JP4570970B2 - 被検査者の皮膚検査方法および装置 - Google Patents

Description

本発明は、とりわけ皮膚癌の予防検診または皮膚癌の治療の枠内における被検査者の皮膚検査方法に関する。更に本発明はその方法を実施するための皮膚検査装置に関する。

皮膚癌の病気の頻度に関して最近明らかな増大が示されている。この原因は、とりわけ増加した強い太陽照射にさらされる傾向にあることにある。最大頻度の死を招く皮膚病はいわゆる悪性黒色腫である。これは、例えば中部ヨーロッパ地域では、年間に１０００００人当たりに約１２人発生する（“Ｆｏｒｔｓｃｈｒｉｔｔｅ ｄｅｒ Ｍｅｄｉｚｉｎ”，２００３年第６号参照）。

皮膚病の早期診断および一般に病気組織の外科切除を含む即刻実施される治療の場合には良好な治癒見込みがある。しかし、問題は病気の早期発見である。

従来、皮膚癌に関する皮膚検査は殆どルーペにより視覚検査として実施されている。皮膚科専門医は例えば色素斑のような皮膚の異変を分析する。これらは通常、非対称性、境界、色調および直径を調べられる。混じりのある色素沈着および既往性として観察された病気の成長傾向とともに不規則且つ不鮮明な境界を有する皮膚異変は悪性の疑いが強い。

より大きな弁別性を有する、すなわち改善された診断上訴える力のある検査方法は反射光顕微鏡検査法である。反射光顕微鏡装置により、とりわけ皮膚癌所見の診断にとって特に重要な真皮すなわち下皮の検査が可能である。しかしながら、従来の反射光顕微鏡装置は高速で効率的な皮膚癌検査には制限的にしか使用できない。すなわち従来の反射光顕微鏡装置の使用は、しばしば検査される皮膚と反射光顕微鏡装置のレンズ系との間に浸漬油の塗布を必要とする。しかしながら、この技術は、浸漬油内への空気含有がほとんど避けられないので、とくに臨床上の適用において問題である。このような空気含有は診断を困難にし、とりわけ分析結果の誤りをもたらす。

浸漬油なしに使用される偏光フィルタを装備したディジタル反射光顕微鏡装置が知られている（例えば特許文献１参照）。しかし、長時間このような反射光顕微鏡装置を使用した場合、使用された照明用光源によってしばしば皮膚組織に熱負荷がもたらされる。更に、ディジタル反射光顕微鏡装置は、一般に、とりわけ真皮の深いところにある層では比較的僅かな位置分解能しか持たない。しかし、深いところにある皮膚層の良好な位置分解能は、皮膚癌の診断および外科処置の準備にとって極めて重要である。

深いところにある皮膚層の良好な位置分解能を有する比較的新しい技術は、光コヒーレント断層撮影法（ＯＣＴ＝ｏｐｔｉｃ ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）である。ＯＣＴの動作態様は、とりわけ医療分野において頻繁に使用されるような画像化超音波検査法（Ｂモード）に似ている。しかし、ＯＣＴの場合には、光波が超音波の代わりに使用される。ＯＣＴ装置の検光器はマイケルソン干渉計の原理に基づく。ＯＣＴに基づく方法は公知である（例えば特許文献２参照）。

ＯＣＴの欠点はこの技術の極めて限られた視野である。ＯＣＴはこの理由から大きな皮膚面の検査には適していない。

更に、ＯＣＴ装置を組み込まれた手術用顕微鏡も公知である（例えば特許文献３参照）。
欧州特許出願公開第０７９４７３１号明細書 米国特許第５９２１９２６号明細書 欧州特許第０８１５８０１号明細書

本発明の課題は、上述の背景技術に対して改善された皮膚検査方法を提供することにある。更に、本発明の課題はその方法の実施に特に適した皮膚検査装置を提供することにある。

皮膚検査方法に関する課題は、本発明によれば、皮膚部位のディジタル反射光顕微鏡画像が撮影され、その画像が電子画像評価ユニットによって少なくとも１つの予め定められた選別規則に従って疑い有り又は疑い無しとして病気所見の有無に関して評価され、疑い有りとして評価された皮膚部位から光コヒーレント断層撮影法による撮像が作成されることによって解決される。

本発明によれば、第1の方法ステップにおいて反射光顕微鏡装置により異様な皮膚部位のディジタル画像が撮影され、電子的手段により病気所見、とりわけ皮膚癌の状況証拠に関して分析される。その後、この分析結果に応じて、その皮膚部位が病気の疑い有り、すなわち病気の可能性有りとして、又は危惧する必要無しとして評価される。皮膚部位が病気の疑い有りとして評価された場合、引き続いて光コヒーレント断層撮影法による撮像が作成される。用語「撮像」はまず回折パターンを含むデータセットを有し、この回折パターンは皮膚組織によって後方散乱されたコヒーレント光の干渉性重なりによって発生させられる。更に、用語「撮像」は撮影された皮膚部位の画像を含み、この画像はＯＣＴの枠内においては通常用いられる数学的方法により回折パターンから作成される。

本発明による方法によって、反射光顕微鏡およびＯＣＴの公知技術が、それぞれの検査方法の利点は利用されるがそれらの欠点は相殺されるように組み合わされる。比較的大きな切り抜き画像を備えた反射光顕微鏡を一種の予備検査として使用することによって、比較的大きな皮膚部位も満足のいく短い時間で検査することができる。反射光顕微鏡装置の比較的僅かな位置分解能は欠点ではない。なぜならば、疑いが有る場合にこの後に行なわれるＯＣＴの方法ステップによって、検査された皮膚への１〜３ｍｍの侵入深さにおいて１０μｍまでの抜群の位置分解能が保証されているからである。反射光顕微鏡による熱負荷も、本発明による方法の場合には容認できる大きさに減少する。なぜならば反射光顕微鏡によって皮膚が比較的迅速に「走査され」、それゆえ個々の皮膚部位は短時間しか照明光にさらされないからである。

不注意な間違い等を効果的に防止するために、本発明による方法は、検査された皮膚部位の予備評価に関して自動化されている。このために、とりわけ反射光顕微鏡画像がディジタル形式で作成され、電子的画像処理手段により少なくとも１つの予め定められた選別規則に従って病気所見の状況証拠に関して分析される。このような選別規則は、病気の疑いの有る皮膚部位のとりわけ大きさ、形状および色素沈着（すなわち皮膚色調）の検査と、予め定められた閾値に基づくそれらの評価を含む。従って、病気の疑いのある皮膚部位は自動的に識別されて表示される。

上述の方法を実施するための皮膚検査装置に関する課題は、本発明によれば、顕微鏡レンズ系と照明光発生光源と画像処理ユニットへの反射光顕微鏡画像の伝送手段とを有する第１のグリップ式アプリケータを含む反射光顕微鏡装置と、コヒーレント光の出射および検出手段を有する第２のグリップ式アプリケータを含む光コヒーレント断層撮影装置と、共通な制御ユニットとを備えていることによって解決される。

これによれば、皮膚検査装置は反射光顕微鏡装置と光コヒーレント断層撮影装置とを統合する。反射光顕微鏡装置および光コヒーレント断層撮影装置は共通な制御ユニットを用いる。

統合された装置は検査医師に対して著しい取り扱いの簡単化をもたらす。これは、一方では両検査法の取り扱いが共通の制御ユニットにより統一されていることにある。他方では共通な制御ユニットは簡単に両検査法により生じたデータを共通な分析および保管のために一緒にし、互いに重ね合わせ、あるいはその他として相乗的に利用する簡単な可能性を提供する。更に、反射光顕微鏡装置とＯＣＴ装置とを統合して１つの共通な皮膚検査装置を構成することは著しいコスト的利点をもたらす。

本発明による皮膚検査装置は、顕微鏡レンズ系と少なくとも１つの照明光光源と画像処理ユニットへの反射光顕微鏡画像の伝送手段とを装備した反射光顕微鏡装置部分としての第１のグリップ式アプリケータを備えている。この第１のグリップ式アプリケータの外形は、検査医師に簡単な操作を可能にするために棒形またはピストル形に形成されている。反射光顕微鏡画像の伝送装置は好ましくは第１のグリップ式アプリケータ内に配置されたディジタル画像検出器（例えばＣＣＤカメラ）と電子データ線とを含み、電子データ線を介して画像データが電子的に画像検出器から画像処理ユニットに伝送される。画像処理ユニットは、コントラスト、鮮明度などに関する画像データの処理に用いられ、場合によって簡単に取り扱えるデータフォーマットへの画像データの変換に用いられる。

しかし、代替として、グリップ式アプリケータ内に作成された画像をアナログ形式で、例えばグラスファイバケーブルを通して画像処理ユニットに伝送することもできる。この場合にはディジタル画像データへのアナログ画像の変換が画像処理ユニット内で行なわれる。

光コヒーレント断層撮影装置は第２のグリップ式アプリケータを含み、この第２のグリップ式アプリケータの探触端は光ガイド、例えばグラスファイバケーブルにより発生器／検光器ユニットに接続されている。発生器／検光器ユニットは、コヒーレント光のための光源（とりわけレーザ）と、マイケルソン干渉計の様式に基づいて構成されている干渉計とを含む。

制御ユニットは、画像データの定量的評価のために、とりわけ画像または個々のパターンの幾何学的および色調的分析のために構成されている画像評価モジュールを含むことが望ましい。反射光顕微鏡画像および必要ならば光コヒーレント断層撮影法による撮像は画像評価モジュールにより分析可能であると好ましい。

以下において本発明の実施例を図面に基づいて更に詳しく説明する。
図１は反射光顕微鏡装置と光コヒーレント断層撮影装置とを備えた被検査者の皮膚検査装置の概略正面図、
図２は図１による反射光顕微鏡装置のグリップ式アプリケータの概略図、
図３は図１による光コヒーレント断層撮影装置のグリップ式アプリケータの概略図、
図４は図１による装置の概略回路図を示す。

全ての図において互いに対応する部分および量には同一の符号が付されている。

図１に示された皮膚検査装置１は、反射光顕微鏡装置２と、以下においてＯＣＴ装置３と略称する光コヒーレント断層撮影装置とを含み、これらは共通のハウシング４内に組み込まれている。ハウシング４はキャスタ５上に移動可能に支持されている。更に、ハウジング４は両装置２，３に対して共通な制御ユニット６（図１の表示ではハウシング４内に隠れている。）を含む。制御ユニット６はとりわけデータ処理装置を含む。反射光顕微鏡装置２およびＯＣＴ装置３はそれぞれグリップ式アプリケータ７もしくは８を備えている。

グリップ式アプリケータ７，８は、図２および図３から分かるように、検査医師によって簡単に取り扱うことができるようにピストル形に形成され、それぞれ付属の供給ホース９もしくは１０を介してハウシング４に接続されている。

更に、ハウシング４は制御ユニット６の操作のための入力・出力手段１１を備えている。この入力・出力手段１１は、とりわけ画面１２と、キーボード１３と、例えばトラックボール、マウス、ジョイスティックなどの如き非英数字の入力装置１４とを含む。

図２に概略断面図で示された反射光顕微鏡装置２のグリップ式アプリケータ７は、探触端２０へ向けられたディジタル画像検出器２１を有し、ディジタル画像検出器２１の前には顕微鏡レンズ系２２が配置されている。更に、グリップ式アプリケータ７は、照明光Ｌにより探触端２０の前方にある面を照明するハロゲンランプとして形成された少なくとも１つの光源２３を含む。更に、グリップ式アプリケータ７は、とりわけキーなどの形で複数の操作要素２４を備えている。これらの操作要素２４により、例えば反射光顕微鏡画像Ｂの撮影を開始させることができる。画像検出器２１、顕微鏡レンズ系２２、光源２３および操作要素２４は、供給ホース９の内部において保護されてハウジング４に導かれている信号線２５を介して、駆動のためにインターフェースモジュール２６（図４参照）に接続されている。インターフェースモジュール２６は画像Ｂの処理のための画像処理ユニット２７を有する。反射光顕微鏡画像Ｂのディジタル伝送のために、画像検出器２１は画像データ線２８を介して画像処理ユニット２７に接続されている。

図３に示されたＯＣＴ装置３のグリップ式アプリケータ８は、とりわけグラスファイバケーブルである光ガイド３０を有する。光ガイド３０はグリップ式アプリケータ８の探触端３１を（ハウシング４内に配置された）発生器／検光器ユニット３２に接続する。探触端３１は出射レンズ３３を備えているので、光コヒーレント断層撮影法による撮像Ｂ’の作成のために、発生器／検光器ユニット３２によって発生させられたコヒーレント光Ｋが光ガイド３０を介してグリップ式アプリケータ８の探触端３１を通して出射され、後方散乱されたコヒーレント光Ｋが探触端３１により受け入れられて発生器／検光器ユニット３２に分析のために導かれる。発生器／検光器ユニット３２は、（詳しくは図示されていないが）コヒーレント光Ｋの発生のための光源とりわけレーザと、後方散乱されたコヒーレント光Ｋを分析するための干渉計とを有する。

更に、グリップ式アプリケータ８は、グリップ式アプリケータ７と同様に、方法を制御するための操作要素３４を有する。操作要素３４は、供給ホース１０内に通されている信号線３５を介して、ハウシング４内に配置されているインターフェースモジュール３６（図４参照）に接続されている。インターフェースモジュール３６は発生器／分析ユニット３２を含む。

両グリップ式アプリケータ７，８は、衛生上の理由から、それぞれ交換可能な透明キャップ３７を備え、各透明キャップ３７がそれぞれの探触端２０もしくは３１に被せられている。

皮膚検査装置１の構成は図４に簡単化された機能回路図で概略的に示されている。図４から分かるように、反射光顕微鏡装置２およびＯＣＴ装置３は制御ユニット６のデータバス４０に接続されている。このデータバス４０を介して反射光顕微鏡装置２およびＯＣＴ装置３がシステム制御部４１によって駆動される。

更に、データバス４０には、反射光顕微鏡画像Ｂおよび光コヒーレント断層撮影法による撮像Ｂ’を分析するための画像評価ユニット４２と、画面１２、キーボード１３および入力装置１４を備えた入力・出力手段１１とが接続されている。更に、制御ユニット６は外部のデータネット４４とりわけインターネットと通信するためのインターフェース４３を含む。

画像評価ユニット４２は、電子パターン認識の枠内において規則メモリ４５から画像評価ユニット４２に予め与えられた多数の選別規則Ａに従って動作する。画像データを記憶するために、画像評価ユニット４２は画像・データメモリ４６およびＣＤ書込・読取装置４７に接続されている。

方法実施に先立って、まず被検査者の異様な皮膚部位が視覚検査により検出される。このような異様な皮膚部位は例えば色素斑などである。異様な皮膚部位が発見されたならば、検査医師は、反射光顕微鏡装置２のグリップ式アプリケータ７の探触端２０を被検査者の異様な皮膚部位に当て、操作要素２４の操作によって画像検出器２１による反射光顕微鏡画像Ｂの撮影を開始させる。撮影中、その皮膚部位は光源２３により明るく照らされる。

反射光顕微鏡画像Ｂまたは場合によってはこのような画像のシリーズが画像処理ユニット２７に導かれ、そこで鮮明度およびコントラストに関して処理される。場合によってはグリップ式アプリケータ７により撮影された多数の個別画像が画像処理ユニット２７において「パズル状に」１つの全体画像に合成されてもよい。処理された画像Ｂは画像評価ユニット４２に導かれ、そこで定量的に分析される。画像評価ユニット４２は電子的なパターン認識手段を備え、これにより画像評価ユニット４２は色素斑の如き異様な皮膚部位を識別する。画像評価ユニット４２はこれについて疑いのある皮膚部位の幾何学的かつ色調的な特性を検査し、これらの検査情報を予め定められた選別規則Ａに基づいて有り得る病気所見に関して評価する。例えば、直径または非対称性が予め定められた閾値を上回った場合、その皮膚斑は病気の疑い有りとして評価される。更に、縁線が不規則であると認識されかまたは混じりのある色素沈着が存在する場合、皮膚斑は病気の疑い有りとして評価される。その後又は同時に画像Ｂが画面１２に表示される。これに加えて画像評価ユニット４２は定量的分析結果を出力する。病気の疑いのある皮膚部位が画像Ｂ内で認識された場合、特に警報が出力される。

検査医師はこの警報によって補助的に検査医師は有り得る病気所見を気づかせられる。方法に従って、このような病気所見が正しいか又は誤りであるかをＯＣＴによって証明することが行なわれる。このために検査医師はグリップ式アプリケータ８の探触端３１を病気の疑い有りとして評価された皮膚部位へ当て、操作要素３４の操作によってＯＣＴ検査を開始させる。

この検査の過程では、発生器／検光器ユニット３２によってコヒーレント光Ｋとりわけレーザ光が発生させられ、光ガイド３０および出射レンズ３３を介して被検査者の皮膚へ投射される。出射レンズ３３は後方散乱されたコヒーレント光Ｋを収集し、これを光ガイド３０を介して発生器／検光器ユニット３２へ戻す。発生器／検光器ユニット３２において、後方散乱されたコヒーレント光Ｋが光干渉分析される。超音波画像化法の場合と同様に、コヒーレント光Ｋの分析によって撮像Ｂ’と呼ばれた被検査者の真皮の画像が作成され、この撮像Ｂ’は皮膚組織への１〜３ｍｍの侵入深さまでの約１０μｍの抜群の位置分解能を有する。光コヒーレント断層撮影法による撮像Ｂ’はここでも画面１２に表示され、画像評価ユニット４２において定量的に評価される。撮像Ｂ’および定量分析結果に基づいて医師は高い信頼性をもって、異様な皮膚部位が腫瘍組織を含むかどうかを決定することができる。

引続いて画像Ｂ，Ｂ’は画像・データメモリ４６内に記憶されか、または書込・読取装置４７によりＣＤＲＯＭに書き込まれる。インターフェース４３を介して画像Ｂ，Ｂ’の外部保管も可能である。

反射光顕微鏡装置と光コヒーレント断層撮影装置とを備えた被検査者の皮膚検査装置を示す概略図 図１による反射光顕微鏡装置のグリップ式アプリケータを示す概略図 図１による光コヒーレント断層撮影装置のグリップ式アプリケータを示す概略図 図１による検査装置の概略回路図

符号の説明

１ 皮膚検査装置
２ 反射光顕微鏡装置
３ ＯＣＴ装置（光コヒーレント断層撮影装置）
４ ハウジング
５ キャスタ
６ 制御ユニット
７ グリップ式アプリケータ
８ グリップ式アプリケータ
９ 供給ホース
１０ 供給ホース
１１ 入力・出力手段
１２ 画面
１３ キーボード
１４ 入力装置
２０ 探触端
２１ 画像検出器
２２ レンズ系
２３ 光源
２４ 操作要素
２５ 信号線
２６ インターフェースモジュール
２７ 画像処理ユニット
２８ 画像データ線
３０ 光ガイド
３１ 探触端
３２ 発生器／検光器ユニット
３３ 出射レンズ
３４ 操作要素
３５ 信号線
３６ インターフェースモジュール
３７ キャップ
４０ データバス
４１ システム制御部
４２ 画像評価ユニット
４３ インターフェース
４４ データセット
４５ 規則メモリ
４６ 画像・データメモリ
４７ ＣＤ書込・読取装置
Ｂ 画像
Ｌ 照明光
Ｂ’ 撮像
Ｋ コヒーレント光
Ａ 選別規則

Claims (6)

1. 皮膚部位のディジタル反射光顕微鏡画像（Ｂ）が撮影され、
   その画像（Ｂ）が電子画像評価ユニット（４２）によって少なくとも１つの予め定められた選別規則（Ａ）に従って疑い有り又は疑い無しとして病気所見の有無に関して評価され、
   疑い有りとして評価された皮膚部位から光コヒーレント断層撮影法による撮像（Ｂ’）が作成される
   ことを特徴とする被検査者の皮膚検査方法。
2. 顕微鏡レンズ系（２２）と照明光発生光源（２３）と画像処理ユニット（２７）への反射光顕微鏡画像（Ｂ）の伝送手段（２１，２８）とを有する第１のグリップ式アプリケータ（７）を含む反射光顕微鏡装置（２）と、
   コヒーレント光（Ｋ）の出射および検出手段（３０，３３）を有する第２のグリップ式アプリケータ（８）を含む光コヒーレント断層撮影装置（３）と、
   共通な制御ユニット（６）と
   を備えていることを特徴とする被検査者の皮膚検査装置。
3. 反射光顕微鏡画像（Ｂ）の伝送手段は、ディジタル画像検出器（２１）とディジタル画像データを伝送するためのデータ線（２８）とを含むことを特徴とする請求項２記載の装置。
4. 反射光顕微鏡画像（Ｂ）の伝送手段は、画像（Ｂ）のアナログ伝送のためにレンズ系（２２）の後に接続された光ガイドを含むことを特徴とする請求項２記載の装置。
5. コヒーレント光（Ｋ）の出射および検出手段は、グリップ式アプリケータ（８）の探触端（３１）を光学的に発生器／検光器ユニット（３２）に接続する光ガイド（３０）を含むことを特徴とする請求項２乃至４の１つに記載の装置。
6. 制御ユニット（６）は、反射光顕微鏡画像（Ｂ）および／または光コヒーレント断層撮影法による撮像（Ｂ’）の定量的評価のために構成された画像評価ユニット（４２）を含むことを特徴とする請求項２乃至５の１つに記載の装置（１）。

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