(57)【要約】【課題】  ＰＤＴが可能な電子内視鏡システムにおいて、撮影画像の色再現性を向上させる。【解決手段】  ＰＤＴ装置６０から出射されるＰＤＴ用レーザ光を光ファイバー６１で電子スコープ１０の挿入部先端１０Ａに導く。光ファイバー６１からの漏れ光をフォトダイオード６２で検出する。漏れ光の検出に応じてフォトダイオード６２が出力する検知信号をタイミングコントローラ３２へ入力する。タイミングコントローラ３２はランプ３３からの白色光の生体への照射、励起用光源４３からの励起光の生体への照射、ＰＤＴ用レーザ光の照射が交互に行われるよう、検知信号の入力に基づいて、回転プレート３８の回転、及び励起用光源４３からの励起光の出射を制御する。ＰＤＴ用レーザ光の照射中、タイミングコントローラ３２はＣＣＤ１５の電子シャッタを駆動し、飽和電荷をカットする。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
可視帯域の通常光を出射する通常光光源と、
光線力学的診断のための診断用レーザ光を出力する第１の発振手段と、
光線力学的治療のための治療用レーザ光を出力する第２の発振手段と、
前記通常光と前記診断用レーザ光と前記治療用レーザ光の生体への照射のタイミングを制御する照射光制御手段と、
前記通常光の照射時、固体撮像素子により取得される前記生体の通常光画像と、前記診断用レーザ光の照射時、前記固体撮像素子により取得される前記生体の蛍光画像とをモニタに表示する表示制御手段と、
前記治療用レーザ光の照射時、前記固体撮像素子の飽和電荷をカットする固体撮像素子制御手段とを備えることを特徴とする電子内視鏡システム。
【請求項２】
前記照射光制御手段は、前記通常光の照射の周期と、前記第１の発振手段の出力の周期と、前記第２の発振手段の出力の周期との相対的関係を制御することにより、前記照射のタイミングを制御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】
前記照射光制御手段は、前記第２の発振手段に固有の前記治療用レーザ光の出力の周期に基づいて、前記通常光の照射と、前記診断用レーザ光の照射のタイミングを制御することを特徴とする請求項２に記載の電子内視鏡システム。
【請求項４】
前記第２の発振手段から出力される前記治療用レーザ光を電子スコープの挿入部先端に伝送するための光ファイバーと、
前記治療用レーザ光の伝送中に前記光ファイバーから漏れる前記治療用レーザ光を検出する漏れ光検出手段とを備え、
前記照射光制御手段は、前記漏れ光検出手段の検出結果に基づいて前記タイミングを制御す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】
前記通常光光源から出射される前記通常光の光路内に介在するよう配設され、開口部が形成された回転板を備え、
前記照射光制御手段は、前記回転板の回転を制御することにより、前記通常光の照射と前記診断用レーザ光の照射のタイミングを制御することを特徴とする請求項２乃至４のいずれかに記載の電子内視鏡システム。
【請求項６】
前記表示制御手段は、
前記通常光画像の画像情報を格納する第１の格納手段と、前記蛍光画像の画像情報を格納する第２の格納手段とを有し、
前記モニタにおける映像信号の処理仕様に準拠したタイミングで前記第１及び第２の格納手段から前記通常光画像の画像情報及び前記蛍光画像の画像情報を読出し、前記モニタに出力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７】
可視帯域の通常光の照射と、光線力学的診断のための診断用レーザ光の照射と、光線力学的治療のための治療用レーザ光の照射とが所定の周期で交互に実行され、
前記治療用レーザ光の照射による固体撮像素子の飽和電荷がカットされ、
前記通常光の照射時、前記固体撮像素子により取得される通常光画像と、前記診断用レーザ光の照射時、前記固体撮像素子により取得される蛍光画像とがモニタに並列表示されることを特徴とする電子内視鏡システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、腫瘍親和性蛍光物質を投与した生体にレーザ光を照射し、病変部位の発見及び治療を行う電子内視鏡システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、生体に腫瘍親和性蛍光物質を投与し、癌等の腫瘍の発見を行う光線力学的診断（以下、ＰＤＤ（Photodynamic Diagnosis））や、腫瘍を治療する光線力学的治療（以下、ＰＤＴ（Photodynamic Therapy））が行われている。生体に腫瘍親和性蛍光物質を投与して所定時間経過すると、病変部位には蛍光物質が残留する。ＰＤＤはこの特性を利用し、腫瘍親和性蛍光物質の投与後所定時間経過した生体にレーザ光を照射し、その蛍光物質から発した蛍光を測定することにより、病変部位を発見する診断方法である。また、ＰＤＴは、上述の蛍光物質が光エネルギーを吸収することにより発生する一重項酸素が、その酸化作用によって病変組織を破壊する特性を利用する治療方法である。
【０００３】
近年、ＰＤＤ、ＰＤＴが内視鏡に適用され、病変部位の早期発見・治療に応用されている。ＰＤＴ用レーザ光は極めて強力である。従って、ＰＤＴ機能を備えた電子内視鏡システムでは、固体撮像素子の光電変換において電荷が飽和することがないよう、生体からの反射光において、ＰＤＴ用レーザ光の波長をカットするカットフィルタが対物光学系内に配設される。
【特許文献１】実開平６−６３００９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、このようなカットフィルタは、ＰＤＴ用のレーザ光の波長のみならず、その近傍の帯域の波長をもカットしてしまう。その結果、固体撮像素子により取得された画像情報をＴＶモニタに表示させるときの色再現性が悪くなるという問題があった。
【０００５】
本発明は、以上の問題を解決するものであり、ＰＤＤ、ＰＤＴを行うことができる電子内視鏡システムにおいて、生体の画像を再現する際の色再現性を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る電子内視鏡システムは、可視帯域の通常光を出射する通常光光源と、光線力学的診断のための診断用レーザ光を出力する第１の発振手段と、光線力学的治療のための治療用レーザ光を出力する第２の発振手段と、通常光と診断用レーザ光と治療用レーザ光の生体への照射のタイミングを制御する照射光制御手段と、通常光の照射時、固体撮像素子により取得される生体の通常光画像と、診断用レーザ光の照射時、固体撮像素子により取得される生体の蛍光画像とをモニタに表示する表示制御手段と、治療用レーザ光の照射時、固体撮像素子の飽和電荷をカットする固体撮像素子制御手段とを備えることを特徴とする。
【０００７】
照射光制御手段は、通常光の照射の周期と、第１の発振手段の出力の周期と、第２の発振手段の出力の周期との相対的関係を制御することにより照射のタイミングを制御してもよい。
【０００８】
照射光制御手段は、例えば、第２の発振手段に固有の治療用レーザ光の出力の周期に基づいて、通常光の照射と、診断用レーザ光の照射のタイミングを制御してもよい。その場合、好ましくは、第２の発振手段から出力される治療用レーザ光を電子スコープの挿入部先端に伝送するための光ファイバーと、治療用レーザ光の伝送中に光ファイバーから漏れる治療用レーザ光を検出する光ファイバーからの漏れ光を検出する漏れ光検出手段とを備え、照射光制御手段は、漏れ光検出手段の検出結果に基づいてタイミングを制御する。
【０００９】
好ましくは、通常光光源から出射される通常光の光路内に介在するよう配設され、開口部が形成された回転板を備え、照射光制御手段は、回転板の回転を制御することにより、通常光の照射と診断用レーザ光の照射のタイミングを制御する。
【００１０】
好ましくは、表示制御手段は、通常光画像の画像情報を格納する第１の格納手段と、蛍光画像の画像情報を格納する第２の格納手段とを有し、モニタにおける映像信号の処理仕様に準拠したタイミングで第１及び第２の格納手段から通常光画像の画像情報及び蛍光画像の画像情報を読出し、モニタに出力する。
【００１１】
また、本発明に係る電子内視鏡システムは、可視帯域の通常光の照射と、光線力学的診断のための診断用レーザ光の照射と、光線力学的治療のための治療用レーザ光の照射とが所定の周期で交互に実行され、治療用レーザ光の照射による固体撮像素子の飽和電荷がカットされ、通常光の照射時、固体撮像素子により取得される通常光画像と、診断用レーザ光の照射時、固体撮像素子により取得される蛍光画像とがモニタに並列表示されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
以上のように、本願発明によれば、固体撮像素子制御手段により、治療用レーザ光の照射時、固体撮像素子の飽和電荷がカットされるため、従来のカットフィルタを用いる必要がない。従って、従来のカットフィルタによりカットされていたレーザ光波長の近傍の帯域の波長がカットされることがなく、生体の反射光や自家蛍光が固体撮像素子に導かれ、画像処理が施される。その結果、モニタに表示される通常光画像や蛍光画像の色再現性が向上する。
【００１３】
また、治療用レーザ光照射時の固体撮像素子の飽和電荷をカットすることにより、治療用レーザ光の照射に続いて自家蛍光画像の取得をし、モニタに再現させた場合、再現される映像がハレーションを起こすことがない。従って、治療の経過を逐次把握することができ、病変組織の過不足のない除去をより効率的に実施することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１は、本発明に係る実施形態が適用される電子内視鏡システムのブロック図である。電子スコープ１０には多数の光ファイバーから成るライトガイド１１が挿通している。ライトガイド１１は電子スコープ１０の挿入部先端１０Ａまで延びている。挿入部先端１０Ａにおいてライトガイド１１の出射端１１Ａの前方には配光レンズ１２が配置される。
【００１５】
画像処理プロセッサ３０のシステムコントローラ３１は、電子内視鏡システム全体をコントロールする例えばマイクロプロセッサである。タイミングコントローラ３２は、後述する各ドライバ等へ駆動の同期をとるための制御信号を出力する。
【００１６】
画像処理プロセッサ３０内には、白色光を出射するランプ３３が設けられる。ランプ３３には例えばキセノンランプ等が用いられる。電子スコープ１０の操作部（図示せず）に設けられたスコープボタン２０が操作されると、システムコントローラ３１からランプ用電源３４へ制御信号が出力され、ランプ用電源３４からランプ３３への電力の供給が開始され、ランプ３３が点灯駆動される。ランプ３３から出射された白色光は、絞り３５、回転プレート３８を介してダイクロックミラー４１へ導かれる。白色光はダイクロックミラー４１を透過し、集光レンズ４２によりライトガイド１１の入射端１１Ｂへ集光する。
【００１７】
また、画像処理プロセッサ３０内には、ランプ３３に加えて励起用光源４３が設けられる。励起用光源４３には例えば、波長が４０８ｎｍ（ナノメータ）のＰＤＤ用励起光を出射する半導体レーザが用いられる。スコープボタン２０が操作されると、システムコントローラ３１から励起用光源ドライバ４５へ励起用光源４３の立ち上がり開始を指示する制御信号が出力され、励起用光源４３が立ち上がる。また、タイミングコントローラ３２から出力される制御信号に基づく励起用光源ドライバ４５の駆動信号により、励起用光源４３のＰＤＤ用励起光の出射開始・出射停止が行われる。すなわち、タイミングコントローラ３２によりＰＤＤ用励起光の出射のタイミングが制御される。励起用光源４３から出射されたＰＤＤ用励起光は、レンズ４４を介してダイクロックミラー４１へ導かれる。ＰＤＤ用励起光はダイクロックミラー４１により反射され、集光レンズ４２によりライトガイド１１の入射端１１Ｂへ集光する。
【００１８】
図２は、回転プレート３８の正面図である。回転プレート３８は円形を呈し、周方向に沿ってセクタ状の開口部３８Ａが形成されている。開口部３８Ａは回転プレート３８の略１／４の領域を占めている。回転プレート３８の中心３８Ｅにはモータ３９（図１参照）の出力軸が固定的に嵌合している。モータ３９の回転に応じて開口部３８Ａがランプ３３からの白色光の光路内に位置決めされると、白色光はダイクロックミラー４１へ導かれ、開口部３８Ａ以外の領域３８Ｂ、３８Ｃ、３８Ｄが当該光路内に位置決めされると、白色光は遮断される。
【００１９】
再び図１を参照すると、入射端１１Ｂに入射した白色光若しくはＰＤＤ用励起光は、ライトガイド１１により挿入部先端１０Ａまで導かれ、出射端１１Ａから出射される。出射光は配光レンズ１２を介して挿入部先端１０Ａの前方に出射され、これにより被観察体が照射される。被観察体からの反射光若しくは自家蛍光は、電子スコープ１０の挿入部先端１０Ａに配設された対物レンズ１３、ＰＤＤ用励起光を遮断し白色光及び自家蛍光を通過させる励起光カットフィルタ１４を介してＣＣＤ１５に入射する。これにより、ＣＣＤ１５の受光面に被観察体の光学像及び自家蛍光像が結像される。
【００２０】
ＣＣＤドライバ１６から出力されるＣＣＤ駆動信号によりＣＣＤ１５の駆動が制御される。ＣＣＤ１５では被観察体の光学像及び自家蛍光像が光電変換され、アナログ画像信号が出力される。アナログ画像信号は画像処理プロセッサ３０の前段信号処理回路４６でＡ／Ｄ変換、その他所定の画像処理が施される。白色光の照射により得られ、画像処理が施された画像信号は、白色光画像の画像情報として第１の画像メモリ４７に格納される。励起光の照射により得られ、画像処理が施された画像信号は、蛍光画像の画像情報として第２の画像メモリ４８に格納される。
【００２１】
第１及び第２の画像メモリ４７、４８に格納された画像情報は、タイミングコントローラ３２からの同期信号に基づいてそれぞれ読み出され、後段信号処理回路４９へ出力される。後段信号処理回路４９では、白色光画像の画像情報、蛍光画像の画像情報のそれぞれが、テレビ垂直同期の周波数６０Ｈｚに合わせて補完され、ＴＶモニタ５０へ出力される。これにより、白色光画像と蛍光画像がＴＶモニタ５０に並列表示される。
【００２２】
ＰＤＴ装置６０は、ＰＤＴ用の半導体レーザを出射するレーザ装置である。ＰＤＴ装置６０には光ファイバー６１が接続される。この光ファイバー６１は電子スコープ１０の処置具挿通路に挿通され、その自由端は挿入部先端１０Ａの鉗子口から露出する。ＰＤＴ装置６０は、所定の周期で波長約６４０ｎｍのレーザ光を出射する。出射されたレーザ光は光ファイバー６１を介して挿入部先端１０Ａへ導かれ、生体に照射される。
【００２３】
フォトダイオード６２は、光ファイバー６１から漏れてくるレーザ光を検出する。レーザ光を検出するとフォトダイオード６２から出力される検知信号は、タイミングコントローラ３２に入力される。タイミングコントローラ３２は、フォトダイオード６２の検知信号の入力の周期に合わせて、回転プレート３８の回転、励起用光源４３のオンオフ、ＣＣＤ１５の駆動の同期をとる。
【００２４】
図３は、タイミングコントローラ３２により制御されるＰＤＴ用レーザ光照射、白色光照射、ＰＤＤ用励起光照射、及び回転プレート３８の回転のタイミングチャートである。ＰＤＴ用レーザ光の照射は、ＰＤＴ装置６０の仕様により定められた所定の周期で実行される。本実施形態では、図３に示すように、ｔ１０〜ｔ１１、ｔ１２〜ｔ１３、ｔ１４〜ｔ１５、ｔ１６〜ｔ１７、ｔ１８〜ｔ１９、ｔ２０〜ｔ２１というタイミングでＰＤＴ装置６０からレーザ光が出射され、生体に照射される。上述のように、フォトダイオード６２はこれらのタイミングで光ファイバー６１からの漏れ光を検知し、検知信号をタイミングコントローラ３２へ出力する。
【００２５】
回転プレート３８の回転、及び励起用光源４３からのＰＤＤ用励起光の出射がＰＤＴ装置６０からのレーザ光の出射と同期をとって行われるよう、タイミングコントローラ３２は、フォトダイオード６２からの検知信号の入力のタイミングに基づいてモータ駆動回路４０及びレーザ駆動回路４５へ制御信号を出力する。
【００２６】
ｔ１１〜ｔ１５までで回転プレート３８が１回転するよう、タイミングコントローラ３２はモータ駆動回路４０へ制御信号を出力する。フォトダイオード６２の検知信号が入力しないｔ１１〜ｔ１２の間、ランプ３３からの白色光の光路内に開口部３８Ａ（図２参照）が介在し、フォトダイオード６２の検知信号が入力されるｔ１２〜ｔ１３の間、領域３８Ｂが白色光光路内に介在し、再びフォトダイオード６２の検知信号が入力しないｔ１３〜ｔ１４の間、領域３８Ｃが白色光光路内に介在し、再びフォトダイオード６２の検知信号が入力するｔ１４〜ｔ１５の間、領域３８Ｄが白色光光路内に介在するよう、タイミングコントローラ３２により回転プレート３８の回転が制御される。
【００２７】
また、ＰＤＴ装置６０からレーザ光が出射されずフォトダイオード６２の検知信号が入力されず、かつ白色光が被観察体に照射されない間、すなわち、ｔ１３〜ｔ１４の間、レーザ駆動回路４５へ制御信号が出力され、ＰＤＤ用励起光が被観察体に照射される。
【００２８】
ｔ１１〜ｔ１２の期間、開口部３８Ａが白色光の光路内に介在することにより、白色光は回転プレート３８に遮光されることなく被観察体に照射される。従って、これらの期間、ＣＣＤ１５により白色光画像が取得される。また、ｔ１３〜ｔ１４の期間、領域３８Ｃによりランプ３３からの白色光が遮光された状態でＰＤＤ用励起光が被観察体に照射される。従って、これらの期間、ＣＣＤ１５により蛍光画像が取得される。
【００２９】
ｔ１５以降も同様のタイミングで、ＰＤＴ用レーザ光の照射、白色光の照射、及びＰＤＤ用励起光の照射が制御される。すなわち、本実施形態の電子内視鏡システムによれば、ＰＤＴ装置６０による病変部位の治療、及び白色光画像による生体の観察、及び蛍光画像による病変部位の観察が交互に行われる。
【００３０】
さらに、第１実施形態では、ＰＤＴ用レーザ光が照射される期間（ｔ１０〜ｔ１１、ｔ１２〜ｔ１３、ｔ１４〜ｔ１５、ｔ１６〜ｔ１７、ｔ１８〜ｔ１９、ｔ２０〜ｔ２１）中、ＣＣＤ１５は電子シャッタ駆動される。すなわち、これらの各期間におけるＣＣＤ１５のシャッタースピード（電荷蓄積時間）が調整される。図４に示すように、ＣＣＤ１５に蓄積された電荷の読み出しの周期（ｓ３０〜ｓ４０）に合わせて、蓄積された電荷をカットするためのパルス信号（電荷掃き捨てパルス）がＣＣＤ１５に印加される（ｓ３１）。電荷掃き捨てパルスの印加のタイミングは、タイミングコントローラ３２により制御される。この電子シャッタの駆動により、ｓ３０〜ｓ３１までにＣＣＤ１５に蓄積された電荷は排除され、ｓ３１〜ｓ４０までの間に蓄積された電荷がｓ４０で読み出される。
【００３１】
上述のように、ＰＤＴ用レーザ光は一般に極めて強度が高いため、ＰＤＴ用レーザ光照射中にＣＣＤ１５の蓄積電荷が飽和し、ＴＶモニタ５０に再現される映像がハレーションを起こす場合がある。しかし、ＰＤＴ用レーザ光照射中に電子シャッタのシャッタースピードを適宜制御することにより、ＣＣＤ１５の飽和電荷がカットされ、ハレーションが防止される。従って、ＰＤＴの治療時でもＴＶモニタ５０により生体を観察することが可能となる。
【００３２】
第１実施形態によれば、ＰＤＴの治療とＰＤＤの診断とが交互に進行されるため、ＰＤＴ直後の患部の状態をＴＶモニタ５０で視認することができる。従って、ＰＤＴによる患部の除去を過不足なく実行することができる。また、白色光照射による観察も並行して行える。従って、治療及び診断をより円滑に行うことができる。
【００３３】
また、レーザ光カットフィルタを使用することなく、ＰＤＴ用レーザ光照射時のハレーションが防止される。従って、白色光照射時に取得される白色光画像の表示において色再現性の低下が回避される。すなわち、本実施形態によれば、白色光画像の色再現性を低下させることなく、ＰＤＴ用レーザ光照射時のハレーションを防止することができる。
【００３４】
図５は、本発明に係る第２実施形態が適用される電子内視鏡システムのブロック図である。図１と同様の構成要素には同一の符号が付されている。第２実施形態においては、ＰＤＴ装置６３のレーザ光の出力の周期をタイミングコントローラ３２で制御する。すなわち、ＰＤＴ装置６３のレーザ光出力の仕様に基づいて他の照射光の照射が制御されるのではなく、ＰＤＴ用レーザ光の出力、ＰＤＤ用励起光の出力、回転プレート３８の回転による白色光の照射の全てのタイミングが、タイミングコントローラ３２により制御される。ＰＤＴ用レーザ光の照射、白色光の照射及び画像の取得、ＰＤＤ用励起光の照射及び画像の取得のタイミングは、図３のタイミングチャートに示されるのと同様である。
【００３５】
第２実施形態によれば、ＰＤＴ装置６３をタイミングコントローラ３２で制御するため、フォトダイオード６２を設ける必要がない。従って、システム構成が簡略化される。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明に係る第１実施形態が適用される電子内視鏡システムのブロック図である。
【図２】回転プレートの正面図である。
【図３】ＰＤＴ用レーザ光照射、白色光照射、ＰＤＤ用励起光照射、及び回転プレートの回転のタイミングチャートである。
【図４】ＣＣＤの電子シャッタの原理を示すタイミングチャートである。
【図５】本発明に係る第２実施形態が適用される電子内視鏡システムのブロック図である。
【符号の説明】
【００３７】
１０  電子スコープ
３０  画像処理プロセッサ
３１  システムコントローラ
３２  タイミングコントローラ
３３  ランプ
３８  回転プレート
４３  励起用光源
５０  ＴＶモニタ
６０  ＰＤＴ装置
６１  光ファイバー
６２  フォトダイオード
【図１】
2006094907.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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