JP6451494B2 - イメージング装置 - Google Patents

Description

この発明は、腫瘍の手術等に利用されるイメージング装置に関し、特に、被検者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その波長が８１０ｎｍ（ナノメータ）程度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８４５ｎｍの波長の近赤外蛍光を発する。この蛍光を、近赤外光を検出可能な撮像素子で撮影し、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。

このような近赤外蛍光イメージングは、腫瘍の手術等に利用されている。例えば、乳腺外科において乳癌の手術を行う場合には、センチネルリンパ節の位置を特定する必要がある。このセンチネルリンパ節は、癌細胞がリンパ流に乗って最初に到達するリンパ節のことである。このセンチネルリンパ節に癌細胞が発見されない場合には、腋窩リンパ節に乳癌の転移がないと判断することができ、腋窩リンパ節の郭清を省略することが可能となる。このため、近赤外蛍光イメージングにより、このセンチネルリンパ節の位置の特定を行うことは有効である。

また、同様に、胃外科において胃癌の手術を行う場合には、領域リンパ節への転移の度合いによって、癌のステージが決定される。このステージ毎に治療方法が異なることから、領域リンパ節への転移の有無を判断することにより、過剰な治療あるいは不十分な治療を未然に防ぐことが可能となる。このような場合においても、近赤外蛍光イメージングにより、領域リンパ節の位置の特定を行うことが有効となる。

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。

国際公開第２００９／１３９４６６号

上述した近赤外蛍光イメージングによれば、必要なリンパ節等の位置を特定することは可能ではあるが、リンパ節への癌の転移の有無等の腫瘍の判定までは判断することができない。このため、術中迅速診断が必要となる。この術中迅速診断は、外科からの依頼を受けた病理診断科等で実施されるが、このような病理診断科が併設されている大規模な病院に限られる。このため、このような病理診断を実行することができない病院においては、近赤外イメージングを利用することができないという問題がある。また、このような病理診断を行う場合には、短時間で診断結果を提示する必要があることから、負担が大きなものとなる。このように、近赤外イメージングのみを実行したのでは、それにより位置を特定されたリンパ節等に癌が転移しているのか否かを特定することができないという問題がある。

一方、近年、特殊な蛍光色素を利用することにより、腫瘍を蛍光標識して手術ナビゲーションに利用する手法が、主として脳外科を中心として注目されている。このような蛍光色素（蛍光ナビゲーションに用いる診断薬）として、５−アミノレブリン酸（５−ＡＬＡ／５−Ａｍｉｎｏｌｅｖｕｌｉｎｉｃ Ａｃｉｄ）が使用される。この５−アミノレブリン酸（以下、これを略称するときは「５−ＡＬＡ」という）を使用した場合には、被検者の体内に侵入した５−ＡＬＡが蛍光物質であるＰｐＩＸ（ｐｒｏｔｏｐｏｒｐｈｙｒｉｎＩＸ／プロトポルフィリンナイン）に変化する。このＰｐＩＸは、腫瘍に特異的に蓄積される性質を有する。また、この５−ＡＬＡの代謝物であるＰｐＩＸに向けて４１０ｎｍ程度の波長の可視光を照射すると、ＰｐＩＸからおよそ６３０ｎｍ程度の波長の赤色の可視光が蛍光として発光される。このＰｐＩＸからの蛍光を観察することにより、癌の転移を確認することが可能となる。なお、このＰｐＩＸはＰｐ９と記載されることもある。

この発明は、リンパ節等の位置の特定と、その位置における腫瘍の判定とを同時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の発明は、励起光を照射することにより蛍光を放射する第１蛍光色素と、励起光を照射することにより前記第１蛍光色素が励起光を照射されて放射する蛍光の波長域とは異なる波長域の蛍光を照射する第２蛍光色素とを被検者の体内に侵入させ、前記第１蛍光色素からの蛍光と前記第２蛍光色素からの蛍光を撮影するイメージング装置において、前記被検者に対して前記第１蛍光色素を励起させる第１波長の光を照射する第１光源と、前記被検者に対して前記第２蛍光色素を励起させる第２波長の光を照射する第２光源と、前記被検者に対して白色光を照射する第３光源と、複数の撮像素子と、前記第１蛍光色素から放射された第１蛍光と、前記第２蛍光色素から放射された第２蛍光と、前記被検者で反射された可視光とを、前記複数の撮像素子に選択的に入射させるフィルターと、前記第１光源、前記第２光源、前記第３光源を順次点灯させ、前記第１光源を点灯させたときに前記複数の撮像素子のうち前記第１蛍光を撮影可能な撮影素子により前記第１蛍光の撮影を行い、前記第２光源を点灯させたときに前記複数の撮像素子のうち前記第２蛍光を撮影可能な撮影素子により前記第２蛍光の撮影を行い、前記第３光源を点灯させたときに前記複数の撮像素子のうち可視光を撮影可能な撮影素子により前記可視光の撮影を行うことにより、前記フィルターを介して前記複数の撮像素子により撮影した前記第１蛍光と、前記第２蛍光と、前記可視光とに基づいて、第１蛍光画像と、第２蛍光画像と、可視画像とを表示部に表示させる画像処理部と、を備えたことを特徴とする。

第２の発明は、前記画像処理部は、前記第２光源が点灯しているときの第２蛍光に相当する波長の光と、前記第２光源が消灯しているときの第２蛍光に相当する波長の光との差分により、前記第２蛍光画像を作成する。

第３の発明は、前記画像処理部は、予め設定した補正パラメータにより、前記第２蛍光画像を補正する補正パラメータ処理部を備える。

第４の発明は、前記第１蛍光色素が励起光を照射することにより赤外光を蛍光として放射するものであり、前記第２蛍光色素が励起光を照射することにより可視光を蛍光として放射するものであり、前記複数の撮像素子が、可視光を撮影可能な第１撮像素子と、前記第２蛍光色素から放射された第２蛍光を撮影可能な第２撮像素子と、前記第１蛍光色素から放射された第１蛍光を撮影可能な第３撮像素子とを含み、前記フィルターが、前記被検者で反射された可視光の一部を反射させて前記第１撮像素子に入射させるハーフミラーと、前記ハーフミラーを透過した前記第１蛍光を透過させて前記第３撮像素子に入射させるとともに、前記ハーフミラーを透過した前記第２蛍光を反射させて前記第２撮像素子に入射させるダイクロイックミラーとを含み、前記画像処理部が、前記第１撮像素子により撮影した可視光を画像処理して可視画像として表示部に表示させるための可視画像処理部と、前記第２撮像素子により撮影した第２蛍光を画像処理して第２蛍光画像として前記表示部に表示させるための第２蛍光画像処理部と、前記第３撮像素子により撮影した第１蛍光を画像処理して第１蛍光画像として前記表示部に表示するための第１蛍光画像処理部とを含み、前記可視画像処理部は、前記第３光源が点灯しているときに前記被検者で反射され前記第３撮像素子により撮影された可視光を画像処理して可視画像として前記表示部に表示し、前記第２蛍光画像処理部は、前記第２光源が点灯しているときに前記第２蛍光色素から放射され前記第２撮像素子により撮影された第２蛍光を画像処理して第２蛍光画像として前記表示部に表示し、前記第１蛍光画像処理部は、前記第１光源が点灯しているときに前記第１蛍光色素から放射され前記第１撮像素子により撮影された第１蛍光を画像処理して第１蛍光画像として前記表示部に表示する。

第５の発明は、前記第１蛍光色素が励起光を照射することにより赤外光を蛍光として放射するものであり、前記第２蛍光色素が励起光を照射することにより可視光を蛍光として放射するものであり、前記複数の撮像素子が、青色の波長の光を撮影可能な第１撮像素子と、緑色の波長の光を撮影可能な第２撮像素子と、赤色の波長またはそれより長い波長を有する光を撮影可能な第３撮像素子とを含み、前記フィルターが、青色の波長の光を反射させて前記第１撮像素子に入射させる第１ダイクロイックミラーと、前記第１ダイクロイックミラーを透過した赤色の波長またはそれより長い波長を有する光を透過させて前記第３撮像素子に入射させるとともに、前記第１ダイクロイックミラーを透過した緑色の波長の光を反射させて前記第２撮像素子に入射させる第２ダイクロイックミラーとを含み、前記画像処理部が、前記第１、第２、第３撮像素子により撮影した光を画像処理して可視画像として表示部に表示させるための可視画像処理部と、前記第３撮像素子により撮影した第２蛍光を画像処理して第２蛍光画像として前記表示部に表示させるための第２蛍光画像処理部と、前記第３撮像素子により撮影した第１蛍光を画像処理して第１蛍光画像として前記表示部に表示するための第１蛍光画像処理部とを含み、前記可視画像処理部は、前記第３光源が点灯しているときに前記被検者で反射され前記第１、第２、第３撮像素子により撮影された可視光を画像処理して可視画像として前記表示部に表示し、前記第２蛍光画像処理部は、前記第２光源が点灯しているときに前記第２蛍光色素から放射され前記第３撮像素子により撮影された第２蛍光を画像処理して第２蛍光画像として前記表示部に表示し、前記第１蛍光画像処理部は、前記第１光源が点灯しているときに前記第１蛍光色素から放射され前記第３撮像素子により撮影された第１蛍光を画像処理して第１蛍光画像として前記表示部に表示する。

第６の発明は、前記第１蛍光色素が励起光を照射することにより赤外光を蛍光として放射するものであり、前記第２蛍光色素が励起光を照射することにより可視光を蛍光として放射するものであり、前記複数の撮像素子が、可視光を撮影可能な第１撮像素子と、赤外光を撮影可能な第２撮像素子とを含み、前記フィルターが、前記被検者で反射された可視光および前記第２蛍光色素から放射された第２蛍光を反射するとともに、前記第１蛍光色素から放射された第１蛍光を透過させるダイクロイックミラーを含み、前記画像処理部が、前記第１撮像素子により撮影した可視光を画像処理して可視画像として表示部に表示させるための可視画像処理部と、前記第１撮像素子により撮影した第２蛍光を画像処理して第２蛍光画像として前記表示部に表示させるための第２蛍光画像処理部と、前記第２撮像素子により撮影した第１蛍光を画像処理して第１蛍光画像として前記表示部に表示するための第１蛍光画像処理部とを含み、前記可視画像処理部は、前記第３光源が点灯しているときに前記被検者で反射され前記第１撮像素子により撮影された可視光を画像処理して可視画像として前記表示部に表示し、前記第２蛍光画像処理部は、前記第２光源が点灯しているときに前記第２蛍光色素から放射され前記第１撮像素子により撮影された第２蛍光を画像処理して第２蛍光画像として前記表示部に表示し、前記第１蛍光画像処理部は、前記第１光源が点灯しているときに前記第１蛍光色素から放射され前記第２撮像素子により撮影された第１蛍光を画像処理して第１蛍光画像として前記表示部に表示する。

第７の発明は、前記第１蛍光画像と、前記第２蛍光画像と、前記可視画像とを、前記表示部に合成して表示させる画像合成部を備える。

第８の発明は、前記第１蛍光色素は、インドシアニングリーンである、あるいは、前記第２蛍光色素は、５−アミノレブリン酸である。

第１から第８に記載の発明によれば、第１蛍光によりリンパ節等の位置を特定し、さらに、第２蛍光により腫瘍の判定を行うことができる。すなわち、単一の装置により、リンパ節等の位置の特定と、その位置における腫瘍の判定とを同時に実行することが可能となる。

第２の発明によれば、装置が設置された室内の照明の影響を防止して、第２蛍光色素からの第２蛍光を正確に測定することが可能となる。

第３の発明によれば、予め設定した補正パラメータにより第２蛍光画像を補正することにより、腫瘍の判定の精度をより向上させることが可能となる。

第７の発明によれば、第１蛍光画像と、第２蛍光画像と、可視画像とを表示部に合成して表示させることにより、それらの相関関係を容易に特定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。 この発明の第１実施形態に係る撮像部２０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。 この発明の第１実施形態に係る撮像部２０を使用してイメージングを実行するときの第１、第２、第３光源２１、２２、２３および第１、第２、第３撮像素子３１、３２、３３の制御動作を示すタイミングチャートである。 表示部１４に表示される画像を示す模式図である。 ＰｐＩＸによる赤色画像に基づいて癌の転移の有無を判定する判定表示を示す模式図である。 第２光源２２が点灯しているときに第２撮像素子３２により撮像した赤色光と、第２光源２２が消灯しているときに第２撮像素子３２により撮像した赤色光との差分をとる状態を示すグラフである。 第２光源２２が点灯しているときに第２撮像素子３２により撮像した赤色光と、第２光源２２が消灯しているときに第２撮像素子３２により撮像した赤色光との差分をとるときに表示部１４に表示される赤色画像の概要図である。 この発明の第２実施形態に係る撮像部２０の概要図である。 この発明の第２実施形態に係る撮像部２０を使用してイメージングを実行するときの第１、第２、第３光源２１、２２、２３および第１、第２、第３撮像素子５１、５２、５３の制御動作を示すタイミングチャートである。 この発明の第３実施形態に係る撮像部２０の概要図である。 この発明の第３実施形態に係る撮像部２０を使用してイメージングを実行するときの第１、第２、第３光源２１、２２、２３および第１、第２撮像素子６１、６２の制御動作を示すタイミングチャートである。

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、後述する画像処理部１００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、被検者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。

この照明・撮影部１２は、後述する複数の撮像素子を備えた撮像部２０と、この撮像部２０の外周部に配設された第１光源２１と、第１光源２１の外周部に配設された第２光源２２と、第２光源２２の外周部に配設された第３光源２３とを備える。第１光源２１は、この発明に係る第１蛍光色素としての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８１０ｎｍの近赤外光を照射する。８１０ｎｍの近赤外光を照射されたインドシアニングリーンからは、ピークが８４５ｎｍ程度の第１の蛍光としての近赤外光が放射される。また、第２光源２２は、この発明に係る第２蛍光色素としての５−ＡＬＡの代謝物である、ＰｐＩＸを励起させるための励起光であるその波長が４１０ｎｍの紫色光を照射する。４１０ｎｍの紫色光を照射されたＰｐＩＸからは、ピークが６３０ｎｍ程度の第２蛍光としての赤色光が放射される。さらに、第３光源２３は、白色光（可視光）を照射する。

図３は、この発明の第１実施形態に係る撮像部２０の概要図である。

この撮像部２０は、可視光を撮影可能な第１撮像素子３１と、ＰｐＩＸから放射された赤色光を撮影可能な第２撮像素子３２と、インドシアニングリーンから放射された近赤外光を撮影可能な第３撮像素子３３とを備える。第１撮像素子３１は、可視領域のうちの４３０ｎｍ〜７００ｎｍの波長の光を検出可能となっている。また、第２撮像素子３２は、ＰｐＩＸから放射される赤色光の波長である６３０ｎｍを中心にプラスマイナス２０ｎｍ程度の波長の赤色光を検出可能となっている。さらに、第３撮像素子３３は、インドシアニングリーンから放射される近赤外光の波長である８４５ｎｍを中心にプラスマイナス２０ｎｍ程度の波長の近赤外光を検出可能となっている。これらの第１、第２、第３撮像素子３１、３２、３３は、ＣＭＯＳイメージセンサー（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｉｍａｇｅ Ｓｅｎｓｏｒ）から構成される。なお、これらの第１、第２、第３撮像素子３１、３２、３３として、ＣＣＤ等のその他の撮像素子を使用してもよい。

また、この撮像部２０は、被検者１７の体表面で反射された可視光の一部を反射させて第１撮像素子３１に入射させるハーフミラー３４と、インドシアニングリーンから放射されハーフミラー３４を透過した近赤外光を透過させて第３撮像素子３３に入射させるとともに、ＰｐＩＸから放射されハーフミラー３４を透過した赤色光を反射させて第２撮像素子３２に入射させるダイクロイックミラー３５とを備える。ハーフミラー３４としては、その透過率が、例えば９０％程度のものが使用される。また、ダイクロイックミラー３５としては、その波長が７００ｎｍより長い光を透過し、その波長が７００ｎｍより短い光を反射するものが使用される。

また、この撮像部２０は、第１撮像素子３１の前面に配設され、その波長が４３０ｎｍ以上の光を透過させる（すなわち、ＰｐＩＸに対する励起光である４１０ｎｍの紫色光を遮断する）ロングパスフィルター３６と、第２撮像素子３２の前面に配設され、その波長が６３０ｎｍ付近の光のみを透過させるバンドパスフィルター３７と、第３撮像素子３３の前面に配設され、その波長が８１０ｎｍ付近の光のみを透過させるバンドパスフィルター３８とを備える。上述したハーフミラー３４およびダイクロイックミラー３５と、ローパスフィルター３６、バンドパスフィルター３７およびバンドパスフィルター３８は、この発明に係るフィルターとして機能する。

さらに、この撮像部２０は、ハーフミラー３４に対して被検者１７側に配設されたレンズ系４０と、ハーフミラー３４とロングパスフィルター３６の間に配設されたレンズ系４１と、ダイクロイックミラー３５とバンドパスフィルター３７の間に配設されたレンズ系４２と、ダイクロイックミラー３５とバンドパスフィルター３８との間に配設されたレンズ系４３とを備える。

図４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、照明・撮影部１２における撮像部２０により撮像した画像を表示部１４に表示するための画像処理部１００を備える。この画像処理部１００は、照明・撮影部１２における第１、第２、第３光源２１、２２、２３および第１、第２、第３撮像素子３１、３２、３３と接続されている。この画像処理部１００は、第１、第２、第３撮像素子３１、３２、３３により撮像した画像に基づいて表示部１４に表示する可視画像を処理するための可視画像処理部１０１と、表示部１４に表示する近赤外画像を処理するための第１蛍光画像処理部１０２と、表示部１４に表示する赤色画像を処理するための第２蛍光画像処理部１０３と、可視画像と、近赤外画像と、赤色画像とを合成して表示部１４に表示するための画像合成部１０５とを備える。また、この画像処理部１００は、第２蛍光画像処理部１０３において赤色画像を画像処理するときに、補正パラメータを利用して画像を補正するための補正パラメータ処理部１０４を備える。

次に、以上のような構成を有するイメージング装置によるイメージング動作について説明する。図５は、この発明の第１実施形態に係る撮像部２０を使用してイメージングを実行するときの第１、第２、第３光源２１、２２、２３および第１、第２、第３撮像素子３１、３２、３３の制御動作を示すタイミングチャートである。

この図に示すように、第３光源３３から白色光を照射し、次に、第２光源２２から波長が４１０ｎｍの紫色光を照射し、次に、第１光源２１から波長が８１０ｎｍの近赤外光を照射する動作を、例えば、１５ｆｐｓ（ｆｒａｍｅｓ ｐｅｒ ｓｅｃｏｎｄ）程度のフレームレートで順次実行する。そして、第１、第２、第３光源２１、２２、２３立ち上がり信号および立ち下がり信号をトリガ信号として、第１、第２、第３撮像素子３１、３２、３３による撮像タイミングが制御される。

すなわち、第３光源２３が点灯しているときに、第１撮像素子３１により、被検者１７の体表面で反射された可視光が撮影される。この可視画像は、図４に示す可視画像処理部１０１により画像処理される。また、第２光源２２が点灯しているときに、第２撮像素子３２により、ＰｐＩＸから放射された赤色光が撮影される。この赤色画像は、図４に示す第２蛍光画像処理部１０３により画像処理される。さらに、第１光源２１が点灯しているときに、第３撮像素子３３により、インドシアニングリーンから放射された近赤外光が撮影される。この近赤外画像は、第１蛍光画像処理部１０２により画像処理される。

このとき、第１撮像素子３１の前面に配設されたロングパスフィルター３６の作用により、第１撮像素子３１には、その波長が４３０ｎｍ以上の光をのみが到達し、ＰｐＩＸに対する励起光である４１０ｎｍの紫色光が遮断されることから、第１撮像素子３１により、被検者１７の可視画像が高精度で撮影される。また、第２撮像素子３２の前面に配設さたれたバンドパスフィルター３７の作用により、第２撮像素子３２には、ＰｐＩＸからの蛍光である波長が６３０ｎｍ付近の光のみが到達することから、第２撮像素子３２によりＰｐＩＸからの赤色画像が高精度で撮影される。同様に、第３撮像素子３３の前面に配設されたバンドパスフィルター３８の作用により、第３撮像素子３３には、インドシアニングリーンからの蛍光である波長が８１０ｎｍ付近の光のみが到達することから、第３撮像素子３３によりインドシアニングリーンからの近赤外画像が高精度で撮影される。

可視画像処理部１０１、第２蛍光画像処理部１０３および第１蛍光画像処理部１０２においては、ガンマ補正、エッジ強調処理、色調処理等の画像処理がなされる。このとき、エッジ強調処理は、主としてＰｐＩＸによる赤色画像とインドシアニングリーンによる近赤外画像に対して実行される。また、色調処理においては、可視画像と、赤色画像と、近赤外画像に対して異なる単色画像とする着色処理がなされる。これらの画像は、画像合成部１０５により合成され、合成画像が形成される。

図６は、このときに表示部１４に表示される画像を示す模式図である。

この図において、Ａ−１およびＡ−２は被検者１７の体表面の可視画像を模式的に示し、Ｂ−１およびＢ−２はインドシアニングリーンによる近赤外画像を模式的に示し、Ｃ−１およびＣ−２はＰｐＩＸによる赤色画像を模式的に示し、Ｄ−１およびＤ−２はそれらの合成（フュージョン）画像を模式的に示している。また、この図において、９１ａ、９１ｂは被検者１７を、９２ａ、９２ｂはリンパ管を、９３ａ、９３ｂはリンパ節を模式的に示している。そして、Ａ−１、Ｂ−１、Ｃ−１、Ｄ−１はリンパ節９３ａに癌の転移がある場合を、また、Ａ−２、Ｂ−２、Ｃ−２、Ｄ−２はリンパ節９３ｂに癌の転移がない場合を示している。

この図に示すように、インドシアニングリーンによる近赤外画像によりリンパ管の位置を確認することができ、ＰｐＩＸによる赤色画像により腫瘍（癌）の有無を確認することができる。そして、それらの合成画像により、全体の位置関係を確認することが可能となる。このとき、リンパ節９３ａに癌の転移がある場合には、その位置にＰｐＩＸが蓄積されることから、Ｃ−１およびＤ−１に示すようにリンパ節９３ａが濃く表示され、リンパ節９３ｂに癌の転移がない場合には、ＰｐＩＸは蓄積されないことから、Ｃ−２およびＤ−２に示すように、リンパ節９３ｂが薄く表示される。

また、このときには、ＰｐＩＸによる赤色画像とインドシアニングリーンによる近赤外画像の位置とが比較され、両者が重複しているか否かが判定される。すなわち、赤色画像からＰｐＩＸの集積が認められても、近赤外画像によりインドシアニングリーンの集積が認められない場合には、癌の転移ではなく炎症などによる偽陽性の可能性が示唆される。一方、ＰｐＩＸとインドシアニングリーンとが同一の位置で集積している場合には、癌の転移の可能性が高いと判断することができる。

図７は、ＰｐＩＸによる赤色画像に基づいて癌の転移の有無を判定する判定表示を示す模式図である。

この判定表示は、表示部１４に対して、図６に示す各種の画像と選択的に表示される。なお、この判定表示を、図６に示す各種の画像と重複して表示してもよい。この判定表示において、符合９５はリンパ節９３ａ、９３ｂの領域におけるＰｐＩＸによる赤色画像の濃度を示し、符合９６はその領域が癌である可能性の高さを示している。この癌であるか否かの可能性は、ＰｐＩＸによる赤色画像の濃度や、上述したＰｐＩＸとインドシアニングリーンの集積位置等のパラメータに基づいて判定される。そして、符合９７は、その領域が癌であるか否かの閾値の目安を示している。表示部１４に対して、このような表示を実行することにより、経験の少ないオペレータによっても、癌の転移の有無を直感的に理解することが可能となる。

このとき、ＰｐＩＸによる赤色画像の濃度を利用してその領域が癌であるか否かを判定する場合に、ＰｐＩＸによる赤色画像の濃度は、各種のパラメータにより変動する。このため、この発明に係るイメージング装置においては、画像処理部１００における補正パラメータ処理部１０４において、予め設定した補正パラメータに基づいてＰｐＩＸによる赤色画像を補正するようにしている。

このようなパラメータとしては、例えば、照明・撮影部１２における撮像部２０と被検者１７との距離、単位面積・単位時間あたりの第２光源２２によるＰｐＩＸへの励起光の照射強度、第２撮像素子３２の仕様、後述するキャリブレーション時に測定したＰｐＩＸによる赤色画像濃度情報、予め実験的に測定された癌領域のＰｐＩＸによる赤色画像の濃度等を使用することができる。

ＰｐＩＸによる赤色画像は、このイメージング装置が開腹手術等に使用される場合に、手術室の照明光の影響を受ける場合がある、すなわち、ＰｐＩＸからの蛍光である波長が６３０ｎｍ程度の光は、手術室における蛍光灯や白色ＬＥＤからも照射される。このため、第２撮像素子３２により撮影される赤色画像には、手術室の照明光の成分が重畳される。手術室を暗室とした場合には、このような問題は解決しうるが、手術自体を実行することが不可能となる。このため、この発明に係るイメージング装置においては、第２光源２２が点灯しているときの赤色画像と、第２光源２２が消灯しているときの赤色画像との差分により、ＰｐＩＸによる赤色画像を作成する構成を採用している。

すなわち、図５に示すタイミングチャートにおいて、この発明に係るイメージング装置においては、第２撮像素子３２は、第２光源２２の点灯中だけではなく、図５においてハッチングで示すように、第１光源２１と第２光源２２とが消灯している間においてもキャリブレーションのために撮像動作を実行している。そして、画像処理部１００における第２蛍光画像処理部１０３は、第２光源２２が点灯しているときに第２撮像素子３２により撮像した赤色光と、第２光源２２が消灯しているときに第２撮像素子３２により撮像した赤色光との差分により、赤色画像を作成する構成を採用している。

図８は、第２光源２２が点灯しているときに第２撮像素子３２により撮像した赤色光と、第２光源２２が消灯しているときに第２撮像素子３２により撮像した赤色光との差分をとる状態を示すグラフであり、図９は、そのときに表示部１４に表示される赤色画像の概要図である。なお、図８においては、横軸は光の波長を示し、縦軸は蛍光強度［ａ．ｕ．］を示している。

第２光源２２を点灯した状態で第２撮像素子３２によりＰｐＩＸによる赤色画像を撮影したときには、図８(ａ)および図９(ａ)に示すように、ＰｐＩＸによる蛍光である波長が６３０ｎｍをピークとする赤色光と、手術室における蛍光灯や白色ＬＥＤから照射された波長が６３０を含む照明光とが重畳された光が第２撮像素子３２により撮影される。この状態においては、表示部１４には画像Ａと画像Ｂが表示されている。

次に、図５においてハッチングで示すように、キャリブレーションを行うために、第２光源２２を消灯した状態で第２撮像素子３２により赤色画像を撮影する。このときには、図８(ｂ)および図９(ｂ)に示すように、手術室における蛍光灯や白色ＬＥＤから照射された波長が６３０ｎｍを含む照明光が撮影される。この状態においても、表示部１４には画像Ａと画像Ｂが表示されている。なお、このときには、図５に示すように、第１光源２１が点灯しているが、この第１光源２１からの波長が８１０ｎｍの近赤外光は、ダイクロイックミラー３５とバンドパスフィルター３７の作用により、第２撮像素子３２に到達することはない。

そして、図８(ａ)および図９(ａ)の赤色画像から図８(ｂ)および図９(ｂ)の赤色画像を減算することにより、図８(ｃ)および図９(ｃ)に示すように、ＰｐＩＸからの蛍光による真の赤色画像を得ることが可能となる。この状態においては、画像Ａは減算により消去され、表示部１４には画像Ｂのみが表示されている。

このように、第２光源２２が点灯しているときの赤色画像と、第２光源２２が消灯しているときの赤色画像との差分により、ＰｐＩＸによる赤色画像をより忠実に作成することが可能となる。

次に、この発明の他の実施形態について説明する。図１０は、この発明の第２実施形態に係る撮像部２０の概要図である。なお、この撮像部２０以外の構成については、上述した第１実施形態と同様である。

この第２実施形態に係る撮像部２０は、その波長が４５０ｎｍを中心にプラスマイナス２０ｎｍ程度の青色（Ｂ）光を撮影可能な第１撮像素子５１と、その波長が５５０ｎｍプラスマイナス２０ｎｍ程度の緑色（Ｇ）光を撮影可能な第２撮像素子５２と、その波長が６００ｎｍ〜９００ｎｍ程度の赤色（Ｒ）光から近赤外光を撮影可能な第３撮像素子５３とを備える。

また、この撮像部２０は、被検者１７から照射される光のうち、その波長が４８０ｎｍより長い光を透過させるとともに、その波長が４８０ｎｍより短い光を反射させて第１撮像素子５１に入射させるダイクロイックミラー５４と、ダイクロイックミラー５４を通過した光のうち、その波長が５８０ｎｍより長い光を透過させて第３撮像素子５３に入射させるとともに、その波長が５８０ｎｍより短い光を反射させて第２撮像素子５２に入射させるダイクロイックミラー５５とを備える。

また、この撮像部２０は、第１撮像素子５１の前面に配設され、その波長が４５０ｎｍ付近の光のみを透過させるバンドパスフィルター５６と、第２撮像素子５２の前面に配設され、その波長が５５０ｎｍ付近の光のみを透過させるバンドパスフィルター５７と、第３撮像素子５３の前面に配設され、その波長が６００ｎｍ以上の光のみを透過させるロングパスフィルター５８とを備える。上述したダイクロイックミラー５４およびダイクロイックミラー５５と、バンドパスフィルター５６、バンドパスフィルター５７およびロングパスフィルター５８は、この発明に係るフィルターとして機能する。

さらに、この撮像部２０は、ダイクロイックミラー５４に対して被検者１７側に配設されたレンズ系４４と、ダイクロイックミラー５４とバンドパスフィルター５６の間に配設されたレンズ系４５と、ダイクロイックミラー５５とバンドパスフィルター５７の間に配設されたレンズ系４６と、ダイクロイックミラー５５とロングパスフィルター５８との間に配設されたレンズ系４７とを備える。

図１１は、図１０に示すこの発明の第２実施形態に係る撮像部２０を使用してイメージングを実行するときの第１、第２、第３光源２１、２２、２３および第１、第２、第３撮像素子５１、５２、５３の制御動作を示すタイミングチャートである。

この図に示すように、第３光源２３から白色光を照射し、次に、第２光源２２から波長が４１０ｎｍの紫色光を照射し、次に、第１光源２１から波長が８１０ｎｍの近赤外光を照射する動作を、例えば、１５ｆｐｓ程度のフレームレートで順次実行する。そして、第１、第２、第３光源２１、２２、２３立ち上がり信号および立ち下がり信号をトリガ信号として、第１、第２、第３撮像素子５１、５２、５３による撮像タイミングが制御される。但し、この第２実施形態においては、第１光源２１を消灯した後、第３光源２３を点灯するまでの間に、キャリブレーションのためのラグタイムを設けている。

この第２実施形態に係る撮像部２０においては、第３光源２３が点灯しているときに、第１撮像素子５１により被検者１７の体表面で反射された可視光のうちの青色（Ｂ）成分が撮影され、第２撮像素子５２により被検者１７の体表面で反射された可視光のうちの緑色（Ｇ）成分が撮影され、第３撮像素子５３により被検者１７の体表面で反射された可視光のうちの赤色（Ｒ）成分が撮影される。これらの可視画像の測定値は、図４に示す可視画像処理部１０１により画像処理される。

また、第２光源２２が点灯しているときに、第３撮像素子５３により、ＰｐＩＸから放射された赤色光が撮影される。この赤色画像は、図４に示す第２蛍光画像処理部１０３により画像処理される。さらに、第１光源２１が点灯しているときに、第３撮像素子５３により、インドシアニングリーンから放射された近赤外光が撮影される。この近赤外画像は、第１蛍光画像処理部１０２により画像処理される。

このとき、第１撮像素子５１の前面に配設されたバンドパスフィルター５６の作用により、第１撮像素子５１には、その波長が４５０ｎｍ付近の光をのみが到達し、第２撮像素子５２の前面に配設さたれたバンドパスフィルター５７の作用により、第２撮像素子５２には、その波長が５５０ｎｍ付近の光のみが到達し、第３撮像素子５３の前面に配設されたロングパスフィルター５８の作用により、第３撮像素子５３には、その波長が６００ｎｍ以上の光のみが到達することから、可視画像と、ＰｐＩＸによる赤色画像と、インドシアニングリーンによる近赤外画像が撮影される。

また、この第２実施形態においては、第１、第２、第３光源２１、２２、２３が消灯している状態において、図１１においてハッチングで示すように、キャリブレーションを行うために、第２撮像素子３２により赤色画像を撮影する。そして、上述した第１実施形態と同様、第２光源２２が点灯しているときの赤色画像と、第１、第２、第３光源２１、２２、２３が消灯しているときの赤色画像との差分により、ＰｐＩＸによる赤色画像を作成する構成を採用している。これにより、第１実施形態と同様、ＰｐＩＸによる赤色画像をより忠実に作成することが可能となる。

次に、この発明のさらに他の実施形態について説明する。図１２は、この発明の第３実施形態に係る撮像部２０の概要図である。なお、この撮像部２０以外の構成については、上述した第１、第２実施形態と同様である。

この第３実施形態に係る撮像部２０は、４３０ｎｍ〜７００ｎｍの波長の光を撮影可能な第１撮像素子６１と、インドシアニングリーンから放射された近赤外光の波長である８４５ｎｍを中心にプラスマイナス２０ｎｍ程度の光を検出可能な第２撮像素子６２とを備える。

また、この撮像部２０は、被検者１７から照射される光のうち、その波長が７００ｎｍより長い光を透過させて第２撮像素子６２に入射させるとともに、その波長が７００ｎｍより短い光を反射させて第１撮像素子６１に入射させるダイクロイックミラー６４を備える。

また、この撮像部２０は、第１撮像素子６１の前面に配設され、その波長が４３０ｎｍ以上の光のみを透過させるロングパスフィルター６６と、第２撮像素子６２の前面に配設され、その波長が８４５ｎｍ付近の光のみを透過させるバンドパスフィルター６７とを備える。上述したダイクロイックミラー６４と、ロングパスフィルター６６およびバンドパスフィルター６７は、この発明に係るフィルターとして機能する。

さらに、この撮像部２０は、ダイクロイックミラー６４に対して被検者１７側に配設されたレンズ系４８と、ダイクロイックミラー６４とロングパスフィルター６６の間に配設されたレンズ系４９と、ダイクロイックミラー６４とバンドパスフィルター６７の間に配設されたレンズ系５０とを備える。

図１３は、図１２に示すこの発明の第３実施形態に係る撮像部２０を使用してイメージングを実行するときの第１、第２、第３光源２１、２２、２３および第１、第２撮像素子６１、６２の制御動作を示すタイミングチャートである。

この図に示すように、第３光源３３から白色光を照射し、次に、第２光源２２から波長が４１０ｎｍの紫色光を照射し、次に、第１光源２１から波長が８１０ｎｍの近赤外光を照射する動作を、例えば、１５ｆｐｓ程度のフレームレートで順次実行する。そして、第１、第２、第３光源２１、２２、２３立ち上がり信号および立ち下がり信号をトリガ信号として、第１、第２撮像素子６１、６２による撮像タイミングが制御される。

この第３実施形態に係る撮像部２０においては、第３光源２３が点灯しているときに、第１撮像素子６１により被検者１７の体表面で反射された可視光が撮影さる。この可視画像の測定値は、図４に示す可視画像処理部１０１により画像処理される。また、第２光源２２が点灯しているときに、第１撮像素子６１のＲ成分から、ＰｐＩＸから放射された赤色光が撮影される。この赤色画像は、図４に示す第２蛍光画像処理部１０３により画像処理される。さらに、第１光源２１が点灯しているときに、第２撮像素子６２により、インドシアニングリーンから放射された近赤外光が撮影される。この近赤外画像は、第１蛍光画像処理部１０２により画像処理される。

このとき、第１撮像素子６１の前面に配設されたロングパスフィルター６６の作用により、第１撮像素子６１には、その波長が４３０ｎｍ以上の光のみが到達し、ＰｐＩＸの励起光である４１０ｎｍの紫色光が遮断される。また、第２撮像素子６２の前面に配設さたれたバンドパスフィルター６７の作用により、第２撮像素子６２には、その波長が８４５ｎｍ付近の光のみが到達する。このため、可視画像と、ＰｐＩＸによる赤色画像と、インドシアニングリーンによる近赤外画像が高精度で撮影される。

また、この第３実施形態においては、第２、第３光源２２、２３が消灯している状態において、図１３においてハッチングで示すように、キャリブレーションを行うために、第１撮像素子６１のＲ成分により赤色画像を撮影する。そして、上述した第１、第２実施形態と同様、第２光源２２が点灯しているときの赤色画像と、第２、第３光源２２、２３が消灯しているときの赤色画像との差分により、ＰｐＩＸによる赤色画像を作成する構成を採用している。これにより、第１、第２実施形態と同様、ＰｐＩＸによる赤色画像をより忠実に作成することが可能となる。

１２ 照明・撮影部
１４ 表示部
１７ 被検者
２０ 撮像部
２１ 第１光源
２２ 第２光源
２３ 第３光源
３１ 第１撮像素子
３２ 第２撮像素子
３３ 第３撮像素子
３４ ハーフミラー
３５ ダイクロイックミラー
３６ ロングパスフィルター
３７ バンドパスフィルター
３８ バンドパスフィルター
５１ 第１撮像素子
５２ 第２撮像素子
５３ 第３撮像素子
５４ ダイクロイックミラー
５５ ダイクロイックミラー
５６ バンドパスフィルター
５７ バンドパスフィルター
５８ ロングパスフィルター
６１ 第１撮像素子
６２ 第２撮像素子
６４ ダイクロイックミラー
６６ ロングパスフィルター
６７ バンドパスフィルター
１００ 画像処理部
１０１ 可視画像処理部
１０２ 第１蛍光画像処理部
１０３ 第２蛍光画像処理部
１０４ 補正パラメータ処理部
１０５ 画像合成部

Claims (8)

1. 励起光を照射することにより蛍光を放射する第１蛍光色素と、励起光を照射することにより前記第１蛍光色素が励起光を照射されて放射する蛍光の波長域とは異なる波長域の蛍光を照射する第２蛍光色素とを被検者の体内に侵入させ、前記第１蛍光色素からの蛍光と前記第２蛍光色素からの蛍光を撮影するイメージング装置において、
   前記被検者に対して前記第１蛍光色素を励起させる第１波長の光を照射する第１光源と、
   前記被検者に対して前記第２蛍光色素を励起させる第２波長の光を照射する第２光源と、
   前記被検者に対して白色光を照射する第３光源と、
   複数の撮像素子と、
   前記第１蛍光色素から放射された第１蛍光と、前記第２蛍光色素から放射された第２蛍光と、前記被検者で反射された可視光とを、前記複数の撮像素子に選択的に入射させるフィルターと、
   前記第１光源、前記第２光源、前記第３光源を順次点灯させ、前記第１光源を点灯させたときに前記複数の撮像素子のうち前記第１蛍光を撮影可能な撮影素子により前記第１蛍光の撮影を行い、前記第２光源を点灯させたときに前記複数の撮像素子のうち前記第２蛍光を撮影可能な撮影素子により前記第２蛍光の撮影を行い、前記第３光源を点灯させたときに前記複数の撮像素子のうち可視光を撮影可能な撮影素子により前記可視光の撮影を行うことにより、前記フィルターを介して前記複数の撮像素子により撮影した前記第１蛍光と、前記第２蛍光と、前記可視光とに基づいて、第１蛍光画像と、第２蛍光画像と、可視画像とを表示部に表示させる画像処理部と、
   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、
   前記画像処理部は、前記第２光源が点灯しているときの第２蛍光に相当する波長の光と、前記第２光源が消灯しているときの第２蛍光に相当する波長の光との差分により、前記第２蛍光画像を作成す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、
   前記画像処理部は、予め設定した補正パラメータにより、前記第２蛍光画像を補正する補正パラメータ処理部を備えるイメージング装置。
4. 請求項１から請求項３のいずれかに記載のイメージング装置において、
   前記第１蛍光色素が励起光を照射することにより赤外光を蛍光として放射するものであり、前記第２蛍光色素が励起光を照射することにより可視光を蛍光として放射するものであり、
   前記複数の撮像素子が、可視光を撮影可能な第１撮像素子と、前記第２蛍光色素から放射された第２蛍光を撮影可能な第２撮像素子と、前記第１蛍光色素から放射された第１蛍光を撮影可能な第３撮像素子とを含み、
   前記フィルターが、前記被検者で反射された可視光の一部を反射させて前記第１撮像素子に入射させるハーフミラーと、前記ハーフミラーを透過した前記第１蛍光を透過させて前記第３撮像素子に入射させるとともに、前記ハーフミラーを透過した前記第２蛍光を反射させて前記第２撮像素子に入射させるダイクロイックミラーとを含み、
   前記画像処理部が、前記第１撮像素子により撮影した可視光を画像処理して可視画像として表示部に表示させるための可視画像処理部と、前記第２撮像素子により撮影した第２蛍光を画像処理して第２蛍光画像として前記表示部に表示させるための第２蛍光画像処理部と、前記第３撮像素子により撮影した第１蛍光を画像処理して第１蛍光画像として前記表示部に表示するための第１蛍光画像処理部とを含み、
   前記可視画像処理部は、前記第３光源が点灯しているときに前記被検者で反射され前記第３撮像素子により撮影された可視光を画像処理して可視画像として前記表示部に表示し、
   前記第２蛍光画像処理部は、前記第２光源が点灯しているときに前記第２蛍光色素から放射され前記第２撮像素子により撮影された第２蛍光を画像処理して第２蛍光画像として前記表示部に表示し、
   前記第１蛍光画像処理部は、前記第１光源が点灯しているときに前記第１蛍光色素から放射され前記第１撮像素子により撮影された第１蛍光を画像処理して第１蛍光画像として前記表示部に表示する、イメージング装置。
5. 請求項１から請求項３のいずれかに記載のイメージング装置において、
   前記第１蛍光色素が励起光を照射することにより赤外光を蛍光として放射するものであり、前記第２蛍光色素が励起光を照射することにより可視光を蛍光として放射するものであり、
   前記複数の撮像素子が、青色の波長の光を撮影可能な第１撮像素子と、緑色の波長の光を撮影可能な第２撮像素子と、赤色の波長またはそれより長い波長を有する光を撮影可能な第３撮像素子とを含み、
   前記フィルターが、青色の波長の光を反射させて前記第１撮像素子に入射させる第１ダイクロイックミラーと、前記第１ダイクロイックミラーを透過した赤色の波長またはそれより長い波長を有する光を透過させて前記第３撮像素子に入射させるとともに、前記第１ダイクロイックミラーを透過した緑色の波長の光を反射させて前記第２撮像素子に入射させる第２ダイクロイックミラーとを含み、
   前記画像処理部が、前記第１、第２、第３撮像素子により撮影した光を画像処理して可視画像として表示部に表示させるための可視画像処理部と、前記第３撮像素子により撮影した第２蛍光を画像処理して第２蛍光画像として前記表示部に表示させるための第２蛍光画像処理部と、前記第３撮像素子により撮影した第１蛍光を画像処理して第１蛍光画像として前記表示部に表示するための第１蛍光画像処理部とを含み、
   前記可視画像処理部は、前記第３光源が点灯しているときに前記被検者で反射され前記第１、第２、第３撮像素子により撮影された可視光を画像処理して可視画像として前記表示部に表示し、
   前記第２蛍光画像処理部は、前記第２光源が点灯しているときに前記第２蛍光色素から放射され前記第３撮像素子により撮影された第２蛍光を画像処理して第２蛍光画像として前記表示部に表示し、
   前記第１蛍光画像処理部は、前記第１光源が点灯しているときに前記第１蛍光色素から放射され前記第３撮像素子により撮影された第１蛍光を画像処理して第１蛍光画像として前記表示部に表示する、イメージング装置。
6. 請求項１から請求項３のいずれかに記載のイメージング装置において、
   前記第１蛍光色素が励起光を照射することにより赤外光を蛍光として放射するものであり、前記第２蛍光色素が励起光を照射することにより可視光を蛍光として放射するものであり、
   前記複数の撮像素子が、可視光を撮影可能な第１撮像素子と、赤外光を撮影可能な第２撮像素子とを含み、
   前記フィルターが、前記被検者で反射された可視光および前記第２蛍光色素から放射された第２蛍光を反射するとともに、前記第１蛍光色素から放射された第１蛍光を透過させるダイクロイックミラーを含み、
   前記画像処理部が、前記第１撮像素子により撮影した可視光を画像処理して可視画像として表示部に表示させるための可視画像処理部と、前記第１撮像素子により撮影した第２蛍光を画像処理して第２蛍光画像として前記表示部に表示させるための第２蛍光画像処理部と、前記第２撮像素子により撮影した第１蛍光を画像処理して第１蛍光画像として前記表示部に表示するための第１蛍光画像処理部とを含み、
   前記可視画像処理部は、前記第３光源が点灯しているときに前記被検者で反射され前記第１撮像素子により撮影された可視光を画像処理して可視画像として前記表示部に表示し、
   前記第２蛍光画像処理部は、前記第２光源が点灯しているときに前記第２蛍光色素から放射され前記第１撮像素子により撮影された第２蛍光を画像処理して第２蛍光画像として前記表示部に表示し、
   前記第１蛍光画像処理部は、前記第１光源が点灯しているときに前記第１蛍光色素から放射され前記第２撮像素子により撮影された第１蛍光を画像処理して第１蛍光画像として前記表示部に表示する、イメージング装置。
7. 請求項１から請求項６のいずれかに記載のイメージング装置において、
   前記第１蛍光画像と、前記第２蛍光画像と、前記可視画像とを、前記表示部に合成して表示させる画像合成部を備えるイメージング装置。
8. 請求項１から請求項７のいずれかに記載のイメージング装置において、
   前記第１蛍光色素は、インドシアニングリーンである、あるいは、前記第２蛍光色素は、５−アミノレブリン酸であるイメージング装置。

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