JPS61154638A

JPS61154638A - 生物組織のマルチスペクトル画像解析装置

Info

Publication number: JPS61154638A
Application number: JP27778484A
Authority: JP
Inventors: 熊谷　博彰
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1984-12-28
Filing date: 1984-12-28
Publication date: 1986-07-14

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、生物組織のマルチスペクトル画像解析装置に
関するものであり、特に、人体などの生物組織の病変部
を正常部から識別し、さらに、その病変の種類、進行状
態などを判別し、その病変部の診断をするのに好適な螢
光分光画一による生物組織のマルチスペクトル画像解析
装置に関するものである。

（従来の技術）周知のように、生物組織に、レーザー光などの励起光を
照射すると、その組織の部位や状態に応じて決まる固有
の波長対強度分布を有する螢光が、被照射部位から発生
される。・すなわち、生物組織のそれぞれの部分は、固
有の螢光波長分布特性を有している。

本発明者は、生物組織が、前記した固有の螢光波長分布
特性を有する事実に−づき、該特性を利用した生物組織
の診断装置および画像解析装置等を多数開発し、すでに
特許出願している。

前記特許出願のうち、例えば、特開昭５９−１３９２３
７号明細書には、励起光照射により発生する螢光のうち
、特定波長成分だけをフィルターによって抽出し、その
特定波長の画像を撮影し、さらにその画像の濃度階差ご
とに、それぞれ異なる色調を割り当てて、一枚の擬似カ
ラー画像を得る螢光分光画像解析装置が記載されている
。

また、特願昭５９−１０２０８０号明細書には、特定波
長の螢光分光画像を少なくとも２種類の特定波長につい
て撮影し、前記各画像の各々対応する部分の強度差を得
ることにより、すなわち差画像を得ることにより、コン
トラストの強調された画像を撮影する生物組織の光学的
撮影装置が記載されている。

さらに、特願昭５９−１５４０３８号明細書には、励起
光照射により発生する螢光あるいは反射光を複数の波長
に分光して、各波長光により生物組織の像を撮影し、前
記の像の各部における螢光強度あるいは反射光強度の分
布パターンを、前記生物組織の多像から認識し、そして
各分布パターンの形状に応じて、生物組織の各部に対応
する画像部分の表示色を決定し、また、ｆｔＪ記分布パ
ターンの面積により前記色の輝度（または強度）を決定
することにより、生物組織の画像を擬似カラー画像とし
て再構成する生物組織の分光パターン画像表示装置が記
載されている。

さて、前述した生物組織の診断装置、画像解析装置等は
、いずれも、レーザー光などの励起光を生物組織へ照射
し、そして該照射により発生する螢光と、前記励起光の
反射光成分とを分離し、その後、前記螢光のうち、特定
波長の螢光成分のみをさらに分離して、生物組織の螢光
分光画像を撮影するという点で共通している。

そして、前記螢光と励起光の反射光成分とを分離する手
段としては、ダイクロイックミラー等の光学素子が用い
られている。

以下に、前記光学素子による、螢光と励起光の反射光成
分との分離方法を、図面を用いて、簡単に説明する。

第７図は、従来の生物組織の発生する螢光の抽出装置を
示す概略図である。

図において、レーザー光源１０から放射されるレーザー
光２０は、コリメーター１１を通過して平行光線となり
、ダイクロイックミラー１４で反射した後、生物組織１
５の被検部分１５Ａに照射される。

被検部分１５Ａからダイクロイックミラー１４へ矢印３
０Ａの方向に進行する光は、第８図に示すように、波長
λｒの励起光（レーザ光）成分ｌｒ、および被検部分１
５Ａが発生する螢光成分を有する。

前記螢光成分は、被検部分１５Ａの状態により異なる波
長分布特性を有している。すなわち、第８図において、
例えば曲線Ｌ１は正常部位の特性、曲線Ｌ２は癌の特性
、そして、曲線Ｌ３は潰瘍の特性である。

前記ダイクロイックミラー１４では、レーザー光２０の
反射光成分が反射されて、螢光のみがダイクロイックミ
ラー１４を通過する。ざらに干渉フィルター１６により
、特定波長帯域の螢光が抽出されて矢印３０Ｂの方向へ
進行し、そしてその後、前記螢光は、ハーフミラ−１帯
域通過フィルター等（図示せず）を通過した後、カメラ
、あるいはｌ１ｌＩＩ管等（図示せず）に入射される。

なお、この装置は、通常、少なくともダイクロイックミ
ラー１４から、カメラ、撮像管等へ至る光路、が、暗箱
１００内を通過するように構成されている。前記暗箱１
００は、画像撮影の際に有害な、外部から入射する光を
遮断する。

（発明が解決しようとする問題点）上記した従来の技術は、次のような問題点を有していた
。

（１）第９図にダイクロイックミラー１４の波長対透過
率の特性を示す。図は励起光成分１ｒの波長λｒの光を
除去−すなわち反射させるダイクロイックミラーの特性
であり、横軸は波長、縦軸は透過率である。

第９図より明らかなように、波長λｒの励起光は、ダイ
クロイックミラー１４で完全に反射されることができず
、該励起光のうちＤ％はダイクロイックミラー１４を通
過してしまう。つまり、第１０図に示すように、コリメ
ーター１１からダイクロイックミラー１４へ指向される
レーザー光２０のうちのＤ％が、矢印１０１で示すよう
に、ダイクロイックミラー１４を通過して、暗箱１００
内へ進行する。暗箱１００内へ侵入した励起光成分は、
該暗箱内で乱反射し、被検部分１５Ａで発生して螢光と
共に、干渉フィルター１６の方向へ進行する。

また、被検部分１５Ａで反射されたレーザー光のうちの
Ｄ％が矢印１０２で示すように、ダイクロイックミラー
１４を通過して、螢光成分と共に暗箱１００内へ進行す
る。

つぎに、第１１図に干渉フィルター１６の波長対透過率
の特性を示す。図において横軸は波長、縦軸は透過率で
ある。

第１１図より明らかなように、ダイクロイックミラー１
４を通過した波長λｒの励起光は、干渉フィルター１６
で完全に除去されることができず、該励起光のうち１％
は干渉フィルター１６を通過してしまう。すなわち、矢
印１０２（第１０図）の方向に進行するレーザー光成分
、および矢印１０１（第１０図）の方向に進行し、暗箱
１００内で乱反射するレーザー光成分のうち干渉フィル
ター１６の方向へ進行する成分のうちの１％が、前記干
渉フィルター１６を通過してしまう。

さて一般に、励起光の照射により得られる生物組織の螢
光は、該励起光の強度に比べて微弱である。したがって
、前記螢光を用いて生物組織の診断を行なうには、被検
部分の発生する螢光の強度をある程度にまで高める必要
があり、これにより励起光の強度も相対的に高める必要
がある。

しかし、励起光の強度を高めると、前記ダイクロイック
ミラー１４、干渉フィルター１６、ある−いはその他の
光学素子により、除去されなかった励起光成分の光強度
が大きくなってしまう。つまり、ダイクロイックミラー
１４および干渉フィルター１６を通過し、矢印３０Ｂの
方向へ進行する光の中に、第１２図に示すように、励起
光成分１−ｒが含まれてしまう。場合によっては、前記
光の中に、被検部分１５Ａの発生する螢光の強度と同程
度の強度を有する励起光成分が含まれてしまうこともあ
る。

この場合、特定波長の螢光を抽出するために、前記励起
光成分を含む螢光を、帯域通過フィルター等に入射させ
ても、前記フィルターは、前記励起光成分を完全に除去
することができない。

したがって、前記カメラあるいは撮像管には、特定波長
の螢光と共に、励起光成分も入射されてしまうので、前
述した従来の各種装置では、該装置を用いて生物組織１
５を撮影しても、該組織の種類や状態に応じて、コント
ラストあるいは色調の明確な画像を、常に得ることがで
きるとは限らない。

（２）一般に、被検体となる生物組織１５は、セルソー
ター等の被検体とは異なり、その表面に凹凸を有してい
る。

前記凹凸は、例えば、７００ｎｎ＋付近の赤外領域の波
長光λｐ　（第８，１２図）の影響により、その一部が
光ったり、きらめいたりする。

前記生物組織のきらめきは、組織または細胞膜が包まれ
た細胞集塊に起因する細胞膜の表面効果、あるいはタン
パク粒子、その他の物質により、組織成分が不均一とな
り、このためその表面が、光学的に不安定になることに
よっても生じる。

前記生物組織表面のきらめきにより、従来の装置では、
該組織の種類や状態に応じて、コントラストあるいは色
調の明確な画像を、常に得ることができるとは限らない
。

本発明は、前述の問題点を解決するためになされたもの
である。

（問題点を解決するための手段および作用）前記の問題
点を解決するために、本発明は、螢光分光画像を撮影す
るためのカメラに入射される光の一部を分岐し、励起光
成分および必要に応じて所望の赤外領域波長の螢光のみ
を抽出して、各々の波長光の画像を撮影し、その後、前
記画像を用いて、螢光分光画像から励起光成分、および
前記赤外領域波長の螢光成分を除去するという手段を講
じ、これにより、前記螢光分光画像、あるいは該螢光分
光画像を画像処理することにより得られる被検部分の画
像のコントラストおよび／あるいは色調を明確にするこ
とができ、また前記画像をきらめき等のない鮮明なもの
にすることができるので、生物組織の診断を確実に、か
つ短時間で行なうことができるという作用・効果を生じ
させた点に特徴がある。

（実施例）以下に、図面を参照して、本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明の第１の実施例の概略ブロック図である
。

第１図において、レーザー光源１０から放射されるレー
ザー光２０はコリメーター１１を通過して平行光線とな
る。そして、前記レーザー光２０は、振動型拡散板１２
および偏光フィルター１３Ａを通過した後、第１のダイ
クロイックミラー１４Ａでその大部分が反射され、生物
組織１５の被検部分１５Ａに照射される。前記振動型拡
散板１２は、振動盤（図示せず）に接続されていて、該
振動型拡散板１２の表面と平行な方向（矢印Ｂ方向）に
撮動することができる。前記振動型拡散板１２の振動に
より、レーザー光の試料照射を均一にすることができる
。

前記第１のダイクロイックミラー１４Ａは、その表面と
該表面に入射するレーザー光２０との成す角度が約６０
度となるように、換言すれば、前記レーザー光２０が水
平に進行するならば、鉛直線と約３０度の角度を成すよ
うに、配置されている。

被検部分１５Ａは、前記レーザー光２０の照射を受けて
、螢光を発生する。前記螢光は、レーザー光２０の反射
光成分と共に、例えば矢印３０Ａの方向へ進行する。前
記レーザー光２０の反射光成分の大部分は、前記第１の
ダイクロイックミラー１４Ａで反射されるが、その一部
は、螢光と共に、第１のダイクロイックミラー１４Ａを
通過する。なお、ダイクロイックミラー１４Ａが前述し
たように配置されることによって、前記レーザー光２０
の反射光成分は、より効果的に除去されることができる
。

前記第１のダイクロイックミラー１４Ａを通過した光は
、矢印３０Ｂの方向へ進行し、゛そして、さらに−光フ
ィルター１３Ｂ、第２のダイクロイックミラー１４Ｂ、
および干渉フィルター１６を通過する。前記偏光フィル
ター１３８は、前記偏光フィ、ルター１３Ａにより偏光
されたレーザー光２０の反射光成分を通過させないよう
に配置されている。

前記干渉フィルター１６を通過した光は、ハーフミラ−
６１，６２および６３により、図示されるように分岐さ
れ、それぞれ帯域通過フィルター５１および５２、なら
びにターレット式フィルター５３および５４を通過して
、イメージインテンシファイア２１，２２，２３および
２４に入射される。前記帯域通過フィルター５１は、レ
ーザー光２０の波長λ「　（例えば、該レーザー光がア
ルゴンレーザーであるならば、約５１４．５ｒｖ）の光
を通過させることができる。また、前記帯域通過フィル
ター５２は、赤外領域の波長λｐ　（例えば、約７００
ｎｍ）の光を通過させることができる。

前記ターレット式フィルター５３および５４は、例えば
第２図に示すような構造を有する。すなわち、前記ター
レット式フィルター５３．５４は、円板状の枠体１８Ａ
に種々の相異なる波長の帯域通過フィルター１８が設け
られたものであり、中心軸１８Ｂを中心として回動する
ことができる。

前記イメージインテンシファイア２１，２２゜２３、お
よび２４は、各々、リレーレンズ３１゜３２．３３．お
よび３４を介して、カメラ４１゜４２．４３およびで４
に接続されている。前記カメラ４１．４２．４３．４４
は、例えば、その受光素子としてＣＯＤ等のイメージセ
ンサを用いたカメラである。前記カメラ４１．４２．４
３゜４４は、画像処理装置７１に接続されている。同様
に、画像記録装置８１も前記画像処理装置７１に接続さ
れている。

なお、少なくとも、ダイクロイックミラー１４Ａから各
イメージインテンシファイアへ至る光路が暗箱１００内
を通過するように、当該装置は構成されている。第１図
においては、前記暗箱１００の一部は省略されている。

さて、被検部分１５Ａで１発生した螢光は、第１のダイ
クロイックミラー、偏光フィルター、第２のダイクロイ
ックミラー、干渉フィルター、ハーフミラ−１および帯
域通過フィルターを通過して、各イメージインテンシフ
ァイアに達するが、前記各光学素子を通過する際に、該
光学素子の特性に応じて、螢光の一部が反射したり、吸
収されたりして、減衰してしまうことがある。

したがって、前記各カメラで分光画像を撮影する前に、
種々の波長の光を、前記各光学素子に照射して、その減
衰率を測定する必要がある。

また、前記測定のかわりに、螢光分光画像撮影前に、あ
るいは螢光分光画像撮影時に、第１図に示すように、被
検部分１５Ａの近傍に、例えば、異なる波長の螢光を発
生する複数の蛍光板から成る螢光標準スケール１７を配
置し、被検部分１５Ａおよび前記螢光標準スケール１７
を同時に撮影することによっても、各波長の減衰の度合
を知ることができる。

そして、前記各螢光波長の減衰の度合に応じて、カメラ
で撮影される螢光分光画像の強度を調整すれば、被検部
分１５Ａの状態を、より正確に表わした螢光分光画像を
得ることができる。

さらにまた、前記螢光標準スケール１７を撮影すること
により、規準となる光強度を設定することができ、これ
により、各螢光分光画像の健常部の強度を一定にするこ
ともできる。したがって、該螢光分光画像を用いた画像
処理を正確に行なうことができる。

さて、以上の構成を有する本発明の第１の実施例におい
て、まず、イメージインテンシファイア２３および２４
に所望の波長帯域に螢光が入射されるように、ターレッ
ト式フィルター５３および５４を回転させて、帯域通過
フィルターを選択する。このとき、生物組織１５が第８
図に示すような螢光波長分布特性を有しており、さらに
、該生物組織１５の被検部分１５Ａが正常であるか癌で
あるかを診断する場合は、前記イメージインテンシファ
イア２３．２４に入射される螢光の光路上には、例えば
波長λ２およびλ３の帯域通過フィルターが配置される
。

λ２およびλ３の波長による螢光分光画像は、前記イメ
ージインテンシファイア２３．２４で増幅された後、カ
メラ４３．４４で撮影される。前記カメラ４３．４４で
撮影された螢光分光画像は、前述したように、波長λｒ
のレーザー光成分を含んでいる。

イメージインテンシファイア２１に入射される波長λｒ
のレーザー光による分光画像は、該イメージインテンシ
ファイア２１により増幅され、カメラ４１で撮影される
。同様にイメージインテンシファイア２２に入射される
波長λｐの螢光分光画像は、該イメージインテンシファ
イア２２により増幅され、カメラ４２で撮影される前記カメラ４１〜４４で撮影された各分光画像は、画像
処理装置７１へ送られ、っぎのような処理が行なわれる
。

まず、カメラ４３．４４で撮影された波長λ２およびλ
３による螢光分光画像には、レーザー光の波長λｒ酸成
分含まれている。そこで、前記各螢光分光画像から、前
記カメラ４１で撮影された分光画像を電気的に引くこと
により、前記波長λｒ酸成分除去する。

このとき、カメラ４１に入射される波長λｒのレーザー
光強度と、カメラ４３．４４に入射される波長λｒのレ
ーザー光強度とは異なるので、カメラ４１，４３．４４
で撮影された画像内の波長λｒのレーザー光強度が互い
に等しくなるように、各画像を修正しなければならない
。前記修正は、螢光分光画像の撮影前あるいは踊影時に
、被検部分１５Ａの近傍に螢光標準スケール１７を配置
することにより、容易に行なうことができる。すなわち
、前記螢光標準スケール１７で反射されたレーザー光２
０をそれぞれ比較することにより、前記修正を行なうこ
とができる。

カメラ４１，４３．４４で撮影された各画像内のレーザ
ー光強度が等しくなったならば、前記カメラ４３．４４
で撮影された螢光分光画像を一旦画像処理装置７１内の
画像メモリに記憶し、その後、前記メモリの各画素の光
強度から、該メモリの各画素に対応する、前記カメラ４
１で撮影された画像の各画素の光強度を引けば、前記カ
メラ４３．４４で撮影された螢光分光画像から、レーザ
ー光成分を完全に除去することができる。

つぎに、前記カメラ４２で撮影された螢光分光画像を用
いて、レーザー光成分が除去された波長λ２．λ３の螢
光分光画像から、波長λｐの螢光成分を除去する。前記
波長λｐの螢光成分の除去も前記レーザー光成分の除去
と同様に、行なうことができる。

このようにして、波長λ２の螢光分光画像および波長λ
３の螢光分光画像からレーザー光２０成分（波長λｒの
光）と、波長λｐの螢光成分との除去を行なうことがで
きる。

そして、その後、前記各画像の各部の強度差を得ること
により、一枚の画像を作成すれば、すなわち、差画像を
作成すれば、該画像は、従来の手法により作成された差
画像よりも、さらにコントラストが明確となり、さらに
また被検部分１５Ａ。

の表面のきらめきを防止することができるので、生物組
織の診断を確実に行なうことができる。

前記差画像は、画像記録装置８１により顕像化され、ハ
ードコピーとして出力される。

なお、差画像は、異なる波長により撮影された２つの螢
光分光画像により作成されるだけでなく、３つ以上の螢
光分光画像により作成されても良い。

第３図は本発明の第２の実施例の概略ブロック図である
。第３図において、第１図と同一の符号は、同一または
同等部分をあられしているので、その説明は省略する。

第３図に示した本発明の第２の実施例は、前記第１の実
施例の変形例である。すなわち、第１図において配置さ
れた螢光標準スケール１７のかわりに、各イメージイン
テンシファイア２１〜２４の直前に、測光ファイバー９
１〜９４が配置されている。

第４図は、前記測光ファイバー９１〜９４の概略斜視図
である。

第４図において、測光ファイバー９１〜９４は、複数の
光ファイバー、および該光ファイバーを保持する枠体９
０により構成されている。図においては、前記光ファイ
バーは、４本（９３Ａ〜９３Ｄ）描かれている。また、
矢印しは、第３図において、各ハーフミラ−を通過し、
または反射した光の進行方向を示している。

前記光ファイバー９３Ａ〜９３Ｄは、該光ファイバーの
受光部９１Ａ〜９１Ｄに生物相１１ｉ１５からの光が入
射するように、枠体９０により支持されている。すなわ
ち、第５図に示すように、生物組織１５の励起光照射領
域が符号１５Ｅで示された部分であるとすると、前記各
光ファイバー９３Ａ〜９３Ｄの受光部９１Ａ〜９１Ｄに
、前記励起光照射領域１５Ｅ内の組織９５Ａ〜９５　Ｄ
　ｈｋらの光が入射するように、前記各光ファイバー９
３Ａ〜９３Ｄは配置されている。

なお、各カメラにより撮影される分光画像内に、測光フ
ァイバー９１〜９４が写らないように、前記分光画像に
相当する生物組織１５の撮影領域１５Ｆと励起光照射領
域１５Ｅとの間に相当する部分に、各測光ファイバーが
配置されるのが望ましい。

再び第３図に戻り、各光ファイバー９３Ａ〜９３Ｄの端
部９２Ａ〜９２Ｄ（第４図）は、画像処理装置７１Ａ内
の光電管（図示せず）に接続される。前記光電管は、各
光ファイバーに入射される光の強度を測定する。そして
、測定された光フフイバ−ごとの光強度を用いて、各測
光ファイバーごとに、前記光強度の平均値が算出される
。前記光強度の平均値の算出は、ダイクロイックミラー
１４Ａから各光電管へ至る光測定系の特性があらかじめ
分っているので、容易に行なうことができる。

さて、生物組織１５の被検部分１５Ａの状態−すなわち
、被検部分１５Ａのどの部分に病巣があるかが、目視に
よる診断であらかじめだいたいわかっているような場合
に、その病変部１５Ｇ（第５図）が、撮影領域１５Ｆの
中央部に位置するように、当該画像診断装置を配置する
と、正常部１５Ｄ（第５図）の組織９５Ａ〜９５Ｄで反
射される励起光、あるいは、該組織が発生する螢光が、
前記各測光ファイバー９１〜９４に入射し、その光強度
が測定され、そしてその平均値が各分光画像の基準強度
レベルとして算出される。

このように、各分光画像における正常部１５Ｄの光強度
（平均値）が測定されれば、正常部１５Ｄの光強度が各
分光画像ごとに異なっていても、各分光画像の濃度を調
整することができる。

そして、これにより、各々の螢光分光画像を差引くこと
により、差画像を得ることができる。

これに対して、第１の実施例で前述したように、被検体
となる生物組織に螢光標準スケールを配置することによ
っても、各分光画像の濃度を調整することができる。し
かし、一般に、螢光分光画像撮影ごとに生物組織に前記
スケールを配置するのはめんどうであり、また、前記ス
ケールの配置により、各分光画像の有効面積が減少して
しまって、画像記録装置により出力される画像内に、効
率良く被検部位を写し出すことが出来なくなる。

本発明の第２の実施例では、被検部分１５Ａに螢光標準
スケールを配置することなく、すなわち、非接触で各分
光画像の基準となる光強度を検知することができるので
、生物組織の診断に要する時間を短縮することができ、
また、該診断を効率良く行なうことができる。ざらにま
た、ダイクロイックミラー１４Ａで反射される励起光の
、被検部位１５Ａへの照射を、光ファイバー（図示せず
）を用いて行なえば、当該装置を内視鏡に適用すること
もできる。

なお、この場合、各分光画像内の、レーザ光強度、ある
いは波長λｐの螢光強度を一定にするには、各分光画像
撮影前にキャリブレーションを行なっておき、該キャリ
ブレーションの結果を用いて、各分光画像の濃度が調整
できるようにしておけば良い。

前記測定ファイバーは、各カメラとイメージインテンシ
ファイアとの間に配置されても良い。

第６図は本発明の第３の実施例の概略ブロック図である
。第６図において、第１図および第３図と同一の符号は
、同一または同等部分をあられしている。

第６図においては、波長λｒの分光画像を撮影するカメ
ラ４１、および波長λｐの螢光分光画像を撮影するカメ
・う４２を除いて、螢光分光画像を撮影するためのカメ
ラは、符号４３．４４．４５で示すように、３台配置さ
れている。前記カメラ４３．４４．４５には、各々異な
る波長の螢光が、ターレット式フィルター５３．５４．
５５により選択され、入射される。前記カメラ４５は、
カメラ４３．４４と同様に、リレーレンズ３５を介して
、イメージインテンシファイア２５に接続されている。

前記イメージインテンシファイア２５に入射される螢光
は、干渉フィルター１６を通過した光が、ハーフミラ−
６４で反射されたものである。

さて、カメラ４１〜４５により撮影される画像は、画像
処理装置７２へ入射される。前記画像処理装置７２にお
いては、前記第１および第２の実施例と同様に、カメラ
４１によりレーザー光の波長λｒの光で撮影された画像
を用いて、前記カメラ４３〜４５で撮影された螢光分光
画像から、波長λｒのレーザー光成分が除去される。

そして、さらに、カメラ４２により波長２ｐの螢光で撮
影された画像を用いて、前記カメラ４３〜４５で撮影さ
れた螢光分光画像から、波長λｐの螢光成分が除去され
る。

その後、前記各螢光分光画像の各部分から得られる螢光
強度のパターン、および該パターンの積分値の大小によ
って決められる色調および濃淡によって、擬似カラー画
像が作成され、該擬似カラー画像は、ブラウン管８２に
より表示される。

このように、異なる波長により撮影される複数の螢光分
光画像を用いて、該画像のそれぞれ対応する各部分から
得られるパターンにより、擬似カラー画像を作成する場
合は、第６図に示すように、カメラは３台である必要は
なく、２台、あるいは４台以上であっても良い。

ただし、例えば、ある生物組織が酸素の吸収による代謝
を行ない、α相からβ相へと変化するような場合、該α
相の螢光波長分光特性は山形であり、またβ相の螢光波
長分光特性は二子山形であるために、その相変化を瞬時
に明確に判断したいときは、前記カメラを３台配置し、
各カメラに前記冬山の頂点に相当する波長の螢光を入射
させるようにした方が都合が良い。

また、第２の実施例で述べたように、螢光標準スケール
１７の代わりに１．測光ファイバーを配置しても良い。

さらにまた、カメラは１台であっても、イメージインテ
ンシファイアの入射面に配置されるフィルタを交換して
螢光分光画像を順次撮影することにより、擬似カラー画
像を作成することができる。

さて、以上の説明から明らかなように、本発明の基本的
技術思想は、帯域通過フィルターを通して撮影された螢
光分光画像に含まれる励起光成分（波長λｒ）を完全に
除去し、そして、必要があれば、生物組織の凹凸や粘膜
のきらめきに関与する赤外線領域付近の波長光成分（波
長λｐ）を除去することにある。したがって、螢光分光
画像から、波長λｒおよびλｐの波長光の除去が終了し
た後は、該螢光分光画像を用いて、どのような画像処理
を行なっても良い。

すなわち、前記第１の実施例は、前記螢光分光画像を複
数用いて、差画像を作成するものであり、また前記第３
の実施例は、前記螢光分光画像を複数用いて、各々対応
する各部の螢光強度から得られるパターンにより擬似カ
ラー画像を作成するものであるが、本発明は特にこれの
みに限定されず、例えば前記螢光分光画像の濃度階差ご
とに異なる色調をあてはめて、擬似カラー画像を作成す
るものであっても良い。

また、画像処理装置内に、被検部位の病変およびその進
行状態に応じた螢光強度パターンを各種記憶させておき
、該パターンと各螢光分光画像の各部の螢光強度から得
られるパターンとを比較し、各パターンが一致したら、
その該当部分に病変の種類および進行状態を表示するよ
うに、当該生物組織のマルチスペクトル画像解析装置を
構成しても良い。そして、この場合、前記処理を画像処
理装置内に記憶された複数の螢光強度パターンについて
、あらかじめ設定されたプログラムにより順次行なうよ
うにすれば、被検部位の診断を簡単に、かつ短時間のう
ちに行なうことができる。

さらにまた、単にカメラで螢光分光画像を撮影しただけ
でも、該螢光分光画像を鮮明に得ることができるので、
組織の診断を明確に行なうことができる。　　　　　　
。

周知のように、細胞は細胞核と細胞質とから成り、細胞
膜でかこまれている。一般に、癌細胞は正常部の細胞に
比較して、各細胞に対する核の大きさの比率が大きいの
で、細胞核あるいは細胞質の発生する螢光の分光画像を
撮影することにより、前記細胞核あるいは細胞質の発生
する螢光強度の差を明確に識別することができ、癌細胞
であるか、正常部の細胞であるかの判別−換言すれば癌
組織であるか正常部の組織であるかの判別を明確に行な
うことができる。

また、癌組織はその大きさ、および発生する螢光強度が
、正常部組織の大きさ、螢光強度に比べて極めて不連続
に変化するので、該不連続を検出することによっても、
癌組織を検出することができる。

さて、前述した各実施例では、励起光の照射により生物
組織が自然螢光を発生する場合について述べられている
が、生物組織に、正常部あるいは・病巣部に取込みの良
い、螢光をする薬剤を、あらかじめ浸透させておいても
良い。前記薬剤のうち、癌組織に取込みの良い薬剤とし
ては、例えば、ヘマトポルフィリンがある。

（発明の効果）以上の説明から明らかなように、本発明によれば、つぎ
のような効果が達成される。

（１）励起光を除去する光学素子を通過した螢光に含ま
れる励起光波長のみの被検部分の画像を倣形し、螢光分
光画像から前記励起光波長のみの画像を引くことにより
、励起光成分を全く含まない螢光分光画像を得ることが
できる。したがって、前記螢光分光画像、あるいは、該
螢光分光画像を画像処理することにより得られる生物組
織の画像のコントラストあるいは色調の変化が明確とな
るので、その生物組織の正常部と病変部との識別、およ
び該病変部の種類、進行状態の識別を極めて容易に、か
つ確実に行なうことができる。

（２）また、生物組織の凹凸や粘膜のきらめき等に関与
する赤外付近の波長λｐによる螢光分光画像を撮影し、
該螢光分光画像から、前記波長λｐの螢光分光画像を引
くことにより、波長λｐの螢光を全く含まない螢光分光
画像を得ることができる。

したがって、前記螢光分光画像、あるいは該螢光分光画
像を画像処理することにより得られる生物組織の画像に
きらめきが生じなくなるので、その生物組織の正常部と
病変部との識別、および該病変部の種類、進行状態等の
識別をさらに容易に、かつ確実に行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例の概略ブロック図、第２
図はターレット式フィルタの概略平面図、第３図は本発
明の第２の実施例の概略ブロック図、第４図は第３図に
示した測光ファイバーの概略斜視図、第５図は被検部分
の励起光照射領域を示す平面図、第６図は本発明の第３
の実施例の概略ブロック図、第７図および第１０図は従
来の生物組織の発生する螢光の抽出装置を示す概略図、
第８図は生物組・織の被検部分から励起光成分を除去す
るための光学素子へ進行する光のスペクトル図、第９図
はダイクロイックミラーの波長対透過率の特性曲線、第
１１図は干渉フィルターの波長対透過率の特性曲線、第
１２図は励起光成分を除去するための光学素子を通過し
た光のスペクトル図である。１０・・・レーザー光源、１１・・・コリメーター、１
４Ａ・・・第１のダイクロイックミラー、１４Ｂ・・・
第２のダイクロイックミラー、１５・・・生物組織、１
５Ａ・・・被検部分、１６・・・干渉フィルター、１７
・・・螢光標準スケール、１８・・・帯域通過フィルタ
ー、２０・・・レーザー光、２１〜２５・・・イメージ
インテンシファイア、４１〜４５・・・カメラ、５１．
５２・・・帯域通過フィルター、５３〜５５・・・ター
レット式フィルター、７１．７１Ａ。７２・・・画像処理装置、８１・・・画像記録装置、８
２・・・ブラウン管、９１〜９４・・・測光ファイバ代
理人弁理士　　平木通人　外１名第１図第　　２　　図第　　３　　ｍ第５図第　　７　図ハーフミラ−１帯域通過フィルター等を介して、カメラ、撮像管等へ入射第８図第１２図ａｌＥ９図第　　　１１　　　図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）励起光発生手段、前記励起光発生手段から出力さ
れる励起光を生物組織の被検部分へ照射する手段、およ
び前記励起光の照射により被検部分で発生する螢光に含
まれる少なくとも一波長の螢光分光画像を撮影する手段
を備えた生物組織のマルチスペクトル画像解析装置であ
って、前記螢光および前記被検部分で反射された励起光
から、励起光成分を抽出するフィルタと、前記フィルタ
により抽出された励起光成分のみの画像を撮影するカメ
ラと、前記カメラで撮影された画像の各画素の励起光の光強度
を、前記各画素に対応する螢光分光画像の各画素の螢光
強度から差引き、励起光成分の含まれない螢光分光画像
を作成する手段とをさらに具備したことを特徴とする生
物組織のマルチスペクトル画像解析装置。
（２）励起光発生手段、前記励起光発生手段から出力さ
れる励起光を生物組織の被検部分へ照射する手段、およ
び前記励起光の照射により被検部分で発生する螢光に含
まれる少なくとも一波長の螢光分光画像を撮影する手段
を備えた生物組織のマルチスペクトル画像解析装置であ
って、前記螢光および前記被検部分で反射された励起光
から、所定の赤外波長光成分を抽出するフィルタと、前記フィルタにより抽出された前記赤外波長光成分のみ
の画像を撮影するカメラと、前記カメラで撮影された画像の各画素の赤外波長光の光
強度を、前記各画素に対応する螢光分光画像の各画素の
螢光強度から差引き、前記赤外波長光成分の含まれない
螢光分光画像を作成する手段とをさらに具備したことを特徴とする生物組織のマルチス
ペクトル画像解析装置。
（３）励起光発生手段、前記励起光発生手段から出力さ
れる励起光を生物組織の被検部分へ照射する手段、およ
び前記励起光の照射により被検部分で発生する螢光に含
まれる少なくとも一波長の螢光分光画像を撮影する手段
を備えた生物組織のマルチスペクトル画像解析装置であ
って、前記螢光および前記被検部分で反射された励起光
から、励起光成分および所定の赤外波長光成分を抽出す
る第１および第２のフィルタと、前記第１のフィルタに
より抽出された励起光成分のみの画像を撮影する第１の
カメラ、および前記第２のフィルタにより抽出された前
記赤外波長光成分のみの画像を撮影する第２のカメラと
、前記第１および第２のカメラで撮影された画像の各画素
の励起光および赤外波長光の光強度を、前記各画素に対
応する螢光分光画像の各画素の螢光強度から差引き、励
起光成分および前記赤外波長光成分の含まれない螢光分
光画像を作成する手段とをさらに具備したことを特徴とする生物組織のマルチス
ペクトル画像解析装置。