JP3380119B2 - 蛍光診断用内視鏡装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、内視鏡を利用し
た蛍光観察によって早期癌等を診断するための蛍光診断
用内視鏡装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】内視鏡を利用した蛍光観察による癌診断
方法としては、次のようなものが知られている。

【０００３】（１）腫瘍組織に選択的に取り込まれて特
定の波長の励起光によって蛍光を発する特性を有する光
感受薬を患者の体内に注入して、励起光照射下に蛍光観
察を行うPhotodynamics-Diagnosis(ＰＤＤ）。

【０００４】（２）Ｈｅ−Ｃｄレーザ等による青色又は
紫外レーザ光を励起光として体腔内粘膜に照射して、正
常組織が腫瘍組織よりも強い蛍光を放射することを利用
したLaser-Induced-Fluorescence-System(ＬＩＦシステ
ム）。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、ＰＤＤにおい
ては、光感受薬を体内に注入する必要があるので、患者
は診断を受けるために相当の期間入院しなければなら
ず、負担が大きい。

【０００６】また、ＬＩＦシステムにおいては、Ｈｅ−
Ｃｄレーザ等のように青色又は紫外レーザ光を発生する
レーザ発生装置が必要なので、装置コストが高額になっ
てしまう。また、青色から紫外領域のレーザ光の人体に
対する安全性は、まだ立証されていない。

【０００７】そこで本発明は、患者に負担をかけずに、
安全にしかも低コストの装置で内視鏡的蛍光観察による
癌診断等を行うことができる蛍光診断用内視鏡装置を提
供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の蛍光診断用内視鏡装置は、生体から蛍光を
励起させる波長領域の光を含む照明光を発生する照明光
源と、上記照明光源から発生される照明光を被写体に対
して間欠的に繰り返して照射するための照明光間欠照射
手段と、上記照明光間欠照射手段から上記被写体に対す
る照明光の照射が中断された直後の上記被写体像を撮像
するための蛍光画像撮像手段と、上記照明光間欠照射手
段から上記被写体に対して照明光が照射されている間は
上記蛍光画像撮像手段による上記被写体像の撮像を阻止
し又は無効にするための撮像阻止手段とを設けたことを
特徴とする。

【０００９】なお、上記照明光間欠照射手段と上記撮像
阻止手段の動作周期が、上記蛍光画像撮像手段の駆動周
期の整数倍であってもよく、上記照明光間欠照射手段に
よって被写体に対する照明光照射が中断された直後に上
記蛍光画像撮像手段が上記被写体を撮像する期間が、上
記蛍光画像撮像手段の駆動周期と一致するようにしても
よい。

【００１０】また、上記蛍光画像撮像手段が、上記照明
光源から発生された照明光に含まれる波長領域であって
生体から蛍光を励起させる波長領域外の波長の光像を撮
像可能であるようにしてもよく、その場合に、上記照明
光源から発生される照明光が被写体に対して連続的に照
射されると共に、その被写体像が上記蛍光画像撮像手段
で連続的に撮像されるように、上記照明光間欠照射手段
と上記撮像阻止手段の動作を停止させるための切り換え
手段が設けられているとよい。

【００１１】

【発明の実施の形態】図面を参照して実施の形態を説明
する。図１において、１は内視鏡であり、挿入部２の先
端に配置された対物レンズ３によって結像された被写体
１００の像が、イメージガイドファイババンドル４を介
して接眼部５に伝達される。６は接眼レンズである。

【００１２】７は、被写体１００を照明する照明光を伝
達するためのライトガイドファイババンドルであり、そ
の入射端は光源装置１０に接続されている。そして、例
えばキセノンランプを用いた光源ランプ１１から放射さ
れた照明光が、ライトガイドファイババンドル７を介し
て伝達されて、被写体１００が照明される。

【００１３】光源ランプ１１とライトガイドファイババ
ンドル７の入射端との間には、赤外線カットフィルタ１
２と第１の電子シャッタ１３とが配置されており、第１
の電子シャッタ１３を繰り返して開閉させることによ
り、ライトガイドファイババンドル７への照明光入射を
間欠的にすることができる。１４は、第１の電子シャッ
タ１３の駆動回路である。

【００１４】接眼部５には、カラーテレビカメラ２０が
着脱自在に取り付けられており、イメージガイドファイ
ババンドル４の像射出端面４ａに伝達された内視鏡観察
画像が、撮像レンズ２１を介して固体撮像素子２２の受
光面に投影される。固体撮像素子２２は、少なくとも可
視範囲の全波長領域の光像を撮像できる特性を有してい
る。

【００１５】固体撮像素子２２から出力される撮像信号
に対しては、ビデオプロセッサ２３で所定の処理が施さ
れ、テレビモニタ２４に映像が表示される。また、固体
撮像素子２２を駆動するための駆動信号がビデオプロセ
ッサ２３から送出される。

【００１６】固体撮像素子２２への観察画像投影光路中
には、第２の電子シャッタ２５が配置されており、第２
の電子シャッタ２５を閉じることによって、固体撮像素
子２２に対する画像光の露光を中断させることができ
る。２６は、第２の電子シャッタ２５の駆動回路であ
る。

【００１７】二つの電子シャッタ１３，２５の動作は、
ＣＰＵなどを内蔵する制御部３０によって連動して制御
される。制御部３０には、観察モード等を切り換え操作
するためのキー入力部３１が接続されている。

【００１８】また、ビデオプロセッサ２３において映像
処理モードの切り換えを行わせるための指示信号が、制
御部３０からビデオプロセッサ２３に送られて、通常画
像処理モードと蛍光画像処理モードとが切り換えられ
る。ビデオプロセッサ２３から制御部３０に対しては、
同期信号等が送られる。

【００１９】次に、上記装置の動作を、図２のタイムチ
ャートも参照して説明する。キー入力部３１に設けられ
た蛍光観察スイッチがオフの通常観察モードの状態で
は、二つの電子シャッタ１３，２５が共に開放されてお
り、被写体１００の通常の観察画像が固体撮像素子２２
で撮像されて、その映像がテレビモニタ２４に表示され
る。

【００２０】キー入力部３１の蛍光観察スイッチをオン
にすると、図２に示されるように、第１の電子シャッタ
１３が高速で開閉動作を繰り返し、被写体１００が間欠
的に照明される。その一回の露光時間Ｔ１は、例えば２
０ns〜２０ms程度に設定される。

【００２１】その際に被写体１００へ照射される照明光
は、可視領域の光を全般的に含む通常の照明光である。
したがって、生体である被写体１００が、照明光の中に
含まれる３００〜５００nmの波長領域の光（励起光）の
照射を受けることによって、５００〜６００nmの波長領
域の蛍光を発する。

【００２２】励起光の照射を受けた被写体１００のう
ち、腫瘍組織部からは正常組織部よりも弱い蛍光しか発
せられない。したがって、蛍光画像を観察すれば、腫瘍
診断を行うことができるが、蛍光は微弱なので、照明光
照射中に蛍光像を視認することはできない。

【００２３】第１の電子シャッタ１３が開いている照明
期間中は、第２の電子シャッタ２５は閉じられていて、
固体撮像素子２２に対する画像光露光は行われない。し
かし、被写体１００からの蛍光放射は、励起光の照射が
止められた後も、短時間ではあるが５〜１０ns程度行わ
れている。

【００２４】そこで、第１の電子シャッタ１３を閉じた
ら、蛍光が放射されているうちに、（例えば、第１の電
子シャッタ１３を閉じてからの遅延時間Ｔ２＝３nsとし
て）第２の電子シャッタ２５を開く。すると、被写体１
００からの蛍光放射が終わるまでの極めて短い期間、そ
の蛍光画像が固体撮像素子２２の受光面に露光される。

【００２５】第２の電子シャッタ２５は一定時間（例え
ばＴ３＝１０ns〜１０ms）だけ開いた後に閉じ、それか
らさらに一定の遅延時間Ｔ４経過後に、第１の電子シャ
ッタ１３を再び開いて、上述の動作が繰り返される。

【００２６】このようにして固体撮像素子２２で撮像さ
れた蛍光画像は非常に微弱なものなので、複数の基画像
データをビデオプロセッサ２３で積算して、信号強度を
増幅させてから、テレビモニタ２４に表示する。

【００２７】これによって、被写体１００の蛍光画像
が、人の目で判断できるレベルでテレビモニタ２４に表
示される。また、ビデオプロセッサ２３において、２値
化画像を得る処理を行って、その処理後の画像表示する
こともできる。

【００２８】なお、固体撮像素子２２の一蓄積期間（駆
動周期）をＴ１〜Ｔ４の合計時間とすれば、蛍光画像撮
像時の基画像が各フィールド又はフレーム毎に得られる
ので、蛍光画像と通常画像の切り換え処理を簡単に行う
ことができる。

【００２９】テレビモニタ２４への表示は、通常画像は
テレビジョン画像（動画）であり、蛍光画像は複数の基
画像を積算して１画像に合成処理するため、通常撮像よ
り整数分の１少ない画面数の動画になる。

【００３０】また、固体撮像素子２２の一蓄積期間をＴ
１〜Ｔ４の合計時間の整数倍にすれば、画素数が多くて
駆動処理時間がかかる固体撮像素子２２を用いた場合で
も、比較的容易に上述と同様の作用効果を得ることがで
きる。

【００３１】また、固体撮像素子２２の一蓄積時間をＴ
３と一致させれば、蛍光画像の基画像としてのコントラ
ストが得られやすくなるので、少ない基画像からの積算
処理で済み、映像処理用のメモリを小さくすることがで
きる。

【００３２】図３及び図４は、上述の動作を行わせるた
めの制御部３０のソフトウェアプログラムの内容を示す
フロー図であり、Ｓは処理ステップを示す。ここでは、
まずＳ１で、両電子シャッタ１３，２５を閉じる等、所
定の初期化制御を行ったあと、Ｓ２で、キー入力部３１
の蛍光観察スイッチの状態を判定する。

【００３３】そして、蛍光観察スイッチがオンの場合
は、Ｓ３で垂直同期信号が発生するのを待ってから、Ｓ
４で第１の電子シャッタ１３を開き、Ｓ５で所定の露光
時間Ｔ１経過を待った後、Ｓ６で第１の電子シャッタ１
３を閉じ、それからＳ７で所定の遅延時間Ｔ２経過を待
つ。

【００３４】次いで、Ｓ８で第２の電子シャッタ２５を
開いて、Ｓ９で所定の蛍光画像取込時間Ｔ３経過を待っ
た後、Ｓ１０で第２の電子シャッタ２５を閉じ、所定の
遅延時間Ｔ４経過を待ってからＳ２へ戻り、そこからの
処理を繰り返す。

【００３５】Ｓ２において、蛍光観察スイッチがオフの
場合には、Ｓ１２で両電子シャッタ１３，２５を開き、
Ｓ１３で、次に蛍光観察スイッチがオンになるまでその
状態を維持する。そして、Ｓ１３で蛍光観察スイッチが
オンになったら、Ｓ１４で第２の電子シャッタ２５を閉
じてから、Ｓ３の処理へ移行する。

【００３６】なお本発明において、電子シャッタ１３，
２５は、高速で遮光状態と透光状態とを繰り返すシャッ
タであれば電子シャッタ以外のものを用いてもよく、例
えば遮蔽部材を連続的に回転又は往復動させる機械式シ
ャッタ等を用いてもよい。

【００３７】また、第２の電子シャッタ２５を省略し
て、被写体１００の画像を固体撮像素子２２で常時撮像
し、第１の電子シャッタ１３が開いている間に撮像され
た映像信号をビデオプロセッサ２３において無効にさせ
て、上述の第２の電子シャッタ２５の開放時間Ｔ３に相
当する期間の映像信号だけを活かすようにすれば、上述
と同様の蛍光映像を得ることができる。そのような場合
に、第１の電子シャッタ１３の開閉動作とビデオプロセ
ッサ２３の処理動作の同期をとるための同期信号は、制
御部３０から与えればよい。

【００３８】

【発明の効果】本発明によれば、生体から蛍光を励起さ
せる波長領域の光を含む照明光を被写体に対して間欠的
に繰り返して照射して、被写体に対する照明光の照射が
中断された直後に僅かな時間だけ被写体から放射される
蛍光画像だけを撮像して被写体の蛍光画像を得ることが
できるので、光感受性薬や特別な紫外レーザ等を用いる
必要がなく、患者に負担をかけずに安全に低コストの装
置で内視鏡的蛍光観察による癌診断等を行うことができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の全体構成図である。

【図２】本発明の実施の形態の動作を示すタイムチャー
ト図である。

【図３】本発明の実施の形態のソフトウェアプログラム
の内容を示すフロー図である。

【図４】本発明の実施の形態のソフトウェアプログラム
の内容を示すフロー図である。

【符号の説明】

４ イメージガイドファイババンドル ７ ライトガイドファイババンドル １１ 光源ランプ １３ 電子シャッタ ２２ 固体撮像素子 ２４ テレビモニタ ２５ 電子シャッタ １００ 被写体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) A61B 1/00 - 1/32

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】生体から蛍光を励起させる波長領域の光を
   含む照明光を発生する照明光源と、 上記照明光源から発生される照明光を被写体に対して間
   欠的に繰り返して照射するための照明光間欠照射手段
   と、 上記照明光間欠照射手段から上記被写体に対する照明光
   の照射が中断された直後の上記被写体像を撮像するため
   の蛍光画像撮像手段と、 上記照明光間欠照射手段から上記被写体に対して照明光
   が照射されている間は上記蛍光画像撮像手段による上記
   被写体像の撮像を阻止し又は無効にするための撮像阻止
   手段とが設けられ、 上記蛍光画像撮像手段の駆動周期が、上記照明光間欠照
   射手段と上記撮像阻止手段の動作周期の複数倍である こ
   とを特徴とする蛍光診断用内視鏡装置。
2. 【請求項２】上記蛍光画像撮像手段が、上記照明光源か
   ら発生された照明光に含まれる波長領域であって生体か
   ら蛍光を励起させる波長領域外の波長の光像を撮像可能
   である請求項１記載の蛍光診断用内視鏡装置。
3. 【請求項３】上記照明光源から発生される照明光が被写
   体に対して連続的に照射されると共に、その被写体像が
   上記蛍光画像撮像手段で連続的に撮像されるように、上
   記照明光間欠照射手段と上記撮像阻止手段の動作を停止
   させるための切り換え手段が設けられている請求項２記
   載の蛍光診断用内視鏡装置。