技术领域
本发明涉及一种对活体内部进行拍摄的激光内窥镜装置。
背景技术
近年来，作为确认活体内部(例如消化管)的病变的方法，向活体内部插入内窥镜，确认有无癌细胞等病变的方法为人所知。
作为其一例，在专利文献1中，记载了对位于活体内部的规定的细胞群进行染色后，向染色的细胞群照射多光子激光，并对活体内部的细胞形态进行拍摄的方法。根据该方法，由于被染色的细胞群通过照射多光子激光而产生荧光，因此能够得到活体内部的细胞形态的清晰的图像。由此，能够准确地确认有无癌细胞等病变。
[现有技术文献]
[专利文献]
[专利文献1]：国际公开第2014/157703号
[发明要解决的技术问题]
然而，在专利文献1记载的方法中，由于所得到的图像是对活体内部的局部区域进行拍摄的图像，因此只能在拍摄的区域内确认有无病变。另外，从接受检查的人的立场来看，无法掌握拍摄的区域以外有无病变的而仍存不安。
发明内容
本发明是解决上述问题的发明，其目的在于提供一种能够在大范围内无遗漏地对活体内部的细胞形态进行拍摄的激光内窥镜装置。
[解决技术问题的手段]
为了达到上述目的，本发明的一个方式所涉及的激光内窥镜装置具备：摄像部，其具有插入到活体内部的摄像头，并通过所述摄像头向所述活体照射激光而对所述活体进行拍摄；控制部，其控制所述摄像头，使所述摄像头在所述活体内部移动；以及图像处理部，其处理由所述摄像部拍摄的图像，其中，所述摄像部以使随着所述摄像头的移动而拍摄的多个拍摄区域以相邻的拍摄区域的一部分重叠的方式进行拍摄，所述图像处理部使所述多个拍摄区域的重叠的区域相互重叠而生成合成图像。
根据本方式，能够在大范围内无遗漏地对活体内部的细胞形态进行拍摄。
例如，也可以是，所述摄像部对距离所述活体内部的粘膜表面10μm以上1000μm以下的深度中的规定深度的所述拍摄区域进行拍摄，所述图像处理部生成所述规定深度的所述合成图像。
根据本方式，能够在大范围内无遗漏地对距离粘膜表面10μm以上1000μm以下的规定深度处的活体内部的细胞形态进行拍摄。
例如，也可以是，所述控制部对所述摄像头进行移动控制，以使所述摄像头以相对于所述活体保持恒定距离的状态进行扫描。
根据本方式，通过拍摄得到的多个图像的质量稳定，在将多个图像合成的情况下，能够得到不均较少的合成图像。
例如，也可以是，所述摄像头具有：与所述活体对置配置的物镜；以及设置在所述物镜与所述活体之间的空间的周围的间隔件，所述控制部以使所述间隔件与所述活体抵接的方式对所述摄像头进行移动控制，从而维持所述恒定距离。
根据本方式，由于活体与物镜的距离恒定，能够高精度地进行透镜的对焦，因此能够得到清晰的图像。
例如，也可以是，所述活体是消化管，所述控制部控制所述摄像头，使其沿着所述消化管的内周移动，所述摄像部以使随着所述摄像头的移动而拍摄的多个拍摄区域以在周向上相邻的拍摄区域的一部分重叠的方式进行拍摄，所述图像处理部使所述多个拍摄区域的重叠的区域相互重叠而生成全景图像。
根据本方式，通过全景图像，能够全面性地掌握消化管的内壁的状态。
例如，也可以是，所述活体是消化管，所述控制部控制所述摄像头，使其以所述消化管的轴线为中心旋转，所述摄像部以使随着所述摄像头的旋转而拍摄的多个拍摄区域以在旋转方向上相邻的拍摄区域的一部分重叠的方式进行拍摄，所述图像处理部使所述多个拍摄区域的重叠的区域相互重叠而生成全景图像。
根据本方式，通过全景图像，能够全面性地掌握消化管的内壁的状态。
例如，也可以是，所述控制部控制所述摄像头，使其以所述消化管的轴线为中心公转。
根据本方式，能够一边使拍摄区域与消化管内壁的位置对应，一边无遗漏地进行拍摄。
例如，也可以是，所述控制部控制所述摄像头，使其以所述消化管的轴线为中心沿螺旋方向移动。
根据本方式，能够连续地在短时间内对消化管的内壁进行拍摄。
例如，也可以是，所述控制部控制所述摄像头，使其沿着所述消化管的管路方向移动，所述摄像部以使随着所述摄像头的移动而拍摄的多个拍摄区域以在所述管路方向上相邻的拍摄区域的一部分重叠的方式进行拍摄，所述图像处理部使所述多个拍摄区域的重叠的区域相互重叠而生成所述全景图像。
根据本方式，能够掌握消化管的管路方向上的病变存在的位置(坐标)。
例如，也可以是，所述摄像头具有：物镜；以及能够使所述物镜的焦点位置从所述活体的细胞表面向深度方向改变的焦点可变部，所述控制部通过使所述焦点可变部动作而改变所述焦点位置，所述摄像部对随着所述焦点位置的变更而深度不同的多个拍摄区域进行拍摄，所述图像处理部将通过所述摄像部的拍摄而得到的多个图像与所述焦点位置对应地配置，从而得到所述活体内部的立体图像。
根据本方式，能够掌握规定深度处的活体内部的细胞形态。
例如，也可以是，所述控制部具有：使所述焦点位置以第一间距变更的第一焦点可变模式；以及以比所述第一间距小的间距即第二间距变更所述焦点位置的第二焦点可变模式，在所述第一焦点可变模式下进行所述拍摄后，在由所述拍摄得到的图像中存在具有病变的嫌疑的部分的情况下，在对具有所述病变的嫌疑的部分的图像进行拍摄时的焦点位置的附近，在所述第二焦点可变模式下进行所述拍摄。
根据本方式，能够在缩短拍摄时间，并且能够进行全面性的拍摄。
例如，也可以是，所述控制部预先存储处于没有病变的状态的正常细胞的图像，并将在所述第一焦点可变模式下得到的图像与所述正常细胞的图像就形状和亮度中的至少一者进行比较，判断所述病变的嫌疑。
根据本方式，能够在短时间内客观地判断病变的嫌疑。
例如，也可以是，在由所述摄像部得到的图像中存在病变的细胞的情况下，所述控制部与拍摄时相比提高所述激光的输出，并且将提高了所述输出的激光照射在所述病变的细胞上，以除去所述病变的细胞。
根据本方式，能够早期且可靠地除去病变的细胞。
例如，也可以是，所述激光是多光子激光。
根据本方式，能够可靠地对活体内部的距离表面深度达到约1mm的组织胞进行拍摄。
例如，也可以是，还具备染色剂供给部，其向所述活体内部供给用于将所述活体内部的细胞群选择性地染色为彩色的染色剂，所述摄像部对通过所述染色剂供给部而染色的所述细胞群进行拍摄。
根据本方式，能够得到被染色的细胞群的清晰的图像。
例如，也可以是，具备染色剂供给部，其向所述活体内部供给将所述活体内部的细胞群根据细胞的种类而染色为不同选择性的两种颜色以上的彩色的染色剂，所述摄像部对通过所述染色剂供给部而染色为两种颜色以上的所述细胞群进行拍摄。
根据本方式，能够得到被染色为两种颜色以上的细胞群的清晰的图像。另外，例如，能够在一个图像内同时确认消化管的内壁中的多个组织。
另外，本发明的一个方式所涉及的激光内窥镜装置具备：染色剂供给部，其向活体内部供给用于将所述活体内部的细胞群根据细胞的种类而染色为不同选择性的两种颜色以上的彩色的染色剂；以及摄像部，其对通过所述染色剂供给部而染色的所述细胞群照射激光而对所述细胞群进行拍摄。
根据本方式，能够得到被染色为两种颜色以上的细胞群的清晰的图像。另外，例如，能够在一个图像内同时确认消化管的内壁中的多个组织细胞。
例如，也可以是，所述染色剂是含有姜黄素(Curcumin)类和酸性红(AcidRed)这两者的染色剂、或者是由含有姜黄素(Curcumin)类的染色剂和含有酸性红(AcidRed)的染色剂形成的两种染色剂。
根据本方式，能够将活体内部的细胞群可靠地染色为两种颜色，并且能够得到清晰的图像。
例如，也可以是，所述染色剂是含有姜黄素(Curcumin)类和固绿FCF(FastGreenFCF)这两者的染色剂、或者是由含有姜黄素(Curcumin)类的染色剂和含有固绿FCF(FastGreenFCF)的染色剂形成的两种染色剂。
根据本方式，能够将活体内部的细胞群可靠地染色为两种颜色，并且能够得到清晰的图像。
另外，本发明的一个方式所涉及的激光内窥镜装置具备：染色剂供给部，其向活体内部供给用于将癌细胞周边细胞群特异性地染色为彩色的染色剂，其中，所述癌细胞周边细胞群为所述活体内部的细胞群中位于癌细胞的周边的、所述癌细胞以外细胞群；以及摄像部，其向通过所述染色剂供给部而染色的所述活体内部的细胞群照射激光，从而拍摄视觉上能够判别出所述癌细胞周边细胞群的图像。
根据本方式，能够得到位于癌细胞的周边的癌细胞周边细胞群的清晰的图像。
例如，也可以是，所述染色剂是含有玫瑰红(RoseBengal)的染色剂。
根据本方式，能够可靠地得到位于癌细胞的周边的癌细胞周边细胞群的清晰的图像。
本发明的一个方式所涉及的激光内窥镜装置具备：摄像部，其具有插入到活体内部的摄像头，并通过所述摄像头向所述活体照射激光而对所述活体进行拍摄；以及控制部，其控制所述摄像头的动作，其中，所述摄像头具有：物镜；以及能够使所述物镜的焦点位置从所述活体的细胞表面向深度方向改变的焦点可变部，所述控制部通过使所述焦点可变部动作而改变所述焦点位置，所述摄像部对随着所述焦点位置的变更而距离活体内部的粘膜表面深度不同的多个拍摄区域进行拍摄。
根据本方式，能够掌握规定深度的活体内部的细胞形态。
例如，也可以是，所述摄像部对距离所述活体内部的粘膜表面0μm以上1000μm以下的深度中的规定范围的深度的所述拍摄区域进行拍摄，并将所拍摄的图像与所述深度信息对应地存储，具备对由所述摄像部拍摄的图像进行处理的图像处理部，所述图像处理部将通过所述摄像部的拍摄而得到的多个图像与所述焦点位置对应地配置，从而生成所述活体内部的立体图像。
根据本方式，能够掌握距离粘膜表面0μm以上1000μm以下的深度的活体内部的细胞形态。
也可以是，还具备染色剂供给部，其向所述活体内部供给用于将所述活体内部的细胞群选择性地染色为彩色的染色剂，所述摄像部对通过所述染色剂供给部而染色的所述细胞群进行拍摄。
根据本方式，能够得到被染色的细胞群的清晰的图像。
也可以是，还具备染色剂供给部，其向所述活体内部供给将所述活体内部的细胞群根据细胞的种类而染色为不同选择性的两种颜色以上的彩色的染色剂，所述摄像部对通过所述染色剂供给部而染色成两种颜色以上的所述细胞群进行拍摄。
根据本方式，能够得到被染色为两种颜色以上的细胞群的清晰的图像。另外，例如，能够在一个图像内同时确认消化管的内壁中的多个组织。
也可以是，还具备染色剂供给部，其向所述活体内部供给用于将癌细胞周边细胞群特异性地染色为彩色的染色剂，其中，所述癌细胞周边细胞群为所述活体内部的细胞群中位于癌细胞的周边的所述癌细胞以外的细胞群，所述摄像部对通过所述染色剂供给部而染色的所述癌细胞周边细胞群进行拍摄。
根据本方式，能够得到位于癌细胞的周边的癌细胞周边细胞群的清晰的图像。
例如，也可以是，所述图像处理部将所述多个图像在包含所述染色的所述细胞群的位置处切断，从而生成所述染色的所述细胞群的截面图像，所述控制部基于所述截面图像中显示出的所述细胞群被染色的深度而判断病变的嫌疑。
根据本方式，能够客观地判断病变的嫌疑。
[发明效果]
根据本发明，能够提供一种激光内窥镜装置，其能够在大范围内无遗漏地对活体内部的细胞形态进行拍摄。
另外，根据本发明的主要结构，像病变过小、且通过现有内窥镜甚至不能察觉其存在的超早期癌(直径0.2mm～1mm)那样的细微病变，不再是偶然被检测出，而是能够在大范围内全面性地检测出。
附图说明
图1是表示作为消化管的一例的大肠的细胞的排列的示意图。
图2是示意性地表示在消化管中产生的癌细胞的图。
图3是表示使用多光子激光显微镜拍摄消化管的内壁的状态的示意图。
图4是用含有姜黄素的染色剂对上皮细胞和腺细胞进行染色后，使用多光子激光显微镜对上皮细胞和腺细胞等进行拍摄的情况下的图像。
图5是用含有酸性红的染色剂对毛细血管和结缔组织进行染色后，使用多光子激光显微镜对毛细血管和结缔组织等进行拍摄的情况下的图像。
图6是用含有姜黄素的染色剂和含有酸性红的染色剂对消化管的内壁进行双重染色后，使用多光子激光显微镜对消化管的内壁进行拍摄的情况下的图像。
图7是用含有玫瑰红的染色剂对消化管的内壁进行染色后，使用多光子激光显微镜对消化管的内壁进行拍摄的情况下的图像。
图8是表示使用多光子激光显微镜全周性地对消化管的内壁进行拍摄的状态的示意图。
图9是用含有酸性红的染色剂染色的消化管的内壁的合成图像。
图10A是用含有姜黄素的染色剂和含有酸性红的染色剂染色的消化管的内壁的合成图像。
图10B是表示对消化管内壁的全景图像进行立体重建的一例的图。
图11是表示在实施方式1所涉及的的激光内窥镜装置中，将插入管插入到消化管内后的状态的图。
图12是表示实施方式1所涉及的激光内窥镜装置中的用于供给染色剂的染色剂供给部的一例的图。
图13(a)是表示使用实施方式1所涉及的激光内窥镜装置使消化管的内壁平坦化的状态的图，图13(b)是表示激光内窥镜装置的前端侧的端部的示意图。
图14是表示实施方式1所涉及的激光内窥镜装置中的内窥镜的整体的概略图。
图15是表示实施方式1所涉及的激光内窥镜装置的控制结构的框图。
图16是表示使用实施方式1所涉及的激光显微镜对消化管的内壁进行拍摄的状态的示意图。
图17A是说明实施方式1所涉及的激光内窥镜装置的动作的图。
图17B是说明实施方式1所涉及的激光内窥镜装置的动作的图。
图17C是说明实施方式1所涉及的激光内窥镜装置的动作的图。
图17D是说明实施方式1所涉及的激光内窥镜装置的动作的图。
图17E是说明实施方式1所涉及的激光内窥镜装置的动作的图。
图18是表示激光内窥镜装置的动作的一例的流程图。
图19是使用实施方式1的变形例1中的激光内窥镜装置生成全景图像的示意图。
图20是使用实施方式1的变形例2中的激光内窥镜装置对活体内部进行拍摄的示意图。
图21是使用实施方式1的变形例3中的激光内窥镜装置对活体内部进行拍摄的示意图。
图22是使用实施方式1的变形例4中的激光内窥镜装置对活体内部进行拍摄的示意图。
图23是使用实施方式1的变形例5中的激光内窥镜装置对活体内部进行拍摄的示意图。
图24是使用实施方式1的变形例6中的激光内窥镜装置对活体内部进行拍摄的示意图。
图25是使用实施方式1的变形例7中的激光内窥镜装置对活体内部进行拍摄的示意图。
图26是使用实施方式1的变形例8中的激光内窥镜装置对活体内部进行拍摄的示意图。
图27是使用实施方式1的变形例9中的激光内窥镜装置对活体内部进行拍摄的示意图。
图28是使用实施方式1的变形例10中的激光内窥镜装置对活体内部进行染色的示意图。
图29是使用实施方式1的变形例11中的激光内窥镜装置对活体内部进行拍摄的示意图。
图30是使用实施方式1的变形例12中的激光内窥镜装置对活体内部进行拍摄的示意图。
图31是使用实施方式1的变形例12中的激光内窥镜装置对活体内部进行拍摄的示意图。
图32A是表示使用多光子激光显微镜全周性地对消化管的内壁进行拍摄的状态的示意图。
图32B是表示距离内壁面(粘膜表面)深度50μm的位置处的细胞形态的全景图像。
图33是表示实施方式2所涉及的激光内窥镜装置的内窥镜的图。
图34A是表示距离内壁面(粘膜表面)规定范围的深度的细胞形态的三维数据图像，是将由姜黄素色素和酸性红色素这两者的色素染色的颜色区域提取出来的图像。
图34B是表示距离内壁面(粘膜表面)规定范围的深度的细胞形态的三维数据图像，是将由姜黄素色素染色的颜色区域提取出来的图像。
图34C是表示距离内壁面(粘膜表面)规定范围的深度的细胞形态的三维数据图像，是将由酸性红色素染色的颜色区域提取出来的图像。
图35是表示实施方式3所涉及的激光内窥镜装置的控制结构的框图。
图36A是表示距离内壁面(粘膜表面)深度50μm的位置处的细胞形态的图像，是将由姜黄素色素染色的颜色区域提取出来的图像。
图36B是表示距离内壁面(粘膜表面)深度50μm的位置处的细胞形态的图像，是将由酸性红色素染色的颜色区域提取出来的图像。
图36C是表示距离内壁面(粘膜表面)深度50μm的位置处的细胞形态的图像，是将由姜黄素色素和酸性红色素这两者的色素染色的颜色区域提取出来的图像。
图37是表示用姜黄素色素染色的胃的癌细胞群的图。
图38是使用共焦点激光显微镜从与内壁面(粘膜表面)垂直的方向观察并拍摄活体内部的细胞群的情况下的图像。
图39是使用共焦点激光显微镜，相对于内壁面(粘膜表面)从右斜上侧对活体内部的细胞群进行拍摄的情况下的图像。
图40是使用共焦点激光显微镜，相对于内壁面(粘膜表面)从左斜上侧对活体内部的细胞群进行拍摄的情况下的图像。
图41是使用共焦点激光显微镜，相对于内壁面(粘膜表面)从右斜上侧对活体内部的细胞群进行拍摄的情况下的图像。
图42是用共焦点激光显微镜对用优化了溶解方法的染色剂染色的活体细胞进行拍摄的图像，(a)是表示正常大肠粘膜的图像，(b)是表示大肠癌的图像。
图43是表示实施方式4所涉及的激光内窥镜装置的内窥镜的前端侧的端部的概略图。
图44是表示内窥镜的整体的概略图。
图45是表示激光内窥镜装置的控制结构的框图。
图46是使用共焦点激光显微镜对无染色状态的大肠粘膜内表面进行拍摄的图像。
图47是使用多光子激光显微镜对无染色状态的大肠粘膜内表面进行拍摄的图像。
[标号说明]
1、1A、1B、1C：激光内窥镜装置；2：内窥镜；10：摄像部；11：摄像头；12：内筒；13：外筒；15：臂；16、16C：物镜；17：间隔件；17a：轮；18：焦点可变部；19、19C：反射镜；20：插入管；21：第一球囊；22：第二球囊；23：按压部件；24：支撑辊；25：扩张机构；26：滑动部件；27、28：关节机构；29：陀螺仪传感器；30：压力传感器；31：伸缩间隔件；35、35C：光检测器；40：染色剂供给部；42：供给口；42a：喷出口；43：回收口；45：染色剂；50：控制部；51：第一焦点可变模式；52：第二焦点可变模式；60、60C：激光振荡器；65、65C：光学元件；66、66C：分色镜；70：图像处理部；81：角度检测器；82：线性标尺；102：多光子激光显微镜；112：消化管；113：消化管的内壁面(粘膜表面)；113a：凹凸部位；114：消化管的轴线；120：上皮；121：上皮细胞；125：上皮细胞的核；126：上皮细胞的细胞质；130：腺；131：腺细胞；132：毛细血管；133：结缔组织；135：腺细胞的核；136：腺细胞的细胞质；137：基底膜；138：隐窝；152：癌细胞集团；160：粘膜肌层；A、B：染色剂；P1、P2、P3：拍摄区域；Pa、Pb：拍摄区域的重叠区域；L：激光；R：周向(旋转方向)；S：封闭的空间；X：轴向。
具体实施方式
(作为本发明的基础的见解1)
关于作为本发明的基础的见解1、见解2、见解3、见解4、见解5和见解6，首先，对作为本发明的基础的见解1、以及与见解1相关的发明的主要结构进行说明。
首先，对活体内部结构与癌细胞的关系进行说明。
在活体内部，包含消化管、呼吸器、肾泌尿器、子宫卵巢生殖器等脏器、脑脊髓神经等。作为消化管，可以举出食道、胃、小肠、大肠等。
图1是表示作为消化管112的一例的大肠的细胞的排列的示意图。例如，大肠的内壁由分泌粘液的腺130、以及在比腺130靠内壁面(粘膜表面)113侧与食物接触并吸收水分的上皮120构成。上皮120由沿内壁面113排列的多个上皮细胞121构成。上皮细胞121具有核125和细胞质126。腺130呈上皮120的一部分凹陷成壶状的形状。腺130由多个腺细胞131构成，腺细胞131具有核135和细胞质136。腺130凹陷的部分被称为腺130的隐窝。在上皮细胞121的内侧和腺细胞131的周围，形成有基底膜137、毛细血管132和结缔组织133。在上皮细胞121的表面，形成有从腺130分泌的薄的粘液层，上皮细胞121被该粘液层保护。
活体内部结构中的核125、135的大小、核125、135的各自的排列方式、从核135到基底膜137的距离在进行癌等病理诊断方面成为重要的判断要素。
图2是示意性地表示在消化管112中产生的癌细胞集团152的图。可以说，在消化管112中产生的早期阶段的癌细胞集团152一般产生在距离消化管112的内壁面(粘膜表面)113深度约1mm以内的位置。如果能够在大范围内无遗漏地发现处于到达了粘膜肌层160但未超过粘膜肌层160的状态的、早期阶段的癌细胞集团152，那么就能够减少处于超过了粘膜肌层160且扩大并向其他脏器转移的状态的、晚期癌相关的事例。
本次，作为掌握以癌细胞集团152为代表的活体内部的病变的尝试，发明人使用多光子激光显微镜(奥林巴斯公司制FV1000MPE)对活体内部的细胞形态进行了拍摄。多光子激光显微镜是指，利用了多光子激发过程的荧光显微镜。另外，作为活体使用了小鼠。
图3是表示使用多光子激光显微镜对消化管112的内壁进行拍摄的状态的示意图。如图3所示，为了向作为拍摄对象的消化管112的内壁照射激光L，多光子激光显微镜的物镜16与消化管112的内壁面113对置地配置。
在主要对上皮细胞121进行拍摄的情况下，以物镜16的焦点结合在内壁面(粘膜表面)113的方式配置物镜16。由此，上皮细胞121等则如图3(a)那样进行表示，其中，图3(a)是由图3的a-a线切断的示意图。另外，在主要对腺细胞131、毛细血管132以及结缔组织133进行拍摄的情况下，以物镜16的焦点结合在比内壁面(粘膜表面)113深10μm以上的位置处的方式配置物镜16。由此，腺细胞131、毛细血管132以及结缔组织133则如图3(b)那样进行表示，其中，图3(b)是用图3的b-b线切断的示意图。这样，通过改变多光子激光显微镜的物镜16的焦点位置，能够拍摄消化管112的上皮细胞121、腺细胞131、毛细血管132以及结缔组织133。
另外，发明人在使用多光子激光显微镜对活体内部的细胞形态进行拍摄时，使用含有可食性的色素的染色剂将活体(小鼠)染色成彩色进行拍摄。通过使用染色剂，能够选择性地对消化管112的上皮细胞121、腺细胞131、毛细血管132以及结缔组织133进行染色。另外，可食性的色素是指，天然色素或人工合成色素中的允许对人施用的色素(例如食品着色用的色素)。
图4所示的图像是在用含有姜黄素(Curcumin)的染色剂对上皮细胞121和腺细胞131进行染色后，使用多光子激光显微镜对上皮细胞121和腺细胞131等进行拍摄的情况下的图像。另外，激光的波长为780nm，物镜的倍率(a)为10倍，(b)为25倍。图5所示的图像是用含有酸性红(AcidRed：红色106号)的染色剂对毛细血管132和结缔组织133进行染色后，使用多光子激光显微镜对毛细血管132和结缔组织133等进行拍摄的情况下的图像。另外，激光的波长为840nm，物镜的倍率(a)为10倍，(b)为25倍，(c)为75倍(以25倍变焦3倍)。另外，作为含有姜黄素的染色剂，可以使用将姜黄素溶液(原液5％)用生理盐水稀释1/5～1/5000的染色剂，染色时间分别为2～5分钟左右。图4是黑白图像，但原本是彩色图像，利用染色剂，能够进行区分显示，即，使上皮和腺部分显示为绿的荧光色、使毛细血管和结缔组织显示为无荧光色的暗绿色。该荧光色为将实际的荧光在图像上进行修正而显示为视觉上容易判断的颜色。
如图4和图5所示，当使用染色剂对活体内部的细胞群进行染色并拍摄时，能够得到清晰的细胞群的图像。
另外，作为本次的新尝试，发明人在使用染色剂对活体进行染色时，使用了两种染色剂将各细胞群根据细胞的种类而染色成不同选择性的两种颜色以上的彩色，并进行了拍摄。具体而言，使用含有姜黄素的染色剂、以及含有酸性红的染色剂，对活体进行染色。以下，将使用两种染色剂将活体内部的细胞群根据细胞的种类染色成不同选择性的两种颜色以上的彩色的情况称为“双重染色”。
图6所示的图像是在用含有姜黄素的染色剂和含有酸性红的染色剂对消化管112的内壁进行双重染色后，使用多光子激光显微镜对消化管112的内壁进行拍摄的情况下的图像。其中，(a)是表示正常的消化管112的图像，(b)是表示形成有早期阶段的大肠癌细胞集团152的消化管112的图像。另外，(a)所示的图像的倍率是以(b)所示的图像的1.5倍的倍率拍摄的。
另外，作为含有姜黄素的染色剂，使用将姜黄素溶液(原液5％)用生理盐水稀释1/10的染色剂。作为含有酸性红的染色剂，直接使用酸性红溶液(原液10mg/mL)。染色时间分别为2～5分钟。在此，作为含有姜黄素的染色剂，可以用将姜黄素溶液(原液5％)用生理盐水稀释1/5～1/5000的溶液进行染色，作为含有酸性红的染色剂，可以用将酸性红溶液(原液10mg/mL)以原本的浓度稀释1～1/1000的浓度进行染色。
如图6(a)所示，通过对活体内部的细胞群进行双重染色后，进行拍摄，能够在一个图像内同时确认消化管112的内壁中的上皮、腺、毛细血管或结缔组织等多个组织。图6是黑白图像，但原本是彩色图像，由于染色剂的染色倾向的不同，上皮和腺部分是绿的荧光色，毛细血管和结缔组织是从浅红色接近橙色的荧光色，与利用一种染色剂进行染色的情况相比，能够更清晰地将上皮以及腺部分与毛细血管以及结缔组织区分显示。该姜黄素溶液的染色所产生的荧光色显示为绿色，酸性红溶液的染色所产生的荧光色显示为红色，将实际的荧光在图像上进行修正而显示为视觉上容易判断的颜色。另外，如图6(b)所示，通过比较(a)和(b)所示的细胞群的形状或亮度，能够确认消化管112是处于正常的状态还是发生了癌等病变。
另外，作为用于进行双重染色的染色剂，除了上述所示之外，还可以使用含有姜黄素的染色剂和含有固绿FCF(FastGreenFCF)的染色剂。在该情况下，作为含有姜黄素的染色剂，可以使用将姜黄素溶液(原液5％)用生理盐水稀释1/10的染色剂，作为含有固绿FCF的染色剂，直接使用固绿FCF溶液(原液10mg/mL)即可。染色时间分别为2～5分钟即可。在此，作为含有姜黄素的染色剂，可以用将姜黄素溶液(原液5％)用生理盐水稀释1/5～1/5000的溶液进行染色，作为含有固绿FCF的染色剂，可以用将固绿FCF溶液(原液10mg/mL)以原本的浓度稀释1～1/1000的浓度进行染色。
另外，发明人在使用染色剂对活体进行染色时，使用将癌细胞周边细胞群染色为特异性的彩色的染色剂，对活体内部的细胞群选择性地进行染色，并进行了拍摄，其中，所述癌细胞周边细胞群为位于癌细胞集团152的周边的、癌细胞以外的细胞群。具体而言，使用含有玫瑰红(RoseBengal)的染色剂对活体进行染色。
图7(a)是利用作为绿色荧光蛋白质的GFP，对仅从癌细胞发出的荧光进行拍摄的图像。图7(b)是用含有玫瑰红的染色剂对消化管112的内壁进行染色后，使用多光子激光显微镜对消化管112的内壁进行拍摄的情况下的图像。图7(c)是将(a)和(b)合成后的图像，在实际的图像中，(a)为绿色荧光色，(b)为红色荧光色，能够清楚地识别出癌细胞周边细胞群。
如图7(b)所示，在活体内部的细胞群中，由于能够得到位于(a)所示的癌细胞集团152的周围的、癌细胞周边细胞群所发出的荧光，因此通过拍摄该周边的细胞群，能够确认消化管112中是否发生了癌。通过利用该图像，不仅在确定癌细胞时，在确定用于癌细胞除去处理后的复发防止的处理范围时也是有效的。例如，通过确定如下基准并进行处理：对于图7(b)所示的癌细胞周边的细胞群，将从癌细胞以及癌细胞侧至一半长度的癌细胞周边的细胞群除去等，从而能够进行对患者更安全的处理。
进而，本发明人尝试了使用多光子激光显微镜对活体内部的细胞形态进行拍摄，并将拍摄的多个图像重叠而制作合成图像。
图8是表示使用多光子激光显微镜102全周性地对消化管112的内壁进行拍摄的状态的示意图。如图8所示，将用于照射激光L的摄像头11插入扩展后的消化管112的内壁面113后，使摄像头11移动，能够在多个拍摄区域P进行拍摄。此时，能够以多个拍摄区域P中的相邻的拍摄区域P1、P2的一部分重叠的方式进行拍摄。然后，使相邻的拍摄区域P1、P2的重叠的区域Pa相互重叠，制作合成图像。
图9是用含有酸性红的染色剂染色的消化管112的内壁的合成图像。图10A是用含有姜黄素的染色剂和含有酸性红的染色剂染色的消化管112的内壁的合成图像。另外，图10B是表示对消化管112的内壁的全景图像进行立体重建的一例的图。
如图9和图10A所示，通过制作将多个图像重叠的合成图像，能够在大范围内且无遗漏地掌握活体内部的细胞形态。另外，再如图8所示，也可以考虑使摄像头11沿着消化管112的内周移动，使其一边旋转360°一边进行拍摄，由此制作消化管112的内壁的全景图像。另外，如图10B所示，通过将全景图像立体重建为隧道状，能够使消化管112的哪个位置(坐标)处存在病变的情况可视化而容易掌握。若进行这样的拍摄，则能够全面性地检测活体内部的病变。
即，根据本发明的主要结构，像病变过小、且通过现有内窥镜甚至不能察觉其存在的超早期癌(直径0.2mm～1mm)那样的细微病变，不再是偶然被检测出，而是能够在大范围内全面性地检测出。
(实施方式1)
以下，利用附图对本发明的实施方式进行详细说明。
另外，以下说明的实施方式均表示本发明的优选的一个具体例。以下的实施方式所示的数值、形状、材料、结构要素、结构要素的配置位置以及连接方式、步骤、步骤的顺序等是一个例子，并不是限定本发明的主旨。本发明由权利要求书规定。因此，关于以下的实施方式中的结构要素中的、未记载于独立权利要求中的结构要素，作为任意的结构要素进行说明。另外，在各图中，对于实质上相同的结构，标注相同的标号，并且省略或简化重复的说明。
[1.激光内窥镜装置的结构]
本实施方式所涉及的激光内窥镜装置是能够在大范围内无遗漏地对在消化管、呼吸器、肾泌尿器、子宫卵巢生殖器以及脑脊髓神经等中产生的病变进行拍摄的装置。另外，不只局限于拍摄，还能够对活体中产生的病变实施治疗。在本实施方式中，以位于活体内部的消化管112为例进行说明。
[1.1用于拍摄准备的结构]
首先，对用于进行拍摄准备的激光内窥镜装置的结构进行说明。
由于消化管112的内壁实际上有凹凸，因此优选在使用激光内窥镜装置进行拍摄之前，使消化管112内扩张，设为能够拍摄的状态。另外，为了使用激光内窥镜装置得到清晰的图像，优选用染色剂对消化管112的内壁的细胞群进行染色。因此，本实施方式所涉及的的激光内窥镜装置具备使消化管112内扩张的插入管、以及为了对消化管112的内壁的细胞群进行染色而供给染色剂的染色剂供给部。
图11(a)是表示将插入管20插入消化管112内后的状态的图。
如图11(a)所示，在插入管20上，形成有供给流体的供给口42和回收所供给的流体的回收口43。另外，在插入管20上，设置有第一球囊21和第二球囊22。第一球囊21和第二球囊22通过流体(气体或液体)出入球囊21、22内而膨胀或收缩。第一球囊21设置在比供给口42靠插入管20的前端侧的位置，第二球囊22设置在比回收口43靠后侧(与前端相反的一侧)的位置。通过使第一球囊21和第二球囊22在消化管112内膨胀，使被第一球囊21与第二球囊22夹着的消化管112内的空间成为封闭的空间S。
图11(b)和图12是表示用于供给染色剂45的染色剂供给部40的一例的图。如图12所示，例如，从存储有染色剂45的染色剂供给部40经由插入管20和供给口42向空间S内供给染色剂45。作为染色剂45，例如可以是含有姜黄素类的染色剂或酸性红的一种染色剂，但优选使用含有姜黄素类的染色剂和含有酸性红的染色剂的两种染色剂。通过使用两种染色剂45将活体内部的细胞群分成两种颜色进行染色，能够得到更清晰的拍摄图像。另外，姜黄素类当然包括姜黄素，还包括水溶性高的类姜黄素(数种姜黄素衍生物的混合物)。
染色剂45也可以是含有姜黄素类和酸性红这两者的一种染色剂。另外，染色剂45可以是含有姜黄素类和固绿FCF这两者的一种染色剂，也可以是由含有姜黄素类的染色剂和含有固绿FCF的染色剂形成的两种染色剂。另外，染色剂45不限于两种，也可以是一种单色。例如，染色剂45也可以是含有玫瑰红(RoseBengal)的染色剂。另外，也可以在染色前，利用供给口42和回收口43清洗消化管112的内部或除去粘液。
之后，如图13(a)所示，通过从供给口42供给例如气体而使消化管112内膨胀，消化管112的内壁伸展而平坦化。关于平坦化的情况下的内壁面113的凹凸，优选凹与凸的高低差在例如0.2mm以内。由此，使用激光内窥镜装置对活体进行拍摄的准备就完成了。
通过使消化管112的内壁平坦化，能够准确地掌握内壁面113以及距离内壁面113规定深度的位置处的细胞群的状态。另外，由于不是用袋体来使消化管112内膨胀并借助袋体进行拍摄，而是使激光L直接照射在消化管112的内壁上进行拍摄，因此能够准确地掌握内壁面113等。
另外，使消化管112内膨胀的介质不限于气体，也可以使用蒸馏水或生理盐水等液体。但是，在使用液体的情况下，应当是所使用的激光的波长能够透过的液体，在介质为液体的情况下，优选使染色剂的浓度比介质为气体的情况下更浓。另外，为了调整消化管112的内压，也可以在第一球囊21与第二球囊22之间具备压力传感器。压力传感器优选以等间隔设置多个。
[1.2激光内窥镜装置的基本结构]
接着，一边参照图13(b)、图14以及图15，一边对实施方式1所涉及的激光内窥镜装置1的基本结构进行说明。
图13(b)是表示图15中的激光内窥镜装置1的内窥镜2的前端侧的端部的概略图。图14是表示内窥镜2的整体的概略图。图15是表示激光内窥镜装置1的控制结构的框图。
如图15所示，激光内窥镜装置1具备：具有内窥镜2的摄像部10、控制部50以及图像处理部70。另外，激光内窥镜装置1具有激光振荡器60、光学元件65。
从激光振荡器60振荡的激光L被作为光学元件65的分色镜66反射，进而被内窥镜2内的反射镜19反射而照射到活体上。被激光L照射的活体细胞产生荧光，由该荧光产生的光被反射镜19反射，并透过分色镜66而由光检测器35检测。由光检测器35检测出的光被转换为电信号，在图像处理部70形成图像。由于荧光的颜色因染色剂而发生变化，因此具备多个光检测器35，并在光检测器35之前放置分离颜色的光学滤光器而能够进行分离。
作为激光振荡器60，使用脉冲宽度为数十～数百飞秒(femtosecond)、脉冲频率为数十～百MHz的激光振荡器。本实施方式中的激光L是作为多光子激光的一种的双光子激光，激光振荡器60使用例如波长为800nm，输出达到3.2W的脉冲激光。该激光的拍摄时的激光输出在0.16～0.32W的范围内射出。通过使波长为800nm以上，则能够防止在由多光子激发过程产生的1/2波长的光中产生紫外区(波长小于400nm)的光子。另外，在激光振荡器60中，也可以调整激光L的强度。
作为光学元件65的分色镜66对与激光L相同的波长的光进行反射，而使其他波长的光透过。因此，从激光振荡器60振荡的激光L通过分色镜66朝向反射镜19反射。另一方面，在活体细胞中产生的荧光在反射镜19反射后，会透过分色镜66而到达光检测器35。另外，光学元件65也可以由棱镜或4/λ波片等构成。
摄像部10具备内窥镜2和光检测器35，通过使激光L照射活体内部而对活体内部的细胞形态进行拍摄。
光检测器35检测通过照射激光L而产生的荧光，将该荧光转换成与荧光强度对应的电信号。作为光检测器35，例如可以使用光电倍增管、CCD半导体图像传感器等。
如图14所示，内窥镜2具备内筒12和包围内筒12的一部分外侧的外筒13。内筒12以及外筒13的一部分插入到活体内部。内筒12的长度例如为50mm，内筒12的外径例如为3～10mm。在内筒12上安装有线性致动器，内筒12相对于外筒13在轴向X上能够移动25mm左右。另外，在内筒12上安装有超声波马达，内筒12能够相对于外筒13进行360°旋转。内筒12的轴向X的动作或旋转方向R的动作由控制部50控制。
在内窥镜2的内筒12的前端侧的端部设置有摄像头11。如图13(b)所示，摄像头11穿过插入管20的一侧，与内筒12一起插入到活体内部。摄像头11被控制为，通过内筒12的轴向X的动作以及旋转方向R的动作，在活体内部移动。
摄像头11具有物镜16、焦点可变部18、间隔件17以及反射镜19。
如上所述，反射镜19是将从激光振荡器60输出的激光L朝向物镜16进行方向转换、或者将由活体细胞发出的荧光朝向光检测器35进行方向转换的元件。
物镜16与活体的内壁面113对置地设置。例如，物镜16的直径为10mm、倍率为10倍、分辨率为5μm、拍摄视野为3mm×3mm。或者，物镜16的直径为12mm，倍率为40倍，分辨率为10μm，视野为7.5mm×7.5mmm。拍摄视野越宽越好。另外，物镜16可以使用将如下物镜：将上述直径的透镜的一部分切掉等而作为能够得到同样分辨率的物镜且容易插入到活体内的、3mm～5mm的直径的物镜。
焦点可变部18是例如压电致动器或电磁致动器，通过使物镜16在光轴的方向上移动而改变物镜16的焦点位置。焦点可变部18由控制部50进行动作控制，能够在距离内壁面(粘膜表面)113深度0～1000μm的范围内调整焦点。通过改变焦点位置，能够对距离消化管112的细胞表面规定深度处的活体的状态进行拍摄。另外，在使用共焦点激光代替多光子激光的情况下，只要将焦点距离内壁面(粘膜表面)113的深度在0～75μm的范围调整即可。
间隔件17例如为环状，设置在物镜16与内壁面113之间的空间的周围。间隔件17是为了使物镜16不与活体的内壁接触，并且是为了使物镜16与内壁面113的距离保持恒定的部件。通过在拍摄开始前更换间隔件17、或者附加上通过致动器等而可变的机构，将物镜16与内壁面(粘膜表面)113的距离例如设定为1mm以上10mm以下的范围的适当的值。控制部50一边使间隔件17与内壁面113抵接，一边移动控制摄像头11(内筒12)，使物镜16相对于内壁面113的距离保持恒定。
控制部50由CPU、ROM、RAM等构成。控制部50借助内筒12控制摄像头11的动作。具体而言，控制部50将摄像头11以沿着消化管112的内壁的内周的方式在周向上进行移动控制，并且以沿着消化管112的管路方向(消化管的轴线)的方式进行移动控制。另外，控制部50通过控制焦点可变部18的动作，改变物镜16的光轴方向的位置，控制与活体内部结合的焦点位置。另外，控制部50也可以通过控制激光振荡器60而调整激光输出。
图像处理部70将由光检测器35转换的电信号(荧光强度)与从控制部50发送的摄像部10的坐标位置对应地存储，对这些数据进行处理并生成数字图像。生成的数字图像例如显示在监视器上、打印出来、或记录在存储装置中。作为摄像部10的坐标位置的例子，可以使用距离患者的作为基准的部位(例如咽喉、肛门等)的距离、摄像头11的旋转角度等。
在本实施方式所涉及的激光内窥镜装置1中，控制部50对摄像头11进行移动控制，以使摄像头11相对于活体的内壁面113以保持恒定距离的状态进行扫描。然后，如图16所示，摄像部10以使伴随摄像头11的移动而拍摄的多个拍摄区域P以相邻的拍摄区域P1、P2的一部分重叠的方式进行拍摄。图像处理部70使相邻的拍摄区域P1、P2的重叠的区域Pa相互重叠而生成合成图像。由此，能够在大范围内、且无遗漏地对活体内部的细胞形态进行拍摄。
另外，通过使用该激光内窥镜装置1，也能够生成全景图像。例如，如图16所示，控制部50控制摄像头11，使其沿着消化管112的内周移动360°(或者以消化管112的轴线为中心公转)。然后，摄像部10以使伴随摄像头11的移动而拍摄的多个拍摄区域P以相邻的拍摄区域P1、P2的一部分在周向上重叠的方式进行拍摄。图像处理部70使相邻的拍摄区域P1、P2的重叠的区域Pa相互重叠而生成全景图像。由此，能够全面性地掌握消化管112的内壁的状态。
另外，通过使用该激光内窥镜装置1，也能够生成沿着消化管112的管路方向的图像。例如，如图16所示，在消化管112内的内周360°的拍摄结束后，控制部50使摄像头11沿着消化管112的管路方向移动规定距离，摄像部10以使移动后的拍摄区域P11与在管路方向上相邻的拍摄区域P1一部分重叠的方式进行拍摄。然后，图像处理部70使两个拍摄区域P1、P11的重叠的区域Pb相互重叠。接着，再次通过摄像部10进行消化管112的内周360°的拍摄，通过图像处理部70使在周向上以及管路方向上重叠的区域相互重叠，生成沿管路方向延伸的全景图像。由此，即使在管路方向上，也能够全面性地掌握消化管112的内壁的状态。
另外，通过使用该激光内窥镜装置1，也能够生成活体的立体图像。例如，控制部50通过对摄像头11的焦点可变部18进行动作控制，改变物镜16的焦点位置，摄像部10随着焦点位置的变更而拍摄深度不同的多个拍摄区域。然后，图像处理部70将由拍摄得到的多个图像与焦点位置对应地配置，从而生成活体内部的细胞形态的立体图像。由此，不仅能够对活体的内壁面113进行拍摄，还能够对规定范围的深度处的活体内部的细胞形态进行拍摄。
[2.1激光内窥镜装置的动作1]
接下来，对拍摄消化管112的内部的细胞形态的情况下的激光内窥镜装置1的动作进行说明。
如图17A(a)所示，消化管112的内壁通常处于凹凸状态，因此进行用于使消化管112的内壁平坦化的动作。
首先，如图17A(b)所示，将插入管20放入消化管112内。
接着，如图17A(c)所示，在插入管20的前端，使第一球囊21扩张，并与消化管112的内壁面113抵接。另外，为了提高气密性，第一球囊21由三个球囊构成。
接着，如图17A(d)所示，使位于插入管20的后方的第二球囊22扩张，并与消化管112的内壁面113抵接。第二球囊22也由三个球囊构成。通过该动作，在第一球囊21与第二球囊22之间形成封闭的空间S。然后，从供给口42向封闭的空间S吹出空气，使消化管112的内部膨胀。由此，使存在于消化管112的内壁的褶皱等伸展而平坦化。另外，使内壁平坦化的工序也可以在后述的染色后进行。
接着，如图17B(e)所示，从供给口42向封闭的空间S供给清洗液。由此清洗消化管112的内壁面113。之后，从回收口43吸入清洗液并回收。
接着，如图17B(f)所示，从供给口42向封闭的空间S供给链霉蛋白酶液。由此，除去附着在消化管112的内壁面113上的多余的粘液。然后，将链霉蛋白酶液从回收口43吸入并回收。
接着，如图17B(g)所示，从供给口42向封闭的空间S供给并填充染色剂A(例如，含有姜黄素类的染色剂)。然后，静置2～5分钟后，用清洗液清洗，由此，消化管112的内壁的规定的细胞群被染色剂A染色。另外，规定的细胞群表示上皮细胞121、腺细胞131、毛细血管132或结缔组织133等中所含的多个细胞。
接着，如图17B(h)所示，从供给口42向封闭的空间S供给并填充染色剂B(例如，含有酸性红的染色剂)。然后，静置2～5分钟后，用清洗液清洗。由此，消化管112的内壁的规定的细胞群被染色剂B染色，消化管112的内壁被双重染色。这样，如果采用通过染色剂A或B填满空间S内的方法，则能够以不均较少的状态对消化管112的内壁进行双重染色。
接着，如图17C(i)所示，将内窥镜2插入封闭的空间S内。设置在内窥镜2的前端侧的摄像头11在使内壁面113与物镜16的距离保持恒定的同时，使物镜16的焦点位置与距离内壁面(粘膜表面)113深度0μm、30μm、60μm、90μm、120μm、150μm处对准并进行拍摄。另外，深度0μm的位置也可以通过内窥镜2所具有的自动对焦功能而确定。另外，在不使用多光子激光，而使用共焦点激光的情况下，使物镜16的焦点位置与距离内壁面(粘膜表面)113深度0μm、25μm、50μm、75μm的位置对准并进行拍摄。上述深度变更间距仅为一个例子，可以是更细的间距，也可以是更宽的间距。
然后，如图17C(j)所示，使摄像头11一边沿着内壁面113旋转360°，一边进行拍摄。此时，以在周向上相邻的拍摄区域P1、P2的一部分重叠的方式进行拍摄。通过该一部分重叠的拍摄，取得第一个全景图像。若内周360°的拍摄结束，则使摄像头11沿着消化管112的管路方向移动规定距离。然后，再次使摄像头11旋转360°，取得第二个全景图像。另外，第一个全景图像和第二个全景图像是以在插入管20的管路方向上相邻的拍摄区域P1、P11的一部分重叠的方式进行设定后而拍摄的，通过图像处理正确地将消化管的圆周方向、直线方向上的重叠部分的图案对应而成为无接缝的图像并合成。多次(在本实施方式中为五次)反复进行这些动作。
若这些拍摄一旦结束，则如图17C(k)所示，使包含摄像头11的内窥镜2向比第二球囊22更靠后方移动。
接着，为了进一步改变拍摄区域进行拍摄，如图17D(l)所示，使第一球囊21收缩。然后，如图17D(m)所示，在维持第二球囊22的位置的状态下，将插入管20向后方拉。然后，如图17D(n)所示，使第一球囊21扩张。然后，如图17E(o)所示，使第二球囊22收缩后，如图17E(p)所示，在维持第一球囊21的位置的状态下，将插入管20向后方拉。然后，如图17E(q)所示，使第二球囊22扩张。由此，形成相对于先前形成的封闭的空间S在管路方向上相邻的其他封闭的空间S1。然后，在该封闭的空间S1中，再次进行图17A(d)～17C(k)所示的动作。
通过反复进行这些动作，例如能够在管路方向上进行300mm的长度的拍摄。当消化管112是大肠的情况时，只要将大肠的全长分成四次进行拍摄即可。
根据这样的激光内窥镜装置1的动作，能够在消化管112的内周方向以及管路方向上全面性地且有效地对内壁的状态进行拍摄。
[2.2激光内窥镜装置的动作2]
另外，激光内窥镜装置1构成为，能够进行用于在深度方向上有效地检测癌细胞等病变的动作。
因此，控制部50具备以下所示的两个焦点可变模式(参照图15)。具体而言，控制部50具备：使焦点位置以第一间距变更的第一焦点可变模式51；以及使焦点位置以比第一间距小的间距即第二间距变更的第二焦点可变模式52。第一焦点可变模式51例如是，以将焦点结合在距离活体的内壁面(粘膜表面)113深度0μm、30μm、60μm、90μm、120μm的位置的方式进行变更的模式。第二焦点可变模式52是以比第一焦点可变模式51更细的、例如5μm的间距变更焦点位置的模式。另外，这些可变间距也可以通过改写程序来变更可变量。
另外，控制部50为了快速判断有无病变，预先存储有对应的每个内脏器官处于没有病变的状态下的正常细胞的参照图像。根据照射的激光的种类(多光子激光或共焦点激光)、距离器官的细胞膜表面的深度，正常细胞的参照图像会有不同，另外，使用染色剂的情况下，正常细胞的参照图像因染色剂的种类也会有不同，因此优选预先准备与拍摄条件对应的参照图像。
图18是表示激光内窥镜装置1的动作的一例的流程图。首先，控制部50在作为较宽间距的第一焦点可变模式51下进行深度方向的粗略拍摄(S11)。此时，将倍率设定得较低(例如10倍以下)，根据试拍摄的图像来判断，可以仅是深度不变的恒定深度的拍摄，也可以是粘膜表面的拍摄。
接着，控制部50将第一焦点可变模式51下得到的图像和预先存储的正常细胞的参照图像就形状以及亮度中的至少一者进行比较，判断病变的嫌疑(S12)。如果没有病变的嫌疑，则结束检查(S13)。
在判断为通过拍摄而得到的图像中存在有病变的嫌疑的部分的情况下，控制部50在对有病变的嫌疑的部分的图像进行拍摄时的焦点位置附近，以第二焦点可变模式52进行拍摄(S14)。此时，将倍率设定得较高(例如40倍)，在此也同样，可以仅是深度不变的恒恒定深度的拍摄，也可以是表面的拍摄，只要可以拍摄能够进行诊断的图像即可。
接着，控制部50将第一焦点可变模式51下得到的图像和预先存储的正常细胞的参照图像就形状和亮度中的至少一方进行比较，判断病变的嫌疑(S15)。如果没有病变的嫌疑，则结束检查(S16)。
并且，在由摄像部10得到的图像中存在病变的细胞的情况下，控制部50与拍摄时相比，提高激光L的输出，并将提高了输出的激光L照射于病变的细胞，将病变的细胞除去(蒸发)(S17)。另外，虽然图中未示出，但优选在除去病变的细胞之后，对同一位置进行再次拍摄，以再次确认有无病变的细胞。细胞除去时的激光输出为拍摄时的10～20倍，为2～3W。
上述判断也可以使用计算机自动地进行形状、亮度等的比较。另外，在由计算机进行判断后，关于有病变的嫌疑的位置，优选进行医生的判断。
通过进行这样的断层拍摄，能够缩短拍摄时间，并且能够进行全面性的拍摄。另外，能够早期且可靠地除去病变的细胞。上述除去处理可以在移动利用图17A～17E说明的拍摄空间S之前进行诊断、除去，也可以在对象器官的拍摄结束后，在其他机会中使用图像的坐标形成一系列的拍摄空间S而进行病变部分的除去。这些可以由患者的体力、患部的症状、激光内窥镜装置1的性能等来决定。
(变形例1)
图19是表示使用实施方式1的变形例1中的激光内窥镜装置1生成全景图像的一例的示意图。
变形例1中的控制部50以使安装在臂15上的摄像头11以消化管112的轴线为中心螺旋状地旋转的方式进行控制。摄像部10将伴随摄像头11的旋转而拍摄的多个拍摄区域P以相邻的拍摄区域P1、P2的一部分在旋转方向R上重叠的方式进行拍摄。图像处理部70使相邻的拍摄区域P1、P2的重叠的区域Pa相互重叠而生成全景图像。由此，能够全面性地对消化管112的内壁的状态进行拍摄。
(变形例2)
图20是表示使用实施方式1的变形例2中的激光内窥镜装置1对活体内部进行拍摄的一例的示意图。
在变形例2中，为了使消化管112的内壁面113与物镜16的距离保持恒定，代替间隔件17而在内窥镜2的前端侧的臂15上安装一对轮17a。在使摄像头11沿内周方向移动的情况下，通过使一对轮17a一边与内壁面113抵接一边转动，从而使物镜16能够相对于内壁面113在保持恒定距离的状态下移动。由此，能够准确地进行针对上皮细胞121、腺细胞131、毛细血管132或结缔组织133等拍摄对象的对焦。
(变形例3)
图21是表示使用实施方式1的变形例3中的激光内窥镜装置1对活体内部进行拍摄的一例的示意图。
在变形例3中，在摄像头11的背部(与激光L的照射侧相反的一侧)设置有按压部件23。然后，将流体送入按压部件23而使其膨胀，通过用按压部件23按压拍摄区域的相反侧的内壁，使间隔件17与拍摄区域侧的内壁抵接。由此，能够使物镜16与内壁面113的距离保持恒定，并且能够准确地进行针对拍摄对象的对焦。
(变形例4)
图22是表示使用实施方式1的变形例4中的激光内窥镜装置1对活体内部进行拍摄的一例的示意图。
在变形例4中，代替变形例3所示的按压部件23，在摄像头11的背部设置有支撑辊24。并且，通过使用扩张机构25将支撑辊24向拍摄区域的相反侧的内壁按压，从而使间隔件17与拍摄区域侧的内壁抵接。由此，能够使物镜16与内壁面113的距离保持恒定，并且能够准确地进行针对拍摄对象的对焦。
(变形例5)
图23是表示使用实施方式1的变形例5中的激光内窥镜装置1对活体内部进行拍摄的一例的示意图。
在变形例5中，代替变形例4所示的支撑辊24，在摄像头11的背部设置有滑动部件26。并且，通过使用扩张机构25将滑动部件26向拍摄区域的相反侧的内壁按压，从而使间隔件17与拍摄区域侧的内壁抵接。由此，能够使物镜16与内壁面113的距离保持恒定，并且能够准确地进行针对拍摄对象的对焦。
(变形例6)
图24是表示使用实施方式1的变形例6中的激光内窥镜装置1对活体内部进行拍摄的一例的示意图。
在变形例6中，如图24(a)所示，摄像头11由灵活移动的关节机构27支撑。另外，在摄像头11的背部设置有另一关节机构28，支撑摄像头11。根据该结构，如图24(b)所示，也能够对存在于消化管112中的大肠的半月褶等凹凸部位113a进行拍摄。另外，通过使用自动聚焦功能，能够使物镜16与内壁面113的距离保持恒定。
(变形例7)
图25是表示使用实施方式1的变形例7中的激光内窥镜装置1对活体内部进行拍摄的一例的示意图。
在变形例7中，内窥镜2的前端插入第一球囊21，摄像头11被设置于内窥镜2的内筒12的中途(第一球囊21与第二球囊22之间)的关节机构27支撑。由此，不需要变形例6所示的关节机构28，与变形例6相比，能够简化内窥镜2的结构。
(变形例8)
图26是表示使用实施方式1的变形例8中的激光内窥镜装置1对活体内部进行拍摄的一例的示意图。
在变形例8中，在摄像头11上设置陀螺仪传感器29。由此，能够获得与拍摄时的摄像头11的位置和姿势相关的信息。另外，也可以将所捕获的图像数据进行3D显示。另外，根据该结构，在使用上述第一焦点可变模式51以宽的间距进行拍摄后，能够迅速和准确地返回到疑似存在病变的部分，并以细的间距的第二焦点可变模式52进行拍摄。另外，也可以代替陀螺仪传感器29而附加GPS功能。
另外，在变形例8中，在内窥镜2的内筒12上设置有压力传感器30。通过使用压力传感器30对封闭的空间S内的压力进行测量并反馈，能够适当地调整空间S内的压力。
(变形例9)
图27是表示使用实施方式1的变形例9中的激光内窥镜装置1对活体内部进行拍摄的一例的示意图。
在变形例9中，在摄像头11上设置有用于调整物镜16与内壁面113的距离的伸缩间隔件31。图27(a)是伸缩间隔件31膨胀的状态，图27(b)是伸缩间隔件31收缩的状态。通过该伸缩间隔件31的伸缩，能够准确地调整物镜16与内壁面113的距离。伸缩间隔件31可以由致动器等构成。
(变形例10)
图28是表示使用实施方式1的变形例10中的激光内窥镜装置1对活体内部进行染色的一例的示意图。
在变形例10中，在插入管20上设置有多个喷出口42a。并且，通过从喷出口42a向内壁喷涂染色剂，对内壁进行染色。由此，与在空间S内填充染色剂的方法相比，能够减少染色剂的使用量。因此，即使是使用容许量少的色素的染色剂，也能够安心地使用。
(变形例11)
图29是表示使用实施方式1的变形例11中的激光内窥镜装置1对活体内部进行拍摄的一例的示意图。
在变形例11中，使变形例2所示的摄像头11的一对轮17a的间隔变宽，反射镜19和物镜16构成为能够通过图中未示出的致动器等而在内窥镜2的轴向X上移动。由此，能够对活体内部进行拍摄，而不会使内窥镜2的内筒12超出必要地进行移动。
(变形例12)
图30和图31是表示使用实施方式1的变形例1中的激光内窥镜装置1对活体内部进行拍摄的一例的示意图。
在变形例12中，使变形例2所示的摄像头11的一对轮17a的间隔变宽，在一对轮17a之间设置有多个反射镜19和物镜16(在本变形例中为五组)。并且，如图31(a)和(b)所示，摄像头11构成为能够通过一次360°旋转动作而对第一球囊21和第二球囊22之间的区域进行拍摄。由此，能够高效地进行活体内部的拍摄。
另外，在上述的实施方式中，以直线状的形态表示内窥镜2、插入管20、内筒12、外筒13等，但为了沿大肠等的形状顺畅地插入，优选使内窥镜2、插入管20、内筒12、外筒13等具有挠性，作为激光的波导路径优选使用光纤等。另外，为了将摄像头11的臂15等设为L型结构、或者收纳于内筒12并设为直线状，可以通过使摄像头11等具有合适的关节结构和线材等固定为L字形等结构而实现。
另外，内窥镜2、插入管20、臂15、间隔件17、球囊21、22等，作为材质可以使用金属、树脂、橡胶等，但由于直接与大肠、胃等活体脏器接触，因此在其表面加工中需要严密注意且精度非常高地完成。
(作为本发明的基础的见解2)
接着，对作为本发明的基础的见解2以及与见解2相关的发明的主要结构进行说明。
在见解2中，针对使用多光子激光显微镜(奥林巴斯公司制FV1000MPE)对活体内部的细胞形态进行拍摄，并使拍摄的多个图像重叠而制作全景图像的例子进行说明。作为活体使用了小鼠。
图32A是表示使用多光子激光显微镜102对消化管112的内壁全周性地进行拍摄的状态的示意图。作为制作全景图像的方法，与制作见解1的图10A的方法大致相同，使摄像头11沿着消化管112的内周移动，并且旋转360°进行拍摄，通过将图像合成而得到全景图像。
图32B是表示距离内壁面(粘膜表面)113深度50μm的位置处的细胞形态的全景图像。作为用于对细胞群进行染色的染色剂，使用了含有姜黄素的染色剂和含有酸性红(红色106号)的染色剂这两者。从图32B可以看出，多个隐窝138(或者腺130)以大致规则的间隔排列。
另外，在图32B中，与图32A所示的钟表的短针方向对应地排列有各拍摄区域P，但在8时的方向形成有多个淋巴球聚集而成的孤立淋巴小节。孤立淋巴小节目前不相当于癌等病变，但是可以看出在形成该孤立淋巴小节的区域中，腺130的隐窝138消失。因此，发明人认为，通过将形成孤立淋巴小节的区域作为全景图像中的坐标的标记，在发现病变的情况下，能够确定该病变的位置。另外认为，即使没有孤立淋巴小节，通过在全景图像中以规定的位置为基准，能够明确地确定存在病变的位置。下面，对基于见解2的实施方式进行说明。
(实施方式2)
参照图33，对实施方式2所涉及的激光内窥镜装置1A的结构进行说明。图33是表示激光内窥镜装置1A的内窥镜2的图。
激光内窥镜装置1A的内窥镜2具有与实施方式1所示的内窥镜2大致相同的结构，具备内筒12和包围内筒12的一部分外侧的外筒13。在内筒12上安装有线性致动器，内筒12能够相对于外筒13在轴向X上移动。另外，在内筒12上安装有超声波马达，内筒12能够相对于外筒13进行360°旋转。内筒12的轴向X的动作或旋转方向R的动作由控制部50控制。
进而，本实施方式的激光内窥镜装置1A的内窥镜具有：检测内筒12的旋转方向R的角度检测器81；以及检测内筒12的轴向X的位置的线性标尺82。由于内窥镜2具有角度检测器81以及线性标尺82，因此，例如以孤立淋巴小节的位置为基准，能够知道从孤立淋巴小节到病变的轴向X的距离、旋转方向R的角度，能够确定病变的位置。另外，即使没有孤立淋巴小节，通过以规定的位置作为基准，例如，若是大肠则以肛门，若是胃则以口等，能够确定病变存在的位置。
这样，根据激光内窥镜装置1A，能够在全景图像中设置坐标基准，并且能够可视化地掌握在消化管112的哪个位置上存在病变。另外，通过设置坐标基准，能够显示旋转360°而拍摄的证据，能够向患者出示所取得的图像是具有全周性的无遗漏的图像。
(作为本发明的基础的见解3)
接着，对作为本发明的基础的见解3以及与见解3相关的发明的主要结构进行说明。
在见解3中，针对使用多光子激光显微镜(奥林巴斯公司制FV1000MPE)改变焦点深度而对活体内部的细胞形态进行拍摄，并将拍摄到的多个图像在规定的位置切断而制作截面图像(断层图像)的例子进行说明。作为活体使用了小鼠。
图34A、图34B以及图34C是表示距离内壁面(粘膜表面)规定范围的深度处的细胞形态的图像，是将从粘膜表面(深度0)到深度150μm以深度2μm间距进行拍摄，将合计75张图像重叠而合成的三维数据图像。在图34A～34C的各个图中，(a)是从与内壁面113垂直的方向俯视细胞群的图像，(b)是用b-b线切断(a)的情况下的截面图像，(c)是用c-c线切断(a)的情况下的截面图像。
作为用于对细胞群进行染色的染色剂，使用含有姜黄素的染色剂和含有酸性红(红色106号)的染色剂这两者的染色剂。染色时间为5分钟。染色时间是指，使染色剂与细胞群接触，并使染色剂的色素渗透到细胞本身或各细胞之间的时间。
图34A～图34C是同时对相同的细胞群进行拍摄，并加入滤波器而提取了不同颜色(波长)的图像。图34A是将由姜黄素色素和酸性红色素这两者的色素染色的颜色区域提取出来的图像。图34B是将由姜黄素色素染色的颜色区域提取出来的图像。图34C是将由酸性红色素染色的颜色区域提取出来的图像。图34A～图34C是黑白图像，但原本是彩色图像，根据染色剂的染色倾向的不同，被姜黄素色素染色的区域显示为绿的荧光色，被酸性红色素染色的区域以从浅红色接近橙色的荧光色显示，更清晰地显示出了颜色的不同。
在图34A～34C中，示出了癌组织和正常粘膜组织，但可以看出色素对它们的渗透性存在差别。
如图34B所示，姜黄素色素在癌组织中显示出比在正常粘膜组织中高的渗透性。具体而言，在姜黄素色素的情况下，染色的深度在癌组织内部约为40μm，而在正常粘膜组织内部约为20μm。
如图34C所示，酸性红色素在癌组织中显示出比在正常粘膜组织中低的渗透性。具体而言，在酸性红色素的情况下，染色的深度在癌组织内部约为40μm，而在正常粘膜组织内部约为70μm。
这样，细胞形态会因为是癌组织还是正常粘膜组织而色素的渗透性有差别。可以考虑利用该性质，通过测量截面图像中示出的细胞群被染色的深度，能够判别细胞群是正常细胞群还是癌细胞群。以下，对基于见解3的实施方式3进行说明。
(实施方式3)
一边参照图35，一边对实施方式3所涉及的激光内窥镜装置1B的结构进行说明。图35是表示激光内窥镜装置1B的控制结构的框图。
激光内窥镜装置1B具有与实施方式1所示的激光内窥镜装置1大致相同的结构，具有：具有内窥镜2的摄像部10、控制部50、图像处理部70、激光振荡器60以及光学元件65。
另外，激光内窥镜装置1B具备将染色剂向活体内部供给的染色剂供给部40(参照图12)。在本实施方式中，采用根据细胞的种类将活体内部的细胞群染色为不同选择性的两种颜色以上的彩色的双重染色。
摄像部10向被染色的细胞群照射激光，并且改变焦点位置(例如0～1000μm)，对深度不同的多个拍摄区域P进行拍摄。图像处理部70将由摄像部10的拍摄而得到的多个图像与焦点位置对应地配置而生成立体图像。然后，在包含被染色的细胞群的图像上的规定位置处切断该立体图像，从而生成被染色的细胞群的截面图像。
控制部50基于在截面图像中示出的细胞群被染色的深度，判断病变的嫌疑。例如，如果细胞群被姜黄素色素染色的深度比正常粘膜组织大(例如1.5倍以上)，则判断为产生癌细胞，如果等同(例如小于1.5倍)，则判断为未产生癌细胞。另外，如果细胞群被酸性红色素染色的深度比正常粘膜组织小(例如小于0.6倍)，则判断为产生癌细胞，如果等同(例如0.6倍以上)，则判断为未产生癌细胞。另外，通过单色或双重染色等判断有无癌细胞之后，通过进行上述的截面图像判断，能够进一步提高可靠性。
本实施方式的激光内窥镜装置1B具备：摄像部10，其具有插入到活体内部的摄像头11，通过摄像头11向活体照射激光而对活体进行拍摄；控制部50，其控制摄像头11的动作；以及图像处理部70，其处理由摄像部10拍摄的图像。摄像头11具有物镜16和能够使物镜16的焦点位置在活体的深度方向上改变的焦点可变部18。控制部50通过使焦点可变部18动作而改变焦点位置，摄像部10随着焦点位置的变更而对深度不同的多个拍摄区域P进行拍摄。然后，图像处理部70将由摄像部10的拍摄而得到的多个图像在规定的位置切断，从而生成活体内部的截面图像。
通过激光内窥镜装置1B生成截面图像，从而在活体内部的深度方向上也能够判断有无癌化。另外，在另外的机会中进行检查和诊断的情况下，图像处理部只要显示当前拍摄的图像即可，通过将全景图像或立体图像的生成指定给其他装置，能够减轻内窥镜装置的负担。
(作为本发明的基础的见解4、5、6)
接着，对与作为本发明的基础的见解4、5、6以及与见解4、5、6相关的发明的主要结构进行说明。
首先，作为见解4，针对将活体细胞载置在托盘上，并使用多光子激光显微镜(奥林巴斯公司制FV1000MPE)进行拍摄的例子予以说明。作为活体细胞，使用了从人体内部取出的活体组织。
图36A、图36B以及图36C是表示距离内壁面(粘膜表面)113深度50μm的位置的细胞形态的图像。
作为用于对细胞群进行染色的染色剂，使用含有姜黄素的染色剂和含有酸性红(红色106号)的染色剂这两者的染色剂。染色时间为5分钟。另外，在进行拍摄时，将活体细胞设为与体温大致相同的温度(37℃)进行拍摄。
图36A～36C是同时对相同的细胞群进行拍摄，并加入滤波器而提取了不同颜色(波长)的图像。图36A是将由姜黄素色素染色的颜色区域提取出来的图像。图36B是将由酸性红色素染色的颜色区域提取出来的图像。图36C是将由姜黄素色素和酸性红色素这两者的色素染色的颜色区域提取出来的图像。图36A～图36C是黑白图像，但原本是彩色图像，根据染色剂的染色倾向的不同，用姜黄素色素染色的区域显示为绿的荧光色，用酸性红色素染色的区域以从浅红色接近橙色的荧光色显示，更清晰地显示出了颜色的不同。
在图36A～36C中，箭头I所示的区域处于腺细胞131的核135沿着基底膜137排成一列的状态，为正常细胞的区域。而箭头II所示的区域在腺130的中央(管腔)与基底膜137之间存在两个核135。箭头II所示的区域虽不是恶性肿瘤，但却是从现在开始即将癌化的区域。
图37是表示用姜黄素色素染色的胃的癌细胞群的图。如图37所示，在癌细胞群中，为无法识别腺130或腺细胞131的核135的形态。
这样，通过使用多光子激光显微镜对被染色的细胞群进行拍摄，能够明确地掌握距离内壁面(粘膜表面)113深度10μm以上1000μm以下的腺130、基底膜137、腺细胞131以及核135的形态。并且，通过掌握腺细胞131中的核135的排列方式、以及基底膜137与核135的距离、核135的形状、大小等，能够正确地进行癌化是否正在发展的病理诊断。
另一方面，多光子激光显微镜通常比较昂贵，对于患者而言，期待能够更经济地进行病理诊断的方法。因此，发明人尝试了通过共焦点型的激光显微镜来掌握这些细胞形态。另外，报道了利用活体染料向粘膜表面的涂布而进行的活体染色，并使用共焦点激光显微镜对内壁面(粘膜表面)本身的组织进行拍摄的例子，但是尚未发现有能够对距离内壁面113深度20μm以上的深度位置处的细胞群进行拍摄的例子。
接着，作为见解5，针对使用共焦点激光显微镜(奥林巴斯公司制FV1000)对活体内部的细胞形态进行拍摄的例子进行说明。作为活体，使用了小鼠。
作为用于对细胞群进行染色的染色剂，使用含有姜黄素的染色剂。染色时间设为比以往更长的时间即5分钟。另外，染色时间优选为3分钟以上20分钟以内。这是因为，若染色时间短于3分钟，则染色剂不会浸透到细胞组织内。另外，当染色时间超过20分钟时，则全部细胞被染色，难以区分癌细胞群和正常细胞群。
图38是使用共焦点激光显微镜，从与内壁面(粘膜表面)113垂直的方向观察活体内部的细胞群的情况下的图像。拍摄区域P的距离内壁面(粘膜表面)113的深度在箭头III所示的区域中约为5μm，在箭头IV所示的区域中约为10μm。箭头III所示的区域中，上皮细胞121的细胞质126被姜黄素色素染色(实际的彩色图像中为绿色)。另外，在箭头IV表示的区域中，细胞质126被姜黄素色素染色，上皮细胞121的核125用黑色表示。这样，由于核125的形状与其他区域的核125大致相同，没有异形，因此可知，箭头IV所示的区域为正常细胞。
图39是使用共焦点激光显微镜以相对于内壁面(粘膜表面)113从右斜上侧对活体内部的细胞群进行拍摄的情况下的图像。拍摄区域P的深度在箭头V所示的区域中约为5μm，在箭头VI所示的区域中约为10μm，在箭头VII所示的区域中约为50μm。在箭头V所示的区域中，上皮细胞121的细胞质126被姜黄素色素染色(实际的彩色图像中为绿色)。在箭头VI所示的区域中，细胞质126被姜黄素色素染色，上皮细胞121的核125用黑色表示。由于核125的形状为与其它区域的核125大致相同的大小，没有异形，因此可知，箭头VI所示的区域为正常细胞。另外，在箭头VII所示的区域中，腺细胞131被姜黄素色素染色，能够目视确认腺细胞131。
图40是使用共焦点激光显微镜以相对于内壁面(粘膜表面)113从左斜上侧对活体内部的细胞群进行拍摄的情况下的图像。拍摄区域P的深度在箭头VIII所示的区域约为5μm，在箭头IX所示的区域约为30μm。在箭头IX所示的区域中，腺细胞131的细胞质136被姜黄素色素染色(实际的彩色图像中为绿色)，能够目视确认腺130的外周以及基底膜137的位置。另外，腺细胞131的核135用黑色表示。多个核135相对于基底膜137的外周保持大致恒定的距离，并且沿外周排列。这样，在腺130中，核135有规律地排列，因此可知，箭头IX所示的区域为正常细胞。
图41是使用共焦点激光显微镜以相对于内壁面(粘膜表面)113从右斜上侧对活体内部的细胞群进行拍摄的情况下的图像。拍摄区域P的深度在箭头X所示的区域中约为5μm，在箭头XI所示的区域中约为30μm，在箭头XII所示的区域中约为60μm。在箭头XI所示的区域中，腺细胞131的细胞质126被姜黄素色素染色(实际的彩色图像中为绿色)，能够目视确认腺130的外周以及基底膜137的位置。箭头多个核135相对于基底膜137的外周保持大致恒定的距离，并且沿外周排列。这样，在腺130中，核135有规律地排列，因此可知，箭头XI所示的区域为正常细胞。另外，在箭头XII所示的区域中，毛细血管132被姜黄素色素浓浓地染色。
这样，即使是共焦点激光显微镜，通过适当设定焦点位置的调整和染色时间，也能够根据核125、135的大小、核125、135的排列状态、核135与基底膜137的距离是否均一化来判别病变的嫌疑。
另外，作为见解6，针对使用共焦点激光显微镜(奥林巴斯公司制FV1000)对活体内部的细胞形态进行拍摄的其他例子进行说明。作为活体，使用了小鼠。利用染色剂进行的活体细胞的染色时间为5分钟。
进而，作为用于对细胞群进行染色的染色剂，使用含有优化了溶解方法的姜黄素的染色剂。
首先，即使能够染色，也会产生染色不均，存在难以获取均质的活体染色图像的情况。因此，在研究替代水的溶剂时发现，姜黄素容易溶解于作为三级醇的甘油或作为一级醇的乙醇中。特别是，由于姜黄素在100％甘油、或50％甘油、50％乙醇混合液中溶解5％左右，因此将其稀释用于活体染色。具体而言，将5％溶液作为贮存液，在即将实际使用之前，通过用生理盐水将该贮存液稀释10～1000倍的液体而进行活体染色。通过该溶解方法的优化，能够得到如下所示的高精细的细胞图像。
图42是用共焦点激光显微镜对用优化了溶解方法的染色剂染色的活体细胞进行拍摄的图像，(a)是表示正常大肠粘膜的图像，(b)是表示大肠癌的图像。拍摄区域的深度距离粘膜表面约50μm。
在图42(a)的正常大肠粘膜中，如箭头XIII所示的区域，核135的形状、大小、排列大致均匀，核135与基底膜137的距离也大致恒定。在此，核由芝麻粒形状的暗部表示。另外，如箭头XIV所示的区域，腺130的结构(隐窝)的分布图案大致均匀。这里，隐窝由虚线的圆的中心附近的暗部表示。另外，在隐窝的周围，毛细血管132示出了规则的行进图案。
另一方面，在图42(b)的大肠癌中，如箭头XV所示的区域，腺细胞的核的形状、大小、排列不均匀，腺细胞的核与基底膜的距离也不均匀。另外，无法辨认腺的结构(隐窝)，由于没有隐窝，因此毛细血管行进缺乏规则性。通过在图像上分析这样的核或隐窝的规则性，能够显著提高癌的病理诊断精度或诊断速度。例如，从图像上求出核或隐窝的大致中心，将中心彼此用线段连接，通过将该线段的长度进行比较，能够检测出规则性的紊乱。另外，即使求出由线段连接的区域的面积，也同样能够检测出规则性的紊乱。将检测出的规则性的紊乱分组或制作成分布图，将脱离一定范围的组作为疑似癌化的组，能够在短时间内准备出有助于医师的最终诊断的材料。
这样，通过在使用姜黄素的活体染色中优化溶解方法，能够增加向细胞的进入或向组织的渗透性，而均匀地对细胞进行染色，即使使用共焦点激光显微镜，也能够清晰地使细胞结构可视化。
为了从上述的核或隐窝这样具有一定面积的图像求出中心，可以在位图上求出长径、短径后，用线段连接长径和短径，将交点作为中心进行处理。另外，接近线段的形状的隐窝可以以该线段的中点为中心在位图上求出。另外，也可以利用核在隐窝的周围有规则地排列，而减少作为核而处理的图像面积来进行计算。能够在位图上求出将这些中心与相邻的中心彼此连接的线段的长度。图是黑白的，但实际的图像能够通过利用染色的荧光而利用颜色信息来求出暗部。进而，由于图10A所示的腺在正常细胞中作为大致圆形的图像进行处理，因此能够利用连接腺的中心的线段的规则性的紊乱来数字化地求出规则性的紊乱。该规则性的紊乱的计算为庞大的数据的处理，但通过利用计算机能够在短时间内检测出规则性的紊乱。
以下，对基于见解4、5以及6的实施方式进行说明。
(实施方式4)
接着，参照图43、图44以及图45，对实施方式4所涉及的激光内窥镜装置1C的基本结构进行说明。
图43是表示图45中的激光内窥镜装置1C的内窥镜2的前端侧的端部的概略图。图44是表示内窥镜2的整体的概略图，图45是表示激光内窥镜装置1C的控制结构的框图。
如图45所示，激光内窥镜装置1C具备：具有内窥镜2的摄像部10、控制部50以及图像处理部70。另外，激光内窥镜装置1C具有激光振荡器60、光学元件65。
另外，激光内窥镜装置1C具备将染色剂向活体内部供给的染色剂供给部40(参照图12)。在本实施方式中，使用上述见解5或见解6所示的染色剂。
从激光振荡器60C振荡的激光L1被作为光学元件65C的分色镜66C反射，进而被内窥镜2内的反射镜19C反射而照射到活体上。被激光L1照射的活体细胞产生荧光，由该荧光产生的光在反射镜19C被反射，并透过分色镜66C而由光检测器35C检测。由光检测器35C检测出的光被转换为电信号，并在图像处理部70形成图像。由于荧光的颜色因染色剂而改变，因此具备多个光检测器35C，并在光检测器35C之前放置分离颜色的光学滤光器而能够进行分离。这些动作或各元件的功能、作用与图15的大致相同，但由于共焦点激光装置在原理上与多光子激光装置不同，因此，对各个结构编号附加“C”而加以区别。
作为激光振荡器60C，具备多种能够在波长405～980nm的范围可阶段性变化的激光，根据测定对象的荧光反应的特性选择波长。可以是脉冲驱动，也可以是连续振荡驱动。在脉冲驱动的情况下，以几十千Hz以上、占空比为5％～50％、与拍摄的扫描频率的关系，选择可以得到清晰的图像的范围。本实施方式中的激光L1是共焦点激光，激光振荡器60C例如使用波长为405nm、输出达到30mW的激光。该激光的拍摄时的激光输出在5～10mW的范围内射出，但并不限于此。另外，在激光振荡器60C中，也可以根据染色程度、荧光的程度来调整激光L1的强度。
作为光学元件65的分色镜66C对与激光L1相同的波长进行反射，而使其他波长的光透过。因此，从激光振荡器60C振荡的激光L1通过分色镜66C朝向反射镜19C反射。另一方面，在活体细胞中产生的荧光在反射镜19C反射后，会透过分色镜66C而到达光检测器35C。另外，光学元件65C也可以由棱镜或4/λ波片等构成。
摄像部10具备内窥镜2以及光检测器35C，通过向活体内部照射激光L1而对活体内部的细胞形态进行拍摄。
光检测器35C检测通过照射激光L1而产生的荧光，将该荧光转换成与荧光强度对应的电信号。作为光检测器35C，例如可以使用光电倍增管、CCD半导体图像传感器等。作为共焦点激光功能而具备针孔等。
如图44所示，内窥镜2具备内筒12和包围内筒12的一部分外侧的外筒13。内筒12以及外筒13的一部分插入到活体内部。内筒12的长度例如为50mm，内筒12的外径例如为3～10mm。在内筒12上安装有线性致动器，内筒12相对于外筒13在轴向X上能够移动25mm左右。另外，在内筒12上安装有超声波马达，内筒12能够相对于外筒13进行360°旋转。内筒12的轴向X的动作或旋转方向R的动作由控制部50控制。
在内窥镜2的内筒12的前端侧的端部设置有摄像头11。如图43所示，摄像头11穿过插入管20的一侧，与内筒12一起插入到活体内部。摄像头11被控制为，通过内筒12的轴向X的动作以及旋转方向R的动作，在活体内部移动。
摄像头11具有物镜16C、焦点可变部18、间隔件17以及反射镜19C。
如上所述，反射镜19C是将从激光振荡器60C输出的激光L1朝向物镜16C进行方向转换、或者将由活体细胞发出荧光朝向光检测器35C进行方向转换的元件。
物镜16C与活体的内壁面113对置地设置。例如，物镜16的直径为10mm、倍率为10倍、分辨率为5μm、拍摄视野为3mm×3mm。或者，物镜16的直径为12mm，倍率为40倍，分辨率为10μm，视野为7.5mm×7.5mmm。拍摄视野越宽越好。另外，物镜16C可以使用如下物镜：通过将上述直径的透镜的一部分切掉等而作为能够得到同样分辨率的物镜且容易插入到活体内的、3mm～5mm的直径的物镜。
另外，也可以使物镜16C相对于内壁面113倾斜地配置。通过使物镜16C在倾斜的状态下进行拍摄，能够同时观察上皮120和腺130这两者的细胞形态。
焦点可变部18是例如压电致动器或电磁致动器，通过使物镜16在光轴的方向上移动而改变物镜16C的焦点位置。焦点可变部18由控制部50进行动作控制，能够在距离内壁面(粘膜表面)113深度0～75μm的范围内调整焦点。通过改变焦点位置，能够对距离消化管112的细胞表面规定深度的活体的状态进行拍摄。
间隔件17例如为环状，设置在物镜16C与内壁面113之间的空间的周围。间隔件17是为了使物镜16C不与活体的内壁接触，并且是用于将物镜16C与内壁面113的距离保持恒定的部件。通过在拍摄开始前更换间隔件17、或者附加上通过致动器等而可变的机构，可以将物镜16C与内壁面(粘膜表面)113的距离例如设定为1mm以上10mm以下的范围的适当的值。控制部50一边使间隔件17与内壁面113抵接，一边移动控制摄像头11(内筒12)，使物镜16C相对于内壁面113的距离保持恒定。
控制部50由CPU、ROM、RAM等构成。控制部50借助内筒12控制摄像头11的动作。具体而言，控制部50将摄像头11以沿着消化管112的内壁的内周的方式在周向上进行移动控制，并且以沿着消化管112的管路方向(消化管的轴线)的方式进行移动控制。另外，控制部50通过控制焦点可变部18的动作，改变物镜16C的光轴方向的位置，控制与活体内部结合的焦点位置。另外，控制部50也可以通过控制激光振荡器60而调整激光输出。
图像处理部70将由光检测器35C转换的电信号(荧光强度)与从控制部50发送的摄像部10的坐标位置对应地存储，对这些数据进行处理而生成数字图像。生成的数字图像例如显示在监视器上、打印出来、或记录在存储装置中。作为摄像部10的坐标位置的例子，可以使用距离患者的作为基准的部位(例如咽喉、肛门等)的距离、摄像头11的旋转角度等。
本实施方式所涉及的共焦点型的激光内窥镜装置1C具备：摄像部10，其具有插入到活体内部的摄像头11，通过摄像头11向活体照射激光而对活体进行拍摄；以及控制部50，其控制摄像头11的动作。摄像头10具有：物镜16C；以及能够在活体的深度方向上改变物镜16C的焦点位置的焦点可变部18，控制部50使焦点可变部18动作，使得焦点位置成为从活体内部的粘膜表面到10μm以上100μm以下(优选为10μm以上70μm以下)的深度中的规定深度，摄像部10向与染色剂接触了两分钟、优选五分钟以上而被染色的细胞群照射激光，并且对规定深度处的被染色的细胞群进行拍摄，其中，所述染色剂为将活体内部的细胞群选择性地染色为彩色的染色剂。在此，对使物镜16C和粘膜表面的位置保持恒定并且控制焦点的方法进行说明。图45的171是第二激光发射器，振荡例如波长680nm、输出5mW左右的作为参考光的连续平行光。通过分束器或半反射镜等，插入到与激光振荡器60C相同的光路中。在图45中，为了容易理解，以稍微错开位置的虚线表示其光路L2。上述参考光L2与检查用的激光L1走大致相同的路径，但通过分束器173改变光路，而进入焦点控制光学部174。在此，在通过圆柱透镜和分束器等，物镜16C的焦点位置变动的情况下，为能够检测其变动量的光学元件结构。175是光检测器，通常在被分成两块或四块的光检测器检测出的光通过差动放大器等被变换成与物镜16C和粘膜表面相对位置变动成比例的电信号。这样的物镜的位置控制已在光盘装置等中使用，应用于内窥镜装置是非常有可能的。在此，作为内窥镜装置应该注意的是，为了使拍摄用的激光L1和参考光L2容易分离，优选尽可能使波长不同。通过使波长相差100nm以上，能够得到分离特性良好的拍摄系统、焦点控制系统的光特性。另外，在具有如上所述的焦点控制系统的情况下，通过在该控制系统内施加偏置电压，能够对焦点位置进行微调。通过阶段性地改变该偏置电压，能够自动地在深度方向上控制激光L1的焦点位置。
另外，对于作为光学元件的11C、35C、65C、66C、172、173、174，由于透射率或反射率被L1、L2的激光波长大幅度地左右，因此通过进行与激光波长对应的模块化，并准备多个种类，从而即使在激光波长因使用的染色剂或被检查部位而改变了的情况下，也能够容易地应对。
这样，即使是共焦点型的激光内窥镜装置1C，通过充分的染色时间，也能够取得距离活体的内壁面(粘膜表面)113深度10μm以上70μm以下的图像。由此，能够容易地发现病变，另外，通过选择波长或激光强度，能够不对患者施加激光的负荷而取得图像。
(其他例)
以上，对本发明的实施方式所涉及的激光内窥镜装置1～1C进行了说明，但本发明并不限定于上述实施方式及其变形例。例如，在上述实施方式及其变形例中实施了如下变形的方式也可以包含在本发明中。
在上述的实施方式中，对通过姜黄素等染色剂进行染色的情况进行了说明。另一方面，也可以从无染色的消化管粘膜来进行将距离粘膜表面深度10μm～1000μm内部的细胞的形态可视化、以及通过消化管图像的全周性全景图像化而无遗漏地检测癌的情况。在此，细胞的形态是指，各个细胞的细胞质、核的形状、腺的隐窝的排列图案、毛细血管行进图案等。能够进行上述检测的原因在于，细胞内的化学物质FAD(flavin adenine dinucleotide，黄素腺嘌呤二核苷酸)、NAD(nicotinamide adenine dinucleotide，烟酰胺腺嘌呤二核苷酸)等因激光激发而发出一定量的荧光。这在共焦点激光显微镜以及多光子激光显微镜观察的情况下都是相同的。但是，作为课题，需要大量地照射激发激光。使用姜黄素等的活体染色后的图像化所需的光量的20倍左右以上，有可能对活体细胞的损伤变大，但通过提高检测系统的灵敏度而得到改善。
作为其他实施方式，在图46中示出用共焦点激光显微镜观察的情况。
图46是在无染色的小鼠大肠粘膜内表面上使用共焦点激光显微镜拍摄的图。首先，在左列上下图中示出任意位置的表面的图像(a)和距离该位置的表面10μm内部的图像(b)。另外，示出从上述位置偏离了约100μm的位置的表面的图像(c)和距离该位置的表面10μm内部的图像(d)。进而，以隐窝的排列图案作为标记，示出将10μm内部的图像(b)和图像(d)合成并衔接的图像(d)。在此，标尺条为100μm。
接着，在图47中示出用多光子激光显微镜观察的情况。
图47是在无染色的小鼠大肠粘膜内表面上使用多光子激光显微镜拍摄的图像。首先，在左列中示出任意位置的表面的图像(a)和距离该位置的表面25μm内部的图像(b)。另外，在右列中示出从上述位置偏移约400μm的位置的表面的图像(c)和距离该位置的表面25μm内部的图像(d)。进而，以隐窝的排列图案作为标记，示出将25μm内部的图像(b)和图像(d)衔接的图像(e)。通过连续地进行此行为，能够实现全景化。图像(b)的箭头e1和图像(d)的星号e2对应于合成后的图像(e)的箭头e1和星号e2。该图中的标尺条为100μm。另外，在将图像(e)以两倍变焦倍率进行拍摄的图像(f)中，可以明显看到上皮细胞或腺细胞的细胞质。另外，可以看到由箭头所示的核135的部分较暗。图像(f)的标尺条为100μm。如此处所示，即使在不染色的情况下，只要能够在图像上掌握核或隐窝，也能够利用基于姜黄素等对细胞进行染色的实施方式所示的癌的检测方法。其可以是细胞的形状和亮度的比较，也可以是利用图像上的核或隐窝的线段的比较或由线段包围的面积的比较。
例如，在本实施方式中，在进行双重染色的情况下，使用每一种染色剂依次染色，但并不限于此，也可以预先混合多种色素而制作含有两者的混合染色剂，使用该混合染色剂同时进行染色。
另外，在本实施方式中，通过使用两种颜色的染色剂的双重染色对活体进行染色并拍摄，但并不限于此，也可以通过使用两种颜色以上的染色剂的多重染色对活体进行染色并拍摄。
例如，在对活体的细胞群进行三种颜色以上的多重染色的情况下，可以举出以下的方法。首先，使用含有色素A1的染色剂A进行染色后，回收染色剂A。然后，使用含有色素B1的染色剂B进行染色后，回收染色剂B。然后，使用含有色素C1的染色剂C1进行染色后，回收染色剂C1，由此能够进行多重染色。在这种情况下，由于每一种颜色可靠地与细胞群接触，因此能够提高各细胞的染色性。
另外，作为进行多重染色的其他方法，可以举出制作预先混合了多种色素A1、B1、C1的混合液ABC，并使用该混合液ABC进行染色的方法。由此，能够在短时间内进行染色。
进而，在使用激光内窥镜装置进行检查前，通过使处理的经口的清洗液中含有粘膜清洗剂、染色剂等而简易地进行染色，也是本发明的范围。
例如，在本实施方式中，使用多光子激光作为激光内窥镜装置1的激光，但并不限于此，也可以使用共焦点激光1C。
另外，本实施方式中的摄像头11的间隔件17不限于环状，也可以是以包围物镜16与内壁面113之间的空间的方式设置的多个部件，也可以是夹持物镜16与内壁面113之间的空间的一对部件。
另外，在对活体内部进行拍摄时活体移动的情况下，也可以通过利用控制部50使用上述参考激光等对焦点可变部18进行聚焦控制，从而一边对焦一边拍摄。另外，也可以通过控制部50使以正弦波状或阶梯波状且以一定周期驱动物镜的摆动信号与图像对应地进行处理，从而一边使拍摄位置对准一边拍摄。
另外，在本实施方式中，一边确定距离消化管112的内壁面(粘膜表面)113的深度位置，一边进行拍摄，使深度信息与图像信息对应地存储，并将在相同深度位置拍摄的图像合成而生成合成图像，但并不限于此。例如，也可以不识别深度位置地取得深度位置和拍摄区域P不同的多个图像，从这些多个图像中提取类似图像或有关联的图像并进行合成，由此生成合成图像。
另外，在本实施方式中，通过染色剂使活体内部的细胞染色后，使用激光内窥镜装置1进行拍摄，但并不限于此，即使不进行通过染色剂的染色，只要使用多光子激光的激光内窥镜装置，就能够进行活体内部的细胞形态的拍摄。例如，当照射多光子激光时，基于在细胞内普遍地存在的化合物(例如NAD：nicotinamide adenine dinucleotide，烟酰胺腺嘌呤二核苷酸)等，会在细胞内产生多光子激光的一半波长的光，产生的光照射在NAD等化合物上而自身荧光，因此即使不进行外来性的染色，也能够取得活体内部的细胞形态的图像。
另外，消化管的管路方向(轴向)不限于直线状，即使是曲线状也能够应用本发明。
另外，本实施方式中的激光内窥镜装置1～1C也可以适用于消化管以外的管腔脏器(支气管、膀胱或尿管等)，进而，虽有距离表面的深度1毫米以内的限制，但肾脏、肝脏、脑、视网膜等细胞结构也能够可视化。
在上述的实施方式中，记载了激光显微镜、激光内窥镜，但其在进行表皮等的拍摄、诊断的情况下，作为具有显微镜功能的内窥镜而使用；在进行对消化管等内脏的拍摄、诊断的情况下，作为具有显微镜功能的内窥镜而使用。
产业上的可利用性
本发明所涉及的激光内窥镜装置在大范围内无遗漏地对在消化管、呼吸器、肾泌尿器、子宫卵巢生殖器以及脑脊髓神经等中产生的病变进行拍摄，并且用于治疗的场合。