JP2013003495A - Microscope system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は顕微鏡システムに関するものである。 The present invention relates to a microscope system.
近年の医学において、患者に蛍光プローブと称される蛍光物質を投与し、患部への集積が進んだ段階で、その蛍光プローブを励起できる波長の励起光を照射し、患部だけを蛍光させると共に、その蛍光だけを透過する光学フィルターを介して、患部の蛍光観察を行う技術が知られている。 In recent medicine, a fluorescent substance called a fluorescent probe is administered to a patient, and at the stage where accumulation in the affected area has progressed, the excitation light of a wavelength that can excite the fluorescent probe is irradiated, and only the affected area is fluorescent, A technique for performing fluorescence observation of an affected area through an optical filter that transmits only the fluorescence is known.
蛍光物質としては、5−アミノレブリン酸(5−ALA)、タラポルフィンナトリウム(登録商標レザフィリン)、インドシアニングリーン(ICG)などが知られている。5−アミノレブリン酸は、波長380nm付近の励起光を受けて、波長620nm付近の蛍光を発する。タラポルフィンナトリウムは、波長664nm付近の励起光を受けて、波長672nm付近の蛍光を発する。インドシアニングリーンは、波長805nm付近の励起光を受けて、波長835nm付近の蛍光を発する。インドシアニングリーンが最も赤外側(長波長側)である。 As the fluorescent substance, 5-aminolevulinic acid (5-ALA), talaporfin sodium (registered trademark Rezaphyrin), indocyanine green (ICG) and the like are known. 5-Aminolevulinic acid receives excitation light having a wavelength of about 380 nm and emits fluorescence having a wavelength of about 620 nm. Talaporfin sodium emits fluorescence having a wavelength of about 672 nm in response to excitation light having a wavelength of about 664 nm. Indocyanine green receives excitation light having a wavelength of about 805 nm and emits fluorescence having a wavelength of about 835 nm. Indocyanine green is the most infrared side (long wavelength side).
この種の蛍光観察の場合、蛍光だけの観察だと、患部の中における蛍光部分がどの位置か特定できないため、その周辺部も可視光により観察できれば好ましい。 In the case of this type of fluorescence observation, if only fluorescence is observed, the position of the fluorescent portion in the affected area cannot be specified, so it is preferable if the peripheral portion can be observed with visible light.
そのため、従来は患部から発せられた蛍光と、患部で反射された可視光の両方を透過する光学フィルターを備えた一台の撮像装置を備え、その撮像装置により、蛍光画像と可視光画像を切り替えながら撮像し、それを表示装置に重ね合わせて表示している(例えば、特許文献1参照)。 For this reason, a conventional imaging device is equipped with an optical filter that transmits both the fluorescence emitted from the affected area and the visible light reflected from the affected area, and the imaging device switches between the fluorescent image and the visible light image. The image is captured while being superimposed on the display device (for example, see Patent Document 1).
しかしながら、このような従来の技術にあっては、一台の撮像装置により、蛍光画像と可視光画像を切り換えながら撮像し、それを表示装置において重ね合わせて表示しているため、どちからの画像にタイムラグが生じ、両方ともリアルタイムの画像ではない。そのため手術中の患部など、動きのある画像には不向きであった。 However, in such a conventional technique, a single image pickup device picks up an image while switching between a fluorescent image and a visible light image, and displays the image superimposed on the display device. Time lag, both are not real-time images. For this reason, it is not suitable for moving images such as affected areas during surgery.
本発明は、このような従来の技術に着目してなされたものであり、それぞれリアルタイムの蛍光画像と可視光画像を同時に重ね合わせて表示することができる顕微鏡システムを提供するものである。 The present invention has been made by paying attention to such a conventional technique, and provides a microscope system capable of simultaneously superimposing and displaying a real-time fluorescent image and a visible light image, respectively.
請求項1記載の発明は、蛍光プローブが投与された患部に照射して所定波長の蛍光を発光させる励起光の波長領域を含む照明光を照射する単一の光源と組み合わせ自在で、外部に取り出された観察光束を2つに分岐する分岐光学手段と、分岐光学手段の一方に接続される蛍光撮像手段と、分岐光学手段の他方に接続される可視光撮像手段と、蛍光撮像手段で撮像された蛍光画像と可視光撮像手段で撮像された可視光画像とを重畳して表示する表示手段とを備える顕微鏡システムであって、前記分岐光学手段が観察光束の同軸上で可視光から所定波長の蛍光のみを分岐する界面を有する光学ブロックであることを特徴とする。 The invention according to claim 1 can be combined with a single light source that emits illumination light including a wavelength region of excitation light that irradiates an affected area to which a fluorescent probe is administered and emits fluorescence of a predetermined wavelength, and is extracted outside. Branching optical means for branching the observed light flux into two, fluorescence imaging means connected to one of the branching optical means, visible light imaging means connected to the other of the branching optical means, and fluorescence imaging means And a display means for displaying the fluorescent image and the visible light image captured by the visible light imaging means in a superimposed manner, the branching optical means having a predetermined wavelength from the visible light on the same axis of the observation light beam. It is an optical block having an interface that branches only fluorescence.
請求項2記載の発明は、前記単一の光源がキセノンランプであることを特徴とする。
The invention according to
請求項1記載の発明によれば、観察光束を蛍光画像と可視光画像に分岐して、重畳して表示するため、それぞれリアルタイムの蛍光画像と可視光画像を重ね合わせて表示することができる。観察光束の分岐を光学ブロックにより同軸上で行うため、蛍光画像と可視光画像とは視野及び倍率などが一致して合成画像が得やすい。合成画像では蛍光の周辺の状態も可視光により確認することができるため、動きのある患部の状態も正確に観察することができる。 According to the first aspect of the present invention, since the observation light beam is branched into the fluorescent image and the visible light image and displayed in a superimposed manner, the real-time fluorescent image and the visible light image can be displayed in a superimposed manner. Since the observation light beam is split on the same axis by the optical block, the fluorescent image and the visible light image have the same field of view and magnification, and it is easy to obtain a composite image. In the synthesized image, the state around the fluorescent light can be confirmed by visible light, so that the state of the affected part in motion can be accurately observed.
請求項2記載の発明によれば、光源がキセノンランプであるため、蛍光プローブとして広く使用されているインドシアニングリーンの励起光としての波長領域と、可視光画像用の通常照明としての波長領域の両方を含み、光源が単一で済む。 According to the second aspect of the present invention, since the light source is a xenon lamp, a wavelength region as excitation light of indocyanine green widely used as a fluorescent probe and a wavelength region as normal illumination for a visible light image Including both, a single light source is sufficient.
図1〜図4は、本発明の好適な実施形態を示す図である。手術用の顕微鏡1は、手術室内において、図示せぬスタンド装置のアームにより支持されている。顕微鏡1は、2つの接眼部を有する立体顕微鏡で、内部にはフォーカスレンズやズームレンズが設けられ、それらにより左右2系統の光路が形成されている。 1 to 4 are views showing a preferred embodiment of the present invention. The surgical microscope 1 is supported by an arm of a stand device (not shown) in the operating room. The microscope 1 is a three-dimensional microscope having two eyepieces, and a focus lens and a zoom lens are provided inside, thereby forming two left and right optical paths.
また、顕微鏡1には、外部光源装置2から照明光Rが導入され、その照明光Rは顕微鏡1に導かれ、顕微鏡1から患部Pに照射される。外部光源装置2には、光源としてキセノンランプ3が収納されている。
Further, the illumination light R is introduced into the microscope 1 from the external
キセノンランプ3の照明光は、図4に示すように、蛍光プローブとしてインドシアニングリーンを使用する場合の励起波長(805nm)を含んでいる。従って、キセノンランプ3により、インドシアニングリーンを励起させることができると共に、可視光による通常照明も行える。 As shown in FIG. 4, the illumination light of the xenon lamp 3 includes an excitation wavelength (805 nm) when indocyanine green is used as a fluorescent probe. Therefore, indocyanine green can be excited by the xenon lamp 3, and normal illumination with visible light can also be performed.
顕微鏡1の側部には撮像装置4が取り付けられている。この撮像装置4には、顕微鏡1内の二系統ある光路のうちの一系統が分岐されて導入される。この撮像装置4の内部には、2つのプリズム5、6を組み合わせた光学ブロック(分岐光学手段)7が設けられている。2つのプリズム5、6の界面8は光学多層膜となっており、インドシアニングリーンの蛍光(835nm)だけを選択的に反射し他の波長成分はそのまま透過させる機能を有する。
An imaging device 4 is attached to the side of the microscope 1. One system of two optical paths in the microscope 1 is branched and introduced into the imaging device 4. An optical block (branching optical means) 7 in which two
光学ブロック7の界面8は顕微鏡1から取り出された観察光束Lの光軸上に存在するため、観察光束Lは、界面8を通過する可視光画像L1と、界面8で反射される蛍光画像L2に同軸上で分岐される。可視光画像L1は界面8を通過した後に一方のプリズム5側に設置された可視光撮像手段としてのカラーCCDカメラ9で撮像される。界面8で分岐された蛍光画像L2は他方のプリズム6における別の面で反射された後に蛍光撮像手段としての高感度カラーCCDカメラ10で撮像される。
Since the
各CCDカメラ9、10で撮像されたデータは画像合成処理装置11で合成される。画像合成処理装置11で合成された画像は表示装置(表示手段)12に送られ、そこで可視光画像L1と蛍光画像L2を重畳した状態で表示することができる。可視光画像L1と蛍光画像L2は、同軸から分離されたため、両者が同視野及び同倍率で表示される。
Data captured by the
しかも、可視光画像L1び蛍光画像L2の両方とも、リアルタイムで同期した状態で表示され、実際の患部の状態との間にタイムラグがない。 Moreover, both the visible light image L1 and the fluorescent image L2 are displayed in a synchronized state in real time, and there is no time lag between the actual state of the affected area.
例えば、患部Pにおいて、リンパ管Aと静脈血管Bの吻合手術を行う場合、予め患者に、インドシアニングリーン(ICG)を注入する。ICGはリンパ管Aだけに流れ、照明光Rを照射することにより、照明光R中の励起波長(805nm)に励起されて、波長835nm付近の蛍光を発する。静脈血管BにはICGが流れないため、静脈血管Bは蛍光を発しない。 For example, when an anastomosis operation of lymphatic vessel A and venous blood vessel B is performed in the affected area P, indocyanine green (ICG) is injected into the patient in advance. The ICG flows only in the lymphatic vessel A, and when irradiated with the illumination light R, the ICG is excited to the excitation wavelength (805 nm) in the illumination light R and emits fluorescence having a wavelength of about 835 nm. Since ICG does not flow through the venous blood vessel B, the venous blood vessel B does not emit fluorescence.
皮膚切開した患部P中に、図3に示すように、複数のリンパ管Aと静脈血管Bが密接していても、その中からリンパ管Aだけを蛍光画像L2により特定することができる。リンパ管Aが特定できれば、リンパ管Aでない管は静脈血管Bなので、可視光画像L1において、リンパ管Aと静脈血管Bを正確に区別して認識することができる。従って、顕微鏡1でリンパ管Aの手術を行う場合など、手術処置によりリンパ管Aが視野の中で動いても、その状態を表示装置12においてリアルタイムで正確に観察することができる。従って、術者だけでなく助手なども患部Pの状態を正確に把握することができる。
As shown in FIG. 3, even if a plurality of lymphatic vessels A and venous blood vessels B are in close contact with each other in the affected part P that has undergone skin incision, only the lymphatic vessels A can be identified by the fluorescence image L2. If lymphatic vessel A can be identified, the non-lymphatic vessel A is a venous blood vessel B, so that the lymphatic vessel A and the venous blood vessel B can be accurately distinguished and recognized in the visible light image L1. Therefore, even when the lymph vessel A moves in the visual field due to the surgical treatment, such as when the operation of the lymph vessel A is performed with the microscope 1, the state can be accurately observed in real time on the
尚、インドシアニングリーンはリンパ管Aの他にも、センチネルリンパ節などのリンパ節を検出することができる。センチネルリンパ節は、腫瘍から癌細胞がリンパ流によって最初に到達する部分であり、このセンチネルリンパ節に癌細胞の転移が認められなければ、他臓器への転移がないと考えられる。そのため、このセンチネルリンパ節の蛍光画像を可視光画像中で確実に特定できる意味は大きい。 Indocyanine green can detect lymph nodes such as sentinel lymph nodes in addition to lymphatic vessel A. A sentinel lymph node is a part where cancer cells first reach from a tumor by lymph flow, and if cancer cell metastasis is not observed in this sentinel lymph node, it is considered that there is no metastasis to other organs. Therefore, there is a great meaning that the fluorescence image of the sentinel lymph node can be reliably specified in the visible light image.
以上の実施形態では、2つのプリズム5、6を組み合わせた光学ブロック7により、可視光の光束から1つの蛍光を分離する例を示したが、3つのプリズムを組み会わせてより、1つ可視光から2つの蛍光を分離しても良い。
In the above embodiment, an example is shown in which one fluorescent light is separated from a visible light beam by the
1 顕微鏡
3 キセノンランプ(光源)
7 光学ブロック(分岐光学手段)
8 界面
9 カラーCCDカメラ(可視光撮像手段)
10 高感度カラーCCDカメラ(蛍光撮像手段)
12 表示装置(表示手段)
A リンパ管
B 静脈血管
P 患部
R 照明光
L 観察光
L1 可視光画像
L2 蛍光画像
1 Microscope 3 Xenon lamp (light source)
7 optical block (branch optical means)
8 Interface 9 Color CCD camera (Visible light imaging means)
10 High-sensitivity color CCD camera (fluorescence imaging means)
12 Display device (display means)
A lymphatic vessel B venous blood vessel P affected area R illumination light L observation light L1 visible light image L2 fluorescent image
Claims (2)
分岐光学手段の一方に接続される蛍光撮像手段と、
分岐光学手段の他方に接続される可視光撮像手段と、
蛍光撮像手段で撮像された蛍光画像と可視光撮像手段で撮像された可視光画像とを重畳して表示する表示手段とを備える顕微鏡システムであって、
前記分岐光学手段が観察光束の同軸上で可視光から所定波長の蛍光のみを分岐する界面を有する光学ブロックであることを特徴とする顕微鏡システム。 It can be combined with a single light source that irradiates illumination light including a wavelength region of excitation light that irradiates an affected area to which a fluorescent probe is administered and emits fluorescence of a predetermined wavelength, so that two observation light beams extracted outside can be combined. Branching optical means for branching;
Fluorescence imaging means connected to one of the branching optical means;
Visible light imaging means connected to the other of the branching optical means;
A microscope system comprising a display unit that superimposes and displays a fluorescent image captured by a fluorescent imaging unit and a visible light image captured by a visible light imaging unit,
2. The microscope system according to claim 1, wherein the branching optical means is an optical block having an interface for branching only fluorescence having a predetermined wavelength from visible light on the same axis of the observation light beam.
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