JP6485275B2 - イメージング装置 - Google Patents

Description

この発明は、被検者の体内に浸入させた蛍光物質に対し励起光を照射し、この蛍光物質から放射される蛍光を撮影するイメージング装置に関する。

近赤外蛍光イメージングと呼称される手法が外科手術における血管造影に利用されている。この近赤外蛍光イメージングにおいては、蛍光色素であるインドシアニングリーン（ＩＣＧ）を患部に注入する。そして、このインドシアニングリーンにその波長が８１０ｎｍ（ナノメータ）程度の近赤外光を励起光として照射すると、インドシアニングリーンはおおよそ８４５ｎｍの波長の近赤外蛍光を発する。この蛍光を、近赤外光を検出可能な撮像素子で撮影し、その画像を液晶表示パネル等の表示部に表示する。この近赤外蛍光イメージングによれば、体表から２０ｍｍ程度までの深さに存在する血管やリンパ管等の観察が可能となる。

また、近年、腫瘍を蛍光標識して手術ナビゲーションに利用する手法が注目されている。腫瘍を蛍光標識するための蛍光標識剤としては、５−アミノレブリン酸（５−ＡＬＡ／５−Ａｍｉｎｏｌｅｖｕｌｉｎｉｃ Ａｃｉｄ）が使用される。この５−アミノレブリン酸（以下、これを略称するときは「５−ＡＬＡ」という）を被検者に投与した場合、５−ＡＬＡは蛍光物質であるＰｐＩＸ（ｐｒｏｔｏｐｏｒｐｈｙｒｉｎＩＸ／プロトポルフィリンナイン）に代謝される。なお、このＰｐＩＸは癌細胞に特異的に蓄積する。そして、５−ＡＬＡの代謝物であるＰｐＩＸに向けて４１０ｎｍ程度の波長の可視光を照射すると、ＰｐＩＸからおよそ６３０ｎｍ程度の波長の赤色の可視光が蛍光として発光される。このＰｐＩＸからの蛍光を観察することにより、癌細胞を確認することが可能となる。

特許文献１には、インドシアニングリーンが投与された生体の被検臓器に対して、インドシアニングリーンの励起光を照射して得られた近赤外蛍光の強度分布イメージと、インドシアニングリーン投与前の被検臓器に対して、Ｘ線、核磁気共鳴または超音波を作用させて得られた癌病巣分布イメージとを比較し、近赤外蛍光の強度分布イメージで検出されるが癌病巣分布イメージでは検出されない領域のデータを、癌の副病巣領域データとして収集するデータ収集方法が開示されている。

国際公開第２００９／１３９４６６号

このような体内に侵入させた蛍光物質からの蛍光を撮影するイメージング装置では、単一のカメラで可視光と近赤外光とを同時に撮影し、ビデオレコーダで記録した撮影画像を動画再生している。そして、明るい外部照明環境下での、ＩＣＧ投与後の血管・リンパ管の走行の観察を容易にするため、画像の近赤外線蛍光検出領域に対する着色が行われている。従来は、画像中の蛍光検出領域に対して単色での着色が行われているため、同一色で表現された血管等の不連続部分を術者が画像中から見つけ出すことで、血管走行の分断、もしくは、リンパ管の狭窄が有ると判断していた。

同一着色された血管等の不連続部分を術者が画像中で見つけ出すには、時間がかかることがある。特に外科手術の術中に臓器に赤外線を照射して血管造影を行う場合には、患者への負担の観点から、血管走行の分断を判断するのに時間がかかることで手術時間が長くなることは好ましくない。

この発明は上記課題を解決するためになされたものであり、術者による血管走行の分断やリンパ管の狭窄の判断を補助することが可能なイメージング装置を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、被検者を外部から撮影するイメージング装置であって、前記被検者の体内に浸入させた蛍光物質に励起光を照射する励起光源と、前記励起光により励起され、前記蛍光物質から発生した蛍光を検出して撮影する撮影部と、前記撮影部が蛍光を撮影することにより取得した蛍光画像を表示部に表示する画像処理部と、前記蛍光画像を記憶する画像記憶部と、を備え、前記画像処理部は、前記蛍光画像における蛍光が検出された連続領域を同定する判定部と、前記判定部において判定された前記連続領域ごとに異なる色を指定して着色を行う着色部と、を有し、前記着色部において前記連続領域ごとに指定された色の着色がされた前記蛍光画像を前記表示部に表示することを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、被検者を外部から撮影するイメージング装置であって、前記被検者の体内に浸入させた蛍光物質に励起光を照射する励起光源と、前記被検者に向けて白色光を照射する可視光源と、前記励起光により励起され、前記蛍光物質から発生した蛍光と、前記白色光の反射光とを検出して撮影する撮影部と、前記撮影部が、蛍光を撮影することにより取得した蛍光画像と、反射光を撮影することにより取得した可視光画像とを合成した合成画像を作成する合成部を有する画像処理部と、前記蛍光画像、前記可視光画像、および、前記合成画像を記憶する画像記憶部と、を備え、前記画像処理部は、前記蛍光画像における蛍光が検出された連続領域を同定する判定部と、前記判定部において判定された前記連続領域ごとに異なる色を指定して着色を行う着色部と、を有し、前記着色部において前記連続領域に対応する領域ごとに指定された色の着色がされた前記可視光画像、または、前記着色部において前記連続領域に対応する領域ごとに指定された色の着色がされた前記合成画像、を表示部に表示することを特徴とする。

請求項１および請求項２に記載の発明によれば、蛍光画像における蛍光が検出された連続領域を同定する判定部と、判定部において判定された連続領域ごとに異なる色を指定して着色を行う着色部とを有する画像処理部を備えることから、分断されている血管ごと、あるいは、分断されているリンパ管ごとに異なる色の着色を施した画像を表示部に表示することができる。これにより血管走行の分断やリンパ管の狭窄に関する術者の判断を支援することが可能となる。

この発明に係るイメージング装置の概要図である。 照明・撮影部１２の概要図である。 この発明に係るイメージング装置の主要な制御系を示すブロック図である。 表示部１４の各画像の表示態様の一例を示す模式図である。 表示部１４に表示する画像を示す模式図である。

以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、この発明に係るイメージング装置の概要図である。

このイメージング装置は、タッチパネル等の入力部１１を備え、後述する制御部３０および記憶部４０等を内蔵した本体１０と、アーム１３により移動可能に支持された照明・撮影部１２と、液晶表示パネル等から構成される表示部１４と、患者１７を載置する治療台１６とを備える。なお、照明・撮影部１２はアーム１３によって支持されたものに限定されず、術者が手に携帯するものや、既存の設備に固定するものであってもよい。

図２は、照明・撮影部１２の斜視図である。

この照明・撮影部１２は、近赤外光および可視光を検出可能なカメラ２１と、このカメラ２１の外周部に配設された赤外光源２２と、赤外光源２２の外周部に配設された可視光源２３とを備える。赤外光源２２は、患者１７の体内に侵入させた蛍光物質を励起させる励起光源である。また可視光源２３は、患者１７に白色光を照射する。

この実施形態においては、赤外光源２２および可視光源２３と、カメラ２１とを一体化した照明・撮影部１２を使用しているが、赤外光源２２、可視光源２３、カメラ２１とを、それぞれ個別に配設してもよい。なお、表示部１４に蛍光画像のみを表示する場合には、可視光源２３を備えなくてもよい。

図３は、この発明に係るイメージング装置の主要な制御系を示すブロック図である。

このイメージング装置は、論理演算を実行するＣＰＵ、装置の制御に必要な動作プログラムが格納されたＲＯＭ、制御時にデータ等が一時的にストアされるＲＡＭ等から構成され、装置全体を制御する制御部３０を備える。この制御部３０は、上述した入力部１１および表示部１４と接続されている。

また、この制御部３０は、カメラ２１、赤外光源２２および可視光源２３を備えた照明・撮影部１２と接続されている。このカメラ２１は、近赤外蛍光を検知するイメージセンサである近赤外蛍光センサ２５と、白色光の反射光（可視光）を検知するイメージセンサである可視光センサ２６を備えている。カメラ２１に入射した蛍光および可視光は、カメラ２１内の分光機構により分離され、各イメージセンサにより検知される。そして、各イメージセンサにより検知されて得られた蛍光画像および可視光画像は、制御部３０に送られる。カメラ２１が近赤外蛍光センサ２５と可視光センサ２６を備えることにより、このイメージング装置では、同一視野での蛍光画像および可視光画像を同期して取得できる。

制御部３０は、画像処理部３１を備える。画像処理部３１は、照明・撮影部１２により取得された蛍光画像と可視光画像とを合成する合成部３２と、血管走行の分断の有無等を判断する判定部３３と、血管に対し判定部３３において分断されていると判断された血管領域毎に、異なる色の着色を行う着色部３４とを備える。

さらに、この制御部３０は、カメラ２１により撮影された画像等を記憶する記憶部４０とも接続されている。この記憶部４０は、蛍光画像を保存する蛍光画像保存部４２と、可視光画像を保存する可視光画像保存部４３と、画像処理部３１における合成部３２において蛍光画像と可視光画像とが合成された合成画像を圧縮して保存する合成画像圧縮保存部４４とを有する画像記憶部４１を備える。

以下、この発明に係るイメージング装置を使用して外科の手術を行う場合の動作について説明する。なお、患者１７に対して術中蛍光血管造影を行う場合を例に説明する。

外科の手術の際に、この発明に係るイメージング装置を使用して蛍光血管造影を行う場合には、治療台１６上の仰臥した患者１７にインドシアニングリーンを注射により注入する。しかる後、患部を含む被写体に向けて、赤外光源２２から赤外線を照射するとともに可視光源２３から白色光を照射する。なお、赤外線としては、インドシアニングリーンが蛍光を発するための励起光として作用する７５０〜８５０ｎｍの近赤外光が採用される。これにより、インドシアニングリーンは、８４５ｎｍをピークとする近赤外領域の蛍光を発生させる。

そして、患者１７の患部付近をカメラ２１により撮影する。このカメラ２１は、赤外光と可視光とを検出することが可能となっている。カメラ２１により撮影された蛍光画像および可視光画像は、図３に示す画像処理部３１に送られる。画像処理部３１においては、蛍光画像および可視画像を表示部１４に表示可能な画像データに変換する。すなわち、蛍光画像は８ビット画像データ、可視光画像はＲＧＢの３色より構成する２４ビット画像データに変換される。蛍光画像のデータは画像記憶部４１における蛍光画像保存部４２に保存される。また、可視光画像のデータは、画像記憶部４１における可視光画像保存部４３に保存される。

判定部３３は、蛍光画像の８ビット画像データを画素単位で解析することにより、血管走行の分断の有無を判断する。血管走行の分断の有無の判断は、例えば、蛍光画像の画像データにおける所定の範囲の画素値が連続しているか否かにより判断される。そして、判定部３３は、所定の範囲の画素値の連続領域を１つの血管領域として抽出する。しかる後、着色部３４は、判定部３３において抽出された各血管領域に対し、記憶部４０に記憶されているカラーテーブルを参照して、領域単位で色を指定する。

画像処理部３１における合成部３２は、蛍光画像データと可視光画像データとを利用して、蛍光画像と可視光画像とを融合させた合成画像を作成する。合成画像は、動画再生用画像として記憶部４０の画像記憶部４１における合成画像圧縮保存部４４に記憶される。そして、画像処理部３１は、表示部１４に、赤外画像、可視光画像および合成画像を同時または選択的に表示する。

図４は、表示部１４の各画像の表示態様の一例を示す模式図である。

表示部１４に、蛍光画像、可視光画像および合成画像を同時に表示する場合には、図４に示すように、表示部１４の画面上にそれぞれの画像の表示領域が設けられる。画像処理部３１は、カメラ２１により撮影された蛍光画像および可視光画像を取り込み、合成部３２においてそれらを融合させて、患者１７の患部付近の合成画像を動画として表示部１４に表示する。また、画像処理部３１は、蛍光画像保存部４２に記憶した蛍光画像と可視光画像保存部４３に記憶した可視光画像を読み出し、それらを静止画として表示部１４に設けられたそれぞれの表示領域に表示する。

図５は、表示部１４に表示する画像を示す模式図である。

図５に示す表示部１４に表示する画像には、インドシアニングリーンから発生する蛍光が所定の色で着色された血管１０１、１０２が表示される。図５（ａ）は、血管１０１、１０２が従来の単一色で着色されている状態を示し、図５（ｂ）は、血管１０１、１０２がそれぞれ異なる色で着色されている状態を示している。なお、図５においては、血管１０１、１０２にそれぞれ施された着色の色の違いを、異なるハッチングで示している。

従来のように、血管１０１、１０２を単一色で表現した場合よりも、血管１０１、１０２に異なる着色をした場合の方が、表示部１４を見る術者に、より明確に血管が分断されていることを認識させることができ、術者は、血管走行、血流評価などの判断をより速く行うことができるようになる。これにより、術中での表示部１４による血管走行等の確認作業を短縮することができ、手術時間を短縮することも可能となる。

なお、血管１０１、１０２への異なる着色がされる画像は、蛍光画像、可視光画像、合成画像のいずれであってもよい。例えば、照明・撮影部１２が可視光源２３と可視光センサ２６を有しない場合は、蛍光画像に着色を施した画像のみ、あるいは、蛍光画像と蛍光画像に着色を施した画像の２つを表示部１４に表示すればよい。すなわち、照明・撮影部１２の構成により制御部３０が取得可能な画像の種別と、画像処理部３１において表示部１４に表示することが選択されている画像の種別とにより、個々に分断した血管ごとに異なる色が着色される画像は適宜変更される。

なお、図５では、血管走行の分断を表示する例について説明したが、リンパ管の連続領域ごとに異なる着色を施した画像を表示部１４に表示することにより、術中のリンパ管の狭窄に関する術者の判断を支援することも可能である。

また、上述した実施形態においては、患者１７の血管造影にインドシアニングリーンを使用した場合について説明したが、がん細胞内で蛍光物質であるプロトポルフィリンＩＸ（ＰｐＩＸ）に代謝される５−ＡＬＡ等の、その他の蛍光標識剤を使用した場合にも、この発明を適用することができる。

１０ 本体
１１ 入力部
１２ 照明・撮影部
１３ アーム
１４ 表示部
１６ 治療台
１７ 患者
２１ カメラ
２２ 赤外光源
２３ 可視光源
２５ 近赤外蛍光センサ
２６ 可視光センサ
３０ 制御部
３１ 画像処理部
３２ 合成部
３３ 判定部
３４ 着色部
４０ 記憶部
４１ 画像記憶部
４２ 蛍光画像保存部
４３ 可視光画像保存部
４４ 合成画像圧縮保存部

Claims (2)

1. 被検者を外部から撮影するイメージング装置であって、
   前記被検者の体内に浸入させた蛍光物質に励起光を照射する励起光源と、
   前記励起光により励起され、前記蛍光物質から発生した蛍光を検出して撮影する撮影部と、
   前記撮影部が蛍光を撮影することにより取得した蛍光画像を表示部に表示する画像処理部と、
   前記蛍光画像を記憶する画像記憶部と、
   を備え、
   前記画像処理部は、
   前記蛍光画像における蛍光が検出された連続領域を同定する判定部と、
   前記判定部において判定された前記連続領域ごとに異なる色を指定して着色を行う着色部と、を有し、
   前記着色部において前記連続領域ごとに指定された色の着色がされた前記蛍光画像を前記表示部に表示することを特徴とするイメージング装置。
2. 被検者を外部から撮影するイメージング装置であって、
   前記被検者の体内に浸入させた蛍光物質に励起光を照射する励起光源と、
   前記被検者に向けて白色光を照射する可視光源と、
   前記励起光により励起され、前記蛍光物質から発生した蛍光と、前記白色光の反射光とを検出して撮影する撮影部と、
   前記撮影部が、蛍光を撮影することにより取得した蛍光画像と、反射光を撮影することにより取得した可視光画像とを合成した合成画像を作成する合成部を有する画像処理部と、
   前記蛍光画像、前記可視光画像、および、前記合成画像を記憶する画像記憶部と、
   を備え、
   前記画像処理部は、
   前記蛍光画像における蛍光が検出された連続領域を同定する判定部と、
   前記判定部において判定された前記連続領域ごとに異なる色を指定して着色を行う着色部と、を有し、
   前記着色部において前記連続領域に対応する領域ごとに指定された色の着色がされた前記可視光画像、または、前記着色部において前記連続領域に対応する領域ごとに指定された色の着色がされた前記合成画像、を表示部に表示することを特徴とするイメージング装置。

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