(57)【要約】【課題】  人体に対する安全性が高く、体内部位の所望の位置を正確かつ迅速に同定することができる体内部位位置検出システムを提供することである。【解決手段】  近赤外線を放射する光源部２と、所望の体内部位を挟持する挟持部４と、光源部２から放射された近赤外線の挟持部４による反射光及び／又は散乱光を受光する撮像部３と、７００ｎｍ〜１３００ｎｍの範囲の近赤外線を透過する濾光部６と、所望の方向に偏光面を持った近赤外線を透過する偏光部７を有するものである。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
近赤外線を放射する光源部と、所望の体内部位を挟持する挟持部と、前記光源部から放射された近赤外線の前記挟持部による反射光及び／又は散乱光を受光する撮像部とを有することを特徴とする体内部位位置検出システム。
【請求項２】
近赤外線を放射する光源部と、近赤外線吸収材が表面に塗布され所望の体内部位を挟持する挟持部と、前記光源部から放射された近赤外線の前記挟持部による散乱光を受光する撮像部とを有することを特徴とする体内部位位置検出システム。
【請求項３】
前記光源部及び／又は前記撮像部は、７００ｎｍ〜１３００ｎｍの範囲の近赤外線を透過する濾光部を備えることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の体内部位位置検出システム。
【請求項４】
前記光源部及び／又は前記撮像部は、所望の方向に偏光面を持った近赤外線を透過する偏光部を備えることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の体内部位位置検出システム。
【請求項５】
前記撮像部において受光された反射光及び／又は散乱光に関するデータを画像として表示あるいは信号出力する出力部を有することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の体内部位位置検出システム。
【請求項６】
前記撮像部において受光された反射光及び／又は散乱光に関するデータを読み出し可能に格納する光情報格納部と、この光情報格納部から前記反射光及び／又は散乱光に関するデータを読み出して前記反射光及び／又は散乱光の周波数スペクトル及び／又は輝度分布を解析する解析部とを有し、前記出力部は前記解析部で得られた前記周波数スペクトル及び／又は輝度分布に関するデータを画像として表示あるいは信号出力することを特徴とする請求項５に記載の体内部位位置検出システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、体内の所望の位置を検出するシステムに関し、特に、近赤外線を利用して体内部位に挟持されたクリップの反射光及び／又は散乱光を捉えることにより位置を検出する体内部位位置検出システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、大腸などの消化器官の内側に発生した腫瘍等の病変部位を切除する場合は、開腹手術に比べて患者の負担が少ない腹腔鏡下手術が行われることが多い。この手術法では、手術前に内視鏡を消化器官に挿入して、予め、病変部位に染料やマーキングクリップ等で目印を付けておくことがあり、この場合、手術時に、再度内視鏡を挿入して内視鏡先端からの光の照射によって消化器官外から病変部位を視認したり、Ｘ線画像を利用してマーキングクリップの位置を確認したりしている。
しかしながら、内視鏡を再挿入する方法では、消化器官外からの視認となるため確認が不明瞭となり、また、例えば、消化器官が大腸の場合は、内視鏡の視野を広げるためのガスの送り込みによって腸管が拡張し、腹腔鏡下手術の手術野となる腸壁と腸の間の空間が狭くなったりするので、術野となる腹腔内視野を確保できなくなるなどの課題を抱えている。さらに、内視鏡挿入に時間を要するので、手術時間が長くなり、その結果、患者の負担が増大するという課題もあった。
一方、Ｘ線透視によってマーキングクリップの位置を確認する方法では，Ｘ線によって患者や術者に被爆の問題があるとともに、術者の行動が制約されて迅速な手術の妨げになるという課題があった。また、染料を注射して目印を付ける方法では、注射針が消化器官に浅く刺さった場合は染料の視認が困難となり、逆に、注射針が深く刺さり腹膜を突き抜けた場合は腹膜炎を引き起こす危険性が高く、術者には熟練性が問われ、患者には余計な負担をかける懸念があった。
そこで、体内の病変部位等の位置を簡単に検出する装置等が考えられている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、「光るマーキング用クリップ」という名称で、発光体を合体させたマ−キング用クリップに関する考案が開示されており、この考案では、消化器官等に発生した腫瘍等の病変部位を挟持するマーキング用クリップが発光体と合体しているので、手術時に、消化管外から発光するマーキン用クリップを視認することができ、内視鏡の再挿入やＸ線画像を利用しなくても切開部位を決定することができる。
【０００４】
また、特許文献２には、「体腔内位置検出システム」という名称で、生体管路内に挿入される内視鏡等の第１の医療用器具と、生体管路の外部から経皮的に体腔内に挿入されるクリップや把持鉗子等の第２の医療用器具と、第１の医療用器具と第２の医療用器具との相対的な位置を検出する検出手段とを有する体腔内位置検出システムに関する発明が開示されている。
この特許文献２に開示された発明では、内視鏡の先端にホール素子が設置され、また、クリップや把持鉗子等の処置具には永久磁石が設置されており、処置具に設けられた永久磁石によって生じる磁界を内視鏡の先端部に設けられたホール素子が測定することにより、内視鏡と処置具の相対的な位置を警告音等によって検出することができるので、術者は、内視鏡によって発見される病変部位等の位置を正確に処置具で処置することを可能としている。
【０００５】
そして、特許文献３には、「消化器官病変部位同定システム」という名称で、病変部位に取り付けた磁石を磁気センサで検出して病変部位の位置を同定する消化器官病変部位同定システムに関する発明が開示されている。
この特許文献３に開示された発明では、消化器官の病変部位の切除手術に先だって、内視鏡を消化器官に挿入して病変部位を確認し、この病変部位に目印として磁石を取付けておいて、内視鏡を消化器官から引抜いていったん処置を終了する。そして、切除手術の際には、消化器官内の病変部位に取付けた磁石の漏洩磁界を消化器官外から磁気センサを用いて検出することにより、磁石取付け位置を消化器官病変部位の位置として正確かつ迅速に同定し、患者や術者に負担が少ない短時間の切除部位の手術を可能にしている。
【特許文献１】実登３０２７８０８号公報
【特許文献２】特開平６−２８５０４２号公報
【特許文献３】特開２００２−１５９５０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載された従来の技術では、消化器官壁を介しての視認となるため、確認が不明瞭になるととともに、発光体と合体したマーキング用クリップを体内に留置することに懸念があるという課題があった。
【０００７】
また、特許文献２に記載された従来の技術では、検出手段を具備した内視鏡を挿入した状態で切除等の手術を行うので、内視鏡による病変部位の確認に時間を要し、全体の手術時間が長くなるので、患者に負担をかけるという課題があった。また、内視鏡の視野拡大のために、術野となる腹腔内視野を確保できなくなるため、実用的でないという課題もあった。
【０００８】
そして、特許文献３に記載された従来の技術では、磁石の体内留置において、人体との親和性を考慮してチタン等で表面処理された磁石を用いているが、やはり磁石の長時間の留意には懸念が残るという課題があった。
【０００９】
本発明はかかる従来の事情に対処してなされたものであり、人体に対する安全性が高く、体内部位の所望の位置を正確かつ迅速に同定することができる体内部位位置検出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】
【００１０】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明である体内部位位置検出システムは、近赤外線を放射する光源部と、所望の体内部位を挟持する挟持部と、光源部から放射された近赤外線の挟持部による反射光及び／又は散乱光を受光する撮像部とを有するものである。
上記構成の体内部位位置検出システムでは、光源部から放射される近赤外線は、所望の体内部位を挟持する挟持部において反射及び／又は散乱し、この挟持部における反射光及び／又は散乱光を撮像部において受光するという作用を有する。
【００１１】
また、請求項２に記載の発明である体内部位位置検出システムは、近赤外線を放射する光源部と、近赤外線吸収材が表面に塗布され所望の体内部位を挟持する挟持部と、光源部から放射された近赤外線の挟持部による散乱光を受光する撮像部とを有するものである。
上記構成の体内部位位置検出システムでは、光源部から放射される近赤外線は、所望の体内部位を挟持し、近赤外線吸収材が表面に塗布された挟持部において近赤外線を吸収するとともに散乱し、この挟持部における散乱光を撮像部において受光するという作用を有する。
【００１２】
そして、請求項３に記載の発明である体内部位位置検出システムは、請求項１又は請求項２に記載の体内部位位置検出システムにおいて、光源部及び／又は撮像部は、７００ｎｍ〜１３００ｎｍの範囲の近赤外線を透過する濾光部を備えるものである。
上記構成の体内部位位置検出システムでは、請求項１又は請求項２記載の発明の作用に加えて、濾光部は７００ｎｍ〜１３００ｎｍの範囲の近赤外線のみを透過するので、光源部又は撮像部では、限定された波長域の近赤外線を放射又は受光するという作用を有する。
【００１３】
さらに、請求項４に記載の発明である体内部位位置検出システムは、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の体内部位位置検出システムにおいて、光源部及び／又は撮像部は、所望の方向に偏光面を持った近赤外線を透過する偏光部を備えるものである。
上記構成の体内部位位置検出システムでは、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の発明の作用に加えて、光源部又は撮像部は、偏光部によって透過される所望の方向に偏光面を持った近赤外線のみを放射又は受光するという作用を有する。
【００１４】
また、請求項５に記載の発明である体内部位位置検出システムは、請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の体内部位位置検出システムにおいて、撮像部において受光された反射光及び／又は散乱光に関するデータを画像として表示あるいは信号出力する出力部を有するものである。
上記構成の体内部位位置検出システムでは、請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の発明の作用に加えて、出力部では、撮像部で受光された反射光及び／又は散乱光に関するデータを画像として表示あるいは信号出力するという作用を有する。
【００１５】
最後に、請求項６に記載の発明である体内部位位置検出システムは、請求項５に記載の体内部位位置検出システムにおいて、撮像部において受光された反射光及び／又は散乱光に関するデータを読み出し可能に格納する光情報格納部と、この光情報格納部から反射光及び／又は散乱光に関するデータを読み出して反射光及び／又は散乱光の周波数スペクトル及び／又は輝度分布を解析する解析部とを有し、出力部は解析部で得られた周波数スペクトル及び／又は輝度分布に関するデータを画像として表示あるいは信号出力するものである。
上記構成の体内部位位置検出システムでは、請求項５に記載の発明の作用に加えて、光情報格納部は、撮像部において受光された反射光及び／又は散乱光に関するデータを読み出し可能に格納し、解析部は、光情報格納部から反射光及び／又は散乱光に関するデータを読み出して反射光及び／又は散乱光の周波数スペクトル及び／又は輝度分布を解析し、さらに、出力部は解析部で得られた周波数スペクトル及び／又は輝度分布に関するデータを画像として表示あるいは信号出力するという作用を有する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の請求項１記載の体内部位位置検出システムでは、体内に挟持される挟持部の近赤外線の反射光及び／又は散乱光を撮像部において受光することによって、挟持部の位置、すなわち体内部位の所望の位置を正確かつ迅速に検出することができる。
【００１７】
また、本発明の請求項２に記載の体内部位位置検出システムでは、挟持部に近赤外線吸収材を塗布することによって、挟持部における近赤外線の反射を抑えて、挟持部による散乱光のみを精度よく撮像部において受光し、体内部位の位置の検出を行うことができる。
【００１８】
そして、本発明の請求項３に記載の体内部位位置検出システムでは、光源部及び／又は撮像部は、濾光部によって７００ｎｍ〜１３００ｎｍの範囲以外の近赤外線が除去されて放射又は受光するので、生体透過性の高い波長を選択して使用することができる。
【００１９】
さらに、本発明の請求項４に記載の体内部位位置検出システムでは、光源部及び／又は撮像部は、偏光部によって所望の方向に偏光面を有する近赤外線を選定して放射又は受光するので、不要な方向の偏光面を有する近赤外線を簡単に除去することができる。
【００２０】
また、本発明の請求項５に記載の体内部位位置検出システムでは、出力部によって撮像部で受光された反射光及び／又は散乱光に関するデータが画像として表示あるいは信号出力されるので、利用者は反射光及び／又は散乱光に関するデータを容易に視認することができる。
【００２１】
最後に、本発明の請求項６に記載の体内部位位置検出システムでは、利用者は、撮像部において受光された反射光及び／又は散乱光に関するデータを、随時、光情報格納部から読み出すことができ、また、解析部では、読み出した反射光及び／又は散乱光に関するデータについて周波数スペクトル及び／又は輝度分布を解析することができる。さらに、出力部において解析結果を容易に視認することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下に、本発明に係る体内部位位置検出システムの最良の実施の形態を図１乃至図１１に基づき説明する。
図１は、本発明の本実施の形態に係る体内部位位置検出システムの概念図である。
図１において、本実施の形態に係る体内部位位置検出システム１は、主に、光源２と、カメラ３と、マーキングクリップ４から構成されており、光源２から放射される近赤外線を、生体組織５内部の所望の位置に挟持させたマーキングクリップ４に向けて照射すると、マーキングクリップ４が存在する場所ではマーキングクリップ４による近赤外線の反射及び散乱が局所的に増大するので、この反射光及び散乱光を近赤外光に感度を持つＣＣＤカメラ等のカメラ３を用いて受光して画像として撮像し、得られる画像からマーキングクリップ４の位置、すなわち体内部位の位置を検出する仕組みになっている。
光源２は、前記の通り、人体に安全な近赤外線を放射するものであり、バンドパスフィルタ６と偏光フィルタ７を備えている。バンドパスフィルタ６は、波長が７００ｎｍ〜１３００ｎｍの範囲の近赤外線を透過するものであり、光源２から放射され、一般に７００ｎｍ〜２μｍの波長を有する近赤外線のうち７００ｎｍ〜１３００ｎｍ以外の波長のものは、このバンドパスフィルタ６において除去されるようになっている。７００ｎｍ〜１３００ｎｍの範囲の近赤外線は生体透過性が高く、生体組織５において数ミリメートルの深部まで伝播することができるので、バンドパスフィルタ６の設置によって効果的な近赤外線を選定することができる。
また、偏光フィルタ７は、特定の方向に偏光面を持った近赤外線を透過するものであり、この偏光フィルタ７を設置することにより、特定の方向に偏光面を持った近赤外線のみをマーキングクリップ４に向けて照射することができる。
【００２３】
そして、カメラ３についても、前記の通り、マーキングクリップ４による反射光及び散乱光を受光して画像として撮像するものである。なお、撮像される画像には、輝度、周波数及び位置の情報が含まれている。また、光源２と同様に、バンドパスフィルタ６と偏光フィルタ７を備え、偏光フィルタ７において、特定の方向に偏光面を持った近赤外線が選定され、バンドパスフィルタ６において７００ｎｍ〜１３００ｎｍの波長域の近赤外線が選定されて、これら二つのフィルタを通過できる反射光及び散乱光を受光するようになっている。
カメラ３による実際の撮像画像では、生体組織５の表面の凹凸による反射光がマーキングクリップ４の像の輪郭を大きく乱してしまう。さらに、この生体組織５表面からの反射光は非常に強いので、生体組織５の深部に挟持されるマーキングクリップ４の像がこの反射光との重ね合わせにより低コントラストになり検出が困難となる。そこで、生体組織５の表面反射成分を除去する目的で偏光フィルタ７が設置されている。すなわち、光源２側の偏光フィルタ７によって、選定される特定の方向に偏光面を持った近赤外線をマーキングクリップ４に向けて照射すると、生体組織５表面における反射光では偏光状態が維持されるため、カメラ３側の偏光フィルタ７によってこの生体組織５の表面反射光を除去することが可能となる。したがって、生体組織５の表面反射光を取り除くことにより、撮像画像においては、明瞭なマーキングクリップ４の像を取得することができる。
【００２４】
マーキングクリップ４は、金属製で、一般的に使用されるものを用いることができる。また、マーキングクリップ４にインドシアニングリーン（以下、ＩＣＧという。）等の生体親和性の高い近赤外光吸収材を塗布してもよい。この場合、光源２から照射される近赤外線は、マーキングクリップ４において吸収されるので、マーキングクリップ４による散乱光が低減しカメラ３で受光して撮像することとなり、コントラストが明瞭なマーキングクリップ４の像を撮像することができる。
【００２５】
本実施の形態は、例えば、腹腔鏡下手術において利用することができる。従来の手法と同様に、手術に先だって、内視鏡に装着したマーキングクリップ４を体内の消化器官内の病変部に挟持しておくと、手術時には、図１に示す通り、腹壁８内に挿入した光源２とカメラ３を用いて、光源２からの近赤外線のマーキングクリップ４による反射光及び散乱光をカメラ３で受光して画像として捉えることによって、消化器官外からマーキングクリップ４の位置を正確かつ迅速に確認することができる。したがって、手術時間の低減から患者及び術者の負担を軽減できる。また、広範囲を一度に診断できることも有効である。
【００２６】
次に、本実施の形態に係る体内部位位置検出のシステム構成について図２を用いて説明する。
図２は、本実施の形態に係る体内部位位置検出システムの構成図である。
図２において、本実施の形態では、カメラ３には、増幅部９、データベース１０、解析部１１及び出力部１２が接続されている。
増幅部９は、カメラ３によって受光される反射光及び散乱光の強度を増幅するものであり、反射光及び散乱光の強度が十分に確保できる場合は、省略することができる。
また、データベース１０は、カメラ３によって受光して撮像される反射光及び散乱光に関するデータを格納するものであり、随時、読み出すことが可能になっている。データベース１０には、反射光及び散乱光に関する生データとともに、増幅部９によって増幅された反射光及び散乱光に関するデータを格納するようにしてもよい。
【００２７】
次に、解析部１１では、データベース１０に格納される反射光及び散乱光に関するデータを読み出して、反射光及び散乱光について周波数スペクトルや輝度分布を解析する。ここで、周波数スペクトルとは、複数の周波数成分を有する電磁波、本願では特に近赤外線について、周波数成分に分解し、周波数成分毎の大小に配列したものを意味する。また、輝度分布とは、複数の輝度成分を有する電磁波、本願では特に近赤外線について、輝度成分に分解し、輝度成分毎の大小に配列したものを意味する。なお、周波数と波長には、波長（ｍ）＝光の速度（ｍ／ｓｅｃ）／周波数（１／ｓｅｃ）が成立するので、周波数と波長及び周波数スペクトルと波長スペクトルは同じ意味のものである。
すなわち、解析部１１では、周波数の解析及び輝度に関する解析が可能であり、データベース１０に格納される反射光及び散乱光に関するデータについて、周波数毎あるいは輝度毎に分解して配列する機能を有している。なお、配列は、位置に対してのみの配列ではなく、どのようなものを基準として配列するかは特に限定されるものではないが、例えば、周波数スペクトルでは、縦軸を輝度、横軸を周波数としたり、輝度分布では、縦軸を輝度、横軸を位置としたりするとよい。
また、解析部１１では、例えば、利用者によって選択された周波数をキーとして、データベース１０から所望の周波数における反射光又は散乱光に関するデータを抽出して輝度分布を解析したりする。また、周波数を分けて解析可能としておくと、後述の出力部の切替操作などによって、それぞれの周波数における画像やグラフの表示も可能となる。
【００２８】
そして、出力部１２は、例えば、ＣＲＴ、液晶、有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）やプラズマディスプレイ等の表示装置や直接表示しなくとも信号を転送することができるトランスミッタなどである。ＣＲＴなどの表示装置では、解析部１１で得られた周波数スペクトルや輝度分布に関するデータを画像として表示することができる。また、トランスミッタでは、これらのデータを信号出力して、別に設置されるディスプレイ等でこの信号を受信して画像を表示させることにより、遠隔における画像の確認を可能としている。具体的には手術室において撮影された画像を遠隔の制御室などで表示して、術者以外の専門家がモニターし、アドバイスや診断などを適時連絡するような場合には好適である。
なお、増幅部９、データベース１０及び解析部１１を省略して、カメラ３に出力部１２のみを接続する構成にしてもよく、この場合は、カメラ３によって撮像される画像が単に出力部１２において表示あるいは信号出力されるものである。
【００２９】
次に、本実施の形態に係る体内部位位置検出システムを用いて得られた結果について図３乃至図１１を参照しながら説明する。
図３（ａ）は、マーキングクリップの実物写真であり、（ｂ）は、本実施の形態に係る体内部位位置検出システムによって撮像された画像であり、（ｃ）は、従来の撮像システムによって撮像された画像である。
図３（ａ）において、マーキングクリップは、牛大腸切片を一枚敷いた上に載置された状態で撮影したものである。そして、図３（ｂ）及び（ｃ） では、このマーキングクリップをさらに約３ｍｍの厚さの牛大腸切片で被覆して本実施の形態に係る体内部位位置検出システム及び従来の撮像システムによって撮像した。
図３（ｂ）において、本実施の形態に係る体内部位位置検出システムでは、中央に確認できる黒い像がマーキングクリップ像であり、マーキングクリップの存在によって主に照射される近赤外線の散乱光に基づく低輝度部分（以下、コールドスポットという。）として撮像されている。また、図３（ｂ）における画像では、生体組織の表面反射光を偏光フィルタによって除去しているので、マーキングクリップ像のコントラストが明瞭となっている。
一方、図３（ｃ）において、従来の撮像システムでは、反射光の強度が高く、マーキングクリップ像の確認は困難であることがわかる。また、コントラストを向上させるためにシャッタースピードを長くしても、反射光の強度も増大するためにマーキングクリップ像の検出は不可能になっている。
【００３０】
続いて、反射光と散乱光について図４を用いて説明する。
図４（ａ）は、本実施の形態に係る体内部位位置検出システムによって撮像された波長７００ｎｍでの画像であり、（ｂ）は波長７００ｎｍでの輝度分布を示すグラフ図である。
図４（ａ）において、画像では、中央に黒い四角形状の影が確認でき、この黒い部分が主にマーキングクリップの散乱光に基づくコールドスポットである。また、視認は困難であるが、黒い四角形の中央部には、マーキングクリップの反射光に基づく高輝度部分が存在している。
そして、図４（ｂ）は、図４（ａ）に示されるような点線部分の横方向位置における輝度分布であり、深度Ｚをパラメータとして示している。横軸の単位は画素の単位で１ピクセルは１画素ということになる。
いずれの深度においても輝度分布は、５００ピクセル〜６００ピクセルにコールドスポットを示す低輝度部分があり、深度が深くなるにつれて、このコールドスポットの変化量は小さくなっている。この低輝度部分が図４（ａ）で示されている黒い四角形状の部分である。また、同位置において深度が０ｍｍのときには、反射光によるピークが明瞭に認められ、この反射光によるピークは深度の増大とともに消失している。すなわち、深度が深くなるにつれてコールドスポットも反射光も検出が困難となっているのである。ただ、図４（ｂ）に記載したとおり、深度０ｍｍと４ｍｍにおける輝度変化量はコールドスポットによる変化量の方が反射による変化量よりも大きくなっている。
【００３１】
次に、図４において検出されたコールドスポットの輝度変化量及び反射光によるピークの輝度変化量と深度の関係について図５を用いて説明する。
図５は、本実施の形態に係る体内部位位置検出システムによって検出された輝度変化量と深度の関係を示すグラフ図である。
図５において、輝度変化量としては、コールドスポット部位の最低強度値をコントラスト(Contrast)として算出したものを用いている。いずれの輝度変化量も深度（Ｚ）の増大とともに低下しているが、波長１０００ｎｍでは、波長８３０ｎｍに対してコールドスポット及びホットスポットのコントラストが約１０％増大することが確認できる。また、波長１０００ｎｍよりも長い１３００ｎｍではコールドスポット及びホットスポットのコントラストが低下していることも確認できる。図５より、深度（Ｚ）のダイナミックレンジは３〜４ｍｍまで拡大可能であると考えられる。大腸壁は３ｍｍ程度であるため、コールドスポットの検出によるマーキングクリップ位置の同定は可能であると予測できる。
【００３２】
続いて、反射光の影響について図６を用いて説明する。
図６（ａ）は、本実施の形態に係る体内部位位置検出システムによって撮像された表面反射光の除去前のマーキングクリップであり、（ｂ）は、同じく表面反射光の除去後のマーキングクリップであり、（ｃ）は、表面反射光の除去前後の輝度分布を示すグラフ図である。なお、図６（ａ）及び（ｂ）では、マーキングクリップは生体組織の上に載置された状態で撮像している。
図６（ａ）において、表面反射光除去前のマーキングクリップ及び生体組織では、表面反射光によって生じた高輝度部分が白くなって複数箇所に認められる。一方、図６（ｂ）では、偏光フィルタを設置することにより、表面反射光が除去されており、図６（ａ）に認められた高輝度部分が消失していることがわかる。
なお、図６（ａ）及び（ｂ）において、生体組織の色が異なっているが、図６（ａ）では、反射光によって輝度が高い部分があり、全体的に輝度を落としているので生体組織の部分が黒っぽくなり、図６（ｂ）はその逆である。
そして、図６（ｃ）は、図６（ａ）及び（ｂ）に示される点線部分の横方向位置における輝度分布であり、表面反射光除去前では、２本のピークを有する輝度分布が認められる。１２００ピクセル近傍のピークは生体組織上での反射光に起因するものであり、図６（ａ）の点線上の右側に白く反射光によって輝度が高く見える部分である。一方、７００ピクセル〜８００ピクセルのピークはマーキングクリップの反射光によるピークと散乱光によるコールドスポットの合成となっている。
表面反射光除去後では、２本のピークは消失し、７００ピクセル〜８００ピクセルにはコールドスポットのみが明瞭になっており、偏光フィルタの設置によって表面反射光を除去すると、コールドスポットの確認が容易となることがわかる。
【００３３】
次に、マーキングクリップの反射率の影響について図７を用いて説明する。
図７（ａ）は、本実施の形態に係る体内部位位置検出システムによって撮像されたマーキングクリップ反射率が２％のときの画像であり、（ｂ）は同じくマーキングクリップ反射率が３０％のときの画像であり、（ｃ）は各マーキングクリップ反射率での輝度分布を示すグラフ図である。
図７（ａ）において、マーキングクリップ反射率が２％のときは、画像中央にはコールドスポットが明瞭に確認できる。一方、図７（ｂ）において、マーキングクリップ反射率が３０％のときは、画像中央には、縦長の反射光による高輝度部分が確認でき、この高輝度部分の周辺にわずかにコールドスポットが認められる。
そして、図７（ｃ）において、輝度分布は、マーキングクリップ反射率によって大きく異なっており、マーキングクリップ反射率の増加とともにマーキングクリップの反射光によるピークが明瞭となり、逆に、マーキングクリップ反射率が低くなると反射光によるピークが小さくなり、コールドスポットが明瞭となっている。したがって、マーキングクリップ反射率を低くする方が、コールドスポットの検出には有利であるといえる。
【００３４】
次に、波長の影響について図８乃至図１１を用いて説明する。
図８は、本実施の形態に係る体内部位位置検出システムによって検出された各波長における規格化された輝度分布を示すグラフ図である。図８では、深度Ｚ＝３ｍｍ、カメラレンズの開口数を０．１、反射率を１０％と固定し、検出波長を７００ｎｍ、８３０ｎｍ、１０００ｎｍ、１３００ｎｍに変化させシミュレーションしている。
図８において、検出光を高波長にすると、波長１０００ｎｍにおいてコールドスポットに輝度減少が約３０％まで大きくなるが、波長１３００ｎｍでは減少していることがわかる。
【００３５】
次に、図８の輝度分布をそれぞれの波長毎に撮像された画像として図９に示して説明する。
図９（ａ）は、本実施の形態に係る体内部位位置検出システムによって撮像された波長７００ｎｍでの画像であり、（ｂ）は、同じく波長８３０ｎｍでの画像であり、（ｃ）は、同じく波長１０００ｎｍでの画像であり、（ｄ）は、同じく波長１３２０ｎｍでの画像である。これらの図においても、深度Ｚ＝３ｍｍ、カメラレンズの開口数を０．１、反射率を１０％とする条件は図８と同一となっている。
図９（ａ）乃至（ｄ）において、波長が７００ｎｍの画像では明瞭でないが、波長が８３０ｎｍから１０００ｎｍと高波長となるにつれて、反射光による高輝度部分がより明瞭に確認できるようになり、コントラストも明瞭となる。しかしながら、更に高波長となる１３００ｎｍの場合では、逆にコントラストが不明瞭となってしまうことがわかる。
【００３６】
次に、図１０は、本実施の形態に係る体内部位位置検出システムによって検出された各波長での輝度分布を示すグラフ図である。
図１０において、いずれの波長の輝度分布についても４０ピクセル〜６０ピクセルに反射光によるピークとコールドスポットが認められ、反射光によるピークは高波長になるほど、大きくなっていることがわかる。
なお、図１０は、波長の情報を含んでいるものであり、輝度分布であるとともに周波数スペクトルでもある。
図中に示しているように、反射光によるピークとコールドスポットの輝度変化量を計測し、この輝度変化量と波長との関係を図１１に示す。
図１１は、本実施の形態に係る体内部位位置検出システムによって検出された輝度変化量と波長の関係を示すグラフ図である。
図１１において、反射光によるピークの輝度変化量は波長が大きくなるにつれて増大しており、一方、コールドスポットによる輝度変化量は波長が大きくなるとわずかに増大する傾向はあるものの、波長に対する依存性は小さい。
したがって、コールドスポットでは波長の影響は少ないが、反射光によるピークは高波長ほど明瞭になるので、１０００ｎｍ程度の高波長域の波長を用いると検出感度が向上することがわかる。
【００３７】
このように構成された本実施の形態においては、体内の所望の位置に挟持させたマーキングクリップに人体に対して安全性の高い近赤外線を照射して、マーキングクリップによる反射光及び散乱光を画像として撮像することによってマーキングクリップの位置を迅速かつ正確に検出することができるので、体内の病変部等の位置にマーキングクリップを挟持させることにより、腹腔鏡手術等の手術において患者や術者に負担をかけずに病変部の位置を決定して適切な処置を施すことができる。
また、本実施の形態においては、以下に示すような諸因子の影響があり、最良の条件を選定することによって撮像されるマーキングクリップの反射光及び散乱光の画像に基づく周波数スペクトル及び輝度分布の解析が容易となる。
まず、マーキングクリップにＩＣＧ等の近赤外線吸収材を塗布すると、マーキングクリップの反射を抑えて散乱光によるコールドスポットのみを精度よく検出することが可能である。
また、光源及びカメラに偏光フィルタを設置して生体組織表面の反射光を除去したり、マーキングクリップの反射率を小さくしたりすると、散乱光によるコールドスポットの検出が容易となる。
そして、放射する近赤外線の波長を高波長域にすると、反射光によるピークを感度よく検出することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
以上説明したように、本発明の請求項１乃至請求項６に記載された発明は、正確かつ迅速に体内の所望の位置を検出することができ、しかも人体に安全な体内部位位置検出システムを提供可能であり、腹腔鏡手術における内視鏡検査等に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の本実施の形態に係る体内部位位置検出システムの概念図である。
【図２】本実施の形態に係る体内部位位置検出システムの構成図である。
【図３】（ａ）はマーキングクリップの実物写真であり、（ｂ）は本実施の形態に係る体内部位位置検出システムによって撮像された画像であり、（ｃ）は従来の撮像システムによって撮像された画像である。
【図４】（ａ）は本実施の形態に係る体内部位位置検出システムによって撮像された波長７００ｎｍでの画像であり、（ｂ）は波長７００ｎｍでの輝度分布を示すグラフ図である。
【図５】本実施の形態に係る体内部位位置検出システムによって検出された輝度変化量と深度の関係を示すグラフ図である。
【図６】（ａ）は本実施の形態に係る体内部位位置検出システムによって撮像された表面反射光の除去前のマーキングクリップであり、（ｂ）は同じく表面反射光の除去後のマーキングクリップであり、（ｃ）は表面反射光の除去前後の輝度分布を示すグラフ図である。
【図７】（ａ）は本実施の形態に係る体内部位位置検出システムによって撮像されたマーキングクリップ反射率が２％のときの画像であり、（ｂ）は同じくマーキングクリップ反射率が３０％のときの画像であり、（ｃ）は各マーキングクリップ反射率での輝度分布を示すグラフ図である。
【図８】本実施の形態に係る体内部位位置検出システムによって検出された各波長における規格化された輝度分布を示すグラフ図である。
【図９】（ａ）は本実施の形態に係る体内部位位置検出システムによって撮像された波長７００ｎｍでの画像であり、（ｂ）は同じく波長８３０ｎｍでの画像であり、（ｃ）は同じく波長１０００ｎｍでの画像であり、（ｄ）は同じく波長１３２０ｎｍでの画像である。
【図１０】本実施の形態に係る体内部位位置検出システムによって検出された各波長での輝度分布を示すグラフ図である。
【図１１】本実施の形態に係る体内部位位置検出システムによって検出された輝度変化量と波長の関係を示すグラフ図である。
【符号の説明】
【００４０】
１…体内部位位置検出システム  ２…光源  ３…カメラ  ４…マーキングクリップ  ５…生体組織  ６…バンドパスフィルタ  ７…偏光フィルタ  ８…腹壁  ９…増幅部  １０…データベース  １１…解析部  １２…出力部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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