特許 6547908 イメージング装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6547908

(24)【登録日】2019年7月5日

(45)【発行日】2019年7月24日

(54)【発明の名称】イメージング装置

(51)【国際特許分類】

   A61B 10/00 20060101AFI20190711BHJP

【ＦＩ】

   A61B10/00 E

【請求項の数】4

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2018-524879(P2018-524879)

(86)(22)【出願日】2017年2月24日

(86)【国際出願番号】JP2017007180

(87)【国際公開番号】WO2018003169

(87)【国際公開日】20180104

【審査請求日】2018年7月3日

(31)【優先権主張番号】特願2016-129670(P2016-129670)

(32)【優先日】2016年6月30日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000001993

【氏名又は名称】株式会社島津製作所

(74)【代理人】

【識別番号】100101753

【弁理士】

【氏名又は名称】大坪 隆司

(72)【発明者】

【氏名】秋田 典孝

【審査官】 福田 裕司

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０９−０００５４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−１８３３９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１０−５２０５８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１５／０９２８８２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 国際公開第２００３／０１９０７２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 国際公開第２０１０／００７７８５（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０１２−１１５５１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−０８１８４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００６／０１６７３５７（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 中国特許出願公開第１０４６０５８２４（ＣＮ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ａ６１Ｂ １０／００

Ａ６１Ｂ ５／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

被検者に投与された蛍光色素を励起させるための励起光を前記被検者に向けて照射する励起用光源と、励起光が照射されることにより前記蛍光色素から発生した蛍光を撮影することにより蛍光画像を取得するカメラと、を備えた照明・撮影部と、
前記被検者に近接した位置から、前記被検者に投与された蛍光色素を励起させるための励起光を前記被検者に向けて照射するための、ハンディ型の励起用補助光源部と、
を備えたことを特徴とするイメージング装置。

【請求項2】

請求項１に記載のイメージング装置において、
前記励起用補助光源部は、光源と、当該光源を点灯させるためのバッテリーとを備えるイメージング装置。

【請求項3】

請求項２に記載のイメージング装置において、
前記光源はＬＥＤであり、
前記バッテリーは、定電流回路を介して前記ＬＥＤに接続されるイメージング装置。

【請求項4】

請求項１に記載のイメージング装置において、
前記照明・撮影部は、支持部材により支持されているイメージング装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、被検者の体内に投与された蛍光色素に対して励起光を照射し、この蛍光色素から発生する蛍光を撮影するイメージング装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、外科手術において生体の内部の視認が困難な血管、リンパ管、リンパ節等を可視化する方法として、色素法や、放射性同位元素を予め投入するＲ．Ｉ．法が利用されてきた。これに対して、近年、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）をインジェクタ等により注入することで患部に投与する。そして、このインドシアニングリーンにその波長が６００〜８５０ｎｍ（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７５０〜９００ｎｍ程度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。

【0003】

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は蛍光色素である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、インドシアニングリーンの場合と同様、癌細胞を確認することが可能となる。

【0004】

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。

【0005】

また、特許文献２には、カメラと、赤外光源と、可視光源とを一体化した照明・撮影部を使用して、被検者に対する赤外光および可視光の照射と、カメラによる撮影とを行う照明・撮影部を備えたイメージング装置が開示されている。そして、この照明・撮影部は、アームにより移動可能に支持されている。この照明・撮影部を被検者に向けて配置することにより、被検者における任意の領域に対して、赤外光および可視光の照射と、カメラによる撮影とを同時に実行することが可能となっている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】国際公開第２００９／１３９４６６号

【特許文献2】国際公開第２０１５／０９２８８２号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

インドシアニングリーンを利用して、例えば、乳腺外科における乳癌の手術を行う場合には、センチネルリンパ節の位置を迅速に特定する必要がある。このセンチネルリンパ節は、癌細胞がリンパ流に乗って最初に到達するリンパ節のことである。このセンチネルリンパ節に癌細胞が発見されない場合には、リンパ節に乳癌の転移がないと判断することができる。

【0008】

この乳腺外科におけるセンチネルリンパ節の生検においては、センチネルリンパ節に蓄積されたインドシアニングリーンを視認性よく、かつ、高感度で可視化することが要求される。しかしながら、乳房のセンチネルリンパ節は、脂肪量や体表からの深さ等について個人差があることから、このインドシアニングリーンからの近赤外蛍光を適切に視認できない場合がある。

【0009】

すなわち、特許文献２に記載されたように、インドシアニングリーンを励起するための赤外光源とカメラとを一体化した構成においては、赤外光の照射方向と撮影方向とを一致させることができるという利点があるが、カメラにより被検者の患部を含む周辺領域を撮影する必要があること等の理由により、患部とカメラとの距離（Ｗｏｒｋｉｎｇ Ｄｉｓｔａｎｃｅ）を数十センチ以上に設定する必要がある。このため、赤外光源からの赤外光を、インドシアニングリーンに対する十分な励起光エネルギー密度で患部に到達させることができない場合がある。このような場合には、インドシアニングリーンからの近赤外蛍光を適切に視認できないことになる。

【0010】

例えば、単一の点光源の場合においては、光のエネルギー密度は距離の二乗に反比例する。このため、被検者と赤外光源との間に一定の距離を保ったままで被検者の患部に到達する赤外線のエネルギー密度を向上させるためには、距離による減衰を補うだけの光量を得るために、高出力の光源、あるいは、多数の光源が必要となる。このため、装置が複雑となり重量が増加するばかりではなく、装置のコストアップになる、あるいは光源での発熱量増加に伴う冷却機構が必要となるという問題が生ずることになる。

【0011】

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、簡易で低コストでありながら、励起光を効率的に被検者に照射して、鮮明な蛍光画像を取得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。

【課題を解決するための手段】

【0012】

請求項１に記載の発明は、被検者に投与された蛍光色素を励起させるための励起光を前記被検者に向けて照射する励起用光源と、励起光が照射されることにより前記蛍光色素から発生した蛍光を撮影することにより蛍光画像を取得するカメラと、を備えた照明・撮影部と、前記被検者に近接した位置から、前記被検者に投与された蛍光色素を励起させるための励起光を前記被検者に向けて照射するための、ハンディ型の励起用補助光源部と、を備えたことを特徴とする。

【0013】

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記励起用補助光源部は、光源と、当該光源を点灯させるためのバッテリーとを備える。

【0014】

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、前記光源はＬＥＤであり、前記バッテリーは、定電流回路を介して前記ＬＥＤに接続される。

【0015】

請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記照明・撮影部は、支持部材により支持されている。

【発明の効果】

【0016】

請求項１に記載の発明によれば、照明・撮影部における励起用光源からの励起光に加え、励起用補助光源部を利用して被検者に対して近距離から励起光を照射することにより、励起光を効率的に被検者に照射することができ、鮮明な蛍光画像を取得することが可能となる。

【0017】

請求項２に記載の発明によれば、バッテリーにより光源を点灯させることから、給電のための配線が不要となる。このため、励起用補助光源部を滅菌ドレープ等により覆うことができ、極めて容易に清浄な状態を維持することが可能となる。

【0018】

請求項３に記載の発明によれば、バッテリーから給電を受けたＬＥＤから照射される励起光の照度が徐々に小さくなることを防止することが可能となる。

【0019】

請求項４に記載の発明によれば、支持部材により支持された照明・撮影部における励起用光源からの照射光と励起用補助光源部からの励起光との作用により発生した蛍光画像を照明・撮影部における撮影部により、効率的に撮影することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】この発明に係るイメージング装置の装置本体を示す斜視図である。

【図2】この発明に係るイメージング装置の装置本体を示す側面図である。

【図3】この発明に係るイメージング装置の装置本体を示す平面図である。

【図4】照明・撮影部１２の斜視図である。

【図5】励起用補助光源部５０の斜視図である。

【図6】励起用補助光源部５０の断面概要図である。

【図7A】励起用補助光源５１から照射される近赤外光の照度と時間との関係を示すグラフである。

【図7B】励起用補助光源５１から照射される近赤外光の照度と時間との関係を示すグラフである。

【図8】この発明に係るイメージング装置を利用して蛍光画像の撮影を行う様子を示す説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。この発明に係るイメージング装置は、照明・撮影部１２を備えた装置本体と、励起用補助光源部５０とから構成される。最初に、装置本体の構成について説明する。図１は、この発明に係るイメージング装置の装置本体を示す斜視図である。図２は、この発明に係るイメージング装置の装置本体を示す側面図である。図３は、この発明に係るイメージング装置の装置本体を示す平面図である。

【0022】

この発明に係るイメージング装置の装置本体は、被検者の体内に注入された蛍光色素としてのインドシアニングリーンに対し励起光を照射し、このインドシアニングリーンから放射される蛍光を撮影するためのものであり、４個の車輪１３を備えた台車１１と、この台車１１の上面における台車１１の進行方向の前方（図２および図３における左方向）付近に配設されたアーム機構３０と、このアーム機構３０にサブアーム４１を介して配設された照明・撮影部１２と、モニター１５とを備える。台車１１の進行方向の後方には、台車１１を移動するときに使用されるハンドル１４が付設されている。また、台車１１の上面には、このイメージング装置を遠隔操作するためのリモコンを装着するための凹部１６が形成されている。

【0023】

上述したアーム機構３０は、台車１１の進行方向の前方側に配設されている。このアーム機構３０は、台車１１の進行方向の前方側に立設された支柱３６上に配設された支持部３７に対して、ヒンジ部３３により連結された第１アーム部材３１を備える。この第１アーム部材３１は、ヒンジ部３３の作用により、支柱３６および支持部３７を介して、台車１１に対して揺動可能となっている。なお、上述したモニター１５は、支柱３６に付設されている。

【0024】

この第１アーム部材３１の上端には、第２アーム部材３２がヒンジ部３４により連結されている。この第２アーム部材３２は、ヒンジ部３４の作用により、第１アーム部材３１に対して揺動可能となっている。このため、第１アーム部材３１と第２アーム部材３２とは、図２において符号Ｃを付した仮想線で示すように、第１アーム部材３１と第２アーム部材３２とが第１アーム部材３１と第２アーム部材３２との連結部であるヒンジ部３４を中心として所定の角度開いた撮影姿勢と、図１から図３において符号Ａを付した実線で示すように、第１アーム部材３１と第２アーム部材３２とが近接する待機姿勢とをとることが可能となっている。

【0025】

第２アーム部材３２の下端には、支持部４３がヒンジ部３５により連結されている。この支持部４３は、ヒンジ部３５の作用により、第２アーム部材３２に対して揺動可能となっている。この支持部４３には、回転軸４２が支持されている。そして、照明・撮影部１２を支持したサブアーム４１は、第２アーム部材３２の先端に配設された回転軸４２を中心に回動する。このため、照明・撮影部１２は、このサブアーム４１の回動により、図１から図３において符号Ａを付した実線で、あるいは、図２において符号Ｃを付した仮想線で示すように、撮影姿勢または待機姿勢をとるためのアーム機構３０に対して台車１１の進行方向の前方側の位置と、図２および図３において符号Ｂを付した仮想線で示すように、台車１１を移動させる時の姿勢であるアーム機構３０に対して台車１１の進行方向の後方側の位置との間を移動する。

【0026】

図４は、照明・撮影部１２の斜視図である。

【0027】

この照明・撮影部１２は、近赤外線および可視光を検出可能な複数の撮像素子を備えたカメラ２１と、このカメラ２１の外周部に配設された６個のＬＥＤよりなる可視光源２２と、６個のＬＥＤよりなる励起用光源２３と、１個のＬＥＤよりなる確認用光源２４とを備える。可視光源２２は、可視光を照射する。励起用光源２３は、インドシアニングリーンを励起させるための励起光であるその波長が７６０ｎｍの近赤外光を照射する。また、確認用光源２４は、インドシアニングリーンから発生する蛍光の波長と近似するその波長が８１０ｎｍの近赤外光を照射する。なお、励起用光源２３の波長は、７６０ｎｍに限定されず、インドシアニングリーンを励起できる波長であればよい。確認用光源２４の波長は、８１０ｎｍに限定されず、インドシアニングリーンが発する波長以上であってもよい。

【0028】

次に、励起用補助光源部５０の構成について説明する。図５は、励起用補助光源部５０の斜視図である。また、図６は、励起用補助光源部５０の断面概要図である。

【0029】

この励起用補助光源部５０は、片手で持てるサイズであるハンディ型のものである。この励起用補助光源部５０は、ケーシング５７内に、ハイパワーＬＥＤからなる励起用補助光源５１を備える。励起用補助光源５１は、照明・撮影部１２における励起用光源２３と同様、蛍光色素としてのインドシアニングリーンを励起させるための励起光であるその波長が７６０ｎｍの近赤外光を照射する。この励起用補助光源５１の周囲には、反射ミラー５２が配設されている。また、励起用補助光源５１の前方には、インドシアニングリーンから発生する蛍光の波長に相当する波長の光を遮断するためのローパスフィルタ５３が配設されている。ケーシング５７におけるローパスフィルタ５３の前面は、アクリル製の保護カバー５４により覆われている。

【0030】

励起用補助光源５１は、光源駆動基板５５に接続されている。この光源駆動基板５５は、ケーシング５７内に直列に配設された２個のバッテリー６５のプラス側と端子６１を介して接続されるとともに、バッテリー６５のマイナス側と、端子６２、導電線６３、押しボタンスイッチ６４を介して接続されている。この光源駆動基板５５は、定電流回路５６を備える。すなわち、バッテリー６５は、定電流回路５６を介してＬＥＤからなる励起用補助光源５１に接続されている。

【0031】

なお、上述したように、励起用補助光源部５０として、バッテリー６５を内蔵した構成を採用することにより、給電のための配線が不要となる。このため、励起用補助光源部５０を滅菌ドレープ等により覆うことができ、極めて容易に清浄な状態を維持することが可能となる。このとき、励起用補助光源５１の点灯および消灯を、押しボタンスイッチ６４により行う構成であることから、点灯および消灯動作を、滅菌ドレープ等を介して容易に実行することが可能となる。

【0032】

図７Ａおよび図７Ｂは、励起用補助光源５１から照射される近赤外光の照度と時間との関係を示すグラフである。なお、図７Ａは、バッテリー６５と励起用補助光源５１とを直接接続した場合を示し、図７Ｂは、バッテリー６５を、定電流回路５６を介して励起用補助光源５１に接続した場合を示している。

【0033】

バッテリー６５と励起用補助光源５１とを直接接続した場合においては、ハイパワーＬＥＤからなる励起用補助光源５１の温度上昇等により、時間の経過に伴って励起用補助光源５１に流れる電流が徐々に低下し、これにより、励起用補助光源５１から照射される励起光による照度が徐々に小さくなる。これに対して、バッテリー６５を、定電流回路５６を介して励起用補助光源５１に接続した場合においては、励起用補助光源５１に流れる電流を一定に維持することができ、励起用補助光源５１から照射される励起光による照度を一定の時間、一定の照度に維持することが可能となる。

【0034】

次に、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。図８は、この発明に係るイメージング装置を利用して蛍光画像の撮影を行う様子を示す説明図である。なお、以下の説明においては、被検者（患者）Ｍに対して手術を行う場合について説明する。

【0035】

この発明に係るイメージング装置を使用して手術を行う場合には、最初に、照明・撮影部１２における確認用光源２４を点灯するとともに、そのときの画像をカメラ２１により撮影する。確認用光源２４からは、インドシアニングリーンから発生する蛍光の波長と近似する、その波長が８１０ｎｍの近赤外光が照射される。この近赤外光は、人の目では確認することができない。一方、確認用光源２４から波長が８１０ｎｍの近赤外光を照射するとともに、この照射領域の画像をカメラ２１により撮影した場合、カメラ２１が正常に動作していた場合においては、近赤外光が照射された領域の画像がカメラ２１により撮影され、その画像が図示を省略した表示部に表示される。これにより、カメラ２１の動作確認を容易に実行することが可能となる。

【0036】

しかる後、被検者Ｍにインドシアニングリーンを注射により注入する。そして、被検者Ｍの患部Ｓに向けて、照明・撮影部１２における励起用光源２３から近赤外線を照射するとともに可視光源２２から可視光を照射する。なお、励起用光源２３から照射される近赤外光としては、上述したように、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７６０ｎｍ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、約８００ｎｍをピークとする近赤外領域の蛍光を発生させる。

【0037】

そして、被検者Ｍの患部Ｓ付近を照明・撮影部１２におけるカメラ２１により撮影する。このカメラ２１は、近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により撮影された近赤外画像および可視画像は、画像処理部により、近赤外画像および可視画像を表示部に表示可能な画像データに変換され、図示しない液晶表示パネル等の表示部に表示される。また、必要に応じ、画像処理部は、近赤外画像データと可視画像データとを利用して、可視画像と近赤外画像とを融合させた合成画像を作成する。

【0038】

このときには、照明・撮影部１２と被検者Ｍとの間には、数十センチ以上の距離（Ｗｏｒｋｉｎｇ Ｄｉｓｔａｎｃｅ）が存在する。一方、患部Ｓであるセンチネルリンパ節は、脂肪量や体表からの深さ等について個人差がある。このため、インドシアニングリーンからの近赤外蛍光を適切に視認できない場合がある。このような場合においては、図８に示すように、励起用補助光源部５０が使用される。

【0039】

この励起用補助光源部５０は、予め、滅菌ドレープにより覆っておく。そして、操作者が、ハンディ型の励起用補助光源部５０を手に持ち、図８に示すように、被検者Ｍの体表面に近い位置から患部Ｓに向けて励起光を照射する。

【0040】

上述したように、光のエネルギー密度は距離の二乗に反比例する。このため、照明・撮影部１２における励起用光源２３と被検者Ｍとの距離を７０センチメートルとし、励起用補助光源部５０における励起用補助光源５１の保護カバー５４と被検者の体表面との距離を１０センチメートルとした場合においては、励起光の射出強度が同一の場合には、励起用補助光源部５０を利用した場合には、約５０倍の強度の励起光を被検者Ｍに照射することができる。このため、図８に示すような小型・軽量のハンディ型の励起用補助光源部５０を使用した場合においても、照明・撮影部１２における励起用光源２３を使用した場合の数倍の励起効果を得ることができる。また、ハンディ型の励起用補助光源部５０を使用した場合においては、患部Ｓにあわせて最も適切な位置および方向から励起光を照射することが可能となる。このため、視認性の悪いセンチネルリンパ節等の患部Ｓについても、鮮明な画像を得ることが可能となる。なお、近接の距離として、励起用補助光源５１の保護カバー５４と被検者の体表面との距離は、３０ｃｍ以下で、かつ、被験者Ｍとの接触がない距離とする。

【0041】

このとき、この励起用補助光源部５０においては、バッテリー６５を、定電流回路５６を介してハイパワーＬＥＤからなる励起用補助光源５１に接続していることから、励起用補助光源５１に流れる電流を一定に維持することができる。これにより、励起用補助光源５１から照射される励起光による照度を一定の時間、一定の照度に維持することが可能となる。

【0042】

以上のように、この実施形態に係るイメージング装置においては、支持部材としてのアーム機構３０により支持された照明・撮影部１２により患部Ｓへの励起光の照明と患部Ｓの撮影とを実行しながら、励起用補助光源部５０を使用して被検者Ｍの患部Ｓに近い位置から患部Ｓに向けて励起光を照射することができることから、効率的に、極めて鮮明なインドシアニングリーンの励起画像を得ることが可能となる。

【0043】

なお、上述した実施形態においては、蛍光色素を含む材料としてインドシアニングリーンを使用し、このインドシアニングリーンに対して６００ｎｍ〜８５０ｎｍ程度の近赤外光を励起光として照射することにより、インドシアニングリーンからおおよそ８１０ｎｍをピークとする近赤外領域の蛍光を発光させる場合について説明したが、近赤外線以外の光を使用してもよい。

【0044】

また、蛍光色素として、インドシアニングリーンを使用するかわりに、上述した５−ＡＬＡ等の、その他の蛍光色素を使用してもよい。

【符号の説明】

【0045】

１２ 照明・撮影部
２１ カメラ
２２ 可視光源
２３ 励起用光源
２４ 確認用光源
３０ アーム機構
５０ 励起用補助光源部
５１ 励起用補助光源
５２ 反射ミラー
５３ ローパスフィルタ
５４ 保護カバー
５５ 光源駆動用基板
５６ 定電流回路
６５ バッテリー
Ｍ 被検者
Ｓ 患部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7A】

【図7B】

【図8】