(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
蛍光を発する光感受性物質を吸収している、外科手術を受ける生体の患部に対して、前記光感受性物質の励起波長領域にある励起光を照射し、そのとき患部から発せられた蛍光を検出して患部の蛍光像を撮像し、画像を再構成することなく該蛍光像を示す画像データを出力する蛍光像撮像装置と、
この画像データに基づいて前記患部の蛍光像を再生し、実際の患部上に表示する画像表示装置と、
実際の患部と、前記表示される蛍光像における患部とが互いに位置的に整合するように、表示される蛍光像の倍率および／または向きを調節する位置合わせ手段とからなる外科手術支援システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、外科手術の際に、術者が生体患部の病変部を位置確認することを手助けする外科手術支援システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、一般にＰＤＤ（Ｐｈｏｔｏｄｙｎａｍｉｃ  Ｄｉａｇｎｏｓｉｓ）と称される光力学診断についての研究が種々なされている。このＰＤＤとは、腫瘍親和性を有し、光により励起されたとき蛍光を発する光感受性物質を予め生体の腫瘍部分に吸収させておき、その部分に光感受性物質の励起波長領域にある励起光を照射して蛍光を生じさせ、この蛍光による画像を表示して腫瘍部分を診断する技術である。
【０００３】
例えば特公昭６３−９４６４号公報、特開平１−１３６６３０号公報、特開平７−５９７８３号公報には、このＰＤＤを行なうための蛍光画像撮像装置が開示されている。この種の蛍光画像撮像装置は基本的に、光感受性物質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、光感受性物質が発する蛍光を検出して生体の蛍光像を撮像する手段とからなるものであり、多くの場合、生体内部に挿入される内視鏡や、手術用顕微鏡等に組み込まれた形に構成される。
【０００４】
上述のような蛍光画像撮像装置で撮像された患部の画像を画像表示手段に表示させると、光感受性物質が腫瘍親和性を有することにより、腫瘍の浸潤範囲が蛍光像として示される。そこで術者はこの表示画像を参考にして腫瘍の浸潤範囲を把握し、適切な切除範囲を決定することができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記の光感受性物質から発せられる蛍光は、一般に極めて微弱であるため、手術用顕微鏡等に組み込まれた蛍光画像撮像装置によって蛍光画像を撮像する際には、手術室内の明るさを極端に低下させることが必要となっている。こうして手術室内が暗くされていると、実際の患部が見難くなるので、上記のように腫瘍部分が蛍光像として表示されていても、それが実際の患部ではどの位置に存在するのか判別困難となる。
【０００６】
さらに、画像表示手段に表示される蛍光像は、人眼で見た実際の患部とはかなり趣が異なるので、特に術者が不慣れのような場合は、たとえ手術室内が明るくても、蛍光像と実際の患部との間の位置的対応が分かり難くて、蛍光像に示されている腫瘍部分が実際の患部ではどの位置に存在するのか判別できないこともある。
【０００７】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、外科手術の際に、術者が生体患部の病変部を位置確認することを手助けできる外科手術支援システムを提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明による外科手術支援システムは、
蛍光を発する光感受性物質を吸収している、外科手術を受ける生体の患部に対して、前記光感受性物質の励起波長領域にある励起光を照射し、そのとき患部から発せられた蛍光を検出して患部の蛍光像を撮像し、画像を再構成することなく該蛍光像を示す画像データを出力する蛍光像撮像装置と、
この画像データに基づいて患部の蛍光像を再生し、実際の患部上に表示する画像表示装置と、
実際の患部と、上記表示される蛍光像における患部とが互いに位置的に整合するように、表示される蛍光像の倍率および／または向きを調節する位置合わせ手段とから構成されたものである。
【０００９】
【発明の効果】
上記構成を有する本発明の外科手術支援システムによれば、生体の患部の画像が、実際の患部と位置的対応を取った上で、この実際の患部上に表示される。したがって、表示された画像に病変部が示されていれば、それは実際の病変部の上に重ねて表示されるので、術者は病変部の位置を容易かつ正確に認識することができる。
【００１０】
【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。図１は、本発明の外科手術支援システムの一つの実施の形態を示すものである。この外科手術支援システムは、蛍光像撮像装置１０と、画像投影装置１１と、ＭＲＩ（磁気共鳴イメージング）装置１２と、以上の各装置１０、１１および１２に接続された制御装置１３とから構成されている。
【００１１】
外科手術を受ける患者１４の患部１５には、腫瘍親和性を有し、光により励起されたとき蛍光を発する光感受性物質が予め吸収されている。この光感受性物質としては、例えばポルフィリン系のものが用いられる。なお図２に平面視の状態を示すように、患者１４は手術台１６上の所定位置に載置され、この患者１４上の所定位置には一例として２個の位置合わせ蛍光マーカー１７、１７が固定されている。
【００１２】
蛍光像撮像装置１０は、上記光感受性物質の励起波長領域にある励起光Ｌ１を発する励起光源２０と、上記光感受性物質が発する蛍光Ｌ２を検出して患部１５の蛍光像を撮像する撮像手段２１とから構成されている。なおこの撮像手段２１は、例えば高感度のＣＣＤカメラ等からなる。
【００１３】
一方画像投影装置１１は、例えば液晶表示パネル等の画像再生手段と、そこに再生表示された画像を患者１４の患部１５上に投影する投影光学系とから構成されている。そしてこの画像投影装置１１には、上記位置合わせ蛍光マーカー１７、１７および制御装置１３とともに画像位置合わせ手段を構成する、ＣＣＤカメラ等の撮像手段２２が固定されている。
【００１４】
以下、上記構成の外科手術支援システムの作用について説明する。患部１５から腫瘍を摘出する外科手術が施される際には、蛍光像撮像装置１０の励起光源２０が駆動され、そこから発せられた励起光Ｌ１が患部１５に照射される。それにより、患部１５が吸収している光感受性物質が励起されて蛍光Ｌ２を発する。撮像手段２１はこの蛍光Ｌ２を検出して患部１５の蛍光像を撮像し、この蛍光像を示す画像データＳ１を制御装置１３に入力する。
【００１５】
制御装置１３はこの画像データＳ１に対して、後述の位置合わせのための変換処理を施し、変換処理後の画像データＳ２を画像投影装置１１に入力する。画像投影装置１１はこの画像データＳ２に基づいて、前述した液晶表示パネル等の画像再生手段に患部１５の蛍光像を再生表示する。図３の（ａ）は、この蛍光像の表示状態を概略的に示すものである。このように画像再生手段１１ａには、患部１５に存在する腫瘍の像１８Ａを明瞭に示す蛍光像が表示される。なお図中の１７Ａは、マーカー像である。そして画像投影装置１１は、この表示された蛍光像を、実際の患部１５上に投影する。
【００１６】
図３の（ｂ）は、実際の患部１５を肉眼で観察した状態を示している。実際の患部１５には、上記蛍光像において示された腫瘍１８が当然存在するものであるが、先に述べたよう手術室内が暗い等の理由で、肉眼ではこの腫瘍１８が明瞭に認められないこともあり得る。しかしここで、上記蛍光像が、そこに示されている患部と実際の患部１５とが位置的に整合するようにして実際の患部１５上に投影されると、図３の（ｃ）に示すように、実際に腫瘍１８が存在する患部１５上の位置に、腫瘍像１８Ａが投影表示されるようになる。
【００１７】
したがって術者は、この投影表示画像中の腫瘍像１８Ａを参考にして、実際の腫瘍１８の存在位置や大きさを正確に認識可能となり、よって、切除範囲を必要最小限にして適切な外科手術を行なうことができる。
【００１８】
次に、実際の患部１５と蛍光像との位置合わせについて説明する。画像投影装置１１に固定されている撮像手段２２は、実際の患部１５を位置合わせ蛍光マーカー１７、１７とともに撮像する。こうして撮像された位置合わせ用画像を示す画像データＳ３は、制御装置１３に入力される。制御装置１３は、この画像データＳ３における蛍光マーカー１７、１７の画素位置と、蛍光像撮像装置１０から入力された画像データＳ１における蛍光マーカー１７、１７の画素位置とが一致するように、画像データＳ１に対して画像拡縮および画像回転の変換処理を施す。
【００１９】
また、画像投影装置１１と撮像手段２２との相対位置は、上記画像データＳ１とＳ３における蛍光マーカー１７、１７の画素位置が互いに一致したとき、実際の患部１５と投影画像における患部とが位置的に整合するように設定されている。そこで、画像投影装置１１により、上記変換処理を受けた後の画像データＳ２に基づいて蛍光像を再生し、それを実際の患部１５上に投影すれば、実際に腫瘍１８が存在する患部１５上の位置に、腫瘍像１８Ａが投影表示されることになる。
【００２０】
なお、画像データＳ１に対する画像拡縮（投影倍率変更）および画像回転（投影画像の向きの変更）の処理は、例えば蛍光像投影の向きを厳密に所定方向に設定可能である場合には画像拡縮のみというように、一方だけを行なうようにしてもよい。
【００２１】
本例では、ＭＲＩ装置１２が出力するＭＲＩ画像データＳ４も制御装置１３に入力されるようになっており、前記蛍光像に代えて、該画像データＳ４が示す患部１５のＭＲＩ画像を実際の患部１５上に投影表示可能となっている。したがって術者は、このＭＲＩ画像を参考にして病変部の位置を認識することもできる。この場合の表示画像における患部と実際の患部との位置合わせは、上に述べたのと同様にして行なうことができる。また、特に前述の蛍光マーカー１７、１７を写し込まなかったＭＲＩ画像に対しては、従来から知られているパターン・マッチングの手法を用いる等して、位置合わせを行なうことも可能である。
【００２３】
また、蛍光像撮像装置１０や画像投影装置１１は、手術用照明装置や手術用顕微鏡装置に組み込むことができる。さらに画像投影装置１１に代えて、光ビームを患部上で走査させてそこに画像を表示する装置を用いることもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一つの実施の形態による外科手術支援システムを示す概略図
【図２】蛍光像撮像を受ける患者の状態を示す平面図
【図３】上記外科手術支援システムにおける患部画像の表示状態を説明する概略図
【符号の説明】
１０    蛍光像撮像装置
１１    画像投影装置
１２    ＭＲＩ装置
１３    制御装置
１４    患者
１５    患部
１７    位置合わせ蛍光マーカー
２０    励起光源
２１、２２    撮像手段
Ｌ１    励起光
Ｌ２    蛍光
【図１】
0003568280.tif 000002
【図２】
0003568280.tif 000003
【図３】
0003568280.tif 000004