JP2011167229A - Ｐｄｔ用医療装置システム、電子内視鏡システム、手術用顕微鏡システム、及びｐｄｔ用医療装置システムにおける撮像信号出力方法 - Google Patents

Abstract

【課題】コストをかけることなくハレーションを防止するとともに、そのハレーション防止によって、治療光以外の広帯域光や励起光を照射したときに得られる画像の色再現性が劣ることがないようにする。
【解決手段】広帯域光源３０からの広帯域光ＢＢを体腔内に照射する。中心波長４０５ｎｍの励起光Ｌｄを、光感受性物質が蓄積された体腔内の腫瘍患部に対して照射する。この励起光Ｌｄの照射により、腫瘍患部からは蛍光光ＦＬが発生する。電子内視鏡の先端部１６ａに設けられたＣＣＤ４４は、腫瘍患部がある体腔内を撮像する。通常光画像モード時には、ＣＣＤ４４の画素のうち、励起光Ｌｄを減光する減光フィルタを有するＲ１画素、Ｇ画素、Ｂ画素から撮像信号を出力する。治療光画像モード時には、ＣＣＤ４４の画素のうち、治療光Ｌｔを減光する減光フィルタを有するＲ２画素から撮像信号を出力する。
【選択図】図２

Description

本発明は、ＰＤＴ用医療装置システム、電子内視鏡システム、手術用顕微鏡システム、及びＰＤＴ用医療装置システムにおける撮像信号出力方法に関する。

近年の医療分野では、電子内視鏡を用いた診断や治療が数多く行なわれている。電子内視鏡は、被検者の体腔内に挿入される細長の挿入部を備えており、この挿入部の先端にはＣＣＤなどの撮像装置が内蔵されている。また、電子内視鏡は白色光などの広帯域光を発する光源装置に接続されており、光源装置から発せられる広帯域光は、挿入部の先端から体腔内部に対して照射される。このように体腔内部に光が照射された状態で、体腔内の被写体組織は、挿入部の先端部に設けられた撮像素子によって撮像される。撮像により得られた画像は、電子内視鏡に接続されたプロセッサ装置で各種処理が施された後、モニタに表示される。

また、患者の体腔内壁にできた腫瘍患部などはモニタの画像から把握しにくい場合があることから、近年では、ＰＤＤ（Photodynamic Diagnosis：光線力学的診断）と呼ばれる診断方法を用いることによって腫瘍患部から蛍光光を発生させて、腫瘍患部の位置、大きさ、範囲を容易に把握できるようにしている。このＰＤＤによれば、診断を始める前に、ヘマトポルフィリン誘導体などの光感受性物質を患者に投与することによって、腫瘍患部に光感受性物質を蓄積させている。そして、診断時には、内視鏡の先端部を挿入し、その先端部から腫瘍患部に対して特定波長の励起光を照射する。これにより、励起光が照射された腫瘍患部からは、蛍光光が発せられる。

そして、術者がＰＤＤにより腫瘍患部の位置等を把握した後は、ＰＤＴ（Photodynamic Therapy：光線力学的治療）と呼ばれる治療方法を使って、腫瘍患部を消滅させている。このＰＤＴでは、励起光とは波長が異なる特定波長の治療光を内視鏡の先端部から腫瘍患部に照射している。この治療光を照射することで、腫瘍患部に蓄積している光感受性物質から活性酸素が生成される。この活性酸素による殺細胞作用によって、腫瘍患部は消滅する。

治療光は、光感受性物質から活性酸素を生成させるものであるため、非常にエネルギーが高い。したがって、体腔内で反射した治療光が撮像装置に入射すると、撮像素子の各画素における蓄積電荷が広範囲にわたって飽和しまうことがある。このように蓄積電荷が飽和すると、モニタ上の画像が白く（ハレーション）なってしまうため、腫瘍患部や内視鏡の先端が見えなくなってしまう問題が起こり得る。

このハレーションの問題に対しては、治療光を照射するときには、この治療光と同じ波長域の光をカットするカットフィルタを撮像素子の前方に挿入させることで、ハレーションを防止することができる。その一方で、治療光以外の広帯域光や励起光を照射するときには、そのカットフィルタを撮像素子の前方から退避させることで、カットフィルタでカットする帯域部分の情報が撮像画像から抜け落ちないようにし、色再現性が劣ることがないようにしている。

また、特許文献１では、広帯域光及び励起光を照射した時に用いる通常の撮像素子とは別に、治療光を照射した時に用いるＰＤＴ専用の撮像素子を設け、このＰＤＴ専用の撮像素子に前述のカットフィルタを取り付けている。これにより、広帯域光及び励起光の照射時には、カットフィルタの無い通常の撮像素子で撮像することによって、色再現性が劣ることがないようにし、治療光の照射時には、カットフィルタが有るＰＤＴ専用の撮像素子で撮像することによって、ハレーションを防止している。

特開２００８−８６６８０号公報

しかしながら、上述したように、治療光の照射時にはカットフィルタを撮像素子の前方に挿入させ、広帯域光や励起光の照射時にはカットフィルタを撮像素子の前方から退避させた場合であれば、カットフィルタを挿脱するための機械的な装置が別途必要となるためコストがかかってしまう。

また、特許文献１の場合であれば、通常の撮像素子に加えてＰＤＴ専用の撮像素子を設けるだけでもコストがかかり、その上、体腔内からの光を集光する集光レンズなど撮像素子以外の周辺部材も通常の撮像素子用のものとは別途必要なことを考慮すると、特許文献１はコストの点から好ましくない。

本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、コストをかけることなく治療光照射時のハレーションを防止するとともに、そのハレーション防止によって、治療光以外の広帯域光や励起光を照射したときに得られる画像の色再現性が劣ることがないようにするＰＤＴ用医療装置システム、電子内視鏡システム、手術用顕微鏡システム、及びＰＤＴ用医療装置システムにおける撮像信号出力方法を提供することを目的とする。

本発明のＰＤＴ用医療装置システムは、波長が青色領域から赤色領域にわたる広帯域光を発する広帯域光源と、光感受性物質が蓄積された患者の腫瘍患部を消滅させるための治療光を発するＰＤＴ用光源と、赤色のカラーフィルターが設けられたＲ１画素と、赤色のカラーフィルター及び治療光を減光する治療光用減光フィルターが設けられたＲ２画素と、緑色のカラーフィルターが設けられたＧ画素と、青色のカラーフィルターが設けられたＢ画素とからなり、腫瘍患部からの光を受光して撮像信号を生成するカラー撮像素子と、広帯域光を照射したときにはＲ１画素、Ｇ画素、Ｂ画素から撮像信号を出力し、治療光を照射したときにはＲ２画素から撮像信号を出力するように、カラー撮像素子を制御する撮像制御部とを備えることを特徴とする。

光感受性物質が蓄積された患者の腫瘍患部から蛍光光を発生させるための励起光を発するＰＤＤ用光源を備え、前記カラー撮像素子のＲ１画素には、赤色のカラーフィルターに加え、励起光を減光するための励起光用減光フィルタが設けられ、前記撮像制御部は、励起光を照射したときには、Ｒ１画素から撮像信号を出力するように、カラー撮像素子を制御することが好ましい。

前記腫瘍患部に対して照射する光を、前記広帯域光、前記励起光、前記治療光の順で切り替える照射光切替部を備えることが好ましい。前記光感受性物質はフォトフィリンであり、前記治療光は中心波長が６３０ｎｍであり、前記励起光は中心波長が４０５ｎｍであり、前記蛍光光は６６０ｎｍにピークを１つ有することが好ましい。

前記Ｒ１画素には、前記励起光用減光フィルターに代えて、前記励起光を遮断する励起光用カットフィルターが設けられ、前記Ｒ２画素には、前記治療光用減光フィルターに代えて、前記治療光を遮断する治療光用カットフィルターが設けられることが好ましい。

本発明の電子内視鏡システムは、波長が青色領域から赤色領域にわたる広帯域光を体腔内に発する広帯域光源と、光感受性物質が蓄積された体腔内の腫瘍患部を消滅させるための治療光を発するＰＤＴ用光源と、赤色のカラーフィルターが設けられたＲ１画素と、赤色のカラーフィルター及び治療光を減光する治療光用減光フィルターが設けられたＲ２画素と、緑色のカラーフィルターが設けられたＧ画素と、青色のカラーフィルターが設けられたＢ画素とからなるカラー撮像素子によって、体腔内の腫瘍患部からの光を受光して撮像信号を出力する電子内視鏡とを備え、前記電子内視鏡は、広帯域光を照射したときにはＲ１画素、Ｇ画素、Ｂ画素から撮像信号を出力し、治療光を照射したときにはＲ２画素から撮像信号を出力するように、カラー撮像素子を制御する撮像制御部を有することを特徴とする。

本発明の手術用顕微鏡システムは、波長が青色領域から赤色領域にわたる広帯域光を発する広帯域光源と、手術部位のうち光感受性物質が蓄積された腫瘍患部を消滅させるための治療光を発するＰＤＴ用光源と、赤色のカラーフィルターが設けられたＲ１画素と、赤色のカラーフィルター及び治療光を減光する治療光用減光フィルターが設けられたＲ２画素と、緑色のカラーフィルターが設けられたＧ画素と、青色のカラーフィルターが設けられたＢ画素とからなるカラー撮像素子によって、腫瘍患部からの光を受光して撮像信号を出力する手術用顕微鏡とを備え、前記手術用顕微鏡は、広帯域光を照射したときにはＲ１画素、Ｇ画素、Ｂ画素から撮像信号を出力し、治療光を照射したときにはＲ２画素から撮像信号を出力するように、カラー撮像素子を制御する撮像制御部を有することを特徴とする。

本発明のＰＤＴ用医療装置システムにおける撮像信号出力方法は、波長が青色領域から赤色領域にわたる広帯域光を発し、光感受性物質が蓄積された患者の腫瘍患部を消滅させるための治療光を発し、赤色のカラーフィルターが設けられたＲ１画素と、赤色のカラーフィルター及び治療光を減光する治療光用減光フィルターが設けられたＲ２画素と、緑色のカラーフィルターが設けられたＧ画素と、青色のカラーフィルターが設けられたＢ画素とからなるカラー撮像素子により、腫瘍患部からの光を受光して撮像信号を生成する際、広帯域光を照射したときにはＲ１画素、Ｇ画素、Ｂ画素から撮像信号を出力し、治療光を照射したときにはＲ２画素から撮像信号を出力するように、カラー撮像素子を制御することを特徴とする。

本発明によれば、広帯域光や励起光照射時用のＲ１画素とは別に、治療光照射時用のＲ２画素を１つの撮像素子に設け、このＲ２画素に治療光を減光するための減光フィルタを設けたことで、コストをかけることなく、治療光照射時のハレーションを防止することができる。また、広帯域光や励起光を照射したときには、治療光を減光する減光フィルタが設けられたＲ２画素ではなくＲ１画素から撮像信号を出力するようにしたことで、広帯域光や励起光を照射したときに得られる画像は、色再現性が劣ることがない。

本発明の電子内視鏡システムの外観図である。 電子内視鏡システムの電気的構成を示すブロック図である。 励起光Ｌｄ、治療光Ｌｔ、蛍光光ＦＬの強度を示すグラフである。 Ｒ１画素、Ｒ２画素、Ｇ画素、Ｂ画素を１つの画素群とするＣＣＤの撮像面を説明するための説明図である。 （Ａ）はＲ１画素の分光透過率を、（Ｂ）はＲ２画素の分光透過率を、（Ｃ）はＧ画素の分光透過率を、（Ｄ）はＢ画素の分光透過率を示すグラフである。 本発明の作用を示すフローチャートである。 （Ａ）は通常光画像モード時におけるＣＣＤの撮像動作を、（Ｂ）は蛍光光画像モード時におけるＣＣＤの撮像動作を、（Ｃ）は治療光画像モード時におけるＣＣＤの撮像動作を、（Ｄ）は一覧画像モード時におけるＣＣＤの撮像動作を説明する説明図である。 本発明の手術用顕微鏡システムの外観図である。 本発明の手術用顕微鏡システムの電気的構成を示すブロック図である。

図１に示すように、本発明の電子内視鏡システム１０は、患者の体腔内を撮像する電子内視鏡１１と、撮像により得られた信号に基づいて体腔内の被写体組織の画像を生成するプロセッサ装置１２と、体腔内を照射する光を供給する光源装置１３と、体腔内の画像を表示するモニタ１４とを備えている。電子内視鏡１１は、体腔内に挿入される可撓性の挿入部１６と、挿入部１６の基端部分に設けられた操作部１７と、操作部１７とプロセッサ装置１２及び光源装置１３との間を連結するユニバーサルコード１８とを備えている。

挿入部１６の先端側には、複数の湾曲駒を連結した湾曲部１９が形成されている。湾曲部１９は、操作部のアングルノブ２１を操作することにより、上下左右方向に湾曲動作する。湾曲部１９の先端側には、体腔内撮影用の光学系等を内蔵した先端部１６ａが設けられており、この先端部１６ａは、湾曲部１９の湾曲動作によって体腔内の所望の方向に向けられる。

ユニバーサルコード１８には、プロセッサ装置１２および光源装置１３側にコネクタ２４が取り付けられている。コネクタ２４は、通信用コネクタと光源用コネクタからなる複合タイプのコネクタであり、電子内視鏡１１は、このコネクタ２４を介して、プロセッサ装置１２および光源装置１３に着脱自在に接続される。

図２に示すように、光源装置１３は、広帯域光源３０と、ＰＤＤ用光源３１と、ＰＤＴ用光源３２と、体腔内に照射する光を切り替える照射光切替部３４と、照射光切替部３４で切り替えられた光を電子内視鏡１１のライトガイド４３に向けて集光させる集光レンズ３５とを備えている。広帯域光源３０はキセノンランプ、白色ＬＥＤなどであり、波長が赤色領域から青色領域（約４７０〜７００ｎｍ）にわたる広帯域光ＢＢを発生する。広帯域光源３０は、電子内視鏡１１の使用中、常時点灯している。

ＰＤＤ用光源３１は電子内視鏡１１の使用中、常時点灯するレーザーダイオードなどであり、ＰＤＤ用光源は中心波長が４００ｎｍ近傍の励起光Ｌｄを発生する。この励起光が、光感受性物質を蓄積した腫瘍患部に対して照射されると、その腫瘍患部からは蛍光光ＦＬが発せられる。また、ＰＤＴ用光源３２は電子内視鏡１１の使用中、常時点灯するレーザーダイオードなどであり、中心波長が６２０〜６９０ｎｍの範囲内にある励起光Ｌｄを発生する。この治療光の照射により、光感受性物質が蓄積した部分からは活性酸素が発生する。この活性酸素によって、腫瘍患部は徐々に消滅する。

患者に投与する光感受性物質の種類によって、励起光Ｌｄ、治療光Ｌｔ、及び蛍光光ＦＬの波長域はそれぞれ異なる。本実施形態では、光感受性物質としてフォトフィリンを投与する。このフォトフィリンを投与した場合、図３に示すように、中心波長が４０５ｎｍの励起光Ｌｄを照射することによって、６６０ｎｍにピークを１つ有する蛍光光ＦＬが得られる。また、この場合には、中心波長が６３０ｎｍの治療光Ｌｔを照射することで、腫瘍患部を消滅させることができる。

なお、光感受性物質としてレザフィリンを投与した場合には、中心波長４０５ｎｍの励起光の照射によって６６０ｎｍにピークを１つ有する蛍光光が得られ、中心波長６６４ｎｍの治療光の照射によって腫瘍患部を消滅させることができる。また、光感受性物質としてビスダインを投与した場合には、中心波長４０５ｎｍの励起光の照射によって６６０ｎｍにピークを１つ有する蛍光光が得られ、中心波長６８９ｎｍの治療光の照射によって腫瘍患部を消滅させることができる。

照射光切替部３４は、図２に示すように、各光源３０，３１，３２からの光を反射させる第１〜第３ミラー３６，３７，３８と、第１〜第３ミラー３６，３７，３８で反射した光を集光レンズ３９に向けて更に反射させる中継ミラー４０と、ミラー切替部４１とを備えている。第１〜第３ミラー３６，３７，３８は、各光源３０，３１，３２からの光を、中継ミラー４０及び集光レンズ３５を介して、ライトガイド４３に入射させる入射位置と、この入射位置から退避させて、各光源３０，３１，３２からの光がライトガイド４３に入射することを阻止する退避位置との間で回転自在に設けられている。ミラー切替部４１は、プロセッサ装置１２内のコントローラー５９からの切替信号に従って、第１〜第３ミラー３６，３７，３８のいずれかを入射位置にセットするとともに、それ以外のミラーを退避位置にセットする。

電子内視鏡１１は、ライトガイド４３、ＣＣＤ４４、アナログ処理回路４５（ＡＦＥ：Analog Front End）、撮像制御部４６を備えている。ライトガイド４３は大口径光ファイバ、バンドルファイバなどであり、入射端が光源装置１３に挿入されており、出射端が先端部１６ａに設けられた照射レンズ４８に向けられている。光源装置１３で発せられた光は、ライトガイド４３により導光された後、照射レンズ４８に向けて出射する。照射レンズ４８に入射した光は、先端部１６ａの端面に取り付けられた照明窓４９を通して、体腔内に照射される。体腔内からの光は、先端部１６ａの端面に取り付けられた観察窓５０を通して、集光レンズ５１に入射する。

ＣＣＤ４４は、集光レンズ５１からの光を撮像面４４ａで受光し、受光した光を光電変換して信号電荷を蓄積し、蓄積した信号電荷を撮像信号として読み出す。読み出された撮像信号は、ＡＦＥ４５に送られる。ＣＣＤ４４はカラーＣＣＤであり、図４に示すように、撮像面４４ａには、光透過率がそれぞれ異なるＲ１画素７０、Ｒ２画素７１、Ｇ画素７２、Ｂ画素７３の４種類の画素を１セットとする画素群が多数配列されている。

Ｒ１画素７０は、Ｒ色のカラーフィルターに加え、中心波長４０５ｎｍの励起光Ｌｄを減光する減光フィルタを備えていることから、図５（Ａ）に示すような光の透過率を有する。また、Ｒ２画素７１は、Ｒ色のカラーフィルタに加え、中心波長６３０ｎｍの治療光Ｌｔの強度を一定値にまで弱める減光フィルタを備えていることから、図５（Ｂ）に示すような光の透過率を有する。また、Ｇ画素７２はＧ色のカラーフィルターを備えていることから、図５（Ｃ）に示すような光の透過率を有する。また、Ｂ画素７３はＢ色のカラーフィルターを備えていることから、図５（Ｄ）に示すような光の透過率を有する。なお、Ｒ１画素７０、Ｒ２画素７１には光の強度を弱める減光フィルターを設けたが、これに代えて、励起光Ｌｄや治療光Ｌｔを完全に遮断するカットフィルターを設けてもよい。

ＡＦＥ４５は、図２に示すように、相関二重サンプリング回路（ＣＤＳ）、自動ゲイン制御回路（ＡＧＣ）、及びアナログ／デジタル変換器（Ａ／Ｄ）（いずれも図示省略）から構成されている。ＣＤＳは、ＣＣＤ４４からの撮像信号に対して相関二重サンプリング処理を施し、ＣＣＤ４４の駆動により生じたノイズを除去する。ＡＧＣは、ＣＤＳによりノイズが除去された撮像信号を増幅する。Ａ／Ｄは、ＡＧＣで増幅された撮像信号を、所定のビット数のデジタルな撮像信号に変換してプロセッサ装置１２に入力する。

撮像制御部４６は、プロセッサ装置１２内のコントローラー５９に接続されており、コントローラー５９から指示がなされたときにＣＣＤ４４に対して駆動信号を送る。ＣＣＤ４４の各画素は、撮像制御部４６からの駆動信号に基づいて、所定のフレームレートで撮像信号をＡＦＥ４５に出力する。

プロセッサ装置１２は、デジタル信号処理部５５（ＤＳＰ（Digital Signal Processor））と、フレームメモリ５６と、表示制御回路５７とを備えており、コントローラー５９が各部を制御している。ＤＳＰ５５は、電子内視鏡のＡＦＥ４５から出力された撮像信号に対し、色分離、色補間、ホワイトバランス調整、ガンマ補正などを行うことによって、画像データを作成する。フレームメモリ５６は、ＤＳＰ５５で作成された画像データを記憶する。表示制御回路５７は、フレームメモリ５６から画像データを読み出し、この画像データに基づいて画像をモニタ１４に表示する。モニタ１４に表示される画像は、コントローラー５９に接続された画像切替ＳＷ６１により切り替えられる。

画像切替ＳＷ６１は、画像モードを通常光画像モード、蛍光光画像モード、治療光画像モード、一覧画像モードのいずれかに切り替える。ここで、通常光画像モードは広帯域光ＢＢを体腔内に照射した時の通常光画像を表示するモードである。蛍光光画像モードは、励起光Ｌｄを体腔内に照射し、腫瘍患部から蛍光光ＦＬが発せられた時の蛍光光画像を表示するモードである。治療光画像モードは、治療光Ｌｔを体腔内に照射した時の治療光画像を表示するモードである。一覧画像モードは、通常光画像、蛍光光画像、治療光画像の全てをモニタ１４に表示するモードである。なお、一覧画像モードでは、蛍光光画像と治療光画像とを別々に表示する他、それらを重ね合わせて表示してもよい。

次に、本発明の作用を図６のフローチャートに沿って説明する。まず、患者に対して、光感受性物質であるフォトフィリンを投与する。これにより、患者の腫瘍患部に光感受性物質が蓄積する。そして、画像切替ＳＷ６１を操作し、画像モードを通常光画像モードに切り替える。通常光画像モードへの切替に従って、ミラー切替部４１はコントローラー５９の指示に基づき、第１ミラー３６を入射位置にセットする。これにより、電子内視鏡１１の先端部１６ａからは広帯域光ＢＢが照射される。

また、撮像制御部４６は、コントローラー５９の指示に基づき、ＣＣＤ４４が図７（Ａ）に示す動作を行なうように制御する。この通常光画像モード時では、ＣＣＤ４４のＲ１画素７０、Ｇ画素７２、Ｂ画素７３がそれぞれ受光した広帯域光ＢＢを光電変換して信号電荷を蓄積するステップ（以下「電荷蓄積ステップ」という）と、その後に蓄積した信号電荷を撮像信号として読み出すステップ（以下「信号読出ステップ」という）との合計２つの動作が、１フレームの取得期間で行われる。この動作は、通常光画像モードに設定されている間、繰り返し行われる。一方で、Ｒ２画素７１では、信号電荷の蓄積や信号電荷の読み出しは行なわれない。

これにより、モニタ１４には、Ｒ１画素７０の撮像信号、Ｇ画素７２の撮像信号、Ｂ画素７３の撮像信号に基づいて、カラーの通常光画像が表示される。この通常光画像は、その赤色の色再現に大きく影響を与える治療光用の減光フィルタが設けられたＲ２画素の撮像信号ではなく、赤色の色再現にほとんど影響を与えない励起光用の減光フィルタが設けられたＲ１画素の撮像信号に基づいて生成されているため、通常光画像は色再現性に優れている。

モニタ１４に通常光画像が表示されると、電子内視鏡１１の先端部１６ａを患者の体腔内に挿入する。そして、モニタ１４の通常光画像を確認しながら、先端部１６ａを徐々に腫瘍患部に近付けていく。先端部１６ａが腫瘍患部に到達したら、画像切替ＳＷ６１を操作し、画像モードを蛍光光画像モードに切り替える。蛍光光画像モードへの切替に従って、ミラー切替部４１は、コントローラー５９からの指示に基づき、第１ミラー３６を退避位置に戻し、第２ミラー３７を入射位置にセットする。これにより、電子内視鏡１１の先端部１６ａからは励起光Ｌｄが照射される。この励起光Ｌｄが腫瘍患部に照射されると、腫瘍患部からは蛍光光ＦＬが発せられる。

また、撮像制御部４６は、コントローラー５９からの指示に基づき、ＣＣＤ４４が図７（Ｂ）に示す動作を行なうように制御する。この蛍光光画像モード時では、ＣＣＤ４４のＲ１画素７０が受光した蛍光光ＦＬに基づく電荷蓄積ステップと、この後の信号読出ステップとの合計２つの動作が、１フレームの取得期間で行われる。この動作は、蛍光光画像モードに設定されている間、繰り返し行われる。一方、Ｒ２画素７１、Ｇ画素７２、Ｂ画素７３では、電荷蓄積ステップや信号読出ステップは行なわれない。これにより、モニタ１４には、Ｒ１画素７１の撮像信号に基づいて、赤色の蛍光光画像が表示される。この蛍光光画像は、励起光ＬｔがＲ１画素７０の減光フィルタで除去されているため、その励起光によるハレーションが生じることはない。

そして、術者はモニタ１４に表示された蛍光光画像から腫瘍患部の蛍光状態を確認することによって、腫瘍患部の位置、大きさ、範囲を正確に把握する。腫瘍患部の位置等を把握した後は、画像切替ＳＷ６１を操作し、画像モードを治療光画像モードに切り替える。治療光画像モードへの切替に従って、ミラー切替部４１は、コントローラー５９からの指示に基づき、第２ミラー３７を退避位置に戻し、第３ミラー３８を入射位置にセットする。これにより、電子内視鏡１１の先端部１６ａからは治療光Ｌｔが照射される。この治療光Ｌｔの照射により、腫瘍患部は徐々に消滅する。

また、撮像制御部４６は、コントローラー５９からの指示に基づき、ＣＣＤ４４が図６（Ｃ）に示す動作を行なうように制御する。この治療光画像モードでは、ＣＣＤ４４のＲ２画素７１が受光した蛍光光に基づく電荷蓄積ステップと、この後の信号読出ステップとの合計２つの動作が１、フレームの取得期間で行なわれる。この動作は、治療光画像モードに設定されている間、繰り返し行われる。一方、Ｒ１画素７０、Ｇ画素７２、Ｂ画素７３では、電荷蓄積ステップや信号読出ステップは行なわれない。

これにより、モニタ１４には、Ｒ２画素７１の撮像信号に基づいて、赤色の治療光画像が表示される。この治療光画像は、治療光がＲ２画素７１の減光フィルタによって強度が弱められているため、その治療光によるハレーションが生じることはない。また、Ｒ２画素７１では治療光を完全に遮断していないため、治療光画像から治療光の照射状況も確実に把握することができる。

そして、術者はモニタ１４に表示された治療光画像から腫瘍患部の消滅状況を確認するとともに、腫瘍患部に治療光が当たっていな部分を確認したときには、その部分に治療光が当たるように、アングルノブ２１を操作して先端部１６ａを動かす。次に、光感受性物質の濃度分布や腫瘍患部の消滅状況が経時的にどのように変化するかを確認する場合には、画像切替ＳＷ６１を操作し、画像モードを一覧画像モードに切り替える。一覧画像モードへの切替に従って、ミラー切替部４１は、コントローラー５９からの指示に基づき、１フレームの期間ごとに、入射位置にセットするミラーを第１〜第３ミラー３６〜３８の順で切り替える。

このように第１〜第３ミラー３６〜３８を切り替えることで、広帯域光ＢＢ、励起光Ｌｄ、治療光Ｌｔの順で、体腔内に光が照射される。この光の照射は、一覧画像モードに設定されている間、繰り返し行われる。このように励起光Ｌｄ、治療光Ｌｔの照射を繰り返すことによって、治療光Ｌｔの照射で腫瘍患部を消滅させつつ、その腫瘍患部に対する励起光Ｌｄの照射によって、消滅状態にある腫瘍患部から蛍光光ＦＬを発生させることができる。

また、撮像制御部４６は、コントローラー５９からの指示に基づき、ＣＣＤ４４が図６（Ｄ）に示す動作を行なうように制御する。この一覧画像モード時では、広帯域光ＢＢの照射時に、ＣＣＤ４４のＲ１画素７０、Ｇ画素７２、Ｂ画素７３が受光した広帯域光ＢＢに基づく電荷蓄積ステップと、この後の信号読出ステップとの合計２つの動作を１フレームの取得期間で行う。そして、その後の励起光Ｌｄの照射時には、ＣＣＤ４４のＲ１画素７０が受光した蛍光光ＦＬに基づく電荷蓄積ステップと、この後の信号読出ステップとの合計２つの動作を１フレームの取得期間で行い、Ｒ２画素７１、Ｇ画素７２、Ｂ画素７３ではそれら２つの動作は行なわない。そして、その後の治療光Ｌｔの照射時には、ＣＣＤ４４のＲ２画素７１が受光した治療光Ｌｔに基づく電荷蓄積ステップと、この後の信号読出ステップとの合計２つの動作を１フレームの取得期間で行い、Ｒ１画素７０、Ｇ画素７２、Ｂ画素７３ではそれら２つの動作は行なわない。これら３フレームの取得期間分の動作は、一覧画像モードに設定されている間、繰り返し行われる。

これにより、モニタ１４には、カラーの通常光画像、赤色の蛍光光画像、赤色の治療光画像の３つの画像が表示される。このように通常光画像や治療光画像だけでなく、蛍光光画像も合わせてモニタ１４に表示することによって、ＰＤＴ治療の進捗状況を光感受性物質の濃度変化で確認することができるようになる。なお、各画像は１フレーム分ずつ時間がずれているが、フレームの取得期間を短くすることで、各画像が同じ時間に撮像したように見せることができる。例えば、３フレームの取得期間を３３ｍｓｅｃとすることが好ましい。

なお、上記実施形態では、本発明を電子内視鏡システムに適用したが、その他、図８に示すような手術用顕微鏡システム８０にも本発明を適用することができる。手術用顕微鏡システム８０は、手術用架台８１に載せられた患者の上方に設けられ、手術部位を撮像して表示する手術用顕微鏡８２と、この手術用顕微鏡を支持する支持スタンド８３と、手術用顕微鏡８２に対して各種光を供給する光源装置８４とを備えている。

支持スタンド８３は軸８６により回転自在に連結された２本のアーム８８，８９を備えている。一方のアーム８８は手術用顕微鏡８２に取り付けられているため、手術用顕微鏡８２は軸８６を中心として水平方向に移動可能となっている。もう一方のアーム８９は、支持スタンド８３の支柱８３ａに上下方向に移動自在に取り付けられている。したがって、手術用顕微鏡８２は、アーム８９の上下方向への移動に従って、上下方向に移動可能となっている。

手術用顕微鏡８２は、手術部位を撮像する手術部位撮像部９１と、撮像により得られた信号に基づいて手術部位の画像を生成する顕微鏡本体９２と、手術部位の画像を表示するファインダ９３とを備えている。図９に示すように、光源装置８４は本実施形態の光源装置１３と略同様であり、広帯域光源３０から広帯域光ＢＢを、ＰＤＤ用光源３１から励起光Ｌｄを、ＰＤＴ用光源３２から治療光Ｌｔを発する。各光源３０，３１，３２からの光は、中継レンズ４０及び２枚の集光レンズ３５を介して、光源装置８４と手術部位撮像部９１とを光学的に接続するライトガイド９５に供給される。

手術部位撮像部９１では、ライトガイド９５からの光が、ダイクロイックミラー９７で反射されて対物レンズ９８に入射する。対物レンズ９８に入射した光は、対物窓１００を通して、患者の手術部位に照射される。広帯域光ＢＢ，励起光Ｌｄ、治療光Ｌｔが手術部位に照射されると、その一部が反射して手術用顕微鏡に戻ってくる。また、手術部位のうち光感受性物質が蓄積された腫瘍患部に対して励起光Ｌｄが照射されたときには、その腫瘍患部からは蛍光光ＦＬが発生する。

手術部位からの光は、対物窓１００を通して、対物レンズ９８で集光される。対物レンズ９８で集光された光は、ダイクロイックミラー９７をそのまま透過する。ダイクロイックミラー９７からの光は、集光レンズ１０２で更に集光された後、ＣＣＤ４４の撮像面４４ａに入射する。

撮像面４４ａには、本実施形態と同様に、光透過率がそれぞれ異なるＲ１画素７０、Ｒ２画素７１、Ｇ画素７２、Ｂ画素７３の４種類の画素を１セットとする画素群が多数配列されている（図４、図５参照）。ＣＣＤ４４の各画素から得られる撮像信号は、ＡＦＥ４５でデジタル化された後、顕微鏡本体９２に入力される。ＡＦＥ４５への撮像信号の出力は、ＣＣＤ４４に接続された撮像制御部４６によって制御される。この撮像制御部４６は、本実施形態の電子内視鏡システムの撮像制御部と同様であり、顕微鏡本体９２内のコントローラー５９の各種指示に基づいて駆動する。

顕微鏡本体９２は、本実施形態のプロセッサ装置１２に対応するものであり、顕微鏡本体９２のＡＦＥ４５から出力された撮像信号に対し、ＤＳＰ５５で色分離などの画像処理を行うことによって、画像データを作成する。この画像データは、フレームメモリ５６に記憶される。このフレームメモリ５６に記憶された画像データは、表示制御回路５７によって読み出される。表示制御回路５７は、読み出した画像データに基づいて画像をファインダ９３に表示する。ファインダ９３に表示される画像は、コントローラー５９に接続された画像切替ＳＷ６１により切り替えられる。画像切替ＳＷ６１は、本実施形態と同様に、画像モードを通常光画像モード、蛍光光画像モード、治療光画像モード、一覧画像モードのいずれかに切り替える。

通常光画像モードでは、Ｒ１画素７０の撮像信号、Ｇ画素７２の撮像信号、Ｂ画素７３の撮像信号に基づいて生成される通常光画像がファインダ９３に表示される。この通常光画像は、赤色の色再現に大きく影響を与える治療光用の減光フィルタが設けられたＲ２画素７１の撮像信号ではなく、赤色の色再現にほとんど影響を与えない励起光カット用の減光フィルタが設けられたＲ１画素７０の撮像信号に基づいて生成されているため、色再現性に優れている。

また、蛍光光画像モードでは、Ｒ１画素７０の撮像信号に基づいて生成される蛍光光画像がファインダ９３に表示される。蛍光光画像は、励起光ＬｄがＲ１画素７０の減光フィルタで減光されていることから、ハレーションの発生は無い。また、治療光画像モードでは、Ｒ２画像７１の撮像信号に基づいて生成される治療光画像がファインダ９３に表示される。治療光画像は、治療光ＬｔがＲ２画素７１の減光フィルタで減光されていることから、ハレーションの発生は無い。また、一覧画像モードでは、通常光画像、蛍光光画像、治療光画像がファインダ９３に表示される。

なお、本実施形態では、通常光画像モード、蛍光光画像モード、治療光画像モード、一覧画像モードの順で画像モードを切り替える例を説明したが、画像モードの切替順番はこれに限られない。

なお、本発明は電子内視鏡システムや手術用顕微鏡システムだけでなく、その他のＰＤＴを用いる医療装置システムに対しても適用することができる。

１０ 電子内視鏡システム
１１ 電子内視鏡
３０ 広帯域光源
３１ ＰＤＤ用光源
３２ ＰＤＴ用光源
４４ ＣＣＤ
４４ａ 撮像面
４６ 撮像制御部
７０ Ｒ１画素
７１ Ｒ２画素
７２ Ｇ画素
７３ Ｂ画素
８０ 手術用顕微鏡システム
８２ 手術用顕微鏡

Claims (8)

1. 波長が青色領域から赤色領域にわたる広帯域光を発する広帯域光源と、
   光感受性物質が蓄積された患者の腫瘍患部を消滅させるための治療光を発するＰＤＴ用光源と、
   赤色のカラーフィルターが設けられたＲ１画素と、赤色のカラーフィルター及び治療光を減光する治療光用減光フィルターが設けられたＲ２画素と、緑色のカラーフィルターが設けられたＧ画素と、青色のカラーフィルターが設けられたＢ画素とからなり、腫瘍患部からの光を受光して撮像信号を生成するカラー撮像素子と、
   広帯域光を照射したときにはＲ１画素、Ｇ画素、Ｂ画素から撮像信号を出力し、治療光を照射したときにはＲ２画素から撮像信号を出力するように、カラー撮像素子を制御する撮像制御部とを備えることを特徴とするＰＤＴ用医療装置システム。
2. 光感受性物質が蓄積された患者の腫瘍患部から蛍光光を発生させるための励起光を発するＰＤＤ用光源を備え、
   前記カラー撮像素子のＲ１画素には、赤色のカラーフィルターに加え、励起光を減光するための励起光用減光フィルタが設けられ、
   前記撮像制御部は、励起光を照射したときには、Ｒ１画素から撮像信号を出力するように、カラー撮像素子を制御することを特徴とする請求項１記載のＰＤＴ用医療装置システム。
3. 前記腫瘍患部に対して照射する光を、前記広帯域光、前記励起光、前記治療光の順で切り替える照射光切替部を備えることを特徴とする請求項２記載のＰＤＴ用医療装置システム。
4. 前記光感受性物質はフォトフィリンであり、前記治療光は中心波長が６３０ｎｍであり、前記励起光は中心波長が４０５ｎｍであり、前記蛍光光は６６０ｎｍにピークを１つ有することを特徴とする請求項２または３記載のＰＤＴ用医療装置システム。
5. 前記Ｒ１画素には、前記励起光用減光フィルターに代えて、前記励起光を遮断する励起光用カットフィルターが設けられ、前記Ｒ２画素には、前記治療光用減光フィルターに代えて、前記治療光を遮断する治療光用カットフィルターが設けられることを特徴とする請求項２ないし４いずれか１項記載のＰＤＴ用医療装置システム。
6. 波長が青色領域から赤色領域にわたる広帯域光を体腔内に発する広帯域光源と、
   光感受性物質が蓄積された体腔内の腫瘍患部を消滅させるための治療光を発するＰＤＴ用光源と、
   赤色のカラーフィルターが設けられたＲ１画素と、赤色のカラーフィルター及び治療光を減光する治療光用減光フィルターが設けられたＲ２画素と、緑色のカラーフィルターが設けられたＧ画素と、青色のカラーフィルターが設けられたＢ画素とからなるカラー撮像素子によって、体腔内の腫瘍患部からの光を受光して撮像信号を出力する電子内視鏡とを備え、
   前記電子内視鏡は、
   広帯域光を照射したときにはＲ１画素、Ｇ画素、Ｂ画素から撮像信号を出力し、治療光を照射したときにはＲ２画素から撮像信号を出力するように、カラー撮像素子を制御する撮像制御部を有することを特徴とする電子内視鏡システム。
7. 波長が青色領域から赤色領域にわたる広帯域光を発する広帯域光源と、
   手術部位のうち光感受性物質が蓄積された腫瘍患部を消滅させるための治療光を発するＰＤＴ用光源と、
   赤色のカラーフィルターが設けられたＲ１画素と、赤色のカラーフィルター及び治療光を減光する治療光用減光フィルターが設けられたＲ２画素と、緑色のカラーフィルターが設けられたＧ画素と、青色のカラーフィルターが設けられたＢ画素とからなるカラー撮像素子によって、腫瘍患部からの光を受光して撮像信号を出力する手術用顕微鏡とを備え、
   前記手術用顕微鏡は、
   広帯域光を照射したときにはＲ１画素、Ｇ画素、Ｂ画素から撮像信号を出力し、治療光を照射したときにはＲ２画素から撮像信号を出力するように、カラー撮像素子を制御する撮像制御部を有することを特徴とする手術用顕微鏡システム。
8. 波長が青色領域から赤色領域にわたる広帯域光を発し、
   光感受性物質が蓄積された患者の腫瘍患部を消滅させるための治療光を発し、
   赤色のカラーフィルターが設けられたＲ１画素と、赤色のカラーフィルター及び治療光を減光する治療光用減光フィルターが設けられたＲ２画素と、緑色のカラーフィルターが設けられたＧ画素と、青色のカラーフィルターが設けられたＢ画素とからなるカラー撮像素子により、腫瘍患部からの光を受光して撮像信号を生成する際、広帯域光を照射したときにはＲ１画素、Ｇ画素、Ｂ画素から撮像信号を出力し、治療光を照射したときにはＲ２画素から撮像信号を出力するように、カラー撮像素子を制御することを特徴とするＰＤＴ用医療装置システムにおける撮像信号出力方法。

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