JP2008048798A - Radial scan type endoscopic optical coherence tomography apparatus - Google Patents
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この発明は、内視鏡の処置具挿通チャンネルを経由して光プローブを体内に挿入して、生体組織の断層画像を得るために用いられるラジアル走査式経内視鏡オプティカルコヒーレンストモグラフィ装置に関する。 The present invention relates to a radial scanning transendoscopic optical coherence tomography device used for obtaining a tomographic image of a living tissue by inserting an optical probe into a body via a treatment instrument insertion channel of an endoscope.
オプティカルコヒーレンストモグラフィは、低干渉性の光を生体組織等に照射して、その生体組織の奥行き方向の屈折率が変化する複数の境界点からの複数の反射光と参照光とを重ね合わせて得られるヘテロダインビート信号の振幅の変化から、生体組織等の浅い領域の精密な断層像を得るようにしたものである(例えば、特許文献1、2)。
Optical coherence tomography irradiates a living tissue with low coherence light and superimposes a plurality of reflected light and reference light from a plurality of boundary points where the refractive index in the depth direction of the living tissue changes. A precise tomographic image of a shallow region such as a living tissue is obtained from a change in amplitude of the obtained heterodyne beat signal (for example,
そして、内視鏡の処置具挿通チャンネルに通して使用することができるようにしたラジアル走査式経内視鏡オプティカルコヒーレンストモグラフィ装置は、可撓性シースの先端部分から側方に軸線周り方向に向きを変えながら低干渉性の光を射出すると同時にその反射光を受光してその受光信号を可撓性シースの基端側から出力する光プローブが、内視鏡の処置具挿通チャンネルに挿通されて、光プローブから出力された受光信号に含まれる情報に基づいて光照射部位の断層画像をモニタに表示するようになっている(例えば、特許文献3、4)。
ラジアル走査式経内視鏡オプティカルコヒーレンストモグラフィ装置の断層画像モニタ画面には光プローブを中心としてその軸線周り360°の断層画像が表示され、その断層画像の向きを内視鏡の観察画像の向きと対応させることにより、断層画像のオリエンテーション付け(方向の正しい認識)を行うことができる。 The tomographic image monitor screen of the radial scanning transendoscopic optical coherence tomography apparatus displays a tomographic image of 360 ° around the optical probe as the center, and the direction of the tomographic image is the direction of the observation image of the endoscope. , Orientation of the tomographic image (correct recognition of the direction) can be performed.
そこで特許文献3、4等に記載された従来のラジアル走査式経内視鏡オプティカルコヒーレンストモグラフィ装置においては、光プローブの先端部分の側面に肉眼で明瞭に観察可能な指標を付し、その指標が内視鏡の観察画面中で所定の向きになるように光プローブを軸線周りに回転調整することで、断層画像のオリエンテーションが付くようにしている。
Therefore, in the conventional radial scanning transendoscopic optical coherence tomography apparatus described in
しかし現実には、内視鏡の処置具挿通チャンネルは体内の管腔臓器の形状等に沿って曲がりくねっているので、光プローブを手元側で軸線周りに回転させる操作を行っても、先端部分がそれに追従してスムーズに回転せず、回転する際には突然グルッと大きく回ってしまうような動作をするため、光プローブを、その先端部分の指標が内視鏡の観察画面中で所定の向きに位置するように調整する操作は容易ではなかった。 However, in reality, the treatment instrument insertion channel of the endoscope is winding along the shape of the luminal organ in the body, so that even if the optical probe is rotated around the axis on the hand side, the distal end portion does not move. The optical probe does not rotate smoothly following it, and suddenly turns when rotating, so the tip of the optical probe has a predetermined orientation in the observation screen of the endoscope. It was not easy to adjust the position so as to be positioned at the position.
そこで本発明は、断層画像の向きを内視鏡の観察画像の向きと容易に対応させて、断層画像のオリエンテーション付けを誰でもが簡単かつ正確に行うことができるラジアル走査式経内視鏡オプティカルコヒーレンストモグラフィ装置を提供することを目的とする。 In view of this, the present invention provides a radial scanning transendoscopy optical that allows anyone to easily and accurately perform tomographic image orientation by easily matching the direction of the tomographic image with the direction of the observation image of the endoscope. An object is to provide a coherence tomography apparatus.
上記の目的を達成するため、本発明のラジアル走査式経内視鏡オプティカルコヒーレンストモグラフィ装置は、可撓性シースの先端部分から側方に軸線周り方向に向きを変えながら低干渉性の光を射出すると同時にその反射光を受光してその受光信号を可撓性シースの基端側から出力する光プローブが内視鏡の処置具挿通チャンネルに軸線方向に進退自在に挿通されると共に、光プローブから出力された受光信号に含まれる情報に基づいて低干渉性の光が照射された部位の断層像を形成するための断層像形成処理部と、断層像形成処理部において形成された断層画像を表示するモニタとが設けられたラジアル走査式経内視鏡オプティカルコヒーレンストモグラフィ装置において、内視鏡の処置具挿通チャンネルの出口付近に、光プローブから低干渉性の光が照射されることによってモニタに画像表示される指標を、内視鏡の観察画像の向きと所定の対応を付けた向きに形成したものである。 In order to achieve the above object, the radial scanning transendoscopic optical coherence tomography device of the present invention emits low-interference light while changing the direction from the distal end portion of the flexible sheath to the side of the axis. An optical probe that receives the reflected light at the same time as it is emitted and outputs the received light signal from the proximal end side of the flexible sheath is inserted into the treatment instrument insertion channel of the endoscope so as to be movable back and forth in the axial direction. A tomographic image formation processing unit for forming a tomographic image of a portion irradiated with low coherence light based on information included in the received light signal output from the tomographic image, and a tomographic image formed in the tomographic image formation processing unit In a radial scanning transendoscopic optical coherence tomography device provided with a monitor for display, an optical probe is disposed near the exit of the treatment instrument insertion channel of the endoscope. An index interference of light is the image displayed on the monitor by being irradiated, is obtained by forming in the direction marked with orientation and predetermined correspondence observation image of the endoscope.
なお、指標が低干渉性の光を吸収又は反射する部材であってもよく、指標が処置具挿通チャンネルの軸線と平行方向に細長く形成されていてもよい。また、指標が処置具挿通チャンネルの出口付近の内周面に形成された溝内を埋める状態に設けられていてもよい。 The index may be a member that absorbs or reflects light having low coherence, and the index may be formed elongated in a direction parallel to the axis of the treatment instrument insertion channel. Moreover, the indicator may be provided in a state of filling a groove formed on the inner peripheral surface near the outlet of the treatment instrument insertion channel.
また、モニタに表示される断層画像の向きを回転調整するための画像回転調整部が断層像形成処理部に設けられていてもよく、その場合、指標がモニタの所定の方向に表示されるように、モニタに表示される断層画像の向きを画像回転調整部において手動で任意に回転調整可能であってもよく、或いは、モニタに表示される断層画像の向きが画像回転調整部において自動的に回転調整されるようにしてもよい。 In addition, an image rotation adjusting unit for rotating and adjusting the direction of the tomographic image displayed on the monitor may be provided in the tomographic image forming processing unit. In this case, the index is displayed in a predetermined direction on the monitor. In addition, the orientation of the tomographic image displayed on the monitor may be arbitrarily manually adjusted by the image rotation adjustment unit, or the direction of the tomographic image displayed on the monitor may be automatically adjusted by the image rotation adjustment unit. The rotation may be adjusted.
本発明によれば、内視鏡の処置具挿通チャンネルの出口付近に、光プローブから低干渉性の光が照射されることによってモニタに画像表示される指標を、内視鏡の観察画像の向きと所定の対応を付けた向きに形成したことにより、断層画像の向きを内視鏡の観察画像の向きと容易に対応させて、断層画像のオリエンテーション付けを誰でもが簡単かつ正確に行うことができる。 According to the present invention, the index displayed on the monitor by irradiating the low-coherence light from the optical probe near the exit of the treatment instrument insertion channel of the endoscope is set to the direction of the observation image of the endoscope. The orientation of the tomographic image can be easily matched with the orientation of the observation image of the endoscope so that anyone can easily and accurately orient the tomographic image. it can.
可撓性シースの先端部分から側方に軸線周り方向に向きを変えながら低干渉性の光を射出すると同時にその反射光を受光してその受光信号を可撓性シースの基端側から出力する光プローブが内視鏡の処置具挿通チャンネルに軸線方向に進退自在に挿通されると共に、光プローブから出力された受光信号に含まれる情報に基づいて低干渉性の光が照射された部位の断層像を形成するための断層像形成処理部と、断層像形成処理部において形成された断層画像を表示するモニタとが設けられたラジアル走査式経内視鏡オプティカルコヒーレンストモグラフィ装置において、内視鏡の処置具挿通チャンネルの出口付近に、光プローブから低干渉性の光が照射されることによってモニタに画像表示される指標を、内視鏡の観察画像の向きと所定の対応を付けた向きに形成すると共に、モニタに表示される断層画像の向きを回転調整するための画像回転調整部を断層像形成処理部に設ける。 Low coherence light is emitted while changing the direction from the distal end portion of the flexible sheath in the direction around the axis, and at the same time, the reflected light is received and the received light signal is output from the proximal end side of the flexible sheath. The tomography of the part where the optical probe is inserted into the treatment instrument insertion channel of the endoscope so as to be able to advance and retract in the axial direction and irradiated with low coherence light based on the information contained in the light reception signal output from the optical probe An endoscopic optical coherence tomography apparatus having a tomographic image forming processing unit for forming an image and a monitor for displaying a tomographic image formed in the tomographic image forming processing unit is provided with an endoscope. The index displayed on the monitor by irradiating the low-coherence light from the optical probe near the exit of the treatment instrument insertion channel, and the predetermined correspondence with the direction of the observation image of the endoscope And forming the attached orientation, providing the image rotation adjustment unit for adjusting rotation the orientation of the tomographic image displayed on the monitor on the tomographic image forming unit.
図面を参照して本発明の実施例を説明する。
図3はラジアル走査式経内視鏡オプティカルコヒーレンストモグラフィ装置の全体構成を示しており、1は、内視鏡10の処置具挿通チャンネル11に挿脱自在な可撓性シースであり、その先端は密閉されて球面状に形成されている。
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 3 shows the overall configuration of a radial scanning type transendoscopic optical coherence tomography apparatus.
可撓性シース1内には、シングルモード光ファイバ3が軸線周りに回転自在に全長にわたって挿通配置されていて、可撓性シース1の先端内に軸線周りに回転自在に配置された先端光学系4の後端面にシングルモード光ファイバ3の先端面が接続固着されている。
A single-mode
シングルモード光ファイバ3の基端は、内視鏡10外に配置された光信号処理部5に接続されていて、例えば近赤外領域の波長の光を発光する超高輝度ダイオード等のような低干渉性の光を放射する低干渉性光源6から射出された低干渉性の光がシングルモード光ファイバ3に入射される。
The base end of the single mode
光信号処理部5はオプティカルコヒーレンストモグラフィの光干渉処理を行うための公知のものであり、生体組織で反射されてシングルモード光ファイバ3内を通って戻されてきた低干渉性の光の反射光を受けて、低干渉性光源6から射出された光に対して周波数をシフトさせた参照光と合成し、その合成された光強度を光電変換して、図示されていないアナログデジタル変換手段でデジタル信号化してからコンピュータ7(断層像形成処理部)に出力する。その信号に含まれる情報から、生体組織の奥行き方向の一次元の断層像が得られる。
The optical signal processing unit 5 is a well-known unit for performing optical coherence tomography optical interference processing, and reflects low-coherence light reflected by a living tissue and returned through the single-mode
また、シングルモード光ファイバ3を基端部分で矢印Aに示されるように軸線周り方向に一定の速度で回転運動させるラジアル駆動装置8が設けられており、それによって、シングルモード光ファイバ3の先端に連結されている先端光学系4が、矢印Bで示されるように軸線周り方向に回転運動をしていわゆるラジアル走査が行われる。
Further, a
ラジアル駆動装置8の回転周期はコンピュータ7から出力される同期信号によって制御されており、コンピュータ7において、光信号処理部5から入力される一次元の断層像信号をラジアル駆動装置8の走査と同期制御することにより二次元の断層像が構築され、その画像が断層画像モニタ9に表示される。そして、コンピュータ7に接続されたキーボード7k(画像回転調整部)を操作することによって、公知の処理により断層画像モニタ9に表示される断層画像を360°任意の向きに回転させることができる。
The rotation period of the
内視鏡10の挿入部の先端に配置された観察窓12の内側には、対物光学系13による被写体の投影位置に固体撮像素子14の撮像面が配置されていて、固体撮像素子14から出力される撮像信号が信号ケーブル15によってビデオプロセッサ20に送られ、ビデオプロセッサ20から出力される映像信号により内視鏡観察画像が内視鏡画像モニタ21に表示される。
An imaging surface of the solid-
そのような内視鏡観察画像は、内視鏡10の操作部16の前側にあたる方向(図3において上方)が、内視鏡画像モニタ21に表示される時に上方向になるように向きの関係が一定に固定されており、内視鏡10を移動或いは回転させてもその向きの関係は変動しない。
Such an endoscopic observation image has an orientation relationship such that a direction (upward in FIG. 3) corresponding to the front side of the
図4は、内視鏡10の挿入部の先端部分を示しており、17は、被写体に向けて照明光を放射するように観察窓12と並んで配置された照明窓である。処置具挿通チャンネル11の出口付近の内面には、低干渉性光源6から射出される低干渉性の光を吸収又は反射する特性の部材からなる指標18が、処置具挿通チャンネル11の軸線と平行方向に細長く形成されている。
FIG. 4 shows the distal end portion of the insertion portion of the
図5は、その部分の正面断面図であり、指標18は、内視鏡観察画像の上方向と向きを一致させて形成されている。指標18は、処置具挿通チャンネル11の出口付近の内周面に溝を形成して、その溝内を埋める状態に設けると凹凸ができなくて好ましい。
FIG. 5 is a front cross-sectional view of the portion, and the
そして、図1及び図2に示されるように、先端光学系4が処置具挿通チャンネル11の先端内に潜るように光プローブを少し引っ込めた状態にして、先端光学系4から低干渉性の光を射出させて断層像形成を行うと、図6に示されるように、断層画像モニタ9に指標18を含む処置具挿通チャンネル11の断層画像11′が表示される。この状態では、指標18がどの方向に表示されるか不確定である。
Then, as shown in FIGS. 1 and 2, the optical probe is slightly retracted so that the distal optical system 4 is submerged in the distal end of the treatment
そこで、キーボード7kを操作して、図7に示されるように、コンピュータ7での処理により断層画像モニタ9に表示される指標18の位置が断層画像モニタ9の上方向になるように調整することにより、断層画像モニタ9に表示される断層画像11′の向きが内視鏡画像モニタ21に表示される内視鏡観察画像の向きと正しく一致する。
Therefore, by operating the keyboard 7k, as shown in FIG. 7, the position of the
そこで光プローブの先端を図3及び図4に示されるように処置具挿通チャンネル11から真っ直ぐ前方に押し出して生体組織の断層像取得を行えば、内視鏡画像モニタ21に表示される内視鏡観察画像との対比により、断層画像モニタ9に表示される断層画像11′のオリエンテーション付けを誰でもが容易かつ正確に行うことができる。
Therefore, if the distal end of the optical probe is pushed straight forward from the treatment
なお、前述のように、指標18が断層画像モニタ9の所定の方向に表示されるようにキーボード7kを操作することにより、断層画像モニタ9に表示される断層画像11′の向きを手動で任意に回転調整することができるが、その回転調整をコンピュータ7においてソフトウェアで自動的に行うようにしてもよい。
As described above, the direction of the
その場合には、断層像中において指標18だけが処置具挿通チャンネル11の内周の他の部分と比べて低干渉性の光の反射が異なる(大きい又は小さい)ので、低干渉性の光の反射が異なる位置が断層画像モニタ9の上側に来るように公知のソフトウェア(説明省略)で画像回転をさせればよい。
In that case, since only the
なお、断層画像モニタ9に表示される断層像と内視鏡画像モニタ21に表示される内視鏡観察画像との向き合わせは相対的なものなので、内視鏡画像モニタ21において内視鏡観察画像の向きを回転調整することができるようになっている場合には、必ずしも断層画像モニタ9側に表示画像を回転させる機能を設けなくてもよい。また、断層画像モニタ9に表示される断層像と内視鏡画像モニタ21に表示される内視鏡観察画像との向きのズレが大きくない場合には、必ずしも両像の向きを補正しなくても、術者が指標18の向きから視覚的に勘案補正して断層画像のオリエンテーションを付けることができる。
In addition, since the orientation of the tomographic image displayed on the tomographic image monitor 9 and the endoscopic observation image displayed on the endoscopic image monitor 21 is relative, the endoscopic observation on the endoscopic image monitor 21 is performed. When the orientation of the image can be rotated, it is not always necessary to provide a function for rotating the display image on the tomographic image monitor 9 side. Further, when the difference between the directions of the tomographic image displayed on the tomographic image monitor 9 and the endoscope observation image displayed on the endoscopic image monitor 21 is not large, the directions of the two images are not necessarily corrected. In addition, the surgeon can visually correct the direction from the direction of the
1 可撓性シース(光プローブ)
3 シングルモード光ファイバ(光プローブ)
4 先端光学系(光プローブ)
7 コンピュータ(断層像形成処理部)
7k キーボード(画像回転調整部)
9 断層画像モニタ(モニタ)
10 内視鏡
11 処置具挿通チャンネル
18 指標
20 ビデオプロセッサ
21 内視鏡画像モニタ
1 Flexible sheath (optical probe)
3 Single mode optical fiber (optical probe)
4 Advanced optical system (optical probe)
7 Computer (tomographic image processing unit)
7k keyboard (image rotation adjustment unit)
9 Tomographic image monitor (monitor)
10
Claims (7)
上記内視鏡の処置具挿通チャンネルの出口付近に、上記光プローブから上記低干渉性の光が照射されることによって上記モニタに画像表示される指標を、上記内視鏡の観察画像の向きと所定の対応を付けた向きに形成したことを特徴とするラジアル走査式経内視鏡オプティカルコヒーレンストモグラフィ装置。 Low coherence light is emitted while changing the direction from the distal end portion of the flexible sheath in the direction around the axis, and at the same time, the reflected light is received and the received light signal is output from the proximal end side of the flexible sheath. The optical probe is inserted into the treatment instrument insertion channel of the endoscope so as to be able to advance and retract in the axial direction, and the low-coherence light is irradiated based on information included in the light reception signal output from the optical probe. Radial scanning type transendoscopic optical coherence tomography apparatus provided with a tomographic image forming processing unit for forming a tomographic image of a region and a monitor for displaying the tomographic image formed in the tomographic image forming processing unit In
An indicator displayed on the monitor by irradiating the low-coherence light from the optical probe near the exit of the treatment instrument insertion channel of the endoscope, and the direction of the observation image of the endoscope A radial scanning transendoscopic optical coherence tomography device characterized by being formed in a direction with a predetermined correspondence.
6. The radial scanning method according to claim 5, wherein an orientation of the tomographic image displayed on the monitor is automatically rotated and adjusted by the image rotation adjusting unit so that the index is displayed in a predetermined direction of the monitor. Endoscopic optical coherence tomography device.
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