CN109414255A

CN109414255A - 成像装置

Info

Publication number: CN109414255A
Application number: CN201780039812.9A
Authority: CN
Inventors: 秋田典孝
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 2016-06-30
Filing date: 2017-02-24
Publication date: 2019-03-01
Also published as: JP6547908B2; WO2018003169A1; US20200305720A1; JPWO2018003169A1

Abstract

激发用辅助光源部(50)为单手可持的尺寸的便携型激发用辅助光源部。该激发用辅助光源(50)在壳体(57)内具有由高功率的LED构成的激发用辅助光源(51)。激发用辅助光源(51)照射其波长为760nm的近红外光，该近红外光作为用于激发吲哚青绿的激发光。在该激发用辅助光源(51)的前方，配设有低通滤波器(53)，该低通滤波器(53)用于屏蔽与从吲哚青绿产生的荧光的波长相对应的波长的光。

Description

成像装置

技术领域

本发明涉及成像装置，对给药至被检者体内的荧光色素照射激发光，并拍摄从该荧光色素产生的荧光。

背景技术

以往，利用色素法或预先投放放射性同位素的R.I.法作为使在外科手术中生物体的内部的难以视觉辨认的血管、***、***等可视化的方法。对此，近年来，被称为近红外荧光成像的方法被用于外科手术中的血管造影。在该近红外荧光成像中，通过注射器等注入作为荧光色素的吲哚青绿(ICG)从而给药至患处。然后，若将其波长为600～850nm(纳米)左右的近红外光作为激发光向该吲哚青绿进行照射，则吲哚青绿发出波长为750～900nm左右的近红外荧光。利用能够检测近红外光的摄像元件拍摄该荧光，并将其图像显示于液晶显示面板等显示部。通过该近红外荧光成像，能够观察存在于距离体表20mm左右的深度的血管或***等。

此外，近年来，对肿瘤进行荧光标记并将其用于手术导航的方法备受关注。5-氨基乙酰丙酸(5-ALA/5-AminolevulinicAcid)作为用于对肿瘤进行荧光标记的荧光标记剂而被使用。在将该5-氨基乙酰丙酸(以下有时将其简称为“5-ALA”)给药至被检者时，5-ALA代谢为作为荧光色素的PpIX(protoporphyrinIX/原卟啉)。另外，该PpIX特异地积蓄于癌细胞。然后，若向5-ALA的代谢物即PpIX照射波长410nm左右的可见光，则从PpIX发出作为荧光的波长大约为630nm左右的红色的可见光。通过观察来自该PpIX的荧光，能够与吲哚青绿的情况下同样地确认癌细胞。

在专利文献1中，公开了一种数据收集方法，将近红外荧光的强度分布图像与癌病灶分布图像进行比较，收集在近红外荧光的强度分布图像中被检测出而在癌病灶分布图像中未被检测出的区域的数据，作为癌的亚病灶区域数据，其中，近红外荧光的强度分布图像是对被给药了吲哚青绿的生物体的被检脏器照射吲哚青绿的激发光而得到的，癌病灶分布图像是使X射线、核磁共振或者超声波作用于被给药吲哚青绿之前的被检脏器而得到的。

此外，在专利文献2中，公开了一种具备照明拍摄部的成像装置，使用将照相机、红外光源以及可见光源一体化而得到的照明拍摄部，对被检者照射红外光以及可见光、以及利用照相机进行拍摄。并且，该照明拍摄部被臂件可移动地支承。通过朝向被检者配置该照明拍摄部，能够对被检者的任意的区域同时执行红外光以及可见光的照射、以及利用照相机的拍摄。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：国际公开第2009/139466号

专利文献2：国际公开第2015/092882号

发明内容

发明要解决的技术问题

例如利用吲哚青绿进行乳腺外科中的乳腺癌手术时，需要迅速地确定前哨***的位置。该前哨***是癌细胞顺着淋巴流最初到达的***。在该前哨***未发现癌细胞的情况下，则能够判断乳腺癌未转移至***。

在该乳腺外科的前哨***的活检中，要求使积蓄于前哨***的吲哚青绿视觉辨认性良好并且高敏感度地可视化。然而，***的前哨***在脂肪量或距离体表的深度等方面具有个体差别，因此存在不能够适当地对来自该吲哚青绿的近红外荧光进行视觉辨认的情况。

即，如专利文献2所述，在使用于激发吲哚青绿的红外光源与照相机一体化的构成中，虽然具有能够使红外光的照射方向与拍摄方向一致的优点，但是由于需要通过照相机拍摄包括被检者的患部的周边区域等理由，需要使患部与照相机间的距离(工作距离)设定为几十厘米以上。因此，存在不能够使来自红外光源的红外光以相对于吲哚青绿来说充分的激发光能量密度到达患部的情况。在这种情况下，不能够适当地视觉辨认来自吲哚青绿的近红外荧光。

例如在单一的点光源的情况下，光的能量密度与距离的平方成反比。因此，为了在被检者与红外光源之间保持一定的距离的状态下，提高到达被检者的患部的红外线的能量密度，需要高输出的光源或者需要多个光源，以便得到与距离的衰减而相对应地补偿的光量。因此，会产生如下问题：不仅装置变得复杂且重量增加，而且装置的成本提高，或者随着光源的发热量增加而需要冷却机构。

本发明是为了解决上述技术问题而完成的，目的是提供一种成像装置，简易且成本低，能够使激发光高效地照射于被检者从而获得鲜明的荧光图像。

用于解决上述技术问题的方案

技术方案1所述的发明，其特征在于，具备：照明拍摄部，具备激发用光源以及照相机，该激发用光源朝向被检者照射用于激发给药至所述被检者的荧光色素的激发光，该照相机通过拍摄所述荧光色素因照射激发光产生的荧光而获得荧光图像；便携型的激发用辅助光源部，用于从接近所述被检者的位置朝向所述被检者照射激发光，该激发光用于激发给药至所述被检者的荧光色素。

技术方案2所述的发明，是在技术方案1所述的发明中，所述激发用辅助光源部具备光源与用于使该光源点亮的电池。

技术方案3所述的发明，是在技术方案2所述的发明中，所述光源为LED，所述电池经由恒流电路被连接于所述LED。

技术方案4所述的发明，是在技术方案1所述的发明中，所述照明拍摄部由支承部件支承。

发明效果

根据技术方案1所述的发明，除了来自照明拍摄部中的激发用光源的激发光之外，还利用激发用辅助光源部从近距离对被检者照射激发光，由此能够向被检者高效地照射激发光，从而可以获得鲜明的荧光图像。

根据技术方案2所述的发明，由于通过电池使光源点亮，所以无需用于供电的配线。因此，能够通过无菌盖布等覆盖激发用辅助光源部，从而可以非常容易地维持清洁的状态。

根据技术方案3所述的发明，可以防止从受到由电池供电的LED照射的激发光的照度逐渐变小。

根据技术方案4所述的发明，可以通过照明拍摄部的拍摄部，高效地拍摄荧光画像，该荧光画像是通过来自由支承部件支承的照明拍摄部的激发用光源的照射光与来自激发用辅助光源部的激发光之间的作用而产生的。

附图说明

图1是示出本发明的成像装置的装置主体的立体图。

图2是示出本发明的成像装置的装置主体的侧视图。

图3是示出本发明的成像装置的装置主体的俯视图。

图4是照明拍摄部12的立体图。

图5是激发用辅助光源部50的立体图。

图6是激发用辅助光源部50的截面概要图。

图7A是示出从激发用辅助光源51照射的近红外光的照度与时间的关系的图表。

图7B是示出从激发用辅助光源51照射的近红外光的照度与时间的关系的图表。

图8是示出利用本发明的成像装置进行荧光图像的拍摄的情形的说明图。

具体实施方式

以下基于附图对本发明的实施方式进行说明。本发明的成像装置由具有照明拍摄部12的装置主体以及激发用辅助光源部50构成。首先，对装置主体的构成进行说明。图1是示出本发明的成像装置的装置主体的立体图。图2是示出本发明的成像装置的装置主体的侧视图。图3是示出本发明的成像装置的装置主体的俯视图。

本发明的成像装置的装置主体，是用于对作为荧光色素被注入至被检者的体内的吲哚青绿照射激发光，并拍摄从该吲哚青绿放射的荧光的装置，具备：台车11，具有4个车轮13；臂机构30，配设于该台车11的上表面中的台车11的行进方向的前方(图2以及图3的左方)附近；照明拍摄部12，经由副臂41配设于该臂机构30；监视器15。在台车11的行进方向的后方，附设有在台车11移动时使用的握柄14。此外，在台车11的上表面形成有用于安装遥控器的凹部16，该遥控器用于对该成像装置进行远程操作。

上述臂机构30配设于台车11的行进方向的前方一侧。该臂机构30具备第1臂部件31，通过铰链部33连结于支承部37，该支承部37配设于立设在台车11的行进方向的前方一侧的支柱36上。该第1臂部件31通过铰链部33的作用，经由支柱36以及支承部37而能够相对于台车11摆动。另外，上述监视器15附设于支柱36。

第2臂部件32通过铰链部34被连结在该第1臂部件31的上端。该第2臂部件32通过铰链部34的作用而能够相对于第1臂部件31摆动。因此，第1臂部件31与第2臂部件32可以采取以下姿势：拍摄姿势，如图2的被赋予附图标记C的虚线所示，第1臂部件31与第2臂部件32以第1臂部件31与第2臂部件32的连结部即铰链部34为中心张开规定的角度；待机姿势，如图1到图3的被赋予附图标记A的实线所示，第1臂部件31与第2臂部件32相接近。

支承部43通过铰链部35被连结在第2臂部件32的下端。该支承部43通过铰链部35的作用而能够相对于第2臂部件32摆动。旋转轴42被支承于该支承部43。并且，支承照明拍摄部12的副臂41以配设于第2臂部件32的前端的旋转轴42为中心进行转动。因此，通过该副臂41的转动，使照明拍摄部12在以下两个位置之间移动：其中一个位置是，如图1至图3的被赋予附图标记A的实线所示或者如图2的被赋予附图标记C的虚线所示，用于采取拍摄姿势或者待机姿势的、台车11相对于臂机构30的行进方向的前方一侧的位置，另一个位置是，如图2以及图3的被赋予附图标记B的虚线所示，台车11相对于处于使台车11移动时的姿势的臂机构30的行进方向的后方一侧的位置。

图4是照明拍摄部12的立体图。

该照明拍摄部12具备：照相机21，具有多个可以检测近红外线以及可见光的摄像元件；可见光源22，由配设于该照相机21的外周部的6个LED构成；激发用光源23，由6个LED构成；确认用光源24，由1个LED构成。可见光源22照射可见光。激发用光源23照射其波长为760nm的近红外光，作为用于激发吲哚青绿的激发光。此外，确认用光源24照射其波长为810nm的近红外光，该近红外光的波长与从吲哚青绿产生的荧光的波长近似。另外，激发用光源23的波长，并不限于760nm，只要是能够激发吲哚青绿的波长即可。确认用光源24的波长并不限于810nm，也可以是吲哚青绿发出的波长以上的波长。

接下来对激发用辅助光源50的构成进行说明。图5是激发用辅助光源部50的立体图。此外，图6是激发用辅助光源部50的截面概要图。

该激发用辅助光源部50为单手可持的尺寸的便携型激发用辅助光源部。该激发用辅助光源50在壳体57内具有由高功率的LED构成的激发用辅助光源51。激发用辅助光源51与照明拍摄部12的激发用光源23同样，照射其波长为760nm的近红外光，该近红外光是用于激发作为荧光色素的吲哚青绿的激发光。在该激发用辅助光源51的周围配设有反射镜52。此外，在激发用辅助光源51的前方，配设有低通滤波器53，该低通滤波器53用于屏蔽与从吲哚青绿产生的荧光的波长相对应的波长的光。壳体57中的低通滤波器53的前表面由丙烯制的保护罩54覆盖。

激发用辅助光源51被连接于光源驱动基板55。该光源驱动基板55经由端子61而与串联地配设于壳体57内的两个电池65的正极侧连接，并且经由端子62、导电线63、按钮开关64而与电池65的负极侧连接。该光源驱动基板55具有恒流电路56。即，电池65经由恒流电路56被连接于由LED构成的激发用辅助光源51。

另外，如上所述，作为激发用辅助光源部50，采用内置了电池的构成，由此无需用于供电的配线。因此，通过无菌盖布等能够覆盖激发用辅助光源部50，从而可以非常容易地维持清洁的状态。此时，由于构成为通过按钮开关64进行激发用辅助光源51的点亮以及熄灭，所以可以经由无菌盖布容易地执行点亮以及熄灭动作。

图7A以及图7B是示出了从激发用辅助光源51照射的近红外光的照度与时间的关系的图表。另外，图7A示出了电池65与激发用辅助光源51直接连接的情况，图7B示出了将电池65经由恒流电路56连接于激发用辅助光源51的情况。

在电池65与激发用辅助光源51直接连接的情况下，由于由高功率LED构成的激发用辅助光源51的升温等，在激发用辅助光源51中流动的电流随着时间的经过逐渐降低，因此从激发用辅助光源51照射的激发光的照度逐渐地减小。与之相对，在将电池65经由恒流电路56连接于激发用辅助光源51的情况下，能够将在激发用辅助光源51中流动的电流维持为恒定，从而能够使从激发用辅助光源51照射的激发光的照度在一定的时间维持为恒定的照度。

接下来，对使用本发明的成像装置进行外科的手术时的动作进行说明。图8是示出了利用本发明的成像装置进行荧光图像的拍摄的情形的说明图。另外，在以下的说明中，对于对被检者(患者)M进行手术的情况进行说明。

在使用本发明的成像装置进行手术的情况下，首先，使照明拍摄部12的确认用光源24点亮，并且此时通过照相机21拍摄图像。从确认用光源24照射与从吲哚青绿产生的荧光的波长近似的波长为810nm的近红外光。该近红外光无法用肉眼确认。另一方面，在从确认用光源24照射波长为810nm的近红外光并且通过照相机21拍摄该照射区域的图像的情况下，在照相机21正常地动作时，被照射有近红外光的区域的图像由照相机21所拍摄，从而该图像被显示于省略了图示的显示部。由此，可以容易地执行照相机21的动作确认。

之后，通过注射将吲哚青绿注入至被检者M。然后，从照明拍摄部12的激发用光源23向被检者M的患部S照射近红外线，并且从可见光源23向被检者M的患部S照射可见光。另外，作为从激发用光源23照射的近红外光，如上所述，采用作为用于使吲哚青绿发出荧光的激发光起作用的760nm的近红外光。由此，使吲哚青绿产生峰值约800nm的近红外区域的荧光。

然后，由照明拍摄部12的照相机21拍摄被检者M的患部S的附近。该照相机21可以检测出近红外光和可见光。由照相机21所拍摄的近红外图像以及可见图像通过图像处理部被转化为能够将近红外图像以及可见图像显示于显示部的图像数据，并且被显示于未图示的液晶显示面板等显示部。此外，根据需求，图像处理部利用近红外图像数据与可见图像数据，制作使可见图像与近红外图像融合后的合成图像。

在此时，在照明拍摄部12与被检者M之间，存在几十厘米以上的距离(工作距离)。另一方面，患部S即前哨***在脂肪量或距离体表的深度等方面具有个体差别。因此，存在不能够确切地视觉辨认来自吲哚青绿的近红外荧光的情况。如图8所示，在这种情况下，使用激发用辅助光源部50。

该激发用辅助光源部50预先由灭菌盖布覆盖。然后，如图8所示，操作者手持便携型的激发用辅助光源部50，从接近被检者M的体表面的位置向患部S照射激发光。

如上所述，光的能量密度与距离的平方成反比。因此，在使照明拍摄部12的激发用光源23与被检者M之间的距离为70厘米，并使激发用辅助光源部50的激发用辅助光源51的保护罩54与被检者的体表面之间的距离为10厘米的情况下，在激发光的射出强度相同时，利用激发用辅助光源部50的情况下，能够向被检者M照射约50倍的强度的激励光。因此，即便在使用如图8所示的小型、轻量的便携型的激发用辅助光源部50的情况下，也能够得到在使用了照明拍摄部12的激发用光源23时的数倍的激发效果。此外，在使用便携型的激发用辅助光源部50的情况下，可以配合患部S从最适当的位置以及方向照射激发光。因此，即便是针对视觉辨认性差的前哨***等的患部S，也可以得到鲜明的图像。另外，激发用辅助光源51的保护罩54与被检者的体表面之间的距离作为接近距离，为30cm以下且不与被检者M接触的距离。

此时，在该激发用辅助光源部50中，由于将电池65经由恒流电路56连接于由高功率LED构成的激发用辅助光源51，所以能够使在激发用辅助光源51中流动的电流维持恒定。由此，能够使从激发用辅助光源51照射的激发光的照度在一定的时间维持在恒定的照度。

如上所述，在该实施方式的成像装置中，一边通过由作为支承部件的臂机构30所支承的照明拍摄部12执行对患部S的激发光的照明与患部S的拍摄，一边能够使用激发用辅助光源部50从接近被检者M的患部S的位置朝向患部S照射激发光，由此能够高效地得到非常鲜明的吲哚青绿的激发图像。

另外，虽然在上述的实施方式中，对以下的情况进行了说明：使用吲哚青绿作为含有荧光色素的材料，将600nm～850nm左右的近红外光作为激发光对该吲哚青绿进行照射，由此使吲哚青绿产生峰值大约为810nm的近红外区域的荧光，但是也可以使用近红外光以外的光。

此外，作为荧光色素，也可以使用上述的5-ALA等其他的荧光色素代替吲哚青绿。

附图标记说明

12 照明拍摄部

21 照相机

22 可见光源

23 激发用光源

24 确认用光源

30 臂机构

50 激发用辅助光源部

51 激发用辅助光源

52 反射镜

53 低通滤波器

54 保护罩

55 光源驱动用基板

56 恒流电路

65 电池

M 被检者

S 患部

Claims

1.一种成像装置，其特征在于，具备：

照明拍摄部，其具有：激发用光源，向被检者照射用于激发给药至所述被检者的荧光色素的激发光；照相机，对因照射激发光而从所述荧光色素产生的荧光进行拍摄，由此获取荧光图像；

便携型的激发用辅助光源部，用于从接近所述被检者的位置向所述被检者照射用于激发给药至所述被检者的荧光色素的激发光。

2.如权利要求1所述的成像装置，其特征在于，

所述激发用辅助光源部具有光源与用于使该光源点亮的电池。

3.如权利要求2所述的成像装置，其特征在于，

所述光源为LED，

所述电池经由恒流电路被连接于所述LED。

4.如权利要求1所述的成像装置，其特征在于，

所述照明拍摄部由支承部件支承。