zwischen dem Kalibriermesswert des zweiten Verhältnisses und Informationen über die bestimmte Hämoglobinsauerstoffsättigung beinhaltet; und einen Schritt, bei dem der Prozessor veranlasst wird, die erste Korrespondenzbeziehung und die zweite Korrespondenzbeziehung zu speichern, um die erste Korrespondenzbeziehung und die zweite Korrespondenzbeziehung zur Berechnung der Hämoglobinkonzentration und der Hämoglobinsauerstoffsättigung im lebenden Gewebe zu verwenden.
Darüber hinaus ist noch ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Kalibrierung eines Endoskops und eines Prozessors, um eine Hämoglobinkonzentration und eine Hämoglobinsauerstoffsättigung in einem lebenden Gewebe unter Verwendung des Endoskop und des Prozessors zu berechnen, wobei die Hämoglobinkonzentration und die Hämoglobinsauerstoffsättigung in einem lebenden Gewebe unter Verwendung von Werten eines ersten Verhältnisses und eines zweiten Verhältnisses zwischen bestimmten Komponenten berechnet wird, wobei das erste Verhältnis und das zweite Verhältnis unter Verwendung von Werten der Komponenten aus Komponenten einer Vielzahl von Bilddaten berechnet werden, die durch Abbildung des lebenden Gewebes erhalten werden, das mit einer Vielzahl von Lichtstrahlen unter Verwendung des Endoskops beleuchtet wird. Das Verfahren zur Durchführung der Kalibrierung beinhaltet: einen Schritt zum Abbilden der obigen Feststoffprobe mit dem Endoskop, um jeweils einen Kalibriermesswert des ersten Verhältnisses und einen Kalibriermesswert des zweiten Verhältnisses zu erfassen; einen Schritt, bei dem der Prozessor veranlasst wird, Korrekturkoeffizienten zu berechnen, die es ermöglichen, den Kalibriermesswert des ersten Verhältnisses und den Kalibriermesswert des zweiten Verhältnisses jeweils auf voreingestellte Werte zu korrigieren; und einen Schritt, bei dem der Prozessor veranlasst wird, die Korrekturkoeffizienten zu speichern, um das erste Verhältnis und das zweite Verhältnis jeweils unter Verwendung der Korrekturkoeffizienten zu korrigieren, um die Hämoglobinkonzentration und die Hämoglobinsauerstoffsättigung im lebenden Gewebe zu berechnen.
Bei dem Verfahren zur Durchführung der Kalibrierung ist es bevorzugt, dass die Feststoffprobe eine Vielzahl von Arten von Proben mit unterschiedlichen Gehalten der Färbemittelgruppe, die einer Vielzahl von Hämoglobinkonzentrationen entsprechen, beinhaltet und dass der Kalibriermesswert des ersten Verhältnisses und der Kalibriermesswert des zweiten Verhältnisses Messergebnisse sind, die durch Abbildung jeder der Vielzahl von Arten von Proben als Referenzprobe mit dem Endoskop erhalten werden.
Es ist bevorzugt, dass das erste Verhältnis ein Verhältnis ist, das empfindlich auf die Hämoglobinkonzentration des lebenden Gewebes reagiert, dass das zweite Verhältnis ein Verhältnis ist, das empfindlich auf die Hämoglobinsauerstoffsättigung des lebenden Gewebes reagiert, dass eine der Komponenten der Bilddaten, die für die Berechnung des ersten Verhältnisses verwendet werden, eine Komponente eines ersten Wellenlängenbandes innerhalb eines Bereichs von 500 nm bis 600 nm ist, und dass eine der Komponenten der Bilddaten, die für die Berechnung des zweiten Verhältnisses verwendet werden, eine Komponente eines zweiten Wellenlängenbandes ist, das enger als das erste Wellenlängenband ist.
Vorteilhafte Effekte der Erfindung
Gemäß der oben beschriebenen Feststoffprobe ist es möglich, anstelle der Kalibrierreferenzprobe, die aus der biologischen Substanz hergestellt ist, die stabile Probe bereitzustellen, die aus der kalibrierfähigen nicht-biologischen Substanz hergestellt ist.
Daher ist es möglich, das Endoskop-System mit der Feststoffprobe zu kalibrieren.
Figurenliste

1 ist eine Ansicht zur Beschreibung eines Beispiels einer Kalibrierprobe unter Verwendung einer Feststoffprobe der vorliegenden Ausführungsform.
2 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für die Absorptionseigenschaften der Feststoffprobe der vorliegenden Ausführungsform darstellt.
3(a) und 3(b) sind Diagramme, die Beispiele für Wellenlängeneigenschaften von optischen Dichten von Färbemitteln darstellt, die für die Feststoffprobe der vorliegenden Ausführungsform verwendet werden.
4 ist eine Ansicht zur Beschreibung der Kalibrierung eines Endoskop-Systems unter Verwendung der Feststoffprobe gemäß der vorliegenden Ausführungsform.
5 ist ein Blockdiagramm einer Konfiguration eines Beispiels des in der vorliegenden Ausführungsform verwendeten Endoskop-Systems.
6 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für die spektralen Eigenschaften der jeweiligen Filter von Rot (R), Grün (G) und Blau (B) eines Abbildungselements des in der vorliegenden Ausführungsform verwendeten Endoskop-Systems darstellt.
7 ist eine Außenansicht (Vorderansicht) eines Beispiels eines Rotationsfilters, der in einer Lichtquellenvorrichtung des Endoskop-Systems verwendet wird, das in der vorliegenden Ausführungsform verwendet wird.
8 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für ein Absorptionsspektrum von Hämoglobin in der Nähe von 550 nm darstellt.
9 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für eine Beziehung zwischen einem in der vorliegenden Ausführungsform verwendeten ersten Verhältnis und einer Hämoglobinkonzentration darstellt.
10 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für eine Beziehung zwischen einem oberen Grenzwert und einem unteren Grenzwert eines in der vorliegenden Ausführungsform verwendeten zweiten Verhältnisses und der Hämoglobinkonzentration darstellt.

Beschreibung der Ausführungsformen
(Feststoffprobe)
Eine Feststoffprobe, die aus einer nicht-biologischen Substanz hergestellt ist, gemäß der nachstehend beschriebenen Ausführungsform wird als eine Kalibrierreferenzprobe eines Endoskop-Systems verwendet, das konfiguriert ist, um eine Hämoglobinkonzentration und eine Hämoglobinsauerstoffsättigung in einem lebenden Gewebe zu berechnen. Das in der vorliegenden Ausführungsform verwendete Endoskop-System ist ein System, das quantitativ eine Hämoglobinkonzentration und eine Hämoglobinsauerstoffsättigung in einem lebenden Gewebe basierend auf einer Vielzahl von Farbbilddaten berechnet, die durch Bestrahlung des lebenden Gewebes, das ein Subjekt ist, mit Lichtstrahlen in verschiedenen Wellenlängenbereichen abgebildet wurden, und das ein Merkmalmengenverteilungsbild anzeigt, das eine Verteilung der Hämoglobinkonzentration oder der Hämoglobinsauerstoffsättigung darstellt.
Im Endoskop-System wird ein aus den Bilddaten des vom Endoskop-System abgebildeten lebenden Gewebes gewonnener Parameter verwendet, um sich auf eine Korrespondenzbeziehung zwischen der Hämoglobinkonzentration oder der Hämoglobinsauerstoffsättigung und dem Parameter zu beziehen, wodurch die Hämoglobinkonzentration oder die Hämoglobinsauerstoffsättigung berechnet wird. Die Feststoffprobe der vorliegenden Ausführungsform wird zur Durchführung der Kalibrierung verwendet, um die Korrespondenzbeziehung zu diesem Zeitpunkt vor der Verwendung des Endoskop-Systems einzustellen.
1 ist eine Ansicht zur Beschreibung eines Beispiels einer Kalibrierprobe mit der Feststoffprobe der vorliegenden Ausführungsform. Eine Kalibrierprobe 1 ist mit einer Feststoffprobe 3 auf einer Basis 2 bereitgestellt.
Die Basis 2 ist unter Verwendung einer Kunstharzplatte oder einer Metallplatte konfiguriert. Die Basis 2 ist bevorzugt weiß.
Die Feststoffprobe 3 ist auf einer Oberfläche der Basis 2 bereitgestellt.
Die Feststoffprobe 3 ist aus einer nicht-biologischen Substanz hergestellt und ist nicht aus einer biologischen Substanz, wie etwa Blut, hergestellt.
Die in 1 dargestellte Kalibrierprobe 1 ist eine Reflexions-Typ Probe, die Licht, das durch die Feststoffprobe 3 transmittiert und auf der Oberfläche der Basis 2 reflektiert wurde, durch das Endoskop-System empfängt, kann aber auch eine Transmissions-Typ Probe sein, bei der Licht, das durch die Feststoffprobe 3 übertragen wurde, vom Endoskop-System empfangen wird.
Die Feststoffprobe 3 ist aus einer Vielzahl von Arten von Färbemitteln, die aus nicht-biologischen Substanzen hergestellt sind, und einem Harzmaterial hergestellt, in dem die Vielzahl von Arten von Färbemitteln dispergiert ist. Ein Mischungsverhältnis der Vielzahl von Arten von Färbemitteln wird so eingestellt, dass die Vielzahl von Arten von Färbemitteln die Absorptionseigenschaften von Hämoglobin bei einer bestimmten Hämoglobinkonzentration und einer bestimmten Hämoglobinsauerstoffsättigung reproduzieren. Als das Färbemittel der Feststoffprobe 3 kann beispielsweise eine in JP H2-196865 A beschriebene Verbindung verwendet werden.
Infolgedessen stimmen die Absorptionseigenschaften der Feststoffprobe 3, d.h. eine spektrale Wellenform eines Absorptionsgrads, im Wesentlichen mit einer spektralen Wellenform eines Absorptionsgrads bei der bestimmten Hämoglobinkonzentration und der bestimmten Hämoglobinsauerstoffsättigung überein. 2 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für die Absorptionseigenschaften der Feststoffprobe 3 der vorliegenden Ausführungsform darstellt.
Hierbei stimmt in einem Wellenlängenbereich X (500 nm bis 600 nm) eine spektrale Wellenform der Feststoffprobe 3 im Wesentlichen mit einer spektralen Wellenform eines Absorptionsgrads von Oxyhämoglobin, das Hämoglobin mit einer Sauerstoffsättigung von 100% ist, überein. Der Wellenlängenbereich X ist ein Wellenlängenbereich, der einen Wellenlängenbereich R0 von Bilddaten eines lebenden Gewebes beinhaltet, das von einem Endoskop-System 10 abgebildet wurde, das zum Zeitpunkt des Erhaltens der Hämoglobinkonzentration und der Hämoglobinsauerstoffsättigung verwendet wird, wie später beschrieben.
3(a) und 3(b) sind Diagramme, die Beispiele für Wellenlängeneigenschaften von optischen Dichten der für die Feststoffprobe 3 verwendeten Färbemittel darstellen. Die optische Dichte spiegelt die Absorptionseigenschaft des Lichts wider. Die in der Feststoffprobe 3 verwendeten Färbemittel sind zwei Arten von Färbemitteln mit den in 3(a) bzw. 3(b) dargestellten optischen Dichten. Wie in 3(b) dargestellt, weist ein Färbemittel (ein erstes Färbemittel) zwei Peakwellenlängen (Absorptionspeakwellenlängen) in einem Wellenlängenband auf, in dem eine Wellenlänge 520 bis 600 nm beträgt. Wie in 3(a) dargestellt, weist ein anderes Färbemittel (ein zweites Färbemittel) eine Peakwellenlänge (Absorptionspeakwellenlänge) in einem Wellenlängenband auf, in dem eine Wellenlänge 400 bis 440 nm beträgt. Wenn jeder Gehalt an Färbemitteln eingestellt wird, ist es möglich, eine spektrale Wellenlänge einer Absorptionseigenschaft zu erhalten, die im Wesentlichen mit einer Absorptionseigenschaft von Hämoglobin in einem Wellenlängenband von 400 bis 600 nm übereinstimmt, wie in 2 dargestellt.
Wie in 2 dargestellt, weist ein Absorptionsspektrum des Wellenlängenbandes, in dem die Wellenlänge 520 bis 600 nm beträgt, in der Feststoffprobe 3 der vorliegenden Ausführungsform zwei Absorptionspeaks A1 und A2 und einen Absorptionsboden B1 auf, der zwischen den beiden Absorptionspeaks A1 und A2 eingeschlossen ist und einen niedrigsten Absorptionsgrad zwischen den beiden Absorptionspeaks A1 und A2 aufweist. Dabei beträgt jede Wellenlängenabweichung zwischen jedem der beiden Absorptionspeaks A1 und A2 und jedem der korrespondierenden Absorptionspeaks Aa und Ab von Hämoglobin, die jeweils den beiden Absorptionspeaks A1 und A2 entsprechen, bevorzugt 2 nm oder weniger und stärker bevorzugt 1 nm oder weniger. Darüber hinaus beträgt eine Wellenlängenabweichung zwischen dem Absorptionsboden B1 und einem korrespondierenden Absorptionsboden Ba von Hämoglobin, der dem Absorptionsboden B1 entspricht, bevorzugt 2 nm oder weniger und stärker bevorzugt 1 nm oder weniger.
Darüber hinaus beträgt jeder Absorptionsgrad an jedem der beiden Absorptionspeaks A1 und A2 bevorzugt 95% bis 105% und stärker bevorzugt 97% bis 103%, bezogen auf jeden Absorptionsgrad bei jedem der korrespondierenden Absorptionspeaks Aa und Ab von Hämoglobin, die jeweils den beiden Absorptionspeaks A1 und A2 entsprechen. Darüber hinaus liegt ein Absorptionsgrad am Absorptionsboden B1 bevorzugt im Bereich von 95% bis 105% und stärker bevorzugt im Bereich von 97% bis 103%, bezogen auf einen Absorptionsgrad des korrespondierenden Absorptionsbodens Ba von Hämoglobin, der dem Absorptionsboden B1 entspricht.
Obwohl die beiden in 3(a) und 3(b) dargestellten Arten von Färbemitteln als das Färbemittel für die Feststoffprobe 3 verwendet werden, kann die Anzahl der Arten von Färbemitteln drei oder vier betragen. Es ist möglich, die Absorptionseigenschaft der Feststoffprobe 3 unter Verwendung dieser Färbemittel mit den Absorptionseigenschaften von Hämoglobin in Übereinstimmung zu bringen.
Obwohl nicht dargestellt, kann eine Feststoffprobe, die eine Absorptionseigenschaft von Hämoglobin mit einer unterschiedlichen Sauerstoffsättigung reproduziert, durch Einstellen jeder Menge der beiden obigen Färbemittel hergestellt werden. Als eine Feststoffprobe, die eine Absorptionseigenschaft von reduziertem Hämoglobin mit einer Sauerstoffsättigung von 0% reproduziert, kann eine Feststoffprobe mit einer anderen Konfiguration als die der Feststoffprobe 3 unter Verwendung der beiden Arten von Färbemitteln verwendet werden, beispielsweise eine Verbindung mit einem Absorptionspeak bei 555 nm.
In der vorliegenden Ausführungsform erfolgt die Kalibrierung unter Verwendung der Feststoffprobe 3, die zumindest Oxyhämoglobin mit einer Sauerstoffsättigung von 100% reproduziert, wie in 2 dargestellt.
Da diese Feststoffprobe 3 die nicht-biologische Substanz ist, ist die Absorptionseigenschaft stabil und der Absorptionsgrad ändert sich mit der Zeit wenig, was zu der biologischen Substanz unterschiedlich ist.
Gemäß einer Ausführungsform wird die obige Verbindung mit dem Absorptionspeak bei 555 nm verwendet, so dass das Absorptionsspektrum des Wellenlängenbandes von 520 bis 600 nm in der Feststoffprobe 3 einen Absorptionspeak im Bereich von 546 nm bis 570 nm aufweist, wie in einem Absorptionsspektrum von reduziertem Hämoglobin, wie später beschrieben. In diesem Fall liegt ein Absorptionsgrad bei dem Absorptionspeak im Bereich von 546 nm bis 570 nm bevorzugt im Bereich von 95% bis 105%, bezogen auf einen Absorptionsgrad bei einem korrespondierenden Absorptionspeak von reduziertem Hämoglobin, der dem Absorptionspeak entspricht.
Diese Feststoffprobe 3 kann beispielsweise durch das folgende Verfahren hergestellt werden.

(1) Es wird eine Färbemittelgruppe hergestellt, die eine Absorptionseigenschaft von Hämoglobin mit einer bestimmten Hämoglobinsauerstoffsättigung reproduziert. Die Herstellung der Färbemittelgruppe beinhaltet das Auswählen aus einer Vielzahl von Arten von Färbemitteln, das Einstellen eines Mischungsverhältnisses der ausgewählten Färbemittel und das Einstellen der Menge der gemischten Färbemittelgruppe. Mit der Auswahl aus der Vielzahl von Arten von Färbemitteln und dem Einstellen des Mischungsverhältnisses der ausgewählten Färbemittel ist es möglich, die Absorptionseigenschaft von Hämoglobin mit der bestimmten Sauerstoffsättigung zu reproduzieren. Mit dem Einstellen der Menge der Färbemittelgruppe ist es möglich, eine Absorptionseigenschaft von Hämoglobin mit einer bestimmten Konzentration zu reproduzieren.
(2) Anschließend wird das als Basis dienende Harz in einer Mischlösung gelöst, die durch Dispergieren der bestimmten Menge der hergestellten Färbemittelgruppe zur Reproduktion der Absorptionseigenschaft von Hämoglobin mit der bestimmten Konzentration in einem organischen Lösungsmittel, beispielsweise chloriertem Kohlenwasserstoff, erhalten wird. Zu diesem Zeitpunkt wird unter Berücksichtigung der Löslichkeit des Färbemittels und des Grundmaterials eine geeignete Kombination ausgewählt. Beispiele für den chlorierten Kohlenwasserstoff beinhalten Dichlormethan (CH₂Cl₂). Beispiele für das Harz beinhalten Acrylharz.
(3) Die Feststoffprobe 3 wird hergestellt, indem das organische Lösungsmittel aus der Mischlösung, in der das Harz gelöst wurde, verflüchtigt wird.

Es ist bevorzugt, dass die so hergestellte Färbemittelgruppe zumindest ein erstes Färbemittel mit zwei Absorptionspeakwellenlängen in einem Wellenlängenband, in dem eine Wellenlänge von 520 bis 600 nm beträgt, und ein zweites Färbemittel mit einer Absorptionspeakwellenlänge in einem Wellenlängenband, in dem eine Wellenlänge von 400 bis 440 nm beträgt, beinhaltet. Dadurch ist es möglich, die Absorptionseigenschaft von Hämoglobin mit einer starken Q-Band genannten Absorptionsbande, die von Porphyrin abgeleitet ist, in der Nähe von 550 nm zu reproduzieren, wie später beschrieben.
4 ist eine Ansicht zur Beschreibung der Kalibrierung des Endoskop-Systems unter Verwendung der Feststoffprobe 3. Ein distales Ende eines Insertionsschlauchs 110 des Endoskops wird in die Nähe der Feststoffprobe 3 gebracht, um die Feststoffprobe 3 abzubilden. Unter Verwendung der Bilddaten dieser Feststoffprobe 3 stellt das Endoskop-System eine Korrespondenzbeziehung zwischen der bekannten Hämoglobinkonzentration und Hämoglobinsauerstoffsättigung und den aus den Bilddaten gewonnenen Parametern her. Dieser Punkt wird in der folgenden Beschreibung des Endoskop-Systems 10 beschrieben.
(Konfiguration des Endoskop-Systems)
5 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration des in der vorliegenden Ausführungsform verwendeten Endoskop-Systems 10 darstellt. Das Endoskop-System 10 beinhaltet ein elektronisches Endoskop (Endoskop) 100, einen Prozessor 200, eine Anzeige 300 und eine Lichtquellenvorrichtung 400. Das elektronische Endoskop 100 und die Anzeige 300 sind abnehmbar mit dem Prozessor 200 verbunden. Der Prozessor 200 beinhaltet eine Bildbearbeitungseinheit 500. Die Lichtquellenvorrichtung 400 ist abnehmbar mit dem Prozessor 200 verbunden.
Das elektronische Endoskop 100 verfügt über den Insertionsschlauch 110 zum Einführen in einen Körper eines Subjekts. Im Inneren des Insertionsschlauchs 110 ist ein Lichtleiter 131 bereitgestellt, der sich im Wesentlichen über die gesamte Länge des Insertionsschlauchs 110 erstreckt. Ein distales Ende 131a, das ein Ende des Lichtleiters 131 ist, ist am distalen Ende des Insertionsschlauchs 110 positioniert, d.h. in der Nähe eines distalen Endes 111 des Insertionsschlauchs, und ein proximales Ende 131b, das das andere Ende des Lichtleiters 131 ist, ist an einem Verbindungsabschnitt mit der Lichtquellenvorrichtung 400 positioniert. Daher erstreckt sich der Lichtleiter 131 vom Verbindungsabschnitt mit der Lichtquellenvorrichtung 400 bis in die Nähe des distalen Endes des Insertionsschlauchs 111.
Die Lichtquellenvorrichtung 400 beinhaltet als eine Lichtquelle eine Lichtquellenlampe 430, die Licht mit einer großen Lichtmenge erzeugt, wie beispielsweise eine Xenonlampe. Das von der Lichtquellenvorrichtung 400 emittierte Licht wird auf das proximale Ende 131b des Lichtleiters 131 als Beleuchtungslicht IL gerichtet. Das auf das proximale Ende 131b des Lichtleiters 131 gerichtete Licht wird durch den Lichtleiter 131 zum distalen Ende 131a geleitet und vom distalen Ende 131a emittiert. Am distalen Ende 111 des Insertionsschlauches des elektronischen Endoskops 100 ist eine Lichtverteilungslinse 132 bereitgestellt, die so angeordnet ist, dass dem distalen Ende 131a des Lichtleiters 131 gegenüberliegt. Das vom distalen Ende 131a des Lichtleiters 131 emittierte Beleuchtungslicht IL durchdringt die Lichtverteilungslinse 132 und beleuchtet ein lebendes Gewebe T in der Nähe des distalen Endes 111 des Insertionsschlauches.
Am distalen Ende des Insertionsschlauches 111 des elektronischen Endoskops 100 sind eine Objektivlinsengruppe 121 und ein Abbildungselement 141 bereitgestellt. Die Objektivlinsengruppe 121 und das Abbildungselement 141 bilden eine Abbildungseinheit. Licht, das auf einer Oberfläche des lebenden Gewebes T vom Beleuchtungslicht IL reflektiert oder gestreut wird, trifft auf die Objektivlinsengruppe 121 und wird zu einem Bild auf einer lichtempfangenden Oberfläche des Abbildungselements 141 gebündelt. Als das Abbildungselement 141 ist es möglich, ein bekanntes Abbildungselement zu verwenden, wie etwa einen CCD-Bildsensor (Charge Coupled Device) zum Abbilden eines mit einem Farbfilter 141a versehenen Farbbildes auf einer lichtempfangenden Oberfläche davon und einen komplementären Metalloxid-Halbleiter (CMOS)-Bildsensor.
Der Farbfilter 141a ist ein sogenannter On-Chip-Filter, der direkt auf jedem Lichtempfangselement des Bildelements 141 gebildet ist und in dem ein R-Farbfilter, der rotes Licht durchlässt, ein G-Farbfilter, der grünes Licht durchlässt, und ein B-Farbfilter, der blaues Licht durchlässt, angeordnet sind. 6 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für die spektralen Eigenschaften der jeweiligen Filter von Rot (R), Grün (G) und Blau (B) des in der vorliegenden Ausführungsform verwendeten Abbildungselements darstellt. Der R-Farbfilter der vorliegenden Ausführungsform ist ein Filter, der Licht mit einer Wellenlänge größer als eine Wellenlänge von etwa 570 nm (z.B. 580 nm bis 700 nm) durchlässt, der G-Farbfilter ist ein Filter, der Licht mit einer Wellenlänge von etwa 470 nm bis 620 nm durchlässt, und der B-Farbfilter ist ein Filter, der Licht mit einer Wellenlänge von weniger als einer Wellenlänge von etwa 530 nm (z.B. 420 nm bis 520 nm) durchlässt.
Das Abbildungselement 141 ist ein Abbildungsmittel, das das lebende Gewebe T abbildet, das von jedem aus einer Vielzahl von Lichtstrahlen beleuchtet wird, und Farbbilddaten erzeugt, die jedem der Lichtstrahlen entsprechen, und ist ein Bilddatenerzeugungsmittel, das das lebende Gewebe T mit einer Vielzahl von Lichtstrahlen mit unterschiedlichen Wellenlängenbereichen beleuchtet, um Farbbilddaten zu erzeugen, die dem auf dem lebenden Gewebe T reflektierten oder gestreuten Licht entsprechen. Das Abbildungselement 141 wird gesteuert, um synchron mit der später zu beschreibenden Bildbearbeitungseinheit 500 angesteuert zu werden, und gibt Farbbilddaten aus, die einem Bild des lebenden Gewebes T entsprechen, das periodisch (z.B. im Abstand von 1/30 Sekunden) auf der lichtempfangenden Oberfläche abgebildet wird. Die vom Abbildungselement 141 ausgegebenen Farbbilddaten werden über ein Kabel 142 an die Bildbearbeitungseinheit 500 des Prozessors 200 gesendet.
Die Bildbearbeitungseinheit 500 beinhaltet hauptsächlich eine A/D-Wandlerschaltung 502, eine Bildvorbearbeitungseinheit 504, eine Bildspeichereinheit 506 und eine Bildnachbearbeitungseinheit 508, eine Merkmalmengenerfassungseinheit 510, einen Speicher 512, eine Bildanzeigesteuereinheit 514 und ein Steuergerät 516.
Die A/D-Wandlerschaltung 502 A/D wandelt die vom Abbildungselement 141 des elektronischen Endoskops 100 eingegebenen Farbbilddaten über das Kabel 142 um und gibt digitale Daten aus. Der digitale Datenausgang der A/D-Wandlerschaltung 502 wird an die Bildvorbearbeitungseinheit 504 gesendet.
Die Bildvorbearbeitungseinheit 504 erzeugt Farbbilddaten von R-, G- und B-Komponenten, die ein Bild konstituieren, durch Entfernen statischer Bildfehler (Demosaicing) digitaler Daten aus R-Digitalbilddaten, die von einem Lichtempfangselement in dem Abbildungselement 141 aufgenommen wurden, an dem der R-Farbfilter montiert ist, G-Digitalbilddaten, die von einem Lichtempfangselement in dem Abbildungselement 141 aufgenommen wurden, an dem der G-Farbfilter montiert ist, und B-Digitalbilddaten, die von einem Lichtempfangselement in dem Abbildungselement 141 aufgenommen wurden, an dem der B-Farbfilter montiert ist. Darüber hinaus ist die Bildvorbearbeitungseinheit 504 ein Teil, das eine bestimmte Signalverarbeitung, wie etwa Farbkorrektur, eine Matrixoperation und Weißabgleichkorrektur, an den erzeugten R-, G- und B-Farbbilddaten durchführt.
Die Bildspeichereinheit 506 speichert temporär die Farbbilddaten jedes Bildes, das durch das Abbildungselement 141 abgebildet und der Signalverarbeitung unterzogen wurde.
Die Bildnachbearbeitungseinheit 508 liest die in der Bildspeichereinheit 506 gespeicherten Farbbilddaten oder führt eine Signalverarbeitung (γ-Korrektur o.ä.) an Bilddaten durch, die von der Bildanzeigesteuereinheit 514 erzeugt werden, wie später beschrieben, wodurch Bildschirmdaten erzeugt werden, die auf der Anzeige angezeigt werden. Die von der Bildanzeigesteuereinheit 514 erzeugten Bilddaten beinhalten Daten eines Verteilungsbildes einer Merkmalsmenge, wie etwa ein Sauerstoffsättigungsverteilungsbild, das eine Verteilung einer Hämoglobinsauerstoffsättigung des lebenden Gewebes T darstellt, wie später beschrieben wird. Die erzeugten Bildschirmdaten (Videoformatsignal) werden auf der Anzeige 300 ausgegeben. Dadurch werden das Bild des lebenden Gewebes T, das Verteilungsbild der Merkmalsmenge des lebenden Gewebes T und dergleichen auf einem Bildschirm der Anzeige 300 dargestellt.
Als Reaktion auf eine Anweisung des Steuergeräts 516 berechnet die Merkmalmengenerfassungseinheit 510 eine Hämoglobinkonzentration und die Hämoglobinsauerstoffsättigung des abgebildeten lebenden Gewebes T als Merkmalmengen und erzeugt Verteilungsbilder dieser Merkmale auf dem Bild des abgebildeten lebenden Gewebes T, d.h. ein Verteilungsbild, das eine Verteilung der Hämoglobinkonzentration anzeigt, und das Sauerstoffsättigungsverteilungsbild, das die Verteilung der Hämoglobinsauerstoffsättigung anzeigt, wie später beschrieben.
Da die Merkmalsmenge durch eine Operation unter Verwendung der Farbbilddaten des lebenden Gewebes T berechnet wird, das mit der Vielzahl von Lichtstrahlen mit unterschiedlichen Wellenlängenbereichen beleuchtet wird, ruft die Merkmalmengenerfassungseinheit 510 die Farbbilddaten und verschiedene Arten von Informationen, die in der Merkmalmengenerfassungseinheit 510 verwendet werden, aus der Bildspeichereinheit 506 oder dem Speicher 512 auf.
Die Bildanzeigesteuereinheit 514 führt eine Steuerung so durch, dass das von der Merkmalmengenerfassungseinheit 510 erzeugte Bild der Hämoglobinsauerstoffsättigungsverteilung im Zustand der Überlagerung mit dem Bild des abgebildeten lebenden Gewebes T angezeigt wird.
Das Steuergerät 516 ist ein Teil, der nicht nur eine Betriebsanweisung und eine Betriebssteuerung für jedes Teil der Bildbearbeitungseinheit 500 durchführt, sondern auch eine Betriebsanweisung und eine Betriebssteuerung für jedes Teil des elektronischen Endoskops 100 einschließlich der Lichtquellenvorrichtung 400 und des Abbildungselements 141.
Im Übrigen können die Merkmalmengenerfassungseinheit 510 und die Bildanzeigesteuereinheit 514 durch ein Softwaremodul konfiguriert werden, das jede der oben beschriebenen Funktionen erfüllt, wenn ein Programm aktiviert und auf einem Computer ausgeführt wird, oder kann durch Hardware konfiguriert werden.
Auf diese Weise hat der Prozessor 200 sowohl die Funktion der Verarbeitung der vom Abbildungselement 141 des elektronischen Endoskops 100 ausgegebenen Farbbilddaten als auch die Funktion der Anweisung und Steuerung der Operationen des elektronischen Endoskops 100, der Lichtquellenvorrichtung 400 und der Anzeige 300.
Die Lichtquellenvorrichtung 400 ist ein lichtemittierendes Mittel, das erstes Licht, zweites Licht und drittes Licht emittiert und bewirkt, dass das erste Licht, das zweite Licht und das dritte Licht auf den Lichtleiter 131 einfallen. Die Lichtquellenvorrichtung 400 der vorliegenden Ausführungsform emittiert das erste Licht, das zweite Licht und das dritte Licht mit unterschiedlichen Wellenlängenbereichen, kann aber vier oder mehr Lichtstrahlen emittieren. In diesem Fall kann das vierte Licht Licht sein, das den gleichen Wellenlängenbereich wie das erste Licht hat. Die Lichtquellenvorrichtung 400 beinhaltet neben der Lichtquellenlampe 430 eine Fokussierlinse 440, einen Rotationsfilter 410, eine Filtersteuereinheit 420 und eine Fokussierlinse 450. Das Licht, das im Wesentlichen paralleles Licht ist und von der Lichtquellenlampe 430 emittiert wird, ist beispielsweise Weißlicht, wird von der Fokussierlinse 440 gebündelt und durchläuft den Rotationsfilter 410, wird dann wieder von der Fokussierlinse 450 gebündelt und trifft auf das proximale Ende 131b des Lichtleiters 131. Im Übrigen ist der Rotationsfilter 410 zwischen einer Position auf einem von der Lichtquellenlampe 430 abgestrahlten optischen Lichtpfad und einer Rückzugsposition außerhalb des optischen Pfads durch einen Bewegungsmechanismus (nicht dargestellt), wie beispielsweise eine Linearführung, beweglich. Da der Rotationsfilter 410 eine Vielzahl von Filtern mit unterschiedlichen Transmissionseigenschaften beinhaltet, unterscheidet sich ein Wellenlängenbereich des von der Lichtquellenvorrichtung 400 emittierten Lichts in Abhängigkeit von einer Art des Rotationsfilters 410, der den optischen Pfad des von der Lichtquellenlampe 430 abgestrahlten Lichts schneidet.
Im Übrigen ist die Konfiguration der Lichtquellenvorrichtung 400 nicht auf die in 5 dargestellte Konfiguration beschränkt. So kann beispielsweise eine Lampe angewendet werden, die anstelle des parallelen Lichts zur Lichtquellenlampe 430 konvergentes Licht erzeugt. In diesem Fall wird beispielsweise eine Konfiguration angewendet, bei der von der Lichtquellenlampe 430 abgestrahltes Licht vor der Fokussierlinse 440 konvergiert wird und als diffuses Licht auf die Fokussierlinse 440 trifft. Darüber hinaus kann anstelle der Verwendung der Fokussierlinse 440 eine Konfiguration angewendet werden, bei der im Wesentlichen parallele Lichtstrahlen, die von der Lichtquellenlampe 430 erzeugt werden, direkt auf den Rotationsfilter 410 treffen. Darüber hinaus kann bei Verwendung der Lampe, die das konvergente Licht erzeugt, eine Konfiguration angewendet werden, bei der eine Kollimatorlinse anstelle der Fokussierlinse 440 verwendet wird, um einen Lichteinfall auf den Rotationsfilter 410 im Zustand von im Wesentlichen parallelen Lichtstrahlen zu bewirken. Wenn beispielsweise ein optischer Interferenzfilter, wie beispielsweise ein dielektrischer Mehrschichtfilmfilter, als der Rotationsfilter 410 verwendet wird, ist es möglich, günstigere Filtereigenschaften zu erzielen, indem im Wesentlichen parallele Lichtstrahlen auf den Rotationsfilter 410 einfallen, um die Einfallswinkel der Lichtstrahlen in Bezug auf den optischen Filter einheitlich zu gestalten. Darüber hinaus kann eine Lampe, die divergentes Licht erzeugt, als Lichtquellenlampe 430 angewendet werden. Auch in diesem Fall ist es möglich, die Konfiguration anzuwenden, bei der die Kollimatorlinse anstelle der Fokussierlinse 440 verwendet wird, um im Wesentlichen parallele auf den Rotationsfilter 410 einfallende Lichtstrahlen zu erzeugen.
Darüber hinaus ist die Lichtquellenvorrichtung 400 konfiguriert, um die Vielzahl von Lichtstrahlen mit unterschiedlichen Wellenlängenbereichen durch Transmittieren des von der einzelnen Lichtquellenlampe 430 abgestrahlten Lichts zum optischen Filter zu emittieren, aber es ist auch möglich, anstelle der Lichtquellenlampe 430 eine Halbleiterlichtquelle, wie etwa eine Leuchtdiode und ein Laserelement, das einen Laserstrahl ausgibt, die eine Vielzahl von verschiedenen Lichtstrahlen mit unterschiedlichen Wellenlängenbereichen emittieren, als eine Lichtquelle der Lichtquellenvorrichtung 400 zu verwenden. In diesem Fall wird der Rotationsfilter 410 nicht unbedingt verwendet. Darüber hinaus kann die Lichtquellenvorrichtung 400 auch so konfiguriert sein, dass die Lichtquellenvorrichtung 400 beispielsweise kombiniertes Weißlicht, das Anregungslicht mit einem bestimmten Wellenlängenbereich und vom Anregungslicht angeregtes und emittiertes fluoreszierendes Licht und Licht mit einem bestimmten engen Wellenlängenbereich separat emittiert. Die Konfiguration der Lichtquellenvorrichtung 400 ist nicht besonders begrenzt, solange die Lichtquellenvorrichtung 400 eine Vielzahl von Lichtstrahlen mit unterschiedlichen Wellenlängenbereichen emittiert.
Der Rotationsfilter 410 ist eine scheibenförmige optische Einheit mit einer Vielzahl von optischen Filtern und ist so konfiguriert, dass sich ein durchgehender Wellenlängenbereich des Lichts in Abhängigkeit von einem Drehwinkel ändert. Der Rotationsfilter 410 der vorliegenden Ausführungsform beinhaltet drei optische Filter mit unterschiedlichen Durchgangswellenlängenbändern, kann aber vier, fünf oder sechs oder mehr optische Filter aufweisen. Der Drehwinkel des Rotationsfilters 410 wird durch die Filtersteuereinheit 420 gesteuert, die mit dem Steuergerät 516 verbunden ist. Das Steuergerät 516 steuert den Drehwinkel des Rotationsfilters 410 über die Filtersteuereinheit 420 und schaltet dadurch einen Wellenlängenbereich des den Rotationsfilter 410 durchlaufenden Beleuchtungslichts IL um, das dem Lichtleiter 131 zugeführt wird.
7 ist eine Außenansicht (Vorderansicht) des Rotationsfilters 410. Der Rotationsfilter 410 beinhaltet einen im Wesentlichen scheibenförmigen Rahmen 411 und drei fächerförmige optische Filter 415, 416 und 418. Drei fächerförmige Fenster 414a, 414b und 414c sind in gleichen Abständen um eine Mittelachse des Rahmens 411 gebildet, und die optischen Filter 415, 416 und 418 sind an den Fenstern 414a, 414b bzw. 414c angebracht. Im Übrigen sind alle optischen Filter der vorliegenden Ausführungsform die dielektrischen Mehrschichtfilmfilter, aber es können auch andere Arten von optischen Filtern (z.B. ein optischer Absorptionsfilter, ein Etalonfilter unter Verwendung eines dielektrischen Mehrschichtfilms als Reflexionsfilm) verwendet werden.
Zusätzlich ist auf der Mittelachse des Rahmens 411 ein Nabenloch 412 gebildet. Eine in der Filtersteuereinheit 420 bereitgestellte Ausgangswelle eines Servomotors (nicht dargestellt) wird in das Nabenloch 412 eingesetzt und fixiert, und der Rotationsfilter 410 dreht sich zusammen mit der Ausgangswelle des Servomotors.
Wenn sich der Rotationsfilter 410 in eine durch einen Pfeil in 7 angezeigte Richtung dreht, schaltet der optische Filter, auf den Licht einfällt, in der Reihenfolge der optischen Filter 415, 416 und 418 um, so dass ein Wellenlängenband des den Rotationsfilter 410 durchlaufenden Beleuchtungslichts IL nacheinander umgeschaltet wird.
Die optischen Filter 415 und 416 sind optische Bandpassfilter, die selektiv Licht in einem Band von 550 nm durchlassen. Wie in 8 dargestellt, ist der optische Filter 415 konfiguriert, um Licht in einem Wellenlängenbereich R0 (W-Band) von den isosbestischen Punkten E1 bis E4 mit geringem Verlust durchzulassen und Licht in anderen Wellenlängenbereichen zu blockieren. Darüber hinaus ist der optische Filter 416 konfiguriert, um Licht in einem Wellenlängenbereich R2 (N-Band) von den isosbestischen Punkten E2 bis E3 verlustarm durchzulassen und Licht in den anderen Wellenlängenbereichen zu blockieren.
Darüber hinaus ist der optische Filter 418 ein Ultraviolett-Sperrfilter, und das von der Lichtquellenlampe 430 abgestrahlte Licht transmittiert durch den optischen Filter 418 im Wellenlängenbereich des sichtbaren Lichts. Das durch den optischen Filter 418 transmittierte Licht wird als Weißlicht WL zur Abbildung eines normalen Beobachtungsbildes verwendet. Im Übrigen kann er so konfiguriert sein, dass das Fenster 414c des Rahmens 411 ohne Verwendung des optischen Filters 418 geöffnet ist.
Daher wird vom dem Licht, das von der Lichtquellenlampe 430 ausgestrahlt wird, das Licht, das durch den optischen Filter 415 transmittiert ist, nachfolgend als Breit-Licht bezeichnet, vom dem Licht, das von der Lichtquellenlampe 430 ausgestrahlt wird, das Licht, das durch den optischen Filter 416 transmittiert ist, nachfolgend als Eng-Licht bezeichnet, und vom dem Licht, das von der Lichtquellenlampe 430 ausgestrahlt wird, das Licht, das durch den optischen Filter 418 transmittiert ist, nachfolgend als das Weißlicht WL bezeichnet.
8 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für das Absorptionsspektrum von Hämoglobin in der Nähe von 550 nm darstellt.
Wie in 8 dargestellt, ist ein Wellenlängenbereich R1 ein Band, das eine Peakwellenlänge eines von Oxyhämoglobin abgeleiteten Absorptionspeaks P1 beinhaltet, ist ein Wellenlängenbereich R2 ein Band, das eine Peakwellenlänge eines von reduziertem Hämoglobin abgeleiteten Absorptionspeaks P2 beinhaltet, und ist ein Wellenlängenbereich R3 ein Band, das eine Peakwellenlänge eines von Oxyhämoglobin abgeleiteten Absorptionspeaks P3 beinhaltet. Darüber hinaus beinhaltet der Wellenlängenbereich R0 die jeweiligen Peakwellenlängen der drei Absorptionspeaks P1, P2 und P3.
Darüber hinaus sind der Wellenlängenbereich R0 des optischen Filters 415 und der Wellenlängenbereich R2 des optischen Filters 416 in dem Durchgangswellenlängenbereich (6) des G-Farbfilters des Farbfilters 141a beinhaltet. Daher wird ein Bild des lebenden Gewebes T, das durch das den optischen Filter 415 oder 416 durchströmende Licht abgebildet wird, als ein Bild der G-Komponente der Farbbilddaten erhalten, die durch das Abbildungselement 141 abgebildet werden.
In einem Umfangsrandabschnitt des Rahmens 411 ist ein Durchgangsloch 413 gebildet. Das Durchgangsloch 413 ist an der gleichen Position (Phase) wie die einer Grenze zwischen dem Fenster 414a und dem Fenster 414c in einer Rotationsrichtung des Rahmens 411 gebildet. Ein Foto-Unterbrecher 422, der zum Detektieren des Durchgangslochs 413 konfiguriert ist, ist um den Rahmen 411 herum angeordnet, um einen Teil des Umfangsrandabschnitts des Rahmens 411 zu umgeben. Der Foto-Unterbrecher 422 ist mit dem Filtersteuergerät 420 verbunden.
Auf diese Weise ist die Lichtquellenvorrichtung 400 der vorliegenden Ausführungsform bevorzugt so konfiguriert, dass sie die Vielzahl der optischen Filter 415, 416 und 418 im optischen Pfad des von der Lichtquellenlampe 430 abgestrahlten Lichts nacheinander umschaltet, um die Lichtstrahlen mit unterschiedlichen Wellenlängenbereichen, d.h. das Breit-Licht, das Eng-Licht und das Weißlicht WL, als Beleuchtungslicht IL zu emittieren.
(Berechnung der Merkmalsmenge des lebenden Gewebes)
Die Merkmalsmenge (die Hämoglobinkonzentration oder die Hämoglobinsauerstoffsättigung) des lebenden Gewebes T wird durch die Merkmalmengenerfassungseinheit 510 des Prozessors 500 berechnet. Im Folgenden wird ein Verfahren zur Berechnung der Hämoglobinkonzentration und der Hämoglobinsauerstoffsättigung des lebenden Gewebes T aus dem Bild des abgebildeten lebenden Gewebes T als Merkmalmengen beschrieben.
Wie in 8 dargestellt, weist Hämoglobin eine starke Absorptionsbande, die als Q-Band bezeichnet wird und von Porphyrin abstammt, in der Nähe von 550 nm auf. Das Absorptionsspektrum von Hämoglobin verändert sich entsprechend einer Sauerstoffsättigung, die einen Anteil von Oxyhämoglobin HbO am Gesamthämoglobin darstellt. Eine Wellenform einer durchgezogenen Linie in 8 ist ein Absorptionsspektrum, bei dem eine Sauerstoffsättigung 100% beträgt, d.h. das Oxyhämoglobin HbO, und eine Wellenform einer langen gestrichelten Linie ist ein Absorptionsspektrum, bei dem eine Sauerstoffsättigung 0% beträgt, d.h. reduziertes Hämoglobin Hb. Darüber hinaus zeigen kurze gestrichelte Linien Absorptionsspektren von Hämoglobin bei mittleren Sauerstoffsättigungen von 10, 20 , 30, .... und 90%, d.h. eine Mischung aus dem Oxyhämoglobin HbO und dem reduzierten Hämoglobin Hb.
Wie in 8 dargestellt, weisen das Oxyhämoglobin HbO und das reduzierte Hämoglobin Hb im Q-Band unterschiedliche Peakwellenlängen auf. Insbesondere hat das Oxyhämoglobin HbO den Absorptionspeak P1 in der Nähe einer Wellenlänge von 542 nm und den Absorptionspeak P3 in der Nähe einer Wellenlänge von 576 nm. Andererseits hat das reduzierte Hämoglobin Hb den Absorptionspeak P2 in der Nähe von 556 nm. 8 stellt das Absorptionsspektrum dar, wenn die Summe der Konzentrationen des Oxyhämoglobins HbO und des reduzierten Hämoglobins Hb konstant ist, und somit die isosbestischen Punkte E1, E2, E3 und E4, bei denen ein Absorptionsgrad konstant wird, unabhängig von den Verhältnissen des Oxyhämoglobins HbO und des reduzierten Hämoglobins Hb, also der Sauerstoffsättigung, auftreten. In der folgenden Beschreibung ist ein Wellenlängenband, das zwischen den isosbestischen Punkten E1 und E2 eingeschossen ist, das vorstehend mit dem optischen Filter 410 beschriebene Wellenlängenband R1, ein Wellenlängenbereich, der zwischen den isosbestischen Punkten E2 und E3 eingeschossen ist, ist das Wellenlängenband R2, ein Wellenlängenband, das zwischen den isosbestischen Punkten E3 und E4 eingeschossen ist, ist das Wellenlängenband R3 und ein Wellenlängenband, das zwischen den isosbestischen Punkten E1 und E4 eingeschossen ist, d.h. ein kombiniertes Band der Wellenlängenbänder R1, R2 und R3, ist das Wellenlängenband R0. Daher ist ein Wellenlängenband des Breit-Lichts, das vom dem Licht, das von der Lichtquellenlampe 430 ausgestrahlt wird, Licht ist, das durch den optischen Filter 415 transmittiert wurde, das Wellenlängenband R0, und ein Wellenlängenband des Eng-Lichts, das vom dem Licht, das von der Lichtquellenlampe 430 ausgestrahlt wird, Licht ist, das durch das optische Filter 416 transmittiert wurde, das Wellenlängenband R2.
Wie in 8 dargestellt, erhöht oder verringert sich der Absorptionsgrad von Hämoglobin linear relativ zur Sauerstoffsättigung in den Wellenlängenbändern R1, R2 und R3. Insbesondere die Gesamtwerte AR1 und AR3 des Absorptionsgrads von Hämoglobin in den Wellenlängenbändern R1 und R3 steigen linear relativ zur Konzentration von Oxyhämoglobin, also der Sauerstoffsättigung. Darüber hinaus steigt ein Gesamtwert AR2 des Absorptionsgrads von Hämoglobin im Wellenlängenband R2 linear relativ zur Konzentration von reduziertem Hämoglobin.
Hierbei wird die Sauerstoffsättigung durch die folgende Formel (1) definiert.
Formel (1): $S a t = \frac{[H b O]}{[H b] + [H b O]}$
wobei,

Sat: Sauerstoffsättigung
[Hb]: Konzentration von reduziertem Hämoglobin
[HbO]: Konzentration von Oxyhämoglobin
[Hb] +[HbO]: Hämoglobinkonzentration (tHb)

Darüber hinaus werden aus der Formel (1) die Formel (2) und die Formel (3) erhalten, die die Konzentrationen des Oxyhämoglobins HbO und des reduzierten Hämoglobins Hb ausdrücken.
Formel (2): $[H b O] = S a t \cdot ([H b] + [H b O])$

Formel (3): $[H b] = (1 - S a t) \cdot ([H b] + [H b O])$
Daher werden die Gesamtwerte AR1, AR2 und AR3 der Absorptionsgrade von Hämoglobin zu Merkmalmengen, die sowohl von der Sauerstoffsättigung als auch von der Hämoglobinkonzentration abhängen.
Hierbei wurde festgestellt, dass ein Gesamtwert der Absorptionsgrade im Wellenlängenband R0 nicht von der Sauerstoffsättigung abhängt, sondern ein durch die Hämoglobinkonzentration bestimmter Wert ist. Daher kann die Hämoglobinkonzentration basierend auf dem Gesamtwert der Absorptionsgrade im Wellenlängenband R0 quantifiziert werden. Darüber hinaus kann die Sauerstoffsättigung basierend auf dem Gesamtwert der Absorptionsgrade in dem Wellenlängenband R1, dem Wellenlängenband R2 oder dem Wellenlängenband R3 und die Hämoglobinkonzentration basierend auf dem Gesamtwert der Absorptionsgrade des Wellenlängenbandes R0 quantifiziert werden.
Die Merkmalmengenerfassungseinheit 510 der vorliegenden Ausführungsform beinhaltet: eine Hämoglobinmengenberechnungseinheit 510a, die eine Hämoglobinkonzentration des lebenden Gewebes T basierend auf einem ersten Verhältnis berechnet und erwirbt, das später beschrieben wird, das empfindlich auf die Hämoglobinkonzentration des lebenden Gewebes T reagiert; und eine Sauerstoffsättigungsberechnungseinheit 510b, die eine Hämoglobinsauerstoffsättigung des lebenden Gewebes T basierend auf der berechneten Hämoglobinkonzentration und einem zweiten Verhältnis berechnet und erfasst, das später beschrieben werden soll, das empfindlich auf die Hämoglobinsauerstoffsättigung reagiert. Die Tatsache, dass das erste Verhältnis empfindlich auf die Hämoglobinkonzentration reagiert, bedeutet, dass sich das erste Verhältnis verändert, wenn sich die Hämoglobinkonzentration verändert. Ebenso bedeutet die Tatsache, dass das zweite Verhältnis empfindlich auf die Hämoglobinkonzentration und die Hämoglobinsauerstoffsättigung reagiert, dass sich das zweite Verhältnis verändert, wenn sich die Hämoglobinkonzentration und die Hämoglobinsauerstoffsättigung verändern.
Ein Wert einer Luminanzkomponente der Farbbilddaten des lebenden Gewebes T, das mit dem Breit-Licht beleuchtet wird (Licht im Wellenlängenband R0, das durch den optischen Filter 415 transmittiert ist), entspricht (wird reflektiert) dem Gesamtwert der Absorptionsgrade im vorstehend beschriebenen Wellenlängenband R0, und dadurch berechnet die Hämoglobinmengenberechnungseinheit 510a der Merkmalmengenerfassungseinheit 510 der vorliegenden Ausführungsform die Hämoglobinkonzentration basierend auf der Luminanzkomponente der Farbbilddaten im Wellenlängenband R0. Hierbei wird die Luminanzkomponente erhalten, indem die R-Komponente der Farbbilddaten mit einem bestimmten Koeffizienten multipliziert wird, die G-Komponente der Farbbilddaten mit einem bestimmten Koeffizienten multipliziert wird, ein Wert der B-Komponente der Farbbilddaten mit einem bestimmten Koeffizienten multipliziert wird und diese Multiplikationsergebnisse addiert werden.
Insbesondere berechnet die Hämoglobinmengenberechnungseinheit 510a der Merkmalmengenerfassungseinheit 510 die Hämoglobinkonzentration basierend auf einem Verhältnis Breit/WL(R), das erhalten wird durch Dividieren einer Luminanzkomponente Breit (hiernach auch einfach als Breit bezeichnet) von Farbbilddaten (zweite Farbbilddaten) des lebenden Gewebes T, wie unter Verwendung des Breit-Lichts (zweites Licht) als das Beleuchtungslicht IL erhalten, durch eine R-Komponente WL(R) von Farbbilddaten (erste Farbbilddaten) des lebenden Gewebes T, wie unter Verwendung des Weißlichts WL(erstes Licht) als das Beleuchtungslicht IL erhalten, oder eine Gesamtkomponente WL(R) + WL(G) der R-Komponente WL(R) und einer G-Komponente WL(G), oder basierend auf Breit/{WL(R) + WL(G)} (das erste Verhältnis). Die Verwendung des Verhältnisses Breit/WL(R) oder Breit/{WL(R) + WL(G)}, das durch Dividieren der Luminanzkomponente Breit durch WL(R) oder {WL(R) + WL(G)} erhalten wird, bei der Berechnung der Hämoglobinkonzentration ist eine Bedingung, die den Einfluss der Streuung des lebenden Körpers auf die Spektralinformation des Blutes im vorliegenden System minimieren kann. Insbesondere ein Reflexionsspektrum des lebenden Gewebes T, wie etwa eine Innenwand eines Verdauungstraktes, wird zusätzlich zu Wellenlängeneigenschaften der Absorption durch Komponenten, die das lebende Gewebe T bilden (insbesondere die Absorptionsspektraleigenschaften von Oxyhämoglobin und reduziertem Hämoglobin) leicht durch Wellenlängeneigenschaften von Streuung von Beleuchtungslicht durch das lebende Gewebe T beeinflusst. Die R-Komponente WL(R) der Farbbilddaten (erste Farbbilddaten) des lebenden Gewebes T, wie erhalten unter Verwendung des Weißlichts WL (erstes Licht) als das Beleuchtungslicht IL, oder die Gesamtkomponente WL(R) + WL(G) der R-Komponente und der G-Komponente zeigen den Streuungsgrad des Beleuchtungslichts IL im lebenden Gewebe T an, ohne durch die Hämoglobinkonzentration und die Hämoglobinsauerstoffsättigung beeinflusst zu werden. Um daher den Einfluss der Streuung im lebenden Gewebe T des Beleuchtungslichts IL aus dem Reflexionsspektrum des lebenden Gewebes T zu entfernen, wird ein Wellenlängenband des Weißlichts WL (Referenzlicht) bevorzugt auf ein Wellenlängenband eingestellt, in dem eine der Komponenten der ersten Farbbilddaten unempfindlich auf eine Veränderung der Hämoglobinkonzentration des lebenden Gewebes T reagiert. Weiterhin wird das Wellenlängenband des Weißlichts WL (Referenzlicht) bevorzugt auf ein Wellenlängenband eingestellt, in dem eine der Komponenten der ersten Farbbilddaten unempfindlich auf eine Veränderung der Sauerstoffsättigung ist reagiert.
In der vorliegenden Ausführungsform wird im Speicher 512 vorab eine Referenztabelle gespeichert, die eine Korrespondenzbeziehung zwischen Informationen des oben beschriebenen ersten Verhältnisses und der Hämoglobinkonzentration in der oben beschriebenen Feststoffprobe 3, die die Absorptionseigenschaft von Hämoglobin mit der bestimmten Konzentration reproduziert, anzeigt, und die Hämoglobinmengenberechnungseinheit 510a der Merkmalmengenerfassungseinheit 510 verwendet diese Referenztabelle, um eine Hämoglobinkonzentration basierend auf einem Wert des ersten Verhältnisses in den erfassten Farbbilddaten des lebenden Gewebes T zu berechnen.
Obwohl das Verhältnis Breit/WL(R) zwischen der Luminanzkomponente Breit der Farbbilddaten (zweite Farbbilddaten) des lebenden Gewebes T, wie unter Verwendung des Breit-Lichts (zweites Licht) als das Beleuchtungslicht IL erhalten, und der R-Komponente WL(R) der Farbbilddaten (erste Farbbilddaten) des lebenden Gewebes T, wie unter Verwendung des Weißlichts WL (erstes Licht) als das Beleuchtungslicht IL erhalten, oder der Gesamtkomponente WL(R) + WL(G) der R-Komponente WL(R) und der G-Komponente WL(G), oder Breit/{WL(R) + WL(G)} als das erste Verhältnis bei der Berechnung der Hämoglobinkonzentration in der vorliegenden Ausführungsform verwendet werden kann, wird dieser Wert bevorzugt durch Wellenlängeneigenschaften eines zu verwendenden Filters optimiert.
Weiterhin nimmt der Gesamtwert der Absorptionsgrade im Wellenlängenband R2 mit ansteigender Sauerstoffsättigung ab, und der Gesamtwert der Absorptionsgrade im Wellenlängenband R0 verändert sich in Abhängigkeit von der Hämoglobinkonzentration, ist aber unabhängig von der oben beschriebenen Veränderung der Sauerstoffsättigung konstant. Somit berechnet die Sauerstoffsättigungsberechnungseinheit 510b der Merkmalmengenerfassungseinheit 510 die Sauerstoffsättigung basierend auf einem zweiten Verhältnis, das unten zu definieren ist. Das heißt, die Sauerstoffsättigungsberechnungseinheit 510b der Merkmalmengenerfassungseinheit 510 berechnet ein Verhältnis Eng/Breit als das zweite Verhältnis zwischen einer Luminanzkomponente Eng (im Folgenden auch einfach als Eng bezeichnet) von Farbbilddaten (dritte Farbbilddaten) des lebenden Gewebes T, das mit dem Eng-Licht beleuchtet wird, das das Licht des Wellenlängenbandes R2 ist, das durch den optischen Filter 416m hindurchgegangen ist, und der Luminanzkomponente Breit der Farbbilddaten (zweite Farbbilddaten) des lebenden Gewebes T, das mit dem Breit-Licht (Licht des Wellenlängenbandes R0, das durch den optischen Filter 415 hindurchgegangen ist) beleuchtet wird. Andererseits wird von der vorstehend beschriebenen Feststoffprobe 3 eine Korrespondenzbeziehung erhalten, die eine Beziehung zwischen der Hämoglobinkonzentration und einer unteren Grenze des zweiten Verhältnisses bei der Sauerstoffsättigung = 0% und einer oberen Grenze des zweiten Verhältnisses Eng/Breit bei der Sauerstoffsättigung = 100% anzeigt, und wird im Voraus im Speicher 512 gespeichert. Die Sauerstoffsättigungsberechnungseinheit 510b der Merkmalmengenerfassungseinheit 510 verwendet ein Berechnungsergebnis der Hämoglobinkonzentration, das aus den durch Abbilden des lebenden Gewebes T erzeugten Farbbilddaten erhalten wird, und die obige Korrespondenzbeziehung, um den unteren Grenzwert und den oberen Grenzwert des zweiten Verhältnisses zu erhalten. Der untere Grenzwert und der obere Grenzwert sind Werte, die den Sauerstoffsättigungen 0% bzw. 100% entsprechen. Weiterhin berechnet die Sauerstoffsättigungsberechnungseinheit 510b die Sauerstoffsättigung basierend auf einer beliebigen Position in einem Bereich zwischen dem unteren Grenzwert und dem oberen Grenzwert, der der Sauerstoffsättigung 0 bis 100% entspricht, wobei der Wert des zweiten Verhältnisses Eng/Breit des abgebildeten lebenden Gewebes T vorhanden ist, unter Ausnutzung der Tatsache, dass sich das zweite Verhältnis in Abhängigkeit von der Sauerstoffsättigung zwischen dem erhaltenen unteren Grenzwert und dem oberen Grenzwert linear verändert. Auf diese Weise berechnet die Sauerstoffsättigungsberechnungseinheit 510b der Merkmalmengenerfassungseinheit 510 die Sauerstoffsättigung.
Darüber hinaus wird von der vorstehend beschriebenen Feststoffprobe 3 eine Referenztabelle erhalten, die eine Korrespondenzbeziehung zwischen der Hämoglobinkonzentration und dem Wert des zweiten Verhältnisses, und der Hämoglobinsauerstoffsättigung anzeigt, und wird im Voraus im Speicher 512 gespeichert, und die Hämoglobinsauerstoffsättigung kann auch aus dem berechneten zweiten Verhältnis mit Bezug auf diese Referenztabelle berechnet werden.
Obwohl das zweite Verhältnis in der vorliegenden Ausführungsform als das Verhältnis zwischen der Luminanzkomponente Eng der Farbbilddaten (dritte Farbbilddaten) des mit dem Eng-Licht beleuchteten lebenden Gewebes T und der Luminanzkomponente Breit der Farbbilddaten (zweite Farbbilddaten) des mit dem Breit-Licht beleuchteten lebenden Gewebes T verwendet wird, ist es auch möglich, ein Verhältnis zwischen einer G-Komponente Eng(G) der Farbbilddaten (dritte Farbbilddaten) des mit dem Eng-Licht beleuchteten lebenden Gewebes T und einer G-Komponente Breit (G) der Farbbilddaten (zweite Farbbilddaten) des mit dem Breit-Licht beleuchteten lebenden Gewebes T zu verwenden.
Darüber hinaus wird in der vorliegenden Ausführungsform das Eng-Licht im Wellenlängenbereich R2 verwendet, um das lebende Gewebe T zu beleuchten, um das zweite Verhältnis zu berechnen, aber das zu verwendende Licht ist nicht auf das Eng-Licht beschränkt. So ist es beispielsweise auch möglich, Licht zu verwenden, dessen Wellenlängenband das Wellenlängenband R1 oder das Wellenlängenband R2 ist, mit der Intention, das Wellenlängenband R1 oder das Wellenlängenband R2 zu nutzen, wobei sich der Gesamtwert der Absorptionsgrade mit der Veränderung der Sauerstoffsättigung verändert. In diesem Fall kann eine Filtereigenschaft des optischen Filters 416 auf das Wellenlängenband R1 oder das Wellenlängenband R2 eingestellt werden.
9 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für eine Beziehung zwischen dem ersten Verhältnis und der Hämoglobinkonzentration darstellt. Beim Erhalten des ersten Verhältnisses wie vorstehend beschrieben, bezieht sich die Hämoglobinmengenberechnungseinheit 510a der Merkmalmengenerfassungseinheit 510 auf eine Referenztabelle, die die Korrespondenzbeziehung anzeigt, wie in 9 dargestellt, um die Hämoglobinkonzentration basierend auf dem bestimmten ersten Verhältnis zu erhalten. 9 zeigt an, dass eine Konzentration H1 von Hämoglobin basierend auf einem Wert des ersten Verhältnisses erhalten wurde. Die Zahlenwerte auf der horizontalen und vertikalen Achse in 9 werden aus Gründen der Übersichtlichkeit durch Werte von 0 bis 1024 angezeigt.
10 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für eine Beziehung zwischen dem oberen Grenzwert und dem unteren Grenzwert des zweiten Verhältnisses und der Hämoglobinkonzentration darstellt. Die Zahlenwerte auf der horizontalen und vertikalen Achse in 10 werden aus Gründen der Übersichtlichkeit durch Werte von 0 bis 1024 angezeigt.
Beim Erhalten des zweiten Verhältnisses wie vorstehend beschrieben, erhält die Sauerstoffsättigungsberechnungseinheit 510b der Merkmalmengenerfassungseinheit 510 den oberen Grenzwert und den unteren Grenzwert des zweiten Verhältnisses in der erhaltenen Hämoglobinkonzentration unter Verwendung der in 10 dargestellten Korrespondenzbeziehung basierend auf der Hämoglobinkonzentration und dem zweiten Verhältnis, wie durch die Hämoglobinmengenberechnungseinheit 510a erhalten. Der obere Grenzwert zeigt die Sauerstoffsättigung = 100% an und der untere Grenzwert zeigt die Sauerstoffsättigung = 0% an. Die Sauerstoffsättigungsberechnungseinheit 510b erhält einen Wert der Sauerstoffsättigung, indem sie eine beliebige Position zwischen der oberen Grenze und der unteren Grenze erhält, wo das zweite Verhältnis vorhanden ist. In 10 werden ein oberer Grenzwert Max (100%) und ein unterer Grenzwert Min (0%) bei der Konzentration H1 von Hämoglobin erhalten, wenn ein Wert des zweiten Verhältnisses R2 ist. Der Wert der Sauerstoffsättigung wird basierende auf dem oberen Grenzwert Max (100%), dem unteren Grenzwert Min (0%) und einem Wert Y des zweiten Verhältnisses erhalten.
In diesem Endoskop-System 10 werden die in den 9 und 10 dargestellten Korrespondenzbeziehungen im Voraus erstellt (Kalibrierung wird durchgeführt), um die Hämoglobinkonzentration und die Hämoglobinsauerstoffsättigung zu berechnen. In der vorliegenden Ausführungsform wird die Feststoffprobe 3 verwendet, um diese Korrespondenzbeziehungen zu erstellen.
Daher speichert der Speicher 512 des Prozessors 200 eine erste Korrespondenzbeziehung zwischen der Hämoglobinkonzentration und einem Wert des Verhältnisses Breit/WL(R) oder Breit/{WL(R) + WL(G)}, das aus einem Messergebnis erzeugt wird, das unter Verwendung der Feststoffprobe 3 als eine Kalibrierreferenzprobe für die Berechnung der Hämoglobinsauerstoffsättigung gemessen wurde, und eine zweite Korrespondenzbeziehung zwischen der Hämoglobinsauerstoffsättigung und dem Wert des Verhältnisses Eng/Breit. Insbesondere beinhaltet die erste Korrespondenzbeziehung eine Zuordnung zwischen einem Kalibriermesswert des Verhältnisses Breit/WL(R) oder Breit/{WL(R) + WL(G)} (das erste Verhältnis), der ein Messergebnis ist, das durch Abbilden der Feststoffprobe 3 mit dem elektronischen Endoskop 100 als die Kalibrierreferenzprobe für die Berechnung der Hämoglobinsauerstoffsättigung erhalten wird, und Informationen über die in der Feststoffprobe 3 definierte Hämoglobinkonzentration. Die zweite Korrespondenzbeziehung beinhaltet eine Zuordnung zwischen einem Kalibriermesswert des Verhältnisses Eng/Breit, der ein Messergebnis ist, das durch Abbildung der Feststoffprobe 3 mit dem elektronischen Endoskop 100 als die Kalibrierreferenzprobe erhalten wird, und Informationen über die in der Feststoffprobe 3 definierte Hämoglobinsauerstoffsättigung.
Der Prozessor 200 ist konfiguriert, um die Hämoglobinkonzentration und die Hämoglobinsauerstoffsättigung des lebenden Gewebes T unter Verwendung der gespeicherten ersten Korrespondenzbeziehung und zweiten Korrespondenzbeziehung zu berechnen.
In diesem Endoskop-System 10 kann die folgende Kalibrierung unter Verwendung der Feststoffprobe 3 durchgeführt werden.

(1) Wie in 4 dargestellt, wird die oben beschriebene Feststoffprobe 3 vom elektronischen Endoskop 100 abgebildet, um jeweils den Kalibriermesswert des Verhältnisses Breit/WL(R) oder Breit/{WL(R) + WL(G)} und den Kalibriermesswert des Verhältnisses Eng/Breit zu erfassen.
(2) Der Prozessor 200 erzeugt die erste Korrespondenzbeziehung zwischen der Hämoglobinkonzentration und dem Wert des Verhältnisses Breit/WL(R) oder Breit/{WL(R) + WL(G)} einschließlich einer ersten Zuordnung zwischen dem Kalibriermesswert des Verhältnisses Breit/WL(R) oder Breit/{WL(R) + WL(G)} und den in der Feststoffprobe 3 definierten Informationen über die Hämoglobinkonzentration. Weiterhin erzeugt der Prozessor 200 die zweite Korrespondenzbeziehung zwischen der Hämoglobinsauerstoffsättigung und dem Wert des Verhältnisses Eng/Breit einschließlich einer zweiten Zuordnung zwischen dem Kalibriermesswert des Verhältnisses Eng/Breit und den in der Feststoffprobe 3 definierten Informationen über die Hämoglobinsauerstoffsättigung.
(3) Der Prozessor 200 speichert die erste Korrespondenzbeziehung und die zweite Korrespondenzbeziehung im Speicher 512, um die erzeugte erste Korrespondenzbeziehung und zweite Korrespondenzbeziehung bei der Berechnung der Hämoglobinkonzentration und der Hämoglobinsauerstoffsättigung im lebenden Gewebe zu verwenden.

Bei der Durchführung der Kalibrierung unter Verwendung der Feststoffprobe 3 im Endoskop-System 10 ist es bevorzugt, dass eine Vielzahl von Arten von Feststoffproben mit unterschiedlichen Gehalten der Färbemittelgruppe, die einer Vielzahl von Konzentrationen von Hämoglobin entsprechen, als die Feststoffprobe 3 hergestellt werden und dass der Kalibriermesswert des Verhältnisses Breit/WL(R) oder Breit/{WL(R) + WL(G)} und der Kalibriermesswert des Verhältnisses Eng/Breit Messergebnisse sind, die durch Abbildung jeder der Vielzahl von Arten von Feststoffproben mit dem elektronischen Endoskop 100 als Referenzproben erhalten werden. Da eine Vielzahl von Kalibriermesswerten unter Verwendung der Feststoffproben, die aus stabilen nicht-biologischen Substanzen hergestellt sind, erhalten werden, ist es möglich, eine stabile Kalibrierung durchzuführen.
Darüber hinaus ist es bei der Durchführung der Kalibrierung unter Verwendung der Feststoffprobe 3 bevorzugt, dass als die Feststoffprobe 3 eine Vielzahl von Feststoffproben mit unterschiedlichen Gehalten der Färbemittelgruppe entsprechend einer Vielzahl von Sauerstoffsättigungen hergestellt wird und dass der Kalibriermesswert des Verhältnisses Breit/WL(R) oder Breit/{WL(R) + WL(G)} und der Kalibriermesswert des Verhältnisses Eng/Breit Messergebnisse sind, die durch Abbildung jeder der Vielzahl von Feststoffproben mit dem elektronischen Endoskop 100 als Referenzproben erhalten werden.
Das Verhältnis Breit/WL(R) oder Breit/{WL(R) + WL(G)} ist ein Verhältnis, das empfindlich auf die Hämoglobinkonzentration des lebenden Gewebes reagiert, das Verhältnis Eng/Breit ist ein Verhältnis, das empfindlich auf die Hämoglobinsauerstoffsättigung des lebenden Gewebes reagiert, die Luminanzkomponente Breit ist die Komponente des Wellenlängenbandes im Bereich von 500 nm bis 600 nm, und die Luminanzkomponente Eng ist die Komponente des Wellenlängenbandes, das schmaler ist als das oben beschriebene Wellenlängenband im Bereich von 500 nm bis 600 nm. Dadurch können die Hämoglobinkonzentration und die Hämoglobinsauerstoffsättigung genau bestimmt werden.
Im Übrigen korrigiert der Prozessor 200 gemäß der obigen Ausführungsform die erste Korrespondenzbeziehung und die zweite Korrespondenzbeziehung, die unter Verwendung der Referenzprobe mit der bestimmten Hämoglobinkonzentration und der bestimmten Hämoglobinsauerstoffsättigung zum Zeitpunkt der Fertigstellung des Endoskop-Systems 10 erzeugt wurden und im Endoskop-System aufgezeichnet und gehalten werden, um die erste Korrespondenzbeziehung und die zweite Korrespondenzbeziehung, die durch Abbildung der Feststoffprobe 3 mit dem elektronischen Endoskop 100 erhalten wird, übereinstimmen zu lassen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist es jedoch auch bevorzugt, dass der Prozessor 200 Werte des Verhältnisses Breit/WL(R) oder Breit/{WL(R) + WL(G)} und des Verhältnisses Eng/Breit korrigiert, die durch Abbilden des lebenden Gewebes T mit dem elektronischen Endoskop 100 erfasst wurden, unter Verwendung von Korrekturkoeffizienten ohne Korrektur der ersten Korrespondenzbeziehung und der zweiten Korrespondenzbeziehung, die unter Verwendung der Referenzprobe mit der bestimmten Hämoglobinkonzentration und der bestimmten Hämoglobinsauerstoffsättigung zum Zeitpunkt der Fertigstellung des Endoskop-Systems 10 erzeugt wurden und im Endoskop-System aufgezeichnet und gehalten werden. In diesem Fall speichert der Prozessor 200 im Speicher 412 die Korrekturkoeffizienten, die es ermöglichen, den Kalibriermesswert des Verhältnisses Breit/WL(R) oder Breit/{WL(R) + WL(G)} (der Kalibriermesswert des ersten Verhältnisses), der das Messergebnis ist, das durch Abbilden der Feststoffprobe 3 mit dem elektronischen Endoskop 100 als die Kalibrierreferenzprobe für die Berechnung der Hämoglobinsauerstoffsättigung erhalten wird, und den Kalibriermesswert des Verhältnisses Eng/Breit (der Kalibriermesswert des zweiten Verhältnisses) jeweils auf voreingestellte Werte zu korrigieren. Der Prozessor 200 bezieht sich auf die gespeicherte und gehaltene erste Korrespondenzbeziehung und zweite Korrespondenzbeziehung unter Verwendung von Werten, die durch Korrigieren des ersten Verhältnisses, das unter Verwendung von Bilddaten des abgebildeten Bildes des lebenden Gewebes T erhalten wurde, insbesondere des Wertes des Verhältnisses Breit/WL(R) oder Breit/{WL(R) + WL(G)}, und des zweiten Verhältnisses, insbesondere des Wertes des Verhältnisses Eng/Breit, unter Verwendung der oben beschriebenen Korrekturkoeffizienten, erhalten wurden, wodurch die Hämoglobinkonzentration und die Hämoglobinsauerstoffsättigung im lebenden Gewebe berechnet werden. Die Korrektur kann beispielsweise durch Multiplizieren oder Dividieren des Wertes des Verhältnisses Breit/WL(R) oder Breit/{WL(R) + WL(G)} und des zweiten Verhältnisses, insbesondere des Wertes des Verhältnisses Eng/Breit, mit den Korrekturkoeffizienten erfolgen.
In diesem Fall kann das Endoskop-System 10 die folgende Kalibrierung unter Verwendung der Feststoffprobe 3 durchführen.
Der Prozessor 200 speichert und hält die erste Korrespondenzbeziehung und die zweite Korrespondenzbeziehung, die unter Verwendung der Referenzprobe mit der bestimmten Hämoglobinkonzentration und der bestimmten Hämoglobinsauerstoffsättigung zum Zeitpunkt der Fertigstellung des Endoskop-Systems 10 erzeugt wurde.
Bei der Durchführung der Kalibrierung wird

(1) die Feststoffprobe 3 durch das elektronische Endoskop 100 abgebildet, um jeden der Kalibriermesswerte des Verhältnisses Breit/WL(R) oder Breit/{WL(R) + WL(G)} (der Kalibriermesswert des ersten Verhältnisses) und den Kalibriermesswert des Verhältnisses Eng/Breit (der Kalibriermesswert des zweiten Verhältnisses) zu erfassen.
(2) Anschließend berechnet der Prozessor 200 die Korrekturkoeffizienten, mit denen der Kalibriermesswert des Verhältnisses Breit/WL(R) oder Breit/{WL(R) + WL(G)} und der Kalibriermesswert des Verhältnisses Eng/Breit jeweils auf die voreingestellten Werte korrigiert werden können.
(3) Der Prozessor 200 speichert die Korrekturkoeffizienten im Speicher 512, um die berechneten Korrekturkoeffizienten zu verwenden, um die Hämoglobinkonzentration und die Hämoglobinsauerstoffsättigung im lebenden Gewebe T durch Korrektur des Verhältnisses Breit/WL(R) oder Breit/{WL(R) + WL(G)} und des Verhältnisses Eng/Breit, die durch Abbildung des lebenden Gewebes T erhalten sind, unter Verwendung der Korrekturkoeffizienten zu berechnen.

Im Übrigen wird die Feststoffprobe 3 unter Verwendung des elektronischen Endoskops 100 abgebildet, und deshalb ist es wichtig, einen Kalibriermesswert mit geringer Abweichung je nach Ort unabhängig davon, welcher Teil der Feststoffprobe 3 abgebildet wird, erhalten zu können. Daher ist es bevorzugt, dass eine Variation der Konzentration der Färbemittelgruppe in der Feststoffprobe 3 in Abhängigkeit des Ortes klein ist. In diesem Fall ist eine Variation eines durchschnittlichen Absorptionsgrads der Feststoffprobe 3 im Wellenlängenband von 520 bis 600 nm in Abhängigkeit des Ortes bevorzugt 0 bis 5% oder weniger eines Durchschnittswerts der durchschnittlichen Absorptionsgrade für den Ort. Die Feststoffprobe 3 kann durch gemischtes Dispergieren des Harzes und der Färbemittelgruppe realisiert werden, wenn das Harz und die Färbemittelgruppe in dem organischen Lösungsmittel dispergiert werden, um die Mischlösung in dem Herstellungsverfahren der vorstehend beschriebenen Feststoffprobe 3 zu bilden.
Da die Feststoffprobe 3 unter Verwendung des elektronischen Endoskops 100 abgebildet wird, ist es ferner wichtig, die spektrale Wellenform der Absorption, wie in 2 dargestellt, zu erhalten, insbesondere einen Kalibriermesswert mit einer geringen Variation in einem Mittelwert der Absorptionsgrade im Wellenlängenbereich X (500 nm bis 600 nm) einschließlich der beiden Absorptionspeaks, unabhängig davon, welcher Teil der Feststoffprobe 3 abgebildet wird. Daher ist es bevorzugt, dass eine Variation der Konzentrationen zwischen den Färbemittelgruppen in der Feststoffprobe 3 in Abhängigkeit des Ortes klein ist. Daher ist eine von einem Ort abhängige Variation eines Verhältnisses eines durchschnittlichen Absorptionsgrads im Wellenlängenbereich von 546 bis 570 nm relativ zum durchschnittlichen Absorptionsgrad im Wellenlängenbereich von 528 bis 584 nm der Feststoffprobe 3 bevorzugt 0 bis 1% oder weniger eines Durchschnittswerts der Verhältnisse für den Ort. Die Feststoffprobe 3 kann durch gemischtes Dispergieren jedes Färbemittels in dem organischen Lösungsmittel realisiert werden, wenn das Harz und die Färbemittelgruppe in dem organischen Lösungsmittel dispergiert werden, um die Mischlösung in dem Herstellungsverfahren der vorstehend beschriebenen Feststoffprobe 3 zu bilden.
Obwohl die vorliegende Ausführungsform wie vorstehend beschrieben wurde, ist die vorliegende Erfindung nicht auf die obige Ausführungsform beschränkt, und innerhalb des Schutzbereichs einer technischen Idee der vorliegenden Erfindung können verschiedene Modifikationen vorgenommen werden.
Bezugszeichenliste

1: Kalibrierprobe
2: Basis
3: Feststoffprobe
10: Endoskop-System
100: elektronisches Endoskop
110: Insertionsschlauch
111: Distales Ende des Insertionsschlauchs
121: Objektivlinsengruppe
131: Lichtleiter
131a: distales Ende
131b: proximales Ende
132: Linsen
141: Abbildungselement
141a: Farbfilter
142: Kabel
200: Prozessor
300: Anzeige
400: Lichtquelleneinheit
410: Rotationsfilter
420: Filter-Steuergerät
430: Lichtquellenlampe
440: Fokussierlinse
450: Fokussierlinse
500: Bildbearbeitungseinheit
502: A/D-Wandlerschaltung
504: Bildvorbearbeitungseinheit
506: Bildspeichereinheit
508: Bildnachbearbeitungseinheit
510: Merkmalmengenerfassungseinheit
512: Speicher
514: Bildanzeigesteuereinheit
516: Steuergerät

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2005326153 A [0004]
JP H2196865 A [0049]

Claims

Feststoffprobe, die als Kalibrierreferenzprobe verwendet wird, um eine Hämoglobinkonzentration und eine Hämoglobinsauerstoffsättigung in einem lebenden Gewebe zu berechnen, wobei die Feststoffprobe umfasst: eine Färbemittelgruppe, die aus nicht-biologischen Substanzen hergestellt ist, die eine Vielzahl von Färbemitteln aufweisen und Absorptionseigenschaften des Hämoglobins mit einer bestimmten Konzentration und einer bestimmten Sauerstoffsättigung durch Einstellen eines Mischungsverhältnisses der Vielzahl von Färbemitteln reproduzieren; und ein Harzmaterial, in dem jedes Färbemittel der Färbemittelgruppe dispergiert ist.
Feststoffprobe nach Anspruch 1, wobei die Färbemittelgruppe zumindest ein erstes Färbemittel mit zwei Absorptionspeakwellenlängen in einem Wellenlängenband, in dem eine Wellenlänge 520 bis 600 nm beträgt, und ein zweites Färbemittel mit einer Absorptionspeakwellenlänge in einem Wellenlängenband, in dem eine Wellenlänge 400 bis 440 nm beträgt, beinhaltet und ein Wellenlängenband der durch die Färbemittelgruppe reproduzierten Absorptionseigenschaften ein Wellenlängenband von 400 bis 600 nm ist.
Feststoffprobe nach Anspruch 1 oder 2, wobei ein Absorptionsspektrum des Wellenlängenbandes, in dem die Wellenlänge 520 bis 600 nm beträgt, in der Feststoffprobe zwei Absorptionspeaks und einen Absorptionsboden aufweist, der zwischen den beiden Absorptionspeaks eingeschlossen ist und einen niedrigsten Absorptionsgrad zwischen den beiden Absorptionspeaks aufweist, jede Wellenlängenabweichung zwischen jedem der beiden Absorptionspeaks und jedem der korrespondierenden Absorptionspeaks des Hämoglobins, die jeweils den beiden Absorptionspeaks entsprechen, 2 nm oder weniger beträgt, eine Wellenlängenabweichung zwischen dem Absorptionsboden und einem korrespondierenden Absorptionsboden des Hämoglobins, der dem Absorptionsboden entspricht, 2 nm oder weniger beträgt, und jeder Absorptionsgrad an jedem der beiden Absorptionspeaks in einem Bereich von 95% bis 105% liegt, bezogen auf jeden Absorptionsgrad bei jedem der korrespondierenden Absorptionspeaks des Hämoglobins, die jeweils den beiden Absorptionspeaks entsprechen.
Feststoffprobe nach Anspruch 1 oder 2, wobei ein Absorptionsspektrum des Wellenlängenbandes, in dem die Wellenlänge 520 bis 600 nm beträgt, in der Feststoffprobe einen Absorptionspeak in einem Bereich von 546 bis 570 nm aufweist, und ein Absorptionsgrad bei dem Absorptionspeak in einem Bereich von 95% bis 105% liegt, bezogen auf einen Absorptionsgrad an einem korrespondierenden Absorptionspeak des Hämoglobins, der dem Absorptionspeak entspricht.
Feststoffprobe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei eine Variation, die von einem Ort der Feststoffprobe abhängt, eines durchschnittlichen Absorptionsgrads der Feststoffprobe in dem Wellenlängenband, in dem die Wellenlänge 520 bis 600 nm beträgt, von der Feststoffprobe 5% oder weniger eines Durchschnittswerts der durchschnittlichen Absorptionsgrade für den Ort beträgt.
Feststoffprobe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei eine Variation, die von einem Ort der Feststoffprobe abhängt, eines Verhältnisses eines durchschnittlichen Absorptionsgrads in einem Wellenlängenband, in dem eine Wellenlänge 546 bis 570 nm beträgt, relativ zu einem durchschnittlichen Absorptionsgrad in einem Wellenlängenband, in dem eine Wellenlänge 528 bis 584 nm beträgt, von der Feststoffprobe 1% oder weniger eines Durchschnittswerts der Verhältnisse für den Ort beträgt.
Endoskop-System, das umfasst: ein Endoskop, das eine Abbildungseinheit beinhaltet, die ein Abbildungselement aufweist, das konfiguriert ist, um eine Vielzahl von Bilddaten durch Abbildung eines lebenden Gewebes zu erzeugen; und einen Prozessor, der konfiguriert ist, um Werte eines ersten Verhältnisses und eines zweiten Verhältnisses zwischen bestimmten Komponenten unter Verwendung von Werten der Komponenten aus Komponenten der Vielzahl von Bilddaten zu berechnen und eine Hämoglobinkonzentration und eine Hämoglobinsauerstoffsättigung im lebenden Gewebe unter Verwendung der Werte des ersten Verhältnisses und des zweiten Verhältnisses zu berechnen, wobei der Prozessor eine Speichereinheit beinhaltet, die eine erste Korrespondenzbeziehung zwischen der Hämoglobinkonzentration und dem Wert des ersten Verhältnisses speichert, wobei die erste Korrespondenzbeziehung eine Zuordnung zwischen einem Kalibriermesswert des ersten Verhältnisses, der ein Messergebnis ist, das durch Abbilden der Feststoffprobe nach einem der Ansprüche 1 bis 5 mit dem Endoskop als Kalibrierreferenzprobe zur Berechnung der Hämoglobinsauerstoffsättigung erhalten wird, und Informationen über die bestimmte Hämoglobinkonzentration der Feststoffprobe beinhaltet, und eine zweite Korrespondenzbeziehung zwischen der Hämoglobinsauerstoffsättigung und dem Wert des zweiten Verhältnisses speichert, wobei die zweite Korrespondenzbeziehung eine Zuordnung zwischen einem Kalibriermesswert des zweiten Verhältnisses, der ein Messergebnis ist, das durch Abbilden der Feststoffprobe nach einem der Ansprüche 1 bis 5 mit dem Endoskop als die Kalibrierungsreferenzprobe erhalten wird, und Informationen über die bestimmte Hämoglobinsauerstoffsättigung der Feststoffprobe beinhaltet, und der Prozessor konfiguriert ist, um die Hämoglobinkonzentration und die Hämoglobinsauerstoffsättigung im lebenden Gewebe unter Verwendung der ersten Korrespondenzbeziehung und der zweiten Korrespondenzbeziehung zu berechnen.
Endoskop-System, das umfasst: ein Endoskop, das eine Abbildungseinheit beinhaltet, die ein Abbildungselement aufweist, das konfiguriert ist, um eine Vielzahl von Bilddaten durch Abbildung eines lebenden Gewebes zu erzeugen; und einen Prozessor, der konfiguriert ist, um Werte eines ersten Verhältnisses und eines zweiten Verhältnisses zwischen bestimmten Komponenten unter Verwendung von Werten der Komponenten aus Komponenten der Vielzahl von Bilddaten zu berechnen und eine Hämoglobinkonzentration und eine Hämoglobinsauerstoffsättigung im lebenden Gewebe unter Verwendung der Werte des ersten Verhältnisses und des zweiten Verhältnisses zu berechnen, wobei der Prozessor eine Speichereinheit beinhaltet, die eine erste Korrespondenzbeziehung zwischen der Hämoglobinkonzentration und dem Wert des ersten Verhältnisses, eine zweite Korrespondenzbeziehung zwischen der Hämoglobinsauerstoffsättigung und dem Wert des zweiten Verhältnisses, und Korrekturkoeffizienten speichert, die es ermöglichen, einen Kalibriermesswert des ersten Verhältnisses und einen Kalibriermesswert des zweiten Verhältnisses, die Messergebnisse sind, die durch Abbildung der Feststoffprobe nach einem der Ansprüche 1 bis 6 als eine Kalibrierungsreferenzprobe zur Berechnung der Hämoglobinsauerstoffsättigung mit dem Endoskop erhalten werden, entsprechend auf voreingestellte Werte zu korrigieren, und der Prozessor konfiguriert ist, um sich auf die erste Korrespondenzbeziehung und die zweite Korrespondenzbeziehung unter Verwendung der Werte zu beziehen, die durch Korrigieren der Werte des ersten Verhältnisses und des zweiten Verhältnisses erhalten wurden, die unter Verwendung eines Wertes der Bilddaten unter Verwendung der Korrekturkoeffizienten erhalten wurden, um die Hämoglobinkonzentration und die Hämoglobinsauerstoffsättigung im lebenden Gewebe zu berechnen.
Endoskop-System nach Anspruch 7 oder 8, wobei der Kalibriermesswert des ersten Verhältnisses und der Kalibriermesswert des zweiten Verhältnisses Messergebnisse sind, die durch Abbilden jeder von einer Vielzahl von Arten von Feststoffproben mit unterschiedlichen Gehalten der Färbemittelgruppe, die einer Vielzahl von Hämoglobinkonzentrationen entsprechen, als die Referenzprobe mit dem Endoskop erhalten werden.
Endoskop-System nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei das erste Verhältnis ein Verhältnis ist, das empfindlich auf die Hämoglobinkonzentration des lebenden Gewebes reagiert, das zweite Verhältnis ist ein Verhältnis, das empfindlich auf die Hämoglobinsauerstoffsättigung des lebenden Gewebes reagiert, eine der Komponenten der für die Berechnung des ersten Verhältnisses verwendeten Bilddaten eine Komponente eines ersten Wellenlängenbandes in einem Bereich von 500 nm bis 600 nm ist und eine der Komponenten der für die Berechnung des zweiten Verhältnisses verwendeten Bilddaten eine Komponente eines zweiten Wellenlängenbandes ist, das enger als das erste Wellenlängenband ist.
Herstellungsverfahren für eine Feststoffprobe, die aus einer nicht-biologischen Substanz hergestellt ist, die als Kalibrierreferenzprobe zur Berechnung einer Hämoglobinsauerstoffsättigung verwendet wird, wobei das Herstellungsverfahren umfasst: einen Schritt zum Herstellen einer Färbemittelgruppe, die eine Absorptionseigenschaft von Hämoglobin mit einer bestimmten Hämoglobinsauerstoffsättigung reproduziert; einen Schritt zum Lösen von Harz als Basismaterial in einer Mischlösung, in der eine bestimmte Menge der Färbemittelgruppe zur Reproduktion einer Absorptionseigenschaft von Hämoglobin mit einer bestimmten Konzentration in einem organischen Lösungsmittel dispergiert ist; und einen Schritt des Verflüchtigens des organischen Lösungsmittels aus der Mischlösung, in der das Harz gelöst wurde, um die Feststoffprobe herzustellen.
Herstellungsverfahren für eine Feststoffprobe nach Anspruch 11, wobei die Färbemittelgruppe zumindest ein erstes Färbemittel mit zwei Absorptionspeakwellenlängen in einem Wellenlängenband, in dem eine Wellenlänge 520 bis 600 nm beträgt, und ein zweites Färbemittel mit einer Absorptionspeakwellenlänge in einem Wellenlängenband, in dem eine Wellenlänge 400 bis 440 nm beträgt, beinhaltet.