WO2017047553A1 - 撮像方法、撮像装置、撮像システム、手術支援システム、及び制御プログラム - Google Patents
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Definitions
- a surgery support system including the imaging apparatus according to the second aspect and an operation device capable of processing a tissue.
- FIG. 1A is a diagram illustrating an imaging system 1 according to the present embodiment.
- FIG. 1B is a diagram illustrating the detection unit 11 and the image generation unit 12 according to the present embodiment.
- the imaging system 1 is used, for example, for pathological diagnosis.
- the imaging system 1 images the tissue BT while irradiating the breast tissue BT with infrared light having a predetermined wavelength.
- the tissue BT is, for example, surgically excised and may be fixed using a tissue fixing solution such as formalin (eg, formaldehyde solution). Further, the tissue BT may be a part of the breast taken out by biopsy or the like, or may be a breast tissue before being taken out from the body (a state associated with the body).
- the imaging device 3 includes an irradiation unit 7 and an imaging unit 8.
- the irradiation unit 7 irradiates infrared light in a wavelength band including at least a part of the predetermined wavelength band.
- the irradiation unit 7 includes, for example, an infrared LED (infrared light emitting diode). In the infrared LED, for example, the half-value width of the spectrum of the emitted infrared light is 100 nm or less.
- the irradiation unit 7 irradiates infrared light having a peak wavelength (center wavelength) in a wavelength band of 1400 nm to 1650 nm, for example.
- Imaging unit that irradiates light having a single wavelength such as 1500 nm or 1600 nm
- detection unit that detects the infrared light out of the light emitted from the tissue BT by the irradiation of the infrared light
- detection unit that detects the infrared light out of the light emitted from the tissue BT by the irradiation of the infrared light
- An image generation unit that generates an image that identifies a breast cancer region (one or both of a breast cancer cell mass existing region and a breast cancer tissue existing region) in the tissue BT based on the result.
- the imaging device 3 includes an irradiation unit that irradiates the breast tissue BT with infrared light having a wavelength band having a peak wavelength of 1400 nm, and light that is emitted from the tissue BT by irradiation with the infrared light, 1400 nm.
- a detection unit that detects light in a wavelength band with a peak wavelength of 1400 nm selected from the wavelength band of 1650 nm or less, and a breast cancer region (a region where breast cancer cell masses exist and breast cancer tissue based on the detection result of the detection unit)
- an image generation unit that generates an image that specifies one or both of the existing area of the image and the existing area.
- the irradiation unit 7 may include a lamp light source such as a halogen lamp and a solid light source such as a laser diode. Moreover, the irradiation part 7 may be able to irradiate by switching between infrared light and visible light. Further, the irradiation unit 7 may irradiate light from a light source other than the predetermined wavelength band or light having a wider wavelength band including light other than the narrow wavelength band. In this case, the light irradiated to the tissue BT May be selectable by a filter.
- FIGS. 5A to 5F are diagrams showing sample images (infrared images) captured by the imaging system 1 in the first embodiment.
- FIGS. 5A to 5F are portions of sections X2 (sections including breast cancer tissue Cx) and X3 (sections not including breast cancer tissue Cx) in FIG. 4B.
- FIG. 5A corresponds to a result of detecting the infrared light through the sample by irradiating the sample (tissue BT) with infrared light having a center wavelength of 970 nm.
- FIGS. 5B to 5F correspond to the results of detecting infrared light having center wavelengths of 1070 nm, 1300 nm, 1400 nm, 1500 nm, and 1600 nm.
Abstract
【課題】乳癌領域に関する信頼性の高い情報を取得可能な撮像方法を提供する。 【解決手段】撮像方法は、乳房の組織に赤外光を照射することと、赤外光の照射により組織から放射される光のうち、１４００ｎｍ以上１６００ｎｍ以下の波長帯から選択される狭波長帯の光を検出することと、検出された狭波長帯の光をもとに組織における乳癌細胞塊または乳癌組織の存在領域を特定する画像を生成することと、を含む。
Description
本発明は、撮像方法、撮像装置、撮像システム、手術支援システム、及び制御プログラムに関する。
近年、乳癌に対する認知度、関心が高まっており、例えば乳癌の早期発見のために、マンモグラフィや超音波検査などを用いた臨床診断（スクリーニング検査）が広く行われている。乳癌が発見された場合、原則的に外科的切除が行われる。切除された組織は、例えば、乳癌組織を完全に摘出できたことを確認するために、顕微鏡を用いた病理診断（病理検査）が行われる。また、身体組織の検査に用いられる技術として、例えば、下記の特許文献１の技術が提案されている。特許文献１に係る技術は、例えば、赤外光を身体組織に照射し、身体組織で反射した赤外光に基づいて皮下血管の画像を取得し生体情報を表示する装置に関連する。
ここで、乳癌の検査、診断には精度が要求されることから、乳癌組織のような乳癌領域に関する信頼性の高い情報を取得可能であることが望まれる。しかしながら、人体の組織は、その組成に応じて光に対する吸光度、透過率、反射率などの光学特性が異なるので、乳癌領域に関する信頼性の高い情報を得ることが難しい場合がある。
本発明の第１の態様に従えば、乳房の組織に赤外光を照射することと、赤外光の照射により組織から放射される光のうち、１４００ｎｍ以上１６５０ｎｍ以下の波長帯から選択される狭波長帯の光を検出することと、検出された狭波長帯の光をもとに組織における乳癌細胞塊または乳癌組織の存在領域を特定する画像を生成することと、を含む撮像方法が提供される。
本発明の第２の態様に従えば、乳房の組織に赤外光を照射する照射部と、赤外光の照射により組織から放射される光のうち、１４００ｎｍ以上１６５０ｎｍ以下の波長帯から選択される狭波長帯の光を検出する検出部と、検出部の検出結果をもとに組織における乳癌細胞塊または乳癌組織の存在領域を特定する画像を生成する画像生成部と、を備える撮像装置が提供される。
本発明の第３の態様に従えば、組織に光を照射する照射部と、光の照射による組織から放射される光のうち、１０５０ｎｍ以上１６５０ｎｍ以下の所定波長帯から選択される波長帯の第一光を検出する検出部と、検出部の検出結果をもとに組織における乳癌領域を特定する画像を生成する画像生成部と、を備える撮像装置が提供される。
本発明の第４の態様に従えば、第２の態様又は第３の態様の撮像装置と、撮像装置により撮像された組織を表示する表示装置と、を備える撮像システムが提供される。
本発明の第５の態様に従えば、第２の態様の撮像装置と、組織に対する処理が可能な操作デバイスと、を備える手術支援システムが提供される。
本発明の第６の態様に従えば、コンピュータに、乳房の組織に赤外光を照射することと、赤外光の照射により組織から放射される光のうち、１４００ｎｍ以上１６５０ｎｍ以下の波長帯から選択される狭波長帯の光を検出することと、検出された狭波長帯の光をもとに組織における乳癌細胞塊または乳癌組織の存在領域を特定する画像を生成することと、を含む処理の制御を実行させる制御プログラムが提供される。
本発明の第７の態様に従えば、コンピュータに、組織に光を照射することと、光の照射による組織から放射される光のうち、１０５０ｎｍ以上１６５０ｎｍ以下の所定波長帯から選択される波長帯の第一光を検出することと、検出部の検出結果をもとに組織における乳癌領域を特定する画像を生成することと、を含む処理の制御を実行させる制御プログラムが提供される。
［第１実施形態］
第１実施形態について説明する。図１（Ａ）は、本実施形態に係る撮像システム１を示す図である。図１（Ｂ）は、本実施形態に係る検出部１１および画像生成部１２を示す図である。撮像システム１は、例えば、病理診断などに利用される。撮像システム１は、乳房の組織ＢＴに所定波長の赤外光を照射しながら組織ＢＴを撮像する。組織ＢＴは、例えば、外科的切除されたものであり、ホルマリン（例、ホルムアルデヒド溶液）等の組織固定液を用いて固定されたものでもよい。また、組織ＢＴは、生検などで取り出された乳房の一部であってもよいし、身体から取り出される前（身体に付随した状態）の乳房の組織であってもよい。
第１実施形態について説明する。図１（Ａ）は、本実施形態に係る撮像システム１を示す図である。図１（Ｂ）は、本実施形態に係る検出部１１および画像生成部１２を示す図である。撮像システム１は、例えば、病理診断などに利用される。撮像システム１は、乳房の組織ＢＴに所定波長の赤外光を照射しながら組織ＢＴを撮像する。組織ＢＴは、例えば、外科的切除されたものであり、ホルマリン（例、ホルムアルデヒド溶液）等の組織固定液を用いて固定されたものでもよい。また、組織ＢＴは、生検などで取り出された乳房の一部であってもよいし、身体から取り出される前（身体に付随した状態）の乳房の組織であってもよい。
一般的に、乳房の１０％程度は乳腺組織であり、乳房の９０％程度は、乳腺組織を保護する脂肪組織（脂質部）である。乳癌組織（乳癌領域）は、水分との近似度が脂質部よりも高い。例えば、乳房において水分との近似度が高い部分、あるいは脂質との近似度が脂質部よりも低い部分は、乳癌組織または乳癌細胞塊を含む可能性がある。本願発明者は、９５０ｎｍ以上１６５０ｎｍ以下の波長帯に、乳房に含まれる水分と脂肪組織とで吸光度の差、あるいは吸光度の比が相対的に大きくなる波長帯があることを見出した。
図２は、水分の吸光度および脂質の吸光度の測定結果を示すグラフである。図２において、横軸は波長であり、縦軸は対数表示の吸光度である。試料の厚み（セルの光路長）は、「水分」のものが１ｍｍであり、「脂質」のものが２ｍｍである。図２には、４００ｎｍ以上１７５０ｎｍ以下の波長帯域における吸光度を示した。図２において、水の吸光度は点線で表し、脂質の吸光度は実線で表している。図２に示すように、９５０ｎｍ以上１６５０ｎｍ以下の波長帯において、水分の吸光度の極大又は極小、や脂質の吸光度の極大又は極小が含まれている。例えば、約９５０ｎｍ以上約９９０ｎｍ以下の波長帯には、水分の吸光度の極大と脂質の吸光度の極小が含まれる。また、約１０５０ｎｍ以上１０９０ｎｍ以下の波長帯では、水分の吸光度が極小から増加するとともに、脂質の吸光度が極小に向かって減少する。また、約１２００ｎｍ以上１３５０ｎｍ以下の波長帯では、水分の吸光度がほぼ一定又は増加するとともに、脂質の吸光度が極小に向かって減少する。また、約１４００ｎｍ以上約１６５０ｎｍ以下の波長帯では、水分の吸光度がグラフ中の波長帯域でほぼ最大となり、脂質の吸光度が極大から極小に向かって減少している。例えば、約１４００ｎｍ以上約１４５０ｎｍ以下の波長帯では、水分の吸光度がグラフ中の波長帯域でほぼ最大である。また、例えば、約１５００ｎｍ以上約１６５０ｎｍ以下の波長帯では、脂質の吸光度が極小になる。例えば、水分の層が脂質の層に覆われている場合、脂質の吸光度に比べて水分の吸光度が高い波長を用いることで、水分の層を検出してもよい。このように、９５０ｎｍ以上１６５０ｎｍ以下の波長帯のうち、例えば、９５０ｎｍ以上９９０ｎｍ以下、１０５０ｎｍ以上１０９０ｎｍ以下、１２００ｎｍ以上１３５０ｎｍ以下、１４００ｎｍ以上１６５０ｎｍ以下の波長帯（以下、所定波長帯という）などにおいては、水分と脂質とで吸光度の差、あるいは吸光度の比が相対的に大きくなる。特に１４００ｎｍ以上１６５０ｎｍ以下の波長帯においては、水分の吸光度が大きいため吸光度の差あるいは比が非常に大きく、水分と脂質を識別しやすい。なお、我々の実験データでは、乳腺脂肪組織とデータで示した脂質との吸光度の分光特性は同様であった。
本願発明者は、赤外光（以下、本明細書では、「赤外光」と称した場合には「近赤外光」をも含む概念とする）の照射により乳房の組織ＢＴから放射される光のうち、上記の所定波長帯から選定される波長の赤外光を撮像により検出することによって、乳癌組織と乳癌細胞塊との一方または双方を含む可能性が高い部位を示す画像が得られることを思い至った。また、本願発明者は、上記の所定波長帯における波長の赤外光を撮像し、水分や脂質の特徴的な光吸収領域を画像化することによって、マクロ病理画像として乳癌のような腫瘍を捉えられることを思い至った。このようにして得られる画像は、例えば、乳癌領域（乳癌細胞塊の存在領域と乳癌組織の存在領域との一方または双方）を特定する画像、臨床診断や病理診断等における乳癌領域（乳癌細胞塊の存在領域と乳癌組織の存在領域との一方または双方）の特定に使われる画像として、利用できる。撮像システム１は、例えば、乳房の組織ＢＴに含まれる水分の光吸収特性と脂質の光吸収特性との違いを画像化し、病理診断の精度向上に寄与する。本明細書において、乳癌細胞塊の存在領域と乳癌組織の存在領域との一方または双方を含む領域を、適宜、乳癌領域という。
図１の説明に戻り、撮像システム１は、ステージ装置２、撮像装置３、制御装置４、表示装置（例、ディスプレイ）５、及び入力装置６を備える。ステージ装置２は、その上面に組織ＢＴを配置可能である。ステージ装置２は、例えば、机やプレート等のように組織ＢＴを移動させる機構を有しないものでもよいし、ＸＹステージ等のように組織ＢＴを移動させる機構を有するものでもよい。撮像システム１は、ステージ装置２を備えていなくてもよい。
撮像装置３は、照射部７および撮像部８を備える。照射部７は、上記の所定波長帯の少なくとも一部を含む波長帯の赤外光を照射する。照射部７は、例えば赤外ＬＥＤ（赤外発光ダイオード）を含む。赤外ＬＥＤは、例えば、射出する赤外光のスペクトルの半値幅が１００ｎｍ以下である。照射部７は、例えば、１４００ｎｍ以上１６５０ｎｍ以下の波長帯にピーク波長（中心波長）を有する赤外光を照射する。照射部７は、例えば、上記の所定波長帯から選定される狭波長帯の赤外光（例、半値幅が１００ｎｍ以下）を照射する。一例として、照射部７は、１４００ｎｍ、１５００ｎｍ、又は１６００ｎｍの狭波長帯の赤外光を照射可能である。例えば、撮像装置３は、乳房の組織ＢＴに対してピーク波長が９５０ｎｍ以上１６５０ｎｍ以下の波長帯又は１４００ｎｍ以上１６５０ｎｍ以下の波長帯から選定される単一の狭波長帯の赤外光（例、１４００ｎｍ、１５００ｎｍ、又は１６００ｎｍなどの単波長の光）を照射する照射部と、該赤外光の照射により組織ＢＴから放射される光のうち該赤外光を検出する検出部と、検出部の検出結果をもとに組織ＢＴにおける乳癌領域（乳癌細胞塊の存在領域と乳癌組織の存在領域との一方または双方）を特定する画像を生成する画像生成部と、を備えている。また、例えば、撮像装置３は、乳房の組織ＢＴにピーク波長が１４００ｎｍの波長帯の赤外光を照射する照射部と、該赤外光の照射により組織ＢＴから放射される光のうち、１４００ｎｍ以上１６５０ｎｍ以下の波長帯から選択されるピーク波長が１４００ｎｍの波長帯の光を検出する検出部と、検出部の検出結果をもとに組織ＢＴにおける乳癌領域（乳癌細胞塊の存在領域と乳癌組織の存在領域との一方または双方）を特定する画像を生成する画像生成部と、を備えている。
なお、照射部７は、ハロゲンランプなどのランプ光源、レーザダイオードなどの固体光源を含んでもよい。また、照射部７は、赤外光と可視光とを切り替えて照射可能であってもよい。また、照射部７は、上記の所定波長帯以外の光又は上記の狭波長帯以外の光を含む広波長帯の光を光源から照射してもよく、この場合、組織ＢＴに照射される光の波長帯をフィルタにより選択可能でもよい。
撮像部８は、赤外光の照射により組織ＢＴから放射される光のうち、上記の所定波長帯から選択される狭波長帯の光を撮像により検出する。狭波長帯の光は、例えばそのピーク波長が１４００ｎｍ、１５００ｎｍ又は１６００ｎｍの光である。狭波長帯の光の半値幅は、例えば、１００ｎｍ以下である。例えば、照射部７によって組織ＢＴに狭波長帯の赤外光が照射される場合、撮像部８は、この赤外光が照射された乳房の組織ＢＴを撮像する。また、上記の所定波長帯以外の光を含む光が組織ＢＴに照射される場合、撮像装置３は、例えば、上記の所定波長帯以外の光を遮断するフィルタなどを介して、上記の所定波長帯の光を選択的に検出してもよい。
撮像部８は、撮像光学系９および撮像素子１０を備える。撮像光学系９は、複数のレンズ部材を含み、組織ＢＴの像を形成する。撮像素子１０は、例えばＣＭＯＳセンサあるいはＣＣＤセンサなどの二次元イメージセンサを含み、撮像光学系９が形成した像を撮像する。撮像素子１０は、例えば、複数の画素を有し、各画素にフォトダイオード（光電変換素子）などの検出部１１（図１（Ｂ）に示す）が配置された構造である。一例として、フォトダイオードは、インジウムガリウムヒ素（ＩｎＧａＡｓ）などを利用したものであり、上記の所定波長帯の光を検出可能である。
撮像装置３は、図１（Ｂ）に示すように、検出部１１および画像生成部１２を備える。検出部１１および画像生成部１２は、例えば、撮像素子１０に設けられる。検出部１１は、例えば、組織ＢＴから放射された光を電荷に変換することで検出し、この電荷を検出結果として出力する。画像生成部１２は、検出部１１の検出結果をもとに組織ＢＴにおける乳癌領域を特定する画像（組織ＢＴにおける乳癌部分を特定するための画像、組織ＢＴにおける乳癌部分を特定できる画像、組織ＢＴにおける乳癌部分を認識するための画像、組織ＢＴにおける乳癌部分を認識できる画像、組織ＢＴにおける乳癌部分を判定するための画像、組織ＢＴにおける乳癌部分を判定できる画像、組織ＢＴにおける乳癌部分を区別するための画像、組織ＢＴにおける乳癌部分を区別できる画像、など）を生成する。乳癌領域を特定する画像は、例えば、組織ＢＴに狭波長帯の赤外光を照射して撮像した画像である。画像生成部１２は、例えば、検出部１１から電荷を読み出す読み出し回路を含む。画像生成部１２は、検出部１１から電荷を増幅するアンプ、検出部１１からの電荷をデジタルデータに変換するＡＤ変換器を含んでいてもよい。画像生成部１２は、生成した画像のデータを画像処理部１３へ出力する。
本実施形態において、撮像システム１は、画像処理部１３を備える。画像処理部１３は、例えば、制御装置４に設けられる。画像処理部１３は、図１（Ｂ）に示すように、画像生成部１２が生成した画像を処理する。画像処理部１３は、例えば、画像生成部１２が生成した画像のコントラストを調整して該画像をより鮮明にすることにより、乳癌領域を強調した強調画像を生成する。画像処理部１３は、例えば、画像生成部１２が生成した画像のデータをもとに強調画像を生成し、該強調画像のデータを表示装置５に出力する。
なお、画像生成部１２は、乳癌領域を特定する画像として、コントラストが調整された画像（例、強調画像）を生成してもよい。この場合、画像処理部１３は、画像生成部１２の一部であってもよく、画像処理部１３は撮像装置３に設けられる。画像処理部１３は、制御装置４以外の装置に組み込まれていてもよく、例えば、撮像部８に組み込まれていてもよい。また、撮像システム１は、画像処理部１３を備えていなくてもよい。
なお、撮像装置３は、赤外光の画像と別に可視光の画像を取得可能な撮像部を備えていてもよい。また、撮像システム１は、撮像装置３の他に、可視光の画像を取得する撮像装置を備えてもよい。また、撮像装置３は、例えば、乳房の組織ＢＴに対して水分の光学特性および脂質の光学特性に基づいて選定される狭波長帯の赤外光を照射して組織を撮像し、その撮像結果をもとに組織における乳癌領域を特定するための画像を生成してもよい。
次に、上記の撮像システム１の動作に基づき、実施形態に係る撮像方法について説明する。図３は、実施形態に係る撮像方法を示すフローチャートである。ステップＳ１において、撮像システム１は、乳房の組織ＢＴに赤外光を照射する。この照射する赤外光は、例えば、１４００ｎｍ以上１６５０ｎｍ以下の波長帯から選定される狭波長帯（例、１４００ｎｍ、１５００ｎｍ又は１６００ｎｍなど）の光である。この赤外光は、例えば、上記の所定波長帯にピーク波長を有し、そのスペクトルの半値幅が１００ｎｍ以下である。上述のように、所定波長帯は、例えば、水分および脂質の光学特性（例、吸光度、反射率）に基づいて選定される。
ステップＳ２において、撮像装置３は、所定波長帯のうち狭波長帯の光を検出する。例えば、ステップＳ１において狭波長帯の赤外光が組織ＢＴに照射される場合、撮像装置３は、ステップＳ２において、赤外光が照射された組織ＢＴを撮像する。ステップＳ３において、撮像装置３は、ステップＳ２で検出された赤外光をもとに、乳癌領域を特定する画像を生成する。例えば、画像生成部１２は、検出部１１の検出結果をもとに画像を生成する。ステップＳ３において、画像処理部１３は、乳癌領域を特定する画像として、例えば、乳癌組織または乳癌細胞塊である可能性が高い部分を強調した強調画像を生成してもよい。撮像システム１は、例えば、乳癌領域を特定する画像を表示装置５に表示する。乳癌組織または乳癌細胞塊に関する情報が得られる撮像方法は、乳房の組織に対して水分の光学特性および脂質の光学特性に基づいて選定される狭波長帯の赤外光を照射して組織を撮像することと、撮像結果をもとに組織における乳癌領域を特定するための画像を生成することと、を含む撮像方法でもよい。
次に、ヒトの乳房の一部を外科的切除して得られたサンプル（乳房の組織ＢＴ）を撮像システム１で撮像して得られた画像（赤外画像）の一例について、図４から図７を用いて説明する。図４（Ａ）は第１実施例に係るサンプルを示す画像（サンプルを可視光で撮像した可視画像）、図４（Ｂ）は該サンプルの病理診断の結果を示す画像である。図４（Ａ）、図４（Ｂ）には、サンプルを可視光カメラで撮影したカラー画像を、グレースケールの画像に変換して示した。図４（Ａ）のサンプルは、外科的切除した乳房の組織をホルマリンにより固定した後、約５ｍｍの厚みでスライスし、得られた切片を組織における深さの順に並べたものである。図４（Ｂ）に示すように、病理診断では、３つの切片Ｘ１に乳癌組織が無く、３つの切片Ｘ２に乳癌組織Ｃｘがあり、１つの切片Ｘ３に乳癌組織が無いという結果が得られた。
図５（Ａ）～（Ｆ）は、それぞれ、第１実施例において撮像システム１により撮像されたサンプルの画像（赤外画像）を示す図である。図５（Ａ）～（Ｆ）は、図４（Ｂ）の切片Ｘ２（乳癌組織Ｃｘを含む切片）およびＸ３（乳癌組織Ｃｘを含まない切片）の部分である。図５（Ａ）は中心波長が９７０ｎｍの赤外光をサンプル（組織ＢＴ）に照射して該サンプルを介した該赤外光を検出した結果に相当する。図５（Ｂ）～（Ｆ）についても同様に、中心波長が１０７０ｎｍ、１３００ｎｍ、１４００ｎｍ、１５００ｎｍ、１６００ｎｍの赤外光を検出した結果に相当する。図５（Ａ）～（Ｆ）の波長帯において、水分の吸光度は脂質の吸光度よりも高く、サンプルにおいて水分に相当する部分は、脂質に相当する部分に比べて赤外光の吸収量が大きいことから、脂質に相当する部分に比べて暗くなる。特に図５（Ｄ）～（Ｆ）は、水分の吸収量が非常に大きいため、水分に相当する部分と脂質に相当する部分を識別しやすい。このような暗い部分は、図４（Ｂ）において乳癌組織Ｃｘであると病理診断された部分と良く一致しており、本実施形態によれば、乳癌組織に関する信頼性の高い情報を撮像画像（赤外画像）から取得可能であることが確認された。
図６（Ａ）は第２実施例に係るサンプルを示す画像（可視画像）、図６（Ｂ）は該サンプルの病理診断の結果を示す画像である。図６（Ａ）、図６（Ｂ）には、サンプルを可視光カメラで撮影したカラー画像を、グレースケールの画像に変換して示した。図６（Ａ）のサンプルは、外科的切除した乳房の組織を約５ｍｍの厚みでスライスした切片を、組織における深さの順に並べたものである。図６（Ｂ）に示すように、病理診断では、３つの切片Ｘ４に乳癌組織Ｃｘがあり、１つの切片Ｘ５に乳癌組織が無いという結果が得られた。
図７（Ａ）～（Ｆ）は、それぞれ、第２実施例において撮像システム１により撮像されたサンプルの画像（赤外画像）を示す図である。図７（Ａ）～（Ｆ）は、それぞれ、中心波長が９７０ｎｍ、１０７０ｎｍ、１３００ｎｍ、１４００ｎｍ、１５００ｎｍ、１６００ｎｍの赤外光を検出した結果に相当する。図７（Ａ）～（Ｆ）において水分に相当する部分は、脂質に相当する部分に比べて赤外光の吸収量が大きいことから、脂質に相当する部分に比べて暗くなる。特に図７（Ｄ）～（Ｆ）は、水分の吸収量が非常に大きいため、水分に相当する部分と脂質に相当する部分を識別しやすい。このような暗い部分は、図６（Ｂ）において乳癌組織Ｃｘであると病理診断された部分と良く一致しており、本実施形態によれば、乳癌組織に関する信頼性の高い情報を撮像画像（赤外画像）から取得可能であることが確認された。
図８（Ａ）は第３実施例に係るサンプルを示す画像（可視画像）である。図８（Ａ）には、サンプルを可視光カメラで撮影したカラー画像を、グレースケールの画像に変換して示した。このサンプルは、脂肪組織を背景とした結節性病変を含み、病理診断の結果、浸潤性乳管癌（invasive Ca）が見つかったものである。図８（Ｂ）～（Ｄ）は、それぞれ、該サンプルに波長１４００ｎｍ、１５００ｎｍ、１６００ｎｍの赤外光を照射して得られた赤外画像である。図８（Ｅ）は、図８（Ｄ）の画像をもとに医師が目視により推定した乳癌の領域（以下、推定領域Ａ１という）を示す画像である。図８（Ｆ）は、図８（Ａ）の可視画像に図８（Ｅ）の乳癌の推定領域Ａ１を重ねて、推定領域Ａ１と病理診断の結果Ｐ１との比較を示す画像である。図８（Ｆ）に示すように、医師の目視による乳癌の推定領域Ａ１と、病理診断の結果とが良く一致しており、乳癌組織に関する信頼性の高い情報を得ることが可能であることが確認された。
図９（Ａ）は第４実施例に係るサンプルを示す画像（可視画像）である。図９（Ａ）には、サンプルを可視光カメラで撮影したカラー画像を、グレースケールの画像に変換して示した。このサンプルは、線維性結合組織を背景とした結節性病変を含み、病理診断の結果、浸潤性乳管癌（invasive Ca）が見つかったものである。図９（Ｂ）～（Ｄ）は、それぞれ、該サンプルに波長１４００ｎｍ、１５００ｎｍ、１６００ｎｍの赤外光を照射して得られた赤外画像である。図９（Ｅ）は、図９（Ｄ）の画像をもとに医師が目視により推定した乳癌の領域（以下、推定領域Ａ２という）を示す画像である。図９（Ｆ）は、図９（Ａ）の可視画像に図９（Ｅ）の乳癌の推定領域Ａ２を重ねて、推定領域Ａ２と病理診断の結果Ｐ２との比較を示す画像である。図９（Ｆ）に示すように、医師の目視による乳癌の推定領域Ａ２と、病理診断の結果とが良く一致しており、乳癌組織に関する信頼性の高い情報を得ることが可能であることが確認された。
図１０（Ａ）は第５実施例に係るサンプルを示す画像（可視画像）である。図１０（Ａ）には、サンプルを可視光カメラで撮影したカラー画像を、グレースケールの画像に変換して示した。このサンプルは、非結節性病変を含み、病理診断の結果、非浸潤性乳管癌（DCIS）が見つかったものである。図１０（Ｂ）～（Ｄ）は、それぞれ、該サンプルに波長１４００ｎｍ、１５００ｎｍ、１６００ｎｍの赤外光を照射して得られた赤外画像である。図１０（Ｅ）は、図１０（Ｄ）の画像をもとに医師が目視により推定した乳癌の領域（以下、推定領域Ａ３という）を示す画像である。図１０（Ｆ）は、図１０（Ａ）の可視画像に図１０（Ｅ）の乳癌の推定領域Ａ３を重ねて、推定領域Ａ３と病理診断の結果Ｐ３との比較を示す画像である。図１０（Ｆ）に示すように、医師の目視による乳癌の推定領域Ａ３と、病理診断の結果とが良く一致しており、乳癌組織に関する信頼性の高い情報を得ることが可能であることが確認された。
図８～図１０で説明した推定領域と病理診断結果との比較を１０８ケースについて行った。その結果、脂肪組織を背景とする結節性病変のみが含まれる切片では９５％（１９ケース／２０ケース）において、推定領域と病理診断結果とが非常によく一致した。また、線維性結合組織を背景とする結節性病変のみが含まれる切片では約５３％（８ケース／１５ケース）において、推定領域と病理診断結果とが非常によく一致した。非結節性病変のみが含まれる切片では約１６％（４ケース／２５ケース）において、推定領域と病理診断結果とが非常によく一致した。また、脂肪組織を背景とする結節性病変と非結節性病変とが混在した切片では、約７４％（２３ケース／３１ケース）において、推定領域と病理診断結果とが非常によく一致した。また、線維性結合組織を背景とする結節性病変と非結節性病変とが混在した切片では、２９％（５ケース／１７ケース）において、推定領域と病理診断結果とが非常によく一致した。このように、上述した各実施形態の撮像装置３は、赤外光を照射して得られた赤外画像の上記推定領域を用いて乳癌領域を特定可能な画像を生成することができる。
本実施形態において、制御装置４は、例えばコンピュータシステムを含む。制御装置４は、ハードディスク等の記憶装置（図示せず）に記憶されている制御プログラムを読み出し、この制御プログラムに従って各種の処理を実行する。この制御プログラムは、例えば、コンピュータに、乳房の組織に赤外光を照射することと、赤外光の照射により組織から放射される光のうち、１４００ｎｍ以上１６５０ｎｍ以下の波長帯から選択される狭波長帯の赤外光を検出することと、検出された狭波長帯の光をもとに組織における乳癌領域を特定する画像を生成することと、を含む処理の制御を実行させる。このプログラムは、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体（例、光学ディスク、磁気ディスク）に記録されて提供されてもよい。
［手術支援システム］
上述の実施形態においては、撮像装置３を病理診断に利用する例を説明したが、撮像装置３を手術支援システム（医療支援システム）に利用することもできる。図１１は、手術支援システムＳＹＳの一例を示す図である。この手術支援システムＳＹＳは、上述の実施形態で説明した撮像装置３（撮像システム１）を利用したマンモトームである。
上述の実施形態においては、撮像装置３を病理診断に利用する例を説明したが、撮像装置３を手術支援システム（医療支援システム）に利用することもできる。図１１は、手術支援システムＳＹＳの一例を示す図である。この手術支援システムＳＹＳは、上述の実施形態で説明した撮像装置３（撮像システム１）を利用したマンモトームである。
手術支援システムＳＹＳは、ベッド５２と、透明プラスチック板５３と、穿孔針５４とを備える。ベッド５２は、被検者をうつ伏せで横臥させるものである。ベッド５２は、被写体である被検者の乳房ＢＴ２（組織）を下方に露出させるための開口部５２ａを有する。透明プラスチック板５３は、乳房ＢＴ２を両側から挟んで平板状に変形させるのに用いられる。穿孔針５４は、組織に対する処理が可能な操作デバイスである。穿孔針５４は、コアニードル生検において乳房ＢＴ２に挿入され、検体を採取する。
撮像装置３は、照明ユニット５０（照射部）および赤外カメラ５１（撮像部）を備える。照明ユニット５０は、乳房ＢＴ２の組織に赤外光を照射する。赤外カメラ５１は、組織から放射される赤外光を検出する。乳房ＢＴ２を透明プラスチック板５３で両側から押し付けて平板状に変形させた状態で、照明ユニット５０は所定波長帯の赤外光を照射し、赤外カメラ５１は、照明ユニット５０からの反射赤外光によって乳房ＢＴ２の画像を取得する。
手術支援システムＳＹＳは、例えば、乳房ＢＴ２における乳癌領域（例、乳癌組織）を撮像装置３によって撮像し、その画像を表示装置５（例、ディスプレイ）に表示し（又は出力し）、あるいは患者の組織（例、乳房ＢＴ２）に投影しながら、穿孔針５４を乳房ＢＴ２に挿入して組織を採取できる。手術支援システムＳＹＳは、撮像装置３によって、乳房における乳癌組織に関する信頼性の高い情報を取得可能であり、例えば、オペレータは、画像解析部が生成した画像を観察しながら、乳房ＢＴ２のうち乳癌組織を含む可能性が高い部分に穿孔針５４を挿入することができる。
なお、本発明の技術範囲は、上述の実施形態などで説明した態様に限定されるものではない。上述の実施形態などで説明した要件の１つ以上は、省略されることがある。また、上述の実施形態などで説明した要件は、適宜組み合わせることができる。また、法令で許容される限りにおいて、上述の実施形態などで引用した全ての文献の開示を援用して本文の記載の一部とする。
１・・・撮像システム、３・・・撮像装置、５・・・表示装置、７・・・照射部、
８・・・撮像部、ＢＴ・・・乳房の組織、ＳＹＳ・・・手術支援システム
８・・・撮像部、ＢＴ・・・乳房の組織、ＳＹＳ・・・手術支援システム
Claims (25)
- 乳房の組織に赤外光を照射することと、
前記赤外光の照射により前記組織から放射される光のうち、１４００ｎｍ以上１６５０ｎｍ以下の波長帯から選択される狭波長帯の光を検出することと、
前記検出された前記狭波長帯の光をもとに前記組織における乳癌細胞塊または乳癌組織の存在領域を特定する画像を生成することと、
を含む撮像方法。 - 前記狭波長帯は、水分の光学特性および脂質の光学特性に基づいて選定されている、請求項１に記載の撮像方法。
- 前記狭波長帯の光は、波長が１４００ｎｍ、１５００ｎｍ又は１６００ｎｍの光である、請求項１または請求項２に記載の撮像方法。
- 前記赤外光のピーク波長は、１４００ｎｍ以上１６５０ｎｍ以下に設定される、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の撮像方法。
- 前記赤外光のスペクトルの半値幅が１００ｎｍ以下である請求項４に記載の撮像方法。
- 乳房の組織に赤外光を照射する照射部と、
前記赤外光の照射により前記組織から放射される光のうち、１４００ｎｍ以上１６５０ｎｍ以下の波長帯から選択される狭波長帯の光を検出する検出部と、
前記検出部の検出結果をもとに前記組織における乳癌細胞塊または乳癌組織の存在領域を特定する画像を生成する画像生成部と、を備える撮像装置。 - 前記狭波長帯は、水分の光学特性および脂質の光学特性に基づいて選定されている、請求項６に記載の撮像装置。
- 前記狭波長帯の光は、波長が１４００ｎｍ、１５００ｎｍ又は１６００ｎｍの光である、請求項６または請求項７に記載の撮像装置。
- 前記赤外光のピーク波長は、１４００ｎｍ以上１６５０ｎｍ以下に設定される、請求項６から請求項８のいずれか一項に記載の撮像装置。
- 前記赤外光のスペクトルの半値幅が１００ｎｍ以下である請求項９に記載の撮像装置。
- 前記照射部は、発光ダイオードまたはレーザダイオードを含む、請求項１０に記載の撮像装置。
- 組織に光を照射する照射部と、
前記光の照射による前記組織から放射される光のうち、１０５０ｎｍ以上１６５０ｎｍ以下の所定波長帯から選択される波長帯の第一光を検出する検出部と、
前記検出部の検出結果をもとに前記組織における乳癌領域を特定する画像を生成する画像生成部と、
を備える撮像装置。 - 前記選択される波長帯は、水分の光学特性又は脂質の光学特性に基づいて選定されている、請求項１２に記載の撮像装置。
- 前記検出部は、１０５０ｎｍ以上１６５０ｎｍ以下の所定波長帯から選択される波長帯であって前記第一光とは異なる波長帯の第二光を検出し、
前記画像生成部は、前記第二光を検出した前記検出部の検出結果をもとに前記組織における乳癌領域を特定する画像を生成する、
請求項１２または請求項１３に記載の撮像装置。 - 前記第一光の波長は、１３５０ｎｍ以上１６５０ｎｍ以下から選定された波長である、請求項１２から請求項１４のいずれか一項に記載の撮像装置。
- 前記第一光は、波長が１４００ｎｍ、１５００ｎｍ又は１６００ｎｍの光である、請求項１２から請求項１５のいずれか一項に記載の撮像装置。
- 前記第一光は、波長が１０７０ｎｍ又は１３００ｎｍの光である、請求項１２から請求項１４のいずれか一項に記載の撮像装置。
- 前記画像生成部は、前記乳癌領域を強調した前記画像を生成する、請求項１２から請求項１７のいずれか一項に記載の撮像装置。
- 前記画像生成部は、コントラストが調整された前記画像を生成する、請求項１２から請求項１８のいずれか一項に記載の撮像装置。
- 前記検出部は、前記所定波長帯から選択される波長帯以外の光を遮光するフィルタを備える、請求項１２から請求項１９のいずれか一項に記載の撮像装置。
- 請求項６から請求項２０のいずれか一項に記載の撮像装置と、
前記撮像装置により撮像された前記組織を表示する表示装置と、を備える撮像システム。 - 前記組織の可視光画像を検出する第２の撮像装置を備える、請求項２１に記載の撮像システム。
- 請求項６から請求項２０のいずれか一項に記載の撮像装置と、
前記組織に対する処理が可能な操作デバイスと、を備える手術支援システム。 - コンピュータに、
乳房の組織に赤外光を照射することと、
前記赤外光の照射により前記組織から放射される光のうち、１４００ｎｍ以上１６５０ｎｍ以下の波長帯から選択される狭波長帯の光を検出することと、
前記検出された前記狭波長帯の光をもとに前記組織における乳癌細胞塊または乳癌組織の存在領域を特定する画像を生成することと、を含む処理の制御を実行させる制御プログラム。 - コンピュータに、
組織に光を照射することと、
前記光の照射による前記組織から放射される光のうち、１０５０ｎｍ以上１６５０ｎｍ以下の所定波長帯から選択される波長帯の第一光を検出することと、
前記検出部の検出結果をもとに前記組織における乳癌領域を特定する画像を生成することと、を含む処理の制御を実行させる制御プログラム。
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