(57)【要約】【解決手段】この発明は、生体組織（７）の密度及び／又は構造及び／又は化学的組成における相違を検知し、かつ、位置決めするための方法に関し、前記組織は、決定された第１の周波数帯域において照射を連続させることで、前記組織を蛍光発光、自己蛍光又は第２の周波数帯域におけるルミネセンスを発光させるようにする。前記方法は、以下の工程を備えることを特徴とするものである：このようにして照射された前記生体組織は、カラービデオ手段により可視的に捕捉されるもので、該ビデオカラー手段には、付随のカラーフィルター類が設けられた画素のモザイクをもつイメージセンサー類が設けられている；このようにして得られたイメージの各ポイントに対しては；１）生体組織（７）のイメージを再構築するために、各画素により受けられたエネルギーに関する情報が集められ、ｂ）前記生体組織（７）の相違を特徴づけるために、又は、このようにして得られたイメージが明らかになるようにするために、第２の周波数帯域で得られたエネルギーに相当するシグナルを生起するように増幅が行われる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体組織（７）の密度及び／又は構造及び／又は化学的組成における相違を検知し、かつ、位置決めするための方法であって、決定された第１の周波数帯域において前記生体組織への照射を連続させることで、前記組織を蛍光発光、自己蛍光又は第２の周波数帯域におけるルミネセンスさせる方法であり、以下の工程を備えることを特徴とするものである：
−補色フィルター類を有する画素のモザイクをもつイメージセンサーを備えたカラービデオ手段を用いて、このようにして照射した生体組織のイメージを捕捉し、
−このようにして得られたイメージの各ポイントに対しては；
ａ）各画素により、受けられたエネルギーに関するデータを集め、生体組織（７）のイメージを再構築し、
ｂ）周波数の第２の帯域で受けたエネルギーに相当するシグナルを増幅して、得られたイメージにおける生体組織（７）の前記相違を特徴づけるか又は明らかになるようにする。
【請求項２】
周波数の第２の帯域で集められたデータは、処理されて、この周波数の第２の帯域に当然相当するカラー以外のカラーで得られた構造上の相違を特徴づけるようにする請求項１における方法。
【請求項３】
蛍光発光スペクトルをモディファイして寄生的な蛍光発光の蛍光帯域へシフトさせることができる照射スペクトルの周波数帯域へ照射を加えることを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれかにおける方法。
【請求項４】
生体組織（７）の密度及び／又は構造及び／又は化学組成における相違を検知し、位置決めする装置であって、以下を備えることを特徴とするもの：
−第１の決められた周波数帯域にある光線を生体組織に連続照射し、前記組織に第２の帯域の周波数における蛍光発光現象を生起させることができるようする手段（１）、
−補色フィルター類が備えられた画素のモザイクをもつイメージセンサー類が備えられているカラービデオ手段（１１）、
−このようにして得られた各イメージポイントに対し、各画素により受けられたエネルギーに関連するカラーデータを集め、生体組織（７）のイメージを再構築することができる捕捉及び計算手段、
−第２帯域の周波数で受けたエネルギーに相当するシグナルを増幅し、得られたイメージにおける生体組織の前記相違を特徴づけるか又は明らかにする手段。
【請求項５】
周波数の第２の帯域で集められたデータを処理して、この周波数の第２の帯域に当然相当するカラー以外のカラーで得られた構造上の相違を特徴づけるようにする処理手段（１３）を備えていることを特徴とする請求項４における装置。
【請求項６】
第１の決められた周波数帯域にある光線を生体組織に連続照射し、前記組織に第２の帯域において周波数蛍光発光、自己蛍光又はルミネセンス現象を生じさせて、生体組織の密度及び／又は構造及び／又は化学組成における相違を検知し、位置決めする方法であって、以下の工程を備えることを特徴とするもの：
−モノクロームイメージセンサー類、即ち、ルミネセンスセンサー及び少なくとも１つのセンサーで明らかにした相違を検知する間発光される蛍光のカラーに相当するカラーのフィルターを備えているセンサーからなるイメージ捕捉手段を用いて、このようにして照射した生体組織のイメージを捕捉し、
−このようにして得られたイメージの各ポイントに対しては；
ａ）各画素により受けられたエネルギーに関するデータを集め、生体組織のイメージを再構築し、
ｂ）周波数の第２の帯域で受けたエネルギーに相当するシグナルを増幅して、得られたイメージにおける生体組織の前記相違を特徴づけるか又は明らかになるいようにする。
【請求項７】
生体組織の密度及び／又は構造及び／又は化学組成における相違を検知し、位置決めする装置であって、以下を備えることを特徴とするもの：
−第１の決められた周波数帯域にある光線を生体組織に連続照射し、前記組織に第２の帯域の周波数における蛍光発光現象を生起させることができるようする手段（１）、
−モノクロームイメージセンサー類、即ち、ルミネセンスセンサー及び少なくとも１つのセンサーで明らかにした相違を検知する間、発光される蛍光のカラーに相当するカラーのフィルターを備えているセンサーからなるイメージ捕捉手段、
−このようにして得られた各イメージポイントに対し、各画素により受けられたエネルギーに関連するカラーデータを集め、生体組織のイメージを再構築することができる捕捉及び計算手段、
−第２帯域の周波数で受けたエネルギーに相当するシグナルを増幅し、得られたイメージにおける生体組織の前記相違を特徴づけるか又は明らかにする手段。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、生体組織の密度、構造又は化学組成における相違を検知し、位置付けし、特徴づける方法とそのための装置に関するものである。
【０００２】
従来の技術においては、内因性発色団又は投与された染料又は外因性発色団を含む組織の自己蛍光を用いて、病理学的なものであると否とに拘らず、生理学的又は組織学的起源の組織の相違を検知し又は実証するための各種の方法が提案されている。
【０００３】
これによって、観察された領域が健康であるか又はダメージを受けているかに基づく発色団コンテントの相違による原理に基づき、生体組織の蛍光をリアルタイムでのマッピングすることが可能になっている。
【０００４】
前記方法は、歯のエナメル質のような硬い組織又は皮膚や口腔粘膜のような柔らかな組織におけるむしばまれたダメージを直接観察したり、又は、内視鏡ルートで胸部または胃の内部粘膜を観察するために使用されている。
【０００５】
また前記組織がきめられた波長のモノクロ光線により照射されて、この光線が異なる波長のルミネセンスによりフィードバックされるようにして、組織の相違を検知し、特徴づける各種の方法も提案されている。
【０００６】
この原理によれば、そして、一例ではあるが、歯の健康な部分と虫歯部分とにより放射されるルミネセンスの強度を、これら特定の波長それぞれを測定することにより、特に、算術計算を用いてこれら二つの強度における相違を計算することで、虫歯の存在をみつけたり、得られた値に関する組織の相違又は表面の悪化を明示することができる。
【０００７】
前記した方法は、また、動物をモデルにした膵臓の炎症プロセスの生体内検知にも使用されており、この検知にあっては、青色と赤色との間のスペクトルと明暗度を比較することで健康な組織といためられた組織とが顕著に識別される。
【０００８】
文献においては、別の用途も分かっており、特に、気管−気管支構造の癌の生体内検知に適用されており、ここでは、組織が異常形成症状態から癌症状態へ変わるとき、気管支の自己蛍光がモディファイされるということが分かっている。このケースにおいては、病変部が約５００ｎｍの減衰した緑色蛍光発光になり、約６００ｎｍの赤色スペクトルバンドに増加することが分かっている。
【０００９】
これと同じ理屈が眼科学にも使用され、水晶体の透明度のアッセイに適用されて、蛍光発光により蛋白質が光酸化されたことが確認できるようになっている。
【００１０】
前記の適用用途は、スペクトル分離フィルター類をもつ通常の光学手段を使用する装置類に頼っている。
【００１１】
前記フィルター類は、扱いにくく、脆弱で高価な装置類を必要とする欠点をもっている。光の照度を強くしなければならないために、シグナル対ノイズのレシオを損ね、関連するシグナルの検知をかくしてしまうようになる寄生的な蛍光発光が行われてしまうことになる。
【００１２】
この発明の目的は、生体組織の構造的相違又は別の相違を検知し、位置決めし、特徴づけることを確実に行うことができる方法と装置を提供する点にあり、この装置は、簡単な構造、低価格であり、扱いやすく、組織表面に作用し、測定を乱す種々の不知の要因に関連する種々異なる人為構造をなくすことができるものである。
【００１３】
したがって、この発明の主題は、決定された第１の周波数帯域において照射を連続させることで、前記組織を蛍光発光。自己蛍光又は第２の周波数帯域におけるルミネセンスさせることができる生体組織の密度及び／又は構造及び／又は化学的組成における相違を検知し、かつ、位置決めするための方法であって、以下の工程を備えることを特徴とするものである：
【００１４】
−補色フィルター類を有する画素のモザイクをもつイメージセンサーを備えたカラービデオ手段を用いて、このようにして照射した生体組織のイメージを捕捉し、
−このようにして得られたイメージの各ポイントに対しては；
ａ）各画素により、受けられたエネルギーに関するデータを集め、生体組織のイメージを再構築し、
ｂ）周波数の第２の帯域で受けたエネルギーに相当するシグナルを増幅して、得られたイメージにおける生体組織の前記相違を特徴づけるか又は明らかになるいようにする。
【００１５】
この発明によれば、周波数の第２の帯域で集められたデータは、処理されて、この周波数の第２の帯域に当然相当するカラー以外のカラーで得られた構造上の相違を特徴づけるようになっている。
【００１６】
この発明のさらなる主題は、生体組織の密度及び／又は構造及び／又は化学組成における相違を検知し、位置決めする装置であって、以下を備えることを特徴とする：
【００１７】
−第１の決められた周波数帯域にある光線を生体組織に連続照射し、前記組織に第２の帯域の周波数における蛍光発光現象を生起させることができるようする手段、
−補色フィルター類が備えられた画素のモザイクをもつイメージセンサー類が備えられているカラービデオ手段、
−このようにして得られた各イメージポイントに対し、各画素により受けられたエネルギーに関連するカラーデータを集め、生体組織のイメージを再構築することができる捕捉及び計算手段、
−第２帯域の周波数で受けたエネルギーに相当するシグナルを増幅し、得られたイメージにおける生体組織の前記相違を特徴づけるか又は明らかにする手段。
【００１８】
この装置は、また、周波数の第２の帯域で集められたデータを処理して、この周波数の第２の帯域に当然相当するカラー以外のカラーで得られた構造上の相違を特徴づける手段を備えている。
【００１９】
この発明のさらなる主題は、第１の決められた周波数帯域にある光線を生体組織に連続照射し、前記組織に第２の帯域において周波数蛍光発光、自己蛍光又はルミネセンス現象を生じさせて、生体組織の密度及び／又は構造及び／又は化学組成における相違を検知し、位置決めする方法であって、以下の工程を備えることを特徴とする：
【００２０】
−モノクロームイメージセンサー類、即ち、ルミネセンスセンサー及び少なくとも１つのセンサーで明らかにした相違を検知する間発光される蛍光のカラーに相当するカラーのフィルターを備えているセンサーからなるイメージ捕捉手段を用いて、このようにして照射した生体組織のイメージを捕捉し、
−このようにして得られたイメージの各ポイントに対しては；
ａ）各画素により受けられたエネルギーに関するデータを集め、生体組織のイメージを再構築し、
ｂ）周波数の第２の帯域で受けたエネルギーに相当するシグナルを増幅して、得られたイメージにおける生体組織の前記相違を特徴づけるか又は明らかになるいようにする。
【００２１】
この発明のさらなる主題は、生体組織の密度及び／又は構造及び／又は化学組成における相違を検知し、位置決めする装置であって、以下を備えることを特徴とする：
【００２２】
−第１の決められた周波数帯域にある光線を生体組織に連続照射し、前記組織に第２の帯域の周波数における蛍光発光現象を生起させることができるようする手段、
−モノクロームイメージセンサー類、即ち、ルミネセンスセンサー及び少なくとも１つのセンサーで明らかにした相違を検知する間、発光される蛍光のカラーに相当するカラーのフィルターを備えているセンサーからなるイメージ捕捉手段、
−このようにして得られた各イメージポイントに対し、各画素により受けられたエネルギーに関連するカラーデータを集め、生体組織のイメージを再構築することができる捕捉及び計算手段、
−第２帯域の周波数で受けたエネルギーに相当するシグナルを増幅し、得られたイメージにおける生体組織の前記相違を特徴づけるか又は明らかにする手段。
【００２３】
この発明が特に興味をひく点は、従来の技術装置とは異なり、モノクローム光源に頼ることなく、第１に前記光源により供給されたエネルギーの大部分を使用し、ついで、可視範囲内の光線帯域を使用して、検査する組織のイメージ（歯科領域では歯のイメージ又は他の領域では、粘膜、皮膚、眼などのイメージ）を得る。
【００２４】
この発明の一つの実施例において、そして、例えば、歯のエナメル質部分のような硬い組織を観察する事例の関連において、周波数の第２帯域がプライマリーのカラー（この例では赤色）の中心にある場合、ビデオカラー手段のＣＣＤセンサ類には、複数の画素のれぞれにフィルターが設けられていて、これらフィルターのカラーは、補色、即ち、黄色、マゼンタおよびシアンの色が好ましい。前記補色のフィルター類を使用する事は、興味をひく点であって、これは、まず第１には、これらフィルターのリアクションの範囲、したがって、前記センサー類の感受性が前記プライマリーのカラー、即ち、前記補色のそれぞれに関連したプライマリーのカラーよりも高く、したがって、第２には、一つのシグナル、即ち、前記プライマリーのカラーに関連したシグナルのみに作用するものではなくではなく、したがって、使用されているフィルターの管理を改善することができる点である。
【００２５】
この発明の実施例を添付の図面を参照しながら、限定されない実施例として、以下に記載する。
【００２６】
図１に図示の発明装置は、電流ゼネレータ３により電流が供給されるキセノンランプ１からなる。モノクロでなく、ランプ１により供給される光線は、前記ランプから発光されるとフィルタ４により濾光され、紫外線帯域から可視領域に近い帯域におよぶ光帯域を維持することができるようになっている。これらの光線は、導波管５を通り、生体組織、この場合には、患者の歯７を照射し続ける。導波管５は、カラービデオカメラ１１が前記歯７を写すことができる軸ｘｘ’をもつ中央、長さ方向チャンネルがある。
【００２７】
前記カメラ１１は、シグナル処理手段１３に接続し、これらの手段は、ビデオディスプレイ手段１５に接続している。
【００２８】
この実施例においては、フィルター４は、波長帯域の中心が約２７０ｎｍとなる波長に濾波され、この周波数帯域の一部は，図２に示すように可視範囲に位置する部分Ａを備える。
【００２９】
このような照射によって前記歯のミネラル成分、即ちエナメル質が緑色と青色範囲にある蛍光発光することが知られている。
【００３０】
また、歯の摩耗による部分的な劣化が進行しだした歯のエナメル質部分は、６５０ｎｍの範囲で蛍光発光、換言すれば、赤色発光することも分かっている。
【００３１】
この発明によれば、カラービデオカメラ１１を用いて、いくつかのスペクトル帯域で合成されたイメージを記録するものであり、該イメージは、即ち、以下のものである：
【００３２】
−照射スペクトルの可視部分により歯に作られた照射から生じる歯のイメージ、
−照射スペクトルにより発生の紫外線領域における照射による歯のエナメル質から導き出される歯のイメージ、
−摩耗による歯のエナメル質の劣化部分から発光の蛍光発光イメージ（赤色、即ち、約６５０ｎｍあたりのもの）。
【００３３】
この発明によれば、歯の劣化部分による赤色発光（約６５０ｎｍ）の蛍光発光シグナルは、増幅される。この目的のためにＣＣＤセンサの画素に補色カラー、即ち、黄色、マジェンタ及びシアンのフィルターにグリーンのフィルターを加えたものを装着させることが好ましい。これらの条件のもとに、例えば、黄色フィルターをもつ画素は、前記画素が光エネルギーを受けると、赤色光線とグリーン光線を送ることが理解される。この画素が光エネルギーを受けると、この光線が赤色光線か否かをきめる必要があり、この場合増幅しなければならず、又は、反対にグリーン光線であれ場、増幅しなくてよい。この目的のために、近傍の画素をグリーンフィルターで調べ、それが飽和していれば、前記光線が全くのグリーンであり、したがって、この画像に対しては増幅すべき赤色光線は、存在しないことになる。逆の場合には、それは増幅させる赤色光線になる。
【００３４】
ＣＣＤセンサのすべての画素に対し、画素から画素にかけて処理が続けられる。この操作モードは、ビデオモニター１５の画面上に先ず最初歯のイメージ（上記したように先ず第１には可視光線の照射から得られたもの、そして、第２には、青色／緑色波長範囲内で得られたエナメル質の蛍光発光から得られたもの）を写し、ついで、検出した腐食部の赤色が重ねられたイメージを写すようになっている。
【００３５】
この発明によれば、必要に応じ、続いて、検出された赤色光線を他のさらに好適なカラーの表示光線に変えることができる点が明らかである。
【００３６】
この発明で、歯の欠陥領域を検知しやすくするために、所望の診断に役立つような例えば、歯石や歯垢のような又は以前に処置した充填もののような他のパラメータ又は他の生物学的要素により発生する近似したカラーの寄生的蛍光発光を前記ディスプレイから消すこともできる。
【００３７】
実験で確認されていることは、波長範囲が４００ｎｍのオーダーにある照射スペクトルに照射を加えると、発生した蛍光発光スペクトルは、寄生的蛍光発光の蛍光帯域をシフトすることでモディファイできる。
【００３８】
放射スペクトルをモディファイすることで、測定を妨害し、歯のエナメル質の歯石や歯垢の存在に起因する寄生的蛍光発光の他の現象をなくすことができる。
【００３９】
また、この発明によれば、モノクローム・イメージセンサ、特にＣＣＤタイプのものに依存してもできる。ついでイメージ捕捉手段は、第１には第１のルミネセンスセンサー、第２には、検知しようとする相違点を検知する間にわたって放射される蛍光発光のカラーに相当するカラーのフィルターを備えるセンサからなる。例えば、歯のカリエスを検知する場合、このフィルターは、６５０ｎｍの光線が通るカラーをもち、形成異常症組織又は癌腫症組織を検知するときには、５００ｎｍの光線が通るカラーをもつ。明らかに、この場合、この発明の装置は、シングルタイプの異常を検知できるだけである。そして、明らかなことは、別のフィルー類を備えたモノクロームのセンサー類を提供し、追加の応用部分適用させることができる。
【００４０】
この発明の一つの特定の実施例においては、調べる領域を蛍光発光検知モード又は可視モードにして通常のビデオイメージを作ることができる手段をカメラ１１に設けることができる。この目的のためには、前記レンズに発光光線を減衰させるフィルターを備えさせる。該カメラのハンドピースにスイッチを設けて、このスイッチにより通常のビデオイメージをつくるために蛍光発光モード又はこのモードにしない場合の専用フィルターが使用できるようにできる。蛍光発光モードにおいては、カラーフィルターをレンズの全面に配置して、コントラストを改善することもできる。
【００４１】
この発明の実行を専ら主として歯科領域における用途に関して説明したが、減衰したり、約６００ｎｍの赤色に増加したりするグリーン（約５００ｎｍあたり）の自己蛍光をもつ気管支粘膜の組織劣化のような組織劣化の検知と位置決めに適用できる。
【００４２】
同様に、ＣＣＤセンサー以外のセンサー類、特にＣＭＯＳセンサ類に頼ることもできる。
【００４３】
また、中心が波長４００ｎｍの斯う背になる周波数帯域で照射されたとき、赤色蛍光発光（６３０ｎｍ）に著しく増加する膵臓の病変のような組織の病変を検知し、位置決めすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】生体組織の構造的相違を検知し、位置決めし、特徴付ける発明装置の略図。
【図２】この発明の医療用途が歯科領域においてなされる波長範囲を示す説明図。
【符号の説明】
【００４５】
１      キセノンランプ
３      電流ゼネレータ
４      フィルタ
５      導波管
７      歯
１１    カラービデオカメラ
１３    シグナル処理手段
１５    ビデオディスプレイ
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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