JP2004344655A - 内視鏡装置 - Google Patents

Abstract

【課題】特に小腸の改善された集中的な検査を可能にし、従来不十分にしか検査することができなかった大きな直径の器官の検査も同様に可能にする内視鏡装置を提供する。
【解決手段】人間または動物の体内の器官または血管の内部から無線で外部の受信装置に伝送可能な画像を撮影するための内視鏡カプセルを含み、両端にそれぞれ異なる撮影方向からの独立した画像を供給するカメラ（７ａ，７ｂ，１８ａ，１８ｂ）が設けられている内視鏡装置において、少なくとも１つのカメラ（７ｂ，１８ｂ）が撮影範囲変更のために当該カメラの中央位置を中心にして側方に、特に相反する両側に傾動可能である、または中央位置を中心にして回転運動を行なう。
【選択図】図１

Description

本発明は、人間または動物の体内の器官または血管の内部から無線で外部の受信装置に伝送可能な画像を撮影するための内視鏡カプセルを含み、両端にそれぞれ異なる撮影方向からの独立した画像を供給するカメラが設けられている内視鏡装置に関する。

特に腸つまり腸内壁面の内視鏡検査のために、最近では内視鏡カプセルを含む内視鏡装置が使用されている。患者が内視鏡カプセルを飲み込み、内視鏡カプセルが受動的に蠕動によって移動させられ、内視鏡カプセル内に組み込まれているカメラを介して腸内壁面の画像が撮影され、内視鏡カプセル内に組み込まれている送信器および患者の身体表面における受信装置を介して伝送される。公知の内視鏡カプセルは一端に小型化された個別画像カメラを有し、このカメラはバッテリーの形の電源を付設され、このバッテリーを介して光源が点灯され、撮影すべき周辺が照明される。更に、送信装置が設けられており、撮影された画像がこの送信装置を介して外部の受信装置へ伝送される。

従来、内視鏡カプセルは小腸検査にしか適していない。なぜならば大きい直径を有する内部器官（胃および大腸）内ではカメラがよろめきながら移動し、内部表面の僅かな部分しかカメラによって捕捉されず、診断上重要な画像を表示することができないからである。小腸検査中の診断効率は約７０％である、すなわち内視鏡カプセルの小腸通過中に診断上の評価ができるように撮影された小腸表面は全体の約７０％に過ぎない。相当多くの部分が捕捉されないので、それにともなって病変を見逃す割合も大きくなり得る。

カプセルの両端に配置され異なった方向から撮像を提供する２つの独立したカメラが設けられている内視鏡カプセルは公知である（例えば、特許文献１参照）。各カメラは定められた光路が割り当てられ、すなわち、それぞれのカメラシステムはその点では固定的であり、撮影範囲を可変ではない。

同様に画像センサが使用され、画像センサに位置調節可能な光学系が付設され、光学系が焦点合わせのために剛性の画像センサによって定まった光軸に沿って移動可能である内視鏡カプセルも公知である（例えば、特許文献２参照）。

更に、２つの独立した容器内にそれぞれ１つのカメラが配置され、これらの容器がフレキシブルな接続部を介して互いに結合されている内視鏡カプセルも公知である（例えば、特許文献３参照）。
米国特許出願公開第２００２／０１０９７７４号明細書 特開２００１−１１２７１０号公報 米国特許出願公開第２００３／００２３１５０号明細書

本発明の課題は、特に小腸の改善された集中的な検査を可能にし、従来不十分にしか検査することができなかった大きな直径の器官の検査も同様に可能にする内視鏡装置を提供することにある。

この課題を解決するために、冒頭に述べた内視鏡装置において、本発明によれば、少なくとも一方のカメラが、撮影範囲を変化させるために、当該カメラの中央位置を中心にして側方に、特に相反する両側方に傾動可能であるか、または中央位置を中心にして回転運動（円運動）を行なう。

明確に予め設定された撮影方向を有する１つのカメラだけを持つ従来の内視鏡カプセルの場合と違って、本発明による内視鏡装置の場合にはカプセルが両端において異なった方向に向けられた２つのカメラを有し、従って両方向の撮影可能性を有する内視鏡カプセルが提供される。両カメラは独立した画像を提供し、このことは必然的に一連の利点をもたらす。１つには、これにより、特に小腸検査時の診断効率を明らかに高めることができる。カプセルが小腸を通って移動する際、移動方向において前方のカメラが、カプセル通過移動前の小腸つまり小腸内壁面を撮影する。粘膜のしわに隠れた病変は識別できず、つまりそのような病変は最初の撮影の際には場合によっては検出することができない。ここではカプセルが小腸を通って移動するときに、腸壁が拡延させられ、この結果、粘膜のしわが伸ばされてそこに隠れていた病変等がはっきりとよく姿を表わす。このことは、腸内壁面における粘液および胆汁がカプセルによって通過移動時に押しのけられかもしくは薄くされることによって惹き起こされる。後方に向けられたカメラを介してこの範囲の２度目の撮影が行われるので、好ましいことに、場合によっては有り得る病気または問題範囲をこの２番目の撮影の枠内で識別すことができる。すなわち、腸検査中に２倍に倍増された画像データセットが取得され、各画像データセットは、異なる状態（つまり、一度目はカプセル通過前の状態、二度目はカプセル通過後の状態）で、それにともなう表面変化をもって腸内壁面を表示するので、診断効率を顕著に高めることができる。医師にとっては小腸の著しく改善された根拠のある診断が可能である。

本発明によれば、少なくとも１つのカメラが撮影範囲変更のために運動可能であり、この運動は、内視鏡カプセルが体内にあるかぎり自動的に行なわれ得るか、または内視鏡カプセルによって受信される外側からの外部信号によって制御される。本発明のこの構成は、連続的にまたは任意に少なくとも１つのカメラの撮影範囲を変化させることを可能にする。例えば、自動運転の枠内において、撮影範囲を連続的に揺動させて著しく拡張するために、例えば第１のカメラと一直線にある中央位置を基準にしてカメラを断続的に側方に傾動させる、特に一方側およびこの一方側とは逆方向になる他方側に傾動させることが考え得る。このことは、蠕動によって移動されるカプセルは比較的ゆるやかに移動することから好ましいことである。傾動の代替として、カメラを中央位置を中心にして回転させること、すなわち、撮影範囲を円運動によって変化させることも可能である。両事例はいずれも撮影範囲の著しい拡張を可能にし、このことは、腸壁がカメラ運動に基づいて変化する角度から撮影され、これによって場合によっては壁構造をより良好に識別することができる利点をもたらす。

しかしながら、本発明による内視鏡カプセルは、薬剤カプセルに似た外形を有する内視鏡カプセルの直径よりも大きい直径を有する器官または血管の検査の場合にも一連の利点をもたらす。確かにカメラは、これらの器官または血管よりも細いので器官または血管内をよろめきながら移動するが、しかしながら第２のカメラの使用により異なる注視方向から器官または血管を表示する２倍に倍増された個数の画像が存在する。両カメラにより器官または血管の内壁が同時に撮影されるチャンスが従来の内視鏡カプセルよりも２倍に倍増するので、診断効率は臨床的に利用可能な範囲にある。従って内視鏡カプセルにより従来では診断することができなかったような器官または血管も検査することができる。

形状がほぼ縦長の円筒状であるカプセルの端部範囲に設けられている両カメラは、それらの中心光軸が共通な軸線上にあるように配列されるとよい。すなわち、両カメラは、互いにほぼ一直線上にあるが、それらの撮影方向は互いに逆向きになっている。これの代替として、両光軸が互いに角度を持つように配置することも可能である。例えば、第１のカメラはカプセル長手軸線と一直線になるように向け、第２のカメラはカプセル長手軸線に対して例えば２０〜６０°の角度を有するようにすることができる。

２つのカメラが設けられているので、２つの独立した画像データブロックを伝送しなければならない。このために各カメラには外部の受信器へ画像データを伝送するために独立した送信装置が割り当てられている。これの代替として、両カメラの画像データを伝送する共通な送信装置を用いることも可能である。これは必要な構成部品が少なくなり内視鏡カプセルの寸法を小さくできるという利点を有する。電力消費も少なくなるので、別のエネルギー源（バッテリー等）を設ける必要がない。第２のカメラのために第２の光源を設けることは必ずしも必要ではなく、寧ろ第１のカメラの撮影範囲も第２のカメラの撮影範囲も照明するような構造の光源を配置することで十分である。それにもかかわらず、共通のエネルギー源を介して給電される第２の光源を設けることも勿論可能である。

共通な送信装置の場合、受信側で異なる画像信号を識別することができ、どの信号がどのカメラから到来したのかが一義的に分かることを保証すべきである。このために、本発明による第１の実施態様では、共通な送信装置が両カメラの画像データを交互に送信するために構成されている。すなわち、この場合には断続的な送信動作、つまり時間制御されたデータ伝送が行なわれるので、受信装置は時間制御パターンに基づいて一方のカメラもしくは他方のカメラから提供される画像を一義的に識別することができる。そのほかに又は付加的に、共通な送信装置が両カメラの画像データを異なる周波数で送信するために構成することも考え得る。従って、この場合には、いわばカメラ固有の画像データの周波数コーディングもしくは周波数識別が行なわれる。

本発明の他の有利な実施態様によれば、共通な送信装置が少なくとも一方のカメラの画像データに識別標識を割り付けるか、または一方もしくは両方のカメラ自体が画像データに識別標識を割り付ける。従って、少なくとも一方のカメラのディジタル画像データにディジタル標識が割り付けられ、この標識が伝送された画像データブロックをこのカメラに属するものとして同定し、このことは受信装置によって同様に識別することができ、受信装置は画像データを相応にカメラ固有に処理することができる。この識別標識は、特にカメラの１つまたは複数の予め決められた画像ピクセルの変化によって発生させることができる。例えば、多数（例えば１０個）の予め決められた画像ピクセル信号が、それぞれのピクセルがブラック画素をもたらし、これが受信側で適当な処理ソフトウェアによって検出され、これに関して識別を行なうことができるように変えられ得る。同時に、ピクセル毎に表示された色もしくは色温度が変わるように画像信号に定められた影響を及ぼさせ、従って標識を定められた色変化によって実現することも考え得る。受信装置は、各事例において、特に色変化の事例において、オリジナル情報を得るために、変化させられた信号に基づいて元の信号を復元するために構成されていると望ましい。

標識発生のための他の代替では、カメラまたはそれに付設された透光性カバーに、画像中において認識可能な識別標識が設けられている。これは、画像中において目に見える任意の各マーク、例えば点または十文字等であってよい。

本発明の特別に有利な実施態様では、内視鏡カプセルがこの内視鏡カプセルと協動する外部手段を介して器官または血管の内部において能動的に移動可能である。この手段は、例えば外側から発生された磁界であってよく、この外部磁界がカプセル側の相応の磁石要素と協動する。従って、外部磁界の変化によってカプセルは磁界変化に追従して能動的に器官内で移動することができる。本発明のこの実施態様は、特にカメラの撮影範囲の可能な変化と関連して望ましい。なぜならば、医師はこれによって、内視鏡カプセルを、通過してしまった特定の内壁範囲へ戻し、カメラの適切な調整によって特定の内壁範囲を再度的確に検査することができるからである。

更に、第１のカメラが、撮影範囲が非常に大きな角度を有するように広角レンズを有し、これに対して、第２のカメラが特に検査範囲を大きく拡大して撮影することを可能にする望遠レンズを有するのが望ましい。これも、特に、外部の移動手段を介する内視鏡カプセルの能動的な移動可能性と、特に望遠レンズを有するカメラの撮影範囲の外側から与えられる調整可能性とに関連して特に有利である。これは、本発明に従って、望遠レンズを有するカメラの焦点距離又は両カメラの焦点距離が、内視鏡カプセルによって受信される外部の調整信号を介して可変である場合なおさら価値がある。

本発明の他の利点、特徴および詳細は以下において図面を参照して説明する実施例から明らかにする。
図１は本発明による内視鏡装置の第１実施例の原理図、
図２は本発明による内視鏡装置の第２実施例の原理図である。

図１は、本発明の第１実施例による内視鏡装置１を原理図の形で示す。この内視鏡装置１は、拡大表示され患者によって飲み込まれる内視鏡カプセル２を含み、このカプセル２はこれに付設される外部の、特に患者に保持される受信装置３を備えている。受信装置３は、カプセル側で取得された画像データを受信し、その画像データを処理する。受信装置３は画像を表示するために画像出力用のモニタ４に接続可能である。

断面図で示されている内視鏡カプセル２は円筒状の容器５からなり、この容器５の端部側はそれぞれドーム状の透明カバー６で閉鎖されている。各カバー６の背後には、透光性カバー６を通して直ぐ近くにある検査範囲の画像を撮影するカメラ７ａ，７ｂがある。このために各カメラ７ａ,７ｂにはレンズ８ａ，８ｂが付設されている。例えば、レンズ８ａは広角レンズであるとよく、レンズ８ｂは望遠レンズであるとよい。

更に、各カメラ７ａ，７ｂには別々の送信装置９ａ，９ｂが付設され、これらの送信装置９ａ，９ｂを介して、取得された画像データが患者の身体を通して外部に置かれた受信装置３に与えられる。この受信装置３は例えば身体表面に固定されている。受信装置３は画像データメモリであり、この画像データメモリには、内視鏡カプセルが体内にある時間中、画像データが取得されて記憶される。画像データはその後初めて読出され、結合可能なモニタに表示される。

両送信装置９ａ，９ｂには、例えばバッテリーの形の共通なエネルギー源１０が付設されており、このエネルギー源１０を介してカメラ７ａ，７ｂも給電される。更に、エネルギー源１０を介して光源１１も給電される。この光源１１は特にストロボスコープの類のように短時間閃光を発する光源１１である。最後に、内視鏡カプセル２の動作全体を制御する制御装置１２が設けられている。制御装置１２を介して、光源１１の点灯が駆動され、光源１１を介して閃光が発せられるときちょうど画像を撮影するカメラ７ａ，７ｂの撮影動作も同様に制御される。光源１１は、発生光が両カバー６から出射してそれぞれのカメラ近くの周辺範囲を照明するように配置されている。

図１に示すように、両カメラ７ａ，７ｂは軸線Ａ上に互いに一直線に配置されている。最も簡単な構成では両カメラ７ａ，７ｂは固定状態であり、つまり撮影範囲の調整に関しては可変でない。しかしながら、図１に示された実施例では、カメラ７ｂが、二重矢印Ｂによって示されているように、軸線Ａに沿った向きの中央位置を中心にして両側へ揺動可能である。代替的に、カメラ７ｂは、二重矢印Ｃによって示されているように、この中央位置を中心にして回転可能に支承されていてもよい。カメラ７ｂの運動動作は自動的に行なってもよいが、これを外部の信号を介して引き起こさせることも考え得る。このために、例えば制御装置１２が適当な受信モジュールを有し、この受信モジュールが外部の信号発生手段１３から与えられる信号を受信し、カメラ７ｂの運動動作を起こさせる。

図２は本発明の第２実施例による内視鏡装置１４を示す。この内視鏡装置１４は、同様に内視鏡カプセル１５および外部の受信装置１６を含み、この受信装置１６は場合によってはモニタ１７を付設される。この場合にもカプセル１５は、付設のレンズ１９ａ，１９ｂおよびカバー２０をそれぞれ備えた２つのカメラ１８ａ，１８ｂを有する。容器２１内に配置された図１から既知の構成部品、すなわち電源２２、光源２３並びに制御装置２４のほかに、両カメラ１８ａ，１８ｂの画像信号を伝送するために構成されている共通の送信装置２５が設けられている。伝送された画像データパケットがカメラ１８ａから到来したのか、それともカメラ１８ｂから到来したのかを受信側で識別できるようにするために、もしくは後における画像処理の枠内において一方もしくは他方のカメラから到来したデータブロックを互いに共通に処理するために、送信装置２５を介して送信動作を例えば時間制御すること、従って送信動作を断続的に行なわせることができる。すなわち、閃光の開始および画像の撮影の後に、先ず例えばカメラ１８ａの画像データの伝送が行なわれ、その後初めて時間遅れでカメラ１８ｂの画像データの伝送が行なわれる。この代替として、送信装置２５が画像データを異なる周波数で伝送するか、またはそれぞれの画像データにカメラ固有の標識等を割り付けることが考えられ得る。そのほかに、図１に示すように、透光性カバー６に標識２６を設け、この標識２６がカメラの画像中において見え、後の画像処理の枠内において標識２６に基づいて識別を行なうことができるようにすることも勿論考えられ得る。この場合に、例えば適当な処理ソフトウェアが撮影された画像データセット内の標識を自動的に検出し、画像データを相応に割り付けすることができる。そのほかに、勿論、カメラ側から、または送信装置側から、異なる画像ピクセルの信号が、このために標識を発生させるべく的確に影響を及ぼされるようにすることも考えられ得る。

更に、図２に示すように、この場合にも外部の調整手段２７を介するカメラ１８ｂの揺動または回転を、これが自動的に行なわれない場合に行なわせることができる。

更に、図２の内視鏡カプセル１５はカプセル側に組み込まれた磁石２８を備え、この磁石２８を介して器官または血管の内部での内視鏡カプセル１５の能動的移動が可能である。このために、適切な外部手段２９を介して外部磁界が発生される（小さな座標系ｘ，ｙ，ｚによって示されている）。この外部磁界は組込み磁石２８と協動する。ここで外部磁界を変化させると、内視鏡カプセル１５を磁界に追従させて、能動的に器官または血管内で移動させることができる。これは、例えば内視鏡カプセル１５を既に通過した個所に引き戻して、その個所を、カメラ１８ｂの運動可能性と連係させて、より精密に検査することを可能にする。レンズ１９ｂは望遠レンズであるので、検査範囲に的確に到着し拡大表示で正確に観察することができる。これは、勿論、内視鏡カプセルが関心検査範囲にある間の時間中に供給画像の連続的な観察が行なわれ、遅滞なく対応することができる場合のみ可能である。

本発明による内視鏡装置の第１実施例の原理図 本発明による内視鏡装置の第２実施例の原理図

符号の説明

１ 内視鏡装置
２ 内視鏡カプセル
３ 受信装置
４ モニタ
５ 容器
６ カバー
７ａ カメラ
７ｂ カメラ
８ａ レンズ
８ｂ レンズ
９ａ 送信装置
９ｂ 送信装置
１０ エネルギー源
１１ 光源
１２ 制御装置
１３ 信号発生手段
１４ 内視鏡装置
１５ 内視鏡カプセル
１６ 受信装置
１７ モニタ
１８ａ カメラ
１８ｂ カメラ
１９ａ レンズ
１９ｂ レンズ
２０ カバー
２１ 容器
２２ 電源
２３ 光源
２４ 制御装置
２５ 送信装置
２６ 標識
２７ 調整手段
２８ 磁石
２９ 外部手段
Ａ 軸線
Ｂ 二重矢印
Ｃ 二重矢印

Claims (14)

1. 人間または動物の体内の器官または血管の内部から無線で外部の受信装置に伝送可能な画像を撮影するための内視鏡カプセルを含み、両端にそれぞれ異なる撮影方向からの独立した画像を供給するカメラが設けられている内視鏡装置において、少なくとも１つのカメラ（７ｂ，１８ｂ）が、撮影範囲を変化させるために、当該カメラの中央位置を中心にして側方に傾動可能であるかまたは中央位置を中心にして回転運動を行なうことを特徴とする内視鏡装置。
2. 両カメラ（７ａ，７ｂ，１８ａ，１８ｂ）の中心光軸が共通な軸線（Ａ）上にあるかまたは或る角度をなしていることを特徴とする請求項１記載の内視鏡装置。
3. 運動は自動的に制御されるか、または内視鏡カプセル（２，１５）によって受信可能な外部信号によって制御されることを特徴とする請求項１又は２記載の内視鏡装置。
4. 各カメラ（７ａ，７ｂ）に、受信装置（３）へ画像データを伝送するための別々の送信装置（９ａ，９ｂ）が付設されていることを特徴とする請求項１乃至３の１つに記載の内視鏡装置。
5. 両カメラ（１８ａ，１８ｂ）に、画像データを伝送するための共通な送信装置（２５）が付設されていることを特徴とする請求項１乃至４の１つに記載の内視鏡装置。
6. 共通な送信装置（２５）は、両カメラ（１８ａ，１８ｂ）の画像データを交互に送信するために構成されていることを特徴とする請求項５記載の内視鏡装置。
7. 共通な送信装置（２５）は、両カメラ（１８ａ，１８ｂ）の画像データを異なる周波数で送信するために構成されていることを特徴とする請求項５又は６記載の内視鏡装置。
8. 共通な送信装置（２５）が少なくとも一方のカメラ（１８ａ，１８ｂ）の画像データに識別標識を割り付けるか、または一方もしくは両方のカメラ（１８ａ，１８ｂ）自体が画像データに識別標識を割り付けることを特徴とする請求項５乃至７の１つに記載の内視鏡装置。
9. 送信装置（２５）またはカメラ（１８ａ，１８ｂ）は標識として１つまたは複数の予め決められた画像ピクセルの信号を変化させることを特徴とする請求項８記載の内視鏡装置。
10. 受信装置（３，１６）は、変化させられた信号に基づいて元の信号を復元することを特徴とする請求項９記載の内視鏡装置。
11. カメラまたはカメラに付設されている透光性カバー（６）に、画像中で認識可能な識別標識が設けられていることを特徴とする請求項１乃至１０の１つに記載の内視鏡装置。
12. 内視鏡カプセル（１５）は、この内視鏡カプセル（１５）と協動する外部手段（２９）を介して器官または血管の内部で能動的に移動可能であることを特徴とする請求項１乃至１１の１つに記載の内視鏡装置。
13. 一方のカメラ（７ａ，１８ａ）は広角レンズ（８ａ，１９ａ）を有し、他方のカメラ（７ｂ，１８ｂ）は望遠レンズ（８ｂ，１９ｂ）を有することを特徴とする請求項１乃至１２の１つに記載の内視鏡装置。
14. 望遠レンズ（８ｂ，１９ｂ）を有するカメラ（７ｂ，１８ｂ）の焦点距離が内視鏡カプセルによって受信可能な外部の調整信号によって可変であることを特徴とする請求項１乃至１３の１つに記載の内視鏡装置。

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