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【発明の名称】 蛍光表示方法および装置
【発明者】 【氏名】千代 知成
【要約】 【課題】正常組織と病変組織から発せられた蛍光スペクトルの形状の違いが顕著に現れる検出波長の組み合わせを検討し、適切な２つの検出波長で蛍光を切り出して光強度を検出し、両者の比率に応じ信頼度の向上した情報を表示する。

【解決手段】ＧａＮ系半導体レーザ114 から励起光L2を生体測定部10に照射する。測定部10から発せられる蛍光L3は、イメージファイバ103 を介して、透過帯域４８０nm±７０nmのフィルタと透過帯域６３０nm±７０nmのフィルタが組み合わされたモザイクフィルタ123 がオンチップされたＣＣＤ撮像素子125 に受光される。Ｒ／Ｂ算出部128 では、ＣＣＤ撮像素子125 の画素毎に、４８０nm±７０nm帯域の光強度Ｂと６３０nm±７０nm帯域の光強度Ｒの比であるＲ／Ｂを算出する。比較部131 では、予め正常組織と病変組織から検出した蛍光に基づいて設定された基準値ＲＥとＲ／Ｂを比較する。比較結果はモニタ180 に表示される。
【特許請求の範囲】
【請求項１】 励起光を照射された生体の測定部から発せられた蛍光から、４８０nmを含む所定の波長帯域の光強度と、６３０nmまたは７００nmを含む所定の波長帯域の光強度を検出して、両者の比率に応じた情報を表示することを特徴とする蛍光表示方法。
【請求項２】 励起光を生体の測定部に照射する励起光照射手段と、前記励起光の照射により前記測定部から発せられた蛍光から、４８０nmを含む所定の波長帯域の光強度を検出する第１の蛍光強度検出手段と、前記測定部から発せられた蛍光から、６３０nmまたは７００nmを含む所定の波長帯域の光強度を検出する第２の蛍光強度検出手段と、前記第１の蛍光強度検出手段で検出された光強度と、前記第２の蛍光強度検出手段で検出された光強度の比率に応じた情報を表示する表示手段とを備えたことを特徴とする蛍光表示装置。
【請求項３】 前記第１の蛍光強度検出手段が、前記励起光の照射により前記測定部から発せられた蛍光から、４８０nmを含む所定の波長帯域の蛍光を選択する第１の波長選択手段と、該第１の波長選択手段で選択された蛍光の光強度を検出する第１の光強度検出手段とから構成され、前記第２の蛍光強度検出手段が前記励起光の照射により前記測定部から発せられた蛍光から、６３０nmまたは７００nmを含む所定の波長帯域の蛍光を選択する第２の波長選択手段と、該第２の波長選択手段により選択された蛍光の光強度を検出する第２の光強度検出手段とから構成されることを特徴とする請求項２記載の蛍光表示装置。
【請求項４】 前記第１の波長選択手段により選択される所定の波長帯域が４８０nm±７０nm以下であり、前記第２の波長選択手段により選択される所定の波長帯域が６３０nm±７０nm以下または７００nm±７０nm以下であることを特徴とする請求項３記載の蛍光表示装置。
【請求項５】 前記励起光の波長が３８０nmから４２０nmであることを特徴とする請求項２から４何れか１項記載の蛍光表示装置。
【請求項６】 前記励起光照射手段がＧａＮ系の半導体レーザであることを特徴とする請求項２から５何れか１項記載の蛍光表示装置。
【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、生体の観察部に励起光を照射し、生体内在色素から発せられる自家蛍光の特性に応じた情報を表示する蛍光表示方法および装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来より、生体内在色素の励起波長領域にある励起光を生体に照射した場合に、正常組織と病変組織では、発する蛍光強度が異なることを利用して、生体観察部に所定波長の励起光を照射し、生体内在色素が発する蛍光を受光することにより病変組織の局在・浸潤範囲を蛍光画像として表示する技術が提案されている。
【０００３】通常、励起光を照射すると、正常組織からは強い蛍光が発せられ、病変組織からは微弱な蛍光が発せられるため、蛍光強度を測定することにより、病変状態を判定できる。
【０００４】この種の蛍光表示装置は基本的に、生体内在色素の励起波長領域にある励起光を生体に対して照射する励起光照射手段と、生体内在色素が発する蛍光を検出して生体の蛍光像を撮像する撮像手段と、この撮像手段の出力を受けて上記蛍光像を表示する画像表示手段とからなるものであり、多くの場合、体腔内部に挿入される内視鏡や、コルポスコープあるいは手術用顕微鏡等に組み込まれた形に構成される。
【０００５】ところで、上述のような蛍光表示装置においては、生体の部位に凹凸があるため励起光照射系から生体観察部までの距離が均一ではなく、生体の励起光照射部分における励起光照度は一般に不均一である。蛍光強度は励起光照度にほぼ比例し、励起光照度は距離の２乗に反比例して低下する。そのため、光源から遠くにある正常組織よりも近くにある病変組織の方が強い蛍光を発したり、励起光に対して傾斜した位置にある正常組織からの蛍光が極端に低下したりする。このように励起光照度が不均一であると、励起光照度の高低に応じて蛍光強度が変化するので、それによって病変状態の判定を誤ることもあり得る。
【０００６】一方、「FLUORESCENCE IMAGING OF EARLY LUNG CANCER」（Annual International Conference of the IEEE Engineering and Biology Society, Vol.12, No.3,1990) に示される装置においては、励起光が照射されることにより生体観察部の生体内在色素から生じる蛍光を緑色の波長帯域の強度（以下、緑色帯域強度Ｇと記載）と赤色の波長帯域の強度（以下、赤色帯域強度Ｒと記載）とに分離して、この赤色帯域強度Ｒと緑色帯域強度Ｇとの除算に基づく画像演算を行って、除算結果を表示する。これは、正常組織と病変組織とで蛍光のスペクトルが異なること、すなわち正常組織部における生体内在色素の発する蛍光スペクトルが、病変組織では正常組織と比較して特に緑色帯域の強度が極端に低下するため、病変組織では蛍光の緑色帯域強度Ｇの減少率が赤色帯域強度Ｒの減少率に比較して非常に大きいことを利用するもので、Ｒ／Ｇなる除算により病変組織からの蛍光を特異的に抽出して画像表示することができる。
【０００７】すなわち、Ｒ／Ｇなる除算により励起光光源および蛍光受光部と生体観察部との距離に依存する蛍光強度の項はキャンセルされ、蛍光スペクトルの形状の違いのみが反映された表示が得られる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来では正常組織と病変組織から発せられた蛍光スペクトルの形状の違いが顕著に現れる検出波長の組み合わせに関して十分な検討が行われず、望ましい検出波長の組み合わせが数値として提示されていないという問題があった。
【０００９】本発明は上記問題に鑑み、正常組織と病変組織から発せられた蛍光スペクトルの形状の違いが顕著に現れる検出波長の組み合わせに関して検討し、数値が提示された適切な２つの検出波長で蛍光を切り出して光強度を検出し、両者の比率に応じた情報を表示する信頼度の向上した蛍光表示装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明による蛍光表示方法は、励起光を照射された生体の測定部から発せられた蛍光から、スペクトル形状の差異が顕著に顕れる、４８０nmを含む所定の波長帯域の光強度と６３０nmまたは７００nmを含む所定の波長帯域における光強度を検出して、両者の比率に応じた情報を表示することを特徴とするものである。
【００１１】また、本発明による蛍光表示装置は、励起光を生体の測定部に照射する励起光照射手段と、前記励起光の照射により前記測定部から発せられた蛍光から、４８０nmを含む所定の波長帯域の光強度を検出する第１の蛍光強度検出手段と、前記測定部から発せられた蛍光から、６３０nmまたは７００nmを含む所定の波長帯域の光強度を検出する第２の蛍光強度検出手段と、前記第１の蛍光強度検出手段で検出された光強度と、第２の蛍光強度検出手段で検出された光強度の比率に応じた情報を表示する表示手段とを備えたことを特徴とするものである。
【００１２】なお、上記蛍光表示装置において、上記第１の蛍光強度検出手段が、前記励起光の照射により前記測定部から発せられた蛍光から、４８０nmを含む所定の波長帯域の蛍光を選択する第１の波長選択手段と、該第１の波長選択手段で選択された蛍光の光強度を検出する第１の光強度検出手段とから構成され、上記第２の蛍光強度検出手段が前記励起光の照射により前記測定部から発せられた蛍光から、６３０nmまたは７００nmを含む所定の波長帯域の蛍光を選択する第２の波長選択手段と、該第２の波長選択手段により選択された蛍光の光強度を検出する第２の光強度検出手段とから構成されることが望ましい。
【００１３】また、上記第１の波長選択手段により選択される所定の波長帯域が４８０nm±７０nm以下であり、前記第２の波長選択手段により選択される所定の波長帯域が６３０nm±７０nm以下または７００nm±７０nm以下であることが好ましい。
【００１４】また、本発明における蛍光表示装置においては、励起光として、正常組織の特徴的な光強度ピークから外れた、３８０nmから４２０nmの波長の光を用いることが望ましい。上記励起光照射手段としては、ＧａＮ系の半導体レーザが好適である。
【００１５】尚、以上説明した蛍光表示装置は、蛍光像を２次元的に検出するものでも、あるいは生体部位の１点毎に蛍光強度を検出するものでも適用可能である。
【００１６】また、上記波長選択手段としては、例えば、ダイクロイックミラー等により、所望の波長帯域を切り出すものや、光学フィルタ等を切り替えることにより時分割的に所望の波長帯域を切り出すものでもよい。また蛍光像を２次元的に検出するものであれば、波長選択手段として、光学フィルタをモザイク状に繋ぎ合わせたモザイクフィルタを用いて所望の波長帯域を切り出すものでもよく、すなわち所望の波長範囲を選択できるものであればよい。
【００１７】また上記表示手段における表示方法としては、如何なるものでも良く、例えば、４８０nmを含む所定の波長帯域の光強度と６３０nmまたは７００nmを含む所定の波長帯域における光強度を検出して、両者の比率をモニタやプリンタ等に表示する方法でもよく、また単に光強度の比率に応じて、表示色の色合いまたは輝度を変化させる方法でもよく、その種別を問わない。
【００１８】
【発明の効果】生体組織に励起光が照射されているとき、生体組織からは、図５にスペクトルを示すような蛍光が発せられる。この蛍光は、ＦＡＤ、コラーゲン、ファイブロネクチン、ポルフィリン、等の種々の生体内在色素からの蛍光が重畳したものと推測されている。図５には、発明者等により測定された、正常組織から発せられた蛍光と病変組織から発せられた蛍光の代表的な蛍光スペクトルが記載されている。
【００１９】正常組織部と病変組織とでは、蛍光スペクトルの大きさが異なると共に形状も異なり、正常組織は蛍光が全体的に大きいが病変組織は蛍光が全体的に減少する。正常組織では、青色帯域である４８０nm近傍にスペクトル強度のピークを有し、病変組織では、赤色帯域である６３０nm近傍と７００ｎｍ近傍でスペクトル強度のピークを有している。
【００２０】各蛍光スペクトルから全測定帯域幅の蛍光強度を１とした場合の各波長毎の強度比を求めた蛍光スペクトル強度比分布を図６に示す。スペクトル強度比分布では、正常組織から発せられた蛍光と病変組織から発せられた蛍光のスペクトル形状の違いが一層明確に示されている。
【００２１】これらの図から、発明者等は、正常組織と病変組織から発せられた蛍光スペクトルの形状の違いが顕著に現れる検出波長の組み合わせに関して検討した。
【００２２】その結果、４８０nm近傍の帯域の光強度比と、６３０nm近傍または７００nm近傍の光強度を検出すると、その比率が、正常組織と病変組織の蛍光スペクトル形状の差異を顕著に表すことが明らかとなった。
【００２３】すなわち、組織性状が不明な測定部から検出した蛍光から、正常組織で特徴的な光強度が大きくなる４８０nmを含む所定の波長帯域の光強度と、病変組織で特徴的に光強度が大きくなる６３０ｎｍまたは７００nmを含む所定の波長帯域における光強度を検出し、その比率に応じた情報を表示することにより、観察者は、その表示から測定部位が正常組織であるか病変組織であるかを推測可能となる。
【００２４】上記検討結果から、本発明による蛍光表示装置によれば、励起光の照射により測定部から発せられた蛍光から、４８０ｎｍを含む所定の波長帯域と６３０ｎｍまたは７００nmを含む所定の波長帯域における光強度を検出し、両者の比率に応じた情報を表示することにより、信頼度の向上した情報を表示できる。
【００２５】また、上記所定の波長帯域における光強度の検出は、励起光の照射により前記測定部から発せられた蛍光から、４８０nmを含む所定の波長帯域の蛍光を選択する第１の波長選択手段と、該第１の波長選択手段で選択された蛍光の蛍光強度を検出する第１の光強度検出手段と、測定部から発せられた蛍光から、６３０nmまたは７００nmを含む所定の波長帯域の蛍光を選択する第２の波長選択手段と、該第２の波長選択手段により選択された蛍光の光強度を検出する第２の光強度検出手段とを用いることにより、容易に検出できる。
【００２６】さらに、図５および図６に例示した蛍光スペクトルの分析結果から、各波長帯域の帯域幅が±７０nmを越えると、４８０nm近傍では、正常組織から検出した所定帯域幅の光強度に対する病変組織から検出した所定帯域幅の光強度の比率が増加してしまい、６３０nm近傍または７００nm近傍の波長帯域では、正常組織から検出した所定帯域幅の光強度に対する病変組織から検出した所定帯域幅の光強度の比率が減少してしまうことがあった。したがって、上記第１の波長選択手段により選択される所定の波長帯域が４８０nm±７０nm以下であり、上記第２の波長選択手段により選択される所定の波長帯域が６３０nm±７０nm以下または７００nm±７０nm以下であれば、望ましい信頼度を有する光強度の比率を得ることができることが明らかになった。
【００２７】また正常組織から発せられる蛍光において特徴的に光強度が大きくなる４８０nm近傍から外れた３８０nmから４２０nmの波長の励起光を用いることにより、望ましい波形の蛍光スペクトルを備える蛍光が発せられ、表示される情報の信頼度が向上する。また、上記励起光照射手段としてＧａＮ系半導体レーザを用いることにより、装置の小型化および低価格化が可能となる。
【００２８】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。まず、図１および図２を参照して、本発明による蛍光表示装置を適用した第１の具体的な実施の形態である内視鏡装置について説明する。図１は本発明による蛍光表示装置を適用した内視鏡装置の概略構成図であり、生体測定部に励起光を照射して、測定部から発せられた蛍光をイメージファイバにより２次元的に検出し、高感度撮像素子で受光して、波長帯域４８０nm±７０nmの光強度Ｂと波長帯域６３０nm±７０nmの光強度Ｒを検出し、Ｒ／Ｂを算出し、表示するものである。
【００２９】本発明の第１の実施の形態にかかる内視鏡装置は、患者の病巣と疑われる部位に挿入される内視鏡100 、通常像観察用白色光および蛍光測定用励起光を発する光源を備える照明ユニット110 、蛍光表示時に前記励起光により生体測定部から生じた蛍光を受光し、Ｒ／Ｂを算出するＲ／Ｂ算出ユニット120 、予め記憶されている基準値と、算出したＲ／Ｂを比較して、比較結果に応じた信号を出力する比較ユニット130 、通常画像および比較結果を可視画像として表示するための画像処理を行う画像処理ユニット140 、各ユニットに接続され、動作タイミングの制御を行うコントローラ150 、画像処理ユニット140 で処理された通常画像情報を可視画像として表示するモニタ170 、比較結果結果を表示するモニタ180 から構成されている。
【００３０】内視鏡100 は、内部に先端まで延びるライトガイド101 、ＣＣＤケーブル102およびイメージファイバ103 を備えている。ライトガイド101 およびＣＣＤケーブル102 の先端部、即ち内視鏡100 の先端部には、照明レンズ104 および対物レンズ105 を備えている。また、イメージファイバ103 は石英ガラスファイバであり、その先端部には集光レンズ106 を備えている。ＣＣＤケーブル102 の先端部には、ＣＣＤ撮像素子107 が接続され、該ＣＣＤ撮像素子107 には、ミラー108が取り付けられている。ライトガイド101 は、多成分ガラスファイバである白色光ライトガイド101aおよび石英ガラスファイバである励起光ライトガイド101bがバンドルされ、ケーブル状に一体化されており、白色光ライトガイド101aおよび励起光ライトガイド101bは照明ユニット110 へ接続されている。ＣＣＤケーブル102 の一端は、画像処理ユニット140 に接続され、イメージファイバ103 の一端は、Ｒ／Ｂ算出ユニット120 へ接続されている。
【００３１】照明ユニット110 は、通常像観察用の白色光L1を発する白色光源111 、該白色光源111 に電気的に接続された白色光源用電源112 、蛍光観察用の励起光L2を発するＧａＮ系半導体レーザ114 および該ＧａＮ系半導体レーザ114 に電気的に接続されている半導体レーザ用電源115 を備えている。
【００３２】Ｒ／Ｂ算出ユニット120 は、イメージファイバ103 を経た蛍光L3から励起光近傍の波長をカットする励起光カットフィルタ121 、２種類の光学フィルターがモザイク上に組み合わされたモザイクフィルタ123 がオンチップされたＣＣＤ撮像素子125 、該ＣＣＤ撮像素子125 で受光された蛍光信号をデジタル化するA/D 変換回路126 、蛍光画像を記憶する蛍光画像メモリ127 、蛍光画像メモリ127 に記憶された値からＲ／Ｂを算出するＲ／Ｂ算出部128 を備えている。
【００３３】上記モザイクフィルタ123 は図２に示すような、２種類の光学フィルタ124aおよび124bから構成され、光学フィルタ124aは４８０nm±７０nmの光を透過させるバンドパスフィルタであり、光学フィルタ124bは６３０nm±７０nmの光を透過させるバンドパスフィルタである。
【００３４】比較ユニット130 は、基準値ＲＥが記憶されている記憶部131 と、Ｒ／Ｂ算出部127 で算出されたＲ／Ｂと記憶部131 に記憶されている基準値ＲＥとを比較する比較部132 を備えている。
【００３５】基準値ＲＥは、予め正常組織または病変組織であることが明らかである生体組織から算出したＲ／Ｂに基づいて設定された値である。
【００３６】画像処理ユニット140 は、ＣＣＤ撮像素子107 で得られた映像信号をデジタル化するA/D 変換回路141 、デジタル化された通常画像信号を保存する通常画像メモリ142 、該通常画像メモリ142 から出力された画像信号および比較部132 の比較結果をビデオ信号に変換するビデオ信号処理回路143 を備えている。
【００３７】以下、本発明による蛍光表示装置を適用した上記構成の内視鏡装置の作用について説明する。最初に、本内視鏡装置の通常像観察時の作用を説明する。
【００３８】通常観察時には、コントローラ150 からの信号に基づき白色光源電源112 が駆動され、白色光源111 から白色光L1が射出される。白色光L1は、レンズ113 を経て白色光ライトガイド101aに入射され、内視鏡先端部まで導光された後、照明レンズ104 から測定部22へ照射される。
【００３９】白色光L1の反射光は対物レンズ105 によって集光され、ミラー108 に反射して、ＣＣＤ撮像素子107 に結像される。ＣＣＤ撮像素子107 からの映像信号はA/D変換回路141 へ入力され、デジタル化された後、通常画像メモリ142 により保存される。該通常画像メモリ142 により保存された通常画像信号は、ビデオ信号発生回路143 によってDA変換後にモニタ170 に入力され、該モニタ170 に可視画像として表示される。上記一連の動作は、コントローラ150 によって制御される。
【００４０】次に、蛍光画像を表示する場合の作用について説明する。コントローラ150 からの信号に基づき、励起光源電源115 が駆動され、ＧａＮ系半導体レーザ114 から波長４１０nmの励起光L2が射出される。励起光L2は、レンズ116 を透過し、励起光ライトガイド101bに入射され、内視鏡先端部まで導光された後、照明レンズ104 から測定部22へ照射される。
【００４１】励起光L2を照射されることにより生じる測定部22からの蛍光L3は、集光レンズ106 により集光され、イメージファイバ103 の先端に入射され、イメージファイバ103 を経て、励起光カットフィルタ121 に入射する。
【００４２】レンズ122 により集光された蛍光L3は、ＣＣＤ撮像素子125 にオンチップされたモザイクフィルタ123 を透過後、ＣＣＤ撮像素子125 で受光され、ＣＣＤ撮像素子125 からの映像信号はA/D 変換回路126 へ入力され、デジタルデータに変換された後、蛍光画像メモリ127 により保存される。
【００４３】この際、蛍光画像メモリ127 では、モザイクフィルタ123 の各光学フィルタを透過した蛍光の映像信号は各々異なる領域に保存される。従って、波長帯域４８０nm±７０nmの蛍光のデータと波長帯域６３０nm±７０nmの蛍光のデータが交互に保存される。
【００４４】Ｒ／Ｂ算出部128 では、蛍光画像メモリ127 の隣合う領域に保存されたデータを用いて、各領域毎にＲ／Ｂを算出する。
【００４５】比較部132 では、Ｒ／Ｂ算出部128 で算出された各領域のＲ／Ｂと記憶部131に記憶されている基準値ＲＥを比較する。
【００４６】比較結果は、モニタ180 に画像表示される。Ｒ／Ｂが基準値ＲＥ以下である場合と、Ｒ／Ｂが基準値ＲＥより大きい場合とで、測定された領域の表示色を変えることにより、測定者は、比較結果を瞬時に認識可能となる。
【００４７】また、上記比較は、各画素毎ではなく、ＣＣＤ撮像素子125 のビニング処理に対応する画素単位で比較処理を行ったり、測定者の所望する任意の範囲の画素領域単位で比較を行っても良い。あるいは、測定者の指定した領域のみの比較を行ったり、適宜画素を間引いて比較を行うこともできる。
【００４８】比較処理を行っていない領域がある場合には、その領域の表示色を所定の色で表示することにより、比較領域を明確に表示できる。比較画素を間引いた場合などには、近傍の比較結果により補完表示を行う。
【００４９】上記のように、励起光の照射により測定部から発せられた蛍光から、４８０nm±７０nmの波長帯域と６３０nm±７０nmの波長帯域とを切り出し、その光強度の比率Ｒ／Ｂを基準値ＲＥと比較して、比較結果を表示することにより、信頼度の向上した情報を表示できる。
【００５０】また、励起光照射手段として波長４１０nmのＧａＮ系半導体レーザを用いることにより、光強度の検出に支障なく、装置の小型化および低価格化が可能となる。
【００５１】また、図２に示すような４８０nm±７０nmの波長を透過させる光学フィルタ124aと６３０nm±７０nmの波長帯域を透過させる光学フィルタ124bに加え全波長帯域を透過させるブランクからなるモザイクフィルタをＣＣＤ撮像素子125 の前面に配設すれば、ＣＣＤ撮像素子125 を通常像検出と蛍光検出に兼用する事も可能となる。
【００５２】また、上記の様なモザイクフィルタがオンチップされたＣＣＤ撮像素子を内視鏡先端に配設すれば、同様に通常像検出と蛍光検出に兼用する事ができる。
【００５３】さらに、本装置では、光強度の比率が基準値ＲＥより大きいかまたは小さいかの比較を行い、表示するようにしたが、このような比較を行なうことなく、検出した２つの波長帯域の光強度の除算による比率をそのまま表示したり、あるいは各光強度を加色混合法により表示し、光強度の比率を表示画面の色合いの変化として表すこともできる。
【００５４】次に図３および４を参照して、本発明による蛍光表示装置を適用した第２の具体的な実施の形態である内視鏡装置について説明する。図３は本発明による蛍光表示装置を適用した内視鏡装置の概略構成図であり、生体測定部に励起光を照射して、これにより生じた蛍光を石英ファイバにより検出することにより、生体部位の一点から発せられた蛍光から、波長帯域４８０nm±３０nmの光強度Ｂ’と波長帯域６３０nm±３０nmの光強度Ｒ’を検出し、Ｒ’／Ｂ’を算出し、表示するものである。
【００５５】本発明の実施の形態にかかる内視鏡装置は、患者の病巣と疑われる部位に挿入される内視鏡200 、通常像観察用白色光および蛍光測定用励起光を発する光源を備える照明ユニット210 、励起光と測定した蛍光の光路を分ける光路分離部220、蛍光表示時に前記励起光により生体測定部から生じた蛍光を受光し、Ｒ’／Ｂ’を算出するＲ’／Ｂ’算出ユニット230 、予め記憶されている基準値と、算出したＲ’／Ｂ’を比較して、比較結果に応じた信号を出力する比較ユニット240、通常画像をおよび比較結果を可視画像として表示するための画像処理を行う画像処理ユニット250 、各ユニットに接続され、動作タイミングの制御を行うコントローラ260 、画像処理ユニット250 で処理された通常画像情報を可視画像として表示するモニタ170 、比較結果を表示するモニタ180 、励起光および蛍光を導光する石英ファイバ290 から構成されている。
【００５６】内視鏡200 は、内部に先端まで延びるライトガイド201 、ＣＣＤケーブル202および石英ファイバ290 が貫通している鉗子口203 を備えている。ライトガイド201 およびＣＣＤケーブル202 の先端部、即ち内視鏡200 の先端部には、照明レンズ204 および対物レンズ205 を備えている。ＣＣＤケーブル202 の先端部には、ＣＣＤ撮像素子206 が接続され、該ＣＣＤ撮像素子206 には、ミラー207 が取り付けられている。ライトガイド201 の一端は照明ユニット210 へ接続され、ＣＣＤケーブル202 の一端は、画像処理ユニット250 に接続されている。
【００５７】照明ユニット210 は、通常像観察用の白色光L4を発する白色光源211 、該白色光源211 に電気的に接続された白色光源用電源212 、蛍光観察用の励起光L5を発する励起光源としてのＧａＮ系半導体レーザ214 および該ＧａＮ系半導体レーザ214 に電気的に接続されている半導体レーザ用電源215 を備えている。
【００５８】光路分離部220 はＧａＮ系半導体レーザ214 から出力される励起光L5を石英ファイバ290 へ入射させ、また逆に石英ファイバ290 を通ってくる蛍光L6を仮主成分得点算出ユニット230 へ透過させるダイクロイックミラー221 を備える。
【００５９】Ｒ’／Ｂ’算出ユニット230 は、石英ファイバ290 を経た蛍光L6から励起光近傍の波長をカットする励起光カットフィルタ231 、該励起光カットフィルタ231を透過した蛍光L6から所望の波長帯域を切り出す切換フィルタ233 、該切換フィルタ233 を回転させるフィルタ回転装置235 、切換フィルタ233 を透過した蛍光の光強度を測定する光検出器236 、該光検出器236 に記憶された測定データを記憶する測定データメモリ237 および測定データメモリ237 に記憶された値からＲ’／Ｂ’を算出するＲ’／Ｂ’算出部238 を備えている。
【００６０】上記切換フィルタ233 は図４に示すような、２種類の光学フィルタ234aおよび234bから構成され、光学フィルタ234aは４８０nm±３０nmの光を透過させるバンドパスフィルタであり、光学フィルタ234bは６３０nm±３０nmの光を透過させるバンドパスフィルタである。
【００６１】比較ユニット240 は、基準値ＲＥ’が記憶されている記憶部241 と、Ｒ’／Ｂ’算出部237 で算出されたＲ’／Ｂ’と記憶部241 に記憶されている基準値ＲＥ’とを比較する比較部242 を備えている。
【００６２】基準値ＲＥ’は、予め正常組織または病変組織であると認められた生体組織から求めたＲ’／Ｂ’に基づいて設定され、記憶部241 に記憶されている。
【００６３】画像処理ユニット250 は、ＣＣＤ撮像素子206 で得られた映像信号をデジタル化するA/D 変換回路251 、デジタル化された通常画像信号を保存する通常画像メモリ252 、該通常画像メモリ252 から出力された画像信号および比較部242 の比較結果をビデオ信号に変換するビデオ信号処理回路253 を備えている。
【００６４】以下、本発明による蛍光表示装置を適用した上記構成の内視鏡装置の作用について説明する。最初に、本内視鏡装置の通常像観察時の作用を説明する。通常観察時には、コントローラ260 からの信号に基づき白色光源電源212 が駆動され、白色光源211 から白色光L4が射出される。白色光L4は、レンズ213 を経てライトガイド201 に入射され、内視鏡先端部まで導光された後、照明レンズ204 から測定部11を含む観察部20へ照射される。
【００６５】白色光L4の反射光は対物レンズ205 によって集光され、ミラー207 により、光路を直角に反射され、ＣＣＤ撮像素子206 に結像される。ＣＣＤ撮像素子206 からの映像信号はA/D 変換回路251 へ入力され、デジタル化された後、通常画像メモリ252 により保存される。該通常画像メモリ252 により保存された通常画像信号は、ビデオ信号発生回路253 によってDA変換後にモニタ270 に入力され、該モニタ270 に可視画像として表示される。上記一連の動作は、コントローラ260 によって制御される。
【００６６】次に、蛍光情報の表示時の作用について説明する。コントローラ260 からの信号に基づき、励起光源電源215 が駆動され、ＧａＮ系半導体レーザ214 から波長４１０nmの励起光L5が射出される。励起光L5は、レンズ216 を透過し、ダイクロイックミラー221 に向かう。ダイクロイックミラー221 で反射された励起光L5は、レンズ222 によって石英ファイバ290 に入射され、内視鏡の鉗子口203 内を経て、測定部11近傍まで導光され、石英ファイバ290 先端から測定部11へ照射される。
【００６７】励起光L5を照射されることにより生じる測定部11からの蛍光L6は、石英ファイバ290 の先端に入射され、石英ファイバ290 およびレンズ222 を経て、ダイクロイックミラー221 へ向かう。このダイクロイックミラー221 は、図中左側から入射した光線は、透過させる構造を備えているものである。該ダイクロイックミラー221 を透過した蛍光L6は、励起光カットフィルタ231 およびレンズ232 を透過し、切換フィルタ233 へ入射する。なお、励起光カットフィルタ231 は、波長４２０nm以上の全蛍光を透過するロングパスフィルタである。励起光L5の波長は４１０nmであるため、測定部11で反射された励起光L5は、この励起光カットフィルタ231 でカットされ、切換フィルタ233 へ入射することはない。
【００６８】コントローラ260 の制御により、フィルタ回転装置235 が駆動され、蛍光L6は、順次光学フィルタ234aまたは234bを透過した後、光検出器236 に入射し、光強度が検出される。同時に、測定データメモリ237 では、コントローラ260 からの制御により、光学フィルタ234aを透過した蛍光の光強度Ｂ’は、測定データメモリ237 内の所定領域に保存し、光学フィルタ234bを透過した蛍光の光強度Ｒ’は、異なる領域に保存する。
【００６９】Ｒ’／Ｂ’算出部238 では、測定データメモリ237 内に保存された蛍光の光強度データからＲ’／Ｂ’を算出する。
【００７０】比較部242 では、記憶部241 に記憶されている基準値ＲＥ’と、Ｒ’／Ｂ’算出部238で算出されたＲ’／Ｂ’を比較する。
【００７１】比較結果は、モニタ180 に表示される。
【００７２】従って、上記のように、石英ファイバにより導光された蛍光の蛍光スペクトルから波長帯域４８０nm±３０nmの蛍光と、波長帯域６３０nm±３０nmの蛍光を切り出し、その光強度の比率であるＲ’／Ｂ’を算出し、基準値ＲＥ’と比較して、比較結果を表示することにより、信頼度の向上した情報を表示できる。
【００７３】また、本装置では、測定部位と石英ファイバ290 の先端部との距離を小さくすることができ、検出帯域幅を３０nmにしても十分な光強度が得られる。このため切り出し波長帯域の狭帯域化により、一層信頼度の向上した情報を表示することができる。
【００７４】また、励起光照射手段として波長４１０nmのＧａＮ系半導体レーザを用いることにより、光強度の検出に支障なく、装置の小型化および低価格化が可能となる。
【００７５】さらに、本装置では、光強度の比率が基準値ＲＥ’より大きいかまたは小さいかの比較を行い、表示するようにしたが、このような比較を行なうことなく、検出した２つの波長帯域の光強度の除算による比率をそのまま表示したり、あるいは各光強度を加色混合法により表示し、光強度の比率を表示画面の色合いの変化として表すこともできる。
【００７６】また、上記第１および第２の実施の形態にかかる各装置に使用されるモニタは、通常画像情報を表示するモニタ170 および比較結果を表示するモニタ180 を別個の構成としているが、一つのモニタで兼用することもできる。その際の表示の切換方法は、時系列的に自動的に切り替えられる方法でもよく、また測定者が切換手段を用いて、任意に切り替える方法でもよい。
【００７７】さらに、上記各実施の形態においては、４８０nm近傍の波長帯域と６３０nm近傍の波長帯域の蛍光を切り出して光強度の比率を求めたが、６３０nm近傍の波長帯域の蛍光の代わりに７００nm近傍の波長帯域に蛍光を切り出して光強度の比率を求めてもよい。
【００７８】なお、ＧａＮ系半導体レーザおよび白色光源を別個の構成としたが、適当な光学透過フィルタを利用して、単一の光源を励起光と白色光源とで兼用することもできる。
【００７９】また、励起光導光用のファイバと蛍光導光用のファイバを分離することや、通常像をイメージファイバにより取得する等の本発明の基本構成内での変更が可能であることは言うまでもない。
【出願人】 【識別番号】０００００５２０１
【氏名又は名称】富士写真フイルム株式会社
【出願日】 平成１１年１１月２日（１９９９．１１．２）
【代理人】 【識別番号】１０００７３１８４
【弁理士】
【氏名又は名称】柳田 征史 （外１名）
【公開番号】 特開２００１−１２８９２６（Ｐ２００１−１２８９２６Ａ）
【公開日】 平成１３年５月１５日（２００１．５．１５）
【出願番号】 特願平１１−３１２９４３