JP4648683B2

JP4648683B2 - 内視鏡システム

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Publication number: JP4648683B2
Application number: JP2004324699A
Authority: JP
Inventors: 浩平池谷; 三文福山
Original assignee: Hoya Corp
Current assignee: Hoya Corp
Priority date: 2004-11-09
Filing date: 2004-11-09
Publication date: 2011-03-09
Anticipated expiration: 2024-11-09
Also published as: JP2006130183A

Description

本発明は、電子内視鏡を通じて撮像した腫瘍部位の画像をモニター上に表示しながら、同内視鏡の鉗子チャネルに挿通されたレーザプローブを用いて患部をレーザ治療することができる内視鏡システムに、関する。

内視鏡を通じて患者の体腔内に導入されたレーザ光を用いて、当該患者の体腔内壁に生じた腫瘍部位を治療する診断・治療法として、ＰＤＤ（Photodynamic Diagnosis：光線力学的診断）及びＰＤＴ（Photodynamic Therapy：光線力学的治療）が開発されている。これらＰＤＤ及びＰＤＴは、例えばヘマトポルフィリン誘導体のような物質が腫瘍に親和性を有すのに加えて、特定波長の光（以下、「ＰＤＤ用レーザ光」という）によって励起されると特定波長の蛍光を発するとともに、特定波長のレーザ光（以下、「ＰＤＴ用レーザ光」という）を照射されると殺細胞作用を生じることを利用した診断・治療法である（なお、このような性質を持った物質は、一般的に、「腫瘍親和性光感受性物質」と呼ばれている）。

具体的には、ＰＤＤ及びＰＤＴによる診断・治療を行う場合には、術者は、予め患者に腫瘍親和性光感受性物質を投与して、当該患者の腫瘍部位にこの腫瘍親和性光感受性物質を蓄積させておく。しかる後に、患者の体腔内に電子内視鏡の体腔内挿入部を挿入して、腫瘍部位と思しき部位に上記特定波長（紫外域）のＰＤＤ用レーザ光を照射する。すると、腫瘍部位に蓄積した腫瘍親和性光感受性物質が蛍光を発するので、この体腔内挿入部の先端に組み込まれた対物レンズを通じて撮像素子によって撮像された映像（蛍光画像）内では、腫瘍部位のみが明るく映り込むことになる。このようにして腫瘍部位を確認した術者は、次に、この電子内視鏡の鉗子チャネルにレーザプローブを挿入して、蛍光を発している腫瘍部位にその先端を向けて、このレーザプローブを通じてＰＤＴ用レーザ光を照射する。すると、腫瘍部位に蓄積している腫瘍親和性光感受性物質は、ＰＤＴ用レーザ光の作用によって一重項酸素などの活性酸素を生成して、腫瘍部位の細胞に対して殺細胞作用を及ぼすのである。その間、術者は、モニタ上に表示されている映像を観察しているので、腫瘍部位から発している蛍光が消えると、腫瘍部位に対する治療が完了したと判断して、ＰＤＴ用レーザ光の照射を停止することができる。

このように、ＰＤＤ及びＰＤＴによる診断・治療では、ＰＤＴ用レーザ光を照射しながら腫瘍部位を蛍光観察しなければならないが、蛍光のみの像を撮像素子の受光面に形成するには、それ以外の高エネルギー光であるＰＤＤ用レーザ光及びＰＤＴ用レーザ光が、撮像素子に入射しないようにする必要がある。そのため、従来ＰＤＤ及びＰＤＴのために開発された内視鏡システムでは、ＰＤＤ用レーザ光をカットするためのＰＤＤ用レーザ光カットフィルタの他、ＰＤＴ用レーザ光をカットするためのレーザカットフィルタを、対物レンズと撮像素子との間の光路内に介在させなければならなかった。
特開２０００−１８９５２７号公報

しかしながら、図１１に示すように、ＰＤＴ用レーザ光は多くの場合可視光であり、上述したレーザカットフィルタは、かかるＰＤＴ用レーザ光の波長のみでなく、不可避的に、その周囲の波長領域の光をも減衰させてしまう。その結果、撮像素子に入射する光は、ＰＤＴ用レーザ光の波長近傍が欠落したものとなるので、白色光を被検部に照射する通常観察時において、この撮像素子によって得られる画像は、色再現性に劣るものとならざるを得ない。特に、ＰＤＴ用レーザ光としては赤色レーザ光が用いられることが多いので、赤色光成分が他の色成分に比較して圧倒的に多い体腔内を観察するための内視鏡としては、致命的である。しかも、対物レンズと撮像素子との間に複数枚の光学フィルターを組み込もうとすると、内視鏡の体腔内挿入部の先端部が、不可避的に大きくなってしまう。

そこで、本発明は、対物レンズと撮像装置との間にPDT用レーザカットフィルタを設けることなく、ＰＤＤ及びＰＤＴによる診断・治療が可能となり、そのため、通常観察時における色再現性が向上するとともに体腔内挿入部の先端部のサイズを抑えることができる内視鏡システムの提供を、課題とする。

上記の課題を解決するために案出された本発明による内視鏡システムは、腫瘍親和性光感受性物質が蓄積した腫瘍部位に励起光を照射することによってこの腫瘍部位から生じた蛍光を撮像するとともに、この腫瘍部位に対して治療用レーザ光を照射することによって治療を行うための内視鏡システムであって、被写体の像を形成する対物光学系をその体腔内挿入部の先端に備えるとともに、前記体腔内挿入部の先端に開口した鉗子チャンネル，及び、前記体腔内挿入部の先端へ光を導光して前記対物光学系の被写体に当該光を照射するライトガイドを内蔵した電子内視鏡と、前記ライトガイドに対して前記励起光を導入する光源部と、前記対物光学系によって形成された被写体の像を所定単位期間毎に撮像して１フレームが第１フィールドと第２フィールドからなる画像信号に変換して出力する撮像装置と、前記対物光学系と前記撮像装置との間で前記励起光のみを遮断する励起光カットフィルタと、前記鉗子チャンネルに挿入されるレーザプローブと、間欠的に前記レーザプローブに前記治療用レーザ光を導入する治療用レーザ装置と、前記撮像装置から出力される各フレームにおける前記第１フィールドの画像信号及び前記第２フィールドの画像信号を、それぞれモニタ上の異なる領域に同時に表示可能な画像処理部と、を備え、内視鏡システムの治療動作モードが前記腫瘍部位に対して治療用レーザ光を照射するＰＤＴモードであって且つ照明動作モードが前記被写体に前記励起光を照射するＰＤＤモードである場合に、前記第１フィールドに相当する期間にのみ前記治療用レーザ装置が該レーザプローブに該治療用レーザ光を導入し、前記第２フィールドに相当する期間に前記光源部が前記ライトガイドに前記励起光を導入することを特徴とする。

以上のように構成された本発明の内視鏡システムによると、腫瘍親和性光感受性物質が投与された腫瘍部位に対しては、撮像素子が撮像する所定単位期間の単位で間欠的に、レーザプローブによって導光された治療用レーザ装置からの治療用レーザ光照射される。従って、治療用レーザ光が照射されていない単位期間内に撮像素子から出力された画像信号は、治療用レーザ光による影響を全く受けない。従って、本発明の内視鏡システムでは、対物光学系から撮像装置に至る光路上に、治療用レーザ光を遮断するためのレーザカットフィルタを設置する必要がない。従って、内視鏡挿入部の外径が大きくなることが防止されているとともに、ライトガイドに白色光を導入することによって通常観察を行う場合においても、撮像装置から出力される画像信号によって表示される通常観察画像は、色再現性が優れたものとなる。

以上に説明したように、本発明の内視鏡システムによれば、対物レンズと撮像装置との間にレーザカットフィルタを設けなくてもＰＤＤ及びＰＤＴによる診断・治療が可能となる。その結果、通常観察時における色再現性が向上するとともに、体腔内挿入部の先端部のサイズを抑えることができる。

次に、添付図面に基づいて、本発明を実施するための形態を、説明する。

図１は、本発明の実施の形態である内視鏡システムの外観図である。図１に示されるように、この内視鏡システムは、電子内視鏡１０，光源プロセッサ装置２０，及び、モニター６０を、備えている。

電子内視鏡１０は、通常の電子内視鏡に蛍光観察用の改変を加えたものであり、体腔内に挿入されるために細長く形成されている体腔内挿入部１０ａ，その体腔内挿入部１０ａの先端部分を湾曲操作するためのアングルノブ等を有する操作部１０ｂ，操作部１０ｂと光源プロセッサ装置２０とを接続するためのライトガイド可撓管１０ｅ，及び、このライトガイド可撓管１０ｅの基端に設けられたコネクタ１０ｄを、備えている。

図２の概略図に示すように、体腔内挿入部１０ａの先端面には、配光レンズ１１及び対物レンズ１２が夫々嵌め込まれた照明窓及び撮影窓が形成されている。そして、この体腔内挿入部１０ａの内部には、対物レンズ（対物光学系）１２によって形成された被検部の像を撮影する撮像素子（カラーＣＣＤ）１３，この撮像素子１３から出力された画像信号を増幅するケーブルドライバ１５，対物レンズ１２を透過した光から後述するＰＤＤ用レ
ーザ光に相当する波長成分を除去するための励起光カットフィルタ１４が、組み込まれている。これら撮像素子１３及びケーブルドライバ１５が、前記対物光学系によって形成された被検部の像を所定単位時間毎に撮像して１フレームが２フィールドからなる映像信号に変換して出力する撮像装置に、該当する。

撮像素子１３に制御信号を伝達するための制御信号ケーブル１８ａ，この撮像素子１３から出力されてケーブルドライバ１５によって処理された画像信号を伝送するための画像信号ケーブル（各走査線に沿ってＲ［赤］，Ｇ［緑］，Ｂ［青］の各画素から夫々読み出したＲＧＢの各画像信号を夫々伝送するための３系統の信号線を含む信号ケーブル）１８ｂは、体腔内挿入部１０ａ，操作部１０ｂ及びライトガイド可撓管１０ｅ内を引き通されて、コネクタ１０ｄの端面に設けられた電気コネクタ１９に接続されている。

これら信号ケーブル１８ａ，ｂと並行して、操作部１０ｂ及びライトガイド可撓管１０ｅ内には、石英ファイバからなるライトガイドファイババンドル１６が引き通されている。このライトガイドファイババンドル１６の先端は、体腔内挿入部１０ａの先端部内において配光レンズ１１に対向し、その基端は、コネクタ１０ｄの端面から突出した金属製のパイプ（図示略）内に挿入されて固定されている。

さらに、操作部１０ｂから体腔内挿入部１０ａの先端まで、鉗子チャンネル１０ｃが引き通されている。この鉗子チャンネル１０ｃの先端は、体腔内挿入部１０ａの先端面にて開口し、その基端は、操作部１０ｂの側面に突出形成された鉗子口１０ｆに連通することによって開口している。この鉗子チャンネル１０ｃには各種の処置具を挿入可能であるが、その一つが、光源プロセッサ装置２０に内蔵されている後述のＰＤＴ装置４０に接続されているレーザプローブ４１である。このレーザプローブ４１は、多数の光ファイバーを束ねることによって形成されている。

また、操作部１０ｂの側面には、電気スイッチである複数のスコープボタン１７（図２では一つのみ表示）が設けられている。これらスコープボタン１７が生じるオン／オフ信号は、操作部１０ｂ及びライトガイド可撓管１０ｅ内を引き通されたスイッチ信号ケーブル１８ｃを通じて、コネクタ１０ｄの端面に設けられた電気コネクタ１９に伝達される。

光源プロセッサ装置２０は、電子内視鏡１０のライトガイドファイババンドル１６の端面に照明光（白色光）及びＰＤＤ用レーザ光を選択的に導入する機能，及び、電子内視鏡１０の電気コネクタ１９を通じてケーブルドライバ１５から受信した画像信号に対して画像処理を行うことによってビデオ信号を生成してモニタ６０へ出力する機能を基本的な機能として備えているとともに、上述したレーザプローブ４１にＰＤＴ用レーザ光を供給するＰＤＴ装置４０を付加的構成として内蔵している。

この光源プロセッサ装置２０の筐体の正面のパネルには、電子内視鏡１０のパイプ１９がその外面側から挿入される筒であるソケット２０ａが、設けられている。このソケット２０ａに穿たれた貫通孔は、光源プロセッサ装置２０の内部空間に通じている。この光源プロセッサ装置２０の内部空間内には、ソケット２０ａの中心軸（即ち、ソケット２０ａに挿入されたライトガイドファイババンドル１６の中心軸）の延長線に沿って順番に、集光レンズ２８，ビームスプリッタ２９，ロータリーシャッタ３２，絞り３６，及び、ランプ３３が、配置されている。

集光レンズ２８は、その光軸に沿ってビームスプリッタ２９側から入射してきた平行光をソケット２０ａに挿入されたライトガイドファイババンドル１６の基端面に集光するレンズである。

ランプ３３は、ランプ用電源３９によって電源電流が供給されて白色光を発光する電球（図示略）と、この電球から発散光として発した白色光を平行光にするためのレンズ又はリフレクター（図示略）とを備えている。その結果として、ランプ３３は、白色光を、集光レンズ２８の光軸に沿った平行光として、ビームスプリッタ２９を通して集光レンズ２８に向けて射出する。

ビームスプリッタ２９は、集光レンズ２８の光軸に対して４５度傾けて配置されている。このビームスプリッタ２９は、ランプ３３からの白色光を透過するとともに、集光レンズ２８の光軸に対して垂直な方向からの光を、集光レンズ２８の光軸に沿って反射して当該集光レンズ２８に入射させるハーフミラーである。

これらランプ３３とビームスプリッタ２９との間に介在しているロータリーシャッタ３２は、円形の板からなり、第１モータ３４によって回転自在に保持されている。図３は、ロータリーシャッタ３２をランプ３３側から見た状態を示す図である。この図に示すように、ロータリーシャッタ３２には、中心角が１８０度である扇状（１／２の円環状）の開口３２ａが穿たれており、このロータリーシャッタ３２の回転に伴って、開口３２ａの径方向における中央を集光レンズ２８の光軸が相対的に通過する。第１モータ３４は、シャッタ用駆動制御回路３５に制御されることによって、後述する通常観察モード下では、開口３２ａを白色光が通過する位置でロータリーシャッタ３２を停止させ、後述するＰＤＤモードでは、１フレーム相当期間に１回転するようにロータリーシャッタ３２を回転駆動する。

また、ランプ３３とロータリーシャッタ３２との間に配置された絞り３６は、絞り用駆動制御回路３８によって制御された第２モータ３７によって回動されることによって、白色光の光路に対して任意量だけ挿入される板であり、ライトガイドファイババンドル１６に入射する白色光の光量を調整する。

一方、ビームスプリッタ２９によって９０度折り曲げられた集光レンズ２８の光軸上には、順番に、コリメータレンズ３１，及び、ＰＤＤ用光源３０が、配置されている。ＰＤＤ用光源３０は、レーザ用駆動制御回路２２によって電源電流が供給されてＰＤＤ用レーザ光として機能する特定波長のレーザ光を射出する半導体レーザーである。図４は、このＰＤＤ用光源３０から射出されるＰＤＤ用レーザ光の波長分布と電子内視鏡１０の体腔内挿入部１０ａの先端に内蔵されるＰＤＤ用レーザ光カットフィルタ１４の透過特性とを併せて示すグラフである。この図４に示されるように、ＰＤＤ用レーザ光の波長は、ＰＤＤ用レーザ光カットフィルタ１４の透過波長帯域の外にあり、このＰＤＤ用レーザ光によって励起された腫瘍親和性光感受性物質が発する蛍光の波長帯域は、ＰＤＤ用レーザ光カットフィルタ１４の透過波長帯域に含まれている。

コリメータレンズ３１は、ＰＤＤ用光源３０から発散光として発したＰＤＤ用レーザ光を平行光に変換する正レンズである。

以上の光学構成により、ランプ３３から射出された白色光は、ロータリーシャッタ３２の開口３２ａが集光レンズ２８の光軸上に位置している時には、このロータリーシャッタ３２を通過して、ビームスプリッタ２９を透過して集光レンズ２８に入射する。一方、ＰＤＤ用光源３０から発したＰＤＤ用レーザ光は、コリメータレンズ３１によって平行光に変換された後に、ビームスプリッタ２９によって反射されて集光レンズ２８に入射する。これら白色光及びＰＤＤ用レーザ光は、更にライトガイド１６及び配光レンズ１１を通じて被検部に照射される。

光源プロセッサ装置２０の筐体の正面側パネルには、ライトガイドファイババンドル１６がソケット２０ａに挿入された状態において電気コネクタ１９を構成する各端子と夫々導通する多数の電極からなる電気ソケット２３が、設けられている。これら電気コネクタ１９及び電気ソケット２３を通じて、制御信号ケーブル１８ａは、撮像素子制御駆動回路２５に接続され、画像信号ケーブル１８ｂは前段信号処理回路２６に接続され、スイッチ信号ケーブル１８ｃは、システムコントローラ２４に接続される。

撮像素子制御駆動回路２５は、上述したシャッタ用駆動制御回路３５，レーザ用駆動制御回路２２，前段信号処理回路２６，ＰＤＴ装置４０とともに、タイミングコントローラ２１に接続されている。このタイミングコントローラ２１は、更に、第１メモリ４２，第２メモリ４３，後段信号処理回路４４に接続されている。また、システムコントローラ２４には、上述したシャッタ用駆動制御回路３５，ランプ用電源３９，レーザ用駆動制御回路２２，及び、ＰＤＴ装置４０が、接続されている。また、前段信号処理回路２６には、上述したタイミングコントローラ２１の他、絞り駆動制御回路３８，第１メモリ４２，及び、第２メモリ４３が、接続されている。

タイミングコントローラ２１は、撮像素子制御駆動回路２５，シャッタ用駆動制御回路３５，レーザ用駆動制御回路２２，前段信号処理回路２６，ＰＤＴ装置４０，第１メモリ４２，第２メモリ４３，後段信号処理回路４４に対して、これらの動作を互いに同期させるための同期信号（各フレーム及び各フィールドの先頭タイミングを夫々示す信号）を供給する。

撮像素子制御駆動回路２５は、撮像素子１３を駆動して画像信号を出力させるための垂直同期信号を各フレームの周期毎に出力する回路であり、この光源プロセッサ装置２０に主電源が投入されている間中、タイミングコントローラ２１からの同期信号が示すタイミングで、撮像信号に垂直同期信号を供給し続ける。

ＰＤＴ装置４０は、システムコントローラ２４からの指示によって励起する図示せぬ固体レーザ装置を内蔵し、この固体レーザ装置が励起することによって発したＰＤＴ用レーザ光を、図示せぬ集光光学系を介してレーザプローブ４１に導入する治療用レーザ装置である。

システムコントローラ２４は、複数のスコープボタン１７に対する操作の組合せに応じて、光源プロセッサ装置２０全体の動作モードを、通常観察モード，ＰＤＤモード，ＰＤＤモード且つＰＤＴモード，通常観察モード且つＰＤＴモードに、切り換える。なお、通常観察モード及びＰＤＤモードは、ライトガイドファイババンドル１６への光の導入のしかたについての動作モード（照明動作モード）であり、ＰＤＴモードは、ＰＤＴ装置４０がレーザプローブ４１にＰＤＴ用レーザ光を導入するか否かについての動作モード（治療動作モード）である。

そして、システムコントローラ２４は、その照明動作モードが通常観察モードであると、ランプ用電源３９に対して、ランプ３３から白色光を射出させるとともに、シャッタ用駆動制御回路３５に対して、白色光が開口３２ａを通過する位置でロータリーシャッタ３２を停止させる（但し、レーザ用駆動制御回路２２に対してはＰＤＤ用光源３０からのＰＤＤ用レーザ光の発光を禁じる）。すると、ランプ３３から射出された白色光は、ロータリーシャッタ３２の開口３２ａを通過して、ビームスプリッタ２９を透過して集光レンズ２８に入射し、ライトガイドファイババンドル１６及び配光レンズ１１を通じて被検部に照射され続ける。この間に撮像素子１３から前段信号処理回路２６に入力される画像信号は、各フレームにおける両フィールドが、ともに、白色光の反射光により結像された被検部の可視像を示す画像信号（以下、「通常観察画像信号」という）となる。

また、同期手段としてのシステムコントローラ２４は、その照明動作モードが通常観察モードからＰＤＤ観察モードに切り替わると、シャッタ用駆動制御回路３５に対して、各フレームにおける第１フィールドに相当する期間のみ開口３２ａが白色光の光路を通過するとともに第２フィールドに相当する期間のみ白色光を遮断する位相及び周期でロータリーシャッタ３２を回転させるとともに、レーザ用駆動制御回路２２に対して、ロータリーシャッタ３２が白色光を遮断している間のみＰＤＤ用光源３０からＰＤＤ用レーザ光を射出させる。すると、白色光とＰＤＤ用レーザ光とが交互に、集光レンズ２８に入射し、更にライトガイド１６及び配光レンズ１１を通じて被検部に照射される。この間に撮像素子１３から前段信号処理回路２６に入力される画像信号は、各フレームにおける第１フィールドが、通常観察画像信号となり、同第２フィールドが、ＰＤＤ用レーザ光によって励起された腫瘍親和性光感受性物質から発した蛍光により結像された被検部の蛍光像を示す画像信号（以下、「ＰＤＤ画像信号」という）となる。これら集光レンズ２８，ビームスプリッタ２９，ロータリーシャッタ３２，ランプ３３，ＰＤＤ用光源３０，コリメータレンズ３１，シャッタ用駆動制御回路３５，ランプ用電源３９，レーザ用駆動制御回路２２，タイミングコントローラ２１及びシステムコントローラ２４が、光源部に相当する。

一方、システムコントローラ２４は、その治療動作モードがＰＤＴモードでないと、ＰＤＴ装置４０の動作を停止させておくが、治療動作モードがＰＤＴモードであると、ＰＤＴ装置４０に対して、各フレームの第１フィールドに相当する期間にのみレーザプローブ４１にＰＤＴ用レーザ光を導入させる。すると、白色光が照射されている被検部に対して、このレーザプローブ４１を通じてＰＤＴ用レーザ光が照射され、このＰＤＴ用レーザ光の腫瘍親和性光感受性物質に対する作用により、腫瘍部位の細胞を滅却する。このＰＤＴ用レーザ光照射時に撮像素子１３から前段信号処理回路２６に入力される通常観察画像信号が示す画像（通常観察画像）は、ＰＤＴ用レーザ光に起因してハレーションを起こした状態を示すものとなる。以下、便宜上、ＰＤＴ用レーザ光に起因してハレーションが生じている通常観察画像を、「ＰＤＴ画像」という。

前段映像信号処理回路２６は、撮像素子１３から送られてくるＲＧＢの各画像信号（通常観察画像信号，ＰＤＤ画像信号）に対して所定の処理を施すための回路である。この前段映像信号処理回路２６が各画像信号に施す処理としては、Ａ／Ｄ変換，高周波成分除去，増幅，ブランキング，クランピング，ホワイトバランス，ガンマ補正，アナログデジタル変換，及び、色分離がある。なお、本実施形態においては、モニター６０はＲＧＢモニターであるので、以後の回路においても、ＲＧＢの各画像信号は、互いに並行に処理されることになる。よって、以後においては、単に、「画像信号」と表記するものとする。そして、前段映像信号処理回路２６は、各フレームにおける第１フィールドの画像信号を第１メモリ４２に書き込み、同第２フィールドの画像信号を第２メモリ４３に書き込む。

後段映像信号処理回路４４は、両メモリ４２，４３に新たな画像信号が揃った時点で、両メモリ４２，４３から同時に画像信号を読み出して、第１メモリ４２から読み出した画像信号（通常観察画像信号）に基づく画像（通常観察画像又はＰＤＴ画像）を画面の左半分に表示するとともに、第２メモリ４３から読み出した画像信号（通常観察画像信号又はＰＤＤ画像信号）に基づく画像（通常観察画像，ＰＤＤ画像）を画面の右半分に表示するための画像信号を生成し、この画像信号に対して、デジタルアナログ変換，エンコーディング，及び、インピーダンスマッチング等の処理を施してモニタ６０へ出力する回路である。具体的には、システムコントローラ２４は、通常観察モード且つＰＤＴモードにおいては、図５に示すようなタイミングで白色光及びＰＤＴ用レーザ光を被検部に照射しているので、モニタ６０上では、図６に示すように、左側にＰＤＴ画像が表示されるとともに右側に通常観察画像が表示される。また、システムコントローラ２４は、ＰＤＤモード且つＰＤＴモードにおいては、図７に示すようなタイミングで白色光，ＰＤＤ用レーザ光及びＰＤＴ用レーザ光を被検部に照射しているので、モニタ６０上では、図８に示すように、左側にＰＤＴ画像が表示されるとともに右側にＰＤＤ画像が表示される。また、システムコントローラ２４は、ＰＤＤモード（ＰＤＴモードではない）においては、図９に示すようなタイミングで白色光及びＰＤＤ用レーザ光を被検部に照射しているので、モニタ６０上では、図１０に示すように、左側に通常観察画像が表示されるとともに右側にＰＤＤ画像が表示される。これら前段映像信号処理回路２６，第１メモリ４２，第２メモリ４３，及び後段信号処理回路４４が、画像処理部に相当する。

以上のように構成される本実施形態の内視鏡システムを用いてＰＤＤ及びＰＤＴによる検査・治療を行う場合には、術者は、事前に被検者に対してヘマトポルフィリン誘導体等の腫瘍親和性光感受性物質を投与する。そして、この腫瘍親和性光感受性物質が当該被検者の腫瘍部位に十分に蓄積すると、術者は、電子内視鏡１０のスコープスイッチ１７を適宜操作することによって、光源プロセッサ装置２０の照明動作モードを通常観察モードに設定して（但し、治療動作モードはＰＤＴモードではなく、レーザプローブ４１は鉗子チャンネル１０ｃから抜いたままである）、電子内視鏡１０の体腔内挿入部１０ａを、当該腫瘍が生じている体腔内に挿入する。すると、上述したように、この体腔内挿入部１０ａの照明窓からは白色光が継続的に照射され、モニター６０上には、通常観察画像が左右に並べられて表示される。この際、被写体の表面にて反射した白色光は、その被写体の表面の色に対応した分光特性の光として対物光学系１２に入射し、励起光カットフィルタ１４を介して撮像素子の撮像面に入射する。しかしながら、励起光カットフィルタ１４は、可視帯域の光は全て透過するし、その他に、可視帯域の光を遮断する光学フィルタは対物レンズ１２と撮像素子１３との間に設置されていないので、この撮像素子１３から出力される通常観察画像信号に基づいてモニタ６０上に表示される通常観察画像は、色再現性に優れている。

なお、各フィールド毎の通常観察画像を並べて表示しても解像度の点において不利であるので、この場合（即ち、治療動作モードがＰＤＴモードでない場合）には、後段信号処理回路４４が、両メモリ４２，４３に格納されている各フィールド毎の二つの通常観察画像信号をインターレースすることによって、１フレームで一画面をなす画像信号を合成して、一つの通常画像のみをモニタ６０上に表示することが望ましい。

何れにしても、術者は、モニタ６０上に表示されている通常観察画像を見ながら、電子内視鏡１０を操作することによって、その体腔内挿入部１０ａの先端面を腫瘍部位と思しき体腔内壁に対向させる。

次に、術者は、スコープボタン１７を適宜操作することによって、光源プロセッサ装置２０の照明動作モードをＰＤＤモードに切り換える（但し、治療動作モードは未だＰＤＴモードではない）。すると、上述したように、体腔内挿入部１０ａの照明窓からは、１フィールドに相当する期間毎に白色光とＰＤＤ用レーザ光とが交互に射出され、モニタ６０上には、図１０に示すように、左側に通常観察画像が表示されるとともに、右側にＰＤＤ画像が表示される。このＰＤＤ画像中では、腫瘍部位のみが明るく比較して見える。従って、術者は、左側の通常観察画像と右側のＰＤＤ画像とを見比べることによって、腫瘍部位の位置，大きさ，形状，程度を、正確に認識することができる。

しかる後に、術者は、レーザプローブ４１を電子内視鏡の鉗子孔１０ｆから鉗子チャンネル１０ｃに挿入して、その先端を、腫瘍部位に向ける。そして、スコープボタン１７を適宜操作することによって、光源プロセッサ装置２０の治療モードをＰＤＴモードに切り換える。すると、ＰＤＴ装置４０がＰＤＴ用レーザ光を励起して、このＰＤＴ用レーザ光が、レーザプローブ４１を通じて腫瘍部位に照射される。

上述したように、このＰＤＴ用レーザ光は、照明窓からの白色光の照射と同期して、断続的に照射される。従って、ＰＤＤ用レーザ光照射時には、ＰＤＴ用レーザ光が照射されることはないので、ＰＤＴ用レーザ光を遮断するための光学フィルタが対物レンズ１２と撮像素子１３との間に設置されていなくても、腫瘍親和性光感受性物質からの蛍光による腫瘍部位の像を撮像素子１３が撮像している間に、蛍光よりも遙かにエネルギーが高いＰＤＴ用レーザ光が撮像素子１３の受光面に入射することがない。よって、撮像素子１３は、ＰＤＴ用レーザ光による影響が完全に排除されたＰＤＤ画像信号を出力することができる。その結果、モニタ６０上には、図８に示すように、左側にＰＤＴ用レーザ光を照射していることを示す通常観察画像（即ち、ＰＤＴ画像）が表示されるとともに、右側にＰＤＤ画像が表示される。

従って、術者は、左側の通常観察画像（ＰＤＴ画像）を見ることによって確実にＰＤＴ用レーザ光が腫瘍部位に照射されていることを確認することができるとともに、右側のＰＤＤ画像を見ることによって、ＰＤＴ用レーザ光の照射によって腫瘍部位の細胞が滅却されていく様子（即ち、腫瘍部位の蛍光が弱くなっていく様子）を、観察することができる。その結果、術者は、右側のＰＤＤ画像における腫瘍部位の蛍光が十分に弱くなることを確認すると、腫瘍部位の治療が完了したと判断して、ＰＤＴ用レーザ光を停止させる（即ち、ＰＤＴモードを終了する）ことができる。なお、ＰＤＴモード中にＰＤＤ画像中の蛍光が弱くなると、ＰＤＴ用レーザ光の照射の狙いが判らなくなることがある。そのような場合には、術者は、スコープボタン１７を適宜操作することによって照明モードを通常観察モードに切り換える。すると、上述したように、ＰＤＴ用レーザ光が停止している間にも白色光が被検部に照射されることになるので、図６に示すように、モニタ６０上の右側には通常観察画像が表示される。術者は、この通常観察画像を見ることによって、ＰＤＴ用レーザ光が照射されている部位を確認することができるのである。その結果、ＰＤＴ用レーザ光の照射ミスを防止することができる。

このように、本実施形態による内視鏡システムによると、ＰＤＤによる診断とＰＤＴによる治療を同時進行で行うことができるにも関わらず、電子内視鏡１０体腔内挿入部１０ａの先端に、ＰＤＴ用レーザ光をカットする光学フィルタを設置する必要がないので、当該体腔内挿入部の先端の外径が大きくなることを防止することができるとともに、通常観察時における色再現性が劣化することを防止することができる。

なお、上記実施形態では、ＰＤＤモードでは白色光とＰＤＤ用レーザ光とを交互にライトガイドファイババンドル１６に導入するようにしていたが、ロータリーシャタ３２を常時白色光を遮断する回転位置で停止させるとともに、ＰＤＤ用光源３０から常時ＰＤＤ用レーザ光を射出させることによって常時ＰＤＤ用レーザ光のみをライトガイドファイババンドルに導入するようにしても良い。この場合でも、治療モードをＰＤＴモードとした場合には第１フィールドでしかＰＤＴ用レーザ光はレーザプローブ４１に導入されず、第２フィールドではＰＤＴ用レーザ光はレーザプローブ４１に導入されないので、モニタ６０上では、右側にＰＤＤ画像が表示されるとともに、左側にはＰＤＴ用レーザ光によってハレーションが生じている画像が表示されることとなる。

また、上記実施形態では、ＰＤＴ装置４０は、光源プロセッサ装置２０に組み込まれていたが、ＰＤＴ装置４０は、光源プロセッサ装置２０とは別体の装置とされていても良い。但し、同期手段としてのタイミングコントローラ２１から同期信号がＰＤＴ装置４０に供給される必要がある。

本発明の実施形態による内視鏡システムの外観を示す外観図内視鏡システムの内部構成を示す概略図ロータリーシャッタの正面図ＰＤＤ用レーザ光の分光特性及びレーザ光カットフィルターの透過特性を示すグラフ通常観察モード且つＰＤＴモードにおける各光の照射タイミングを示すタイミングチャート通常観察モード且つＰＤＴモードにおいてモニタ上に表示される画像を示す図ＰＤＤモード且つＰＤＴモードにおける各光の照射タイミングを示すタイミングチャートＰＤＤモード且つＰＤＴモードにおいてモニタ上に表示される画像を示す図ＰＤＤモードにおける各光の照射タイミングを示すタイミングチャートＰＤＤモードにおいてモニタ上に表示される画像を示す図従来のＰＤＴレーザ光用レーザカットフィルタの透過特性及びＰＤＴレーザ光の分光特性を示すグラフ

符号の説明

１０蛍光観察内視鏡
１２対物光学系
１３撮像素子
１４蛍光カットフィルタ
１６ライトガイドファイババンドル
２０光源プロセッサ装置
２１タイミングコントローラ
２４システムコントロール回路
２６前段信号処理回路
２８集光レンズ
２９ビームスプリッタ
３０ＰＤＤ用光源
３１コリメータレンズ
３２ロータリーシャッタ
３３ランプ
４０ＰＤＴ装置
４１レーザープローブ
４４後段信号処理回路

Claims

腫瘍親和性光感受性物質が蓄積した腫瘍部位に励起光を照射することによってこの腫瘍部位から生じた蛍光を撮像するとともに、この腫瘍部位に対して治療用レーザ光を照射することによって治療を行うための内視鏡システムであって、
被写体の像を形成する対物光学系をその体腔内挿入部の先端に備えるとともに、前記体腔内挿入部の先端に開口した鉗子チャンネル，及び、前記体腔内挿入部の先端へ光を導光して前記対物光学系の被写体に当該光を照射するライトガイドを内蔵した電子内視鏡と、
前記ライトガイドに対して前記励起光を導入する光源部と、
前記対物光学系によって形成された被写体の像を所定単位期間毎に撮像して１フレームが第１フィールドと第２フィールドからなる画像信号に変換して出力する撮像装置と、
前記対物光学系と前記撮像装置との間で前記励起光のみを遮断する励起光カットフィルタと、
前記鉗子チャンネルに挿入されるレーザプローブと、
間欠的に前記レーザプローブに前記治療用レーザ光を導入する治療用レーザ装置と、
前記撮像装置から出力される各フレームの画像信号をモニタに表示する画像処理部と、を備え、
内視鏡システムの治療動作モードが前記腫瘍部位に対して治療用レーザ光を照射するＰＤＴモードであって且つ照明動作モードが前記被写体に前記励起光を照射するＰＤＤモードである場合に、前記第１フィールドに相当する期間にのみ前記治療用レーザ装置が該レーザプローブに該治療用レーザ光を導入し、前記第２フィールドに相当する期間にのみ前記光源部が前記ライトガイドに間欠的に前記励起光を導入することを特徴とする内視鏡システム。
前記光源部は前記ライトガイドに対して前記励起光又は白色光を選択的に導入可能であって、且つ、前記画像処理部は、前記撮像装置から出力される各フレームにおける前記第１フィールドの画像信号及び前記第２フィールドの画像信号をそれぞれモニタ上の異なる領域に同時に表示可能であって、
内視鏡システムの治療動作モードが前記ＰＤＴモードであって且つ照明動作モードが前記ＰＤＤモードである場合、前記光源部は更に、各フレームにおける前記第１フィールドに相当する期間にのみ前記白色光を前記ライトガイドに間欠的に導入することを特徴とする請求項１に記載の内視鏡システム。
内視鏡システムの治療動作モードが前記ＰＤＴモードであって且つ照明動作モードが前記被写体に前記白色光を照射する通常観察モードである場合、前記治療用レーザ装置は前記第１フィールドに相当する期間にのみ該レーザプローブに該治療用レーザ光を導入し、前記光源部は前記第１フィールド及び第２フィールドの双方に相当する期間に前記ライトガイドに前記白色光を導入することを特徴とする請求項２に記載の内視鏡システム。
内視鏡システムの治療動作モードが前記ＰＤＴモードではなく且つ照明動作モードが前記ＰＤＤモードである場合、前記光源部は、前記第１フィールドに相当する期間にのみ前記ライトガイドに前記白色光を導入し、前記第２フィールドに相当する期間にのみ前記ライトガイドに前記励起光を導入することを特徴とする請求項２又は３に記載の内視鏡システム。