JP3560671B2

JP3560671B2 - Fluorescence observation device

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Publication number: JP3560671B2
Application number: JP03544495A
Authority: JP
Inventors: 仁士上野; 守金子
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1995-02-23
Filing date: 1995-02-23
Publication date: 2004-09-02
Anticipated expiration: 2019-09-02
Also published as: JPH08224209A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、励起光を生体組織の観察対象部位へ照射して励起光による蛍光像を得る蛍光観察装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、生体組織の観察対象部位へ励起光を照射し、この励起光によって生体組織から直接発生する自家蛍光や生体へ注入しておいた薬物の蛍光を２次元画像として検出し、その蛍光像から生体組織の変性や癌等の疾患状態（例えば、疾患の種類や浸潤範囲）を診断する技術が用いられつつあり、この蛍光観察を行うための蛍光観察装置が開発されている。
【０００３】
自家蛍光においては、生体組織に励起光を照射すると、その励起光より長い波長の蛍光が発生する。生体における蛍光物質としては、例えばＮＡＤＨ（ニコチンアミドアデニンヌクレオチド），ＦＭＮ（フラビンモノヌクレオチド），ピリジンヌクレオチド等がある。最近では、このような蛍光を発生する生体内因物質と疾患との相互関係が明確になりつつあり、これらの蛍光により癌等の診断が可能である。
【０００４】
また、薬物の蛍光においては、生体内へ注入する蛍光物質としては、ＨｐＤ（ヘマトポルフィリン），Photofrin ，ＡＬＡ（δ−amino levulinic acid）等が用いられる。これらの薬物は癌などへの集積性があり、これを生体内に注入して蛍光を観察することで疾患部位を診断できる。また、モノクローナル抗体に蛍光物質を付加させ、抗原抗体反応により病変部に蛍光物質を集積させる方法もある。
【０００５】
励起光としては例えばレーザ光が用いられ、励起光を生体組織へ照射することによって観察対象部位の蛍光像を得る。この励起光による生体組織における微弱な蛍光を検出して２次元の蛍光画像を生成し、観察、診断を行う。
【０００６】
このような蛍光観察装置においては、一般に通常画像と蛍光画像とを対比させて診断を行う。このために、通常観察用の光源装置及び撮像手段と蛍光観察用の光源装置及び撮像手段とを交換して使用している。従来の装置では、例えば特開昭６３−１２２４２１号公報に開示されているように、通常照明光と励起光とを照射光切換え手段を用いて交互に照射し、得られた通常画像と蛍光画像とを照射光切換え手段に同期させて交互に取り込んでメモリに蓄え、通常画像と蛍光画像を同時表示するような構成となっていた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
蛍光観察装置において、生体内臓器の癌等の疾患の状態を蛍光観察により診断する場合、診断に適した励起光の波長及び検出する蛍光の波長は臓器特有のものであるため、従来の装置では観察対象の臓器が異なる毎に励起波長及び検出波長を変えるような構成となっていた。しかし、このような構成では観察する臓器に合わせて励起波長及び検出波長を予め交換して蛍光観察を行うために診断時の操作が煩雑であった。
【０００８】
本発明は、これらの事情に鑑みてなされたもので、観察対象に合わせて、自動的に励起波長又は検出波長、或いは両方を、各観察対象の蛍光観察に適した波長に切り換えることができ、煩雑な波長切り換え操作を行う必要がなく、正確な蛍光診断を行うことができるようにした蛍光観察装置を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明による蛍光観察装置は、体腔内組織を励起して蛍光を発生させるための励起光を発生する光源と、前記光源より出射する励起光の波長帯域を選択的に切り換える励起波長切換手段と、前記励起波長切換手段により切り換えられた波長帯域の励起光により発生した組織からの蛍光像を検出する内視鏡と、前記内視鏡の種類を判別する判別手段と、前記判別手段からの情報を受け、前記励起波長切換手段による前記波長帯域の切換を制御する波長切換制御手段とを有することを特徴とし、更に、前記検出される蛍光像の検出波長帯域を切り換え選択する検出波長切換手段を備え、前記波長切換制御手段は、前記判別手段からの情報を受け、前記励起波長切換手段による励起光の波長帯域の切換と、前記検出波長切換手段による前記蛍光像の検出波長帯域の切換とを制御することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明による蛍光観察装置は、体腔内組織を励起して蛍光を発生させるための励起光を発生する光源と、前記光源が発生する励起光によって発生した組織からの蛍光像を検出する内視鏡と、前記検出される蛍光像の検出波長帯域を切り換え選択する検出波長切換手段と、前記内視鏡の種類を判別する判別手段と、前記判別手段からの情報を受け、前記検出波長切換手段による前記蛍光像の検出波長帯域の切換を制御する波長切換制御手段とを有することを特徴とする。
【００１１】
【実施例】
以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。
【００１２】
まず、本発明の実施例の説明に先立って、本発明の参考例について説明する。図１及び図２は本発明の参考例に係り、図１は蛍光観察装置の概略構成を示す構成説明図、図２は観察部位へ照射する各照明光及び生体組織から検出される蛍光の波長帯域と各フィルタの透過波長特性との関係を示す特性図である。
【００１３】
図１に示すように、本参考例の蛍光観察装置は、励起光とＲＧＢの３原色の照明光（以下ＲＧＢ光と称する）とを発生する光源装置１と、光源装置１からの励起光とＲＧＢ光とを生体内の観察部位に照射して、励起光による蛍光像とＲＧＢ光による通常像とを検出し生体外に伝達する内視鏡２と、内視鏡２で得られた蛍光像と通常像とを撮影し電気信号に変換するカメラ３と、カメラ３からの画像信号を処理し、蛍光画像と通常画像とを生成する画像処理部４と、画像処理部４により生成された蛍光画像と通常画像とを同時にまたはそれぞれ別に表示するＣＲＴモニタ等からなる表示部５とを備えて主要部が構成されている。
【００１４】
光源装置１は、蛍光を励起するための励起光を発生する励起用レーザ６と、通常像を得るためのＲＧＢ光を発生するＲＧＢレーザ７と、励起用レーザ６，ＲＧＢレーザ７の光軸を１つに合成するミラー８及びダイクロイックミラー９とを備えて構成される。
【００１５】
内視鏡２は、生体内へ挿入する細長の挿入部を有し、光源装置１からの励起光及びＲＧＢ光を挿入部先端まで伝達するライトガイド２１を含む照明光学系と、観察部位の蛍光像及び通常像を手元側の接眼部まで伝達するイメージガイド２２を含む観察光学系とを備えて構成される。
【００１６】
カメラ３は、内視鏡２の接眼部に接続され、内視鏡２より入射する蛍光像及び通常像を３つの光路に分割するダイクロイックミラー１０，ダイクロイックミラー１１，ミラー１２と、蛍光を検出する波長帯域λ1 を透過するバンドパスフィルタ１３と、蛍光を検出する波長帯域λ2 を透過するバンドパスフィルタ１４と、励起用レーザ６からの励起光の波長帯域のみを遮断するレーザカットフィルタ１５と、バンドパスフィルタ１３を透過した蛍光像を増幅するイメージインテンシファイア（図中ではI.I.と略記する）１６と、バンドパスフィルタ１４を透過した蛍光像を増幅するイメージインテンシファイア１７と、イメージインテンシファイア１６の出力像を撮像するＣＣＤ１８と、イメージインテンシファイア１７の出力像を撮像するＣＣＤ１９と、レーザカットフィルタ１５を透過した蛍光像を含む通常像を撮像するＣＣＤ２０とを備えて構成される。
【００１７】
光源装置１において、励起用レーザ６により励起光λ0 を発生する。また、ＲＧＢレーザ７により赤色光λR ，緑色光λG ，青色光λB の３色を同時に発振することで生成される白色光を発生する。そして、これらの光をミラー８及びダイクロイックミラー９により反射及び透過して１つの光軸上に合成して配置し、内視鏡２のライトガイド２１に導光する。ライトガイド２１に導光された４色のレーザ光は、内視鏡２内部を通って挿入部先端部まで伝達され、生体内の観察部位に照射される。
【００１８】
そして、観察部位からの励起光による蛍光像とＲＧＢ光による通常像は、内視鏡２のイメージガイド２２を通じて手元側の接眼部まで伝達され、カメラ３に入射される。カメラ３に入射された蛍光像と通常像は、ダイクロイックミラー１０，ダイクロイックミラー１１，ミラー１２により透過及び反射して３つの光路に分割される。分割された３つの光は、それぞれバンドパスフィルタ１３，バンドパスフィルタ１４，レーザカットフィルタ１５を透過する。
【００１９】
図２は励起用レーザ，ＲＧＢレーザより発生される各照明光及び生体組織から検出される蛍光の波長帯域と、各フィルタの透過波長特性との関係を示したものである。
【００２０】
図２の（ａ）に示すように、励起光λ0 ，赤色光λR ，緑色光λG ，青色光λB の各波長帯域と、蛍光を検出する波長帯域λ1 及びλ2 とは、それぞれ重なり合う波長帯域を持たないように各帯域が設定されている。そして、図２の（ｂ）及び（ｃ）に示すように、バンドパスフィルタ１３の透過波長帯域はλ1 、バンドパスフィルタ１４の透過波長帯域はλ2 となっている。すなわち、バンドパスフィルタ１３を透過した光は、λ1 の波長帯域の成分しか持たない光であり、観察部位より出た蛍光のうち、検出するλ1 の波長帯域よりなる蛍光像である。また、バンドパスフィルタ１４を透過した光は、λ2 の波長帯域の成分しか持たない光であり、観察部位より出た蛍光のうち、検出するλ2 の波長帯域よりなる蛍光像である。また、レーザカットフィルタ１５は、励起光λ0 の波長帯域をカットするフィルタであり、レーザカットフィルタ１５を透過した光は励起光λ0 の波長帯域を持たない光であり、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色光よりなる通常像である。
【００２１】
バンドパスフィルタ１３を透過した蛍光像は、イメージインテンシファイア１６で増幅された後にＣＣＤ１８で撮像されてビデオ信号に変換される。また同様に、バンドパスフィルタ１４を透過した蛍光像は、イメージインテンシファイア１７で増幅された後にＣＣＤ１９で撮像されてビデオ信号に変換される。レーザカットフィルタ１５を透過した通常像は、そのままＣＣＤ２０で撮像されてビデオ信号に変換される。
【００２２】
ＣＣＤ１８及びＣＣＤ１９で得られた蛍光像のビデオ信号は画像処理部４に入力される。画像処理部４では、２つの波長帯域の蛍光像のビデオ信号を演算処理して蛍光観察画像を生成する。
【００２３】
励起光による観察部位における可視領域の蛍光は、励起光λ0 より長い波長の帯域の強度分布となり、正常部位では特にλ1 付近で強く、病変部では弱くなる。よって、特にλ1 付近の蛍光強度から正常部位と病変部との判別が可能であり、このような蛍光画像によって癌等の病変部の診断ができる。従って、画像処理部４においては、例えばλ1 とλ2 の蛍光像の画像信号よりλ1 とλ2 における蛍光強度の比率または差分を求める演算を行い、生体組織の性状を判別可能な蛍光観察画像を生成する。
【００２４】
また、ＣＣＤ２０で得られた通常像のビデオ信号は通常観察画像として画像処理部４に入力される。画像処理部４は、蛍光観察画像信号と通常観察画像信号とを合成して同時に出力したり、または蛍光観察画像信号と通常観察画像信号をそれぞれ別々に出力し、これらの画像信号を表示部５に送る。そして、表示部５において蛍光観察画像及び通常観察画像が同時にまたは別々に表示される。
【００２５】
このように本参考例の蛍光観察装置では、通常観察用の光源としてＲＧＢレーザを利用し、ＲＧＢレーザの各色光の波長帯域と、励起用レーザの励起光の波長帯域と、診断用の蛍光画像を生成するために検出する蛍光の複数の波長帯域とのそれぞれが重なり合わないように配置するようにしている。従って本参考例によれば、通常観察用と蛍光観察用とで光源や撮像手段を切り換える必要がなく、通常観察用と蛍光観察用の照明光を同時に照射して通常像と蛍光像とを同時に撮像することが可能となり、蛍光観察画像と通常観察画像をリアルタイムで両方同時に表示し観察することができる。
【００２６】
このため、蛍光観察画像と通常観察画像との間で時間的なズレが生じることなく、常に同一の観察部位を見ることができる。また、両画像を表示する際に画像の画面数を多くとることができるため、明るい画像を得ることができる。よって、蛍光観察による診断能を向上させることができる。
【００２７】
また、励起光とＲＧＢ光との切換え手段、及び蛍光像と通常像との切換え手段が不要なため、装置を小型化することができる。
【００２８】
なお、当該参考例の変形例として、励起用レーザ６の波長帯域を変更することも可能である。励起用レーザ６の出射光の波長がＲＧＢレーザ７の発する３色の光の波長のうちの１つと同じ波長を持つような場合は、励起用レーザ６をＲＧＢレーザ７で兼ねることができるため、励起用レーザ６，ミラー８，ダイクロイックミラー９，レーザカットフィルタ１５が不要となる。このため、装置の小型化を図ることができる。
【００２９】
また、励起用レーザ６の波長が可視光領域以外にあるような場合は、レーザカットフィルタ１５は不要となる。
【００３０】
次に、蛍光観察装置の他の構成例を示す。蛍光観察装置において、生体内臓器の癌等の疾患の状態を蛍光観察により診断する場合、診断に適した励起光の波長及び検出する蛍光の波長は臓器特有のものであるため、従来の装置では観察対象の臓器が異なる毎に励起波長及び検出波長を変えるような構成となっていた。しかし、このような構成では観察する臓器に合わせて励起波長及び検出波長を予め交換して蛍光観察を行うために診断時の操作が煩雑であった。また、励起波長及び検出波長が観察部位に適合していないことに気付かずに診断を行うと正確な診断ができないおそれがある。
【００３１】
そこで、観察部位を判別してその臓器に適した励起波長及び検出波長を自動的に選択することが可能で、診断時の操作性を向上させると共に観察部位の正確な診断を行うことのできる蛍光観察装置の構成例を本発明の実施例として以下に示す。
【００３２】
図３ないし図５は本発明の第１実施例に係り、図３は蛍光観察装置の概略構成を示す構成説明図、図４は検出波長切換え用フィルタを示す構成説明図、図５は励起波長切換え用フィルタを示す構成説明図である。
【００３３】
図３に示すように、本実施例の蛍光観察装置は、励起光を発生する光源装置３１と、光源装置３１からの励起光を生体内の観察部位に照射して、励起光による蛍光像を検出し生体外に伝達する内視鏡３２と、接続された内視鏡の種類（例えば、上部消化管用、下部消化管用、気管支用等）を検出する内視鏡種類検出手段３３と、内視鏡種類検出手段３３からの信号を入力し、接続された内視鏡の種類を判別する内視鏡判別回路３４と、内視鏡判別回路３４からの信号により励起波長及び検出波長を決定し、それぞれの波長の切換えを制御する波長切換制御手段３５と、波長切換制御手段３５からの信号を受けて蛍光検出波長を切換える検出波長切換手段３６と、内視鏡３２で得られた蛍光像を撮影し電気信号に変換するカメラ３７と、カメラ３７からの画像信号を処理し蛍光画像を生成する蛍光画像処理部３８と、蛍光画像処理部３８により生成された蛍光画像を表示する表示部３９とを備えて構成されている。
【００３４】
内視鏡種類検出手段３３は、内視鏡３２の接眼部に設けたバーコードラベル４０と、このバーコードラベル４０を読み取るための接眼部に取り付けられるバーコードスキャナ４１とを備えて構成される。
【００３５】
検出波長切換手段３６は、内視鏡３２から入射する蛍光像を２つの光路に分割するダイクロイックミラー４２，ミラー４３と、検出する蛍光の波長帯域を選択的に透過する検出波長切換フィルタ４４と、検出波長切換フィルタ４４を回転駆動するフィルタ駆動部４５とを備えて構成される。
【００３６】
カメラ３７は、検出波長切換手段３６から入射する２つの蛍光像をそれぞれ増幅するイメージインテンシファイア１６，１７と、イメージインテンシファイア１６の出力像を撮像するＣＣＤ１８と、イメージインテンシファイア１７の出力像を撮像するＣＣＤ１９とを備えて構成される。
【００３７】
光源装置３１は、数種類の波長を含む光を発生する多波長光源（例えば水銀ランプ等）４６と、出射する励起光の波長帯域を選択的に透過する励起波長切換フィルタ４７と、励起波長切換フィルタ４７を回転駆動するフィルタ駆動部４８とを備えて構成される。
【００３８】
本実施例では、内視鏡３２を内視鏡種類検出手段３３に接続すると、内視鏡接眼部に取り付けられた内視鏡の種類を示すバーコードラベル４０がバーコードスキャナ４１により読み取られ、バーコードの情報が内視鏡判別回路３４に送られる。内視鏡判別回路３４は、前記バーコードの情報より接続された内視鏡の種類を判別して、内視鏡種類の情報を波長切換制御手段３５に伝達する。波長切換制御手段３５は、判別された内視鏡の種類から観察する臓器に適した検出波長を選択し、検出波長切換手段３６内のフィルタ駆動部４５に制御信号を送出して検出波長切換フィルタ４４を回転させる。
【００３９】
検出波長切換フィルタ４４は、図４に示すように、円盤状のフィルタ枠に異なる透過波長帯域を持つ６枚のバンドパスフィルタ４４ａ〜４４ｆが配設されて構成されており、内視鏡の種類に応じて、イメージインテンシファイア１６，１７の前に４４ａと４４ｂの領域、４４ｃと４４ｄの領域、４４ｅと４４ｆの領域のいずれかを選択的に配置することで、蛍光像の検出波長帯域を変えることができる。
【００４０】
また、前記検出波長帯域の切換えと共に、波長切換制御手段３５は、判別された内視鏡の種類から観察する臓器に適した励起波長を選択し、光源装置３１内のフィルタ駆動部４８に制御信号を送出して励起波長切換フィルタ４７を回転させる。
【００４１】
励起波長切換フィルタ４７は、図５に示すように、円盤状のフィルタ枠に３枚の異なる透過波長帯域を持つバンドパスフィルタ４７ａ，４７ｂ，４７ｃが配設されて構成されており、内視鏡の種類に応じて、多波長光源４６の前に４７ａ，４７ｂ，４７ｃのいずれかの領域を配置することで、観察部位へ照射する励起波長帯域を変えることができる。
【００４２】
このように観察部位に適した励起波長及び検出波長が選択された後、光源装置３１より励起光が内視鏡３２のライトガイド２１に導光され、ライトガイド２１を通じて観察部位に照射される。観察部位より出た蛍光は、内視鏡３２のイメージガイド２２を通じて接眼部まで伝達され、検出波長切換手段３６に入射される。検出波長切換手段３６に入射された蛍光像は、ダイクロイックミラー４２，ミラー４３により透過及び反射して２つの光路に分割され、検出波長切換フィルタ４４中の選択されたいずれかのバンドパスフィルタをそれぞれ透過する。この２つの蛍光像は、イメージインテンシファイア１６，１７によりそれぞれ増幅され、ＣＣＤ１８，１９により撮像されてビデオ信号に変換される。
【００４３】
ＣＣＤ１８及びＣＣＤ１９で得られた２つの波長帯域の蛍光像のビデオ信号は、蛍光画像処理部３８に入力され、蛍光画像処理部３８において参考例の画像処理部４と同様の演算処理が施されて蛍光観察画像が生成される。そして、蛍光画像処理部３８の出力が表示部３９へ送られ、蛍光観察画像が表示部３９に表示される。
【００４４】
このように本実施例の蛍光観察装置では、接続した内視鏡の用途別の種類を判別することによって観察部位を判別し、観察する臓器に適した励起波長及び検出波長を自動的に選択して切換えることが可能になっており、これにより、複数種類の臓器について各臓器に応じた正確な蛍光診断を煩雑な操作なく行うことができる。
【００４５】
なお、内視鏡種類検出手段３３は、内視鏡のライトガイド部と光源装置との接続部分に設けるようにしても良い。また、バーコードを用いたものに限らず、他の光学的センサによるもの、磁気センサによるもの、機械的な接触によるものなどで内視鏡の種類を判別する構成としても良い。
【００４６】
また、検出波長切換フィルタ４４と励起波長切換フィルタ４７のバンドパスフィルタの数を変更することで、検出波長及び励起波長の選択数を変えることができる。
【００４７】
また、検出波長切換手段と励起波長切換手段は、どちらか一方を備えるだけでも良い。
【００４８】
図６は本発明の第２実施例に係る蛍光観察装置の概略構成を示す構成説明図である。第２実施例は、接続された内視鏡の種類と内視鏡挿入部の挿入長とから異なる部位の臓器（食道と胃、直腸と結腸等）を判別可能とした構成例である。
【００４９】
図６に示すように、本実施例の蛍光観察装置は、励起光を発生する光源装置５１と、内視鏡３２の挿入部に取り付けられた挿入部の挿入長を測定するセンサ群５２と、センサ群５２の出力信号を受けて挿入長を検出する挿入長検出回路５３と、内視鏡種類検出手段３３と挿入長検出回路５３からの情報を基に内視鏡の種類と観察臓器部位を判別する観察部位判別回路５４とを備えて構成されている。その他の部分の構成は前記第１実施例と同様であり、同一構成要素には同一符号を付して説明を省略する。
【００５０】
光源装置５１は、異なる波長の光を発生する３つのレーザＡ５５，レーザＢ５６，レーザＣ５７と、前記レーザからの３つの光のうちいずれか１つの光を内視鏡３２のライトガイド２１へ導くための可動ミラー５８，可動ミラー５９，ミラー６０と、前記可動ミラー５８，５９を駆動する可動ミラー駆動部６１とを備えて構成される。
【００５１】
内視鏡３２を内視鏡種類検出手段３３に接続すると、第１実施例と同様に、バーコードスキャナ４１によりバーコードの情報が読み取られ、観察部位判別回路５４に送られて接続された内視鏡の種類が判別される。そして、この内視鏡種類判別結果を基に、波長切換制御手段３５により検出波長切換手段３６内のフィルタ駆動部４５を介して検出波長切換フィルタ４４が駆動制御されて検出波長が切換えられる。
【００５２】
また、波長切換制御手段３５によって、光源装置５１内の可動ミラー駆動部６１に制御信号が送られて可動ミラー５８及び５９が駆動制御され、レーザＡ５５，レーザＢ５６，レーザＣ５７のうち観察臓器に適した波長のレーザが選択されて内視鏡３２のライトガイド２１に照射される。
【００５３】
次に、内視鏡３２の挿入部を患者体腔内に挿入すると、挿入部に設けたセンサ群５２の各光センサにより挿入部周囲の明るさが感知され、各光センサの出力が挿入長検出回路５３へ送られる。挿入長検出回路５３は、明るさを感知していない光センサが挿入部先端側から何番目まであるかを検出することによって挿入部の挿入長を検出する。観察部位判別回路５４は、挿入長検出結果を基に、内視鏡３２が観察している部位を予測し、観察部位の情報を波長切換制御手段３５に伝達する。例えば、内視鏡の種類が上部消化管用の場合には、挿入長より観察部位が食道、胃などのいずれであるかを判断する。そして、観察部位検出結果を基に、波長切換制御手段３５により検出波長及び励起波長が再び切換えられる。
【００５４】
以降の蛍光像の撮影及び蛍光観察画像の生成に関する動作は、前記第１実施例と同様に行われ、表示部３９に蛍光観察画像が表示される。
【００５５】
このように本実施例によれば、内視鏡挿入部の挿入長を検出することにより、観察臓器を予測できるため、蛍光観察に適した励起波長，検出波長が、同一の内視鏡で観察できる臓器毎（胃と食道、結腸と直腸等）に異なる場合でも、各臓器部位に適した励起波長及び検出波長を自動的に選択でき、診断時の作業性が良好で、かつ観察部位に応じた正確な蛍光診断を行うことができる。
【００５６】
なお、本実施例で用いた光源装置５１は、図３に示した第１実施例の光源装置３１と交換可能である。
【００５７】
また、本実施例においても、内視鏡種類検出手段３３は、内視鏡のライトガイド部と光源装置との接続部分に設けるようにしても良い。
【００５８】
また、センサ群は、光センサの代わりに圧力センサを設け、圧力センサにより圧力がかかっているか否かで挿入長を判別する構成としても良い。また、図６には６個のセンサを示したが、センサの数はこれより多くても少なくても良い。
【００５９】
図７は本発明の第３実施例に係る蛍光観察装置の概略構成を示す構成説明図である。第３実施例は、蛍光観察画像から観察臓器を判別し、その臓器に適した励起波長及び検出波長を選別するようにした構成例である。
【００６０】
図７に示すように、本実施例の蛍光観察装置は、励起光を発生する光源装置５１と、励起光を生体内の観察部位に照射して励起光による蛍光像を得る内視鏡２と、内視鏡２の接眼部に取り付けられ、蛍光検出波長を切換える検出波長切換手段３６と、内視鏡２で得られた蛍光像を撮影するカメラ３７と、カメラ３７からの画像信号を処理し蛍光画像を生成する蛍光画像処理部３８と、蛍光観察画像を表示する表示部３９とを備えると共に、蛍光画像処理部３８からの蛍光観察画像を基に画像の特徴を認識する画像認識部６５と、認識された画像から観察部位を判別する観察部位判別回路６６と、観察部位判別回路６６からの信号により励起波長及び検出波長を決定し、それぞれの波長の切換えを制御する波長切換制御手段３５とを備えて構成されている。
【００６１】
本実施例では、まず、任意の励起波長及び検出波長で励起光の照射及び蛍光像の撮影を行い、蛍光画像処理部３８で体腔内観察部位の蛍光観察画像を生成する。生成された蛍光観察画像は画像認識部６５に伝達される。
【００６２】
画像認識部６５は、ニューラルネットを用いたパーセプトロンとか、Back Propagation法（以下略してＢＰ法と称する）等の画像パターン認識法により、蛍光観察画像から食道、胃、大腸、気管支等の臓器を認識できるように、予め各臓器の観察画像を使用して学習させており、各臓器の画像の特徴が記憶されている。そして、画像認識部６５は、蛍光画像処理部３８より伝達された蛍光観察画像の各画素毎の信号に重み付けをし、その総和をとることで画像パターンを認識する。
【００６３】
例えば、食道においては、管腔であるため観察画像は中央付近になるにしたがい暗くなる。一方、胃においては、観察画像は全体的に明るいか一方側が暗いなど、食道とは画像パターンが明らかに異なる。そこで本実施例では、このような画像の違いを、パーセプトロンとかＢＰ法等を用いて画像パターン認識を行うことによって判別し、観察している臓器を判別する。
【００６４】
画像認識部６５で認識された画像パターン信号は、観察部位判別回路６６に送られ、観察部位判別回路６６において画像パターンより観察臓器が判別される。この観察臓器の情報は、波長切換制御手段３５に伝達され、前述の実施例と同様に観察する臓器に適した励起波長及び検出波長に切換えられる。
【００６５】
以降の蛍光像の撮影及び蛍光観察画像の生成に関する動作は、前記第１実施例と同様に行われ、表示部３９に蛍光観察画像が表示される。
【００６６】
このように本実施例によれば、蛍光観察画像の画像パターンを認識することで自動的に観察臓器を判別することができるため、煩雑な作業なしに各臓器部位に適した励起波長及び検出波長を選択でき、観察部位に応じた正確な蛍光診断を行うことができる。
【００６７】
なお、画像認識部６５において行う画像パターン認識は、白色光源を用いた通常観察時に行うようにしても良い。
【００６８】
次に、第４実施例として、光源のレーザ出力の測定及び記録が可能な蛍光観察装置の構成例を説明する。図８は本発明の第４実施例に係る蛍光観察装置の概略構成を示す構成説明図である。
【００６９】
本実施例の蛍光観察装置は、励起光を発生する光源装置７１と、励起光を生体内の観察部位に照射して励起光による蛍光像を得る内視鏡２と、内視鏡２で得られた蛍光像を撮影するカメラ７２と、カメラ７２からの画像信号を処理し蛍光観察画像を生成する蛍光画像処理部７３と、蛍光観察画像を表示する表示部３９とを備えると共に、蛍光観察画像を記録するビデオテープレコーダ（ＶＴＲ）７４と、患者情報を記録するデータレコーダ７５とを備えて構成されている。
【００７０】
光源装置７１は、励起光としてレーザ光を発生する励起用レーザ７６と、励起用レーザ７６からのレーザ光を２方向に分割するハーフミラー７７と、分割された一方のレーザ光を検出する光センサ７８と、光センサ７８で検出された光量よりレーザ出力を測定する出力測定器７９とを備えて構成される。
【００７１】
蛍光画像処理部７３は、蛍光観察画像を生成するイメージプロセッサ８０と、生成された蛍光観察画像にレーザ光の出力データを重ね合わせるスーパーインポーズ部８１と、光源装置７１から送られてくるレーザ光の出力データをデータレコーダ７５とスーパーインポーズ部８１とに送るコンピュータ８２とを備えて構成される。
【００７２】
光源装置７１において、励起用レーザ７６から出射したレーザ光は、ハーフミラー７７を通過して内視鏡のライトガイド２１に導光されると共に、ハーフミラー７７により反射されて光センサ７８に入射する。光センサ７８において、入射したレーザ光の光量が検出され、この検出光量を基に出力測定器７９によって励起用レーザ７６のレーザ出力が測定される。
【００７３】
測定されたレーザ出力データは、蛍光画像処理部７３に送られ、コンピュータ８２を介してスーパーインポーズ部８１に入力されてイメージプロセッサ８０で生成された蛍光観察画像と重ね合わされ、ＶＴＲ７４に記録される。また、このレーザ出力データは、コンピュータ８２よりデータレコーダ７５にも送られ、患者情報と共に記録される。なお、スーパーインポーズ部８１でレーザ出力データを重畳した蛍光観察画像を表示部３９に出力して表示することもできる。
【００７４】
このように本実施例によれば、レーザ出力データをコンピュータを通じ自動的に記録するようにしているため、煩雑な操作なく簡単で、かつ、入力ミスなくデータを記録することができる。
【００７５】
［付記］
以上詳述したように本発明の実施態様によれば、以下のような構成を得ることができる。すなわち、
（１）体腔内組織を照明する照明光を発生する光源と、
前記組織からの前記照明光の反射により得られる通常画像と前記組織を前記照明光により励起して得られる蛍光像とをそれぞれ撮像する撮像手段と、を有する蛍光観察装置において、
前記光源は、前記蛍光像の属する波長帯域と前記通常画像を構成する波長帯域とが互いに分離するような波長の照明光を発生してなることを特徴とする蛍光観察装置。
【００７６】
（２）前記光源は３原色のレーザ光である照明光を発生するＲＧＢ光源であることを特徴とする付記１に記載の蛍光観察装置。
【００７７】
付記２の構成のように、ＲＧＢ光源により、通常画像を得るための３原色の照明光と、体腔内組織を励起し蛍光を発生させるための前記３原色の照明光の波長帯域のうちいずれかに属する励起光とを発生し、前記蛍光像の属する波長帯域と前記通常画像を構成する波長帯域とが互いに分離するようにして両画像を撮像することにより、光源や撮像手段を切換えることなく蛍光像と通常画像を同時に得ることが可能であると共に、励起光発生用の光源を特に設けずに光源の構成を簡略化できるため装置構成を小型化できる。
【００７８】
（３）前記光源は、
前記体腔内組織を励起し蛍光を発生させるための励起光である照明光を発生させるレーザ光源と、
前記通常画像を得るための３原色のレーザ光である照明光を発生させるＲＧＢ光源と、
を備えることを特徴とする付記１に記載の蛍光観察装置。
【００７９】
付記３の構成のように、レーザ光源より発生する励起光の波長帯域と、ＲＧＢ光源より発生する３原色の照明光の波長帯域と、撮像手段において検出する複数の特定波長帯域からなる蛍光像の波長帯域とが、互いに重なり合わないようにすることにより、蛍光像の属する波長帯域と通常画像を構成する波長帯域とが互いに分離され、光源や撮像手段を切換えることなく蛍光像と通常画像を同時に得ることができる。
【００８０】
（４）前記蛍光像は特定の波長帯域に属する複数の特定波長蛍光像からなり、前記撮像手段は、前記複数の特定波長蛍光像を分離して撮像することを特徴とする付記１に記載の蛍光観察装置。
【００８１】
（５）前記撮像手段により撮像する蛍光像の特定波長帯域は、赤の領域と緑の領域に分布を持つことを特徴とする付記４に記載の蛍光観察装置。
【００８２】
（６）体腔内組織を励起し蛍光を発生させるための励起光を発生する光源と、前記励起光を体腔内組織に導光し、前記励起光により発生した組織からの蛍光像を伝達する内視鏡と、
前記光源より出射する励起光の波長帯域を選択的に切換える励起波長切換え手段と、
前記内視鏡により伝達される蛍光像から特定の波長帯域を選択的に切換えて検出する検出波長切換え手段と、
前記蛍光像の特定波長帯域と前記励起光の波長帯域とを選択する波長選択手段と、
前記波長選択手段からの情報を受け、観察部位に応じて前記蛍光像の特定波長帯域と前記励起光の波長帯域の少なくとも一方の波長を切換える波長切換え制御手段と、
を備えたことを特徴とする蛍光観察装置。
【００８３】
付記６の構成によれば、観察する臓器に合わせて、自動的に励起波長及び検出波長を各臓器の蛍光観察に適した波長に切換えることができ、煩雑な波長切換えの操作を行う必要がなく、正確な蛍光診断を行うことが可能となる。
【００８４】
（７）前記波長選択手段は、前記内視鏡の種類を判別する内視鏡種類判別手段である付記６に記載の蛍光観察装置。
【００８５】
（８）前記波長選択手段は、前記内視鏡により観察している臓器を判別する観察部位判別手段である付記６に記載の蛍光観察装置。
【００８６】
（９）前記観察部位判別手段は、前記内視鏡により得られる観察画像を基に画像認識を行い、前記観察画像中の臓器を判別する画像認識手段である付記８に記載の蛍光観察装置。
【００８７】
（１０）前記観察部位判別手段は、
前記内視鏡の種類を判別する内視鏡種類判別手段と、
前記内視鏡の挿入部の生体内挿入長を検出する挿入長検出手段と、
を有して構成される付記８に記載の蛍光観察装置。
【００８８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、観察対象に合わせて、自動的に励起波長又は検出波長、或いは両方を、各観察対象の蛍光観察に適した波長に切り換えることができ、煩雑な波長切り換え操作を行う必要がなく、正確な蛍光診断を行うことができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の参考例に係る蛍光観察装置の概略構成を示す構成説明図
【図２】参考例の構成における観察部位へ照射する各照明光及び生体組織から検出される蛍光の波長帯域と各フィルタの透過波長特性との関係を示す特性図
【図３】本発明の第１実施例に係る蛍光観察装置の概略構成を示す構成説明図
【図４】第１実施例において設けられる検出波長切換え用フィルタを示す構成説明図
【図５】第１実施例において設けられる励起波長切換え用フィルタを示す構成説明図
【図６】本発明の第２実施例に係る蛍光観察装置の概略構成を示す構成説明図
【図７】本発明の第３実施例に係る蛍光観察装置の概略構成を示す構成説明図
【図８】本発明の第４実施例に係る蛍光観察装置の概略構成を示す構成説明図
【符号の説明】
１…光源装置
２…内視鏡
３…カメラ
４…画像処理部
５…表示部
６…励起用レーザ
７…ＲＧＢレーザ
１３，１４…バンドパスフィルタ
１５…レーザカットフィルタ
１６，１７…イメージインテンシファイア
１８，１９，２０…ＣＣＤ[0001]
[Industrial applications]
The present invention relates to a fluorescence observation device that irradiates an observation target site of a living tissue with excitation light to obtain a fluorescence image by the excitation light.
[0002]
[Prior art]
In recent years, excitation light is applied to the observation target site of the living tissue, and the auto-fluorescence generated directly from the living tissue and the fluorescence of the drug injected into the living body are detected as a two-dimensional image by the excitation light, and the two-dimensional image is used as the image. Techniques for diagnosing disease states (for example, disease types and invasion ranges) such as degeneration of living tissues and cancer have been used, and fluorescent observation apparatuses for performing this fluorescence observation have been developed.
[0003]
In autofluorescence, when a living tissue is irradiated with excitation light, fluorescence having a longer wavelength than the excitation light is generated. Examples of the fluorescent substance in a living body include NADH (nicotinamide adenine nucleotide), FMN (flavin mononucleotide), and pyridine nucleotide. Recently, the correlation between the endogenous substance that generates such fluorescence and the disease and the disease has been clarified, and it is possible to diagnose cancer or the like by using such fluorescence.
[0004]
In the fluorescence of a drug, HpD (hematoporphyrin), Photofrin, ALA (δ-amino levulinic acid), or the like is used as a fluorescent substance to be injected into a living body. These drugs accumulate in cancer and the like, and a disease site can be diagnosed by injecting them into a living body and observing fluorescence. There is also a method in which a fluorescent substance is added to a monoclonal antibody, and the fluorescent substance is accumulated in a lesion by an antigen-antibody reaction.
[0005]
For example, a laser beam is used as the excitation light, and a fluorescent image of the observation target site is obtained by irradiating the living tissue with the excitation light. The weak fluorescence in the living tissue due to the excitation light is detected to generate a two-dimensional fluorescence image for observation and diagnosis.
[0006]
In such a fluorescence observation apparatus, diagnosis is generally performed by comparing a normal image with a fluorescence image. For this purpose, the light source device and imaging means for normal observation and the light source device and imaging means for fluorescence observation are used interchangeably. In a conventional apparatus, for example, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-122421, normal illumination light and excitation light are alternately irradiated using irradiation light switching means to obtain a normal image and a fluorescent image. Are alternately taken in synchronization with the irradiation light switching means and stored in the memory, so that the normal image and the fluorescent image are displayed simultaneously.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
In a fluorescence observation device, when diagnosing a disease state such as cancer of an organ in a living body by fluorescence observation, the wavelength of the excitation light suitable for diagnosis and the wavelength of the fluorescence to be detected are specific to the organ. The configuration was such that the excitation wavelength and the detection wavelength were changed every time the organ to be observed was different. However, in such a configuration, since the excitation wavelength and the detection wavelength are exchanged in advance in accordance with the organ to be observed and the fluorescence observation is performed, the operation at the time of diagnosis is complicated.
[0008]
The present invention has been made in view of these circumstances, according to the observation target, the excitation wavelength or the detection wavelength, or both, can be switched to a wavelength suitable for fluorescence observation of each observation target, It is an object of the present invention to provide a fluorescence observation apparatus which can perform accurate fluorescence diagnosis without performing a complicated wavelength switching operation.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The fluorescence observation apparatus according to the present invention is a light source that generates excitation light for exciting tissue in a body cavity to generate fluorescence, and an excitation wavelength switching unit that selectively switches a wavelength band of excitation light emitted from the light source. An endoscope for detecting a fluorescent image from a tissue generated by the excitation light in the wavelength band switched by the excitation wavelength switching unit, a determination unit for determining the type of the endoscope, and information from the determination unit. Receiving means for controlling the switching of the wavelength band by the excitation wavelength switching means, and further comprising a detection wavelength switching means for switching and selecting a detection wavelength band of the detected fluorescence image. Receiving the information from the determination unit, switching the wavelength band of the excitation light by the excitation wavelength switching unit, and controlling the fluorescence image by the detection wavelength switching unit. And controlling the switching of the wavelength band out.
[0010]
In addition, the fluorescence observation apparatus according to the present invention includes a light source that generates excitation light for exciting tissue in a body cavity to generate fluorescence, and a fluorescence image from the tissue generated by the excitation light generated by the light source. An endoscope, detection wavelength switching means for switching and selecting the detection wavelength band of the detected fluorescent image, discrimination means for discriminating the type of the endoscope, and receiving the information from the discrimination means, and switching the detection wavelength. Wavelength switching control means for controlling switching of the detection wavelength band of the fluorescent image by the means.
[0011]
【Example】
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0012]
First, a reference example of the present invention will be described prior to the description of the embodiment of the present invention. 1 and 2 relate to a reference example of the present invention. FIG. 1 is a configuration explanatory view showing a schematic configuration of a fluorescence observation apparatus. FIG. 2 is a diagram showing each illumination light applied to an observation site and a wavelength of fluorescence detected from a biological tissue. FIG. 4 is a characteristic diagram illustrating a relationship between a band and a transmission wavelength characteristic of each filter.
[0013]
As shown in FIG. 1, the fluorescence observation device of the present reference example includes a light source device 1 that generates excitation light and illumination light of three primary colors of RGB (hereinafter, referred to as RGB light), and an excitation light from the light source device 1. An endoscope 2 which irradiates an observation site in a living body with RGB light to detect a fluorescent image by excitation light and a normal image by RGB light and transmits the image outside the living body, and a fluorescent image obtained by the endoscope 2 And an image processing unit that processes an image signal from the camera 3 to generate a fluorescent image and a normal image, and a fluorescent light generated by the image processing unit 4. A main part is configured by including a display unit 5 such as a CRT monitor for displaying an image and a normal image simultaneously or separately.
[0014]
The light source device 1 includes an excitation laser 6 for generating excitation light for exciting fluorescence, an RGB laser 7 for generating RGB light for obtaining a normal image, and an optical axis of the excitation laser 6 and the RGB laser 7. It comprises a mirror 8 and a dichroic mirror 9 to be combined into one.
[0015]
The endoscope 2 has an elongated insertion portion to be inserted into a living body, an illumination optical system including a light guide 21 for transmitting excitation light and RGB light from the light source device 1 to the distal end of the insertion portion, and fluorescence of an observation site. An observation optical system including an image guide 22 for transmitting an image and a normal image to the eyepiece on the hand side is configured.
[0016]
The camera 3 is connected to the eyepiece of the endoscope 2 and detects fluorescence from a dichroic mirror 10, a dichroic mirror 11, and a mirror 12, which divide a fluorescent image and a normal image incident from the endoscope 2 into three optical paths. A band-pass filter 13 that transmits a wavelength band λ1 that transmits light, a band-pass filter 14 that transmits a wavelength band λ2 that detects fluorescence, a laser cut filter 15 that blocks only the wavelength band of the excitation light from the excitation laser 6. An image intensifier (abbreviated as II in the figure) 16 for amplifying the fluorescent image transmitted through the bandpass filter 13, an image intensifier 17 for amplifying the fluorescent image transmitted through the bandpass filter 14, and an image intensifier CCD 18 for capturing the output image of fire 16 and CCD for capturing the output image of image intensifier 17 19 and a CCD 20 for capturing a normal image including a fluorescent image transmitted through the laser cut filter 15.
[0017]
In the light source device 1, an excitation laser λ0 is generated by an excitation laser 6. Further, white light generated by simultaneously oscillating three colors of red light λR, green light λG, and blue light λB by the RGB laser 7 is generated. Then, these lights are reflected and transmitted by the mirror 8 and the dichroic mirror 9, combined and arranged on one optical axis, and guided to the light guide 21 of the endoscope 2. The four colors of laser light guided to the light guide 21 are transmitted through the inside of the endoscope 2 to the distal end of the insertion portion, and are applied to an observation site in a living body.
[0018]
Then, the fluorescence image formed by the excitation light from the observation site and the normal image formed by the RGB light are transmitted to the eyepiece on the hand side through the image guide 22 of the endoscope 2 and are incident on the camera 3. The fluorescent image and the normal image incident on the camera 3 are transmitted and reflected by the dichroic mirror 10, the dichroic mirror 11, and the mirror 12, and are divided into three optical paths. The three divided lights pass through the band-pass filter 13, the band-pass filter 14, and the laser cut filter 15, respectively.
[0019]
FIG. 2 shows a relationship between the wavelength band of each illumination light generated by the excitation laser and the RGB laser and the fluorescence detected from the living tissue, and the transmission wavelength characteristic of each filter.
[0020]
As shown in FIG. 2A, the wavelength bands of the excitation light .lambda.0, red light .lambda.R, green light .lambda.G, and blue light .lambda.B overlap with the wavelength bands .lambda.1 and .lambda.2 for detecting the fluorescence, respectively. Each band is set so that there is no. As shown in FIGS. 2B and 2C, the transmission wavelength band of the bandpass filter 13 is λ1, and the transmission wavelength band of the bandpass filter 14 is λ2. That is, the light transmitted through the band-pass filter 13 is light having only a component in the wavelength band of λ1 and is a fluorescence image of the wavelength band of λ1 to be detected among the fluorescence emitted from the observation site. The light transmitted through the band-pass filter 14 is light having only a component in the wavelength band of λ2, and is a fluorescent image of the wavelength band of λ2 to be detected among the fluorescent light emitted from the observation site. The laser cut filter 15 is a filter that cuts the wavelength band of the excitation light λ0, and the light transmitted through the laser cut filter 15 is light that does not have the wavelength band of the excitation light λ0. This is a normal image composed of light.
[0021]
The fluorescent image transmitted through the bandpass filter 13 is amplified by an image intensifier 16 and then captured by a CCD 18 to be converted into a video signal. Similarly, the fluorescent image transmitted through the band-pass filter 14 is amplified by the image intensifier 17 and then captured by the CCD 19 and converted into a video signal. The normal image transmitted through the laser cut filter 15 is captured as it is by the CCD 20 and converted into a video signal.
[0022]
Video signals of the fluorescent images obtained by the CCD 18 and the CCD 19 are input to the image processing unit 4. The image processing unit 4 performs arithmetic processing on video signals of fluorescent images in two wavelength bands to generate a fluorescent observation image.
[0023]
The fluorescence in the visible region at the observation site due to the excitation light has an intensity distribution in a band longer in wavelength than the excitation light λ0, and is strong especially in the vicinity of λ1 in a normal site and weak in a lesion. Therefore, it is possible to distinguish between a normal site and a lesion, particularly from the fluorescence intensity in the vicinity of λ1, and a diagnosis of a lesion such as cancer can be made from such a fluorescence image. Therefore, the image processing unit 4 performs an operation to obtain a ratio or a difference between the fluorescence intensities at λ1 and λ2 from the image signals of the fluorescent images at λ1 and λ2, for example, and generates a fluorescence observation image capable of determining the properties of the living tissue. .
[0024]
A video signal of a normal image obtained by the CCD 20 is input to the image processing unit 4 as a normal observation image. The image processing unit 4 combines the fluorescence observation image signal and the normal observation image signal and outputs them at the same time, or outputs the fluorescence observation image signal and the normal observation image signal separately, and displays these image signals. Send to Then, the fluorescence observation image and the normal observation image are displayed simultaneously or separately on the display unit 5.
[0025]
As described above, in the fluorescence observation apparatus of this reference example, the RGB laser is used as the light source for normal observation, and the wavelength band of each color light of the RGB laser, the wavelength band of the excitation light of the excitation laser, and the fluorescence image for diagnosis are used. Are arranged so that each of the plurality of wavelength bands of the fluorescence to be detected does not overlap. Therefore, according to the present reference example, it is not necessary to switch the light source and the imaging means between the normal observation and the fluorescence observation, and the normal image and the fluorescence image are simultaneously irradiated by irradiating the illumination light for the normal observation and the fluorescence observation simultaneously. Imaging can be performed, and both a fluorescence observation image and a normal observation image can be simultaneously displayed and observed in real time.
[0026]
For this reason, the same observation site can always be seen without a temporal shift between the fluorescence observation image and the normal observation image. Further, when displaying both images, the number of screens of the images can be increased, so that a bright image can be obtained. Therefore, the diagnostic ability by fluorescence observation can be improved.
[0027]
Further, since there is no need for a means for switching between excitation light and RGB light and a means for switching between a fluorescent image and a normal image, the apparatus can be downsized.
[0028]
Note that as a modification of the reference example, the wavelength band of the pumping laser 6 can be changed. In the case where the wavelength of the light emitted from the excitation laser 6 has the same wavelength as one of the wavelengths of the three colors of light emitted by the RGB laser 7, the excitation laser 6 can also serve as the RGB laser 7, The laser 6 for excitation, the mirror 8, the dichroic mirror 9, and the laser cut filter 15 become unnecessary. Therefore, the size of the device can be reduced.
[0029]
Further, when the wavelength of the excitation laser 6 is outside the visible light region, the laser cut filter 15 becomes unnecessary.
[0030]
Next, another configuration example of the fluorescence observation device will be described. In a fluorescence observation device, when diagnosing a disease state such as cancer of an organ in a living body by fluorescence observation, the wavelength of the excitation light suitable for diagnosis and the wavelength of the fluorescence to be detected are specific to the organ. The configuration was such that the excitation wavelength and the detection wavelength were changed every time the organ to be observed was different. However, in such a configuration, since the excitation wavelength and the detection wavelength are exchanged in advance in accordance with the organ to be observed and the fluorescence observation is performed, the operation at the time of diagnosis is complicated. Further, if the diagnosis is performed without noticing that the excitation wavelength and the detection wavelength do not match the observation site, accurate diagnosis may not be performed.
[0031]
Therefore, it is possible to determine the observation site and automatically select an excitation wavelength and a detection wavelength suitable for the organ, thereby improving the operability at the time of diagnosis and realizing accurate diagnosis of the observation site. An example of the configuration of the observation device will be described below as an embodiment of the present invention.
[0032]
3 to 5 relate to the first embodiment of the present invention. FIG. 3 is a diagram illustrating a schematic configuration of a fluorescence observation device, FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration of a filter for switching a detection wavelength, and FIG. 5 is an excitation wavelength. FIG. 3 is a configuration explanatory view showing a switching filter.
[0033]
As shown in FIG. 3, the fluorescence observation apparatus according to the present embodiment irradiates a light source device 31 for generating excitation light and an excitation light from the light source device 31 to an observation site in a living body to generate a fluorescence image by the excitation light. An endoscope 32 for detecting and transmitting it to the outside of the living body; an endoscope type detecting means 33 for detecting the type of the connected endoscope (for example, for the upper digestive tract, for the lower digestive tract, for bronchi, etc.); A signal from the mirror type detecting means 33 is input, an endoscope discriminating circuit 34 for discriminating the type of the connected endoscope, and an excitation wavelength and a detection wavelength are determined by a signal from the endoscope discriminating circuit 34, Wavelength switching control means 35 for controlling the switching of each wavelength, detection wavelength switching means 36 for receiving a signal from the wavelength switching control means 35 and switching the fluorescence detection wavelength, and photographing a fluorescent image obtained by the endoscope 32 And a camera 37 for converting the electric signal into an electric signal. Processing the image signals and fluorescence image processing unit 38 for generating a fluorescent image from 7, and a display unit 39 for displaying the fluorescence image generated by the fluorescent image processing unit 38.
[0034]
The endoscope type detecting means 33 includes a barcode label 40 provided on the eyepiece of the endoscope 32, and a barcode scanner 41 attached to the eyepiece for reading the barcode label 40. Is done.
[0035]
The detection wavelength switching means 36 includes a dichroic mirror 42 and a mirror 43 that divide the fluorescence image incident from the endoscope 32 into two optical paths, a detection wavelength switching filter 44 that selectively transmits a wavelength band of the fluorescence to be detected, A filter driving unit 45 that rotationally drives the detection wavelength switching filter 44.
[0036]
The camera 37 includes image intensifiers 16 and 17 for amplifying two fluorescent images incident from the detection wavelength switching unit 36, a CCD 18 for capturing an output image of the image intensifier 16, and an output of the image intensifier 17, respectively. And a CCD 19 for picking up an image.
[0037]
The light source device 31 includes a multi-wavelength light source (for example, a mercury lamp) 46 that generates light including several types of wavelengths, an excitation wavelength switching filter 47 that selectively transmits a wavelength band of the emitted excitation light, and an excitation wavelength switching filter. And a filter drive unit 48 for driving the rotation of the filter 47.
[0038]
In this embodiment, when the endoscope 32 is connected to the endoscope type detecting means 33, a barcode label 40 indicating the type of the endoscope attached to the endoscope eyepiece is read by the barcode scanner 41. , The barcode information is sent to the endoscope discriminating circuit 34. The endoscope discrimination circuit 34 discriminates the type of the connected endoscope from the information of the bar code, and transmits the information of the endoscope type to the wavelength switching control unit 35. The wavelength switching control means 35 selects a detection wavelength suitable for the organ to be observed from the discriminated type of endoscope, and sends a control signal to a filter driving unit 45 in the detection wavelength switching means 36 to send a detection wavelength switching filter. Rotate 44.
[0039]
As shown in FIG. 4, the detection wavelength switching filter 44 is configured by arranging six band-pass filters 44a to 44f having different transmission wavelength bands in a disc-shaped filter frame. According to the above, by selectively disposing any of the regions 44a and 44b, the regions 44c and 44d, and the regions 44e and 44f in front of the image intensifiers 16 and 17, the detection wavelength band of the fluorescent image can be increased. Can be changed.
[0040]
In addition to the switching of the detection wavelength band, the wavelength switching control unit 35 selects an excitation wavelength suitable for the organ to be observed from the determined endoscope type, and sends a control signal to the filter driving unit 48 in the light source device 31. To rotate the excitation wavelength switching filter 47.
[0041]
As shown in FIG. 5, the excitation wavelength switching filter 47 is configured by arranging three band-pass filters 47a, 47b, and 47c having different transmission wavelength bands on a disc-shaped filter frame. By arranging any one of the regions 47a, 47b, and 47c in front of the multi-wavelength light source 46 according to the type, the excitation wavelength band for irradiating the observation site can be changed.
[0042]
After the excitation wavelength and the detection wavelength suitable for the observation region are selected as described above, the excitation light is guided from the light source device 31 to the light guide 21 of the endoscope 32, and is irradiated to the observation region through the light guide 21. The fluorescence emitted from the observation site is transmitted to the eyepiece through the image guide 22 of the endoscope 32, and is incident on the detection wavelength switching means 36. The fluorescence image incident on the detection wavelength switching means 36 is transmitted and reflected by the dichroic mirror 42 and the mirror 43 and divided into two optical paths. To Penetrate. These two fluorescent images are amplified by image intensifiers 16 and 17, respectively, captured by CCDs 18 and 19, and converted into video signals.
[0043]
The video signals of the fluorescent images of the two wavelength bands obtained by the CCD 18 and the CCD 19 are input to the fluorescent image processing unit 38, and the fluorescent image processing unit 38 performs the same arithmetic processing as the image processing unit 4 of the reference example. A fluorescence observation image is generated. Then, the output of the fluorescence image processing unit 38 is sent to the display unit 39, and the fluorescence observation image is displayed on the display unit 39.
[0044]
As described above, in the fluorescence observation apparatus of the present embodiment, the observation site is determined by determining the type of the connected endoscope for each application, and the excitation wavelength and the detection wavelength suitable for the organ to be observed are automatically selected. It is possible to perform accurate fluorescence diagnosis for a plurality of types of organs according to each organ without complicated operations.
[0045]
Note that the endoscope type detecting means 33 may be provided at a connection portion between the light guide unit of the endoscope and the light source device. Further, the type of the endoscope may be determined not only by using a barcode but also by using another optical sensor, using a magnetic sensor, or using mechanical contact.
[0046]
Also, by changing the number of bandpass filters of the detection wavelength switching filter 44 and the excitation wavelength switching filter 47, the number of selections of the detection wavelength and the excitation wavelength can be changed.
[0047]
Further, the detection wavelength switching means and the excitation wavelength switching means may include only one of them.
[0048]
FIG. 6 is a configuration explanatory view showing a schematic configuration of the fluorescence observation apparatus according to the second embodiment of the present invention. The second embodiment is a configuration example in which it is possible to determine the organs (the esophagus and stomach, the rectum and the colon, etc.) at different sites from the type of the connected endoscope and the insertion length of the endoscope insertion section.
[0049]
As shown in FIG. 6, the fluorescence observation apparatus according to the present embodiment includes a light source device 51 that generates excitation light, a sensor group 52 that measures an insertion length of an insertion portion attached to the insertion portion of the endoscope 32, An insertion length detection circuit 53 for receiving an output signal of the sensor group 52 to detect an insertion length, and based on information from the endoscope type detection means 33 and the insertion length detection circuit 53, the type of the endoscope and the organ to be observed are determined. And an observation part discriminating circuit 54 for discriminating. The configuration of other parts is the same as that of the first embodiment, and the same components are denoted by the same reference numerals and description thereof will be omitted.
[0050]
The light source device 51 is used to guide the three lasers A55, B56, and C57 that generate light of different wavelengths and any one of the three lights from the laser to the light guide 21 of the endoscope 32. , A movable mirror 58, a movable mirror 59, and a mirror 60, and a movable mirror driving unit 61 that drives the movable mirrors 58 and 59.
[0051]
When the endoscope 32 is connected to the endoscope type detecting means 33, the barcode information is read by the barcode scanner 41 and sent to the observation region discriminating circuit 54 as in the first embodiment. The type of the endoscope is determined. Then, based on the endoscope type determination result, the detection wavelength switching filter 44 is drive-controlled by the wavelength switching control unit 35 via the filter driving unit 45 in the detection wavelength switching unit 36, and the detection wavelength is switched.
[0052]
In addition, the control signal is sent to the movable mirror driving unit 61 in the light source device 51 by the wavelength switching control unit 35 to control the driving of the movable mirrors 58 and 59, and the laser A55, the laser B56, and the laser C57 are suitable for the observed organ. The laser having the selected wavelength is selected and applied to the light guide 21 of the endoscope 32.
[0053]
Next, when the insertion section of the endoscope 32 is inserted into the patient's body cavity, the brightness around the insertion section is sensed by each optical sensor of the sensor group 52 provided in the insertion section, and the output of each optical sensor is detected as the insertion length. The signal is sent to the circuit 53. The insertion length detection circuit 53 detects the insertion length of the insertion portion by detecting the number of optical sensors that do not sense brightness from the distal end side of the insertion portion. The observation part discrimination circuit 54 predicts the part observed by the endoscope 32 based on the insertion length detection result, and transmits information on the observation part to the wavelength switching control unit 35. For example, when the type of the endoscope is for the upper digestive tract, it is determined whether the observation site is the esophagus or the stomach based on the insertion length. Then, the detection wavelength and the excitation wavelength are switched again by the wavelength switching control unit 35 based on the observation site detection result.
[0054]
The subsequent operations relating to the photographing of the fluorescent image and the generation of the fluorescent observation image are performed in the same manner as in the first embodiment, and the fluorescent observation image is displayed on the display unit 39.
[0055]
As described above, according to the present embodiment, since the observation organ can be predicted by detecting the insertion length of the endoscope insertion portion, the excitation wavelength and the detection wavelength suitable for fluorescence observation can be observed with the same endoscope. Automatically select the excitation wavelength and detection wavelength suitable for each organ site, even if it is different for each possible organ (stomach and esophagus, colon and rectum, etc.), workability at diagnosis is good, and according to the observation site Accurate fluorescence diagnosis can be performed.
[0056]
Note that the light source device 51 used in this embodiment can be replaced with the light source device 31 of the first embodiment shown in FIG.
[0057]
Also in this embodiment, the endoscope type detecting means 33 may be provided at a connection portion between the light guide section of the endoscope and the light source device.
[0058]
Further, the sensor group may have a configuration in which a pressure sensor is provided instead of the optical sensor, and the insertion length is determined based on whether or not pressure is applied by the pressure sensor. FIG. 6 shows six sensors, but the number of sensors may be more or less.
[0059]
FIG. 7 is a configuration explanatory view showing a schematic configuration of the fluorescence observation device according to the third embodiment of the present invention. The third embodiment is a configuration example in which an observation organ is determined from a fluorescence observation image, and an excitation wavelength and a detection wavelength suitable for the organ are selected.
[0060]
As shown in FIG. 7, the fluorescence observation apparatus according to the present embodiment includes a light source device 51 that generates excitation light, and an endoscope 2 that irradiates the observation site in the living body with the excitation light to obtain a fluorescence image using the excitation light. A detection wavelength switching means 36 attached to the eyepiece of the endoscope 2 for switching a fluorescence detection wavelength, a camera 37 for photographing a fluorescence image obtained by the endoscope 2, and processing an image signal from the camera 37. A fluorescence image processing unit 38 for generating a fluorescence image; a display unit 39 for displaying a fluorescence observation image; and an image recognition unit 65 for recognizing image characteristics based on the fluorescence observation image from the fluorescence image processing unit 38. An observation part discriminating circuit 66 for discriminating an observation part from the recognized image; a wavelength switching control means 35 for determining an excitation wavelength and a detection wavelength based on a signal from the observation part discrimination circuit 66 and controlling switching of each wavelength. Configuration with It has been.
[0061]
In the present embodiment, first, irradiation of excitation light and photographing of a fluorescence image are performed at arbitrary excitation wavelengths and detection wavelengths, and the fluorescence image processing unit 38 generates a fluorescence observation image of the body cavity observation site. The generated fluorescence observation image is transmitted to the image recognition unit 65.
[0062]
The image recognition unit 65 recognizes an organ such as an esophagus, a stomach, a large intestine, and a bronchus from a fluorescence observation image by an image pattern recognition method such as a perceptron using a neural network or a Back Propagation method (hereinafter abbreviated as a BP method). In order to be able to do so, learning is performed using observation images of each organ in advance, and features of the image of each organ are stored. Then, the image recognizing unit 65 recognizes the image pattern by weighting the signal for each pixel of the fluorescence observation image transmitted from the fluorescence image processing unit 38 and taking the sum thereof.
[0063]
For example, in the esophagus, the observation image becomes darker near the center because of the lumen. On the other hand, the image pattern of the stomach is clearly different from that of the esophagus, for example, the observed image is bright overall or one side is dark. Therefore, in the present embodiment, such a difference between images is determined by performing image pattern recognition using a perceptron, a BP method, or the like, and the organ being observed is determined.
[0064]
The image pattern signal recognized by the image recognizing unit 65 is sent to the observation part determination circuit 66, and the observation part determination circuit 66 determines the organ to be observed from the image pattern. The information on the organ to be observed is transmitted to the wavelength switching control unit 35, and is switched to the excitation wavelength and the detection wavelength suitable for the organ to be observed, as in the above-described embodiment.
[0065]
The subsequent operations relating to the photographing of the fluorescent image and the generation of the fluorescent observation image are performed in the same manner as in the first embodiment, and the fluorescent observation image is displayed on the display unit 39.
[0066]
As described above, according to the present embodiment, the observed organ can be automatically determined by recognizing the image pattern of the fluorescence observation image, so that the excitation wavelength and the detection wavelength suitable for each organ site can be determined without complicated work. Can be selected, and accurate fluorescence diagnosis according to the observation site can be performed.
[0067]
Note that the image pattern recognition performed by the image recognition unit 65 may be performed during normal observation using a white light source.
[0068]
Next, as a fourth embodiment, a configuration example of a fluorescence observation device capable of measuring and recording the laser output of the light source will be described. FIG. 8 is a configuration explanatory view showing a schematic configuration of the fluorescence observation device according to the fourth embodiment of the present invention.
[0069]
The fluorescence observation apparatus according to the present embodiment includes a light source device 71 that generates excitation light, an endoscope 2 that irradiates excitation light to an observation site in a living body to obtain a fluorescence image by the excitation light, and an endoscope 2 that obtains the fluorescence image. A camera 72 that captures the obtained fluorescence image, a fluorescence image processing unit 73 that processes an image signal from the camera 72 to generate a fluorescence observation image, and a display unit 39 that displays the fluorescence observation image. , And a data recorder 75 for recording patient information.
[0070]
The light source device 71 includes an excitation laser 76 that generates laser light as excitation light, a half mirror 77 that divides the laser light from the excitation laser 76 in two directions, and an optical sensor that detects one of the divided laser lights. 78, and an output measuring device 79 for measuring the laser output from the amount of light detected by the optical sensor 78.
[0071]
The fluorescence image processing unit 73 includes an image processor 80 that generates a fluorescence observation image, a superimposition unit 81 that superimposes output data of a laser beam on the generated fluorescence observation image, and a laser beam transmitted from the light source device 71. And a computer 82 for sending the output data to the data recorder 75 and the superimposing unit 81.
[0072]
In the light source device 71, the laser light emitted from the excitation laser 76 passes through the half mirror 77, is guided to the light guide 21 of the endoscope, is reflected by the half mirror 77, and enters the optical sensor 78. . The optical sensor 78 detects the amount of incident laser light, and the output measuring device 79 measures the laser output of the excitation laser 76 based on the detected amount of laser light.
[0073]
The measured laser output data is sent to the fluorescence image processing unit 73, input to the superimposition unit 81 via the computer 82, superimposed on the fluorescence observation image generated by the image processor 80, and recorded on the VTR 74. . The laser output data is also sent from the computer 82 to the data recorder 75 and recorded together with the patient information. Note that the fluorescence observation image on which the laser output data is superimposed by the superimposing unit 81 can be output to the display unit 39 and displayed.
[0074]
As described above, according to the present embodiment, since the laser output data is automatically recorded through the computer, the data can be recorded easily without complicated operations and without input errors.
[0075]
[Appendix]
As described in detail above, according to the embodiment of the present invention, the following configuration can be obtained. That is,
(1) a light source that generates illumination light for illuminating tissue in a body cavity;
In a fluorescence observation apparatus, comprising: a normal image obtained by reflection of the illumination light from the tissue, and an imaging unit that captures a fluorescence image obtained by exciting the tissue with the illumination light,
The fluorescence observation apparatus, wherein the light source generates illumination light having a wavelength such that a wavelength band to which the fluorescent image belongs and a wavelength band constituting the normal image are separated from each other.
[0076]
(2) The fluorescence observation apparatus according to supplementary note 1, wherein the light source is an RGB light source that generates illumination light that is laser light of three primary colors.
[0077]
As in the configuration of Supplementary Note 2, any one of wavelength bands of illumination light of three primary colors for obtaining a normal image by the RGB light source and illumination light of the three primary colors for exciting tissue in a body cavity to generate fluorescence. Excitation light belonging to the fluorescent image, and capturing both images so that the wavelength band to which the fluorescent image belongs and the wavelength band constituting the normal image are separated from each other, so that the fluorescent light can be switched without switching the light source or the imaging unit. An image and a normal image can be obtained at the same time, and the configuration of the light source can be simplified without providing a light source for generating excitation light.
[0078]
(3) The light source is
A laser light source that generates illumination light that is excitation light for exciting the tissue in the body cavity and generating fluorescence,
An RGB light source for generating illumination light that is laser light of three primary colors for obtaining the normal image;
2. The fluorescence observation device according to claim 1, further comprising:
[0079]
As in the configuration of Appendix 3, the wavelength band of the excitation light generated from the laser light source, the wavelength band of the illumination light of the three primary colors generated from the RGB light source, and the fluorescence image composed of a plurality of specific wavelength bands detected by the imaging unit. By preventing the wavelength bands from overlapping each other, the wavelength band to which the fluorescent image belongs and the wavelength band forming the normal image are separated from each other, and the fluorescent image and the normal image can be simultaneously displayed without switching the light source or the imaging unit. Obtainable.
[0080]
(4) The fluorescent image described above, wherein the fluorescent image includes a plurality of specific wavelength fluorescent images belonging to a specific wavelength band, and the imaging unit separates and captures the plurality of specific wavelength fluorescent images. Fluorescence observation device.
[0081]
(5) The fluorescence observation apparatus according to attachment 4, wherein the specific wavelength band of the fluorescence image captured by the imaging unit has a distribution in a red region and a green region.
[0082]
(6) A light source for generating excitation light for exciting tissue in the body cavity to generate fluorescence, and guiding the excitation light to the tissue in the body cavity to transmit a fluorescence image from the tissue generated by the excitation light. Endoscope and
Excitation wavelength switching means for selectively switching the wavelength band of the excitation light emitted from the light source,
Detection wavelength switching means for selectively switching and detecting a specific wavelength band from the fluorescent image transmitted by the endoscope,
Wavelength selection means for selecting the specific wavelength band of the fluorescence image and the wavelength band of the excitation light,
A wavelength switching control unit that receives information from the wavelength selection unit and switches at least one wavelength of the specific wavelength band of the fluorescence image and the wavelength band of the excitation light according to an observation site;
A fluorescence observation device comprising:
[0083]
According to the configuration of Supplementary Note 6, the excitation wavelength and the detection wavelength can be automatically switched to wavelengths suitable for fluorescence observation of each organ in accordance with the organ to be observed, and there is no need to perform a complicated wavelength switching operation. It is possible to perform accurate fluorescence diagnosis.
[0084]
(7) The fluorescence observation apparatus according to supplementary note 6, wherein the wavelength selection unit is an endoscope type determination unit that determines a type of the endoscope.
[0085]
(8) The fluorescence observation device according to attachment 6, wherein the wavelength selection unit is an observation site determination unit that determines an organ observed by the endoscope.
[0086]
(9) The fluorescence observation device according to supplementary note 8, wherein the observation site determination unit performs image recognition based on an observation image obtained by the endoscope and determines an organ in the observation image.
[0087]
(10) The observation site determination means includes:
Endoscope type determining means for determining the type of the endoscope,
Insertion length detection means for detecting the insertion length in the living body of the insertion portion of the endoscope,
9. The fluorescence observation device according to attachment 8, comprising:
[0088]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the excitation wavelength or the detection wavelength, or both, can be automatically switched to a wavelength suitable for fluorescence observation of each observation target according to the observation target, and complicated wavelength switching is performed. There is an effect that it is not necessary to perform an operation and an accurate fluorescence diagnosis can be performed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration explanatory view showing a schematic configuration of a fluorescence observation device according to a reference example of the present invention.
FIG. 2 is a characteristic diagram showing a relationship between a wavelength band of each illumination light irradiated to an observation site and a fluorescence wavelength detected from a biological tissue and a transmission wavelength characteristic of each filter in the configuration of the reference example.
FIG. 3 is a configuration explanatory view showing a schematic configuration of the fluorescence observation apparatus according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a configuration explanatory view showing a detection wavelength switching filter provided in the first embodiment.
FIG. 5 is a structural explanatory view showing an excitation wavelength switching filter provided in the first embodiment.
FIG. 6 is a configuration explanatory view showing a schematic configuration of a fluorescence observation device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a configuration explanatory view showing a schematic configuration of a fluorescence observation apparatus according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a configuration explanatory view showing a schematic configuration of a fluorescence observation apparatus according to a fourth embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1. Light source device
2. Endoscope
3. Camera
4: Image processing unit
5 Display unit
6 ... Laser for excitation
7 ... RGB laser
13, 14 ... Band pass filter
15 ... Laser cut filter
16, 17… Image intensifier
18, 19, 20 ... CCD

Claims

A light source that generates excitation light for exciting tissue in the body cavity to generate fluorescence,
Excitation wavelength switching means for selectively switching the wavelength band of the excitation light emitted from the light source,
An endoscope that detects a fluorescent image from tissue generated by the excitation light in the wavelength band switched by the excitation wavelength switching means,
Determining means for determining the type of the endoscope,
Wavelength switching control means for receiving information from the determination means and controlling switching of the wavelength band by the excitation wavelength switching means,
A fluorescence observation device comprising:

Further, a detection wavelength switching means for switching and selecting a detection wavelength band of the detected fluorescence image is provided, wherein the wavelength switching control means receives information from the discriminating means and receives the information from the discriminating means. 2. The fluorescence observation apparatus according to claim 1, wherein the switching of the detection wavelength and the switching of the detection wavelength band of the fluorescence image by the detection wavelength switching unit are controlled.

A light source that generates excitation light for exciting tissue in the body cavity to generate fluorescence,
An endoscope that detects a fluorescent image from a tissue generated by the excitation light generated by the light source,
Detection wavelength switching means for switching and selecting the detection wavelength band of the detected fluorescent image,
Determining means for determining the type of the endoscope,
Wavelength switching control means for receiving information from the determination means and controlling switching of the detection wavelength band of the fluorescence image by the detection wavelength switching means,
A fluorescence observation device comprising: