JP3317409B2 - 撮像装置 - Google Patents

撮像装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、白熱光を用いる内視
鏡検査では認識不可能な体内の異常組織を撮像し、その
領域を定位し識別する撮像装置に関し、特に、異常な気
管支組織を撮像し、炎症、裸出、異形成、非浸潤性の初
期癌（本来の癌）などの状態を検出するのに適した撮像
装置に関する。
【０００２】
【従来技術】現在では、患者の体腔の検査の最も効果的
な方法は内視鏡による。肺の空気が通過する通路の検査
の為に、通常は気管支鏡のようなフレキシブルな内視鏡
がよく使われている。内視鏡と類似の気管支鏡は、可視
可能な白熱光を用いて検査される表面を照射する。この
照射光は、ファイバ光学照明光ガイドにより肺の空気通
路（気管）内に導かれる。気管支組織から反射され拡散
された光は、気管支鏡の撮像束内に結像する為の投影レ
ンズにより受光される。撮像束は、それぞれ被覆された
数千個のファイバから構成され、これらのファイバはコ
ヒーレント像を体外へ伝達する。そして、この像は、人
間の検査の為、気管支鏡の接眼鏡を通って投影される。
カラ−ビデオカメラを気管支鏡の接眼レンズに取り付け
ることができるので、反射され散乱された白熱光（広帯
域の光）のカラ−像をカラ−ビデオモニタ上に映出させ
ることができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】一般的な気管支鏡を用
いた場合、大きい浸潤性の癌は、即座に見つけることが
できる。しかし、小さな炎症、裸出、形成異常、初期の
肺癌などは、このような装置では即座に見付けることが
できない。
【０００４】通常の白熱光気管支鏡により検出すること
が困難である小さな初期肺癌を可視化できる幾つかの方
法が開発されている。これらのすべては、腫瘍定位剤、
例えば、腫瘍組織に特に取り付いて視認できるようなヘ
ムポルフィリン （Haematoporphyrin）誘導体、又はポ
ルフィマ（Porfimer) ナトリウムを併用する。これらの
薬剤の幾つかは、蛍光を発し、これらの蛍光は非撮像装
置および撮像装置により検出できる（プロフィオ(Profi
o) ＡＥ氏ら.,Med Phys 6:532-535,1979;プロフィオ(P
rpfio) ＡＥ氏ら.,Med Phys 11:516-520,1984; プロフ
ィオ(Prpfio)ＡＥ氏ら，Med Phys 13:717-721,1986; ハ
ヤタ（Hayata) Ｙ氏ら.,Chest 82:10-14,1982;カトウ
（Kato) Ａ氏, Cortese DA,Clin Chest Med 6:237-25
3,1985;モンタン(Montan) Ｓ氏ら.,Opt Letters 10:56
-58,1985 ）。これらの技術の問題は、この薬剤が深刻
な副作用を有し、よって、この薬剤の使用は診断目的の
為には適当ではないことである。加えて、比率蛍光メ−
タ（ratio fluorometer)探査（プロフィオ(Profio) Ａ
Ｅなど.,Med. Phys 11:516-520,1984 ）のような非イメ
−ジ装置を用いては、異常領域の正確な定位及び識別を
得ることができない。
【０００５】浸潤性の腫瘍を検出する他の方法がアルフ
ァノ氏ら（Alfano et al）の１９９０年６月５日に許可
された米国特許第４，９３０，５１６号公報に記載され
ている。アルファノ氏らは、癌組織の蛍光スペクトルが
正常組織の蛍光スペクトルとは異なり、腫瘍組織の最大
蛍光ピ−クが青寄りの短い波長（５３１ｎｍから５２１
ｎｍへ）にシフトしていることに基づいて癌の検知の方
法を開示している。これらの観察は、容器内での切開さ
れた大きな（浸潤性）動物及び人間の腫瘍により基づ
き、人間の腫瘍の観察ではない。加えて、炎症をおこし
た組織又は癌になる前の組織のような他の異常細胞につ
いての記録はない。我々は、通常の気管支鏡に取り付け
ることができる特別な形状の光学マルチチャンネルアナ
ライザにより、４０５ｎｍ、４４２ｎｍ、４８８ｎｍを
含む異なった励起波長を用いて、患者の組織の蛍光を計
測した。アルファノ氏らの観察に対して、我々は、これ
らの励起波長を用いて通常の組織と腫瘍組織との間の蛍
光スペクトルの形状の差異はみとめられなかった。特
に、放射ピ−クの青側へのシフトはなかった。我々は、
全ての蛍光強度、取り分け、可視スペクトルの緑領域で
十分な差異を観測した。全ての蛍光強度で僅かではなく
十分な減少が癌になる前及び癌でない病巣にも観測され
た（異形成及び化生）。
【０００６】緑蛍光の減少は、リボフラビンの酸化され
た形態の減少したレベルによる。リボフラビンは緑領域
で強く蛍光し、通常の人間の肺組織で強い緑蛍光にすぐ
れた反応すると考えられている。ガン組織では、リボフ
ラビンがより少なくなることが発見（ポラック（Pollac
k ）マ氏ら.,Cancer Res 2:739-743,1942 ）され、現在
では減少状態が見いだされている。これは、悪性となる
前の肺組織及び悪性の肺組織の蛍光が減少する原因とな
る。
【０００７】試験は、異形成の肺組織及び癌の、このよ
うな組織の減少された蛍光の例を知らせることとなっ
た。異常な組織と正常な組織の間の主な差異は、４８０
ｎｍ〜６００ｎｍのスペクトルの部分での蛍光強度の大
きい減少により明らかにされた。約６３５ｎｍよりも大
きい波長では、組織の自己蛍光は異常な組織と正常な組
織とでは殆ど同一である。試験は、４４２ｎｍ、４０５
ｎｍ、４８８ｎｍの励起光を用い、異常な組織と正常な
組織とを比較して結果を得た。これらの全てのデ−タ
は、光学マルチチャンネルアナライザを用いた通常のフ
ァイバ気管支鏡により得られた。
【０００８】異常組織のスペクトルの変化なしに発せら
れた自己蛍光が大きく減少して観察されたことにより、
２つ又はそれ以上の波長の割合を用いた方法は、プロフ
ィオ氏及び協力者により最初に記述され、自己蛍光のみ
を用いて正常細胞と異常細胞とを通常は区別できないフ
ォトフリン（Photofrin)（プロフィオ氏ら.,Med. Phys.
11:516-520,1984 ）のような蛍光薬剤を服用した患者に
より実験された。
【０００９】この発明は以上の点に鑑みなされたもの
で、その目的は、組織の自己蛍光の強度を利用して、体
内の異常組織の領域を検出し識別することが可能な撮像
装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明に係る撮像装置は、異常組織および正常組
織に関する固有の自己蛍光を発生可能な複数の波長を含
む励起光を出射する光源と、上記励起光を含み光を組織
に照射し、上記固有の自己蛍光を発するように上記組織
を励起する照射手段と、上記組織から発せられた自己蛍
光を収集する収集手段と、上記自己蛍光を、異常組織の
自己蛍光強度が正常組織の自己蛍光強度と実質的に相違
するスペクトル帯域、および異常組織の自己蛍光強度が
正常組織の自己蛍光強度と実質的に等しくなるスペクト
ル帯域内にろ光するろ光手段と、上記ろ光された自己蛍
光を遮断し、上記組織の少なくとも２つのろ光された自
己蛍光像を形成する光学手段と、正常組織と異常組織と
を識別するように、上記得られた像を表示する表示手段
と、を備えている。
【００１１】
【作用】上記構成を有する撮像装置は、組織の自己蛍光
特性を利用して患者の異常組織を検出し識別するもので
ある。自己蛍光像の形成および解析は、光増幅ＣＣＤカ
メラ等の高感度検出器を用いて行なわれる。虚像は、１
つの像をＲＧＢカラーモニタの赤チャンネルに、１つの
像を緑チャンネルに送ることによって形成される。２つ
の像を同時に、あるいは数ミリ秒の間隔をもって形成す
ることにより、虚像を即時に形成することが可能とな
る。そして、この虚像は、病気に犯された組織を周囲の
正常な組織から明確に識別することができる。
【００１２】
【実施例】以下図面を参照しながらこの発明の実施例に
ついて詳細に説明する。
【００１３】図１ないし図４は、異形成の気管支組織お
よび上皮内癌に関する組織自己蛍光が減少する例をそれ
ぞれ示している。正常組織と異常組織との主な相違は、
４８０ないし６００nmのスペクトル領域に現れる蛍光強
度の大幅な減少によって明白となる。約６３５nm以上の
波長においては、正常組織と異常組織との組織自己蛍光
はほぼ等しくなる。図１および図２は、４４２nmヘリウ
ムーカドニウムレーザ光を用いて組織を励起した場合の
測定結果をそれぞれ示している。図１は、正常組織およ
び異成形組織の組織自己蛍光スペクトルを示し、図２
は、異なる患者に関して、正常組織に対する上皮内癌組
織の組織自己蛍光スペクトルを示している。他の励起
光、例えば、図３に示す４０５nmの励起光、あるいは、
図４に示す４８８nmの励起光を用いた場合にも同様の結
果が得られた。図３および図４の両ケースにおいて、複
数の患者の上皮内癌組織をこれらの患者の正常な肺臓組
織と比較した。これら全てのデータは、光学的多チャン
ネル解析装置を用いた通常の気管支鏡検査の間に得られ
たものである。
【００１４】この発明の装置は、スペクトルの異なる領
域における蛍光強度の差を利用して異常組織の鑑定およ
び描写を行なうように構成されている。
【００１５】図５は、この発明に係る撮像装置を、患者
の肺臓の気管支組織の検査に用いる場合の実施例を概略
的に示している。この図から分かるように、撮像装置
は、肺臓の気管支組織の検査に使用される従来の気管支
鏡と一体化されている。
【００１６】撮像装置は励起光を出射する光源１を備
え、この光源は正常組織および異常組織に関する固有の
自己蛍光スペクトルを発生可能な複数の波長を含み励起
光を出射する。光源１は図６に拡大して示されており、
選択された所望の波長の励起光を出射可能なレーザ光源
７を備えていることが望ましい。また、装置は、白熱キ
セノン光源８のような白熱光源を備え、必要であれば、
白熱光を照射することができる。レーザ光源７は組織自
己蛍光から得られる虚像を形成するために使用され、白
熱光源８は反射／拡散白熱光のカラー像を形成するため
に使用される。
【００１７】各光源からの光は同調手段に入射し、この
同調手段は、レーザ光源７および白熱光源８の光を組織
に選択的に照射することができる。図６に示された実施
例において、上記同調手段は電子的に制御されるシャッ
タ９および１３を有する遮蔽手段を備え、これらのシャ
ッタ９、１３はレーザ光源７および白熱光源８とそれぞ
れ協同する。シャッタ９が開放されレーザ光が通過可能
となっている場合、シャッタ１３は閉じられて白熱光の
通過を規制する。また、シャッタ９が閉じられている場
合には、シャッタ１３が開放されて白熱光の通過を許容
する。レーザ光源７からのレーザ光は、開放したシャッ
タ９、ピンホールを有するミラー１０、およびレンズ１
１を通り、このレンズはレーザ光を照射手段上に集束す
る。照射手段は、従来の気管支鏡の光ガイド１２を含
み、光を組織上に照射する。光ガイド１２は励起光を検
査される組織領域に導く。レーザ光が照射されると、組
織は正常組織および異常組織を示す固有の自己蛍光を発
する。標準的な白熱光の照射像を形成する場合、シャッ
タ９は閉じられ、予め閉じられていたシャッタ１３が開
放される。それにより、白熱光源８からの光はシャッタ
１３を通過する。続いて、白熱光はニュートラルフィル
タ群１４によってろ光された後、ミラー１５で反射され
レンズ１６に入射し、更に、このレンズにより集束され
た後にミラー１０で反射されレンズ１１を通って気管支
鏡の光ガイド１２上に集束される。ニュートラルフィル
タ群１４は、白熱光源８からの白熱光を、この撮像装置
内で使用されている光センサに適した強度とするために
使用されている。それにより、組織に導かれた白熱光は
検査される組織を照射する。また、光ガイド１２によ
り、光は検査される領域全体に渡って均一に分散され
る。
【００１８】本実施例において、気管支鏡は複数の像を
気管支鏡レンズ（図示しない）形状に収集する収集手段
として機能し、この気管支鏡レンズは、拡散光および反
射光あるいは肺臓から出射された自己蛍光を収集し、気
管支鏡の撮像束２によって体外へ伝送する。このような
収集光は、撮像束２に接続された気管支鏡の接眼レンズ
２１（図７参照）に導かれる。
【００１９】収集された光は、気管支鏡の接眼レンズ２
１から像形成モジュール３に入射し、この像形成モジュ
ール３は、自己蛍光をろ光するろ光手段と、ろ光された
光を遮断する光学手段とを備えている。像形成モジュー
ル３としては種々のものが実施可能である。
【００２０】図７はろ光手段および光学手段を有する像
形成モジュールを示しており、この像形成モジュールは
出射された自己蛍光の像を形成する。実施例において、
自己蛍光をろ光するろ光手段は、出射された自己蛍光の
光路内へ連続して侵入可能な連続した複数のフィルタを
有し、連続したろ光自己蛍光像を形成する。詳細には、
像形成モジュールはフィルタホイール１８を備え、この
フィルタホイールは像形成モジュールの光学手段の下方
に可動自在に設けられている。レーザ光源７を使用する
場合、少なくとも２つのスペクトル帯域に生じた自己蛍
光をろ光する必要がある。１つのスペクトル帯域におい
て、異常組織に関する自己蛍光強度は正常組織に関する
自己蛍光強度と実質的に相違し、また、他のスペクトル
帯域において、異常組織に関する自己蛍光強度は正常組
織に関する自己蛍光強度とほの一致する。例えば、図１
ないし図４に示されているような肺臓検査用の固有スペ
クトル帯域に従い、フィルタホイール１８には２つのフ
ィルタが設けられる。この場合、４４２nmあるいは４０
５nmのレーザ光に対しては、５００±２０nmの緑フィル
タおよび６３０nmの赤ロングパスフィルタが使用され
る。緑フィルタは、異常組織の自己蛍光強度が正常組織
の自己蛍光強度と実質的に相違するあるスペクトル帯域
に、自己蛍光をろ光する。また、赤ロングパスフィルタ
は、異常組織および正常組織の自己蛍光強度が実質的に
一致するあるスペクトル帯域に自己蛍光をろ光する。こ
れら２つのフィルタは、それぞれその半分が互いに重な
るようにフィルタホリール１８に装着されている。フィ
ルタホイール１８を所望の速度で回転させることによ
り、緑フィルタおよび赤ロングパスフィルタでろ光され
た自己蛍光像は、像増倍されたＣＣＤカメラのような単
一の高感度検出器１７を有する光学手段によって逐次的
に撮像される。
【００２１】前述した像形成モジュールは、白熱光源８
を用いて組織を照射した場合において反射および拡散し
た白熱光像を撮像するための他の光学手段を備えてい
る。つまり、図７に示すように、像形成モジュールは移
動自在なミラー２０を備え、このミラー２０は接眼レン
ズ２１により伝送されてきた収集光の光路内へ挿入可能
に設けられている。また、ミラー２０は、白熱像を撮像
するためのカラービデオカメラ２２へ白熱光を偏向する
位置へ位置合わせ可能となっている。そのため、ミラー
２０の移動は、白熱光源８が組織の照射に使用された場
合のみ、収集光をビデオカメラ２２へ偏向するように制
御される。また、白熱光源８を使用する場合、従来の気
管支鏡と同様の方法で、カラー画像をカラーモニタに形
成することができる。レーザ光源７を用いて組織を照射
する場合、ミラー２０は光路から退避され、自己蛍光の
ろ光およびこれに続く検出器１７による撮像を許容す
る。
【００２２】図８は像形成モジュールの他の実施例を示
している。この実施例によれば、光学手段は、ろ光され
た複数の自己蛍光像を同時に撮像する少なくとも２つの
光検出器を備えている。各光検出器は協同するろ光手段
を有している。複数の自己蛍光像を同時に収集するため
に、図７に示された実施例におけるフィルタホイール１
８はダイクロイックミラー２４のような分光手段に置き
換えられている。ダイクロイックミラー２４は、６００
nmよりも波長の長い赤色光の通過を許容し、より短い波
長の光を反射する。この場合、所望の自己蛍光を一層正
確に選択するためにフィルタ２５、２６を更に備えてい
てもよく、各像は像増倍されたＣＣＤカメラ１７、２３
のような２つの独立した高感度光検出器上に結像され
る。図８において、フィルタ２５は６３０nmの赤ロング
パスフィルタであり、ダイクロイックミラー２４からの
赤色光を、正常組織および異常組織の自己蛍光強度が実
質的に一致するあるスペクトル帯域に更にろ光する。ま
た、フィルタ２６は５００±２０nmの緑フィルタであ
り、自己蛍光を、異常組織の自己蛍光強度が正常組織の
自己蛍光強度と実質的に相違するあつスペクトル帯域に
ろ光する。ＣＣＤカメラ１７および／あるいは２３によ
って撮像された像は、ＲＧＢカラーモニタ５（図５参
照）の赤および緑入力チャンネルに送られる。
【００２３】図７に示された構成において、白熱光源８
により得られた反射／拡散白熱光像はカラーカメラ２２
によって撮像されるとともに、白熱光源８による組織の
照射を続けながら、光路へ挿入可能な共通の可動ミラー
２０を用いて、検査された部位を視認するためにカラー
モニタに直接表示される。
【００２４】図９はこの発明に係る撮像装置とともに使
用される像形成モジュールの他の実施例を示している。
この実施例によれば、プリズム２７が設けられており、
このプリズムは収集された光を複数の方向へ同時に分光
する。レーザ光源７と白熱光源８とを切換えることによ
り、自己蛍光像と白熱光像とを３３ミリ秒のサイクルで
逐次的に撮像することができる。それにより、白熱光
（広帯域）カラー像と自己蛍光虚像とを表示手段上で同
時に観察することが可能となる。
【００２５】この実施例によれば、３つの光検出器２
８、２９、３０を有する特別のカメラが使用されてい
る。そして、プリズム２７は収集された光を３つの像に
分割し、これらの像は３つの独立した光検出器によって
撮像される。光検出器２８、２９は光増幅器３７、３８
を有するＣＣＤ撮像装置を備え、また、光検出器３０は
通常のＣＣＤ撮像装置を備えている。各光検出器はフィ
ルタ３２、３３、３４をそれぞれ有しているとともに、
ｘ，ｙ，ｚマイクロ位置決め装置をそれぞれ備えてい
る。フィルタ３２、３３は前述した実施例と同様であ
り、５００±２０nmの緑フィルタ３２および６３０nmの
ロングパスフィルタ３３を構成している。また、ＣＣＤ
撮像装置３０は、広帯域の青フィルタ３４を備えてい
る。
【００２６】図５からよく分かるように、カメラ制御部
４は、３つの画像信号、つまり、赤フィルタ３２および
増幅されたＣＣＤ撮像装置２８によって形成された赤信
号、緑フィルタ３３および増幅されたＣＣＤ撮像装置２
９によって形成された緑信号、および青フィルタおよび
非増幅のＣＣＤ撮像装置３０によって形成された青信号
を発生するように構成されている。
【００２７】上記複数の実施例において、光増幅検出器
に代わって、特別に設計されたＣＣＤ撮像装置を用いて
もよい。例えば、特に、高い空間解像度を必要としない
場合、科学的ＣＣＤ検出器の複数の画素を、非常に低い
信号を検出可能な非常に大きな単一の画素に電子的に組
み込むようにしてもよい。
【００２８】前述したこの発明に係る種々の像形成モジ
ュールによって得られた画像信号の全てあるいは幾つか
は、カラーモニタ５に直接表示されてもよく、あるい
は、表示の前に画像処理手段により画像処理されてもよ
い。また、この発明によれば、白熱光（広帯域）照射と
レーザ照射とを約１／３０秒で切換えることも可能であ
る。
【００２９】レーザ光源を用いる場合、図９に示された
像形成モジュールは、選択された２つのスペクトル帯域
に渡る２つの自己蛍光像と青色拡散／反射励起光像とを
同時に収集することができる。これらの像は画像処理手
段により視覚的あるいは数学的に合成され、画像内に存
在する種々の組織を判別可能とする。白熱光源を用いた
場合、装置は赤、緑、青の反射／拡散光像を収集し、組
織の標準的なカラー像を形成する。
【００３０】更に、カラー像を青色レーザで照射された
自己蛍光像と組合わせることにより、種々の組織の方向
性、位置、描写を強調するようにしてもよい。
【００３１】検査中の患部の組織から発せられた固有の
自己蛍光に基づいて正常組織と患部組織との相違を強調
するように、フィルタは組織の種類および／あるいは病
状に応じて種々の組合せで用いられる。
【００３２】図５に示すように、この発明に係る撮像装
置は撮像ボード３５のような画像処理手段を備えている
ことが望ましい。この撮像ボード３５は、撮像装置を制
御および調整するコンピュータ６と組み合わせて使用さ
れる。また、必要であれば、撮像ボード３５は画像をデ
ジタル処理することができる。つまり、撮像ボード３５
は、像形成モジュールにより得られたろ光された像をデ
ジタル化するとともに、デジタル化された画像を変換演
算法により強調し、ビデオモニタ５に表示される演算さ
れた虚像を即時に作り出す。一方、デジタル化された画
像はコンピュータ６のメモリに保存されてもよい。
【００３３】デジタル化された画像の画素値は、数学的
変換を用いて、各画素の値の計算に使用される。それに
より、患部組織を示す全ての画素は正常な組織の画素か
ら明白に識別される。上記工程は画像を強調するために
も使用され、それにより、病状の程度を測定することが
できるとともに他の処置および／あるいは他の検査を可
能とする。
【００３４】従来より種々の数学的演算法が提供されて
おり、これらの演算法により、デジタル化された自己蛍
光像および拡散／反射光像から種々の演算された虚像を
作り出すことができるとともに、特定の病状組織に適し
た固有の空間領域に渡って自己蛍光像を得ることができ
る。プラグラム化され、デジタル化された画像に適応可
能な好ましい数学的演算法としては、色合い、コントラ
スト、強度機能、主成分分解演算法、差の対数、減法演
算法等があり、これらの全ては、病気に犯された組織か
ら正常な組織を描写することができる。
【００３５】腫瘍定位剤を用いた変換方法に関する報告
（プロフィオ（Profio）医療物理学、１１：５１６−５
２０、１９８４）は、本願発明者等により、撮像方法に
は適さないことが判明している。上記変換方法は、大き
な浸潤癌を除いて、しばしば異常領域の発見に失敗す
る。
【００３６】この発明の好ましい実施例によれば、画像
のデジタル化および画像処理は必要とされない。つま
り、カラーモニタ５および人間の視覚により、正常部位
と病気に犯された部位との差を色の差として視認するこ
とができる。
【００３７】２つの高感度ＣＣＤカメラを有する図８に
示された像形成モジュールを使用する場合、一方のＣＣ
ＤカメラはＲＧＢカラーモニタ５の赤チャンネルを伝送
し、他方のＣＣＤカメラは緑チャンネルを伝送する。異
常な気管支組織および正常な気管支組織に関する赤色の
組織自己蛍光は互いにほぼ等しい。一方、異常部位に関
する緑色の組織自己蛍光は正常な組織の自己蛍光に対し
て劇的に低下する。従って、異常部位は、周囲の正常組
織に比較して、緑が弱く赤および／あるいは薄茶色が多
く現れ、そして、周囲の正常組織は、正常組織の赤自己
蛍光よりも緑自己蛍光が強いことから、明るい緑として
現れる。上記この発明の好ましい実施例によれば、画像
処理を必要とすることなく、患部を即時に視認すること
ができ、その結果、非常に経済的である。
【００３８】また、図７に示されているような、単一の
ＣＣＤカメラおよびフィルタホイール１８を有する像形
成モジュールを用いた場合にも上述と同様の効果を得る
ことができる。この実施例に場合、得られた２つの赤自
己蛍光像および緑自己蛍光像は複数のビデオ比で電子的
に組み合わされ、赤入力信号および緑入力信号としてＲ
ＧＢカラーモニタに送られる。
【００３９】一方、組織自己蛍光の異なる２つのスペク
トル帯域が得られ、カラーモニタのカラー表示のための
赤および緑信号として利用される。この方法は、炎症を
起した組織、異成形組織および非浸潤癌の虚像を非常に
明瞭に形成することができ、これらの組織を正常な組織
から明確に識別することができる。そして、病気に犯さ
れた組織における自己蛍光の低下、特に、緑の領域にお
ける低下は、病気の存在および病気の状態を示してい
る。
【００４０】腫瘍定位剤が使用された場合、この発明に
係る撮像装置は小さいおよび大きな腫瘍の視認に使用さ
れる。例えば、フォトフリン（ポルフィマ ナトリウ
ム）のような定位剤については、この定位剤が最大値６
３０nmおよび６９０nmの自己蛍光を発する際、同一のフ
ィルタを使用することができる。この場合においても、
定位剤により定位された全ての患部を、正常な組織から
明確に識別することができる。
【００４１】なお、この発明は上述した実施例に限定さ
れることなく、この発明の範囲内で種々変形可能であ
る。
【００４２】
【発明の効果】以上のように構成された本発明によれ
ば、組織の自己蛍光の強度を利用して、体内の異常組織
の領域を検出し識別することが可能な撮像装置を提供す
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】励起波長４４２nmの場合における、異成形組織
と正常組織との差を示す自己蛍光スペクトルの例を示す
図。
【図２】励起波長４４２nmの場合における、上皮内癌組
織と正常組織との差を示す自己蛍光スペクトルの例を示
す図。
【図３】励起波長４０５nmの場合における、上皮内癌組
織と正常組織との差を示す自己蛍光スペクトルの例を示
す図。
【図４】励起波長４８８nmの場合における、上皮内癌組
織と正常組織との差を示す自己蛍光スペクトルの例を示
す図。
【図５】異常気管支組織の撮像に適したこの発明に係る
撮像装置を概略的に示す図。
【図６】像形成モジュールを詳細に示す図。
【図７】自己蛍光像を形成するために使用される単一の
高感度検出器を有するろ光およおよび光学機構を示す
図。
【図８】２つの高感度カメラを用いて複数の自己蛍光像
を同時に得る他のろ光および光学機構を示す図。
【図９】２つの自己蛍光像と１つの反射／拡散白熱光像
とを同時に撮像可能なプリズムを備えた更に他のろ光お
よび光学機構を示す図。
【符号の説明】
１…光源、３…像形成モジュール、５…カラーモニタ、
７…レーザ光源、８…白熱光源、９、１３…シャッタ、
１２…光ガイド、１４、２５、２６、３２、３３、３４
…フィルタ、１７…光検出器、２１…接眼レンズ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 カラム・マコウレイ カナダ国、ブイ５ダブリユ・１エム８、 ブリティッシュ・コランビア、バンクー バー、イースト・フォーティーフィフ ス・アベニュー 119 (72)発明者 ブルーノ・ジャッギ カナダ国、ブイ６ケー・１エム８、ブリ ティッシュ・コランビア、バンクーバ ー、ウエスト・サード・アベニュー 2861 (72)発明者 スティーブン・ラム カナダ国、ブイ６ティー・２イー３、ブ リティッシュ・コランビア、バンクーバ ー、ウイクリフ・ロード 5512 (72)発明者 アメデウス・エドワード・プロフィオ アメリカ合衆国、カリフォルニア州 93110、サンタ・バーバラ、ダイアモン ド・クレスト・コート 913 (72)発明者 ジャクリン・ハング カナダ国、ブイ５ゼット・４シー１、ブ リティッシュ・コランビア、バンクーバ ー、ウエスト・テンス・アベニュー 725 (56)参考文献 特開 昭61−159936（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−122421（ＪＰ，Ａ) 国際公開90／118（ＷＯ，Ａ１) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) A61B 1/00 - 1/32

Claims (34)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 自己蛍光を使用して組織内の異常性を撮
    像する装置であって、 異常組織および正常組織に関する固有の自己蛍光を発生
    する波長を含む励起光を出射するための光源と、 該光源によって出射された該励起光を含む光で組織を照
    射し、それにより組織を励起して該固有の自己蛍光を発
    するようにする照射手段と、 該組織から発せられた自己蛍光を含む光を収集する収集
    手段と、 該収集手段によって収集された光を、異常組織の自己蛍
    光強度が正常組織の自己蛍光強度と実質的に相違する第
    １のスペクトル帯域と、異常組織の自己蛍光強度が正常
    組織の自己蛍光強度と実質的に相違しない第２のスペク
    トル帯域とを含む少なくとも２つのスペクトル帯域に分
    離するための分離手段と、 該第１および該第２のスペクトル帯域の自己蛍光光を受
    けるための、ならびに該帯域の各々の光から、該組織の
    自己蛍光像を生成するための、検出器手段と、過剰の励
    起光が該検出器手段に到達することを防止するためのろ
    光手段と、 該第１および該第２の帯域からの該像を組み合わせて、
    異常組織と正常組織とが識別され得るように、偽カラー
    像を生成する表示手段であって、該表示手段は、少なく
    とも第１および第２のカラー入力を有するカラーモニタ
    を備え、それにより、該第１のカラー入力は、該第１の
    帯域からの自己蛍光像を受けるようにカップリングさ
    れ、そして該第２のカラー入力は、該第２の帯域からの
    自己蛍光像を受けるようにカップリングされて、組み合
    わされた、表示像を生成し、該表示像において該異常組
    織および正常組織が、該カラーモニタ上に表示される、
    表示手段と、 を備える、装置。
  2. 【請求項２】 請求項１に記載の装置であって、 前記光源が、可視光源であり、 前記分離手段が、前記収集手段によって収集された光を
    受けるように配置されたダイクロイックミラーであり、 前記ろ光手段が、前記第１のスペクトル帯域内の光を受
    けるように配置された第１の光学フィルタであって、反
    射された励起光を該第１のスペクトル帯域内の光から除
    去するように作動する、第１の光学フィルタと、前記第
    ２のスペクトル帯域内の光を受けるように配置された第
    ２の光学フィルタとを備え、 前記検出器手段が、前記第１のスペクトル帯域内の自己
    蛍光を受け、かつ前記組織の第１の自己蛍光像を生成す
    るための第１の検出器アレイと、前記第２のスペクトル
    帯域内の自己蛍光を受け、かつ前記組織の第２の自己蛍
    光像を生成するための、第２の検出器アレイとを備え
    る、 装置。
  3. 【請求項３】 前記可視光源がレーザーである、請求項
    ２に記載の装置。
  4. 【請求項４】 前記可視光源がキセノン光源である、請
    求項２に記載の装置。
  5. 【請求項５】 前記ダイクロイックミラーが、６００ナ
    ノメートルの遮断波長を有する、請求項２に記載の装
    置。
  6. 【請求項６】 前記第１の光学フィルタが、４８０ナノ
    メートルと６００ナノメートルとの間の波長の範囲のス
    ペクトル帯域のみを通過させるバンドパスフィルタであ
    る、請求項２に記載の装置。
  7. 【請求項７】 前記バンドパスフィルタが、５００ナノ
    メートルの中心波長および＋／−２０ナノメートルのバ
    ンドパスを有するバンドパスフィルタである、請求項６
    に記載の装置。
  8. 【請求項８】 前記第２のフィルタが、６３０ナノメー
    トルの遮断波長を有する、赤の、ロングパスフィルタで
    ある、請求項２に記載の装置。
  9. 【請求項９】 前記組織を照射するための手段が、ファ
    イバーオプティック光ガイドである、請求項２に記載の
    装置。
  10. 【請求項１０】 前記収集手段が、前記ファイバーオプ
    ティック光ガイド内に配置された撮像ファイバ束および
    結像レンズである、請求項９に記載の装置。
  11. 【請求項１１】 前記第１のカラー入力は、緑色の入力
    であり、そして前記第２のカラー入力は、赤色の入力で
    ある、請求項２に記載の装置。
  12. 【請求項１２】 請求項１に記載の装置であって、 前記光源が可視光源であり、 前記ろ光手段が、前記第１のスペクトル帯域内の光を受
    けるように配置された第１の光学フィルタであって、反
    射された励起光を該第１のスペクトル帯域内の光から除
    去するように作動する、第１の光学フィルタと、前記第
    ２のスペクトル帯域内の光を受けるように配置された第
    ２の光学フィルタとを備え、 前記検出器手段が、該第１のスペクトル帯域内の該自己
    蛍光を受け、かつ前記組織の第１の自己蛍光像を生成す
    るための、第１の検出器アレイと、該第２のスペクトル
    帯域内の該自己蛍光を受け、かつ前記組織の第２の自己
    蛍光像を生成するための、第２の検出器アレイとを備え
    る、 装置。
  13. 【請求項１３】 前記収集された光のスペクトル成分
    を、第１のスペクトル帯域と第２のスペクトル帯域とに
    分離するための手段が、プリズムを備える、請求項１２
    に記載の装置。
  14. 【請求項１４】 前記可視光源がレーザーである、請求
    項１２に記載の装置。
  15. 【請求項１５】 前記可視光源がキセノン光源である、
    請求項１２に記載の装置。
  16. 【請求項１６】 前記第１の光学フィルタが、４８０ナ
    ノメートルと６００ナノメートルとの間の範囲の波長の
    スペクトル帯域のみを通過させるバンドパスフィルタで
    ある、請求項１２に記載の装置。
  17. 【請求項１７】 前記バンドパスフィルタが、５００ナ
    ノメートルの中心波長および＋／−２０ナノメートルの
    バンドパスを有するバンドパスフィルタである、請求項
    １６に記載の装置。
  18. 【請求項１８】 前記第２のフィルタが、６３０ナノメ
    ートルの遮断波長を有する、赤の、ロングパスフィルタ
    である、請求項１２に記載の装置。
  19. 【請求項１９】 前記組織を照射するための手段が、フ
    ァイバーオプティック光ガイドである、請求項１２に記
    載の装置。
  20. 【請求項２０】 前記収集手段が、前記ファイバーオプ
    ティック光ガイド内に配置されている撮像ファイバ束お
    よび結像レンズである、請求項１９に記載の装置。
  21. 【請求項２１】 前記第１のカラー入力が、緑色の入力
    であり、そして前記第２のカラー入力が、赤色の入力で
    ある、請求項１２に記載の装置。
  22. 【請求項２２】 請求項１に記載の装置であって、 前記照射手段が、ファイバーオプティック光ガイドであ
    り、 前記収集手段が、第２のファイバーオプティック光ガイ
    ド内にレンズおよび撮像ファイバ束を備え、 前記ろ光手段が、反射された励起光が前記第１および／
    または第２の検出器アレイに到達しないようにする少な
    くとも１つのフィルタを備え、 前記検出器手段が、前記第１のスペクトル帯域内の自己
    蛍光を受け、かつ前記組織の第１の自己蛍光像を生成す
    るための、第１の検出器アレイと、前記第２のスペクト
    ル帯域内の自己蛍光を受け、かつ前記組織の第２の自己
    蛍光像を生成するための、第２の検出器アレイとを備え
    る、 装置。
  23. 【請求項２３】 前記第１のカラー入力が、緑色の入力
    であり、そして前記第２のカラー入力が、赤色の入力で
    ある、請求項２２に記載の装置。
  24. 【請求項２４】 前記光源がレーザーである、請求項２
    ２に記載の装置。
  25. 【請求項２５】 前記光源がキセノン光源である、請求
    項２２に記載の装置。
  26. 【請求項２６】 前記スペクトル成分を分離する手段
    が、１つ以上のダイクロイックミラーまたはダイクロイ
    ックフィルタを備える、請求項２２に記載の装置。
  27. 【請求項２７】 前記スペクトル成分を分離する手段
    が、１つ以上のプリズムを備える、請求項２２に記載の
    装置。
  28. 【請求項２８】 請求項１に記載の装置であって、 前記照射手段が、ファイバーオプティック光ガイドであ
    り、 前記収集手段が、第２のファイバーオプティック光ガイ
    ド内にレンズおよび撮像ファイバ束を備え、 前記分離手段が、前記収集された光を少なくとも前記第
    １および第２のスペクトル帯域へと逐次的に分離し、 前記ろ光手段が、反射された励起光が前記検出器アレイ
    に到達しないようにする少なくとも１つのフィルタを備
    え、 前記検出器手段が、該第１および第２の帯域内の自己蛍
    光を逐次的に受け、そして前記組織の第１および第２の
    自己蛍光像を生成し、そして前記表示手段が、さらに、
    該組織の前記第１および第２の自己蛍光像を保存するた
    めの像プロセッサを備え、ここで該像プロセッサは、前
    記カラーモニタとカップリングされている、 装置。
  29. 【請求項２９】 前記第１のカラー入力が緑色の入力で
    あり、そして該第２のカラー入力が赤色の入力である、
    請求項２８に記載の装置。
  30. 【請求項３０】 前記光源がレーザーである、請求項２
    ８に記載の装置。
  31. 【請求項３１】 前記光源がキセノン光源である、請求
    項２８に記載の装置。
  32. 【請求項３２】 前記スペクトル成分を分離するための
    手段が、１つ以上の可動フィルタを備える、請求項２８
    に記載の装置。
  33. 【請求項３３】 自己蛍光を使用して組織内の異常性を
    撮像するための装置であって、 異常組織および正常組織に関する固有の自己蛍光を発生
    する波長を含む励起光を出射するための光源と、 該光源によって出射された該励起光を含む光で組織を照
    射し、それにより組織を励起して該固有の自己蛍光を発
    するようにするためのファイバーオプティック光ガイド
    と、 該組織から発せられた自己蛍光および反射した励起光を
    含む光を収集するための収集手段と、 該収集手段によって収集された光を、異常組織の自己蛍
    光強度が、正常組織の自己蛍光強度と実質的に相違する
    第１の帯域と、該自己蛍光強度が、正常組織と異常組織
    とで実質的に類似する第２の帯域と、反射した励起光お
    よび散乱した励起光を含む第３の帯域とを含む複数のス
    ペクトル帯域へと同時に分離するための分離手段と、 該第１、第２、および第３の帯域の各々における光を受
    けるための複数のカメラと、 該複数のカメラの各々からの画像を組み合わせるための
    モニターであって、該モニターは、第１、第２、および
    第３のカラー入力を備え、該第１のカラー入力は、該第
    １の帯域の光から生成された該自己蛍光像を受けるよう
    にカップリングされ、該第２のカラー入力は、該第２の
    帯域の光から生成された自己蛍光像を受けるようにカッ
    プリングされ、そして該第３のカラー入力は、該第３の
    帯域の光から生成された自己蛍光像を受けるようにカッ
    プリングされている、モニターと、 を備える、装置。
  34. 【請求項３４】 前記分離手段が、ダイクロイックプリ
    ズムアセンブリである、請求項３３に記載の装置。
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