JP2012065946A

JP2012065946A - 電子内視鏡システム

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Publication number: JP2012065946A
Application number: JP2010214939A
Authority: JP
Inventors: Maki Saito; 斎藤　　牧; Hiroaki Yasuda; 裕昭安田; Masashi Hara; 昌司原; Azuchi Endo; 安土遠藤; Takayuki Iida; 孝之飯田
Original assignee: Fujifilm Corp
Current assignee: Fujifilm Corp
Priority date: 2010-09-27
Filing date: 2010-09-27
Publication date: 2012-04-05
Anticipated expiration: 2030-09-27
Also published as: JP5611746B2

Abstract

【課題】被験体への負担を軽減しつつ、ＰＤＴによる治療中に治療位置を容易に特定できるようにする。
【解決手段】治療光の照射中の一部期間において電子シャッタを開放して信号電荷の蓄積を行い、通常光による撮像を行う。治療光の照射を開始してから一定の治療光照射期間が経過すると治療光の照射を停止する。治療光の照射が停止すると、治療光の照射が停止してから１フレーム期間の終了までの信号電荷蓄積期間において、電子シャッタが開放されて信号電荷の蓄積が行われ、通常光による撮像が行われる。治療光の照射中に通常光による撮像を行うことにより、治療光の照射位置を確認でき、また、その後の通常光による撮像により、治療位置の周辺を観察することができる。
【選択図】図１０

Description

本発明は、電子内視鏡によって被検体内を撮像する電子内視鏡システムに関するものであり、さらに詳しくは、患部に治療用のレーザー光を照射する電子内視鏡システムに関する。

近年、電子内視鏡システムを用いて、ＰＤＤ（Photodynamic Diagnosis: 光線力学的診断）と称される診断や、ＰＤＤによって診断を行った腫瘍組織等の病変に対してＰＤＴ（Photodynamic Therapy: 光線力学的治療）と称される治療が行われている。

ＰＤＤでは、ヘマトポルフィリン誘導体等の光感受性物質を腫瘍組織に予め蓄積させておき、腫瘍組織に４０５ｎｍ近傍の青色光を励起光として照射する。励起光を照射すると、光感受性物質から波長６３５ｎｍの赤色光が蛍光光として発生する。そして、発生した蛍光光を観察することにより、腫瘍組織の位置や大きさを特定することができる。ＰＤＤでは、従来、通常光として白色光を照射して撮像した画像では把握が困難であった治療位置の識別性を向上させることができる。

ＰＤＤで用いる光感受性物質は、例えば６３０ｎｍ〜６８０ｎｍの赤色光を照射すると腫瘍組織内に活性酸素が発生することが知られている。このような現象を利用し、ＰＤＴでは、６３０ｎｍ〜６８０ｎｍの赤色のＰＤＴ光を治療光として腫瘍組織に照射し、活性酸素の殺細胞作用によって腫瘍組織を消滅させる。ＰＤＴは、腫瘍組織の大きさや治療光のパワーにもよるが、通常１時間程度と、電子内視鏡を用いた治療としては比較的長い治療時間を要する。

ところで、ＰＤＴで照射される治療光は、通常光と比較して極めて高出力のものが用いられる。このため、治療光を照射しながら通常光を照射して被検体内を撮像すると、いわゆるハレーションが生じて治療光の照射位置やその周辺が白くぼけやることがあり、ＰＤＴによる治療中に被検体内を観察することは困難になる。また、上述したように、ＰＤＤで観察する蛍光光は治療光と同程度の波長帯であり、蛍光光及び治療光ともに赤色光であることから、各光を区別することが困難であり、ＰＤＤとＰＤＴを同時に行うことができない。しかし、例えば被検体が動く、あるいは術者の手ブレで電子内視鏡の挿入部が動くなどの要因で治療光の照射位置が移動してしまうことがある。このため、ＰＤＴによる治療中にも治療光の照射位置を確認できるようにすることが望まれている。

こうしたことから、特許文献１には、第１フィールド期間でＰＤＴを行ない、第２フィールド期間でＰＤＤを行うことで、１フレーム期間中にＰＤＴとＰＤＤを両立させ、腫瘍組織を位置をＰＤＤによって特定しながらＰＤＴを行うことが提案されている。また、特許文献２では、通常光による通常光撮像、ＰＤＤ、ＰＤＴを１フレーム期間が経過するごとに順に行ない、ＰＤＴを行うフレーム期間では１フレーム期間の途中で蓄積電荷をリセットすることによりハレーションを抑えた撮像を行うことが提案されている。

特開２００６−１３０１８３号公報特開２００６−０９４９０７号公報

しかしながら、特許文献１，２に記載されているように、通常光撮像、ＰＤＤ、ＰＤＴを１フレーム期間ごと又は１フィールドごとに別個に行ってしまうと、各画像の比較により治療光の照射位置を確認することはできるが、１回あたりの治療光の照射時間が短くなるために治療時間が長くなってしまい、治療時に被験体への負担が大きくなってしまうおそれがある。また、特許文献２に記載されていように、ＰＤＴ光を照射するフレーム期間で蓄積電荷をリセットすると、ＰＤＴ光の照射スポット以外の部分は暗くなりすぎてしまい、治療位置の特定が困難になってしまう。

本発明は上述の問題点に鑑みてなされたものであり、被験体への負担を軽減しつつ、ＰＤＴによる治療中に治療位置を容易に特定できるようにすることを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の内視鏡システムは、被検体内を撮像するための照明光を照射する照明光照射手段と、前記被検体内の治療対象部位に予め投与された薬品に作用する波長を持ち光線力学的治療を行うためのＰＤＴ光を前記治療対象部位に照射するＰＤＴ光照射手段と、前記照明光の入射光量に応じた信号電荷を蓄積して所定のフレームレートで被検体内を撮像する撮像手段と、前記信号電荷が蓄積される第１期間と前記第１期間以外の第２期間を含み前記撮像手段による１フレーム分の撮像期間である１フレーム期間内において、前記第２期間中に前記ＰＤＴ光を照射させる照射制御手段と、前記ＰＤＴ光照射中の一部期間においても前記信号電荷を蓄積させる撮像制御手段とを備えていることを特徴とする。

前記一部期間は、前記ＰＤＴ光が前記撮像手段で撮像されるフレーム内に視認可能に写り込み、かつ、前記ＰＤＴ光の波長に感応する、前記撮像素子内の画素が飽和しない期間に定められていることが好ましい。

前記撮像制御手段は、連続する複数のフレーム期間のそれぞれにおいて前記一部期間中に前記信号電荷を蓄積させることが好ましい。

前記ＰＤＴ光の照射強度は、前記光線力学的治療において許容される上限値に設定されていることが好ましい。

前記ＰＤＴ光は、前記第２期間内の一部の期間で照射されることが好ましい。

前記ＰＤＴ光は、前記第２期間内の全期間で照射されることが好ましい。

前記１フレーム期間内において、前記ＰＤＴ光の照射時間は、前記１フレーム期間の半分よりも長いことが好ましい。

本発明によれば、１フレーム期間内でＰＤＴと通常光撮像を行いながらもＰＤＴ光の照射位置を確認することが可能になるので、治療時間が長くなることを防止しながらＰＤＴ光の照射位置を確認でき、これにより、被験体への負担を軽減しつつ、ＰＤＴによる治療中に治療位置を容易に特定できる。

ガイド光を照射する電子内視鏡システムの構成を示す外観図である。ガイド光を照射す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。絞り機構の構成を示す説明図である。ダブルノッチフィルタの特性を示すグラフである。ガイド光を照射するときの処理の流れを示すフローチャートである。ガイド光を照射する例におけるＰＤＴ時の１フレーム期間内におけるタイミングチャートである。ＰＤＴ光の照射光量を調節してガイド光を照射する場合の処理の流れを示すフローチャートである。治療光の照射中に信号電荷を蓄積す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。治療光の照射中に信号電荷を蓄積するときの処理の流れを示すフローチャートである。治療光の照射中に信号電荷を蓄積する例におけるＰＤＴ時の１フレーム期間内におけるタイミングチャートである。ＬＤを光源として用いた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。ＬＤを光源として用いた電子内視鏡システムの投光ユニットの縦断面図である。ＬＤを光源として用いた電子内視鏡システムにおける電子内視鏡の先端部の正面図である。励起光、蛍光光、治療光の波長を薬剤毎に比較した表である。

図１に示すように、第１の実施形態に係る電子内視鏡システム１１は、電子内視鏡１２、プロセッサ装置１３、及び光源装置１４からなる。

電子内視鏡１２は、被検者の体内に挿入される可撓性の挿入部１６と、挿入部１６の基端部分に連接された操作部１７と、プロセッサ装置１３及び光源装置１４に接続されるコネクタ１８と、操作部１７‐コネクタ１８間を繋ぐユニバーサルコード１９とを有する。挿入部１６の先端（以下、先端部という）２０内には被検体内撮像用のＣＣＤ型イメージセンサ（図２参照。以下、ＣＣＤという）２１が設けられている。

操作部１７には、先端部２０を上下左右に湾曲させるためのアングルノブや挿入部１６の先端からエアーや水を噴出させるための送気／送水ボタン、観察画像を静止画像記録するためのレリーズボタン、モニタ２２に表示された観察画像の拡大／縮小を指示するズームボタン、通常光による観察とＰＤＤの切り替えを行う切り替えボタンが設けられている。また、操作部１７の先端側には、電気メス等の処置具が挿通される鉗子口２３が設けられている。

プロセッサ装置１３は光源装置１４と電気的に接続されており、電子内視鏡システム１１の動作を統括的に制御する。プロセッサ装置１３は、ユニバーサルコード１９や挿入部１６内に挿通された伝送ケーブルを介して電子内視鏡１２に給電を行い、ＣＣＤ２１の駆動を制御する。また、プロセッサ装置１３は、伝送ケーブルを介してＣＣＤ２１から出力された撮像信号を取得し、各種画像処理を施して画像データを生成する。モニタ２２からはプロセッサ装置１３で生成された画像データに基づいて観察画像が表示される。

図２に示すように、先端部２０には、観察窓３０と照明窓３１が設けられている。観察窓３０の奥には対物光学系３２が設けられている。対物光学系３２は、レンズ群及びプリズムからなる。観察窓３０から入射した被検体内の像はＣＣＤ２１の撮像面で結像される。

ＣＣＤ２１は、対物光学系３２によって撮像面に結像された被検体内の像を光電変換する。ＣＣＤ２１は複数の画素を有し、各画素は入射光量に応じた画素値である撮像信号を出力する。撮像面は、中央の受光部と、受光部を囲むように設けられたオプティカルブラックとからなる。受光部には、複数の色セグメントからなるカラーフィルタが形成された画素が配列されている。カラーフィルタとしては、例えばベイヤー配列の原色（ＲＧＢ）あるいは補色（ＣＭＹまたはＣＭＹＧ）カラーフィルタが用いられている。オプティカルブラックには、遮光膜によって遮光された画素が配列されている。オプティカルブラックは暗電流ノイズに応じた撮像信号を出力する。したがって、ＣＣＤ２１が出力する撮像信号には、受光部の画素から出力される撮像信号とオプティカルブラックの画素から出力される撮像信号とが含まれる。受光部の画素から出力される撮像信号は、観察画像の生成に用いられ、オプティカルブラックの画素から出力される撮像信号は、受光部の画素から出力される撮像信号の暗電流補正に用いられる。

光源装置１４からの照明光は、ユニバーサルコード１９及び挿入部１６に挿通されたライトガイド３３によって導光される。ライトガイド３３として、例えば複数の石英製光ファイバーを巻回テープ等でバンドル化したものを用いている。ライトガイド３３の出射端には照明レンズ３４が配置されている。ライトガイド３３で導かれた照明光は照明レンズ３４によって拡散されて照明窓３１を介して被検体内に照射される。

操作部１７やユニバーサルコード１９、コネクタ１８内には、タイミングジェネレータ（以下、ＴＧ）３５、アナログ信号処理回路（以下ＡＦＥ）３６、ＣＰＵ３７、ＶＲＡＭ３８が設けられている。

ＴＧ３５はＣＣＤ２１にクロック信号を与える。ＣＣＤ２１は、ＴＧ３５から入力されるクロック信号に応じてＲ，Ｇ，Ｂ各色の信号電荷を蓄積して所定のフレームレートで撮像動作を行ない、撮像信号を出力する。ＣＰＵ３７はプロセッサ装置１３のＣＰＵ３９から入力される動作信号に基づいてＴＧ３５を駆動する。

ＣＣＤ２１から出力される撮像信号はアナログ信号であるため、ＡＦＥ３６によってノイズ除去処理やゲイン補正処理が施される。ＡＦＥ３６は、相関二重サンプリング（ＣＤＳ）回路、自動ゲイン調節（ＡＧＣ）回路、Ａ／Ｄ変換器からなる。ＣＤＳは、ＣＣＤ２１が出力する撮像信号に対して相関二重サンプリング処理を施し、ＣＣＤ２１を駆動することによって生じるノイズを除去する。ＡＧＣは、ＣＤＳによってノイズが除去された撮像信号を増幅する。ＣＰＵ３７は、プロセッサ装置１３のＣＰＵ３９から入力される動作信号に基づいて、ＡＧＣ回路による撮像信号の増幅率（ゲイン）を調節する。Ａ／Ｄ変換器は、ＡＧＣで撮像信号を、所定のビット数のデジタルな撮像信号に変換する。

プロセッサ装置１３は、ＣＰＵ３９、デジタル信号処理回路（ＤＳＰ）４０、デジタル画像処理回路（ＤＩＰ）４１、表示制御回路４２、操作部４３、ＲＯＭ４４、ＲＡＭ４５を有する。

ＲＯＭ４４には、プロセッサ装置１３の動作を制御するための各種プログラム（ＯＳ，アプリケーションプログラム等）や各種データ（グラフィックデータ等）が格納されている。ＣＰＵ３９は、操作部１７の操作を受けて、ＲＯＭ４４から必要なプログラムやデータを読み出して、作業メモリであるＲＡＭ４５に展開し、読み出したプログラムを逐次処理することによってプロセッサ装置１３全体の動作を統括的に制御する。また、ＣＰＵ３９は、検査日時、被検体や術者の情報等の文字情報といった検査毎に変わる情報を、操作部４３やＬＡＮ等のネットワークより取得し、ＲＡＭ４５に書き込む。

ＤＳＰ４０は、ＣＣＤ２１から入力される撮像信号に対して、色分離、色補間、ゲイン補正、ホワイトバランス調整、ガンマ補正等の各種信号処理を施し、画像データを生成する。ＤＳＰ４０で生成された画像データは、ＤＩＰ４１の作業メモリに入力される。また、ＤＳＰ４０は、例えば生成した画像データの各画素の輝度を平均した平均輝度値等、照明光量の自動制御（ＡＬＣ制御）に必要なＡＬＣ制御用データを生成し、ＣＰＵ３９に入力する。

ＤＩＰ４１は、ＤＳＰ４０で生成された画像データに対して、電子変倍、色強調処理、エッジ強調処理等の各種画像処理を施す。ＤＩＰ４１で各種画像処理が施された画像データは、観察画像としてＶＲＡＭ３８に一時的に記憶された後、表示制御回路４２に入力される。表示制御回路４２は、入力された観察画像をモニタ２２に表示する。また、表示制御回路４２は、ＣＰＵ３９からＲＯＭ４４及びＲＡＭ４５に記憶されたグラフィックデータ等を受け取る。グラフィックデータ等には、観察画像のうち被写体が写された有効画素領域のみを表示させる表示マスク、検査日時，被検体や術者の情報等の文字情報、ＧＵＩといったものがある。

表示制御回路４２は、ＶＲＡＭ３８から取得した観察画像に対してグラフィックデータ等の重畳処理を行うとともに、モニタ２２の表示形式に応じたビデオ信号（コンポーネント信号、コンポジット信号等）に変換してモニタ２２に出力する。これにより、モニタ２２に観察画像が表示される。

操作部４３は、プロセッサ装置１３の筐体に設けられた操作パネル、マウスやキーボード等の周知の入力デバイスに加え、ＰＤＴにおける治療光の照射及び停止を指示するペダルスイッチを備えている。ＣＰＵ３９は、操作部４３や電子内視鏡１２の操作部１７からの操作信号に応じて、電子内視鏡システム１１の各部を動作させる。

プロセッサ装置１３には、上記の他にも、画像データに所定の圧縮形式（例えばＪＰＥＧ形式）で画像圧縮処理を施す圧縮処理回路や、レリーズボタンの操作に連動して、圧縮された画像をリムーバブルメディアに記録するメディアＩ／Ｆ、ＬＡＮ等のネットワークとの間で各種データの伝送制御を行うネットワークＩ／Ｆ等が設けられている。これらは、データバス等を介してＣＰＵ３９と接続されている。

光源装置１４はＣＰＵ４６を備えている。ＣＰＵ４６は、光源装置１４全体の動作を制御する。光源装置１４は、撮像用の照明光を発生する照明光ユニット４７を備えている。照明光ユニット４７は、光源４８、絞り機構４９、波長選択フィルタ５０を備えている。

光源４８は、例えばキセノンランプからなり、主に４００ｎｍ以上８００ｎｍ以下の波長帯の光で、赤色から青色までのブロードな波長の光を通常光として発生する。通常光の光量は絞り機構４９によって調節される。光源４８で発生した照明光は、集光レンズ５１で集光されてライトガイド３３の入射端に導光される。

図３に示すように、絞り機構４９は、絞り調節機構８０とモータ８１とを備えている。絞り調節機構８０は、絞り開口８２を開閉する絞り羽根８３と、絞り羽根８３を付勢するスプリング８４とを備えている。絞り羽根８３は、回動自在に軸支されており、スプリング８４によって絞り開口８２を閉じる位置に向けて付勢されている。モータ８１が駆動されると、そのトルクによって絞り羽根８３はスプリング８４の付勢力に抗して絞り開口８２を開放する位置に向けて（時計方向）に回転する。回転した絞り羽根８３は、モータ８１のトルクの大きさとスプリング８４の付勢力が釣り合う位置で停止する。モータ８１のトルクが大きいとスプリング８４の付勢に抗する力も大きくなって絞り開口８２の開口量が大きくなる。一方、モータ８１のトルクが小さいと、スプリング８４の付勢力に抗する力が小さくなって絞り開口８２の開口量が小さくなる。

ＣＰＵ４６は、ＡＬＣ制御用データに応じて、モータ８１のトルクを決定するＰＷＭ（パルス幅変調）値を算出し、ＰＷＭ値に応じた駆動パルスをモータドライバによって発生させることにより、モータ８１を駆動する。ＰＷＭ値は、モータ８１の駆動パルスのデューティ比（パルス幅をパルス周期で割った値）を決定する。モータ８１のトルクはＰＷＭ値の増加とともに大きくなり、ＰＷＭ値が下がると減少する。ＣＰＵ４６は、ＡＬＣ制御用データが増加を要求する信号である場合には、増加分に応じてＰＷＭ値を上昇させ、減少を要求する信号である場合には、減少分に応じてＰＷＭ値を下降させることにより、ＡＬＣ制御を行う。

波長選択フィルタ５０はモータ５２の駆動によって光源４８による通常光の照射経路上に進入する励起光照射位置と、照射経路上から待避する通常光照射位置との間で回転する。そして、波長選択フィルタ５０が励起光照射位置に回転すると、波長選択フィルタ５０によって通常光が制限され、予め被検体に投与される光感受性物質から蛍光光を発生させる波長帯の光がＰＤＤ用の励起光として照射される。また、波長選択フィルタ５０が通常光照射位置に回転すると、通常光がそのまま照射される。波長選択フィルタ５０の回転位置は図示しない光電センサによって検知される。ＣＰＵ４６は、操作部１７で照明光の選択操作が行われたことを示す信号をＣＰＵ３９から受けて、モータ５２の駆動制御を行うことにより、波長選択フィルタ５０を励起光照射位置と通常光照射位置との間で回転させる。

また、光源装置１４は治療光ユニット５３を備えている。治療光ユニット５３は、光源５４、絞り機構５５、減光フィルタ５６を備えている。なお、治療光ユニット５３の絞り機構５５は、照明光ユニット４７の絞り機構４９と同様に構成されており、ＣＰＵ４６によって同様に制御されるため詳しい説明は省略する。

光源５４は、６３０ｎｍ〜６８０ｎｍの赤色のＰＤＴ光を発生する。光源５４が発生するＰＤＴ光は、光感受性物質が蓄積された腫瘍組織に照射されることで治療光として機能する。光源５４はＬＤからなり、通常光やＰＤＤ用の励起光と比較して高光量のレーザー光をパルス発振する。治療光の光量は、絞り機構５５によって調節される。絞り機構５５で光量が調節された治療光は集光レンズ５７で集光されて治療プローブ５９に導光される。

減光フィルタ５６はモータ５８の駆動によって光源５４によるＰＤＴ光の照射経路上に進入するガイド光照射位置と、照射経路上から待避する治療光照射位置との間で回転する。そして、減光フィルタ５６がガイド光照射位置に回転すると、ＰＤＴ光の照射強度が治療光よりも小さくなり、治療光よりも光量の小さいガイド光が照射される。また、減光フィルタ５６が治療光照射位置に回転すると、治療光がそのまま照射される。減光フィルタ５６の回転位置は図示しない光電センサによって検知される。ＣＰＵ４６はモータ５８の駆動制御を行うことにより、減光フィルタ５６をガイド光照射位置と治療光照射位置との間で回転させる。本実施例においては、治療時間が長引くことを防止するため、治療光の照射光量は、ＰＤＴにおいて許容される上限値に設定されているが、治療光の照射光量は被検体によって適宜の設定が可能である。

治療プローブ５９はＰＤＴに用いられ、その先端から腫瘍組織に治療光又はガイド光を照射する。治療プローブ５９は、鉗子口２３から鉗子チャネル６０を通し、その先端部を鉗子出口６１から突出させて使用される。

フード６２は、ＰＤＤ及びＰＤＴを行う場合に先端部２０に取り付けられる。フード６２を先端部２０に取り付けると、先端部２０の観察窓３０，照明窓３１，鉗子出口６１に観察窓６３，照明窓６４，開口６５が対峙する。鉗子出口６１は開口６５から露呈する。

図４に示すように、観察窓６３には減光フィルタ６６が設けられている。減光フィルタ６６は、ＰＤＤ用の励起光の波長λ_１の近傍で透過率が低い第１のノッチフィルタと、ＰＤＴ用の治療光の波長λ_２の近傍で透過率が低い第２のノッチフィルタを重ねて作製されている。励起光の波長λ_１の透過率は、ＰＤＤ時に用いる励起光の光量と発生する蛍光光とに応じて定められ、治療光λ_２の透過率はＰＤＴ時に用いる治療光の光量に応じて定められている。このため、減光フィルタ６６では、励起光と治療光が減光されるとともに、励起光及び治療光以外の波長帯の光はほぼ１００％透過する。これにより、ＰＤＤ時には、光感受性物質から発生する蛍光光と励起光の反射光が観察窓６３に入射するが、励起光だけが減光される。これにより、蛍光光による被検体内の像を撮像することができる。また、ＰＤＴ時には、治療光の反射光が減光されるので、治療光に高光量のレーザー光を用いてもＣＣＤ２１に到達する治療光の光量を低減することができる。

なお、通常光は広帯域光であるため、励起光や治療光と同一の波長帯の光を含むが、大部分の波長帯の光は減光フィルタ６６を透過する。このため、通常光の照明によって撮像される観察画像（以下、通常光画像という）は、フード６２の有無によらず、ほぼ同様の通常光画像となる。

また、ここでは２種のノッチフィルタを組み合わせる例を説明したが、減光フィルタ６６は、励起光と治療光を減光させることができれば良いので、光学薄膜等の具体的な構成は任意に定めることができる。

上述のように構成された電子内視鏡システム１１でＰＤＴを行う際の処理の流れを説明する。

電子内視鏡システム１１によってＰＤＤ及びＰＤＴを行う場合、術者は、ＰＤＤ及びＰＤＴに先立って被検者に光感受性物質を投与しておく。術者は電子内視鏡１２とプロセッサ装置１３及び光源装置１４を接続し、プロセッサ装置１３及び光源装置１４の電源をオンにする。また、治療プローブ５９の基端部分を光源装置１４に接続するとともに、治療プローブ５９を鉗子口２３から電子内視鏡１２に挿通する。そして、操作部４３を操作して、被検体に関する情報等を入力するとともに、先端部２０にフード６２を取り付ける。先端部２０へのフード６２の取り付け後、挿入部１６を被検体内に挿入する。このとき、波長選択フィルタ５０は通常光照射位置に位置しており、通常光を照射して被検体内を撮像しながら挿入部１６が挿入される。

挿入部１６が腫瘍組織付近に到達したことを識別したときには、術者は、操作部１７を操作して通常光による撮像からＰＤＤへの切り替え操作を行う。ＰＤＤに切り替えられると、ＣＰＵ４６は波長選択フィルタ５０を励起光照射位置に回転させる。励起光が腫瘍組織に照射されると光感受性物質から蛍光光が発生し、モニタ２２のＰＤＤ画像を観察することで腫瘍組織の位置を特定できる。

図５及び図６に示すように、術者がＰＤＤ画像を観察しながら治療プローブ５９の位置を調節し、操作部４３のペダルスイッチを踏んでＰＤＴに切り替えると、ＣＰＵ４６は光源５４から治療光を照射させる。ＣＰＵ４６は、治療光の照射を開始してから一定の治療光照射期間が経過したときに照射を停止する。治療光の照射が停止してから１フレーム期間の終了までの信号電荷蓄積期間では通常光が照射され、電子シャッタが開放して信号電荷の蓄積が行われ、通常光による撮像が行われる。

また、ＣＰＵ４６は、信号電荷蓄積期間の一部の期間で減光フィルタ５６を治療光照射位置からガイド光照射位置に回転させる。減光フィルタ５６がガイド光照射位置に回転するとガイド光が照射される。ガイド光はプローブ５９から照射されるＰＤＴ光であるため、ガイド光の照射位置は治療光の照射位置と同一となる。このため、術者は、ガイド光の照射位置を確認することで、治療光の照射位置を確認できる。ガイド光の照射位置が治療位置からずれている場合は、術者は治療プローブ５９の向きを調節してガイド光の照射位置を治療位置に合わせる。ガイド光の照射期間は一定期間に設定されており、この期間が終了すると、ＣＰＵ４６は、減光フィルタ５６をガイド光照射位置から治療光照射位置に回転させる。１フレーム期間が経過して信号電荷蓄積期間が終了すると、後続する１フレーム期間の開始とともに再度治療光が照射され、上記の処理が再度行われる。

このように、毎フレーム期間で治療光とガイド光とを照射することにより、治療時間が長くなることを防止し、かつ毎フレーム期間でガイド光が写り込むのでちらつきのない状態で治療光の照射位置を確認できる。

また、ガイド光の照射期間は、ガイド光の照射光量がＣＣＤ２１で撮像されるフレーム内に視認可能に写り込む光量以上で、かつガイド光の波長に感応し、ＣＣＤ２１の画素が飽和しない光量以下になる期間、すなわち通常光による撮像を行っている期間中にＲ光の信号電荷が満たされることのない期間に設定されている。これにより、ハレーションが生じることを防止しつつガイド光を撮像でき、治療光の照射位置をガイド光により確認できる。また、１フレーム期間内において、治療光の照射時間は１フレーム期間の半分（１フィールド期間）よりも長くなっており、これに伴ってガイド光の照射時間は治療光の照射時間よりも短くなっている。これにより、治療時間が長くなることを防止できる。なお、ガイド光は治療光よりも照射光量が小さいが、ガイド光の照射時間を治療光の照射時間としてカウントすれば、治療時間を短縮することもできる。

上記第１の実施形態では、減光フィルタ５６を用いてガイド光を照射したが、光源５４から照射されるＰＤＴ光の光量を調節してガイド光を照射してもよい。この例について図７を用いて以下に説明するが、上記実施形態と同一の処理部分に関しては詳しい説明は省略する。

図７に示すように、治療光照射期間から信号電荷蓄積期間に移行すると、ＣＰＵ４６は、信号電荷蓄積期間の一部の期間でＰＤＴ光の照射強度を小さくすることによってＰＤＴ光の照射光量を小さくし、被検体内にガイド光を照射させる。ガイド光の照射時間は図５に示す例と同一に設定されている。１フレーム期間の経過に伴って信号電荷蓄積期間が終了すると、後続する１フレーム期間の開始とともに治療光が照射され、上記の処理が再度行われる。

上記第１の実施形態では、減光フィルタ５６を用いて治療光の照射強度を小さくするとともに、治療光の照射時間を短くすることによってガイド光の照射光量を治療光よりも小さくしたが、例えば減光フィルタ５６によって治療光の照射強度のみを小さくすることによりガイド光を得るなど、いずれか一方のみを調節することによって、ガイド光の照射光量よりも治療光の照射光量を小さくしてよい。

上記第１の実施形態では、ガイド光を通常光による撮像期間の一部期間で照射したが、この期間中ガイド光を照射し続けてもよい。なお、通常光による撮像期間は上記実施形態のように固定期間とせず、信号電荷の蓄積期間を変化させて露出制御を行う場合などのように変化させてもよい。

上記第１の実施形態では、１フレーム期間に設けられた一定の治療光照射期間の全部で治療光を照射したが、１フレーム期間内の治療光の照射期間の一部期間で治療光を照射してもよい。これにより、ＣＣＤに代えて例えばＣＭＯＳなどの信号電荷の読み出し期間中に照明光の照射を停止しなければならない撮像素子において有効である。

上記第１の実施形態では、光源５４としてＬＤを用いたが、ＬＤに代えてＬＥＤを用いる、あるいは、白色光源と白色光源のうちから治療光以外の波長を制限するフィルタとを組み合わせて用いる、あるいは、特定波長によって励起して治療光の波長の蛍光を発する蛍光体と蛍光体を励起させる励起光源とを組み合わせて用いるなど、光源５４の構成は適宜構成にしてよい。

上記第１の実施形態では、１フレーム期間毎に連続してガイド光を照射したが、例えばガイド光を照射したフレーム期間に後続する１フレーム期間ではＰＤＤを行う、あるいは、ＰＤＴのみを行うなど、毎フレーム期間でガイド光を照射しなくてもよい。

次に第２の実施形態について説明する。なお、第１の実施形態と同一の部材及び機能部について同一の符号を用いて詳しい説明を省略する。

図８に示すように、第２の実施形態に係る電子内視鏡システム１００は、光源装置１４に減光フィルタ５６が設けられていない点を除いて、第１の実施形態に係る電子内視鏡システム１１と同一の構成になっている。

次に、上述のように構成された電子内視鏡システム１００でＰＤＴを行う際の処理の流れを説明する。

電子内視鏡システム１００によってＰＤＤ及びＰＤＴを行う場合、術者はＰＤＤ及びＰＤＴに先立って被検者に光感受性物質を投与しておく。術者は電子内視鏡１２とプロセッサ装置１３及び光源装置１４を接続し、プロセッサ装置１３及び光源装置１４の電源をオンにする。また、治療プローブ５９の基端部分を光源装置１４に接続するとともに、治療プローブ５９を鉗子口２３から電子内視鏡１２に挿通する。そして、操作部４３を操作して、被検体に関する情報等を入力するとともに、先端部２０にフード６２を取り付ける。先端部２０へのフード６２の取り付け後、挿入部１６を被検体内に挿入する。このとき、波長選択フィルタ５０は通常光照射位置に位置しており、通常光を照射して被検体内を撮像しながら挿入部１６が挿入される。

挿入部１６が腫瘍組織付近に到達したことを識別したときには、術者は、操作部１７を操作して通常光による撮像からＰＤＤへの切り替え操作を行う。ＰＤＤに切り替えられると、ＣＰＵ３９は波長選択フィルタ５０を励起光照射位置に回転させる。励起光が腫瘍組織に照射されると光感受性物質から蛍光光が発生し、モニタ２２のＰＤＤ画像を観察することで腫瘍組織の位置を特定できる。

図９及び図１０に示すように、術者がＰＤＤ画像を観察しながら治療プローブ５９の位置を調節し、操作部４３のペダルスイッチを踏んでＰＤＴに切り替えると、ＣＰＵ４６は光源５４から治療光を照射させる。また、ＣＰＵ４６は、治療光の照射中の一部期間において電子シャッタを開放して信号電荷の蓄積を行い、通常光による撮像を行う。このとき、電子シャッタの開放期間は、治療光の照射光量がＣＣＤ２１で撮像されるフレーム内に視認可能に写り込む期間以上で、かつ治療光の波長に感応し、ＣＣＤ２１の画素が飽和しない光量以下になる期間、すなわち通常光による撮像を行っている期間中にＲ光の信号電荷が満たされることのない期間に設定されている。これにより、治療時間が長くなることを防止できる。ＣＰＵ４６は、治療光の照射を開始してから一定の治療光照射期間が経過すると治療光の照射を停止する。治療光の照射が停止すると、治療光の照射が停止してから１フレーム期間の終了までの信号電荷蓄積期間において、電子シャッタが開放されて信号電荷の蓄積が行われ、通常光による撮像が行われる。

治療光の照射中に通常光による撮像を行うことにより、治療光の照射位置を確認でき、また、その後の通常光による撮像により、治療位置の周辺を観察することができる。このため、術者は、治療光の照射位置が治療位置からずれている場合は、治療プローブ５９の向きを調節して治療光の位置を適切な位置に合わせる。１フレーム期間が経過して信号電荷蓄積期間が終了すると、後続する１フレーム期間の開始とともに再度治療光が照射され、上記の処理が再度行われる。

このように、治療光の照射中の一部期間で信号電荷の蓄積を行うことにより、ハレーションが生じることを防止しつつ治療光の照射位置を確認することができ、信号電荷蓄積期間における信号電荷の蓄積により治療光の照射位置の周辺の観察をすることができる。

また、毎フレーム期間で治療光を照射しながらも治療光の照射位置を確認することができるので、治療時間が長くなることを防止し、かつ毎フレームで治療光が写り込むのでちらつきのない状態で治療光の照射位置を確認できる。

さらに、１フレーム期間内において、治療光の照射時間は１フレーム期間の半分（１フィールド期間）よりも長くなっている。これにより、治療時間が長くなることを防止できる。

上記第２の実施形態では、１フレーム期間に設けられた一定の治療光照射期間の全部で治療光を照射したが、１フレーム期間内の治療光の照射期間の一部期間で治療光を照射してもよい。これにより、ＣＣＤに代えて例えばＣＭＯＳなどの信号電荷の読み出し期間中に照明光の照射を停止しなければならない撮像素子において有効である。

上記第２の実施形態では、１フレーム期間毎に連続して信号電荷の蓄積を２度行ったが、例えば信号電荷の蓄積を２度行ったフレーム期間に後続する１フレーム期間ではＰＤＤを行う、あるいは、ＰＤＴのみを行うなど、毎フレーム期間でガイド光を照射しなくてもよい。また、１フレーム期間内において、治療光の照射中に信号電荷の蓄積を行う回数は２回に限らず適宜回数に設定してよい。

上記各実施形態では、光源４８としてキセノンランプを用いる例を説明したが、ＬＥＤやＬＤを光源４８として用いても良い。この場合、波長帯の異なる光を発するＬＥＤやＬＤ等を複数備えておき、これらの点灯と消灯を制御することによって通常光と励起光を切り替えても良い。また、青色レーザ光源と、青色レーザ光を照射されることにより緑色〜赤色の蛍光光を発する蛍光体を用いて通常光を発生させても良い。さらに、他の用途に用いる光源を併用しても良い。以下、全ての光源にＬＤを用いる場合の例を説明する。

例えば、図１１に示すように、電子内視鏡システム５００の光源装置５０１は互いに中心波長が異なるレーザ光源ＬＤ１〜ＬＤ１２を備えている。各レーザ光源ＬＤ１〜ＬＤ１２は、ＣＰＵ４６によりそれぞれ個別に調光制御されており、各レーザ光を個別に又は同時に発生することができる。また、各レーザ光源の発光のタイミングや光量比は任意に変更可能となっており、各レーザ光が出射される照明窓からの光のスペクトルを、それぞれ個別に変更できる。

ＬＤ１は、中心波長４０５ｎｍのレーザ光を出射する狭帯域光観察用の光源である。ＬＤ２は中心波長４４５ｎｍのレーザ光を出射して後述する波長変換部材である蛍光体を用いて白色光（通常光）を生成するための光源である。ＬＤ３及びＬＤ４は、波長４０５ｎｍのレーザ光を出射する光源であり、ＰＤＤ等の蛍光観察時に用いられる。ＬＤ５及びＬＤ６は、中心波長４７２ｎｍのレーザ光を出射する光源であり、血中の酸素飽和度と血管深さの情報を抽出するために用いられる。ＬＤ７及びＬＤ８は、中心波長６６５ｎｍのレーザ光を出射する光源であり、ＰＤＴに用いられる。ＬＤ９及びＬＤ１０は、中心波長７８５ｎｍのレーザ光を出射する光源であり、血管に注入したＩＧＣの赤外光観察に用いられる。ＬＤ１１及びＬＤ１２は、中心波長３７５ｎｍのレーザ光を出射する光源であり、ルシフェラーゼを用いた蛍光観察を行うための光源である。なお、各レーザ光源は、上記中心発光波長の±１０ｎｍの範囲に入っていれば良い。

各レーザ光源ＬＤ１〜ＬＤ１２から出射されるレーザ光は、それぞれ集光レンズ（図示しない）により光ファイバ５０２Ａ〜５０２Ｄに導入される。ＬＤ１，ＬＤ２からのレーザ光は、光ファイバ５０２Ｂ，５０２Ｃを通じて先端部２０に配置された蛍光体５０３に伝送され、ＬＤ３〜ＬＤ１２からのレーザ光は、光ファイバ５０２Ａ，５０２Ｄを通じて光拡散部材５０４に伝送され、照明光や励起光、治療光として被検体内に向けて出射される。

なお、ＬＤ１とＬＤ２からのレーザ光は、コンバイナ５０６により合波して１系統の光路とされた後、カプラ５０７により分波して２系統の光路とし、それぞれコネクタ１８に伝送される。これにより、ＬＤ１とＬＤ２からのレーザ光が、各レーザ光源の個体差による発光波長のばらつきやスペックルが軽減されて光ファイバ５０２Ｂ，５０２Ｃに均等に伝送される。ここでは、コンバイナ５０６及びカプラ５０３を用いるが、これらを用いずに各レーザ光源ＬＤ１，ＬＤ２からのレーザ光をコネクタ１８に送出する簡略化した構成としても良い。

光ファイバ５０２Ｂと蛍光体５０３は投光ユニット５１１Ｂを構成し、光ファイバ５０２Ｃと光拡散部材５０４は投光ユニット５１１Ｃを構成する。また、光ファイバ５０２Ａと蛍光体５０３は投光ユニット５１１Ａを構成し、光ファイバ５０２Ｄと蛍光体５０３は投光ユニット５１１Ｄを構成する。

図１２（Ａ）に示すように、投光ユニット５１１Ｂ，５１１Ｃは、それぞれ同一の構成であって、蛍光体５０３と、蛍光体５０３の外周を覆う筒状のスリーブ部材５１３と、スリーブ部材５１３の一端側を封止する保護ガラス（照明窓）５１４と、スリーブ部材５１３に挿入された光ファイバ５０２Ｂ（，５０２Ｃ）を中心軸に保持するフェルール５１５とを備えている。また、フェルール５１５の後端側から外皮に覆われて演出される光ファイバ５０２Ｂ（，５０２Ｃ）には、その外皮の外側を覆うフレキシブルスリーブ５１６との間に挿入されている。

投光ユニット５１１Ｂ，５１１Ｃの蛍光体５０３は、レーザ光源ＬＤ２からの青色レーザ光の一部を吸収して緑色〜黄色に励起発光する蛍光物質（例えばＹＡＧ蛍光体、あるいはＢＡＭ（ＢａＭｇＡｌ_１０Ｏ_１７）等の蛍光体）を含んで構成される。これにより、青色レーザ光を励起光とする緑色〜黄色の励起発光光と、蛍光体５０３により吸収されず透過した青色レーザ光とが合わされて白色（擬似白色）の通常光が生成される。

また、図１２（Ｂ）に示すように、投光ユニット５１１Ａ，５１１Ｄも同一構成であり、投光ユニット５１１Ｂ，５１１Ｃの蛍光体５０３に代えて光拡散部材５０４が配設され、光ファイバ５０２Ｂ，５０２Ｄから導光される点以外は、投光ユニット５１１Ｂ，５１１Ｃと同様の構成となっている。

図１３に示すように、投光ユニット５１１Ａ，５１１Ｄの対と、投光ユニット５１１Ｂ，５１１Ｃの対は、先端部２０の先端面のける対物光学系３２を挟んだ両脇側に対として配置される。そして、例えば、投光ユニット５１１Ｂ，５１１Ｃに対してＬＤ２から青色レーザ光を導入することにより、白色光（通常光）が生成され、投光ユニット５１１Ｂ，５１１Ｃから被検体内に照射される。また、投光ユニット５１１Ａ，５１１Ｄに対してＬＤ３，ＬＤ４から中心波長が４０５ｎｍのレーザ光（ＰＤＤ用の励起光）と、ＬＤ７，ＬＤ８から中心波長が６６５ｎｍのレーザ光（治療光）とを選択的に導入することにより、投光ユニット５１１Ａ，５１１Ｄから励起光と治療光のいずれかが被検体内に照射される。

なお、ＰＤＤ用の励起光、励起光の照射によって生じる蛍光光（ＰＤＤ蛍光）、ＰＤＴ用の治療光の波長を薬剤毎に図１４に示す。ＰＤＤの励起光としては、フォトフリン、レザフィリン、ビスダイン、５−ＡＬＡ（アミノレブリン酸）のいずれの蛍光薬剤を使用した場合でも中心波長３５０〜４５０ｎｍのレーザ光が利用可能であり、中心波長が４０５ｎｍのレーザ光が好適に用いられる。５−ＡＬＡはプロトポルフィリンＩＸの蓄積によるもので、病巣の進行によって蛍光の波長比が変化する。

１１，１００，５００内視鏡システム
４６ＣＰＵ
５３治療光ユニット
５４光源
５６減光フィルタ
５０１光源装置
５０２Ａ〜５０２Ｄ光ファイバ
５０３蛍光体
５０４光拡散部材
５０６コンバイナ
５０７カプラ
５１１Ａ〜５１１Ｄ投光ユニット
５１３スリーブ部材
５１４保護ガラス
５１５フェルール
５１６フレキシブルスリーブ

Claims

被検体内を撮像するための照明光を照射する照明光照射手段と、
前記被検体内の治療対象部位に予め投与された薬品に作用する波長を持ち光線力学的治療を行うためのＰＤＴ光を前記治療対象部位に照射するＰＤＴ光照射手段と、
前記照明光の入射光量に応じた信号電荷を蓄積して所定のフレームレートで被検体内を撮像する撮像手段と、
前記信号電荷が蓄積される第１期間と前記第１期間以外の第２期間を含み前記撮像手段による１フレーム分の撮像期間である１フレーム期間内において、前記第２期間中に前記ＰＤＴ光を照射させる照射制御手段と、
前記ＰＤＴ光照射中の一部期間においても前記信号電荷を蓄積させる撮像制御手段とを備えていることを特徴とする内視鏡システム。
前記一部期間は、前記ＰＤＴ光が前記撮像手段で撮像されるフレーム内に視認可能に写り込み、かつ、前記ＰＤＴ光の波長に感応する、前記撮像素子内の画素が飽和しない期間に定められていることを特徴とする請求項１記載の内視鏡システム。
前記撮像制御手段は、連続する複数のフレーム期間のそれぞれにおいて前記一部期間中に前記信号電荷を蓄積させることを特徴とする請求項１又は２に記載の内視鏡システム。
前記ＰＤＴ光の照射強度は、前記光線力学的治療において許容される上限値に設定されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の内視鏡システム。
前記ＰＤＴ光は、前記第２期間内の一部の期間で照射されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の内視鏡システム。
前記ＰＤＴ光は、前記第２期間内の全期間で照射されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の内視鏡システム。
前記１フレーム期間内において、前記ＰＤＴ光の照射時間は、前記１フレーム期間の半分よりも長いことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の内視鏡システム。