本發(fā)明涉及一種對被注入到被攝體的熒光色素照射激發(fā)光并拍攝從熒光色素產(chǎn)生的熒光的成像裝置。

背景技術：

近年來，在外科手術中利用一種被稱為近紅外熒光成像的方法。在該近紅外熒光成像中，向患部注入作為熒光色素的靛氰綠(icg)。然后，當將大致600nm(納米)～850nm(納米)的近紅外光作為激發(fā)光對該靛氰綠進行照射時，靛氰綠發(fā)出以大致750nm～900nm為峰的近紅外區(qū)域的熒光。利用能夠檢測近紅外光的攝像機來拍攝該熒光，并在液晶顯示面板等顯示部中顯示其圖像。通過該近紅外熒光成像，能夠觀察存在于距體表20mm左右的深度的血管、淋巴管等。

在專利文獻1中公開了如下一種數(shù)據(jù)收集方法：將近紅外熒光的強度分布圖像與癌病灶分布圖像進行比較，收集在近紅外熒光的強度分布圖像中被檢測到而在癌病灶分布圖像中未被檢測到的區(qū)域的數(shù)據(jù)來作為癌的副病灶區(qū)域數(shù)據(jù)，其中，該近紅外熒光的強度分布圖像是對被投放了靛氰綠的生物體的被檢臟器照射靛氰綠的激發(fā)光而得到的，該癌病灶分布圖像是使x射線、核磁共振或超聲波作用于靛氰綠投放前的被檢臟器而得到的。

另外，在專利文獻2中公開了如下一種手術輔助方法：對被投放了血管造影劑的被檢體交替地照射激發(fā)光和可見光，利用攝像單元交替地獲取照射激發(fā)光而得到的熒光圖像和可見光圖像，并且基于規(guī)定的閾值對熒光圖像進行閾值處理來提取血管圖像，制作將可見光圖像與提取到的血管圖像相疊加而得到的合成圖像。

專利文獻1：國際公開第2009/139466號公報

專利文獻2：日本特開2009-226072號公報

專利文獻3：國際公開第2011/007461號公報

技術實現(xiàn)要素：

發(fā)明要解決的問題

如在專利文獻2中記載的那樣，在制作將可見光圖像與熒光圖像進行合成而得到的合成圖像的情況下，在對黑白的熒光圖像進行著色之后，例如使用相加合成、網(wǎng)屏合成等方法將可見光圖像與著色后的熒光圖像進行合成。用于拍攝這種可見光圖像和熒光圖像的攝像機使用所謂的多板式攝像機，該多板式攝像機具備用于檢測熒光的ccd、cmos等熒光用傳感器、用于檢測可見光的ccd、cmos等可見光用傳感器、以及使從被攝體反射并向攝像機同軸狀地入射的熒光和可見光選擇性地入射到熒光用傳感器和可見光用傳感器的波長選擇濾波器等光分離構(gòu)件。

另外，在可見光的強度過大的情況下產(chǎn)生暈影等，因此在光分離構(gòu)件的前方(被攝體側(cè))配設有用于限制可見光的光圈機構(gòu)。在光分離構(gòu)件的前方還配設有用于使向攝像機入射的可見光和熒光的焦點與可見光用傳感器和熒光用傳感器一致的聚焦機構(gòu)。此時，如果不是向被攝體注入靛氰綠之后照射激發(fā)光的檢查狀態(tài)，則熒光不會發(fā)光，因此一般通過利用可見光來執(zhí)行上述聚焦。

圖7是示意性地表示利用光圈機構(gòu)限制可見光的狀態(tài)的說明圖。此外，在圖7中，用實線表示可見光，另外用虛線表示熒光。

可見光和熒光同軸狀地入射到攝像機。此時，可見光被僅限制可見光的光圈機構(gòu)160所限制。然后，可見光和熒光被構(gòu)成聚焦機構(gòu)的可動透鏡171聚焦于焦點位置f?？梢姽夂蜔晒庠谠摻裹c位置f處被省略了圖示的可見光用傳感器和熒光用傳感器檢測。

此時，在不利用光圈機構(gòu)160對可見光進行限制的情況下，可見光和熒光的焦點深度為在圖7中用附圖標記b表示的比較小的范圍。即，在該狀態(tài)下焦點深度淺。與此相對地，在為了調(diào)整可見光的光量而利用光圈機構(gòu)160限制了可見光的情況下，可見光的焦點深度為在圖7中用附圖標記a表示的比較大的范圍。即，可見光的焦點深度變深。

在這種狀態(tài)下，在利用可見光執(zhí)行了聚焦的情況下，在可見光的焦點深度內(nèi)、即在圖7中用附圖標記a表示的范圍內(nèi)能夠使可見光聚焦。另一方面，即使在限制了可見光的情況下熒光的焦點深度也沒有變化，因此如果不處于在圖7中用附圖標記b表示的范圍內(nèi)，則熒光不會聚焦。因此，在利用可見光進行了聚焦的情況下存在以下問題：即使處于在圖7中用附圖標記a表示的范圍內(nèi)，也只要處于在圖7中用附圖標記b表示的范圍外就無法使熒光聚焦于熒光用傳感器。

本發(fā)明是為了解決上述問題而完成的，其目的在于提供一種在將可見光和熒光同時聚焦的情況下，即使在限制了可見光的情況下也能夠準確地執(zhí)行可見光和熒光的聚焦的成像裝置。

用于解決問題的方案

在第一發(fā)明中，成像裝置具備：激發(fā)用光源，其向被攝體照射用于使被注入到所述被攝體的熒光色素激發(fā)的激發(fā)光；可見光源，其向所述被攝體照射可見光；光圈機構(gòu)，其對從所述可見光源照射并被所述被攝體的表面反射的可見光進行限制；以及攝像機，其用于拍攝通過照射激發(fā)光而從所述熒光色素產(chǎn)生的熒光和被所述被攝體的表面反射的可見光，且能夠檢測熒光和可見光，該成像裝置的特征在于，還具備：第三光源，其用于照射與所述熒光相當?shù)牟ㄩL的光；以及聚焦機構(gòu)，其利用從所述第三光源照射出的光來執(zhí)行所述攝像機的聚焦。

在第二發(fā)明中，所述第三光源是用于通過照射與所述熒光相當?shù)牟ㄩL的光并利用所述攝像機拍攝照射區(qū)域的圖像來確認所述攝像機是否正在正常地動作的確認用光源。

在第三發(fā)明中，所述光圈機構(gòu)是僅對所述熒光和所述可見光中的可見光進行限制的光圈機構(gòu)。

在第四發(fā)明中，所述攝像機具備：熒光用傳感器，其檢測熒光；可見光用傳感器，其檢測可見光；以及光分離構(gòu)件，其使向所述攝像機同軸狀地入射的熒光和可見光選擇性地入射到所述熒光用傳感器和所述可見光用傳感器。

在第五發(fā)明中，所述激發(fā)光和所述熒光是近紅外光。

發(fā)明的效果

根據(jù)第一發(fā)明至第五發(fā)明，在將可見光和熒光同時聚焦的情況下，即使在限制了可見光的情況下也能夠通過將從第三光源照射出的光用于聚焦來準確地執(zhí)行可見光和熒光的聚焦。

附圖說明

圖1是本發(fā)明所涉及的成像裝置的概要圖。

圖2是照明攝影部12的立體圖。

圖3是照明攝影部12的正面概要圖。

圖4是表示照明攝影部12的除光源以外的內(nèi)部構(gòu)造的概要圖。

圖5是光圈機構(gòu)60的概要圖。

圖6是表示本發(fā)明所涉及的成像裝置的主要控制系統(tǒng)的框圖。

圖7是示意性地表示利用光圈機構(gòu)限制可見光的狀態(tài)的說明圖。

具體實施方式

下面，基于附圖來說明本發(fā)明的實施方式。圖1是本發(fā)明所涉及的成像裝置的概要圖。

該成像裝置具備：主體10，其具有觸摸面板等輸入部11，且內(nèi)置有后述的控制部30等；照明攝影部12，其以能夠移動的方式被臂13支承；顯示部14，其由液晶顯示面板等構(gòu)成；以及治療臺16，其用于載置患者17。此外，照明攝影部12并不限定于被臂13支承，也可以由手術操作者拿在手中。

圖2是上述照明攝影部12的立體圖。另外，圖3是照明攝影部12的正面概要圖。

該照明攝影部12具備：攝像機21，其能夠檢測近紅外線和可見光；可見光源22，其包括配設在該攝像機21的外周部的一個或多個led；激發(fā)用光源23，其包括配設在該可見光源22的外周部的一個或多個led；以及確認用光源24(相當于第三光源)，其包括在構(gòu)成可見光源22的多個led內(nèi)配設的一個或多個(在本例中為五個)led?？梢姽庠?2照射可見光。激發(fā)用光源23照射作為用于使靛氰綠激發(fā)的激發(fā)光的、其波長為760nm的近紅外光。另外，確認用光源24照射與從靛氰綠產(chǎn)生的熒光的波長近似的其波長為810nm的近紅外光。此外，在圖3中，省略構(gòu)成可見光源22的多個led和構(gòu)成激發(fā)用光源23的多個led中的一部分led的圖示。

在此，從靛氰綠產(chǎn)生的以大約800nm為峰的近紅外光不能以視覺觀察來確認。在這種狀況下，為了進行用于拍攝熒光的攝像機21的動作確認，以往準備了混入靛氰綠的卡片狀或棒狀的夾具，對該夾具照射激發(fā)光，并且利用攝像機21拍攝被照射了激發(fā)光的夾具，由此進行攝像機21的動作確認。因此，不僅需要專用的夾具，還需要進行準備該夾具并執(zhí)行攝影動作之類的繁雜的動作。

因此，在本發(fā)明所涉及的成像裝置中采用了以下結(jié)構(gòu)：將用于照射與從靛氰綠產(chǎn)生的以大約800nm為峰的近紅外光近似的810nm的近紅外光的確認用光源24附設于攝像機21，通過點亮該確認用光源24來進行攝像機21的動作確認。然后，利用從該確認用光源24照射的近紅外光來執(zhí)行攝像機21的聚焦。

圖4是表示上述照明攝影部12的除光源以外的內(nèi)部構(gòu)造的概要圖。

沿著照明攝影部12的光軸l同軸地入射到該照明攝影部12的可見光和熒光中的可見光被光圈機構(gòu)60限制。另一方面，熒光未被限制而通過光圈機構(gòu)60。然后，可見光和熒光在通過構(gòu)成后述的聚焦機構(gòu)70的可動透鏡71之后到達波長選擇濾波器53。同軸狀地入射的可見光和熒光中的可見光被波長選擇濾波器53反射而入射到構(gòu)成攝像機21的ccd、cmos等可見光用傳感器51。另外，同軸狀的可見光和熒光中的熒光通過波長選擇濾波器53后入射到構(gòu)成攝像機21的ccd、cmos等熒光用傳感器52。此時，由于包括可動透鏡71的聚焦機構(gòu)70的作用，可見光聚焦于可見光用傳感器51，熒光聚焦于熒光用傳感器52。

圖5是上述光圈機構(gòu)60的概要圖。

上述光圈機構(gòu)60具備一對濾波器構(gòu)件61、62。這些濾波器構(gòu)件61、62具有遮擋可見光而使熒光透過的特性。在這些濾波器構(gòu)件61、62的前端形成有v字形的缺口，濾波器構(gòu)件61、62的這些缺口以對置的狀態(tài)進行配置。另外，這些濾波器構(gòu)件61、62能夠在互相接近或分離的方向上移動。因此，如圖5的(a)所示，在濾波器構(gòu)件61、62被分離地配置時開口區(qū)域63變大，在濾波器構(gòu)件61、62從圖5的(a)所示的狀態(tài)起互相接近時開口區(qū)域63變小。即，通過這些濾波器構(gòu)件61、62的配置，可見光要通過的開口區(qū)域63的大小發(fā)生變化，由此，可見光被限制。另一方面，由于熒光通過一對濾波器構(gòu)件61、62，因此無論開口區(qū)域63的大小如何，熒光都不會被光圈機構(gòu)60限制。

這種光圈機構(gòu)60在國際公開第2011/007461號公報中被公開。

圖6是表示本發(fā)明所涉及的成像裝置的主要控制系統(tǒng)的框圖。

該成像裝置具備控制部30，該控制部30由執(zhí)行邏輯運算的cpu、存儲有裝置控制所需的動作程序的rom以及在控制時暫時存儲數(shù)據(jù)等的ram等構(gòu)成，用于對裝置整體進行控制。該控制部30具備執(zhí)行后述的各種圖像處理的圖像處理部31。另外，該控制部30與上述輸入部11和顯示部14相連接。另外，該控制部30與具備攝像機21、可見光源22、激發(fā)用光源23、確認用光源24、光圈機構(gòu)60以及聚焦機構(gòu)70的照明攝影部12相連接。該控制部30還與存儲由攝像機21拍攝到的圖像的圖像存儲部33相連接。該圖像存儲部33由存儲近紅外圖像的近紅外圖像存儲部34和存儲可見光圖像的可見光圖像存儲部35構(gòu)成。此外，也可以具備存儲將可見光圖像與近紅外圖像進行合成而得到的圖像的合成圖像存儲部，來替代具備近紅外圖像存儲部34和可見光圖像存儲部35。

以下，對使用本發(fā)明所涉及的成像裝置進行外科手術的情況下的動作進行說明。此外，在以下的說明中，說明對患者17進行乳腺癌手術的情況。

在使用本發(fā)明所涉及的成像裝置進行乳腺癌手術的情況下，首先，點亮確認用光源24，并且利用攝像機21中的熒光用傳感器52拍攝此時的圖像。從確認用光源24照射與從靛氰綠產(chǎn)生的熒光的波長近似的其波長為810nm的近紅外光。該近紅外光不能用人眼確認。另一方面，在從確認用光源24照射波長為810nm的近紅外光的同時利用攝像機21拍攝到該照射區(qū)域的圖像的情況下，在攝像機21正常地進行了動作的情況下，利用攝像機21拍攝被照射了近紅外光的區(qū)域的圖像并將該圖像顯示于顯示部14。由此，能夠容易地執(zhí)行攝像機21的動作確認。

另外，在該狀態(tài)下，對于從可見光源22照射并被患者17反射的可見光，通過利用光圈機構(gòu)60限制可見光來調(diào)整該可見光向構(gòu)成攝像機21的可見光用傳感器51入射的入射光量。

并且，在該狀態(tài)下執(zhí)行攝像機21的聚焦。此時，利用攝像機21中的熒光用傳感器52拍攝從確認用光源24照射并被患者17反射的近紅外光，聚焦機構(gòu)70基于該圖像使可動透鏡71進行移動等，由此執(zhí)行聚焦。此時，從確認用光源24照射并被患者17反射的近紅外光沒有被光圈機構(gòu)60限制，因此其焦點深度不會變化。因此，能夠準確地執(zhí)行可見光和近紅外光(即熒光)的聚焦。

如果以上的準備工序完成，則將靛氰綠以注射方式注入到治療臺16上的仰臥的患者17的乳房。然后，從激發(fā)用光源23向包括患部在內(nèi)的被攝體照射近紅外線，并且從可見光源22向包括患部在內(nèi)的被攝體照射可見光。此外，作為從激發(fā)用光源23照射的近紅外光，如上所述那樣采用作為用于使靛氰綠發(fā)出熒光的激發(fā)光而發(fā)揮作用的760nm的近紅外光。由此，靛氰綠產(chǎn)生以大約800nm為峰的近紅外區(qū)域的熒光。

然后，利用攝像機21拍攝患者17的患部附近。該攝像機21能夠檢測近紅外光和可見光。由攝像機21拍攝到的近紅外圖像和可見光圖像被發(fā)送到圖6所示的圖像處理部31。在圖像處理部31中，將近紅外圖像和可見光圖像轉(zhuǎn)換為能夠顯示于顯示部14的圖像數(shù)據(jù)。近紅外圖像的數(shù)據(jù)被存儲于圖像存儲部33中的近紅外圖像存儲部34。另外，可見光圖像的數(shù)據(jù)被存儲于圖像存儲部33中的可見光圖像存儲部35。

另外，圖像處理部31的合成部32利用近紅外圖像數(shù)據(jù)和可見光圖像數(shù)據(jù)來制作使可見光圖像和近紅外圖像進行融合而得到的合成圖像。然后，圖像處理部31將近紅外圖像、可見光圖像以及合成圖像分區(qū)域地同時顯示或選擇性地顯示于顯示部14。

此外，在上述實施方式中，使用了照射波長為760nm的近紅外光的光源來作為激發(fā)用光源23，但能夠使用照射能夠激發(fā)靛氰綠使其發(fā)光的700nm～900nm左右的近紅外光的光源來作為激發(fā)用光源23。

另外，在上述實施方式中，使用了照射波長為810nm的近紅外線的光源來作為確認用光源24，但作為確認用光源24，只要是能夠照射靛氰綠的發(fā)光波長750nm～900nm左右的近紅外線的光源即可。

并且，在上述實施方式中說明了通過使用靛氰綠作為含有熒光色素的材料并對該靛氰綠照射760nm的近紅外光作為激發(fā)光而從靛氰綠發(fā)出以大致800nm為峰的近紅外區(qū)域的熒光的情況，但也可以使用近紅外線以外的光。

例如，能夠使用5-ala(5-氨基乙酸丙酸/5-aminolevulinicacid)來作為熒光色素。在使用了該5-ala的情況下，侵入到患者17的體內(nèi)的5-ala變化為作為熒光物質(zhì)的原卟啉(protoporphyrinix/ppix)。當向該原卟啉照射400nm左右的可見光時，從原卟啉照射紅色的可見光來作為熒光。因此，在使用5-ala的情況下，作為激發(fā)用光源，使用照射其波長為400nm左右的可見光的光源即可，另外，作為確認用光源，使用照射作為熒光而從原卟啉發(fā)出的紅色的可見光的光源即可。

附圖標記說明

10：主體；11：輸入部；12：照明攝影部；13：臂；14：顯示部；16：治療臺；17：患者；21：攝像機；22：可見光源；23：激發(fā)用光源；24：確認用光源；30：控制部；31：圖像處理部；33：圖像存儲部；34：近紅外圖像存儲部；35：可見光圖像存儲部；51：可見光用傳感器；52：熒光用傳感器；53：波長選擇濾波器；60：光圈機構(gòu)；61：濾波器部；62：濾波器部；63：開口區(qū)域；70：聚焦機構(gòu)；71：可動透鏡。