JP2002301009A - 積分された内部蛍光を使用して病気の組織の画像を映すための装置および方法 - Google Patents
積分された内部蛍光を使用して病気の組織の画像を映すための装置および方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は、病気の組織と正常な組織とを容易
に区別できる組み合わせられた画像を生成するために再
放射光の画像と組み合わせられた輪郭の明らかな内部蛍
光画像を得るように広帯域の波長にわたって内部蛍光強
度の積分を使用する蛍光画像を捕捉する新しいシステム
を提供することによって従来技術の問題を解決する装置
および方法を提供すること。 【解決手段】 体内の組織を画像化するための内視鏡装
置であって、プローブ、光源、画像感知装置、フィルタ
モジュールおよび表示装置を備えた、内視鏡装置。
に区別できる組み合わせられた画像を生成するために再
放射光の画像と組み合わせられた輪郭の明らかな内部蛍
光画像を得るように広帯域の波長にわたって内部蛍光強
度の積分を使用する蛍光画像を捕捉する新しいシステム
を提供することによって従来技術の問題を解決する装置
および方法を提供すること。 【解決手段】 体内の組織を画像化するための内視鏡装
置であって、プローブ、光源、画像感知装置、フィルタ
モジュールおよび表示装置を備えた、内視鏡装置。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、内視鏡装置と、病
気の組織を検出し、その輪郭を描くために組織の内部蛍
光（ａｕｔｏｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ）を使用するよ
うな、体内の組織を観察するための方法に関する。
気の組織を検出し、その輪郭を描くために組織の内部蛍
光（ａｕｔｏｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ）を使用するよ
うな、体内の組織を観察するための方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】蛍光内視鏡は、励起光を体内に導き、体
内の問題の位置に挿入されるプローブによって放射され
た蛍光を収集することを含んでいる。プローブは、身体
の腔から蛍光画像を運ぶコヒーレントな１束のガラスフ
ァイバ上に取り付けられたレンズを具備している。その
代りに、プローブは、光ファイバのない剛性の内視鏡で
あってもよい。体内から運ばれた画像は、非常に感度の
高い光電検出器によってとらえられ、病気の組織は正常
な組織とは異なる蛍光の強度を有しているということに
基づいて病気の組織の輪郭を描く試みにおいてさらに処
理される。この処理は、光ファイバを通した画像の転送
のために著しい量の光を失うので、できる限りの情報を
抽出するために、新しい蛍光内視鏡システムの開発にお
いて、多大な努力が非常に不鮮明な蛍光画像をとらえ、
増強し、分析するための新しい方法に向けられている。
内の問題の位置に挿入されるプローブによって放射され
た蛍光を収集することを含んでいる。プローブは、身体
の腔から蛍光画像を運ぶコヒーレントな１束のガラスフ
ァイバ上に取り付けられたレンズを具備している。その
代りに、プローブは、光ファイバのない剛性の内視鏡で
あってもよい。体内から運ばれた画像は、非常に感度の
高い光電検出器によってとらえられ、病気の組織は正常
な組織とは異なる蛍光の強度を有しているということに
基づいて病気の組織の輪郭を描く試みにおいてさらに処
理される。この処理は、光ファイバを通した画像の転送
のために著しい量の光を失うので、できる限りの情報を
抽出するために、新しい蛍光内視鏡システムの開発にお
いて、多大な努力が非常に不鮮明な蛍光画像をとらえ、
増強し、分析するための新しい方法に向けられている。
【０００３】病気の組織と健康な組織の蛍光スペクトル
の違いを利用する別の研究がこの分野において行われ
た。Ａｌｆａｎｏ氏による米国特許第５，１３１，３９
８ 号明細書、Ａｌｆａｎｏ氏による米国特許第４，９
３０，５１６ 号明細書、およびＳｖａｎｂｅｒｇ氏等
による米国特許第４，７８６，８１３号明細書におい
て、病気の組織を検出して輪郭を描く試みにおいて蛍光
画像を捕捉し、処理する種々の装置および方法が開示さ
れている。
の違いを利用する別の研究がこの分野において行われ
た。Ａｌｆａｎｏ氏による米国特許第５，１３１，３９
８ 号明細書、Ａｌｆａｎｏ氏による米国特許第４，９
３０，５１６ 号明細書、およびＳｖａｎｂｅｒｇ氏等
による米国特許第４，７８６，８１３号明細書におい
て、病気の組織を検出して輪郭を描く試みにおいて蛍光
画像を捕捉し、処理する種々の装置および方法が開示さ
れている。
【０００４】現在では、多数の蛍光内視鏡システムは、
放射された蛍光信号を検出するために強力な蛍光信号を
有する薬物ならびに非常に高感度の検出器に依存してい
る。初期の癌等の病気の組織を検出するために薬物なし
で組織の内部蛍光だけを使用する装置が本出願人によっ
て開発されてきた。この研究において、非常に不鮮明な
蛍光信号は、放射された蛍光の２以上の特定の波長で測
定されなければならない。そのような測定を達成するた
めに、その動作範囲の限界で動作する画像増倍カメラ等
の非常の感度の高い検出器が使用されなければならな
い。この構成は、ある腫瘍の検出には良好に機能する
が、検査中の病気の箇所を認識するために最小の雑音で
適切な画像を生成するように内部蛍光信号が正確に調整
されるように注意を払わなければならない。また、画像
増倍カメラ（あるいは類似した検出器）は非常に大き
く、それらは高電圧の回路を使用するので、内視鏡の端
部に取り付けられるようにすることはできない。それ故
に、蛍光画像は、画像を処理する前および／またはビデ
オモニタ上にそれらを表示する前に内視鏡のコヒーレン
トな光ファイバを通して組織の腔から運ばれなければな
らない。
放射された蛍光信号を検出するために強力な蛍光信号を
有する薬物ならびに非常に高感度の検出器に依存してい
る。初期の癌等の病気の組織を検出するために薬物なし
で組織の内部蛍光だけを使用する装置が本出願人によっ
て開発されてきた。この研究において、非常に不鮮明な
蛍光信号は、放射された蛍光の２以上の特定の波長で測
定されなければならない。そのような測定を達成するた
めに、その動作範囲の限界で動作する画像増倍カメラ等
の非常の感度の高い検出器が使用されなければならな
い。この構成は、ある腫瘍の検出には良好に機能する
が、検査中の病気の箇所を認識するために最小の雑音で
適切な画像を生成するように内部蛍光信号が正確に調整
されるように注意を払わなければならない。また、画像
増倍カメラ（あるいは類似した検出器）は非常に大き
く、それらは高電圧の回路を使用するので、内視鏡の端
部に取り付けられるようにすることはできない。それ故
に、蛍光画像は、画像を処理する前および／またはビデ
オモニタ上にそれらを表示する前に内視鏡のコヒーレン
トな光ファイバを通して組織の腔から運ばれなければな
らない。
【０００５】内視鏡システムの捕捉された蛍光画像は、
身体内に挿入された内視鏡プローブの端部においてセン
サによって集められることができる場合には良好な品質
であることが予想される。内視鏡プローブの外径は、様
々な身体の腔に挿入されるように小さくなければなら
ず、それによって、装置の末端に設けられることのでき
るセンサの寸法は制限される。上述のように、蛍光画像
は、全体的に非常にかすかであり、これらの小さい画像
センサは蛍光画像をとらえることができない。理論的
に、励起光が増加すると蛍光の強度も増加するが、しか
しながら、この結果として、検査中の組織が不所望に熱
的に破壊されるかあるいはフォト漂白されてしまう。
身体内に挿入された内視鏡プローブの端部においてセン
サによって集められることができる場合には良好な品質
であることが予想される。内視鏡プローブの外径は、様
々な身体の腔に挿入されるように小さくなければなら
ず、それによって、装置の末端に設けられることのでき
るセンサの寸法は制限される。上述のように、蛍光画像
は、全体的に非常にかすかであり、これらの小さい画像
センサは蛍光画像をとらえることができない。理論的
に、励起光が増加すると蛍光の強度も増加するが、しか
しながら、この結果として、検査中の組織が不所望に熱
的に破壊されるかあるいはフォト漂白されてしまう。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】従来技術による内視鏡
は、内視鏡プローブの先端部に画像センサを位置させる
ことができるように開発されてきたが、しかしながら、
一般的に、この内視鏡装置は、反射された光を集めるよ
うに意図されており、不鮮明な蛍光画像を確実に撮影す
ることには適していない。
は、内視鏡プローブの先端部に画像センサを位置させる
ことができるように開発されてきたが、しかしながら、
一般的に、この内視鏡装置は、反射された光を集めるよ
うに意図されており、不鮮明な蛍光画像を確実に撮影す
ることには適していない。
【０００７】本発明は、病気の組織と正常な組織とを容
易に区別できる組み合わせられた画像を生成するために
再放射光の画像と組み合わせられた輪郭の明らかな内部
蛍光画像を得るように広帯域の波長にわたって内部蛍光
強度の積分を使用する蛍光画像を捕捉する新しいシステ
ムを提供することによって従来技術の問題を解決する装
置および方法を提供することを意図している。
易に区別できる組み合わせられた画像を生成するために
再放射光の画像と組み合わせられた輪郭の明らかな内部
蛍光画像を得るように広帯域の波長にわたって内部蛍光
強度の積分を使用する蛍光画像を捕捉する新しいシステ
ムを提供することによって従来技術の問題を解決する装
置および方法を提供することを意図している。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、組織における
病気を映像化する装置に関し、内部蛍光を発生するため
に組織を励起させるための励起光を生成し、また、組織
から再放射光を発生するために照明光を生成する光源
と、内部蛍光の画像および再放射光の画像を集めるため
に内部蛍光および再放射光を受取る光学手段と、正常な
組織の内部蛍光強度が病気の組織の強度とは実質的に異
なる範囲の波長にわたって内部蛍光画像を積分して、組
織の積分された内部蛍光画像を生成する手段と、病気の
組織が正常な組織から区別される標準化された画像を生
成するために積分された内部蛍光画像および再放射光の
画像を表示する表示手段とを具備している装置に関す
る。
病気を映像化する装置に関し、内部蛍光を発生するため
に組織を励起させるための励起光を生成し、また、組織
から再放射光を発生するために照明光を生成する光源
と、内部蛍光の画像および再放射光の画像を集めるため
に内部蛍光および再放射光を受取る光学手段と、正常な
組織の内部蛍光強度が病気の組織の強度とは実質的に異
なる範囲の波長にわたって内部蛍光画像を積分して、組
織の積分された内部蛍光画像を生成する手段と、病気の
組織が正常な組織から区別される標準化された画像を生
成するために積分された内部蛍光画像および再放射光の
画像を表示する表示手段とを具備している装置に関す
る。
【０００９】好適な実施形態においては、励起光は４０
０ｎｍ乃至４５０ｎｍの範囲の波長を含む青色光であ
る。
０ｎｍ乃至４５０ｎｍの範囲の波長を含む青色光であ
る。
【００１０】好適な実施形態においては、照明光は７０
０ｎｍ以上の波長を含む赤外線光に近い赤色光である。
０ｎｍ以上の波長を含む赤外線光に近い赤色光である。
【００１１】好適な実施形態においては、照明光は励起
光と同一である。
光と同一である。
【００１２】好適な実施形態においては、内部蛍光強度
は５００乃至７００ｎｍの範囲の波長にわたって積分さ
れる。
は５００乃至７００ｎｍの範囲の波長にわたって積分さ
れる。
【００１３】好適な実施形態においては、光源は励起光
および照明光で同時に組織を照射する。
および照明光で同時に組織を照射する。
【００１４】好適な実施形態においては、光学手段は１
対のＣＣＤカメラを具備し、その一方のカメラは内部蛍
光画像を受取り、他方のカメラは再放射光の画像を受取
る。
対のＣＣＤカメラを具備し、その一方のカメラは内部蛍
光画像を受取り、他方のカメラは再放射光の画像を受取
る。
【００１５】好適な実施形態においては、再放射光を一
方のＣＣＤカメラに導き、内部蛍光を他方のカメラに導
くための光分割手段を含んでいる。
方のＣＣＤカメラに導き、内部蛍光を他方のカメラに導
くための光分割手段を含んでいる。
【００１６】好適な実施形態においては、光分割手段は
再放射光を一方のＣＣＤカメラに向け、内部蛍光および
励起光を第２のダイクロイックミラーに通過させる第１
のダイクロイックミラーと、内部蛍光を他方のＣＣＤカ
メラに向け、励起光を通過させる第２のダイクロイック
ミラーとを具備している。
再放射光を一方のＣＣＤカメラに向け、内部蛍光および
励起光を第２のダイクロイックミラーに通過させる第１
のダイクロイックミラーと、内部蛍光を他方のＣＣＤカ
メラに向け、励起光を通過させる第２のダイクロイック
ミラーとを具備している。
【００１７】好適な実施形態においては、内部蛍光画像
を積分する手段は光学手段によって受取られる内部蛍光
の波長を変化させるために調整可能なフィルタを具備し
ている。
を積分する手段は光学手段によって受取られる内部蛍光
の波長を変化させるために調整可能なフィルタを具備し
ている。
【００１８】好適な実施形態においては、励起光が光学
手段によって受取られることを防ぐフィルタ手段を含ん
でいる。
手段によって受取られることを防ぐフィルタ手段を含ん
でいる。
【００１９】好適な実施形態においては、光源はタイミ
ングサイクルを通じて励起光および照明光で順次組織を
照射する。
ングサイクルを通じて励起光および照明光で順次組織を
照射する。
【００２０】好適な実施形態においては、光学手段によ
ってとらえられた連続した画像を記憶する画像記憶手段
を含み、記憶された連続した画像は組み合わされて表示
手段上で表示される。
ってとらえられた連続した画像を記憶する画像記憶手段
を含み、記憶された連続した画像は組み合わされて表示
手段上で表示される。
【００２１】好適な実施形態においては、表示手段は緑
色および赤色の信号チャンネルを有するカラーモニタを
具備し、病気の組織が赤に見え、正常な組織が緑色に見
える標準化された擬似カラー画像を生成するために、積
分された内部蛍光画像はモニタの緑色チャンネルに与え
られ、再放射光の画像は赤色チャンネルに与えられる。
色および赤色の信号チャンネルを有するカラーモニタを
具備し、病気の組織が赤に見え、正常な組織が緑色に見
える標準化された擬似カラー画像を生成するために、積
分された内部蛍光画像はモニタの緑色チャンネルに与え
られ、再放射光の画像は赤色チャンネルに与えられる。
【００２２】好適な実施形態においては、表示手段は緑
色および青色の信号チャンネルを有するカラーモニタを
具備し、病気の組織が青色に見え、正常な組織が緑色に
見える標準化された擬似カラー画像を生成するために、
積分された内部蛍光画像はモニタの緑色チャンネルに与
えられ、再放射光の画像は赤色チャンネルに与えられ
る。
色および青色の信号チャンネルを有するカラーモニタを
具備し、病気の組織が青色に見え、正常な組織が緑色に
見える標準化された擬似カラー画像を生成するために、
積分された内部蛍光画像はモニタの緑色チャンネルに与
えられ、再放射光の画像は赤色チャンネルに与えられ
る。
【００２３】好適な実施形態においては、励起光の画像
を集めるために反射された励起光を受取る光学手段を含
んでいる。
を集めるために反射された励起光を受取る光学手段を含
んでいる。
【００２４】好適な実施形態においては、表示手段は
赤、緑、および青の信号チャンネルを有するカラーモニ
タを具備し、正常な組織が白色に見え、炎症を起こして
いる組織が赤昧を帯びた色調に見え、病気の組織が紫を
帯びた色調に見える標準化された擬似カラー画像を生成
するために、積分された内部蛍光画像はモニタの緑色チ
ャンネルに与えられ、再放射光の画像は赤色チャンネル
に与えられ、励起光の画像は青色チャンネルに与えられ
る。
赤、緑、および青の信号チャンネルを有するカラーモニ
タを具備し、正常な組織が白色に見え、炎症を起こして
いる組織が赤昧を帯びた色調に見え、病気の組織が紫を
帯びた色調に見える標準化された擬似カラー画像を生成
するために、積分された内部蛍光画像はモニタの緑色チ
ャンネルに与えられ、再放射光の画像は赤色チャンネル
に与えられ、励起光の画像は青色チャンネルに与えられ
る。
【００２５】好適な実施形態においては、体内に挿入す
るために内端部を有し、検査中の組織との間で光を伝送
するために体外に延長するための外端部を有する光学プ
ローブを含んでいる。
るために内端部を有し、検査中の組織との間で光を伝送
するために体外に延長するための外端部を有する光学プ
ローブを含んでいる。
【００２６】好適な実施形態においては、光学手段は光
学プローブの内端部の近くに位置されている。
学プローブの内端部の近くに位置されている。
【００２７】好適な実施形態においては、光学手段はＣ
ＣＤアレイを具備している。
ＣＤアレイを具備している。
【００２８】本発明はまた、組織中の病気を映像化する
方法に関し、内部蛍光を発生させるために蛍光を発生す
るように組織を励起光で励起させ、再放射光を発生させ
るために照明光で組織を照明し、内部蛍光を検出し、正
常な組織の内部蛍光強度が病気の組織の内部蛍光強度と
は実質的に異なる範囲の波長にわたって内部蛍光の強度
を積分し、それによって、組織の積分された内部蛍光画
像を生成し、再放射光の画像を生成するために再放射光
を検出し、積分された内部蛍光画像および再放射光の画
像を組合わせて、病気の組織を正常な組織から区別でき
る標準化された画像を生成する過程を含んでいる方法に
関する。
方法に関し、内部蛍光を発生させるために蛍光を発生す
るように組織を励起光で励起させ、再放射光を発生させ
るために照明光で組織を照明し、内部蛍光を検出し、正
常な組織の内部蛍光強度が病気の組織の内部蛍光強度と
は実質的に異なる範囲の波長にわたって内部蛍光の強度
を積分し、それによって、組織の積分された内部蛍光画
像を生成し、再放射光の画像を生成するために再放射光
を検出し、積分された内部蛍光画像および再放射光の画
像を組合わせて、病気の組織を正常な組織から区別でき
る標準化された画像を生成する過程を含んでいる方法に
関する。
【００２９】好適な実施形態においては、励起光は青色
光（４００ｎｍ乃至４５０ｎｍ）である。
光（４００ｎｍ乃至４５０ｎｍ）である。
【００３０】好適な実施形態においては、照明光は長い
波長の赤色から赤外線光の範囲であり、７００ｎｍ以上
の波長を含んでいる。
波長の赤色から赤外線光の範囲であり、７００ｎｍ以上
の波長を含んでいる。
【００３１】好適な実施形態においては、照明光は励起
光と同一である。
光と同一である。
【００３２】好適な実施形態においては、内部蛍光強度
は５００乃至７００ｎｍの範囲の波長にわたって積分さ
れる。
は５００乃至７００ｎｍの範囲の波長にわたって積分さ
れる。
【００３３】好適な実施形態においては、組織を励起さ
せるステップと組織を照明光で照明するステップは同時
に実行される。
せるステップと組織を照明光で照明するステップは同時
に実行される。
【００３４】好適な実施形態においては、組織を励起さ
せるステップと組織を照明光で照明するステップは順次
実行される。
せるステップと組織を照明光で照明するステップは順次
実行される。
【００３５】好適な実施形態においては、再放射光の画
像は、正常な組織の内部蛍光強度が病気の組織の内部蛍
光強度に実質的に類似する波長で検出され、それによっ
て、組織の再放射光の画像を生成する。
像は、正常な組織の内部蛍光強度が病気の組織の内部蛍
光強度に実質的に類似する波長で検出され、それによっ
て、組織の再放射光の画像を生成する。
【００３６】本発明はまた、体内の病気の箇所を映像化
する内視鏡装置に関し、体内の病気の箇所の付近に位置
される内端部および体外に延長するための外端部を有す
るプローブと、組織の蛍光発光を誘起するための励起光
を含む光を発生するようにプローブの外端部において配
置された光源とを具備し、前記プローブは病気の箇所を
照射し、組織が蛍光を発するようにするために外端部か
ら内端部に励起光を運び、さらに、組織の蛍光を検出す
るためにプローブの内端部において配置され、低い蛍光
強度では低い分解能の画像を得るために増加され、別の
蛍光強度では高い分解能の画像を得るために減少される
ことのできる光感度を有する画像感知手段と、励起光を
フィルタ処理して除去するためにプローブの内端部に配
置されたフィルタ手段と、病気の組織は正常な組織と比
較して減少された蛍光発光を有することに基づいて病気
の組織および正常な組織の輪郭を描く方法で画像感知手
段によって検出されたフィルタ処理された画像を表示す
るためにプローブの外端部に接続された表示手段とを具
備している内視鏡装置に関する。
する内視鏡装置に関し、体内の病気の箇所の付近に位置
される内端部および体外に延長するための外端部を有す
るプローブと、組織の蛍光発光を誘起するための励起光
を含む光を発生するようにプローブの外端部において配
置された光源とを具備し、前記プローブは病気の箇所を
照射し、組織が蛍光を発するようにするために外端部か
ら内端部に励起光を運び、さらに、組織の蛍光を検出す
るためにプローブの内端部において配置され、低い蛍光
強度では低い分解能の画像を得るために増加され、別の
蛍光強度では高い分解能の画像を得るために減少される
ことのできる光感度を有する画像感知手段と、励起光を
フィルタ処理して除去するためにプローブの内端部に配
置されたフィルタ手段と、病気の組織は正常な組織と比
較して減少された蛍光発光を有することに基づいて病気
の組織および正常な組織の輪郭を描く方法で画像感知手
段によって検出されたフィルタ処理された画像を表示す
るためにプローブの外端部に接続された表示手段とを具
備している内視鏡装置に関する。
【００３７】好適な実施形態においては、画像感知手段
はＣＣＤである。
はＣＣＤである。
【００３８】好適な実施形態においては、画像感知手段
の光感度はＣＣＤアレイの画素を結合することによって
増加される。
の光感度はＣＣＤアレイの画素を結合することによって
増加される。
【００３９】好適な実施形態においては、フィルタ手段
はＣＣＤアレイ上に被覆を構成している。
はＣＣＤアレイ上に被覆を構成している。
【００４０】好適な実施形態においては、蛍光の焦点を
画像感知手段に結ばせるためにプローブの内端部におい
てレンズを含んでいる。
画像感知手段に結ばせるためにプローブの内端部におい
てレンズを含んでいる。
【００４１】好適な実施形態においては、光源は４００
ｎｍ乃至４８０ｎｍの広い範囲のスペクトル帯域の励起
光を発生する。
ｎｍ乃至４８０ｎｍの広い範囲のスペクトル帯域の励起
光を発生する。
【００４２】好適な実施形態においては、光源は狭いス
ペクトル帯域の青色あるいは紫色の光である励起光を発
生する。
ペクトル帯域の青色あるいは紫色の光である励起光を発
生する。
【００４３】好適な実施形態においては、フィルタ手段
は画像感知手段の前に位置された長波長を通過させる青
色のフィルタを含んでいる。
は画像感知手段の前に位置された長波長を通過させる青
色のフィルタを含んでいる。
【００４４】好適な実施形態においては、フィルタ手段
は励起光を遮断し、別の波長の光を画像感知手段に通過
させる。
は励起光を遮断し、別の波長の光を画像感知手段に通過
させる。
【００４５】好適な実施形態においては、フィルタ手段
は青色の励起光を遮断し、緑色およびそれより長波長の
光を通す。
は青色の励起光を遮断し、緑色およびそれより長波長の
光を通す。
【００４６】好適な実施形態においては、光源はタイミ
ングサイクルを通じて１つの波長が励起光であり他の波
長が非励起光である２以上の波長の光で病気の箇所を順
次照射し、また、励起光による照明中には低い分解能の
蛍光画像を得るために画像感知手段の感度を増加させ、
非励起光による照明中には高い分解能を得るために画像
感知手段の感度を減少させる手段を含んでいる。
ングサイクルを通じて１つの波長が励起光であり他の波
長が非励起光である２以上の波長の光で病気の箇所を順
次照射し、また、励起光による照明中には低い分解能の
蛍光画像を得るために画像感知手段の感度を増加させ、
非励起光による照明中には高い分解能を得るために画像
感知手段の感度を減少させる手段を含んでいる。
【００４７】好適な実施形態においては、励起光はタイ
ミングサイクルの大部分の期間中オン状態であり、非励
起光はタイミングサイクルの残りの期間中オン状態であ
る。
ミングサイクルの大部分の期間中オン状態であり、非励
起光はタイミングサイクルの残りの期間中オン状態であ
る。
【００４８】好適な実施形態においては、画像感知手段
によってとらえられた順次の画像を記憶し、表示手段上
で擬似カラー画像として表示するために蛍光画像および
再放射画像を組み合わせる画像処理手段を含んでいる。
によってとらえられた順次の画像を記憶し、表示手段上
で擬似カラー画像として表示するために蛍光画像および
再放射画像を組み合わせる画像処理手段を含んでいる。
【００４９】好適な実施形態においては、光源は赤色の
非励起光および青の励起光で病気の箇所を照射する。
非励起光および青の励起光で病気の箇所を照射する。
【００５０】
【発明の実施の形態】（発明の概要）本発明は、病気の
組織と正常な組織とを容易に区別できる組み合わせられ
た画像を生成するために再放射光の画像と組み合わせら
れた輪郭の明らかな内部蛍光画像を得るように広帯域の
波長にわたって内部蛍光強度の積分を使用する蛍光画像
を捕捉する新しいシステムを提供することによって従来
技術の問題を解決する装置および方法を提供することを
意図している。再放射光の画像は、距離、角度、および
照明強度における変化による画像の不均一性を考慮する
ように内部蛍光画像を標準化するために使用される。
組織と正常な組織とを容易に区別できる組み合わせられ
た画像を生成するために再放射光の画像と組み合わせら
れた輪郭の明らかな内部蛍光画像を得るように広帯域の
波長にわたって内部蛍光強度の積分を使用する蛍光画像
を捕捉する新しいシステムを提供することによって従来
技術の問題を解決する装置および方法を提供することを
意図している。再放射光の画像は、距離、角度、および
照明強度における変化による画像の不均一性を考慮する
ように内部蛍光画像を標準化するために使用される。
【００５１】本発明は、生体内において病気の組織の内
部蛍光は著しい範囲の（約５００ｎｍ乃至約７００ｎ
ｍ）可視光スペクトルを通して非常に減少されるという
本発明者の発見を利用している。この自然現象を利用す
るために、本発明の新しいシステムは、この広いスペク
トル帯域（５００ｎｍ乃至７００ｎｍ）にわたって積分
された蛍光を使用し、観察者には正常な組織が病気の組
織とは異なった色に見えるように再放射光の画像と一緒
に蛍光画像を表示するように設計および開発された。本
発明のアプリケーションにおいて、再放射光は、反射お
よび後方散乱された光である。蛍光信号の強度は、励起
光の強度、組織への励起光源の近さ、組織への励起光の
入射角度等の要因に依存する。これらの要因を標準化す
るために、従来のシステムは、２以上の異なる狭い波長
帯域の蛍光を使用し、その１つは標準化の目的で使用さ
れる。これには２つの波長間の組織の内部蛍光の強度の
差が同じであってはならないという条件が要求され、そ
うでなければ画像の標準化を達成することはできない。
部蛍光は著しい範囲の（約５００ｎｍ乃至約７００ｎ
ｍ）可視光スペクトルを通して非常に減少されるという
本発明者の発見を利用している。この自然現象を利用す
るために、本発明の新しいシステムは、この広いスペク
トル帯域（５００ｎｍ乃至７００ｎｍ）にわたって積分
された蛍光を使用し、観察者には正常な組織が病気の組
織とは異なった色に見えるように再放射光の画像と一緒
に蛍光画像を表示するように設計および開発された。本
発明のアプリケーションにおいて、再放射光は、反射お
よび後方散乱された光である。蛍光信号の強度は、励起
光の強度、組織への励起光源の近さ、組織への励起光の
入射角度等の要因に依存する。これらの要因を標準化す
るために、従来のシステムは、２以上の異なる狭い波長
帯域の蛍光を使用し、その１つは標準化の目的で使用さ
れる。これには２つの波長間の組織の内部蛍光の強度の
差が同じであってはならないという条件が要求され、そ
うでなければ画像の標準化を達成することはできない。
【００５２】本発明の装置および方法において、組織の
場所を映像化する２つの波長の光を使用することができ
る。組織の内部蛍光を誘起するために青色光が励起光と
して使用され、再放射光の画像を生成するために赤色光
／近赤外線（約７００ｎｍ）が使用されることが好まし
い。その代りに、単一の波長の光が励起光として使用さ
れることができ、そして再放射光画像は再放射された励
起光から集められることができる。積分された内部蛍光
画像および再放射光の画像は組み合わされ、観察者が直
観的に励起光の強度の変化に順応することができるよう
な形態で表示される。
場所を映像化する２つの波長の光を使用することができ
る。組織の内部蛍光を誘起するために青色光が励起光と
して使用され、再放射光の画像を生成するために赤色光
／近赤外線（約７００ｎｍ）が使用されることが好まし
い。その代りに、単一の波長の光が励起光として使用さ
れることができ、そして再放射光画像は再放射された励
起光から集められることができる。積分された内部蛍光
画像および再放射光の画像は組み合わされ、観察者が直
観的に励起光の強度の変化に順応することができるよう
な形態で表示される。
【００５３】従って、第１の実施形態において、本発明
は組織における病気を映像化するための装置を提供し、
その装置は、内部蛍光を発生するために組織を励起させ
るための励起光を生成し、また、組織からの再放射光を
発生するために照明光を生成する光源と、内部蛍光の画
像および再放射光の画像を集めるために内部蛍光および
再放射光を受取る光学手段と、正常な組織の内部蛍光強
度が病気の組織の内部蛍光強度とは実質的に異なる範囲
の波長にわたって内部蛍光画像を積分し、それによっ
て、組織の積分された内部蛍光画像を生成する手段と、
病気の組織を正常な組織から区別できる標準化された画
像を生成するために積分された内部蛍光画像および再放
射光の画像を表示する表示手段とを具備している。
は組織における病気を映像化するための装置を提供し、
その装置は、内部蛍光を発生するために組織を励起させ
るための励起光を生成し、また、組織からの再放射光を
発生するために照明光を生成する光源と、内部蛍光の画
像および再放射光の画像を集めるために内部蛍光および
再放射光を受取る光学手段と、正常な組織の内部蛍光強
度が病気の組織の内部蛍光強度とは実質的に異なる範囲
の波長にわたって内部蛍光画像を積分し、それによっ
て、組織の積分された内部蛍光画像を生成する手段と、
病気の組織を正常な組織から区別できる標準化された画
像を生成するために積分された内部蛍光画像および再放
射光の画像を表示する表示手段とを具備している。
【００５４】別の見地において、本発明が提供する組織
中の病気を映像化する方法は、内部蛍光を発生するため
に内部蛍光するように組織を励起光で励起させ、再放射
光を発生するために照明光で組織を照明し、内部蛍光を
検出し、正常な組織の内部蛍光強度が病気の組織の内部
蛍光強度とは実質的に異なるような範囲の波長にわたっ
て内部蛍光の強度を積分し、それによって、組織の積分
された内部蛍光画像を生成し、再放射光の画像を生成す
るために再放射光を検出し、病気の組織を正常な組織か
ら区別できる標準化された画像を生成するために積分さ
れた内部蛍光画像と再放射光の画像とを組み合わせるこ
とを含んでいる。
中の病気を映像化する方法は、内部蛍光を発生するため
に内部蛍光するように組織を励起光で励起させ、再放射
光を発生するために照明光で組織を照明し、内部蛍光を
検出し、正常な組織の内部蛍光強度が病気の組織の内部
蛍光強度とは実質的に異なるような範囲の波長にわたっ
て内部蛍光の強度を積分し、それによって、組織の積分
された内部蛍光画像を生成し、再放射光の画像を生成す
るために再放射光を検出し、病気の組織を正常な組織か
ら区別できる標準化された画像を生成するために積分さ
れた内部蛍光画像と再放射光の画像とを組み合わせるこ
とを含んでいる。
【００５５】さらに別の実施形態において、本発明は、
光ガイドで構成されたプローブの端部に位置された画像
感知装置を有する蛍光内視鏡装置を提供する。プローブ
は体内に導かれ、それによって、光の損失による蛍光画
像の劣化の問題を排除しながら、集収した光ガイドを通
って移動する。画像感知装置は、光の損失がほとんどな
いように検査されている組織表面に隣接して位置される
ことができる。
光ガイドで構成されたプローブの端部に位置された画像
感知装置を有する蛍光内視鏡装置を提供する。プローブ
は体内に導かれ、それによって、光の損失による蛍光画
像の劣化の問題を排除しながら、集収した光ガイドを通
って移動する。画像感知装置は、光の損失がほとんどな
いように検査されている組織表面に隣接して位置される
ことができる。
【００５６】不鮮明な蛍光画像を信頼できるように正確
にとらえるという問題を解決するために、本発明の装置
は、感度を変化させることができるＣＣＤ（あるいはそ
れと等しいＣＩＤ）アレイ等の画像感知装置を使用す
る。ＣＣＤアレイの感度の増加を達成する好ましい方法
は、個々の画素感知素子を組み合わせてより大きくし、
それによって、非常に大きい感知装置にすることであ
る。個々の感知素子は一緒に結合され、特に、ＣＣＤが
１００％の充満係数および高い量子効率を有して使用さ
れる場合、２×２、４×４、８×８、１６×１６、ある
いはさらに大きい感知装置を生成するようなより大きい
数のグループにされることができる。特別な雑音抑制回
路を使用して、雑音が非常に低い、すなわち、信号対雑
音比（ＳＮＲ）が非常に高い非常に高感度の検出器が、
組織によって放射された低い蛍光を検出するためにパラ
メータ内で作られることができる。
にとらえるという問題を解決するために、本発明の装置
は、感度を変化させることができるＣＣＤ（あるいはそ
れと等しいＣＩＤ）アレイ等の画像感知装置を使用す
る。ＣＣＤアレイの感度の増加を達成する好ましい方法
は、個々の画素感知素子を組み合わせてより大きくし、
それによって、非常に大きい感知装置にすることであ
る。個々の感知素子は一緒に結合され、特に、ＣＣＤが
１００％の充満係数および高い量子効率を有して使用さ
れる場合、２×２、４×４、８×８、１６×１６、ある
いはさらに大きい感知装置を生成するようなより大きい
数のグループにされることができる。特別な雑音抑制回
路を使用して、雑音が非常に低い、すなわち、信号対雑
音比（ＳＮＲ）が非常に高い非常に高感度の検出器が、
組織によって放射された低い蛍光を検出するためにパラ
メータ内で作られることができる。
【００５７】従って、さらに別の実施形態において、本
発明は生体内の病気の箇所を映像化するための内視鏡装
置を提供し、その装置は、生体内で病気の箇所の付近に
位置される内端部と、体外に延長させるための外端部と
を有しているプローブと、組織の蛍光発光を誘起するた
めに励起光を含む光を発生するようにプローブの外端部
に位置された光源とを具備し、そこにおいて、プローブ
は病気の箇所を照明し、組織が蛍光を発するようにする
ために励起光を外端部から内端部に運び、さらに組織の
蛍光を検出するためにプローブの内端部に位置され、低
い蛍光強度では低い分解能の画像をとらえるために増加
され、別の光強度では高い分解能の画像をとらえるため
に減少されることのできる光感度を有する画像感知手段
と、 励起光をフィルタ処理して除去するためにプロー
ブの内端部に位置されたフィルタ手段と、正常な組織と
比較して病気の組織が減少された蛍光発光を有すること
に基づいて病気の組織および正常な組織の輪郭を描くよ
うな方法で画像感知手段によって検出されたフィルタ処
理された画像を表示するためにプローブの外端部に接続
された表示手段とを具備している。
発明は生体内の病気の箇所を映像化するための内視鏡装
置を提供し、その装置は、生体内で病気の箇所の付近に
位置される内端部と、体外に延長させるための外端部と
を有しているプローブと、組織の蛍光発光を誘起するた
めに励起光を含む光を発生するようにプローブの外端部
に位置された光源とを具備し、そこにおいて、プローブ
は病気の箇所を照明し、組織が蛍光を発するようにする
ために励起光を外端部から内端部に運び、さらに組織の
蛍光を検出するためにプローブの内端部に位置され、低
い蛍光強度では低い分解能の画像をとらえるために増加
され、別の光強度では高い分解能の画像をとらえるため
に減少されることのできる光感度を有する画像感知手段
と、 励起光をフィルタ処理して除去するためにプロー
ブの内端部に位置されたフィルタ手段と、正常な組織と
比較して病気の組織が減少された蛍光発光を有すること
に基づいて病気の組織および正常な組織の輪郭を描くよ
うな方法で画像感知手段によって検出されたフィルタ処
理された画像を表示するためにプローブの外端部に接続
された表示手段とを具備している。
【００５８】
【実施例】図１ａにおいて、青色の励起光（４００ｎｍ
乃至４５０ｎｍ）に露出されたときの生体内の組織の内
部蛍光応答スペクトルの典型的なグラフが示されてい
る。生体内における病気の組織の内部蛍光は、可視光全
体の範囲（約５００ｎｍ乃至７００ｎｍ）を通して正常
な組織と比較すると大幅に減少されている。図１ｂ乃至
１ｄは、青色の励起光によって照明された組織に対する
実際の内部蛍光の曲線の例である。図１ｂにおいて、気
管支組織の内部蛍光スペクトルが示されている。正常な
組織の内部蛍光強度および腫瘍組織の内部蛍光強度は、
両方とも緑色の領域のスペクトル（約５３０ｎｍ）にお
いてピークに達しているが、しかしながら、腫瘍組織の
ピークは、正常な組織のピークよりもはるかに低い。７
００ｎｍ以上のスペクトルの領域において、正常な組織
と腫瘍組織のスペクトルはほぼ同一である。図１ｃにお
いて、青色のレーザ光を使用して蛍光を発するために誘
起される喉頭組織の内部蛍光スペクトルが示されてい
る。さらに、正常な組織に対する緑色の領域のスペクト
ルにおいて著しいピークがあり、緑色の領域において低
いピークを有する腫瘍組織のスペクトルは大幅に減少さ
れている。７００ｎｍ以上のスペクトルの領域におい
て、両方の組織に対してスペクトルはほぼ同じである。
図１ｄにおいて、咽頭部の組織の内部蛍光スペクトルが
示されており、そこにおいて、正常な組織のスペクトル
は緑色の領域においてピークに達し、病気の組織のスペ
クトルは全体的に減少されている。特定のタイプの組織
の内部蛍光スペクトルにおいて幾らかの差があるが、一
般的には、病気の組織の内部蛍光は、広いスペクトル帯
域にわたる正常な組織の内部蛍光との比較において著し
く減少している。
乃至４５０ｎｍ）に露出されたときの生体内の組織の内
部蛍光応答スペクトルの典型的なグラフが示されてい
る。生体内における病気の組織の内部蛍光は、可視光全
体の範囲（約５００ｎｍ乃至７００ｎｍ）を通して正常
な組織と比較すると大幅に減少されている。図１ｂ乃至
１ｄは、青色の励起光によって照明された組織に対する
実際の内部蛍光の曲線の例である。図１ｂにおいて、気
管支組織の内部蛍光スペクトルが示されている。正常な
組織の内部蛍光強度および腫瘍組織の内部蛍光強度は、
両方とも緑色の領域のスペクトル（約５３０ｎｍ）にお
いてピークに達しているが、しかしながら、腫瘍組織の
ピークは、正常な組織のピークよりもはるかに低い。７
００ｎｍ以上のスペクトルの領域において、正常な組織
と腫瘍組織のスペクトルはほぼ同一である。図１ｃにお
いて、青色のレーザ光を使用して蛍光を発するために誘
起される喉頭組織の内部蛍光スペクトルが示されてい
る。さらに、正常な組織に対する緑色の領域のスペクト
ルにおいて著しいピークがあり、緑色の領域において低
いピークを有する腫瘍組織のスペクトルは大幅に減少さ
れている。７００ｎｍ以上のスペクトルの領域におい
て、両方の組織に対してスペクトルはほぼ同じである。
図１ｄにおいて、咽頭部の組織の内部蛍光スペクトルが
示されており、そこにおいて、正常な組織のスペクトル
は緑色の領域においてピークに達し、病気の組織のスペ
クトルは全体的に減少されている。特定のタイプの組織
の内部蛍光スペクトルにおいて幾らかの差があるが、一
般的には、病気の組織の内部蛍光は、広いスペクトル帯
域にわたる正常な組織の内部蛍光との比較において著し
く減少している。
【００５９】図２は、病気の組織と正常な組織を区別す
るために組織の内部蛍光応答を利用するように開発され
てきた第１の実施形態による装置の概略図である。図２
の装置は、組織を励起光および照明光の両方で同時に照
明する。装置は、内部蛍光するように組織を励起させる
ために、好ましくは青色光である第１の予め選択された
波長（４００乃至４５０ｎｍ）の励起光を生成するため
に光源３０を含んでいる。励起された組織は、図１ａ乃
至１ｄに示されているように主に緑色の内部蛍光光を生
成する。光源３０はまた、組織を照明するために異なる
波長の非励起光も生成する。非励起光は、７００ｎｍ以
上の波長を含む長い赤色から赤外光（λ R）であること
が好ましく、組織の再放射光の画像を生成するために使
用される。それはほぼ緑色の放射された内部蛍光（Δλ
f）の比較的広いスペクトル範囲外にあるので、この非
励起光を使用することが好ましく、そこにおいて、正常
な組織の内部蛍光強度は、比較的不鮮明な内部蛍光画像
の検出を妨害しないように病気の組織よりも実質的に大
きい。また、長い波長の赤色から赤外光の光は、ほとん
どの組織において低い吸収係数を有し、大きい散乱係数
を有している。さらに、赤から赤外光の範囲の光の散乱
係数および吸収係数は、ほとんどの組織において位置に
よってそれ程変化しないので、赤および赤外光は、ほぼ
均一に後方散乱され、組織から反射される。それ故に、
この再放射光は、組織からのその角度の分布において比
較的均一であり、光の強度は、ほぼ全体的に照明の強度
に依存する。受取る光が少ない領域は、内部蛍光が励起
光の量に比例して光を放射するのと同じ方法で、少ない
割合で後方散乱する。それ故に、赤および赤外光は、組
織への励起光付近の変化、組織への励起光の入射角度の
変化、および励起光の強度の変化のために生じる内部蛍
光画像における非均一性を補正するために画像を発生す
るように使用されることができる。再放射光（λR）の
強度は、内部蛍光の強度よりもはるかに大きく、この強
度における差を考慮するために、図１ａにおいて、再放
射光が集められる範囲において縦方向に破断されて示さ
れている。
るために組織の内部蛍光応答を利用するように開発され
てきた第１の実施形態による装置の概略図である。図２
の装置は、組織を励起光および照明光の両方で同時に照
明する。装置は、内部蛍光するように組織を励起させる
ために、好ましくは青色光である第１の予め選択された
波長（４００乃至４５０ｎｍ）の励起光を生成するため
に光源３０を含んでいる。励起された組織は、図１ａ乃
至１ｄに示されているように主に緑色の内部蛍光光を生
成する。光源３０はまた、組織を照明するために異なる
波長の非励起光も生成する。非励起光は、７００ｎｍ以
上の波長を含む長い赤色から赤外光（λ R）であること
が好ましく、組織の再放射光の画像を生成するために使
用される。それはほぼ緑色の放射された内部蛍光（Δλ
f）の比較的広いスペクトル範囲外にあるので、この非
励起光を使用することが好ましく、そこにおいて、正常
な組織の内部蛍光強度は、比較的不鮮明な内部蛍光画像
の検出を妨害しないように病気の組織よりも実質的に大
きい。また、長い波長の赤色から赤外光の光は、ほとん
どの組織において低い吸収係数を有し、大きい散乱係数
を有している。さらに、赤から赤外光の範囲の光の散乱
係数および吸収係数は、ほとんどの組織において位置に
よってそれ程変化しないので、赤および赤外光は、ほぼ
均一に後方散乱され、組織から反射される。それ故に、
この再放射光は、組織からのその角度の分布において比
較的均一であり、光の強度は、ほぼ全体的に照明の強度
に依存する。受取る光が少ない領域は、内部蛍光が励起
光の量に比例して光を放射するのと同じ方法で、少ない
割合で後方散乱する。それ故に、赤および赤外光は、組
織への励起光付近の変化、組織への励起光の入射角度の
変化、および励起光の強度の変化のために生じる内部蛍
光画像における非均一性を補正するために画像を発生す
るように使用されることができる。再放射光（λR）の
強度は、内部蛍光の強度よりもはるかに大きく、この強
度における差を考慮するために、図１ａにおいて、再放
射光が集められる範囲において縦方向に破断されて示さ
れている。
【００６０】光は、光ファイバの束によって構成されて
いる通常の内視鏡プローブ３２によって調査中の組織に
与えられる。プローブ３２はまた、組織からの内部蛍光
および再放射光をＣＣＤカメラ３４および３６の形態の
光学手段に与える。ＣＣＤカメラ３６は、正常な組織の
内部蛍光強度が病気の組織の内部蛍光強度とは実質的に
異なるある範囲の波長にわたって内部蛍光の強度を積分
する関連した手段を有し、それによって、組織の積分さ
れた内部蛍光強度の画像が確立される。内部蛍光の強度
を積分する手段は、広帯域フィルタ４９を具備している
ことが好ましく、それによって、内部蛍光が広範囲の波
長をわたって通ることができる。青色の励起光の場合、
結果的な内部蛍光は主に緑色の光になり、強度は、図１
において示されている５００乃至６５０ｎｍの範囲の波
長（Δλf）にわたって積分される。この方法におい
て、積分された内部蛍光信号が狭い波長における自然の
内部蛍光の強度と比較して強いものである場合には、画
像増倍装置の必要は排除される。さらに、正常な組織と
異常な組織との間の検出された変化（ＤＣ）は、従来の
システムの１．５乃至２倍と比較すると、約８乃至１０
倍である。
いる通常の内視鏡プローブ３２によって調査中の組織に
与えられる。プローブ３２はまた、組織からの内部蛍光
および再放射光をＣＣＤカメラ３４および３６の形態の
光学手段に与える。ＣＣＤカメラ３６は、正常な組織の
内部蛍光強度が病気の組織の内部蛍光強度とは実質的に
異なるある範囲の波長にわたって内部蛍光の強度を積分
する関連した手段を有し、それによって、組織の積分さ
れた内部蛍光強度の画像が確立される。内部蛍光の強度
を積分する手段は、広帯域フィルタ４９を具備している
ことが好ましく、それによって、内部蛍光が広範囲の波
長をわたって通ることができる。青色の励起光の場合、
結果的な内部蛍光は主に緑色の光になり、強度は、図１
において示されている５００乃至６５０ｎｍの範囲の波
長（Δλf）にわたって積分される。この方法におい
て、積分された内部蛍光信号が狭い波長における自然の
内部蛍光の強度と比較して強いものである場合には、画
像増倍装置の必要は排除される。さらに、正常な組織と
異常な組織との間の検出された変化（ＤＣ）は、従来の
システムの１．５乃至２倍と比較すると、約８乃至１０
倍である。
【００６１】図１を参照すると、ＤＣは、
【００６２】
【数１】 とされ、ここにおいて、 Ｎ＝正常な組織と病気の組織との間で最大の差を示す波
長における正常な組織の内部蛍光強度 Ｄ＝正常な組織と病気の組織との間で最大の差を示す波
長における病気の組織の内部蛍光強度 ｎ＝正常な組織と病気の組織との間で最小の差を示す波
長における正常な組織の内部蛍光強度 ｄ＝正常な組織と病気の組織との間で最小の差を示す波
長における病気の組織の内部蛍光強度 である。
長における正常な組織の内部蛍光強度 Ｄ＝正常な組織と病気の組織との間で最大の差を示す波
長における病気の組織の内部蛍光強度 ｎ＝正常な組織と病気の組織との間で最小の差を示す波
長における正常な組織の内部蛍光強度 ｄ＝正常な組織と病気の組織との間で最小の差を示す波
長における病気の組織の内部蛍光強度 である。
【００６３】従来のシステムにおいて、ｎ／ｄは通常１
よりも大きい（２乃至５の範囲にある）ので、本発明の
装置および方法で検出された変化は、従来技術で検出さ
れた変化よりも２乃至５倍大きい。
よりも大きい（２乃至５の範囲にある）ので、本発明の
装置および方法で検出された変化は、従来技術で検出さ
れた変化よりも２乃至５倍大きい。
【００６４】ＣＣＤカメラ３４および３６によって撮ら
れた画像は、処理され、モニタ４０の形態の表示手段上
で表示される。画像は、コンピュータにおける画像ボー
ドにおいて処理されることが好ましい。カメラ３６によ
って撮られた積分された内部蛍光の画像とカメラ３４に
よって撮られた再放射光の画像は組み合わされ、それに
よって、病気の組織を正常な組織と区別できる標準化さ
れた画像を生成する。カメラ３６は、表示装置の緑色チ
ャンネルに与えられる実質的に緑色の積分された内部蛍
光画像を供給し、カメラ３４は、表示装置の赤色チャン
ネルに与えられる内部蛍光画像を標準化するために実質
的に赤色再放射光の画像を供給し、それによって、標準
化された擬似カラーの画像を生成する。病気の組織が存
在する場合、緑色の内部蛍光画像の強度は病気の領域に
わたって減少されるが、一方、再放射光の画像は実質的
に影響を受けない。組織が正常である場合、緑色の内部
蛍光画像の強度は、病気の組織に比較して増加され、再
放射光の画像は、実質的に影響を受けないままである。
２つの画像を組合わせてモニタ４０上で表示すること
は、組織中で輪郭を正確に表示する“基礎”の画像と、
光源の組織への近接ならびにその強度のために生じる画
像の変化とを設定するために、比較的一定である赤色の
再放射光の画像が使用されるように構成される。画像を
組み合わせたものにおいて、病気の組織の近隣における
緑色の内部蛍光のレベルが減少し、赤色の再放射光が優
位を占めることによって、正常な組織は緑色に見え、異
常な組織は赤色に見える。
れた画像は、処理され、モニタ４０の形態の表示手段上
で表示される。画像は、コンピュータにおける画像ボー
ドにおいて処理されることが好ましい。カメラ３６によ
って撮られた積分された内部蛍光の画像とカメラ３４に
よって撮られた再放射光の画像は組み合わされ、それに
よって、病気の組織を正常な組織と区別できる標準化さ
れた画像を生成する。カメラ３６は、表示装置の緑色チ
ャンネルに与えられる実質的に緑色の積分された内部蛍
光画像を供給し、カメラ３４は、表示装置の赤色チャン
ネルに与えられる内部蛍光画像を標準化するために実質
的に赤色再放射光の画像を供給し、それによって、標準
化された擬似カラーの画像を生成する。病気の組織が存
在する場合、緑色の内部蛍光画像の強度は病気の領域に
わたって減少されるが、一方、再放射光の画像は実質的
に影響を受けない。組織が正常である場合、緑色の内部
蛍光画像の強度は、病気の組織に比較して増加され、再
放射光の画像は、実質的に影響を受けないままである。
２つの画像を組合わせてモニタ４０上で表示すること
は、組織中で輪郭を正確に表示する“基礎”の画像と、
光源の組織への近接ならびにその強度のために生じる画
像の変化とを設定するために、比較的一定である赤色の
再放射光の画像が使用されるように構成される。画像を
組み合わせたものにおいて、病気の組織の近隣における
緑色の内部蛍光のレベルが減少し、赤色の再放射光が優
位を占めることによって、正常な組織は緑色に見え、異
常な組織は赤色に見える。
【００６５】図２の装置は、光源３０が励起光および照
明光で同時に組織４２を照明し、内部蛍光画像および再
放射光の画像を受取るために別個のＣＣＤカメラ３４お
よび３６が設けられるように設定される。この構成にお
いて、再放射光および内部蛍光を適切なＣＣＤカメラに
導くように、ダイクロイックミラー４４および４６の形
態の光分割手段が設けられる。通常の５０％対５０％あ
るいはＸ％対１００−Ｘ％のビーム分割器が使用される
ことができるが、ダイクロイックミラーによって、検出
される蛍光画像の強度を増加させることができる。図２
において、第１のダイクロイックミラー４４は、赤色の
再放射光（Ｒ）を通過させてＣＣＤカメラ３４に送り、
緑色の内部蛍光（Ｇ）および反射された青色の励起光
（Ｂ）を第２のダイクロイックミラー４６に反射する。
第２のダイクロイックミラー４６は、緑色の内部蛍光
（Ｇ）をＣＣＤカメラ３６に反射し、青色の励起光
（Ｂ）を通過させる。
明光で同時に組織４２を照明し、内部蛍光画像および再
放射光の画像を受取るために別個のＣＣＤカメラ３４お
よび３６が設けられるように設定される。この構成にお
いて、再放射光および内部蛍光を適切なＣＣＤカメラに
導くように、ダイクロイックミラー４４および４６の形
態の光分割手段が設けられる。通常の５０％対５０％あ
るいはＸ％対１００−Ｘ％のビーム分割器が使用される
ことができるが、ダイクロイックミラーによって、検出
される蛍光画像の強度を増加させることができる。図２
において、第１のダイクロイックミラー４４は、赤色の
再放射光（Ｒ）を通過させてＣＣＤカメラ３４に送り、
緑色の内部蛍光（Ｇ）および反射された青色の励起光
（Ｂ）を第２のダイクロイックミラー４６に反射する。
第２のダイクロイックミラー４６は、緑色の内部蛍光
（Ｇ）をＣＣＤカメラ３６に反射し、青色の励起光
（Ｂ）を通過させる。
【００６６】内部蛍光の通路におけるフィルタ４９は、
ＣＣＤカメラ３６によって受取られる内部蛍光の波長の
範囲を変化させるように調整されることが好ましい。こ
の方法において、内部蛍光が積分される「窓」は、図１
ｂ乃至図１ｄに示されているような特有の内部蛍光スペ
クトルを示す異なる組織の異なる病状を検出するために
装置を良好に調整するように変化されることができる。
フィルタ４９は、検査中の特定の組織および腫瘍の形式
に適切なフィルタを挿入することによって変化されるこ
とができる。
ＣＣＤカメラ３６によって受取られる内部蛍光の波長の
範囲を変化させるように調整されることが好ましい。こ
の方法において、内部蛍光が積分される「窓」は、図１
ｂ乃至図１ｄに示されているような特有の内部蛍光スペ
クトルを示す異なる組織の異なる病状を検出するために
装置を良好に調整するように変化されることができる。
フィルタ４９は、検査中の特定の組織および腫瘍の形式
に適切なフィルタを挿入することによって変化されるこ
とができる。
【００６７】さらに、随意的なフィルタ手段５０が、青
色の励起光がＣＣＤカメラによって受取られることを防
ぐために光路に含まれることができる。
色の励起光がＣＣＤカメラによって受取られることを防
ぐために光路に含まれることができる。
【００６８】図２の装置は励起光および照明光の両方で
組織を同時に照明するが、組織を励起光および照明光に
順次露出させることも可能である。図４は、タイミング
サイクルを通じて組織を順次照明する本発明の第２の実
施形態に従った画像装置を概略的に示している。光源３
０は、内視鏡３２を通して励起光で組織４２をタイミン
グサイクルの第１の部分の期間中照明する。内部蛍光
は、積分された内部蛍光画像を撮るために内視鏡３２お
よびフィルタ６０を介して単一のＣＣＤカメラ６２に与
えられる。フィルタ６０は、励起光をフィルタ処理し、
広帯域の内部蛍光を通過させるためにカメラ６２の前に
配置することができる。撮られた内部蛍光画像は、画像
処理手段に転送され、その後、コンピュータ６３中に配
置された画像記憶手段に転送される。その後、光源３０
は、再放射光の画像を発生するために照明光によって組
織を照明する。必要であるならば、フィルタ６５は、再
放射光をフィルタ処理するための位置に移動される。フ
ィルタ６０および６５は、コンピュータ６３によって制
御されたターンテーブル構造６７の上に設置される。再
放射光の画像は、画像処理および記憶手段に転送され
る。その後、タイミングサイクルにおいて集められた２
つの画像は、組み合わされ、正常な組織および病気の組
織の輪郭を描くために色を使用して上述の方法と同じよ
うにモニタ４０上に表示される。その後、サイクルは、
コンピュータ６３の制御の下で反復される。
組織を同時に照明するが、組織を励起光および照明光に
順次露出させることも可能である。図４は、タイミング
サイクルを通じて組織を順次照明する本発明の第２の実
施形態に従った画像装置を概略的に示している。光源３
０は、内視鏡３２を通して励起光で組織４２をタイミン
グサイクルの第１の部分の期間中照明する。内部蛍光
は、積分された内部蛍光画像を撮るために内視鏡３２お
よびフィルタ６０を介して単一のＣＣＤカメラ６２に与
えられる。フィルタ６０は、励起光をフィルタ処理し、
広帯域の内部蛍光を通過させるためにカメラ６２の前に
配置することができる。撮られた内部蛍光画像は、画像
処理手段に転送され、その後、コンピュータ６３中に配
置された画像記憶手段に転送される。その後、光源３０
は、再放射光の画像を発生するために照明光によって組
織を照明する。必要であるならば、フィルタ６５は、再
放射光をフィルタ処理するための位置に移動される。フ
ィルタ６０および６５は、コンピュータ６３によって制
御されたターンテーブル構造６７の上に設置される。再
放射光の画像は、画像処理および記憶手段に転送され
る。その後、タイミングサイクルにおいて集められた２
つの画像は、組み合わされ、正常な組織および病気の組
織の輪郭を描くために色を使用して上述の方法と同じよ
うにモニタ４０上に表示される。その後、サイクルは、
コンピュータ６３の制御の下で反復される。
【００６９】本発明の上述の実施形態は、正常な組織と
病気の組織とを区別する画像を生成するために青色の励
起光および赤色照明光を使用する。炎症を起こしている
組織を検査するとき等の所定の状態において、上述のシ
ステムは、誤ったポジティブな読取りをする原因となる
ことがある。癌に対する誤ったポジティブな読取りを減
少させるために、励起光および照明光の両方として青色
光を使用する本発明の第３の実施形態が開発されてき
た。図３は、真の病気の組織（真のポジティブ）の検出
率を犠牲にせずに誤ったポジティブな読取りの確率を減
少するように設計された第３の実施形態の装置の概略図
である。
病気の組織とを区別する画像を生成するために青色の励
起光および赤色照明光を使用する。炎症を起こしている
組織を検査するとき等の所定の状態において、上述のシ
ステムは、誤ったポジティブな読取りをする原因となる
ことがある。癌に対する誤ったポジティブな読取りを減
少させるために、励起光および照明光の両方として青色
光を使用する本発明の第３の実施形態が開発されてき
た。図３は、真の病気の組織（真のポジティブ）の検出
率を犠牲にせずに誤ったポジティブな読取りの確率を減
少するように設計された第３の実施形態の装置の概略図
である。
【００７０】誤ったポジティブな読取りは、増加した血
液の集中によって青色の励起光および緑色の内部蛍光が
吸収され、それによって内部蛍光信号が減少したときに
炎症を起こした組織において生じる。従来技術による内
部蛍光システムでは、血液の吸収によって緑色の内部蛍
光画像が大幅に弱まり、赤色の内部蛍光画像がそれより
わずかに少ないが大幅に弱まるので、表示された画像は
炎症を起こしている組織を正常な組織とは異なって示
し、それによって病気の組織として誤って識別してしま
う。本発明の青色の励起光および赤色の照明光による画
像でも同じ問題が生じる。積分された蛍光は低下し、赤
色の再放射画像は炎症を起こした組織の地域において著
しく変化しないので、その結果として、表示された画像
は正常な組織を示さず、炎症を起こした地域は病気の組
織と間違えられる。
液の集中によって青色の励起光および緑色の内部蛍光が
吸収され、それによって内部蛍光信号が減少したときに
炎症を起こした組織において生じる。従来技術による内
部蛍光システムでは、血液の吸収によって緑色の内部蛍
光画像が大幅に弱まり、赤色の内部蛍光画像がそれより
わずかに少ないが大幅に弱まるので、表示された画像は
炎症を起こしている組織を正常な組織とは異なって示
し、それによって病気の組織として誤って識別してしま
う。本発明の青色の励起光および赤色の照明光による画
像でも同じ問題が生じる。積分された蛍光は低下し、赤
色の再放射画像は炎症を起こした組織の地域において著
しく変化しないので、その結果として、表示された画像
は正常な組織を示さず、炎症を起こした地域は病気の組
織と間違えられる。
【００７１】図３の装置において、光源３０は、図２の
実施形態と同一の方法で励起光および照明光の両方に青
色光を提供する。緑色の内部蛍光（Ｇ）および青色の再
放射光（Ｂ）は、組織のある箇所から集められる。組み
合わされた光は、ダイクロイックミラー４４において分
割される。青色の再放射光の画像はＣＣＤカメラ３４に
よって撮られ、緑色の内部蛍光画像は積分フィルタ４９
を通過して反射されＣＣＤカメラ３６によって撮られ
る。この構成において、検出された青色の再放射光の画
像の強度は、緑色の積分された蛍光の画像とほぼ同じ程
度に減少し、結果的に、炎症を起こした組織の表示され
た画像は、正常な組織と著しく異なっていることはな
い。
実施形態と同一の方法で励起光および照明光の両方に青
色光を提供する。緑色の内部蛍光（Ｇ）および青色の再
放射光（Ｂ）は、組織のある箇所から集められる。組み
合わされた光は、ダイクロイックミラー４４において分
割される。青色の再放射光の画像はＣＣＤカメラ３４に
よって撮られ、緑色の内部蛍光画像は積分フィルタ４９
を通過して反射されＣＣＤカメラ３６によって撮られ
る。この構成において、検出された青色の再放射光の画
像の強度は、緑色の積分された蛍光の画像とほぼ同じ程
度に減少し、結果的に、炎症を起こした組織の表示され
た画像は、正常な組織と著しく異なっていることはな
い。
【００７２】第３の実施形態の装置の付加的な変更とし
て、組織のある箇所において増加した血液の存在が、表
示された画像上で正常な組織と病気の組織とを混同しな
い認識可能な色として見えるようにするために使用でき
ることがあげられる。この変更された装置において、青
色の励起光および赤色の照明光が使用され、青色の再放
射光の画像、赤色の再放射光の画像、および緑色の積分
された内部蛍光画像が集められる。赤色および青色の再
放射画像は、カメラ３４によって撮られる。カメラ３４
は、その赤色チャンネルを介して赤色の再放射画像を、
およびその青色チャンネルを介して青色の再放射画像を
表示装置４０に送る。緑色の積分された内部蛍光画像
は、カメラ３６によって撮られ、表示装置の緑色チャン
ネルに送られる。表示装置において、正常な組織は白で
表示され、炎症を起こした組織は赤昧を帯びた色調を有
し、異常な組織は紫を帯びた色調を有する。
て、組織のある箇所において増加した血液の存在が、表
示された画像上で正常な組織と病気の組織とを混同しな
い認識可能な色として見えるようにするために使用でき
ることがあげられる。この変更された装置において、青
色の励起光および赤色の照明光が使用され、青色の再放
射光の画像、赤色の再放射光の画像、および緑色の積分
された内部蛍光画像が集められる。赤色および青色の再
放射画像は、カメラ３４によって撮られる。カメラ３４
は、その赤色チャンネルを介して赤色の再放射画像を、
およびその青色チャンネルを介して青色の再放射画像を
表示装置４０に送る。緑色の積分された内部蛍光画像
は、カメラ３６によって撮られ、表示装置の緑色チャン
ネルに送られる。表示装置において、正常な組織は白で
表示され、炎症を起こした組織は赤昧を帯びた色調を有
し、異常な組織は紫を帯びた色調を有する。
【００７３】本発明の技術によってまた、内視鏡プロー
ブの端部に位置されるように十分に小さい小型の画像シ
ステムを開発することができる。図５を参照すると、本
発明の第４の実施形態による体内の病気の箇所を映すた
めの内視鏡システム２が示されている。装置は、病気の
箇所の近くに位置されるように体内に挿入可能である内
端部６を有するプローブ４を含んでいる。プローブ４の
外端部は、光を発生する光源８とプローブ４によって集
められた画像を表示するカラーモニタ１８の形態の表示
手段とに接続するために体外に残されている。
ブの端部に位置されるように十分に小さい小型の画像シ
ステムを開発することができる。図５を参照すると、本
発明の第４の実施形態による体内の病気の箇所を映すた
めの内視鏡システム２が示されている。装置は、病気の
箇所の近くに位置されるように体内に挿入可能である内
端部６を有するプローブ４を含んでいる。プローブ４の
外端部は、光を発生する光源８とプローブ４によって集
められた画像を表示するカラーモニタ１８の形態の表示
手段とに接続するために体外に残されている。
【００７４】光源８は、組織の蛍光を誘起するために励
起光を含む光をプローブの外端部において発生する。プ
ローブは、病気の箇所を照明するために外端部から内端
部６へ光源８の光を運ぶ光ファイバ１０の束を備えてい
る。内端部６において、再放射光および放射された蛍光
を使用して病気の箇所の画像を検出し、集めるＣＣＤセ
ンサ１２の形態であることが好ましい画像感知手段が設
けられている。ＣＣＤアレイ１２は、プローブ４を通っ
て延在している電気接続１４を介してプローブ４の外端
部と連絡している。
起光を含む光をプローブの外端部において発生する。プ
ローブは、病気の箇所を照明するために外端部から内端
部６へ光源８の光を運ぶ光ファイバ１０の束を備えてい
る。内端部６において、再放射光および放射された蛍光
を使用して病気の箇所の画像を検出し、集めるＣＣＤセ
ンサ１２の形態であることが好ましい画像感知手段が設
けられている。ＣＣＤアレイ１２は、プローブ４を通っ
て延在している電気接続１４を介してプローブ４の外端
部と連絡している。
【００７５】内端部６は、光の焦点をＣＣＤセンサ１２
に結ぶためにレンズ１５を設けられることが好ましい。
フィルタモジュール１６の形態のフィルタ手段は、ＣＣ
Ｄセンサ１２の前に位置される。フィルタモジュール１
６は、その位置に固定されるか、あるいは取外し可能に
されることができる。その代りに、フィルタ手段は、Ｃ
ＣＤセンサ１２の表面に直接設けられた被覆であっても
よい。さらに別の構成において、フィルタモジュール１
６は、レンズ１５と関連されることができる。フィルタ
モジュール１６は、励起光を排除し、別の波長の光、特
に放射された蛍光を画像感知手段に通過させるように動
作する。
に結ぶためにレンズ１５を設けられることが好ましい。
フィルタモジュール１６の形態のフィルタ手段は、ＣＣ
Ｄセンサ１２の前に位置される。フィルタモジュール１
６は、その位置に固定されるか、あるいは取外し可能に
されることができる。その代りに、フィルタ手段は、Ｃ
ＣＤセンサ１２の表面に直接設けられた被覆であっても
よい。さらに別の構成において、フィルタモジュール１
６は、レンズ１５と関連されることができる。フィルタ
モジュール１６は、励起光を排除し、別の波長の光、特
に放射された蛍光を画像感知手段に通過させるように動
作する。
【００７６】ＣＣＤセンサ１２によって集められた画像
は、カラーモニタ１８の形態の表示手段で観察するため
にライン１４を介してプローブ４の外端部に伝送され
る。モニタ１８上に表示された画像は、内視鏡のオペレ
ータによって観察されるように病気の組織および正常な
組織の輪郭を描く。
は、カラーモニタ１８の形態の表示手段で観察するため
にライン１４を介してプローブ４の外端部に伝送され
る。モニタ１８上に表示された画像は、内視鏡のオペレ
ータによって観察されるように病気の組織および正常な
組織の輪郭を描く。
【００７７】第４の実施形態の内視鏡装置は、強度の低
い蛍光においては低い分解能の画像を得るために増加さ
れ、別の光強度においては高い分解能の画像を得るため
に減少されることのできる光感度をＣＣＤセンサ１２が
与えられているという事実によって、病気の組織および
正常な組織の輪郭を描くのに必要な情報を提供する不鮮
明な蛍光画像を集めることができるＣＣＤセンサ１２の
光感度は、センサアレイの画素を結合することによって
調整される。画素を結合することによって空間分解能は
減少する。例えば、２５０×２５０個の画素（すなわ
ち、６２，５００個の有効な画素）で構成されているＣ
ＣＤセンサにおいて、それぞれにつき８×８個の画素を
形成するために結合された場合、新しいセンサユニット
は約３０×３０個の画素（各画素は元の画素の６４倍大
きい）の有効なＣＣＤを生じ、非常に低い分解能の画像
を提供する。しかしながら、ダイナミックな結合によっ
て、以下に説明されるような低い空間分解能の問題を解
決することができる。
い蛍光においては低い分解能の画像を得るために増加さ
れ、別の光強度においては高い分解能の画像を得るため
に減少されることのできる光感度をＣＣＤセンサ１２が
与えられているという事実によって、病気の組織および
正常な組織の輪郭を描くのに必要な情報を提供する不鮮
明な蛍光画像を集めることができるＣＣＤセンサ１２の
光感度は、センサアレイの画素を結合することによって
調整される。画素を結合することによって空間分解能は
減少する。例えば、２５０×２５０個の画素（すなわ
ち、６２，５００個の有効な画素）で構成されているＣ
ＣＤセンサにおいて、それぞれにつき８×８個の画素を
形成するために結合された場合、新しいセンサユニット
は約３０×３０個の画素（各画素は元の画素の６４倍大
きい）の有効なＣＣＤを生じ、非常に低い分解能の画像
を提供する。しかしながら、ダイナミックな結合によっ
て、以下に説明されるような低い空間分解能の問題を解
決することができる。
【００７８】動作において、光源８は、波長が４００乃
至４８０ｎｍである広いスペクトル帯域の励起光（広帯
域の青色光）を供給することができる。そのような励起
光は、肺、食道、結腸、膀胱、および皮膚等のほとんど
の組織において強力な蛍光応答を発生する。蛍光のピー
クは、約５１０ｎｍの緑色の領域にあり、初期の癌ある
いは形成障害等による異常な組織においては蛍光信号が
大幅に減少されるか、あるいは実際に消滅されることが
示されている。選択的に、励起光は、狭いスペクトル帯
域の青色あるいは紫色の光であってもよい。
至４８０ｎｍである広いスペクトル帯域の励起光（広帯
域の青色光）を供給することができる。そのような励起
光は、肺、食道、結腸、膀胱、および皮膚等のほとんど
の組織において強力な蛍光応答を発生する。蛍光のピー
クは、約５１０ｎｍの緑色の領域にあり、初期の癌ある
いは形成障害等による異常な組織においては蛍光信号が
大幅に減少されるか、あるいは実際に消滅されることが
示されている。選択的に、励起光は、狭いスペクトル帯
域の青色あるいは紫色の光であってもよい。
【００７９】光源８の青色励起光は、体内の病気の箇所
を照明するためにプローブの内端部６に運ばれ、それに
よって、特に緑色の長波長において組織の蛍光を最大に
誘起する。散乱／反射された励起光および蛍光は、レン
ズ１５によってフィルタモジュール１６を介してＣＣＤ
センサに焦点を結ばれる。フィルタモジュール１６は、
青色帯域の励起光をフィルタ処理して除去するように選
択され、それによって、緑色の長波長（例えば、４８０
ｎｍ以上）の蛍光だけがＣＣＤセンサによって集められ
る。異常な組織は、特に緑色の領域において蛍光が大幅
に減少されている（あるいは欠如している）ので、異常
な組織はＣＣＤセンサによって撮られた画像上で暗い地
域として検出される。組織の暗い異常な領域は、表示モ
ニタ１８において明瞭である。ＣＣＤセンサの光感度
は、低い強度の蛍光においては低い分解能の画像を得る
ために結合することによって増加されることができる。
画像の分解能は減少されているが、それらは一般に病気
の組織の範囲および位置を正確に決定するために十分に
詳細に表されている。
を照明するためにプローブの内端部６に運ばれ、それに
よって、特に緑色の長波長において組織の蛍光を最大に
誘起する。散乱／反射された励起光および蛍光は、レン
ズ１５によってフィルタモジュール１６を介してＣＣＤ
センサに焦点を結ばれる。フィルタモジュール１６は、
青色帯域の励起光をフィルタ処理して除去するように選
択され、それによって、緑色の長波長（例えば、４８０
ｎｍ以上）の蛍光だけがＣＣＤセンサによって集められ
る。異常な組織は、特に緑色の領域において蛍光が大幅
に減少されている（あるいは欠如している）ので、異常
な組織はＣＣＤセンサによって撮られた画像上で暗い地
域として検出される。組織の暗い異常な領域は、表示モ
ニタ１８において明瞭である。ＣＣＤセンサの光感度
は、低い強度の蛍光においては低い分解能の画像を得る
ために結合することによって増加されることができる。
画像の分解能は減少されているが、それらは一般に病気
の組織の範囲および位置を正確に決定するために十分に
詳細に表されている。
【００８０】本発明の第４の実施形態の構成において、
センサは画像の位置のすぐ近くに位置され、分解能が減
少されてはいるがＣＣＤセンサの結合によって非常に不
鮮明な蛍光画像を得ることができるため、ＣＣＤセンサ
によって集められた画像を増強するための画像増倍装置
は一般的に必要とされないので、装置の複雑さは減少さ
れる。
センサは画像の位置のすぐ近くに位置され、分解能が減
少されてはいるがＣＣＤセンサの結合によって非常に不
鮮明な蛍光画像を得ることができるため、ＣＣＤセンサ
によって集められた画像を増強するための画像増倍装置
は一般的に必要とされないので、装置の複雑さは減少さ
れる。
【００８１】第４の実施形態の変形において、病気の箇
所の高分解能の蛍光でない画像と低分解能の蛍光の画像
とが順次得られ、モニタ１８上で表示されるために組み
合わされる。この変形において、内視鏡装置は、光源８
がタイミングサイクルを通じて２以上の波長の光で病気
の箇所を順次照明するように変更されている以外は、第
４の実施形態と同一である。一つの波長は、タイミング
サイクルの大部分の期間において利用される蛍光の励起
光であり、他の波長は、タイミングサイクル中の短い期
間において利用される非励起光である。この構成には、
蛍光の励起光によって照明されている期間中には低い分
解能の蛍光の画像を得るために画像感知手段の感度を増
加させ、非励起光によって照明されている期間中には高
い分解能の画像を得るために画像感知手段の感度を減少
させる手段が要求される。この構成にはまた画像感知手
段によって撮られた順次の画像を記憶し、表示手段上で
擬似カラー画像として表示するために画像を組み合わせ
る画像処理手段が要求される。
所の高分解能の蛍光でない画像と低分解能の蛍光の画像
とが順次得られ、モニタ１８上で表示されるために組み
合わされる。この変形において、内視鏡装置は、光源８
がタイミングサイクルを通じて２以上の波長の光で病気
の箇所を順次照明するように変更されている以外は、第
４の実施形態と同一である。一つの波長は、タイミング
サイクルの大部分の期間において利用される蛍光の励起
光であり、他の波長は、タイミングサイクル中の短い期
間において利用される非励起光である。この構成には、
蛍光の励起光によって照明されている期間中には低い分
解能の蛍光の画像を得るために画像感知手段の感度を増
加させ、非励起光によって照明されている期間中には高
い分解能の画像を得るために画像感知手段の感度を減少
させる手段が要求される。この構成にはまた画像感知手
段によって撮られた順次の画像を記憶し、表示手段上で
擬似カラー画像として表示するために画像を組み合わせ
る画像処理手段が要求される。
【００８２】本発明の内視鏡装置は、以下の方法で動作
されることが好ましい。
されることが好ましい。
【００８３】光源８は、ビデオ表示速度と一致する３０
ミリ秒の単一のサイクルを通じて赤色の非励起光および
青色の蛍光励起光でプローブ６を通して病気の箇所を短
く順次照明する。散乱および／または反射された赤色光
は、ＣＣＤセンサ１２の前のフィルタモジュール１６を
通過する。赤色光は、ＣＣＤセンサ１２が結合される必
要がなく、高分解能の箇所の画像がセンサによって撮ら
れるのに十分な強度である。赤色光で短時間（例えば５
ミリ秒のパルス）照明され、画像は画像ボード２０を具
備している画像処理手段のバッファ中に記憶される。青
色光は、青色光によって発生された十分な蛍光を集める
ためにより長い時間（例えば２５ミリ秒）照明される。
さらに、ＣＣＤは、減少された分解能でその箇所の蛍光
の画像を検出して撮るのに必要であるならば、結合され
る。フィルタモジュール１６は、青色励起光を排除し、
緑色の長波長を通過させる。撮られた蛍光の画像は、画
像ボードの別のバッファに供給される。その後、ＲＧＢ
モニタ１８上で表示するために画像ボードによって擬似
画像が形成される。この擬似画像は、（青色光を使用し
て発生された）緑色から暗緑色の低い分解能の画像上に
重ね合わされた（赤色光を使用して発生された）非常に
高い分解能のカラー画像を含む合成の画像である。この
合成画像において、正常な組織は緑色であり、病気ある
いは異常な組織は赤あるいはピンク色の領域として現れ
る。この蛍光および反射画像の組合わせは、プローブと
身体の腔の表面との間の距離および角度における変化の
ために生じる蛍光の強度の変化を補償するという付加的
な利点を有している。
ミリ秒の単一のサイクルを通じて赤色の非励起光および
青色の蛍光励起光でプローブ６を通して病気の箇所を短
く順次照明する。散乱および／または反射された赤色光
は、ＣＣＤセンサ１２の前のフィルタモジュール１６を
通過する。赤色光は、ＣＣＤセンサ１２が結合される必
要がなく、高分解能の箇所の画像がセンサによって撮ら
れるのに十分な強度である。赤色光で短時間（例えば５
ミリ秒のパルス）照明され、画像は画像ボード２０を具
備している画像処理手段のバッファ中に記憶される。青
色光は、青色光によって発生された十分な蛍光を集める
ためにより長い時間（例えば２５ミリ秒）照明される。
さらに、ＣＣＤは、減少された分解能でその箇所の蛍光
の画像を検出して撮るのに必要であるならば、結合され
る。フィルタモジュール１６は、青色励起光を排除し、
緑色の長波長を通過させる。撮られた蛍光の画像は、画
像ボードの別のバッファに供給される。その後、ＲＧＢ
モニタ１８上で表示するために画像ボードによって擬似
画像が形成される。この擬似画像は、（青色光を使用し
て発生された）緑色から暗緑色の低い分解能の画像上に
重ね合わされた（赤色光を使用して発生された）非常に
高い分解能のカラー画像を含む合成の画像である。この
合成画像において、正常な組織は緑色であり、病気ある
いは異常な組織は赤あるいはピンク色の領域として現れ
る。この蛍光および反射画像の組合わせは、プローブと
身体の腔の表面との間の距離および角度における変化の
ために生じる蛍光の強度の変化を補償するという付加的
な利点を有している。
【００８４】本発明は、明瞭さおよび理解の目的のため
に例示によって詳細に説明されてきたが、添付された請
求の範囲の技術的範囲内で所定の変更および修正が行わ
れることは明らかである。
に例示によって詳細に説明されてきたが、添付された請
求の範囲の技術的範囲内で所定の変更および修正が行わ
れることは明らかである。
【００８５】
【発明の効果】本発明は、病気の組織と正常な組織とを
容易に区別できる組み合わせられた画像を生成するため
に再放射光の画像と組み合わせられた輪郭の明らかな内
部蛍光画像を得るように広帯域の波長にわたって内部蛍
光強度の積分を使用する蛍光画像を捕捉する新しいシス
テムを提供する。
容易に区別できる組み合わせられた画像を生成するため
に再放射光の画像と組み合わせられた輪郭の明らかな内
部蛍光画像を得るように広帯域の波長にわたって内部蛍
光強度の積分を使用する蛍光画像を捕捉する新しいシス
テムを提供する。
本発明の見地は、添付された図面において単なる例とし
て示されている。
て示されている。
【図１ａ】図１ａは、励起光に露出された生体組織に対
するある範囲の波長にわたる光の強度の典型的な内部蛍
光曲線を表すグラフを示す。
するある範囲の波長にわたる光の強度の典型的な内部蛍
光曲線を表すグラフを示す。
【図１ｂ】図１ｂは、組織のサンプルに対する実際の内
部蛍光曲線を表すグラフを示す。
部蛍光曲線を表すグラフを示す。
【図１ｃ】図１ｃは、組織のサンプルに対する実際の内
部蛍光曲線を表すグラフを示す。
部蛍光曲線を表すグラフを示す。
【図１ｄ】図１ｄは、組織のサンプルに対する実際の内
部蛍光曲線を表すグラフを示す。
部蛍光曲線を表すグラフを示す。
【図２】図２は、積分された内部蛍光を使用し、画像が
同時に撮られるような本発明の第１の実施形態の概略図
を示す。
同時に撮られるような本発明の第１の実施形態の概略図
を示す。
【図３】図３は、内部蛍光光の画像および再放射光の画
像の両方を生成するために青色の光を使用する本発明の
第３の実施形態の概略図を示す。
像の両方を生成するために青色の光を使用する本発明の
第３の実施形態の概略図を示す。
【図４】図４は、画像が順次撮られる本発明の第２の実
施形態の概略図を示す。
施形態の概略図を示す。
【図５】図５は、内視鏡プローブの先端部に位置された
ＣＣＤアレイを使用する本発明の装置の第４の実施形態
の概略図を示す。
ＣＣＤアレイを使用する本発明の装置の第４の実施形態
の概略図を示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 カルム マコーレイ カナダ国、ブイ５ゼット・３イー１、ブリ ティッシュ・コロンビア、バンクーバー、 プリンス・アルバート・ストリート 5791 (72)発明者 スティーブン ラム カナダ国、ブイ６ティー・２イー３、ブリ ティッシュ・コロンビア、バンクーバー、 ワイクリフ・ロード 5512 (72)発明者 ブルーノー ジャギー カナダ国、ブイ６ケー・１エム８、ブリテ ィッシュ・コロンビア、バンクーバー、ウ エスト・サード・アベニュー 2861 Ｆターム(参考） 2G043 AA03 BA16 CA05 EA01 FA01 FA06 GA04 GB01 HA01 HA05 HA09 JA03 KA02 LA03 NA06 4C061 BB08 SS23 WW17
Claims (30)
- 【請求項１】 体内の組織を画像化する内視鏡装置であ
って、 検査中の該組織の付近の体内に位置された挿入末端部お
よび体外に延長させるためのオペレーター末端部を有す
るプローブ、 励起光を含む光を生成するための該プローブの該オペレ
ーター末端部の光源であって、健康な組織について、病
気の組織のものとは異なる強度を有する内部蛍光を、該
組織に生成させ、該プローブは、該組織を照明するため
の該挿入末端部に、該オペレーター末端部からの励起光
を伝達する、光源、 該プローブの内部末端の画像感知装置であって、該内部
蛍光を検出し、そして単一のチャンネル上で検査中の該
組織の画像を生成し、該画像感知装置は、低内部蛍光強
度で低解像度の画像の生成を増加し得、そして他の光強
度で高解像度の画像の生成を減少し得るような、光感受
性を有する、画像感知装置、 該画像感知装置と該組織との間に配置されたフィルタモ
ジュールであって、該画像感知手段に達する光からの励
起光をフィルタ処理させる、フィルタモジュール、およ
び該画像感知手段によって生成されたフィルタ処理され
た画像を受取るために接続された表示装置であり、そし
て該フィルタ処理された画像を病気の組織と正常な組織
とを区別するような様式で表示する、表示装置、を備え
た、内視鏡装置。 - 【請求項２】 前記画像感知手段がＣＣＤアレイであ
る、請求項１に記載の内視鏡装置。 - 【請求項３】 前記ＣＣＤアレイに結合されたコントロ
ーラーをさらに具備し、該ＣＣＤアレイの画素をバイニ
ングすることによって該ＣＣＤアレイの光感受性を増加
する、請求項２に記載の内視鏡装置。 - 【請求項４】 前記フィルタモジュールが、前記ＣＣＤ
アレイ上のコーティングを具備する、請求項２または３
に記載の内視鏡装置。 - 【請求項５】 前記画像感知手段の内部蛍光に焦点を合
わすための前記プローブの内部末端部のレンズを具備す
る、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の内視鏡装
置。 - 【請求項６】 前記光源が４００ｎｍ乃至４８０ｎｍの
領域の広いスペクトル帯域で励起光を生成する、請求項
１乃至５のいずれか１項に記載の内視鏡装置。 - 【請求項７】 前記光源が青色光または紫色光の狭いス
ペクトル帯域で励起光を生成する、請求項１乃至６のい
ずれか１項に記載の内視鏡装置。 - 【請求項８】 前記フィルタモジュールが青色または青
緑色の波長でのカットオフを有する長い通過フィルタを
具備する、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の内視
鏡装置。 - 【請求項９】 前記フィルタモジュールが励起光を排除
し、そして他の波長の光を前記画像感知手段に通過させ
る、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の内視鏡装
置。 - 【請求項１０】 前記フィルタモジュールが、青色の励
起光を排除し、そして緑色およびより長波長の光を通過
させる、請求項１乃至９のいずれか１項に記載の内視鏡
装置。 - 【請求項１１】 体内の組織を画像化する内視鏡装置で
あって、 検査中の該組織の付近の体内に挿入される挿入末端部お
よび体外に延長するためのオペレーター末端を有する、
プローブ、 検査中の該組織を連続的に照明するための該プローブの
オペレーター末端部の光源であって、タイミングサイク
ルにわたって２以上の光の帯域を有し、１つの光の帯域
が励起光であり、健康な組織と病気の組織とでは異なる
強度を有する内部蛍光を、検査中の該組織に生成させ、
そして他の光の帯域は非励起光であり、該プローブは、
該オペレーター末端部からの励起光および非励起光を、
該組織を照明するために該挿入末端部に伝達させる光
源、 該プローブの挿入末端部に配置された画像センサであっ
て、励起光で照明される場合に該組織の内部蛍光画像を
生成し、そして非励起光で照明される場合に該組織の反
射画像を生成し、該画像センサは、低内部蛍光強度で低
解像度の内部蛍光画像の生成を増加し得、そして反射さ
れた光強度で高解像度の反射画像の生成を減少し得る光
感受性を有する、画像センサ、 該画像センサと試験中の該組織との間に配置されたフィ
ルタモジュールであって、該画像センサに達する光から
の励起光をフィルタ処理させ、そして反射または散乱し
た非励起光を通過させる、フィルタモジュール、画像プ
ロセッサおよび記憶装置であって、検査中の該組織によ
って生成された内部蛍光に応答して前記画像感知装置に
よって生成された内部蛍光画像を処理および記憶し、そ
して検査中の該組織から反射または散乱される非励起光
に応答して該画像感知装置によって作製された反射画像
を処理および記憶する、画像プロセッサ、ならびに、 接続された表示装置であって、画像処理および記憶装置
からの内部蛍光画像および反射画像を受取り、そして検
査中の該組織の内部蛍光画像および反射画像を同時に表
示し、病気の組織と正常組織を検査する、表示装置、を
備えた、内視鏡装置。 - 【請求項１２】 前記画像センサがＣＣＤアレイであ
る、請求項１１に記載の内視鏡装置。 - 【請求項１３】 前記ＣＣＤアレイに結合したコントロ
ーラーをさらに具備し、該ＣＣＤアレイの画素をバイニ
ングすることによって、該ＣＣＤアレイの光感受性を増
加する、請求項１２に記載の内視鏡装置。 - 【請求項１４】 前記フィルタモジュールが、前記ＣＣ
Ｄアレイのコーティングを具備する、請求項１１乃至１
３のいずれか１項に記載の内視鏡装置。 - 【請求項１５】 前記ＣＣＤアレイの前記フィルタモジ
ュールが、モザイクフィルタである、請求項１４に記載
の内視鏡装置。 - 【請求項１６】 前記画像センサの内部蛍光および反射
光に焦点を合わすための前記プローブの内部末端部のレ
ンズを具備する、請求項１１乃至１５のいずれか１項に
記載の内視鏡装置。 - 【請求項１７】 前記フィルタモジュールが前記レンズ
のコーティングを具備する、請求項１６に記載の内視鏡
装置。 - 【請求項１８】 前記光源が、４００ｎｍ乃至４８０ｎ
ｍの領域の広いスペクトル帯域で励起光を生成する、請
求項１１乃至１７のいずれか１項に記載の内視鏡装置。 - 【請求項１９】 前記光源が、青色光または紫色光の狭
いスペクトル帯域で励起光を生成する、請求項１１乃至
１７のいずれか１項に記載の内視鏡装置。 - 【請求項２０】 前記光源が、赤色の波長で非励起光を
生成する、請求項１１乃至１９のいずれか１項に記載の
内視鏡装置。 - 【請求項２１】 前記光源が近赤外波長で非励起光を生
成する、請求項１１乃至１９のいずれか１項に記載の内
視鏡装置。 - 【請求項２２】 前記フィルタモジュールが、青色また
は青緑色の波長でのカットオフを有する長い通過フィル
タを具備する、請求項１１乃至２１のいずれか１項に記
載の内視鏡装置。 - 【請求項２３】 前記フィルタモジュールが、励起光を
排除し、そして前記画像センサに他の波長の光を通過さ
せる、請求項１１乃至２２のいずれか１項に記載の内視
鏡装置。 - 【請求項２４】 前記フィルタモジュールが、青色の励
起光を排除し、そして緑色およびより長波長の光を通過
させる、請求項１１乃至２３のいずれか１項に記載の内
視鏡装置。 - 【請求項２５】 タイミングサイクルが、ビデオフレー
ムの持続時間に実質的に等しい持続時間を有する、請求
項１１乃至２４のいずれか１項に記載の内視鏡装置。 - 【請求項２６】 励起光が、非励起光が生成される間の
タイミングサイクルの部分と同じ持続時間のタイミング
サイクルの部分についてオンである、請求項１１乃至２
５のいずれか１項に記載の内視鏡装置。 - 【請求項２７】 励起光が、非励起光が生成される間の
タイミングサイクルの部分より大きいタイミングサイク
ルの部分についてオンである、請求項１１乃至２５のい
ずれか１項に記載の内視鏡装置。 - 【請求項２８】 非励起光が実質的に赤色であり、そし
て励起光が実質的に青色である、請求項１１乃至２７の
いずれか１項に記載の内視鏡装置。 - 【請求項２９】 内部蛍光画像および反射画像が、表示
のための前記画像プロセッサに上書きされる、請求項１
１乃至２８のいずれか１項に記載の内視鏡装置。 - 【請求項３０】 内部蛍光画像および反射画像が、前記
表示装置の第１のカラー入力に内部蛍光画像を供給する
こと、および該表示装置の第２のカラー入力に反射画像
を供給することによって同時に表示される、請求項１１
乃至２９のいずれか１項に記載の内視鏡装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/218,662 | 1994-03-28 | ||
| US08/218,662 US5590660A (en) | 1994-03-28 | 1994-03-28 | Apparatus and method for imaging diseased tissue using integrated autofluorescence |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP52531795A Division JP3683271B2 (ja) | 1994-03-28 | 1995-03-24 | 積分された内部蛍光を使用して病気の組織の画像を映すための装置および方法 |
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| JP2004019085A Division JP2004154592A (ja) | 1994-03-28 | 2004-01-27 | 積分された自己蛍光を使用して病気の組織の画像を映すための装置および方法 |
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|---|---|
| JP2002301009A true JP2002301009A (ja) | 2002-10-15 |
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|---|---|
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| JP (3) | JP3683271B2 (ja) |
| DE (3) | DE69535270T2 (ja) |
| WO (1) | WO1995026673A2 (ja) |
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