WO2016039000A1 - イメージング装置 - Google Patents

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紘之 妻鳥
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株式会社島津製作所
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Definitions

  • the present invention relates to an imaging apparatus for irradiating a fluorescent dye injected into a subject with excitation light and photographing fluorescence generated from the fluorescent dye.
  • indocyanine green as a fluorescent dye is injected into the affected area.
  • ICG indocyanine green
  • this indocyanine green is irradiated with near-infrared light of approximately 600 to 850 nm (nanometer) as excitation light
  • indocyanine green emits fluorescence in the near-infrared region having a peak of approximately 750 to 900 nm.
  • This fluorescence is photographed by a camera capable of detecting near infrared light, and the image is displayed on a display unit such as a liquid crystal display panel.
  • a display unit such as a liquid crystal display panel.
  • Patent Document 1 discloses a near-infrared fluorescence intensity distribution image obtained by irradiating an indocyanine green excitation light to a living organ to which indocyanine green is administered, and indocyanine green administration. Compared with the cancer lesion distribution image obtained by applying X-rays, nuclear magnetic resonance or ultrasound to the previous test organ, it is detected by the intensity distribution image of near-infrared fluorescence, A data collection method is disclosed in which data of a region that is not detected in a cancer lesion distribution image is collected as cancer secondary lesion region data.
  • Patent Document 2 discloses that a subject to which an angiographic contrast agent is administered is alternately irradiated with excitation light and visible light, and a fluorescent image and a visible image irradiated with excitation light by an imaging unit are alternately displayed.
  • a surgical support method is disclosed in which a blood vessel image is extracted by performing threshold processing on a fluorescent image with a predetermined threshold, and a composite image in which a visible image and the extracted blood vessel image are superimposed is obtained.
  • a camera for capturing a visible image and a fluorescent image includes a fluorescent sensor such as a CCD or CMOS for detecting fluorescence, and a visible light sensor such as a CCD or CMOS for detecting visible light. And a light separation member such as a wavelength selection filter that selectively reflects the fluorescence and visible light reflected from the subject and incident on the camera coaxially to the fluorescence sensor and the visible light sensor. Things are used.
  • a diaphragm mechanism for restricting visible light is disposed in front of the light separating member (subject side).
  • a focusing mechanism is provided in front of the light separation member to match the focus of visible light and fluorescence incident on the camera to the visible light sensor and the fluorescence sensor.
  • FIG. 7 is an explanatory diagram schematically showing a state in which the visible light is narrowed by the diaphragm mechanism.
  • visible light is indicated by a solid line and fluorescence is indicated by a broken line.
  • Visible light and fluorescence are incident on the camera coaxially. At this time, the visible light is narrowed by a diaphragm mechanism 160 that narrows only the visible light. Then, the visible light and the fluorescence are focused on the focal position F by the movable lens 171 constituting the focusing mechanism. Visible light and fluorescence are detected at the focal position F by a visible light sensor and a fluorescence sensor (not shown).
  • the focal depths of the visible light and the fluorescence are in a relatively small range indicated by the symbol b in FIG. That is, in this state, the depth of focus is shallow.
  • the visible light is narrowed by the diaphragm mechanism 160 in order to adjust the amount of visible light
  • the depth of focus of the visible light is in a relatively large range indicated by symbol a in FIG. That is, the depth of focus of visible light increases.
  • the present invention has been made to solve the above problems, and when focusing visible light and fluorescence at the same time, it is possible to accurately focus visible light and fluorescence even when the visible light is reduced. It is an object of the present invention to provide an imaging apparatus that can be executed.
  • an excitation light source that irradiates the subject with excitation light for exciting the fluorescent dye injected into the subject, a visible light source that emits visible light toward the subject, and the visible light source
  • a diaphragm mechanism that squeezes visible light reflected from the surface of the subject, and fluorescence generated from the fluorescent dye by irradiation of excitation light and visible light reflected from the surface of the subject
  • the imaging apparatus comprising a camera capable of detecting fluorescence and visible light, a third light source for irradiating light having a wavelength corresponding to the fluorescence, and light emitted from the third light source And a focusing mechanism for performing the focusing of the camera.
  • the third light source irradiates light having a wavelength corresponding to the fluorescence, and takes an image of an irradiation area with the camera to check whether the camera is operating normally. This is a light source for confirmation.
  • the diaphragm mechanism is a diaphragm mechanism that restricts only visible light out of the fluorescence and the visible light.
  • the camera includes a fluorescence sensor that detects fluorescence, a visible light sensor that detects visible light, and fluorescence and visible light that are coaxially incident on the camera. And a light separating member that selectively enters the visible light sensor.
  • the excitation light and the fluorescence are near infrared light.
  • the light emitted from the third light source is used for focusing even when the visible light is reduced. This makes it possible to accurately perform the focusing of visible light and fluorescence.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of an imaging apparatus according to the present invention.
  • 2 is a perspective view of an illumination / photographing unit 12.
  • FIG. 3 is a schematic front view of the illumination / photographing unit 12. It is a schematic diagram which shows the internal structure except the light source of the illumination and imaging
  • FIG. 3 is a schematic diagram of a diaphragm mechanism 60.
  • FIG. It is a block diagram which shows the main control systems of the imaging device which concerns on this invention. It is explanatory drawing which shows typically the state which squeezes visible light with an aperture mechanism.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of an imaging apparatus according to the present invention.
  • the imaging apparatus includes an input unit 11 such as a touch panel, and includes a main body 10 including a control unit 30 and the like described later, an illumination / photographing unit 12 supported movably by an arm 13, a liquid crystal display panel, and the like. And a treatment table 16 on which a patient 17 is placed.
  • the illumination / imaging unit 12 is not limited to the one supported by the arm 13, and may be carried by the surgeon in hand.
  • FIG. 2 is a perspective view of the illumination / photographing unit 12 described above.
  • FIG. 3 is a schematic front view of the illumination / photographing unit 12.
  • the illumination / photographing unit 12 includes a camera 21 capable of detecting near-infrared light and visible light, a visible light source 22 including one or a plurality of LEDs disposed on the outer periphery of the camera 21, and an outer periphery of the visible light source 22.
  • a light source for excitation 23 composed of one or a plurality of LEDs disposed in the section, and a confirmation composed of one or a plurality of (in this example, five) LEDs disposed in a number of LEDs constituting the visible light source 22
  • Light source 24 (corresponding to a third light source).
  • the visible light source 22 emits visible light.
  • the excitation light source 23 irradiates near infrared light having a wavelength of 760 nm, which is excitation light for exciting indocyanine green.
  • the confirmation light source 24 emits near-infrared light having a wavelength of 810 nm, which approximates the wavelength of fluorescence generated from indocyanine green.
  • FIG. 3 some of the many LEDs constituting the visible light source 22 and the many LEDs constituting the excitation light source 23 are not shown.
  • near-infrared light having a peak of about 800 nm generated from indocyanine green cannot be visually confirmed.
  • a card-like or rod-like jig kneaded with indocyanine green is prepared, The operation of the camera 21 is confirmed by photographing the jig irradiated with the excitation light with the camera 21. For this reason, not only a dedicated jig is required, but also a complicated operation of preparing the jig and executing a photographing operation is required.
  • the camera 21 is used for irradiating the camera 21 with near-infrared light of 810 nm that approximates near-infrared light generated from indocyanine green and has a peak of about 800 nm.
  • a configuration is adopted in which the operation of the camera 21 is confirmed by attaching a light source 24 and turning on the light source 24 for confirmation. Then, the near-infrared light emitted from the confirmation light source 24 is used to perform focusing of the camera 21.
  • FIG. 4 is a schematic diagram showing the internal structure excluding the light source of the illumination / imaging unit 12 described above.
  • the visible light and fluorescence incident coaxially along the optical axis L with respect to the illumination / photographing unit 12 the visible light is narrowed by the diaphragm mechanism 60.
  • the fluorescence passes through the diaphragm mechanism 60 without being throttled.
  • Visible light and fluorescence reach the wavelength selection filter 53 after passing through a movable lens 71 constituting a focusing mechanism 70 described later.
  • the visible light and fluorescence incident coaxially the visible light is reflected by the wavelength selection filter 53 and is incident on a visible light sensor 51 such as a CCD or CMOS constituting the camera 21.
  • the fluorescence passes through the wavelength selection filter 53 and is incident on a fluorescence sensor 52 such as a CCD or CMOS that constitutes the camera 21.
  • a fluorescence sensor 52 such as a CCD or CMOS that constitutes the camera 21.
  • the visible light is focused on the visible light sensor 51 and the fluorescence is focused on the fluorescent sensor 52 by the action of the focusing mechanism 70 including the movable lens 71.
  • FIG. 5 is a schematic diagram of the diaphragm mechanism 60 described above.
  • the diaphragm mechanism 60 described above includes a pair of filter members 61 and 62.
  • These filter members 61 and 62 have a property of blocking visible light but transmitting fluorescence.
  • V-shaped cutouts are formed at the tips of the filter members 61 and 62, and the filter members 61 and 62 are arranged with these cutouts facing each other.
  • these filter members 61 and 62 can move in directions close to or away from each other. For this reason, as shown in FIG. 5A, when the filter members 61 and 62 are spaced apart from each other, the opening region 63 becomes large, and the filter members 61 and 62 are close to each other from the state shown in FIG. When this is done, the opening area 63 becomes smaller.
  • the arrangement of the filter members 61 and 62 changes the size of the opening region 63 through which the visible light passes, and thereby the visible light is reduced.
  • the fluorescent light passes through the pair of filter members 61 and 62, it is not restricted by the diaphragm mechanism 60 regardless of the size of the opening region 63.
  • Such an aperture mechanism 60 is disclosed in International Publication No. 2011/007461.
  • FIG. 6 is a block diagram showing a main control system of the imaging apparatus according to the present invention.
  • This imaging apparatus is composed of a CPU that performs logical operations, a ROM that stores operation programs necessary for controlling the apparatus, a RAM that temporarily stores data during control, and the like, and a control unit that controls the entire apparatus 30.
  • the control unit 30 includes an image processing unit 31 that executes various image processing described later.
  • the control unit 30 is connected to the input unit 11 and the display unit 14 described above.
  • the control unit 30 is connected to an illumination / photographing unit 12 including a camera 21, a visible light source 22, an excitation light source 23, a confirmation light source 24, a diaphragm mechanism 60 and a focusing mechanism 70. Further, the control unit 30 is also connected to an image storage unit 33 that stores an image taken by the camera 21.
  • the image storage unit 33 includes a near-infrared image storage unit 34 that stores a near-infrared image and a visible image storage unit 35 that stores a visible image.
  • a composite image storage unit that stores an image obtained by combining the visible image and the near-infrared image may be provided.
  • the confirmation light source 24 When performing breast cancer surgery using the imaging apparatus according to the present invention, first, the confirmation light source 24 is turned on, and the image at that time is taken by the fluorescence sensor 52 in the camera 21.
  • the confirmation light source 24 emits near-infrared light having a wavelength of 810 nm that approximates the wavelength of fluorescence generated from indocyanine green. This near infrared light cannot be confirmed by human eyes.
  • near-infrared light having a wavelength of 810 nm is emitted from the light source for confirmation 24 and an image of this irradiation region is taken by the camera 21, when the camera 21 is operating normally, near-infrared light is emitted.
  • An image of a region irradiated with is taken by the camera 21, and the image is displayed on the display unit 14. This makes it possible to easily check the operation of the camera 21.
  • the visible light irradiated from the visible light source 22 and reflected by the patient 17 is reduced by using the diaphragm mechanism 60 to reduce the amount of incident light to the visible light sensor 51 constituting the camera 21. adjust.
  • the camera 21 is focused.
  • the near-infrared light emitted from the confirmation light source 24 and reflected by the patient 17 is photographed by the fluorescence sensor 52 in the camera 21, and the focusing mechanism 70 moves the movable lens 71 based on this image. , Perform focusing.
  • the near-infrared light emitted from the confirmation light source 24 and reflected by the patient 17 is not stopped by the stop mechanism 60, so that the depth of focus does not change. For this reason, it is possible to accurately perform the focusing of visible light and near-infrared light (that is, fluorescence).
  • indocyanine green is injected into the breast of the patient 17 who is supine on the treatment table 16 by injection. Then, near infrared rays are emitted from the excitation light source 23 toward the subject including the affected part, and visible light is emitted from the visible light source 22. As the near infrared light emitted from the excitation light source 23, as described above, 760 nm near infrared light acting as excitation light for indocyanine green to emit fluorescence is employed. Thereby, indocyanine green generates fluorescence in the near infrared region having a peak at about 800 nm.
  • the camera 21 captures the vicinity of the affected part of the patient 17.
  • the camera 21 can detect near infrared light and visible light.
  • the near-infrared image and visible image captured by the camera 21 are sent to the image processing unit 31 shown in FIG.
  • the image processing unit 31 converts the near-infrared image and the visible image into image data that can be displayed on the display unit 14.
  • the near-infrared image data is stored in the near-infrared image storage unit 34 in the image storage unit 33.
  • the visible image data is stored in the visible image storage unit 35 of the image storage unit 33.
  • composition unit 32 of the image processing unit 31 uses the near infrared image data and the visible image data to create a composite image obtained by fusing the visible image and the near infrared image. Then, the image processing unit 31 displays the near-infrared image, the visible image, and the composite image on the display unit 14 at the same time or selectively in divided regions.
  • a light source that emits near-infrared light having a wavelength of 760 nm is used as the excitation light source 23.
  • the excitation light source 23 indocyanine green is excited to emit light. What can irradiate near infrared light of about 700 nm to 900 nm can be used.
  • the confirmation light source 24 that emits near-infrared light having a wavelength of 810 nm is used.
  • the confirmation light source 24 has a light emission wavelength of indocyanine green of 750 nm to 900 nm. Any device can be used as long as it can irradiate nearby near infrared rays. *
  • indocyanine green is used as a material containing a fluorescent dye, and the indocyanine green is irradiated with near-infrared light of 760 nm as excitation light, thereby approximately 800 nm from indocyanine green.
  • near-infrared light 760 nm as excitation light
  • near-infrared light 760 nm
  • light other than near-infrared light may be used.
  • 5-ALA (5-aminolevulinic acid / 5-aminolevulinic acid) can be used as a fluorescent dye.
  • 5-ALA When 5-ALA is used, 5-ALA that has entered the body of the patient 17 changes to a protoporphyrin IX / PpIX that is a fluorescent substance.
  • visible light of about 400 nm When visible light of about 400 nm is irradiated toward the protoporphyrin, red visible light is irradiated as fluorescence from the protoporphyrin. Therefore, when 5-ALA is used, an excitation light source that emits visible light having a wavelength of about 400 nm may be used, and a light source for confirmation emits fluorescence from protoporphyrin. What irradiates red visible light to be used may be used.

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Abstract

　可視光源２２と、患者に注入されたインドシアニングリーンを励起させるための励起光を励起用光源２３と、インドシアニングリーンからの蛍光に相当する波長の光を照射するための確認用光源２４と、蛍光と可視光のうち可視光のみを絞る絞り機構６０と、蛍光と可視光とを検出可能なカメラ２１と、確認用光源２４より照射された光を利用してカメラ２１の焦点合わせを実行する焦点合わせ機構７０と、を備える。

Description

イメージング装置
　この発明は、被写体に注入された蛍光色素に対して励起光を照射し、蛍光色素から発生した蛍光を撮影するイメージング装置に関する。
　近年、近赤外蛍光イメージングと呼称される手法が外科手術に利用されている。この近赤外蛍光イメージングにおいては、蛍光色素としてのインドシアニングリーン（ＩＣＧ）を患部に注入する。そして、このインドシアニングリーンにおおよそ６００～８５０ｎｍ（ナノメータ）の近赤外光を励起光として照射すると、インドシアニングリーンはおおよそ７５０～９００ｎｍをピークとする近赤外領域の蛍光を発する。この蛍光を、近赤外光を検出可能なカメラで撮影し、その画像を液晶表示パネル等の表示部に表示する。この近赤外蛍光イメージングによれば、体表から２０ｍｍ程度までの深さに存在する血管やリンパ管等の観察が可能となる。
　特許文献１には、インドシアニングリーンが投与された生体の被検臓器に対して、インドシアニングリーンの励起光を照射して得られた、近赤外蛍光の強度分布イメージと、インドシアニングリーン投与前の被検臓器に対して、Ｘ線、核磁気共鳴または超音波を作用させて得られた、癌病巣分布イメージと、を比較し、近赤外蛍光の強度分布イメージで検出されるが、癌病巣分布イメージでは検出されない領域のデータを、癌の副病巣領域データとして収集するデータ収集方法が開示されている。
　また、特許文献２には、血管造影剤が投与された被検体に対して励起光と可視光とを交互に照射し、撮像手段によって励起光が照射された蛍光画像と可視画像とを交互に取得するとともに、蛍光画像を所定の閾値により閾値処理して血管画像を抽出し、可視画像と抽出した血管画像を重畳させた合成画像を作成する手術支援方法が開示されている。
国際公開第２００９／１３９４６６号公報 特開２００９－２２６０７２号公報 国際公開第２０１１／００７４６１号公報
　特許文献２に記載されたように、可視画像と蛍光画像とを合成した合成画像を作成する場合においては、白黒の蛍光画像に着色をした上で、可視画像と着色後の蛍光画像とを、例えば、加算合成やスクリーン合成などの手法を用いて合成している。このような可視画像と蛍光画像とを撮影するためのカメラは、蛍光を検出するためのＣＣＤやＣＭＯＳ等の蛍光用センサと、可視光を検出するためのＣＣＤやＣＭＯＳ等の可視光用センサと、被写体から反射されカメラに同軸状に入射する蛍光および可視光を、蛍光用センサおよび可視光用センサに選択して入射させる波長選択フィルター等の光分離部材とを備えた、所謂、多板式のものが使用される。
　また、可視光の強度が過度に大きい場合には、ハレーション等を生ずることから、光分離部材の前方（被写体側）には、可視光を絞るための絞り機構が配設されている。さらに、光分離部材の前方には、カメラに入射する可視光および蛍光の焦点を可視光用センサおよび蛍光用センサに一致させるための焦点合わせ機構が配設されている。このとき、蛍光は被写体にインドシアニングリーンを注入した上で励起光を照射する検査状態でないと発光しないことから、上述した焦点合わせは、一般的に、可視光を利用することにより実行される。
　図７は、絞り機構により可視光を絞る状態を模式的に示す説明図である。なお、図７においては、可視光を実線で、また、蛍光を破線で示している。
　可視光と蛍光とは、同軸状にカメラに入射する。このとき、可視光は、可視光のみを絞る絞り機構１６０により絞られる。そして、可視光と蛍光とは、焦点合わせ機構を構成する可動レンズ１７１により、焦点位置Ｆに焦点合わせされる。可視光と蛍光とは、この焦点位置Ｆにおいて、図示を省略した可視光用センサおよび蛍光用センサにより検出される。
　このとき、可視光に対して、絞り機構１６０により絞りを行わない場合においては、可視光および蛍光の焦点深度は、図７において符号ｂで示す比較的小さな範囲となる。すなわち、この状態においては、焦点深度は浅いことになる。これに対して、可視光の光量を調整するために、可視光を絞り機構１６０により絞った場合には、可視光の焦点深度は、図７において符号ａで示す比較的大きな範囲となる。すなわち、可視光の焦点深度は深くなる。
　このような状態において、可視光を利用して焦点合わせを実行した場合には、可視光の焦点深度内、すなわち、図７において符号ａで示す範囲内では可視光の焦点を合わせることが可能となる。一方、可視光を絞った場合においても蛍光の焦点深度に変化は無いことから、蛍光は図７において符号ｂで示す範囲内でないと焦点が合わないことになる。このため、可視光を利用して焦点合わせを行った場合、図７において符号ａで示す範囲内であっても、図７において符号ｂで示す範囲外であれば、蛍光を蛍光用センサに対して焦点合わせすることができないという問題が発生する。
　この発明は上記課題を解決するためになされたものであり、可視光と蛍光とを同時に焦点合わせする場合において、可視光を絞った場合であっても、可視光と蛍光との焦点合わせを正確に実行することが可能なイメージング装置を提供することを目的とする。
　第１の発明では、被写体に注入された蛍光色素を励起させるための励起光を前記被写体に向けて照射する励起用光源と、前記被写体に向けて可視光を照射する可視光源と、前記可視光源から照射され、前記被写体の表面で反射した可視光を絞る絞り機構と、励起光が照射されることにより前記蛍光色素から発生した蛍光と、前記被写体の表面で反射した可視光とを撮影するための、蛍光と可視光とを検出可能なカメラと、を備えたイメージング装置において、前記蛍光に相当する波長の光を照射するための第３の光源と、前記第３の光源より照射された光を利用して前記カメラの焦点合わせを実行する焦点合わせ機構と、を備えたことを特徴とする。
　第２の発明では、前記第３の光源は、前記蛍光に相当する波長の光を照射して照射領域の画像を前記カメラで撮影することにより前記カメラが正常に動作しているか否かを確認するための確認用光源である。
　第３の発明では、前記絞り機構は、前記蛍光と前記可視光のうち、可視光のみを絞る絞り機構である。
　第４の発明では、前記カメラは、蛍光を検出する蛍光用センサと、可視光を検出する可視光用センサと、前記カメラに同軸状に入射する蛍光および可視光を、前記蛍光用センサおよび前記可視光用センサに選択して入射させる光分離部材と、を備える。
　第５の発明では、前記励起光および前記蛍光は、近赤外光である。
　第１から第５の発明によれば、可視光と蛍光とを同時に焦点合わせする場合において、可視光を絞った場合であっても、第３の光源より照射された光を焦点合わせに利用することにより、可視光と蛍光との焦点合わせを正確に実行することが可能となる。
この発明に係るイメージング装置の概要図である。 照明・撮影部１２の斜視図である。 照明・撮影部１２の正面概要図である。 照明・撮影部１２の光源を除く内部構造を示す概要図である。 絞り機構６０の概要図である。 この発明に係るイメージング装置の主要な制御系を示すブロック図である。 絞り機構により可視光を絞る状態を模式的に示す説明図である。
　以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、この発明に係るイメージング装置の概要図である。
　このイメージング装置は、タッチパネル等の入力部１１を備え、後述する制御部３０等を内蔵した本体１０と、アーム１３により移動可能に支持された照明・撮影部１２と、液晶表示パネル等から構成される表示部１４と、患者１７を載置する治療台１６とを備える。なお、照明・撮影部１２はアーム１３によって支持されたものに限定されず、術者が手に携帯するものであってもよい。
　図２は、上述した照明・撮影部１２の斜視図である。また、図３は、照明・撮影部１２の正面概要図である。
　この照明・撮影部１２は、近赤外線および可視光を検出可能なカメラ２１と、このカメラ２１の外周部に配設された１又は複数のＬＥＤよりなる可視光源２２と、この可視光源２２の外周部に配設された１又は複数のＬＥＤよりなる励起用光源２３と、可視光源２２を構成する多数のＬＥＤ内に配設された１又は複数の（本例では５個の）ＬＥＤよりなる確認用光源２４（第３の光源に相当。）とを備える。可視光源２２は、可視光を照射する。励起用光源２３は、インドシアニングリーンを励起させるための励起光であるその波長が７６０ｎｍの近赤外光を照射する。また、確認用光源２４は、インドシアニングリーンから発生する蛍光の波長と近似するその波長が８１０ｎｍの近赤外光を照射する。なお、図３においては、可視光源２２を構成する多数のＬＥＤと、励起用光源２３を構成する多数のＬＥＤのうちの、一部の図示を省略している。
　ここで、インドシアニングリーンより発生する約８００ｎｍをピークとする近赤外光は、目視で確認することはできない。このような状況下において、蛍光を撮影するためのカメラ２１の動作確認を行うためには、従来は、インドシアニングリーンを練り込んだカード状あるいは棒状の治具を準備し、この治具に対して励起光を照射するとともに、励起光を照射された治具をカメラ２１により撮影することで、カメラ２１の動作確認を行っている。このため、専用の治具が必要となるばかりではなく、この治具を準備して撮影動作を実行するという煩雑な動作を必要とした。
　このため、この発明に係るイメージング装置においては、カメラ２１に対して、インドシアニングリーンより発生する約８００ｎｍをピークとする近赤外光に近似する８１０ｎｍの近赤外光を照射するための確認用光源２４を付設し、この確認用光源２４を点灯することでカメラ２１の動作確認を行う構成を採用している。そして、この確認用光源２４から照射される近赤外光を利用して、カメラ２１の焦点合わせを実行するようにしている。
　図４は、上述した照明・撮影部１２の光源を除く内部構造を示す概要図である。
　照明・撮影部１２に対して、その光軸Ｌに沿って同軸で入射した可視光および蛍光のうち、可視光は、絞り機構６０により絞られる。一方、蛍光は、絞られることなく、絞り機構６０を通過する。そして、可視光および蛍光は、後述する焦点合わせ機構７０を構成する可動レンズ７１を通過した後、波長選択フィルター５３に到達する。同軸状に入射した可視光および蛍光のうち、可視光は、波長選択フィルター５３により反射され、カメラ２１を構成するＣＣＤやＣＭＯＳ等の可視光用センサ５１に入射する。また、同軸状の可視光および蛍光のうち、蛍光は、波長選択フィルター５３を通過してカメラ２１を構成するＣＣＤやＣＭＯＳ等の蛍光用センサ５２に入射する。このとき、可動レンズ７１を含む焦点合わせ機構７０の作用により、可視光は可視光用センサ５１に対して焦点合わせされ、蛍光は蛍光用センサ５２に対して焦点合わせされる。
　図５は、上述した絞り機構６０の概要図である。
　上述した絞り機構６０は、一対のフィルター部材６１、６２を備える。これらのフィルター部材６１、６２は、可視光は遮断するが、蛍光は透過させる性質を有する。これらのフィルター部材６１、６２の先端にはＶ字状の切欠が形成されており、フィルター部材６１、６２は、これらの切欠が対向する状態で配置されている。また、これらのフィルター部材６１、６２は、互いに近接し、あるいは、離隔する方向に移動可能となっている。このため、図５（ａ）に示すように、フィルター部材６１、６２が離隔して配置されたときには開口領域６３が大きくなり、フィルター部材６１、６２が図５（ａ）に示す状態から互いに近接したときには開口領域６３は小さくなる。すなわち、これらのフィルター部材６１、６２の配置により、可視光が通過する開口領域６３の大きさが変化することになり、これにより、可視光が絞られることになる。一方、蛍光は、一対のフィルター部材６１、６２を通過することから、開口領域６３の大きさにかかわらず、絞り機構６０により絞られることはない。
　このような絞り機構６０は、国際公開第２０１１／００７４６１号公報に開示されている。
　図６は、この発明に係るイメージング装置の主要な制御系を示すブロック図である。
　このイメージング装置は、論理演算を実行するＣＰＵ、装置の制御に必要な動作プログラムが格納されたＲＯＭ、制御時にデータ等が一時的にストアされるＲＡＭ等から構成され、装置全体を制御する制御部３０を備える。この制御部３０は、後述する各種の画像処理を実行する画像処理部３１を備える。また、この制御部３０は、上述した入力部１１および表示部１４と接続されている。また、この制御部３０は、カメラ２１、可視光源２２、励起用光源２３、確認用光源２４、絞り機構６０および焦点合わせ機構７０を備えた照明・撮影部１２と接続されている。さらに、この制御部３０は、カメラ２１により撮影された画像を記憶する画像記憶部３３とも接続されている。この画像記憶部３３は、近赤外画像を記憶する近赤外画像記憶部３４と、可視画像を記憶する可視画像記憶部３５とから構成される。なお、近赤外画像記憶部３４及び可視画像記憶部３５を備える代わりに、可視画像と近赤外画像とを合成した画像を記憶する合成画像記憶部を備えていても良い。
　以下、この発明に係るイメージング装置を使用して外科の手術を行う場合の動作について説明する。なお、以下の説明においては、患者１７に対して乳癌の手術を行う場合について説明する。
　この発明に係るイメージング装置を使用して乳癌の手術を行う場合には、最初に、確認用光源２４を点灯するとともに、そのときの画像をカメラ２１における蛍光用センサ５２により撮影する。確認用光源２４からは、インドシアニングリーンから発生する蛍光の波長と近似する、その波長が８１０ｎｍの近赤外光が照射される。この近赤外光は、人の目では確認することができない。一方、確認用光源２４から波長が８１０ｎｍの近赤外光を照射するとともに、この照射領域の画像をカメラ２１により撮影した場合、カメラ２１が正常に動作していた場合においては、近赤外光が照射された領域の画像がカメラ２１により撮影され、その画像が表示部１４に表示される。これにより、カメラ２１の動作確認を容易に実行することが可能となる。
　また、この状態において、可視光源２２から照射され患者１７で反射した可視光について、絞り機構６０を利用して可視光を絞ることにより、カメラ２１を構成する可視光用センサ５１への入射光量を調整する。
　さらに、この状態において、カメラ２１の焦点合わせを実行する。このときには、確認用光源２４から照射され患者１７で反射した近赤外光をカメラ２１における蛍光用センサ５２により撮影し、この画像に基づいて焦点合わせ機構７０が可動レンズ７１を移動させること等により、焦点合わせを実行する。このときには、確認用光源２４から照射され患者１７で反射した近赤外光は絞り機構６０において絞られていないことから、その焦点深度が変化することはない。このため、可視光と近赤外光(すなわち蛍光)との焦点合わせを正確に実行することが可能となる。
　以上の準備工程が完了すれば、治療台１６上の仰臥した患者１７の乳房にインドシアニングリーンを注射により注入する。そして、患部を含む被写体に向けて、励起用光源２３から近赤外線を照射するとともに可視光源２２から可視光を照射する。なお、励起用光源２３から照射される近赤外光としては、上述したように、インドシアニングリーンが蛍光を発するための励起光として作用する７６０ｎｍの近赤外光が採用される。これにより、インドシアニングリーンは、約８００ｎｍをピークとする近赤外領域の蛍光を発生させる。
　そして、患者１７の患部付近をカメラ２１により撮影する。このカメラ２１は、近赤外光と可視光とを検出することが可能となっている。カメラ２１により撮影された近赤外画像および可視画像は、図６に示す画像処理部３１に送られる。画像処理部３１においては、近赤外画像および可視画像を表示部１４に表示可能な画像データに変換する。近赤外画像のデータは画像記憶部３３における近赤外画像記憶部３４に記憶される。また、可視画像のデータは、画像記憶部３３における可視画像記憶部３５に記憶される。
　また、画像処理部３１の合成部３２は、近赤外画像データと可視画像データとを利用して、可視画像と近赤外画像とを融合させた合成画像を作成する。そして、画像処理部３１は、表示部１４に、近赤外画像、可視画像および合成画像を、領域を分けて同時に、あるいは、選択的に表示する。
　なお、上述した実施形態においては、励起用光源２３として、波長が７６０ｎｍの近赤外光を照射するものを使用しているが、励起用光源２３としては、インドシアニングリーンを励起させて発光させることが可能な７００ｎｍ～９００ｎｍ程度の近赤外光を照射させるものを使用することができる。
　また、上述した実施形態においては、確認用光源２４として、波長が８１０ｎｍの近赤外線を照射するものを使用しているが、確認用光源２４としては、インドシアニングリーンの発光波長である７５０ｎｍ～９００ｎｍ付近の近赤外線を照射しうるものであればよい。　
　さらに、上述した実施形態においては、蛍光色素を含む材料としてインドシアニングリーンを使用し、このインドシアニングリーンに対して７６０ｎｍの近赤外光を励起光として照射することにより、インドシアニングリーンからおおよそ８００ｎｍをピークとする近赤外領域の蛍光を発光させる場合について説明したが、近赤外線以外の光を使用してもよい。
　例えば、蛍光色素として、５－ＡＬＡ（５－アミノレブリン酸／５－Ａｍｉｎｏｌｅｖｕｌｉｎｉｃ　Ａｃｉｄ）を使用することができる。この５－ＡＬＡを使用した場合には、患者１７の体内に侵入した５－ＡＬＡが蛍光物質であるプロトポルフィリン（ｐｒｏｔｏｐｏｒｐｈｙｒｉｎＩＸ／ＰｐＩＸ）に変化する。このプロトポルフィリンに向けて４００ｎｍ程度の可視光を照射すると、プロトポルフィリンから赤色の可視光が蛍光として照射される。このため、５－ＡＬＡを使用する場合には、励起用光源としてはその波長が４００ｎｍ程度の可視光を照射するものを使用すればよく、また、確認用光源としては、プロトポルフィリンから蛍光として発光される赤色の可視光を照射するものを使用すればよい。
　１０　　本体
　１１　　入力部
　１２　　照明・撮影部
　１３　　アーム
　１４　　表示部
　１６　　治療台
　１７　　患者
　２１　　カメラ
　２２　　可視光源
　２３　　励起用光源
　２４　　確認用光源
　３０　　制御部
　３１　　画像処理部
　３３　　画像記憶部
　３４　　近赤外画像記憶部
　３５　　可視画像記憶部
　５１　　可視光用センサ
　５２　　蛍光用センサ
　５３　　波長選択フィルター
　６０　　絞り機構
　６１　　フィルター部
　６２　　フィルター部
　６３　　開口領域
　７０　　焦点合わせ機構
　７１　　可動レンズ

Claims (5)

  1. 　被写体に注入された蛍光色素を励起させるための励起光を前記被写体に向けて照射する励起用光源と、
    　前記被写体に向けて可視光を照射する可視光源と、
    　前記可視光源から照射され、前記被写体の表面で反射した可視光を絞る絞り機構と、
    　励起光が照射されることにより前記蛍光色素から発生した蛍光と、前記被写体の表面で反射した可視光とを撮影するための、蛍光と可視光とを検出可能なカメラと、
    　を備えたイメージング装置において、
    　前記蛍光に相当する波長の光を照射するための第３の光源と、
    　前記第３の光源より照射された光を利用して前記カメラの焦点合わせを実行する焦点合わせ機構と、
    　を備えたことを特徴とするイメージング装置。
  2. 　請求項１に記載のイメージング装置において、
    　前記第３の光源は、前記蛍光に相当する波長の光を照射して照射領域の画像を前記カメラで撮影することにより前記カメラが正常に動作しているか否かを確認するための確認用光源であるイメージング装置。
  3. 　請求項２に記載のイメージング装置において、
    　前記絞り機構は、前記蛍光と前記可視光のうち、可視光のみを絞る絞り機構であるイメージング装置。
  4. 　請求項２に記載のイメージング装置において、
    　前記カメラは、蛍光を検出する蛍光用センサと、可視光を検出する可視光用センサと、前記カメラに同軸状に入射する蛍光および可視光を、前記蛍光用センサおよび前記可視光用センサに選択して入射させる光分離部材と、
    　を備えるイメージング装置。
  5. 　請求項１から請求項４のいずれかに記載のイメージング装置において、
    　前記励起光および前記蛍光は、近赤外光であるイメージング装置。
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