(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体に含まれる複数の蛍光物質を励起可能な広帯域の励起光を照射する広帯域励起手段と、
前記蛍光物質のうちの少なくとも１つの蛍光物質を励起可能な狭帯域の励起光を照射する狭帯域励起手段と、
前記広帯域励起手段と前記狭帯域励起手段との切り替えを行う励起帯域切替手段と、
前記広帯域の励起光および狭帯域の励起光による被写体からの蛍光をいずれも検出可能な検出波長帯域を有する蛍光検出手段とを備える蛍光観察装置。
【請求項２】
生体の体腔内に少なくとも一部が入れられ、該体腔内の被写体からの蛍光を観察する蛍光観察装置であって、
被写体に含まれる複数の蛍光物質を励起可能な広帯域の励起光を照射する広帯域励起手段と、
前記蛍光物質のうちの少なくとも１つの蛍光物質を励起可能であって、前記広帯域励起手段による励起帯域に含まれる狭帯域の励起光を照射する狭帯域励起手段と、
前記広帯域励起手段と前記狭帯域励起手段との切り替えを行う励起帯域切替手段と、
前記体腔内に入れられる部位に設けられ、前記蛍光物質からの蛍光像を撮像する撮像手段と、
前記被写体と前記撮像手段との間に設けられ、前記広帯域の励起光および狭帯域の励起光による被写体からの蛍光を共通の検出波長帯域で検出する蛍光検出手段とを備える蛍光観察装置。
【請求項３】
前記狭帯域励起手段が、異なる２以上の波長帯域の励起光を照射するよう複数設けられ、
前記励起帯域切替手段が、複数の狭帯域励起手段の切り替えをも行う請求項１または請求項２に記載の蛍光観察装置。
【請求項４】
前記励起帯域切替手段による励起手段の切り替えを制御するとともに、
各励起手段から照射された励起光により被写体から発せられ、前記蛍光検出手段により取得された蛍光画像を比較可能に処理する画像処理手段を備える請求項１から請求項３のいずれかに記載の蛍光観察装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれかに記載の蛍光観察装置を備える内視鏡装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は蛍光観察装置および内視鏡装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、生体の観察部に蛍光薬剤を投与して、該蛍光薬剤を励起することにより発生する薬剤蛍光を観察する蛍光観察装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
この蛍光観察装置は、生体の形状や該蛍光観察装置と生体との距離等に起因して薬剤蛍光に含まれるノイズを除去するために、蛍光薬剤および自家蛍光物質を励起可能な励起波長帯域の励起光を生体の観察部に照射し、観察部から発せられる全蛍光成分および薬剤蛍光の波長帯域の一部の波長帯域の蛍光成分をそれぞれ検出して、それらを除算することとしている。すなわち、この蛍光観察装置においては薬剤蛍光および自家蛍光を含む全蛍光成分を薬剤蛍光からノイズを除去するためのリファレンスとして使用している。
【０００３】
【特許文献１】特許第３７９６６３５号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、内視鏡のような蛍光観察装置においては、生体の体腔内部等の腫瘍等の病変部を蛍光観察する場合等に、医師が蛍光画像をモニタで確認しながら病変部を特定する必要がある。すなわち、病変部等が特定されてその蛍光観察が行われる場合には、特許文献１のように薬剤蛍光画像からノイズを除去することも必要となるが、その前段階において病変部等の観察したい部位を特定する必要がある。
【０００５】
例えば、蛍光薬剤や自家蛍光物質など複数の蛍光物質からの蛍光を用いて病変部等を特定するためには、蛍光観察装置の先端部を観察部表面から離して比較的広い範囲に所望の蛍光物質を励起可能な波長を有する励起光を照射して病変部等が存在する部位に当たりを付け、その後、当たりを付けた部位に蛍光観察装置の先端部を近接させてより詳細な蛍光観察を行うことが一般的である。
【０００６】
しかしながら、先端部を観察部表面から離すと、距離の二乗に反比例して励起光の強度が低下するため、ただでさえ微弱な蛍光強度はさらに微弱なものとなり、蛍光画像が暗く、病変部等を判別することが困難である。これを解決するためには、光源の出力を上げて、励起光の強度を高めることが考えられるが、消費電力が大幅に増大するとともに、出射可能な励起光の強度にも光源の性能に応じて限界がある。
また、別の解決手段として、蛍光検出のためのフィルタ等の特性を変化させることで蛍光観察の明るさを調整することも考えられるが、電子内視鏡のように観察装置の先端に撮像手段が設けられている場合には、蛍光検出フィルタ等も観察装置の先端に配置されるため、観察中にフィルタ特性を変更することは困難である。
【０００７】
本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであって、被写体の広い範囲の観察において病変部等を特定する場合、および、蛍光観察装置の先端部を被写体に近接させて詳細な観察を行う場合の両方において明るい励起光の下で容易に観察を行うことができる蛍光観察装置および内視鏡装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供する。
本発明は、被写体に含まれる複数の蛍光物質を励起可能な広帯域の励起光を照射する広帯域励起手段と、前記蛍光物質のうちの少なくとも１つの蛍光物質を励起可能な狭帯域の励起光を照射する狭帯域励起手段と、前記広帯域励起手段と前記狭帯域励起手段との切り替えを行う励起帯域切替手段と、前記広帯域の励起光および狭帯域の励起光による被写体からの蛍光をいずれも検出可能な検出波長帯域を有する蛍光検出手段とを備える蛍光観察装置を提供する。
【０００９】
本発明によれば、広帯域励起手段の作動により、広帯域の励起光が被写体に照射されると、被写体に含まれる複数の蛍光物質が同時に励起される。病変部に特異的に集積する蛍光薬剤を複数投与する場合や、そのような蛍光薬剤と生体内に存在する自家蛍光物質との組合せなど、複数の蛍光物質を観察する場合には、それらの蛍光物質を同時に励起させることで、病変部が明るい蛍光画像を得ることができ、その蛍光画像によって病変部の疑いのある候補部位を容易に特定することが可能となる。この状態で、特定された候補部位をクローズアップして、励起帯域切替手段から狭帯域励起手段の作動により広帯域励起手段から狭帯域励起手段に切り替え、特定の蛍光物質を励起可能な狭帯域の励起光を候補部位に照射することにより、病変部の観察をより詳細に行うことができる。
【００１０】
すなわち、本発明によれば、複数の蛍光物質を同時に励起させることで、蛍光観察装置を被写体から離して被写体の広い範囲を撮影しても病変部の候補部位が明るく光る蛍光画像を取得できる。そして、病変部の候補部位が一旦特定されたならば、蛍光観察装置を被写体に近接させて狭帯域の励起光を狭い範囲に照射し、当該狭帯域の励起光により励起される特定の蛍光物質のみを明るく光らせた、より詳細な蛍光観察を行うことができる。その結果、光源の出力を増大させることなく、明るい蛍光画像によって病変部等の観察したい部位を容易に観察することができる。
【００１１】
また、本発明は、生体の体腔内に少なくとも一部が入れられ、該体腔内の被写体からの蛍光を観察する蛍光観察装置であって、被写体に含まれる複数の蛍光物質を励起可能な広帯域の励起光を照射する広帯域励起手段と、前記蛍光物質のうちの少なくとも１つの蛍光物質を励起可能であって、前記広帯域励起手段による励起帯域に含まれる狭帯域の励起光を照射する狭帯域励起手段と、前記広帯域励起手段と前記狭帯域励起手段との切り替えを行う励起帯域切替手段と、前記体腔内に入れられる部位に設けられ、前記蛍光物質からの蛍光像を撮像する撮像手段と、前記被写体と前記撮像手段との間に設けられ、前記広帯域の励起光および狭帯域の励起光による被写体からの蛍光を共通の検出波長帯域で検出する蛍光検出手段とを備える蛍光観察装置を提供する。
【００１２】
本発明によれば、電子内視鏡のように観察装置の一部が体腔内に入れられ、撮像手段がその尖端に配置されるような蛍光観察装置であっても、蛍光検出手段の特性を変化させることなく、広帯域励起手段と狭帯域励起手段とで共通の検出波長帯域で蛍光を検出するため、被写体の広範囲での観察および被写体に近接したときの両者において容易に明るい蛍光観察を行うことができる。
【００１３】
上記発明においては、前記狭帯域励起手段が、異なる２以上の波長帯域の励起光を照射するよう複数設けられ、前記励起帯域切替手段が、複数の狭帯域励起手段の切り替えをも行うこととしてもよい。
このようにすることで、異なる２以上の狭い波長帯域の励起光により、病変部の候補部位について詳細な蛍光観察を行うことができる。また、これらの励起光を照射して取得された２以上の蛍光画像どうしを比較することも可能となる。
【００１４】
また、上記発明においては、前記励起帯域切替手段による励起手段の切り替えを制御するとともに、各励起手段から照射された励起光により被写体から発せられ、前記蛍光検出手段により取得された蛍光画像を比較可能に処理する画像処理手段を備えていてもよい。
このようにすることで、励起帯域切替手段による励起手段の切り替えを制御して、異なる励起手段による励起光を照射した異なる蛍光画像を自動的に取得し、画像処理手段により比較可能に処理することで、被写体の観察を容易にすることができる。
【００１５】
また、上記発明における蛍光観察装置は、生体内部に観察のための対物レンズを直接的に挿入する体内用観察装置、例えば、内視鏡装置や、あるいは特開２００５−２４１６７１号公報に記載されているような顕微鏡装置に適用することとしてもよい。これにより、内視鏡装置や顕微鏡装置を小型化でき、生体内での苦痛を軽減することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、被写体の広い範囲の観察において病変部等を特定する場合、および、蛍光観察装置の先端部を被写体に近接させて詳細な観察を行う場合の両方において明るい励起光の下で容易に観察を行うことができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明の第１の実施形態に係る蛍光観察装置１について、図１および図２を参照して以下に説明する。
本実施形態に係る蛍光観察装置１は、図１に示されるように、内視鏡装置であって、患者の体腔内に挿入される細長い挿入部２と、該挿入部２に接続され患者の体外に配置される光源装置３および画像処理装置４と、該画像処理装置４に接続され、画像処理された画像を表示する表示装置５とを備えている。
【００１８】
光源装置３は、キセノンランプのような白色光源６と、該白色光源６から発せられる白色光の内、３７０〜４７０ｎｍの波長帯域の励起光を通過させる広帯域励起フィルタ７と、４３０〜４７０ｎｍの波長帯域の励起光を通過させる狭帯域励起フィルタ８と、これらの励起フィルタ７，８を白色光源６から挿入部２への光路上から退避させ、あるいは、択一的に配置する励起帯域切替手段９とを備えている。
【００１９】
挿入部２は、光源装置３からの光を先端２ａまで導き、先端２ａから出射させるライトガイド１０を備えている。また、挿入部２の先端部には、体腔表面Ａからの反射光を集光する第１の対物レンズ１１と、該第１の対物レンズ１１により集光された反射光を撮影する反射光用撮像素子１２と、体腔表面Ａから発せられる蛍光を通過させ、励起光を遮断する蛍光フィルタ１３と、該蛍光フィルタ１３を通過した蛍光を集光する第２の対物レンズ１４と、該第２の対物レンズ１４により集光された蛍光を撮影する蛍光用撮像素子１５とを備えている。
【００２０】
蛍光フィルタ１３は、図２に示されるように、５００〜６３０ｎｍの通過波長帯域を有している。
画像処理装置４は、挿入部２の先端部に配置された２つの撮像素子１２，１５に接続され、これらの撮像素子１２，１５により取得された反射光画像および蛍光画像を画像処理して表示装置５に出力するようになっている。
表示装置５は、画像処理された反射光画像および蛍光画像を択一的に、あるいは、並べて表示するようになっている。
【００２１】
このように構成された本実施形態に係る蛍光観察装置１の作用について、以下に説明する。
本実施形態に係る蛍光観察装置１を用いて、被写体である患者の体腔表面Ａの蛍光観察を行うには、まず、操作者は、挿入部２を患者の体腔内に挿入し、励起帯域切替手段９を作動させて、狭帯域励起フィルタ８および広帯域励起フィルタ７を白色光源６から挿入部２への光路上から退避させ、反射光用撮像素子１２を作動させる。
【００２２】
白色光源６から出射された白色光は、ライトガイド１０に入射され、ライトガイド１０によって挿入部２内を導光されて、挿入部２の先端２ａから出射される。出射された白色光が体腔表面Ａに照射されると、体腔表面Ａにおける反射光が第１の対物レンズ１１により集光され、反射光用撮像素子１２により撮影される。
【００２３】
反射光用撮像素子１２により取得された反射光画像は、画像処理装置４において画像処理された後、表示装置５により表示される。これにより、体腔表面Ａの起伏や変色などを観察することができる。
【００２４】
次いで、操作者は、励起帯域切替手段９を作動させて、白色光源６と挿入部２との間の光路上に、まず、広帯域励起フィルタ７を配置する。そして、蛍光用撮像素子１５を作動させる。
【００２５】
広帯域励起フィルタ７は、白色光源６から発せられた白色光の内、３７０〜４７０ｎｍの波長帯域の励起光を通過させるので、広帯域励起フィルタ７を通過した励起光が、ライトガイド１０を介して挿入部２の先端２ａから体腔表面Ａに向けて照射される。このとき、挿入部２の先端２ａは、体腔表面Ａから十分に離した位置に配置して、広い範囲にわたって励起光を照射する。
【００２６】
照射された励起光は３７０〜４７０ｎｍという広い波長帯域を有しているので、体腔表面Ａに存在する自家蛍光や投与されている蛍光薬剤など種々の蛍光物質を励起し、蛍光が発生する。
ここで、励起される蛍光物質としては、コラーゲン、エラスチン、ＮＡＤＨ、ＦＡＤおよびプロトポルフィリンなどを挙げることができる。これらは、いずれも３７０〜４７０ｎｍの波長帯域の励起光により励起され、５００〜６３０ｎｍの波長帯域内の蛍光を発生する。
【００２７】
すなわち、挿入部２の先端２ａを体腔表面Ａから離した状態で、拡散する励起光を体腔表面Ａに照射する場合、体腔表面Ａに到達する励起光の強度は、距離の２乗に反比例して低下するため、各蛍光物質からはそれぞれ弱い蛍光しか発生させることができないが、種々の蛍光物質を励起することで、体腔表面Ａの種々の部位を比較的明るく光らせることができる。
【００２８】
蛍光フィルタ１３は、５００〜６３０ｎｍの広い通過波長帯域を有しているので、発生した多くの蛍光は通過させられて第２の対物レンズ１４により集光され、励起光は遮断される。これにより、病変部の候補部位が明るく光る蛍光画像を取得することができる。
【００２９】
そして、操作者は、この比較的広範囲にわたる蛍光画像を確認することで特定した病変部の候補部位に挿入部２の先端２ａを近接させ、励起帯域切替手段９を作動させて、白色光源６と挿入部２との間の光路上に、狭帯域励起フィルタ８を配置する。蛍光用撮像素子１５の作動状態は維持する。
【００３０】
狭帯域励起フィルタ８は、４３０〜４７０ｎｍの通過波長帯域を有しているので、この狭い波長帯域の励起光が体腔表面Ａに照射され、特定の蛍光物質のみが励起される。ここで、励起される蛍光物質としてはＦＡＤを挙げることができる。ＦＡＤは、４３０〜４７０ｎｍの波長帯域の励起光により励起されて５１０〜５６０ｎｍの波長帯域の蛍光を発生する。
【００３１】
したがって、挿入部２の先端２ａを近接させて比較的狭い範囲の体腔表面ＡにおいてＦＡＤのみを励起して、その蛍光を検出することができる。
この場合に、挿入部２の先端２ａを体腔表面Ａに近接させているので、施米波長帯域の励起光であっても、体腔表面Ａに到達させる励起光の強度を高くすることができる。
【００３２】
そして、広帯域の励起光を照射して特定した病変部の候補部位について、腫瘍等に特異的に集積するＦＡＤからの蛍光のみによる詳細な観察を行うことができ、これによって、病変部を特定することができる。
【００３３】
すなわち、本実施形態によれば、ＦＡＤからの明るい蛍光画像を得るために挿入部２を体腔表面Ａに近接させた比較的狭い範囲の画像によって、広い範囲の体腔表面Ａをくまなく観察していくのではなく、まず、比較的広い範囲において種々の蛍光物質を励起させた蛍光画像において、病変部に当たりを付けるので、候補部位についてのみ詳細な観察を行えば済み、観察に要する時間を大幅に短縮することができるという利点がある。
【００３４】
また、本実施形態によれば、広帯域の励起光による観察の場合も、狭帯域の励起光による観察の場合も、同一の蛍光フィルタ１３を用いればよいので、スペースの少ない挿入部２の先端部の構造を簡易にして挿入部２の細径化を図ることができる。また、蛍光フィルタ１３の交換機構も不要となり、構造を簡易化することができる。さらに、観察に際して、挿入部２の先端２ａの蛍光フィルタ１３を交換する必要がなく、効率的な観察を行うことができるという利点もある。
【００３５】
次に、本発明の第２の実施形態に係る蛍光観察装置２０について、図３および図４を参照して以下に説明する。
本実施形態の説明において、上述した第１の実施形態に係る蛍光観察装置１と構成を共通とする箇所には同一符号を付して説明を省略する。
【００３６】
本実施形態に係る蛍光観察装置２０は、図３に示されるように、２つの狭帯域励起フィルタ８ａ，８ｂを備えている点において、第１の実施形態に係る蛍光観察装置１と相違している。
本実施形態に係る蛍光観察装置２０は、３９０〜６００ｎｍの波長帯域を有する広帯域励起フィルタ７と、３９０〜４３０ｎｍの波長帯域を有する狭帯域励起フィルタ８ａと、５６０〜６００ｎｍの波長帯域を有する狭帯域励起フィルタ８ｂとを備えている。また、蛍光フィルタ１３の通過波長帯域は、６０５〜７００ｎｍである。
【００３７】
本実施形態に係る蛍光観察装置２０を用いて蛍光観察を行うには、被写体となる体腔表面Ａの組織に２つの蛍光薬剤を注入する。蛍光薬剤としては、腫瘍親和性物質であるＡＬＡおよびＴｅｘａｓＲｅｄ（商標）が結合された蛍光プローブを用いる。後者の蛍光プローブは腫瘍等の病変部において特に発現している生体内分子に結合する性質を持たせている。
【００３８】
ＡＬＡからはプロトポルフィリンＩＸが誘導される。プロトポルフィリンＩＸは４０５ｎｍ付近で最も効率よく励起でき、６２０〜７００ｎｍの波長帯域の蛍光を発生する。
ＴｅｘａｓＲｅｄは、５９０ｎｍ付近で最も効率よく励起でき、６００〜６５０ｎｍの波長帯域の蛍光を発生する。
【００３９】
このように構成された本実施形態に係る蛍光観察装置２０によれば、第１の実施形態に係る蛍光観察装置１と同様にして、白色光による挿入部２の先端２ａの位置の確認後、広帯域励起フィルタ７を用いて、広い範囲にわたり病変部の候補部位が明るく光る蛍光画像により候補部位を特定し、特定された候補部位について、２つの狭帯域励起フィルタ８ａ，８ｂを切り替えて、各励起波長によって励起される特定の蛍光物質を観察することができる。
【００４０】
すなわち、本実施形態によれば、第１の実施形態に係る蛍光観察装置１の効果に加えて、広帯域励起フィルタ７および２つの狭帯域励起フィルタ８ａ，８ｂを切り替えて取得した蛍光画像間の演算を行い、その演算結果の画像を表示することができる。例えば、２つの狭帯域励起フィルタ８ａ，８ｂを切り替えて取得した蛍光画像の比を演算することにより、観察範囲において、２種類の蛍光薬剤の内のどちらの蛍光薬剤に対する反応が大きいのかを比較可能に表示することができる。また、複数の蛍光画像を並べて表示することとしてもよい。
【００４１】
なお、上記各実施形態に係る蛍光観察装置１，２０においては、励起帯域切替手段９が、励起フィルタ７，８，８ａ，８ｂを入れ替えて励起光の波長を切り替えることとしたが、これに代えて、図５に示されるように、異なる波長の励起光を出射する複数の励起光源、例えば、レーザ光源２１，２２を組み合わせた光源装置３を採用してもよい。図中符号２３はミラー、符号２４はダイクロイックミラー、符号２５はハーフミラーである。
【００４２】
例えば、第１のレーザ光源２１からは４０５ｎｍの中心波長を有するレーザ光を出射し、第２のレーザ光源２２からは５９０ｎｍの中心波長を有するレーザ光を出射させ、広帯域の励起光を照射する観察の場合には、２つのレーザ光を同時に出射させることとすればよい。
【００４３】
この場合の励起帯域切替手段２６としては、各レーザ光源２１，２２のオンオフを切り替えることとしてもよいし、各レーザ光源２１，２２の出射口の前方に配置したシャッタ（図示略）のオンオフを切り替えることにしてもよい。
【００４４】
また、広帯域励起フィルタ７と狭帯域励起フィルタ８，８ａ，８ｂとの切り替えおよび狭帯域励起フィルタ８ａ，８ｂどうしの切り替えを所定のタイミングで行う制御装置（図示略）を採用し、励起光の波長を切り替えて撮影した蛍光画像間の比や差分による対比可能な画像処理を自動的に施すことにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る蛍光観察装置を示す全体構成図である。
【図２】図１の蛍光観察装置の各フィルタの波長特性を示すグラフである。
【図３】本発明の第２の実施形態に係る蛍光観察装置を示す全体構成図である。
【図４】図３の蛍光観察装置の各フィルタの波長特性を示すグラフである。
【図５】図３の蛍光観察装置の変形例を示す全体構成図である。
【図６】図５のレーザ光源および蛍光フィルタの波長特性を示すグラフである。
【符号の説明】
【００４６】
Ａ  体腔表面（被写体）
１，２０  蛍光観察装置
４  画像処理手段
７  広帯域励起フィルタ（広帯域励起手段）
８，８ａ，８ｂ（狭帯域励起手段）
９，２６  励起帯域切替手段
１５  撮像素子（蛍光検出手段）
【図１】
0004954858.tif 000002
【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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