JP2006122560A - Body fluid fluorescence spectrum acquiring system - Google Patents
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Description
本発明は、励起光を照射された体液から発せられる蛍光の蛍光スペクトルを取得する体液蛍光スペクトル取得装置に関し、特に詳細には、表示された観察部内の体液の蛍光スペクトルを取得する体液蛍光スペクトル取得装置に関するものである。 The present invention relates to a body fluid fluorescence spectrum acquisition device that acquires a fluorescence spectrum of fluorescence emitted from a body fluid irradiated with excitation light, and more particularly to body fluid fluorescence spectrum acquisition that acquires a fluorescence spectrum of a body fluid in a displayed observation unit. It relates to the device.
従来より、生体から採取した体液あるいは生体内の体液の蛍光スペクトルを取得する装置が知られている(例えば特許文献1参照)。特許文献1に記載された装置では、生体内の体液の蛍光スペクトルを取得する方法の一例として、導光体を介して励起光の照射および蛍光の受光を行うことが提案されている。
近年体液の蛍光スペクトルに対する研究が進められ、体液、例えば消化液の蛍光スペクトルに個人差があること、また同一人物であっても、消化液の存在する部位により蛍光スペクトルが異なる場合があることがわかっている。このため、所望の部位に存在する体液の蛍光スペクトルを検出することが望まれている。しかしながら、従来知られている装置においては、例えば胃液の蛍光スペクトルを取得する際に、胃液を吸引により採取して蛍光スペクトルを取得しても、あるいは胃の中へ導光体を挿入して蛍光スペクトルを取得しても、その胃液の存在した部位は不明であるという問題がある。さらには、胃の中へ導光体を挿入して蛍光スペクトルを取得した場合には、その蛍光スペクトルが確実に体液から発せられた蛍光の蛍光スペクトルであるか否かが不明であるという問題もある。 In recent years, research on the fluorescence spectrum of body fluids has progressed, and there are individual differences in the fluorescence spectrum of body fluids, for example, digestive fluid, and even the same person may have different fluorescence spectra depending on the site where digestive fluid is present. know. For this reason, it is desired to detect the fluorescence spectrum of a body fluid present at a desired site. However, in a conventionally known apparatus, for example, when acquiring a fluorescence spectrum of gastric juice, the gastric juice is collected by suction to obtain a fluorescence spectrum, or a light guide is inserted into the stomach to obtain fluorescence. Even if a spectrum is acquired, there exists a problem that the site | part where the gastric fluid existed is unknown. Furthermore, when a light guide is inserted into the stomach and a fluorescence spectrum is acquired, it is unclear whether the fluorescence spectrum is a fluorescence spectrum of fluorescence emitted from a body fluid. is there.
本発明は上記の事情に鑑みて、励起光を照射された体液から発せられる蛍光の蛍光スペクトルを検出し、該蛍光スペクトルに基づいた体液蛍光スペクトル情報を表示する体液蛍光スペクトル取得装置において、所望の部位に存在する体液から発せられた蛍光の蛍光スペクトルを確実に検出することのできる体液蛍光スペクトル取得装置を提供することを目的とする。 In view of the above circumstances, the present invention provides a body fluid fluorescence spectrum acquisition apparatus that detects a fluorescence spectrum of fluorescence emitted from a body fluid irradiated with excitation light and displays body fluid fluorescence spectrum information based on the fluorescence spectrum. It is an object of the present invention to provide a body fluid fluorescence spectrum acquisition device capable of reliably detecting a fluorescence spectrum of fluorescence emitted from a body fluid present at a site.
本発明の第1の体液蛍光スペクトル取得装置は、励起光が照射された観察部から発せられた蛍光による像を撮像し、該撮像した蛍光による像に基づいた蛍光画像を生成する蛍光画像取得手段と、
前記観察部内に存在する、励起光が照射された体液から発せられた蛍光を受光し、該受光した蛍光の蛍光スペクトルを検出し、該蛍光スペクトルに基づいた体液蛍光スペクトル情報を取得する体液蛍光スペクトル情報取得手段と、
前記蛍光画像取得手段により生成された蛍光画像および前記体液蛍光スペクトル情報取得手段により取得された蛍光スペクトル情報を表示する表示手段とを備えたことを特徴とするものである。
The first body fluid fluorescence spectrum acquisition device of the present invention captures an image of fluorescence emitted from an observation unit irradiated with excitation light, and generates a fluorescence image acquisition unit that generates a fluorescence image based on the captured image of fluorescence. When,
A body fluid fluorescence spectrum that receives fluorescence emitted from body fluid irradiated with excitation light, detects fluorescence spectrum of the received fluorescence, and acquires body fluid fluorescence spectrum information based on the fluorescence spectrum. Information acquisition means;
And a display means for displaying the fluorescence image generated by the fluorescence image acquisition means and the fluorescence spectrum information acquired by the body fluid fluorescence spectrum information acquisition means.
本発明の第2の体液蛍光スペクトル取得装置は、照明光が照射された観察部の反射像を撮像し、該反射像に基づいた通常画像を生成する通常画像取得手段と、
前記観察部内に存在する、励起光が照射された体液から発せられた蛍光を受光し、該受光した蛍光の蛍光スペクトルを検出し、該蛍光スペクトルに基づいた体液蛍光スペクトル情報を取得する体液蛍光スペクトル情報取得手段と、
前記通常画像取得手段により生成された通常画像および前記体液蛍光スペクトル情報取得手段により取得された体液蛍光スペクトル情報を表示する表示手段とを備えたことを特徴とするものである。
The second bodily fluid fluorescence spectrum acquisition device of the present invention captures a reflection image of the observation unit irradiated with illumination light, and generates a normal image based on the reflection image, normal image acquisition means,
A body fluid fluorescence spectrum that receives fluorescence emitted from body fluid irradiated with excitation light, detects fluorescence spectrum of the received fluorescence, and acquires body fluid fluorescence spectrum information based on the fluorescence spectrum. Information acquisition means;
And a display means for displaying the normal image generated by the normal image acquisition means and the body fluid fluorescence spectrum information acquired by the body fluid fluorescence spectrum information acquisition means.
なお、「蛍光スペクトルに基づいた体液蛍光スペクトル情報」とは、体液の蛍光スペクトルそのものであってもよいし、あるいは第1の所定波長帯域の光強度と第2の所定波長帯域の光強度との比である蛍光強度比等であってもよい。 The “body fluid fluorescence spectrum information based on the fluorescence spectrum” may be the fluorescence spectrum itself of the body fluid, or the light intensity of the first predetermined wavelength band and the light intensity of the second predetermined wavelength band. It may be a fluorescence intensity ratio that is a ratio.
また、予め体液サンプルから取得したサンプル蛍光スペクトルと実際に体液から取得した蛍光スペクトルとを比較した比較結果であってもよい。なお、「予め体液サンプルから取得したサンプル蛍光スペクトルと実際に体液から取得した蛍光スペクトルとを比較する」とは、例えば実際に体液から取得した蛍光スペクトルが、複数の体液サンプルから取得したサンプル蛍光スペクトルの中のいずれのサンプル蛍光スペクトルにもっとも近いものであるかを比較すること、あるいは、実際に体液から取得した蛍光スペクトルと、少なくとも1つの体液サンプルから取得したサンプル蛍光スペクトルとの近似度を求めること等である。 Moreover, the comparison result which compared the fluorescence spectrum actually acquired from the bodily fluid with the sample fluorescence spectrum previously acquired from the bodily fluid sample may be sufficient. Note that “compare a sample fluorescence spectrum acquired from a body fluid sample in advance with a fluorescence spectrum actually acquired from a body fluid” means that, for example, a fluorescence spectrum actually acquired from a body fluid is a sample fluorescence spectrum acquired from a plurality of body fluid samples. Compare which sample fluorescence spectra are closest to each other, or find the approximation between the fluorescence spectra actually obtained from body fluids and the sample fluorescence spectra obtained from at least one body fluid sample Etc.
また、前記体液蛍光スペクトル取得手段は、体液を保持する体液保持部を有し、該体液保持部に保持された体液から発せられる蛍光を受光するものであってもよい。なお、「体液保持部」は、体液を保持可能であれば、いかなる部位に設けられるものであってもよく、また体液保持部内に自然に体液が流れ込む構成を有するものであってもよいし、吸引することにより体液が流れ込む構成を有するものであってもよい。 The bodily fluid fluorescence spectrum acquiring unit may include a bodily fluid holding unit that holds bodily fluids, and may receive fluorescence emitted from the bodily fluid held in the bodily fluid holding unit. The “body fluid holding part” may be provided at any site as long as it can hold body fluid, or may have a structure in which body fluid naturally flows into the body fluid holding part, You may have the structure into which a bodily fluid flows by sucking.
本発明の第1の体液蛍光スペクトル取得装置は、励起光が照射された観察部から発せられた蛍光による像を撮像し、該撮像した蛍光による像に基づいた蛍光画像を生成する蛍光画像取得手段と、前記観察部内に存在する、励起光が照射された体液から発せられた蛍光を受光し、該受光した蛍光の蛍光スペクトルを検出し、該蛍光スペクトルに基づいた体液蛍光スペクトル情報を取得する体液蛍光スペクトル情報取得手段と、前記蛍光画像取得手段により生成された蛍光画像および前記体液蛍光スペクトル情報取得手段により取得された蛍光スペクトル情報を表示する表示手段とを備えているため、観察者は、表示手段に表示された蛍光画像に基づいて選択した所望の部位に存在する体液の蛍光スペクトルに基づいて取得された体液蛍光スペクトル情報を確実に知ることができ、また、観察部の蛍光画像と体液蛍光スペクトル情報とを併せて見ることができる。さらに、蛍光画像が組織性状を反映するものである場合には、組織性状に基づいて、体液の蛍光スペクトルを検出する部位を選択することができ、装置の利便性が向上する。 The first body fluid fluorescence spectrum acquisition device of the present invention captures an image of fluorescence emitted from an observation unit irradiated with excitation light, and generates a fluorescence image acquisition unit that generates a fluorescence image based on the captured image of fluorescence. A body fluid that receives fluorescence emitted from a body fluid irradiated with excitation light, detects fluorescence spectrum of the received fluorescence, and acquires body fluid fluorescence spectrum information based on the fluorescence spectrum Since it comprises a fluorescence spectrum information acquisition means and a display means for displaying the fluorescence image generated by the fluorescence image acquisition means and the fluorescence spectrum information acquired by the body fluid fluorescence spectrum information acquisition means, the observer can display The body fluid fluorescence spectrum acquired based on the fluorescence spectrum of the body fluid present at the desired site selected based on the fluorescence image displayed on the means Can know the Le information securely, also it can be seen together with the fluorescence image and the body fluid fluorescence spectrum information of the observation unit. Furthermore, when the fluorescence image reflects tissue properties, the site for detecting the fluorescence spectrum of the body fluid can be selected based on the tissue properties, and the convenience of the apparatus is improved.
本発明の第2の体液蛍光スペクトル取得装置は、照明光が照射された観察部の反射像を撮像し、該反射像に基づいた通常画像を生成する通常画像取得手段と、
前記観察部内に存在する、励起光が照射された体液から発せられた蛍光を受光し、該受光した蛍光の蛍光スペクトルを検出し、該蛍光スペクトルに基づいた体液蛍光スペクトル情報を取得する体液蛍光スペクトル情報取得手段と、
前記通常画像取得手段により生成された通常画像および前記体液蛍光スペクトル情報取得手段により取得された体液蛍光スペクトル情報を表示する表示手段とを備えているため、観察者は、表示手段に表示された蛍光画像に基づいて選択した所望の部位に存在する体液の蛍光スペクトルに基づいて取得された体液蛍光スペクトル情報を確実に知ることができ、また通常画像と体液蛍光スペクトル情報とを併せて見ることができる。
The second bodily fluid fluorescence spectrum acquisition device of the present invention captures a reflection image of the observation unit irradiated with illumination light, and generates a normal image based on the reflection image, normal image acquisition means,
A body fluid fluorescence spectrum that receives fluorescence emitted from body fluid irradiated with excitation light and detects fluorescence spectrum of the received fluorescence and obtains body fluid fluorescence spectrum information based on the fluorescence spectrum. Information acquisition means;
Since the display unit displays the normal image generated by the normal image acquisition unit and the body fluid fluorescence spectrum information acquired by the body fluid fluorescence spectrum information acquisition unit, the observer displays the fluorescence displayed on the display unit. The body fluid fluorescence spectrum information acquired based on the fluorescence spectrum of the body fluid present at the desired site selected based on the image can be surely known, and the normal image and the body fluid fluorescence spectrum information can be viewed together. .
体液蛍光スペクトル情報が、予め体液サンプルから取得したサンプル蛍光スペクトルと実際に体液から取得した蛍光スペクトルとを比較した比較結果であれば、観察者は、体液の特性を容易に認識することができる。 If the body fluid fluorescence spectrum information is a comparison result obtained by comparing a sample fluorescence spectrum previously obtained from a body fluid sample with a fluorescence spectrum actually obtained from a body fluid, the observer can easily recognize the characteristics of the body fluid.
また、前記体液蛍光スペクトル取得手段が、体液を保持する体液保持部を有し、該体液保持部に保持された体液から発せられる蛍光を受光するものであれば、体液以外の部位、例えば体腔壁等から発せられる蛍光の影響を抑制でき、より信頼度の高い蛍光スペクトルを取得することができる。 In addition, if the body fluid fluorescence spectrum acquisition unit has a body fluid holding unit for holding body fluid and receives fluorescence emitted from the body fluid held in the body fluid holding unit, a part other than the body fluid, for example, a body cavity wall The influence of the fluorescence emitted from the light source can be suppressed, and a more reliable fluorescence spectrum can be obtained.
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。図1は本発明による第1の体液蛍光スペクトル取得装置および第2の体液蛍光スペクトル取得装置を適用した体液蛍光スペクトル取得システムの概略構成図であり、図2は本体液蛍光スペクトル取得システムに搭載されるモザイクフィルタの模式図である。図3は本体液蛍光スペクトル取得システムに搭載される切換フィルタの模式図である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a body fluid fluorescence spectrum acquisition system to which a first body fluid fluorescence spectrum acquisition device and a second body fluid fluorescence spectrum acquisition device according to the present invention are applied, and FIG. 2 is mounted on the main body fluid fluorescence spectrum acquisition system. It is a schematic diagram of a mosaic filter. FIG. 3 is a schematic diagram of a switching filter mounted in the main body liquid fluorescence spectrum acquisition system.
この体液蛍光スペクトル取得システムは、観察部1に波長410nmの励起光Le1を照射して、観察部1から発せられた蛍光による像に基づいた蛍光診断画像をモニタ70に表示し、該蛍光診断画像を観察しながら体液の蛍光スペクトルを取得する蛍光診断画像モード、または通常のカラー画像である通常画像をモニタ70に表示し、該通常画像を観察しながら体液の蛍光スペクトルを取得する通常画像モードにおいて動作するものである。2つのモードの切り替えは、入力部631からの入力操作により行われる。
This body fluid fluorescence spectrum acquisition system irradiates the
蛍光診断画像モードにおいては、まず、波長410nmの励起光Le1が照射された観察部1から発せられた蛍光から波長帯域430nm〜530nmの狭帯域蛍光画像データと、波長帯域430nm〜700nmの広帯域蛍光画像データとを取得し、近赤外光である参照光Lsを照射された観察部1の反射光からIR反射画像を取得し、狭帯域蛍光画像データの画素値を広帯域蛍光画像データの画素値で除算した規格化蛍光演算値を求め、該規格化蛍光演算値に基づいて色情報を作成し、IR反射画像の画素値に基づいて輝度情報を作成し、両画像情報を合成した蛍光診断画像をモニタ70上に表示するものである。また、使用者はモニタ70上に表示された蛍光診断画像を観察し、観察部1内に存在する体液2へ石英ファイバ53を接触させ、石英ファイバ53を介して体液2へ波長410nmの励起光Le2を照射して、これにより生じた蛍光を石英ファイバ53により検出し、予め記憶部546に記憶されている体液サンプルから取得したサンプル蛍光スペクトルと、体液2から発せられた蛍光の蛍光スペクトルとを比較し、比較結果をモニタ70上に表示するものである。
In the fluorescence diagnostic image mode, first, narrowband fluorescent image data in the wavelength band 430 nm to 530 nm and wideband fluorescent image in the wavelength band 430 nm to 700 nm from the fluorescence emitted from the
通常画像モードにおいては、まず、面順次光(R光Lr、G光Lg、B光Lb)を照射された観察部1の反射像をスコープ部13の先端に設けられたCCD撮像素子117 により撮像して、通常のカラー信号処理により作成した通常画像をモニタ70上に表示する。その後蛍光診断画像モードと同様に、体液の蛍光スペクトルを取得し、サンプル蛍光スペクトルとの比較結果をモニタ70上に表示するものである。
In the normal image mode, first, a reflected image of the
本発明の実施形態である体液蛍光スペクトル取得システムは、図1に示すように、患者の病巣と疑われる部位に挿入されるスコープ部13、体液2の蛍光スペクトル取得用の波長410nmの励起光Le2を射出する光源と、蛍光像撮像用の波長410nmの励起光Le1を射出する光源と、IR反射光像撮像用の参照光Lsを射出する光源と、通常像撮像用の照明光である面順次光(R光Lr、G光LgおよびB光Lb)を射出する光源とを備える照明ユニット23、通常画像データを生成して出力する通常画像処理ユニット33、狭帯域蛍光画像データおよび広帯域蛍光画像データから規格化蛍光演算値を算出し、該規格化蛍光演算値およびIR反射画像の画素値に基づいて第1の蛍光診断情報としの蛍光診断画像データを生成して出力する蛍光画像処理ユニット43、励起光Le2と測定した蛍光の光路を分ける光路分離ユニット50、励起光Le2の照射により体液2から発せられた蛍光を受光し、該蛍光L2の蛍光スペクトルを取得し、該体液の蛍光スペクトルと、予め記憶されているサンプル体液から取得されたサンプル蛍光スペクトルとを比較し、比較結果を出力する蛍光スペクトル比較ユニット51、各ユニットに接続され、動作タイミングの制御を行うコントローラ64、該コントローラ64に接続される入力装置631、モニタ70、励起光Le3および励起光Le3を照射された体液2から発せられる蛍光を導光する石英ファイバ53から構成されている。
As shown in FIG. 1, a body fluid fluorescence spectrum acquisition system according to an embodiment of the present invention includes a
なお照明ユニット24、通常画像処理ユニット33、蛍光画像処理ユニット43、光路分離ユニット50、蛍光スペクトル比較ユニット51およびコントローラ64はプロセッサ部94を構成し、スコープ部13とプロセッサ部94、石英ファイバ53とプロセッサ部94およびプロセッサ部94とモニタ70は、それぞれ図示省略したコネクタにより、接離自在に接続されている。
The
スコープ部13は、内部に先端まで延びるライトガイド131 、CCDケーブル133 および石英ファイバ53が貫通している鉗子口134 を備えている。ライトガイド131 およびCCDケーブル133 の先端部、即ちスコープ部13の先端部には、照明レンズ104 および対物レンズ114 を備えている。CCDケーブル133 の先端部には、微少な帯域フィルタがモザイク状に組み合わされたモザイクフィルタ135 がオンチップされたCCD撮像素子117 が接続され、該CCD撮像素子117 には、プリズム118 が取り付けられている。また、プリズム118 と対物レンズ114 の間には、波長420nm以下の波長の光をカットする励起光カットフィルタ119 が取り付けられている。
The
ライトガイド131 は、励起光Le1用のライトガイド132a、参照光Ls用のライトガイド132bおよび面順次光用のライトガイド132cがバンドルされ、ケーブル状に一体化されており、各ライトガイドは、照明ユニット23へ接続されている。
The
モザイクフィルタ135 は、図2に示すように、430nm〜530nmの波長帯域の光を透過させるバンドパスフィルタである微少な光学フィルタ136aと、430nm〜700nmの波長帯域の光を透過させるバンドパスフィルタである微少な光学フィルタ136bと、全波長帯域の光を透過させる光学フィルタ136cが組み合わされ、各帯域フィルタはCCD撮像素子117 の画素に一対一で対応している。なお、光学フィルタ136aは、励起光Le1が照射された際の狭帯域蛍光画像データ取得用の光学フィルタであり、光学フィルタ136bは励起光Le1が照射された際の広帯域蛍光画像データ取得用の光学フィルタであり、光学フィルタ136cは通常像およびIR反射画像取得用の光学フィルタである。
As shown in FIG. 2, the
照明ユニット24は、蛍光像撮像用の波長410nmの励起光Le1を発するGa-N系半導体レーザ201 および励起光源用電源202 と、波長410nmの励起光Le2を発するGa-N系半導体レーザ204 および励起光源用電源205 と、参照光Lsを発する参照光源207 および参照光源用電源208 と、白色光を射出する白色光源231 、白色光源用電源232 、白色光をR光Lr、G光LgおよびB光Lbに、順次色分解するための切換フィルタ234 およびフィルタ回転部236 とを備えている。
The
上記切換フィルタ234 は、図3に示すように、R光Lrを透過するRフィルタ235a、G光Lgを透過するGフィルタ235b、B光Lbを透過するBフィルタ235cとから構成されている。
As shown in FIG. 3, the switching
通常画像処理ユニット33は、R光Lr、G光LgまたはB光Lbが照射された時に、モザイクフィルタ135 の光学フィルタ136cと対応する画素で受光した画像データにプロセス処理を施す信号処理回路331 、該信号処理回路331 から出力された画像データをデジタル化するA/D 変換回路332 、デジタル化された画像データを各色毎の画像(R画像、G画像およびB画像)として保存する画像メモリ333 、該画像メモリに保存された各色毎の画像から通常画像データを生成する通常画像生成部334 、通常画像生成部334 から出力された通常画像データをビデオ信号に変換して出力するビデオ信号処理回路335 を備えている。
The normal
蛍光画像処理ユニット43は、励起光Le1または参照光Lsが照射された時に、CCD撮像素子117 で撮像された信号のプロセス処理を行う信号処理回路401 、該信号処理回路401 で得られた画像データをデジタル化するA/D 変換回路402 、蛍光像Zj1を撮像した狭帯域蛍光画像データと広帯域蛍光画像データと、IR反射光像Zsを撮像したIR反射画像とを、異なる記憶領域に保存する画像メモリ431 と、対応する画素毎に、画像メモリ431 に記憶された狭帯域蛍光画像データの画素値を広帯域蛍光画像データの画素値で除算して、第1の特徴量としての規格化蛍光演算値を算出する第1の特徴量取得手段としての蛍光演算値算出部432 と、規格化蛍光演算値に基づいて色情報を割り当て、IR反射画像の画素値に基づいて輝度情報を割り当て、色情報および輝度情報を合成して第1の蛍光診断情報である蛍光診断画像データを生成して出力する蛍光診断画像生成部433 と、蛍光診断画像データをビデオ信号へ変換してモニタ70へ出力するビデオ信号処理回路434 とを備えている。
The fluorescent
光路分離部50はGa-N系半導体レーザ204 から出力される励起光Le2を石英ファイバ53へ入射させ、また逆に石英ファイバ53を通ってくる蛍光を蛍光スペクトル比較ユニット51へ透過させるダイクロイックミラー501 を備える。
The optical
石英ファイバ53の先端部531は、図4に示すように、球状に形成されている。このため、励起光Le2を周囲に効率よく照射し、また体液2から発せられる蛍光L2を効率よく受光できる。また、先端部531の周囲には、体液保持部としての円錐形状のカバー532が取り付けられている。このカバー532は黒アルマイト処理を施されたアルミニウムから形成されている。またカバー532の円錐形の底面部533はアルミニウムにより覆われているが、側面部には、多数の窓部534が設けられている。
The
蛍光スペクトル比較ユニット51は、石英ファイバ53を経た蛍光から励起光Le2の波長を含む波長430nm以下の光をカットする励起光カットフィルタ541 、該励起光カットフィルタ541 を透過した蛍光の蛍光スペクトルを測定するスペクトル分光器543、該スペクトル分光器543 で測定された蛍光スペクトルを記憶する記憶部544 および予め体液サンプルから取得されたサンプル蛍光スペクトル、例えば図5に示すように3人の被験者から取得した胃液サンプルへ励起光Le2を照射して、該胃液から発せられた蛍光の蛍光スペクトルであるサンプル蛍光スペクトルを記憶する記憶部546と、記憶部544へ記憶された被験者の体液、例えば胃液の蛍光スペクトルと、記憶部546へ記憶されたサンプル蛍光スペクトルとを比較し、Aタイプ:サンプル蛍光スペクトルAに近似、Bタイプ:サンプル蛍光スペクトルBに近似、Cタイプ:サンプル蛍光スペクトルCに近似およびDタイプ:該当なしのうちから、適切なタイプを決定して出力する判定部545とを備えている。
The fluorescence
コントローラ64は、各ユニットに接続され動作タイミングを制御している。またコントローラ64には、入力装置631が接続されている。
The
以下、本発明による蛍光内視鏡装置の動作について説明する。まず、蛍光診断画像モードにおける動作について説明する。コントローラ64からの信号に基づき、励起光源用電源202 が駆動され、Ga-N系半導体レーザ201 から波長410nmの励起光Le1が射出される。励起光Le1は、レンズ203 を透過し、ライトガイド132aに入射され、スコープ部13先端まで導光された後、照明レンズ104 から観察部1へ照射される。
The operation of the fluorescence endoscope apparatus according to the present invention will be described below. First, the operation in the fluorescence diagnostic image mode will be described. Based on the signal from the
励起光Le1を照射されることにより生じる観察部1からの蛍光は、集光レンズ114 により集光され、励起光カットフィルタ119 により420nm以下の波長帯域に光がカットされ、プリズム118 に反射して、モザイクフィルタ135 を透過して、CCD撮像素子117 上に蛍光像Zj1として結像される。この際励起光Le1の反射光は、励起光カットフィルタ119 によりカットされるため、CCD撮像素子117 に入射することはない。CCD撮像素子117 では、蛍光像Zj1が受光されて、光電変換され、光の強弱に応じた画像信号に変換されて出力される。
Fluorescence from the
CCD撮像素子117 から出力された信号は、蛍光画像処理ユニット43の信号処理回路401 で、プロセス処理を施され、A/D 変換回路402 でデジタル信号に変換されて、光学フィルタ136aを透過した狭帯域蛍光画像データと光学フィルタ136bを透過した広帯域蛍光画像データに分けて、画像メモリ431 の記憶領域へ記憶される。
The signal output from the
次に参照光LsのIR反射光像Zsを撮像する際の動作を説明する。コントローラ61からの信号に基づき、参照光源用電源208 が駆動され、参照光源207 から近赤外光である参照光Lsが射出される。参照光Lsは、レンズ209 を透過し、ライトガイド112cに入射され、スコープ部11の先端まで導光された後、照明レンズ104 から観察部1へ照射される。
Next, the operation when capturing the IR reflected light image Zs of the reference light Ls will be described. Based on the signal from the controller 61, the reference light
観察部1で反射された参照光Lsの反射光は、集光レンズ114 により集光され、プリズム118 に反射して、モザイクフィルタ135 を透過して、CCD撮像素子117 上にIR反射光像Zsとして結像される。CCD撮像素子117 では、IR反射光像Zsが受光されて光電変換され、光の強弱に応じた画像信号に変換されて出力される。CCD撮像素子117 から出力された信号は、信号処理回路401 で、プロセス処理を施されて出力され、A/D 変換回路402 でデジタル信号に変換されて、光学フィルタ136cを透過した画像データのみが、画像メモリ431 へIR反射画像として記憶される。
The reflected light of the reference light Ls reflected by the
画像メモリ431 へ狭帯域蛍光画像データと、広帯域蛍光画像データと、IR反射画像とが記憶されると、蛍光演算値算出部432 ではまず、隣合う画素毎に、画像メモリ431 に記憶された狭帯域蛍光画像データの画素値を広帯域蛍光画像データの画素値で除算して規格化蛍光演算値を算出する。
When the narrowband fluorescence image data, the broadband fluorescence image data, and the IR reflection image are stored in the
蛍光診断画像生成部433 では、規格化蛍光演算値に基づいて、色情報を割り当てる。通常、正常組織から発せられた蛍光の規格化蛍光演算値は大きく、病変組織から発せられた蛍光の規格化蛍光演算値は小さいので、表示色の差異が明らかになるような疑似カラーを設定することにより、例えば規格化蛍光演算値が大きい方から小さい方へ、順次緑色から赤色へ変化するように色情報を割り当てることにより、観察者は正常組織と病変組織とを識別することができる。
In the fluorescence diagnostic
観察者は、この蛍光診断画像を観察し、観察部1内で体液の蛍光スペクトルを取得する部位を選択し、石英ファイバ53の先端部531をその部位へ手動操作にて誘導する。カバー532で覆われた先端部531が体液2へ浸される、あるいは体液2の存在する部位へ押圧されると、カバー532の窓部534から体液2がカバー532内へ流れ込む。
The observer observes the fluorescence diagnostic image, selects a site from which the fluorescence spectrum of the body fluid is acquired in the
観察者は、入力装置631 を用いて、体液の蛍光スペクトル取得を指定する。まず、コントローラ64からの信号に基づき、励起光源電源205 が駆動され、Ga-N系半導体レーザ204 から波長410nmの励起光Le2が射出される。励起光Le2は、レンズ206 を透過し、ダイクロイックミラー501 に向かう。ダイクロイックミラー501 で反射された励起光Le2は、レンズ502 によって石英ファイバ53 に入射され、スコープ部13の鉗子口134 内を経て、体液2近傍まで導光され、石英ファイバ53の先端部531から体液2へ照射される。
The observer uses the
励起光Le2を照射されることにより体液2から発せられる蛍光L2は、石英ファイバ53の先端部531に入射され、石英ファイバ53およびレンズ502 を経て、ダイクロイックミラー501 へ向かう。なお、石英ファイバ53の先端部531は、カバー532で覆われているため、石英ファイバ53の先端部531が体腔壁へ接触することがない。このため、カバー532内に保持されている体液2から確実に蛍光を取得することができる。また、体液保持部532の底面部533が、アルミニウムにより覆われているため、先端部531が体腔壁の近傍に位置している場合であっても体腔壁から発せられる蛍光の影響を受けることを防止できる。なお、カバー532は、黒アルマイト処理が施されているため、体液保持部532そのものから蛍光が発せられることはない。ダイクロイックミラー501 を透過した蛍光L2は、励起光カットフィルタ541 およびレンズ542 を透過し、スペクトル分光器543 へ入射する。スペクトル分光器543 は、検出した蛍光L2のスペクトルを測定データメモリ544 へ出力する。
The fluorescence L2 emitted from the
判定部545では、記憶部544へ記憶された被験者の体液、例えば胃液の蛍光スペクトルと、記憶部546へ記憶されたサンプル蛍光スペクトルとを比較し、Aタイプ:サンプル蛍光スペクトルAに近似、Bタイプ:サンプル蛍光スペクトルBに近似、Cタイプ:サンプル蛍光スペクトルCに近似およびDタイプ:該当なしのうちから、適切な蛍光タイプを決定する。また体液2の蛍光スペクトルおよび決定した蛍光タイプをモニタ70へ出力する。
The
モニタ70には、蛍光診断画像、体液の蛍光スペクトルおよび体液の蛍光タイプが表示される。観察者はこれらの表示を見ることにより、観察部1の性状および体液の性状を知ることができる。
The
次に通常画像モードにおける動作を説明する。観察者は、入力装置631を用いて、通常画像モードを選択する。通常画像モードにおいては、面順次光の照射が照射され、通常像が撮像されて、通常画像データが生成され、モニタ70にカラー画像である通常画像が表示される。撮像に先立ち、観察者はスコープ部13を、被験者の体腔内に挿入し、スコープ部13先端を観察部1の近傍に誘導する。
Next, the operation in the normal image mode will be described. The observer uses the
最初に、R画像を取得する際の動作を説明する。コントローラ64からの信号に基づき、白色光源用電源232 が駆動され、白色光源231 から白色光が射出される。白色光は、集光レンズ233 により集光され、切換フィルタ234 を透過する。切換フィルタ234 では、コントローラ64からの信号に基づいて、Rフィルタ235aが光路上に配置されている。このため、白色光は、切換フィルタ234 を透過するとR光Lrとなる。R光Lrは、ライトガイド132cに入射され、スコープ部13の先端まで導光された後、照明レンズ104 から観察部1へ照射される。
First, an operation when acquiring an R image will be described. Based on the signal from the
観察部1で反射されたR光Lrの反射光は、集光レンズ114 により集光され、プリズム118 に反射して、CCD撮像素子117 上にR光反射光像Zrとして結像される。CCD撮像素子117 により出力された画像データの中で、モザイクフィルタ135 の光学フィルタ136cと対応する画素で受光した信号のみが、通常画像処理ユニット33の信号処理回路331 で、プロセス処理を施されR画像データとして出力され、残りの信号は破棄される。R画像データは、A/D 変換回路332 でデジタル信号に変換されて、画像メモリ333 のR画像の記憶領域へ記憶される。以後、同様な動作によりG画像およびB画像が取得され、それぞれ、画像メモリ333 のG画像の記憶領域およびB画像の記憶領域へ記憶される。
The reflected light of the R light Lr reflected by the
R画像、G画像およびB画像が画像メモリ333 に記憶されると、表示タイミングに合わせて通常画像生成部334 において、3色の画像から通常画像データが生成され出力される。ビデオ信号処理回路335 では、通常画像データをビデオ信号に変換し、モニタ70に出力する。モニタ70には、カラー画像である通常画像が表示される。
When the R image, the G image, and the B image are stored in the
観察者は、この通常画像を観察し、観察部1内で体液の蛍光スペクトルを取得する部位を選択し、石英ファイバ53の先端部531をその部位へ手動操作にて誘導する。カバー532で覆われた先端部531が体液2へ浸される、あるいは体液2の存在する部位へ押圧されると、カバー532の窓部534から体液2がカバー532内へ流れ込む。以下蛍光診断画像モードを選択している場合と同様に、体液2の蛍光スペクトルを検出し、蛍光タイプを決定し、蛍光スペクトルおよび蛍光タイプをモニタ70へ出力する。
The observer observes this normal image, selects a part from which the fluorescence spectrum of the body fluid is acquired in the
モニタ70には、通常画像、体液の蛍光スペクトルおよび体液の蛍光タイプが表示される。観察者はこれらの表示を見ることにより、観察部1の性状および体液2性状を知ることができる。
The
以上の説明であきらかなように、蛍光診断画像モードでは、観察者は、モニタ70に表示された観察部1の蛍光診断画像に基づいて選択した所望の部位に存在する体液2の蛍光スペクトルに基づいて取得された蛍光タイプを確実に知ることができ、また蛍光診断画像、体液の蛍光スペクトルおよび蛍光タイプを併せて観察することができる。さらに、観察者は、蛍光診断画像に表されている組織性状に基づいて、体液の蛍光スペクトルを検出する部位を選択することができ、装置の利便性が向上する。
As apparent from the above description, in the fluorescence diagnostic image mode, the observer is based on the fluorescence spectrum of the
通常画像モードにおいても、観察者は、モニタ70に表示された観察部1の通常画像に基づいて選択した所望の部位に存在する体液2の蛍光スペクトルに基づいて取得された蛍光タイプを確実に知ることができ、また蛍光診断画像、体液の蛍光スペクトルおよび蛍光タイプを併せて見ることができる。
Even in the normal image mode, the observer surely knows the fluorescence type acquired based on the fluorescence spectrum of the
また、体液保持部としてのカバーを有し、該体液保持部に保持された体液から発せられる蛍光を受光するものであれば、体液以外の部位、例えば体腔壁等から発せられる蛍光の影響を抑制でき、より信頼度の高い蛍光スペクトルを取得することができる。 In addition, if it has a cover as a bodily fluid holding part and receives fluorescence emitted from the bodily fluid held in the bodily fluid holding part, the influence of the fluorescent light emitted from a part other than the bodily fluid, such as a body cavity wall, is suppressed. And a fluorescence spectrum with higher reliability can be obtained.
なお、石英ファイバ53を鉗子口134から取り外すことにより、鉗子口134は、例えば生検を行うための鉗子等を通すために使用することができる。
In addition, by removing the
また、本実施の変形例として、図6に示すように、鉗子口134の先端部141に体液を保持可能な体液保持エリア142を設けたもの、あるいは図7に示すような鉗子口134の先端部141に体液が流入可能な窓部143を有する蓋体144を設けたものなどが考えられる。なお、この場合には、鉗子口134の先端部141が本発明の体液保持部として機能するものである。これらの体液保持部を設けたシステムを用いる場合には、まず石英ファイバ53の先端部531を鉗子口134の先端部141へ配置し、その状態で内視鏡の先端部、すなわち、鉗子口134の先端部141へ設けられた体液保持部を、体液中に浸す、あるいは体液が存在する部位に押圧する。体液2が体液保持部内へ流れ込んだ状態で、体液2から発せられる蛍光を取得する。この場合にも、石英ファイバ53の先端部531が体腔壁へ接触することがないため、体液保持部内に保持されている体液2から確実に蛍光を検出することができる。なお、体液保持部内は、黒アルマイト処理等により、蛍光が発せられないように形成されている。また、図6に示す変形例では、石英ファイバ53を鉗子口134から取り外すことにより鉗子口134を通常の鉗子口134として使用することができる。また図7に示す変形例では、鉗子口134の先端から蓋体144を取り外し、かつ石英ファイバ53を鉗子口134から取り外すことにより鉗子口134を通常の鉗子口134として使用することができる。
Further, as a modification of the present embodiment, as shown in FIG. 6, the
なお、石英ファイバ53の周囲に被覆管を設け、該被覆管の先端部へ体液保持エリア142あるいは蓋体144を設けてもよい。
A cladding tube may be provided around the
また、本実施の形態では、半導体レーザ201 と、および励起光源用電源202 と、蛍光診断画像撮像用の励起光Le1を発する半導体レーザ201と、体液の蛍光スペクトル検出用の励起光Le2を発する半導体レーザ204 とを別個に設けたが、一つの半導体レーザにより兼用してもよい。また、本実施の形態においては、半導体レーザ204から射出される体液の蛍光スペクトル検出用の励起光Le2を、石英ファイバ53により内視鏡先端まで導光したが、これに限定されるものではなく、例えば図8に示すように、内視鏡先端に
体液の蛍光スペクトル検出用の励起光Le2を射出する半導体レーザ201aを設けてもよく、照明ユニット24が小型化できる。また、石英ファイバ53を図8に示すように、鉗子口134内を介さずに、内視鏡のスコープ部13本体内に埋め込んでもよい。このような構成とすることにより、鉗子口134を他の機器の挿入に使用することができ、体液2の蛍光スペクトルの取得と、例えば生検等を並行して行うことができる。なお、このように石英ファイバ53を内視鏡のスコープ部13本体内に埋め込む場合には、図6あるいは図7に示すような体液保持部を石英ファイバ53の先端部近傍へ設けてもよい。
In the present embodiment, the
また、本実施の形態においては、体液保持部を石英ファイバ53の先端部あるいは鉗子口134の先端部へ設けたが、これに限定されるものではなく、体液を保持可能な部位であればいかなる部位に設けられるものであってもよい。例えば図9に示すように、内視鏡のスコープ部13とプロセッサ部94の間に、体液保持部である体液だまり14を設け、内視鏡のスコープ部13内に吸引管15を通し、該吸引管15により所望の部位の体液2を体液だまり14まで吸引してもよい。なおこの場合には、石英ファイバ53の先端部531は、この体液だまり14内へ配置される。体腔壁などから発せられる蛍光の影響を完全に無くすことができ、検出した蛍光スペクトルの信頼性が向上する。また、このような構成とすることにより、吸引した体液2の蛍光スペクトルを即座に取得することができ、通常画像あるいは蛍光画像と、該通常画像あるいは蛍光画像内の所望の部位に存在する体液2の蛍光スペクトルとをリアルタイムに表示することができる。また、吸引管15を鉗子口134から取り外すことにより、鉗子口134は、例えば生検を行うための鉗子等を通すために使用することができる。
Further, in the present embodiment, the body fluid holding part is provided at the tip part of the
1 観察部
2 体液
13 スコープ部
24 照明ユニット
30 撮像処理ユニット
33 通常画像処理ユニット
43 蛍光画像処理ユニット
50 光路分離ユニット
51 蛍光スペクトル比較ユニット
53 石英ファイバ
64 コントローラ
70 モニタ
131 ライトガイド
134 鉗子口
135 モザイクフィルタ
117 CCD撮像素子
234 切換フィルタ
432 蛍光演算値算出部
433 蛍光診断画像生成部
543 スペクトル分光器
546 記憶部
1
13 Scope section
24 Lighting unit
30 Imaging processing unit
33 Normal image processing unit
43 Fluorescence image processing unit
50 optical path separation unit
51 Fluorescence spectrum comparison unit
53 Quartz fiber
64 controller
70 Monitor
131 Light guide
134 Forceps port
135 Mosaic filter
117 CCD image sensor
234 Switching filter
432 Fluorescence calculation value calculation unit
433 Fluorescence diagnostic image generator
543 spectrum spectrometer
546 Memory
Claims (4)
前記観察部内に存在する、励起光が照射された体液から発せられた蛍光を受光し、該受光した蛍光の蛍光スペクトルを検出し、該蛍光スペクトルに基づいた体液蛍光スペクトル情報を取得する体液蛍光スペクトル情報取得手段と、
前記蛍光画像取得手段により生成された蛍光画像および前記体液蛍光スペクトル情報取得手段により取得された蛍光スペクトル情報を表示する表示手段とを備えたことを特徴とする体液蛍光スペクトル取得装置。 A fluorescence image acquisition unit that captures an image of fluorescence emitted from an observation unit irradiated with excitation light, and generates a fluorescence image based on the captured image of fluorescence;
A body fluid fluorescence spectrum that receives fluorescence emitted from body fluid irradiated with excitation light and detects fluorescence spectrum of the received fluorescence and obtains body fluid fluorescence spectrum information based on the fluorescence spectrum. Information acquisition means;
A bodily fluid fluorescence spectrum acquisition apparatus comprising: a fluorescence image generated by the fluorescence image acquisition means; and a display means for displaying fluorescence spectrum information acquired by the body fluid fluorescence spectrum information acquisition means.
前記観察部内に存在する、励起光が照射された体液から発せられた蛍光を受光し、該受光した蛍光の蛍光スペクトルを検出し、該蛍光スペクトルに基づいた体液蛍光スペクトル情報を取得する体液蛍光スペクトル情報取得手段と、
前記通常画像取得手段により生成された通常画像および前記体液蛍光スペクトル情報取得手段により取得された体液蛍光スペクトル情報を表示する表示手段とを備えたことを特徴とする体液蛍光スペクトル取得装置。 Normal image acquisition means for capturing a reflected image of the observation unit irradiated with illumination light and generating a normal image based on the reflected image;
A body fluid fluorescence spectrum that receives fluorescence emitted from body fluid irradiated with excitation light, detects fluorescence spectrum of the received fluorescence, and acquires body fluid fluorescence spectrum information based on the fluorescence spectrum. Information acquisition means;
A bodily fluid fluorescence spectrum acquisition apparatus comprising: a display unit that displays a normal image generated by the normal image acquisition unit and a bodily fluid fluorescence spectrum information acquired by the bodily fluid fluorescence spectrum information acquisition unit.
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