JP4619803B2

JP4619803B2 - 蛍光断層画像取得装置

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Publication number: JP4619803B2
Application number: JP2005018347A
Authority: JP
Inventors: 和宏辻田
Original assignee: Fujifilm Corp
Current assignee: Fujifilm Corp
Priority date: 2005-01-26
Filing date: 2005-01-26
Publication date: 2011-01-26
Anticipated expiration: 2025-01-26
Also published as: JP2006204431A; EP1685795A1; US20060184049A1; US7620445B2; EP1685795B1

Description

本発明は、被検部へ励起光を照射し、被検部から発せられた蛍光を検出し、被検部の蛍光断層画像を取得する蛍光断層画像取得装置に関するものである。

近年、光を用いて断層画像を取得する光断層画像取得装置が医療診断の分野に使用されている。従来、共焦点光学系の光断層画像取得装置あるいは時間分解計測系の光断層画像取得装置などが実用化されている。

また、近年、ＯＣＴ（Optical Coherence Tomography）装置の実用化もすすめられている。ＯＣＴ装置は、ＳＬＤ（Super Luminescent Diode）などから成る光源から出射された低コヒーレンス光を測定光と参照光に分割し、ピエゾ素子等により参照光または測定光の周波数を僅かにシフトさせ、測定光を被検部に入射させて被検部の所定の深度で反射した反射光と参照光とを干渉させ、その干渉光の光強度をヘテロダイン検波により測定し、断層情報を取得するものであり、参照光の光路上に配置した可動ミラーなどを微少移動させ、参照光の光路長を僅かに変化させることにより、参照光の光路長と測定光の光路長が一致した被検部の深度での情報を得ることができる。

さらに、超音波と光を同時に被検部へ照射し、超音波の作用を受けた被検部で反射した超音波変調反射光に基づいて、被検部の超音波変調光断層画像を取得する超音波変調光断層画像取得装置の開発も近年進められている（非特許文献１参照）。

また、被検部へ励起光を照射し、発せられる蛍光を検出して蛍光断層画像を取得する共焦点光学系の蛍光断層画像取得装置が、共焦点顕微鏡として実用化されている。また、時間分解計測系の蛍光断層画像取得装置も知られている（特許文献１参照）。
特表２００２−５０５９００号公報 "Ultrasound-modulated optical computed tomography of biological tissues" by Lihong V. Wang, APPLIED PHYSICS LETTERS, Volume 84, Number 9, page 1597-1599.

しかしながら、共焦点光学系の蛍光断層画像取得装置は、高解像度で光断層画像を取得することができるが、被検部の表面から０．５ｍｍ以上の深さの蛍光断層画像の取得が困難であるという問題がある。また時間分解計測系の蛍光断層画像取得装置は、表面から数ｃｍｍまでの深さの蛍光断層画像を取得できるが、解像度の上限が１ｍｍ程度であり、十分な解像度が得られないという問題がある。特に、医療分野においては、病変組織の深達度などを診断するために、深さ数ｍｍまで蛍光断層画像を、高解像度で取得できる蛍光断層画像取得装置の実現が強く望まれている。

本発明は、上記問題に鑑み、深さ数ｍｍまで蛍光断層画像を、高解像度で取得できる蛍光断層画像取得装置を提供することを目的とするものである。

本発明による蛍光断層画像取得装置は、被検部へ第１の超音波と励起光を同時に照射し、前記第１の超音波の作用を受けた前記被検部から発せられる超音波変調蛍光に基づいて、前記被検部の超音波変調蛍光断層画像を取得する蛍光断層画像取得手段を備えたことを特徴とするものである。

ここで、「被検部から発せられる超音波変調蛍光」とは、励起光が照射された被検部そのものから発せられる自家蛍光であって、かつ超音波により変調された蛍光であってもよいし、あるいは被検部が、予め腫瘍親和性を有する蛍光薬剤を付与された被検部であれば、被検部に付与された蛍光薬剤から発せられる薬剤蛍光であって、かつ超音波により変調された蛍光であってもよい。

前記蛍光断層画像取得手段は、複数枚の蛍光断層画像から３次元蛍光断層画像を生成する３次元蛍光断層画像生成手段を備えたものであってもよい。

さらに、本発明の蛍光断層画像取得装置は、前記被検部へ第２の超音波と第１の光とを同時に照射し、前記第２の超音波の作用を受けた前記被検部で反射した超音波変調反射光に基づいて、前記被検部の超音波変調光断層画像を取得する超音波変調光断層画像取得手段を備えたものであってもよい。

さらに、前記被検部へ第２の光を照射し、前記被検部で反射した前記第２の光の反射光に基づいて前記被検部の光断層画像を生成する光断層画像生成手段を備えたものであってもよい。

また、前記被検部へ第３の超音波を照射し、前記被検部で反射した前記超音波の反射波に基づいて前記被検部の超音波断層画像を生成する超音波断層画像生成手段を備えたものであってもよい。

本発明による蛍光断層画像取得装置は、被検部へ第１の超音波と励起光を同時に照射し、前記第１の超音波の作用を受けた前記被検部から発せられる超音波変調蛍光に基づいて、前記被検部の蛍光断層画像を取得する蛍光断層画像取得手段を備えたことにより、被検部の表面から深さ数ｍｍ程度まで、高い解像度（上限数十μｍ）で蛍光断層画像を取得することができる。これは、被検部に超音波が照射されると、被検部においては弾性波が光に対して屈折率分引を形成すること、すなわち、被検部において組織の粗密状態が形成されていることに関連している。このような状態で、蛍光が被検部から発せられると、組織の粗密状態が蛍光に対して作用し、蛍光が変調される。この変調された蛍光、すなわち超音波変調蛍光を検出し、解析処理することにより、蛍光断層画像を取得することができる。

このため、例えば被検部に予め腫瘍親和性を有する蛍光薬剤が付与されている場合であれば、被検部における腫瘍の有無、あるいは腫瘍の位置や大きさ等を蛍光断層画像を観察することにより知ることができる。

また、複数枚の蛍光断層画像から３次元蛍光断層画像を生成すれば、被検部の状態をより容易に観察することができる。

さらに、前記被検部へ第２の超音波と第１の光とを同時に照射し、前記第２の超音波の作用を受けた前記被検部で反射した超音波変調反射光に基づいて、前記被検部の超音波変調光断層画像を取得する超音波変調光断層画像取得手段を備えれば、蛍光断層画像と、超音波変調光断層画像とを同時に表示する、あるいは重畳して表示することにより、被検部から発せられる蛍光と、被検部の断層形状とを同時に観察することができる。

さらに、前記被検部へ第２の光を照射し、前記被検部で反射した前記第２の光の反射光に基づいて前記被検部の光断層画像を生成する光断層画像生成手段を備えたものであれば、被検部の表面近傍の断層画像をより高解像で取得することができる。

また、前記被検部へ第３の超音波を照射し、前記被検部で反射した前記超音波の反射波に基づいて前記被検部の超音波断層画像を生成する超音波断層画像生成手段を備えたものであれば、被検部のより深い領域の断層画像を取得することができる。

以下、本発明の具体的な実施の形態について図面を用いて説明する。図１は本発明による蛍光断層画像取得装置の実施の形態の概略構成を示す図である。

本実施の形態による断層画像取得装置は、図１に示すように内視鏡の鉗子口へ挿通可能なプローブ１０と、該プローブと接続された光学ユニット３０と、プローブ１０および光学ユニット３０と接続された信号処理ユニット５０と、該信号処理ユニット５０と接続されたモニタ７０とを備えている。また、本蛍光断層画像取得装置は、超音波変調された蛍光から蛍光断層画像を取得する蛍光断層画像取得機能と、超音波変調光断層画像を取得する超音波変調光断層画像取得機能と、光断層画像を取得する光断層画像取得機能と、超音波断層画像を取得する超音波断層画像取得機能とを有している。なお、被検者には、予め腫瘍親和性を有する蛍光薬剤が投与されている。この蛍光薬剤は、波長７５０nmの励起光が照射された場合には、波長帯域７７０nm〜９００nmの蛍光を発するものである。

また、本蛍光断層画像取得装置は、各断層画像と、蛍光断層画像および超音波変調光断層画像を重畳した重畳断層画像と、光断層画像、超音波変調光断層画像および超音波断層画像を合成し、さらに蛍光断層画像を重畳した合成断層画像と、複数枚の連続した蛍光断層画像に基づいて作成される３次元蛍光断層画像とをモニタへ表示するものである。

まず、超音波画像取得機能に関わる構成について説明する。プローブ１０は、可撓性を有するシース１１およびシース１１に対して回転可能な回転シース１２により覆われている。回転シース１２には、不図示の被検部へ対して超音波を照射し、該被検部で反射された反射波（エコー）を受ける超音波トランスデューサ１３が設けられている。また、信号処理ユニット５０には、該超音波トランスデューサ１３へ電気信号である超音波信号を送信し、また該超音波トランスデューサ１３から送信される電気信号である反射波信号を受信して、超音波断層情報を生成する超音波信号処理部５１と、該超音波信号処理部５１と接続されている制御部５２が設けられている。超音波トランスデューサ１３と超音波信号処理部５１との間は、ケーブル１４、端子２７およびケーブル５３により接続されている。端子２７は、プローブ１０内の後述する光ファイバ１５の外筒１６の先端部へ周設されたものである。

ケーブル１４は端子２７に接触し、また、ケーブル５３は端子２７に接続されている。これにより、回転シース１２が回転運動を行った場合でも、ケーブル１４、端子２７およびケーブル５３が常に接続した状態となるため、超音波信号および反射波信号が間断なく伝導するようになっている。

超音波信号処理部５１は、受信した反射波信号の波形を基に超音波断層情報を生成し、制御部５２へ出力する。制御部５２は、送信された超音波断層情報に基づいて超音波断層画像を生成する。なお、制御部５２は、各部位と接続され、各部位の動作タイミングを制御し、また送信される各断層情報に基づいて、各断層画像を生成するものである。制御部５２の動作の詳細は後述する。

次に、各光断層画像取得機能に関わる構成について説明する。まずプローブ１０の構成について説明する。プローブ１０の中心には、ファイバ１５が配設されており、ファイバ１５の周囲には、可撓性の外筒１６が設けられている。外筒１６は、可撓性のシース１１に覆われている。また外筒１６の先端部分は、回転シース１２に覆われ、複数のベアリング２１により軸支される。回転シース１２の基端部はセンタレスモータ２２に接続される。センタレスモータ２２は、ロータリエンコーダの機能を有しており、センタレスモータ２２の回転角度検出部により検出された回転角度を示す信号が、信号線２３により制御部５２に送られる。

ファイバ１５の先端には、ファイバ１５により導光された光を被検部へ集光し、被検部により反射された反射光あるいは後述する超音波変調光および超音波変調蛍光をファイバ１５のコア部へ集光するロッドレンズ１７と、各光を直角方向に反射するミラー１８が設けられている。なお、ミラー１８は、回転シース１２に固着され、回転シース１２の回転により回転する。また、回転シース１２の先端には、ミラー１８により反射された光が、射出する光学窓２６が設けられている。さらに、ファイバ１５の基端側には、集光レンズ１９が設けられている。

またシース１１の基端部には、リニア駆動装置２４が設けられている。このリニア駆動装置２４は、不図示の内視鏡の鉗子口に対して、プローブ１０をプローブ１０の長手方向に平行に移動するものである。リニア駆動装置２４は、リニアエンコーダの機能を有しており、リニアエンコーダの移動距離検出部により検出された移動距離を示す信号が、信号線２５により制御部５２に送られる。

また、回転シース１２の先端部の光学窓２６の近傍には、ミラー１８で反射した光の射出方向と同方向に超音波が照射されるように、前述の超音波トランスデューサ１３が取り付けられている。なお、超音波トランスデューサ１３を配置する位置は、上記の位置に限ったものでなく、光の照射領域と、超音波の照射領域がほぼ重なる位置であり、かつ光の照射を妨げない位置であれば、どのような位置に配置してもよい。

光学ユニット３０は、波長７５０nmの低コヒーレンス光Ｌを出射する光源部３１と、光源部３１より射出された低コヒーレンス光の参照光Ｌｒおよび測定光Ｌｓへ分割および合成を行うファイバ結合光学系３２と、参照光Ｌｒの光路上に配され、参照光Ｌｒの光路長を変化させる光路遅延部３３と、被検部の所定の深度で反射された測定光Ｌｓ’と参照光Ｌｒとの干渉光Ｌｃの光強度を検出する光検出部３４とを備えている。また、光検出部３４は、後述する超音波変調光および超音波変調蛍光の光強度も検出するものである。

光源部３１は、ＳＬＤなどからなり波長７５０nmの低コヒーレンス光を出射する光源３６と、光源３６から出射された低コヒーレンス光を集光する集光レンズ３７とを備えている。

ファイバ結合光学系３２は、光源３６から出射された低コヒーレンス光を測定光Ｌｓと参照光Ｌｒとに分割し、また、測定光Ｌｓの被検部の所定の深部からの反射光である測定光Ｌｓ’と参照光Ｌｒを合波し、干渉光Ｌｃを得るファイバカプラ３９と、参照光Ｌｒに僅かな周波数シフトを生じさせるピエゾ素子４０と、ファイバカプラ３９を介して光源部３１と光路遅延部３３を繋ぐファイバ４１と、ファイバカプラ３９を介して光検出部３４と回転シース１２の間を導光するファイバ４２とを備えている。

光路遅延部３３は、ファイバ４１から射出された参照光Ｌｒを平行光に変換し、また反射された参照光Ｌｒをファイバ４１へ入射させる集光レンズ４４と、図１における水平方向への移動により参照光Ｌrの光路長を変化させる参照光ミラー４５と、参照光ミラー４５を水平方向への移動させる駆動部４６とを備えている。

光検出部３４は、干渉光Ｌｃおよび超音波変調光の光強度を検出する光検出器４７ａと、該光検出器４７ａの前に配置され、波長が７６５nm以上の光を直角に反射し、波長が７６５nmより小さい光を透過するダイクロイックミラー４８と、該ダイクロイックミラー４７の前に配置される集光レンズ４９と、ダイクロイックミラー４８で反射された光の光強度を検出する光検出器４７ｂとを備えている。なお、光検出器４７ｂは、後述する超音波変調蛍光の光強度を検出するものである。

光検出器４７ａは、光断層情報生成部５４、超音波変調光断層情報生成部５５および制御部５２と接続され、制御部５２の制御により、検出結果を光断層情報生成部５４または超音波変調光断層情報生成部５５へ出力する。また、光検出器４７ｂは、超音波変調光断層情報生成部５５へ接続されている。

信号処理ユニット５０の光断層情報生成部５４では、光検出器４７ａで検出された干渉光Ｌｃの光強度に基づいて、光断層情報を生成し、制御部５２へ出力する。超音波変調光断層情報生成部５５では、光検出器４７ａで検出された超音波変調光の光強度に基づいて超音波変調光断層情報を生成し、光検出器４７ｂで検出された超音波変調蛍光の光強度に基づいて蛍光断層情報を生成して、制御部５２へ出力する。

次に、以上のように構成された本実施の形態による断層画像取得装置における各断層画像の取得と、各断層画像、重畳断層画像および合成断層画像の生成および表示動作について説明する。

患者の体腔内を観察する際には、内視鏡の鉗子口にプローブ１０を挿通し、内視鏡を患者の体腔内に挿入し、内視鏡のモニタに表示される画像を基に、目視により内視鏡の挿入部先端を所望の部位まで誘導する。

まず、超音波断層画像を取得して表示する際の動作について説明する。制御部５２の制御により、超音波信号処理部５１により超音波信号が発振される。この超音波信号は、ケーブル５３、端子２７およびケーブル1４を介して、超音波トランスデューサ1３に伝導される。

超音波信号が超音波トランスデューサ1３により超音波に変換され、被検部に超音波が照射される。被検部で反射された反射波は、超音波トランスデューサ１３により電気信号に変換されて、反射波信号として超音波信号処理部５１に送信される。超音波信号処理部５１は受信した反射波信号の波形を元に超音波断層情報を生成し、制御部５２に送信する。

さらにセンタレスモータ２２により回転シース１２を回転させることにより超音波の照射方向を移動させ、ファイバ１５の長手方向を軸としたラジアル走査を行う。なお、センタレスモータ２２の回転角度検出部により検出された回転角度を示す信号が、信号線２３により制御部５２に送られている。

制御部５２では、センタレスモータ２２の回転角度と、超音波信号処理部５１から送信される超音波断層情報に基づいて、ラジアル超音波断層画像を生成し、モニタ７０へ出力する。モニタ７０には、図２の（Ａ）に示すような超音波断層画像が表示される。

また、リニア駆動装置２４により、プローブ１０のリニア走査を行うことにより、リニア超音波断層画像を取得して表示することもできる。

次に、光断層画像を取得して表示する際の動作について説明する。本実施の形態では、光断層画像取得手段としてＯＣＴ装置が搭載されている。制御部５２の制御により、光断層画像取得用の低コヒーレンス光が光源部３１から射出される。光源３６から出射された低コヒーレンス光は、集光レンズ３７により集光され、ファイバ４１に導入される。

ファイバ４１を透過した低コヒーレンス光は、ファイバカプラ３９で、ファイバ４１内を光路遅延部３３の方向へ進行する参照光Ｌｒと、ファイバ４２内をシース１２の方向へ進行する測定光Ｌｓとに分割される。参照光Ｌｒは光路上に設けられたピエゾ素子４０により変調され、参照光Ｌｒと測定光Ｌｓには、僅かな周波数差△ｆが生じる。

ファイバ４２に導光された測定光Ｌｓは、レンズ１９を介してファイバ１５に入射され、ファイバ１５内を伝播し、ファイバ１５先端から射出され、ロッドレンズ１７およびミラー１８を介して被検部へ入射される。被検部に入射された測定光Ｌｓのうち被検部の所定の深度で反射された測定光Ｌｓ’は、ミラー１８、ロッドレンズ１７、ファイバ１５、レンズ１９を介してファイバ４２に帰還せしめられる。ファイバ４２に帰還せしめられた測定光Ｌｓ’は、ファイバカプラ３９において、後述するファイバ４１に帰還せしめられた参照光Ｌｒと合波される。

一方、ピエゾ素子４０で変調された後の参照光Ｌｒは、ファイバ４１を通過し光路遅延部３３の集光レンズ４４を介して、参照光ミラー４５に入射し、この参照光ミラー４５で反射され再度集光レンズ４４を透過して、ファイバ４１に帰還せしめられる。ファイバ４１に帰還せしめられた参照光Ｌｒはファイバカプラ３９で、上述した測定光Ｌｓ’と合波される。

ファイバカプラ３９で合波された測定光Ｌｓ’および参照光Ｌｒは、再び同軸上に重なり、測定光Ｌｓ’と参照光Ｌｒが干渉して干渉光Ｌｃと、ファイバ４１から射出され、レンズ４９およびダイクロイックミラー４８を介して、光検出器４７ａへ入射する。

参照光Ｌｒおよび測定光Ｌｓ’は、可干渉距離の短い低コヒーレンス光であるため、低コヒーレンス光が測定光Ｌｓと参照光Ｌｒに分割されたのち、測定光Ｌs（Ｌｓ’）がファイバカプラ３９に到達するまでの光路長が、参照光Ｌｒがファイバカプラ３９に到達するまでの光路長に等しい場合に両光が干渉し、この干渉する両光の周波数差（△ｆ）で強弱を繰り返すビート信号が発生する。

光検出器４７ａでは、干渉光Ｌｃから上記ビート信号の光強度を検出し、ヘテロダイン検出を行い、被検部の所定深度より反射された測定光Ｌｓ’の強度を検出し、光断層情報生成部５４へ出力する。

なお、波長７５０nmの測定光Ｌｓが被検部へ照射されると、被検部からは波長７７０nm〜９００nmの蛍光が発せられる。しかし、この蛍光は、ダイクロイックミラー４７により直角方向へ反射されるため光検出器４７ａへ入射することはない。

光断層情報生成部５４では、測定光Ｌｓ’の強度に基づいて、光断層情報を生成し、制御部５２へ出力する。その後、参照光ミラー４５は、駆動部４６により、その光軸方向（図中水平方向）に移動され、参照光Ｌｒがファイバカプラ３９に到達するまでの光路長が変化する。このため参照光Ｌｒと干渉する測定光Ｌｓ（Ｌｓ’）の光路長も変化するので、被検部の断層情報を取得する深度も変化する。このように深度を僅かずつ変化させながら、光断層情報を繰り返し取得する。各照射点において、被検部の表面から深さ２ｍｍ程度まで光断層情報を取得する。なお、光路遅延部３３の駆動部４６は、制御部５２へ接続され、光路長の情報は逐次制御部へ出力されている。

１点における光断層情報の取得が終了すると、センタレスモータ２４により回転シース１２を僅かに回転させることにより測定光Ｌｓの照射方向を移動させ、再度その照射点における光断層情報を取得する。このようにして、ファイバ１５の長手方向を軸としたラジアル走査を行い、被検部を輪切りにした状態の光断層画像を取得する。

制御部５２では、光路長と、センタレスモータ２２の回転角度と、光断層情報生成部５４から出力される光断層情報に基づいて、ラジアル光断層画像を生成し、モニタ７０へ出力する。モニタ７０には、図２の（Ｂ）に示すような被検部の表面から深さ２ｍｍ程度までの光断層画像が表示される。解像度は、光源３６から射出される低コヒーレンス光の波長およびコヒーレンス長により変化するが、必要であれば数μｍまで上げることができる。

さらに、超音波変調光断層画像および蛍光断層画像を取得して表示する際の動作について説明する。制御部５２の制御により、超音波信号処理部５１から超音波信号が発振され、超音波トランスデューサ１３より、被検部に超音波が照射される。

同時に、低コヒーレンス光が光源部３１から射出される。光源３６から出射された光は、ファイバ４１を伝播し、ファイバカプラ３９を介して、ファイバ４２を、プローブ１０の方向へ伝播する。ファイバ４２を伝播した光は、レンズ１９を介してファイバ１５に入射され、ファイバ１５内を伝播し、ファイバ１５先端から射出され、ロッドレンズ１７およびミラー１８を介して被検部へ照射される。

この際、被検部には超音波が照射されている。このため、被検部においては弾性波が光に対して屈折率分引を形成する。すなわち、被検部において組織の粗密状態が形成される。このような場合には、光が被検部を進行すると、組織の粗密状態が光に対して作用し、光が変調される。この変調された光（反射光）を解析処理することにより、光が照射された被検部の断層情報を取得することができる。超音波の作用を受けた被検部で反射された超音波変調光は、ミラー１８、ロッドレンズ１７、ファイバ１５、レンズ１９を介してファイバ４２に帰還せしめられ、ファイバ４２の他端から射出され、レンズ４９で集光され、ダイクロイックミラー４８を透過し、光検出器４７ａに入射する。光検出器４７ａは、超音波変調光の強度を検出する。

制御部５２の制御により、光検出器４７ａの出力は、超音波変調光断層情報生成部５５へ出力される。なお、超音波変調光断層情報生成部５５へは、超音波信号処理部５１から超音波信号が出力されている。超音波変調光断層情報生成部５５では、超音波信号および光検出器４７ａで検出された反射光の強度に基づいて、超音波変調光断層情報を生成する。なお、超音波信号の発振タイミングが既知であるため、反射光を１回検出するのみで、被検部の表面から、深さ５ｍｍ〜１０ｍｍ程度までの超音波変調断層情報を取得することができる。また、解像度は、超音波の発振周波数や、光の集光度等により変化するが、必要であれば数十μｍまで上げることができる。

また、被検部には、予め蛍光薬剤が付与されているため、被検部に光が照射されると、被検部からは波長帯域７７０nm〜９００nmの蛍光が発せられる。また被検部には超音波が照射されているため、被検部では組織の粗密状態が形成されている。このような状態で、蛍光が被検部から発せられると、組織の粗密状態が蛍光に対して作用し、蛍光が変調される。この変調された蛍光、すなわち超音波変調蛍光は、反射光（超音波変調光）と同様に、ファイバ１５およびファイバ４２を伝播し、ファイバ４２から射出され、レンズ４９により集光される。超音波変調蛍光は、波長帯域が７７０nm〜９００nmであるため、ダイクロイックミラー４８で反射され、光検出器４７ｂに入射する。光検出器４７ｂは、超音波変調蛍光の光強度を検出し、超音波変調光断層情報生成部５５へ出力する。超音波変調光断層情報生成部５５では、超音波信号および光検出器４７ｂで検出された超音波変調蛍光の強度に基づいて、超音波変調蛍光断層情報を生成する。なお、超音波信号の発振タイミングが既知であるため、反射光を１回検出するのみで、被検部の表面から深さ５ｍｍ〜１０ｍｍ程度までの超音波変調蛍光断層情報を取得することができる。また、解像度は、超音波の発振周波数や、光（励起光）の集光度等により変化するが、必要であれば数十μｍまで上げることができる。

１点における超音波変調光断層情報および超音波変調蛍光断層情報の取得が終了すると、センタレスモータ２４により回転シース１２を僅かに回転させることにより光の照射方向を移動させ、再度その照射点における超音波変調光断層情報および超音波変調蛍光断層情報を取得する。このようにして、ファイバ１５の長手方向を軸としたラジアル走査を行い、被検部を輪切りにした状態の超音波変調光断層情報および超音波変調蛍光断層情報を取得する。

制御部５２では、センタレスモータ２２の回転角度と、超音波変調光断層情報生成部５５から出力される超音波変調光断層情報に基づいて、ラジアル光断層画像を生成し、モニタ７０へ出力する。モニタ７０には、図２の（Ｃ）に示すような超音波変調光断層画像が表示される。また、制御部５２では、同時に、センタレスモータ２２の回転角度と、超音波変調光断層情報生成部５５から出力される超音波変調蛍光断層情報に基づいて、ラジアル蛍光断層画像を生成し、モニタ７０へ出力する。モニタ７０には、図２の（Ｄ）に示すような蛍光断層画像が表示される。蛍光断層画像では、被検部に腫瘍がある場合には、その腫瘍の位置や大きさ等が画像化される。

さらに、制御部５２は、超音波変調光断層画像と蛍光断層画像とを重畳させ、図３に示すような重畳画像を生成し、モニタ７０へ表示することもできる。超音波変調光断層画像と蛍光断層画像とは、同時に取得されているため、画像位置あわせを容易に行うことができる。観察者はこのような重畳画像を観察することにより、被検部の断層形状と、蛍光薬剤の分布状態、すなわち腫瘍の有無や大きさなど同時に知ることができる。

さらに、光断層画像と、超音波変調光断層画像と、超音波断層画像を組合わせ、さらに蛍光断層画像を重畳した合成断層画像（ラジアル）を取得して表示する際の動作について説明する。

まず、被検部の光断層画像と、超音波変調光断層画像と、蛍光断層画像と、超音波断層画像とを取得する。上述のように個々にラジアル断層画像を取得してもよいが、まず被検部の所定の点に関し、光断層情報と、超音波変調光断層情報と、超音波変調蛍光断層情報と、超音波断層情報とを取得し、その後回転シース１２を僅かに回転させて次の点で各断層情報を取得することを繰り返し、回転シース１２の一回転で、４種類の断層画像を取得してもよい。なお、超音波断層情報と、超音波変調光断層情報および超音波変調蛍光断層情報とは、同時に取得してもよい。

各断層画像を一旦不図示の記憶部へ記憶した後、制御部５２は、光断層画像から、被検部の低深度領域（表面から深さ２ｍｍ程度まで）の断層画像である低深度断層画像を選択し、超音波変調光断層画像から被検部の中深度領域（深さ２ｍｍ程度から、深さ５ｍｍ〜１０ｍｍ程度まで）の断層画像である中深度断層画像を選択し、超音波断層画像から被検部の高深度領域（深さ５ｍｍ〜１０ｍｍ程度から３０ｍｍまで）の断層画像である高深度断層画像を選択し、低深度断層画像と中深度断層画像と高深度断層画像とを合成し、さらに、蛍光断層画像を重畳して、合成断層画像を生成して、モニタ７０へ出力する。モニタ７０には、図４の（Ａ）に示すようなラジアル合成断層画像が表示される。

この合成断層画像では、図３の（Ｂ）に示すように被検部の表面化から２ｍｍ程度までの低深度領域は、光断層画像取得手段により取得した解像度数μｍの高解像度断層画像で表示し、２ｍｍ程度から、５ｍｍ〜１０ｍｍ程度までの中深度領域は、超音波変調光断層画像手段により取得した解像度数十μｍの断層画像で表示し、５ｍｍ〜１０ｍｍ程度から３０ｍｍまでの高深度領域は、超音波変調断層画像手段により取得した解像度数百μｍの断層画像で表示することができ、この合成断層画像の観察者は、組織の形状等を容易に観察することができる。また、蛍光断層画像が重畳されているため、腫瘍の有無や大きさなども同時に知ることができる。

さらに、ラジアル走査およびリニア走査を繰り返し、複数枚の連続した蛍光断層画像を取得し、該複数枚の連続した蛍光断層画像に、像回復処理などの解析処理を施し、３次元蛍光断層画像を生成し、モニタ７０へ表示することもできる。観察者は、被検部の状態をより容易に観察することができる。

以上の説明で明らかなように、本実施の形態の蛍光断層画像取得装置は、被検部へ超音波と励起光を同時に照射し、超音波の作用を受けた前記被検部から発せられる超音波変調蛍光に基づいて、被検部の蛍光断層画像を取得する蛍光断層画像取得手段を備えたことにより、被検部の表面から深さ数ｍｍ程度まで、高い解像度（上限数十μｍ）で蛍光断層画像を取得することができる。このため、例えば被検部に予め腫瘍親和性を有する蛍光薬剤を付与されている場合であれば、被検部における腫瘍の有無、あるいは腫瘍の位置や大きさ等を蛍光断層画像を観察することにより知ることができる。

なお、上記実施の形態においては、ラジアル合成断層画像を生成したが、リニア走査により各断層画像を取得して、リニア合成断層画像を取得して表示してもよい。また、ラジアル走査とリニア走査を組み合わせることにより３次元断層画像を取得して、３次元合成断層画像を生成してもよい。

さらに、本実施の形態においてはプローブへ各断層画像の取得手段を組み込んだが、内視鏡挿入部本体に、各断層画像の取得手段を組み込んだものとすることもできる。

本発明による断層画像取得装置の実施形態の概略構成図光断層画像、超音波変調光断層画像、超音波変調蛍光断層画像、超音波断層画像の説明図重畳断層画像の説明図合成断層画像の説明図

符号の説明

１０プローブ
１２回転シース
１３超音波トランスデューサ
１５ファイバ
１６外筒
１７ロッドレンズ
１８ミラー
２１ベアリング
２２センタレスモータ
２４リニア駆動装置
３０光学ユニット
３１光源部
３２ファイバ結合光学系
３３光路遅延部
３４光検出部
４７ａ、４７ｂ光検出器
４８ダイクロイックミラー
５０信号処理ユニット
５１超音波信号処理部
５２制御部
５５超音波変調光断層情報生成部
７０モニタ

Claims

被検部へ第１の超音波と励起光を同時に照射し、前記第１の超音波の作用を受けた前記被検部から発せられる超音波変調蛍光に基づいて、前記被検部の蛍光断層画像を取得する蛍光断層画像取得手段を備え、
前記蛍光断層画像取得手段が、複数枚の上記蛍光断層画像から３次元蛍光断層画像を生成する３次元蛍光断層画像生成手段を備えたものであることを特徴とする蛍光断層画像取得装置。
被検部へ第１の超音波と励起光を同時に照射し、前記第１の超音波の作用を受けた前記被検部から発せられる超音波変調蛍光に基づいて、前記被検部の蛍光断層画像を取得する蛍光断層画像取得手段と、
前記被検部へ第２の超音波と第１の光とを同時に照射し、前記第２の超音波の作用を受けた前記被検部で反射した超音波変調反射光に基づいて、前記被検部の超音波変調光断層画像を取得する超音波変調光断層画像取得手段を備えたことを特徴とする蛍光断層画像取得装置。
被検部へ第１の超音波と励起光を同時に照射し、前記第１の超音波の作用を受けた前記被検部から発せられる超音波変調蛍光に基づいて、前記被検部の蛍光断層画像を取得する蛍光断層画像取得手段と、
前記被検部へ第２の光を照射し、前記被検部で反射した前記第２の光の反射光に基づいて前記被検部の光断層画像を生成する光断層画像生成手段を備えたことを特徴とする蛍光断層画像取得装置。
被検部へ第１の超音波と励起光を同時に照射し、前記第１の超音波の作用を受けた前記被検部から発せられる超音波変調蛍光に基づいて、前記被検部の蛍光断層画像を取得する蛍光断層画像取得手段と、
前記被検部へ第３の超音波を照射し、前記被検部で反射した前記超音波の反射波に基づいて前記被検部の超音波断層画像を生成する超音波断層画像生成手段を備えたことを特徴とする蛍光断層画像取得装置。