JPH1057300A

JPH1057300A - 蛍光診断用内視鏡装置

Info

Publication number: JPH1057300A
Application number: JP8217462A
Authority: JP
Inventors: Koichi Furusawa; 宏一古澤; Riyuusuke Adachi; 滝介安達
Original assignee: Asahi Kogaku Kogyo Co Ltd
Current assignee: Pentax Corp
Priority date: 1996-08-19
Filing date: 1996-08-19
Publication date: 1998-03-03
Anticipated expiration: 2016-08-19
Also published as: JP3411759B2

Abstract

(57)【要約】【課題】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。【解決手段】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１１と、照明光源１１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１３と、蓄積制御
信号に応じて画像データを転送する固体撮像素子２２と
その蓄積制御信号を所定の時間間隔で固体撮像素子２２
に送る固体撮像素子制御回路２７，３０とを含んでいて
照明光間欠照射手段１３から被写体に対する照明光の照
射が中断された直後の被写体像を撮像するための蛍光画
像撮像手段と、照明光間欠照射手段１３から被写体に対
して照明光が照射されている間は蛍光画像撮像手段によ
る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２５とを設けた。

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、蓄積制御信号に応じて画像データを転送する固
体撮像素子とその蓄積制御信号を所定の時間間隔で上記
固体撮像素子に送る固体撮像素子制御回路とを含んでい
て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素子手段とを設けたことを特徴と
する。

【０００９】そして、上記照明光間欠照射手段が、上記
照明光源と被写体との間に設けられた第１のシャッタ部
材を有し、上記撮像素子手段が、被写体と上記固体撮像
素子との間に設けられ上記第１のシャッタ部材が閉じら
れた直後に開いて上記固体撮像素子が被写体像を撮像す
ることを許容する第２のシャッタ部材を有していてもよ
い。

【００１０】その場合、上記第１及び第２のシャッタ部
材が、上記所定の時間間隔内に複数回開閉を繰り返すよ
うにしてもよく、上記蛍光画像撮像手段が記憶手段を含
み、上記第１及び第２のシャッタ部材が、上記所定の時
間間隔内に一回のみ開き、上記固体撮像素子から転送さ
れた画像データが上記記憶手段において複数回積算され
たのち画像表示手段に出力されるようにしてもよい。

【００１１】また、上記撮像素子手段が、上記照明光間
欠照射手段により被写体に照明光が照射されている間は
上記固体撮像素子に蓄積される電荷を掃き出す電子シャ
ッタパルス出力手段を有していてもよい。

【００１２】

【発明の実施の形態】図面を参照して本発明の実施の形
態を説明する。図１は、本発明の第１の実施の形態を示
している。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。

【００１３】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。

【００１４】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のシャッタ１３とが配置されており、第１のシ
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のシャッタ１３の駆動回
路である。

【００１５】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を介して例えば電荷結合素子
（ＣＣＤ）を用いた固体撮像素子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。

【００１６】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固体撮像素子
駆動回路２７から送出される。

【００１７】固体撮像素子２２への観察画像投影光路中
には、第２のシャッタ２５が配置されており、第２のシ
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のシャッタ２５の駆動回路である。

【００１８】二つのシャッタ１３，２５の動作は、ＣＰ
Ｕ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、観察モードの切り換えスイッチ操
作等を行うためのキーボード３１が接続されている。

【００１９】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。

【００２０】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。キーボード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。

【００２１】キーボード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。

【００２２】固体撮像素子２５は、６０分の１秒周期で
与えられるタイミングパルス（ＴＧパルス）によって蓄
積と転送を繰り返し、固体撮像素子２５が蓄積を続けて
いる間、第１のシャッタ１３の開閉が４回繰り返され
る。

【００２３】また、第１のシャッタ１３が開いている時
に閉じ、第１のシャッタ１３が閉じている時に開くよう
に、第２のシャッタ２５が第１のシャッタ１３と同期し
て開閉される。

【００２４】なお、固体撮像素子２２の転送タイミング
との同期は、６０分の１秒周期のＴＧパルスに第１のシ
ャッタ１３の最初の開きタイミングを合わせることによ
って行われる。

【００２５】第１のシャッタ１３の開時間Ｔ１は数ms程
度であり、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。

【００２６】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。

【００２７】第１のシャッタ１３が開いている照明期間
中は、第２のシャッタ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、第１のシャッタ１３が閉
じられて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。

【００２８】そこで、第１のシャッタ１３を閉じたら、
蛍光が放射されているうちに、第２のシャッタ２５が開
かれる。すると、被写体１００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２
２の受光面に露光される。第２のシャッタ２５は数msだ
け開いた後に閉じ、それから第１のシャッタ１３を再び
開いて、上述の動作が繰り返される。

【００２９】このようにして固体撮像素子２２で撮像さ
れた蛍光画像の映像信号が、ビデオプロセッサ２３で大
幅に増幅されてテレビモニタ２４に送られ、被写体１０
０の蛍光画像がテレビモニタ２４に表示される。

【００３０】図３ないし図５は、上述の動作を行わせる
ために制御部３０で実行されるソフトウェアプログラム
の内容を示すフローチャートであり、Ｓは処理ステップ
を示す。

【００３１】ここでは、まずＳ１で、キーボード３１に
設けられたメインスイッチがオンであるかどうかを判定
し、オンでない時はそのまま終了する。メインスイッチ
がオンのときは、Ｓ２で、第１と第２の両シャッタ１
３，２５を閉じる等、所定の初期化制御を行ったあと、
Ｓ３で光源ランプ１１を点灯させる。

【００３２】次いでＳ４で、キーボード３１の蛍光観察
スイッチの状態を判定し、蛍光観察スイッチがオンでな
い場合は、Ｓ５で、第１と第２のシャッタ１３，２５を
開き、Ｓ６でメインスイッチの状態を判定する。

【００３３】そして、メインスイッチがオンでない時は
そのまま終了し、メインスイッチがオンのときは、Ｓ７
で蛍光観察スイッチがオンかどうかを判定して、オンで
ないときはＳ６から繰り返す。

【００３４】Ｓ７で蛍光観察スイッチがオンのときは、
Ｓ８で第１と第２のシャッタ１３，２５を閉じてＳ９へ
移行する。また、Ｓ４で蛍光観察スイッチがオンの場合
は、そこからＳ９に移行する。

【００３５】Ｓ９においては、固体撮像素子駆動回路２
７から固体撮像素子２２に対してＴＧパルスが出された
かどうかを判定し、パルスが出ていない時はＳ９の判定
を繰り返す。

【００３６】固体撮像素子２２に対してＴＧパルスが出
されたら、Ｓ１０でカウンターを「１」にしてから、Ｓ
１１〜Ｓ１３で第１のシャッタ１３をＴ１時間だけ開い
て閉じる。

【００３７】第１のシャッタ１３が閉じたら、Ｓ１４〜
Ｓ１６で第２のシャッタ２５をＴ２時間だけ開いて閉じ
る。なお、第１のシャッタ１３の開き時間Ｔ１と第２の
シャッタ２５の開き時間Ｔ２は、（Ｔ１＋Ｔ２）≒２４
０分の１秒に設定されている。

【００３８】第２のシャッタ２５が閉じたら、Ｓ１７で
カウンターが「４」に達していたらＳ４まで戻ってそこ
から繰り返し、カウンターが「４」に達していないとき
は、Ｓ１８でカウンター値に「１」を加算してＳ１１か
ら繰り返す。

【００３９】このようにして、第２のシャッタ２５が開
く度に、被写体１００の蛍光像が固体撮像素子２２にお
いて撮像され、その画像がテレビモニタ２４に表示され
る。ただし、第２のシャッタ２５は毎秒２４０回開閉さ
れるが、実際の撮像コマ数は毎秒６０である。

【００４０】図６は、本発明の第２の実施の形態の回路
ブロック図であり、画像データを一時的に格納するため
のメモリ２８がビデオプロセッサ２３に設けられてい
る。内視鏡１や光源装置１０の構成は図示が省略されて
いるが、第１の実施の形態と同じである。

【００４１】図７は、第２の実施の形態の動作を示すタ
イムチャートであり、ＴＧパルスが２４０分の１秒毎に
与えられて、第１と第２のシャッタ１３，２５が一回開
閉するごとに、固体撮像素子２２における撮像データの
蓄積と転送が行われる。

【００４２】図８ないし図１１は、第２の実施の形態の
制御部３０で実行されるソフトウェアの内容を示すフロ
ーチャートであり、Ｓ２１〜Ｓ３６は第１の実施例のＳ
１〜Ｓ１６と同じなので、Ｓ３７以降の処理について説
明する。

【００４３】この実施の形態では、第１と第２のシャッ
タ１３，２５の一回の開閉が済むと、Ｓ３７において、
カウンターが「１」であるかどうかを判定する。そし
て、カウンターが「１」の場合は、Ｓ３８で、固体撮像
素子２２の出力データ（即ち、蛍光画像の撮像信号）を
ビデオプロセッサ２３に内蔵されたメモリ２８に格納し
て、Ｓ３９でカウンターに「１」を加算し、Ｓ３１のシ
ャッタ開閉から繰り返す。

【００４４】Ｓ３７でカウンターが「１」でないとき
は、Ｓ４０でカウンターが「４」であるかどうかを判定
し、「４」になっていないときは、Ｓ４１で、現在の固
体撮像素子２２からの出力データを、メモリ２８に残っ
ているデータに加算してそれをメモリ２８に格納し、Ｓ
４９でカウンターに「１」を加算してＳ３１のシャッタ
開閉から繰り返す。

【００４５】Ｓ４０で、カウンターが「４」になってい
る時は、Ｓ４３において、メモリ２８に格納されている
データ（即ち、４回分の蓄積データ）をビデオプロセッ
サ２３経由で処理して、テレビモニタ２４に画像を表示
させる。このようにすることによって、被写体１００の
蛍光画像が、より明るいレベルでテレビモニタ２４に表
示される。

【００４６】図１２は、本発明の第３の実施の形態の回
路部分のブロック図であり、カラーテレビカメラ２０側
の第２のシャッタ２５を省略したものである。その他の
部分は第２の実施の形態と同じである。図１３は、その
動作を示すタイムチャートである。

【００４７】この実施の形態においては、固体撮像素子
２２に蓄積されている電荷を第１のシャッタ１３が開い
ている間に放電してしまうように、固体撮像素子駆動回
路２７から固体撮像素子２２に対して電子シャッタパル
ス(Vsub)が第１のシャッタ１３の開閉と同期して与えら
れる。

【００４８】そして、ＴＧパルスが２４０分の１秒毎に
与えられて、第１のシャッタ１３が一回開閉するごとに
固体撮像素子２２における撮像データの蓄積と転送が行
われる。

【００４９】図１４ないし図１７は、第３の実施の形態
の制御部３０で実行されるソフトウェアの内容を示すフ
ローチャートであり、Ｓ５１〜Ｓ５４は第２の実施の形
態のＳ２１〜Ｓ２４と同じであり、Ｓ５５〜Ｓ５８は、
シャッタが第１のシャッタ１３のみである点が第２の実
施の形態のＳ２５〜Ｓ２８と相違する。

【００５０】この実施の形態においても、Ｓ５９で、固
体撮像素子駆動回路２７から固体撮像素子２２に対して
ＴＧパルスが出されたかどうかを判定して、パルスが出
ていない時はＳ５９の判定を繰り返す。

【００５１】固体撮像素子２２に対してＴＧパルスが出
された時は、Ｓ６０でカウンターを「１」にして、Ｓ１
１でVsubをハイレベル（即ち、固体撮像素子２２の蓄積
電荷放電状態）にする。

【００５２】そして、Ｓ６２〜Ｓ６４で第１のシャッタ
１３をＴ１時間だけ開いたあと閉じてから、Ｓ６５で、
Vsubをローレベル（即ち、固体撮像素子２２が電荷を蓄
積する状態）にする。その後の、Ｓ６６〜Ｓ７２は第２
の実施の形態のＳ３７〜Ｓ４３と同じである。

【００５３】このようにして、第２のシャッタ２５を省
略した構成の場合でも、制御信号を工夫することによっ
て蛍光観察を行うことができる。

【００５４】

【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】本発明の第１の実施の形態の全体構成図であ
る。

【図２】本発明の第１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】本発明の第１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】本発明の第１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５】本発明の第１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６】本発明の第２の実施の形態の回路ブロック図で
ある。

【図７】本発明の第２の実施の形態の動作を示すタイム
チャート図である。

【図８】本発明の第２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９】本発明の第２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１０】本発明の第２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１１】本発明の第２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１２】本発明の第３の実施の形態の回路ブロック図
である。

【図１３】本発明の第３の実施の形態の動作を示すタイ
ムチャート図である。

【図１４】本発明の第３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１５】本発明の第３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１６】本発明の第３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１７】本発明の第３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第１のシャッタ２２固体撮像素子２３ビデオプロセッサ２４テレビモニタ２５第２のシャッタ２８メモリ３０制御部１００被写体

Claims

【特許請求の範囲】

【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、蓄積制御信号に応じて画像データを転送する固体撮像素
子とその蓄積制御信号を所定の時間間隔で上記固体撮像
素子に送る固体撮像素子制御回路とを含んでいて上記照
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蛍光診断用内視鏡装
置。
【請求項２】上記照明光間欠照射手段が、上記照明光源
と被写体との間に設けられた第１のシャッタ部材を有
し、上記撮像素子手段が、被写体と上記固体撮像素子と
の間に設けられ上記第１のシャッタ部材が閉じられた直
後に開いて上記固体撮像素子が被写体像を撮像すること
を許容する第２のシャッタ部材を有する請求項１記載の
蛍光診断用内視鏡装置。
【請求項３】上記第１及び第２のシャッタ部材が、上記
所定の時間間隔内に複数回開閉を繰り返す請求項２記載
の蛍光診断用内視鏡装置。
【請求項４】上記蛍光画像撮像手段が記憶手段を含み、
上記第１及び第２のシャッタ部材が、上記所定の時間間
隔内に一回のみ開き、上記固体撮像素子から転送された
画像データが上記記憶手段において複数回積算されたの
ち画像表示手段に出力される請求項２記載の蛍光診断用
内視鏡装置。
【請求項５】上記撮像素子手段が、上記照明光間欠照射
手段により被写体に照明光が照射されている間は上記固
体撮像素子に蓄積される電荷を掃き出す電子シャッタパ
ルス出力手段を有する請求項３記載の蛍光診断用内視鏡
装置。