JP2007209449A - 共焦点内視鏡装置 - Google Patents

Abstract

【課題】レーザ光線の走査範囲の蛍光色素を褪色又は変色させ、それによって、顕微鏡的拡大観察により得られた微細な観察像が体内のどの位置のものなのかを容易かつ正確に特定することができる共焦点内視鏡を提供すること。
【解決手段】顕微鏡的拡大観察像を得るように共焦点光学系２５に向かって走査される光学単ファイバ２６の先端面２６ａから射出されるレーザ光線の強度を、外部操作により一瞬だけ大きくするレーザ光射出強度制御手段６６，６７を設けた。
【選択図】 図１

Description

この発明は、レーザ光走査によって被写体の顕微鏡的拡大観察像を得ることができるようにした共焦点内視鏡装置に関する。

体内の管腔臓器内を内視鏡で視覚的に観察して病変等の有無を検査する手技が広く一般に行われている。しかし、そのような内視鏡検査で病変を見つけても、その病変が癌であるか否か等の確定診断を行うのは困難な場合が多い。

そこで、内視鏡検査で怪しいと思われた部分については生検鉗子等を用いて組織採取が行われるが、癌でも何でもない場合が大半であるにもかかわらず、単なる検査のために体内の管腔壁の粘膜を損傷させて出血させてしまうことになる。

そこで近年は、例えば１ｍｍに満たない範囲の顕微鏡的拡大観察像を得ることがができる共焦点内視鏡が開発され、生検組織を採取することなく、内視鏡による直接観察だけで癌であるか否かの確定診断を行えるようになってきている（例えば、特許文献１、２、３）。
特開２００４−３４４２０１ 特開２００５−８０７６９ 特開２００５−６４０

検査により癌細胞等が発見された場合にはその患部の治療を行う必要が生じるが、生検鉗子等により組織採取が行われた場合には、広視野の通常内視鏡の観察像中でその出血部位を容易に特定して位置を確認し、記録しておくことができる。

しかし、拡大観察内視鏡による顕微鏡的拡大観察像は余りにも狭い範囲しか画面に現れないので、その観察像からは患部が体内臓器のどの部分であるかが分からず、せっかく癌細胞を見つけてもその位置を正確に特定することができないという問題が生じる。

そこで本発明は、顕微鏡的拡大観察により得られた微細な観察像が体内のどの位置のものなのかを容易かつ正確に特定することができる共焦点内視鏡装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明の共焦点内視鏡装置は、挿入部の先端に、光軸に垂直な２次元方向に走査される光学単ファイバの先端の位置と被写体の位置とを共焦点の位置関係に配置した共焦点光学系が設けられ、光学単ファイバの先端面から射出されるレーザ光線の被写体からの反射光線を光学単ファイバの先端面で受けて、その出力を画像走査することにより被写体の顕微鏡的拡大観察像を得ることができるようにした共焦点内視鏡装置において、光学単ファイバの先端面から射出されるレーザ光線の強度を外部操作により一瞬だけ大きくするレーザ光射出強度制御手段を設けたものである。

なお、レーザ光射出強度制御手段が、レーザ光源から射出されたレーザ光線が入射する光学単ファイバの基端面とレーザ光源との間に挿脱自在に配置された光減衰フィルタと、その光減衰フィルタを光学単ファイバとレーザ光源との間から一瞬だけ退避させるための減衰フィルタ駆動手段とを有していてもよい。

また、レーザ光射出強度制御手段が、出力が相違する二つのレーザ光源と、二つのレーザ光源から射出されたレーザ光線を選択的に光学単ファイバの基端面に導くレーザ入射光路切換手段とを有していて、通常は出力の小さな方のレーザ光源から射出されたレーザ光線が光学単ファイバの基端面に入射し、レーザ入射光路切換手段が外部操作された瞬間だけ、出力の大きな方のレーザ光源から射出されたレーザ光線が光学単ファイバの基端面に入射するようにしてもよい。

そして、少なくとも光学単ファイバの先端面から射出されるレーザ光線の強度が大きくされた時、光学単ファイバの先端の走査範囲の形状が非対称形であるようにしてもよい。

本発明によれば、顕微鏡的拡大観察像を得るように共焦点光学系に向かって走査される光学単ファイバの先端面から射出されるレーザ光線の強度を外部操作により一瞬だけ大きくするレーザ光射出強度制御手段を設けたことにより、体内の粘膜面に散布された蛍光色素を共焦点光学系のレーザ光線の走査範囲の部分だけ褪色又は変色させることができるので、顕微鏡的拡大観察により得られた微細な観察像が体内のどの位置のものなのかを容易かつ正確に特定することができる。

光軸に垂直な２次元方向に走査される光学単ファイバの先端の位置と被写体の位置とを共焦点の位置関係に配置した共焦点光学系が設けられ、光学単ファイバの先端面から射出されるレーザ光線の被写体からの反射光線を光学単ファイバの先端面で受けて、その出力を画像走査することにより被写体の顕微鏡的拡大観察像を得ることができるようにした共焦点内視鏡装置において、光学単ファイバの先端面から射出されるレーザ光線の強度を外部操作により一瞬だけ大きくするレーザ光射出強度制御手段を設ける。

図面を参照して本発明の実施例を説明する。
図２は、本発明の共焦点内視鏡装置のシステム全体を略示しており、体内に挿入される可撓性の挿入部１の最先端部に、観察窓や照明窓等が配置された先端部本体２が連結され、挿入部１の基端には、各種操作部材が配置された操作部３が連結されている。操作部３にはレーザ射出強度切換釦４の他各種の操作部材が配置されている。

操作部３から延出するコードの先端には、内視鏡の外部に配置されたビデオプロセッサ５と共焦点像プロセッサ６とに分かれて接続される第１のコネクタ７と第２のコネクタ８とが設けられている。

９は、ビデオプロセッサ５から出力される映像信号による通常観察画像を表示するためのメインモニタ、１０は、共焦点像プロセッサ６から出力される映像信号による顕微鏡的拡大観察画像を表示するための拡大像モニタである。

図３は、挿入部１の最先端部分の斜視図であり、先端部本体２の先端面に、照明光を放射するための照明窓１１と、その照明窓１１から放射された照明光により照明された被写体の通常観察像を被写体との間に距離をおいた位置から取り込むための通常観察用観察窓１２とが、前方に向けて並んで配置されている。１３は、処置具挿通チャンネルの出口開口である。なお、送気送水ノズル等の図示は省略されている。

１５は、被写体の表面に当接又は極近接されてその被写体の顕微鏡的拡大観察像を取り込むための拡大観察用観察窓であり、先端部本体２の先端面から前方に突出した突出部２ａの先端に前方に向けて配置されている。

図４は挿入部１の最先端部分の側面断面図であり、通常観察用観察窓１２内には、広い視野角（例えば１００°〜１４０°程度）を得るための対物光学系２１が配置されて、その対物光学系２１による被写体の投影位置に固体撮像素子２２の撮像面が配置されている。２３は、固体撮像素子２２で得られた撮像信号を伝送するための信号ケーブルである。

拡大観察用観察窓１５内には共焦点光学系２５が配置されていて、その奥に配置された光学単ファイバ２６（シングルモードファイバ）の先端面２６ａの位置と拡大観察用観察窓１５の外表面位置（又は、それよりごく僅かに前方の位置）とが共焦点の位置関係になるようにセットされている。

光学単ファイバ２６の先端面２６ａは、例えば電磁力等を用いた走査機構２７により共焦点光学系２５の光軸に対して垂直な平面上で２次元的に走査され、光学単ファイバ２６内を伝送されてきてその先端面２６ａから射出されたレーザ光が拡大観察用観察窓１５の外表面付近の被写体で焦点を結んでそこから反射されると、その反射光が光学単ファイバ２６の先端面２６ａに焦点を結ぶ。

したがって、光学単ファイバ２６内を通って基端側に戻される反射光をその先端面２６ａの走査運動に対応する位置に表示させることにより、拡大観察用観察窓１５の表面付近の被写体の１ｍｍ以下程度の領域（例えば０．５ｍｍの領域）の鮮明な顕微鏡的拡大観察像を得ることができる。なお、光学単ファイバ２６の先端面２６ａの位置を遠隔操作により光軸方向に微動可能に構成しておけば、観察対象位置を拡大観察用観察窓１５の表面に対して遠近方向に調整することができる。

なお、顕微鏡的拡大観察によって体内粘膜の細胞像を観察する場合には粘膜面に蛍光色素を散布しておくと細胞の状態がクッキリと見易くなり、そのような蛍光色素が散布されている場合には、レーザ光により励起された蛍光が被写体になる。

図１は、本発明の第１の実施例の共焦点内視鏡装置のシステム構成のブロック図であり、照明窓１１に設けられた凹レンズの裏側には、挿入部１内から第１のコネクタ７に至る空間内に配置された照明用ライトガイドファイババンドル２８の射出端が配置されている。

光源装置を兼用するビデオプロセッサ５内には、通常観察用の照明光を発生するための光源ランプ５１が配置されていて、光源ランプ５１から放射された照明光は集光レンズ５２に導かれて照明用ライトガイドファイババンドル２８の入射端に入射する。５３は、固体撮像素子２２で撮像された内視鏡観察像を処理して映像信号をメインモニタ９に出力するための映像信号処理回路である。

共焦点像プロセッサ６内には、レーザ光を射出する大レーザ光源６１が配置されていて、その大レーザ光源６１と受光素子６２とが、光カプラ６３によって光学単ファイバ２６の後端面２６ｂに並列に接続されている。

その結果、大レーザ光源６１から光学単ファイバ２６の後端面２６ｂにレーザ光が入射されるだけでなく、光学単ファイバ２６の後端面２６ｂから射出されたレーザ光が受光素子６２に入射する。

大レーザ光源６１から光カプラ６３を経由して光学単ファイバ２６に入射したレーザ光は、光学単ファイバ２６の先端面２６ａから射出されて拡大観察用観察窓１５の表面付近の焦点位置で被写体に当たって反射され、その反射光が光学単ファイバ２６の先端面２６ａに焦点を結んで入射し、光学単ファイバ２６内を通り、光カプラ６３を経由して受光素子６２に入射する。

光学単ファイバ２６の先端面２６ａを走査する走査機構２７の動作制御は同期制御回路６５によって行われており、さらに受光素子６２からの出力信号が光学単ファイバ２６の先端面２６ａの動きと同期して映像信号処理回路６４で画像化されてその映像信号が拡大像モニタ１０に出力され、拡大観察用観察窓１５の表面付近の被写体の１ｍｍ以下程度の領域の顕微鏡的拡大観察像が拡大像モニタ１０に表示される。

また、大レーザ光源６１と光カプラ６３との間には、大レーザ光源６１から射出されたレーザ光線の強度を例えば数分の一ないし数十分の一程度に減衰させる光減衰フィルタ６６が挿脱自在に配置されている。

大レーザ光源６１から出力されるレーザ光線の強度は、光減衰フィルタ６６で減衰されることにより映像信号処理回路６４における処理に適したレベルになるように調整されており、通常は、光減衰フィルタ６６が常に大レーザ光源６１と光カプラ６３との間に介挿された状態になっている。

６７は、光減衰フィルタ６６を駆動するためのステップモータ（又はソレノイド等でもよい）であり、操作部３に配置されているレーザ射出強度切換釦４が押されると、ステップモータ６７が動作することにより、一瞬の間だけ（例えば１〜２秒程度）光減衰フィルタ６６が大レーザ光源６１と光カプラ６３との間から退避して、光学単ファイバ２６の先端面２６ａから射出されるレーザ光線の強度が大きくなる。

このようにして、この実施例では、光学単ファイバ２６の先端面２６ａから射出されるレーザ光線の強度を外部操作により一瞬だけ大きくするレーザ光射出強度制御手段が、光減衰フィルタ６６とステップモータ６７等により構成されている。

光学単ファイバ２６の先端面２６ａから射出されたレーザ光線は、拡大観察用観察窓１５の表面付近にある被写体表面に散布されている蛍光色素に当たる状態で走査され、上述のようにレーザ光線の射出強度が強くされることによりレーザ走査範囲の蛍光色素が褪色又は変色する（蛍光色素としてそのような特性を有するものを選択しておく）。そして、レーザ光線の射出強度が大きいのは一瞬のことなので、体内粘膜を傷めることはない。

図５ないし図８は、上記実施例装置を使用中のメインモニタ９の通常観察画像９Ａと拡大像モニタ１０の拡大観察画像１０Ａを順に示しており、図５に示されるように、異常が疑われる観察対象部１００が通常観察画像９Ａ中に見つけられたら、拡大観察用観察窓１５を観察対象部１００の正面に誘導する。

すると、図６に示されるように通常観察画像９Ａでは観察対象部１００が画面から外れる位置に移動し、図７に示されるように、拡大観察画像１０Ａに観察対象部１００の中の狭い範囲（拡大観察領域１０１）の細胞レベルの顕微鏡的拡大観察像が表示される。

そして、レーザ射出強度切換釦４を押してレーザ光線の射出強度を一瞬だけ大きくすると、顕微鏡的拡大観察が行われた拡大観察領域１０１の蛍光色素が褪色又は変色し、図８に示されるように、通常観察画像９Ａにおいてその拡大観察領域１０１を視認することができ、拡大観察画像１０Ａに表示された顕微鏡的拡大観察像が体内のどの位置のものなのかを、通常観察画像９Ａ中で容易かつ正確に特定することができる。

図９は、光学単ファイバ２６の先端面２６ａから射出されるレーザ光線の走査範囲を例えば右下位置に走査欠損部ができるように設定した時の通常観察画像９Ａを示しており、このようにすることにより通常観察画像９Ａ中において拡大観察領域１０１の向きも確認することができる。

なお、拡大観察領域１０１の向きを確認するには、走査範囲の形状が上下又は左右の何れかの方向に非対称形であればよく、そのようになる走査動作が常に行われるようにしてもよく、或いはレーザ射出強度切換釦４が押された時だけ行われるようにしてもよい。

図１０は本発明の第２の実施例の共焦点内視鏡装置のシステム構成のブロック図であり、映像信号処理回路６４における処理に適した（したがって、蛍光色素を褪色或いは変色させない）強度のレーザ光線を射出するレーザ光源６１Ａと、蛍光色素を褪色或いは変色させる強度の大きなレーザ光線を射出する大レーザ光源６１Ｂとが共焦点像プロセッサ６に設けられ、レーザ光源６１Ａから射出されたレーザ光線と大レーザ光源６１Ｂから射出されたレーザ光線とを選択して光カプラ６３に入射させる可動ミラー６８が設けられている。６９は、可動ミラー６８を駆動するステップモータ（又はソレノイド等）である。

可動ミラー６８は、通常はレーザ光源６１Ａから射出されたレーザ光線を光カプラ６３に入射させており、操作部３に配置されているレーザ射出強度切換釦４が押されると、図１１に示されるように、ステップモータ６９により可動ミラー６８が一瞬の間だけ回動されて、大レーザ光源６１Ｂから射出された強力なレーザ光線が光カプラ６３を経由して光学単ファイバ２６の先端面２６ａから射出される。

このようにして、この実施例では、光学単ファイバ２６の先端面２６ａから射出されるレーザ光線の強度を外部操作により一瞬だけ大きくするレーザ光射出強度制御手段が、可動ミラー６８とステップモータ６９からなる光路切換手段と二つのレーザ光源６１Ａ，６１Ｂ等で構成されており、前述の第１の実施例と同様の作用効果を得ることができる。

本発明の第１の実施例の共焦点内視鏡装置のシステム構成を示すブロック図である。 本発明の第１の実施例の共焦点内視鏡装置のシステム全体の略示図である。 本発明の第１の実施例の共焦点内視鏡装置の挿入部の先端部分の斜視図である。 本発明の第１の実施例の共焦点内視鏡装置の挿入部の先端部分の側面断面図である。 本発明の第１の実施例の共焦点内視鏡装置の通常観察時に通常観察用観察窓を通して得られる通常観察像を示す略示図である。 本発明の第１の実施例の共焦点内視鏡装置の顕微鏡的拡大観察時に通常観察用観察窓を通して得られる通常観察像を示す略示図である。 本発明の第１の実施例の共焦点内視鏡装置の顕微鏡的拡大観察時に拡大観察用観察窓を通して得られる拡大観察像を示す略示図である。 本発明の第１の実施例の共焦点内視鏡装置の顕微鏡的拡大観察後に通常観察用観察窓を通して得られる通常観察像を示す略示図である。 本発明の第１の実施例の共焦点内視鏡装置の顕微鏡的拡大観察後に通常観察用観察窓を通して得られる通常観察像の変形例を示す略示図である。 本発明の第２の実施例の共焦点内視鏡装置のシステム構成を示すブロック図である。 本発明の第２の実施例の共焦点内視鏡装置のシステム構成のレーザ射出強度が大きい状態のブロック図である。

符号の説明

１ 挿入部
４ レーザ射出強度切換釦
９ メインモニタ
９Ａ 通常観察画像
１０ 拡大像モニタ
１０Ａ 拡大観察画像
１２ 通常観察用観察窓
１５ 拡大観察用観察窓
２５ 共焦点光学系
２６ 光学単ファイバ
２６ａ 先端面
２７ 走査機構
６１ 大レーザ光源
６１Ａ レーザ光源
６１Ｂ 大レーザ光源
６６ 光減衰フィルタ（レーザ光射出強度制御手段）
６７ ステップモータ（レーザ光射出強度制御手段）（減衰フィルタ駆動手段）
６８ 可動ミラー（レーザ入射光路切換手段）
６９ ステップモータ（レーザ入射光路切換手段）
１００ 観察対象部
１０１ 拡大観察領域

Claims (4)

1. 挿入部の先端に、光軸に垂直な２次元方向に走査される光学単ファイバの先端の位置と被写体の位置とを共焦点の位置関係に配置した共焦点光学系が設けられ、上記光学単ファイバの先端面から射出されるレーザ光線の上記被写体からの反射光線を上記光学単ファイバの先端面で受けて、その出力を画像走査することにより上記被写体の顕微鏡的拡大観察像を得ることができるようにした共焦点内視鏡装置において、
   上記光学単ファイバの先端面から射出される上記レーザ光線の強度を外部操作により一瞬だけ大きくするレーザ光射出強度制御手段を設けたことを特徴とする共焦点内視鏡装置。
2. 上記レーザ光射出強度制御手段が、レーザ光源から射出されたレーザ光線が入射する上記光学単ファイバの基端面と上記レーザ光源との間に挿脱自在に配置された光減衰フィルタと、上記光減衰フィルタを上記光学単ファイバと上記レーザ光源との間から一瞬だけ退避させるための減衰フィルタ駆動手段とを有している請求項１記載の共焦点内視鏡装置。
3. 上記レーザ光射出強度制御手段が、出力が相違する二つのレーザ光源と、上記二つのレーザ光源から射出されたレーザ光線を選択的に上記光学単ファイバの基端面に導くレーザ入射光路切換手段とを有していて、通常は出力の小さな方のレーザ光源から射出されたレーザ光線が上記光学単ファイバの基端面に入射し、上記レーザ入射光路切換手段が外部操作された瞬間だけ、出力の大きな方のレーザ光源から射出されたレーザ光線が上記光学単ファイバの基端面に入射する請求項１記載の共焦点内視鏡装置。
4. 少なくとも上記光学単ファイバの先端面から射出されるレーザ光線の強度が大きくされた時、上記光学単ファイバの先端の走査範囲の形状が非対称形である請求項１、２又は３記載の共焦点内視鏡装置。

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