WO2013065498A1 - 蛍光ファントム装置および蛍光イメージング方法 - Google Patents

蛍光ファントム装置および蛍光イメージング方法 Download PDF

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fluorescence
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健二郎 長谷川
光春 三輪
貴弘 鹿山
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浜松ホトニクス株式会社
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    • G01N21/6456—Spatial resolved fluorescence measurements; Imaging

Definitions

  • the present invention relates to a fluorescent phantom device and a fluorescent imaging method.
  • ICG indocyanine green
  • Patent Document 1 a calibration assistance means described in Patent Document 1 is known as a calibration assistance means for standardizing a measurement result.
  • the calibration assisting means described in Patent Document 1 is produced by dissolving ICG dye and albumin protein in water and immersing them in a carrier sheet.
  • the calibration assisting means described in Patent Document 1 has the following problems. That is, in the manufacturing process of the calibration assisting means, the solution containing the fluorescent dye is soaked in the carrier sheet such as paper or cloth, so that it is difficult to accurately adjust the concentration of the fluorescent dye. Further, in this calibration assisting means, since the fluorescent dye is bound to albumin protein, there is a concern about deterioration of the fluorescence characteristics accompanying protein denaturation. From the above points, it has been difficult to quantitatively evaluate the concentration of the fluorescent dye contained in the measurement object using such calibration means.
  • the present invention has been made to solve the above problems, and provides a fluorescent phantom device and a fluorescent imaging method capable of quantitatively evaluating the concentration of a fluorescent dye in a measurement object. Objective.
  • a fluorescent phantom device is a phantom support having a fluorescent phantom housing portion and a medium that reproduces at least one of light scattering and light absorption of a measurement object.
  • a fluorescent phantom configured to contain a fluorescent dye of a predetermined concentration and housed in the fluorescent phantom housing portion.
  • the measurement object and the fluorescent phantom of the present invention are irradiated with near infrared light, By comparing and observing the fluorescence from the measurement object and the fluorescence brightness from the fluorescence phantom, the concentration of the fluorescence dye in the measurement object can be compared quantitatively with the brightness of the fluorescence dye in the fluorescence phantom. It becomes possible.
  • the phantom support has a plurality of fluorescent phantom accommodating portions, and each of the fluorescent phantom accommodating portions accommodates the fluorescent phantom, and the fluorescent phantom is contained in the fluorescent phantom.
  • the concentration of the dye may be different in each fluorescent phantom.
  • the fluorescent dye in the measurement object is obtained by comparing and observing the luminance of the fluorescence from the measurement object and the fluorescence from the plurality of fluorescent phantoms. It becomes possible to evaluate the density
  • a fluorescent phantom device includes a phantom support having a fluorescent phantom accommodating portion, and a fluorescent phantom accommodated in the fluorescent phantom accommodating portion, and the fluorescent phantom is light scattering of a measurement object. And a surface layer dummy arranged on the surface layer of the fluorescent phantom accommodating portion, and a deep layer dummy arranged on the deep layer of the fluorescent phantom accommodating portion. And a plate-like phantom that is arranged in a fluorescent phantom accommodating portion while being sandwiched between a surface layer dummy and a deep layer dummy.
  • a plate-like phantom is disposed between a surface layer dummy and a deep layer dummy made of a medium that reproduces light scattering and light absorption of a measurement object. Therefore, by irradiating the measurement object and the fluorescent phantom device of the present invention with near infrared light, and comparing the fluorescence from the measurement object and the fluorescence luminance from the fluorescence phantom, the skin and fat of the measurement object are observed. Even if scattering or light absorption occurs due to the difference in muscle thickness, the presence or absence of the fluorescent dye in the measurement object can be correctly evaluated.
  • the phantom support includes a plurality of fluorescent phantom accommodating portions, and the fluorescent phantoms are accommodated in the plurality of fluorescent phantom accommodating portions, respectively.
  • Each of the fluorescent phantoms may have an equivalent thickness, contain an equivalent concentration of the fluorescent dye, and be disposed at a different depth in each of the fluorescent phantoms.
  • plate-like phantoms having the same thickness and containing the fluorescent dye having the same concentration are arranged at different depths in the respective fluorescent phantoms.
  • a plate-like phantom is disposed between a surface layer dummy and a deep layer dummy that are formed of a medium that reproduces light scattering and light absorption of the measurement object. Therefore, by irradiating the measurement object and the fluorescent phantom device of the present invention with near infrared light, and comparing the fluorescence from the measurement object and the fluorescence luminance from the fluorescence phantom, the skin and fat of the measurement object are observed. Even when scattering and light absorption occur due to differences in muscle thickness, the concentration of the fluorescent dye in the measurement object can be more accurately evaluated.
  • the fluorescent phantom device includes a plurality of fluorescent phantom storage units arranged in a row, and the fluorescent phantom device is arranged in a matrix by arranging the fluorescent phantom device in a matrix.
  • the concentration of the fluorescent dye contained in the phantom is different for each column.
  • the fluorescent phantom devices are arranged in a matrix by arranging the fluorescent phantom devices in which a plurality of fluorescent phantom accommodating portions are arranged in a single row, thereby forming a plate-like phantom.
  • concentration of the fluorescent dye contained in each differs for each column. Therefore, the measurement object and the fluorescent phantom device of the present invention are irradiated with near-infrared light, and the fluorescence from the measurement object and the fluorescence from the fluorescence phantom device are compared and observed. It becomes possible to evaluate concentration and depth more accurately.
  • the phantom support and the fluorescent phantom may be formed of an epoxy resin.
  • the medium does not evaporate, and the reliability of the fluorescent dye concentration is ensured for a long time.
  • the phantom support further includes a standard phantom housing portion, and is composed of a medium that reproduces at least one of light scattering and light absorption of the measurement object.
  • a standard phantom composed of a medium that reproduces light scattering and light absorption of the measurement object and a fluorescent phantom composed of the medium containing a fluorescent dye, It becomes possible to more accurately evaluate the fluorescence luminance without being affected by light scattering and light absorption.
  • the medium is at least one kind of scattering particles selected from titanium dioxide particles, silica particles, polymer fine particles, alumina, quartz glass fine particles and lipid fine particles, a pigment and a dye.
  • at least one light absorbing material selected from the group consisting of: In this way, light scattering and light absorption of the measurement object are reproduced with higher accuracy, and fluorescence luminance is measured with higher accuracy.
  • the fluorescent phantom device is used by being attached to a measurement object, and contains a fluorescent dye having a predetermined concentration in a medium that reproduces at least one of light scattering and light absorption of the measurement object.
  • the fluorescent phantom is constructed.
  • the fluorescent phantom device since the fluorescent phantom device is used by being attached to the measurement object, the fluorescent phantom device can be bent along a curved surface, and the measurement is performed when the surface of the measurement object is a curved surface. By bending the fluorescent phantom device along the surface of the object, it is possible to measure the fluorescence luminance from the measurement object more accurately.
  • a plurality of fluorescent phantoms may be provided, and the concentration of the fluorescent dye contained in the fluorescent phantom may be different in each fluorescent phantom.
  • the fluorescent dye in the measurement object is obtained by comparing and observing the luminance of the fluorescence from the measurement object and the fluorescence from the plurality of fluorescent phantoms. It becomes possible to evaluate the density
  • the fluorescent phantom may be formed of a polyurethane resin or a silicon resin.
  • the fluorescent phantom device can be bent along the surface of the measurement object, and the fluorescence luminance from the measurement object can be measured more accurately. It becomes possible.
  • the fluorescent dye may be ICG.
  • the ICG having the optical characteristics that the excitation wavelength is 750 to 810 nm and the center of the fluorescence wavelength is 840 nm is used as the fluorescent dye, when fluorescence observation is performed using a living body as a measurement object, from 600 nm It is difficult to be affected by light absorption by blood that absorbs light having a short wavelength or water that absorbs light having a wavelength longer than 1000 nm. Further, ICG that is harmless to a living body can be injected into the living body, and fluorescence observation can be performed using the fluorescent phantom device according to one aspect of the present invention.
  • the fluorescence imaging method introduces a fluorescent dye into a living body, arranges the fluorescent phantom device of the present invention in the vicinity of the living body, irradiates the living body and the fluorescent phantom device with excitation light, By detecting near-infrared fluorescence from the fluorescent dye introduced and the fluorescent dye contained in the fluorescent phantom.
  • the concentration of the fluorescent dye in the living body is irradiated with the fluorescent phantom device including the fluorescent phantom having a predetermined concentration of the fluorescent dye together with the living body of the measurement object. Can be quantitatively evaluated.
  • a fluorescent phantom device and a fluorescent imaging method capable of quantitatively evaluating the concentration of a fluorescent dye in a measurement object are obtained.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a configuration of a fluorescent phantom device 1 according to the first embodiment.
  • the fluorescent phantom device 1 includes a phantom support 10, a standard phantom 11, and a plurality (four in the present embodiment) of fluorescent phantoms 12, 13, 14, and 15. Is done.
  • the phantom support 10 includes a standard phantom housing portion 1a for housing the standard phantom 11 and a plurality (four in this embodiment) of fluorescent phantom housing portions for housing the fluorescent phantoms 12, 13, 14, and 15. 1b, 1c, 1d, and 1e.
  • the phantom support 10 is made of an epoxy resin.
  • the standard phantom 11 is composed of a medium that reproduces light scattering and light absorption of a measurement object such as a living body.
  • the medium constituting the standard phantom 11 includes titanium dioxide (TiO 2 ) particles, silica particles, polymer fine particles, alumina (Al 2 O 3 ), and quartz glass fine particles as scattering particles for reproducing light scattering.
  • lipid fine particles include milk and Intralipid (registered trademark).
  • the medium constituting the standard phantom 11 contains at least one substance selected from pigments and dyes as a light absorbing substance for reproducing light absorption.
  • the medium constituting the standard phantom 11 is a liquid obtained by mixing the scattering particles and the light absorbing substance with ethanol as a solvent.
  • the standard phantom 11 is accommodated in the standard phantom accommodating portion 1a of the phantom support 10 and sealed.
  • the fluorescent phantoms 12, 13, 14, and 15 are configured by containing a fluorescent dye having a predetermined concentration in the above medium.
  • ICG is used as the fluorescent dye.
  • the concentration of ICG contained in the fluorescent phantoms 12, 13, 14, and 15 is different in the fluorescent phantoms 12, 13, 14, and 15, respectively.
  • the fluorescent phantoms 12, 13, 14, and 15 are arranged in a line, and are arranged in the order from the lowest ICG content concentration to the highest.
  • the fluorescent phantoms 12, 13, 14, and 15 are liquids, and are accommodated in the fluorescent phantom accommodating portions 1b, 1c, 1d, and 1e of the phantom support 10 and sealed.
  • ICG is introduced into a living body as a measurement object as a fluorescent dye.
  • the fluorescent phantom device 1 is disposed in the vicinity of the living body.
  • the living body and the fluorescent phantom device 1 are irradiated with excitation light with near infrared light having an excitation wavelength of 750 nm to 810 nm.
  • near-infrared fluorescence having a fluorescence wavelength centered at 840 nm is generated from ICG introduced into the living body.
  • near-infrared fluorescence of the same wavelength is also generated from the fluorescent phantoms 12, 13, 14, and 15 of the fluorescent phantom device 1.
  • the intensity of the generated near-infrared fluorescence corresponds to the concentration of ICG contained in the living body and the fluorescent phantoms 12, 13, 14, and 15.
  • the intensity of the generated near-infrared fluorescence increases as the concentration of ICG increases. Get higher.
  • These near-infrared fluorescence is detected by, for example, a near-infrared camera. Fluorescence imaging processing can be performed by performing image processing on the detected near-infrared fluorescence by a known method.
  • FIG. 2 shows a photograph that is an example of the result of fluorescence imaging performed by the method described above.
  • FIG. 2 is a photograph of the fluorescent phantom device 1 according to the first embodiment and a living body taken with a near-infrared camera.
  • the light spots are arranged in a line in the vertical direction. The brightness of these points is different, and the lower point is brighter.
  • the brightness of a point corresponds to the concentration of ICG in the fluorescent phantom
  • the lower the point, the brighter the point the higher the concentration of ICG in the fluorescent phantom corresponding to the lower point. It represents that.
  • the ICG content concentration contained in the fluorescent phantom is known, it is possible to associate the ICG content concentration with the point brightness from the brightness of the points arranged in a line. That is, the portion that shines with the same brightness has the same ICG concentration.
  • a white shining portion spreads around the vertically arranged points representing the fluorescence from the fluorescent phantom. This represents fluorescence generated from ICG introduced into a living body as a measurement object.
  • the object to be measured and the fluorescent phantom device 1 of the present embodiment are connected to near infrared light. And observing the fluorescence from the measurement object and the fluorescence brightness from the fluorescence phantoms 12, 13, 14, and 15 to observe the concentration of the fluorescent dye in the measurement object. 15 can be quantitatively evaluated as compared with the luminance of the fluorescent dye in FIG.
  • the concentration of the fluorescent dye is different in each of the fluorescent phantoms 12, 13, 14, and 15, the fluorescence from the measurement object and the plurality of fluorescent phantoms 12, 13, 14, and 15 It is possible to more quantitatively evaluate the concentration of the fluorescent dye in the measurement object by comparing and observing the luminance of the fluorescence.
  • the fluorescent phantom device 1 includes the standard phantom 11, the standard phantom 11 including a medium that reproduces light scattering and light absorption of the measurement object and a fluorescent dye contained in the medium are configured.
  • the fluorescence brightness can be more accurately evaluated without being affected by light scattering and light absorption.
  • the medium constituting the standard phantom 11 and the fluorescent phantoms 12, 13, 14, and 15 is at least one selected from titanium dioxide particles, silica particles, polymer particles, alumina, quartz glass particles, and lipid particles. Since it contains seed scattering particles and at least one light-absorbing substance selected from pigments and dyes, the light scattering and light absorption of the measurement object can be reproduced more accurately, and the fluorescence luminance can be measured more accurately. Is done.
  • the fluorescence imaging method in order to irradiate the fluorescence phantom device 1 including a plurality of fluorescence phantoms 12, 13, 14, and 15 having different concentrations of the fluorescent dye together with the living body of the measurement object,
  • the concentration of the fluorescent dye in the living body can be quantitatively evaluated.
  • the fluorescent phantom device 1 uses ICG as a fluorescent dye
  • ICG having the optical characteristics that the excitation wavelength is 750 to 810 nm and the center of the fluorescent wavelength is 840 nm is used as the fluorescent dye, so that the living body is measured.
  • ICG that is harmless to the living body can be injected into the living body, and fluorescence observation can be performed using the fluorescent phantom device 1.
  • the solvent constituting the standard phantom and the fluorescent phantom need not be ethanol, and instead of ethanol, for example, methanol, dimethyl sulfoxide, water, or the like can be used.
  • the medium constituting the standard phantom 11 and the fluorescent phantoms 12, 13, 14, and 15 need not include both the light scattering particles and the light absorbing material, and may include at least one.
  • FIG. 3 is a perspective view showing the configuration of the fluorescent phantom device 2 according to the second embodiment.
  • the fluorescent phantom device 2 according to the second embodiment is different from the fluorescent phantom device 1 according to the first embodiment in that a standard phantom 21 and fluorescent phantoms 22, 23, 24, and 25 are formed of an epoxy resin and solidified. It is different in point. Therefore, the difference from the first embodiment will be mainly described.
  • the fluorescent phantom device 2 includes a phantom support 20, a standard phantom 21, and fluorescent phantoms 22, 23, 24, and 25.
  • the phantom support 20 includes a standard phantom housing portion 2a for housing the standard phantom 21 and fluorescent phantom housing portions 2b, 2c, 2d and 2e for housing the fluorescent phantoms 22, 23, 24 and 25.
  • the standard phantom 21 is composed of a medium that reproduces light scattering and light absorption, like the standard phantom 11 of the first embodiment.
  • the medium is obtained by mixing light scattering particles and a light-absorbing substance with ethanol, and further mixing this liquid with an epoxy resin to solidify it.
  • the fluorescent phantoms 22, 23, 24, and 25 are configured by containing ICG having a predetermined concentration in the above medium. More specifically, the medium is formed by mixing light scattering particles and a light-absorbing substance in ethanol, further dissolving ICG of a predetermined concentration, and mixing and solidifying an epoxy resin. The concentration of ICG contained in the fluorescent phantoms 22, 23, 24, and 25 is different in each of the fluorescent phantoms 22, 23, 24, and 25. In the present embodiment, the fluorescent phantoms 22, 23, 24, and 25 are arranged in a line, and are arranged in order from the lowest ICG concentration to the highest.
  • the same effect as that according to the first embodiment can be obtained. Furthermore, according to the fluorescent phantom device 2, since the standard phantom 21 and the fluorescent phantoms 22, 23, 24, 25 are formed of an epoxy resin, the standard phantom 21 and the fluorescent phantoms 22, 23, 24, 25 are solidified. The medium does not evaporate, and the reliability of the fluorescent dye concentration is ensured over a long period of time.
  • FIG. 4 is a plan view showing the configuration of the fluorescent phantom device 3 according to the third embodiment.
  • the fluorescent phantom device 3 according to the third embodiment includes a standard phantom 31 and fluorescent phantoms 32 and 33.
  • the fluorescent phantom device 3 is used by being attached to a measurement object.
  • the standard phantom 31 is composed of a medium that reproduces light scattering and light absorption of the measurement object.
  • this medium is a mixture of ethanol mixed with light scattering particles and a light-absorbing substance similar to that in the first embodiment, in a polyurethane resin. Since polyurethane resin is mixed in the medium, the standard phantom 31 is semi-solidified and formed into a gel.
  • the fluorescent phantoms 32 and 33 are configured by containing ICG having a predetermined concentration in the above medium. Therefore, similarly to the standard phantom 31, the fluorescent phantoms 32 and 33 are also semi-solidified and formed in a gel form.
  • the fluorescent phantom device 3 is configured as described above, the fluorescent phantom device 3 is semi-solid that can be bent along a curved surface.
  • FIG. 5 is a schematic diagram showing a method of using the fluorescent phantom device 3 according to the third embodiment.
  • the surface of the living body B which is the measurement object, forms a convex curved surface.
  • the fluorescent phantom device 3 is bent along the surface of the living body B, and the fluorescent phantom device 3 is placed on the living body B.
  • the near-infrared camera P is brought close to a direction perpendicular to the surface of the fluorescent phantom device 3, and the fluorescent phantom device 3 and the living body are photographed by the near-infrared camera P.
  • the fluorescent phantom device 3 configured as described above, the same effect as that obtained when the fluorescent phantom device 1 according to the first embodiment is used can be obtained.
  • the fluorescent phantom device 3 since the standard phantom 31 and the fluorescent phantoms 32, 33, 34, and 35 are formed of polyurethane resin, the fluorescent phantom device can be bent along a curved surface. When the surface of the object is a curved surface, the fluorescence luminance from the object to be measured can be measured more accurately by bending the fluorescence phantom device along the surface of the object to be measured.
  • the resin used for semi-solidifying the fluorescent phantom device 3 to form a gel is not a polyurethane resin but may be a silicon resin, for example.
  • FIG. 6 is a perspective view showing the configuration of the fluorescent phantom device 4 according to the fourth embodiment.
  • the fluorescent phantom device 4 according to the fourth embodiment includes a phantom support 40, a standard phantom 41, and a plurality (four in this embodiment) of fluorescent phantoms 42, 43, 44, 45.
  • the phantom support 40 includes a standard phantom housing portion 4a for housing the standard phantom 41, and fluorescent phantom housing portions 4b, 4c, 4d, and 4e for housing the fluorescent phantoms 42, 43, 44, and 45.
  • the standard phantom 41 is made of a medium in which an epoxy resin is mixed with ethanol in which light scattering particles and a light absorbing material are mixed, and is formed by solidification.
  • the fluorescent phantom 42 has a surface layer dummy 42A, a plate-like phantom 42B, and a deep layer dummy 42C.
  • the surface layer dummy 42A is formed of a medium that reproduces light scattering and light absorption of the measurement object. Further, the surface layer dummy 42 ⁇ / b> A is disposed on the surface layer of the fluorescent phantom accommodating portion 4 b provided on the phantom support 40.
  • the deep layer dummy 42C is made of the above-described medium, and is disposed in the deep layer of the fluorescent phantom accommodating portion 4b.
  • the plate-like phantom 42B is configured by containing ICG as a fluorescent dye in the above medium. The plate-like phantom 42B is disposed in the fluorescent phantom accommodating portion 4b so as to be sandwiched between the surface layer dummy 42A and the deep layer dummy 42C.
  • the fluorescent phantom 43 includes a surface layer dummy 43A, a plate-like phantom 43B, and a deep layer dummy 43C, and the plate-like phantom 43B is disposed in the fluorescent phantom accommodating portion 4c so as to be sandwiched between the surface layer dummy 43A and the deep layer dummy 43C.
  • the fluorescent phantom 44 includes a surface layer dummy 44A, a plate-like phantom 44B, and a deep layer dummy 44C, and the plate-like phantom 44B is disposed in the fluorescent phantom accommodating portion 4d so as to be sandwiched between the surface layer dummy 44A and the deep layer dummy 44C.
  • the fluorescent phantom 45 includes a surface layer dummy 45A and a plate-like phantom 45B.
  • the plate-like phantom 45B is disposed at the deepest part of the fluorescent phantom accommodating portion 4e and does not have a deep layer dummy.
  • the plate-like phantoms 42B, 43B, 44B, and 45B have the same thickness in each of the fluorescent phantoms 42, 43, 44, and 45, and contain the same concentration of ICG.
  • the fluorescent phantoms are arranged at different depths.
  • the fluorescent phantoms 42, 43, 44, 45 are arranged in a line, and the depths at which the plate-like phantoms 42B, 43B, 44B, 45B are arranged are configured to increase in order. .
  • the plate-like phantom 42B is disposed between the surface layer dummy 42A and the deep layer dummy 42C that are made of a medium that reproduces light scattering and light absorption of the measurement object. Therefore, the skin of the measurement object is irradiated by irradiating the measurement object and the fluorescent phantom device 4 of the present embodiment with near-infrared light and comparing the fluorescence from the measurement object and the fluorescence luminance from the fluorescence phantom for observation. Even if scattering or light absorption occurs due to differences in the thickness of fat, muscle, or muscle, the presence or absence of a fluorescent dye in the measurement object can be correctly evaluated.
  • the plate-like phantoms 42B, 43B, 44B, and 45B having the same thickness and containing the fluorescent dye having the same concentration are used as the fluorescent phantom. 42, 43, 44 and 45 are arranged at different depths. Further, a plate-like phantom 42B is disposed between a surface layer dummy 42A and a deep layer dummy 42C that are made of a medium that reproduces light scattering and light absorption of the measurement object.
  • the measurement object and the fluorescent phantom device 4 of the present embodiment are irradiated with near-infrared light, and the fluorescence from the measurement object and the fluorescence luminance from the fluorescence phantoms 42, 43, 44, 45 are compared and observed.
  • the concentration of the fluorescent dye in the measurement object can be more accurately evaluated.
  • FIG. 7 is a perspective view showing the configuration of the fluorescent phantom device 4 according to the fifth embodiment.
  • the fluorescent phantom device 5 according to the fifth embodiment includes a phantom support 50, standard phantoms 51, 61, 71, and fluorescent phantoms 52, 53, 54, 55, 62, 63, 64, 65, 72, 73, 74. , 75.
  • the standard phantoms 51, 61, 71 are formed of a medium in which an epoxy resin is mixed with ethanol in which light scattering particles and a light absorbing material are mixed, and is formed by solidification, similarly to the standard phantom 41 according to the fourth embodiment. Yes.
  • the fluorescent phantoms 52, 53, 54, 55, 62, 63, 64, 65, 72, 73, 74, and 75 are respectively plate-like phantoms similar to the fluorescent phantoms 42, 43, 44, and 45 according to the fourth embodiment. have.
  • the standard phantom 51 and the fluorescent phantoms 52, 53, 54, and 55 are arranged in a line
  • the standard phantom 61 and the fluorescent phantoms 62, 63, 64, and 65 are arranged in a line
  • the standard phantom 71 And fluorescent phantoms 72, 73, 74 and 75 are arranged in a line.
  • the plate-like phantoms included in the fluorescent phantoms 52, 53, 54, and 55 have the same thickness, contain the same concentration of ICG, and are provided at different depths.
  • the plate-like phantoms of the fluorescent phantoms 62, 63, 64, 65 have the same thickness, contain ICG of the same concentration, and are provided at different depths.
  • the plate-like phantoms of the fluorescent phantoms 72, 73, 74, and 75 have the same thickness, contain the same concentration of ICG, and are provided at different depths.
  • the concentrations of ICG contained in the fluorescent phantoms 52, 62, and 72 are different from each other.
  • the phantom support body 50, the standard phantom 51, and the fluorescent phantoms 52, 53, 54, and 55 constitute the phantom device 5A of the fourth embodiment.
  • the phantom support 50, the standard phantom 61, and the fluorescent phantoms 62, 63, 64, 65 constitute the phantom device 5B of the fourth embodiment
  • the phantom support 50, the standard phantom 71, the fluorescent phantom 72, 73, 74, and 75 constitute the phantom device 5C of the fourth embodiment.
  • the fluorescent phantom device 5 of the present embodiment can be regarded as a device in which the three fluorescent phantom devices 5A to 5C described above are arranged in a plurality of rows (in this embodiment, three rows are arranged).
  • the three fluorescent phantom devices 5A to 5C are arranged so that the fluorescent phantoms 52, 53, 54, 55, 62, 63, 64, 65, 72, 73, 74, 75 are provided. It will be arranged in a matrix. Further, the concentration of ICG contained in each fluorescent phantom is different for each column.
  • the fluorescent phantom devices are arranged in a matrix by arranging a plurality of fluorescent phantom devices in which a plurality of fluorescent phantom accommodating portions are arranged in a row, and the concentration of the fluorescent dye contained in the plate-like phantom is
  • the fluorescent phantom device 5 is configured differently for each column. Therefore, the measurement object and the fluorescent phantom device 5 of the present embodiment are irradiated with near-infrared light, and the fluorescence from the measurement object and the fluorescence from the fluorescence phantom device 5 are compared and observed. It becomes possible to more accurately evaluate the concentration and depth of the fluorescent dye.
  • fluorescence phantom devices 1 to 5 and a fluorescence imaging method capable of quantitatively evaluating the concentration of a fluorescent dye in a measurement object.

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Abstract

　蛍光ファントム装置１は、蛍光ファントム収容部１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅを有するファントム支持体１０と、測定対象物の光散乱および光吸収の少なくとも一方を再現する媒質に所定の濃度の蛍光色素を含有させて構成され、蛍光ファントム収容部１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅに収容される蛍光ファントム１２，１３，１４，１５とを備える。

Description

蛍光ファントム装置および蛍光イメージング方法
　この発明は、蛍光ファントム装置および蛍光イメージング方法に関する。
　形成外科領域における皮弁術では、移植した生体組織中の血流の有無が手術の予後に大きく影響することが分かっている。この血流の有無を判定するための方法として、患者にインドシアニングリーン（以下「ＩＣＧ」という。）試薬を注射した後、着目する組織に近赤外光を照射し、その組織をカメラによって観察することにより血流の有無を判定する方法が知られている。このような血流有無判定方法において、測定結果を基準化するための較正補助手段として、例えば特許文献１に記載の較正補助手段が知られている。特許文献１に記載の較正補助手段は、ＩＣＧ色素及びアルブミンタンパク質を水に溶解し、担体シートに浸み込ませることによって作製される。
特開２００５－３００５４０号公報
　しかしながら、特許文献１に記載の較正補助手段においては、次のような問題点が存在する。すなわち、この較正補助手段の製造工程においては、蛍光色素を含む溶液が紙や布などの担体シートに浸み込ませられるため、蛍光色素の含有濃度を正確に調整することが困難である。また、この較正補助手段においては、蛍光色素がアルブミンタンパク質に結合されるため、タンパクの変性に伴う蛍光特性の劣化が懸念される。以上の点から、このような較正手段を用いて、測定対象物における蛍光色素の含有濃度を定量的に評価することは困難であった。
　本発明は、以上の問題点を解決するためになされたものであり、測定対象物における蛍光色素の濃度を定量的に評価することを可能とする蛍光ファントム装置および蛍光イメージング方法を提供することを目的とする。
　このような目的を達成するために、本発明の一側面に係る蛍光ファントム装置は、蛍光ファントム収容部を有するファントム支持体と、測定対象物の光散乱および光吸収の少なくとも一方を再現する媒質に所定の濃度の蛍光色素を含有させて構成され、蛍光ファントム収容部に収容される蛍光ファントムと、を備える。
　本発明の一側面に係る蛍光ファントム装置においては、蛍光色素の含有濃度が所定の濃度である蛍光ファントムを備えているため、測定対象物と本発明の蛍光ファントムを近赤外光で照射し、測定対象物からの蛍光と蛍光ファントムからの蛍光輝度を比較して観察することにより、測定対象物における蛍光色素の濃度を蛍光ファントムにおける蛍光色素の輝度と比較して、定量的に評価することが可能となる。
　また、本発明の一側面に係る蛍光ファントム装置においては、ファントム支持体は蛍光ファントム収容部を複数有し、複数の蛍光ファントム収容部にはそれぞれ前記蛍光ファントムが収容され、蛍光ファントムに含有させる蛍光色素の濃度は、蛍光ファントムそれぞれにおいて異なっていてもよい。この場合には、蛍光色素の濃度は複数の蛍光ファントムそれぞれにおいて異なるため、測定対象物からの蛍光と複数の蛍光ファントムからの蛍光の輝度を比較して観察することにより、測定対象物における蛍光色素の濃度をより定量的に評価することが可能となる。
　また、本発明の一側面に係る蛍光ファントム装置は、蛍光ファントム収容部を有するファントム支持体と、蛍光ファントム収容部に収容される蛍光ファントムと、を備え、蛍光ファントムは、測定対象物の光散乱および光吸収の少なくとも一方を再現する媒質により構成されるとともに、蛍光ファントム収容部の表層に配置される表層ダミーと、媒質により構成されるとともに、蛍光ファントム収容部の深層に配置される深層ダミーと、媒質に蛍光色素を含有させて構成されるとともに、表層ダミーと深層ダミーに挟まれて蛍光ファントム収容部に配置される板状ファントムと、を有する。
　本発明の一側面に係る蛍光ファントム装置においては、測定対象物の光散乱および光吸収を再現する媒質により構成される表層ダミーと深層ダミーとの間に板状ファントムが配置される。したがって、測定対象物と本発明の蛍光ファントム装置を近赤外光で照射し、測定対象物からの蛍光と蛍光ファントムからの蛍光輝度を比較して観察することにより、測定対象物の皮膚や脂肪、筋肉の厚みの違いにより、散乱や光吸収が生じる場合であっても、測定対象物における蛍光色素の有無を正しく評価することができる。
　また、本発明の一側面に係る蛍光ファントム装置においては、ファントム支持体は蛍光ファントム収容部を複数有し、複数の蛍光ファントム収容部にはそれぞれ蛍光ファントムが収容され、板状ファントムは、蛍光ファントムそれぞれにおいて同等の厚さを有し、同等の濃度の蛍光色素を含有するとともに、蛍光ファントムそれぞれにおいて異なる深さに配置されていてもよい。この場合には、同等の厚さを有し、同等の濃度の蛍光色素を含有する板状ファントムが、蛍光ファントムそれぞれにおいて異なる深さに配置される。また、測定対象物の光散乱および光吸収を再現する媒質により構成される表層ダミーと深層ダミーとの間に板状ファントムが配置される。したがって、測定対象物と本発明の蛍光ファントム装置を近赤外光で照射し、測定対象物からの蛍光と蛍光ファントムからの蛍光輝度を比較して観察することにより、測定対象物の皮膚や脂肪、筋肉の厚みの違いにより、散乱や光吸収が生じる場合であっても、測定対象物における蛍光色素の濃度を一層正しく評価することができる。
　また、本発明の一側面に係る蛍光ファントム装置は、複数の蛍光ファントム収容部が一列に配列される上記の蛍光ファントム装置が複数列配列されることにより蛍光ファントムがマトリックス状に配置され、板状ファントムが含有する蛍光色素の濃度は、それぞれ列ごとに異なることを特徴とする。
　本発明の一側面に係る蛍光ファントム装置においては、複数の蛍光ファントム収容部が一列に配列される上記の蛍光ファントム装置が複数列配列されることにより蛍光ファントムがマトリックス状に配置され、板状ファントムが含有する蛍光色素の濃度は、それぞれ列ごとに異なる。したがって、測定対象物と本発明の蛍光ファントム装置を近赤外光で照射し、測定対象物からの蛍光と蛍光ファントム装置からの蛍光を比較して観察することにより、測定対象物における蛍光色素の濃度および深さをより正確に評価することが可能となる。
　また、本発明の一側面に係る蛍光ファントム装置においては、ファントム支持体および蛍光ファントムは、エポキシ樹脂により形成されていてもよい。この場合には、ファントム支持体、標準ファントムおよび蛍光ファントムがエポキシ樹脂により形成され、固形化されるため、媒質が蒸発してしまうことがなく、蛍光色素濃度の信頼性が長期にわたって確保される。
　また、本発明の一側面に係る蛍光ファントム装置においては、ファントム支持体は標準ファントム収容部をさらに有し、測定対象物の光散乱および光吸収の少なくとも一方を再現する媒質から構成され、標準ファントム収容部に収容される標準ファントムをさらに有していてもよい。この場合には、測定対象物の光散乱および光吸収を再現する媒質から構成される標準ファントムと、上記媒質に蛍光色素を含有させて構成される蛍光ファントムとの蛍光輝度を比較することにより、光散乱および光吸収の影響を受けずに蛍光輝度をより正確に評価することが可能となる。
　また、本発明の一側面に係る蛍光ファントム装置においては、媒質は、二酸化チタン粒子、シリカ粒子、ポリマー微粒子、アルミナ、石英ガラス微粒子および脂質微粒子から選ばれる少なくとも１種の散乱粒子と、顔料および染料から選ばれる少なくとも１種の光吸収物質と、を含んでいてもよい。このようにすれば、測定対象物の光散乱および光吸収がより精度よく再現され、蛍光輝度がより精度よく測定される。
　また、本発明の一側面に係る蛍光ファントム装置は、測定対象物に貼付して使用され、測定対象物の光散乱および光吸収の少なくとも一方を再現する媒質に所定の濃度の蛍光色素を含有させて構成される蛍光ファントムを備える。この場合には、蛍光ファントム装置は測定対象物に貼付して使用されるため、蛍光ファントム装置が曲面に沿って曲げることの可能なものとなり、測定対象物の表面が曲面である場合に、測定対象物の表面に沿って蛍光ファントム装置を曲げることにより、測定対象物からの蛍光輝度をより正確に測定することが可能となる。
　また、本発明の一側面に係る蛍光ファントム装置において、蛍光ファントムを複数備え、蛍光ファントムに含有させる蛍光色素の濃度は、蛍光ファントムそれぞれにおいて異なっていてもよい。この場合には、蛍光色素の濃度は複数の蛍光ファントムそれぞれにおいて異なるため、測定対象物からの蛍光と複数の蛍光ファントムからの蛍光の輝度を比較して観察することにより、測定対象物における蛍光色素の濃度をより定量的に評価することが可能となる。
　また、本発明の一側面に係る蛍光ファントム装置において、蛍光ファントムは、ポリウレタン樹脂またはシリコン樹脂により形成されていてもよい。この場合には、蛍光ファントムは半固体のゲル状に形成されるため、測定対象物の表面に沿って蛍光ファントム装置を曲げることが可能となり、測定対象物からの蛍光輝度をより正確に測定することが可能となる。
　また、本発明の一側面に係る蛍光ファントム装置においては、蛍光色素は、ＩＣＧであってもよい。このようにすれば、励起波長が７５０～８１０ｎｍであり蛍光波長の中心が８４０ｎｍであるという光学特性を持つＩＣＧを蛍光色素とするため、生体を測定対象物として蛍光観察を行う場合に、６００ｎｍより短波長の光を吸収する血液や、１０００ｎｍより長波長の光を吸収する水による光吸収の影響を受けにくく、生体深部の観察を行うことができる。また、生体にとって無害なＩＣＧを生体に注入して、本発明の一側面に係る蛍光ファントム装置を用いて蛍光観察を行うことができる。
　また、本発明の一側面に係る蛍光イメージング方法は、蛍光色素を生体内に導入し、生体の近傍に本発明の蛍光ファントム装置を配置し、生体および蛍光ファントム装置を励起光照射し、生体に導入された蛍光色素および蛍光ファントムに含まれる蛍光色素からの近赤外線蛍光を検出することによる。
　本発明の一側面に係る蛍光イメージング方法によれば、蛍光色素の含有濃度が所定の濃度である蛍光ファントムを備える蛍光ファントム装置を測定対象物の生体とともに照射するため、生体中の蛍光色素の濃度を定量的に評価することができる。
　本発明によれば、測定対象物における蛍光色素の濃度を定量的に評価することを可能とする蛍光ファントム装置および蛍光イメージング方法が得られる。
第１実施形態に係る蛍光ファントム装置の構成を示す斜視図である。 第１実施形態に係る蛍光ファントム装置と生体とを近赤外線カメラで撮影した写真である。 第２実施形態に係る蛍光ファントム装置の構成を示す斜視図である。 第３実施形態に係る蛍光ファントム装置の構成を示す平面図である。 第３実施形態に係る蛍光ファントム装置の使用方法を示す模式図である。 第４実施形態に係る蛍光ファントム装置の構成を示す斜視図である。 第５実施形態に係る蛍光ファントム装置の構成を示す斜視図である。
　以下、本発明に係る蛍光ファントム装置の好適な実施形態について、図面を参照して説明する。なお、各図において、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
（第１実施形態）
　図１は、第１実施形態に係る蛍光ファントム装置１の構成を示す斜視図である。同図に示すように、蛍光ファントム装置１は、ファントム支持体１０と、標準ファントム１１と、複数（本実施形態においては４個）の蛍光ファントム１２、１３、１４、１５と、を備えて構成される。
　ファントム支持体１０は、標準ファントム１１を収容するための標準ファントム収容部１ａと、蛍光ファントム１２、１３、１４、１５を収容するための複数（本実施形態においては４個）の蛍光ファントム収容部１ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅとを有している。また、ファントム支持体１０は、エポキシ樹脂により形成されている。
　標準ファントム１１は、例えば生体などの測定対象物の光散乱および光吸収を再現する媒質から構成される。具体的には、標準ファントム１１を構成する媒質は、光散乱を再現するための散乱粒子として、二酸化チタン（ＴｉＯ２）粒子、シリカ粒子、ポリマー微粒子、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、石英ガラス微粒子、脂質微粒子から選ばれる少なくとも１種の粒子を含む。なお、脂質微粒子の具体例としては、ミルクやイントラリピッド（登録商標）などがある。また、標準ファントム１１を構成する媒質は、光吸収を再現するための光吸収物質として、顔料および染料から選ばれる少なくとも１種の物質を含んでいる。本実施形態においては、標準ファントム１１を構成する媒質は、溶媒としてのエタノールに上記の散乱粒子と光吸収物質を混合した液体である。標準ファントム１１は、ファントム支持体１０の標準ファントム収容部１ａに収容され、密封される。
　蛍光ファントム１２、１３、１４、１５は、上記の媒質に所定の濃度の蛍光色素を含有させて構成される。本実施形態では、蛍光色素としてＩＣＧを使用する。蛍光ファントム１２、１３、１４、１５に含有させるＩＣＧの濃度は、蛍光ファントム１２、１３、１４、１５それぞれにおいて異なっている。また、本実施形態において、蛍光ファントム１２、１３、１４、１５は一列に配列されており、また、ＩＣＧの含有濃度の低いものから高いものへという順番で並んでいる。本実施形態において、蛍光ファントム１２、１３、１４、１５は液体であり、ファントム支持体１０の蛍光ファントム収容部１ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅに収容されて密封される。
　次に、本実施形態の蛍光ファントム装置１を使用した蛍光イメージング方法について説明する。まず、蛍光色素としてＩＣＧを測定対象物である生体内に導入する。次に、生体の近傍に蛍光ファントム装置１を配置する。そして、生体および蛍光ファントム装置１を、励起波長７５０ｎｍ～８１０ｎｍの近赤外光で励起光照射する。このとき、生体に導入されたＩＣＧから、波長８４０ｎｍを中心とする蛍光波長の近赤外線蛍光が発生する。また、蛍光ファントム装置１の蛍光ファントム１２、１３、１４、１５からも、同波長の近赤外線蛍光が発生する。このとき、発生する近赤外線蛍光の強度は、生体および蛍光ファントム１２、１３、１４、１５におけるＩＣＧの含有濃度に対応しており、ＩＣＧの含有濃度が高いほど、発生する近赤外線蛍光の強度も高くなる。これらの近赤外線蛍光を例えば近赤外線カメラで検出する。検出された近赤外線蛍光に対し、公知の手法で画像処理を行うことにより、蛍光イメージング処理を行うことができる。
　上述した方法で蛍光イメージングを行った結果の一例である写真を図２に示す。図２は、第１実施形態に係る蛍光ファントム装置１と生体とを近赤外線カメラで撮影した写真である。図２の中央部のやや上側に、光る点が縦方向に一列に並んでいる。これらの点の明るさはそれぞれ異なっており、下側の点ほど明るい。上述したように、点の明るさは蛍光ファントムにおけるＩＣＧの含有濃度に対応しているため、下側の点ほど明るいということは、下側の点に相当する蛍光ファントムほどＩＣＧの含有濃度が高いということを表している。また、蛍光ファントムに含まれるＩＣＧの含有濃度は既知であるから、一列に並んだ点の明るさから、ＩＣＧの含有濃度と点の明るさの対応付けが可能となる。すなわち、同程度の明るさで光っている部分は、ＩＣＧの含有濃度が同程度であるということになる。
　また、図２において、蛍光ファントムからの蛍光を表す縦に並んだ点の周囲に、白く光る部分が広がっている。これは測定対象物である生体に導入されたＩＣＧから発生した蛍光を表す。この生体内のＩＣＧからの蛍光強度と、蛍光ファントムの蛍光強度とを比較することにより、生体内のＩＣＧの濃度と蛍光ファントムのＩＣＧの含有濃度との大小関係が分かり、生体内のＩＣＧの濃度を定量的に評価し、例えば生体内においてＩＣＧを含みながら流れる血流の有無やその血流の量を定量的に評価することができる。
　本実施形態によれば、蛍光色素の含有濃度が所定の濃度である蛍光ファントム１２、１３、１４、１５を備えているため、測定対象物と本実施形態の蛍光ファントム装置１を近赤外光で照射し、測定対象物からの蛍光と蛍光ファントム１２、１３、１４、１５からの蛍光輝度を比較して観察することにより、測定対象物における蛍光色素の濃度を蛍光ファントム１２、１３、１４、１５における蛍光色素の輝度と比較して、定量的に評価することが可能となる。
　また、蛍光ファントム装置１において、蛍光色素の含有濃度は蛍光ファントム１２、１３、１４、１５のそれぞれにおいて異なっているため、測定対象物からの蛍光と複数の蛍光ファントム１２、１３、１４、１５からの蛍光の輝度を比較して観察することにより、測定対象物における蛍光色素の濃度をより定量的に評価することが可能となる。
　また、蛍光ファントム装置１は、標準ファントム１１を有しているため、測定対象物の光散乱および光吸収を再現する媒質から構成される標準ファントム１１と、上記媒質に蛍光色素を含有させて構成される蛍光ファントム１２、１３、１４、１５との蛍光輝度を比較することにより、光散乱および光吸収の影響を受けずに蛍光輝度をより正確に評価することが可能となる。
　また、蛍光ファントム装置１において、標準ファントム１１および蛍光ファントム１２、１３、１４、１５を構成する媒体は、二酸化チタン粒子、シリカ粒子、ポリマー微粒子、アルミナ、石英ガラス微粒子および脂質微粒子から選ばれる少なくとも１種の散乱粒子と、顔料および染料から選ばれる少なくとも１種の光吸収物質と、を含んでいるため、測定対象物の光散乱および光吸収がより精度よく再現され、蛍光輝度がより精度よく測定される。
　また、本実施形態に係る蛍光イメージング方法によれば、蛍光色素の含有濃度のそれぞれ異なる複数の蛍光ファントム１２、１３、１４、１５を備える蛍光ファントム装置１を測定対象物の生体とともに照射するため、生体中の蛍光色素の濃度を定量的に評価することができる。
　また、蛍光ファントム装置１においては、蛍光色素としてＩＣＧを使用するため、励起波長が７５０～８１０ｎｍであり蛍光波長の中心が８４０ｎｍであるという光学特性を持つＩＣＧを蛍光色素とするため、生体を測定対象物として蛍光観察を行う場合に、６００ｎｍより短波長の光を吸収する血液や、１０００ｎｍより長波長の光を吸収する水による光吸収の影響を受けにくく、生体深部の観察を行うことができる。また、生体にとって無害なＩＣＧを生体に注入して、蛍光ファントム装置１を用いて蛍光観察を行うことができる。
　なお、本実施形態において、標準ファントムおよび蛍光ファントムを構成する溶媒は、エタノールである必要はなく、エタノールに代えて例えばメタノール、ジメチルスルホキシド、水などを使用することもできる。また、標準ファントム１１および蛍光ファントム１２、１３、１４、１５を構成する媒質には、光散乱粒子と光吸収物質の両方を含む必要はなく、少なくとも一方を含んでいればよい。
（第２実施形態）
　次に、第２実施形態について説明する。図３は、第２実施形態に係る蛍光ファントム装置２の構成を示す斜視図である。第２実施形態に係る蛍光ファントム装置２は、第１実施形態に係る蛍光ファントム装置１とは、標準ファントム２１および蛍光ファントム２２、２３、２４、２５がエポキシ樹脂により形成され、固形化されている点で異なる。したがって、第１実施形態との違いを主に説明する。
　蛍光ファントム装置２は、ファントム支持体２０と、標準ファントム２１と、蛍光ファントム２２、２３、２４、２５と、を備えて構成される。ファントム支持体２０は、標準ファントム２１を収容する標準ファントム収容部２ａと、蛍光ファントム２２、２３、２４、２５を収容する蛍光ファントム収容部２ｂ、２ｃ、２ｄ、２ｅとを備えている。
　標準ファントム２１は、第１実施形態の標準ファントム１１と同様に、光散乱および光吸収を再現する媒質により構成される。この媒質に含まれる光散乱粒子および光吸収物質には第１実施形態と同様の物質を使用することができる。本実施形態においては、媒質は、エタノールに光散乱粒子と光吸収物質を混合し、さらにこの液体をエポキシ樹脂に混合して固形化したものである。
　蛍光ファントム２２、２３、２４、２５は、上記の媒質に所定の濃度のＩＣＧを含有させて構成される。より具体的には、媒質は、エタノールに光散乱粒子および光吸収物質を混合し、さらに所定の濃度のＩＣＧを溶かし、エポキシ樹脂を混合して固形化することにより形成される。蛍光ファントム２２、２３、２４、２５に含有させるＩＣＧの濃度は、蛍光ファントム２２、２３、２４、２５それぞれにおいて異なっている。また、本実施形態において、蛍光ファントム２２、２３、２４、２５は一列に配列されており、また、ＩＣＧの含有濃度の低いものから高いものへという順番で並んでいる。
　上記のように構成された蛍光ファントム装置２を使用しても、第１実施形態で説明したものと同様の蛍光イメージング方法を実施することができる。
　本実施形態によれば、第１実施形態によるものと同様の効果を得ることができる。さらに、蛍光ファントム装置２によれば、標準ファントム２１および蛍光ファントム２２、２３、２４、２５がエポキシ樹脂により形成されているため、標準ファントム２１および蛍光ファントム２２、２３、２４、２５が固形化され、媒質が蒸発してしまうことがなく、蛍光色素濃度の信頼性が長期にわたって確保される。
（第３実施形態）
　次に、第３実施形態について説明する。図４は、第３実施形態に係る蛍光ファントム装置３の構成を示す平面図である。第３実施形態に係る蛍光ファントム装置３は、標準ファントム３１と、蛍光ファントム３２、３３と、を備えて構成される。また、蛍光ファントム装置３は、測定対象物に貼付して使用される。
　標準ファントム３１は、測定対象物の光散乱および光吸収を再現する媒質により構成されている。具体的には、この媒質は、第１実施形態と同様の光散乱粒子および光吸収物質を混合したエタノールをポリウレタン樹脂に混合したものである。媒質にはポリウレタン樹脂が混合されるため、標準ファントム３１は半固形化してゲル状に形成される。
　蛍光ファントム３２、３３は、上記の媒質に所定の濃度のＩＣＧを含有させて構成される。したがって、蛍光ファントム３２、３３も標準ファントム３１と同様に半固形化してゲル状に形成される。
　以上のように蛍光ファントム装置３は構成されているため、蛍光ファントム装置３は曲面に沿って曲げることができる半固形状となる。
　上記のように構成される蛍光ファントム装置３の使用方法を、図５を参照して説明する。図５は、第３実施形態に係る蛍光ファントム装置３の使用方法を示す模式図である。測定対象物である生体Ｂの表面は凸曲面を形成している。この生体Ｂの表面に沿う形に蛍光ファントム装置３を曲げて、蛍光ファントム装置３を生体Ｂの上に載せる。そして、近赤外線カメラＰを、蛍光ファントム装置３の面に垂直な方向から近づけ、近赤外線カメラＰにより蛍光ファントム装置３と生体とを撮影する。
　以上のように構成される蛍光ファントム装置３によっても、第１実施形態に係る蛍光ファントム装置１を使用した場合の効果と同様の効果が得られる。また、蛍光ファントム装置３においては、標準ファントム３１および蛍光ファントム３２、３３、３４、３５がポリウレタン樹脂により形成されるので、蛍光ファントム装置が曲面に沿って曲げることの可能なものとなるため、測定対象物の表面が曲面である場合に、測定対象物の表面に沿って蛍光ファントム装置を曲げることにより、測定対象物からの蛍光輝度をより正確に測定することが可能となる。
　なお、本実施形態においては、蛍光ファントム装置３を半固形化してゲル状に形成するために使用する樹脂として、ポリウレタン樹脂ではなく、例えばシリコン樹脂を用いてもよい。
（第４実施形態）
　次に、第４実施形態について説明する。図６は、第４実施形態に係る蛍光ファントム装置４の構成を示す斜視図である。第４実施形態に係る蛍光ファントム装置４は、ファントム支持体４０と、標準ファントム４１と、複数（本実施形態においては４個）の蛍光ファントム４２、４３、４４、４５と、を備えて構成される。ファントム支持体４０は、標準ファントム４１を収容する標準ファントム収容部４ａと、蛍光ファントム４２、４３、４４、４５を収容する蛍光ファントム収容部４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅとを備えている。
　標準ファントム４１は、第２実施形態の標準ファントム２１と同様に、光散乱粒子および光吸収物質を混合したエタノールにエポキシ樹脂を混合した媒質により構成され、固形化して形成されている。
　蛍光ファントム４２は、表層ダミー４２Ａと板状ファントム４２Ｂと深層ダミー４２Ｃとを有している。表層ダミー４２Ａは、測定対象物の光散乱および光吸収を再現する媒質により構成されている。また、表層ダミー４２Ａは、ファントム支持体４０に設けられた蛍光ファントム収容部４ｂの表層に配置されている。深層ダミー４２Ｃは、上記の媒質により構成され、また、蛍光ファントム収容部４ｂの深層に配置されている。板状ファントム４２Ｂは、上記の媒質に蛍光色素としてＩＣＧを含有させて構成されている。また、板状ファントム４２Ｂは、表層ダミー４２Ａと深層ダミー４２Ｃに挟まれて蛍光ファントム収容部４ｂに配置される。
　同様に、蛍光ファントム４３は表層ダミー４３Ａと板状ファントム４３Ｂと深層ダミー４３Ｃを有し、板状ファントム４３Ｂが表層ダミー４３Ａと深層ダミー４３Ｃに挟まれるようにして蛍光ファントム収容部４ｃに配置される。蛍光ファントム４４は表層ダミー４４Ａと板状ファントム４４Ｂと深層ダミー４４Ｃを有し、板状ファントム４４Ｂが表層ダミー４４Ａと深層ダミー４４Ｃに挟まれるようにして蛍光ファントム収容部４ｄに配置される。蛍光ファントム４５は、表層ダミー４５Ａと板状ファントム４５Ｂとを備えて構成される。蛍光ファントム４５においては、板状ファントム４５Ｂは、蛍光ファントム収容部４ｅの最深部に配置されており、深層ダミーを有していない。
　本実施形態においては、板状ファントム４２Ｂ、４３Ｂ、４４Ｂ、４５Ｂは、蛍光ファントム４２、４３、４４、４５のそれぞれにおいて同等の厚さを有し、同等の濃度のＩＣＧを含有する。また、蛍光ファントムそれぞれにおいて異なる深さに配置されている。本実施形態では、蛍光ファントム４２、４３、４４、４５は一列に配列され、板状ファントム４２Ｂ、４３Ｂ、４４Ｂ、４５Ｂの配置される深さは、順番に深くなっていくように構成されている。
　上記のように構成された蛍光ファントム装置４を使用しても、第１実施形態で説明したものと同様の蛍光イメージング方法を実施することができる。
　本実施形態によれば、測定対象物の光散乱および光吸収を再現する媒質により構成される表層ダミー４２Ａと深層ダミー４２Ｃとの間に板状ファントム４２Ｂが配置される。したがって、測定対象物と本実施形態の蛍光ファントム装置４を近赤外光で照射し、測定対象物からの蛍光と蛍光ファントムからの蛍光輝度を比較して観察することにより、測定対象物の皮膚や脂肪、筋肉の厚みの違いにより、散乱や光吸収が生じる場合であっても、測定対象物における蛍光色素の有無を正しく評価することができる。
　また、本実施形態に係る蛍光ファントム装置４においては、この場合には、同等の厚さを有し、同等の濃度の蛍光色素を含有する板状ファントム４２Ｂ、４３Ｂ、４４Ｂ、４５Ｂが、蛍光ファントム４２、４３、４４、４５それぞれにおいて異なる深さに配置される。また、測定対象物の光散乱および光吸収を再現する媒質により構成される表層ダミー４２Ａと深層ダミー４２Ｃとの間に板状ファントム４２Ｂが配置される。したがって、測定対象物と本実施形態の蛍光ファントム装置４を近赤外光で照射し、測定対象物からの蛍光と蛍光ファントム４２、４３、４４、４５からの蛍光輝度を比較して観察することにより、測定対象物の皮膚や脂肪、筋肉の厚みの違いにより、散乱や光吸収が生じる場合であっても、測定対象物における蛍光色素の濃度を一層正しく評価することができる。
（第５実施形態）
　次に、第５実施形態について説明する。図７は、第５実施形態に係る蛍光ファントム装置４の構成を示す斜視図である。第５実施形態に係る蛍光ファントム装置５は、ファントム支持体５０と、標準ファントム５１、６１、７１と、蛍光ファントム５２、５３、５４、５５、６２、６３、６４、６５、７２、７３、７４、７５とを備えて構成される。標準ファントム５１、６１、７１は、第４実施形態に係る標準ファントム４１と同様に、光散乱粒子および光吸収物質を混合したエタノールにエポキシ樹脂を混合した媒質により構成され、固形化して形成されている。
　蛍光ファントム５２、５３、５４、５５、６２、６３、６４、６５、７２、７３、７４、７５は、第４実施形態に係る蛍光ファントム４２、４３、４４、４５と同様に、それぞれ板状ファントムを有している。また、蛍光ファントム装置５においては、標準ファントム５１と蛍光ファントム５２、５３、５４、５５が一列に配列され、標準ファントム６１と蛍光ファントム６２、６３、６４、６５が一列に配列され、標準ファントム７１と蛍光ファントム７２、７３、７４、７５が一列に配列されている。蛍光ファントム５２、５３、５４、５５の有する板状ファントムは同等の厚さを有し、同等の濃度のＩＣＧを含有し、異なる深さに設けられる。蛍光ファントム６２、６３、６４、６５の有する板状ファントムは同等の厚さを有し、同等の濃度のＩＣＧを含有し、異なる深さに設けられる。蛍光ファントム７２、７３、７４、７５の有する板状ファントムは同等の厚さを有し、同等の濃度のＩＣＧを含有し、異なる深さに設けられる。ここで、蛍光ファントム５２、６２、７２の含有するＩＣＧの濃度は、それぞれ異なるものとされている。したがって、ファントム支持体５０と標準ファントム５１と蛍光ファントム５２、５３、５４、５５とは、第４実施形態のファントム装置５Ａを構成している。同様に、ファントム支持体５０と標準ファントム６１と蛍光ファントム６２、６３、６４、６５とが第４実施形態のファントム装置５Ｂを構成しており、ファントム支持体５０と標準ファントム７１と蛍光ファントム７２、７３、７４、７５とが第４実施形態のファントム装置５Ｃを構成している。つまり、本実施形態の蛍光ファントム装置５は、上記の３個の蛍光ファントム装置５Ａ～５Ｃを複数列配列した（本実施形態では３列配列した）ものであると見ることができる。蛍光ファントム装置５においては、上記３個の蛍光ファントム装置５Ａ～５Ｃが配列されることにより、蛍光ファントム５２、５３、５４、５５、６２、６３、６４、６５、７２、７３、７４、７５がマトリックス状に配置されることとなる。また、各蛍光ファントムの含有するＩＣＧの濃度は、それぞれ列ごとに異なる。
　上記のように構成された蛍光ファントム装置５を使用しても、第１実施形態で説明したものと同様の蛍光イメージング方法を実施することができる。
　本実施形態によれば、複数の蛍光ファントム収容部が一列に配列される蛍光ファントム装置が複数列配列されることにより蛍光ファントムがマトリックス状に配置され、板状ファントムが含有する蛍光色素の濃度は、それぞれ列ごとに異なるようにして蛍光ファントム装置５が構成される。したがって、測定対象物と本実施形態の蛍光ファントム装置５を近赤外光で照射し、測定対象物からの蛍光と蛍光ファントム装置５からの蛍光を比較して観察することにより、測定対象物における蛍光色素の濃度および深さをより正確に評価することが可能となる。
　本発明によれば、測定対象物における蛍光色素の濃度を定量的に評価することが可能な蛍光ファントム装置１～５及び蛍光イメージング方法が提供される。
　１，２，３，４，５，５Ａ～５Ｃ…蛍光ファントム装置、１ａ，２ａ，４ａ…標準ファントム収容部、１ｂ～１ｅ，２ｂ～２ｅ，４ｂ～４ｅ…蛍光ファントム収容部、１０，２０，４０，５０…ファントム支持体、１１，２１，３１，４１，５１…標準ファントム、１２，１３，１４，１５，２２，２３，２４，２５，３２，３３，４２，４３，４４，４５，５２，５３，５４，５５，６２，６３，６４，６５，７２，７３，７４，７５…蛍光ファントム、４２Ａ，４３Ａ，４４Ａ，４５Ａ…表層ダミー、４２Ｂ，４３Ｂ，４４Ｂ，４５Ｂ…板状ファントム、４２Ｃ，４３Ｃ，４４Ｃ…深層ダミー、Ｂ…生体、Ｐ…近赤外線カメラ。

Claims (13)

  1. 　蛍光ファントム収容部を有するファントム支持体と、
    　測定対象物の光散乱および光吸収の少なくとも一方を再現する媒質に所定の濃度の蛍光色素を含有させて構成され、前記蛍光ファントム収容部に収容される蛍光ファントムと、
    を備える蛍光ファントム装置。
  2. 　前記ファントム支持体は前記蛍光ファントム収容部を複数有し、
    　複数の前記蛍光ファントム収容部にはそれぞれ前記蛍光ファントムが収容され、
    　前記蛍光ファントムに含有させる前記蛍光色素の濃度は、前記蛍光ファントムそれぞれにおいて異なることを特徴とする、請求項１に記載の蛍光ファントム装置。
  3. 　蛍光ファントム収容部を有するファントム支持体と、
    　前記蛍光ファントム収容部に収容される蛍光ファントムと、
    を備え、
    　前記蛍光ファントムは、
    　測定対象物の光散乱および光吸収の少なくとも一方を再現する媒質により構成されるとともに、前記蛍光ファントム収容部の表層に配置される表層ダミーと、
    　前記媒質により構成されるとともに、前記蛍光ファントム収容部の深層に配置される深層ダミーと、
    　前記媒質に蛍光色素を含有させて構成されるとともに、前記表層ダミーと前記深層ダミーに挟まれて前記蛍光ファントム収容部に配置される板状ファントムと、
    を有する蛍光ファントム装置。
  4. 　前記ファントム支持体は前記蛍光ファントム収容部を複数有し、
    　複数の前記蛍光ファントム収容部にはそれぞれ前記蛍光ファントムが収容され、
    　前記板状ファントムは、前記蛍光ファントムそれぞれにおいて同等の厚さを有し、同等の濃度の前記蛍光色素を含有するとともに、前記蛍光ファントムそれぞれにおいて異なる深さに配置されることを特徴とする、請求項３に記載の蛍光ファントム装置。
  5. 　前記複数の蛍光ファントム収容部が一列に配列される請求項４に記載の蛍光ファントム装置が複数列配列されることにより前記蛍光ファントムがマトリックス状に配置され、
    　前記板状ファントムが含有する前記蛍光色素の濃度は、それぞれ列ごとに異なることを特徴とする蛍光ファントム装置。
  6. 　前記ファントム支持体および前記蛍光ファントムは、エポキシ樹脂により形成されていることを特徴とする請求項１～５のいずれか１項に記載の蛍光ファントム装置。
  7. 　前記ファントム支持体は標準ファントム収容部をさらに有し、
    　前記媒質から構成され、前記標準ファントム収容部に収容される標準ファントムをさらに有する請求項１～６のいずれか１項に記載の蛍光ファントム装置。
  8. 　前記媒質は、
    　二酸化チタン粒子、シリカ粒子、ポリマー微粒子、アルミナ、石英ガラス微粒子および脂質微粒子から選ばれる少なくとも１種の散乱粒子と、
    　顔料および染料から選ばれる少なくとも１種の光吸収物質と、
    を含むことを特徴とする請求項１～７のいずれか１項に記載の蛍光ファントム装置。
  9. 　測定対象物に貼付して使用され、測定対象物の光散乱および光吸収の少なくとも一方を再現する媒質に所定の濃度の蛍光色素を含有させて構成される蛍光ファントムを備える蛍光ファントム装置。
  10. 　前記蛍光ファントムを複数備え、前記蛍光ファントムに含有させる前記蛍光色素の濃度は、前記蛍光ファントムそれぞれにおいて異なることを特徴とする、請求項９に記載の蛍光ファントム装置。
  11. 　前記蛍光ファントムは、ポリウレタン樹脂またはシリコン樹脂により形成されていることを特徴とする、請求項９または１０に記載の蛍光ファントム装置。
  12. 　前記蛍光色素は、インドシアニングリーンであることを特徴とする、請求項１～１１のいずれか１項に記載の蛍光ファントム装置。
  13. 　蛍光色素を生体内に導入し、前記生体の近傍に請求項１～１２のいずれか１項に記載の蛍光ファントム装置を配置し、前記生体および前記蛍光ファントム装置を励起光照射し、前記生体に導入された蛍光色素および前記蛍光ファントムに含まれる蛍光色素からの近赤外線蛍光を検出することによる蛍光イメージング方法。
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