血液信息测量设备及方法技术

本发明专利技术公开了血液信息测量设备及方法。在血液信息测量设备中，依次将浅层波长组、中层波长组和深层波长组的多种类型的光施加至检测到的缺氧区域。CCD在每种波长组的光照下捕获图像，并且从一个波长组到另一个波长组彼此独立地产生氧饱和度图像。波长组确定部分创建每个氧饱和度图像的柱状图。波长组确定部分选择与具有最大方差的柱状图相对应的波长组来作为实际成像波长组。使用该实际成像波长组来执行实际成像操作，并计算每个像素的氧饱和度。在图像中反映氧饱和度，并在监视器上显示图像。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用于根据血管的图像信号来测量血液信息的血液信息测量设备和方法。
技术介绍
内窥镜广泛用于观察人体内的病变。内窥镜具有介入人体的插入部分以及用于操纵插入部分的操作部分。插入部分在其远端具有发光窗口和成像窗口。在通过发光窗口用光照明的同时，通过成像窗口对体内部位成像。在监视器上显示所 得到的内窥镜图像。通常可以获得诸如氙灯或金属卤化物灯的白光源来作为内窥镜的光源。另外，近来出现了一种引人注目的方法，其中将窄波段的光(窄带光)用作照明光来帮助找出病变(参考对应于日本专利第3583731号的美国专利申请公开第2008/0281154号)。此外，正在研究对流过血管的血液的信息进行测量的方法，所述信息例如是血红蛋白的氧饱和度、血液流量等(参考日本专利特许公开第06-315477号)。在这种方法中，从窄带光照下捕获的内窥镜图像中提取血管，并根据图像信号获得血液信息。这种方法使用300至400nm、400nm左右、400至500nm、500至600nm、450至850nm等波段的照明光。以测量血红蛋白的氧饱和度的情况为例，根据身体的部位从5个波段中选择最佳的波段。每个波段具有作为波长组的一对波长。该对波长包括吸收度随氧饱和度剧烈变化的测量波长以及吸收度基本不随氧饱和度变化的参考波长。将具有测量波长和参考波长的两种光依次应用于身体部位，以获得在测量光下取得的测量图像信号和在参考光下取得的参考图像信号。测量图像信号基于吸收度的差别而改变，因此利用参考图像信号校正测量图像信号，以获得流过血管的血液的氧饱和度。另外，光穿透人体组织的深度取决于光的波段。利用这一点，可以检查诸如肿瘤的病变的深度。具体来说，在波长组之间进行切换使得能够测量流过血管的血液的氧饱和度，这些血管具有从粘膜层到粘膜下层的不同深度。这允许对肿瘤的阶段进行检查。日本专利特许公开第06-315477号并未具体公开波长组的切换时刻。此外，某些类型的肿瘤(如硬癌(硬变性胃炎))不会在粘膜层表层表现出来，而是出现在粘膜层中部(见图15)。因此，适用于诊断的波长组根据要检查的身体部位的不同而不同。如果在全部波长组之间自动进行切换，则不可避免地会使用该诊断不必需的波长组，导致时间和精力的浪费。如果医生手动进行切换，则需要复杂的操作。
技术实现思路
本专利技术的目的之一是提供能够自动选择适于诊断的波长组的血液信息测量设备和方法。为了实现本专利技术的上述及其它目的，根据本专利技术的血液信息测量设备包括发光装置、成像装置、波长可调装置、血液信息计算装置、显示装置、波长组切换装置、波长组确定装置和控制装置。发光装置将照明光施加到具有血管的身体部位。成像装置对从受到照明光照射的身体部位反射的光执行光电转换并输出图像信号。波长可调装置缩窄要施加到身体部位的照明光或者要入射到成像装置上的反射光的波段。血液信息计算装置基于图像信号计算血液信息。显示装置显示血液信息。波长组切换装置驱动波长可调装置以在多个波长组之间进行切换。每个波长组包括在身体部位中穿透相近深度的多种类型的光。波长组确定装置基于在初步成像操作中获得的图像信号来选择一个波长组，作为要用在实际成像操作中的实际成像波长组。控制装置执行初步成像操作和实际成像操作。在初步成像操作中，在波长组切换装置切换波长组的同时捕获初步图像。在实际成像操作中，使用实际成像波长组来捕获实际图像。血液信息优选是血红蛋白的氧饱和度。波长组确定装置优选从一个波长组到另一个波长组彼此独立地创建每个初步图像的氧饱和度的柱状图，并基于这些柱状图确定实际成像波长组。优选在这些波长组中选择与具有最大方差或者最大标准差的柱状图相对应的一个波长组来作为实际成像波长组。血液信息测量设备还可以包括用于根据图像信号确定血管区域的血管区域确定装置。波长组确定装置从一个波长组到另一个波长组彼此独立地计算血管区域的氧饱和度的均值和另一区域的氧饱和度的均值之差，并选择具有最大差值的一个波长组来作为实际成像波长组。在另一情况下，波长组确定装置从一个波长组到另一个波长组彼此独立地计算血管区域中血管的密度，并选择具有最大密度值的一个波长组来作为实际成像波长组。在另一情况下，波长组确定装置可以从一个波长组到另一个波长组彼此独立地计算氧饱和度的均值，并选择具有最大均值的一个波长组来作为实际成像波长组。血液信息测量设备还可以包括重新分级(binning)处理装置，用于对在初步成像操作中获得的图像信号进行重新分级处理。波长组切换装置可以选择一个波长组来作为异常检测波长组。如果利用异常检测波长组获得的氧饱和度的均值小于阈值，则控制装置开始初步成像操作。波长组之一可以是具有蓝色波段中的多种窄带光的浅层波长组。该浅层波长组可以用作异常检测波长组。血液信息测量设备还可以包括位置检测装置，用于检测身体部位在体腔内的位置。异常检测波长组可以根据该位置来选择。位置检测装置可以通过图像识别技术来检测身体部位在体腔内的位置。所述多个波长组可以包括具有蓝色波段中的多种窄带光的浅层波长组以及具有绿色波段中的多种窄带光的中层波长组。如果位置检测装置检测到身体部位处在食道或大肠内，则选择浅层波长组作为异常检测波长组。如果位置检测装置检测到身体部位处在胃中，则选择中层波长组作为异常检测波长组。发光装置可以发射具有宽波段的白光作为照明光。波长可调装置可以设置在发光装置中，以缩窄照明光的波段。在另一种情况下，波长可调装置可以设置在成像装置中，以缩窄在照明光的照射下从身体部位反射的光的波段。所述多个波长组可以包括具有蓝色波段中的多种窄带光的浅层波长组、具有绿色波段中的多种窄带光的中层波长组以及具有红色波段中的多种窄带光的深层波长组。血液信息测量设备还可以包括模式切换部分，用于在正常模式和特殊模式之间切换。在正常模式中，将具有宽波段的白光施加至身体部位，并将根据在白光下获得的图像信号产生的图像显示在显示装置上。在特殊模式中，执行初步成像操作和实际成像操作。基于在实际成像操作中获得的每个像素的氧饱和度来对身体部位的图像着色，并在显示装置上显示着色图像。一种血液信息测量方法包括如下步骤将照明光施加到具有血管的身体部位；对从受到照明光照射的身体部位反射的光执行光电转换并输出图像信号；根据多个波长组中的一个来缩窄要施加到身体部位的照明光或者要入射到成像装 置上的反射光的波段；基于图像信号计算血液信息；通过在多个波长组之间进行切换来执行初步成像操作，每个波长组包括在身体部位中穿透相近深度的多种类型的窄带光；基于在初步成像操作中获得的图像信号来选择一个波长组，作为要用在实际成像操作中的实际成像波长组；使用该实际成像波长组来进行实际成像操作；以及在显示装置上显示在实际成像操作中测量到的血液信息。根据本专利技术，通过在多个波长组之间连续切换来进行成像操作，并且基于在初步成像操作中获得的图像信号来确定要在实际成像操作中使用的波长组。因此能够自动选择适于诊断的波长组并有效地测量血液信息。附图说明为了透彻地理解本专利技术及其优点，现结合附图对后续说明书进行参考，附图中图I是血液信息测量设备的外部不图；图2是血液信息测量设备的框图；图3是Bayer构造的彩色滤光片的示意图；图4是示出了 C⑶的R、G、B像素中每一个的敏感光谱的曲线图；图5是图像处理器本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种血液信息测量设备，包括：发光装置，用于将照明光施加到具有血管的身体部位；成像装置，用于对从受到所述照明光照射的所述身体部位反射的光执行光电转换，并输出图像信号；波长可调装置，用于缩窄要施加到所述身体部位的所述照明光或者要入射到所述成像装置上的所述反射光的波段；血液信息计算装置，用于基于所述图像信号计算血液信息；显示装置，用于显示所述血液信息；波长组切换装置，用于驱动所述波长可调装置以在多个波长组之间进行切换，所述多个波长组中的每一个均包括在所述身体部位中穿透相近深度的多种类型的光；波长组确定装置，用于基于在初步成像操作中获得的所述图像信号来选择所述多个波长组中的一个波长组，作为要用在实际成像操作中的实际成像波长组；控制装置，用于执行所述初步成像操作和所述实际成像操作，其中在所述初步成像操作中，在所述波长组切换装置切换所述多个波长组的同时捕获多个初步图像；以及在所述实际成像操作中，使用所述实际成像波长组来捕获实际图像。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：山口博司，斋藤孝明，
申请(专利权)人：富士胶片株式会社，
类型：发明
国别省市：