ＰＤＴ用医療装置システム、電子内視鏡システム、手術用顕微鏡システム、及び治療光照射分布制御方法
【課題】光感受性物質の濃度分布に応じて、適切な光量で治療光を照射する。
【解決手段】光感受性物質が蓄積された体腔内の腫瘍患部に対して、ＰＤＤ用光源３１から励起光Ｌｄを照射する。この励起光Ｌｄの照射により、腫瘍患部から蛍光光ＦＬが発生する。蛍光光ＦＬを含む体腔内からの光をＣＣＤ４４で撮像する。ＣＣＤ４４で得られた撮像信号に基づいて、蛍光光画像を生成する。濃度分布特定部５５ａは、蛍光光画像から腫瘍患部に蓄積した光感受性物質の濃度分布を特定する。照射分布制御部５４ａは、光感受性物質の濃度分布に基づき、治療光Ｌｔの照射分布を制御する。この照射分布の制御により、光感受性物質の濃度が高い部分には光量の大きい治療光Ｌｔが、光感受性物質の濃度が低い部分には光量の小さい治療光Ｌｔが照射される。
【解決手段】光感受性物質が蓄積された体腔内の腫瘍患部に対して、ＰＤＤ用光源３１から励起光Ｌｄを照射する。この励起光Ｌｄの照射により、腫瘍患部から蛍光光ＦＬが発生する。蛍光光ＦＬを含む体腔内からの光をＣＣＤ４４で撮像する。ＣＣＤ４４で得られた撮像信号に基づいて、蛍光光画像を生成する。濃度分布特定部５５ａは、蛍光光画像から腫瘍患部に蓄積した光感受性物質の濃度分布を特定する。照射分布制御部５４ａは、光感受性物質の濃度分布に基づき、治療光Ｌｔの照射分布を制御する。この照射分布の制御により、光感受性物質の濃度が高い部分には光量の大きい治療光Ｌｔが、光感受性物質の濃度が低い部分には光量の小さい治療光Ｌｔが照射される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＰＤＴ用医療装置システム、電子内視鏡システム、手術用顕微鏡システム、及び治療光照射分布制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の医療分野では、電子内視鏡を用いた診断や治療が数多く行なわれている。電子内視鏡は、被検者の体腔内に挿入される細長の挿入部を備えており、この挿入部の先端にはＣＣＤなどの撮像装置が内蔵されている。また、電子内視鏡は白色光などの広帯域光を発する光源装置に接続されており、光源装置からの広帯域光は、挿入部の先端から体腔内部に対して照射される。このように体腔内部に光が照射された状態で、体腔内の被写体組織が、挿入部の先端部の撮像素子によって撮像される。撮像により得られた画像は、電子内視鏡に接続されたプロセッサ装置で各種処理が施された後、モニタに表示される。
【０００３】
また、患者の体腔内壁にできた腫瘍患部などはモニタの画像から把握しにくい場合があることから、近年では、ＰＤＤ（Photo Dynamic Diagnosis：光線力学的診断）と呼ばれる診断方法を用いることによって腫瘍患部から蛍光光を発生させて、腫瘍患部の位置、大きさ、範囲を容易に把握できるようにしている。このＰＤＤによれば、診断を始める前に、ヘマトポルフィリン誘導体などの光感受性物質を患者に投与することによって、腫瘍患部に光感受性物質を蓄積させている。そして、診断時には、電子内視鏡の先端部を体腔内に挿入し、その先端部から腫瘍患部に対して特定波長の励起光を照射する。これにより、励起光が照射された腫瘍患部からは、蛍光光が発せられる。
【０００４】
そして、術者がＰＤＤにより腫瘍患部の位置等を把握した後は、ＰＤＴ（Photo Dynamic Therapy：光線力学的治療）と呼ばれる治療方法を使って、腫瘍患部を消滅させている。このＰＤＴでは、励起光とは波長が異なる特定波長の治療光を電子内視鏡の先端部から腫瘍患部に照射している。この治療光を照射することで、腫瘍患部に蓄積している光感受性物質から活性酸素が生成される。この活性酸素による殺細胞作用によって、腫瘍患部は消滅する。
【０００５】
治療光は、光感受性物質から活性酸素を生成させるものであるため、非常に光量が大きい。したがって、治療光の照射により腫瘍患部が消滅しつつある場合には、そのまま光量が大きい治療光を当て続けると、正常な部分を傷つけてしまうおそれがある。そのため、治療光を照射する際には、治療状況に応じて、照射する治療光の光量を制御する必要がある。これに対して、特許文献１では、治療光の光量を測定する光量センサを電子内視鏡の先端部に取り付け、その光量センサの出力に基づいて治療光の光量を制御することで、適切な光量の治療光が腫瘍患部に当たるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−２２６５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ＰＤＴでは、治療光の照射によって、光感受性物質の濃度は時間とともに変化する。したがって、治療光の照射開始時点では、光感受性物質の濃度が高い部分であっても、治療光がその部分に集中的に照射されることで、光感受性物質の濃度は徐々に低下する。このように濃度が低下した部分に対して、照射開始時点と同じ光量の治療光を当て続けると、正常な部分までも傷つけてしまうおそれがある。また、治療光の照射開始時点で、光感受性物質の濃度が高い部分に、光量が小さい治療光しか照射されない場合には、腫瘍患部を消滅させるまでに相当な時間がかかってしまう。
【０００８】
これに対して、特許文献１の発明の適用が考えられるが、この特許文献１の発明は、体腔内で反射した治療光の光量に基づいて、新たに体腔内に照射する治療光の光量を制御するものであり、光感受性物質の濃度分布に応じて、治療光の光量を制御するものでないため、上記問題を解決することはできない。
【０００９】
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、光感受性物質が蓄積した腫瘍患部に対して治療光を照射する際、光感受性物質の濃度分布に応じて、適切な光量で治療光を照射することができるＰＤＴ用医療装置システム、電子内視鏡システム、手術用顕微鏡システム、及び治療光照射分布制御方法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】
【００１０】
本発明のＰＤＴ用医療装置システムは、光感受性物質が蓄積された患者の腫瘍患部から蛍光光を発生させるための励起光を発するＰＤＤ用光源と、前記腫瘍患部を消滅させるための治療光を発するＰＤＴ用光源と、励起光または治療光を前記腫瘍患部に対して照射する照射手段と、前記腫瘍患部からの光を受光して生成される撮像信号に基づき、画像を生成する画像生成手段と、励起光を照射した時に得られる蛍光光画像から、前記腫瘍患部に蓄積した光感受性物質の濃度分布を特定する濃度分布特定部と、前記腫瘍患部における光感受性物質の濃度分布に基づき、前記治療光の照射分布を制御する照射分布制御部とを備えることを特徴とする。
【００１１】
前記照射分布制御部は、前記腫瘍患部のうち光感受性物質の濃度が高い部分には、光量の大きい治療光を照射し、光感受性物質の濃度が低い部分には、光量の小さい治療光を照射することが好ましい。波長が青色領域から赤色領域にわたる広帯域光を発する広帯域光源と、前記腫瘍患部に対して照射する光を、前記広帯域光、前記励起光、前記治療光の順で切り替える照射光切替部とを備えることが好ましい。
【００１２】
前記光感受性物質はフォトフィリンであり、前記治療光は中心波長が６３０ｎｍであり、前記励起光は中心波長が４０５ｎｍであり、前記蛍光光は６６０ｎｍにピークを１つ有することが好ましい。
【００１３】
本発明の電子内視鏡システムは、光感受性物質が蓄積された体腔内の腫瘍患部から蛍光光を発生させるための励起光を発するＰＤＤ用光源と、前記腫瘍患部を消滅させるための治療光を発するＰＤＴ用光源とを有する光源装置と、前記腫瘍患部を含む体腔内に対して励起光または治療光を照射する照射手段と、前記腫瘍患部からの光を受光して撮像信号を出力する撮像素子とを有する電子内視鏡と、撮像信号に基づいて画像を生成する画像生成手段と、励起光を照射した時に得られる蛍光光画像から、前記腫瘍患部に蓄積した光感受性物質の濃度分布を特定する濃度分布特定部とを有するプロセッサ装置とを備え、前記電子内視鏡は、前記腫瘍患部における光感受性物質の濃度分布に基づき、前記治療光の照射分布を制御する照射分布制御部を備えることを特徴とする。
【００１４】
本発明の手術用顕微鏡システムは、手術部位のうち光感受性物質が蓄積された腫瘍患部から蛍光光を発生させるための励起光を発するＰＤＤ用光源と、前記腫瘍患部を消滅させるための治療光を発するＰＤＴ用光源とを有する光源装置と、前記腫瘍患部を含む手術部位に対して励起光または治療光を照射する照射手段と、前記腫瘍患部からの光を受光して撮像信号を出力する撮像素子と、撮像信号に基づいて画像を生成する画像生成手段と、励起光を照射した時に得られる蛍光光画像から、前記腫瘍患部に蓄積した光感受性物質の濃度分布を特定する濃度分布特定部とを有する手術用顕微鏡とを備え、前記手術用顕微鏡は、前記腫瘍患部における光感受性物質の濃度分布に基づき、前記治療光の照射分布を制御する照射分布制御部を備えることを特徴とする。
【００１５】
本発明の治療光照射分布制御方法は、光感受性物質が蓄積された患者の腫瘍患部から蛍光光を発生させるための励起光を前記腫瘍患部に対して照射したときに、前記腫瘍患部からの光を撮像素子で受光し、撮像素子から出力される撮像信号に基づき、蛍光光画像を生成し、蛍光光画像から前記腫瘍患部に蓄積した光感受性物質の濃度分布を特定し、前記腫瘍患部を消滅させるための治療光を腫瘍患部に対して照射する際に、前記腫瘍患部における光感受性物質の濃度分布に基づき、治療光の照射分布を制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、励起光の照射により腫瘍患部から蛍光光が発せられたときに得られる蛍光光画像から、腫瘍患部に蓄積した光感受性物質の濃度分布を特定し、その特定した腫瘍患部の光感受性物質の濃度分布に基づき、治療光の照射分布を制御していることから、腫瘍患部の光感受性物質の濃度分布に応じて、適切な光量で治療光を照射することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の電子内視鏡システムの外観図である。
【図２】電子内視鏡システムの電気的構成を示すブロック図である。
【図３】励起光Ｌｄ、治療光Ｌｔ、蛍光光ＦＬの強度を示すグラフである。
【図４】Ｒ１画素、Ｒ２画素、Ｇ画素、Ｂ画素を１つの画素群とするＣＣＤの撮像面を説明するための説明図である。
【図５】（Ａ）はＲ１画素の分光透過率を、（Ｂ）はＲ２画素の分光透過率を、（Ｃ）はＧ画素の分光透過率を、（Ｄ）はＢ画素の分光透過率を示すグラフである。
【図６】本発明の作用を示すフローチャートである。
【図７】（Ａ）は通常光画像モード時におけるＣＣＤの撮像動作を、（Ｂ）は蛍光光画像モード時におけるＣＣＤの撮像動作を、（Ｃ）は治療光画像モード時におけるＣＣＤの撮像動作を、（Ｄ）は治療状況確認モード時におけるＣＣＤの撮像動作を説明する説明図である。
【図８】治療光の照射エリアを示す治療光画像の画像図である。
【図９】蛍光光を発している状態の腫瘍患部を示す蛍光光画像の画像図である。
【図１０】（Ａ）は図９のＡ−Ａ線部における蛍光光の光量分布を、（Ｂ）は図９のＡ−Ａ線部における光感受性物質の濃度分布を、（Ｃ）は図９のＡ−Ａ線部における治療光の照射分布を示すグラフである。
【図１１】本発明の手術用顕微鏡システムの外観図である。
【図１２】本発明の手術用顕微鏡システムの電気的構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
図１に示すように、本発明の電子内視鏡システム１０は、患者の体腔内を撮像する電子内視鏡１１と、撮像により得られた信号に基づいて体腔内の被写体組織の画像を生成するプロセッサ装置１２と、体腔内を照射する光を供給する光源装置１３と、体腔内の画像を表示するモニタ１４とを備えている。電子内視鏡１１は、体腔内に挿入される可撓性の挿入部１６と、挿入部１６の基端部分に設けられた操作部１７と、操作部１７とプロセッサ装置１２及び光源装置１３との間を連結するユニバーサルコード１８とを備えている。
【００１９】
挿入部１６の先端側には、複数の湾曲駒を連結した湾曲部１９が形成されている。湾曲部１９は、操作部のアングルノブ２１を操作することにより、上下左右方向に湾曲動作する。湾曲部１９の先端側には、体腔内撮影用の光学系等を内蔵した先端部１６ａが設けられており、この先端部１６ａは、湾曲部１９の湾曲動作によって体腔内の所望の方向に向けられる。
【００２０】
ユニバーサルコード１８には、プロセッサ装置１２および光源装置１３側にコネクタ２４が取り付けられている。コネクタ２４は、通信用コネクタと光源用コネクタからなる複合タイプのコネクタであり、電子内視鏡１１は、このコネクタ２４を介して、プロセッサ装置１２および光源装置１３に着脱自在に接続される。
【００２１】
図２に示すように、光源装置１３は、広帯域光源３０と、ＰＤＤ用光源３１と、ＰＤＴ用光源３２と、体腔内に照射する光を切り替える照射光切替部３４と、照射光切替部３４で切り替えられた光を電子内視鏡１１のライトガイド４３に向けて集光させる集光レンズ３５とを備えている。広帯域光源３０はキセノンランプ、白色ＬＥＤなどであり、波長が赤色領域から青色領域（約４７０〜７００ｎｍ）にわたる広帯域光ＢＢを発生する。広帯域光源３０は、電子内視鏡１１の使用中、常時点灯している。
【００２２】
ＰＤＤ用光源３１は電子内視鏡１１の使用中、常時点灯するレーザーダイオードなどであり、ＰＤＤ用光源は中心波長が４００ｎｍ近傍の励起光Ｌｄを発生する。この励起光が、光感受性物質を蓄積した腫瘍患部に対して照射されると、その腫瘍患部からは蛍光光ＦＬが発せられる。また、ＰＤＴ用光源３２は電子内視鏡１１の使用中、常時点灯するレーザーダイオードなどであり、中心波長が６２０〜６９０ｎｍの範囲内にある励起光Ｌｄを発生する。この治療光の照射により、光感受性物質が蓄積した部分からは活性酸素が発生する。この活性酸素によって、腫瘍患部は徐々に消滅する。
【００２３】
患者に投与する光感受性物質の種類によって、励起光Ｌｄ、治療光Ｌｔ、及び蛍光光ＦＬの波長域はそれぞれ異なる。本実施形態では、光感受性物質としてフォトフィリンを投与する。このフォトフィリンを投与した場合、図３に示すように、中心波長が４０５ｎｍの励起光Ｌｄを照射することによって、６６０ｎｍにピークを１つ有する蛍光光ＦＬが得られる。また、この場合には、中心波長が６３０ｎｍの治療光Ｌｔを照射することで、腫瘍患部を消滅させることができる。
【００２４】
なお、光感受性物質としてレザフィリンを投与した場合には、中心波長４０５ｎｍの励起光の照射によって６６０ｎｍにピークを１つ有する蛍光光が得られ、中心波長６６４ｎｍの治療光の照射によって腫瘍患部を消滅させることができる。また、光感受性物質としてビスダインを投与した場合には、中心波長４０５ｎｍの励起光の照射によって６６０ｎｍにピークを１つ有する蛍光光が得られ、中心波長６８９ｎｍの治療光の照射によって腫瘍患部を消滅させることができる。
【００２５】
照射光切替部３４は、図２に示すように、各光源３０，３１，３２からの光を反射させる第１〜第３ミラー３６，３７，３８と、第１〜第３ミラー３６，３７，３８で反射した光を集光レンズ３９に向けて更に反射させる中継ミラー４０と、ミラー切替部４１とを備えている。第１〜第３ミラー３６，３７，３８は、各光源３０，３１，３２からの光を、中継ミラー４０及び集光レンズ３５を介して、ライトガイド４３に入射させる入射位置と、この入射位置から退避させて、各光源３０，３１，３２からの光がライトガイド４３に入射することを阻止する退避位置との間で回転自在に設けられている。ミラー切替部４１は、プロセッサ装置１２内のコントローラー５９からの切替信号に従って、第１〜第３ミラー３６，３７，３８のいずれかを入射位置にセットするとともに、それ以外のミラーを退避位置にセットする。
【００２６】
電子内視鏡１１は、ライトガイド４３、ＣＣＤ４４、アナログ処理回路４５（ＡＦＥ：Analog Front End）、撮像制御部４６を備えている。ライトガイド４３は大口径光ファイバ、バンドルファイバなどであり、入射端が光源装置１３に挿入されており、出射端が先端部１６ａに設けられた照射レンズ４８に向けられている。光源装置１３で発せられた光は、ライトガイド４３により導光された後、２枚の照射レンズ４８ａ，４８ｂに向けて出射する。照射レンズ４８ａ，３８ｂに入射した光は、先端部１６ａの端面に取り付けられた照明窓４９を通して、体腔内に照射される。
【００２７】
体腔内に照射される光のうち治療光Ｌｔの光量の空間的分布、即ち治療光Ｌｔの照射分布は、２枚の照射レンズ４８ａ，４８ｂの間に設けられた空間光変調器５３により制御される。空間光変調器５３は、微小な光変調素子を２次元的に複数並べたものから構成され、プロセッサ装置１２内のコントローラー５９に接続された照射分布制御部５４によって制御される。なお、治療光の照射分布は、コントローラー５９内の治療光照射分布特定部５９ａで求められる。
【００２８】
体腔内からの光は、先端部１６ａの端面に取り付けられた観察窓５０を通して、集光レンズ５１に入射する。ＣＣＤ４４は、集光レンズ５１からの光を撮像面４４ａで受光し、受光した光を光電変換して信号電荷を蓄積し、蓄積した信号電荷を撮像信号として読み出す。読み出された撮像信号は、ＡＦＥ４５に送られる。ＣＣＤ４４はカラーＣＣＤであり、図４に示すように、撮像面４４ａには、光透過率がそれぞれ異なるＲ１画素７０、Ｒ２画素７１、Ｇ画素７２、Ｂ画素７３の４種類の画素を１セットとする画素群が多数配列されている。
【００２９】
Ｒ１画素７０は、Ｒ色のカラーフィルターに加え、中心波長４０５ｎｍの励起光Ｌｄを減光する減光フィルタを備えていることから、図５（Ａ）に示すような光の透過率を有する。また、Ｒ２画素７１は、Ｒ色のカラーフィルタに加え、中心波長６３０ｎｍの治療光Ｌｔの強度を一定値にまで弱める減光フィルタを備えていることから、図５（Ｂ）に示すような光の透過率を有する。また、Ｇ画素７２はＧ色のカラーフィルターを備えていることから、図５（Ｃ）に示すような光の透過率を有する。また、Ｂ画素７３はＢ色のカラーフィルターを備えていることから、図５（Ｄ）に示すような光の透過率を有する。なお、Ｒ１画素７０、Ｒ２画素７１には光の強度を弱める減光フィルターを設けたが、これに代えて、励起光Ｌｄや治療光Ｌｔを完全に遮断するカットフィルターを設けてもよい。
【００３０】
ＡＦＥ４５は、図２に示すように、相関二重サンプリング回路（ＣＤＳ）、自動ゲイン制御回路（ＡＧＣ）、及びアナログ／デジタル変換器（Ａ／Ｄ）（いずれも図示省略）から構成されている。ＣＤＳは、ＣＣＤ４４からの撮像信号に対して相関二重サンプリング処理を施し、ＣＣＤ４４の駆動により生じたノイズを除去する。ＡＧＣは、ＣＤＳによりノイズが除去された撮像信号を増幅する。Ａ／Ｄは、ＡＧＣで増幅された撮像信号を、所定のビット数のデジタルな撮像信号に変換してプロセッサ装置１２に入力する。
【００３１】
撮像制御部４６は、プロセッサ装置１２内のコントローラー５９に接続されており、コントローラー５９から指示がなされたときにＣＣＤ４４に対して駆動信号を送る。ＣＣＤ４４の各画素は、撮像制御部４６からの駆動信号に基づいて、所定のフレームレートで撮像信号をＡＦＥ４５に出力する。
【００３２】
プロセッサ装置１２は、デジタル信号処理部５５（ＤＳＰ（Digital Signal Processor））と、フレームメモリ５６と、表示制御回路５７とを備えており、コントローラー５９が各部を制御している。ＤＳＰ５５は、電子内視鏡のＡＦＥ４５から出力された撮像信号に対し、色分離、色補間、ホワイトバランス調整、ガンマ補正などを行うことによって、画像データを作成する。
【００３３】
また、ＤＳＰ５５は、励起光Ｌｄの照射により腫瘍患部から蛍光光ＦＬが発せられたときに得られる蛍光光画像の画像データに基づき、腫瘍患部に蓄積した光感受性物質の濃度分布を求める濃度分布特定部５５ａを備えている。この濃度分布特定部５５ａは、蛍光光ＦＬを発生する腫瘍患部のうち蛍光光ＦＬの光量が大きい部分を光感受性物質の濃度が高いとして特定し、蛍光光ＦＬの光量が小さい部分を光感受性物質の濃度が低いとして特定する。
【００３４】
フレームメモリ５６は、ＤＳＰ５５で作成された画像データを記憶する。表示制御回路５７は、フレームメモリ５６から画像データを読み出し、この画像データに基づいて画像をモニタ１４に表示する。モニタ１４に表示される画像は、コントローラー５９に接続されたモード切替ＳＷ６１により切り替えられる。
【００３５】
モード切替ＳＷ６１は、通常光画像モード、蛍光光画像モード、治療光画像モード、治療状況確認モードのいずれかに切り替える。ここで、通常光画像モードは広帯域光ＢＢを体腔内に照射した時の通常光画像を表示するモードである。蛍光光画像モードは、励起光Ｌｄを体腔内に照射し、腫瘍患部から蛍光光ＦＬが発せられた時の蛍光光画像を表示するモードである。治療光画像モードは、治療光Ｌｔを体腔内に照射した時の治療光画像を表示するモードである。治療状況確認モードは、通常光画像、蛍光光画像、治療光画像の全てをモニタ１４に表示するモードである。なお、治療状況確認モードでは、蛍光光画像と治療光画像とを別々に表示する他、それらを重ね合わせて表示してもよい。
【００３６】
次に、本発明の作用を図６のフローチャートに沿って説明する。まず、患者に対して、光感受性物質であるフォトフィリンを投与する。これにより、患者の腫瘍患部に光感受性物質が蓄積する。そして、モード切替ＳＷ６１を操作し、画像モードを通常光画像モードに切り替える。通常光画像モードへの切替に従って、ミラー切替部４１はコントローラー５９の指示に基づき、第１ミラー３６を入射位置にセットする。これにより、電子内視鏡１１の先端部１６ａからは広帯域光ＢＢが照射される。
【００３７】
また、撮像制御部４６は、コントローラー５９の指示に基づき、ＣＣＤ４４が図７（Ａ）に示す動作を行なうように制御する。この通常光画像モード時では、ＣＣＤ４４のＲ１画素７０、Ｇ画素７２、Ｂ画素７３がそれぞれ受光した広帯域光ＢＢを光電変換して信号電荷を蓄積するステップ（以下「電荷蓄積ステップ」という）と、その後に蓄積した信号電荷を撮像信号として読み出すステップ（以下「信号読出ステップ」という）との合計２つの動作が、１フレームの取得期間で行われる。この動作は、通常光画像モードに設定されている間、繰り返し行われる。一方で、Ｒ２画素７１では、信号電荷の蓄積や信号電荷の読み出しは行なわれない。
【００３８】
これにより、モニタ１４には、Ｒ１画素７０の撮像信号、Ｇ画素７２の撮像信号、Ｂ画素７３の撮像信号に基づいて、カラーの通常光画像が表示される。この通常光画像は、その赤色の色再現に大きく影響を与える治療光用の減光フィルタが設けられたＲ２画素の撮像信号ではなく、赤色の色再現にほとんど影響を与えない励起光用の減光フィルタが設けられたＲ１画素の撮像信号に基づいて生成されているため、通常光画像は色再現性に優れている。
【００３９】
モニタ１４に通常光画像が表示されると、電子内視鏡１１の先端部１６ａを患者の体腔内に挿入する。そして、モニタ１４の通常光画像を確認しながら、先端部１６ａを徐々に腫瘍患部に近付けていく。先端部１６ａが腫瘍患部に到達したら、モード切替ＳＷ６１を操作し、画像モードを蛍光光画像モードに切り替える。蛍光光画像モードへの切替に従って、ミラー切替部４１は、コントローラー５９からの指示に基づき、第１ミラー３６を退避位置に戻し、第２ミラー３７を入射位置にセットする。これにより、電子内視鏡１１の先端部１６ａからは励起光Ｌｄが照射される。この励起光Ｌｄが腫瘍患部に照射されると、腫瘍患部からは蛍光光ＦＬが発せられる。
【００４０】
また、撮像制御部４６は、コントローラー５９からの指示に基づき、ＣＣＤ４４が図７（Ｂ）に示す動作を行なうように制御する。この蛍光光画像モード時では、ＣＣＤ４４のＲ１画素７０が受光した蛍光光ＦＬに基づく電荷蓄積ステップと、この後の信号読出ステップとの合計２つの動作が、１フレームの取得期間で行われる。この動作は、蛍光光画像モードに設定されている間、繰り返し行われる。一方、Ｒ２画素７１、Ｇ画素７２、Ｂ画素７３では、電荷蓄積ステップや信号読出ステップは行なわれない。これにより、モニタ１４には、Ｒ１画素７１の撮像信号に基づいて、赤色の蛍光光画像が表示される。この蛍光光画像は、励起光ＬｔがＲ１画素７０の減光フィルタで除去されているため、その励起光によるハレーションが生じることはない。
【００４１】
そして、術者はモニタ１４に表示された蛍光光画像から腫瘍患部の蛍光状態を確認することによって、腫瘍患部の位置、大きさ、範囲を正確に把握する。腫瘍患部の位置等を把握した後は、モード切替ＳＷ６１を操作し、画像モードを治療光画像モードに切り替える。治療光画像モードへの切替に従って、ミラー切替部４１は、コントローラー５９からの指示に基づき、第２ミラー３７を退避位置に戻し、第３ミラー３８を入射位置にセットする。これにより、電子内視鏡１１の先端部１６ａからは治療光Ｌｔが照射される。この治療光Ｌｔの照射により、腫瘍患部は徐々に消滅する。
【００４２】
また、撮像制御部４６は、コントローラー５９からの指示に基づき、ＣＣＤ４４が図６（Ｃ）に示す動作を行なうように制御する。この治療光画像モードでは、ＣＣＤ４４のＲ２画素７１が受光した蛍光光に基づく電荷蓄積ステップと、この後の信号読出ステップとの合計２つの動作が１、フレームの取得期間で行なわれる。この動作は、治療光画像モードに設定されている間、繰り返し行われる。一方、Ｒ１画素７０、Ｇ画素７２、Ｂ画素７３では、電荷蓄積ステップや信号読出ステップは行なわれない。
【００４３】
これにより、モニタ１４には、Ｒ２画素７１の撮像信号に基づいて、赤色の治療光画像が表示される。この治療光画像は、治療光がＲ２画素７１の減光フィルタによって強度が弱められているため、その治療光によるハレーションが生じることはない。また、Ｒ２画素７１では治療光を完全に遮断していないため、治療光画像から治療光の照射状況も確実に把握することができる。
【００４４】
そして、術者はモニタ１４に表示された治療光画像から腫瘍患部の消滅状況を確認する。また、図８に示すように、腫瘍患部１１０の一部が治療光Ｌｔの照射エリア１１１から外れていることを確認したときには、その照射エリア１１１から外れている部分にも治療光Ｌｔが当たるように、アングルノブ２１を操作して先端部１６ａを動かす。したがって、図８の場合であれば、先端部１６ａを左方向に動かすことにより、腫瘍患部１１０全体が治療光Ｌｔの照射エリア１１２に含まれるようになる。
【００４５】
次に、光感受性物質の濃度分布や腫瘍患部の消滅状況が経時的にどのように変化するかを確認する場合には、モード切替ＳＷ６１を操作し、画像モードを治療状況確認モードに切り替える。治療状況確認モードへの切替に従って、ミラー切替部４１は、コントローラー５９からの指示に基づき、１フレームの期間ごとに、入射位置にセットするミラーを第１〜第３ミラー３６〜３８の順で切り替える。
【００４６】
このように第１〜第３ミラー３６〜３８を切り替えることで、広帯域光ＢＢ、励起光Ｌｄ、治療光Ｌｔの順で、体腔内に光が照射される。この光の照射は、治療状況確認モードに設定されている間、繰り返し行われる。このように励起光Ｌｄ、治療光Ｌｔの照射を繰り返すことによって、治療光Ｌｔの照射で腫瘍患部を消滅させつつ、その腫瘍患部に対する励起光Ｌｄの照射によって、消滅状態にある腫瘍患部から蛍光光ＦＬを発生させることができる。
【００４７】
また、撮像制御部４６は、コントローラー５９からの指示に基づき、ＣＣＤ４４が図６（Ｄ）に示す動作を行なうように制御する。この治療状況確認モード時では、広帯域光ＢＢの照射時に、ＣＣＤ４４のＲ１画素７０、Ｇ画素７２、Ｂ画素７３が受光した広帯域光ＢＢに基づく電荷蓄積ステップと、この後の信号読出ステップとの合計２つの動作を１フレームの取得期間で行う。そして、その後の励起光Ｌｄの照射時には、ＣＣＤ４４のＲ１画素７０が受光した蛍光光ＦＬに基づく電荷蓄積ステップと、この後の信号読出ステップとの合計２つの動作を１フレームの取得期間で行い、Ｒ２画素７１、Ｇ画素７２、Ｂ画素７３ではそれら２つの動作は行なわない。そして、その後の治療光Ｌｔの照射時には、ＣＣＤ４４のＲ２画素７１が受光した治療光Ｌｔに基づく電荷蓄積ステップと、この後の信号読出ステップとの合計２つの動作を１フレームの取得期間で行い、Ｒ１画素７０、Ｇ画素７２、Ｂ画素７３ではそれら２つの動作は行なわない。これら３フレームの取得期間分の動作は、治療状況確認モードに設定されている間、繰り返し行われる。
【００４８】
これにより、モニタ１４には、カラーの通常光画像、赤色の蛍光光画像、赤色の治療光画像の３つの画像が表示される。このように通常光画像や治療光画像だけでなく、蛍光光画像も合わせてモニタ１４に表示することによって、ＰＤＴ治療の進捗状況を光感受性物質の濃度変化で確認することができるようになる。なお、各画像は１フレーム分ずつ時間がずれているが、フレームの取得期間を短くすることで、各画像が同じ時間に撮像したように見せることができる。例えば、３フレームの取得期間を３３ｍｓｅｃとすることが好ましい。
【００４９】
また、この治療状況確認モード時では、光感受性物質の濃度変化に応じて治療光Ｌｔの照射分布を制御することが行なわれる。この治療光Ｌｔの照射分布の制御は、蛍光光画像の画像データを生成した後に行われる。まず、蛍光光画像の画像データが生成されると、ＤＳＰ５５内の濃度分布特定部５５ａが、蛍光光画像の画像データに基づいて、腫瘍患部から発している蛍光光ＦＬの光量分布を求める。そして、この蛍光光ＦＬの光量分布から、腫瘍患部の光感受性物質の濃度分布を求める。
【００５０】
例えば、図９に示すような腫瘍患部１１４のうちＡ−Ａ線部から、図１０（Ａ）に示すような光量分布の蛍光光ＦＬが発せられている場合には、Ａ−Ａ線上の光感受性物質の濃度分布は、光感受性物質の濃度が高いときほど蛍光光ＦＬの光量が高くなることを考慮すると、Ａ−Ａ線上の蛍光光ＦＬの光量分布と同様とされる。したがって、図１０（Ｂ）に示す濃度分布となる。そして、Ａ−Ａ線以外についても同じように蛍光光の光量分布を求めることより、腫瘍患部全体の光感受性物質の濃度分布を求める。腫瘍患部全体の光感受性物質の濃度分布が求まると、光感受性物質の濃度分布についての濃度データがコントローラー５９に送られる。
【００５１】
次に、コントローラーの治療光照射分布特定部５９ａでは、光感受性物質の濃度分布に基づき、腫瘍患部に照射する治療光Ｌｔの照射分布を求める。そして、照射分布制御部５４は、治療光照射分布特定部５９ａで求めた治療光Ｌｔの照射分布に基づいて空間光変調器５３を制御する。これにより、治療光Ｌｔが、治療光照射分布特定部５９ａで求めた照射分布に従って照射される。
【００５２】
ここで、光感受性物質の濃度が高い部分には、治療光Ｌｔの光量を大きくすることによって、腫瘍患部の消滅を早めることができる。その一方で、光感受性物質の濃度が低い場合には、治療光Ｌｔの光量を小さくすることによって、消滅しつつある腫瘍患部に対して治療光Ｌｔを当て過ぎないようにすることできる。
【００５３】
例えば、図９の腫瘍患部１１４のうちＡ−Ａ線上の光感受性物質の濃度分布が図１０（Ｂ）に示すような場合、光感受性物質の濃度が高い中心部分については、大きい光量の治療光Ｌｔを照射するようにし、光感受性物質の濃度が低い周辺部分については、小さい光量の治療光Ｌｔを照射するようにする。したがって、腫瘍患部１１４のうちＡ−Ａ線上部分に対しては、図１０（Ｃ）に示すような照射分布で、治療光Ｌｔを照射する。
【００５４】
なお、上記実施形態では、本発明を電子内視鏡システムに適用したが、その他、図１１に示すような手術用顕微鏡システム８０にも本発明を適用することができる。手術用顕微鏡システム８０は、手術用架台８１に載せられた患者の上方に設けられ、手術部位を撮像して表示する手術用顕微鏡８２と、この手術用顕微鏡を支持する支持スタンド８３と、手術用顕微鏡８２に対して各種光を供給する光源装置８４とを備えている。
【００５５】
支持スタンド８３は軸８６により回転自在に連結された２本のアーム８８，８９を備えている。一方のアーム８８は手術用顕微鏡８２に取り付けられているため、手術用顕微鏡８２は軸８６を中心として水平方向に移動可能となっている。もう一方のアーム８９は、支持スタンド８３の支柱８３ａに上下方向に移動自在に取り付けられている。したがって、手術用顕微鏡８２は、アーム８９の上下方向への移動に従って、上下方向に移動可能となっている。
【００５６】
手術用顕微鏡８２は、手術部位を撮像する手術部位撮像部９１と、撮像により得られた信号に基づいて手術部位の画像を生成する顕微鏡本体９２と、手術部位の画像を表示するファインダ９３とを備えている。図１２に示すように、光源装置８４は本実施形態の光源装置１３と略同様であり、広帯域光源３０から広帯域光ＢＢを、ＰＤＤ用光源３１から励起光Ｌｄを、ＰＤＴ用光源３２から治療光Ｌｔを発する。各光源３０，３１，３２からの光は、光ホモジナイザー９４で光量分布が均一化される。光量分布が均一化された光は、中継ミラー４０及び２枚の集光レンズ３５を介して、光源装置８４と手術部位撮像部９１とを光学的に接続するライトガイド９５に供給される。
【００５７】
手術部位撮像部９１では、ライトガイド９５からの光が、ダイクロイックミラー９７で反射されて対物レンズ９８に入射する。対物レンズ９８に入射した光は、対物窓１００を通して、患者の手術部位に照射される。広帯域光ＢＢ，励起光Ｌｄ、治療光Ｌｔが手術部位に照射されると、その一部が反射して手術用顕微鏡に戻ってくる。また、手術部位のうち光感受性物質が蓄積された腫瘍患部に対して励起光Ｌｄが照射されたときには、その腫瘍患部からは蛍光光ＦＬが発生する。また、手術部位に照射される光のうち治療光Ｌｔの光量の空間的分布、即ち治療光Ｌｔの照射分布は、ライトガイド９５とダイクロイックミラー９７との間に設けられた空間光変調器５３により制御される。空間光変調器５３は本実施形態のものと同様である。
【００５８】
手術部位からの光は、対物窓１００を通して、対物レンズ９８で集光される。対物レンズ９８で集光された光は、ダイクロイックミラー９７をそのまま透過する。ダイクロイックミラー９７からの光は、集光レンズ１０２で更に集光された後、ＣＣＤ４４の撮像面４４ａに入射する。
【００５９】
撮像面４４ａには、本実施形態と同様に、光透過率がそれぞれ異なるＲ１画素７０、Ｒ２画素７１、Ｇ画素７２、Ｂ画素７３の４種類の画素を１セットとする画素群が多数配列されている（図４、図５参照）。ＣＣＤ４４の各画素から得られる撮像信号は、ＡＦＥ４５でデジタル化された後、顕微鏡本体９２に入力される。ＡＦＥ４５への撮像信号の出力は、ＣＣＤ４４に接続された撮像制御部４６によって制御される。この撮像制御部４６は、本実施形態の電子内視鏡システムの撮像制御部と同様であり、顕微鏡本体９２内のコントローラー５９の各種指示に基づいて駆動する。
【００６０】
顕微鏡本体９２は、本実施形態のプロセッサ装置１２に対応するものであり、顕微鏡本体９２のＡＦＥ４５から出力された撮像信号に対し、ＤＳＰ５５で色分離などの画像処理を行うことによって、画像データを作成する。この画像データは、フレームメモリ５６に記憶される。このフレームメモリ５６に記憶された画像データは、表示制御回路５７によって読み出される。表示制御回路５７は、読み出した画像データに基づいて画像をファインダ９３に表示する。ファインダ９３に表示される画像は、コントローラー５９に接続されたモード切替ＳＷ６１により切り替えられる。モード切替ＳＷ６１は、本実施形態と同様に、画像モードを通常光画像モード、蛍光光画像モード、治療光画像モード、治療状況確認モードのいずれかに切り替える。
【００６１】
通常光画像モードでは、Ｒ１画素７０の撮像信号、Ｇ画素７２の撮像信号、Ｂ画素７３の撮像信号に基づいて生成される通常光画像がファインダ９３に表示される。この通常光画像は、赤色の色再現に大きく影響を与える治療光用の減光フィルタが設けられたＲ２画素７１の撮像信号ではなく、赤色の色再現にほとんど影響を与えない励起光カット用の減光フィルタが設けられたＲ１画素７０の撮像信号に基づいて生成されているため、色再現性に優れている。
【００６２】
また、蛍光光画像モードでは、Ｒ１画素７０の撮像信号に基づいて生成される蛍光光画像がファインダ９３に表示される。蛍光光画像は、励起光ＬｄがＲ１画素７０の減光フィルタで減光されていることから、ハレーションの発生は無い。また、治療光画像モードでは、Ｒ２画像７１の撮像信号に基づいて生成される治療光画像がファインダ９３に表示される。治療光画像は、治療光ＬｔがＲ２画素７１の減光フィルタで減光されていることから、ハレーションの発生は無い。
【００６３】
また、治療状況確認モードでは、通常光画像、蛍光光画像、治療光画像がファインダ９３に表示されるため、光感受性物質の濃度分布や腫瘍患部の消滅状況が経時的にどのように変化するかを確認することができる。また、治療状況確認モードでは、本実施形態と同様に、蛍光光画像の画像データを生成した後に、光感受性物質の濃度変化に応じて治療光Ｌｔの照射分布を制御することが行なわれる。
【００６４】
この治療光Ｌｔの照射分布の制御に際しては、まず、ＤＳＰ内の濃度分布特定部５５ａによって腫瘍患部に蓄積した光感受性物質の濃度分布を求めるとともに、この求めた光感受性物質の濃度分布に基づき、治療光照射分布特定部５９ａによって、腫瘍患部に照射する治療光Ｌｔの照射分布を求めている。そして、この求めた治療光Ｌｔの照射分布に基づいて照射分布制御部５４が空間光変調器５３を制御する。
【００６５】
これにより、腫瘍患部のうち光感受性物質の濃度が高い部分には、光量の大きい治療光Ｌｔが照射されるため、腫瘍患部の消滅を早めることができる。その一方で、光感受性物質の濃度が低い部分には、光量の小さい治療光Ｌｔが照射されるため、消滅しつつある腫瘍患部に対して治療光Ｌｔを当て過ぎることがなくなる。
【００６６】
なお、本実施形態では、通常光画像モード、蛍光光画像モード、治療光画像モード、治療状況確認モードの順で画像モードを切り替える例を説明したが、画像モードの切替順番はこれに限られない。
【００６７】
なお、本発明は電子内視鏡システムや手術用顕微鏡システムだけでなく、その他のＰＤＴを用いる医療装置システムに対しても適用することができる。
【符号の説明】
【００６８】
１０ 電子内視鏡システム
１１ 電子内視鏡
３０ 広帯域光源
３１ ＰＤＤ用光源
３２ ＰＤＴ用光源
３４ 照射光切替部
４４ ＣＣＤ
５３ 空間光変調器
５４ 照射分布制御部
５５ ＤＳＰ
５５ａ 濃度分布特定部
５９ コントローラー
５９ａ 治療光照射分布特定部
８０ 手術用顕微鏡システム
８２ 手術用顕微鏡
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＰＤＴ用医療装置システム、電子内視鏡システム、手術用顕微鏡システム、及び治療光照射分布制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の医療分野では、電子内視鏡を用いた診断や治療が数多く行なわれている。電子内視鏡は、被検者の体腔内に挿入される細長の挿入部を備えており、この挿入部の先端にはＣＣＤなどの撮像装置が内蔵されている。また、電子内視鏡は白色光などの広帯域光を発する光源装置に接続されており、光源装置からの広帯域光は、挿入部の先端から体腔内部に対して照射される。このように体腔内部に光が照射された状態で、体腔内の被写体組織が、挿入部の先端部の撮像素子によって撮像される。撮像により得られた画像は、電子内視鏡に接続されたプロセッサ装置で各種処理が施された後、モニタに表示される。
【０００３】
また、患者の体腔内壁にできた腫瘍患部などはモニタの画像から把握しにくい場合があることから、近年では、ＰＤＤ（Photo Dynamic Diagnosis：光線力学的診断）と呼ばれる診断方法を用いることによって腫瘍患部から蛍光光を発生させて、腫瘍患部の位置、大きさ、範囲を容易に把握できるようにしている。このＰＤＤによれば、診断を始める前に、ヘマトポルフィリン誘導体などの光感受性物質を患者に投与することによって、腫瘍患部に光感受性物質を蓄積させている。そして、診断時には、電子内視鏡の先端部を体腔内に挿入し、その先端部から腫瘍患部に対して特定波長の励起光を照射する。これにより、励起光が照射された腫瘍患部からは、蛍光光が発せられる。
【０００４】
そして、術者がＰＤＤにより腫瘍患部の位置等を把握した後は、ＰＤＴ（Photo Dynamic Therapy：光線力学的治療）と呼ばれる治療方法を使って、腫瘍患部を消滅させている。このＰＤＴでは、励起光とは波長が異なる特定波長の治療光を電子内視鏡の先端部から腫瘍患部に照射している。この治療光を照射することで、腫瘍患部に蓄積している光感受性物質から活性酸素が生成される。この活性酸素による殺細胞作用によって、腫瘍患部は消滅する。
【０００５】
治療光は、光感受性物質から活性酸素を生成させるものであるため、非常に光量が大きい。したがって、治療光の照射により腫瘍患部が消滅しつつある場合には、そのまま光量が大きい治療光を当て続けると、正常な部分を傷つけてしまうおそれがある。そのため、治療光を照射する際には、治療状況に応じて、照射する治療光の光量を制御する必要がある。これに対して、特許文献１では、治療光の光量を測定する光量センサを電子内視鏡の先端部に取り付け、その光量センサの出力に基づいて治療光の光量を制御することで、適切な光量の治療光が腫瘍患部に当たるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−２２６５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ＰＤＴでは、治療光の照射によって、光感受性物質の濃度は時間とともに変化する。したがって、治療光の照射開始時点では、光感受性物質の濃度が高い部分であっても、治療光がその部分に集中的に照射されることで、光感受性物質の濃度は徐々に低下する。このように濃度が低下した部分に対して、照射開始時点と同じ光量の治療光を当て続けると、正常な部分までも傷つけてしまうおそれがある。また、治療光の照射開始時点で、光感受性物質の濃度が高い部分に、光量が小さい治療光しか照射されない場合には、腫瘍患部を消滅させるまでに相当な時間がかかってしまう。
【０００８】
これに対して、特許文献１の発明の適用が考えられるが、この特許文献１の発明は、体腔内で反射した治療光の光量に基づいて、新たに体腔内に照射する治療光の光量を制御するものであり、光感受性物質の濃度分布に応じて、治療光の光量を制御するものでないため、上記問題を解決することはできない。
【０００９】
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、光感受性物質が蓄積した腫瘍患部に対して治療光を照射する際、光感受性物質の濃度分布に応じて、適切な光量で治療光を照射することができるＰＤＴ用医療装置システム、電子内視鏡システム、手術用顕微鏡システム、及び治療光照射分布制御方法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】
【００１０】
本発明のＰＤＴ用医療装置システムは、光感受性物質が蓄積された患者の腫瘍患部から蛍光光を発生させるための励起光を発するＰＤＤ用光源と、前記腫瘍患部を消滅させるための治療光を発するＰＤＴ用光源と、励起光または治療光を前記腫瘍患部に対して照射する照射手段と、前記腫瘍患部からの光を受光して生成される撮像信号に基づき、画像を生成する画像生成手段と、励起光を照射した時に得られる蛍光光画像から、前記腫瘍患部に蓄積した光感受性物質の濃度分布を特定する濃度分布特定部と、前記腫瘍患部における光感受性物質の濃度分布に基づき、前記治療光の照射分布を制御する照射分布制御部とを備えることを特徴とする。
【００１１】
前記照射分布制御部は、前記腫瘍患部のうち光感受性物質の濃度が高い部分には、光量の大きい治療光を照射し、光感受性物質の濃度が低い部分には、光量の小さい治療光を照射することが好ましい。波長が青色領域から赤色領域にわたる広帯域光を発する広帯域光源と、前記腫瘍患部に対して照射する光を、前記広帯域光、前記励起光、前記治療光の順で切り替える照射光切替部とを備えることが好ましい。
【００１２】
前記光感受性物質はフォトフィリンであり、前記治療光は中心波長が６３０ｎｍであり、前記励起光は中心波長が４０５ｎｍであり、前記蛍光光は６６０ｎｍにピークを１つ有することが好ましい。
【００１３】
本発明の電子内視鏡システムは、光感受性物質が蓄積された体腔内の腫瘍患部から蛍光光を発生させるための励起光を発するＰＤＤ用光源と、前記腫瘍患部を消滅させるための治療光を発するＰＤＴ用光源とを有する光源装置と、前記腫瘍患部を含む体腔内に対して励起光または治療光を照射する照射手段と、前記腫瘍患部からの光を受光して撮像信号を出力する撮像素子とを有する電子内視鏡と、撮像信号に基づいて画像を生成する画像生成手段と、励起光を照射した時に得られる蛍光光画像から、前記腫瘍患部に蓄積した光感受性物質の濃度分布を特定する濃度分布特定部とを有するプロセッサ装置とを備え、前記電子内視鏡は、前記腫瘍患部における光感受性物質の濃度分布に基づき、前記治療光の照射分布を制御する照射分布制御部を備えることを特徴とする。
【００１４】
本発明の手術用顕微鏡システムは、手術部位のうち光感受性物質が蓄積された腫瘍患部から蛍光光を発生させるための励起光を発するＰＤＤ用光源と、前記腫瘍患部を消滅させるための治療光を発するＰＤＴ用光源とを有する光源装置と、前記腫瘍患部を含む手術部位に対して励起光または治療光を照射する照射手段と、前記腫瘍患部からの光を受光して撮像信号を出力する撮像素子と、撮像信号に基づいて画像を生成する画像生成手段と、励起光を照射した時に得られる蛍光光画像から、前記腫瘍患部に蓄積した光感受性物質の濃度分布を特定する濃度分布特定部とを有する手術用顕微鏡とを備え、前記手術用顕微鏡は、前記腫瘍患部における光感受性物質の濃度分布に基づき、前記治療光の照射分布を制御する照射分布制御部を備えることを特徴とする。
【００１５】
本発明の治療光照射分布制御方法は、光感受性物質が蓄積された患者の腫瘍患部から蛍光光を発生させるための励起光を前記腫瘍患部に対して照射したときに、前記腫瘍患部からの光を撮像素子で受光し、撮像素子から出力される撮像信号に基づき、蛍光光画像を生成し、蛍光光画像から前記腫瘍患部に蓄積した光感受性物質の濃度分布を特定し、前記腫瘍患部を消滅させるための治療光を腫瘍患部に対して照射する際に、前記腫瘍患部における光感受性物質の濃度分布に基づき、治療光の照射分布を制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、励起光の照射により腫瘍患部から蛍光光が発せられたときに得られる蛍光光画像から、腫瘍患部に蓄積した光感受性物質の濃度分布を特定し、その特定した腫瘍患部の光感受性物質の濃度分布に基づき、治療光の照射分布を制御していることから、腫瘍患部の光感受性物質の濃度分布に応じて、適切な光量で治療光を照射することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の電子内視鏡システムの外観図である。
【図２】電子内視鏡システムの電気的構成を示すブロック図である。
【図３】励起光Ｌｄ、治療光Ｌｔ、蛍光光ＦＬの強度を示すグラフである。
【図４】Ｒ１画素、Ｒ２画素、Ｇ画素、Ｂ画素を１つの画素群とするＣＣＤの撮像面を説明するための説明図である。
【図５】（Ａ）はＲ１画素の分光透過率を、（Ｂ）はＲ２画素の分光透過率を、（Ｃ）はＧ画素の分光透過率を、（Ｄ）はＢ画素の分光透過率を示すグラフである。
【図６】本発明の作用を示すフローチャートである。
【図７】（Ａ）は通常光画像モード時におけるＣＣＤの撮像動作を、（Ｂ）は蛍光光画像モード時におけるＣＣＤの撮像動作を、（Ｃ）は治療光画像モード時におけるＣＣＤの撮像動作を、（Ｄ）は治療状況確認モード時におけるＣＣＤの撮像動作を説明する説明図である。
【図８】治療光の照射エリアを示す治療光画像の画像図である。
【図９】蛍光光を発している状態の腫瘍患部を示す蛍光光画像の画像図である。
【図１０】（Ａ）は図９のＡ−Ａ線部における蛍光光の光量分布を、（Ｂ）は図９のＡ−Ａ線部における光感受性物質の濃度分布を、（Ｃ）は図９のＡ−Ａ線部における治療光の照射分布を示すグラフである。
【図１１】本発明の手術用顕微鏡システムの外観図である。
【図１２】本発明の手術用顕微鏡システムの電気的構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
図１に示すように、本発明の電子内視鏡システム１０は、患者の体腔内を撮像する電子内視鏡１１と、撮像により得られた信号に基づいて体腔内の被写体組織の画像を生成するプロセッサ装置１２と、体腔内を照射する光を供給する光源装置１３と、体腔内の画像を表示するモニタ１４とを備えている。電子内視鏡１１は、体腔内に挿入される可撓性の挿入部１６と、挿入部１６の基端部分に設けられた操作部１７と、操作部１７とプロセッサ装置１２及び光源装置１３との間を連結するユニバーサルコード１８とを備えている。
【００１９】
挿入部１６の先端側には、複数の湾曲駒を連結した湾曲部１９が形成されている。湾曲部１９は、操作部のアングルノブ２１を操作することにより、上下左右方向に湾曲動作する。湾曲部１９の先端側には、体腔内撮影用の光学系等を内蔵した先端部１６ａが設けられており、この先端部１６ａは、湾曲部１９の湾曲動作によって体腔内の所望の方向に向けられる。
【００２０】
ユニバーサルコード１８には、プロセッサ装置１２および光源装置１３側にコネクタ２４が取り付けられている。コネクタ２４は、通信用コネクタと光源用コネクタからなる複合タイプのコネクタであり、電子内視鏡１１は、このコネクタ２４を介して、プロセッサ装置１２および光源装置１３に着脱自在に接続される。
【００２１】
図２に示すように、光源装置１３は、広帯域光源３０と、ＰＤＤ用光源３１と、ＰＤＴ用光源３２と、体腔内に照射する光を切り替える照射光切替部３４と、照射光切替部３４で切り替えられた光を電子内視鏡１１のライトガイド４３に向けて集光させる集光レンズ３５とを備えている。広帯域光源３０はキセノンランプ、白色ＬＥＤなどであり、波長が赤色領域から青色領域（約４７０〜７００ｎｍ）にわたる広帯域光ＢＢを発生する。広帯域光源３０は、電子内視鏡１１の使用中、常時点灯している。
【００２２】
ＰＤＤ用光源３１は電子内視鏡１１の使用中、常時点灯するレーザーダイオードなどであり、ＰＤＤ用光源は中心波長が４００ｎｍ近傍の励起光Ｌｄを発生する。この励起光が、光感受性物質を蓄積した腫瘍患部に対して照射されると、その腫瘍患部からは蛍光光ＦＬが発せられる。また、ＰＤＴ用光源３２は電子内視鏡１１の使用中、常時点灯するレーザーダイオードなどであり、中心波長が６２０〜６９０ｎｍの範囲内にある励起光Ｌｄを発生する。この治療光の照射により、光感受性物質が蓄積した部分からは活性酸素が発生する。この活性酸素によって、腫瘍患部は徐々に消滅する。
【００２３】
患者に投与する光感受性物質の種類によって、励起光Ｌｄ、治療光Ｌｔ、及び蛍光光ＦＬの波長域はそれぞれ異なる。本実施形態では、光感受性物質としてフォトフィリンを投与する。このフォトフィリンを投与した場合、図３に示すように、中心波長が４０５ｎｍの励起光Ｌｄを照射することによって、６６０ｎｍにピークを１つ有する蛍光光ＦＬが得られる。また、この場合には、中心波長が６３０ｎｍの治療光Ｌｔを照射することで、腫瘍患部を消滅させることができる。
【００２４】
なお、光感受性物質としてレザフィリンを投与した場合には、中心波長４０５ｎｍの励起光の照射によって６６０ｎｍにピークを１つ有する蛍光光が得られ、中心波長６６４ｎｍの治療光の照射によって腫瘍患部を消滅させることができる。また、光感受性物質としてビスダインを投与した場合には、中心波長４０５ｎｍの励起光の照射によって６６０ｎｍにピークを１つ有する蛍光光が得られ、中心波長６８９ｎｍの治療光の照射によって腫瘍患部を消滅させることができる。
【００２５】
照射光切替部３４は、図２に示すように、各光源３０，３１，３２からの光を反射させる第１〜第３ミラー３６，３７，３８と、第１〜第３ミラー３６，３７，３８で反射した光を集光レンズ３９に向けて更に反射させる中継ミラー４０と、ミラー切替部４１とを備えている。第１〜第３ミラー３６，３７，３８は、各光源３０，３１，３２からの光を、中継ミラー４０及び集光レンズ３５を介して、ライトガイド４３に入射させる入射位置と、この入射位置から退避させて、各光源３０，３１，３２からの光がライトガイド４３に入射することを阻止する退避位置との間で回転自在に設けられている。ミラー切替部４１は、プロセッサ装置１２内のコントローラー５９からの切替信号に従って、第１〜第３ミラー３６，３７，３８のいずれかを入射位置にセットするとともに、それ以外のミラーを退避位置にセットする。
【００２６】
電子内視鏡１１は、ライトガイド４３、ＣＣＤ４４、アナログ処理回路４５（ＡＦＥ：Analog Front End）、撮像制御部４６を備えている。ライトガイド４３は大口径光ファイバ、バンドルファイバなどであり、入射端が光源装置１３に挿入されており、出射端が先端部１６ａに設けられた照射レンズ４８に向けられている。光源装置１３で発せられた光は、ライトガイド４３により導光された後、２枚の照射レンズ４８ａ，４８ｂに向けて出射する。照射レンズ４８ａ，３８ｂに入射した光は、先端部１６ａの端面に取り付けられた照明窓４９を通して、体腔内に照射される。
【００２７】
体腔内に照射される光のうち治療光Ｌｔの光量の空間的分布、即ち治療光Ｌｔの照射分布は、２枚の照射レンズ４８ａ，４８ｂの間に設けられた空間光変調器５３により制御される。空間光変調器５３は、微小な光変調素子を２次元的に複数並べたものから構成され、プロセッサ装置１２内のコントローラー５９に接続された照射分布制御部５４によって制御される。なお、治療光の照射分布は、コントローラー５９内の治療光照射分布特定部５９ａで求められる。
【００２８】
体腔内からの光は、先端部１６ａの端面に取り付けられた観察窓５０を通して、集光レンズ５１に入射する。ＣＣＤ４４は、集光レンズ５１からの光を撮像面４４ａで受光し、受光した光を光電変換して信号電荷を蓄積し、蓄積した信号電荷を撮像信号として読み出す。読み出された撮像信号は、ＡＦＥ４５に送られる。ＣＣＤ４４はカラーＣＣＤであり、図４に示すように、撮像面４４ａには、光透過率がそれぞれ異なるＲ１画素７０、Ｒ２画素７１、Ｇ画素７２、Ｂ画素７３の４種類の画素を１セットとする画素群が多数配列されている。
【００２９】
Ｒ１画素７０は、Ｒ色のカラーフィルターに加え、中心波長４０５ｎｍの励起光Ｌｄを減光する減光フィルタを備えていることから、図５（Ａ）に示すような光の透過率を有する。また、Ｒ２画素７１は、Ｒ色のカラーフィルタに加え、中心波長６３０ｎｍの治療光Ｌｔの強度を一定値にまで弱める減光フィルタを備えていることから、図５（Ｂ）に示すような光の透過率を有する。また、Ｇ画素７２はＧ色のカラーフィルターを備えていることから、図５（Ｃ）に示すような光の透過率を有する。また、Ｂ画素７３はＢ色のカラーフィルターを備えていることから、図５（Ｄ）に示すような光の透過率を有する。なお、Ｒ１画素７０、Ｒ２画素７１には光の強度を弱める減光フィルターを設けたが、これに代えて、励起光Ｌｄや治療光Ｌｔを完全に遮断するカットフィルターを設けてもよい。
【００３０】
ＡＦＥ４５は、図２に示すように、相関二重サンプリング回路（ＣＤＳ）、自動ゲイン制御回路（ＡＧＣ）、及びアナログ／デジタル変換器（Ａ／Ｄ）（いずれも図示省略）から構成されている。ＣＤＳは、ＣＣＤ４４からの撮像信号に対して相関二重サンプリング処理を施し、ＣＣＤ４４の駆動により生じたノイズを除去する。ＡＧＣは、ＣＤＳによりノイズが除去された撮像信号を増幅する。Ａ／Ｄは、ＡＧＣで増幅された撮像信号を、所定のビット数のデジタルな撮像信号に変換してプロセッサ装置１２に入力する。
【００３１】
撮像制御部４６は、プロセッサ装置１２内のコントローラー５９に接続されており、コントローラー５９から指示がなされたときにＣＣＤ４４に対して駆動信号を送る。ＣＣＤ４４の各画素は、撮像制御部４６からの駆動信号に基づいて、所定のフレームレートで撮像信号をＡＦＥ４５に出力する。
【００３２】
プロセッサ装置１２は、デジタル信号処理部５５（ＤＳＰ（Digital Signal Processor））と、フレームメモリ５６と、表示制御回路５７とを備えており、コントローラー５９が各部を制御している。ＤＳＰ５５は、電子内視鏡のＡＦＥ４５から出力された撮像信号に対し、色分離、色補間、ホワイトバランス調整、ガンマ補正などを行うことによって、画像データを作成する。
【００３３】
また、ＤＳＰ５５は、励起光Ｌｄの照射により腫瘍患部から蛍光光ＦＬが発せられたときに得られる蛍光光画像の画像データに基づき、腫瘍患部に蓄積した光感受性物質の濃度分布を求める濃度分布特定部５５ａを備えている。この濃度分布特定部５５ａは、蛍光光ＦＬを発生する腫瘍患部のうち蛍光光ＦＬの光量が大きい部分を光感受性物質の濃度が高いとして特定し、蛍光光ＦＬの光量が小さい部分を光感受性物質の濃度が低いとして特定する。
【００３４】
フレームメモリ５６は、ＤＳＰ５５で作成された画像データを記憶する。表示制御回路５７は、フレームメモリ５６から画像データを読み出し、この画像データに基づいて画像をモニタ１４に表示する。モニタ１４に表示される画像は、コントローラー５９に接続されたモード切替ＳＷ６１により切り替えられる。
【００３５】
モード切替ＳＷ６１は、通常光画像モード、蛍光光画像モード、治療光画像モード、治療状況確認モードのいずれかに切り替える。ここで、通常光画像モードは広帯域光ＢＢを体腔内に照射した時の通常光画像を表示するモードである。蛍光光画像モードは、励起光Ｌｄを体腔内に照射し、腫瘍患部から蛍光光ＦＬが発せられた時の蛍光光画像を表示するモードである。治療光画像モードは、治療光Ｌｔを体腔内に照射した時の治療光画像を表示するモードである。治療状況確認モードは、通常光画像、蛍光光画像、治療光画像の全てをモニタ１４に表示するモードである。なお、治療状況確認モードでは、蛍光光画像と治療光画像とを別々に表示する他、それらを重ね合わせて表示してもよい。
【００３６】
次に、本発明の作用を図６のフローチャートに沿って説明する。まず、患者に対して、光感受性物質であるフォトフィリンを投与する。これにより、患者の腫瘍患部に光感受性物質が蓄積する。そして、モード切替ＳＷ６１を操作し、画像モードを通常光画像モードに切り替える。通常光画像モードへの切替に従って、ミラー切替部４１はコントローラー５９の指示に基づき、第１ミラー３６を入射位置にセットする。これにより、電子内視鏡１１の先端部１６ａからは広帯域光ＢＢが照射される。
【００３７】
また、撮像制御部４６は、コントローラー５９の指示に基づき、ＣＣＤ４４が図７（Ａ）に示す動作を行なうように制御する。この通常光画像モード時では、ＣＣＤ４４のＲ１画素７０、Ｇ画素７２、Ｂ画素７３がそれぞれ受光した広帯域光ＢＢを光電変換して信号電荷を蓄積するステップ（以下「電荷蓄積ステップ」という）と、その後に蓄積した信号電荷を撮像信号として読み出すステップ（以下「信号読出ステップ」という）との合計２つの動作が、１フレームの取得期間で行われる。この動作は、通常光画像モードに設定されている間、繰り返し行われる。一方で、Ｒ２画素７１では、信号電荷の蓄積や信号電荷の読み出しは行なわれない。
【００３８】
これにより、モニタ１４には、Ｒ１画素７０の撮像信号、Ｇ画素７２の撮像信号、Ｂ画素７３の撮像信号に基づいて、カラーの通常光画像が表示される。この通常光画像は、その赤色の色再現に大きく影響を与える治療光用の減光フィルタが設けられたＲ２画素の撮像信号ではなく、赤色の色再現にほとんど影響を与えない励起光用の減光フィルタが設けられたＲ１画素の撮像信号に基づいて生成されているため、通常光画像は色再現性に優れている。
【００３９】
モニタ１４に通常光画像が表示されると、電子内視鏡１１の先端部１６ａを患者の体腔内に挿入する。そして、モニタ１４の通常光画像を確認しながら、先端部１６ａを徐々に腫瘍患部に近付けていく。先端部１６ａが腫瘍患部に到達したら、モード切替ＳＷ６１を操作し、画像モードを蛍光光画像モードに切り替える。蛍光光画像モードへの切替に従って、ミラー切替部４１は、コントローラー５９からの指示に基づき、第１ミラー３６を退避位置に戻し、第２ミラー３７を入射位置にセットする。これにより、電子内視鏡１１の先端部１６ａからは励起光Ｌｄが照射される。この励起光Ｌｄが腫瘍患部に照射されると、腫瘍患部からは蛍光光ＦＬが発せられる。
【００４０】
また、撮像制御部４６は、コントローラー５９からの指示に基づき、ＣＣＤ４４が図７（Ｂ）に示す動作を行なうように制御する。この蛍光光画像モード時では、ＣＣＤ４４のＲ１画素７０が受光した蛍光光ＦＬに基づく電荷蓄積ステップと、この後の信号読出ステップとの合計２つの動作が、１フレームの取得期間で行われる。この動作は、蛍光光画像モードに設定されている間、繰り返し行われる。一方、Ｒ２画素７１、Ｇ画素７２、Ｂ画素７３では、電荷蓄積ステップや信号読出ステップは行なわれない。これにより、モニタ１４には、Ｒ１画素７１の撮像信号に基づいて、赤色の蛍光光画像が表示される。この蛍光光画像は、励起光ＬｔがＲ１画素７０の減光フィルタで除去されているため、その励起光によるハレーションが生じることはない。
【００４１】
そして、術者はモニタ１４に表示された蛍光光画像から腫瘍患部の蛍光状態を確認することによって、腫瘍患部の位置、大きさ、範囲を正確に把握する。腫瘍患部の位置等を把握した後は、モード切替ＳＷ６１を操作し、画像モードを治療光画像モードに切り替える。治療光画像モードへの切替に従って、ミラー切替部４１は、コントローラー５９からの指示に基づき、第２ミラー３７を退避位置に戻し、第３ミラー３８を入射位置にセットする。これにより、電子内視鏡１１の先端部１６ａからは治療光Ｌｔが照射される。この治療光Ｌｔの照射により、腫瘍患部は徐々に消滅する。
【００４２】
また、撮像制御部４６は、コントローラー５９からの指示に基づき、ＣＣＤ４４が図６（Ｃ）に示す動作を行なうように制御する。この治療光画像モードでは、ＣＣＤ４４のＲ２画素７１が受光した蛍光光に基づく電荷蓄積ステップと、この後の信号読出ステップとの合計２つの動作が１、フレームの取得期間で行なわれる。この動作は、治療光画像モードに設定されている間、繰り返し行われる。一方、Ｒ１画素７０、Ｇ画素７２、Ｂ画素７３では、電荷蓄積ステップや信号読出ステップは行なわれない。
【００４３】
これにより、モニタ１４には、Ｒ２画素７１の撮像信号に基づいて、赤色の治療光画像が表示される。この治療光画像は、治療光がＲ２画素７１の減光フィルタによって強度が弱められているため、その治療光によるハレーションが生じることはない。また、Ｒ２画素７１では治療光を完全に遮断していないため、治療光画像から治療光の照射状況も確実に把握することができる。
【００４４】
そして、術者はモニタ１４に表示された治療光画像から腫瘍患部の消滅状況を確認する。また、図８に示すように、腫瘍患部１１０の一部が治療光Ｌｔの照射エリア１１１から外れていることを確認したときには、その照射エリア１１１から外れている部分にも治療光Ｌｔが当たるように、アングルノブ２１を操作して先端部１６ａを動かす。したがって、図８の場合であれば、先端部１６ａを左方向に動かすことにより、腫瘍患部１１０全体が治療光Ｌｔの照射エリア１１２に含まれるようになる。
【００４５】
次に、光感受性物質の濃度分布や腫瘍患部の消滅状況が経時的にどのように変化するかを確認する場合には、モード切替ＳＷ６１を操作し、画像モードを治療状況確認モードに切り替える。治療状況確認モードへの切替に従って、ミラー切替部４１は、コントローラー５９からの指示に基づき、１フレームの期間ごとに、入射位置にセットするミラーを第１〜第３ミラー３６〜３８の順で切り替える。
【００４６】
このように第１〜第３ミラー３６〜３８を切り替えることで、広帯域光ＢＢ、励起光Ｌｄ、治療光Ｌｔの順で、体腔内に光が照射される。この光の照射は、治療状況確認モードに設定されている間、繰り返し行われる。このように励起光Ｌｄ、治療光Ｌｔの照射を繰り返すことによって、治療光Ｌｔの照射で腫瘍患部を消滅させつつ、その腫瘍患部に対する励起光Ｌｄの照射によって、消滅状態にある腫瘍患部から蛍光光ＦＬを発生させることができる。
【００４７】
また、撮像制御部４６は、コントローラー５９からの指示に基づき、ＣＣＤ４４が図６（Ｄ）に示す動作を行なうように制御する。この治療状況確認モード時では、広帯域光ＢＢの照射時に、ＣＣＤ４４のＲ１画素７０、Ｇ画素７２、Ｂ画素７３が受光した広帯域光ＢＢに基づく電荷蓄積ステップと、この後の信号読出ステップとの合計２つの動作を１フレームの取得期間で行う。そして、その後の励起光Ｌｄの照射時には、ＣＣＤ４４のＲ１画素７０が受光した蛍光光ＦＬに基づく電荷蓄積ステップと、この後の信号読出ステップとの合計２つの動作を１フレームの取得期間で行い、Ｒ２画素７１、Ｇ画素７２、Ｂ画素７３ではそれら２つの動作は行なわない。そして、その後の治療光Ｌｔの照射時には、ＣＣＤ４４のＲ２画素７１が受光した治療光Ｌｔに基づく電荷蓄積ステップと、この後の信号読出ステップとの合計２つの動作を１フレームの取得期間で行い、Ｒ１画素７０、Ｇ画素７２、Ｂ画素７３ではそれら２つの動作は行なわない。これら３フレームの取得期間分の動作は、治療状況確認モードに設定されている間、繰り返し行われる。
【００４８】
これにより、モニタ１４には、カラーの通常光画像、赤色の蛍光光画像、赤色の治療光画像の３つの画像が表示される。このように通常光画像や治療光画像だけでなく、蛍光光画像も合わせてモニタ１４に表示することによって、ＰＤＴ治療の進捗状況を光感受性物質の濃度変化で確認することができるようになる。なお、各画像は１フレーム分ずつ時間がずれているが、フレームの取得期間を短くすることで、各画像が同じ時間に撮像したように見せることができる。例えば、３フレームの取得期間を３３ｍｓｅｃとすることが好ましい。
【００４９】
また、この治療状況確認モード時では、光感受性物質の濃度変化に応じて治療光Ｌｔの照射分布を制御することが行なわれる。この治療光Ｌｔの照射分布の制御は、蛍光光画像の画像データを生成した後に行われる。まず、蛍光光画像の画像データが生成されると、ＤＳＰ５５内の濃度分布特定部５５ａが、蛍光光画像の画像データに基づいて、腫瘍患部から発している蛍光光ＦＬの光量分布を求める。そして、この蛍光光ＦＬの光量分布から、腫瘍患部の光感受性物質の濃度分布を求める。
【００５０】
例えば、図９に示すような腫瘍患部１１４のうちＡ−Ａ線部から、図１０（Ａ）に示すような光量分布の蛍光光ＦＬが発せられている場合には、Ａ−Ａ線上の光感受性物質の濃度分布は、光感受性物質の濃度が高いときほど蛍光光ＦＬの光量が高くなることを考慮すると、Ａ−Ａ線上の蛍光光ＦＬの光量分布と同様とされる。したがって、図１０（Ｂ）に示す濃度分布となる。そして、Ａ−Ａ線以外についても同じように蛍光光の光量分布を求めることより、腫瘍患部全体の光感受性物質の濃度分布を求める。腫瘍患部全体の光感受性物質の濃度分布が求まると、光感受性物質の濃度分布についての濃度データがコントローラー５９に送られる。
【００５１】
次に、コントローラーの治療光照射分布特定部５９ａでは、光感受性物質の濃度分布に基づき、腫瘍患部に照射する治療光Ｌｔの照射分布を求める。そして、照射分布制御部５４は、治療光照射分布特定部５９ａで求めた治療光Ｌｔの照射分布に基づいて空間光変調器５３を制御する。これにより、治療光Ｌｔが、治療光照射分布特定部５９ａで求めた照射分布に従って照射される。
【００５２】
ここで、光感受性物質の濃度が高い部分には、治療光Ｌｔの光量を大きくすることによって、腫瘍患部の消滅を早めることができる。その一方で、光感受性物質の濃度が低い場合には、治療光Ｌｔの光量を小さくすることによって、消滅しつつある腫瘍患部に対して治療光Ｌｔを当て過ぎないようにすることできる。
【００５３】
例えば、図９の腫瘍患部１１４のうちＡ−Ａ線上の光感受性物質の濃度分布が図１０（Ｂ）に示すような場合、光感受性物質の濃度が高い中心部分については、大きい光量の治療光Ｌｔを照射するようにし、光感受性物質の濃度が低い周辺部分については、小さい光量の治療光Ｌｔを照射するようにする。したがって、腫瘍患部１１４のうちＡ−Ａ線上部分に対しては、図１０（Ｃ）に示すような照射分布で、治療光Ｌｔを照射する。
【００５４】
なお、上記実施形態では、本発明を電子内視鏡システムに適用したが、その他、図１１に示すような手術用顕微鏡システム８０にも本発明を適用することができる。手術用顕微鏡システム８０は、手術用架台８１に載せられた患者の上方に設けられ、手術部位を撮像して表示する手術用顕微鏡８２と、この手術用顕微鏡を支持する支持スタンド８３と、手術用顕微鏡８２に対して各種光を供給する光源装置８４とを備えている。
【００５５】
支持スタンド８３は軸８６により回転自在に連結された２本のアーム８８，８９を備えている。一方のアーム８８は手術用顕微鏡８２に取り付けられているため、手術用顕微鏡８２は軸８６を中心として水平方向に移動可能となっている。もう一方のアーム８９は、支持スタンド８３の支柱８３ａに上下方向に移動自在に取り付けられている。したがって、手術用顕微鏡８２は、アーム８９の上下方向への移動に従って、上下方向に移動可能となっている。
【００５６】
手術用顕微鏡８２は、手術部位を撮像する手術部位撮像部９１と、撮像により得られた信号に基づいて手術部位の画像を生成する顕微鏡本体９２と、手術部位の画像を表示するファインダ９３とを備えている。図１２に示すように、光源装置８４は本実施形態の光源装置１３と略同様であり、広帯域光源３０から広帯域光ＢＢを、ＰＤＤ用光源３１から励起光Ｌｄを、ＰＤＴ用光源３２から治療光Ｌｔを発する。各光源３０，３１，３２からの光は、光ホモジナイザー９４で光量分布が均一化される。光量分布が均一化された光は、中継ミラー４０及び２枚の集光レンズ３５を介して、光源装置８４と手術部位撮像部９１とを光学的に接続するライトガイド９５に供給される。
【００５７】
手術部位撮像部９１では、ライトガイド９５からの光が、ダイクロイックミラー９７で反射されて対物レンズ９８に入射する。対物レンズ９８に入射した光は、対物窓１００を通して、患者の手術部位に照射される。広帯域光ＢＢ，励起光Ｌｄ、治療光Ｌｔが手術部位に照射されると、その一部が反射して手術用顕微鏡に戻ってくる。また、手術部位のうち光感受性物質が蓄積された腫瘍患部に対して励起光Ｌｄが照射されたときには、その腫瘍患部からは蛍光光ＦＬが発生する。また、手術部位に照射される光のうち治療光Ｌｔの光量の空間的分布、即ち治療光Ｌｔの照射分布は、ライトガイド９５とダイクロイックミラー９７との間に設けられた空間光変調器５３により制御される。空間光変調器５３は本実施形態のものと同様である。
【００５８】
手術部位からの光は、対物窓１００を通して、対物レンズ９８で集光される。対物レンズ９８で集光された光は、ダイクロイックミラー９７をそのまま透過する。ダイクロイックミラー９７からの光は、集光レンズ１０２で更に集光された後、ＣＣＤ４４の撮像面４４ａに入射する。
【００５９】
撮像面４４ａには、本実施形態と同様に、光透過率がそれぞれ異なるＲ１画素７０、Ｒ２画素７１、Ｇ画素７２、Ｂ画素７３の４種類の画素を１セットとする画素群が多数配列されている（図４、図５参照）。ＣＣＤ４４の各画素から得られる撮像信号は、ＡＦＥ４５でデジタル化された後、顕微鏡本体９２に入力される。ＡＦＥ４５への撮像信号の出力は、ＣＣＤ４４に接続された撮像制御部４６によって制御される。この撮像制御部４６は、本実施形態の電子内視鏡システムの撮像制御部と同様であり、顕微鏡本体９２内のコントローラー５９の各種指示に基づいて駆動する。
【００６０】
顕微鏡本体９２は、本実施形態のプロセッサ装置１２に対応するものであり、顕微鏡本体９２のＡＦＥ４５から出力された撮像信号に対し、ＤＳＰ５５で色分離などの画像処理を行うことによって、画像データを作成する。この画像データは、フレームメモリ５６に記憶される。このフレームメモリ５６に記憶された画像データは、表示制御回路５７によって読み出される。表示制御回路５７は、読み出した画像データに基づいて画像をファインダ９３に表示する。ファインダ９３に表示される画像は、コントローラー５９に接続されたモード切替ＳＷ６１により切り替えられる。モード切替ＳＷ６１は、本実施形態と同様に、画像モードを通常光画像モード、蛍光光画像モード、治療光画像モード、治療状況確認モードのいずれかに切り替える。
【００６１】
通常光画像モードでは、Ｒ１画素７０の撮像信号、Ｇ画素７２の撮像信号、Ｂ画素７３の撮像信号に基づいて生成される通常光画像がファインダ９３に表示される。この通常光画像は、赤色の色再現に大きく影響を与える治療光用の減光フィルタが設けられたＲ２画素７１の撮像信号ではなく、赤色の色再現にほとんど影響を与えない励起光カット用の減光フィルタが設けられたＲ１画素７０の撮像信号に基づいて生成されているため、色再現性に優れている。
【００６２】
また、蛍光光画像モードでは、Ｒ１画素７０の撮像信号に基づいて生成される蛍光光画像がファインダ９３に表示される。蛍光光画像は、励起光ＬｄがＲ１画素７０の減光フィルタで減光されていることから、ハレーションの発生は無い。また、治療光画像モードでは、Ｒ２画像７１の撮像信号に基づいて生成される治療光画像がファインダ９３に表示される。治療光画像は、治療光ＬｔがＲ２画素７１の減光フィルタで減光されていることから、ハレーションの発生は無い。
【００６３】
また、治療状況確認モードでは、通常光画像、蛍光光画像、治療光画像がファインダ９３に表示されるため、光感受性物質の濃度分布や腫瘍患部の消滅状況が経時的にどのように変化するかを確認することができる。また、治療状況確認モードでは、本実施形態と同様に、蛍光光画像の画像データを生成した後に、光感受性物質の濃度変化に応じて治療光Ｌｔの照射分布を制御することが行なわれる。
【００６４】
この治療光Ｌｔの照射分布の制御に際しては、まず、ＤＳＰ内の濃度分布特定部５５ａによって腫瘍患部に蓄積した光感受性物質の濃度分布を求めるとともに、この求めた光感受性物質の濃度分布に基づき、治療光照射分布特定部５９ａによって、腫瘍患部に照射する治療光Ｌｔの照射分布を求めている。そして、この求めた治療光Ｌｔの照射分布に基づいて照射分布制御部５４が空間光変調器５３を制御する。
【００６５】
これにより、腫瘍患部のうち光感受性物質の濃度が高い部分には、光量の大きい治療光Ｌｔが照射されるため、腫瘍患部の消滅を早めることができる。その一方で、光感受性物質の濃度が低い部分には、光量の小さい治療光Ｌｔが照射されるため、消滅しつつある腫瘍患部に対して治療光Ｌｔを当て過ぎることがなくなる。
【００６６】
なお、本実施形態では、通常光画像モード、蛍光光画像モード、治療光画像モード、治療状況確認モードの順で画像モードを切り替える例を説明したが、画像モードの切替順番はこれに限られない。
【００６７】
なお、本発明は電子内視鏡システムや手術用顕微鏡システムだけでなく、その他のＰＤＴを用いる医療装置システムに対しても適用することができる。
【符号の説明】
【００６８】
１０ 電子内視鏡システム
１１ 電子内視鏡
３０ 広帯域光源
３１ ＰＤＤ用光源
３２ ＰＤＴ用光源
３４ 照射光切替部
４４ ＣＣＤ
５３ 空間光変調器
５４ 照射分布制御部
５５ ＤＳＰ
５５ａ 濃度分布特定部
５９ コントローラー
５９ａ 治療光照射分布特定部
８０ 手術用顕微鏡システム
８２ 手術用顕微鏡
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光感受性物質が蓄積された患者の腫瘍患部から蛍光光を発生させるための励起光を発するＰＤＤ用光源と、
前記腫瘍患部を消滅させるための治療光を発するＰＤＴ用光源と、
励起光または治療光を前記腫瘍患部に対して照射する照射手段と、
前記腫瘍患部からの光を受光して生成される撮像信号に基づき、画像を生成する画像生成手段と、
励起光を照射した時に得られる蛍光光画像から、前記腫瘍患部に蓄積した光感受性物質の濃度分布を特定する濃度分布特定部と、
前記腫瘍患部における光感受性物質の濃度分布に基づき、前記治療光の照射分布を制御する照射分布制御部とを備えることを特徴とするＰＤＴ用医療装置システム。
【請求項２】
前記照射分布制御部は、前記腫瘍患部のうち光感受性物質の濃度が高い部分には、光量の大きい治療光を照射し、光感受性物質の濃度が低い部分には、光量の小さい治療光を照射することを特徴とする請求項１記載のＰＤＴ用医療装置システム。
【請求項３】
波長が青色領域から赤色領域にわたる広帯域光を発する広帯域光源と、
前記腫瘍患部に対して照射する光を、前記広帯域光、前記励起光、前記治療光の順で切り替える照射光切替部とを備えることを特徴とする請求項１または２記載のＰＤＴ用医療装置システム。
【請求項４】
前記光感受性物質はフォトフィリンであり、前記治療光は中心波長が６３０ｎｍであり、前記励起光は中心波長が４０５ｎｍであり、前記蛍光光は６６０ｎｍにピークを１つ有することを特徴とする請求項１ないし３記載のＰＤＴ用医療装置システム。
【請求項５】
光感受性物質が蓄積された体腔内の腫瘍患部から蛍光光を発生させるための励起光を発するＰＤＤ用光源と、前記腫瘍患部を消滅させるための治療光を発するＰＤＴ用光源とを有する光源装置と、
前記腫瘍患部を含む体腔内に対して励起光または治療光を照射する照射手段と、前記腫瘍患部からの光を受光して撮像信号を出力する撮像素子とを有する電子内視鏡と、
撮像信号に基づいて画像を生成する画像生成手段と、励起光を照射した時に得られる蛍光光画像から、前記腫瘍患部に蓄積した光感受性物質の濃度分布を特定する濃度分布特定部とを有するプロセッサ装置とを備え、
前記電子内視鏡は、
前記腫瘍患部における光感受性物質の濃度分布に基づき、前記治療光の照射分布を制御する照射分布制御部を備えることを特徴とする電子内視鏡システム。
【請求項６】
手術部位のうち光感受性物質が蓄積された腫瘍患部から蛍光光を発生させるための励起光を発するＰＤＤ用光源と、前記腫瘍患部を消滅させるための治療光を発するＰＤＴ用光源とを有する光源装置と、
前記腫瘍患部を含む手術部位に対して励起光または治療光を照射する照射手段と、前記腫瘍患部からの光を受光して撮像信号を出力する撮像素子と、撮像信号に基づいて画像を生成する画像生成手段と、励起光を照射した時に得られる蛍光光画像から、前記腫瘍患部に蓄積した光感受性物質の濃度分布を特定する濃度分布特定部とを有する手術用顕微鏡とを備え、
前記手術用顕微鏡は、
前記腫瘍患部における光感受性物質の濃度分布に基づき、前記治療光の照射分布を制御する照射分布制御部を備えることを特徴とする手術用顕微鏡システム。
【請求項７】
光感受性物質が蓄積された患者の腫瘍患部から蛍光光を発生させるための励起光を前記腫瘍患部に対して照射したときに、前記腫瘍患部からの光を撮像素子で受光し、
撮像素子から出力される撮像信号に基づき、蛍光光画像を生成し、
蛍光光画像から前記腫瘍患部に蓄積した光感受性物質の濃度分布を特定し、
前記腫瘍患部を消滅させるための治療光を腫瘍患部に対して照射する際に、前記腫瘍患部における光感受性物質の濃度分布に基づき、治療光の照射分布を制御することを特徴とする治療光照射分布制御方法。
【請求項１】
光感受性物質が蓄積された患者の腫瘍患部から蛍光光を発生させるための励起光を発するＰＤＤ用光源と、
前記腫瘍患部を消滅させるための治療光を発するＰＤＴ用光源と、
励起光または治療光を前記腫瘍患部に対して照射する照射手段と、
前記腫瘍患部からの光を受光して生成される撮像信号に基づき、画像を生成する画像生成手段と、
励起光を照射した時に得られる蛍光光画像から、前記腫瘍患部に蓄積した光感受性物質の濃度分布を特定する濃度分布特定部と、
前記腫瘍患部における光感受性物質の濃度分布に基づき、前記治療光の照射分布を制御する照射分布制御部とを備えることを特徴とするＰＤＴ用医療装置システム。
【請求項２】
前記照射分布制御部は、前記腫瘍患部のうち光感受性物質の濃度が高い部分には、光量の大きい治療光を照射し、光感受性物質の濃度が低い部分には、光量の小さい治療光を照射することを特徴とする請求項１記載のＰＤＴ用医療装置システム。
【請求項３】
波長が青色領域から赤色領域にわたる広帯域光を発する広帯域光源と、
前記腫瘍患部に対して照射する光を、前記広帯域光、前記励起光、前記治療光の順で切り替える照射光切替部とを備えることを特徴とする請求項１または２記載のＰＤＴ用医療装置システム。
【請求項４】
前記光感受性物質はフォトフィリンであり、前記治療光は中心波長が６３０ｎｍであり、前記励起光は中心波長が４０５ｎｍであり、前記蛍光光は６６０ｎｍにピークを１つ有することを特徴とする請求項１ないし３記載のＰＤＴ用医療装置システム。
【請求項５】
光感受性物質が蓄積された体腔内の腫瘍患部から蛍光光を発生させるための励起光を発するＰＤＤ用光源と、前記腫瘍患部を消滅させるための治療光を発するＰＤＴ用光源とを有する光源装置と、
前記腫瘍患部を含む体腔内に対して励起光または治療光を照射する照射手段と、前記腫瘍患部からの光を受光して撮像信号を出力する撮像素子とを有する電子内視鏡と、
撮像信号に基づいて画像を生成する画像生成手段と、励起光を照射した時に得られる蛍光光画像から、前記腫瘍患部に蓄積した光感受性物質の濃度分布を特定する濃度分布特定部とを有するプロセッサ装置とを備え、
前記電子内視鏡は、
前記腫瘍患部における光感受性物質の濃度分布に基づき、前記治療光の照射分布を制御する照射分布制御部を備えることを特徴とする電子内視鏡システム。
【請求項６】
手術部位のうち光感受性物質が蓄積された腫瘍患部から蛍光光を発生させるための励起光を発するＰＤＤ用光源と、前記腫瘍患部を消滅させるための治療光を発するＰＤＴ用光源とを有する光源装置と、
前記腫瘍患部を含む手術部位に対して励起光または治療光を照射する照射手段と、前記腫瘍患部からの光を受光して撮像信号を出力する撮像素子と、撮像信号に基づいて画像を生成する画像生成手段と、励起光を照射した時に得られる蛍光光画像から、前記腫瘍患部に蓄積した光感受性物質の濃度分布を特定する濃度分布特定部とを有する手術用顕微鏡とを備え、
前記手術用顕微鏡は、
前記腫瘍患部における光感受性物質の濃度分布に基づき、前記治療光の照射分布を制御する照射分布制御部を備えることを特徴とする手術用顕微鏡システム。
【請求項７】
光感受性物質が蓄積された患者の腫瘍患部から蛍光光を発生させるための励起光を前記腫瘍患部に対して照射したときに、前記腫瘍患部からの光を撮像素子で受光し、
撮像素子から出力される撮像信号に基づき、蛍光光画像を生成し、
蛍光光画像から前記腫瘍患部に蓄積した光感受性物質の濃度分布を特定し、
前記腫瘍患部を消滅させるための治療光を腫瘍患部に対して照射する際に、前記腫瘍患部における光感受性物質の濃度分布に基づき、治療光の照射分布を制御することを特徴とする治療光照射分布制御方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
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【図６】
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【図８】
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【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１１−１６７３４４（Ｐ２０１１−１６７３４４Ａ）
【公開日】平成２３年９月１日（２０１１．９．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−３３７８５（Ｐ２０１０−３３７８５）
【出願日】平成２２年２月１８日（２０１０．２．１８）
【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２３年９月１日（２０１１．９．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年２月１８日（２０１０．２．１８）
【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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