JP3560671B2 - 蛍光観察装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、励起光を生体組織の観察対象部位へ照射して励起光による蛍光像を得る蛍光観察装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、生体組織の観察対象部位へ励起光を照射し、この励起光によって生体組織から直接発生する自家蛍光や生体へ注入しておいた薬物の蛍光を２次元画像として検出し、その蛍光像から生体組織の変性や癌等の疾患状態（例えば、疾患の種類や浸潤範囲）を診断する技術が用いられつつあり、この蛍光観察を行うための蛍光観察装置が開発されている。
【０００３】
自家蛍光においては、生体組織に励起光を照射すると、その励起光より長い波長の蛍光が発生する。生体における蛍光物質としては、例えばＮＡＤＨ（ニコチンアミドアデニンヌクレオチド），ＦＭＮ（フラビンモノヌクレオチド），ピリジンヌクレオチド等がある。最近では、このような蛍光を発生する生体内因物質と疾患との相互関係が明確になりつつあり、これらの蛍光により癌等の診断が可能である。
【０００４】
また、薬物の蛍光においては、生体内へ注入する蛍光物質としては、ＨｐＤ（ヘマトポルフィリン），Photofrin ，ＡＬＡ（δ−amino levulinic acid）等が用いられる。これらの薬物は癌などへの集積性があり、これを生体内に注入して蛍光を観察することで疾患部位を診断できる。また、モノクローナル抗体に蛍光物質を付加させ、抗原抗体反応により病変部に蛍光物質を集積させる方法もある。
【０００５】
励起光としては例えばレーザ光が用いられ、励起光を生体組織へ照射することによって観察対象部位の蛍光像を得る。この励起光による生体組織における微弱な蛍光を検出して２次元の蛍光画像を生成し、観察、診断を行う。
【０００６】
このような蛍光観察装置においては、一般に通常画像と蛍光画像とを対比させて診断を行う。このために、通常観察用の光源装置及び撮像手段と蛍光観察用の光源装置及び撮像手段とを交換して使用している。従来の装置では、例えば特開昭６３−１２２４２１号公報に開示されているように、通常照明光と励起光とを照射光切換え手段を用いて交互に照射し、得られた通常画像と蛍光画像とを照射光切換え手段に同期させて交互に取り込んでメモリに蓄え、通常画像と蛍光画像を同時表示するような構成となっていた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
蛍光観察装置において、生体内臓器の癌等の疾患の状態を蛍光観察により診断する場合、診断に適した励起光の波長及び検出する蛍光の波長は臓器特有のものであるため、従来の装置では観察対象の臓器が異なる毎に励起波長及び検出波長を変えるような構成となっていた。しかし、このような構成では観察する臓器に合わせて励起波長及び検出波長を予め交換して蛍光観察を行うために診断時の操作が煩雑であった。
【０００８】
本発明は、これらの事情に鑑みてなされたもので、観察対象に合わせて、自動的に励起波長又は検出波長、或いは両方を、各観察対象の蛍光観察に適した波長に切り換えることができ、煩雑な波長切り換え操作を行う必要がなく、正確な蛍光診断を行うことができるようにした蛍光観察装置を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明による蛍光観察装置は、体腔内組織を励起して蛍光を発生させるための励起光を発生する光源と、前記光源より出射する励起光の波長帯域を選択的に切り換える励起波長切換手段と、前記励起波長切換手段により切り換えられた波長帯域の励起光により発生した組織からの蛍光像を検出する内視鏡と、前記内視鏡の種類を判別する判別手段と、前記判別手段からの情報を受け、前記励起波長切換手段による前記波長帯域の切換を制御する波長切換制御手段とを有することを特徴とし、更に、前記検出される蛍光像の検出波長帯域を切り換え選択する検出波長切換手段を備え、前記波長切換制御手段は、前記判別手段からの情報を受け、前記励起波長切換手段による励起光の波長帯域の切換と、前記検出波長切換手段による前記蛍光像の検出波長帯域の切換とを制御することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明による蛍光観察装置は、体腔内組織を励起して蛍光を発生させるための励起光を発生する光源と、前記光源が発生する励起光によって発生した組織からの蛍光像を検出する内視鏡と、前記検出される蛍光像の検出波長帯域を切り換え選択する検出波長切換手段と、前記内視鏡の種類を判別する判別手段と、前記判別手段からの情報を受け、前記検出波長切換手段による前記蛍光像の検出波長帯域の切換を制御する波長切換制御手段とを有することを特徴とする。
【００１１】
【実施例】
以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。
【００１２】
まず、本発明の実施例の説明に先立って、本発明の参考例について説明する。 図１及び図２は本発明の参考例に係り、図１は蛍光観察装置の概略構成を示す構成説明図、図２は観察部位へ照射する各照明光及び生体組織から検出される蛍光の波長帯域と各フィルタの透過波長特性との関係を示す特性図である。
【００１３】
図１に示すように、本参考例の蛍光観察装置は、励起光とＲＧＢの３原色の照明光（以下ＲＧＢ光と称する）とを発生する光源装置１と、光源装置１からの励起光とＲＧＢ光とを生体内の観察部位に照射して、励起光による蛍光像とＲＧＢ光による通常像とを検出し生体外に伝達する内視鏡２と、内視鏡２で得られた蛍光像と通常像とを撮影し電気信号に変換するカメラ３と、カメラ３からの画像信号を処理し、蛍光画像と通常画像とを生成する画像処理部４と、画像処理部４により生成された蛍光画像と通常画像とを同時にまたはそれぞれ別に表示するＣＲＴモニタ等からなる表示部５とを備えて主要部が構成されている。
【００１４】
光源装置１は、蛍光を励起するための励起光を発生する励起用レーザ６と、通常像を得るためのＲＧＢ光を発生するＲＧＢレーザ７と、励起用レーザ６，ＲＧＢレーザ７の光軸を１つに合成するミラー８及びダイクロイックミラー９とを備えて構成される。
【００１５】
内視鏡２は、生体内へ挿入する細長の挿入部を有し、光源装置１からの励起光及びＲＧＢ光を挿入部先端まで伝達するライトガイド２１を含む照明光学系と、観察部位の蛍光像及び通常像を手元側の接眼部まで伝達するイメージガイド２２を含む観察光学系とを備えて構成される。
【００１６】
カメラ３は、内視鏡２の接眼部に接続され、内視鏡２より入射する蛍光像及び通常像を３つの光路に分割するダイクロイックミラー１０，ダイクロイックミラー１１，ミラー１２と、蛍光を検出する波長帯域λ1 を透過するバンドパスフィルタ１３と、蛍光を検出する波長帯域λ2 を透過するバンドパスフィルタ１４と、励起用レーザ６からの励起光の波長帯域のみを遮断するレーザカットフィルタ１５と、バンドパスフィルタ１３を透過した蛍光像を増幅するイメージインテンシファイア（図中ではI.I.と略記する）１６と、バンドパスフィルタ１４を透過した蛍光像を増幅するイメージインテンシファイア１７と、イメージインテンシファイア１６の出力像を撮像するＣＣＤ１８と、イメージインテンシファイア１７の出力像を撮像するＣＣＤ１９と、レーザカットフィルタ１５を透過した蛍光像を含む通常像を撮像するＣＣＤ２０とを備えて構成される。
【００１７】
光源装置１において、励起用レーザ６により励起光λ0 を発生する。また、ＲＧＢレーザ７により赤色光λR ，緑色光λG ，青色光λB の３色を同時に発振することで生成される白色光を発生する。そして、これらの光をミラー８及びダイクロイックミラー９により反射及び透過して１つの光軸上に合成して配置し、内視鏡２のライトガイド２１に導光する。ライトガイド２１に導光された４色のレーザ光は、内視鏡２内部を通って挿入部先端部まで伝達され、生体内の観察部位に照射される。
【００１８】
そして、観察部位からの励起光による蛍光像とＲＧＢ光による通常像は、内視鏡２のイメージガイド２２を通じて手元側の接眼部まで伝達され、カメラ３に入射される。カメラ３に入射された蛍光像と通常像は、ダイクロイックミラー１０，ダイクロイックミラー１１，ミラー１２により透過及び反射して３つの光路に分割される。分割された３つの光は、それぞれバンドパスフィルタ１３，バンドパスフィルタ１４，レーザカットフィルタ１５を透過する。
【００１９】
図２は励起用レーザ，ＲＧＢレーザより発生される各照明光及び生体組織から検出される蛍光の波長帯域と、各フィルタの透過波長特性との関係を示したものである。
【００２０】
図２の（ａ）に示すように、励起光λ0 ，赤色光λR ，緑色光λG ，青色光λB の各波長帯域と、蛍光を検出する波長帯域λ1 及びλ2 とは、それぞれ重なり合う波長帯域を持たないように各帯域が設定されている。そして、図２の（ｂ）及び（ｃ）に示すように、バンドパスフィルタ１３の透過波長帯域はλ1 、バンドパスフィルタ１４の透過波長帯域はλ2 となっている。すなわち、バンドパスフィルタ１３を透過した光は、λ1 の波長帯域の成分しか持たない光であり、観察部位より出た蛍光のうち、検出するλ1 の波長帯域よりなる蛍光像である。また、バンドパスフィルタ１４を透過した光は、λ2 の波長帯域の成分しか持たない光であり、観察部位より出た蛍光のうち、検出するλ2 の波長帯域よりなる蛍光像である。また、レーザカットフィルタ１５は、励起光λ0 の波長帯域をカットするフィルタであり、レーザカットフィルタ１５を透過した光は励起光λ0 の波長帯域を持たない光であり、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色光よりなる通常像である。
【００２１】
バンドパスフィルタ１３を透過した蛍光像は、イメージインテンシファイア１６で増幅された後にＣＣＤ１８で撮像されてビデオ信号に変換される。また同様に、バンドパスフィルタ１４を透過した蛍光像は、イメージインテンシファイア１７で増幅された後にＣＣＤ１９で撮像されてビデオ信号に変換される。レーザカットフィルタ１５を透過した通常像は、そのままＣＣＤ２０で撮像されてビデオ信号に変換される。
【００２２】
ＣＣＤ１８及びＣＣＤ１９で得られた蛍光像のビデオ信号は画像処理部４に入力される。画像処理部４では、２つの波長帯域の蛍光像のビデオ信号を演算処理して蛍光観察画像を生成する。
【００２３】
励起光による観察部位における可視領域の蛍光は、励起光λ0 より長い波長の帯域の強度分布となり、正常部位では特にλ1 付近で強く、病変部では弱くなる。よって、特にλ1 付近の蛍光強度から正常部位と病変部との判別が可能であり、このような蛍光画像によって癌等の病変部の診断ができる。従って、画像処理部４においては、例えばλ1 とλ2 の蛍光像の画像信号よりλ1 とλ2 における蛍光強度の比率または差分を求める演算を行い、生体組織の性状を判別可能な蛍光観察画像を生成する。
【００２４】
また、ＣＣＤ２０で得られた通常像のビデオ信号は通常観察画像として画像処理部４に入力される。画像処理部４は、蛍光観察画像信号と通常観察画像信号とを合成して同時に出力したり、または蛍光観察画像信号と通常観察画像信号をそれぞれ別々に出力し、これらの画像信号を表示部５に送る。そして、表示部５において蛍光観察画像及び通常観察画像が同時にまたは別々に表示される。
【００２５】
このように本参考例の蛍光観察装置では、通常観察用の光源としてＲＧＢレーザを利用し、ＲＧＢレーザの各色光の波長帯域と、励起用レーザの励起光の波長帯域と、診断用の蛍光画像を生成するために検出する蛍光の複数の波長帯域とのそれぞれが重なり合わないように配置するようにしている。従って本参考例によれば、通常観察用と蛍光観察用とで光源や撮像手段を切り換える必要がなく、通常観察用と蛍光観察用の照明光を同時に照射して通常像と蛍光像とを同時に撮像することが可能となり、蛍光観察画像と通常観察画像をリアルタイムで両方同時に表示し観察することができる。
【００２６】
このため、蛍光観察画像と通常観察画像との間で時間的なズレが生じることなく、常に同一の観察部位を見ることができる。また、両画像を表示する際に画像の画面数を多くとることができるため、明るい画像を得ることができる。よって、蛍光観察による診断能を向上させることができる。
【００２７】
また、励起光とＲＧＢ光との切換え手段、及び蛍光像と通常像との切換え手段が不要なため、装置を小型化することができる。
【００２８】
なお、当該参考例の変形例として、励起用レーザ６の波長帯域を変更することも可能である。励起用レーザ６の出射光の波長がＲＧＢレーザ７の発する３色の光の波長のうちの１つと同じ波長を持つような場合は、励起用レーザ６をＲＧＢレーザ７で兼ねることができるため、励起用レーザ６，ミラー８，ダイクロイックミラー９，レーザカットフィルタ１５が不要となる。このため、装置の小型化を図ることができる。
【００２９】
また、励起用レーザ６の波長が可視光領域以外にあるような場合は、レーザカットフィルタ１５は不要となる。
【００３０】
次に、蛍光観察装置の他の構成例を示す。蛍光観察装置において、生体内臓器の癌等の疾患の状態を蛍光観察により診断する場合、診断に適した励起光の波長及び検出する蛍光の波長は臓器特有のものであるため、従来の装置では観察対象の臓器が異なる毎に励起波長及び検出波長を変えるような構成となっていた。しかし、このような構成では観察する臓器に合わせて励起波長及び検出波長を予め交換して蛍光観察を行うために診断時の操作が煩雑であった。また、励起波長及び検出波長が観察部位に適合していないことに気付かずに診断を行うと正確な診断ができないおそれがある。
【００３１】
そこで、観察部位を判別してその臓器に適した励起波長及び検出波長を自動的に選択することが可能で、診断時の操作性を向上させると共に観察部位の正確な診断を行うことのできる蛍光観察装置の構成例を本発明の実施例として以下に示す。
【００３２】
図３ないし図５は本発明の第１実施例に係り、図３は蛍光観察装置の概略構成を示す構成説明図、図４は検出波長切換え用フィルタを示す構成説明図、図５は励起波長切換え用フィルタを示す構成説明図である。
【００３３】
図３に示すように、本実施例の蛍光観察装置は、励起光を発生する光源装置３１と、光源装置３１からの励起光を生体内の観察部位に照射して、励起光による蛍光像を検出し生体外に伝達する内視鏡３２と、接続された内視鏡の種類（例えば、上部消化管用、下部消化管用、気管支用等）を検出する内視鏡種類検出手段３３と、内視鏡種類検出手段３３からの信号を入力し、接続された内視鏡の種類を判別する内視鏡判別回路３４と、内視鏡判別回路３４からの信号により励起波長及び検出波長を決定し、それぞれの波長の切換えを制御する波長切換制御手段３５と、波長切換制御手段３５からの信号を受けて蛍光検出波長を切換える検出波長切換手段３６と、内視鏡３２で得られた蛍光像を撮影し電気信号に変換するカメラ３７と、カメラ３７からの画像信号を処理し蛍光画像を生成する蛍光画像処理部３８と、蛍光画像処理部３８により生成された蛍光画像を表示する表示部３９とを備えて構成されている。
【００３４】
内視鏡種類検出手段３３は、内視鏡３２の接眼部に設けたバーコードラベル４０と、このバーコードラベル４０を読み取るための接眼部に取り付けられるバーコードスキャナ４１とを備えて構成される。
【００３５】
検出波長切換手段３６は、内視鏡３２から入射する蛍光像を２つの光路に分割するダイクロイックミラー４２，ミラー４３と、検出する蛍光の波長帯域を選択的に透過する検出波長切換フィルタ４４と、検出波長切換フィルタ４４を回転駆動するフィルタ駆動部４５とを備えて構成される。
【００３６】
カメラ３７は、検出波長切換手段３６から入射する２つの蛍光像をそれぞれ増幅するイメージインテンシファイア１６，１７と、イメージインテンシファイア１６の出力像を撮像するＣＣＤ１８と、イメージインテンシファイア１７の出力像を撮像するＣＣＤ１９とを備えて構成される。
【００３７】
光源装置３１は、数種類の波長を含む光を発生する多波長光源（例えば水銀ランプ等）４６と、出射する励起光の波長帯域を選択的に透過する励起波長切換フィルタ４７と、励起波長切換フィルタ４７を回転駆動するフィルタ駆動部４８とを備えて構成される。
【００３８】
本実施例では、内視鏡３２を内視鏡種類検出手段３３に接続すると、内視鏡接眼部に取り付けられた内視鏡の種類を示すバーコードラベル４０がバーコードスキャナ４１により読み取られ、バーコードの情報が内視鏡判別回路３４に送られる。内視鏡判別回路３４は、前記バーコードの情報より接続された内視鏡の種類を判別して、内視鏡種類の情報を波長切換制御手段３５に伝達する。波長切換制御手段３５は、判別された内視鏡の種類から観察する臓器に適した検出波長を選択し、検出波長切換手段３６内のフィルタ駆動部４５に制御信号を送出して検出波長切換フィルタ４４を回転させる。
【００３９】
検出波長切換フィルタ４４は、図４に示すように、円盤状のフィルタ枠に異なる透過波長帯域を持つ６枚のバンドパスフィルタ４４ａ〜４４ｆが配設されて構成されており、内視鏡の種類に応じて、イメージインテンシファイア１６，１７の前に４４ａと４４ｂの領域、４４ｃと４４ｄの領域、４４ｅと４４ｆの領域のいずれかを選択的に配置することで、蛍光像の検出波長帯域を変えることができる。
【００４０】
また、前記検出波長帯域の切換えと共に、波長切換制御手段３５は、判別された内視鏡の種類から観察する臓器に適した励起波長を選択し、光源装置３１内のフィルタ駆動部４８に制御信号を送出して励起波長切換フィルタ４７を回転させる。
【００４１】
励起波長切換フィルタ４７は、図５に示すように、円盤状のフィルタ枠に３枚の異なる透過波長帯域を持つバンドパスフィルタ４７ａ，４７ｂ，４７ｃが配設されて構成されており、内視鏡の種類に応じて、多波長光源４６の前に４７ａ，４７ｂ，４７ｃのいずれかの領域を配置することで、観察部位へ照射する励起波長帯域を変えることができる。
【００４２】
このように観察部位に適した励起波長及び検出波長が選択された後、光源装置３１より励起光が内視鏡３２のライトガイド２１に導光され、ライトガイド２１を通じて観察部位に照射される。観察部位より出た蛍光は、内視鏡３２のイメージガイド２２を通じて接眼部まで伝達され、検出波長切換手段３６に入射される。検出波長切換手段３６に入射された蛍光像は、ダイクロイックミラー４２，ミラー４３により透過及び反射して２つの光路に分割され、検出波長切換フィルタ４４中の選択されたいずれかのバンドパスフィルタをそれぞれ透過する。この２つの蛍光像は、イメージインテンシファイア１６，１７によりそれぞれ増幅され、ＣＣＤ１８，１９により撮像されてビデオ信号に変換される。
【００４３】
ＣＣＤ１８及びＣＣＤ１９で得られた２つの波長帯域の蛍光像のビデオ信号は、蛍光画像処理部３８に入力され、蛍光画像処理部３８において参考例の画像処理部４と同様の演算処理が施されて蛍光観察画像が生成される。そして、蛍光画像処理部３８の出力が表示部３９へ送られ、蛍光観察画像が表示部３９に表示される。
【００４４】
このように本実施例の蛍光観察装置では、接続した内視鏡の用途別の種類を判別することによって観察部位を判別し、観察する臓器に適した励起波長及び検出波長を自動的に選択して切換えることが可能になっており、これにより、複数種類の臓器について各臓器に応じた正確な蛍光診断を煩雑な操作なく行うことができる。
【００４５】
なお、内視鏡種類検出手段３３は、内視鏡のライトガイド部と光源装置との接続部分に設けるようにしても良い。また、バーコードを用いたものに限らず、他の光学的センサによるもの、磁気センサによるもの、機械的な接触によるものなどで内視鏡の種類を判別する構成としても良い。
【００４６】
また、検出波長切換フィルタ４４と励起波長切換フィルタ４７のバンドパスフィルタの数を変更することで、検出波長及び励起波長の選択数を変えることができる。
【００４７】
また、検出波長切換手段と励起波長切換手段は、どちらか一方を備えるだけでも良い。
【００４８】
図６は本発明の第２実施例に係る蛍光観察装置の概略構成を示す構成説明図である。第２実施例は、接続された内視鏡の種類と内視鏡挿入部の挿入長とから異なる部位の臓器（食道と胃、直腸と結腸等）を判別可能とした構成例である。
【００４９】
図６に示すように、本実施例の蛍光観察装置は、励起光を発生する光源装置５１と、内視鏡３２の挿入部に取り付けられた挿入部の挿入長を測定するセンサ群５２と、センサ群５２の出力信号を受けて挿入長を検出する挿入長検出回路５３と、内視鏡種類検出手段３３と挿入長検出回路５３からの情報を基に内視鏡の種類と観察臓器部位を判別する観察部位判別回路５４とを備えて構成されている。その他の部分の構成は前記第１実施例と同様であり、同一構成要素には同一符号を付して説明を省略する。
【００５０】
光源装置５１は、異なる波長の光を発生する３つのレーザＡ５５，レーザＢ５６，レーザＣ５７と、前記レーザからの３つの光のうちいずれか１つの光を内視鏡３２のライトガイド２１へ導くための可動ミラー５８，可動ミラー５９，ミラー６０と、前記可動ミラー５８，５９を駆動する可動ミラー駆動部６１とを備えて構成される。
【００５１】
内視鏡３２を内視鏡種類検出手段３３に接続すると、第１実施例と同様に、バーコードスキャナ４１によりバーコードの情報が読み取られ、観察部位判別回路５４に送られて接続された内視鏡の種類が判別される。そして、この内視鏡種類判別結果を基に、波長切換制御手段３５により検出波長切換手段３６内のフィルタ駆動部４５を介して検出波長切換フィルタ４４が駆動制御されて検出波長が切換えられる。
【００５２】
また、波長切換制御手段３５によって、光源装置５１内の可動ミラー駆動部６１に制御信号が送られて可動ミラー５８及び５９が駆動制御され、レーザＡ５５，レーザＢ５６，レーザＣ５７のうち観察臓器に適した波長のレーザが選択されて内視鏡３２のライトガイド２１に照射される。
【００５３】
次に、内視鏡３２の挿入部を患者体腔内に挿入すると、挿入部に設けたセンサ群５２の各光センサにより挿入部周囲の明るさが感知され、各光センサの出力が挿入長検出回路５３へ送られる。挿入長検出回路５３は、明るさを感知していない光センサが挿入部先端側から何番目まであるかを検出することによって挿入部の挿入長を検出する。観察部位判別回路５４は、挿入長検出結果を基に、内視鏡３２が観察している部位を予測し、観察部位の情報を波長切換制御手段３５に伝達する。例えば、内視鏡の種類が上部消化管用の場合には、挿入長より観察部位が食道、胃などのいずれであるかを判断する。そして、観察部位検出結果を基に、波長切換制御手段３５により検出波長及び励起波長が再び切換えられる。
【００５４】
以降の蛍光像の撮影及び蛍光観察画像の生成に関する動作は、前記第１実施例と同様に行われ、表示部３９に蛍光観察画像が表示される。
【００５５】
このように本実施例によれば、内視鏡挿入部の挿入長を検出することにより、観察臓器を予測できるため、蛍光観察に適した励起波長，検出波長が、同一の内視鏡で観察できる臓器毎（胃と食道、結腸と直腸等）に異なる場合でも、各臓器部位に適した励起波長及び検出波長を自動的に選択でき、診断時の作業性が良好で、かつ観察部位に応じた正確な蛍光診断を行うことができる。
【００５６】
なお、本実施例で用いた光源装置５１は、図３に示した第１実施例の光源装置３１と交換可能である。
【００５７】
また、本実施例においても、内視鏡種類検出手段３３は、内視鏡のライトガイド部と光源装置との接続部分に設けるようにしても良い。
【００５８】
また、センサ群は、光センサの代わりに圧力センサを設け、圧力センサにより圧力がかかっているか否かで挿入長を判別する構成としても良い。また、図６には６個のセンサを示したが、センサの数はこれより多くても少なくても良い。
【００５９】
図７は本発明の第３実施例に係る蛍光観察装置の概略構成を示す構成説明図である。第３実施例は、蛍光観察画像から観察臓器を判別し、その臓器に適した励起波長及び検出波長を選別するようにした構成例である。
【００６０】
図７に示すように、本実施例の蛍光観察装置は、励起光を発生する光源装置５１と、励起光を生体内の観察部位に照射して励起光による蛍光像を得る内視鏡２と、内視鏡２の接眼部に取り付けられ、蛍光検出波長を切換える検出波長切換手段３６と、内視鏡２で得られた蛍光像を撮影するカメラ３７と、カメラ３７からの画像信号を処理し蛍光画像を生成する蛍光画像処理部３８と、蛍光観察画像を表示する表示部３９とを備えると共に、蛍光画像処理部３８からの蛍光観察画像を基に画像の特徴を認識する画像認識部６５と、認識された画像から観察部位を判別する観察部位判別回路６６と、観察部位判別回路６６からの信号により励起波長及び検出波長を決定し、それぞれの波長の切換えを制御する波長切換制御手段３５とを備えて構成されている。
【００６１】
本実施例では、まず、任意の励起波長及び検出波長で励起光の照射及び蛍光像の撮影を行い、蛍光画像処理部３８で体腔内観察部位の蛍光観察画像を生成する。生成された蛍光観察画像は画像認識部６５に伝達される。
【００６２】
画像認識部６５は、ニューラルネットを用いたパーセプトロンとか、Back Propagation法（以下略してＢＰ法と称する）等の画像パターン認識法により、蛍光観察画像から食道、胃、大腸、気管支等の臓器を認識できるように、予め各臓器の観察画像を使用して学習させており、各臓器の画像の特徴が記憶されている。そして、画像認識部６５は、蛍光画像処理部３８より伝達された蛍光観察画像の各画素毎の信号に重み付けをし、その総和をとることで画像パターンを認識する。
【００６３】
例えば、食道においては、管腔であるため観察画像は中央付近になるにしたがい暗くなる。一方、胃においては、観察画像は全体的に明るいか一方側が暗いなど、食道とは画像パターンが明らかに異なる。そこで本実施例では、このような画像の違いを、パーセプトロンとかＢＰ法等を用いて画像パターン認識を行うことによって判別し、観察している臓器を判別する。
【００６４】
画像認識部６５で認識された画像パターン信号は、観察部位判別回路６６に送られ、観察部位判別回路６６において画像パターンより観察臓器が判別される。この観察臓器の情報は、波長切換制御手段３５に伝達され、前述の実施例と同様に観察する臓器に適した励起波長及び検出波長に切換えられる。
【００６５】
以降の蛍光像の撮影及び蛍光観察画像の生成に関する動作は、前記第１実施例と同様に行われ、表示部３９に蛍光観察画像が表示される。
【００６６】
このように本実施例によれば、蛍光観察画像の画像パターンを認識することで自動的に観察臓器を判別することができるため、煩雑な作業なしに各臓器部位に適した励起波長及び検出波長を選択でき、観察部位に応じた正確な蛍光診断を行うことができる。
【００６７】
なお、画像認識部６５において行う画像パターン認識は、白色光源を用いた通常観察時に行うようにしても良い。
【００６８】
次に、第４実施例として、光源のレーザ出力の測定及び記録が可能な蛍光観察装置の構成例を説明する。図８は本発明の第４実施例に係る蛍光観察装置の概略構成を示す構成説明図である。
【００６９】
本実施例の蛍光観察装置は、励起光を発生する光源装置７１と、励起光を生体内の観察部位に照射して励起光による蛍光像を得る内視鏡２と、内視鏡２で得られた蛍光像を撮影するカメラ７２と、カメラ７２からの画像信号を処理し蛍光観察画像を生成する蛍光画像処理部７３と、蛍光観察画像を表示する表示部３９とを備えると共に、蛍光観察画像を記録するビデオテープレコーダ（ＶＴＲ）７４と、患者情報を記録するデータレコーダ７５とを備えて構成されている。
【００７０】
光源装置７１は、励起光としてレーザ光を発生する励起用レーザ７６と、励起用レーザ７６からのレーザ光を２方向に分割するハーフミラー７７と、分割された一方のレーザ光を検出する光センサ７８と、光センサ７８で検出された光量よりレーザ出力を測定する出力測定器７９とを備えて構成される。
【００７１】
蛍光画像処理部７３は、蛍光観察画像を生成するイメージプロセッサ８０と、生成された蛍光観察画像にレーザ光の出力データを重ね合わせるスーパーインポーズ部８１と、光源装置７１から送られてくるレーザ光の出力データをデータレコーダ７５とスーパーインポーズ部８１とに送るコンピュータ８２とを備えて構成される。
【００７２】
光源装置７１において、励起用レーザ７６から出射したレーザ光は、ハーフミラー７７を通過して内視鏡のライトガイド２１に導光されると共に、ハーフミラー７７により反射されて光センサ７８に入射する。光センサ７８において、入射したレーザ光の光量が検出され、この検出光量を基に出力測定器７９によって励起用レーザ７６のレーザ出力が測定される。
【００７３】
測定されたレーザ出力データは、蛍光画像処理部７３に送られ、コンピュータ８２を介してスーパーインポーズ部８１に入力されてイメージプロセッサ８０で生成された蛍光観察画像と重ね合わされ、ＶＴＲ７４に記録される。また、このレーザ出力データは、コンピュータ８２よりデータレコーダ７５にも送られ、患者情報と共に記録される。なお、スーパーインポーズ部８１でレーザ出力データを重畳した蛍光観察画像を表示部３９に出力して表示することもできる。
【００７４】
このように本実施例によれば、レーザ出力データをコンピュータを通じ自動的に記録するようにしているため、煩雑な操作なく簡単で、かつ、入力ミスなくデータを記録することができる。
【００７５】
［付記］
以上詳述したように本発明の実施態様によれば、以下のような構成を得ることができる。すなわち、
（１） 体腔内組織を照明する照明光を発生する光源と、
前記組織からの前記照明光の反射により得られる通常画像と前記組織を前記照明光により励起して得られる蛍光像とをそれぞれ撮像する撮像手段と、を有する蛍光観察装置において、
前記光源は、前記蛍光像の属する波長帯域と前記通常画像を構成する波長帯域とが互いに分離するような波長の照明光を発生してなることを特徴とする蛍光観察装置。
【００７６】
（２） 前記光源は３原色のレーザ光である照明光を発生するＲＧＢ光源であることを特徴とする付記１に記載の蛍光観察装置。
【００７７】
付記２の構成のように、ＲＧＢ光源により、通常画像を得るための３原色の照明光と、体腔内組織を励起し蛍光を発生させるための前記３原色の照明光の波長帯域のうちいずれかに属する励起光とを発生し、前記蛍光像の属する波長帯域と前記通常画像を構成する波長帯域とが互いに分離するようにして両画像を撮像することにより、光源や撮像手段を切換えることなく蛍光像と通常画像を同時に得ることが可能であると共に、励起光発生用の光源を特に設けずに光源の構成を簡略化できるため装置構成を小型化できる。
【００７８】
（３） 前記光源は、
前記体腔内組織を励起し蛍光を発生させるための励起光である照明光を発生させるレーザ光源と、
前記通常画像を得るための３原色のレーザ光である照明光を発生させるＲＧＢ光源と、
を備えることを特徴とする付記１に記載の蛍光観察装置。
【００７９】
付記３の構成のように、レーザ光源より発生する励起光の波長帯域と、ＲＧＢ光源より発生する３原色の照明光の波長帯域と、撮像手段において検出する複数の特定波長帯域からなる蛍光像の波長帯域とが、互いに重なり合わないようにすることにより、蛍光像の属する波長帯域と通常画像を構成する波長帯域とが互いに分離され、光源や撮像手段を切換えることなく蛍光像と通常画像を同時に得ることができる。
【００８０】
（４） 前記蛍光像は特定の波長帯域に属する複数の特定波長蛍光像からなり、前記撮像手段は、前記複数の特定波長蛍光像を分離して撮像することを特徴とする付記１に記載の蛍光観察装置。
【００８１】
（５） 前記撮像手段により撮像する蛍光像の特定波長帯域は、赤の領域と緑の領域に分布を持つことを特徴とする付記４に記載の蛍光観察装置。
【００８２】
（６） 体腔内組織を励起し蛍光を発生させるための励起光を発生する光源と、 前記励起光を体腔内組織に導光し、前記励起光により発生した組織からの蛍光像を伝達する内視鏡と、
前記光源より出射する励起光の波長帯域を選択的に切換える励起波長切換え手段と、
前記内視鏡により伝達される蛍光像から特定の波長帯域を選択的に切換えて検出する検出波長切換え手段と、
前記蛍光像の特定波長帯域と前記励起光の波長帯域とを選択する波長選択手段と、
前記波長選択手段からの情報を受け、観察部位に応じて前記蛍光像の特定波長帯域と前記励起光の波長帯域の少なくとも一方の波長を切換える波長切換え制御手段と、
を備えたことを特徴とする蛍光観察装置。
【００８３】
付記６の構成によれば、観察する臓器に合わせて、自動的に励起波長及び検出波長を各臓器の蛍光観察に適した波長に切換えることができ、煩雑な波長切換えの操作を行う必要がなく、正確な蛍光診断を行うことが可能となる。
【００８４】
（７） 前記波長選択手段は、前記内視鏡の種類を判別する内視鏡種類判別手段である付記６に記載の蛍光観察装置。
【００８５】
（８） 前記波長選択手段は、前記内視鏡により観察している臓器を判別する観察部位判別手段である付記６に記載の蛍光観察装置。
【００８６】
（９） 前記観察部位判別手段は、前記内視鏡により得られる観察画像を基に画像認識を行い、前記観察画像中の臓器を判別する画像認識手段である付記８に記載の蛍光観察装置。
【００８７】
（１０） 前記観察部位判別手段は、
前記内視鏡の種類を判別する内視鏡種類判別手段と、
前記内視鏡の挿入部の生体内挿入長を検出する挿入長検出手段と、
を有して構成される付記８に記載の蛍光観察装置。
【００８８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、観察対象に合わせて、自動的に励起波長又は検出波長、或いは両方を、各観察対象の蛍光観察に適した波長に切り換えることができ、煩雑な波長切り換え操作を行う必要がなく、正確な蛍光診断を行うことができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の参考例に係る蛍光観察装置の概略構成を示す構成説明図
【図２】参考例の構成における観察部位へ照射する各照明光及び生体組織から検出される蛍光の波長帯域と各フィルタの透過波長特性との関係を示す特性図
【図３】本発明の第１実施例に係る蛍光観察装置の概略構成を示す構成説明図
【図４】第１実施例において設けられる検出波長切換え用フィルタを示す構成説明図
【図５】第１実施例において設けられる励起波長切換え用フィルタを示す構成説明図
【図６】本発明の第２実施例に係る蛍光観察装置の概略構成を示す構成説明図
【図７】本発明の第３実施例に係る蛍光観察装置の概略構成を示す構成説明図
【図８】本発明の第４実施例に係る蛍光観察装置の概略構成を示す構成説明図
【符号の説明】
１…光源装置
２…内視鏡
３…カメラ
４…画像処理部
５…表示部
６…励起用レーザ
７…ＲＧＢレーザ
１３，１４…バンドパスフィルタ
１５…レーザカットフィルタ
１６，１７…イメージインテンシファイア
１８，１９，２０…ＣＣＤ
【産業上の利用分野】
本発明は、励起光を生体組織の観察対象部位へ照射して励起光による蛍光像を得る蛍光観察装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、生体組織の観察対象部位へ励起光を照射し、この励起光によって生体組織から直接発生する自家蛍光や生体へ注入しておいた薬物の蛍光を２次元画像として検出し、その蛍光像から生体組織の変性や癌等の疾患状態（例えば、疾患の種類や浸潤範囲）を診断する技術が用いられつつあり、この蛍光観察を行うための蛍光観察装置が開発されている。
【０００３】
自家蛍光においては、生体組織に励起光を照射すると、その励起光より長い波長の蛍光が発生する。生体における蛍光物質としては、例えばＮＡＤＨ（ニコチンアミドアデニンヌクレオチド），ＦＭＮ（フラビンモノヌクレオチド），ピリジンヌクレオチド等がある。最近では、このような蛍光を発生する生体内因物質と疾患との相互関係が明確になりつつあり、これらの蛍光により癌等の診断が可能である。
【０００４】
また、薬物の蛍光においては、生体内へ注入する蛍光物質としては、ＨｐＤ（ヘマトポルフィリン），Photofrin ，ＡＬＡ（δ−amino levulinic acid）等が用いられる。これらの薬物は癌などへの集積性があり、これを生体内に注入して蛍光を観察することで疾患部位を診断できる。また、モノクローナル抗体に蛍光物質を付加させ、抗原抗体反応により病変部に蛍光物質を集積させる方法もある。
【０００５】
励起光としては例えばレーザ光が用いられ、励起光を生体組織へ照射することによって観察対象部位の蛍光像を得る。この励起光による生体組織における微弱な蛍光を検出して２次元の蛍光画像を生成し、観察、診断を行う。
【０００６】
このような蛍光観察装置においては、一般に通常画像と蛍光画像とを対比させて診断を行う。このために、通常観察用の光源装置及び撮像手段と蛍光観察用の光源装置及び撮像手段とを交換して使用している。従来の装置では、例えば特開昭６３−１２２４２１号公報に開示されているように、通常照明光と励起光とを照射光切換え手段を用いて交互に照射し、得られた通常画像と蛍光画像とを照射光切換え手段に同期させて交互に取り込んでメモリに蓄え、通常画像と蛍光画像を同時表示するような構成となっていた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
蛍光観察装置において、生体内臓器の癌等の疾患の状態を蛍光観察により診断する場合、診断に適した励起光の波長及び検出する蛍光の波長は臓器特有のものであるため、従来の装置では観察対象の臓器が異なる毎に励起波長及び検出波長を変えるような構成となっていた。しかし、このような構成では観察する臓器に合わせて励起波長及び検出波長を予め交換して蛍光観察を行うために診断時の操作が煩雑であった。
【０００８】
本発明は、これらの事情に鑑みてなされたもので、観察対象に合わせて、自動的に励起波長又は検出波長、或いは両方を、各観察対象の蛍光観察に適した波長に切り換えることができ、煩雑な波長切り換え操作を行う必要がなく、正確な蛍光診断を行うことができるようにした蛍光観察装置を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明による蛍光観察装置は、体腔内組織を励起して蛍光を発生させるための励起光を発生する光源と、前記光源より出射する励起光の波長帯域を選択的に切り換える励起波長切換手段と、前記励起波長切換手段により切り換えられた波長帯域の励起光により発生した組織からの蛍光像を検出する内視鏡と、前記内視鏡の種類を判別する判別手段と、前記判別手段からの情報を受け、前記励起波長切換手段による前記波長帯域の切換を制御する波長切換制御手段とを有することを特徴とし、更に、前記検出される蛍光像の検出波長帯域を切り換え選択する検出波長切換手段を備え、前記波長切換制御手段は、前記判別手段からの情報を受け、前記励起波長切換手段による励起光の波長帯域の切換と、前記検出波長切換手段による前記蛍光像の検出波長帯域の切換とを制御することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明による蛍光観察装置は、体腔内組織を励起して蛍光を発生させるための励起光を発生する光源と、前記光源が発生する励起光によって発生した組織からの蛍光像を検出する内視鏡と、前記検出される蛍光像の検出波長帯域を切り換え選択する検出波長切換手段と、前記内視鏡の種類を判別する判別手段と、前記判別手段からの情報を受け、前記検出波長切換手段による前記蛍光像の検出波長帯域の切換を制御する波長切換制御手段とを有することを特徴とする。
【００１１】
【実施例】
以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。
【００１２】
まず、本発明の実施例の説明に先立って、本発明の参考例について説明する。 図１及び図２は本発明の参考例に係り、図１は蛍光観察装置の概略構成を示す構成説明図、図２は観察部位へ照射する各照明光及び生体組織から検出される蛍光の波長帯域と各フィルタの透過波長特性との関係を示す特性図である。
【００１３】
図１に示すように、本参考例の蛍光観察装置は、励起光とＲＧＢの３原色の照明光（以下ＲＧＢ光と称する）とを発生する光源装置１と、光源装置１からの励起光とＲＧＢ光とを生体内の観察部位に照射して、励起光による蛍光像とＲＧＢ光による通常像とを検出し生体外に伝達する内視鏡２と、内視鏡２で得られた蛍光像と通常像とを撮影し電気信号に変換するカメラ３と、カメラ３からの画像信号を処理し、蛍光画像と通常画像とを生成する画像処理部４と、画像処理部４により生成された蛍光画像と通常画像とを同時にまたはそれぞれ別に表示するＣＲＴモニタ等からなる表示部５とを備えて主要部が構成されている。
【００１４】
光源装置１は、蛍光を励起するための励起光を発生する励起用レーザ６と、通常像を得るためのＲＧＢ光を発生するＲＧＢレーザ７と、励起用レーザ６，ＲＧＢレーザ７の光軸を１つに合成するミラー８及びダイクロイックミラー９とを備えて構成される。
【００１５】
内視鏡２は、生体内へ挿入する細長の挿入部を有し、光源装置１からの励起光及びＲＧＢ光を挿入部先端まで伝達するライトガイド２１を含む照明光学系と、観察部位の蛍光像及び通常像を手元側の接眼部まで伝達するイメージガイド２２を含む観察光学系とを備えて構成される。
【００１６】
カメラ３は、内視鏡２の接眼部に接続され、内視鏡２より入射する蛍光像及び通常像を３つの光路に分割するダイクロイックミラー１０，ダイクロイックミラー１１，ミラー１２と、蛍光を検出する波長帯域λ1 を透過するバンドパスフィルタ１３と、蛍光を検出する波長帯域λ2 を透過するバンドパスフィルタ１４と、励起用レーザ６からの励起光の波長帯域のみを遮断するレーザカットフィルタ１５と、バンドパスフィルタ１３を透過した蛍光像を増幅するイメージインテンシファイア（図中ではI.I.と略記する）１６と、バンドパスフィルタ１４を透過した蛍光像を増幅するイメージインテンシファイア１７と、イメージインテンシファイア１６の出力像を撮像するＣＣＤ１８と、イメージインテンシファイア１７の出力像を撮像するＣＣＤ１９と、レーザカットフィルタ１５を透過した蛍光像を含む通常像を撮像するＣＣＤ２０とを備えて構成される。
【００１７】
光源装置１において、励起用レーザ６により励起光λ0 を発生する。また、ＲＧＢレーザ７により赤色光λR ，緑色光λG ，青色光λB の３色を同時に発振することで生成される白色光を発生する。そして、これらの光をミラー８及びダイクロイックミラー９により反射及び透過して１つの光軸上に合成して配置し、内視鏡２のライトガイド２１に導光する。ライトガイド２１に導光された４色のレーザ光は、内視鏡２内部を通って挿入部先端部まで伝達され、生体内の観察部位に照射される。
【００１８】
そして、観察部位からの励起光による蛍光像とＲＧＢ光による通常像は、内視鏡２のイメージガイド２２を通じて手元側の接眼部まで伝達され、カメラ３に入射される。カメラ３に入射された蛍光像と通常像は、ダイクロイックミラー１０，ダイクロイックミラー１１，ミラー１２により透過及び反射して３つの光路に分割される。分割された３つの光は、それぞれバンドパスフィルタ１３，バンドパスフィルタ１４，レーザカットフィルタ１５を透過する。
【００１９】
図２は励起用レーザ，ＲＧＢレーザより発生される各照明光及び生体組織から検出される蛍光の波長帯域と、各フィルタの透過波長特性との関係を示したものである。
【００２０】
図２の（ａ）に示すように、励起光λ0 ，赤色光λR ，緑色光λG ，青色光λB の各波長帯域と、蛍光を検出する波長帯域λ1 及びλ2 とは、それぞれ重なり合う波長帯域を持たないように各帯域が設定されている。そして、図２の（ｂ）及び（ｃ）に示すように、バンドパスフィルタ１３の透過波長帯域はλ1 、バンドパスフィルタ１４の透過波長帯域はλ2 となっている。すなわち、バンドパスフィルタ１３を透過した光は、λ1 の波長帯域の成分しか持たない光であり、観察部位より出た蛍光のうち、検出するλ1 の波長帯域よりなる蛍光像である。また、バンドパスフィルタ１４を透過した光は、λ2 の波長帯域の成分しか持たない光であり、観察部位より出た蛍光のうち、検出するλ2 の波長帯域よりなる蛍光像である。また、レーザカットフィルタ１５は、励起光λ0 の波長帯域をカットするフィルタであり、レーザカットフィルタ１５を透過した光は励起光λ0 の波長帯域を持たない光であり、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色光よりなる通常像である。
【００２１】
バンドパスフィルタ１３を透過した蛍光像は、イメージインテンシファイア１６で増幅された後にＣＣＤ１８で撮像されてビデオ信号に変換される。また同様に、バンドパスフィルタ１４を透過した蛍光像は、イメージインテンシファイア１７で増幅された後にＣＣＤ１９で撮像されてビデオ信号に変換される。レーザカットフィルタ１５を透過した通常像は、そのままＣＣＤ２０で撮像されてビデオ信号に変換される。
【００２２】
ＣＣＤ１８及びＣＣＤ１９で得られた蛍光像のビデオ信号は画像処理部４に入力される。画像処理部４では、２つの波長帯域の蛍光像のビデオ信号を演算処理して蛍光観察画像を生成する。
【００２３】
励起光による観察部位における可視領域の蛍光は、励起光λ0 より長い波長の帯域の強度分布となり、正常部位では特にλ1 付近で強く、病変部では弱くなる。よって、特にλ1 付近の蛍光強度から正常部位と病変部との判別が可能であり、このような蛍光画像によって癌等の病変部の診断ができる。従って、画像処理部４においては、例えばλ1 とλ2 の蛍光像の画像信号よりλ1 とλ2 における蛍光強度の比率または差分を求める演算を行い、生体組織の性状を判別可能な蛍光観察画像を生成する。
【００２４】
また、ＣＣＤ２０で得られた通常像のビデオ信号は通常観察画像として画像処理部４に入力される。画像処理部４は、蛍光観察画像信号と通常観察画像信号とを合成して同時に出力したり、または蛍光観察画像信号と通常観察画像信号をそれぞれ別々に出力し、これらの画像信号を表示部５に送る。そして、表示部５において蛍光観察画像及び通常観察画像が同時にまたは別々に表示される。
【００２５】
このように本参考例の蛍光観察装置では、通常観察用の光源としてＲＧＢレーザを利用し、ＲＧＢレーザの各色光の波長帯域と、励起用レーザの励起光の波長帯域と、診断用の蛍光画像を生成するために検出する蛍光の複数の波長帯域とのそれぞれが重なり合わないように配置するようにしている。従って本参考例によれば、通常観察用と蛍光観察用とで光源や撮像手段を切り換える必要がなく、通常観察用と蛍光観察用の照明光を同時に照射して通常像と蛍光像とを同時に撮像することが可能となり、蛍光観察画像と通常観察画像をリアルタイムで両方同時に表示し観察することができる。
【００２６】
このため、蛍光観察画像と通常観察画像との間で時間的なズレが生じることなく、常に同一の観察部位を見ることができる。また、両画像を表示する際に画像の画面数を多くとることができるため、明るい画像を得ることができる。よって、蛍光観察による診断能を向上させることができる。
【００２７】
また、励起光とＲＧＢ光との切換え手段、及び蛍光像と通常像との切換え手段が不要なため、装置を小型化することができる。
【００２８】
なお、当該参考例の変形例として、励起用レーザ６の波長帯域を変更することも可能である。励起用レーザ６の出射光の波長がＲＧＢレーザ７の発する３色の光の波長のうちの１つと同じ波長を持つような場合は、励起用レーザ６をＲＧＢレーザ７で兼ねることができるため、励起用レーザ６，ミラー８，ダイクロイックミラー９，レーザカットフィルタ１５が不要となる。このため、装置の小型化を図ることができる。
【００２９】
また、励起用レーザ６の波長が可視光領域以外にあるような場合は、レーザカットフィルタ１５は不要となる。
【００３０】
次に、蛍光観察装置の他の構成例を示す。蛍光観察装置において、生体内臓器の癌等の疾患の状態を蛍光観察により診断する場合、診断に適した励起光の波長及び検出する蛍光の波長は臓器特有のものであるため、従来の装置では観察対象の臓器が異なる毎に励起波長及び検出波長を変えるような構成となっていた。しかし、このような構成では観察する臓器に合わせて励起波長及び検出波長を予め交換して蛍光観察を行うために診断時の操作が煩雑であった。また、励起波長及び検出波長が観察部位に適合していないことに気付かずに診断を行うと正確な診断ができないおそれがある。
【００３１】
そこで、観察部位を判別してその臓器に適した励起波長及び検出波長を自動的に選択することが可能で、診断時の操作性を向上させると共に観察部位の正確な診断を行うことのできる蛍光観察装置の構成例を本発明の実施例として以下に示す。
【００３２】
図３ないし図５は本発明の第１実施例に係り、図３は蛍光観察装置の概略構成を示す構成説明図、図４は検出波長切換え用フィルタを示す構成説明図、図５は励起波長切換え用フィルタを示す構成説明図である。
【００３３】
図３に示すように、本実施例の蛍光観察装置は、励起光を発生する光源装置３１と、光源装置３１からの励起光を生体内の観察部位に照射して、励起光による蛍光像を検出し生体外に伝達する内視鏡３２と、接続された内視鏡の種類（例えば、上部消化管用、下部消化管用、気管支用等）を検出する内視鏡種類検出手段３３と、内視鏡種類検出手段３３からの信号を入力し、接続された内視鏡の種類を判別する内視鏡判別回路３４と、内視鏡判別回路３４からの信号により励起波長及び検出波長を決定し、それぞれの波長の切換えを制御する波長切換制御手段３５と、波長切換制御手段３５からの信号を受けて蛍光検出波長を切換える検出波長切換手段３６と、内視鏡３２で得られた蛍光像を撮影し電気信号に変換するカメラ３７と、カメラ３７からの画像信号を処理し蛍光画像を生成する蛍光画像処理部３８と、蛍光画像処理部３８により生成された蛍光画像を表示する表示部３９とを備えて構成されている。
【００３４】
内視鏡種類検出手段３３は、内視鏡３２の接眼部に設けたバーコードラベル４０と、このバーコードラベル４０を読み取るための接眼部に取り付けられるバーコードスキャナ４１とを備えて構成される。
【００３５】
検出波長切換手段３６は、内視鏡３２から入射する蛍光像を２つの光路に分割するダイクロイックミラー４２，ミラー４３と、検出する蛍光の波長帯域を選択的に透過する検出波長切換フィルタ４４と、検出波長切換フィルタ４４を回転駆動するフィルタ駆動部４５とを備えて構成される。
【００３６】
カメラ３７は、検出波長切換手段３６から入射する２つの蛍光像をそれぞれ増幅するイメージインテンシファイア１６，１７と、イメージインテンシファイア１６の出力像を撮像するＣＣＤ１８と、イメージインテンシファイア１７の出力像を撮像するＣＣＤ１９とを備えて構成される。
【００３７】
光源装置３１は、数種類の波長を含む光を発生する多波長光源（例えば水銀ランプ等）４６と、出射する励起光の波長帯域を選択的に透過する励起波長切換フィルタ４７と、励起波長切換フィルタ４７を回転駆動するフィルタ駆動部４８とを備えて構成される。
【００３８】
本実施例では、内視鏡３２を内視鏡種類検出手段３３に接続すると、内視鏡接眼部に取り付けられた内視鏡の種類を示すバーコードラベル４０がバーコードスキャナ４１により読み取られ、バーコードの情報が内視鏡判別回路３４に送られる。内視鏡判別回路３４は、前記バーコードの情報より接続された内視鏡の種類を判別して、内視鏡種類の情報を波長切換制御手段３５に伝達する。波長切換制御手段３５は、判別された内視鏡の種類から観察する臓器に適した検出波長を選択し、検出波長切換手段３６内のフィルタ駆動部４５に制御信号を送出して検出波長切換フィルタ４４を回転させる。
【００３９】
検出波長切換フィルタ４４は、図４に示すように、円盤状のフィルタ枠に異なる透過波長帯域を持つ６枚のバンドパスフィルタ４４ａ〜４４ｆが配設されて構成されており、内視鏡の種類に応じて、イメージインテンシファイア１６，１７の前に４４ａと４４ｂの領域、４４ｃと４４ｄの領域、４４ｅと４４ｆの領域のいずれかを選択的に配置することで、蛍光像の検出波長帯域を変えることができる。
【００４０】
また、前記検出波長帯域の切換えと共に、波長切換制御手段３５は、判別された内視鏡の種類から観察する臓器に適した励起波長を選択し、光源装置３１内のフィルタ駆動部４８に制御信号を送出して励起波長切換フィルタ４７を回転させる。
【００４１】
励起波長切換フィルタ４７は、図５に示すように、円盤状のフィルタ枠に３枚の異なる透過波長帯域を持つバンドパスフィルタ４７ａ，４７ｂ，４７ｃが配設されて構成されており、内視鏡の種類に応じて、多波長光源４６の前に４７ａ，４７ｂ，４７ｃのいずれかの領域を配置することで、観察部位へ照射する励起波長帯域を変えることができる。
【００４２】
このように観察部位に適した励起波長及び検出波長が選択された後、光源装置３１より励起光が内視鏡３２のライトガイド２１に導光され、ライトガイド２１を通じて観察部位に照射される。観察部位より出た蛍光は、内視鏡３２のイメージガイド２２を通じて接眼部まで伝達され、検出波長切換手段３６に入射される。検出波長切換手段３６に入射された蛍光像は、ダイクロイックミラー４２，ミラー４３により透過及び反射して２つの光路に分割され、検出波長切換フィルタ４４中の選択されたいずれかのバンドパスフィルタをそれぞれ透過する。この２つの蛍光像は、イメージインテンシファイア１６，１７によりそれぞれ増幅され、ＣＣＤ１８，１９により撮像されてビデオ信号に変換される。
【００４３】
ＣＣＤ１８及びＣＣＤ１９で得られた２つの波長帯域の蛍光像のビデオ信号は、蛍光画像処理部３８に入力され、蛍光画像処理部３８において参考例の画像処理部４と同様の演算処理が施されて蛍光観察画像が生成される。そして、蛍光画像処理部３８の出力が表示部３９へ送られ、蛍光観察画像が表示部３９に表示される。
【００４４】
このように本実施例の蛍光観察装置では、接続した内視鏡の用途別の種類を判別することによって観察部位を判別し、観察する臓器に適した励起波長及び検出波長を自動的に選択して切換えることが可能になっており、これにより、複数種類の臓器について各臓器に応じた正確な蛍光診断を煩雑な操作なく行うことができる。
【００４５】
なお、内視鏡種類検出手段３３は、内視鏡のライトガイド部と光源装置との接続部分に設けるようにしても良い。また、バーコードを用いたものに限らず、他の光学的センサによるもの、磁気センサによるもの、機械的な接触によるものなどで内視鏡の種類を判別する構成としても良い。
【００４６】
また、検出波長切換フィルタ４４と励起波長切換フィルタ４７のバンドパスフィルタの数を変更することで、検出波長及び励起波長の選択数を変えることができる。
【００４７】
また、検出波長切換手段と励起波長切換手段は、どちらか一方を備えるだけでも良い。
【００４８】
図６は本発明の第２実施例に係る蛍光観察装置の概略構成を示す構成説明図である。第２実施例は、接続された内視鏡の種類と内視鏡挿入部の挿入長とから異なる部位の臓器（食道と胃、直腸と結腸等）を判別可能とした構成例である。
【００４９】
図６に示すように、本実施例の蛍光観察装置は、励起光を発生する光源装置５１と、内視鏡３２の挿入部に取り付けられた挿入部の挿入長を測定するセンサ群５２と、センサ群５２の出力信号を受けて挿入長を検出する挿入長検出回路５３と、内視鏡種類検出手段３３と挿入長検出回路５３からの情報を基に内視鏡の種類と観察臓器部位を判別する観察部位判別回路５４とを備えて構成されている。その他の部分の構成は前記第１実施例と同様であり、同一構成要素には同一符号を付して説明を省略する。
【００５０】
光源装置５１は、異なる波長の光を発生する３つのレーザＡ５５，レーザＢ５６，レーザＣ５７と、前記レーザからの３つの光のうちいずれか１つの光を内視鏡３２のライトガイド２１へ導くための可動ミラー５８，可動ミラー５９，ミラー６０と、前記可動ミラー５８，５９を駆動する可動ミラー駆動部６１とを備えて構成される。
【００５１】
内視鏡３２を内視鏡種類検出手段３３に接続すると、第１実施例と同様に、バーコードスキャナ４１によりバーコードの情報が読み取られ、観察部位判別回路５４に送られて接続された内視鏡の種類が判別される。そして、この内視鏡種類判別結果を基に、波長切換制御手段３５により検出波長切換手段３６内のフィルタ駆動部４５を介して検出波長切換フィルタ４４が駆動制御されて検出波長が切換えられる。
【００５２】
また、波長切換制御手段３５によって、光源装置５１内の可動ミラー駆動部６１に制御信号が送られて可動ミラー５８及び５９が駆動制御され、レーザＡ５５，レーザＢ５６，レーザＣ５７のうち観察臓器に適した波長のレーザが選択されて内視鏡３２のライトガイド２１に照射される。
【００５３】
次に、内視鏡３２の挿入部を患者体腔内に挿入すると、挿入部に設けたセンサ群５２の各光センサにより挿入部周囲の明るさが感知され、各光センサの出力が挿入長検出回路５３へ送られる。挿入長検出回路５３は、明るさを感知していない光センサが挿入部先端側から何番目まであるかを検出することによって挿入部の挿入長を検出する。観察部位判別回路５４は、挿入長検出結果を基に、内視鏡３２が観察している部位を予測し、観察部位の情報を波長切換制御手段３５に伝達する。例えば、内視鏡の種類が上部消化管用の場合には、挿入長より観察部位が食道、胃などのいずれであるかを判断する。そして、観察部位検出結果を基に、波長切換制御手段３５により検出波長及び励起波長が再び切換えられる。
【００５４】
以降の蛍光像の撮影及び蛍光観察画像の生成に関する動作は、前記第１実施例と同様に行われ、表示部３９に蛍光観察画像が表示される。
【００５５】
このように本実施例によれば、内視鏡挿入部の挿入長を検出することにより、観察臓器を予測できるため、蛍光観察に適した励起波長，検出波長が、同一の内視鏡で観察できる臓器毎（胃と食道、結腸と直腸等）に異なる場合でも、各臓器部位に適した励起波長及び検出波長を自動的に選択でき、診断時の作業性が良好で、かつ観察部位に応じた正確な蛍光診断を行うことができる。
【００５６】
なお、本実施例で用いた光源装置５１は、図３に示した第１実施例の光源装置３１と交換可能である。
【００５７】
また、本実施例においても、内視鏡種類検出手段３３は、内視鏡のライトガイド部と光源装置との接続部分に設けるようにしても良い。
【００５８】
また、センサ群は、光センサの代わりに圧力センサを設け、圧力センサにより圧力がかかっているか否かで挿入長を判別する構成としても良い。また、図６には６個のセンサを示したが、センサの数はこれより多くても少なくても良い。
【００５９】
図７は本発明の第３実施例に係る蛍光観察装置の概略構成を示す構成説明図である。第３実施例は、蛍光観察画像から観察臓器を判別し、その臓器に適した励起波長及び検出波長を選別するようにした構成例である。
【００６０】
図７に示すように、本実施例の蛍光観察装置は、励起光を発生する光源装置５１と、励起光を生体内の観察部位に照射して励起光による蛍光像を得る内視鏡２と、内視鏡２の接眼部に取り付けられ、蛍光検出波長を切換える検出波長切換手段３６と、内視鏡２で得られた蛍光像を撮影するカメラ３７と、カメラ３７からの画像信号を処理し蛍光画像を生成する蛍光画像処理部３８と、蛍光観察画像を表示する表示部３９とを備えると共に、蛍光画像処理部３８からの蛍光観察画像を基に画像の特徴を認識する画像認識部６５と、認識された画像から観察部位を判別する観察部位判別回路６６と、観察部位判別回路６６からの信号により励起波長及び検出波長を決定し、それぞれの波長の切換えを制御する波長切換制御手段３５とを備えて構成されている。
【００６１】
本実施例では、まず、任意の励起波長及び検出波長で励起光の照射及び蛍光像の撮影を行い、蛍光画像処理部３８で体腔内観察部位の蛍光観察画像を生成する。生成された蛍光観察画像は画像認識部６５に伝達される。
【００６２】
画像認識部６５は、ニューラルネットを用いたパーセプトロンとか、Back Propagation法（以下略してＢＰ法と称する）等の画像パターン認識法により、蛍光観察画像から食道、胃、大腸、気管支等の臓器を認識できるように、予め各臓器の観察画像を使用して学習させており、各臓器の画像の特徴が記憶されている。そして、画像認識部６５は、蛍光画像処理部３８より伝達された蛍光観察画像の各画素毎の信号に重み付けをし、その総和をとることで画像パターンを認識する。
【００６３】
例えば、食道においては、管腔であるため観察画像は中央付近になるにしたがい暗くなる。一方、胃においては、観察画像は全体的に明るいか一方側が暗いなど、食道とは画像パターンが明らかに異なる。そこで本実施例では、このような画像の違いを、パーセプトロンとかＢＰ法等を用いて画像パターン認識を行うことによって判別し、観察している臓器を判別する。
【００６４】
画像認識部６５で認識された画像パターン信号は、観察部位判別回路６６に送られ、観察部位判別回路６６において画像パターンより観察臓器が判別される。この観察臓器の情報は、波長切換制御手段３５に伝達され、前述の実施例と同様に観察する臓器に適した励起波長及び検出波長に切換えられる。
【００６５】
以降の蛍光像の撮影及び蛍光観察画像の生成に関する動作は、前記第１実施例と同様に行われ、表示部３９に蛍光観察画像が表示される。
【００６６】
このように本実施例によれば、蛍光観察画像の画像パターンを認識することで自動的に観察臓器を判別することができるため、煩雑な作業なしに各臓器部位に適した励起波長及び検出波長を選択でき、観察部位に応じた正確な蛍光診断を行うことができる。
【００６７】
なお、画像認識部６５において行う画像パターン認識は、白色光源を用いた通常観察時に行うようにしても良い。
【００６８】
次に、第４実施例として、光源のレーザ出力の測定及び記録が可能な蛍光観察装置の構成例を説明する。図８は本発明の第４実施例に係る蛍光観察装置の概略構成を示す構成説明図である。
【００６９】
本実施例の蛍光観察装置は、励起光を発生する光源装置７１と、励起光を生体内の観察部位に照射して励起光による蛍光像を得る内視鏡２と、内視鏡２で得られた蛍光像を撮影するカメラ７２と、カメラ７２からの画像信号を処理し蛍光観察画像を生成する蛍光画像処理部７３と、蛍光観察画像を表示する表示部３９とを備えると共に、蛍光観察画像を記録するビデオテープレコーダ（ＶＴＲ）７４と、患者情報を記録するデータレコーダ７５とを備えて構成されている。
【００７０】
光源装置７１は、励起光としてレーザ光を発生する励起用レーザ７６と、励起用レーザ７６からのレーザ光を２方向に分割するハーフミラー７７と、分割された一方のレーザ光を検出する光センサ７８と、光センサ７８で検出された光量よりレーザ出力を測定する出力測定器７９とを備えて構成される。
【００７１】
蛍光画像処理部７３は、蛍光観察画像を生成するイメージプロセッサ８０と、生成された蛍光観察画像にレーザ光の出力データを重ね合わせるスーパーインポーズ部８１と、光源装置７１から送られてくるレーザ光の出力データをデータレコーダ７５とスーパーインポーズ部８１とに送るコンピュータ８２とを備えて構成される。
【００７２】
光源装置７１において、励起用レーザ７６から出射したレーザ光は、ハーフミラー７７を通過して内視鏡のライトガイド２１に導光されると共に、ハーフミラー７７により反射されて光センサ７８に入射する。光センサ７８において、入射したレーザ光の光量が検出され、この検出光量を基に出力測定器７９によって励起用レーザ７６のレーザ出力が測定される。
【００７３】
測定されたレーザ出力データは、蛍光画像処理部７３に送られ、コンピュータ８２を介してスーパーインポーズ部８１に入力されてイメージプロセッサ８０で生成された蛍光観察画像と重ね合わされ、ＶＴＲ７４に記録される。また、このレーザ出力データは、コンピュータ８２よりデータレコーダ７５にも送られ、患者情報と共に記録される。なお、スーパーインポーズ部８１でレーザ出力データを重畳した蛍光観察画像を表示部３９に出力して表示することもできる。
【００７４】
このように本実施例によれば、レーザ出力データをコンピュータを通じ自動的に記録するようにしているため、煩雑な操作なく簡単で、かつ、入力ミスなくデータを記録することができる。
【００７５】
［付記］
以上詳述したように本発明の実施態様によれば、以下のような構成を得ることができる。すなわち、
（１） 体腔内組織を照明する照明光を発生する光源と、
前記組織からの前記照明光の反射により得られる通常画像と前記組織を前記照明光により励起して得られる蛍光像とをそれぞれ撮像する撮像手段と、を有する蛍光観察装置において、
前記光源は、前記蛍光像の属する波長帯域と前記通常画像を構成する波長帯域とが互いに分離するような波長の照明光を発生してなることを特徴とする蛍光観察装置。
【００７６】
（２） 前記光源は３原色のレーザ光である照明光を発生するＲＧＢ光源であることを特徴とする付記１に記載の蛍光観察装置。
【００７７】
付記２の構成のように、ＲＧＢ光源により、通常画像を得るための３原色の照明光と、体腔内組織を励起し蛍光を発生させるための前記３原色の照明光の波長帯域のうちいずれかに属する励起光とを発生し、前記蛍光像の属する波長帯域と前記通常画像を構成する波長帯域とが互いに分離するようにして両画像を撮像することにより、光源や撮像手段を切換えることなく蛍光像と通常画像を同時に得ることが可能であると共に、励起光発生用の光源を特に設けずに光源の構成を簡略化できるため装置構成を小型化できる。
【００７８】
（３） 前記光源は、
前記体腔内組織を励起し蛍光を発生させるための励起光である照明光を発生させるレーザ光源と、
前記通常画像を得るための３原色のレーザ光である照明光を発生させるＲＧＢ光源と、
を備えることを特徴とする付記１に記載の蛍光観察装置。
【００７９】
付記３の構成のように、レーザ光源より発生する励起光の波長帯域と、ＲＧＢ光源より発生する３原色の照明光の波長帯域と、撮像手段において検出する複数の特定波長帯域からなる蛍光像の波長帯域とが、互いに重なり合わないようにすることにより、蛍光像の属する波長帯域と通常画像を構成する波長帯域とが互いに分離され、光源や撮像手段を切換えることなく蛍光像と通常画像を同時に得ることができる。
【００８０】
（４） 前記蛍光像は特定の波長帯域に属する複数の特定波長蛍光像からなり、前記撮像手段は、前記複数の特定波長蛍光像を分離して撮像することを特徴とする付記１に記載の蛍光観察装置。
【００８１】
（５） 前記撮像手段により撮像する蛍光像の特定波長帯域は、赤の領域と緑の領域に分布を持つことを特徴とする付記４に記載の蛍光観察装置。
【００８２】
（６） 体腔内組織を励起し蛍光を発生させるための励起光を発生する光源と、 前記励起光を体腔内組織に導光し、前記励起光により発生した組織からの蛍光像を伝達する内視鏡と、
前記光源より出射する励起光の波長帯域を選択的に切換える励起波長切換え手段と、
前記内視鏡により伝達される蛍光像から特定の波長帯域を選択的に切換えて検出する検出波長切換え手段と、
前記蛍光像の特定波長帯域と前記励起光の波長帯域とを選択する波長選択手段と、
前記波長選択手段からの情報を受け、観察部位に応じて前記蛍光像の特定波長帯域と前記励起光の波長帯域の少なくとも一方の波長を切換える波長切換え制御手段と、
を備えたことを特徴とする蛍光観察装置。
【００８３】
付記６の構成によれば、観察する臓器に合わせて、自動的に励起波長及び検出波長を各臓器の蛍光観察に適した波長に切換えることができ、煩雑な波長切換えの操作を行う必要がなく、正確な蛍光診断を行うことが可能となる。
【００８４】
（７） 前記波長選択手段は、前記内視鏡の種類を判別する内視鏡種類判別手段である付記６に記載の蛍光観察装置。
【００８５】
（８） 前記波長選択手段は、前記内視鏡により観察している臓器を判別する観察部位判別手段である付記６に記載の蛍光観察装置。
【００８６】
（９） 前記観察部位判別手段は、前記内視鏡により得られる観察画像を基に画像認識を行い、前記観察画像中の臓器を判別する画像認識手段である付記８に記載の蛍光観察装置。
【００８７】
（１０） 前記観察部位判別手段は、
前記内視鏡の種類を判別する内視鏡種類判別手段と、
前記内視鏡の挿入部の生体内挿入長を検出する挿入長検出手段と、
を有して構成される付記８に記載の蛍光観察装置。
【００８８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、観察対象に合わせて、自動的に励起波長又は検出波長、或いは両方を、各観察対象の蛍光観察に適した波長に切り換えることができ、煩雑な波長切り換え操作を行う必要がなく、正確な蛍光診断を行うことができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の参考例に係る蛍光観察装置の概略構成を示す構成説明図
【図２】参考例の構成における観察部位へ照射する各照明光及び生体組織から検出される蛍光の波長帯域と各フィルタの透過波長特性との関係を示す特性図
【図３】本発明の第１実施例に係る蛍光観察装置の概略構成を示す構成説明図
【図４】第１実施例において設けられる検出波長切換え用フィルタを示す構成説明図
【図５】第１実施例において設けられる励起波長切換え用フィルタを示す構成説明図
【図６】本発明の第２実施例に係る蛍光観察装置の概略構成を示す構成説明図
【図７】本発明の第３実施例に係る蛍光観察装置の概略構成を示す構成説明図
【図８】本発明の第４実施例に係る蛍光観察装置の概略構成を示す構成説明図
【符号の説明】
１…光源装置
２…内視鏡
３…カメラ
４…画像処理部
５…表示部
６…励起用レーザ
７…ＲＧＢレーザ
１３，１４…バンドパスフィルタ
１５…レーザカットフィルタ
１６，１７…イメージインテンシファイア
１８，１９，２０…ＣＣＤ
Claims (3)
- 体腔内組織を励起して蛍光を発生させるための励起光を発生する光源と、
前記光源より出射する励起光の波長帯域を選択的に切り換える励起波長切換手段と、
前記励起波長切換手段により切り換えられた波長帯域の励起光により発生した組織からの蛍光像を検出する内視鏡と、
前記内視鏡の種類を判別する判別手段と、
前記判別手段からの情報を受け、前記励起波長切換手段による前記波長帯域の切換を制御する波長切換制御手段と、
を有することを特徴とする蛍光観察装置。 - 更に、前記検出される蛍光像の検出波長帯域を切り換え選択する検出波長切換手段を備え、前記波長切換制御手段は、前記判別手段からの情報を受け、前記励起波長切換手段による励起光の波長帯域の切換と、前記検出波長切換手段による前記蛍光像の検出波長帯域の切換とを制御することを特徴とする請求項１に記載の蛍光観察装置。
- 体腔内組織を励起して蛍光を発生させるための励起光を発生する光源と、
前記光源が発生する励起光によって発生した組織からの蛍光像を検出する内視鏡と、
前記検出される蛍光像の検出波長帯域を切り換え選択する検出波長切換手段と、
前記内視鏡の種類を判別する判別手段と、
前記判別手段からの情報を受け、前記検出波長切換手段による前記蛍光像の検出波長帯域の切換を制御する波長切換制御手段と、
を有することを特徴とする蛍光観察装置。
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