JP2009226067A - 蛍光観察装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】残渣の影響を十分に抑制して被検査部位の状態を鮮明に観察することを可能にする。
【解決手段】被検査部位Ｓ近傍に照射する励起光を発生する光源２と、該光源２からの励起光の照射により被検査部位Ｓ近傍から発生する蛍光の情報Ｇ１を取得する蛍光情報取得部１６，１８と、蛍光色素により選択的に染められた残渣から、光源２からの励起光の照射により発生する蛍光の情報Ｇ２を取得する残渣蛍光情報取得部１６，１８と、蛍光情報取得部１６，１８により取得された被検査部位Ｓ近傍からの蛍光情報Ｇ１と残渣蛍光情報取得部１６，１８により取得された残渣からの蛍光情報Ｇ２とに基づいて、残渣からの蛍光を抑制した被検査部位Ｓの蛍光情報Ｇ４を生成する蛍光情報補正部１９とを備える蛍光観察装置１を提供する。
【選択図】図１

Description

本発明は、蛍光観察装置に関するものである。
従来、励起光を照射して発生する蛍光の画像情報において、残渣から発生する蛍光の影響を除外するために、残渣に特徴的な波長帯域の蛍光と病変に依存する蛍光帯域の蛍光とを取得する観察装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００３−３３９６２３号公報
しかしながら、残渣のスペクトルには個人差があり、また、検査前に食べた食物の色等に大きく依存するため、残渣に特徴的な波長帯域を一概に特定することができず、病変に依存する蛍光帯域の蛍光画像から残渣の蛍光画像を十分に除去することができないという不都合がある。
本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであって、残渣の影響を十分に抑制して被検査部位の状態を鮮明に観察することを可能にする蛍光観察装置を提供することを目的としている。
上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供する。
本発明は、被検査部位近傍に照射する励起光を発生する光源と、該光源からの励起光の照射により前記被検査部位近傍から発生する蛍光の情報を取得する蛍光情報取得部と、蛍光色素により選択的に染められた残渣から、前記光源からの励起光の照射により発生する蛍光の情報を取得する残渣蛍光情報取得部と、前記蛍光情報取得部により取得された被検査部位近傍からの蛍光情報と前記残渣蛍光情報取得部により取得された残渣からの蛍光情報とに基づいて、残渣からの蛍光を抑制した被検査部位の蛍光情報を生成する蛍光情報補正部とを備える蛍光観察装置を提供する。
本発明によれば、光源から発せられた励起光が被検査部位近傍に照射されると、被検査部位近傍から発生した蛍光の情報が蛍光情報取得部により取得されるとともに、蛍光色素により選択的に染められた残渣から発生した蛍光の情報が残渣蛍光情報取得部により取得される。そして、蛍光情報補正部において、蛍光情報取得部により取得された被検査部位近傍からの蛍光情報と残渣蛍光情報取得部により取得された残渣からの蛍光情報とに基づいて残渣からの蛍光を抑制した被検査部位の蛍光情報が生成される。これにより残渣の蛍光情報を抑制した病変に依存する蛍光帯域の蛍光情報を取得して被検査部位の状態を鮮明に観察することができる。残渣を選択的に染める蛍光色素は、例えば、ＩＣＧ（インドシアニングリーン）である。
上記発明においては、前記蛍光情報が、蛍光画像であることとしてもよい。
上記発明においては、前記蛍光情報補正部が、前記蛍光情報取得部により取得された被検査部位近傍からの蛍光情報から前記残渣蛍光情報取得部により取得された残渣からの蛍光情報を減算することが好ましい。
このようにすることで、残渣の蛍光情報の影響を除去して被検査部位の状態を鮮明に観察することができる。
また、上記発明においては、前記蛍光情報補正部が、前記蛍光情報取得部により取得された被検査部位近傍からの蛍光情報を前記残渣蛍光情報取得部により取得された残渣からの蛍光情報で除算することとしてもよい。
このようにすることで、残渣の蛍光情報の影響を低減して被検査部位の状態を鮮明に観察することができる。
また、上記発明においては、前記蛍光情報補正部が、前記残渣蛍光情報取得部により取得された残渣からの蛍光情報の蛍光強度を所定の閾値と比較して、残渣の存否を判定し、前記蛍光情報取得部により取得された被検査部位近傍からの蛍光情報のうち、残渣が存在すると判定された領域の蛍光強度を低減させることとしてもよい。
このようにすることで、残渣の蛍光情報を直接用いることなく、残渣の影響を除去した被検査部位の蛍光情報を取得して、被検査部位の状態を鮮明に観察することができる。
本発明によれば、残渣の影響を十分に抑制して被検査部位の状態を鮮明に観察することができるという効果を奏する。
本発明の一実施形態に係る蛍光観察装置１について、図１〜図６を参照して以下に説明する。
本実施形態に係る蛍光観察装置１は、図１に示されるように、光源部２と、挿入部３と、画像処理部４と、モニタ５とを備えている。
光源部２は、白色光を発生する白色光源６と、該白色光源６からの白色光を略平行光にするコリメートレンズ７と、白色光から所定の波長帯域の光を抽出する回転フィルタ８と、該回転フィルタ８を制御するフィルタ制御部９とを備えている。
回転フィルタ８は、図２に示されるように、３つの異なるフィルタＡ，Ｂ，Ｃを備えている。これらフィルタＡ，Ｂ，Ｃは、図３に示されるように、それぞれ、フィルタＡが５−ＡＬＡ（５−アミノレブリン酸）励起用の３８０〜４２０ｎｍ、フィルタＢがＩＣＧ（インドシアニングリーン）励起用の７５０〜８１０ｎｍ、フィルタＣが可視光用の４００〜７００ｎｍの波長帯域の光を透過させる透過率特性を有している。
フィルタＡにより抽出された３８０〜４２０ｎｍの波長帯域の光は、生体組織である観察対象部位Ｓ近傍に照射されると、該観察対象部位Ｓの生体組織内に存在している血管または血管を流れる血液により吸収される特性を有している。また、この波長帯域の光は、血液に存在している５−ＡＬＡのような蛍光物質を励起して、６００〜６５０ｎｍの波長帯域の蛍光を発生させる特性を有している。
フィルタＢにより抽出された７５０〜８１０ｎｍの波長帯域の光は、ＩＣＧのような蛍光薬剤を励起して、８２０〜８８０ｎｍの波長帯域の蛍光を発生させる特性を有している。
回転フィルタ８はフィルタ制御部９からの指令信号に応じてモータ８ａを回転駆動することにより、フィルタＡ，Ｂ，Ｃを順次切り替えて、異なる波長帯域の光を同一の観察対象部位Ｓに照射するようになっている。
また、フィルタ制御部９は、光路中に配置されているフィルタＡ，Ｂ，Ｃの情報をトリガ信号として、後述する画像処理部４に出力するようになっている。
前記挿入部３は、例えば、体腔に挿入可能な細長くかつ湾曲可能に形成されている。挿入部３には、光源部２から出射された光を導くためのライトガイドファイバ１０と、該ライトガイドファイバ１０により先端まで導かれてきた光を拡散させて観察対象部位Ｓに照射するレンズ１１と、観察対象部位Ｓから戻る反射光あるいは蛍光を集光する対物レンズ１２と、集光された反射光と蛍光とを異なる光路に分岐するダイクロイックミラー１３と、分岐された蛍光に含まれる励起光を遮断する励起光カットフィルタ１４と、分岐された反射光を検出する反射光用撮像素子１５と、励起光カットフィルタ１４を通過した蛍光を検出する蛍光用撮像素子１６とを備えている。
励起光カットフィルタ１４は、図３に示されるように、ダイクロイックミラー１３により反射光から分岐された光の内、自家蛍光に相当する波長帯域６００〜６５０ｎｍおよび薬剤蛍光に相当する波長帯域８２０〜８８０ｎｍの蛍光のみを通過させ、その他の光を遮断する透過率特性を有している。
また、反射光用撮像素子１５および蛍光用撮像素子１６は、それぞれ、ＣＣＤのような固体撮像素子により構成されている。
画像処理部４は、反射光用撮像素子１５から送られてくる反射光画像情報と、フィルタ制御部９から送られてくるトリガ信号とに基づいて反射光画像を生成する反射光画像生成部１７と、蛍光用撮像素子１６から送られてくる蛍光画像情報と、フィルタ制御部９から送られてくるトリガ信号とに基づいて蛍光画像を生成する蛍光画像生成部１８と、該蛍光画像生成部１８からの蛍光画像情報を用いて画像演算を行う画像演算部１９と、反射光画像生成部１７において生成された反射光画像と画像演算部１９において生成された演算画像とを用いてモニタ５に表示するための画像を生成する画像生成部２０とを備えている。
反射光画像生成部１７は、フィルタ制御部９から送られてくるトリガ信号により、フィルタＡが光路に配置されている期間を認識し、その期間内に反射光用撮像素子１５から送られてくる画像情報を反射光画像として出力するようになっている。
蛍光画像生成部１８は、フィルタ制御部９から送られてくるトリガ信号により、フィルタＡ，Ｂが光路に配置されている期間をそれぞれ認識し、フィルタＡが光路に配されている期間内に蛍光用撮像素子１６から送られてくる第１の蛍光画像Ｇ１情報と、フィルタＢが光路に配されている期間内に蛍光用撮像素子１６から送られてくる第２の蛍光画像Ｇ２情報とを出力するようになっている。
画像演算部１９は、例えば、第１の画像Ｇ１から第２の画像Ｇ２を減算するようになっている。
画像生成部２０は、反射光画像生成部１７から送られてきた反射光画像Ｇ３と画像演算部１９から出力されてきた演算画像Ｇ４とを合成して、合成画像Ｇ５を生成するようになっている。
このように構成された本実施形態に係る蛍光観察装置１を用いて観察対象部位Ｓの観察を行う場合について以下に説明する。
本実施形態に係る蛍光観察装置１を用いて観察対象部位Ｓの観察を行うには、観察開始の１７時間程度前にＩＣＧを投与し、観察開始の４時間程度前に５−ＡＬＡを投与し、観察前に洗腸剤を摂取して腸内の大便を排泄させておく。
この状態で、挿入部３を大腸内に挿入して観察を開始する。
挿入部３を大腸内に挿入しその先端を観察対象部位Ｓに対向して配置する。この状態で、光源部２の作動により、波長帯域３８０〜４２０ｎｍの光と、波長帯域７５０〜８１０ｎｍの光と、波長帯域４００〜７００ｎｍの白色光とを同一の観察対象部位Ｓに切り替えて照射する。ここで、波長帯域４００〜７００ｎｍの白色光は、挿入部３の操作に当たって観察対象部位Ｓを可視光により確認する場合に使用するが、ここでは説明を省略する。
波長帯域３８０〜４２０ｎｍの光が照射されることにより、蛍光用撮像素子１６により第１の蛍光画像Ｇ１情報が取得される。また、波長帯域７５０〜８１０ｎｍの光が照射されることにより、蛍光用撮像素子１６によって第２の蛍光画像Ｇ２情報が取得される。
また、波長帯域４００〜７００ｎｍの白色光が照射されることにより、反射光用撮像素子１５により反射光画像Ｇ３情報が取得される。
本実施形態に係る蛍光観察装置１においては、蛍光用撮像素子１６により取得された第１の蛍光画像Ｇ１情報と第２の蛍光画像Ｇ２情報とが画像演算部１９に送られることにより減算処理される。具体的には、図５に示されるように第１の蛍光画像Ｇ１情報から第２の蛍光画像Ｇ２情報が減算されることにより、演算画像Ｇ４が生成される。
ここで観察前に投与されたＩＣＧは全身の血管をめぐり、やがて肝臓にトラップされ、胆嚢から胆汁に混ざって十二指腸へと流れていく。一般に、ＩＣＧ投与後１５分程度経過したらこのような現象が観察され始め、全てのＩＣＧが肝臓・胆嚢・十二指腸を経由してされる投与後２４時間まで同様の現象が起こる。
また、この過程において、ＩＣＧがその構造を壊されることもなく、腸から吸収されることもなく、腸肝循環や腎臓から排泄されることもない。したがって、被験者が摂取した食物が、胃から十二指腸、小腸、大腸と消化される過程において、胆汁に含まれるＩＣＧを取り込み、大便を形成する。さらに、ＩＣＧの投与後１５分程度すると、それ以降は、肝臓と胆嚢および十二指腸・小腸・大腸といった管腔臓器の表面以外、つまり血中や組織内部にはほとんど存在しなくなる。
以上のことから、たとえば観察開始の１７時間程度前にＩＣＧを投入し、観察開始の４時間程度前に５−ＡＬＡを投与し、観察前に洗腸剤を摂取して、腸内の大便と管腔臓器表面に残るＩＣＧを洗い流すことにより、５−ＡＬＡを含む被検査部位と、被検査部位の周囲にＩＣＧを含む大便の洗い残し（残渣）とが存在する状況を作ることができる。
したがって、ＩＣＧを励起する波長帯域７５０〜８１０ｎｍの光を照射して得られる第２の蛍光画像Ｇ２情報は、残渣を特異的に光らせて得られた蛍光画像情報となる。
一方、波長帯域３８０〜４２０ｎｍの光は、これによって励起される蛍光物質を含む全ての領域から蛍光を発生させるので、観察対象部位Ｓおよびその近傍に配される残渣をも光らせることになる。
したがって、第１の蛍光画像Ｇ１情報のみでは、観察対象部位Ｓとその近傍に配される残渣からの蛍光が混在した状態となって観察対象部位Ｓの鮮明な観察を行うことができないが、本実施形態に係る蛍光観察装置１によれば、第１の蛍光画像Ｇ１情報から残渣からの蛍光のみを含む第２の蛍光画像Ｇ２情報を除去するので、観察対象部位Ｓの鮮明な観察を行うことができる。
なお、本実施形態においては、画像演算部１９が、第１の蛍光画像Ｇ１情報から第２の蛍光画像Ｇ２情報を減算することにより、蛍光画像中の残渣の影響を除去することとしたが、これに代えて、図６に示されるように、第１の蛍光画像Ｇ１情報を第２の蛍光画像Ｇ２情報で除算することとしてもよい。これによっても、蛍光画像中の残渣の影響を十分に抑制することができる。
また、被検査部位Ｓに投与する蛍光薬剤として５−ＡＬＡを例示したが、これに限定されるものではなく、例えば、図４に示されるように、レザフィリンを投与することにしてもよい。
また、本実施形態においては、第１の蛍光画像Ｇ１情報から第２の蛍光画像Ｇ２情報を減算することとしたが、第２の蛍光画像Ｇ２情報において、各画素の蛍光強度を所定の閾値と比較し、所定の閾値より大きい領域について、第１の蛍光画像Ｇ１内の対応する領域の蛍光強度を低減することとしてもよい。このようにすることで、残渣からの影響の強い領域についてのみ、その影響を除去するように第１の蛍光画像Ｇ１を補正することができる。
また、本実施形態においては、柔軟で細長い挿入部３を大腸内に挿入する内視鏡式の蛍光観察装置１について例示したが、これに代えて、図７に示されるように、カプセル型の蛍光観察装置３０を採用してもよい。
この蛍光観察装置３０は、円筒状の筐体本体３１ａの両端を半球状の透明窓３１ｂおよび端板３１ｃによって密封したカプセル型の筐体３１と、該筐体３１内に収容され、透明窓３１ｂを介して励起光を照射する第１，第２の励起光源３２，３３と、被検査部位を撮影する情報取得部３４と、該情報取得部３４により取得された輝度情報に基づいて残渣の影響を抑制した輝度情報を生成する輝度情報補正部３５と、生成された輝度情報を筐体３１外に無線送信するアンテナ（送信部）３６と、これらを制御する制御部（判定部）３７と、これら各部に電力を供給するバッテリ３８とを備えている。
励起光源３２，３３は、例えば、広帯域の光を発生するＬＥＤ３２ａ，３３ａと、該ＬＥＤ３２ａ，３３ａから射出された光から励起波長の光のみを透過させて透明窓３１ｂから射出させる励起光フィルタ３２ｂ，３３ｂとを備えている。励起光フィルタ３２ｂとしては、例えば、レザフィリン励起用のフィルタＡ、励起光フィルタ３３ｂとしては、例えば、ＩＣＧ励起用のフィルタＢを挙げることができる。
情報取得部３４は、透明窓３１ｂを介して筐体３１内に入射してくる蛍光を集光する光学系３４ａと、集光された蛍光から励起光を波長毎に分離するダイクロイックミラー３４ｂと、該ダイクロイックミラー３４ｂを透過または反射した励起光を遮断する励起光カットフィルタ３４ｃと、励起光が除去された蛍光の強度を検出するフォトディテクタ３４ｄ，３４ｅとを備えている。
制御部３７は、励起光源３２および白色光源３３の点灯タイミングを制御するとともに、フィルタ３２ｂを備える励起光源３２から励起光が発光された期間にフォトディテクタ３４ｄにより検出された蛍光の強度を第１の蛍光強度情報として補正輝度情報生成部に記憶させ、フィルタ３３ｂを備える励起光源３３から励起光が発光された期間にフォトディテクタ３４ｅにより検出された蛍光の強度を第２の蛍光強度情報として記憶させるようになっている。
輝度情報補正部３５は、図８に示されるように、（ａ）に示される第１の蛍光輝度情報（レザフィリン蛍光強度）を（ｂ）に示される第２の蛍光輝度情報（ＩＣＧ蛍光強度）で除算するようになっている。これにより、（ｃ）に示されるように、残渣の影響を低減した蛍光輝度情報を得ることができる。
本発明の一実施形態に係る蛍光観察装置を示す模式図である。 図１の蛍光観察装置に備えられる回転フィルタの一例を示す図である。 図２の回転フィルタの各フィルタおよび励起光カットフィルタの透過率特性の一例を示すグラフである。 図２の回転フィルタの各フィルタおよび励起光カットフィルタの透過率特性の他の例を示すグラフである。 第１の蛍光画像から第２の蛍光画像を減算する処理を説明する図である。 第１の蛍光画像を第２の蛍光画像で除算する処理を説明する図である。 図１の蛍光観察装置の変形例を示す模式図である。 図７の蛍光観察装置により取得された第１の蛍光情報を第２の蛍光情報で除算する処理を説明する図である。
符号の説明
Ｇ１ 第１の蛍光画像（蛍光情報）
Ｇ２ 第２の蛍光画像（蛍光情報）
Ｇ４ 演算画像（蛍光情報）
Ｓ 被検査部位
１，３０ 蛍光観察装置
２ 光源部（光源）
１６ 撮像素子（蛍光情報取得部、残渣蛍光情報取得部）
１８ 蛍光画像生成部（蛍光情報取得部、残渣蛍光情報取得部）
１９ 画像演算部（蛍光情報補正部）
３４ｄ，３４ｅ フォトディテクタ（蛍光情報取得部、残渣蛍光情報取得部）
３５ 輝度情報補正部（蛍光情報補正部）

Claims (5)

  1. 被検査部位近傍に照射する励起光を発生する光源と、
    該光源からの励起光の照射により前記被検査部位近傍から発生する蛍光の情報を取得する蛍光情報取得部と、
    蛍光色素により選択的に染められた残渣から、前記光源からの励起光の照射により発生する蛍光の情報を取得する残渣蛍光情報取得部と、
    前記蛍光情報取得部により取得された被検査部位近傍からの蛍光情報と前記残渣蛍光情報取得部により取得された残渣からの蛍光情報とに基づいて、残渣からの蛍光を抑制した被検査部位の蛍光情報を生成する蛍光情報補正部とを備える蛍光観察装置。
  2. 前記蛍光情報が蛍光画像である請求項１に記載の蛍光観察装置。
  3. 前記蛍光情報補正部が、前記蛍光情報取得部により取得された被検査部位近傍からの蛍光情報から前記残渣蛍光情報取得部により取得された残渣からの蛍光情報を減算する請求項１に記載の蛍光観察装置。
  4. 前記蛍光情報補正部が、前記蛍光情報取得部により取得された被検査部位近傍からの蛍光情報を前記残渣蛍光情報取得部により取得された残渣からの蛍光情報で除算する請求項１に記載の蛍光観察装置。
  5. 前記蛍光情報補正部が、前記残渣蛍光情報取得部により取得された残渣からの蛍光情報の蛍光強度を所定の閾値と比較して、残渣の存否を判定し、前記蛍光情報取得部により取得された被検査部位近傍からの蛍光情報のうち、残渣が存在すると判定された領域の蛍光強度を低減させる請求項１に記載の蛍光観察装置。
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