JP2006526767A - 多重の励起−発光対と、同時多チャンネル画像検出器とを用いる、蛍光結像方法と装置 - Google Patents
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Abstract
本発明は、多重の励起−発光対を用いる蛍光結像用方法と装置とに関するものである。対象物体は、少なくとも２つのスペクトル領域の光によって照明され、少なくとも２つのスペクトル領域内で蛍光発光を生成する。放射された光は、解析のために、収集され、そして、分離される。
Description
発明の技術分野
顕微鏡、内視鏡、望遠鏡、カメラ等の種々の光学装置は、惑星、植物、岩石、動物、細胞、生体組織、蛋白質、ＤＮＡ、半導体装置等の、光と対象物との相互作用を、見る又は解析することを助けるものである。その結果、対象物と光の相互作用からの、反射光、及び／又は、発光した光は、多帯域スペクトル画像を提供する。該画像は、物理構造に関する有益な情報（形態学的画像データ）、及び／又は、化学構造、基礎構造、及び／又は、対象物体の特性に関するスペクトル画像情報をもたらす。ルミネセンスや蛍光のような、これらの光発光画像は、また、視覚化を増すために用いる色素、薬、治療用中間物、又は、その他の作用物質のような、内因性薬物、又は、外因性物質を評価する手段を、提供する。
顕微鏡、内視鏡、望遠鏡、カメラ等の種々の光学装置は、惑星、植物、岩石、動物、細胞、生体組織、蛋白質、ＤＮＡ、半導体装置等の、光と対象物との相互作用を、見る又は解析することを助けるものである。その結果、対象物と光の相互作用からの、反射光、及び／又は、発光した光は、多帯域スペクトル画像を提供する。該画像は、物理構造に関する有益な情報（形態学的画像データ）、及び／又は、化学構造、基礎構造、及び／又は、対象物体の特性に関するスペクトル画像情報をもたらす。ルミネセンスや蛍光のような、これらの光発光画像は、また、視覚化を増すために用いる色素、薬、治療用中間物、又は、その他の作用物質のような、内因性薬物、又は、外因性物質を評価する手段を、提供する。
医療用画像処理、より詳しくは、内視鏡検査において、反射白光、自然の生体組織による自己蛍光、ルミネセンス、化学的発光、近赤外放射、そして、他のスペクトルは、生体組織を視覚化し、且つ、診査情報を収集する手段を提供する。生体組織の形態の視覚化に加えて、電磁スペクトルの種々の部品内における、光の相互作用は、化学情報を収集するのに用いられている。内視鏡検査用の、３つの一般的なリアルタイム撮像モダリティが、白光反射撮像と、蛍光発光と、近赤外撮像モダリティとを含んでいる、ということは重要なことである。
内視鏡検査において、従来の白光結像は、典型的には、表面形態を見たり、目標を定めたり、外から内部器官を診たりするのに用いられていた。呼吸器や胃腸の管を診るための装置は、よく知られている。蛍光結像は、近年開発されたものであり、生体組織の自己蛍光は、初期癌を検出するのに有効利用されている。同様に、種々の自然な状態、そして、例えば、蛋白質による生体組織の標識化のような、科学的な相互作用が促された状態の診断が、蛍光を用いて達成されている。蛍光タグの付された、単クーロン抗体は、特別な細胞蛋白質をラベル付けするのに用いられている。該細胞は、順に、光学的に、検出、及び／又は、測定されるものである。
蛍光結像は、健康な生体組織から病変組織を分離する境界を定めるのを助けると同時に、病変を検出する手段を提供するものである。この状況において、これらの方法は、上皮組織内の初期癌の検出に用いられている。皮膚以外にも、上皮組織結像は、通常、内視鏡を用いて実行されている。内視鏡は、呼吸器（肺）の管や胃腸の管のような種々の内部器官を診ることができるようにするものである。生体組織の表面は、通常、平坦ではなく、それ故、生体組織を照明するのに用いられている配光と、集光の効率とは、撮像画素の違いによってかなり変化する。これらの状態、そして、内視鏡による結像に関するその他の変化を、補償するため、正規化方法が採用されている。正規化方法は、形状と光学的な不均一とを整えるのを助け、理想的には、必要な画像をより診断に有益なものにするために、採用されている。典型的には、この画像正規化は、ある１つの画像（基準画像）を取得し、該画像を第２画像（診断画像）に最も整合（いわゆる位置合わせ又はレジストリングと呼ばれているもの）し、且つ、基準画像を、診断画像の１以上の画素を補正し、処理するのに用いることを含んでいる。これらの内視鏡による結像方法は、時に、２チャンネル、又は、多重チャンネル結像と呼ばれている。最新の装置では、典型的な画像が、ディジタル信号の状態で、取得、処理され、そして、混成、整合、色付けされ、又は、換言すれば、モニターなどの表示装置に出力する前処理が施される。
以下に用いる“光変調器”とは、波長の変更、強度の変更、電磁放射の種々のスペクトルの時間ゲート調整の内の少なくとも１つを行う、単体の装置、又は、光学及び／又は電気光変換器の組合せのことを意味する。種々のフィルター、フィルター・ホィール、レンズ、ミラー、マイクロミラー・アレイが、単独、又は、組み合わせた状態で、上記光変調器を構成するのに用いられている。本発明のある実施例では、２つの光変調器が用いられている。一方の光変調器は、変調光源スペクトルに関連付けられており、これによって、対象物体を詮索（照明）することができるようになっている。第２光変調器は、物体と相互作用して戻ってきた、反射、及び／又は、発光した光を処理するのに用いられる。生体内内視鏡を用いるような場合、光源の照明の相互作用は、肺の生体組織とのものであり、反射光は、種々の反射、再発光したスペクトルを含んでいるものである。
種々のスペクトル光は、有効に用いることができる。例えば、近赤外光は、生体組織の酸化を測定するのに用いることができ、更に、通る血液を視覚化し、測定しやすくするものである。これらの特性は、例えば、生体検査が正確な位置で行われたことを確認するのに用いられる。更に、本発明では、最近、見いだされた、近赤外スペクトル帯の生体蛍光特性を有効利用することについて、既存のスペクトル帯結像との組合せにおいて、検討している。
従来技術の説明
Fulghumによる、米国特許No.6,364,829、"Autofluorescence imaging system for endoscopy"では、（微小蛍光を含む）可視光と、（生体組織自己蛍光を促す能力のある）紫外線光の両方を提供するのに用いられる、広帯域光源について、検討している。画像は、例えば、内視鏡の先端部分に設けられた単一の画像検出器によって、検出される。電子手段が、生体組織のような対象物と相互作用するのに用いられる、光源照明スペクトルを切り換える（変調する）のに設けられている。種々の光源、フィルター・ホィール、シャッター、ミラー、ダイクロイックミラー、スペクトル、光源、強度、そして、タイミング図は、従来技術で、検討されたものであり、それ故、以下、参照することによって含まれるものである。
Fulghumによる、米国特許No.6,364,829、"Autofluorescence imaging system for endoscopy"では、（微小蛍光を含む）可視光と、（生体組織自己蛍光を促す能力のある）紫外線光の両方を提供するのに用いられる、広帯域光源について、検討している。画像は、例えば、内視鏡の先端部分に設けられた単一の画像検出器によって、検出される。電子手段が、生体組織のような対象物と相互作用するのに用いられる、光源照明スペクトルを切り換える（変調する）のに設けられている。種々の光源、フィルター・ホィール、シャッター、ミラー、ダイクロイックミラー、スペクトル、光源、強度、そして、タイミング図は、従来技術で、検討されたものであり、それ故、以下、参照することによって含まれるものである。
Wagnieresによる、米国特許No.6,148,227、"Diagnosis apparatus for the picture providing recording of fluorescing biological tissue regions"では、蛍光結像用の照明スペクトルと構成要素について、検討されている。ある実施例において、赤と緑の構成要素は、独立した信号処理を行うＣＣＤ検出器の離れた位置に、向けられていた。
Freitagによる、米国特許No.6,061,591、"Arrangement and method for diagnosing malignant tissue by fluorescence observation"では、蛍光をシミュレートする、ストローブ白光照明光源と、レーザーとについて検討されている。択一的に、所望の蛍光スペクトルが、単一のランプ、例えば、水銀キセノン灯から分けられ、且つ、供給される。（蛍光を赤と緑の構成要素に分けるフィルターと同様の赤、緑、青のフィルターを有している）フィルター・ホィールと、時間調節に必要な物とが、また、求められている。白光画像と、蛍光画像との取得は、順に実行されるが、両方ともモニターに表示することができる。米国特許No.6,061,591に記されている種々の図は、本発明で考慮したのと同じ白光について記されている。
米国特許No.6,061,591に記されているシステムは、白光と蛍光とを交互に切り替えることができる、１０Ｈｚ又はそれ以上の表示速度で行う、電気的な、視覚化方法を提供するものである。他の従来技術（例えば、後述する米国特許No.5,647,368）とは異なり、フルカラーの正常可視光結像と、蛍光結像と、の切り換えは、操作者によって行われる物理的光変調（切り替え）よりもむしろ、電気的切り替えによって、達成される。米国特許No.6,061,591では、また、内視鏡の遠位端における、紫外線領域から濃紫にかけての波長の蛍光励起光、だけでなく、本発明の種々の実施例の照明光源としても考慮された、対象物体を紫外線照明するための窒化ガリウムレーザーダイオードと水銀アーク灯との使用、について検討している。また、重要なことであるが、米国特許No.6,061,591では、内視鏡の幾つかの制限について、より詳しくは、光ファイバーの紫外線透過特性に関する制限について、検討されている。これらの制限の幾つかは、Ferguson/Zengによる、２００２年８月２３日前後の同時継続出願である米国特許出願No.10/226,406、"Non-coherent fiber optic apparatus and imaging methods"に記載されている。
Schulzによる、米国特許No.6,019,719、"Fully auotclavable electronic endoscope"では、結像用に、内視鏡の遠位端に配置された、対物レンズと、結晶フィルターと、赤外線フィルターと、ＣＣＤチップとについて、検討されている。
Heimbergerによる、米国特許No.5,930,424、"Device for connecting a fiber optic cable to the fiber optic connection of an endoscope"では、光源から内視鏡へのように、装置を結合する種々の状況について検討されている。
Hafeleによる、米国特許No.5,926,213、"Device for correcting the tone of color pictures recorded by a video camera"では、階調補正を機能させる回転変換器について検討されている。色補正、更正や正規化は、画像データの量子化や画像比較に有益であり、且つ、本発明の種々の実施例でも考慮されているものである。
Placicによる、米国特許No.5,827,190、"Endoscope having an integrated CCD sensor"では、照明光源と、生体組織と組織病とに関する種々の信号を検出するセンサと、について検討されている。
Zengによる、米国特許No.5,647,368、"Imaging system for detecting diseased tissue using native fluorescence in the gastrointestinal and respiratory tract"では、内視鏡によって白光と蛍光とをもたらす水銀アーク灯を使用することによって、異常な、即ち、病変組織内の影響を検出し、区別することについて、検討されている。
MacAulayによる、米国特許No.5,590,660、"Apparatus and method for imaging diseased tissue using integrated autofluorescence "では、病変組織結像用に、光源に必要なものと、光センサと、自己蛍光画像を正規化するための背景画像を提供する手段と、について検討されている。
Placicによる、米国特許No.5,769,792、"Endoscopic imaging system for diseased tissue"には、更に、光源と、正常な生体組織と病変組織とで異なる、自己蛍光画像のスペクトル強度帯からの情報を抽出する手段と、について検討されている。
Zengによる、２０００年、１２月１９日前後の同時継続出願である米国特許出願No.09/741,731、"Methods and apparatus for fluorescence and reflectance imaging and spectroscopy and for contemporaneous measurements of electromagnetic radiation with multiple measuring devices"（米国公報No.2002/0103439の一部係属）では、同時に結像とスペクトロスコピーとを行うが、多重結像と、関連するスペクトロスコピーとのモダリティが順に設けられているモードを提供する、同時発生方法について検討されている。本発明では、種々の好ましい波長において、同時に多様な結像を実行する、方法が記載されている。Zengの従来技術とは異なり、Zengによる本発明は、波長スペクトルの画像と測定値とを求めるものではなく、代わりに、同時に多様な結像を提供するものであり、ここで、決められたスペクトル内にある全ての複数の画像が、表示、及び／又は、分析のために、検出され、そして、取得される。
Gombrichによる、米国特許No.5,999,844、"Method and apparatus for imaging and sampling diseased tissue using autofluorescence"では、個々に分離した構成要素や捕獲ユニット内に生体を置くだけでなく、励起光を受け取る、複数の画像検出器について検討されている。
Irionによる、米国特許No.6,212,425、"Apparatus for photodynamic diagnosis"では、光誘導性反応、又は、内因性蛍光を用いることによって、病変組織を検出し、そして、光を治療用に届け、又は、例えば、順に治療を行う化合物をシミュレートする、内視鏡結像について検討されている。
Kannoによる、米国特許No.4,884,133、"Endoscope light source apparatus"では、光源と、光導管と、内視鏡の使用のためにこれらの構成要素を制御するものについて、検討されている。
内視鏡と結像装置については、更に、Ferguson/Zengによる、同時継続出願である米国特許出願No.10/226,406、"Non-coherent fiber optic apparatus and imaging methods"において検討されている。該出願では、他の事項にまじって、内視鏡などの光ファイバー装置の幾つかの制限を克服するための装置について、検討されている。
Kanekoによる、米国出願No.5,749,830、"Fluorescent endoscope apparatus"では、２つの光源、即ち、第１の光源は、白光のためのもの（例えば、灯）であり、第２の光源は、蛍光のためのもの（例えば、ヘリウム・カドニウム・レーザー）であり、スペクトルを詮索するものについて検討されている。Kanekoによる出願は、また、単一の検出器の経路に設けられたフィルター・ホィールを、採用している。多様な結像のために、フィルター・ホィールは、複数のフィルター（例えば、図４ａ内の３、図４ｂ内の５）を有している。該出願は、２つの撮像モダリティ（図７の１１０）を表示しているが、同時に、リアルタイムで多様な結像を行うことについては、検討していない。この従来技術は、本発明の中で用いた、合成光源、同期、フィルター・ホィール（８３０）等の幅広い問題点について検討しており、以下に参照することによって含まれるものである。
Zeng等によって、２００３年５月８日に出願された同時係属出願である、"Real time contemporaneous multimodal imaging and spectroscopy uses thereof"は、また、参照することによって含まれるものである。
発明の要約
従来技術とは異なり、本発明は、２つの励起−発光対を用いることによって、同時に、２つの蛍光画像を励起し、且つ、取得する。第１対において、青励起波長帯λ1-Iは、生体組織を照明し、緑／赤波長領域λ1-E内におけるスペクトル発光を提供する蛍光を、励起するのに用いられる。この励起−発光対（λ1-I、λ1-E）について、我々は、癌や前癌状態の組織のような、病変組織は、健康な生体組織よりも、かなり低い蛍光を有していることに気づいた。
従来技術とは異なり、本発明は、２つの励起−発光対を用いることによって、同時に、２つの蛍光画像を励起し、且つ、取得する。第１対において、青励起波長帯λ1-Iは、生体組織を照明し、緑／赤波長領域λ1-E内におけるスペクトル発光を提供する蛍光を、励起するのに用いられる。この励起−発光対（λ1-I、λ1-E）について、我々は、癌や前癌状態の組織のような、病変組織は、健康な生体組織よりも、かなり低い蛍光を有していることに気づいた。
第２励起−発光対は、第１対から十分に離れるように選ばれ、これによって、スペクトルの重なりを最小化又は削除し、これら２つの励起−発光対を同時に検出できるようにする。より詳しくは、第２照明スペクトルλ2-Iは、赤／近赤外帯で選ばれ、より長い赤／近赤外波長λ2-Eにおける蛍光発光を促すように用いられる。これらの照明帯λ1-I、λ2-Iは、上述した励起−発光対の単独又は組合せを有効利用する反射光を、生成する。
我々は、この第２励起−発光対（λ2-I、λ2-E）について、特に有益な生体組織の特性を見いだした。これは、この第２励起−発光対（λ2-I、λ2-E）が、癌や前癌の生体組織等の病変組織に対し、従来技術で述べたのとは異なる生体組織の特性、即ち、全く逆の蛍光強度を示すことである。典型的には、他の波長で照明された病変組織は、正常な生体組織よりも、同じ又は低い強度の蛍光を励起する。λ2-Iで照明されると、蛍光は、反対に変化する強度、即ち、正常な生体組織よりも病変組織の方が高い強度を提供する。更に検討されているように、これらの特性は、画像の正規化、検出感度、そして、それ故、画像の診断での実用性を、改善するのに、独自に有効利用することができるものである。本発明の目的を達成するため、独自の光変調と、検出器と、システムコントロールとが、用いられ、そして、以下に更に検討される。
発明の詳細な説明
内視鏡システムのような、光学装置は、生体組織を照明するために使用されたスペクトル帯と、反射、発光した光を検出するために与えられた条件とを、描き、識別することができ、且つ、反射、発光した光は、この光と、生体組織のような対象物体との相互作用から、結果として生じるものである。
内視鏡システムのような、光学装置は、生体組織を照明するために使用されたスペクトル帯と、反射、発光した光を検出するために与えられた条件とを、描き、識別することができ、且つ、反射、発光した光は、この光と、生体組織のような対象物体との相互作用から、結果として生じるものである。
その結果、図１ａ、１ｂには、生体組織の自己蛍光結像用の２チャンネル撮像モダリティ（異なる点と比率とを画像化するもの）の従来技術が示されており、これらの図は、Alfanoによる米国特許No.5,413,108、"Method and apparatus for mapping a tissue sample for and distinguishing different regions thereof based on luminescence measurements of cancer-indicative native fluorophor"に記載されている、内視鏡による結像処理原理を示すものである。
更に確認されるように、米国特許No.5,413,108における、２つの発光は、実質重複したスペクトル帯を有している。それ故、関連するスペクトル画像は、順に撮られる必要があり、つまり、２つの発光画像は、時間領域内で分離されている。
図１ａ（従来技術）は、システムライン１１０の上に示されている、入力スペクトル１１２と、システムライン１１０の下側に示されている、信号、即ち、出力スペクトル１１４とを示している。この状況において、矢印１２１で表されている、ＵＶ波長λ1-Iは、生体組織の自己蛍光を励起するのに、主として用いられる。結果として現れる発光は、青／緑波長領域内で生じ、この青／緑発光波長λ1-Eの第１画像は、矢印１５１で示すように、時間間隔Ｔ１内に得られる。また、正常な生体組織１０１、癌組織１０６の典型的な発光曲線が、示されている。
図１ｂに示す、第２時間Ｔ２では、記号１２２によって定められる、異なるＵＶ/青波長λ2-Iが、生体組織を照明するのに用いられている。この場合も、入力スペクトル１１６は、ライン１１０の上に示されており、信号、即ち、出力スペクトル１１８は、ライン１１０の下側に示されている。照明波長１２２は、生体組織の自己蛍光を励起するのに用いられている。自己蛍光は、この場合、記号１５２によって定められている、青／緑波長領域λ2-E内で生じる。第２画像は、この時間間隔Ｔ２内に得られる。
２つの画像の比率、及び／又は、異なる点は、診断目的で、新しい画像を、計算し、且つ、生成するのに用いられる。上記構成の１つの利点は、連続して（第１時間間隔Ｔ１、第２時間間隔Ｔ２）２つの画像を得るのに、画像検出器が１つで良いということである。この構成の不利点は、以下のことを強要されることである。というのは、２つの画像は、同じ発光波長が割り当てられており、それ故、例えば、光学手段を用いて、空間内で分離することができず、それ故、時間領域（Ｔ１、Ｔ２)を分離しなければならないということである。
この制限は、標的器官が呼吸や体の動作によって無意識に動くため、生体内での画像処理用の正規化処理（画像の整合や記録）を、より難しくしている。
Alfanoによる、米国特許No.6,091,985、"Detection of cancer and precancerous conditions in tissues and/or cells using native fluorescence excitation spectroscopy"には、更に、励起波長λ1-Iを選択しても、λ1-Eにおける発光が、正常な生体組織と病変組織、例えば、癌、前癌状態の組織とを区別することはできないが、一方で、励起波長λ2-Iを選択すると、λ2-Eにおける発光が、正常な生体組織と病変組織との区別ができるようになる、ということが提議されている。
Alfanoによる、米国特許No.6,080,584、"Method and apparatus for detecting the presence of cancerous and precancerous cells in a smear using native fluorescence spectroscopy,"には、また、これらの原理について検討されている。
図２（従来技術）は、Placicによる米国特許No.5,507,287、"Endoscopic imaging system for diseased tissue"、また、Placicによる米国特許No.5,769,792、"Endoscopic imaging system for diseased tissue"において検討されている、撮像モダリティを説明するものである。この状況において、内視鏡画像システムでは、ライン２１０の上に入力スペクトル２１２が示されており、ライン２１０の下側に信号、即ち、出力スペクトル２１４が示されている。更に、このモダリティにおいて、記号２２１で定められている、青領域内の単一波長帯λ1-Iは、生体組織の自己蛍光を励起するのに用いられている。２つの蛍光画像、１つ目の緑波長帯λ1-E1内の画像と、次の赤波長帯λ1-E2内の画像とは、共に生成され、それ故、同時に、得ることができるものである。これらの２つの画像は、その後、それぞれ、ビデオモニターの緑と赤とのチャンネルに出力され、これによって、癌などの病変組織の検出と、詳細な描写とを助けるために、疑似カラー画像を表示することができるようになる。
Placicによる、米国特許No.5,507,287は、このモダリティが、正常な生体組織に対する緑の蛍光強度が、癌生体組織よりも非常に高く、正常な生体組織と癌の生体組織に対する赤の蛍光強度が同じ時に、最も良い状態で作用することを認めている。このことは、更に、曲線２０１（正常）と、曲線２０７（病変している、即ち、癌の生体組織）とで表されている。しかし、実際の使用時において、癌の生体組織に対する赤の蛍光強度は、正常な生体組織のものよりも低いが、緑波長帯における違いに比べれば、その違いは小さいものである。換言すれば、赤のチャンネル画像によって、緑のチャンネル画像を正規化することは、あまりよいことではない。このことは、正常な生体組織と病変している生体組織とからの赤の蛍光強度が同じ時、正常な生体組織が明るい緑を表し、病変している領域が赤みを帯びて現れる、という結果を生じる。しかし、病変組織からの赤の蛍光強度が、正常な生体組織のものよりもかなり低い時、病変組織領域は、典型的には、深緑で現れ、これ故、撮像された生体組織表面上の孔や他の形状欠陥を識別することを一層困難にしている。
また、図３（従来技術）は、MacAulayによる、米国特許No.5,590,660、"Apparatus and method for imaging diseased tissue using integrated autofluorescence"を説明するものであり、該特許は、光源に必要な物と、光センサと、自己蛍光画像を正規化する背景画像を提供する手段とについて検討している。入力スペクトル３１２は、システムライン３１０の上に示されている。出力、即ち、信号スペクトル３１４は、システムライン３１２の下側に示されている。
この場合、青励起帯λ1-I（図２のものと同じ）が、生体組織の自己蛍光を励起するのに用いられ、これによって、緑／赤帯λ1-E内において、積分された、蛍光強度は、正常な生体組織に対する発光曲線３０１と、病変している、即ち、癌の生体組織に対する発光曲線３０７との間の違いを有効利用できるようになる。この場合も、病変している生体組織に対する強度は、典型的には、正常な生体組織のものよりも低い。赤／近赤外帯の第２波長λ2-Iは、この波長で、生体組織を照明し、且つ、後方散乱を生成するのに用いられる。このモードにおいて、蛍光画像は、（正常な生体組織と病変組織との違いをはっきりとするため）緑／赤帯に集められ、一方で、反射光又は後方散乱光（赤／近赤外）画像が、集められる。反射光又は後方散乱光（赤／近赤外）画像は、例えば、（緑／赤）蛍光画像を正規化し、これによって、形状の不均一性と光学的不均一性とを最小にするのに用いられる。正常な生体組織と病変組織との間の、後方散乱された赤／近赤外強度の違いは、通常、赤の蛍光強度に関するものの違いに比べ、かなり少ないものであり、これ故、このモダリティは、図２との関連において検討した従来技術に関し、より改善された画像正規化を提供する。
図４は、２つの励起−発光対を用いる、本発明の実施例を示している。この場合も、入力スペクトル４１２は、システムライン４１０の上に示されている。信号、即ち、出力スペクトルは、システムライン４１０の下側に示されている。λ1-I、λ2-Iの様な入力照明スペクトルは、対応する発光の対λ1-E、λ2-Eを提供する生体組織発光を、同時に励起するのに用いられる。発光の対λ1-E、λ2-Eは、２つの蛍光画像が同時に得られるようにするものである。第１対において、青励起波長帯λ1-Iは、生体組織が緑／赤波長領域λ1-E内で蛍光するように、励起するのに用いられる。この励起−発光対（λ1-I、λ1-E）に対し、我々は、癌又は前癌状態の生体組織が、正常な生体組織のものよりも、かなり低い蛍光信号を有している、ということに気づいた。このことは、更に、正常な生体組織用の生体組織発光曲線４０１と、病変（癌の生体組織）の曲線４０７と、によって、表されている。第２励起−発光対（λ2-I、λ2-E）は、十分に離れるように選ばれ、これによって、蛍光画像の同時検出ができるように、干渉（スペクトルの重なり）を減少又は削除するようになっている。特に、生体組織は、より長い赤／近赤外波長λ2-E内において、蛍光を促すため、赤／近赤外波長λ2-Iを使用することによって、照明（励起）される。この第２励起−発光対（λ2-I、λ2-E）に対し、我々は、癌又は前癌の生体組織が、正常な生体組織よりもかなり高い蛍光を有していることに気づいた。
独自のハードウェア構成が用いられ、これによって、生体組織が同時にλ1-I、λ2-Iで照明され、同時に、蛍光画像（λ1-E、λ2-E）が得られるようになる。この構成は、以下の図５ａ、５ｂ、６ａ、６ｂと共に、更に検討される。λ2-Eの画像は、形状要因と照明ビームの不均一とに起因して生じた不均一性のため、λ1-Eの画像の正規化を行う。λ1-E画像とλ2-E画像との組合せは、また、図１、２、３との関連において検討した従来技術に比べ、病変組織と正常な生体組織との差異を改善する。というのは、正常な生体組織と病変組織の間の蛍光強度は、この場合、逆の方向に変化するものであり、即ち、帯λ1-E内において、正常な生体組織は、典型的には、病変組織よりも強度が高く、一方で、帯λ2-E内において、正常な生体組織は、典型的には、病変組織よりも強度が低い、ためである。
図１、３との関連において検討した従来技術において、２つの画像の内の１つは、正常な生体組織と病変組織との間に同じ信号強度を有している一方で、他の画像は、異なる信号強度を有している。図２との関連において検討した従来技術において、両方の画像の信号強度は、正常な生体組織から病変組織へと減少し、正常な生体組織と病変組織との間の差異は、緑と赤との結像帯における、減少の程度の違いから生じる。
図５ｂは、２つの励起−発光対に必要な本発明のハードウェアの実施例を示している。スペクトル３ ５２１と示されている、検討した励起波長は、生体組織を詮索するのに用いられ、且つ、スペクトル４ ５２５（図５ａを参照）と示されている、発光と反射光とを生成するのに用いられる。４００ｎｍ〜４５０ｎｍ帯にある第１励起波長帯λ1-I ５２２は、４７０ｎｍ〜６００ｎｍのスペクトル帯にあり、第１発光−励起対を構成している生体組織の蛍光λ1-E ５２７を、生成する。近赤外スペクトル域、この場合、６１０ｎｍ〜６４０ｎｍの範囲内にある第２励起波長帯λ2-I ５２３は、６５０ｎｍより上で生じ、第２励起−発光対を構成している第２蛍光発光λ2-E ５２９を、提供する。更に検討したのと同様に、第１、第２励起スペクトルからの、反射光構成要素λ1-R ５２６と、λ2-R ５２８とが、示され、且つ、検出することができる。
この状況において、図５ｂに最良のものが示されているように、反射光と、（これら２つの発光から励起した）２つの発光スペクトルとが、矢印５０２で示されている方向から、検出器５００に入射する。結像光ビーム５０２は、検出器５００に入射し、そして、４５度に角度設定された、ダイクロイックミラー５１０に入射する。ダイクロイックミラー５１０は、結像光５０５を、互いに９０度離れた２つの光ビーム、ビーム５１５とビーム５２０とに分離する。ミラー５１０から、それぞれの２つの画像センサ５７８、５６８までの距離は、実質同じである。
ビーム５１５は、反射第１励起光（４００ｎｍ〜４５０ｎｍ）と、第１発光の光（４７０ｎｍ〜６００ｎｍ）とを含んでいる。バンドパス（ＢＰ)フィルター５６０は、反射光を遮り、且つ、蛍光（４７０ｎｍ〜６００ｎｍ）を通す。その後、レンズ５６５は、ＣＣＤセンサ５６８上の透過光ビームの焦点を合わし、第１発光帯用の蛍光画像を形成する。
光ビーム５２０は、第２励起からの、反射光（６１０ｎｍ〜６４０ｎｍ）と、６５０ｎｍより上の蛍光とを、含んでいる。ロングパス（ＬＰ)フィルター５７０は、反射光を含む６５０ｎｍ以下の光を遮り、６５０ｎｍより上の蛍光を通す。レンズ５７５は、その後、ＣＣＤセンサ５７８上の透過結像光ビームの焦点を合わし、第２発光帯に応じた第２蛍光画像を形成する。この手法では、２つの励起−発光画像は、同時に得られる。
ＣＣＤセンサ５６８、５７８によって検出される２つの画像は、検出と同時にモニター上に表示される。択一的に、２つの画像は、コンピュータ処理し、且つ、あらゆる構成のコンピュータモニター上に表示することができる。または、２つの画像は、スペクトロメーターによって、処理することができる。
図６は、本発明の他の実施例を示している。本実施例では、励起光の２つの分離した波長帯の照明よって、白光結像と蛍光結像の両方を提供する、検出器の構成を備えている。対象物体から反射、発光した光６１０は、矢印６０２で示されるように、検出器６００に入射する。合成結像光ビーム６１０は、第１ダイクロイックミラー６２１に入射し、且つ、相互作用する。このダイクロイックミラーは、結像光ビーム６１０を、変化スペクトルコンテンツを有している、２つの光ビーム（６１１と６１２）に分離する。この結像光ビーム６１１は、フィルター６２６とレンズ６２７とに向い、ＣＣＤセンサ６２５上に画像を形成する。ミラー６２１を通過した結像光６１２は、第２ダイクロイックミラー６２２で相互作用する。この場合も、結像光６１２は、異なるスペクトルコンテンツを持っている２つの結像光ビーム（６１３、６１４）に分けられる。結像光ビーム６１４は、その後、第３ダイクロイックミラー６２３で相互作用する。ここで、該ビーム６１４は、異なるスペクトルコンテンツを有している２つの結像光ビーム６１５、６１６に分けられる。光ビーム６１１について、示し、且つ、説明したのと同様に、スペクトルコンテンツを備えている結像ビーム６１３、６１５、６１６は、対応するフィルター（６３６、６４６、６５６）と、レンズ（６３７、６４７、６５７）で相互作用し、スペクトルコンテンツを画像化する。
任意の数、そして、任意の構成の、ダイクロイックミラーと、フィルター、即ち、バンドパスフィルターと、ロング、ショートパスフィルターとの何れをも含むフィルターとを、組み合わし、これによって、観察や解析するのに用いる、好ましい画像の組を形成することができる。図６に示す実施例では、種々のダイクロイックミラーとフィルターとで構成することによって、センサ６２５が青光を受け、センサ６３５が緑光を受け、センサ６４５が赤光を受け、そして、センサ６４５が近赤外光を受けるようになっている。図６ｂに示されている、この特別な検出器の構成上の特徴は、以下のものを備えていることである。
即ち、該検出器は、５００ｎｍ以下の光を反射し、５００ｎｍより上の光を通す、ダイクロイックミラー６２１と、
６００ｎｍ以下の光を反射し、６００ｎｍより上の光を通す、ダイクロイックミラー６２２と、
７００ｎｍ以下の光を反射し、７００ｎｍより上の光を通す、ダイクロイックミラー６２３と、
４００ｎｍ〜５００ｎｍの範囲の光を通し、全ての他の波長光を遮断する、ＢＰフィルター６２６と、
５００ｎｍ〜６００ｎｍの範囲の光を通し、全ての他の波長光を遮断する、ＢＰフィルター６３６と、
６００ｎｍ〜７００ｎｍの範囲の光を通し、全ての他の波長光を遮断する、ＢＰフィルター６４６と、
７００ｎｍより上の光を通し、７００ｎｍ以下の光を遮断する、ＬＰフィルター６５６と、
それぞれ、スペクトル画像を、ＣＣＤ画像センサ６２５、６３５、６４５、６５５上に合焦させる焦点レンズである、レンズ６２７、６３７、６４７、６５７と、で構成されている。
即ち、該検出器は、５００ｎｍ以下の光を反射し、５００ｎｍより上の光を通す、ダイクロイックミラー６２１と、
６００ｎｍ以下の光を反射し、６００ｎｍより上の光を通す、ダイクロイックミラー６２２と、
７００ｎｍ以下の光を反射し、７００ｎｍより上の光を通す、ダイクロイックミラー６２３と、
４００ｎｍ〜５００ｎｍの範囲の光を通し、全ての他の波長光を遮断する、ＢＰフィルター６２６と、
５００ｎｍ〜６００ｎｍの範囲の光を通し、全ての他の波長光を遮断する、ＢＰフィルター６３６と、
６００ｎｍ〜７００ｎｍの範囲の光を通し、全ての他の波長光を遮断する、ＢＰフィルター６４６と、
７００ｎｍより上の光を通し、７００ｎｍ以下の光を遮断する、ＬＰフィルター６５６と、
それぞれ、スペクトル画像を、ＣＣＤ画像センサ６２５、６３５、６４５、６５５上に合焦させる焦点レンズである、レンズ６２７、６３７、６４７、６５７と、で構成されている。
図６ｂに示されている、装置内における蛍光結像のため、生体組織は、例えば、スペクトル３ ６７５で示されるように、第１励起波長帯λ1-I ６７６（例えば、４００ｎｍ〜４５０ｎｍ）と、第２励起波長帯λ2-I ６７７（例えば、６２０ｎｍ〜６８０ｎｍ）とによって照明される。これらの波長帯は、対応する発光、即ち、第１蛍光発光λ1-E ６８３（例えば、４７０ｎｍ〜７００ｎｍ）と、第２蛍光発光λ2-E ６８５（例えば、７００ｎｍよりも上）とを生成するため、生体組織の蛍光を促すものである。内視鏡によって集められた光信号は、反射又は後方散乱された光λ1-R ６８２と、λ2-R ６８４とを含む。光λ1-R ６８２とλ2-R ６８４とは、２つの生体組織蛍光発光λ1-E ６８３、λ2-E ６８５と同様に、照明スペクトルと実質同じ（例えば、４００ｎｍ〜４５０ｎｍ、６２０ｎｍ〜６８０ｎｍ）ものである。
センサ６３５は、緑のチャンネル内に（５００ｎｍ〜６００ｎｍの蛍光の光による）第１蛍光画像を形成し、センサ６５５は、７００ｎｍより上の蛍光を用いる近赤外チャンネル内に第２蛍光画像を形成する。青（Ｂ)ＣＣＤセンサ６２５と、赤（Ｒ)ＣＣＤセンサ６４５とのチャンネルは、（蛍光のみを結像する）この時にのみオフにされ、画像を取得しない。
図６ｂに示すのと同一の装置で、白反射光結像を行う時、生体組織は、（図６ａ）スペクトル１ ６７１に示すように、４００ｎｍ〜７００ｎｍの広帯域光λ1-I ６７２によって照明される。この場合、内視鏡によって集められた光は、（主として吸収に起因して、在る程度、広がりが減少している）スペクトル２ ６７３に示すように、この範囲（４００ｎｍ〜７００ｎｍ）内の生体組織からの反射光λ1-E ６７４のみで構成されている。対応するＣＣＤセンサ６２５（Ｂ)、６３５（Ｇ)、６４５（Ｒ)は、ＲＧＢ帯、即ち、Ｂ(例えば、４００〜５００ｎｍ)、Ｇ(例えば、５００〜６００ｎｍ)、Ｒ(例えば、６００〜７００ｎｍ)を構成している３つの画像を撮る。近赤外ＣＣＤセンサ６５５は、この時、スイッチが切られているため、画像を撮らない。
図６ｂに示したＣＣＤセンサによって検出された３つの画像は、検出と同時に、モニター上に表示される。択一的に、３つの画像は、コンピュータによって処理し、且つ、あらゆる構成のコンピュータモニター上に表示することができる。
また、白光と励起光とは、リアルタイム、多モード結像を同時に提供するように、光学的に調整することができ、このことは、２００３年５月８日に出願した、同時継続出願である、"Real-time Contemporaneous Multimodal Imaging and Spectroscopy Uses Therefore"に記載されている。
Claims (157)
- 第１励起波長領域内の光によって、正常又は異常な対象物体を照明し、第１蛍光発光を励起する手段と、
上記第１蛍光発光を取得する手段と、
第２励起波長領域内の光によって、上記対象物体を照明し、第２蛍光発光を励起する手段と、
上記第２蛍光発光を取得する手段と、
を含んでおり、
上記第１励起波長領域は、上記正常な対象物体が上記異常な対象物体よりも強い強度の上記第１蛍光発光を励起するように選ばれており、且つ、上記第２励起波長領域は、正常な対象物体が上記異常な対象物体よりも低い強度の上記第２蛍光発光を励起するように選ばれている、蛍光結像用装置。 - 更に、上記第１蛍光発光と第２蛍光発光とを表示する手段を含む、請求項１に記載の装置。
- 上記第１励起波長領域と上記第２励起波長領域とが、上記第１蛍光発光と上記第２蛍光発光との間のスペクトルの重なりを減少するように選ばれている、請求項１に記載の装置。
- 上記第１励起波長領域が、電磁スペクトルの青領域内にある、請求項１に記載の装置。
- 上記第１励起波長領域が、４００〜４５０ｎｍのスペクトル域内にある、請求項４に記載の装置。
- 上記第２励起波長が、電磁スペクトルの赤／近赤外領域内にある、請求項１に記載の装置。
- 上記第２励起波長が、６１０〜６８０ｎｍのスペクトル域内にある、請求項６に記載の装置。
- 上記第１励起波長領域が電磁スペクトルの青領域内にあり、上記第２励起波長領域が上記電磁スペクトルの赤／近赤外領域内にある、請求項１に記載の装置。
- 上記第１励起波長領域が、４００〜４５０ｎｍのスペクトル域内にある、請求項８に記載の装置。
- 上記第２励起波長が、６１０〜６８０ｎｍのスペクトル域内にある、請求項９に記載の装置。
- 上記第１励起波長領域が４００〜４５０ｎｍのスペクトル域内にあり、上記第２励起波長領域が６１０〜６８０ｎｍのスペクトル域内にある、請求項１０に記載の装置。
- 更に、上記第２蛍光発光を、上記第１蛍光発光の正規化に用いる手段を含む、請求項１に記載の装置。
- 上記第１励起波長領域と上記第２励起波長領域との内の少なくとも１つが、広帯域光源から分離されたものである、請求項１に記載の装置。
- 上記第１励起波長領域と上記第２励起波長領域との内の少なくとも１つが、レーザーによって生成されたものである、請求項１に記載の装置。
- 上記第１励起波長領域と上記第２励起波長領域との内の少なくとも１つが、発光ダイオードによって生成されたものである、請求項１に記載の装置。
- 更に、内視鏡を含む、請求項１に記載の装置。
- 更に、拡大光学系を含む、請求項１に記載の装置。
- 更に、縮小光学系を含む、請求項１に記載の装置。
- 更に、拡大光学系を含む、請求項１８に記載の装置。
- 上記第１蛍光発光を取得する手段が、光変調器を含む、請求項１に記載の装置。
- 上記第１蛍光発光を取得する手段が、少なくとも１つのダイクロイックミラーを含む、請求項１に記載の装置。
- 上記第２蛍光発光を取得する手段が、光変調器を含む、請求項１に記載の装置。
- 上記第２蛍光発光を取得する手段が、少なくとも１つのダイクロイックミラーを含む、請求項１に記載の装置。
- 複数のスペクトル領域を有している光によって、正常又は異常な対象物体を照明し、対応する複数の蛍光発光を励起する手段と、
上記複数の蛍光発光を取得する手段と、
を含んでおり、
上記複数のスペクトル領域の少なくとも１つが、上記正常な対象物体が異常な対象物体よりも強い強度を有する第１蛍光発光を励起するように選ばれた、第１励起波長領域を含み、且つ、
上記複数のスペクトル領域の少なくとも１つが、上記正常な対象物体が異常な対象物体よりも低い強度を有する第２蛍光発光を励起するように選ばれた、第２励起波長領域を含む
ようになっている、蛍光結像用装置。 - 更に、上記複数の蛍光発光を表示する手段を含む、請求項２４に記載の装置。
- 上記第１励起波長領域と上記第２励起波長領域とが、上記第１蛍光発光と上記第２蛍光発光との間のスペクトルの重なりを減少するように選ばれている、請求項２４に記載の装置。
- 上記第１励起波長領域が、電磁スペクトルの青領域内にある、請求項２４に記載の装置。
- 上記第１励起波長領域が、４００〜４５０ｎｍのスペクトル域内にある、請求項２７に記載の装置。
- 上記第２励起波長が、電磁スペクトルの赤／近赤外領域内にある、請求項２４に記載の装置。
- 上記第２励起波長が、６１０〜６８０ｎｍのスペクトル域内にある、請求項２９に記載の装置。
- 上記第１励起波長領域が電磁スペクトルの青領域内にあり、上記第２励起波長が上記電磁スペクトルの赤／近赤外領域内にある、請求項２４に記載の装置。
- 上記第１励起波長領域が、４００〜４５０ｎｍのスペクトル域内にある、請求項３１に記載の装置。
- 上記第２励起波長が、６１０〜６８０ｎｍのスペクトル域内にある、請求項３２に記載の装置。
- 上記第１励起波長領域が４００〜４５０ｎｍのスペクトル域内にあり、上記第２励起波長が６１０〜６８０ｎｍのスペクトル域内にある、請求項３３に記載の装置。
- 更に、上記第２蛍光発光を、上記第１蛍光発光の正規化に用いる手段を含む、請求項２４に記載の装置。
- 上記第１励起波長領域と上記第２励起波長領域との内の少なくとも１つが、広帯域光源から分けられたものである、請求項２４に記載の装置。
- 上記第１励起波長領域と上記第２励起波長領域との内の少なくとも１つが、レーザーによって生成されたものである、請求項２４に記載の装置。
- 上記第１励起波長領域と上記第２励起波長領域との内の少なくとも１つが、発光ダイオードによって生成されたものである、請求項２４に記載の装置。
- 更に、内視鏡を含む、請求項２４に記載の装置。
- 更に、拡大光学系を含む、請求項２４に記載の装置。
- 更に、縮小光学系を含む、請求項２４に記載の装置。
- 更に、拡大光学系を含む、請求項４１に記載の装置。
- 上記第１蛍光発光を取得する手段が、光変調器を含む、請求項２４に記載の装置。
- 上記第１蛍光発光を取得する手段が、少なくとも１つのダイクロイックミラーを含む、請求項２４に記載の装置。
- 上記第２蛍光発光を取得する手段が、光変調器を含む、請求項２４に記載の装置。
- 上記第２蛍光発光を取得する手段が、少なくとも１つのダイクロイックミラーを含む、請求項２４に記載の装置。
- 正常又は異常な特徴を有している対象物体から、上記正常な特徴を有している上記対象物体が上記異常な特徴を有している上記対象物体よりも大きな強度の第１蛍光発光を励起するように、第１励起波長領域を選ぶステップと、
上記対象物体から、上記正常な特徴を有している上記対象物体が上記異常な特徴を有している上記対象物体よりも低い強度の第２蛍光発光を励起するように、第２励起波長領域を選ぶステップと、
上記対象物体を、上記第１励起波長領域の光で照明するステップと、
上記第１蛍光発光を取得するステップと、
上記対象物体を、上記第２励起波長領域の光で照明するステップと、
上記第２蛍光発光を取得するステップと、
を含む、蛍光結像方法。 - 更に、上記第１蛍光発光と上記第２の蛍光発光とを表示するステップを含む、請求項４７に記載の方法。
- 更に、上記第１励起波長領域と上記第２励起波長領域とが、上記第１蛍光発光と上記第２蛍光発光との間のスペクトルの重なりを減少するように選ぶステップを含む、請求項４７に記載の方法。
- 電磁スペクトルの青領域内にある、上記第１励起波長領域を選ぶステップを含む、請求項４７に記載の方法。
- 上記第１励起波長領域が、４００〜４５０ｎｍのスペクトル域内にある、請求項５０に記載の方法。
- 更に、電磁スペクトルの赤／近赤外領域内にある、上記第２励起波長を選ぶステップを含む、請求項４７に記載の方法。
- 上記第２励起波長領域が、６１０〜６８０ｎｍのスペクトル域内にある、請求項５２に記載の方法。
- 更に、電磁スペクトルの青領域内にある上記第１励起波長領域と、上記電磁スペクトルの赤／近赤外領域内にある上記第２励起波長とを選ぶステップを含む、請求項４７に記載の方法。
- 上記第１励起波長領域が４００〜４５０ｎｍのスペクトル域内にあり、上記第２励起波長領域が６１０〜６８０ｎｍのスペクトル域内にある、請求項５４に記載の方法。
- 更に、上記第２蛍光発光を、上記第１蛍光発光の正規化に用いるステップを含む、請求項４７に記載の方法。
- 第１励起波長領域の光で、正常又は異常な対象物体を照明し、第１蛍光発光を励起し、且つ、上記第１励起波長領域内に第１反射光を生成する手段と、
第２励起波長領域の光で、上記対象物体を照明し、第２蛍光発光を励起し、且つ、上記第２励起波長領域内に第２反射光を生成する手段と、
検出器と、
を含んでおり、
上記第１励起波長領域が、上記正常な対象物体が上記異常な対象物体よりも強い強度の上記第１蛍光発光を励起するように選ばれており、上記第２励起波長領域が、上記正常な対象物体が上記異常な対象物体よりも低い強度の上記第２蛍光発光を励起するように選ばれており、
上記検出器が、ダイクロイックミラーと、第１バンドパスフィルターと、第２バンドパスフィルターと、第１レンズと、第２レンズとを含んでおり、
上記ダイクロイックミラーが、上記第１蛍光発光と、上記第２蛍光発光と、上記第１反射光と、上記第２反射光とを、上記第１蛍光発光と上記第１反射光とを含む第１ビームと、上記第２蛍光発光と上記第２反射光とを含む第２ビームとに分離し、
上記第１バンドパスフィルターが、上記第１ビームから上記第１反射光を除去し、
上記第２バンドパスフィルターが、上記第２ビームから上記第２反射光を除去し、
上記第１レンズが、上記第１ビームを第１センサ上に合焦し、第１画像を形成し、
上記第２レンズが、上記第２ビームを第２センサ上に合焦し、第２画像を形成する、ようになっている蛍光画像結像装置。 - 更に、上記第１画像と上記第２画像とを表示する手段を含む、請求項５７に記載の装置。
- 上記第１励起波長領域と上記第２励起波長領域とが、上記第１蛍光発光と上記第２蛍光発光との間の重なりを減少するように選ばれている、請求項５７に記載の装置。
- 上記第１励起波長領域が、電磁スペクトルの青領域内にある、請求項５７に記載の装置。
- 上記第１励起波長領域が、４００〜４５０ｎｍのスペクトル域内にある、請求項６０に記載の装置。
- 上記第２励起波長が、電磁スペクトルの赤／近赤外領域内にある、請求項５７に記載の装置。
- 上記第２励起波長領域が、６１０〜６８０ｎｍのスペクトル域内にある、請求項６２に記載の装置。
- 上記第１励起波長領域が電磁スペクトルの青領域内にあり、上記第２励起波長が電磁スペクトルの赤／近赤外領域内にある、請求項５７に記載の装置。
- 上記第１励起波長領域が４００〜４５０ｎｍのスペクトル域内にあり、上記第２励起波長領域が６１０〜６８０ｎｍのスペクトル域内にある、請求項６４に記載の装置。
- 上記第２蛍光発光を、上記第１蛍光発光の正規化に用いる手段を含む、請求項５７に記載の装置。
- 上記第１センサと上記第２センサとが、ＣＣＤである、請求項５７に記載の装置。
- 上記第１励起波長領域と上記第２励起波長領域との内の少なくとも１つが、広帯域光源から分離されたものである、請求項５７に記載の装置。
- 上記第１励起波長領域と上記第２励起波長領域との内の少なくとも１つが、レーザーによって生成されたものである、請求項５７に記載の装置。
- 上記第１励起波長領域と上記第２励起波長領域との内の少なくとも１つが、発光ダイオードによって生成されたものである、請求項５７に記載の装置。
- 更に、内視鏡を含む、請求項５７に記載の装置。
- 更に、拡大光学系を含む、請求項５７に記載の装置。
- 更に、縮小光学系を含む、請求項５７に記載の装置。
- 更に、拡大光学系を含む、請求項７３に記載の装置。
- 第１励起波長領域の光で、正常又は異常な対象物体を照明し、第１蛍光波長領域内に第１蛍光発光を励起し、且つ、上記第１励起波長領域内に第１反射光を生成する手段と、
第２励起波長領域の光で、上記対象物体を照明し、第２蛍光波長領域内に第２蛍光発光を励起し、且つ、上記第２励起波長領域内に第２反射光を生成する手段と、
検出器と、
第１レンズと、
第２レンズと、を含んでおり、
上記第１励起波長領域が、上記正常な対象物体が上記異常な対象物体よりも強い強度の上記第１蛍光発光を励起するように選ばれており、上記第２励起波長領域が、上記正常な対象物体が上記異常な対象物体よりも低い強度の上記第２蛍光発光を励起するように選ばれており、
上記検出器が、上記第１蛍光発光と上記第２蛍光発光とを取得し、且つ、分離し、
上記第１レンズが、上記第１ビームを第１センサ上に合焦し、第１画像を形成し、
上記第２レンズが、上記第２ビームを第２センサ上に合焦し、第２画像を形成する、ようになっている蛍光画像結像装置。 - 更に、上記第１画像と上記第２画像とを表示する手段を含む、請求項７５に記載の装置。
- 上記第１励起波長領域と上記第２励起波長領域とが、上記第１蛍光発光と上記第２蛍光発光との間の重なりを減少するように選ばれている、請求項７５に記載の装置。
- 上記第１励起波長領域が、電磁スペクトルの青領域内にある、請求項７５に記載の装置。
- 上記第１励起波長領域が、４００〜４５０ｎｍのスペクトル域内にある、請求項７８に記載の装置。
- 上記第２励起波長が、電磁スペクトルの赤／近赤外領域内にある、請求項７５に記載の装置。
- 上記第２励起波長領域が、６１０〜６８０ｎｍのスペクトル域内にある、請求項８０に記載の装置。
- 上記第１励起波長領域が電磁スペクトルの青領域内にあり、上記第２励起波長が電磁スペクトルの赤／近赤外領域内にある、請求項７４に記載の装置。
- 上記第１励起波長領域が４００〜４５０ｎｍのスペクトル域内にあり、上記第２励起波長領域が６１０〜６８０ｎｍのスペクトル域内にある、請求項８１に記載の装置。
- 更に、上記第２蛍光発光を、上記第１蛍光発光の正規化に用いる手段を含む、請求項７５に記載の装置。
- 上記第１センサと上記第２センサとが、ＣＣＤである、請求項７５に記載の装置。
- 上記第１励起波長領域と上記第２励起波長領域との内の少なくとも１つが、広帯域光源から分離されたものである、請求項７５に記載の装置。
- 上記第１励起波長領域と上記第２励起波長領域との内の少なくとも１つが、レーザーによって生成されたものである、請求項７５に記載の装置。
- 上記第１励起波長領域と上記第２励起波長領域との内の少なくとも１つが、発光ダイオードによって生成されたものである、請求項７５に記載の装置。
- 更に、内視鏡を含む、請求項７５に記載の装置。
- 更に、拡大光学系を含む、請求項７５に記載の装置。
- 更に、縮小光学系を含む、請求項７５に記載の装置。
- 複数のスペクトル領域を有している光によって、正常又は異常な対象物体を照明し、対応する複数の蛍光発光を励起すると共に、反射光を生成する手段と、
上記複数の蛍光発光と上記反射光とを取得する手段と、
分離器と、
複数の検出器と
を含み、
上記複数のスペクトル領域の内の少なくとも１つが、上記正常な対象物体が異常な対象物体より強い強度を有している第１蛍光発光を励起するように選ばれた、第１励起波長領域を含んでおり、
上記複数のスペクトル領域の内の少なくとも１つが、上記正常な対象物体が異常な対象物体より低い強度を有している第２蛍光発光を励起するように選ばれた、第２励起波長領域を含んでおり、
上記分離器が、上記複数の蛍光発光と上記反射光とを受け取り、且つ、複数の蛍光発光と上記反射光とを、複数のスペクトル構成要素に分離し、
上記複数の検出器が、上記複数のスペクトル構成要素を検知する、ようになっている、蛍光結像装置。 - 上記複数の分離器が、複数のダイクロイックミラーを含む、請求項９２に記載の装置。
- 上記複数の分離器が、複数のフィルターを含む、請求項９２に記載の装置。
- 上記複数のフィルターが、少なくとも１つのバンドパスフィルターを含む、請求項９４に記載の装置。
- 上記複数のフィルターが、少なくとも１つのロングパスフィルターを含む、請求項９４に記載の装置。
- 上記複数のフィルターが、少なくとも１つのバンドパスフィルターと、少なくとも１つのロングパスフィルターとを含む、請求項９４に記載の装置。
- 更に、複数のレンズを含む、請求項９１に記載の装置。
- 上記複数のレンズが、上記複数のスペクトル構成要素を上記複数の検出器上に合焦させる、請求項９７に記載の装置。
- 更に、上記複数のスペクトル構成要素を表示する手段を含む、請求項９２に記載の装置。
- 上記第１励起波長領域と上記第２励起波長領域とが、上記第１蛍光発光と上記第２蛍光発光との間の重なりを減少するように選ばれている、請求項９２に記載の装置。
- 上記第１励起波長領域が、電磁スペクトルの青領域内にある、請求項９２に記載の装置。
- 上記第１励起波長領域が、４００〜４５０ｎｍのスペクトル域内にある、請求項１０２に記載の装置。
- 上記第２励起波長が、電磁スペクトルの赤／近赤外領域内にある、請求項９２に記載の装置。
- 上記第２励起波長領域が、６１０〜６８０ｎｍのスペクトル域内にある、請求項１０４に記載の装置。
- 上記第１励起波長領域が電磁スペクトルの青領域内にあり、上記第２励起波長が上記電磁スペクトルの赤／近赤外領域内にある、請求項９２に記載の方法。
- 上記第１励起波長領域が、４００〜４５０ｎｍのスペクトル域内にあり、上記第２励起波長領域が、６１０〜６８０ｎｍのスペクトル域内にある、請求項１０６に記載の装置。
- 更に、上記第２蛍光発光を、上記第１蛍光発光の正規化に用いる手段を含む、請求項９２に記載の装置。
- 上記第１センサと上記第２センサが、ＣＣＤである、請求項９２に記載の装置。
- 上記第１励起波長領域と、上記第２励起波長領域との内の、少なくとも１つが、広帯域光源から分けられたものである、請求項９２に記載の装置。
- 上記第１励起波長領域と、上記第２励起波長領域との内の、少なくとも１つが、レーザーによって生成されたものである、請求項９２に記載の装置。
- 上記第１励起波長領域と、上記第２励起波長領域との内の、少なくとも１つが、発光ダイオードによって生成されたものである、請求項９２に記載の装置。
- 更に、内視鏡を含む、請求項９２に記載の装置。
- 更に、拡大光学系を含む、請求項９２に記載の装置。
- 更に、縮小光学系を含む、請求項９２に記載の装置。
- 更に、拡大光学系を含む、請求項１１５に記載の装置。
- 複数の詮索スペクトルの提供手段と、
上記複数の詮索スペクトルと対象物体を相互作用させ、対応する複数の回帰スペクトルを生成する手段と、
上記回帰スペクトルを分離する手段と、
上記回帰スペクトルの内の少なくとも１つを結像する手段と、
を含む、多モード結像同時測定装置。 - 上記提供手段が、広帯域光源から上記複数の詮索スペクトルの内の少なくとも１つを分けることを含む、請求項１１７に記載の装置。
- 上記詮索スペクトルは、１００ｎｍ以下の帯域幅の光源によって提供される、請求項１１７に記載の装置。
- 上記複数の詮索スペクトルの内の少なくとも１つが、レーザーによって生成される、請求項１１７に記載の装置。
- 上記複数の詮索スペクトルの内の少なくとも１つが、発光ダイオードによって生成される、請求項１１７に記載の装置。
- 上記発光ダイオードが、内視鏡に設けられている、請求項１２１に記載の装置。
- 更に、内視鏡を含む、請求項１１７に記載の装置。
- 更に、拡大光学系を含む、請求項１１７に記載の装置。
- 更に、縮小光学系を含む、請求項１１７に記載の装置。
- 更に、拡大光学系を含む、請求項１２５に記載の装置。
- 上記分離手段が、光変調器を含む、請求項１１７に記載の装置。
- 上記分離手段が、少なくとも１つのダイクロイックミラーを含む、請求項１１７に記載の装置。
- 上記結像手段が、少なくとも１つのＣＣＤを含む、請求項１１７に記載の装置。
- 更に、内視鏡を含む、請求項１２９に記載の装置。
- 上記複数の詮索スペクトルが、４００〜４５０ｎｍのスペクトル域内における励起と、４５０〜６００ｎｍのスペクトル域内にある対応する発光とを有する、少なくとも１つの第１励起−発光対と、
６１０〜６８０ｎｍのスペクトル域内における励起と、６８０〜８００ｎｍのスペクトル域内にある対応する発光とを有する、第２励起−発光対と、
を含む、請求項１１７に記載の装置。 - 励起波長領域の光で、正常又は異常な対象物体を照明し、上記励起波長領域よりも波長の長い発光波長領域内で蛍光発光を励起し、且つ、上記励起波長領域内に反射光を生成する手段と、
検出器と、
第１レンズと、
第２レンズと、
を含んでおり、
上記励起波長領域が、上記正常な対象物体が上記異常な対象物体より強い強度の上記蛍光発光を励起し、上記反射光が正常な対象物体と異常な対象物体に対して同程度の強度を有するように、選ばれており、
上記検出器は、上記蛍光発光と上記反射光とを取得し、且つ、上記反射光から、上記蛍光発光を分離し、
上記第１レンズが、上記蛍光発光を第１センサ上に合焦し、第１画像を形成し、
上記第２レンズが、上記反射光を第２センサ上に合焦し、第２画像を形成する、ようになっている蛍光結像装置。 - 更に、上記第１画像と上記第２画像とを表示する手段を含む、請求項１３２に記載の装置。
- 上記励起波長領域が、電磁スペクトルの赤／近赤外領域内にある、請求項１３２に記載の装置。
- 上記励起波長領域が、６００〜８００ｎｍのスペクトル域内にある、請求項１３４に記載の装置。
- 更に、上記反射光を、上記蛍光発光の正規化に用いる手段を含む、請求項１３２に記載の装置。
- 上記第１センサと上記第２センサとが、ＣＣＤである、請求項１３２に記載の装置。
- 上記励起波長領域が、広帯域光源から分けられたものである、請求項１３２に記載の装置。
- 上記光が、レーザーによって生成されたものである、請求項１３２に記載の装置。
- 上記光が、発光ダイオードによって生成されたものである、請求項１３２に記載の装置。
- 更に、内視鏡を含む、請求項１３２に記載の装置。
- 更に、拡大光学系を含む、請求項１３２に記載の装置。
- 更に、縮小光学系を含む、請求項１３２に記載の装置。
- 更に、拡大光学系を含む、請求項１４３に記載の装置。
- 励起波長領域の光で、正常又は異常な対象物体を照明し、上記励起波長領域よりも波長の長い発光波長領域内で蛍光発光を励起し、且つ、上記励起波長領域内に反射光を生成するステップと、
上記励起波長領域を、上記正常な対象物体が上記異常な対象物体より低い強度の上記蛍光発光を励起し、上記反射光が正常な対象物体と異常な対象物体とに対して同程度の強度を有するように、選ぶステップと、
上記蛍光発光と上記反射光とを検出し、且つ、上記反射光から、上記蛍光発光を分離するステップと、
上記蛍光発光を第１センサ上に合焦し、第１画像を形成するステップと、
上記反射光を第２センサ上に合焦し、第２画像を形成するステップと、
を含む蛍光結像方法。 - 更に、上記第１画像と上記第２画像とを表示するステップを含む、請求項１４５に記載の方法。
- 上記励起波長領域が、電磁スペクトルの赤／近赤外領域内にある、請求項１４５に記載の方法。
- 上記励起波長領域が、６００〜８００ｎｍのスペクトル域内にある、請求項１４７に記載の方法。
- 更に、上記反射光を、上記蛍光発光の正規化に用いるステップを含む、請求項１４５に記載の方法。
- 上記第１センサと上記第２センサとが、ＣＣＤである、請求項１４５に記載の方法。
- 上記励起波長領域が、広帯域光源から分けられたものである、請求項１４５に記載の方法。
- 上記光が、レーザーによって生成されたものである、請求項１４５に記載の方法。
- 上記光が、発光ダイオードによって生成されたものである、請求項１４５に記載の方法。
- 更に、内視鏡を含む、請求項１４５に記載の方法。
- 更に、拡大光学系を含む、請求項１４５に記載の方法。
- 更に、縮小光学系を含む、請求項１４５に記載の方法。
- 更に、拡大光学系を含む、請求項１５６に記載の方法。
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