JP2005305006A - カプセル型内視鏡の適応型撮影タイミングの決定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】画像撮影の密度に大きな差が無くなり、全体として消費電力の節約となりまた画像の取り残しが無くなる。
【解決手段】胴体１の内部に飲み込まれたカプセル４からの赤外線を赤外線カメラ２及び３によって立体的に受信し、画像信号８及び９が信号処理回路７に送られる。この信号処理回路７において、画像解析を行ない、カプセルの位置及び移動量の計算を行ない、画像撮影のタイミングまたは撮影頻度の計算を行なって、信号処理回路７からはトリガ信号１０として、送信機６に送り更にカプセル４に無線トリガ信号１１として送信する。
【選択図】図１

Description

カプセル型内視鏡に関する発明であって、更に言えばカプセルに内蔵された小型ビデオカメラの撮影タイミングをカプセルの移動速度に応じて決定する方法に関する発明である。

カプセル型内視鏡は、現在いくつかの方式が公表されているが、それらに内蔵された機能は、小型のビデオカメラを組み込み、内部の状態を画像によって確認する機能が一般的である。これは現在のワイヤ型内視鏡の基本機能と同じであり、病変部分の観察には欠かせない。カプセル型内視鏡ではその構造、大きさ、人体という動作環境からくるいくつかの制約条件がある。例えば、組み込む電子機器の消費電力である。現在のところ内部にバッテリーを組み込む方法、外部から電磁波によって電力を供給する方法などが提案されている。いずれの方法も極めて少ない電力が供給されるのみである。

一方カプセル内の電子機器は、小型テレビカメラ、照明用のLED、信号送信用の無線送信機等が最低でも必要である。場合によってはその他の機能が求められることもある。
また、動作時間は、口から飲み込んだ後、肛門から排泄されるまで、12〜24時間程度といわれており、体内では蠕動運動によって移動するのに任せておくのが一般的である。
この間、一定の周期で画像の撮影、送信を行い、そのための電力を供給し続けなければならない。電力をバッテリーに頼る場合は、バッテリーの容量不足、外部から電力を供給する場合は、人体に対する悪影響が心配される。

もし途中で電力の供給が途絶えると、カプセルからの情報が途絶えるのみならず、カプセルが体外に排泄されたかの確認も簡単でなくなる。

カプセルが体内で蠕動運動によって移動する速度は、器官によって異なる。口から胃、十二指腸、小腸、大腸、直腸、を経て肛門に至る器官の全長は約10ｍ程度といわれている。カプセル型内視鏡の観察対象は、ワイヤ型内視鏡では観察できない深部であり、主な器官は小腸、大腸である。その小腸、大腸の長さは6〜7ｍといわれており長さでは大部分を占めるがカプセルの滞留時間は2〜３時間となっており、他の器官に比較すると非常に早い速度で移動している。または胃、直腸などでの滞留時間が長いと考えられる。

これに対して、小型テレビカメラでの撮影タイミングは一定の間隔で撮影する場合には、最も移動速度の速い部分に対して最適な状態に設定しなければならない。
具体的な例で検討する。
小腸および大腸を3時間で通過するとすれば、7ｍを１ｍｍ移動するごとに１枚の画像を撮影するとすれば、7000枚の画像が必要になる。これは約1.5秒ごとに１枚の画像を撮影することになる。ところでこの比率で24時間撮影を続けると、24時間では57600枚の画像を撮影することになる。ということは残りの50000枚以上の画像はほとんど無駄に撮影されていることになる。この例では有効率は約12％である。すべてが無駄とはいわないまでも、全体を均一な密度で撮影することにより、大幅に撮影効率、消費電力を節約することが可能である。

つまりカプセルの移動速度に応じて一定の距離移動する毎に１枚の画像を撮影することにより、効率的に電力を使用することが可能である。
小腸等は体内で常時移動しており、一定の位置には留まらないが、かなり緩慢な動きであり、本提案のように、1〜２秒間で大きく移動することは無い。従って、本発明の目的を阻害するものではない。
また必要に応じて撮影頻度を変更することは、可能である。特に観察者が画像を解析しまたは自動的に画像を解析するなど、あらかじめ定めた撮影タイミングと異なる撮影を行なうことは、外部からのトリガの与え方により問題ない。
当然のことではあるが、画像の撮影には、照明が必要である。従来は照明も連続または一定の周期で点灯されていた。これを撮影タイミングとあわせて点灯することにより、消費電力を節約できる。

以上説明した課題を解決するためには、カプセルの移動速度または現在の器官の部位を検出し、カプセルの移動量が一定量となったときに撮影を行なうことが必要である。器官の部位は画像から検出することも不可能ではないが、画像解析等の作業が必要であるので、ここではカプセルの移動量の検出により撮影タイミングを決定する方法を説明する。
移速度を検出するためには、現在位置の正確な検出が必要である。これについては、別途特願２００４−１２９３９３として出願済みであるが、ここで簡単に原理を述べる。

特定の波長の赤外線は、効率よく人体を透過することが最近の研究でわかっている。
カプセルに赤外線発光LEDを組み込み、周期的に発光する。体外に設置した複数の赤外線テレビカメラにより、立体画像として赤外線発光源すなわちカプセルの位置を算出し、時間の経過と共に移動した距離を求める。これにより、移動速度が求められるので、撮影タイミングを決定できる。
前述したように、全長10ｍ程度の消化器系器官をカプセルが１ｍｍ移動するごとに１枚の画像を撮影したとすると、10000枚の画像となる。

人体内部に飲み込んだカプセル型内視鏡の現在位置を正確に検出することにより、カプセルの移動量を算出しあらかじめ定めたカプセルの移動量ごとに画像を撮影するようにシステムを構成し、カプセルの電力消費量を節約する。

カプセルには、画像撮影装置及び外部からのトリガを受信する回路を組み込み、これを飲み込む。また、体外には画像信号を受信しかつカプセルに指示を送信する送信回路を組み込んだ信号処理回路を設置する。

図１は、本発明の動作を説明するためのシステム図である。胴体１の内部に飲み込まれたカプセル４からの赤外線を赤外線カメラ２及び３によって立体的に受信し、画像信号８及び９が信号処理回路7に送られる。この信号処理回路７において、画像解析を行ない、
カプセルの位置及び移動量の計算を行ない、画像撮影のタイミングまたは撮影頻度の計算を行なって、信号処理回路７からはトリガ信号１０として、送信機6に送り更にカプセル４に無線トリガ信号１１として送信する。

胴体を輪きりにした状態

符号の説明

１：胴体
２：カメラ
３：カメラ
４：カプセル
５：撮影範囲
６：送信機
７：信号処理回路
８：画像信号
９：画像信号
１０：トリガ信号
１１：無線トリガ信号

Claims (3)

1. カプセル型内視鏡の体内での現在位置を正確に検出することにより、一定量をカプセルが移動する毎に画像を撮影するように小型カメラに対してトリガを印加することを特徴とするカプセル型内視鏡の適応型撮影タイミング決定方法
2. 受信した画像の解析によりカプセルの存在する器官を判別し、必要によって撮影頻度を変更するように小型カメラに対してトリガを印加することを特徴とする請求項１記載のカプセル型内視鏡の適応型撮影タイミング決定方法
3. 画像撮影に必要な時間のみ間歇的に発光することを特徴とする請求項１記載のカプセル型内視鏡の適応型撮影タイミング決定方法
   

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