JP2016153806A - Method for measuring concentration of fluorescent dye - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、蛍光色素の濃度測定方法に関する。 The present invention relates to a method for measuring the concentration of a fluorescent dye.
形成外科領域における皮弁術では、移植した生体組織中の血流の有無が手術の予後に大きく影響することが分かっている。この血流の有無を判定するための方法として、患者にインドシアニングリーン（以下「ＩＣＧ」という。）試薬を注射した後、着目する組織に近赤外光を照射し、その組織をカメラによって観察することにより血流の有無を判定する方法が知られている。このような血流有無判定方法において、測定結果を基準化するための較正補助手段として、例えば特許文献１に記載の較正補助手段が知られている。特許文献１に記載の較正補助手段は、ＩＣＧ色素及びアルブミンタンパク質を水に溶解し、担体シートに浸み込ませることによって作製される。 In flap surgery in the field of plastic surgery, it has been found that the presence or absence of blood flow in the transplanted living tissue has a significant effect on the prognosis of the operation. As a method for determining the presence or absence of blood flow, a patient is injected with indocyanine green (hereinafter referred to as “ICG”) reagent, and then the tissue of interest is irradiated with near infrared light, and the tissue is observed with a camera. A method for determining the presence or absence of blood flow is known. In such a blood flow presence / absence determination method, for example, a calibration assistance means described in Patent Document 1 is known as a calibration assistance means for standardizing a measurement result. The calibration assisting means described in Patent Document 1 is produced by dissolving ICG dye and albumin protein in water and immersing them in a carrier sheet.
しかしながら、特許文献１に記載の較正補助手段においては、次のような問題点が存在する。すなわち、この較正補助手段の製造工程においては、蛍光色素を含む溶液が紙や布などの担体シートに浸み込ませられるため、蛍光色素の含有濃度を正確に調整することが困難である。また、この較正補助手段においては、蛍光色素がアルブミンタンパク質に結合されるため、タンパクの変性に伴う蛍光特性の劣化が懸念される。以上の点から、このような較正手段を用いて、測定対象物における蛍光色素の含有濃度を定量的に評価することは困難であった。 However, the calibration assisting means described in Patent Document 1 has the following problems. That is, in the manufacturing process of the calibration assisting means, the solution containing the fluorescent dye is soaked in the carrier sheet such as paper or cloth, so that it is difficult to accurately adjust the concentration of the fluorescent dye. Further, in this calibration assisting means, since the fluorescent dye is bound to albumin protein, there is a concern about deterioration of the fluorescence characteristics accompanying protein denaturation. From the above points, it has been difficult to quantitatively evaluate the concentration of the fluorescent dye contained in the measurement object using such calibration means.
本発明は、以上の問題点を解決するためになされたものであり、測定対象物における蛍光色素の濃度を定量的に評価することを可能とする蛍光ファントム装置および蛍光イメージング方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above problems, and provides a fluorescent phantom device and a fluorescent imaging method capable of quantitatively evaluating the concentration of a fluorescent dye in a measurement object. Objective.
上記課題を解決するため、本発明の一形態に係る蛍光色素の濃度測定方法は、媒質に第１の濃度の蛍光色素が含有された第１の蛍光ファントムと、媒質に第２の濃度の蛍光色素が含有された第２の蛍光ファントムと、を有する蛍光ファントム装置を用いた蛍光色素の濃度測定方法であって、蛍光色素が導入された測定対象の近傍に、蛍光ファントム装置を配置する配置ステップと、励起光を測定対象および蛍光ファントム装置に照射する照射ステップと、近赤外線カメラを用いて、第１の蛍光ファントムから発せられた第１の蛍光の像及び第２の蛍光ファントムから発せられた第２の蛍光の像と、測定対象に導入された蛍光色素から発せられた第３の蛍光の像と、を撮像する撮像ステップと、撮像された第３の蛍光の強度を、第１の蛍光の強度及び第２の蛍光の強度と比較することにより、測定対象内における蛍光色素の濃度を測定する測定ステップと、を備える。 In order to solve the above problems, a fluorescent dye concentration measuring method according to an embodiment of the present invention includes a first fluorescent phantom in which a fluorescent dye having a first concentration is contained in a medium, and a fluorescent substance having a second concentration in the medium. A fluorescent dye concentration measurement method using a fluorescent phantom device having a second fluorescent phantom containing a dye, wherein the fluorescent phantom device is arranged in the vicinity of a measurement target into which the fluorescent dye is introduced And an irradiation step of irradiating the measurement object and the fluorescent phantom device with the excitation light, and a first fluorescent image emitted from the first fluorescent phantom and a second fluorescent phantom using a near infrared camera. An imaging step for imaging the second fluorescence image and a third fluorescence image emitted from the fluorescent dye introduced into the measurement object, and the intensity of the captured third fluorescence is represented by the first fluorescence. Strength of And by comparing the intensity of the second fluorescence, and a measurement step of measuring the concentration of the fluorescent dye in the measuring object.
本発明によれば、測定対象物における蛍光色素の濃度を定量的に評価することを可能とする蛍光ファントム装置および蛍光イメージング方法が得られる。 According to the present invention, a fluorescent phantom device and a fluorescent imaging method that can quantitatively evaluate the concentration of a fluorescent dye in a measurement object are obtained.
以下、本発明に係る蛍光ファントム装置の好適な実施形態について、図面を参照して説明する。なお、各図において、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
（第１実施形態）
Hereinafter, a preferred embodiment of a fluorescent phantom device according to the present invention will be described with reference to the drawings. Note that, in each drawing, the same elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
(First embodiment)
図１は、第１実施形態に係る蛍光ファントム装置１の構成を示す斜視図である。同図に示すように、蛍光ファントム装置１は、ファントム支持体１０と、標準ファントム１１と、複数（本実施形態においては４個）の蛍光ファントム１２、１３、１４、１５と、を備えて構成される。 FIG. 1 is a perspective view showing a configuration of a fluorescent phantom device 1 according to the first embodiment. As shown in the figure, the fluorescent phantom device 1 includes a phantom support 10, a standard phantom 11, and a plurality (four in the present embodiment) of fluorescent phantoms 12, 13, 14, and 15. Is done.
ファントム支持体１０は、標準ファントム１１を収容するための標準ファントム収容部と、蛍光ファントム１２、１３、１４、１５を収容するための複数（本実施形態においては４個）の蛍光ファントム収容部とを有している。また、ファントム支持体１０は、エポキシ樹脂により形成されている。 The phantom support 10 includes a standard phantom housing portion for housing the standard phantom 11, and a plurality (four in this embodiment) of fluorescent phantom housing portions for housing the fluorescent phantoms 12, 13, 14, and 15. have. The phantom support 10 is made of an epoxy resin.
標準ファントム１１は、例えば生体などの測定対象物の光散乱および光吸収を再現する媒質から構成される。具体的には、標準ファントム１１を構成する媒質は、光散乱を再現するための散乱粒子として、二酸化チタン（ＴｉＯ２）粒子、シリカ粒子、ポリマー微粒子、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、石英ガラス微粒子、脂質微粒子から選ばれる少なくとも１種の粒子を含む。なお、脂質微粒子の具体例としては、ミルクやイントラリピッド（登録商標）などがある。また、標準ファントム１１を構成する媒質は、光吸収を再現するための光吸収物質として、顔料および染料から選ばれる少なくとも１種の物質を含んでいる。本実施形態においては、標準ファントム１１を構成する媒質は、溶媒としてのエタノールに上記の散乱粒子と光吸収物質を混合した液体である。標準ファントム１１は、ファントム支持体１０の標準ファントム収容部に収容され、密封される。 The standard phantom 11 is composed of a medium that reproduces light scattering and light absorption of a measurement object such as a living body. Specifically, the medium constituting the standard phantom 11 includes titanium dioxide (TiO 2 ) particles, silica particles, polymer fine particles, alumina (Al 2 O 3 ), and quartz glass fine particles as scattering particles for reproducing light scattering. , Comprising at least one particle selected from lipid microparticles. Specific examples of lipid fine particles include milk and Intralipid (registered trademark). The medium constituting the standard phantom 11 contains at least one substance selected from pigments and dyes as a light absorbing substance for reproducing light absorption. In the present embodiment, the medium constituting the standard phantom 11 is a liquid obtained by mixing the scattering particles and the light absorbing substance with ethanol as a solvent. The standard phantom 11 is housed in a standard phantom housing portion of the phantom support 10 and sealed.
蛍光ファントム１２、１３、１４、１５は、上記の媒質に所定の濃度の蛍光色素を含有させて構成される。本実施形態では、蛍光色素としてＩＣＧを使用する。蛍光ファントム１２、１３、１４、１５に含有させるＩＣＧの濃度は、蛍光ファントム１２、１３、１４、１５それぞれにおいて異なっている。また、本実施形態において、蛍光ファントム１２、１３、１４、１５は一列に配列されており、また、ＩＣＧの含有濃度の低いものから高いものへという順番で並んでいる。本実施形態において、蛍光ファントム１２、１３、１４、１５は液体であり、ファントム支持体１０の蛍光ファントム収容部に収容されて密封される。 The fluorescent phantoms 12, 13, 14, and 15 are configured by containing a fluorescent dye having a predetermined concentration in the above medium. In this embodiment, ICG is used as the fluorescent dye. The concentration of ICG contained in the fluorescent phantoms 12, 13, 14, and 15 is different in the fluorescent phantoms 12, 13, 14, and 15, respectively. In the present embodiment, the fluorescent phantoms 12, 13, 14, and 15 are arranged in a line, and are arranged in the order from the lowest ICG content concentration to the highest. In the present embodiment, the fluorescent phantoms 12, 13, 14, and 15 are liquids and are accommodated in the fluorescent phantom accommodating portion of the phantom support 10 and sealed.
次に、本実施形態の蛍光ファントム装置１を使用した蛍光イメージング方法について説明する。まず、蛍光色素としてＩＣＧを測定対象物である生体内に導入する。次に、生体の近傍に蛍光ファントム装置１を配置する。そして、生体および蛍光ファントム装置１を、励起波長７５０ｎｍ〜８１０ｎｍの近赤外光で励起光照射する。このとき、生体に導入されたＩＣＧから、波長８４０ｎｍを中心とする蛍光波長の近赤外線蛍光が発生する。また、蛍光ファントム装置１の蛍光ファントム１２、１３、１４、１５からも、同波長の近赤外線蛍光が発生する。このとき、発生する近赤外線蛍光の強度は、生体および蛍光ファントム１２、１３、１４、１５におけるＩＣＧの含有濃度に対応しており、ＩＣＧの含有濃度が高いほど、発生する近赤外線蛍光の強度も高くなる。これらの近赤外線蛍光を例えば近赤外線カメラで検出する。検出された近赤外線蛍光に対し、公知の手法で画像処理を行うことにより、蛍光イメージング処理を行うことができる。 Next, a fluorescence imaging method using the fluorescence phantom device 1 of the present embodiment will be described. First, ICG is introduced into a living body as a measurement object as a fluorescent dye. Next, the fluorescent phantom device 1 is disposed in the vicinity of the living body. Then, the living body and the fluorescent phantom device 1 are irradiated with excitation light with near infrared light having an excitation wavelength of 750 nm to 810 nm. At this time, near-infrared fluorescence having a fluorescence wavelength centered at 840 nm is generated from ICG introduced into the living body. Further, near-infrared fluorescence of the same wavelength is also generated from the fluorescent phantoms 12, 13, 14, and 15 of the fluorescent phantom device 1. At this time, the intensity of the generated near-infrared fluorescence corresponds to the concentration of ICG contained in the living body and the fluorescent phantoms 12, 13, 14, and 15. The intensity of the generated near-infrared fluorescence increases as the concentration of ICG increases. Get higher. These near-infrared fluorescence is detected by, for example, a near-infrared camera. Fluorescence imaging processing can be performed by performing image processing on the detected near-infrared fluorescence by a known method.
上述した方法で蛍光イメージングを行った結果の一例である写真を図２に示す。図２は、第１実施形態に係る蛍光ファントム装置１と生体とを近赤外線カメラで撮影した写真である。図２の中央部のやや上側に、光る点が縦方向に一列に並んでいる。これらの点の明るさはそれぞれ異なっており、下側の点ほど明るい。上述したように、点の明るさは蛍光ファントムにおけるＩＣＧの含有濃度に対応しているため、下側の点ほど明るいということは、下側の点に相当する蛍光ファントムほどＩＣＧの含有濃度が高いということを表している。また、蛍光ファントムに含まれるＩＣＧの含有濃度は既知であるから、一列に並んだ点の明るさから、ＩＣＧの含有濃度と点の明るさの対応付けが可能となる。すなわち、同程度の明るさで光っている部分は、ＩＣＧの含有濃度が同程度であるということになる。 FIG. 2 shows a photograph that is an example of the result of performing fluorescence imaging by the method described above. FIG. 2 is a photograph of the fluorescent phantom device 1 according to the first embodiment and a living body taken with a near-infrared camera. On the slightly upper side of the central portion in FIG. 2, the light spots are arranged in a line in the vertical direction. The brightness of these points is different, and the lower point is brighter. As described above, since the brightness of a point corresponds to the concentration of ICG in the fluorescent phantom, the lower the point, the brighter the point, the higher the concentration of ICG in the fluorescent phantom corresponding to the lower point. It represents that. Further, since the ICG content concentration contained in the fluorescent phantom is known, it is possible to associate the ICG content concentration with the point brightness from the brightness of the points arranged in a line. That is, the portion that shines with the same brightness has the same ICG concentration.
また、図２において、蛍光ファントムからの蛍光を表す縦に並んだ点の周囲に、白く光る部分が広がっている。これは測定対象物である生体に導入されたＩＣＧから発生した蛍光を表す。この生体内のＩＣＧからの蛍光強度と、蛍光ファントムの蛍光強度とを比較することにより、生体内のＩＣＧの濃度と蛍光ファントムのＩＣＧの含有濃度との大小関係が分かり、生体内のＩＣＧの濃度を定量的に評価し、例えば生体内においてＩＣＧを含みながら流れる血流の有無やその血流の量を定量的に評価することができる。 In FIG. 2, a portion that shines white spreads around the vertically arranged points representing the fluorescence from the fluorescent phantom. This represents fluorescence generated from ICG introduced into a living body as a measurement object. By comparing the fluorescence intensity from ICG in the living body with the fluorescence intensity of the fluorescent phantom, the magnitude relationship between the concentration of ICG in the living body and the concentration of ICG in the fluorescent phantom can be understood, and the concentration of ICG in the living body For example, the presence / absence of blood flow and the amount of blood flow while containing ICG in a living body can be quantitatively evaluated.
本実施形態によれば、蛍光色素の含有濃度が所定の濃度である蛍光ファントム１２、１３、１４、１５を備えているため、測定対象物と本実施形態の蛍光ファントム装置１を近赤外光で照射し、測定対象物からの蛍光と蛍光ファントム１２、１３、１４、１５からの蛍光輝度を比較して観察することにより、測定対象物における蛍光色素の濃度を蛍光ファントム１２、１３、１４、１５における蛍光色素の輝度と比較して、定量的に評価することが可能となる。 According to the present embodiment, since the fluorescent phantoms 12, 13, 14, and 15 having a predetermined concentration of the fluorescent dye are provided, the object to be measured and the fluorescent phantom device 1 of the present embodiment are connected to near infrared light. And observing the fluorescence from the measurement object and the fluorescence brightness from the fluorescence phantoms 12, 13, 14, and 15 to observe the concentration of the fluorescent dye in the measurement object. 15 can be quantitatively evaluated as compared with the luminance of the fluorescent dye in FIG.
また、蛍光ファントム装置１において、蛍光色素の含有濃度は蛍光ファントム１２、１３、１４、１５のそれぞれにおいて異なっているため、測定対象物からの蛍光と複数の蛍光ファントム１２、１３、１４、１５からの蛍光の輝度を比較して観察することにより、測定対象物における蛍光色素の濃度をより定量的に評価することが可能となる。 Further, in the fluorescent phantom device 1, since the concentration of the fluorescent dye is different in each of the fluorescent phantoms 12, 13, 14, and 15, the fluorescence from the measurement object and the plurality of fluorescent phantoms 12, 13, 14, and 15 It is possible to more quantitatively evaluate the concentration of the fluorescent dye in the measurement object by comparing and observing the luminance of the fluorescence.
また、蛍光ファントム装置１は、標準ファントム１１を有しているため、測定対象物の光散乱および光吸収を再現する媒質から構成される標準ファントム１１と、上記媒質に蛍光色素を含有させて構成される蛍光ファントム１２、１３、１４、１５との蛍光輝度を比較することにより、光散乱および光吸収の影響を受けずに蛍光輝度をより正確に評価することが可能となる。 Further, since the fluorescent phantom device 1 includes the standard phantom 11, the standard phantom 11 including a medium that reproduces light scattering and light absorption of the measurement object and a fluorescent dye contained in the medium are configured. By comparing the fluorescence brightness with the fluorescence phantoms 12, 13, 14, and 15, the fluorescence brightness can be more accurately evaluated without being affected by light scattering and light absorption.
また、蛍光ファントム装置１において、標準ファントム１１および蛍光ファントム１２、１３、１４、１５を構成する媒体は、二酸化チタン粒子、シリカ粒子、ポリマー微粒子、アルミナ、石英ガラス微粒子および脂質微粒子から選ばれる少なくとも１種の散乱粒子と、顔料および染料から選ばれる少なくとも１種の光吸収物質と、を含んでいるため、測定対象物の光散乱および光吸収がより精度よく再現され、蛍光輝度がより精度よく測定される。 In the fluorescent phantom device 1, the medium constituting the standard phantom 11 and the fluorescent phantoms 12, 13, 14, and 15 is at least one selected from titanium dioxide particles, silica particles, polymer particles, alumina, quartz glass particles, and lipid particles. Since it contains seed scattering particles and at least one light-absorbing substance selected from pigments and dyes, the light scattering and light absorption of the measurement object can be reproduced more accurately, and the fluorescence luminance can be measured more accurately. Is done.
また、本実施形態に係る蛍光イメージング方法によれば、蛍光色素の含有濃度のそれぞれ異なる複数の蛍光ファントム１２、１３、１４、１５を備える蛍光ファントム装置１を測定対象物の生体とともに照射するため、生体中の蛍光色素の濃度を定量的に評価することができる。 In addition, according to the fluorescence imaging method according to the present embodiment, in order to irradiate the fluorescence phantom device 1 including a plurality of fluorescence phantoms 12, 13, 14, and 15 having different concentrations of the fluorescent dye together with the living body of the measurement object, The concentration of the fluorescent dye in the living body can be quantitatively evaluated.
また、蛍光ファントム装置１においては、蛍光色素としてＩＣＧを使用するため、励起波長が７５０〜８１０ｎｍであり蛍光波長の中心が８４０ｎｍであるという光学特性を持つＩＣＧを蛍光色素とするため、生体を測定対象物として蛍光観察を行う場合に、６００ｎｍより短波長の光を吸収する血液や、１０００ｎｍより長波長の光を吸収する水による光吸収の影響を受けにくく、生体深部の観察を行うことができる。また、生体にとって無害なＩＣＧを生体に注入して、蛍光ファントム装置１を用いて蛍光観察を行うことができる。 In addition, since the fluorescent phantom device 1 uses ICG as the fluorescent dye, ICG having optical characteristics that the excitation wavelength is 750 to 810 nm and the center of the fluorescent wavelength is 840 nm is used as the fluorescent dye, and thus the living body is measured. When performing fluorescence observation as a target object, it is difficult to be affected by light absorption by blood that absorbs light having a wavelength shorter than 600 nm or water that absorbs light having a wavelength longer than 1000 nm, and it is possible to observe the deep part of the living body. . Further, ICG that is harmless to the living body can be injected into the living body, and fluorescence observation can be performed using the fluorescent phantom device 1.
なお、本実施形態において、標準ファントムおよび蛍光ファントムを構成する溶媒は、エタノールである必要はなく、エタノールに代えて例えばメタノール、ジメチルスルホキシド、水などを使用することもできる。また、標準ファントム１１および蛍光ファントム１２、１３、１４、１５を構成する媒質には、光散乱粒子と光吸収物質の両方を含む必要はなく、少なくとも一方を含んでいればよい。
（第２実施形態）
In the present embodiment, the solvent constituting the standard phantom and the fluorescent phantom does not have to be ethanol, and methanol, dimethyl sulfoxide, water, or the like can be used instead of ethanol. In addition, the medium constituting the standard phantom 11 and the fluorescent phantoms 12, 13, 14, and 15 need not include both the light scattering particles and the light absorbing material, and may include at least one.
(Second Embodiment)
次に、第２実施形態について説明する。図３は、第２実施形態に係る蛍光ファントム装置２の構成を示す斜視図である。第２実施形態に係る蛍光ファントム装置２は、第１実施形態に係る蛍光ファントム装置１とは、標準ファントム２１および蛍光ファントム２２、２３、２４、２５がエポキシ樹脂により形成され、固形化されている点で異なる。したがって、第１実施形態との違いを主に説明する。 Next, a second embodiment will be described. FIG. 3 is a perspective view showing the configuration of the fluorescent phantom device 2 according to the second embodiment. The fluorescent phantom device 2 according to the second embodiment is different from the fluorescent phantom device 1 according to the first embodiment in that a standard phantom 21 and fluorescent phantoms 22, 23, 24, and 25 are formed of an epoxy resin and solidified. It is different in point. Therefore, the difference from the first embodiment will be mainly described.
蛍光ファントム装置２は、ファントム支持体２０と、標準ファントム２１と、蛍光ファントム２２、２３、２４、２５と、を備えて構成される。ファントム支持体２０は、標準ファントム２１を収容する標準ファントム収容部と、蛍光ファントム２２、２３、２４、２５を収容する蛍光ファントム収容部とを備えている。 The fluorescent phantom device 2 includes a phantom support 20, a standard phantom 21, and fluorescent phantoms 22, 23, 24, and 25. The phantom support 20 includes a standard phantom housing portion that houses the standard phantom 21 and a fluorescent phantom housing portion that houses the fluorescent phantoms 22, 23, 24, and 25.
標準ファントム２１は、第１実施形態の標準ファントム１１と同様に、光散乱および光吸収を再現する媒質により構成される。この媒質に含まれる光散乱粒子および光吸収物質には第１実施形態と同様の物質を使用することができる。本実施形態においては、媒質は、エタノールに光散乱粒子と光吸収物質を混合し、さらにこの液体をエポキシ樹脂に混合して固形化したものである。 Similar to the standard phantom 11 of the first embodiment, the standard phantom 21 is composed of a medium that reproduces light scattering and light absorption. As the light scattering particles and the light absorbing material contained in this medium, the same materials as in the first embodiment can be used. In this embodiment, the medium is obtained by mixing light scattering particles and a light-absorbing substance with ethanol, and further mixing this liquid with an epoxy resin to solidify it.
蛍光ファントム２２、２３、２４、２５は、上記の媒質に所定の濃度のＩＣＧを含有させて構成される。より具体的には、媒質は、エタノールに光散乱粒子および光吸収物質を混合し、さらに所定の濃度のＩＣＧを溶かし、エポキシ樹脂を混合して固形化することにより形成される。蛍光ファントム２２、２３、２４、２５に含有させるＩＣＧの濃度は、蛍光ファントム２２、２３、２４、２５それぞれにおいて異なっている。また、本実施形態において、蛍光ファントム２２、２３、２４、２５は一列に配列されており、また、ＩＣＧの含有濃度の低いものから高いものへという順番で並んでいる。 The fluorescent phantoms 22, 23, 24, and 25 are configured by containing ICG having a predetermined concentration in the above medium. More specifically, the medium is formed by mixing light scattering particles and a light-absorbing substance in ethanol, further dissolving ICG of a predetermined concentration, and mixing and solidifying an epoxy resin. The concentration of ICG contained in the fluorescent phantoms 22, 23, 24, and 25 is different in each of the fluorescent phantoms 22, 23, 24, and 25. In the present embodiment, the fluorescent phantoms 22, 23, 24, and 25 are arranged in a line, and are arranged in order from the lowest ICG concentration to the highest.
上記のように構成された蛍光ファントム装置２を使用しても、第１実施形態で説明したものと同様の蛍光イメージング方法を実施することができる。 Even if the fluorescence phantom device 2 configured as described above is used, the same fluorescence imaging method as that described in the first embodiment can be performed.
本実施形態によれば、第１実施形態によるものと同様の効果を得ることができる。さらに、蛍光ファントム装置２によれば、標準ファントム２１および蛍光ファントム２２、２３、２４、２５がエポキシ樹脂により形成されているため、標準ファントム２１および蛍光ファントム２２、２３、２４、２５が固形化され、媒質が蒸発してしまうことがなく、蛍光色素濃度の信頼性が長期にわたって確保される。
（第３実施形態）
According to this embodiment, the same effect as that of the first embodiment can be obtained. Furthermore, according to the fluorescent phantom device 2, since the standard phantom 21 and the fluorescent phantoms 22, 23, 24, 25 are formed of an epoxy resin, the standard phantom 21 and the fluorescent phantoms 22, 23, 24, 25 are solidified. The medium does not evaporate, and the reliability of the fluorescent dye concentration is ensured over a long period of time.
(Third embodiment)
次に、第３実施形態について説明する。図４は、第３実施形態に係る蛍光ファントム装置３の構成を示す平面図である。第３実施形態に係る蛍光ファントム装置３は、標準ファントム３１と、蛍光ファントム３２、３３と、を備えて構成される。また、蛍光ファントム装置３は、測定対象物に貼付して使用される。 Next, a third embodiment will be described. FIG. 4 is a plan view showing the configuration of the fluorescent phantom device 3 according to the third embodiment. The fluorescent phantom device 3 according to the third embodiment includes a standard phantom 31 and fluorescent phantoms 32 and 33. The fluorescent phantom device 3 is used by being attached to a measurement object.
標準ファントム３１は、測定対象物の光散乱および光吸収を再現する媒質により構成されている。具体的には、この媒質は、第１実施形態と同様の光散乱粒子および光吸収物質を混合したエタノールをポリウレタン樹脂に混合したものである。媒質にはポリウレタン樹脂が混合されるため、標準ファントム３１は半固形化してゲル状に形成される。 The standard phantom 31 is composed of a medium that reproduces light scattering and light absorption of the measurement object. Specifically, this medium is a mixture of ethanol mixed with light scattering particles and a light-absorbing substance similar to that in the first embodiment, in a polyurethane resin. Since polyurethane resin is mixed in the medium, the standard phantom 31 is semi-solidified and formed into a gel.
蛍光ファントム３２、３３は、上記の媒質に所定の濃度のＩＣＧを含有させて構成される。したがって、蛍光ファントム３２、３３も標準ファントム３１と同様に半固形化してゲル状に形成される。 The fluorescent phantoms 32 and 33 are configured by containing ICG having a predetermined concentration in the above medium. Therefore, similarly to the standard phantom 31, the fluorescent phantoms 32 and 33 are also semi-solidified and formed in a gel form.
以上のように蛍光ファントム装置３は構成されているため、蛍光ファントム装置３は曲面に沿って曲げることができる半固形状となる。 Since the fluorescent phantom device 3 is configured as described above, the fluorescent phantom device 3 has a semi-solid shape that can be bent along a curved surface.
上記のように構成される蛍光ファントム装置３の使用方法を、図５を参照して説明する。図５は、第３実施形態に係る蛍光ファントム装置３の使用方法を示す模式図である。測定対象物である生体Ｂの表面は凸曲面を形成している。この生体Ｂの表面に沿う形に蛍光ファントム装置３を曲げて、蛍光ファントム装置３を生体Ｂの上に載せる。そして、近赤外線カメラＰを、蛍光ファントム装置３の面に垂直な方向から近づけ、近赤外線カメラＰにより蛍光ファントム装置３と生体とを撮影する。 The usage method of the fluorescence phantom apparatus 3 comprised as mentioned above is demonstrated with reference to FIG. FIG. 5 is a schematic diagram showing a method of using the fluorescent phantom device 3 according to the third embodiment. The surface of the living body B, which is the measurement object, forms a convex curved surface. The fluorescent phantom device 3 is bent along the surface of the living body B, and the fluorescent phantom device 3 is placed on the living body B. Then, the near-infrared camera P is brought close to a direction perpendicular to the surface of the fluorescent phantom device 3, and the fluorescent phantom device 3 and the living body are photographed by the near-infrared camera P.
以上のように構成される蛍光ファントム装置３によっても、第１実施形態に係る蛍光ファントム装置１を使用した場合の効果と同様の効果が得られる。また、蛍光ファントム装置３においては、標準ファントム３１および蛍光ファントム３２、３３、３４、３５がポリウレタン樹脂により形成されるので、蛍光ファントム装置が曲面に沿って曲げることの可能なものとなるため、測定対象物の表面が曲面である場合に、測定対象物の表面に沿って蛍光ファントム装置を曲げることにより、測定対象物からの蛍光輝度をより正確に測定することが可能となる。 Also with the fluorescent phantom device 3 configured as described above, the same effect as that obtained when the fluorescent phantom device 1 according to the first embodiment is used can be obtained. In the fluorescent phantom device 3, since the standard phantom 31 and the fluorescent phantoms 32, 33, 34, and 35 are formed of polyurethane resin, the fluorescent phantom device can be bent along a curved surface. When the surface of the object is a curved surface, the fluorescence luminance from the object to be measured can be measured more accurately by bending the fluorescence phantom device along the surface of the object to be measured.
なお、本実施形態においては、蛍光ファントム装置３を半固形化してゲル状に形成するために使用する樹脂として、ポリウレタン樹脂ではなく、例えばシリコン樹脂を用いてもよい。
（第４実施形態）
In the present embodiment, as a resin used for semi-solidifying the fluorescent phantom device 3 to form a gel, a silicone resin, for example, may be used instead of a polyurethane resin.
(Fourth embodiment)
次に、第４実施形態について説明する。図６は、第４実施形態に係る蛍光ファントム装置４の構成を示す斜視図である。第４実施形態に係る蛍光ファントム装置４は、ファントム支持体４０と、標準ファントム４１と、複数（本実施形態においては４個）の蛍光ファントム４２、４３、４４、４５と、を備えて構成される。ファントム支持体４０は、標準ファントム４１を収容する標準ファントム収容部と、蛍光ファントム４２、４３、４４、４５を収容する蛍光ファントム収容部とを備えている。 Next, a fourth embodiment will be described. FIG. 6 is a perspective view showing the configuration of the fluorescent phantom device 4 according to the fourth embodiment. The fluorescent phantom device 4 according to the fourth embodiment includes a phantom support 40, a standard phantom 41, and a plurality (four in this embodiment) of fluorescent phantoms 42, 43, 44, 45. The The phantom support body 40 includes a standard phantom housing portion that houses the standard phantom 41 and a fluorescent phantom housing portion that houses the fluorescent phantoms 42, 43, 44, and 45.
標準ファントム４１は、第２実施形態の標準ファントム２１と同様に、光散乱粒子および光吸収物質を混合したエタノールにエポキシ樹脂を混合した媒質により構成され、固形化して形成されている。 Similar to the standard phantom 21 of the second embodiment, the standard phantom 41 is formed of a medium in which an epoxy resin is mixed with ethanol in which light scattering particles and a light absorbing material are mixed, and is formed by solidification.
蛍光ファントム４２は、表層ダミー４２Ａと板状ファントム４２Ｂと深層ダミー４２Ｃとを有している。表層ダミー４２Ａは、測定対象物の光散乱および光吸収を再現する媒質により構成されている。また、表層ダミー４２Ａは、ファントム支持体４０に設けられた蛍光ファントム収容部の表層に配置されている。深層ダミー４２Ｃは、上記の媒質により構成され、また、蛍光ファントム収容部の深層に配置されている。板状ファントム４２Ｂは、上記の媒質に蛍光色素としてＩＣＧを含有させて構成されている。また、板状ファントム４２Ｂは、表層ダミー４２Ａと深層ダミー４２Ｃに挟まれて蛍光ファントム収容部に配置される。 The fluorescent phantom 42 has a surface layer dummy 42A, a plate-like phantom 42B, and a deep layer dummy 42C. The surface layer dummy 42A is formed of a medium that reproduces light scattering and light absorption of the measurement object. Further, the surface layer dummy 42 </ b> A is disposed on the surface layer of the fluorescent phantom accommodating portion provided in the phantom support 40. The deep layer dummy 42C is made of the above-described medium, and is disposed in the deep layer of the fluorescent phantom accommodating portion. The plate-like phantom 42B is configured by containing ICG as a fluorescent dye in the above medium. Further, the plate-like phantom 42B is disposed in the fluorescent phantom accommodating portion between the surface layer dummy 42A and the deep layer dummy 42C.
同様に、蛍光ファントム４３は表層ダミー４３Ａと板状ファントム４３Ｂと深層ダミー４３Ｃを有し、板状ファントム４３Ｂが表層ダミー４３Ａと深層ダミー４３Ｃに挟まれるようにして蛍光ファントム収容部に配置される。蛍光ファントム４４は表層ダミー４４Ａと板状ファントム４４Ｂと深層ダミー４４Ｃを有し、板状ファントム４４Ｂが表層ダミー４４Ａと深層ダミー４４Ｃに挟まれるようにして蛍光ファントム収容部に配置される。蛍光ファントム４５は、表層ダミー４５Ａと板状ファントム４５Ｂとを備えて構成される。蛍光ファントム４５においては、板状ファントム４５Ｂは、蛍光ファントム収容部の最深部に配置されており、深層ダミーを有していない。 Similarly, the fluorescent phantom 43 includes a surface layer dummy 43A, a plate-like phantom 43B, and a deep layer dummy 43C, and the plate-like phantom 43B is disposed in the fluorescent phantom housing portion so as to be sandwiched between the surface layer dummy 43A and the deep layer dummy 43C. The fluorescent phantom 44 includes a surface layer dummy 44A, a plate-like phantom 44B, and a deep layer dummy 44C, and the plate-like phantom 44B is disposed in the fluorescent phantom housing portion so as to be sandwiched between the surface layer dummy 44A and the deep layer dummy 44C. The fluorescent phantom 45 includes a surface layer dummy 45A and a plate-like phantom 45B. In the fluorescent phantom 45, the plate-like phantom 45B is disposed at the deepest portion of the fluorescent phantom housing portion and does not have a deep layer dummy.
本実施形態においては、板状ファントム４２Ｂ、４３Ｂ、４４Ｂ、４５Ｂは、蛍光ファントム４２、４３、４４、４５のそれぞれにおいて同等の厚さを有し、同等の濃度のＩＣＧを含有する。また、蛍光ファントムそれぞれにおいて異なる深さに配置されている。本実施形態では、蛍光ファントム４２、４３、４４、４５は一列に配列され、板状ファントム４２Ｂ、４３Ｂ、４４Ｂ、４５Ｂの配置される深さは、順番に深くなっていくように構成されている。 In the present embodiment, the plate-like phantoms 42B, 43B, 44B, and 45B have the same thickness in each of the fluorescent phantoms 42, 43, 44, and 45, and contain ICG of the same concentration. The fluorescent phantoms are arranged at different depths. In the present embodiment, the fluorescent phantoms 42, 43, 44, 45 are arranged in a line, and the depths at which the plate-like phantoms 42B, 43B, 44B, 45B are arranged are configured to increase in order. .
上記のように構成された蛍光ファントム装置４を使用しても、第１実施形態で説明したものと同様の蛍光イメージング方法を実施することができる。 Even when the fluorescence phantom device 4 configured as described above is used, the same fluorescence imaging method as that described in the first embodiment can be performed.
本実施形態によれば、測定対象物の光散乱および光吸収を再現する媒質により構成される表層ダミー４２Ａと深層ダミー４２Ｃとの間に板状ファントム４２Ｂが配置される。したがって、測定対象物と本実施形態の蛍光ファントム装置４を近赤外光で照射し、測定対象物からの蛍光と蛍光ファントムからの蛍光輝度を比較して観察することにより、測定対象物の皮膚や脂肪、筋肉の厚みの違いにより、散乱や光吸収が生じる場合であっても、測定対象物における蛍光色素の有無を正しく評価することができる。 According to the present embodiment, the plate-like phantom 42B is disposed between the surface layer dummy 42A and the deep layer dummy 42C that are made of a medium that reproduces light scattering and light absorption of the measurement object. Therefore, the skin of the measurement object is irradiated by irradiating the measurement object and the fluorescent phantom device 4 of the present embodiment with near-infrared light and comparing the fluorescence from the measurement object and the fluorescence luminance from the fluorescence phantom for observation. Even if scattering or light absorption occurs due to differences in the thickness of fat, muscle, or muscle, the presence or absence of a fluorescent dye in the measurement object can be correctly evaluated.
また、本実施形態に係る蛍光ファントム装置４においては、この場合には、同等の厚さを有し、同等の濃度の蛍光色素を含有する板状ファントム４２Ｂ、４３Ｂ、４４Ｂ、４５Ｂが、蛍光ファントム４２、４３、４４、４５それぞれにおいて異なる深さに配置される。また、測定対象物の光散乱および光吸収を再現する媒質により構成される表層ダミー４２Ａと深層ダミー４２Ｃとの間に板状ファントム４２Ｂが配置される。したがって、測定対象物と本実施形態の蛍光ファントム装置４を近赤外光で照射し、測定対象物からの蛍光と蛍光ファントム４２、４３、４４、４５からの蛍光輝度を比較して観察することにより、測定対象物の皮膚や脂肪、筋肉の厚みの違いにより、散乱や光吸収が生じる場合であっても、測定対象物における蛍光色素の濃度を一層正しく評価することができる。
（第５実施形態）
In this case, in the fluorescent phantom device 4 according to the present embodiment, the plate-like phantoms 42B, 43B, 44B, and 45B having the same thickness and containing the fluorescent dye having the same concentration are used as the fluorescent phantom. 42, 43, 44 and 45 are arranged at different depths. Further, a plate-like phantom 42B is disposed between a surface layer dummy 42A and a deep layer dummy 42C that are made of a medium that reproduces light scattering and light absorption of the measurement object. Therefore, the measurement object and the fluorescent phantom device 4 of the present embodiment are irradiated with near-infrared light, and the fluorescence from the measurement object and the fluorescence luminance from the fluorescence phantoms 42, 43, 44, 45 are compared and observed. Thus, even when scattering or light absorption occurs due to differences in the thickness of the skin, fat, or muscle of the measurement object, the concentration of the fluorescent dye in the measurement object can be more accurately evaluated.
(Fifth embodiment)
次に、第５実施形態について説明する。図７は、第５実施形態に係る蛍光ファントム装置４の構成を示す斜視図である。第５実施形態に係る蛍光ファントム装置５は、ファントム支持体５０と、標準ファントム５１、６１、７１と、蛍光ファントム５２、５３、５４、５５、６２、６３、６４、６５、７２、７３、７４、７５とを備えて構成される。標準ファントム５１、６１、７１は、第４実施形態に係る標準ファントム４１と同様に、光散乱粒子および光吸収物質を混合したエタノールにエポキシ樹脂を混合した媒質により構成され、固形化して形成されている。 Next, a fifth embodiment will be described. FIG. 7 is a perspective view showing the configuration of the fluorescent phantom device 4 according to the fifth embodiment. The fluorescent phantom device 5 according to the fifth embodiment includes a phantom support 50, standard phantoms 51, 61, 71, and fluorescent phantoms 52, 53, 54, 55, 62, 63, 64, 65, 72, 73, 74. , 75. Similar to the standard phantom 41 according to the fourth embodiment, the standard phantoms 51, 61, and 71 are configured by a medium in which an epoxy resin is mixed with ethanol in which light scattering particles and a light absorbing material are mixed, and is formed by solidification. Yes.
蛍光ファントム５２、５３、５４、５５、６２、６３、６４、６５、７２、７３、７４、７５は、第４実施形態に係る蛍光ファントム４２、４３、４４、４５と同様に、それぞれ板状ファントムを有している。また、蛍光ファントム装置５においては、標準ファントム５１と蛍光ファントム５２、５３、５４、５５が一列に配列され、標準ファントム６１と蛍光ファントム６２、６３、６４、６５が一列に配列され、標準ファントム７１と蛍光ファントム７２、７３、７４、７５が一列に配列されている。蛍光ファントム５２、５３、５４、５５の有する板状ファントムは同等の厚さを有し、同等の濃度のＩＣＧを含有し、異なる深さに設けられる。蛍光ファントム６２、６３、６４、６５の有する板状ファントムは同等の厚さを有し、同等の濃度のＩＣＧを含有し、異なる深さに設けられる。蛍光ファントム７２、７３、７４、７５の有する板状ファントムは同等の厚さを有し、同等の濃度のＩＣＧを含有し、異なる深さに設けられる。ここで、蛍光ファントム５２、６２、７２の含有するＩＣＧの濃度は、それぞれ異なるものとされている。したがって、ファントム支持体５０と標準ファントム５１と蛍光ファントム５２、５３、５４、５５とは、第４実施形態のファントム装置を構成している。同様に、ファントム支持体５０と標準ファントム６１と蛍光ファントム６２、６３、６４、６５とが第４実施形態のファントム装置を構成しており、ファントム支持体５０と標準ファントム７１と蛍光ファントム７２、７３、７４、７５とが第４実施形態のファントム装置を構成している。つまり、本実施形態の蛍光ファントム装置５は、上記の３個の蛍光ファントム装置を複数列配列した（本実施形態では３列配列した）ものであると見ることができる。蛍光ファントム装置５においては、上記３個の蛍光ファントム装置が配列されることにより、蛍光ファントム５２、５３、５４、５５、６２、６３、６４、６５、７２、７３、７４、７５がマトリックス状に配置されることとなる。また、各蛍光ファントムの含有するＩＣＧの濃度は、それぞれ列ごとに異なる。 The fluorescent phantoms 52, 53, 54, 55, 62, 63, 64, 65, 72, 73, 74, and 75 are respectively plate-like phantoms similar to the fluorescent phantoms 42, 43, 44, and 45 according to the fourth embodiment. have. In the fluorescent phantom device 5, the standard phantom 51 and the fluorescent phantoms 52, 53, 54, and 55 are arranged in a line, the standard phantom 61 and the fluorescent phantoms 62, 63, 64, and 65 are arranged in a line, and the standard phantom 71 And fluorescent phantoms 72, 73, 74 and 75 are arranged in a line. The plate-like phantoms included in the fluorescent phantoms 52, 53, 54, and 55 have the same thickness, contain the same concentration of ICG, and are provided at different depths. The plate-like phantoms of the fluorescent phantoms 62, 63, 64, 65 have the same thickness, contain ICG of the same concentration, and are provided at different depths. The plate-like phantoms of the fluorescent phantoms 72, 73, 74, and 75 have the same thickness, contain the same concentration of ICG, and are provided at different depths. Here, the concentrations of ICG contained in the fluorescent phantoms 52, 62, and 72 are different from each other. Therefore, the phantom support 50, the standard phantom 51, and the fluorescent phantoms 52, 53, 54, and 55 constitute the phantom device of the fourth embodiment. Similarly, the phantom support 50, the standard phantom 61, and the fluorescent phantoms 62, 63, 64, and 65 constitute the phantom device of the fourth embodiment, and the phantom support 50, the standard phantom 71, and the fluorescent phantoms 72, 73. , 74, 75 constitute the phantom device of the fourth embodiment. That is, the fluorescent phantom device 5 of the present embodiment can be regarded as a device in which a plurality of the three fluorescent phantom devices described above are arranged (three rows are arranged in the present embodiment). In the fluorescent phantom device 5, the three fluorescent phantom devices are arranged so that the fluorescent phantoms 52, 53, 54, 55, 62, 63, 64, 65, 72, 73, 74, and 75 are arranged in a matrix. Will be placed. Further, the concentration of ICG contained in each fluorescent phantom is different for each column.
上記のように構成された蛍光ファントム装置５を使用しても、第１実施形態で説明したものと同様の蛍光イメージング方法を実施することができる。 Even when the fluorescence phantom device 5 configured as described above is used, the same fluorescence imaging method as that described in the first embodiment can be implemented.
本実施形態によれば、複数の蛍光ファントム収容部が一列に配列される蛍光ファントム装置が複数列配列されることにより蛍光ファントムがマトリックス状に配置され、板状ファントムが含有する蛍光色素の濃度は、それぞれ列ごとに異なるようにして蛍光ファントム装置５が構成される。したがって、測定対象物と本実施形態の蛍光ファントム装置５を近赤外光で照射し、測定対象物からの蛍光と蛍光ファントム装置５からの蛍光を比較して観察することにより、測定対象物における蛍光色素の濃度および深さをより正確に評価することが可能となる。 According to the present embodiment, the fluorescent phantom devices are arranged in a matrix by arranging a plurality of fluorescent phantom devices in which a plurality of fluorescent phantom accommodating portions are arranged in a row, and the concentration of the fluorescent dye contained in the plate-like phantom is The fluorescent phantom device 5 is configured differently for each column. Therefore, the measurement object and the fluorescent phantom device 5 of the present embodiment are irradiated with near-infrared light, and the fluorescence from the measurement object and the fluorescence from the fluorescence phantom device 5 are compared and observed. It becomes possible to more accurately evaluate the concentration and depth of the fluorescent dye.
ここで、本発明に係る蛍光ファントム装置は、蛍光ファントム収容部を有するファントム支持体と、測定対象物の光散乱および光吸収の少なくとも一方を再現する媒質に所定の濃度の蛍光色素を含有させて構成され、蛍光ファントム収容部に収容される蛍光ファントムと、を備える。 Here, the fluorescent phantom device according to the present invention includes a phantom support having a fluorescent phantom housing portion, and a medium that reproduces at least one of light scattering and light absorption of a measurement object, containing a fluorescent dye having a predetermined concentration. And a fluorescent phantom housed in the fluorescent phantom housing portion.
本発明に係る蛍光ファントム装置においては、蛍光色素の含有濃度が所定の濃度である蛍光ファントムを備えているため、測定対象物と本発明の蛍光ファントムを近赤外光で照射し、測定対象物からの蛍光と蛍光ファントムからの蛍光輝度を比較して観察することにより、測定対象物における蛍光色素の濃度を蛍光ファントムにおける蛍光色素の輝度と比較して、定量的に評価することが可能となる。 The fluorescent phantom device according to the present invention includes a fluorescent phantom having a predetermined concentration of the fluorescent dye. Therefore, the measurement object and the fluorescent phantom of the present invention are irradiated with near-infrared light, and the measurement object By comparing and observing the fluorescence from the fluorescent phantom and the fluorescence luminance from the fluorescent phantom, it becomes possible to quantitatively evaluate the concentration of the fluorescent dye in the measurement object in comparison with the luminance of the fluorescent dye in the fluorescent phantom. .
また、本発明に係る蛍光ファントム装置においては、ファントム支持体は蛍光ファントム収容部を複数有し、複数の蛍光ファントム収容部にはそれぞれ前記蛍光ファントムが収容され、蛍光ファントムに含有させる蛍光色素の濃度は、蛍光ファントムそれぞれにおいて異なることが好ましい。この場合には、蛍光色素の濃度は複数の蛍光ファントムそれぞれにおいて異なるため、測定対象物からの蛍光と複数の蛍光ファントムからの蛍光の輝度を比較して観察することにより、測定対象物における蛍光色素の濃度をより定量的に評価することが可能となる。 Further, in the fluorescent phantom device according to the present invention, the phantom support has a plurality of fluorescent phantom accommodating portions, and the fluorescent phantom is accommodated in each of the plurality of fluorescent phantom accommodating portions, and the concentration of the fluorescent dye to be contained in the fluorescent phantom Are preferably different in each fluorescent phantom. In this case, since the concentration of the fluorescent dye is different in each of the plurality of fluorescent phantoms, the fluorescent dye in the measurement object is obtained by comparing and observing the luminance of the fluorescence from the measurement object and the fluorescence from the plurality of fluorescent phantoms. It becomes possible to evaluate the density | concentration of more quantitatively.
また、本発明に係る蛍光ファントム装置は、蛍光ファントム収容部を有するファントム支持体と、蛍光ファントム収容部に収容される蛍光ファントムと、を備え、蛍光ファントムは、測定対象物の光散乱および光吸収の少なくとも一方を再現する媒質により構成されるとともに、蛍光ファントム収容部の表層に配置される表層ダミーと、媒質により構成されるとともに、蛍光ファントム収容部の深層に配置される深層ダミーと、媒質に蛍光色素を含有させて構成されるとともに、表層ダミーと深層ダミーに挟まれて蛍光ファントム収容部に配置される板状ファントムと、を有する。 The fluorescent phantom device according to the present invention includes a phantom support having a fluorescent phantom housing portion and a fluorescent phantom housed in the fluorescent phantom housing portion, and the fluorescent phantom includes light scattering and light absorption of the measurement object. And a medium layer that reproduces at least one of the above, a surface layer dummy disposed on the surface layer of the fluorescent phantom housing portion, a medium layer and a deep layer dummy disposed in the deep layer of the fluorescent phantom housing portion, And a plate-like phantom disposed between the surface dummy and the deep dummy and disposed in the fluorescent phantom housing portion.
本発明に係る蛍光ファントム装置においては、測定対象物の光散乱および光吸収を再現する媒質により構成される表層ダミーと深層ダミーとの間に板状ファントムが配置される。したがって、測定対象物と本発明の蛍光ファントム装置を近赤外光で照射し、測定対象物からの蛍光と蛍光ファントムからの蛍光輝度を比較して観察することにより、測定対象物の皮膚や脂肪、筋肉の厚みの違いにより、散乱や光吸収が生じる場合であっても、測定対象物における蛍光色素の有無を正しく評価することができる。 In the fluorescent phantom device according to the present invention, a plate-like phantom is disposed between a surface layer dummy and a deep layer dummy formed of a medium that reproduces light scattering and light absorption of a measurement object. Therefore, by irradiating the measurement object and the fluorescent phantom device of the present invention with near infrared light, and comparing the fluorescence from the measurement object and the fluorescence luminance from the fluorescence phantom, the skin and fat of the measurement object are observed. Even if scattering or light absorption occurs due to the difference in muscle thickness, the presence or absence of the fluorescent dye in the measurement object can be correctly evaluated.
また、本発明に係る蛍光ファントム装置においては、ファントム支持体は蛍光ファントム収容部を複数有し、複数の蛍光ファントム収容部にはそれぞれ蛍光ファントムが収容され、板状ファントムは、蛍光ファントムそれぞれにおいて同等の厚さを有し、同等の濃度の蛍光色素を含有するとともに、蛍光ファントムそれぞれにおいて異なる深さに配置されることが好ましい。この場合には、同等の厚さを有し、同等の濃度の蛍光色素を含有する板状ファントムが、蛍光ファントムそれぞれにおいて異なる深さに配置される。また、測定対象物の光散乱および光吸収を再現する媒質により構成される表層ダミーと深層ダミーとの間に板状ファントムが配置される。したがって、測定対象物と本発明の蛍光ファントム装置を近赤外光で照射し、測定対象物からの蛍光と蛍光ファントムからの蛍光輝度を比較して観察することにより、測定対象物の皮膚や脂肪、筋肉の厚みの違いにより、散乱や光吸収が生じる場合であっても、測定対象物における蛍光色素の濃度を一層正しく評価することができる。 Further, in the fluorescent phantom device according to the present invention, the phantom support has a plurality of fluorescent phantom accommodating portions, the fluorescent phantoms are accommodated in the plurality of fluorescent phantom accommodating portions, respectively, and the plate-like phantom is equivalent in each fluorescent phantom. It is preferable that the fluorescent dyes have the same thickness and contain the same concentration of the fluorescent dye, and are arranged at different depths in each fluorescent phantom. In this case, plate-like phantoms having the same thickness and containing the fluorescent dye having the same concentration are arranged at different depths in the respective fluorescent phantoms. In addition, a plate-like phantom is disposed between a surface layer dummy and a deep layer dummy that are formed of a medium that reproduces light scattering and light absorption of the measurement object. Therefore, by irradiating the measurement object and the fluorescent phantom device of the present invention with near infrared light, and comparing the fluorescence from the measurement object and the fluorescence luminance from the fluorescence phantom, the skin and fat of the measurement object are observed. Even when scattering and light absorption occur due to differences in muscle thickness, the concentration of the fluorescent dye in the measurement object can be more accurately evaluated.
また、本発明に係る蛍光ファントム装置は、複数の蛍光ファントム収容部が一列に配列される上記の蛍光ファントム装置が複数列配列されることにより蛍光ファントムがマトリックス状に配置され、板状ファントムが含有する蛍光色素の濃度は、それぞれ列ごとに異なることを特徴とする。 In addition, the fluorescent phantom device according to the present invention includes a plurality of fluorescent phantom storage units arranged in a row, and the fluorescent phantom device is arranged in a matrix by arranging the fluorescent phantom device in a plurality of rows. The concentration of the fluorescent dye is different for each column.
本発明に係る蛍光ファントム装置においては、複数の蛍光ファントム収容部が一列に配列される上記の蛍光ファントム装置が複数列配列されることにより蛍光ファントムがマトリックス状に配置され、板状ファントムが含有する蛍光色素の濃度は、それぞれ列ごとに異なる。したがって、測定対象物と本発明の蛍光ファントム装置を近赤外光で照射し、測定対象物からの蛍光と蛍光ファントム装置からの蛍光を比較して観察することにより、測定対象物における蛍光色素の濃度および深さをより正確に評価することが可能となる。 In the fluorescent phantom device according to the present invention, the fluorescent phantoms are arranged in a matrix by arranging the fluorescent phantom devices in which a plurality of fluorescent phantom accommodating portions are arranged in a row, and the plate-like phantoms are contained. The concentration of the fluorescent dye is different for each column. Therefore, the measurement object and the fluorescent phantom device of the present invention are irradiated with near-infrared light, and the fluorescence from the measurement object and the fluorescence from the fluorescence phantom device are compared and observed. It becomes possible to evaluate concentration and depth more accurately.
また、本発明に係る蛍光ファントム装置においては、ファントム支持体および蛍光ファントムは、エポキシ樹脂により形成されていることが好適である。この場合には、ファントム支持体、標準ファントムおよび蛍光ファントムがエポキシ樹脂により形成され、固形化されるため、媒質が蒸発してしまうことがなく、蛍光色素濃度の信頼性が長期にわたって確保される。 In the fluorescent phantom device according to the present invention, it is preferable that the phantom support and the fluorescent phantom are formed of an epoxy resin. In this case, since the phantom support, the standard phantom, and the fluorescent phantom are formed of an epoxy resin and solidified, the medium does not evaporate, and the reliability of the fluorescent dye concentration is ensured for a long time.
また、本発明に係る蛍光ファントム装置においては、ファントム支持体は標準ファントム収容部をさらに有し、測定対象物の光散乱および光吸収の少なくとも一方を再現する媒質から構成され、標準ファントム収容部に収容される標準ファントムをさらに有することが好ましい。この場合には、測定対象物の光散乱および光吸収を再現する媒質から構成される標準ファントムと、上記媒質に蛍光色素を含有させて構成される蛍光ファントムとの蛍光輝度を比較することにより、光散乱および光吸収の影響を受けずに蛍光輝度をより正確に評価することが可能となる。 Further, in the fluorescent phantom device according to the present invention, the phantom support further includes a standard phantom housing portion, and is composed of a medium that reproduces at least one of light scattering and light absorption of the measurement object. It is preferable to further have a standard phantom to be accommodated. In this case, by comparing the fluorescence luminance of a standard phantom composed of a medium that reproduces light scattering and light absorption of the measurement object and a fluorescent phantom composed of the medium containing a fluorescent dye, It becomes possible to more accurately evaluate the fluorescence luminance without being affected by light scattering and light absorption.
また、本発明に係る蛍光ファントム装置においては、媒質は、二酸化チタン粒子、シリカ粒子、ポリマー微粒子、アルミナ、石英ガラス微粒子および脂質微粒子から選ばれる少なくとも１種の散乱粒子と、顔料および染料から選ばれる少なくとも１種の光吸収物質と、を含んでいることが好適である。このようにすれば、測定対象物の光散乱および光吸収がより精度よく再現され、蛍光輝度がより精度よく測定される。 In the fluorescent phantom device according to the present invention, the medium is selected from at least one kind of scattering particles selected from titanium dioxide particles, silica particles, polymer particles, alumina, quartz glass particles and lipid particles, and pigments and dyes. It is preferable that at least one light absorbing material is included. In this way, light scattering and light absorption of the measurement object are reproduced with higher accuracy, and fluorescence luminance is measured with higher accuracy.
また、本発明に係る蛍光ファントム装置は、測定対象物に貼付して使用され、測定対象物の光散乱および光吸収の少なくとも一方を再現する媒質に所定の濃度の蛍光色素を含有させて構成される蛍光ファントムを備える。この場合には、蛍光ファントム装置は測定対象物に貼付して使用されるため、蛍光ファントム装置が曲面に沿って曲げることの可能なものとなり、測定対象物の表面が曲面である場合に、測定対象物の表面に沿って蛍光ファントム装置を曲げることにより、測定対象物からの蛍光輝度をより正確に測定することが可能となる。 The fluorescent phantom device according to the present invention is used by being affixed to a measurement object, and includes a medium that reproduces at least one of light scattering and light absorption of the measurement object and containing a fluorescent dye having a predetermined concentration. Equipped with a fluorescent phantom. In this case, since the fluorescent phantom device is used by being attached to the measurement object, the fluorescent phantom device can be bent along a curved surface, and the measurement is performed when the surface of the measurement object is a curved surface. By bending the fluorescent phantom device along the surface of the object, it is possible to measure the fluorescence luminance from the measurement object more accurately.
また、本発明に係る蛍光ファントム装置において、蛍光ファントムを複数備え、蛍光ファントムに含有させる蛍光色素の濃度は、蛍光ファントムそれぞれにおいて異なることが好ましい。この場合には、蛍光色素の濃度は複数の蛍光ファントムそれぞれにおいて異なるため、測定対象物からの蛍光と複数の蛍光ファントムからの蛍光の輝度を比較して観察することにより、測定対象物における蛍光色素の濃度をより定量的に評価することが可能となる。 In the fluorescent phantom device according to the present invention, it is preferable that a plurality of fluorescent phantoms are provided, and the concentration of the fluorescent dye contained in the fluorescent phantom is different in each fluorescent phantom. In this case, since the concentration of the fluorescent dye is different in each of the plurality of fluorescent phantoms, the fluorescent dye in the measurement object is obtained by comparing and observing the luminance of the fluorescence from the measurement object and the fluorescence from the plurality of fluorescent phantoms. It becomes possible to evaluate the density | concentration of more quantitatively.
また、本発明に係る蛍光ファントム装置において、蛍光ファントムは、ポリウレタン樹脂またはシリコン樹脂により形成されていることが好ましい。この場合には、蛍光ファントムは半固体のゲル状に形成されるため、測定対象物の表面に沿って蛍光ファントム装置を曲げることが可能となり、測定対象物からの蛍光輝度をより正確に測定することが可能となる。 In the fluorescent phantom device according to the present invention, it is preferable that the fluorescent phantom is made of polyurethane resin or silicon resin. In this case, since the fluorescent phantom is formed in a semi-solid gel, the fluorescent phantom device can be bent along the surface of the measurement object, and the fluorescence luminance from the measurement object can be measured more accurately. It becomes possible.
また、本発明に係る蛍光ファントム装置においては、蛍光色素は、ＩＣＧであることが好適である。このようにすれば、励起波長が７５０〜８１０ｎｍであり蛍光波長の中心が８４０ｎｍであるという光学特性を持つＩＣＧを蛍光色素とするため、生体を測定対象物として蛍光観察を行う場合に、６００ｎｍより短波長の光を吸収する血液や、１０００ｎｍより長波長の光を吸収する水による光吸収の影響を受けにくく、生体深部の観察を行うことができる。また、生体にとって無害なＩＣＧを生体に注入して、本発明に係る蛍光ファントム装置を用いて蛍光観察を行うことができる。 In the fluorescent phantom device according to the present invention, the fluorescent dye is preferably ICG. In this way, since ICG having an optical characteristic that the excitation wavelength is 750 to 810 nm and the center of the fluorescence wavelength is 840 nm is used as the fluorescent dye, when performing fluorescence observation using a living body as a measurement object, from 600 nm It is difficult to be affected by light absorption by blood that absorbs light having a short wavelength or water that absorbs light having a wavelength longer than 1000 nm. Further, ICG that is harmless to a living body can be injected into the living body, and fluorescence observation can be performed using the fluorescent phantom device according to the present invention.
また、本発明に係る蛍光イメージング方法は、蛍光色素を生体内に導入し、生体の近傍に本発明の蛍光ファントム装置を配置し、生体および蛍光ファントム装置を励起光照射し、生体に導入された蛍光色素および蛍光ファントムに含まれる蛍光色素からの近赤外線蛍光を検出することによる。 Further, the fluorescence imaging method according to the present invention introduces a fluorescent dye into a living body, arranges the fluorescent phantom device of the present invention in the vicinity of the living body, irradiates the living body and the fluorescent phantom device with excitation light, and is introduced into the living body. By detecting near-infrared fluorescence from fluorescent dyes and fluorescent dyes contained in fluorescent phantoms.
本発明に係る蛍光イメージング方法によれば、蛍光色素の含有濃度のそれぞれ異なる複数の蛍光ファントムを備え、または深さの異なる板状ファントムを有する蛍光ファントムを備える蛍光ファントム装置を測定対象物の生体とともに照射するため、生体中の蛍光色素の濃度または深さまたはそれらの両方を定量的に評価することができる。 According to the fluorescence imaging method of the present invention, a fluorescence phantom device including a plurality of fluorescence phantoms having different concentrations of fluorescent dyes or having a plate-like phantom having different depths is provided together with a living body of an object to be measured. For irradiation, the concentration and / or depth of the fluorescent dye in the living body can be quantitatively evaluated.
１，２，３，４，５…蛍光ファントム装置、１０，２０，４０，５０…ファントム支持体、１１，２１，３１，４１，５１…標準ファントム、１２，１３，１４，１５，２２，２３，２４，２５，３２，３３，４２，４３，４４，４５，５２，５３，５４，５５，６２，６３，６４，６５，７２，７３，７４，７５…蛍光ファントム、４２Ａ，４３Ａ，４４Ａ，４５Ａ…表層ダミー、４２Ｂ，４３Ｂ，４４Ｂ，４５Ｂ…板状ファントム、４２Ｃ，４３Ｃ，４４Ｃ…深層ダミー、Ｂ…生体、Ｐ…近赤外線カメラ。 1, 2, 3, 4, 5... Fluorescent phantom device, 10, 20, 40, 50... Phantom support, 11, 21, 31, 41, 51 .. standard phantom, 12, 13, 14, 15, 22, 23 24, 25, 32, 33, 42, 43, 44, 45, 52, 53, 54, 55, 62, 63, 64, 65, 72, 73, 74, 75... Fluorescent phantom, 42A, 43A, 44A, 45A ... surface layer dummy, 42B, 43B, 44B, 45B ... plate phantom, 42C, 43C, 44C ... deep layer dummy, B ... living body, P ... near infrared camera.
Claims (6)
前記蛍光色素が導入された測定対象の近傍に、蛍光ファントム装置を配置する配置ステップと、
励起光を前記測定対象および前記蛍光ファントム装置に照射する照射ステップと、
近赤外線カメラを用いて、前記第１の蛍光ファントムから発せられた第１の蛍光の像及び前記第２の蛍光ファントムから発せられた第２の蛍光の像と、前記測定対象に導入された前記蛍光色素から発せられた第３の蛍光の像と、を撮像する撮像ステップと、
撮像された前記第３の蛍光の強度を、前記第１の蛍光の強度及び前記第２の蛍光の強度と比較することにより、前記測定対象内における前記蛍光色素の濃度を測定する測定ステップと、
を備える蛍光色素の濃度測定方法。 A fluorescent phantom device having a first fluorescent phantom containing a first concentration of fluorescent dye in a medium and a second fluorescent phantom containing a second concentration of the fluorescent dye in the medium was used. A method for measuring the concentration of a fluorescent dye,
An arrangement step of arranging a fluorescent phantom device in the vicinity of the measurement target into which the fluorescent dye is introduced,
An irradiation step of irradiating the measurement object and the fluorescent phantom device with excitation light;
Using a near-infrared camera, the first fluorescence image emitted from the first fluorescence phantom and the second fluorescence image emitted from the second fluorescence phantom, and the introduced into the measurement object An imaging step of imaging a third fluorescence image emitted from the fluorescent dye;
A measurement step of measuring the concentration of the fluorescent dye in the measurement object by comparing the intensity of the imaged third fluorescence with the intensity of the first fluorescence and the intensity of the second fluorescence;
A method for measuring the concentration of a fluorescent dye comprising:
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