JPWO2013115323A1 - 生体観察装置 - Google Patents
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Abstract
Description
この狭帯域光観察は、食道領域の詳細診断や大腸のピットパターン(腺管構造)観察のために広く行われている色素散布の代替観察法として期待され、検査時間や不必要な生検の減少によって、検査の効率化への貢献が期待されている。
例えば、直腸全摘出手術や前立腺全摘出手術において神経の温存を行う場合は、対象臓器を摘出する際に、対象臓器を取り囲むように分布している神経を傷つけないように対象臓器を露出させて摘出する必要があるが、直径50〜300μmの細い神経は、白色あるいは透明であるため、腹腔鏡による拡大観察でも観察することが困難である。このため、医師が経験や勘に頼って手術せざるを得ず、損傷してしまう可能性が高いという不都合がある。
本発明の一態様は、特定部位における脂肪層と該脂肪層の周辺組織との光学特性の違いを利用して、前記周辺組織より相対的に多くの神経が内在する前記脂肪層の領域と前記周辺組織の領域とを区別可能な光学像を形成する光学像形成手段と、該光学像形成手段により形成された光学像に基づいて、該光学像における前記脂肪層および前記周辺組織の分布またはこれらの境界を表示する表示手段とを備える外科的処置を施すための生体観察装置を提供する。
また、上記態様においては、前記光学像形成手段が、生体組織に照明光を照射する照射部と、該照射部により照射された照明光が生体組織により反射された反射光の内、βカロテンの吸収特性がヘモグロビンの吸収特性よりも高い波長帯域の反射光を撮影して反射光画像を取得する撮像部とを備えていてもよい。
また、上記態様においては、前記撮像部は、βカロテンの吸収特性がヘモグロビンの吸収特性よりも高い450〜500nm内の第1の波長帯域のみの第1の反射光と、ヘモグロビンの吸収特性がβカロテンの吸収特性よりも高い530〜590nm内の第2の波長帯域のみの第2の反射光とを区別して撮影して、第1の反射光画像および第2の反射光画像を取得し、前記表示部が、前記第1の反射光画像と前記第2の反射光画像とを異なる色で合成してなる合成画像を表示してもよい。
このようにすることで、生体組織から反射される反射光は、βカロテンの吸収特性がヘモグロビンの吸収特性よりも高い波長帯域のみの反射光となるので、血管の影響を抑え、主に脂肪により影響を受けた反射光を容易に取得することができる。
このようにすることで、脂肪を表示する第1の反射光画像および血液を表示する第2の反射光画像を容易に別々に取得することができる。
このようにすることで、脂肪を表示する第1の反射光画像、血液を表示する第2の反射光画像および生体組織の形状を表示する第3の反射光画像を容易に別々に取得することができる。
このようにすることで、第1の波長帯域から第3の波長帯域に至る広帯域の照明光を照射することによって、生体組織から戻る第1の波長帯域の反射光、第2の波長帯域の反射光および第3の波長帯域の反射光を、撮像部のカラーCCDによって別個に検出し、第1から第3の反射光画像を容易に別々に取得することができる。
このようにすることで、モード切替部によって第2の観察モードに切り替えることにより、目視観察と同様の全波長帯域の反射光を撮影して得られた合成画像が表示される観察を行い、第1の観察モードに切り替えることによって脂肪を見やすくした観察を行うことができる。
このようにすることで、倍率切替部が観察倍率を低倍率にして広範囲にわたる低倍率観察を行っている際には、モード切替部が第2の観察モードに切り替えて、目視観察と同様の全波長帯域の反射光を撮影して得られた合成画像が表示される観察を行い、倍率切替部によって高倍率に切り替えたときには、モード切替部が第1の観察モードに切り替えて、脂肪を見やすくした観察を行うことができる。
なお、ここにおいて表面組織とは照明光が照射される側に存在する組織のことを表しており、下層組織とは、表面組織に対して照明光が照射される側と反対側に存在する組織のことを表している。
この場合、照明した光は主に表面組織で吸収されるために、表面組織が薄い領域からの戻り光は多く、表面組織が厚い領域からの戻り光は少なくなる。この作用により、表面組織の厚みの違いを反映した画像を得ることができる。
この場合、照明した光は主に下層組織で吸収されるために、表面組織が薄い領域からの戻り光は少なく、表面組織が厚い領域からの戻り光は多くなる。この作用により、表面組織の厚みの違いを反映した画像を得ることができる。
また、上記態様においては、前記表示部が、前記戻り光画像に基づいて前記下層組織の分布を反映した画像を表示してもよい。
また、上記態様においては、前記表面組織の吸収特性が、βカロテンの吸収特性であってもよい。
また、上記態様においては、前記波長特性は、βカロテンの吸収特性がヘモグロビンの吸収特性よりも高い波長帯域であってもよい。
また,上記態様においては、前記波長帯域は、βカロテンの吸収特性がヘモグロビンの吸収特性よりも低い波長帯域であってもよい。
また、上記態様においては、前記戻り光が、反射光であってもよい。
まず、本実施形態に係る生体観察装置1は、内視鏡であって、図1に示されるように、生体内に挿入される挿入部2と、該挿入部2に接続された光源部3および信号処理部4を備える本体部5と、該信号処理部4により生成された画像を表示する画像表示部6とを備えている。
撮像素子10は、例えば、モノクロCCDである。
第2のフィルタ群F2は、図3(b)に示されるように、青色(B2:400〜490nm)、緑色(G2:500〜570nm)、赤色(R2:590〜650nm)のほぼ連続する波長帯域の光をそれぞれ透過させるフィルタB2,G2,R2を周方向に配列することにより構成されている。
さらに、第1のフィルタ群F1の赤色R1の波長帯域においては、βカロテンおよびヘモグロビンの吸収は共に存在しないので、この光を照射して得られた画像は、生体組織表面の形態的特徴を表したものとなる。
さらに、赤色R1の波長帯域は、βカロテンにもヘモグロビンにも吸収がない波長帯域である。したがって、この波長帯域の光を照射して得られる画像は、生体表面の形態的特徴に基づく輝度分布が示されているということができる。
すなわち、特殊光観察モードで取得された画像は、裏側に血液の多い臓器が存在する極めて薄い脂肪であっても、これをより明確に表示することができる。
このように、脂肪組織が神経の存在の目印となる。このような目印は、メルクマールと呼ばれ、実際の生体において組織間の区別となる。
そして、本実施形態に係る生体観察装置によれば、脂肪層とその周辺組織との光学特性の違いを利用して、周辺組織より相対的に多くの神経が内在する脂肪層の領域と周辺組織の領域とを区別可能な光学像を形成することができる。
前立腺の外側の膜(周辺組織)としては、前立腺に近い方から、前立腺皮膜、前立腺筋膜(内側結合組織)、外側骨盤筋膜(外側結合組織)、内骨盤筋膜の構造となっている。神経は、外側骨盤筋膜の内部に存在する脂肪組織(脂肪層)を走行していることが、周辺組織に比較して多い。このため、前立腺を取り囲む神経を温存しながら前立腺を摘出するには、脂肪組織を摘出しないように、前立腺と脂肪組織の間を剥離する。
撮像素子10は、図7(b)に示されるように、色毎の透過率を有するカラーフィルタ(図示略)を備えている。
また、キセノンランプ11は、図7(c)に示されるような強度スペクトルを有している。図7(a)は図3(a)と同じである。
色分解プリズム23は、被写体からの反射光を図9(b)に示される透過率特性に従って波長帯域毎に分光するようになっている。
この場合にも、フィルタターレット12に代えて、直動機構22によりキセノンランプ11からの光の光軸上に挿脱可能なフィルタ25を備えればよい。フィルタ25は、図9(d)に示されるように所望の3つの波長帯域の光を透過させ他の波長帯域の光を遮断するようになっている。
高倍率観察時に特殊光観察モードとすることで、他の組織と脂肪との境界を確認しながら精密な処置を行うことができ、低倍率観察時には白色光観察モードとすることで、処置する部位全体の大まかな観察を行うことができる。
(A)から(F)は、脂肪組織と脂肪組織以外の結合組織間について、分光特性以外の光学特性の違いを利用して両者を区別するものである。
(A)自家蛍光:脂肪組織の自家蛍光は少ないが脂肪組織以外の結合組織は自家蛍光物質であるコラーゲンを多く含むため自家蛍光が多いのでこの違いを利用して両者を区別することができる。
(B)偏光:脂肪組織と脂肪組織以外の結合組織間の偏光解消度、偏光度、位相差などの偏光特性の違いを利用して両者を区別することができる。
(C)ラマン散乱:脂肪組織を構成する分子と脂肪組織以外の結合組織を構成する分子との違いを利用して両者を区別することができる。
(D)赤外光:脂肪組織は、脂肪組織以外の結合組織より水分が少ないため赤外の光吸収が少ない。この赤外吸収の違いを利用して両者を区別することができる。
(E)染色:脂肪組織に集積しやすい色素で染色を行う。脂肪組織は脂溶性が高い色素を多く取り込む。この色素の集積度の違いによる光学特性の違いを利用して、脂肪組織と脂肪以外の結合組織の両者を区別することができる。
(F)OCT:脂肪組織と脂肪組織以外の結合組織の屈折率の差を利用して画像化する。屈折率の違いを利用して両者を区別することができる。
(G)画像処理:被写体からの戻り光を撮影することにより取得された画像を、例えば分光推定を用いて光学像形成手段により処理することで、所定の波長帯域の光学像を形成し、その光学像から脂肪組織と結合組織以外の結合組織を区別することができる。
(H)超音波:脂肪組織と脂肪組織以外の結合組織の音響インピーダンスの差を利用して断層像を画像化し、両者を区別することができる。
(I)MRI:核磁気共鳴現象を利用して脂肪組織と脂肪組織以外の結合組織を区別して画像化し、両者を区別することができる。
3 光源部(照射部)
6 画像表示部(表示部)
7 ライトガイドケーブル(照射部)
8 撮影光学系(撮像部)
10 撮像素子(カラーCCD)
17 制御部(モード切替部)
23 色分解プリズム(分光手段)
24a〜24c モノクロCCD(撮像素子)
また、上記態様においては、前記波長帯域は、βカロテンの吸収特性がヘモグロビンの吸収特性よりも高い波長帯域であってもよい。
。
さらに、赤色R1の波長帯域は、βカロテンにもヘモグロビンにも吸収がない波長帯域である。したがって、この波長帯域の光を照射して得られる画像は、生体表面の形態的特徴に基づく輝度分布が示されているということができる。
(A)から(F)は、脂肪組織と脂肪組織以外の結合組織間について、分光特性以外の光学特性の違いを利用して両者を区別するものである。
(A)自家蛍光:脂肪組織の自家蛍光は少ないが脂肪組織以外の結合組織は自家蛍光物質であるコラーゲンを多く含むため自家蛍光が多いのでこの違いを利用して両者を区別することができる。
(B)偏光:脂肪組織と脂肪組織以外の結合組織間の偏光解消度、偏光度、位相差などの偏光特性の違いを利用して両者を区別することができる。
(C)ラマン散乱:脂肪組織を構成する分子と脂肪組織以外の結合組織を構成する分子との違いを利用して両者を区別することができる。
(D)赤外光:脂肪組織は、脂肪組織以外の結合組織より水分が少ないため赤外の光吸収が少ない。この赤外吸収の違いを利用して両者を区別することができる。
(E)染色:脂肪組織に集積しやすい色素で染色を行う。脂肪組織は脂溶性が高い色素を多く取り込む。この色素の集積度の違いによる光学特性の違いを利用して、脂肪組織と脂肪以外の結合組織の両者を区別することができる。
(F)OCT:脂肪組織と脂肪組織以外の結合組織の屈折率の差を利用して画像化する。屈折率の違いを利用して両者を区別することができる。
(G)画像処理:被写体からの戻り光を撮影することにより取得された画像を、例えば分光推定を用いて光学像形成手段により処理することで、所定の波長帯域の光学像を形成し、その光学像から脂肪組織と脂肪組織以外の結合組織を区別することができる。
Claims (26)
- 特定部位における脂肪層と該脂肪層の周辺組織との光学特性の違いを利用して、前記周辺組織より相対的に多くの神経が内在する前記脂肪層の領域と前記周辺組織の領域とを区別可能な光学像を形成する光学像形成手段と、
該光学像形成手段により形成された光学像に基づいて、該光学像における前記脂肪層および前記周辺組織の分布またはこれらの境界を表示する表示部とを備える外科的処置を施すための生体観察装置。 - 前記光学特性が、分光特性であることを特徴とする請求項1に記載の生体観察装置。
- 前記光学像形成手段は、生体組織に照明光を照射する照射部と、該照射部により照射された照明光が生体組織により反射された反射光の内、βカロテンの吸収特性がヘモグロビンの吸収特性よりも高い波長帯域の反射光を撮影して反射光画像を取得する撮像部とを備える請求項1に記載の生体観察装置。
- 前記撮像部が、450〜500nmに含まれる波長帯域の反射光を撮影する請求項3に記載の生体観察装置。
- 前記撮像部は、βカロテンの吸収特性がヘモグロビンの吸収特性よりも高い450〜500nm内の第1の波長帯域のみの第1の反射光と、ヘモグロビンの吸収特性がβカロテンの吸収特性よりも高い500〜600nm内の第2の波長帯域のみの第2の反射光とを区別して撮影して、第1の反射光画像および第2の反射光画像を取得し、
前記表示部が、前記第1の反射光画像と前記第2の反射光画像とを異なる色で合成してなる合成画像を表示する請求項3または請求項4に記載の生体観察装置。 - 前記撮像部は、βカロテンの吸収特性およびヘモグロビンの吸収特性がともに低い600〜650nm内の第3の波長帯域のみの第3の反射光を、前記第1の反射光画像および前記第2の反射光画像とは区別して撮影して第3の反射光画像を取得し、
前記表示部が、前記第1の反射光画像、前記第2の反射光画像及び前記第3の反射光画像を異なる色で合成してなる合成画像を表示する請求項5に記載の生体観察装置。 - 前記照射部は、βカロテンの吸収特性がヘモグロビンの吸収特性よりも高い波長帯域のみの照明光を照射する請求項3に記載の生体観察装置。
- 前記照射部が、前記第1の波長帯域のみの第1の照明光と、前記第2の波長帯域のみの第2の照明光とを別々に照射する請求項5に記載の生体観察装置。
- 前記照射部が、前記第1の波長帯域のみの第1の照明光、前記第2の波長帯域のみの第2の照明光および前記第3の波長帯域のみの第3の照明光を別々に照射する請求項6に記載の生体観察装置。
- 前記照射部が、前記第1の波長帯域から前記第3の波長帯域に至る波長帯域の照明光を同時に照射し、
前記撮像部が、カラーCCDを備える請求項6に記載の生体観察装置。 - 前記照射部が、前記第1の波長帯域から前記第3の波長帯域に至る波長帯域の照明光を同時に照射し、
前記撮像部が、生体組織からの反射光を、第1の波長帯域、第2の波長帯域および第3の波長帯域の反射光に分光する分光手段と、該分光手段により分光された第1から第3の波長帯域の反射光を別々に撮影する3つの撮像素子を備える請求項6に記載の生体観察装置。 - 青色の波長帯域においてはβカロテンの吸収特性がヘモグロビンの吸収特性よりも高い波長帯域のみが含まれる反射光を撮影する第1の観察モードと、青色から赤色までの全波長帯域の反射光を撮影する第2の観察モードとを切り替え可能なモード切替部を備える請求項3から請求項11のいずれかに記載の生体観察装置。
- 観察倍率を切替可能な倍率切替部を備え、
前記モード切替部は、前記倍率切替部が観察倍率を高倍率に切り替えたときには第1の観察モードに、低倍率に切り替えたときには第2の観察モードに切り替える請求項12に記載の生体観察装置。 - 表面組織が下層組織を覆うように分布している生体組織に対して照明光を照射し、前記生体組織からの戻り光の内、前記表面組織の吸収特性が前記下層組織の吸収特性と異なる波長帯域の戻り光画像を取得する撮像部と、
前記戻り光画像に基づいて前記生体組織の表面の組織構造の分布を反映した画像を表示する表示部とを備える生体観察装置。 - 前記撮像部は、前記表面組織の吸収特性が前記下層組織の吸収特性より高い波長帯域の戻り光画像を取得する請求項14に記載の生体観察装置。
- 前記撮像部は、前記表面組織の吸収特性が前記下層組織の吸収特性より低い波長帯域の戻り光画像を取得する請求項14に記載の生体観察装置。
- 前記表示部が、前記戻り光画像に基づいて前記表面組織の分布を反映した画像を表示する請求項14に記載の生体観察装置。
- 前記表示部が、前記戻り光画像に基づいて前記下層組織の分布を反映した画像を表示する請求項14に記載の生体観察装置。
- 前記表面組織または下層組織のいずれかが、神経を含む脂肪層である請求項14に記載の生体観察装置。
- 前記表面組織の吸収特性が、βカロテンの吸収特性である請求項14に記載の生体観察装置。
- 前記表面組織の吸収特性が、ヘモグロビンの吸収特性である請求項14に記載の生体観察装置。
- 前記波長特性は、βカロテンの吸収特性がヘモグロビンの吸収特性よりも高い波長帯域である請求項14に記載の生体観察装置。
- 前記波長帯域が、450〜500nmである請求項22に記載の生体観察装置。
- 前記波長帯域は、βカロテンの吸収特性がヘモグロビンの吸収特性よりも低い波長帯域である請求項14に記載の生体観察装置。
- 前記波長帯域が、500〜600nmである請求項24に記載の生体観察装置。
- 前記戻り光が、反射光である請求項14から請求項25のいずれかに記載の生体観察装置。
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