JP6044012B2 - 検出対象部位の検出システム - Google Patents

Description

本発明は、検出対象部位を正確に検知するためのシステムであって、特に、腹腔鏡下で手術する際に病変部を正確に検出するためのシステムに関するものである。

近年、腹部に３、４ヶ所の小さな穴をあけてカメラと手術器具を挿入し、モニターに映し出された腹腔内の様子を見ながら器具を操作して行う腹腔鏡下手術がひろく普及してきている。この腹腔鏡下手術は、開腹手術に比べてキズの痛みが少なく、癒着が起こりにくく、また、入院期間も開腹手術に比べて短期間で済むことから、早期の社会復帰が可能である等の利点があり、今後、需要は増加するものと考えられる。

腹腔鏡下手術は開腹手術と違い、消化管等の内側の病変部を直接視認或いは触診することができないことから、切除すべき病変部の位置を消化管等の外側から視認できるようにする必要があり、従来より様々な方法が用いられている。

例えば、特別な検出装置を用いない方法としては、点墨法が知られている。この点墨法は、内視鏡を消化管内に挿入し、消化管内側の病変部周辺の粘膜下に無菌の墨汁を極少量注射して点状の目印を入れ、注入した墨を消化管の外側に浸潤させることで、消化管の外側から切除範囲を視認できるようにする方法である。しかしながら、この方法では、粘膜下に注入した墨が、消化管の外側に浸潤する間に横方向に広がってしまい、切除すべき部位が正確に把握できない場合がある。

また、消化管内に設置したマーカーを、消化管の外側から視認する比較的簡単な方法として、クリップ法が知られている（特許文献１参照）。このクリップ法は、消化管内に内視鏡を挿入して病変部或いはその近傍にクリップを取り付け、消化管の外側の照射部から近赤外光を照射し、クリップからの反射光を光センサーで検知し、クリップの取り付け部位を同定する方法である。

この方法に用いられるクリップとしては、上記特許文献１の他、内部に光源部を備えたもの、或いは、所定の波長の励起光が照射されると蛍光を発光する蛍光マーカーを備え、消化管の外側に設けられた励起光源からの励起光が消化管を通して蛍光マーカーに照射さることで蛍光を発光するもの（特許文献２参照）等が知られている。

また、励起光が照射されることで蛍光を発光するマーカーについて、発光した蛍光の生体透過率は可視光波長領域より近赤外波長領域の方が高いことから、近赤外波長領域の蛍光を発光するナノサイズの半導体粒子（ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅ、ＣｄＳ、ＩｎＡｓなど）が中心（Ｃｏｒｅ）をなす蛍光量子ドット、シアニン系蛍光染料（Ｃｙ３、Ｃｙ５、Ｃｙ５．５、Ｃｙ７など）、ＢＯＤＩＰＹ系蛍光染料（ＢＯＤＩＰＹ ６３９／６５０−Ｘ ＳＴＰ ｅｓｔｅｒ）などが知られている（特許文献３参照）。

一方、発光した蛍光を撮像する手段としては、一般的にＣＣＤ撮像素子が用いられている。近赤外波長領域の光は可視領域ではなく通常視覚的には観察できないため、ＣＣＤで撮像された蛍光は画像処理手段により可視化処理される。そして、可視光を腹腔内に照射して反射した光を撮像した腹腔内の可視画像と合成され、術者が切除すべき病変部の位置を腹腔内の可視画像と共に視認できるようになっている。

ところで、蛍光マーカーが発光する蛍光の波長領域と腹腔内を可視化するために照射される光の波長領域は異なっている。そのため、ＣＣＤ撮像素子を用いてそれぞれの光を受光するには、透過波長の異なるフィルターをＣＣＤ撮像素子の前に配置する必要がある（特許文献３参照）。さらに、蛍光マーカーを励起するための励起光は生体を透過して蛍光マーカーに照射されることから、生体透過率の高い波長が望ましく、励起光源と腹腔内を可視化するための照射光源を別々に設けることも可能であるが、その場合には、蛍光マーカーの励起光源及び腹腔内を可視化するための照射光源の発光タイミングと、ＣＣＤ撮像素子の前に配置した透過波長の異なるフィルターを同期させる必要があり、装置が煩雑になるという問題がある。

更に、消化管内の蛍光マーカーから発光した蛍光を撮像するためには、励起光を消化管の外側から内側に透過させ、更に、発光した蛍光は消化管の内側から外側に透過したものが撮像されることから、照射した励起光に対して撮像できる蛍光の効率は非常に悪く、撮像感度が低いという問題がある。

特開２００５−２０４６９４号公報 特開２００５−２１８６８０号公報 特開２０１１−５２２７号公報

本発明者は、蛍光の撮像感度を向上させるために鋭意研究を行ったところ、蛍光の撮像感度の問題は、励起光及び蛍光の消化管に対する低い透過率の問題に加え、（１）一般的にＣＣＤが撮像できる波長範囲は可視光領域〜１１００ｎｍ程度までとされているが、ＣＣＤの撮像感度はゆるやかな山型のピーク特性を持つことから、近赤外波長領域の撮像感度は比較的低いこと、（２）近赤外波長領域の波長を撮像する際には、通常、可視光波長領域をカットし近赤外波長領域のみを通過する光学フィルターを設けるが、ＣＣＤ撮像素子が撮像できる波長領域の感度のピークは、近赤外波長領域より短波長領域側にあるため、光学フィルターを設けても、散乱光等の影響により本来撮像されないはずである可視光波長領域も撮像されてしまうこと、（３）励起光の光量を大きくすることで蛍光の発光量を大きくしようとしても、励起光量の増加により本来撮像されないはずである散乱光も増加し、その結果バックグランドが大きくなる、等の原因により、蛍光の撮像感度が向上しないことを新たに発見した。

本発明は、上記新たな発見に基づいてなされた発明であり、腹腔内を可視化するための撮像素子と、蛍光物質が発光する蛍光を撮像するための撮像素子を別々に設け、蛍光を撮像するための撮像素子の撮像可能な波長領域λ２の下限をλ２_MIN、照明手段が照射する照明光及び励起光の波長領域λ１の上限をλ１_Maxとした場合、λ１_Max＜λ２_MINの関係とすることで、波長透過フィルター等の同期を必要とせず、且つ、蛍光の撮像感度が向上することを新たに見出した。本発明はこれらの新知見に基づいて成されたものであり、本発明の目的は、蛍光の撮像感度の優れた検出対象部位の検出システムを提供することである。

本発明は、以下に示す、検出対象部位の検出システムに関する。

（１）検出対象部位を照射する照明光及び励起光を照射する照明手段、
前記励起光を受光することで蛍光を発する無機系の蛍光物質、
検出対象部位で反射した照明光を撮像する第１の撮像手段、
前記蛍光物質が発する蛍光を撮像する第２の撮像手段、を少なくとも含み、
前記照明手段が照射する照明光及び励起光の波長領域λ１の上限をλ１_Max、前記第２の撮像手段が撮像できる波長領域λ２の下限をλ２_MIN、とした場合、
λ１_Max＜λ２_MIN
の関係を満たすことを特徴とする検出対象部位の検出システム。
（２）前記第２の撮像手段が撮像できる波長領域λ２は、撮像手段が有する感度領域であることを特徴とする前記（１）に記載の検出対象部位の検出システム。
（３）前記λ２が８５０〜１７００ｎｍであることを特徴とする前記（１）又は（２）に記載の検出対象部位の検出システム。
（４）前記第２の撮像手段がＩｎＧａＡｓカメラ、ゲルマニウムカメラ、ビジコンカメラから選ばれることを特徴とする前記（１）〜（３）の何れか１に記載の検出対象部位の検出システム。
（５）前記蛍光物質が、Ｙｂイオン、Ｎｄイオン、Ｅｒイオンから選ばれる少なくとも１種を含むことを特徴とする前記（１）〜（４）の何れか１に記載の検出対象部位の検出システム。
（６）前記照明手段の照明光及び励起光を照射するための光源が、別々の光源であることを特徴とする前記（１）〜（５）の何れか１に記載の検出対象部位の検出システム。
（７）前記第１の撮像手段がＳｉカメラであることを特徴とする前記（１）〜（６）の何れか１に記載の検出対象部位の検出システム。

本発明は、蛍光物質が発する蛍光を撮像する撮像手段、及び腹腔内で反射した可視光を撮像する撮像手段を別々に設け、且つ照明手段が照射する照明光及び励起光の波長領域λ１の上限をλ１_Max、蛍光を撮像する撮像手段が撮像できる波長領域λ２の下限をλ２_MIN、とした場合、λ１_Max＜λ２_MINの関係とすることで、蛍光の撮像手段は散乱光を撮像せず蛍光のみを撮像できることから、蛍光の撮像感度を向上させることができる。
また、蛍光物質が発する蛍光を撮像する撮像手段、及び腹腔内で反射した可視光を撮像する撮像手段を別々に設けることで、波長透過フィルター、及び該波長透過フィルターと励起光及び照明光との同期手段を設ける必要が無く、システムを簡単且つ小型化することが可能である。

図１は、本発明の検出対象部位の検出システムの概略を示す図である。 図２は、生体に対する光の透過度を示すグラフである。 図３は、本発明の実施例及び比較例の実験系の概略を示す図である。 図４は、写真代用図面で、実施例１（照明光下ハム０枚）の（１）Ｓｉカメラ及び（２）ＩｎＧａＡｓカメラの撮像写真である。 図５は、写真代用図面で、実施例２（励起光２００ｍＡ、ハム０枚）の（１）Ｓｉカメラ及び（２）ＩｎＧａＡｓカメラの撮像写真である。 図６は、写真代用図面で、実施例３（励起光２００ｍＡ、ハム１０枚）の（１）Ｓｉカメラ及び（２）ＩｎＧａＡｓカメラの撮像写真である。 図７は、写真代用図面で、実施例４（励起光５００ｍＡ、ハム１０枚）の（１）Ｓｉカメラ及び（２）ＩｎＧａＡｓカメラの撮像写真である。 図８は、写真代用図面で、実施例５（励起光３００ｍＡ、照明光、ハム１枚、蛍光物質有）の（１）励起光○：照明光○、（２）励起光○：照明光×、（３）励起光×：照明光○、（４）励起光×：照明光×、の条件における、Ｓｉカメラ及びＩｎＧａＡｓカメラの撮像写真である。 図９は、写真代用図面で、実施例６（励起光３００ｍＡ、照明光、ハム３枚、蛍光物質有）の（１）励起光○：照明光○、（２）励起光○：照明光×、（３）励起光×：照明光○、（４）励起光×：照明光×、の条件における、Ｓｉカメラ及びＩｎＧａＡｓカメラの撮像写真である。 図１０は、写真代用図面で、比較例１（励起光３００ｍＡ、照明光、ハム１枚、蛍光物質無）の（１）励起光○：照明光○、（２）励起光○：照明光×、（３）励起光×：照明光○、（４）励起光×：照明光×、の条件における、Ｓｉカメラ及びＩｎＧａＡｓカメラの撮像写真である。 図１１は、写真代用図面で、比較例２（励起光３００ｍＡ、照明光、ハム３枚、蛍光物質無）の（１）励起光○：照明光○、（２）励起光○：照明光×、（３）励起光×：照明光○、（４）励起光×：照明光×、の条件における、Ｓｉカメラ及びＩｎＧａＡｓカメラの撮像写真である。

本発明の検出対象部位の検出システムは、消化管内に挿入した内視鏡の先端から照明光及び励起光を照射し、消化管内の病変部を特定するための蛍光を撮像することで消化管内の病変部の位置を視認するためのシステムや、腹腔鏡下手術の際に、消化管の内側の病変部の位置を消化管の外側から正確に検出するシステム等に有効である。以下に、腹腔鏡下手術に用いる場合の例について、図面を参照して説明する。

図１は、検出対象部位の検出システム１０の全体の概略構成を示すもので、検出対象部位を照射する照明光及び蛍光物質を励起するための励起光を照射する照明手段１１、前記励起光を受光することで励起され蛍光を発する蛍光物質１２、検出対象部位で反射した照明光を撮像する第１の撮像手段１３、蛍光物質１２が発する蛍光を撮像する第２の撮像手段１４を少なくとも有している。

本発明の検出対象部位の検出システムを用いて腹腔鏡下手術をする場合、先ず、胃や大腸等の消化管１５内に図示しない内視鏡を挿入し、腫瘍等の病変部１６の周囲に、内視鏡を用いて蛍光物質１２を取りつける。蛍光物質１２を取りつけた後は、内視鏡を消化管から引き抜き、蛍光物質１２の取り付けが完了する。

次に、腹壁１７の外部から腹腔内にトロカール等の導入管１８を挿入する。導入管には、検出対象部位を照射する照明光及び蛍光物質を励起するための励起光を照射する照明手段１１が取り付けられており、光ファイバー等により、照明手段からの光は導入管１８の先端から腹腔内に照射される。

照射された光の内、検出対象部位を照射する照明光は、消化管１５の表面で反射され、反射された光は、腹壁１７の外部から腹腔内に挿入された別のトロカール等の導入管１９の先端へ導入され、第１の撮像手段１３により撮像される。

一方、照射された光の内、蛍光物質を励起するための励起光は、消化管１５を透過し蛍光物質１２に照射され、蛍光物質１２は蛍光を発光する。発光した蛍光は消化管１５を透過して腹腔側に出て、腹壁１７の外部から腹腔内に挿入されたトロカール等の導入管１９の先端へ導入され、蛍光を撮像する第２の撮像手段１４により撮像される。なお、導入管１９の先端から導入された反射光及び蛍光は、別々の光ファーバー等により第１の撮像手段１３及び第２の撮像手段１４に導入されてもよいし、導入管１９の先端から導入された光軸上に、赤外線を透過し可視光を反射するコールドミラーを設け、それぞれの撮像手段に導光してもよい。

第２の撮像手段１４により撮像された光が近赤外波長領域の場合、手術者は病変部を視認することはできない。その為、図示しない画像処理手段により近赤外波長領域の画像が可視化処理される。また、可視化処理された近赤外波長領域の画像と、第１の撮像手段１３により撮像された可視画像とを重ね合わせ、図示しないモニター上に表示されるようにしてもよい。

以下、本発明の、検出対象部位を照射する照明光及び励起光を照射する照明手段１１、前記励起光を受光することで蛍光を発する蛍光物質１２、検出対象部位で反射した照明光を撮像する第１の撮像手段１３、蛍光物質が発する蛍光を撮像する第２の撮像手段１４について、更に詳しく説明する。

照明手段１１は、検出対象部位を照射して可視画像を得ることができる波長領域の照明光、及び蛍光物質を励起できる波長領域を含む励起光を照射できるものであれば特には限定されないが、図２に示すように、生体を透過する光は、可視光領域の波長より近赤外領域の波長の方が、生体の透過率が高い。つまり、近赤外波長領域の光は、生体に吸収され難いことから、より高いエネルギーの光を照射しても生体への影響は少なく、消化管１５を透過して蛍光物質１２に到達できる光量が増加でき、その結果、発光する蛍光量も多くなることから、照明手段１１は、近赤外波長領域である７８０〜１３００ｎｍ程度の励起光を照射できるものが好ましく、また、蛍光物質も後述するように、近赤外領域の波長で励起される物質の方がより好ましい。

照明手段１１は、上記の近赤外領域及び可視光領域の波長を含むものであれが、ハロゲンランプ、ＬＥＤ等の単一の光源からの光をそのまま照射してもよいし、所望の波長領域のみ通過する光学フィルターを介して照射することで、所望の波長のみを照射するようにしてもよい。また、レーザ光を用いても良い。

また、照明手段１１は、可視光波長領域の光源と、励起用の近赤外波長領域の光源を別々に設け、別々の導入管１８を介して腹腔内に照射してもよいし、それぞれの光源からの光を導光する光ファイバーを同一の導入管１８に挿入し腹腔内に照射してもよいし、可視光波長領域の光源からの照明光と近赤外波長領域の光源からの励起光を、光カップラー等を用いて合成して腹腔内に照射してもよい。また、近赤外波長領域の励起光は生体に吸収され難いことから、可視光波長領域の照明光の光量に比べ、励起光の光量を多くするよう制御してもよい。

可視光波長領域の光源としては、白色ＬＥＤ、ハロゲンランプ等が挙げられ、近赤外波長領域の光源としては、ＬＥＤ、半導体レーザー等が挙げられる。

本発明の照明手段１１で照射される波長領域は、励起光の生体透過率の観点からは１３００ｎｍ程度までが好ましいが、照明手段１１から実際に照射される波長領域λ１の上限をλ１_Max、蛍光物質が発する蛍光を撮像する第２の撮像手段１４が撮像可能な波長領域λ２の下限をλ２_MINとした場合、λ１_Max＜λ２_MINの関係を満たす必要がある。

これは、上記のとおり、従来から多用されているＣＣＤ撮像素子は短波長側の感度が高いことから、例え、可視光波長領域の光をカットし近赤外波長領域の波長のみ透過する光学フィルターを設けたり、励起光の光量を大きくしたとしても、散乱光等の影響により本来撮像されない波長の光も撮像され、その結果、バックグランドが大きくなり、蛍光を撮像する撮像手段の撮像感度は向上しないためである。そのため、第２の撮像手段１４は、光学フィルター等を設けなくても撮像手段そのものが、蛍光物質が励起され発光する蛍光の波長領域には感度があるが、照明手段１１による波長領域には感度が無いことが望ましい。

第２の撮像手段１４は、上記のλ１_Max＜λ２_MINの関係を満たすものであれば特に制限はされない。しかしながら、蛍光物質を励起して蛍光を発するためには、λ１は近赤外領域の波長を含むことが好ましく、λ２_MINは、λ１_Maxより更に長波長である必要があることから、第２の撮像手段１４は、８５０〜１７００ｎｍ程度の波長に感度があり、且つ８５０ｎｍ以下の波長には感度がないものが望ましく、具体的には、ＩｎＧａＡｓカメラ、ゲルマニウムカメラ、ビジコンカメラ等が挙げられる。第２の撮像手段１４は、照明手段１１から照射される波長領域には感度が無いため、第２の撮像手段１４で蛍光を撮像する際には光学フィルターを特に設ける必要はないが、λ１_Maxとλ２_MINの波長が近い場合は、可能な限りバックグラウンド光を低減するため、第２の撮像手段１４の前に照明手段１１から照射される波長領域をカットする光学フィルターを設けてもよい。

一方、第１の撮像手段１３は、可視光波長領域に感度があれば特に制限は無く、例えば、Ｓｉ系のＣＣＤ、ＣＭＯＳカメラ等が挙げられる。第１の撮像手段１３で可視光波長領域を撮像する際には、所望の波長領域のみを透過する光学フィルターを適宜設ければよい。

蛍光物質１２は、消化管等の透過率を考えた場合、１０００〜１２００ｎｍ程度の波長の蛍光を発光することが望ましい。更に、上記のとおり、照明手段１１から実際に照射される波長領域λ１の上限をλ１_Max、蛍光を撮像する第２の撮像手段１４が撮像可能な波長領域λ２の下限をλ２_MINとした場合、λ１_Max＜λ２_MINの関係を満たす必要があり、λ１_Maxとλ２_MINの差が大きいほど、第２の撮像手段１４に混入する散乱光の影響が少なくなる。

蛍光物質１２としては、例えば、Ｙｂイオン、Ｎｄイオン、Ｅｒイオン等の無機系イオンが挙げられる。これらの無機系の蛍光物質は、臨床の場で従来からよく用いられているインドシアニングリーン等の有機系蛍光物質と比較して、励起するために必要な励起光の波長と発光した蛍光の波長との差を適切に設定でき、更に、無機系であるため生体内に吸収され難く安全性が高いため、有機系の蛍光物質より好ましい。

上記無機系の蛍光物質は、単独或いは組み合わせて用いることができる。また、液体でも固体でも用いることができる。液体で用いられる場合、無機系の蛍光物質を溶解する液体は、生体への安全性が高く且つ生体内でゲル化する等により拡散され難い液体であれば特に限定されず、例えば、コラーゲン（１型）等が挙げられる。無機系の蛍光物質を溶解した液体は、注射針等を用いて消化管の病変部周辺に注射されればよい。

また、液体に溶解された無機系の蛍光物質は、消化酵素等で腐食されず、且つ、励起光及び蛍光を通す材料である、ＡＢＳ樹脂、軟質塩化ビニル樹脂、ポリアミド及びポリエステルなどのプラスチック材料で作成されたカプセル内に密封して用いられてもよい。この場合、無機系の蛍光物質を溶解する液体は、直接生体に接触しないため、蛍光物質を溶解できる液体であって上記カプセルを腐食しないものであれば特に限定されないが、カプセル破損等による生体への安全性を考慮すると、生理食塩水用等、生体に無害である液体がより好ましい。

上記カプセルは、該カプセルにクリップやリング等を設け、消化管に取り付けられてもよいし、生体接着剤を用いて、消化管に直接付着されてもよい。

また、固体で用いられる場合は、母体材料であるガラス（非晶質）等の中に上記無機系の蛍光物質を含有させることで形成することができ、例えば、ガラス中にＹｂイオン、Ｎｄイオン、Ｅｒイオンを添加することで形成することができる。ガラス中にＹｂイオンを添加する場合は、ガラス中にＹｂ_２Ｏ_３を添加すればよく、ガラス中にＮｄイオンを添加する場合は、ガラス中にＮｄ_２Ｏ_３を添加すればよく、ガラス中にＥｒイオンを添加する場合は、ガラス中にＥｒ_２Ｏ_３を添加すればよい。上記のイオンを組み合わせて用いる場合は、例えば、ガラス中にＹｂ_２Ｏ_３、Ｎｄ_２Ｏ_３、Ｅｒ_２Ｏ_３から選ばれる少なくとも２種を添加すればよい。母体となるガラスには、例えば、Ｂｉ_２Ｏ_３及びＢ_２Ｏ_３からなるガラスを用いることができ、具体的な製造方法は、特開２００８−１８５３７８号公報に開示されているように公知である。

得られた無機系の蛍光物質を有するガラスは、微粒子状にされ、液体の場合と同様、プラスチック材料で作成されたカプセル内に密封され、該カプセルにクリップやリング等を設け、消化管に取り付けられてもよいし、生体接着剤を用いて、消化管に直接付着されてもよい。

また、カプセル等に封入するのではなく、無機系の蛍光物質を有するガラスそのものを用いてもよい。例えば、生体接着剤を用いて、ペレット状又は微粒子状にされた蛍光物質を消化管に直接付着させてもよいし、０．１〜１０μｍ程度まで微粒子化された蛍光物質をコラーゲン等に縣濁し、注射針等を通じて、消化管の病変部周辺に注射しゲル化させてもよい。

以下に実施例を掲げ、本発明を具体的に説明するが、この実施例は単に本発明の説明のため、その具体的な態様の参考のために提供されているものである。これらの例示は本発明の特定の具体的な態様を説明するためのものであるが、本願で開示する発明の範囲を限定したり、あるいは制限することを表すものではない。

＜蛍光物質の作成＞
Ｎｄ、ＹｂＮｄを含む蛍光物質を、以下の手順で作製した。
（Ｎｄを含む蛍光物質）
Ｎｄ_２Ｏ_３が１ｍｏｌ％、Ｂｉ_２Ｏ_３が４９．５ｍｏｌ％、Ｂ_２Ｏ_３が４９．５ｍｏｌ％となるように原料粉末を秤量し、アルミナ坩堝に投入した。続いて、大気雰囲気の電気炉を用いて１２５０℃で１０分間溶融した。その後、融液を鋳型に流し出し、直径６ｍｍのＮｄを含む蛍光物質（以下「Ｎｄマーカー」と記載する。）を作製した。作製したＮｄマーカーは、８５０〜９５０ｎｍ及び１０３０〜１１３０ｎｍの蛍光を示した。

（ＹｂＮｄを含む蛍光物質）
Ｙｂ_２Ｏ_３が１ｍｏｌ％、Ｎｄ_２Ｏ_３が４ｍｏｌ％、Ｂｉ_２Ｏ_３が４７．５ｍｏｌ％、Ｂ_２Ｏ_３が４７．５ｍｏｌ％となるように原料粉末を秤量し、アルミナ坩堝に投入した。続いて、大気雰囲気の電気炉を用いて１２５０℃で１０分間溶融した。その後、融液を鋳型に流し出し直径６ｍｍのＹｂＮｄを含む蛍光物質（以下「ＹｂＮｄマーカー」と記載する。）を作製した。作製したＹｂＮｄマーカーは、９００〜１１３０ｎｍの蛍光を示した。

＜実験系＞
図３は、本実施例で用いた実験系の概略を示す図で、各符号と用いた装置は以下のとおりである。
１０１ 励起光ガイド：ＭＯＬＩＴＥＸ社、ＬＧＣ１−５Ｌ
１０２ 励起光源：浜松ホトニクス社製、Ｌ１０４５２−０４、波長８０８ｎｍ
１０３ 照明光ガイド：ＭＯＬＩＴＥＸ社、ＬＧＣ１−５Ｌ
１０４ 照明光源：林時計工業社製、ＬＡ−１００ＵＳＷ、ハロゲンランプ
１０５ 蛍光物質：上記のとおり作成されたＮｄマーカー、ＹｂＮｄマーカー
１０６ 遮蔽物：ハム、厚さ約１ｍｍ／枚
１０７ コールドミラー：ＭＢＭ−ＶＩＳ−ＮＩＲ
１０８ ＩＲ８５フィルター：ＩＴＦ−５０Ｓ−８５ＩＲ
１０９ Ｓｉカメラ：ＡＣＴＲＡＹ社製、ＡＲＴＣＭ １５０Ｐ−５
（又は Ｅｌｅｃｔｒｏｏｐｔｉｃ，Ｌｔｄ製、ＣＯＮＴＥＲ ＩＲ）
１１０ ＩｎＧａＡｓカメラ：浜松ホトニクス社製、Ｃ１０６３３−１３

先ず、Ｓｉカメラ及びＩｎＧａＡｓカメラの、近赤外波長領域の感度の違いを調べた。なお、以下の実施例１〜４では、各カメラの撮像条件を同じにするため、図３のコールドミラーを除去し、Ｓｉカメラ（ＣＯＮＴＥＲ ＩＲ）で撮像する場合には、ＩｎＧａＡｓカメラの場所にＳｉカメラを設置した。図３の１０５の蛍光物質として、上記Ｎｄマーカー（Ｎｄ：１ｍｏｌ％）を左側、上記ＹｂＮｄマーカー（Ｙｂ：１ｍｏｌ％、Ｎｄ：４ｍｏｌ％）を右側に、３ｃｍ程度離して配置した。励起光源の強度、遮蔽物のハムの枚数を以下のとおり変えながら、蛍光の撮像を行った。

（実施例１）
ハムを０枚、励起光源を０ｍＡで蛍光の撮像を行った。なお、蛍光物質を視認できるように、蛍光灯の照明下で撮像を行った。図４（１）は、Ｓｉカメラの撮像結果を示す写真で、図４（２）は、ＩｎＧａＡｓカメラの撮像結果を示す写真である。Ｓｉカメラと比較して、ＩｎＧａＡｓカメラでは、Ｎｄマーカー及びＹｂＮｄマーカーの蛍光がより強く撮像された。ハムが無い状態で撮像された蛍光に違いがあることから、近赤外波長領域では、ＳｉカメラよりＩｎＧａＡｓカメラの方が、感度が高いことが確認された。なお、上記で合成された蛍光物質は、近赤外波長（約８０８ｎｍ）以外にも、可視光波長（約５３０、５９０ｎｍ）にも励起波長のピークがあることから、蛍光灯により励起された蛍光を撮像したものである。

（実施例２）
ハムを０枚、励起光源を２００ｍＡで蛍光の撮像を行った。図５（１）は、Ｓｉカメラの撮像結果を示す写真で、図５（２）は、ＩｎＧａＡｓカメラの撮像結果を示す写真である。何れのカメラも強い蛍光が撮像された。

（実施例３）
ハムを１０枚、励起光源を２００ｍＡで蛍光の撮像を行った。図６（１）は、Ｓｉカメラの撮像結果を示す写真で、図６（２）は、ＩｎＧａＡｓカメラの撮像結果を示す写真である。Ｓｉカメラでは蛍光は撮像されず、散乱光と思われる薄い明かりが撮像された。一方、ＩｎＧａＡｓカメラでは蛍光が撮像された。

（実施例４）
ハムを１０枚、励起光源を５００ｍＡで蛍光の撮像を行った。図７（１）は、Ｓｉカメラの撮像結果を示す写真で、図７（２）は、ＩｎＧａＡｓカメラの撮像結果を示す写真である。Ｓｉカメラでは蛍光は撮像されず、散乱光と思われる強い明かりが撮像された。一方、ＩｎＧａＡｓカメラでは、実施例３の励起光源２００ｍＡの場合と比較して、強い蛍光が撮像された。

上記の実施例１〜４により、近赤外波長領域の蛍光を撮像するには、Ｓｉカメラより、ＩｎＧａＡｓカメラを用いることが好ましいことがわかる。また、励起光の強度をあげても、散乱光による影響が無く、蛍光の撮像特性が優れていることが明らかとなった。これは、励起光の波長ではＩｎＧａＡｓカメラの感度が小さく、蛍光物質の波長ではＩｎＧａＡｓカメラの感度が大きいためである。

実施例１〜４では、ＩｎＧａＡｓカメラの感度を確認するため、励起光源のみを用いて蛍光の撮像を行ったが、実際の腹腔鏡下手術では、励起光源及び照明光源を同時に用いる場合があるので、以下に、励起光源及び照明光源を同時に用いた際の蛍光の撮像を行った。

図３に示す光学系で、蛍光物質として、上記のＹｂＮｄマーカーを１個、スケールメーターの上に置いた。なお、上記実施例１〜４では、ＳｉカメラとしてＣＯＮＴＥＲ ＩＲを用いたが、以下の実施例では、ＡＲＴＣＭ １５０Ｐ−５を用いた。また、以下の実施例においては、励起光源の強度は３００ｍＡでオン又はオフ、ハロゲンランプは単にオン又はオフを行った。なお、以下において、オンは「○」、オフは「×」で表すこともある。

（実施例５）
蛍光物質の上にハム１枚を乗せ、励起光源とハロゲンランプを、（１）励起光○：照明光○、（２）励起光○：照明光×、（３）励起光×：照明光○、（４）励起光×：照明光×、の４通りの組み合わせで照射し、それぞれを、Ｓｉカメラ及びＩｎＧａＡｓカメラで撮像した。図８は、それぞれぞれの組み合わせの撮像結果を示すもので、（１）〜（４）の左側はＳｉカメラでの撮像結果、右側はＩｎＧａＡｓカメラの撮像結果を示す。

（実施例６）
ハムを３枚にした以外は、実施例５と同様に実施した。図９は、それぞれぞれの組み合わせの撮像結果を示すもので、（１）〜（４）の左側はＳｉカメラでの撮像結果、右側はＩｎＧａＡｓカメラの撮像結果を示す。

（比較例１）
蛍光物質を使用しない以外は実施例５と同様に実施した。図１０は、それぞれぞれの組み合わせの撮像結果を示すもので、（１）〜（４）の左側はＳｉカメラでの撮像結果、右側はＩｎＧａＡｓカメラの撮像結果を示す。

（比較例２）
蛍光物質を使用しない以外は実施例６と同様に実施した。図１１は、それぞれぞれの組み合わせの撮像結果を示すもので、（１）〜（４）の左側はＳｉカメラでの撮像結果、右側はＩｎＧａＡｓカメラの撮像結果を示す。

実施例５、６、及び比較例１、２から明らかなように、本発明のシステムを用いて、ハムの下に蛍光物質を配置して照明光及び励起光を照射すると、ハムの光源側は鮮明な可視画像として得られるとともに、ハムを介して光源と反対側に設けられた蛍光物質が発する蛍光についても、非常に高感度で撮像できることが確認された。

本発明に係る検出対象部位の検出システムにより、消化管内の病変部の位置の迅速かつ正確な同定及び手術時間の短縮や切除部範囲の最小化が可能となるため、病院や救急センターなどの医療機関や大学医学部などの研究機関、教育機関において、消化管の病変部の手術サポートシステムとして利用が可能である。

Claims (7)

1. 検出対象部位を照射する照明光及び励起光を照射する照明手段、
   前記励起光を受光することで蛍光を発する無機系の蛍光物質、
   検出対象部位で反射した照明光を撮像する第１の撮像手段、
   前記蛍光物質が発する蛍光を撮像する第２の撮像手段、を少なくとも含み、
   前記照明手段が照射する照明光及び励起光の波長領域λ１の上限をλ１_Max、前記第２の撮像手段が撮像できる波長領域λ２の下限をλ２_MIN、とした場合、
   λ１_Max＜λ２_MIN
   の関係を満たすことを特徴とする検出対象部位の検出システム。
2. 前記第２の撮像手段が撮像できる波長領域λ２は、撮像手段が有する感度領域であることを特徴とする請求項１に記載の検出対象部位の検出システム。
3. 前記λ２が８５０〜１７００ｎｍであることを特徴とする請求項１又は２に記載の検出対象部位の検出システム。
4. 前記第２の撮像手段がＩｎＧａＡｓカメラ、ゲルマニウムカメラ、ビジコンカメラから選ばれることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の検出対象部位の検出システム。
5. 前記蛍光物質が、Ｙｂイオン、Ｎｄイオン、Ｅｒイオンから選ばれる少なくとも１種を含むことを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の検出対象部位の検出システム。
6. 前記照明手段の照明光及び励起光を照射するための光源が、別々の光源であることを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の検出対象部位の検出システム。
7. 前記第１の撮像手段がＳｉカメラであることを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載の検出対象部位の検出システム。