JPH04135549A - 光断層像観察装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、被検体の対象部位の断層像を観察するための
光断層像観察装置に関する。

［従来の技術と発明が解決しようとする課題］従来、非
接触的、無侵襲的に生体の断層像を得る手段としては、
Ｘ線ＣＴや、ＭＨＩや、超音波診断装置等があった。ま
た、生体内部を観察したり処置したりする手段として内
視鏡が広く用いられている。この内視鏡等を用いた処置
（手術）の際には、生体内部の情報を知ることが重要な
場合がある。しかしながら、Ｘ線の使用は、放射線被爆
の問題や生体機能の画像化が困難という問題点ある。ま
た、ＭＲＩでは、処置具等の金属の物質が関心領域にあ
ると断層像が得られず、更に、生体に印加される強磁場
のために処置具等の磁性体に大きな力が加わるため、手
術との併用ができない。また、超音波診断装置では、超
音波振動子を生体に接触させるか、水等の超音波伝達媒
体で超音波振動子と生体組織の間を満たす必要があり、
手術が不便であり、また、前記超音波伝達媒体を配置す
る手間がかかるという問題点がある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、非接
触的、無侵襲的に生体の断層像を得ることができ、且つ
、処置との併用が可能な光断層像観察装置を提供するこ
とを目的としている。

［課題を解決するための手段］ 本発明の光断層像観察装置は、被検体の対象部位の光学
像を得る観察手段と、前記対象部位に断層像観察用の光
を照射する照射手段と、前記照射手段による光の照射位
置を変更して前記対象部位を走査する走査手段と、前記
照射手段によって照射され前記対象部位の内部を経由し
た光を検出する検出手段と、前記対象部位の断層像を構
成するように前記検出手段の出力信号を処理する信号処
理手段とを備えたものである。

「作用コ 本発明では、例えば生体に対する処置の際には、観察手
段によって対象部位の光学像を得る。更に、照射手段に
よって対象部位に断層像観察用の光を照射し、走査手段
によって前記光の位置を変更して対象部位を走査し、検
出手段によって対象部位の内部を経由した光を検出し、
信号処理手段によって前記検出手段の出力信号を処理す
ることにより、対象部位の断層像が得られる。

［実施例］ 以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第１図ないし第４図は本発明の第１実施例に係り、第１
図は手術用観察システムの構成を示す説明図、第２図は
光断層像観察装置の構成を示す説明図、第３図はモニタ
の表示例を示す説明図、第４図は光断層像観察装置の動
作を説明するための波形図である。

本実施例は、手術用顕微鏡と光断層像観察装置とを組み
合わせた例である。

第１図に示すように、手術用観察システムは、手術用顕
微鏡１と、この手術用顕微鏡１と組み合わされた光断層
像観察装置１０とを備えている。

前記手術用顕微鏡１は、顕微鏡本体２と、この顕微鏡本
体２を移動可能に支持するアーム３とを備えている。前
記顕微鏡本体２は、双眼タイプであり、２つの対物部４
Ｒ，４Ｌと、各対物部４Ｒ。

４Ｌに対応する２つの接眼部５Ｒ，５Ｌと、図示しない
落射照明装置とを備えている。各対物部４Ｒ，４Ｌには
、それぞれ対物レンズ６Ｒ，６Ｌが設けられ、各接眼部
５Ｒ，５Ｌには、それぞれ図示しない接眼レンズが設け
られている。また、前記接眼部５Ｒ，５Ｌには、テレビ
カメラ７が着脱自在に接続されるようになっている。

一方、光断層像観察装置ｆＯは、前記顕微鏡本体２の対
物部４Ｒ，４Ｌ間に設けられた走査部１１と、この走査
部】１に対して光ファイバ１２を介して接続された制御
装置１３と、この制御装置１３に接続された画像処理装
置１４と、この画像処理装置１４に接続されたモニタ１
５とを備えている。前記画像処理装置１４には、前記テ
レビカメラ７からの映像信号も入力されるようになって
いる。

第２図に示すように、前記制御装置１３は、断層像観察
のためのパルスレーザ光を出射するパルスレーザ２１を
備え、このパルスレーザ２１から出射された光は、レン
ズ２２．ビームスプリッタ２３及びビームスプリッタ２
４を透過し、レンズ２５で集光されて、光ファイバ１２
の基端面に入射するようになっている。この光は、前記
光ファイバ１２を経て、走査部１１に導かれ、この走査
部１１から、処置の対象部位である生体組織１７に照射
されるようになっている。この生体組織１７の内部で反
射された戻り光は、前記光ファイバ１２によって前記制
御装置１３に導かれるようになっている。この戻り光は
、光ファイバ１２の基端から出射され、レンズ２５を通
り、ビームスプリッタ２４で反射されて、ハーフミラ−
２６を透過し、非線形光学結晶としてのＫＤＰ２７に入
射するようになっている。一方、パルスレーザ２１から
出射され、前記ビームスプリッタ２３で反射したパルス
光は、２つのミラー２８ａ、２８ｂを有する遅延ミラ一
部２８を経て、ミラー２９で反射され、前記ハーフミラ
−２６で反射されて、参照光として前記ＫＤＰ２７に入
射するようになっている。前記ＫＤＰ２７は、生体組織
１７からの戻り光と前記参照光とを入力することにより
、第２高調波を発生する。この第２高調波は、この第２
高調波のみを通すフィルタ３１を通過して光電子像倍管
３２で検出されるようになっている。また、前記遅延ミ
ラ一部２８は、モータ３４によって駆動される移動装置
３３によって移動され、前記参照光の光路長が変化する
ようになっている。

前記ＫＤＰ２７が発生する第２高調波の強度は、前記戻
り光と参照光をそれぞれ時間の関数とした場合の戻り光
と参照光の積の積分値に比例する。

従って、前記遅延ミラ一部２８を駆動して参照光の光路
長を変えることにより、光電子増倍管３２によって、生
体組織１７内部からの戻り光の任意の時間成分の強度を
検出することができる。このようにして、生体組織１７
内部からの戻り光の時間分解波形を検出することができ
る。また、制御装置］３内には、前記パルスレーザ２１
及びモータ３４を制御する制御回路３６が設けられてい
る。

前記走査部１１は、前記光ファイバ１２の先端面に対向
し、光ファイバ］２の光軸上に配置されたレンズ４１及
び走査ミラー４２を備えている。

前記走査ミラー４２は、回転軸４３に固定され、この回
転軸４３は、ギアボックス４４を介して、モータ４５の
出力軸に連結されている。前記ギアボックス４４及びモ
ータ４５は、支持部材４６によって支持され、この支持
部材４６は、前記回転軸４３と直交するように配置され
た回転軸４７に固定されている。この回転軸４７は、ギ
アボックス４８を介して、モータ４９の出力軸に連結さ
れている。このような構成により、モータ４５，４９を
回転させることにより、走査ミラー４２を２方向に回転
駆動することができ、これにより、走査ミラー４２で反
射されて生体組ｍ１７に照射される光の位置を２次元的
に走査することができるようになっている。尚、前記モ
ータ４５，４９は、制御装置１３内の制御回路３６によ
って制御されるようになっている。

また、前記画像処理装置１４は、前記光電子増倍管３２
の出力信号を増幅するロックインアンプ５１と、このロ
ックインアンプ５１の出力信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ
コンバータ５２と、このＡ／Ｄコンバータ５２の出力信
号を入力するコンピュータ５３と、このコンピュータ５
３の出力信号をＤ／Ａ変換するＤ／Ａコンバータ５４と
、前記テレビカメラ７の出力信号を映像信号処理する映
像信号処理回路５６と、前記Ｄ／Ａコンバータ５４の出
力信号と前記映像信号処理回路５６の出力信号とを合成
するスーパーインポーズ回路５５とを備えている。そし
て、前記スーパーインポーズ回路５５の出力信号がモニ
タ１５に入力されるようになっている。尚、前記コンピ
ュータ５３には、制御装置１３内の制御回路３６からの
走査位置の情報が入力されるようになっている。

次に、第３図及び第４図を参照して、本実施例の作用に
ついて説明する。

本実施例の手術用観察システムを利用して手術を行う場
合は、手術用顕微鏡１にて処置の対象部位の生体組織】
７の光学像を観察しながら行う。

この手術の際に、特に、生体組織１７の内部の情報を知
りたい場合には、光断層像観察装置１０を用いる。すな
わち、制御装ｆｆ１Ｂ内のパルスレーザ２１から第４図
（ａ＞に示すようなパルス光を出射させ、このパルス光
を、レンズ２２．ビームスプリッタ２３．２４及びレン
ズ２５を通して、光ファイバ１２に入射させる。このパ
ルス光は、光ファイバ１２によって走査部１１に導かれ
、レンズ４１を通り、走査ミラー４２で反射されて生体
組織１７に照射される。この光は、生体組織１７の内部
の屈折率の異なる境界面で一部が反射され、第４図（ｂ
）に示すような戻り光が、前記走査部１１に入射する。

この戻り光は、走査ミラー４２で反射され、レンズ４コ
を通り、光ファイバ１２に入射し、この光ファイバ１２
によって制御装置１３に導かれる。この戻り光は、レン
ズ２５ビームスプリッタ２４．ハーフミラ−２６を経て
、ＫＤＰ２７に入射する。また、パルスレーザ２１から
出射され、ビームスプリッタ２３で反射したパルス光は
、遅延ミラ一部２８．ミラー２９．ハーフミラ−２６を
経て前記ＫＤＰ２７に入射する。

前記ＫＤＰ２７で発生した第２高調波は、フィルタ３１
を通り、光電子増倍管３２で検出される。

このとき、前記遅延ミラ一部２８を移動させて参照光の
光路長を変えることにより、前記戻り光の任意の時間成
分の強度を検出することができる。

例えば、第４図（ｃ）、（ｅ）のようなタイミングの参
照光を用いると、それぞれ、第４図（ｄ）。

（ｆ）に示すように、各参照光のタイミングにおける戻
り光の時間成分に対応した強度の第２高調波がＫＤＰ２
７から発生される。前記光電子増倍管３２の出力信号は
、アンプ５１．Ａ／Ｄコンバータ５２を経て、コンピュ
ータ５３に取り込まれ、戻り費仮の時間分解波形、すな
わち、生体組織２７の深さに対する戻り光の強度分布が
求められる。

以上の動作を、走査部１１内の走査ミラー４２を移動さ
せて生体組織１７を２次元的に走査して、繰り返し行い
、各位置での戻り光の強度分布を求める。そして、コン
ピュータ５３により、各位置での戻り光の強度分布を用
いて、生体組織１７内の光断層像を楕成し、デジタルの
映像信号として出力する。この映像信号は、Ｄ／Ａコン
バータ５４を経て、スーパーインポーズ回路５５に入力
される。

また、手術用顕微鏡１の接眼部５Ｒ，５１−に取り付け
られたテレビカメラ７によって、生体組織１７０表面の
光学像を撮像する。このテレビカメラ１７の出力信号は
、映像信号処理回路５６で処理され、この映像信号処理
回路５６から前記光学像の映像信号が出力される。

前記スーパーインボーズ回路５５は、前記Ｄ／Ａコンバ
ータ５４からの断層像の映像信号と映像信号処理回路５
６からの光学像の映像信号とを合成し、モニタ１５に出
力する。従って、このモニタ１５には、例えば、第３図
に示すように、手術用顕微鏡１によって得られた生体組
織１７の表面の光学像６１と、生体組織１７内部の断層
像６２とが表示される。尚、第３図に示すように、前記
光学像６１上に、前記断層像６２を得るための走査範囲
である光断層関心領域６３を表示しても良い。また、第
３図では、断層像を立体的に表示した例を示しているが
、断層像を２次元的に表示しても良い。

このように本実施例によれば、非接触的、無侵襲的に生
体の断層像を得ることができ、且つ、処置との併用が可
能となる。

第５図及び第６図は本発明の第２実施例に係り、第５図
は手術用観察システムの構成を示す説明図、第６図はラ
バロスコープの構成を示す説明図である。

本実施例は、腹部内部の観察、処置用の硬性内視鏡であ
るラバロスコープと光断層像観察装置とを組み合わせた
例である。

第５図に示すように、手術用観察システムは、ラバロス
コープ７１と、このラバロスコープ７１に接続される光
断層装置９０と、この光断層装置９０に接続されるモニ
タ１５とを備えている。

前記ラバロスコープ７１は、硬性で細長の挿入部７２と
、この挿入部７２の後端に設けられた接眼部７３と、前
記挿入部７２の後端側の側部に設けられた折れ止め部７
４と、この折れ止め部７４から延設されたケーブル部７
５とを備え、このケーブル部７５の端部が光断層装置９
０に接続されるようになっている。前記挿入部７２は、
体腔壁７６に穿刺されたトラカール外套管７７を通して
、先端側が体腔内に導入されるようになっている。

第６図に示すように、前記挿入部７２の先端部内には対
物レンズ７８が設けられ、接眼部７３内には接眼レンズ
７９が設けられ、挿入部７２内には、前記対物レンズ７
８によって結像された被写体像を接眼レンズ７つに伝達
するリレーレンズ系８０が設けられている。また、第５
図に示すように、前記挿入部７２内には、前記リレーレ
ンズ系８０の外周側に、ライトガイド８１が設けられて
いる。尚、第６図では、前記ライトガイド８１の図示を
省略している。このライトガイド８１の基部側は、折れ
止め部７４及びケーブル部７５内を挿通され、前記光断
層装置９０に接続されている。

そして、この光Ｗｒ層装置９０内に設けられた図示しな
い光源装置から出射された照明光が、前記ライトガイド
８１を紅で、挿入部７２の先端部から観察部位に照射さ
れるようになっている。そして、この照明光によって照
明された観察部位の光学像は、対物レンズ７８によって
結像され、リレーレンズ系８０によって接眼部７３に伝
達され、この接眼部７３から観察されるようになってい
る。

第６図に示すように、本実施例では、リレーレンズ系８
０内の折れ止め部７４に対応する位置に、ビームスプリ
ッタ８３が設けられている。また、リレーレンズ系８０
の後端と接眼レンズ７９との間に、断層像観察のための
レーザ光の波長領域をカットするフィルタ８４が設けら
れている。また、折れ止め部７４内には、駆動装置８５
によって直交する２方向に移動されるガルバノミラ−８
６と、反射プリズム８７と、レンズ８８と。光ファイバ
１２の一端部とが、同一光軸上に配設されている。

前記光断層袋Ｗ９０の構成は、前述の光源装置を有する
ことの他は、第２図に示す制御装置１３と画像処理装置
１４とを合わせたものと略同様である。ただし、この光
断層袋Ｗ９０には、第１実施例におけるスーパーインポ
ーズ回路５５及び映像信号処理回路５６はなく、Ｄ／Ａ
コンバータ５４の出力信号が直接モニタ１５に入力され
るようになっている。また、前記駆動装置８５は、制御
回路３６によって制御されるようになっている。

次に、本実施例の作用について説明する。

本実施例の手術用観察システムを利用して手術を行う場
合は、第５図に示すように、体腔壁７６に穿刺されたト
ラカール外套管７７を通して、ラバロスコープ７１の挿
入部７２を体腔内に導入する共に、他のトラカール外套
管７７を通して、手術用の処置具９１も体腔内に導入す
る。そして、ラバロスコープ７１の接眼部７３からの通
常の観察下で、処置具９１を用いて、例えば臓器９２の
患部に対する処置を行う。この手術の際に、特に、患部
の内部の情報を知りたい場合には、第１実施例と同様に
、光断層装置９０内のパルスレーザ２１からパルス光を
出射させる。このパルス光は光ファイバ１２及びレンズ
８８を通り、ミラー８７及びガルバノミラ−８６で反射
され、ビームスプリッタ８３で反射され、リレーレンズ
系８０及び対物レンズ７８を通って患部に照射される。

このとき、ガルバノミラ−８６を駆動することにより、
患部に照射されるパルス光の位置が変り、患部が走査さ
れる。尚、第５図中符号９３は、患部におけるパルス光
の走査範囲を示す。患部の内部で反射された戻り光は、
対物レンズ７８．リレーレンズ系８０を通り、ビームス
プリッタ８３で反射され、ガルバノミラ−８６，ミラー
８７．レンズ８８及び光ファイバ１２を経て、光断層装
置９０に導かれる。そして、この光断層装置９０におい
て、第１実施例と同様の処理が行われ、患部の光断層像
がモニタ１５に表示される。

この断層像観察用のパルス光としては、例えば近赤外レ
ーザ光を用い、この場合には、ラバロスコープ７１に設
けるフィルタ８４を近赤外カットフィルタとする。これ
により、断層像観察時においても、通常の光学像を観察
することができる。

尚、前記フィルタ８４の代りに、シャッタを設け、断層
像観察時には、このシャッタを閉じるようにしても良い
。

その他の構成２作用及び効果は第１実施例と同様である
。

尚、本発明は上記各実施例に限定されず、例えば、被検
体の対象部位に照射する光はパルス光に限らず、変調さ
れた光等も良い。

また、光断層像の観察は、対象部位を透過した光を用い
て行っても良い。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、被検体の対象部位
の光学像を得る手段と共に、前記対象部位の光断層像を
得る手段を設けたので、生体に対する処置の際に、非接
触的、無侵襲的に、処置の対象部位の断層像を得ること
ができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図は本発明の第１実施例に係り、第１
図は手術用観察システムの構成を示す説明図、第２図は
光断層像観察装置の構成を示す説明図、第３図はモニタ
の表示例を示す説明図、第４図は光断層像観察装置の動
作を説明するための波形図、第５図及び第６図は本発明
の第２実施例に係り、第５図は手術用観察システムの構
成を示す説明図、第６図はラバロスコープの構成を示す
説明図である。 １・・・手術用顕微鏡　　１０・・・光断層像観察装置
１１・・・走査部 １３・・・制御装置 １５・・・モニタ １２・・・光ファイバ １４・・・画像処理装置 第３図 （ａ）パルス旭 （ｂ）戻り尤 （ｃ）勢園、尤 （ｄ）第２島１周波 （ｅ）参照元 第４図 一冊一一一 一力猥へ一一 一」−一一 一一し一一一 一一トーー （ｆ）篤２島調）良 −一一−几−一一一一

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 被検体の対象部位の光学像を得る観察手段と、前記対象
   部位に断層像観察用の光を照射する照射手段と、 前記照射手段による光の照射位置を変更して前記対象部
   位を走査する走査手段と、 前記照射手段によって照射され、前記対象部位の内部を
   経由した光を検出する検出手段と、前記対象部位の断層
   像を構成するように、前記検出手段の出力信号を処理す
   る信号処理手段とを備えたことを特徴とする光断層像観
   察装置。