JPS63204136A - 生体組織の色素濃度二次元分布表示装置 - Google Patents

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］ この発明は生体組織の色素濃度二次元分布表示装置に関
し、特に、生体に光を照射し、その反射光に基づいて、
生体組織の色素濃度を測定して表示するような生体組織
の色素濃度二次元分布表示装置に関する。

［従来の技術および発明が解決しようとする問題点］ 従来より、臨床診断や医学研究において、生体組織ある
いは臓器の直接あるいは内視鏡を介した肉眼観察は重要
な技法となっている。しかし、肉眼観察は医師の熟練度
に大きく左右され、客観的。

定量的な診断が不可能であった。一方、オプティカルフ
ァイバなどの光伝達祠料の利用によって、生体内の多く
の部分において組織中の生体色素の解析が可能となって
いるが、測定時にファイバ先端を組織表面に密着させる
必要があり、不安定であって、多点にわたる同時解析も
不可能であった。

そのため、早期症等の微細病変に対して、客観的画像診
断を行なうことが極めて困難であった。

それゆえに、この発明の主たる目的は、生体組織の色素
濃度特性の二次元分布を定量的に分析して色素散布法に
よる胃粘膜の癌診断などに対して客観的画像診断を行な
うことのできるような生体組織の色素濃度二次元分布表
示装置を提供することである。

「問題点を解決するだめの手段］ この発明は生体組織の色素濃度二次元分布表示装置であ
って、複数の波長の光を発する光源と、光源からの光を
生体に照射する第１の導光路と、生体によって反射され
た光画像を導く第２の導光路と、第２の導光路によって
導かれた光画像に基づいて各波長の電気信号を出力する
撮像素子と、撮像素子から出力された各波長の電気信号
を記憶する複数の記憶手段と、複数の記憶手段に記憶さ
れた各波長の電気信号に基づいて色素濃度二次分布を演
算する演算手段と、演算された色素濃度二次分布を表示
する表示手段とから構成される。

［作用］ この発明に係る生体組織の色素濃度二次元分布表示装置
は、生体組織の反射光を撮像して、反射光の波長ごとの
出力を記憶し、記憶した信号に基づいて色素濃度二次元
分布を演算して表示することにより、色素濃度特性の二
次元分布を定量的に分析でき、色素散布法による胃粘膜
の癌診断やＩＣＧ大量投与による肝切除範囲の決定など
の分野に利用できる。

［発明の実施例］ 第２図は生体組織の反射分光特性を示す図であり、第３
図はラットの胃粘膜のヘモグロビン色素濃度と反射光量
の関係を示す図である。

まず、第２図および第３図を参照して、この発明の基礎
をなす現象について説明する。第２図は、横軸に波長を
示し、縦軸に反射光強度を示し、健常組織■と異常組織
■のカーブを描いたものである。異常組織■は第２図の
ａ点を中心とした比較的広い波長域で、組織中の色素の
集積（あるいは減少）により、健常組織■に比べて、反
射光特性が異なり、反射光強度が変化する。しかし、反
射光強度は光源の光量と照明むらおよび対象までの距離
にも依存しており、非接触性で光強度を測定しても、組
織の特徴を得ることかできないことは明らかである。

一方、第２図のｂ点においては、健常組織■および異常
組織■のカーブが近接しているが、これはｂ点の付近の
波長光では組織中の色素の濃度差に伴う反射光強度差が
少なく、主に光源の光量と照明むらおよび対象までの距
離に依存していることを示している。したがって、ｂ点
あるいはその近傍の波長を含む帯域の反射光強度を測定
し、ａ点の波長域での反射光強度と演算処理することで
、色素の濃度、すなわち組織特徴を定量することができ
る。

この発明では、演算処理の内容は、光の波長帯域が充分
狭い場合には、ａ点での反射域での反射光強度とｂ点で
の波長域での反射光強度の比の対数を色素濃度指数とで
きるが、場合によっては、複数の波長帯域の反射光強度
の和ないしは差を演算対象としてもよい。その−例とし
て、第３図はラットの胃粘膜を対象とした場合の、粘膜
ヘモグロビン色素濃度を横軸に示し、反射光量を縦軸に
示して両者の関係を示したものである。

第１図はこの発明の一実施例の概略ブロック図である。

まず、第１図を参照して、この発明の一実施例の構成に
ついて説明する。光源１は複数の波長の光を発するもの
であって、たとえばキセノンランプや水銀ランプなどが
用いられる。光源１から発せられた光はフィルタまたは
分光素子２およびスリット３を介して生体組織４に照射
される。

スリット３は光源１から発せられた光のうち、任意の波
長帯域の光１０を取出すものである。生体組織４によっ
て反射された光１１はレンズ５を介してカラーまたは単
色の撮像素子６に入射される。

撮像素子６は生体組織４からの反射光１１を撮像し、各
波長ごとの反射光強度情報としての画像信号を出力して
メモリ７１．７２・・・７ｎに与える。

メモリ７１．７２・・・７ｎは撮像素子６から出力され
た各波長ごとの画像信号を記憶する。データ処理回路８
はメモリ７１．７２・・・７ｎに記憶されたそれぞれの
波長帯域における反射光強度情報に基づいて、色素濃度
二次分布を演算し、その演算結果をディスプレイ９に表
示させる。

第４図はこの発明の一実施例の具体的な動作を説明する
ためのフロー図であり、第５図はこの発明の一実施例に
よる生体色素濃度の二次元分布表示の一例を示す図であ
る。

次に、第１図、第４図および第５図を参照して、この発
明の一実施例の具体的な動作について説明する。光源１
から発せられた複数の波長を有する光は分光素子２およ
びスリット３を通過して生体組織４に照射される。この
とき、スリット３は任意の波長帯域の光１０のみを取出
す。生体組織４で反射された光１１はレンズ５を介して
撮像素子６に入射される。撮像素子６は光１１における
波長帯域の画像信号を出力し、この画像信号はメモリ７
１．７２・・・７ｎに記憶される。次に、分光素子２に
よって光１０の波長帯域を変更する。そして、その測定
結果はメモリ７２に記憶される。以下、順次必要な波長
帯域の測定決定がメモＩＪ　７　ｎに記憶される。デー
タ処理回路８はメモリ７１゜７２・・・７ｎに記憶され
た画像信号に基づいて所定の演算を行なう。

すなわち、データ処理回路８は光の波長帯域がそれぞれ
充分狭い場合には、たとえば第１図のａ点とｂ点の両波
長域の光強度の比の対数を撮像素子６から出力された各
波長帯域の画像信号の１セル単位に計算して色素濃度指
数を得る。場合によっては、複数の波長帯域の反射光強
度の和ないしは差を演算対象としてもよい。この際には
、分光素子２は複数波長を取出せるものであるかあるい
は複数のフィルタによって構成する必要がある。

データ処理回路８によって演算された処理結果は、第５
図に示すような画像などの形態でディスプレイ９に表示
される。

第６図はこの発明の他の実施例の概略ブロック図である
。この第６図に示した実施例は、経内視鏡的に色素濃度
二次元分布測定を行なうようにしたものである。すなわ
ち、光源１と生体組織４との間には、第１の導光路とし
ての光ファイバ１２が設けられ、この光ファイバ１２に
よって光源１からの光が生体組織４に照射される。また
、生体組織４と撮像素子６との間には、レンズ１４と第
２の導光路としての光ファイバ１３とレンズ５と分光素
子２とが配置される。そして、生体組織４で反射された
光はレンズ１４で集光され、光ファイバ１３およびレン
ズ５を介し分光素子２に導かれ、この分光素子２によっ
て反射光が必要な各波長帯域ごとに分割される。そして
、撮像素子６は分割された各波長帯域ごとの画像信号を
メモリ７に記憶させる。なお、メモリ７、データ処理回
路８およびディスプレイ９は前述の第１図と同様にして
構成される。

第７図はこの発明のその他の実施例の概略ブロック図で
ある。この第７図に示した実施例は、前述の第６図に示
した光ファイバ１３を省略し、生体組織４からの反射光
をレンズ５によって集光し、直接撮像素子６に与えると
ともに、光源１と光フアイバ１ジとの間に分光素子２を
配置したものである。なお、メモリ７、データ処理回路
８およびディスプレイ９は前述の第１図と同様にして構
成される。

［発明の効果］ 以上のように、この発明によれば、生体組織の反射光を
撮像して反射光の波長帯域ごとにその出力を記憶し、記
憶した画像信号に基づいて色素濃度二次分布を演算して
表示するようにしたので、色素濃度特性の二次元分布を
定量的に分析することができ、色素散布法による胃粘膜
の癌診断やＩＣＧ大量投与による肝切除範囲の決定など
の分野に利用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の概略ブロック図である。 第２図は生体組織の反射分光特性を示す図である。第３
図はラットの胃粘膜のヘモグロビン色素濃度と反射光量
の関係を示す図である。第４図はこの発明の一実施例の
具体的な動作を説明するためのフロー図である。第５図
はこの発明の一実施例による生体色素濃度の二次元分布
表示の一例を示す図である。第６図はこの発明の他の実
施例の概略ブロック図である。第７図はこの発明のその
他の実施例の概略ブロック図である。 図において、１は光源、２は分光素子、３はスリット、
４は生体組織、５，１４はレンズ、６は撮像素子、７，
７１．７２・・・７ｎはメモリ、８はデータ処理回路、
９はディスプレイ、１２．１３は光ファイバを示す。 第１図 第２図 暉長 第３図 第Ｓ図 亡１礎ｖｔ 第り図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）複数の波長の光を発する光源と、 前記光源からの光を生体に照射する第１の導光路と、 前記生体によって反射された光画像を導く第２の導光路
   と、 前記第２の導光路によって導かれた光画像に基づいて、
   各波長の電気信号を出力する撮像素子と、前記撮像素子
   から出力された各波長の電気信号を記憶する複数の記憶
   手段と、 前記複数の記憶手段に記憶された各波長の電気信号に基
   づいて色素濃度二次分布を演算する演算手段と、 前記演算手段によって演算された色素濃度二次分布を表
   示する表示手段とを備えた、生体組織の色素濃度二次元
   分布表示装置。
2. （２）前記演算手段は対象とする色素の吸収率の高い波
   長と、低い波長の反射光強度の対数の比または種々の吸
   収率の波長の反射光強度の対数の和または差を演算する
   よにした、特許請求の範囲第１項記載の生体組織の色素
   濃度二次元分布表示装置。
3. （３）さらに、前記光源から前記生体までの間および前
   記生体から前記撮像素子との間のいずれか一方に、前記
   波長を制限しかつ該波長を変換する手段を含み、 前記複数の記憶手段は、前記制限されかつ変換された波
   長の電気信号を記憶するようにした、特許請求の範囲第
   １項記載の生体組織の色素濃度二次元分布表示装置。