電子内視鏡システム
【課題】蛍光画像の撮影のための励起光としてレーザー光を使用する際に、不用意にレーザー光が発光されないようにする。
【解決手段】蛍光画像の撮影のためにレーザー光源３１２を有する光源装置３００から腹腔鏡スコープ１００のライトガイド１７０及び照明レンズ１５０を介してレーザー光をスコープ先端から出射する電子内視鏡システムにおいて、腹腔鏡スコープ１００の挿入部先端１００Ａに圧力検出器１５２を配設する。プロセッサ２００内のＣＰＵ２１０は、スコープ先端が気腹装置５００により気腹された被検体（腹腔）に挿入され、圧力検出器１５２から規定圧以上の腹腔内圧を示す検出信号を入力するときのみ、レーザー光源３１２の電源をオンにし、これによりスコープ先端が被検体に挿入されていないときに、誤ってレーザー光が発光されないようにしている。
【解決手段】蛍光画像の撮影のためにレーザー光源３１２を有する光源装置３００から腹腔鏡スコープ１００のライトガイド１７０及び照明レンズ１５０を介してレーザー光をスコープ先端から出射する電子内視鏡システムにおいて、腹腔鏡スコープ１００の挿入部先端１００Ａに圧力検出器１５２を配設する。プロセッサ２００内のＣＰＵ２１０は、スコープ先端が気腹装置５００により気腹された被検体（腹腔）に挿入され、圧力検出器１５２から規定圧以上の腹腔内圧を示す検出信号を入力するときのみ、レーザー光源３１２の電源をオンにし、これによりスコープ先端が被検体に挿入されていないときに、誤ってレーザー光が発光されないようにしている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電子内視鏡システムに係り、特に蛍光画像の撮影が可能な電子内視鏡システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
インドシアニングリーン（ＩＣＧ）等の標識試薬を生体内に投与するとともに、標識試薬を発光させるための特定の波長域の励起光を照射し、この励起光によって発光した生体組織を撮影することにより、生体組織表面の下層側に位置する血管、病巣部等を観察することができる蛍光画像を取得するシステムが注目されている（特許文献１、２）。
【０００３】
ヒト及び動物の内視鏡下治療（手術）においては、血管を傷つけないように十分に注意を払う必要があるが、被検体の生体組織表面から一定の深さ以上に存在する血管は確認することができないため、血管を傷つけるリスク（出血リスク）がある。
【０００４】
内視鏡下手術において、生体組織表面の下層側に位置する血管等の観察が可能な蛍光画像を表示することで、手術を支援することができる。
【特許文献１】特開２００１−２９９６７６号公報
【特許文献２】特開２００７−２４４７４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、標識試薬を発光させるための特定の波長域の励起光として、近赤外域のレーザー光が使用されるが、より深部の血管の観察を可能にするために数ミリワットから数十ミリワット（ｍＷ）などの比較的強力なレーザー光が必要な場合がある。
【０００６】
したがって、内視鏡スコープが患者の体内に挿入されていない状態で、スコープ先端からレーザー光が発光されると、誤って目に入るおそれがあり、網膜に障害を起こす危険性がある。
【０００７】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、蛍光画像の撮影のための励起光としてレーザー光を使用する際に、不用意にレーザー光が発光されないようにすることができ、内視鏡操作者、周囲の手術関係者及び患者の安全確保を実現することができる電子内視鏡システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記目的を達成するために請求項１に係る発明は、レーザー光源と、該レーザー光源から発生したレーザー光をスコープ先端から出射する内視鏡スコープとを有する電子内視鏡システムであって、前記内視鏡スコープのスコープ先端が被検体に挿入されていることを検知する検知手段と、前記検知手段により前記内視鏡スコープのスコープ先端が被検体に挿入されていることが検知されているときのみ、前記内視鏡スコープのスコープ先端からレーザー光の出射を可能にするインターロック手段と、を備えたことを特徴としている。
【０００９】
即ち、内視鏡スコープが被検体に挿入されているときのみ、スコープ先端からレーザー光の出射を可能にし、これにより内視鏡スコープが被検体に挿入されていないときに、誤ってレーザー光が発光される危険を回避できるようにしている。
【００１０】
請求項２に示すように請求項１に記載の電子内視鏡システムにおいて、前記内視鏡スコープは、気腹装置により気腹された腹腔内に挿入される腹腔鏡スコープであり、前記検知手段は、前記腹腔鏡スコープに設けられた圧力検出手段、又は該腹腔鏡スコープの送気管に接続された気腹装置に設けられた圧力検出手段を含み、該圧力検出手段が大気圧よりも高い規定圧以上の圧力を検出すると、前記腹腔鏡スコープのスコープ先端が被検体に挿入されていると判定することを特徴としている。
【００１１】
気腹装置により正常に気腹された腹腔内に腹腔鏡スコープが挿入されると、前記圧力検出手段は、大気圧よりも高い腹腔内圧力を検出することになる。従って、前記圧力検出手段による検出結果によりスコープ先端が被検体に挿入されているか否かを判定することができる。
【００１２】
請求項３に示すように請求項１に記載の電子内視鏡システムにおいて、前記検知手段は、前記内視鏡スコープの少なくとも被検体内に挿入される挿入部に配設された光検出手段を含み、該光検出手段が規定値以下の光量を検出すると、前記内視鏡スコープのスコープ先端が被検体に挿入されていると判定することを特徴としている。
【００１３】
被検体の体内は、スコープ先端によって照明されている箇所を除いて暗いため、被検体内に挿入される挿入部に配設された光検出手段により検出される光量により、内視鏡スコープのスコープ先端が被検体に挿入されているか否かを判定することができる。
【００１４】
請求項４に示すように請求項３に記載の電子内視鏡システムにおいて、前記光検出手段は、前記内視鏡スコープのスコープ先端から出射される光が届かない位置に配置されていることを特徴としている。
【００１５】
請求項５に示すように請求項１から４のいずれかに記載の電子内視鏡システムにおいて、前記インターロック手段は、前記検知手段により前記内視鏡スコープのスコープ先端が被検体に挿入されていることが検知されたか否かに応じて、前記レーザー光源の電源をオン／オフすることを特徴としている。尚、前記レーザー光源の電源を、手動操作でオン／オフするための操作部を別途設けるようにしてもよいことは言うまでもない。
【００１６】
請求項６に示すように請求項１から５のいずれかに記載の電子内視鏡システムにおいて、前記レーザー光源は、被検体に投与された標識試薬を発光させるための励起光として近赤外域のレーザー光を発生し、前記内視鏡スコープは、前記レーザー光を受入し、スコープ先端から前記レーザー光を出射する導光手段と、前記レーザー光が照射された被検体を撮像する撮像手段とを有し、前記内視鏡スコープの撮像手段から出力される画像信号に基づいて近赤外域に対応する蛍光画像を生成してモニター装置に出力する画像処理手段を備えたことを特徴としている。
【００１７】
即ち、前記レーザー光は、被検体に投与された標識試薬を発光させるための励起光として使用され、前記内視鏡スコープ及び画像処理手段により、前記励起光によって発光した生体組織の撮影及び蛍光画像の生成が行われる。この蛍光画像により生体組織表面の下層に位置する血管等を観察することができ、特に内視鏡下手術に有効である。
【００１８】
請求項７に示すように請求項６に記載の電子内視鏡システムにおいて、可視光の波長域の照明光を発生する可視光源を備え、前記内視鏡スコープは、前記可視光源から発生された照明光を受入し、スコープ先端から被検体を照射するための照明光学系と、前記照明光が照射された被検体を撮像する撮像手段を有し、前記画像処理手段は、前記内視鏡スコープの撮像手段から出力される画像信号に基づいて可視光の波長域に対応する通常画像を生成してモニター装置に出力することを特徴としている。
【００１９】
この電子内視鏡システムによれば、上記蛍光画像とともに、可視光により照明された被検体の通常画像（生体組織表面の画像）を観察することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、蛍光画像の撮影のための励起光としてレーザー光を使用する電子内視鏡システムにおいて、内視鏡スコープが被検体に挿入されているときのみ、スコープ先端からレーザー光を出射させるようにしたため、内視鏡スコープが被検体に挿入されていないときに、誤ってレーザー光が発光される危険を回避することができ、内視鏡操作者、周囲の手術関係者及び患者の安全確保を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、添付図面に従って本発明に係る電子内視鏡システムの好ましい実施の形態について説明する。
【００２２】
＜電子内視鏡システムの外観＞
図１は本発明に係る電子内視鏡システムの実施の形態を示す外観図である。
【００２３】
図１に示すように、この電子内視鏡システム１０は、主として内視鏡スコープの一種である腹腔鏡スコープ１００と、プロセッサ２００と、光源装置３００と、モニター装置４００とから構成されている。尚、プロセッサ２００は、光源装置３００を内蔵するように構成されていてもよい。
【００２４】
腹腔鏡スコープ１００は、電気コネクタ１１０及びライトガイド（ＬＧ）コネクタ１２０を介してそれぞれプロセッサ２００及び光源装置３００に着脱自在に取り付けられるようになっている。腹腔鏡スコープ１００で撮像された被検体を示す画像は、プロセッサ２００によって適宜画像処理された後、モニター装置４００に出力され、ここで内視鏡操作者によって観察される。
【００２５】
図２は腹腔鏡スコープ１００を使用した腹腔鏡下手術の模式図である。腹腔鏡下手術では、腹壁に数カ所の穴を開け、トロッカー２０を介して腹腔鏡スコープ１００の挿入部先端１００Ａや、内視鏡手術に使用する電気メス３０、鉗子等の処置具を挿入するとともに、後述する気腹装置５００（図３）から気腹ガスを入れて腹壁を膨らませる。
【００２６】
内視鏡操作者は、腹腔鏡スコープ１００によって撮像した手術対象部位をモニター装置４００で観察しながら、処置具を操作して手術を進める。
【００２７】
＜電子内視鏡システムの内部構成＞
図３は電子内視鏡システム１０の内部構成を示すブロック図である。
【００２８】
［腹腔鏡スコープ］
腹腔鏡スコープ１００の挿入部先端１００Ａには、対物レンズ１３０、撮像素子（ＣＣＤ）１４０、照明レンズ１５０、及び圧力検出器１５２が配設されている。
【００２９】
対物レンズ１３０は、被検体をＣＣＤ１４０の受光面に結像させ、ＣＣＤ１４０は、受光面上に結像された被検体像を各受光素子によって電気信号に変換する。この実施の形態のＣＣＤ１４は、３原色の赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）のカラーフィルタが所定の配列（ベイヤー配列、ハニカム配列）で各画素ごとに配設されたカラーＣＣＤである。
【００３０】
また、腹腔鏡スコープ１００の内部には、ＣＣＤ１４０を駆動し、またＣＣＤ出力を取り出すための配線１６０が設けられるとともに、ライトガイド１７０が設けられている。
【００３１】
圧力検出器１５２は、気腹装置５００により気腹ガスが注入された腹腔内の圧力を検出するもので、その検出した圧力を示す圧力信号をプロセッサ２００に出力する。
【００３２】
ライトガイド１７０の一端１７０Ａは、ＬＧコネクタ１２０を介して光源装置３００に接続され、ライトガイド１７０他端１７０Ｂは、照明レンズ１５０に対面している。光源装置３００から発せられた光は、ライトガイド１７０を経由して照明レンズ１５０から出射され、対物レンズ１３０の視野範囲を照明する。
【００３３】
［プロセッサ］
プロセッサ２００は、主として中央処理装置（ＣＰＵ）２１０、アナログ・フロント・エンド（ＡＦＥ）２２０、画像入力コントローラ２２２、通常画像処理部２２４、蛍光画像処理部２２６、画像合成部２３０、ＣＣＤドライバ２４０、タイミングジェネレータ（ＴＧ）２４２、キャラクタジェネレータ（ＣＧ）２４４、メモリ２４６、ビデオ出力部２４８、及び操作部２５０から構成されている。
【００３４】
ＣＰＵ２１０は、プログラムＲＯＭを内蔵しており、このプログラムＲＯＭにはＣＰＵ２１０が実行する制御プログラムのほか、制御に必要な各種データ等が記録されている。ＣＰＵ２１０は、操作部２５０からの撮影の指示等の指示入力に基づきプログラムＲＯＭに記録された制御プログラムをメモリ２４６に読み出し、逐次実行することにより各部を制御する。尚、メモリ２４６は、プログラムの実行処理領域として利用されるほか、画像データ等の一時記憶領域、各種作業領域として利用される。
【００３５】
腹腔鏡スコープ１００内のＣＣＤ１４０は、ＴＧ２４２からＣＣＤドライバ２４０を介して供給される垂直転送クロック及び水平転送クロックに同期して、各画素に蓄積された電荷を１ラインずつシリアルな画像信号として出力する。ＣＰＵ２１０は、ＴＧ２４２を制御して、ＣＣＤ１４０の駆動を制御する。
【００３６】
操作部２５０は、電源スイッチ、撮影の開始及び終了を指示するスイッチ、送気／送水を指示するスイッチ等を有している。
【００３７】
ＣＣＤ１４０から出力される画像信号は、アナログ信号であり、このアナログの画像信号は、ＡＦＥ２２０に取り込まれる。ＡＦＥ２２０は、相関二重サンプリング回路（ＣＤＳ）、及び自動ゲインコントロール回路（ＡＧＣ）、及びＡＤ変換器（ＡＤＣ）を含んで構成されている。ＣＤＳは、画像信号に含まれるノイズの除去を行い、ＡＧＣは、ノイズ除去された画像信号を所定のゲインで増幅し、ＡＤＣは、アナログの画像信号を所定ビットの階調幅を持ったデジタルの画像信号に変換する。
【００３８】
画像入力コントローラ２２２は、所定容量のラインバッファを内蔵しており、ＡＦＥ２２０から出力された１フレーム分の画像信号を蓄積する。この画像入力コントローラ２２２に蓄積された１フレーム分の画像信号は、バス２５６を介してメモリ２４６に格納される。
【００３９】
バス２５６には、上記ＣＰＵ２１０、メモリ２４６、画像入力コントローラ２２２のほか、通常画像処理部２２４、蛍光画像処理部２２６、画像合成部２３０、ビデオ出力部２４８等が接続されており、これらはバス２５６を介して互いに情報を送受信できるようになっている。
【００４０】
メモリ２４６に格納された１フレーム分の画像信号は、通常画像処理部２２４又は蛍光画像処理部２２６に取り込まれ、それぞれ必要な画像処理が施される。通常画像処理部２２４、及び蛍光画像処理部２２６によって処理された画像は、画像合成部２３０によって合成される。尚、通常画像処理部２２４、蛍光画像処理部２２６、及び画像合成部２３０の詳細については後述する。
【００４１】
画像合成部２３０によって合成された合成画像は、ビデオ出力部２４８によってモニター装置４００用の映像信号に変換され、モニター装置４００に出力される。
【００４２】
［光源装置］
光源装置３００は、主として白色光を発生する可視光源３１０、特定の波長域（近赤外域）のレーザー光を発生するレーザー光源３１２、回転フィルタ３２０、絞り３３０、集光レンズ３４０、ハーフミラー３４２、反射ミラー３４４、モータ駆動回路３５０、モータ３６０、及び自動光量調整回路（ＡＬＣ）３７０から構成されており、可視光とレーザー光とを交互にライトガイド１７０に入射させる機能を備えている。
【００４３】
可視光源３１０としては、例えばハロゲンランプを使用することができる。ハロゲンランプから発せられる白色光は、４００ｎｍ〜１８００ｎｍの波長域を有している。回転フィルタ３２０は、その回転位置に応じて可視光のみを透過させる。
【００４４】
図４は回転フィルタ３２０の平面図である。同図に示すように、回転フィルタ３２０には、赤外カットフィルタ３２２が設けられており、回転フィルタ３２０は、赤外カットフィルタ３２２が光源３１０の前面に位置する場合には、可視光（４００ｎｍ〜７００ｎｍ）のみを透過させる。
【００４５】
モータ駆動回路３５０は、モータ３６０に駆動信号を出力し、回転フィルタ３２０を３０回／秒の速度で回転させるとともに、ＴＧ２４２からの垂直同期信号に同期して１８０°の範囲の赤外カットフィルタ３２２と、１８０°の範囲の遮光部とが切り替わるように位相を制御している。
【００４６】
回転フィルタ３２０を透過した可視光は、絞り３３０、集光レンズ３４０、及びハーフミラー３４２を介してライトガイド１７０の一端１７０Ａの端面に導かれる。
【００４７】
レーザー光源３１２としては、８００ｎｍ付近の近赤外域のレーザー光（例えば、数ミリワットから数十ミリワット（ｍＷ））を発光する半導体レーザーを使用することができる。このレーザー光は、反射ミラー５２０及びハーフミラー５３０を介してライトガイド１７０の一端１７０Ａの端面に入射する。
【００４８】
レーザー光源３１２は、ＴＧ２４２からの垂直同期信号に同期して間欠的にレーザー光を発光するように制御される。即ち、レーザー光源３１２の発光期間は、可視光源３１０から発光された白色光が回転フィルタ３２０によって遮光される遮光期間に同期するように制御される。
【００４９】
また、レーザー光源３１２の電源は、プロセッサ２００のＣＰＵ２１０からの指令によりオン／オフできるように構成されている。尚、レーザー光源３１２の電源のオン／オフ制御の詳細については後述する。また、光源装置３００には図示しない操作部が設けられており、この操作部により光源装置３００のレーザー光源３１２の電源、メイン電源等をオン／オフできるようになっている。
【００５０】
ＡＬＣ３７０は、ＣＰＵ２１０から加えられる撮影画像の明るさ情報に基づいて絞り３３０を制御し、撮影画像が一定の明るさに維持されるようにライトガイド１７０に入射させる光量を調整する。これにより、ハレーション等が生じないようにしている。
【００５１】
上記構成の光源装置３００により可視光をライトガイド１７０に入射させると、腹腔鏡スコープ１００では、カラー画像（通常画像）を撮影することができ、レーザー光（励起光）をライトガイド１７０に入射させると、腹腔鏡スコープ１００では、レーザー光によって蛍光発光する生体組織の蛍光画像を撮影することができる。
【００５２】
尚、可視光源３１０として、白色発光ダイオードを使用することができ、この白色発光ダイオードをＯＮ／ＯＦＦ制御することより、回転フィルタ３２０等を省略することができる。
【００５３】
［気腹装置］
気腹装置５００は、炭酸ガス等の気腹ガスが充填されているボンベを備え、図２に示したトロッカー２０や気腹用トロッカー（図示せず）に気腹チューブを介して気腹ガスを腹腔内に注入できるようになっている。
【００５４】
また、気腹装置５００は、腹腔内圧力を検出するめの圧力検出器５０２を備えており、予め設定した腹腔内圧を維持するように気腹ガスの注入及び排出を制御する。また、圧力検出器１５２は、その検出した圧力を示す圧力信号をプロセッサ２００に出力する。
【００５５】
［血管画像を含む蛍光画像の取得方法］
光を使って生体組織内の情報を得るためには、生体組織が吸収する波長域の光を避ける必要がある。図５に示すように７００ｎｍ以下の可視光の波長域では、ヘモグロビンの吸収があり、１０００ｎｍ以上の波長域では、水の吸収があるため、この波長域の光は使用できない。７００ｎｍ〜１０００ｎｍの波長域（近赤外域）の光は、生体組織を比較的よく透過するため、「生体の分光学的窓」と呼ばれている。即ち、前述した近赤外域の励起光は、生体組織を比較的よく透過する光である。
【００５６】
生体組織の内部の血管を観察するために、被検体に標識試薬を投与するとともに、レーザー光（近赤外域の励起光）を照射して血管画像を含む蛍光画像を撮影する。尚、標識試薬としては、励起光波長７８５ｎｍ及び蛍光波長８０５ｎｍの蛍光試薬ＩＣＧ（インドシアニングリーン）、励起光波長７４７ｎｍ及び蛍光波長７７６ｎｍの蛍光試薬Ｃｙ７を用いることができる。
【００５７】
＜第１の実施の形態＞
この実施の形態では、通常画像と蛍光画像とを交互に撮影する。蛍光画像を撮影する場合には、前述したように生体組織にレーザー光を照射する。
【００５８】
図６は本発明に係る電子内視鏡システム１０の処理内容の第１の実施の形態を示すフローチャートである。
【００５９】
まず、被検体の静脈から標識試薬を投与する（ステップＳ１０）。尚、標識試薬は、体内で代謝・排泄されてしまうため、血中濃度を一定に保つように標識試薬を投与する必要がある。
【００６０】
また、気腹装置５００により腹腔内に気腹ガスを注入し、腹壁を膨らませる気腹制御を行う（ステップＳ１２）。尚、気腹制御では、腹腔内圧力が予め設定した設定値に維持されるように制御する。
【００６１】
続いて、プロセッサ２００内のＣＰＵ２１０は、腹腔鏡スコープ１００の挿入部先端１００Ａに配設された圧力検出器１５２により検出された検出圧力を入力し（ステップＳ１４）、この入力した検出圧力が規定圧以上か否かを判別する（ステップＳ１６）。
【００６２】
前記規定圧としては、大気圧よりも所定の圧力だけ高い値であって、予め腹腔内圧として設定された圧力（例えば１０ｍｍＨｇ）よりも低い範囲内で適宜の圧力を規定することができる。
【００６３】
ＣＰＵ２１０は、圧力検出器１５２による検出圧力が規定値以上の場合（「ｙｅｓ」の場合）、腹腔鏡スコープ１００のスコープ先端が被検体に挿入されていると判定する。これは、気腹装置５００により正常に気腹された腹腔内に腹腔鏡スコープ１００が挿入されると、圧力検出器１５２は、大気圧よりも高い腹腔内圧力を検出することになるからである。そして、この場合には、レーザー光源３１２をオンにする（ステップＳ１８）。
【００６４】
一方、圧力検出器１５２による検出圧力が規定値未満の場合（「ｎｏ」の場合）、腹腔鏡スコープ１００のスコープ先端が被検体に挿入されていない判定し、レーザー光源３１２をオフにする（ステップＳ２０）。
【００６５】
これにより、腹腔鏡スコープ１００が被検体に挿入されているときのみ、スコープ先端からレーザー光の出射を可能にし、腹腔鏡スコープ１００が被検体に挿入されていないときに、誤ってレーザー光が発光される危険を回避できるようにしている。
【００６６】
続いて、通常画像と蛍光画像とを、１／６０秒の周期の垂直同期信号（ＶＤ信号）に同期して１フレーム毎に交互に撮影する（ステップＳ２２）。即ち、光源装置３００から可視光とレーザー光とを交互に発光させ、ライトガイド１７０及び照明レンズ１５０を介して被検体を照射する。これにより、ＣＣＤ１４０により通常画像の露光（撮影）と蛍光画像の露光（撮影）とが交互に行われる。
【００６７】
通常画像の撮影時にＣＣＤ１４０から読み出された画像信号（通常画像）は、図３に示した通常画像処理部２２４にて通常画像処理が行われる（ステップＳ２４）。通常画像処理部２２４は、リニアマトリクス回路、ホワイトバランス補正回路、ガンマ補正回路、及び同時化回路等を含み、これらの回路によって入力するＲ、Ｇ、Ｂの画像信号の信号処理を行い、通常画像の画像信号を生成する。
【００６８】
一方、蛍光画像の撮影時にＣＣＤ１４０から読み出された画像信号（蛍光画像）は、図３に示した蛍光画像処理部２２６にて蛍光画像処理が行われる（ステップＳ２６）。蛍光画像処理部２２６は、まずガンマ補正回路、同時化回路等により入力するＲ、Ｇ、Ｂの画像信号の信号処理を行い、同時化回路での同時化処理後のＲ、Ｇ、Ｂの画像信号から輝度信号（濃度情報のみをもつ蛍光画像を示す画像信号）を生成する。
【００６９】
上記のようにして生成された通常画像と蛍光画像とは、画像合成部２３０により合成される。合成方法としては、１画面に通常画像と蛍光画像とが並ぶように合成する方法、通常画像上に蛍光画像を重畳するように合成する方法が考えられる。尚、後者の場合には、蛍光画像から血管等の必要部分のみに画素値を与え、他の部分には透明の属性を付与する必要がある。これによれば、通常画像上に血管の画像のみを貼り付け合成することができ、血管がない部分は通常画像が見えるように合成することができる。
【００７０】
上記のようにして画像合成部２３０にて合成された合成画像は、ビデオ出力部２４８を介してモニター装置４００に出力され、モニター装置４００に表示される（ステップＳ３０）。
【００７１】
次に、操作部２５０からの手術終了の指示入力の有無に基づいて手術が終了したか否かを判別し、手術が終了していない場合にはステップＳ１０に遷移し、手術が終了した場合には、本処理を終了する（ステップＳ３２）。
【００７２】
尚、ＣＰＵ２１０は、レーザー光源３１２をオフさせる場合には、ステップＳ２６による蛍光画像処理、及びステップＳ２８の画像合成処理を省略するようにしてもよい。
【００７３】
また、この実施の形態では、ＣＰＵ２１０は、腹腔鏡スコープ１００に配設された圧力検出器１５２が検出した検出圧力を入力し、その検出圧力に基づいてスコープ先端が被検体に挿入されているか否か判別するようにしたが、気腹装置５００に設けられた圧力検出器５０２の検出圧力に基づいてスコープ先端が被検体に挿入されているか否か判別するようにしてもよい。この場合には、腹腔鏡スコープ１００に設けられた送気管（送水管）と気腹装置５００とをチューブ等により連結し、圧力検出器５０２は、腹腔鏡スコープ１００を介して腹腔内圧を検出するようにする。
【００７４】
＜第２の実施の形態＞
上記第１の実施の形態では、腹腔鏡スコープ１００の挿入部先端１００Ａに圧力検出器１５２を配設するようにしたが、第２の実施の形態は、圧力検出器１５２の代わりに、図２に示すように光検出器６００を配設するようにしている。その他の構成は、第１の実施の形態と同様である。
【００７５】
即ち、腹腔鏡スコープ１００の被検体内に挿入される挿入部に、その周囲光を検出することができる光検出器６００を配設する。光検出器６００を配置する位置としては、スコープ先端から出射される光が届かない位置にする。図２に示す例では、光検出器６００は、トロッカー２０の略中央に対応する位置に配設されている。
【００７６】
トロッカー２０内には周囲光が入射しないため、腹腔鏡スコープ１００がトロッカー２０（被検体）に挿入されている場合には、光検出器６００は光を検出することができない。従って、光検出器６００が予め設定した規定値以下の光量を検出している場合には、スコープ先端が被検体に挿入されていると判定することができ、規定値を越える光量を検出している場合は、スコープ先端が被検体に挿入されておらず、室内等の照明光（周囲光）を検出していると判定することができる。
【００７７】
ＣＰＵ２１０は、光検出器６００から入力する検出光量を示す検出信号に基づいて検出光量が規定値以下か否かを判別し、規定値以下の場合には、腹腔鏡スコープ１００のスコープ先端が被検体に挿入されていると判定し、レーザー光源３１２をオンにし、一方、規定値を越える場合には、腹腔鏡スコープ１００のスコープ先端が被検体に挿入されていないと判定し、レーザー光源３１２をオフにする。
【００７８】
＜第２の実施の形態の変形例＞
第２の実施の形態では、腹腔鏡スコープ１００に光検出器６００を配設するようにしたが、第２の実施の形態の変形例では、図７に示すように上部消化管内視鏡スコープ１０２に光検出器６０２を配設するようにしている。
【００７９】
この光検出器６０２を配置する位置としては、第２の実施の形態と同様にスコープ先端から出射される光が届かない位置にする。図７に示す例では、上部消化管内視鏡スコープ１０２のスコープ先端が胃部を観察する位置にある場合に、光検出器６０２は、上部消化管内視鏡スコープ１０２の食道に対応する位置に配置する。即ち、胃部の観察時の照明光は、食道には届かないため、上部消化管内視鏡スコープ１０２のスコープ先端が被検体に挿入されている場合には、光検出器６０２は光を検出せず、光検出器６０２の検出光量は規定値以下になる。
【００８０】
［その他］
本発明では、スコープ先端が被検体に挿入されているか否かに応じてレーザー光源の電源をオン／オフにするようにしたが、一定時間以上継続してスコープ先端が被検体に挿入されていることが検知されたときのみレーザー光源の電源をオンにし、スコープ先端が被検体に挿入されていないことが検知された場合には、直ちにレーザー光源の電源をオフにすることが好ましい。
【００８１】
この実施の形態では、スコープ先端が被検体に挿入されていないことが検知されると、レーザー光源の電源をオフにするようにしたが、電源をオフする代わりに、光源装置からレーザー光が出射されないようにメカシャッタ等により遮断するインターロック手段を設けるようにしてもよい。
【００８２】
また、この実施の形態の電子内視鏡システム１０は、光源装置３００から可視光とレーザー光とを交互に腹腔鏡スコープ１００のライトガイド１７０に入射させるとともに、１つのＣＣＤ１４０を有する腹腔鏡スコープ１００により通常画像と蛍光画像とを時分割で交互に撮影するようにしたが、これに限らず、光源装置から可視光とレーザー光とを２本のライトガイドに別々に連続的に入射させ、２つのＣＣＤを有する腹腔鏡スコープにより通常画像と蛍光画像とを同時に撮影するようにしてもよい。
【００８３】
図８に２つのＣＣＤを有する腹腔鏡スコープのスコープ先端の一例を示す。この腹腔鏡スコープ１００の先端部は、対物レンズ１３２、ダイクロイック・プリズム１３４、低域カットフィルタ１３６、及びＣＣＤ１４２、１４４を備えている。
【００８４】
可視光とレーザー光とが混合された被検体からの反射光は、対物レンズ１３２を介してダイクロイック・プリズム１３４に入射する。ダイクロイック・プリズム１３４は、波長８１０ｎｍ以上の光を透過し、波長８１０ｎｍ以下の光（レーザー光）を直角方向に反射し、低域カットフィルタ１３６は、波長７００ｎｍ以下の光をカットする。
【００８５】
これによりＣＣＤ１４２は可視光により照明された被検体像を光電変換してＣＣＤ出力１を出力し、ＣＣＤ１４４はレーザー光により照明された被検体像を光電変換してＣＣＤ出力２を出力する。これらのＣＣＤ出力１、ＣＣＤ出力２を画像処理することにより通常画像と蛍光画像とを同時に取得することができる。
【００８６】
また、上記ＣＣＤ１４２、１４４等の撮像部は、腹腔鏡スコープの後端部に設け、リレーレズ等によって被検体像を導く方式の腹腔鏡スコープでもよい。
【００８７】
更に、この実施の形態では、腹腔鏡スコープ、上部消化管内視鏡スコープを使用する場合について説明したが、本発明は、これに限らず、各種の内視鏡スコープ（小腸内視鏡、大腸内視鏡、胸腔鏡、喉頭内視鏡、気管支鏡、膀胱鏡、胆道鏡、関節鏡等）に適用でき、要は、蛍光画像を撮影するためにレーザー光を発生するものであれば、如何なるものにも適用できる。
【００８８】
本発明は、以上の例には限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変形を行ってもよいことは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】図１は本発明に係る電子内視鏡システムの実施の形態を示す外観図である。
【図２】図２は腹腔鏡スコープを使用した腹腔鏡下手術の模式図である。
【図３】図３は電子内視鏡システムの内部構成を示すブロック図である。
【図４】図４は回転フィルタの平面図である。
【図５】図５は光の波長と生体組織の光吸収率との関係を示すグラフである。
【図６】図６は本発明に係る電子内視鏡システムの処理内容の第１の実施の形態を示すフローチャートである。
【図７】図７は本発明に係る電子内視鏡システムの第２の実施の形態の変形例を説明するために使用した図である。
【図８】図８は本発明が適用される腹腔鏡スコープの他の例を示す要部構成図である。
【符号の説明】
【００９０】
１０…電子内視鏡システム、２０…トロッカー、３０…電気メス、１００…腹腔鏡スコープ、１０２…上部消化管内視鏡スコープ、１４０、１４２、１４４…ＣＣＤ、１５２、５０２…圧力検出器、１７０…ライトガイド、２００…プロセッサ、２１０…中央処理装置（ＣＰＵ）、２２４…通常画像処理部、２２６…蛍光画像処理部、３００…光源装置、３１０…可視光源、３１２…レーザー光源、３２０…回転フィルタ、４００…モニター装置、５００…気腹装置、６００、６０２…光検出器
【技術分野】
【０００１】
本発明は電子内視鏡システムに係り、特に蛍光画像の撮影が可能な電子内視鏡システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
インドシアニングリーン（ＩＣＧ）等の標識試薬を生体内に投与するとともに、標識試薬を発光させるための特定の波長域の励起光を照射し、この励起光によって発光した生体組織を撮影することにより、生体組織表面の下層側に位置する血管、病巣部等を観察することができる蛍光画像を取得するシステムが注目されている（特許文献１、２）。
【０００３】
ヒト及び動物の内視鏡下治療（手術）においては、血管を傷つけないように十分に注意を払う必要があるが、被検体の生体組織表面から一定の深さ以上に存在する血管は確認することができないため、血管を傷つけるリスク（出血リスク）がある。
【０００４】
内視鏡下手術において、生体組織表面の下層側に位置する血管等の観察が可能な蛍光画像を表示することで、手術を支援することができる。
【特許文献１】特開２００１−２９９６７６号公報
【特許文献２】特開２００７−２４４７４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、標識試薬を発光させるための特定の波長域の励起光として、近赤外域のレーザー光が使用されるが、より深部の血管の観察を可能にするために数ミリワットから数十ミリワット（ｍＷ）などの比較的強力なレーザー光が必要な場合がある。
【０００６】
したがって、内視鏡スコープが患者の体内に挿入されていない状態で、スコープ先端からレーザー光が発光されると、誤って目に入るおそれがあり、網膜に障害を起こす危険性がある。
【０００７】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、蛍光画像の撮影のための励起光としてレーザー光を使用する際に、不用意にレーザー光が発光されないようにすることができ、内視鏡操作者、周囲の手術関係者及び患者の安全確保を実現することができる電子内視鏡システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記目的を達成するために請求項１に係る発明は、レーザー光源と、該レーザー光源から発生したレーザー光をスコープ先端から出射する内視鏡スコープとを有する電子内視鏡システムであって、前記内視鏡スコープのスコープ先端が被検体に挿入されていることを検知する検知手段と、前記検知手段により前記内視鏡スコープのスコープ先端が被検体に挿入されていることが検知されているときのみ、前記内視鏡スコープのスコープ先端からレーザー光の出射を可能にするインターロック手段と、を備えたことを特徴としている。
【０００９】
即ち、内視鏡スコープが被検体に挿入されているときのみ、スコープ先端からレーザー光の出射を可能にし、これにより内視鏡スコープが被検体に挿入されていないときに、誤ってレーザー光が発光される危険を回避できるようにしている。
【００１０】
請求項２に示すように請求項１に記載の電子内視鏡システムにおいて、前記内視鏡スコープは、気腹装置により気腹された腹腔内に挿入される腹腔鏡スコープであり、前記検知手段は、前記腹腔鏡スコープに設けられた圧力検出手段、又は該腹腔鏡スコープの送気管に接続された気腹装置に設けられた圧力検出手段を含み、該圧力検出手段が大気圧よりも高い規定圧以上の圧力を検出すると、前記腹腔鏡スコープのスコープ先端が被検体に挿入されていると判定することを特徴としている。
【００１１】
気腹装置により正常に気腹された腹腔内に腹腔鏡スコープが挿入されると、前記圧力検出手段は、大気圧よりも高い腹腔内圧力を検出することになる。従って、前記圧力検出手段による検出結果によりスコープ先端が被検体に挿入されているか否かを判定することができる。
【００１２】
請求項３に示すように請求項１に記載の電子内視鏡システムにおいて、前記検知手段は、前記内視鏡スコープの少なくとも被検体内に挿入される挿入部に配設された光検出手段を含み、該光検出手段が規定値以下の光量を検出すると、前記内視鏡スコープのスコープ先端が被検体に挿入されていると判定することを特徴としている。
【００１３】
被検体の体内は、スコープ先端によって照明されている箇所を除いて暗いため、被検体内に挿入される挿入部に配設された光検出手段により検出される光量により、内視鏡スコープのスコープ先端が被検体に挿入されているか否かを判定することができる。
【００１４】
請求項４に示すように請求項３に記載の電子内視鏡システムにおいて、前記光検出手段は、前記内視鏡スコープのスコープ先端から出射される光が届かない位置に配置されていることを特徴としている。
【００１５】
請求項５に示すように請求項１から４のいずれかに記載の電子内視鏡システムにおいて、前記インターロック手段は、前記検知手段により前記内視鏡スコープのスコープ先端が被検体に挿入されていることが検知されたか否かに応じて、前記レーザー光源の電源をオン／オフすることを特徴としている。尚、前記レーザー光源の電源を、手動操作でオン／オフするための操作部を別途設けるようにしてもよいことは言うまでもない。
【００１６】
請求項６に示すように請求項１から５のいずれかに記載の電子内視鏡システムにおいて、前記レーザー光源は、被検体に投与された標識試薬を発光させるための励起光として近赤外域のレーザー光を発生し、前記内視鏡スコープは、前記レーザー光を受入し、スコープ先端から前記レーザー光を出射する導光手段と、前記レーザー光が照射された被検体を撮像する撮像手段とを有し、前記内視鏡スコープの撮像手段から出力される画像信号に基づいて近赤外域に対応する蛍光画像を生成してモニター装置に出力する画像処理手段を備えたことを特徴としている。
【００１７】
即ち、前記レーザー光は、被検体に投与された標識試薬を発光させるための励起光として使用され、前記内視鏡スコープ及び画像処理手段により、前記励起光によって発光した生体組織の撮影及び蛍光画像の生成が行われる。この蛍光画像により生体組織表面の下層に位置する血管等を観察することができ、特に内視鏡下手術に有効である。
【００１８】
請求項７に示すように請求項６に記載の電子内視鏡システムにおいて、可視光の波長域の照明光を発生する可視光源を備え、前記内視鏡スコープは、前記可視光源から発生された照明光を受入し、スコープ先端から被検体を照射するための照明光学系と、前記照明光が照射された被検体を撮像する撮像手段を有し、前記画像処理手段は、前記内視鏡スコープの撮像手段から出力される画像信号に基づいて可視光の波長域に対応する通常画像を生成してモニター装置に出力することを特徴としている。
【００１９】
この電子内視鏡システムによれば、上記蛍光画像とともに、可視光により照明された被検体の通常画像（生体組織表面の画像）を観察することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、蛍光画像の撮影のための励起光としてレーザー光を使用する電子内視鏡システムにおいて、内視鏡スコープが被検体に挿入されているときのみ、スコープ先端からレーザー光を出射させるようにしたため、内視鏡スコープが被検体に挿入されていないときに、誤ってレーザー光が発光される危険を回避することができ、内視鏡操作者、周囲の手術関係者及び患者の安全確保を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、添付図面に従って本発明に係る電子内視鏡システムの好ましい実施の形態について説明する。
【００２２】
＜電子内視鏡システムの外観＞
図１は本発明に係る電子内視鏡システムの実施の形態を示す外観図である。
【００２３】
図１に示すように、この電子内視鏡システム１０は、主として内視鏡スコープの一種である腹腔鏡スコープ１００と、プロセッサ２００と、光源装置３００と、モニター装置４００とから構成されている。尚、プロセッサ２００は、光源装置３００を内蔵するように構成されていてもよい。
【００２４】
腹腔鏡スコープ１００は、電気コネクタ１１０及びライトガイド（ＬＧ）コネクタ１２０を介してそれぞれプロセッサ２００及び光源装置３００に着脱自在に取り付けられるようになっている。腹腔鏡スコープ１００で撮像された被検体を示す画像は、プロセッサ２００によって適宜画像処理された後、モニター装置４００に出力され、ここで内視鏡操作者によって観察される。
【００２５】
図２は腹腔鏡スコープ１００を使用した腹腔鏡下手術の模式図である。腹腔鏡下手術では、腹壁に数カ所の穴を開け、トロッカー２０を介して腹腔鏡スコープ１００の挿入部先端１００Ａや、内視鏡手術に使用する電気メス３０、鉗子等の処置具を挿入するとともに、後述する気腹装置５００（図３）から気腹ガスを入れて腹壁を膨らませる。
【００２６】
内視鏡操作者は、腹腔鏡スコープ１００によって撮像した手術対象部位をモニター装置４００で観察しながら、処置具を操作して手術を進める。
【００２７】
＜電子内視鏡システムの内部構成＞
図３は電子内視鏡システム１０の内部構成を示すブロック図である。
【００２８】
［腹腔鏡スコープ］
腹腔鏡スコープ１００の挿入部先端１００Ａには、対物レンズ１３０、撮像素子（ＣＣＤ）１４０、照明レンズ１５０、及び圧力検出器１５２が配設されている。
【００２９】
対物レンズ１３０は、被検体をＣＣＤ１４０の受光面に結像させ、ＣＣＤ１４０は、受光面上に結像された被検体像を各受光素子によって電気信号に変換する。この実施の形態のＣＣＤ１４は、３原色の赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）のカラーフィルタが所定の配列（ベイヤー配列、ハニカム配列）で各画素ごとに配設されたカラーＣＣＤである。
【００３０】
また、腹腔鏡スコープ１００の内部には、ＣＣＤ１４０を駆動し、またＣＣＤ出力を取り出すための配線１６０が設けられるとともに、ライトガイド１７０が設けられている。
【００３１】
圧力検出器１５２は、気腹装置５００により気腹ガスが注入された腹腔内の圧力を検出するもので、その検出した圧力を示す圧力信号をプロセッサ２００に出力する。
【００３２】
ライトガイド１７０の一端１７０Ａは、ＬＧコネクタ１２０を介して光源装置３００に接続され、ライトガイド１７０他端１７０Ｂは、照明レンズ１５０に対面している。光源装置３００から発せられた光は、ライトガイド１７０を経由して照明レンズ１５０から出射され、対物レンズ１３０の視野範囲を照明する。
【００３３】
［プロセッサ］
プロセッサ２００は、主として中央処理装置（ＣＰＵ）２１０、アナログ・フロント・エンド（ＡＦＥ）２２０、画像入力コントローラ２２２、通常画像処理部２２４、蛍光画像処理部２２６、画像合成部２３０、ＣＣＤドライバ２４０、タイミングジェネレータ（ＴＧ）２４２、キャラクタジェネレータ（ＣＧ）２４４、メモリ２４６、ビデオ出力部２４８、及び操作部２５０から構成されている。
【００３４】
ＣＰＵ２１０は、プログラムＲＯＭを内蔵しており、このプログラムＲＯＭにはＣＰＵ２１０が実行する制御プログラムのほか、制御に必要な各種データ等が記録されている。ＣＰＵ２１０は、操作部２５０からの撮影の指示等の指示入力に基づきプログラムＲＯＭに記録された制御プログラムをメモリ２４６に読み出し、逐次実行することにより各部を制御する。尚、メモリ２４６は、プログラムの実行処理領域として利用されるほか、画像データ等の一時記憶領域、各種作業領域として利用される。
【００３５】
腹腔鏡スコープ１００内のＣＣＤ１４０は、ＴＧ２４２からＣＣＤドライバ２４０を介して供給される垂直転送クロック及び水平転送クロックに同期して、各画素に蓄積された電荷を１ラインずつシリアルな画像信号として出力する。ＣＰＵ２１０は、ＴＧ２４２を制御して、ＣＣＤ１４０の駆動を制御する。
【００３６】
操作部２５０は、電源スイッチ、撮影の開始及び終了を指示するスイッチ、送気／送水を指示するスイッチ等を有している。
【００３７】
ＣＣＤ１４０から出力される画像信号は、アナログ信号であり、このアナログの画像信号は、ＡＦＥ２２０に取り込まれる。ＡＦＥ２２０は、相関二重サンプリング回路（ＣＤＳ）、及び自動ゲインコントロール回路（ＡＧＣ）、及びＡＤ変換器（ＡＤＣ）を含んで構成されている。ＣＤＳは、画像信号に含まれるノイズの除去を行い、ＡＧＣは、ノイズ除去された画像信号を所定のゲインで増幅し、ＡＤＣは、アナログの画像信号を所定ビットの階調幅を持ったデジタルの画像信号に変換する。
【００３８】
画像入力コントローラ２２２は、所定容量のラインバッファを内蔵しており、ＡＦＥ２２０から出力された１フレーム分の画像信号を蓄積する。この画像入力コントローラ２２２に蓄積された１フレーム分の画像信号は、バス２５６を介してメモリ２４６に格納される。
【００３９】
バス２５６には、上記ＣＰＵ２１０、メモリ２４６、画像入力コントローラ２２２のほか、通常画像処理部２２４、蛍光画像処理部２２６、画像合成部２３０、ビデオ出力部２４８等が接続されており、これらはバス２５６を介して互いに情報を送受信できるようになっている。
【００４０】
メモリ２４６に格納された１フレーム分の画像信号は、通常画像処理部２２４又は蛍光画像処理部２２６に取り込まれ、それぞれ必要な画像処理が施される。通常画像処理部２２４、及び蛍光画像処理部２２６によって処理された画像は、画像合成部２３０によって合成される。尚、通常画像処理部２２４、蛍光画像処理部２２６、及び画像合成部２３０の詳細については後述する。
【００４１】
画像合成部２３０によって合成された合成画像は、ビデオ出力部２４８によってモニター装置４００用の映像信号に変換され、モニター装置４００に出力される。
【００４２】
［光源装置］
光源装置３００は、主として白色光を発生する可視光源３１０、特定の波長域（近赤外域）のレーザー光を発生するレーザー光源３１２、回転フィルタ３２０、絞り３３０、集光レンズ３４０、ハーフミラー３４２、反射ミラー３４４、モータ駆動回路３５０、モータ３６０、及び自動光量調整回路（ＡＬＣ）３７０から構成されており、可視光とレーザー光とを交互にライトガイド１７０に入射させる機能を備えている。
【００４３】
可視光源３１０としては、例えばハロゲンランプを使用することができる。ハロゲンランプから発せられる白色光は、４００ｎｍ〜１８００ｎｍの波長域を有している。回転フィルタ３２０は、その回転位置に応じて可視光のみを透過させる。
【００４４】
図４は回転フィルタ３２０の平面図である。同図に示すように、回転フィルタ３２０には、赤外カットフィルタ３２２が設けられており、回転フィルタ３２０は、赤外カットフィルタ３２２が光源３１０の前面に位置する場合には、可視光（４００ｎｍ〜７００ｎｍ）のみを透過させる。
【００４５】
モータ駆動回路３５０は、モータ３６０に駆動信号を出力し、回転フィルタ３２０を３０回／秒の速度で回転させるとともに、ＴＧ２４２からの垂直同期信号に同期して１８０°の範囲の赤外カットフィルタ３２２と、１８０°の範囲の遮光部とが切り替わるように位相を制御している。
【００４６】
回転フィルタ３２０を透過した可視光は、絞り３３０、集光レンズ３４０、及びハーフミラー３４２を介してライトガイド１７０の一端１７０Ａの端面に導かれる。
【００４７】
レーザー光源３１２としては、８００ｎｍ付近の近赤外域のレーザー光（例えば、数ミリワットから数十ミリワット（ｍＷ））を発光する半導体レーザーを使用することができる。このレーザー光は、反射ミラー５２０及びハーフミラー５３０を介してライトガイド１７０の一端１７０Ａの端面に入射する。
【００４８】
レーザー光源３１２は、ＴＧ２４２からの垂直同期信号に同期して間欠的にレーザー光を発光するように制御される。即ち、レーザー光源３１２の発光期間は、可視光源３１０から発光された白色光が回転フィルタ３２０によって遮光される遮光期間に同期するように制御される。
【００４９】
また、レーザー光源３１２の電源は、プロセッサ２００のＣＰＵ２１０からの指令によりオン／オフできるように構成されている。尚、レーザー光源３１２の電源のオン／オフ制御の詳細については後述する。また、光源装置３００には図示しない操作部が設けられており、この操作部により光源装置３００のレーザー光源３１２の電源、メイン電源等をオン／オフできるようになっている。
【００５０】
ＡＬＣ３７０は、ＣＰＵ２１０から加えられる撮影画像の明るさ情報に基づいて絞り３３０を制御し、撮影画像が一定の明るさに維持されるようにライトガイド１７０に入射させる光量を調整する。これにより、ハレーション等が生じないようにしている。
【００５１】
上記構成の光源装置３００により可視光をライトガイド１７０に入射させると、腹腔鏡スコープ１００では、カラー画像（通常画像）を撮影することができ、レーザー光（励起光）をライトガイド１７０に入射させると、腹腔鏡スコープ１００では、レーザー光によって蛍光発光する生体組織の蛍光画像を撮影することができる。
【００５２】
尚、可視光源３１０として、白色発光ダイオードを使用することができ、この白色発光ダイオードをＯＮ／ＯＦＦ制御することより、回転フィルタ３２０等を省略することができる。
【００５３】
［気腹装置］
気腹装置５００は、炭酸ガス等の気腹ガスが充填されているボンベを備え、図２に示したトロッカー２０や気腹用トロッカー（図示せず）に気腹チューブを介して気腹ガスを腹腔内に注入できるようになっている。
【００５４】
また、気腹装置５００は、腹腔内圧力を検出するめの圧力検出器５０２を備えており、予め設定した腹腔内圧を維持するように気腹ガスの注入及び排出を制御する。また、圧力検出器１５２は、その検出した圧力を示す圧力信号をプロセッサ２００に出力する。
【００５５】
［血管画像を含む蛍光画像の取得方法］
光を使って生体組織内の情報を得るためには、生体組織が吸収する波長域の光を避ける必要がある。図５に示すように７００ｎｍ以下の可視光の波長域では、ヘモグロビンの吸収があり、１０００ｎｍ以上の波長域では、水の吸収があるため、この波長域の光は使用できない。７００ｎｍ〜１０００ｎｍの波長域（近赤外域）の光は、生体組織を比較的よく透過するため、「生体の分光学的窓」と呼ばれている。即ち、前述した近赤外域の励起光は、生体組織を比較的よく透過する光である。
【００５６】
生体組織の内部の血管を観察するために、被検体に標識試薬を投与するとともに、レーザー光（近赤外域の励起光）を照射して血管画像を含む蛍光画像を撮影する。尚、標識試薬としては、励起光波長７８５ｎｍ及び蛍光波長８０５ｎｍの蛍光試薬ＩＣＧ（インドシアニングリーン）、励起光波長７４７ｎｍ及び蛍光波長７７６ｎｍの蛍光試薬Ｃｙ７を用いることができる。
【００５７】
＜第１の実施の形態＞
この実施の形態では、通常画像と蛍光画像とを交互に撮影する。蛍光画像を撮影する場合には、前述したように生体組織にレーザー光を照射する。
【００５８】
図６は本発明に係る電子内視鏡システム１０の処理内容の第１の実施の形態を示すフローチャートである。
【００５９】
まず、被検体の静脈から標識試薬を投与する（ステップＳ１０）。尚、標識試薬は、体内で代謝・排泄されてしまうため、血中濃度を一定に保つように標識試薬を投与する必要がある。
【００６０】
また、気腹装置５００により腹腔内に気腹ガスを注入し、腹壁を膨らませる気腹制御を行う（ステップＳ１２）。尚、気腹制御では、腹腔内圧力が予め設定した設定値に維持されるように制御する。
【００６１】
続いて、プロセッサ２００内のＣＰＵ２１０は、腹腔鏡スコープ１００の挿入部先端１００Ａに配設された圧力検出器１５２により検出された検出圧力を入力し（ステップＳ１４）、この入力した検出圧力が規定圧以上か否かを判別する（ステップＳ１６）。
【００６２】
前記規定圧としては、大気圧よりも所定の圧力だけ高い値であって、予め腹腔内圧として設定された圧力（例えば１０ｍｍＨｇ）よりも低い範囲内で適宜の圧力を規定することができる。
【００６３】
ＣＰＵ２１０は、圧力検出器１５２による検出圧力が規定値以上の場合（「ｙｅｓ」の場合）、腹腔鏡スコープ１００のスコープ先端が被検体に挿入されていると判定する。これは、気腹装置５００により正常に気腹された腹腔内に腹腔鏡スコープ１００が挿入されると、圧力検出器１５２は、大気圧よりも高い腹腔内圧力を検出することになるからである。そして、この場合には、レーザー光源３１２をオンにする（ステップＳ１８）。
【００６４】
一方、圧力検出器１５２による検出圧力が規定値未満の場合（「ｎｏ」の場合）、腹腔鏡スコープ１００のスコープ先端が被検体に挿入されていない判定し、レーザー光源３１２をオフにする（ステップＳ２０）。
【００６５】
これにより、腹腔鏡スコープ１００が被検体に挿入されているときのみ、スコープ先端からレーザー光の出射を可能にし、腹腔鏡スコープ１００が被検体に挿入されていないときに、誤ってレーザー光が発光される危険を回避できるようにしている。
【００６６】
続いて、通常画像と蛍光画像とを、１／６０秒の周期の垂直同期信号（ＶＤ信号）に同期して１フレーム毎に交互に撮影する（ステップＳ２２）。即ち、光源装置３００から可視光とレーザー光とを交互に発光させ、ライトガイド１７０及び照明レンズ１５０を介して被検体を照射する。これにより、ＣＣＤ１４０により通常画像の露光（撮影）と蛍光画像の露光（撮影）とが交互に行われる。
【００６７】
通常画像の撮影時にＣＣＤ１４０から読み出された画像信号（通常画像）は、図３に示した通常画像処理部２２４にて通常画像処理が行われる（ステップＳ２４）。通常画像処理部２２４は、リニアマトリクス回路、ホワイトバランス補正回路、ガンマ補正回路、及び同時化回路等を含み、これらの回路によって入力するＲ、Ｇ、Ｂの画像信号の信号処理を行い、通常画像の画像信号を生成する。
【００６８】
一方、蛍光画像の撮影時にＣＣＤ１４０から読み出された画像信号（蛍光画像）は、図３に示した蛍光画像処理部２２６にて蛍光画像処理が行われる（ステップＳ２６）。蛍光画像処理部２２６は、まずガンマ補正回路、同時化回路等により入力するＲ、Ｇ、Ｂの画像信号の信号処理を行い、同時化回路での同時化処理後のＲ、Ｇ、Ｂの画像信号から輝度信号（濃度情報のみをもつ蛍光画像を示す画像信号）を生成する。
【００６９】
上記のようにして生成された通常画像と蛍光画像とは、画像合成部２３０により合成される。合成方法としては、１画面に通常画像と蛍光画像とが並ぶように合成する方法、通常画像上に蛍光画像を重畳するように合成する方法が考えられる。尚、後者の場合には、蛍光画像から血管等の必要部分のみに画素値を与え、他の部分には透明の属性を付与する必要がある。これによれば、通常画像上に血管の画像のみを貼り付け合成することができ、血管がない部分は通常画像が見えるように合成することができる。
【００７０】
上記のようにして画像合成部２３０にて合成された合成画像は、ビデオ出力部２４８を介してモニター装置４００に出力され、モニター装置４００に表示される（ステップＳ３０）。
【００７１】
次に、操作部２５０からの手術終了の指示入力の有無に基づいて手術が終了したか否かを判別し、手術が終了していない場合にはステップＳ１０に遷移し、手術が終了した場合には、本処理を終了する（ステップＳ３２）。
【００７２】
尚、ＣＰＵ２１０は、レーザー光源３１２をオフさせる場合には、ステップＳ２６による蛍光画像処理、及びステップＳ２８の画像合成処理を省略するようにしてもよい。
【００７３】
また、この実施の形態では、ＣＰＵ２１０は、腹腔鏡スコープ１００に配設された圧力検出器１５２が検出した検出圧力を入力し、その検出圧力に基づいてスコープ先端が被検体に挿入されているか否か判別するようにしたが、気腹装置５００に設けられた圧力検出器５０２の検出圧力に基づいてスコープ先端が被検体に挿入されているか否か判別するようにしてもよい。この場合には、腹腔鏡スコープ１００に設けられた送気管（送水管）と気腹装置５００とをチューブ等により連結し、圧力検出器５０２は、腹腔鏡スコープ１００を介して腹腔内圧を検出するようにする。
【００７４】
＜第２の実施の形態＞
上記第１の実施の形態では、腹腔鏡スコープ１００の挿入部先端１００Ａに圧力検出器１５２を配設するようにしたが、第２の実施の形態は、圧力検出器１５２の代わりに、図２に示すように光検出器６００を配設するようにしている。その他の構成は、第１の実施の形態と同様である。
【００７５】
即ち、腹腔鏡スコープ１００の被検体内に挿入される挿入部に、その周囲光を検出することができる光検出器６００を配設する。光検出器６００を配置する位置としては、スコープ先端から出射される光が届かない位置にする。図２に示す例では、光検出器６００は、トロッカー２０の略中央に対応する位置に配設されている。
【００７６】
トロッカー２０内には周囲光が入射しないため、腹腔鏡スコープ１００がトロッカー２０（被検体）に挿入されている場合には、光検出器６００は光を検出することができない。従って、光検出器６００が予め設定した規定値以下の光量を検出している場合には、スコープ先端が被検体に挿入されていると判定することができ、規定値を越える光量を検出している場合は、スコープ先端が被検体に挿入されておらず、室内等の照明光（周囲光）を検出していると判定することができる。
【００７７】
ＣＰＵ２１０は、光検出器６００から入力する検出光量を示す検出信号に基づいて検出光量が規定値以下か否かを判別し、規定値以下の場合には、腹腔鏡スコープ１００のスコープ先端が被検体に挿入されていると判定し、レーザー光源３１２をオンにし、一方、規定値を越える場合には、腹腔鏡スコープ１００のスコープ先端が被検体に挿入されていないと判定し、レーザー光源３１２をオフにする。
【００７８】
＜第２の実施の形態の変形例＞
第２の実施の形態では、腹腔鏡スコープ１００に光検出器６００を配設するようにしたが、第２の実施の形態の変形例では、図７に示すように上部消化管内視鏡スコープ１０２に光検出器６０２を配設するようにしている。
【００７９】
この光検出器６０２を配置する位置としては、第２の実施の形態と同様にスコープ先端から出射される光が届かない位置にする。図７に示す例では、上部消化管内視鏡スコープ１０２のスコープ先端が胃部を観察する位置にある場合に、光検出器６０２は、上部消化管内視鏡スコープ１０２の食道に対応する位置に配置する。即ち、胃部の観察時の照明光は、食道には届かないため、上部消化管内視鏡スコープ１０２のスコープ先端が被検体に挿入されている場合には、光検出器６０２は光を検出せず、光検出器６０２の検出光量は規定値以下になる。
【００８０】
［その他］
本発明では、スコープ先端が被検体に挿入されているか否かに応じてレーザー光源の電源をオン／オフにするようにしたが、一定時間以上継続してスコープ先端が被検体に挿入されていることが検知されたときのみレーザー光源の電源をオンにし、スコープ先端が被検体に挿入されていないことが検知された場合には、直ちにレーザー光源の電源をオフにすることが好ましい。
【００８１】
この実施の形態では、スコープ先端が被検体に挿入されていないことが検知されると、レーザー光源の電源をオフにするようにしたが、電源をオフする代わりに、光源装置からレーザー光が出射されないようにメカシャッタ等により遮断するインターロック手段を設けるようにしてもよい。
【００８２】
また、この実施の形態の電子内視鏡システム１０は、光源装置３００から可視光とレーザー光とを交互に腹腔鏡スコープ１００のライトガイド１７０に入射させるとともに、１つのＣＣＤ１４０を有する腹腔鏡スコープ１００により通常画像と蛍光画像とを時分割で交互に撮影するようにしたが、これに限らず、光源装置から可視光とレーザー光とを２本のライトガイドに別々に連続的に入射させ、２つのＣＣＤを有する腹腔鏡スコープにより通常画像と蛍光画像とを同時に撮影するようにしてもよい。
【００８３】
図８に２つのＣＣＤを有する腹腔鏡スコープのスコープ先端の一例を示す。この腹腔鏡スコープ１００の先端部は、対物レンズ１３２、ダイクロイック・プリズム１３４、低域カットフィルタ１３６、及びＣＣＤ１４２、１４４を備えている。
【００８４】
可視光とレーザー光とが混合された被検体からの反射光は、対物レンズ１３２を介してダイクロイック・プリズム１３４に入射する。ダイクロイック・プリズム１３４は、波長８１０ｎｍ以上の光を透過し、波長８１０ｎｍ以下の光（レーザー光）を直角方向に反射し、低域カットフィルタ１３６は、波長７００ｎｍ以下の光をカットする。
【００８５】
これによりＣＣＤ１４２は可視光により照明された被検体像を光電変換してＣＣＤ出力１を出力し、ＣＣＤ１４４はレーザー光により照明された被検体像を光電変換してＣＣＤ出力２を出力する。これらのＣＣＤ出力１、ＣＣＤ出力２を画像処理することにより通常画像と蛍光画像とを同時に取得することができる。
【００８６】
また、上記ＣＣＤ１４２、１４４等の撮像部は、腹腔鏡スコープの後端部に設け、リレーレズ等によって被検体像を導く方式の腹腔鏡スコープでもよい。
【００８７】
更に、この実施の形態では、腹腔鏡スコープ、上部消化管内視鏡スコープを使用する場合について説明したが、本発明は、これに限らず、各種の内視鏡スコープ（小腸内視鏡、大腸内視鏡、胸腔鏡、喉頭内視鏡、気管支鏡、膀胱鏡、胆道鏡、関節鏡等）に適用でき、要は、蛍光画像を撮影するためにレーザー光を発生するものであれば、如何なるものにも適用できる。
【００８８】
本発明は、以上の例には限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変形を行ってもよいことは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】図１は本発明に係る電子内視鏡システムの実施の形態を示す外観図である。
【図２】図２は腹腔鏡スコープを使用した腹腔鏡下手術の模式図である。
【図３】図３は電子内視鏡システムの内部構成を示すブロック図である。
【図４】図４は回転フィルタの平面図である。
【図５】図５は光の波長と生体組織の光吸収率との関係を示すグラフである。
【図６】図６は本発明に係る電子内視鏡システムの処理内容の第１の実施の形態を示すフローチャートである。
【図７】図７は本発明に係る電子内視鏡システムの第２の実施の形態の変形例を説明するために使用した図である。
【図８】図８は本発明が適用される腹腔鏡スコープの他の例を示す要部構成図である。
【符号の説明】
【００９０】
１０…電子内視鏡システム、２０…トロッカー、３０…電気メス、１００…腹腔鏡スコープ、１０２…上部消化管内視鏡スコープ、１４０、１４２、１４４…ＣＣＤ、１５２、５０２…圧力検出器、１７０…ライトガイド、２００…プロセッサ、２１０…中央処理装置（ＣＰＵ）、２２４…通常画像処理部、２２６…蛍光画像処理部、３００…光源装置、３１０…可視光源、３１２…レーザー光源、３２０…回転フィルタ、４００…モニター装置、５００…気腹装置、６００、６０２…光検出器
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザー光源と、該レーザー光源から発生したレーザー光をスコープ先端から出射する内視鏡スコープとを有する電子内視鏡システムであって、
前記内視鏡スコープのスコープ先端が被検体に挿入されていることを検知する検知手段と、
前記検知手段により前記内視鏡スコープのスコープ先端が被検体に挿入されていることが検知されているときのみ、前記内視鏡スコープのスコープ先端からレーザー光の出射を可能にするインターロック手段と、
を備えたことを特徴とする電子内視鏡システム。
【請求項２】
前記内視鏡スコープは、気腹装置により気腹された腹腔内に挿入される腹腔鏡スコープであり、
前記検知手段は、前記腹腔鏡スコープに設けられた圧力検出手段、又は該腹腔鏡スコープの送気管に接続された気腹装置に設けられた圧力検出手段を含み、該圧力検出手段が大気圧よりも高い規定圧以上の圧力を検出すると、前記腹腔鏡スコープのスコープ先端が被検体に挿入されていると判定することを特徴とする請求項１に記載の電子内視鏡システム。
【請求項３】
前記検知手段は、前記内視鏡スコープの少なくとも被検体内に挿入される挿入部に配設された光検出手段を含み、該光検出手段が規定値以下の光量を検出すると、前記内視鏡スコープのスコープ先端が被検体に挿入されていると判定することを特徴とする請求項１に記載の電子内視鏡システム。
【請求項４】
前記光検出手段は、前記内視鏡スコープのスコープ先端から出射される光が届かない位置に配置されていることを特徴とする請求項３に記載の電子内視鏡システム。
【請求項５】
前記インターロック手段は、前記検知手段により前記内視鏡スコープのスコープ先端が被検体に挿入されていることが検知されたか否かに応じて、前記レーザー光源の電源をオン／オフすることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の電子内視鏡システム。
【請求項６】
前記レーザー光源は、被検体に投与された標識試薬を発光させるための励起光として近赤外域のレーザー光を発生し、
前記内視鏡スコープは、前記レーザー光を受入し、スコープ先端から前記レーザー光を出射する導光手段と、前記レーザー光が照射された被検体を撮像する撮像手段とを有し、
前記内視鏡スコープの撮像手段から出力される画像信号に基づいて近赤外域に対応する蛍光画像を生成してモニター装置に出力する画像処理手段を備えたことを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の電子内視鏡システム。
【請求項７】
可視光の波長域の照明光を発生する可視光源を備え、
前記内視鏡スコープは、前記可視光源から発生された照明光を受入し、スコープ先端から被検体を照射するための照明光学系と、前記照明光が照射された被検体を撮像する撮像手段を有し、
前記画像処理手段は、前記内視鏡スコープの撮像手段から出力される画像信号に基づいて可視光の波長域に対応する通常画像を生成してモニター装置に出力することを特徴とする請求項６に記載の電子内視鏡システム。
【請求項１】
レーザー光源と、該レーザー光源から発生したレーザー光をスコープ先端から出射する内視鏡スコープとを有する電子内視鏡システムであって、
前記内視鏡スコープのスコープ先端が被検体に挿入されていることを検知する検知手段と、
前記検知手段により前記内視鏡スコープのスコープ先端が被検体に挿入されていることが検知されているときのみ、前記内視鏡スコープのスコープ先端からレーザー光の出射を可能にするインターロック手段と、
を備えたことを特徴とする電子内視鏡システム。
【請求項２】
前記内視鏡スコープは、気腹装置により気腹された腹腔内に挿入される腹腔鏡スコープであり、
前記検知手段は、前記腹腔鏡スコープに設けられた圧力検出手段、又は該腹腔鏡スコープの送気管に接続された気腹装置に設けられた圧力検出手段を含み、該圧力検出手段が大気圧よりも高い規定圧以上の圧力を検出すると、前記腹腔鏡スコープのスコープ先端が被検体に挿入されていると判定することを特徴とする請求項１に記載の電子内視鏡システム。
【請求項３】
前記検知手段は、前記内視鏡スコープの少なくとも被検体内に挿入される挿入部に配設された光検出手段を含み、該光検出手段が規定値以下の光量を検出すると、前記内視鏡スコープのスコープ先端が被検体に挿入されていると判定することを特徴とする請求項１に記載の電子内視鏡システム。
【請求項４】
前記光検出手段は、前記内視鏡スコープのスコープ先端から出射される光が届かない位置に配置されていることを特徴とする請求項３に記載の電子内視鏡システム。
【請求項５】
前記インターロック手段は、前記検知手段により前記内視鏡スコープのスコープ先端が被検体に挿入されていることが検知されたか否かに応じて、前記レーザー光源の電源をオン／オフすることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の電子内視鏡システム。
【請求項６】
前記レーザー光源は、被検体に投与された標識試薬を発光させるための励起光として近赤外域のレーザー光を発生し、
前記内視鏡スコープは、前記レーザー光を受入し、スコープ先端から前記レーザー光を出射する導光手段と、前記レーザー光が照射された被検体を撮像する撮像手段とを有し、
前記内視鏡スコープの撮像手段から出力される画像信号に基づいて近赤外域に対応する蛍光画像を生成してモニター装置に出力する画像処理手段を備えたことを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の電子内視鏡システム。
【請求項７】
可視光の波長域の照明光を発生する可視光源を備え、
前記内視鏡スコープは、前記可視光源から発生された照明光を受入し、スコープ先端から被検体を照射するための照明光学系と、前記照明光が照射された被検体を撮像する撮像手段を有し、
前記画像処理手段は、前記内視鏡スコープの撮像手段から出力される画像信号に基づいて可視光の波長域に対応する通常画像を生成してモニター装置に出力することを特徴とする請求項６に記載の電子内視鏡システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１０−８２０４１（Ｐ２０１０−８２０４１Ａ）
【公開日】平成２２年４月１５日（２０１０．４．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２５２３４４（Ｐ２００８−２５２３４４）
【出願日】平成２０年９月３０日（２００８．９．３０）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年４月１５日（２０１０．４．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年９月３０日（２００８．９．３０）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
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