JP5242252B2 - 心臓観察装置 - Google Patents

Description

本発明は、心臓観察装置に関するものである。

従来、臓器における病変部を特定する方法として、癌等の病変部に特異的に集積する蛍光プローブを投与して、内視鏡観察下において励起光を照射し、蛍光プローブが発する蛍光を検出する観察方法が知られている。
また、疾患の検査を行うために組織の分光分析を行うことも知られている（例えば、特許文献１〜４参照。）。

特開平９−２４８２８１号公報 特開平１０−３３７２７４号公報 特開２００３−３５６６６号公報 特開２００４−１５０９８４号公報

しかしながら、心臓における病変部を特定する場合には、心臓が脈動しているために内視鏡を病変部に対して固定することができず、病変部を特定することが困難であるとともに、特定された病変部の組織の分光分析を行うことも困難であるという問題がある。

本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであって、拍動している心臓の病変部を簡易に特定し、その組織の分光分析を簡易に行うことができる心臓観察装置を提供することを目的としている。

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、心臓の外面の像を心膜を介して撮影し、画像を取得する撮像部と、該撮像部により取得される画像の範囲内の心膜を透過して近赤外光を心臓に照射し、心臓において散乱または反射して戻る近赤外光を検出する分光プローブと、該分光プローブにおいて検出された近赤外光を分析する分光分析部と、該分光分析部による分析結果と前記撮像部により取得された複数の画像に共通の特徴点を基準とする前記分光プローブの検出位置とを対応づけて記憶する記憶部と、前記撮像部により取得されたいずれか一の心臓の外面の画像上の前記記憶部に記憶されている各検出位置に対応する位置に、該検出位置に対応づけて記憶されている分析結果を合成して表示する表示部とを備える心臓観察装置を提供する。

本発明によれば、撮像部により心臓の外面を撮影して取得された画像と、分光プローブにより検出され分光分析部により分析された分析結果とが合成されて表示部に表示される。分析結果は、各検出位置と対応づけて記憶部に記憶され、各検出位置は複数の画像に共通の特徴点を基準として設定されているので、撮像部により取得された画像の中から選択されたいずれか一の心臓の画像内に、検査位置に対応する位置に分布させて表示することができる。

例えば、心臓の外面に撮像部および分光プローブを対向させて心膜に固定配置すると、撮像部および分光プローブに対して心臓の外面が相対的に移動する。この状態で、適当な時間間隔で各瞬間における心臓の外面の画像および分析結果を取得し、記憶部に対応づけて記憶していくと、複数箇所の分析結果を得ることができる。各分析結果を取得した際に取得された画像は相互に相違するが、分析結果を複数の画像に共通の特徴点を基準として記憶することで、いずれか一の画像の複数の検出位置にそれぞれ分析結果を貼り付けることができる。また、検出時間間隔を短くしていくことで、貼り付ける分析結果の数を増加させ連続する領域内の分析結果を表示することが可能となる。これにより、観察者は、画像上に分布する複数箇所の分析結果を観察して病変部等を精度よく特定することが可能となる。

また、本発明は、体内に挿入される挿入部を備え、該挿入部の先端に対向する心臓の外面の画像を取得する撮像部と、挿入部の長手方向に沿って設けられた鉗子チャネルとを備える内視鏡と、前記鉗子チャネルを介して測定面を挿入部の先端から出没させられ、近赤外光を心臓に照射し、心臓において散乱または反射して戻る近赤外光を検出する分光プローブと、該分光プローブにおいて検出された近赤外光を分析する分光分析部と、該分光分析部による分析結果と前記撮像部により取得された複数の画像に共通の特徴点を基準とする前記分光プローブの検出位置とを対応づけて記憶する記憶部と、前記撮像部により取得されたいずれか一の心臓の外面の画像上の前記記憶部に記憶されている各検出位置に対応する位置に、該検出位置に対応づけて記憶されている分析結果を合成して表示する表示部とを備える心臓観察装置を提供する。

本発明によれば、内視鏡の挿入部先端を心臓の外面に対向させて固定することで、撮像部により心臓の外面の画像を取得する一方、鉗子チャネルを介して分光プローブを挿入部の先端から突出させ、その先端を心臓の外面に近接させて近赤外光を照射し、得られた近赤外光に基づいて分光分析部により分析結果を得ることができ、画像と分析結果とが合成されて表示部に表示される。分析結果は、各検出位置と対応づけて記憶部に記憶され、各検出位置は複数の画像に共通の特徴点を基準として設定されているので、撮像部により取得された画像の中から選択されたいずれか一の心臓の画像内に、検査位置に対応する位置に分布させて表示することができる。

上記発明においては、前記表示部に表示する心臓の外面の画像が、前記分光プローブを前記挿入部の先端から鉗子チャネル内に引っ込めた状態で、前記撮像部により撮影された画像であることとしてもよい。
このようにすることで、分光プローブを鉗子チャネル内に引っ込めた状態とすることで、撮像部により撮影される画像内から分光プローブを退避させ、死角をなくして、撮像部の画角全体の画像を取得することができる。したがって、取得された死角のない画像に分析結果を貼り付けることで、心臓の外面の状態と分光分析結果とを対比しながら観察することができる。

上記発明においては、前記挿入部の先端を心膜に固定する固定手段を備えていてもよい。
このようにすることで、固定手段の作動により挿入部の先端を心膜に固定し、挿入部の先端に対して心臓の外面を相対的に移動させることができる。これにより、挿入部の先端を心臓の動きに追従させて移動させることなく、簡易に静止画像中に複数の分析結果の分布を合成して表示することができる。
上記発明においては、前記分光分析部による分析結果が、前記分光プローブにおいて検出された近赤外光を分析した心臓組織内の構成成分量または割合の算出値であることが好ましい。
上記発明においては、前記心臓組織内の構成成分が、コラーゲンまたは脂質を含むことが好ましい。
上記発明においては、前記分光分析部による分析結果が、ケモメトリクスを用いた統計解析の結果であることが好ましい。

本発明によれば、拍動している心臓の病変部を簡易に特定し、その組織の分光分析を簡易に行うことができるという効果を奏する。

本発明の一実施形態に係る心臓観察装置１について、図１〜図４を参照して以下に説明する。
本実施形態に係る心臓観察装置１は、図１および図２に示されるように、体内に挿入される挿入部２を備える内視鏡３と、該内視鏡３の挿入部２の先端を心膜Ａに固定する固定手段４と、挿入部２に長手方向に沿って設けられた鉗子チャネル５を介して挿入部２の先端から出没させられる分光プローブ６と、内視鏡３および分光プローブ６により取得された信号を処理する信号処理部７と、該信号処理部７により処理されて生成された画像を表示する表示部８とを備えている。

内視鏡３には、照明光を照射して心臓Ｂの外面から戻る戻り光を撮影する撮像部９が設けられている。撮像部９は、挿入部２の先端に備えられていてもよいし、イメージガイドファイバ等（図示略）により挿入部２内を導光された後に挿入部２の基端側で撮影するように挿入部２の外部に設けられていてもよい。

固定手段４は、挿入部２の先端に装着される筒状の吸引キャップ１０と、挿入部２に設けられたチャネル１１を介して吸引キャップ１０内の空気を吸引する図示しない吸引手段とを備えている。吸引キャップ１０は、少なくとも心膜Ａに密着させられる先端部が柔軟な材質により構成されている。吸引キャップ１０の先端を心膜Ａに密着させた状態で吸引手段を作動させて吸引キャップ１０内の空気を吸引することにより、吸引キャップ１０内を減圧して、挿入部２の先端を心膜Ａに対向させた状態で心膜Ａに吸着固定することができるようになっている。

分光プローブ６は、先端面６ａから心臓Ｂに対して近赤外光Ｌを照射し、心臓Ｂ内において散乱または反射して戻る近赤外光Ｌを検出するようになっている。
信号処理部７は、撮像部９により撮影された心臓Ｂの表面の像を処理して画像を生成する画像生成部１２と、該画像生成部１２により生成された画像を処理する画像処理部１３と、分光プローブ６により検出された近赤外光Ｌをスペクトル分析する分光分析部１４と、画像生成部１２により生成された画像および分光分析部１４による分析結果を記憶する記憶部１５とを備えている。

撮像部９および分光分析部１４は、所定の時間間隔をあけて、心臓Ｂの表面の撮影および近赤外光Ｌの検出を同時に行うようになっている。
分光プローブ６は鉗子チャネル５から出没させられて、撮像部９により取得される画像の画角内の所定の位置における心臓Ｂの組織の検査を行うようになっている。

画像処理部１３は、画像生成部１２により生成された複数の画像を処理して特徴点Ｐを抽出するようになっている。特徴点Ｐとしては、例えば、画像上の高輝度領域を挙げることができる。
複数の特徴点Ｐが抽出された場合、その特徴点Ｐのうちから、最も多くの画像に共通する特徴点Ｐを選択するようになっている。そして、画像処理部１３は、選択された共通の特徴点Ｐの位置を基準として各画像において分光プローブ６による検出位置座標を算出するようになっている。

記憶部１５は、分光分析部１４による分析結果と、画像処理部１３により算出された分光プローブ６による検出位置座標とを対応づけて記憶するようになっている。
また、画像処理部１３は、記憶部１５に記憶されている画像の内からいずれかの画像を選択し、選択された画像に分析結果を合成し、表示部８に出力するようになっている。
すなわち、画像処理部１３は、選択した画像内に存在する特徴点Ｐを手がかりとして、特徴点Ｐを基準とした検出位置座標に、分析結果を貼り付けるように合成するようになっている。

このように構成された本実施形態に係る心臓観察装置１の作用について、以下に説明する。
本実施形態に係る心臓観察装置１を用いて心臓Ｂの観察を行うには、先端に吸引キャップ１０を取り付けた挿入部２の先端を体内に挿入し、吸引キャップ１０の先端を心膜Ａに密着させる。そして、吸引手段を作動させることにより吸引キャップ１０内を減圧して吸引キャップ１０により挿入部２を心膜に吸着固定する。

この状態で、挿入部２の鉗子チャネル５から分光プローブ６の先端を突出させ、分光プローブ６の先端面６ａを心膜Ａに密着させる。そして、図示しない照明手段によって、心膜Ａを介して心臓Ｂの表面を照明し、心臓Ｂの表面からの戻り光を撮像部９により撮影する工程と、分光プローブ６の先端面６ａから近赤外光Ｌを射出させて、心臓Ｂ内に入射させ、心臓Ｂ内において散乱または反射して戻る近赤外光Ｌを検出する工程とを同時に行う。心臓Ｂの表面の撮影と、分光プローブ６による検出とを所定の時間間隔をあけて行う。

これにより、心臓Ｂの外面の多数の画像が画像生成部１２により生成され、記憶部１５に記憶されるとともに、画像処理部１３において、複数の画像内の共通の特徴点Ｐが検出される。一方、分光分析部１４においては各画像の取得と同時に検出された近赤外光Ｌの分光分析が行われる。

また、各画像の画角内における分光プローブ６の位置は定まっているので、検出された特徴点Ｐを基準とした分光プローブ６の位置座標を検出位置座標として、各画像と同時に検出された近赤外光Ｌの分光分析結果が対応づけられて、記憶部１５に記憶される。
そして、画像処理部１３においては、記憶部１５に記憶されているいずれかの画像と、記憶部１５に記憶されている分光分析結果とが合成される。

すなわち、画像処理部１３においては、記憶部１５に記憶されている画像内における上述した共通の特徴点Ｐを基準として、記憶部１５に記憶されている検出座標位置に、当該検出座標位置と対応づけて記憶されている分光分析結果に貼り付けることにより合成される。分光分析結果としては、ケモメトリクス等の統計解析の結果、心臓組織内のコラーゲンや脂質等の構成成分量や割合等の算出値を用いることができる。

例えば、図３に示されるように、時間間隔Δｔで撮影と検出とを繰り返すことにより、図３（ａ）〜（ｅ）に示されるように、複数の画像と、分光プローブ６の先端位置における分光分析結果とが得られる。
各画像の処理により、共通の特徴点Ｐが抽出され、分光プローブ６の先端位置の座標が、特徴点Ｐからの相対座標（ΔＸｎ，ΔＹｎ）（ｎは１〜４）として、上記分光分析結果と対応づけて記憶部１５に記憶される。

この状態で、観察者の指定により、あるいは画像処理部１３によって自動的に、いずれか一の画像が選択されると、図４に示されるように、その画像内に、該画像に含まれる特徴点Ｐを基準とした相対座標（ΔＸｎ，ΔＹｎ）の位置に、分光分析結果が貼り付けられる。分光分析結果は、例えば、輝度に応じた色により表示される（図においては、ハッチングの密度が色の違い、すなわち、分光分析結果の違いを示している。）。
また、時間間隔Δｔを十分に小さく設定することにより、連続する特定の領域における分光分析結果を静止画像中に表示することができる。

このように、本実施形態に係る心臓観察装置１によれば、挿入部２の先端を心膜Ａに固定するので、拍動している心臓Ｂに固定する必要がなく、挿入部２の先端を移動している病変部に追従させずに済むという利点がある。その結果、心臓Ｂの観察を簡易に行うことができるとともに、心臓Ｂの拍動を利用して、広範囲にわたる心臓Ｂの観察を行うことができる。

そして、取得された画像の中から選択したいずれか一枚の静止画像に分析結果を貼り付けていくので、観察者は、拍動する心臓Ｂの動画を観察するのではなく、表示部８に表示される静止画像により、病変部を容易に特定することができ、かつ、その組織の分光分析を簡易に行うことができるという利点がある。

なお、本実施形態においては、分光プローブ６を心臓Ｂに近接させて行う分光測定と同時に取得した静止画像を利用して、その静止画像に複数の検出位置における分光分析結果を貼り付けることとしたが、これに代えて、表示用の静止画像として、分光プローブ６を鉗子チャネル５内に引っ込めた状態で取得した画像を採用することにしてもよい（図４）。このようにすることで、画像内に分光プローブ６が存在せず、死角のない画像を表示して、観察をより容易にすることができる。

また、心臓Ｂの拍動により変動する検出位置の軌跡は、単純に往復移動する位置である場合には、図５に示されるように直線的な領域となる。このような場合に、図５に示されるように、検出領域Ｃの拡大図を表示部８に併せて表示することにしてもよい。
また、本実施形態においては、挿入部２に撮像部９および分光プローブ６を有する内視鏡３を用いた場合を例示して説明したが、これに代えて、撮像部９および分光プローブ６を有する任意の装置を用いることにしてもよい。

本発明の一実施形態に係る心臓観察装置を示すブロック図である。 図１の心臓観察装置における挿入部の心膜への固定方法を説明する部分的な縦断面図である。 図１の心臓観察装置により取得された（ａ）〜（ｄ）画像例および（ｅ）分光分析結果例を示す図である。 図３の分光分析結果を選択された一枚の静止画像に貼り付けた合成画像を示す図である。 分光分析結果の拡大図を併せて表示する表示例を示す図である。

符号の説明

Ａ 心膜
Ｂ 心臓
Ｌ 近赤外光
Ｐ 特徴点
１ 心臓観察装置
２ 挿入部
３ 内視鏡
４ 固定手段
５ 鉗子チャネル
６ 分光プローブ
６ａ 先端面（測定面）
８ 表示部
９ 撮像部
１４ 分光分析部
１５ 記憶部

Claims (7)

1. 心臓の外面の像を心膜を介して撮影し、画像を取得する撮像部と、
   該撮像部により取得される画像の範囲内の心膜を透過して近赤外光を心臓に照射し、心臓において散乱または反射して戻る近赤外光を検出する分光プローブと、
   該分光プローブにおいて検出された近赤外光を分析する分光分析部と、
   該分光分析部による分析結果と前記撮像部により取得された複数の画像に共通の特徴点を基準とする前記分光プローブの検出位置とを対応づけて記憶する記憶部と、
   前記撮像部により取得されたいずれか一の心臓の外面の画像上の前記記憶部に記憶されている各検出位置に対応する位置に重畳して、該検出位置に対応づけて記憶されている分析結果を合成した合成画像を生成する画像処理部と、
   前記合成画像を表示する表示部とを備える心臓観察装置。
2. 体内に挿入される挿入部を備え、該挿入部の先端に対向する心臓の外面の画像を取得する撮像部と、挿入部の長手方向に沿って設けられた鉗子チャネルとを備える内視鏡と、
   前記鉗子チャネルを介して測定面を挿入部の先端から出没させられ、近赤外光を心臓に照射し、心臓において散乱または反射して戻る近赤外光を検出する分光プローブと、
   該分光プローブにおいて検出された近赤外光を分析する分光分析部と、
   該分光分析部による分析結果と前記撮像部により取得された複数の画像に共通の特徴点を基準とする前記分光プローブの検出位置とを対応づけて記憶する記憶部と、
   前記撮像部により取得されたいずれか一の心臓の外面の画像上の前記記憶部に記憶されている各検出位置に対応する位置に重畳して、該検出位置に対応づけて記憶されている分析結果を合成した合成画像を生成する画像処理部と、
   前記合成画像を表示する表示する表示部とを備える心臓観察装置。
3. 前記表示部に表示する心臓の外面の画像が、前記分光プローブを前記挿入部の先端から鉗子チャネル内に引っ込めた状態で、前記撮像部により撮影された画像である請求項２に記載の心臓観察装置。
4. 前記挿入部の先端を心膜に固定する固定手段を備える請求項２または請求項３に記載の心臓観察装置。
5. 前記分光分析部による分析結果が、前記分光プローブにおいて検出された近赤外光を分析した心臓組織内の構成成分量または割合の算出値である請求項１から請求項４のいずれかに記載の心臓観察装置。
6. 前記心臓組織内の構成成分が、コラーゲンまたは脂質を含む請求項５に記載の心臓観察装置。
7. 前記分光分析部による分析結果が、ケモメトリクスを用いた統計解析の結果である請求項５に記載の心臓観察装置。

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