JP6637609B2 - 超音波内視鏡および超音波内視鏡システム - Google Patents
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Description
本発明は、超音波を観測対象へ出射するとともに、観測対象で反射された超音波エコーを受信してエコー信号に変換して出力するラジアル型の超音波振動子と、被検体内を観察する光学系とを備えた超音波内視鏡および超音波内視鏡システムに関する。
観測対象である生体組織または材料の特性を観測するために、超音波を適用することがある。具体的には、超音波観測装置が、超音波を送受信する超音波振動子から受信した超音波エコーに対して所定の信号処理を施すことにより、観測対象の特性に関する情報を取得することができる。
超音波振動子は、電気的なパルス信号を超音波パルス（音響パルス）に変換して観測対象へ照射するとともに、観測対象で反射された超音波エコーを電気的なエコー信号に変換して出力する複数の圧電素子を備える。例えば、複数の圧電素子を所定の方向に沿って並べて、送受信にかかわる素子を電子的に切り替えたり、各素子の送受信に遅延をかけたりすることで、観測対象から超音波エコーを取得する。
超音波振動子は、コンベックス型、リニア型、ラジアル型等、超音波ビームの送受信方向が異なる複数のタイプが知られている。このうち、ラジアル型の超音波振動子は、複数の圧電素子が、所定の軸のまわりに周回して配列され、超音波ビームをこの軸と直交する径方向に出射する。例えば、特許文献１，２には、ラジアル型の超音波振動子と、被検体内を観察するための前方視光学系とを有する挿入部を備えた超音波内視鏡が開示されている。特許文献１，２が開示する超音波内視鏡は、ラジアル型の超音波振動子の走査面が挿入部の長手方向と直交し、前方視光学系の光軸が挿入部の長手方向と平行になっている。
特許文献１，２が開示する超音波内視鏡は、ラジアル型の超音波振動子の走査面と、前方視光学系の視野とが異なっており、前方視光学系の視野内において超音波振動子の走査領域を観察することができなかった。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、ラジアル型の超音波振動子による超音波の照射領域を内視鏡画像により観察することができる超音波内視鏡および超音波内視鏡システムを提供することを目的とする。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る超音波内視鏡は、被検体内に挿入され、光学的な被写体画像を取得可能であるとともに、超音波を送受信可能な挿入部を備えた超音波内視鏡であって、前記超音波を前記挿入部の長手方向と垂直な方向に照射して、該長手方向と平行な軸の周方向に走査する超音波振動子と、前記挿入部の長手方向の先端に設けられ、該長手方向の先端より前方視野からの観察光が入射する前方視野光学部と、前記挿入部の長手方向の先端側に設けられ、該長手方向と垂直な方向の視野であって、前記超音波振動子の走査面の一部を視野に含む側方視野からの観察光が入射する側方視野光学部と、を備えることを特徴とする。
また、本発明に係る超音波内視鏡は、上記発明において、前記側方視野光学部の視野は、前記超音波振動子から照射される前記超音波の焦点位置を含むことを特徴とする。
また、本発明に係る超音波内視鏡は、上記発明において、前記前方視野光学部と前記側方視野光学部とは、一つの光学系により構成されていることを特徴とする。
また、本発明に係る超音波内視鏡は、上記発明において、前記側方視野光学部は、前記前方視野光学部よりも前記長手方向の基端側に位置することを特徴とする。
また、本発明に係る超音波内視鏡は、上記発明において、前記超音波振動子の先端に連なり、前記側方視野光学部を保持する基部、をさらに備え、前記側方視野光学部は、前記長手方向と平行な軸のまわりの全周にわたる視野を有し、前記基部の前記長手方向の先端には、前記長手方向に対して傾斜する傾斜面が形成されていることを特徴とする。
また、本発明に係る超音波内視鏡は、上記発明において、前記超音波振動子は、外表面において、前記長手方向の中央部が、該長手方向の両端部と比して前記長手方向と垂直な方向に突出している、または凹んでいることを特徴とする。
また、本発明に係る超音波内視鏡は、上記発明において、前記超音波振動子の前記長手方向の先端側に設けられ、超音波媒体を充填可能なバルーンの一端が取り付けられる溝形状をなす第１係止部を有する第１構成部材と、前記超音波振動子の前記長手方向の基端側に設けられ、前記バルーンの他端が取り付けられる溝形状をなす第２係止部を有する第２構成部材と、をさらに備えることを特徴とする。
また、本発明に係る超音波内視鏡は、上記発明において、前記超音波振動子の前記長手方向の先端側に設けられ、一部が前記超音波振動子の内部に挿通されており、前記前方視野光学部を保持する構成部材、をさらに備え、前記構成部材は、絶縁性の材料により形成されていることを特徴とする。
また、本発明に係る超音波内視鏡は、上記発明において、前記超音波振動子の前記長手方向の先端側に設けられ、前記前方視野光学部を保持する構成部材、をさらに備え、前記前方視野光学部と前記構成部材とは、前記長手方向と平行な軸のまわりの周方向の位置が位置決めされていることを特徴とする。
また、本発明に係る超音波内視鏡は、上記発明において、前記第１構成部材よりも先端側に設けられ、前記前方視野光学部を保持する第３構成部材、をさらに備え、前記第１構成部材と前記第３構成部材とは、前記超音波振動子に対して位置決めされていることを特徴とする。
また、本発明に係る超音波内視鏡システムは、上記発明に係る超音波内視鏡と、前記前方視野光学部および前記側方視野光学部に入射した観察光に基づく内視鏡画像を生成する内視鏡観察装置と、前記超音波振動子が受信した超音波に基づく超音波画像を生成する超音波観測装置と、を備えることを特徴とする。
また、本発明に係る超音波内視鏡システムは、上記発明において、前記内視鏡画像および前記超音波画像を表示可能な表示装置、をさらに備えることを特徴とする。
また、本発明に係る超音波内視鏡システムは、上記発明において、前記内視鏡観察装置は、前記側方視野光学部による画像の一部を非表示とした前記内視鏡画像を生成することを特徴とする。
また、本発明に係る超音波内視鏡システムは、上記発明において、前記超音波振動子は、前記内視鏡画像に応じた走査面を走査することを特徴とする。
また、本発明に係る超音波内視鏡システムは、上記発明において、前記内視鏡観察装置は、前記超音波観測装置による前記超音波画像の回転に応じて前記内視鏡画像を回転させることを特徴とする。
また、本発明に係る超音波内視鏡システムは、上記発明において、前記超音波観測装置は、前記内視鏡画像の選択位置に応じて前記超音波画像を回転させることを特徴とする。
本発明によれば、ラジアル型の超音波振動子による超音波の照射領域を内視鏡画像により観察することができるという効果を奏する。
以下に、図面を参照して、本発明を実施するための形態（以下、実施の形態）について説明する。なお、以下に説明する実施の形態によって本発明が限定されるものではない。さらに、図面の記載において、同一の部分には同一の符号を付している。
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る内視鏡システムを模式的に示す図である。内視鏡システム１は、超音波内視鏡を用いて人等の被検体内の超音波診断を行うシステムである。この内視鏡システム１は、図１に示すように、超音波内視鏡２と、超音波観測装置３と、内視鏡観察装置４と、表示装置５と、光源装置６とを備える。
図１は、本発明の実施の形態１に係る内視鏡システムを模式的に示す図である。内視鏡システム１は、超音波内視鏡を用いて人等の被検体内の超音波診断を行うシステムである。この内視鏡システム１は、図１に示すように、超音波内視鏡２と、超音波観測装置３と、内視鏡観察装置４と、表示装置５と、光源装置６とを備える。
超音波内視鏡２は、レンズ等で構成される観察光学系及び撮像素子を有する内視鏡観察部に超音波プローブを組み合わせたものであり、内視鏡観察機能及び超音波観測機能を有する。超音波内視鏡２は、その先端部に、超音波観測装置３から受信した電気的なパルス信号を超音波パルス（音響パルス）に変換して被検体へ照射するとともに、被検体で反射された超音波エコーを電圧変化で表現する電気的なエコー信号に変換して出力する超音波振動子を有する。超音波振動子の構成については、後述する。
超音波内視鏡２は、撮像光学系および撮像素子を有しており、被検体の消化管（食道、胃、十二指腸、大腸）、または呼吸器（気管・気管支）へ挿入され、消化管や、呼吸器の撮像を行うことが可能である。また、その周囲臓器（膵臓、胆嚢、胆管、胆道、リンパ節、縦隔臓器、血管等）を、超音波を用いて撮像することが可能である。また、超音波内視鏡２は、光学撮像時に被検体へ照射する照明光を導くライトガイドを有する。このライトガイドは、先端部が超音波内視鏡２の被検体への挿入部の先端まで達している一方、基端部が照明光を発生する光源装置６に接続されている。
超音波内視鏡２は、図１に示すように、挿入部２１と、操作部２２と、ユニバーサルケーブル２３と、コネクタ２４とを備える。挿入部２１は、被検体内に挿入される部分である。この挿入部２１は、図１に示すように、先端側に設けられる超音波振動子１０を有する硬性部材２１１と、硬性部材２１１の基端側に連結され湾曲可能とする湾曲部２１２と、湾曲部２１２の基端側に連結され可撓性を有する可撓管部２１３とを備える。ここで、挿入部２１の内部には、具体的な図示は省略したが、光源装置６から供給された照明光を伝送するライトガイド、各種信号を伝送する複数の信号ケーブルが引き回されているとともに、処置具を挿通するための処置具用挿通路が形成されている。
図２は、本実施の形態１に係る超音波内視鏡の挿入部の先端構成を模式的に示す斜視図であって、硬性部材２１１の構成を示す図である。図３は、本発明の実施の形態１に係る超音波内視鏡の挿入部の先端構成を模式的に示す側面図であって、硬性部材２１１の構成を示す図である。図４は、図３の矢視Ａからみた平面図である。
硬性部材２１１は、上述した超音波振動子１０と、超音波振動子１０の先端側に設けられ、被検体内の画像を生成するための観察光が入射する観察部１１と、を有する。また、硬性部材２１１には、超音波媒体を充填可能なバルーンＢの一端および他端を係止可能なバルーン係止部２１１ａ，２１１ｂが、超音波振動子１０に対して先端側と基端側にそれぞれ形成されている。
超音波振動子１０は、超音波の照射位置を挿入部２１の長手方向（例えば中心軸ＮI方向）と平行な軸のまわりに、長手方向と垂直な方向に超音波を照射して走査するラジアル振動子である。超音波振動子１０は、複数の圧電素子が周方向に配列され、送受信にかかわる圧電素子を電子的に切り替えたり、各圧電素子の送受信に遅延をかけたりすることで、電子的に走査させる。超音波振動子１０は、パルス信号の入力によって圧電素子が振動することで観測対象に超音波を照射する。また、観測対象から反射された超音波が圧電素子に伝えられる。伝達された超音波により圧電素子が振動し、圧電素子が該振動を電気的なエコー信号に変換して、エコー信号として図示しない配線を介して超音波観測装置３に出力する。
超音波振動子１０は、各圧電素子を順次振動させて、周方向に順次超音波を照射し、観測対象で反射した超音波エコーを受信する。すなわち、超音波振動子１０は、当該超音波振動子１０のまわりの円環状の走査面ＰUの断面像を形成する超音波エコーを受信する。また、超音波振動子１０は、外表面において、挿入部２１の長手方向に沿った当該超音波振動子１０の中央部が、該長手方向の両端部と比して長手方向と垂直な方向に突出している。超音波振動子１０は、例えば音響レンズが外表面をなしている。音響レンズは、中央部に向けて凸状をなして超音波を絞る機能を有し、圧電素子が送信した超音波を外部に出射する、または外部からの超音波エコーを取り込む。なお、本実施の形態１では、超音波振動子１０が凸状をなしているものとして説明するが、凹状をなすものであってもよい。
観察部１１は、超音波振動子１０の先端に連なる基部１１１と、被検体内の画像を生成するための観察光が入射する観察光学系１１２と、を有する。
基部１１１は、先端で観察光学系１１２を保持する保持部１１３を有する。また、基部１１１には、挿入部２１内に形成された処置具用挿通路に連通し、挿入部２１の先端から処置具を突出させたり、被検体内の液体または気体などの流体を吸引したりする処置具チャンネル１１４と、先端にノズルが配置され被検体内に液体または気体などの流体を送り込む送気送水管路１１５と、照明光を導光するライトガイドの先端や照明レンズが配置される照明口１１６，１１７とが形成されている。
図５は、本発明の実施の形態１に係る超音波内視鏡の挿入部が備える観察光学系の構成を模式的に示す図である。観察光学系１１２は、光透過性を有する材料を用いて形成され、中心軸ＮC方向に沿って段付き形状をなして延びる。具体的に、観察光学系１１２は、円柱状をなす前方視野光学部１１２ａと、中心軸ＮCと直交する方向の最小径が、前方視野光学部１１２ａの径よりも大きい側方視野光学部１１２ｂとを有する。前方視野光学部１１２ａは、中心軸ＮCと交差する面であって、前方視野範囲ＲF（図３参照）の観察光（例えば光線群Ｌ1）が入射する前方視野入射面Ｓ1を有する。側方視野光学部１１２ｂは、中心軸ＮCと直交する方向の軸と交差する面であって、側方視野範囲ＲS（図３参照）の観察光（例えば光線群Ｌ2）が入射する側方視野入射面Ｓ2を有する。また、観察光学系１１２の内部には、前方視野入射面Ｓ1および側方視野入射面Ｓ2からそれぞれ入射した観察光を屈折させて集光する集光面Ｓ3が形成されている。側方視野入射面Ｓ2から入射した観察光は、前方視野入射面Ｓ1の裏面で反射して、集光面Ｓ3に入射する。集光面Ｓ3によって集光された観察光は、リレーレンズ等を介して導光され、被写体像の結像位置に配置されるイメージセンサ２１４ａに入射する。イメージセンサ２１４ａは、例えば、図３に示すように、後述する環状部材２１４の内部に設けられている。
側方視野範囲ＲSは、超音波振動子１０の走査面ＰUの一部を含んでいる（例えば、図３に示す領域ＲP）。この際、側方視野範囲ＲSが、超音波振動子１０が送信する超音波の焦点位置を含んでいることが好ましい。
また、基部１１１には、保持部１１３の形成領域と異なる領域において、挿入部２１の先端側から基端側に向けて傾斜した傾斜面１１１ａが形成されている。この傾斜面１１１ａにより、基部１１１と側方視野範囲ＲSとが非干渉となっている。
イメージセンサ２１４ａは、例えばＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサや、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサを用いて実現される。イメージセンサ２１４ａは、受光した観察光を光電変換して電気信号を生成し、ユニバーサルコード２３、コネクタ２４および後述するビデオケーブル４１を介して内視鏡観察装置４に入力する。なお、本実施の形態１では、前方視野入射面Ｓ1を通過して結像された観察光と、側方視野入射面Ｓ2を通過して結像された観察光とは、一つの（同一の）イメージセンサ２１４ａの異なる領域に入射するものとして説明する。
本実施の形態１では、バルーン係止部２１１ａが基部１１１に設けられ、バルーン係止部２１１ｂが、硬性部材２１１において超音波振動子１０よりも基端側に設けられる硬性の環状部材２１４に設けられている。環状部材２１４は、超音波振動子１０から延出するケーブルや、イメージセンサ２１４ａから延出するケーブルなどを挿通可能な筒状をなしている。また、環状部材２１４には、バルーン係止部２１１ａ，２１１ｂに取り付けられたバルーンに空気を送り込むバルーン管路２１１ｃが形成されている。基部１１１や環状部材２１４は、絶縁性の材料を用いて形成されていることが好ましい。本実施の形態１では、基部１１１が第１構成部材に相当し、環状部材２１４が第２構成部材に相当する。なお、バルーン管路２１１ｃは、外部と連通する開口が環状部材２１４に表面に形成されているものとして説明するが、バルーン係止部２１１ａとバルーン係止部２１１ｂとの間に開口が形成されていればよい。なお、基部１１１および環状部材２１４は、別体であってもよいし、超音波振動子１０を介して一体的に形成されてもよい。
図１に戻り、操作部２２は、挿入部２１の基端側に連結され、医師等からの各種操作を受け付ける部分である。この操作部２２は、図１に示すように、湾曲部２１２を湾曲操作するための湾曲ノブ２２１と、各種操作を行うための複数の操作部材２２２とを備える。また、操作部２２には、処置具用挿通路に連通し、当該処置具用挿通路に処置具を挿通するための処置具挿入口２２３が形成されている。
ユニバーサルケーブル２３は、操作部２２から延在し、各種信号を伝送する複数の信号ケーブル、および光源装置６から供給された照明光を伝送する光ファイバ等が配設されたケーブルである。
コネクタ２４は、ユニバーサルケーブル２３の先端に設けられている。そして、コネクタ２４は、超音波ケーブル３１、ビデオケーブル４１、および光源装置６がそれぞれ接続される第１〜第３コネクタ部２４１〜２４３を備える。
超音波観測装置３は、超音波ケーブル３１（図１参照）を介して超音波内視鏡２に電気的に接続し、超音波ケーブル３１を介して超音波内視鏡２にパルス信号を出力するとともに超音波内視鏡２からエコー信号を入力する。そして、超音波観測装置３は、当該エコー信号に所定の処理を施して超音波画像を生成する。
内視鏡観察装置４は、ビデオケーブル４１（図１参照）を介して超音波内視鏡２に電気的に接続し、ビデオケーブル４１を介して超音波内視鏡２からの画像信号を入力する。そして、内視鏡観察装置４は、当該画像信号に所定の処理を施して内視鏡画像を生成する。
表示装置５は、液晶または有機ＥＬ（Electro Luminescence）などを用いて構成され、超音波観測装置３にて生成された超音波画像や、内視鏡観察装置４にて生成された内視鏡画像等を表示する。
図６は、本発明の実施の形態１に係る内視鏡システムの表示装置が表示する画像の一例を説明する図である。図６は、内視鏡観察装置４が生成した、観察光学系１１２が取得した観察光による画像Ｗ1を示している。画像Ｗ1には、前方視野入射面Ｓ1を通過して結像された観察光による前方視野画像ＩF１と、側方視野入射面Ｓ2を通過して結像された観察光による側方視野画像ＩS１とを含んでいる。画像Ｗ1では、前方視野画像ＩF１および側方視野画像ＩS１に対してそれぞれマスク処理等の画像処理が施されており、外縁が円をなす前方視野画像ＩF１の外周に、円環状をなす側方視野画像ＩS１が配置されている。また、側方視野範囲ＲSが超音波振動子１０の走査面ＰUの一部を含んでいるため、側方視野画像ＩS１から超音波振動子１０の走査位置を確認することができる。
また、超音波振動子１０により得られた超音波画像において、注目領域が所望の位置となるように回転させた場合に、観察光学系１１２により得られた画像を、超音波画像の移動に追従して回転させるようにしてもよい。図７，８は、本発明の実施の形態１に係る内視鏡システムの表示装置が表示する画像の一例を説明する図である。図７に示す画像Ｗ2は、前方視野画像ＩF１および側方視野画像ＩS２を有する内視鏡画像Ｗ21と、超音波振動子１０により得られた超音波画像Ｗ22とを含んでいる。このように内視鏡画像Ｗ21と超音波画像Ｗ22とが表示装置５に表示されている場合に、ユーザの操作によって超音波画像Ｗ22中の注目領域Ｑが画像の下方に位置するように回転した場合、この回転に追従して側方視野画像ＩS２を回転させる。この結果、超音波画像Ｗ22および側方視野画像ＩS２に写り込んでいる注目領域Ｑ（図７参照）が、画像Ｗ3の内視鏡画像Ｗ31および超音波画像Ｗ32のように、画像の下方に移動する（図８参照）。この際、前方視野画像ＩF１も同様に回転している。また、この場合、超音波画像Ｗ22は超音波観測装置３の制御のもとで表示、回転制御されており、前方視野画像ＩF１および側方視野画像ＩS２は、内視鏡観察装置４の制御のもとで表示、回転制御されている。超音波観測装置３と内視鏡観察装置４とは、互いに同期をとって表示画像の制御を行う。
図１に戻り、光源装置６は、照明光を超音波内視鏡２に供給する。
以上説明した本実施の形態１によれば、前方視野範囲ＲFの観察光と、側方視野範囲ＲSの観察光とが入射する観察光学系１１２において、側方視野範囲ＲSが超音波振動子１０の走査面ＰUの一部を含むようにしたので、側方視野範囲ＲSの表示画像（側方視野画像ＩS１）において超音波振動子１０の走査位置を確認することが可能となり、ラジアル型の超音波振動子による超音波の照射領域を内視鏡画像により観察することができる。これにより、被検体内において狙った位置に確実に超音波を照射することができる。
また、上述した実施の形態１によれば、観察光学系１１２に入射した前方視野範囲ＲFの観察光と、側方視野範囲ＲSの観察光とを一つのイメージセンサにより受光して信号処理を行うようにしたので、超音波内視鏡２の挿入部２１や、内部に設けられる処理回路、コネクタ２４を小型化することが可能となる。また、一つのイメージセンサからの信号に対して信号処理を行うため、簡易に二つの画像（前方視野画像ＩF１および側方視野画像ＩS１）を生成することができる。
なお、上述した実施の形態１では、前方視野入射面Ｓ1を通過して結像された観察光と、側方視野入射面Ｓ2を通過して結像された観察光とは、同じイメージセンサ２１４ａの異なる領域に入射するものとして説明したが、異なるイメージセンサにそれぞれ入射するものであってもよい。また、結像された観察光を光ファイバ等により導光し、操作部２２に設けたイメージセンサに入射させるようにしてもよい。
また、上述した実施の形態１では、観察光学系１１２が、自身の光軸が挿入部２１の中心軸からオフセットされて設けられるものとして説明したが、光軸を挿入部２１の中心軸と一致するように設けてもよい。この場合、傾斜面１１１ａは、側方視野光学部１１２ｂの視野範囲に合わせて、基部１１１の外縁側の全周にわたって形成される。
また、上述した実施の形態１では、超音波画像の回転に応じて側方視野画像ＩS２を回転させる例を説明したが、側方視野画像ＩS２において選択された位置が画像Ｗ3の上方に位置するように回転させ、この回転に応じて超音波画像を回転させるようにしてもよい。すなわち、この場合は内視鏡画像の選択位置に応じて超音波画像を回転させる。
また、上述した実施の形態１では、図７に示す画像Ｗ2のように、内視鏡画像Ｗ21と超音波画像Ｗ22とが同一の大きさで表示されているものとして説明したが、一方を他方に対して大きく表示するようにしてもよい。前方視野画像ＩF１の視点方向と超音波画像Ｗ22の視点方向とが逆になっている場合は、受信したエコー信号から生成される画像を反転させて超音波画像Ｗ22を生成することが好ましい。また、内視鏡画像Ｗ21と超音波画像Ｗ22とは、同じ時刻で取得した画像を同時に表示するようにしてもよいし、異なるタイミングで表示するようにしてもよい。
（実施の形態１の変形例１）
図９は、本発明の実施の形態１の変形例１に係る超音波内視鏡の挿入部の先端構成を模式的に示す側面図である。上述した実施の形態１では、基部１１１に傾斜面１１１ａを形成し、基部１１１と側方視野範囲ＲSとを非干渉として側方視野範囲ＲSの画像を生成する例を説明したが、本変形例１では、基部１１４と側方視野範囲ＲSとが干渉する。本変形例１にかかる硬性部材２１１Ａは、観察部１１に代えて観察部１１Ａを備える。
図９は、本発明の実施の形態１の変形例１に係る超音波内視鏡の挿入部の先端構成を模式的に示す側面図である。上述した実施の形態１では、基部１１１に傾斜面１１１ａを形成し、基部１１１と側方視野範囲ＲSとを非干渉として側方視野範囲ＲSの画像を生成する例を説明したが、本変形例１では、基部１１４と側方視野範囲ＲSとが干渉する。本変形例１にかかる硬性部材２１１Ａは、観察部１１に代えて観察部１１Ａを備える。
観察部１１Ａは、超音波振動子１０に連なる円柱状の基部１１４と、上述した観察光学系１１２および保持部１１３と、を有する。基部１１４は、上述した基部１１１に対して傾斜面１１１ａが形成されていない構成となっている。
本変形例１では、基部１１４に傾斜面１１１ａが形成されていないため、基部１１４と側方視野範囲ＲSとが干渉してしまう。このため、側方視野範囲ＲSにおける観察光の一部がけられてしまう。
本変形例１では、内視鏡観察装置４が、観察光がけられてしまう領域の画像をマスクした側方視野画像を生成する。図１０は、本発明の実施の形態１の変形例１に係る内視鏡システムの表示装置が表示する画像の一例を説明する図である。図１０は、内視鏡観察装置４が生成した、観察光学系１１２が取得した観察光による画像Ｗ4を示している。画像Ｗ4には、前方視野入射面Ｓ1を通過して結像された観察光による前方視野画像ＩF２と、側方視野入射面Ｓ2を通過して結像された観察光による側方視野画像であって、観察光がけられる領域をマスクした側方視野画像ＩS３とを含んでいる。
図１０に示すように、側方視野入射面Ｓ2の一部を非表示として側方視野画像ＩS３を生成することにより、上述した画像Ｗ1と比して、前方視野画像ＩF２と側方視野画像ＩS３とを大きく表示することができる。
なお、本変形例１では、観察光がけられる領域をマスクした側方視野画像ＩS３を生成するものとして説明したが、観察光がけられる領域をマスクせずに、硬性部材２１１Ａの一部が写り込んだ側方視野画像を生成するようにしてもよい。また、超音波振動子１０の走査面ＰUにおいて、生成された側方視野画像に対応させて走査を行うようにしてもよい。すなわち、超音波振動子１０は、走査面において、内視鏡画像に応じた領域、具体的には側方視野画像のマスク領域に対応する領域を除いた領域を走査するようにしてもよい。
（実施の形態１の変形例２）
図１１は、本発明の実施の形態１の変形例２に係る超音波内視鏡の挿入部の先端構成を模式的に示す側面図である。本変形例２では、上述した硬性部材２１１の側面に照明光を出射する光源部を設ける。図１１に示す硬性部材２１１Ｂは、上述した超音波振動子１０および観察部１１に加え、四つの光源部（図１１では光源部Ｌe１〜Ｌe３のみを図示している）を備える。
図１１は、本発明の実施の形態１の変形例２に係る超音波内視鏡の挿入部の先端構成を模式的に示す側面図である。本変形例２では、上述した硬性部材２１１の側面に照明光を出射する光源部を設ける。図１１に示す硬性部材２１１Ｂは、上述した超音波振動子１０および観察部１１に加え、四つの光源部（図１１では光源部Ｌe１〜Ｌe３のみを図示している）を備える。
四つの光源部は、環状部材２１４において硬性部材２１１Ｂの周方向に沿って等間隔に配置されている。また、四つの光源部は、挿入部２１の長手方向に対して、バルーン係止部２１１ｂよりも基端側に設けられている。四つの光源部は、挿入部２１の長手方向と直交する方向に照明光を出射する。これにより、側方視野範囲ＲSの被写体が照明される。各光源部は、例えばＬＥＤ（Light Emitting Diode）を用いて構成される。なお、本変形例２では、四つの光源部を有するものとして説明したが、側方視野範囲ＲSの被写体を照明することができれば、四つに限らない。
本変形例２によれば、四つの光源部（例えば光源部Ｌe１〜Ｌe３）によって側方視野範囲ＲSの被写体を照明するようにしたので、上述した実施の形態１の構成と比して、明るさの明るい側方視野画像を得ることができる。
（実施の形態２）
図１２は、本発明の実施の形態２に係る超音波内視鏡の挿入部の先端構成を模式的に示す側面図である。図１３は、図１２の矢視Ｂからみた平面図である。上述した実施の形態１では、硬性部材２１１の先端に側方視野光学部１１２ｂが設けられる例を説明したが、本実施の形態２では、硬性部材の基端側に側方視野光学部が設けられる。
図１２は、本発明の実施の形態２に係る超音波内視鏡の挿入部の先端構成を模式的に示す側面図である。図１３は、図１２の矢視Ｂからみた平面図である。上述した実施の形態１では、硬性部材２１１の先端に側方視野光学部１１２ｂが設けられる例を説明したが、本実施の形態２では、硬性部材の基端側に側方視野光学部が設けられる。
図１２に示す硬性部材２１１Ｃは、上述した超音波振動子１０と、超音波振動子１０の先端側に設けられ、被検体内の前方視野画像を生成するための観察光が入射する第１観察部１２と、超音波振動子１０の基端側に設けられ、被検体内の側方視野画像を生成するための観察光が入射する第２観察部１３と、を有する。また、硬性部材２１１Ｃには、バルーンを係止可能なバルーン係止部２１１ａ，２１１ｂが、超音波振動子１０を介して対向する位置に形成されている。また、第１観察部１２と超音波振動子１０とは、マーカによる位置決めや、凸と凹との嵌合による位置決めなど、公知の位置決め方法によって位置決めされている。
本実施の形態２では、バルーン係止部２１１ａが第１観察部１２に設けられ、バルーン係止部２１１ｂが、第２観察部１３に設けられている。第２観察部１３は、上述した環状部材２１４のような、超音波振動子１０から延出するケーブルや、第１観察部１２から入射した観察光をリレーする光学系またはファイバなどを挿通可能であり、上述したイメージセンサ２１４ａを保持可能な筒状をなしている。また、第２観察部１３には、バルーン係止部２１１ａ，２１１ｂに取り付けられたバルーンに空気を送り込むバルーン管路２１１ｃが形成されている。第１観察部１２や第２観察部１３は、絶縁性の材料を用いて形成されていることが好ましい。また、第１観察部１２と第２観察部１３とは、マーカによる位置決めなどの公知の位置決め方法によって位置決めされている。本実施の形態２では、第１観察部１２が第１構成部材または構成部材に相当し、第２観察部１３が第２構成部材に相当する。
第１観察部１２は、一つまたは複数のレンズ等を用いて構成され、被検体内の前方視野画像を生成するための観察光が入射する前方視野光学部１２１を有する。また、図１３に示すように、第１観察部１２には、挿入部２１内に形成された処置具用挿通路に連通し、挿入部２１の先端から処置具を突出させたり、被検体内の液体または気体などの流体を吸引したりする処置具チャンネル１１４と、先端にノズルが配置され被検体内に液体または気体などの流体を送り込む送気送水管路１１５と、照明光を導光するライトガイドの先端や照明レンズが配置される照明口１１６，１１７とを有する。前方視野光学部１２１は、挿入部２１の長手方向（例えば図１２の軸ＮI方向）と平行な光軸を有し、前方視野範囲ＲFの観察光が入射する。
第１観察部１２は、例えば金属材料を用いて形成されており、一部が超音波振動子１０の内部に挿通されている。第１観察部１２と超音波振動子１０とは、絶縁されている。なお、第１観察部１２は、絶縁性の樹脂等を用いて形成してもよいし、絶縁性のカバーにより覆われていてもよい。また、前方視野光学部１２１は、第１観察部１２に対して、挿入部２１の長手方向と平行な軸のまわりの周方向の位置が位置決めされている。具体的には、前方視野光学部１２１が有するレンズが、第１観察部１２の一部をなす筐体に対し、光軸のまわりの周方向の位置が位置決めされている。
なお、第１観察部１２が、バルーン係止部２１１ａが形成される第１部材と、前方視野光学部１２１を保持する第２部材とにより構成され、第１部材および第２部材が連結している場合は、第１部材および第２部材が、超音波振動子１０に対して位置決めされている。第１部材と第２部材とが位置決めされることによって、超音波振動子１０と、光学観察部との周方向における位置関係が規定される。第１部材と第２部材とは、マーカによる位置決めや、凸と凹との嵌合による位置決めなど、公知の位置決め方法によって位置決め可能である。この場合は、第１部材が第１構成部材に相当し、第２部材が第３構成部材に相当する。
図１４は、本発明の実施の形態２に係る超音波内視鏡の挿入部が備える光学系の構成を模式的に示す図である。第２観察部１３は、各々が一つまたは複数のレンズ等を用いて構成され、軸ＮIと直交する方向の光軸であって、互いに異なる光軸の観察光が入射する四つの側方視野光学部１３１〜１３４と、硬性部材２１１Ｃの周回方向に沿って隣り合う側方視野光学部の間に設けられ、軸ＮIと直交する方向に照明光を出射する四つの光源部（図１２では光源部Ｌe１１，Ｌe１２のみを図示）とを有する。例えば、側方視野光学部１３１には、軸ＮIと直交する方向の光軸を有し、側方視野範囲ＲS１１の観察光が入射する。また、側方視野光学部１３２には、軸ＮIと直交する方向の光軸を有し、側方視野範囲ＲS１１とは異なる側方視野範囲ＲS１２の観察光が入射する。側方視野光学部１３３には、軸ＮIと直交する方向の光軸を有し、側方視野範囲ＲS１１，ＲS１２とは異なる側方視野範囲ＲS１３の観察光が入射する。側方視野光学部１３４には、軸ＮIと直交する方向の光軸を有し、側方視野範囲ＲS１１〜ＲS１３とは異なる側方視野範囲ＲS１４の観察光が入射する。側方視野範囲ＲS１１〜ＲS１４は、四つの光源部からそれぞれ出射される照明光によって照明されている。
第１観察部１２および第２観察部１３に入射した観察光は、図示しない光学系により集光され、結像位置に配置されるイメージセンサ（図示せず）に入射する。各観察部に入射した観察光は、同一のイメージセンサに入射するようにしてもよいし、異なるイメージセンサに入射するものであってもよい。また、各側方視野光学部に応じてイメージセンサが配設されるようにしてもよい。
また、側方視野範囲ＲS１１〜ＲS１４は、各々が、超音波振動子１０の走査面ＰUの一部を含んでいる。この際、側方視野範囲ＲS１１〜ＲS１４が、超音波振動子１０が送信する超音波の焦点位置を含んでいることが好ましい。
図１５は、本発明の実施の形態２に係る内視鏡システムの表示装置が表示する画像の一例を説明する図である。図１５は、内視鏡観察装置４が生成した、第１観察部１２および第２観察部１３が取得した観察光による画像Ｗ5を示している。画像Ｗ5には、前方視野光学部１２１を通過して結像された観察光による前方視野画像ＩF３と、側方視野光学部１３１〜１３４をそれぞれ通過して結像された観察光による側方視野画像ＩS１１〜ＩS１４とを含んでいる。画像Ｗ5では、前方視野画像ＩF３および側方視野画像ＩS１１〜ＩS１４に対してそれぞれマスク処理等の画像処理が施されており、外縁が円をなす前方視野画像ＩF３の外周に、矩形をなす側方視野画像ＩS１１〜ＩS１４が配置されている。また、側方視野範囲ＲS１１〜ＲS１４が超音波振動子１０の走査面ＰUの一部を含んでいるため、側方視野画像ＩS１１〜ＩS１４から超音波振動子１０の走査位置を確認することができる。
また、超音波振動子１０により得られた超音波画像において、注目領域が所望の位置となるように回転させた場合に、第１観察部１２および第２観察部１３により得られた画像を、超音波画像の移動に追従して回転させるようにしてもよい。画像Ｗ5とともに、超音波振動子１０により得られた超音波画像が表示装置５に表示されている場合に、ユーザの操作によって超音波画像中の注目領域が画像の下方に位置するように回転した場合、この回転に追従して側方視野画像ＩS１１〜ＩS１４を回転させる。この結果、側方視野画像ＩS１１〜ＩS１４のうちの注目領域が写り込んでいる側方視野画像が、画像Ｗ5の下方に移動する。この際、前方視野画像ＩF３も同様に回転している。また、この場合、超音波画像は超音波観測装置３の制御のもとで表示、回転制御されており、前方視野画像ＩF３および側方視野画像ＩS１１〜ＩS１４は、内視鏡観察装置４の制御のもとで表示、回転制御されている。超音波観測装置３と内視鏡観察装置４とは、互いに同期をとって表示画像の制御を行う。
以上説明した本実施の形態２によれば、前方視野範囲ＲFの観察光が入射する第１観察部１２と、側方視野範囲ＲS１１〜ＲS１４の観察光が入射する第２観察部１３において、側方視野範囲ＲS１１〜ＲS１４が超音波振動子１０の走査面ＰUの一部を含むようにしたので、側方視野範囲ＲSの表示画像（側方視野画像ＩS１１〜ＩS１４）において超音波振動子１０の走査位置を確認することが可能となり、ラジアル型の超音波振動子による超音波の照射領域を内視鏡画像により観察することができる。
また、上述した実施の形態２によれば、一般的な板状のレンズを用いて前方視野光学部１２１および側方視野光学部１３１〜１３４を形成することができるため、実施の形態１の観察光学系１１２と比して、光学設計やレンズ加工を簡易なものとすることが可能である。
なお、上述した実施の形態２では、超音波画像の回転に応じて側方視野画像ＩS１１〜ＩS１４を回転させる例を説明したが、側方視野画像ＩS１１〜ＩS１４から選択された画像を画像Ｗ5の上方に移動させ、この移動に応じて超音波画像を回転させるようにしてもよい。この場合、側方視野画像ＩS１１〜ＩS１４を選択候補（選択位置）とし、選択された側方視野画像が、前方視野画像ＩF３の上方に移動する。
また、上述した実施の形態２では、側方視野画像ＩS１１〜ＩS１４を別々に表示するものとして説明したが、視野範囲が重複する部分を結合するなどして、一つの環状の画像（例えば側方視野画像ＩS１）を生成するようにしてもよい。
ここまで、本発明を実施するための形態を説明してきたが、本発明は上述した実施の形態および変形例によってのみ限定されるべきものではない。本発明は、以上説明した実施の形態および変形例には限定されず、特許請求の範囲に記載した技術的思想を逸脱しない範囲内において、様々な実施の形態を含みうるものである。また、実施の形態および変形例の構成を適宜組み合わせてもよい。
以上のように、本発明にかかる超音波内視鏡および超音波内視鏡システムは、ラジアル型の超音波振動子による超音波の照射領域を内視鏡画像により観察するのに有用である。
１ 内視鏡システム
２ 超音波内視鏡
３ 超音波観測装置
４ 内視鏡観察装置
５ 表示装置
６ 光源装置
１０ 超音波振動子
１１ 観察部
１２ 第１観察部
１３ 第２観察部
２１ 挿入部
２２ 操作部
２３ ユニバーサルケーブル
２４ コネクタ
３１ 超音波ケーブル
４１ ビデオケーブル
１１２ 観察光学系
１１２ａ，１２１ 前方視野光学部
１１２ｂ，１３１〜１３４ 側方視野光学部
２ 超音波内視鏡
３ 超音波観測装置
４ 内視鏡観察装置
５ 表示装置
６ 光源装置
１０ 超音波振動子
１１ 観察部
１２ 第１観察部
１３ 第２観察部
２１ 挿入部
２２ 操作部
２３ ユニバーサルケーブル
２４ コネクタ
３１ 超音波ケーブル
４１ ビデオケーブル
１１２ 観察光学系
１１２ａ，１２１ 前方視野光学部
１１２ｂ，１３１〜１３４ 側方視野光学部
Claims (17)
- 被検体内に挿入され、光学的な被写体画像を取得可能であるとともに、超音波を送受信可能な挿入部を備えた超音波内視鏡であって、
前記超音波を前記挿入部の長手方向と垂直な方向に照射して、該長手方向と平行な軸の周方向に走査する超音波振動子と、
前記挿入部の長手方向の先端に設けられ、該長手方向の先端より前方視野からの観察光が入射する前方視野光学部と、
前記挿入部の長手方向の先端側に設けられ、該長手方向と垂直な方向の視野であって、前記超音波振動子の走査面の一部を視野に含む側方視野からの観察光が入射する側方視野光学部と、
を備えることを特徴とする超音波内視鏡。 - 前記側方視野光学部の視野は、前記超音波振動子から照射される前記超音波の焦点位置を含む
ことを特徴とする請求項１に記載の超音波内視鏡。 - 前記前方視野光学部と前記側方視野光学部とは、一つの光学系により構成されている
ことを特徴とする請求項１に記載の超音波内視鏡。 - 前記側方視野光学部は、前記前方視野光学部よりも前記長手方向の基端側に位置する
ことを特徴とする請求項１に記載の超音波内視鏡。 - 前記超音波振動子の先端に連なり、前記側方視野光学部を保持する基部、
をさらに備え、
前記側方視野光学部は、前記長手方向と平行な軸のまわりの全周にわたる視野を有し、
前記基部の前記長手方向の先端には、前記長手方向に対して傾斜する傾斜面が形成されている
ことを特徴とする請求項１に記載の超音波内視鏡。 - 前記超音波振動子は、外表面において、前記長手方向の中央部が、該長手方向の両端部と比して前記長手方向と垂直な方向に突出している、または凹んでいる
ことを特徴とする請求項１に記載の超音波内視鏡。 - 前記超音波振動子の前記長手方向の先端側に設けられ、超音波媒体を充填可能なバルーンの一端が取り付けられる溝形状をなす第１係止部を有する第１構成部材と、
前記超音波振動子の前記長手方向の基端側に設けられ、前記バルーンの他端が取り付けられる溝形状をなす第２係止部を有する第２構成部材と、
をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の超音波内視鏡。 - 前記超音波振動子の前記長手方向の先端側に設けられ、一部が前記超音波振動子の内部に挿通されており、前記前方視野光学部を保持する構成部材、
をさらに備え、
前記構成部材は、絶縁性の材料により形成されている
ことを特徴とする請求項１に記載の超音波内視鏡。 - 前記超音波振動子の前記長手方向の先端側に設けられ、前記前方視野光学部を保持する構成部材、
をさらに備え、
前記前方視野光学部と前記構成部材とは、前記長手方向と平行な軸のまわりの周方向の位置が位置決めされている
ことを特徴とする請求項１に記載の超音波内視鏡。 - 前記第１構成部材よりも先端側に設けられ、前記前方視野光学部を保持する第３構成部材、
をさらに備え、
前記第１構成部材と前記第３構成部材とは、前記超音波振動子に対して位置決めされている
ことを特徴とする請求項７に記載の超音波内視鏡。 - 前記第２係止部よりも基端側に設けられ、照明光を出射する光源部、
をさらに備えることを特徴とする請求項７に記載の超音波内視鏡。 - 請求項１に記載の超音波内視鏡と、
前記前方視野光学部および前記側方視野光学部に入射した観察光に基づく内視鏡画像を生成する内視鏡観察装置と、
前記超音波振動子が受信した超音波に基づく超音波画像を生成する超音波観測装置と、
を備えることを特徴とする超音波内視鏡システム。 - 前記内視鏡画像および前記超音波画像を表示可能な表示装置、
をさらに備えることを特徴とする請求項１２に記載の超音波内視鏡システム。 - 前記内視鏡観察装置は、前記側方視野光学部による画像の一部を非表示とした前記内視鏡画像を生成する
ことを特徴とする請求項１２に記載の超音波内視鏡システム。 - 前記超音波振動子は、前記内視鏡画像に応じた走査面を走査する
ことを特徴とする請求項１４に記載の超音波内視鏡システム。 - 前記内視鏡観察装置は、前記超音波観測装置による前記超音波画像の回転に応じて前記内視鏡画像を回転させる
ことを特徴とする請求項１２に記載の超音波内視鏡システム。 - 前記超音波観測装置は、前記内視鏡画像の選択位置に応じて前記超音波画像を回転させる
ことを特徴とする請求項１２に記載の超音波内視鏡システム。
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