JP2009240657A - 超音波内視鏡装置 - Google Patents

Abstract

【課題】超音波内視鏡のバルーンが、処置中に不意に膨張または収縮するのを防止する。
【解決手段】超音波内視鏡２の先端部１０には、超音波トランスデューサ２２と、処置具３０を体内に導入するための鉗子チャンネル２８とが設けられており、超音波トランスデューサ２２を覆うようにして袋状のバルーン２３が装着されている。鉗子チャンネル２８の開口２９の近傍には、処置具３０を検知する光学センサー３１が設けられている。光学センサー３１は、処置具３０が開口２９から体内に向けて突出したことを検知して、ポンプ装置４の制御部１７に検知信号を入力する。検知信号を受信した制御部１７は、バルーン２３への注排水操作を無効化する。
【選択図】図５

Description

本発明は、超音波内視鏡の先端にバルーンを取り付けた超音波内視鏡装置に関し、より詳細には、バルーンへの超音波伝達媒体の注入操作または排出操作を制御する超音波内視鏡装置に関する。

従来から、医療分野において超音波内視鏡が利用されている。超音波内視鏡は、体内に挿入される挿入部の先端に、撮像素子と複数の超音波トランスデューサとを一体的に配置したものである。各超音波トランスデューサは、体内の被観察部位に超音波を照射し、そのエコー信号を受信する。受信されたエコー信号は、超音波トランスデューサから超音波観測装置に送信され、各種の信号処理がなされた後、超音波断層画像としてモニタ等に表示される。

超音波やエコー信号は空気中で著しく減衰するため、超音波トランスデューサと被観察部位の間に超音波伝達媒体（例えば、水やオイルなど）を介在させる必要がある。そこで、超音波内視鏡の先端部に伸縮性のある袋状のバルーンを装着し、このバルーンに超音波伝達媒体を注入して膨張させ、被観察部位に当接させている。これにより、超音波トランスデューサと被観察部位の間から空気が排除され、超音波やエコー信号の減衰が防止される。

超音波検査の結果、病変部やそれと疑わしき部位が確認されたときは、穿刺針などの処置具を体内に導入して、細胞組織を採取したり、薬液を投与したりなどの処置がなされる。このため、超音波内視鏡の内部には処置具を通すための鉗子チャンネルが挿設されており、鉗子チャンネルに連通する先端部の開口から処置具を体内に導入するようにしている。このとき、バルーンが膨張していると、開口から突出した処置具の先端がバルーンに接触して、バルーンが破裂する危険性がある。

そこで、処置具とバルーンとの接触を防止する種々の方策が提案されている。例えば、特許文献１には、処置具の開口からの起立角度を変更可能とし、起立角度を目盛り等で表示する超音波内視鏡装置が開示されている。特許文献２は、処置具をガイドするとともに、起立角度を変更するために回動変位するガイド部材を開口付近に設置した超音波内視鏡を提案している。

特許文献３には、開口における処置具の突没の様子を超音波画像で良好にモニタできるように、先端部の部品配置レイアウトを工夫した超音波内視鏡が記載されている。また、特許文献４は、バルーンに処置具貫通用のガイド孔を設けている。
特開平５−５６９１２号公報 特開２００７−２５２４５８号公報 特開平５−３４４９７３号公報 特開昭６１−６４２３５号公報

バルーンは弾性を有するため、体内管路に押し付けると変形あるいは変位して、処置具に接触する場合がある。このような状態で、バルーンに超音波伝達媒体を注入又は排出すると、バルーンの接触によって処置具に掛かる負荷が不意に変化して、処置具の突出状態が不安定となり、体内管路を傷付けてしまうなどの危険が生じる。こうした危険を回避するためには、処置具が体内に導入されている間、超音波伝達媒体の注入及び排出を制御して、バルーンの不意な膨張・収縮を防がなければならない。しかしながら、上記いずれの従来技術も、処置具を体内に導入する際には効果的であるが、導入後の処置具がバルーンと接触することによって起こる上記危険への対処は考慮されていない。

本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、バルーンへの超音波伝達媒体の注入操作または排出操作を制御することで、バルーンの不意な膨張または収縮を抑制し、処置具を用いた処置中の安全性を確保することができる超音波内視鏡装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、超音波トランスデューサと、体内に処置具を導入するための鉗子チャンネルと、超音波トランスデューサを覆うようにして装着され、超音波伝達媒体が注入または排出される袋状のバルーンとを備えた超音波内視鏡装置であって、鉗子チャンネルの出口から処置具が突出しているか否かを検知する検知手段と、処置具が出口から突出していないときは、超音波伝達媒体の注入操作または排出操作を有効化し、処置具が出口から突出しているときは、注入操作または排出操作を無効化する制御手段とを備えたことを特徴とする。

また、制御手段に無効化の解除を指示する無効化解除手段を更に設け、制御手段は、注入操作または排出操作が無効化されている状態で、無効化解除手段により無効化の解除が指示されたときに、無効化状態の操作を一時的に許容することが好ましい。この場合、制御手段は、所定回数の注入操作または排出操作を許容した後に、再び注入操作または排出操作を無効化することが好ましい。

また、注入操作または排出操作を許容してからの経過時間を測定するタイマーを更に設け、制御手段は、注入操作または排出操作を許容してから所定時間の経過後に、再び注入操作または排出操作を無効化するようにしてもよい。

また、検知手段は、鉗子チャンネルの出口付近に設けられた光学センサーであることが好ましい。更に、処置具の位置、及び注入操作または排出操作が無効化されているか否かを報知する報知手段を設けることが好ましい。

本発明によれば、処置具の位置に応じて、超音波伝達媒体の注入操作または排出操作が制御される。処置具が鉗子チャンネルの出口から体内に突出している間は、バルーンが膨張または収縮することがないので、バルーンの接触によって使用中の処置具に掛かる負荷が不意に変化することもない。また、処置中にバルーンが処置具に圧迫されて、バルーンが破損するといったおそれもない。従って、超音波内視鏡の先端部にバルーンを装着した状態で、安全に処置を行なうことができる。

図１において、超音波内視鏡装置１は、体内に挿入されて臓器の画像を取得する超音波内視鏡２と、超音波断層画像を得るための超音波観測装置３と、ポンプ装置４とから構成されている。超音波内視鏡２は、その基端部に連設されたユニバーサルコード５を介して超音波観測装置３に接続されている。ユニバーサルコード５は、画像信号や制御信号を伝送するための各種信号線を樹脂製の外装ジャケットで束ねたものである。これらの信号線のうち、後述する検知信号を伝送するケーブル６は、ユニバーサルコード５の中間で分岐し、ポンプ装置４に接続されている。

超音波内視鏡２は、医師などの術者が把握して操作する操作部７と、被検者の体内に挿入される挿入部８とから構成される。この挿入部８は、長尺で湾曲可能な軟性部９と、軟性部９の先端に設けられた先端部１０とに分かれており、軟性部９の内部には、超音波伝達媒体を先端部１０に供給するための注入排出チャンネル２６や、穿刺針などの処置具を通すための鉗子チャンネル２８（いずれも、図２参照）などが挿通されている。

操作部７には、複数の操作ボタンと、軟性部９を湾曲させるためのアングルノブ１１と、鉗子口１２と、注入排出口１３とが設けられている。鉗子口１２は、鉗子チャンネル２８に接続されており、ここから処置具が挿入されて被検者の体内へと導入される。注入排出口１３は、注入排出チャンネル２６に連通しており、また、チューブ１４によりポンプ装置４に接続されている。

ポンプ装置４は、超音波内視鏡２に超音波伝達媒体を送り込むためのもので、超音波伝達媒体として用いる水を収容した貯留容器１５と、貯留容器１５の内部を加圧又は減圧するポンプ１６と、ポンプ１６の動作を制御する制御部１７とから構成されている。ポンプ装置４には、更に、制御部１７に注入及び排出制御を行わせるための注水ボタン１８ａ及び排水ボタン１８ｂを設けたフットスイッチ１８が接続されている。制御部１７は、フットスイッチ１８の注水ボタン１８ａが押圧操作されると、ポンプ１６を動作させて貯留容器１５の内部を加圧する。これにより、貯留容器１５の水がチューブ１４を介して超音波内視鏡２に注入される。また、フットスイッチ１８の排水ボタン１８ｂが押圧操作されると、制御部１７は、ポンプ１６を動作させて貯留容器１５の内部を減圧する。これにより、超音波内視鏡２に注入された水がチューブ１４を介して貯留容器１５に排出される。なお、符号１８ｃは、第２の実施形態で説明するロック解除ボタンである。

図２に示すように、超音波内視鏡２の先端部１０には、体内の被観察部位を撮影して内視鏡画像を得るための撮像ユニット２１と、超音波断層画像を得るための複数の超音波トランスデューサ２２とが設けられている。各超音波トランスデューサ２２は、先端部１０の長手方向に沿って凸湾曲状に等間隔で配列されており、被観察部位に向けて超音波を順次照射し、そのエコー信号を受信する。これにより、被観察部位に対して、コンベックス超音波電子走査が行なわれる。受信されたエコー信号は、ユニバーサルコード５から超音波観測装置３に送信され、各種の信号処理が施されてから、超音波断層画像としてモニタ１９（図１参照）などに表示される。

超音波及びエコー信号の減衰を防ぐために、先端部１０には、超音波トランスデューサ２２を覆うようにして袋状のバルーン２３が装着される。バルーン２３は、伸縮性のある弾性材からなり、その開口端には伸縮自在な係止リング２４が形成されている。先端部１０には、その周方向の全周にわたって係止溝２５が形成されており、この係止溝２５に係止リング２４を嵌合させることで、先端部１０にバルーン２３が着脱自在に装着される。さらに、係止溝２５よりも先端側には、注入排出チャンネル２６の出口である開口２７が形成されている。先端部１０を体内に挿入してから、この開口２７を介して、バルーン２３内に貯留容器１５の水を注入し、体内管路に当接するまで膨張させる。これにより、被観察部位と超音波トランスデューサの間は水で満たされ、信号減衰の原因となる空気が排除される。挿入部８を体外へ引き出す際には、バルーン２３が体内管路に引っ掛かってバルーン２３が破れたり、体内管路を傷付けたりすることがないように、バルーン２３の水を貯留容器１５に排出して、挿入部８を体内に挿入する際と同様に、バルーン２３を収縮させる。

撮像ユニット２１と超音波トランスデューサ２２の間には、鉗子チャンネル２８の出口である開口２９が形成されており、ここから処置具３０が体内に導入される。開口２９は、係止溝２５よりも基端側に位置しているが、超音波画像で処置具３０の動きを確認できるように、超音波トランスデューサ２２に近づけて配されている。

処置具３０は、穿刺針３０ａと、この穿刺針３０ａを出没自在に保持するシース３０ｂとからなる。処置具３０は、開口２９から先端側に突出した突出位置（図示の位置）にセットされる。細胞組織の採取などの処置を行なう際には、まず、穿刺針３０ａを没した状態で処置具３０のシース３０ｂを鉗子口１２から鉗子チャンネル２８に挿入し、突出位置にセットする。そして、穿刺針３０ａをシース３０ｂから押し出すように操作して、体内管路に穿刺針３０ａを刺入する。

鉗子チャンネル２８内には、処置具３０の位置を検知するフォトインタラプタ等の光学センサー（検知手段）３１が設けられている。光学センサー３１は、開口２９の近傍に配されており、処置具３０が突出位置にある間は、例えばＨｉｇｈレベルの検知信号を出力する。そして、処置具３０が突出位置にないときは、例えばＬｏｗレベルの検知信号を出力する。この検知信号は、ケーブル６を介してポンプ装置４の制御部１７に伝達される。

図３に示すように、ポンプ装置４の制御部１７は、信号入力部３５と、信号判断部３６と、ポンプ１６の動作を制御する動作制御部３７と、各部を制御するＣＰＵ３８とから構成されている。信号入力部３５は、光学センサー３１からの検知信号を受信して、信号判断部３６に入力する。信号判断部３６は、検知信号の出力レベルを監視する。信号判断部３６は、検知信号がＨｉｇｈレベルからＬｏｗレベルになったときに、処置具３０が突出位置にないと判断し、逆に、検知信号がＬｏｗレベルからＨｉｇｈレベルになったときに、処置具３０が突出位置にあると判断する。信号判断部３６は、判断した結果を表す信号をＣＰＵ３８に出力する。

ＣＰＵ３８は、信号判断部３６からの信号に応じて、注水ボタン１８ａ及び排水ボタン１８ｂの押圧操作を有効化するか、無効化する。すなわち、ＣＰＵ３８は、信号判断部３６から処置具３０が突出位置にない旨の信号を受けたとき、注水ボタン１８ａ及び排水ボタン１８ｂの押圧操作を有効化する。この場合、ＣＰＵ３８は、注水ボタン１８ａ及び排水ボタン１８ｂの押圧操作に応じて、動作制御部３７を介してポンプ１６の動作を制御し、バルーン２３への注水及び排水を行なわせる。

一方、ＣＰＵ３８は、信号判断部３６から処置具３０が突出位置にある旨の信号を受けたとき、注水ボタン１８ａ及び排水ボタン１８ｂの押圧操作を無効化する。この場合、ＣＰＵ３８は、注水ボタン１８ａ及び排水ボタン１８ｂが押圧操作されて操作信号が入力されても、ポンプ１６を動作させず、したがってバルーン２３への注水及び排水も行なわれない。これにより、処置具３０を突出させて処置をしている最中に、バルーン２３が不意に膨張又は収縮することが防止される。なお、注水ボタン１８ａ及び排水ボタン１８ｂの押圧操作を有効化、無効化する方法としては、注水ボタン１８ａ及び排水ボタン１８ｂとＣＰＵ３８の信号線にリレー等のスイッチを設け、これをオンオフしてもよいし、機械的なスイッチ動作をＣＰＵ３８のソフト的な処理シーケンスに組み込んでもよい。

図４に示すように、バルーン２３は弾性を有しているため、体内管路に押し付けられると、破線の状態から実線の状態に変形し、処置具３０と接触する場合がある。このとき、処置具３０には、バルーン２３の水の重みが負荷として加わる。この状態で排水操作が行なわれると、バルーン２３が収縮して処置具３０から離れ、処置具３０に掛かる負荷が不意に変動する。このため、処置具３０の突出状態が不安定となり、穿刺針３０ａで体内管路を傷付けるなどの危険が生じる。また、バルーン２３と処置具３０が当初接触していなくても、その後に注水操作が行なわれると、バルーン２３が膨張して処置具３０に接触することがある。このような場合にも、処置具３０に掛かる負荷が不意に変動するため、同様の危険が生じる。

しかしながら、上述したように、処置具３０が突出位置にある間は、注水ボタン１８ａ及び排水ボタン１８ｂによる注排水操作は常に無効化される。これにより、バルーン２３の不意な膨張・収縮が防止され、バルーン２３と処置具３０が接触しているような場合でも、安全に処置を行なうことができる。また、当初処置具３０に接触していなかったバルーン２３が、処置の最中に処置具３０に接触して破損するといったおそれもない。

処置が終了して処置具３０が鉗子チャンネル２８から引き抜かれると、光学センサー３１はＬｏｗレベルの検知信号を出力する。これにより、信号判断部３６は、処置具３０が突出位置にない旨の信号をＣＰＵ３８に入力する。この信号に応じて、ＣＰＵ３８は、注水ボタン１８ａ及び排水ボタン１８ｂによる注排水操作を有効化する。これにより、バルーン２３への注水及び排水が可能となる。

次に、図５を参照して、上記構成による作用を説明する。超音波内視鏡装置１の電源が投入されると、光学センサー３１が作動して、光学センサー３１から検知信号が出力される。光学センサー３１の検知信号は、信号入力部３５を介して信号判断部３６に入力される。信号判断部３６では、検知信号の出力レベルが監視され、処置具３０が突出位置であるか否かが判断される。信号判断部３６の判断結果を表す信号は、ＣＰＵ３８に入力される。

信号判断部３６で処置具３０が突出位置にないと判断された場合は、ＣＰＵ３８により、注水ボタン１８ａ及び排水ボタン１８ｂの押圧操作が有効化される。一方、信号判断部３６で処置具３０が突出位置にあると判断された場合は、ＣＰＵ３８により、注水ボタン１８ａ及び排水ボタン１８ｂの押圧操作が無効化される。従って、処置の最中に誤ってフットスイッチ１８を操作しても、バルーン２３が不意に膨張・収縮することがなく、安全に処置を行なうことができる。

検査を行なう場合、バルーン２３が収縮した状態で超音波内視鏡２の挿入部８が被検者の体内に挿入される。そして、撮像ユニット２１で得られる内視鏡画像が観察されながら、必要に応じて超音波トランスデューサ２２による超音波画像が観察される。このとき、術者は、注水ボタン１８ａを押圧操作し、ポンプ装置４でバルーン２３に水を注水してバルーン２３を膨張させ、超音波トランスデューサ２２と被観察部位との間に水を介在させる。この状態では、鉗子チャンネル２８に処置具３０が挿入されておらず、光学センサー３１の出力はＬｏｗレベルで、信号判断部３６で処置具３０が突出位置にないと判断されるので、注水ボタン１８ａによる注水操作は有効化される。

処置具３０で処置を行なう必要が生じた場合、術者は、鉗子チャンネル２８に処置具３０を挿入して処置具３０を突出位置にセットし、穿刺針３０ａをシース３０ｂから出して処置を行なう。この状態では、光学センサー３１の出力はＨｉｇｈレベルで、信号判断部３６で処置具３０が突出位置にあると判断されるので、注水ボタン１８ａ及び排水ボタン１８ｂによる注排水操作は無効化される。処置が終了して、鉗子チャンネル２８から処置具３０が引き抜かれると、再び注水ボタン１８ａ及び排水ボタン１８ｂによる注排水操作が有効化される。

なお、上記実施形態では、処置具３０が突出位置にあるときに、注水ボタン１８ａ及び排水ボタン１８ｂによる注排水操作を常に無効化しているが、この時に注排水操作を一時的に許容するようにしてもよい。例えば、図６に示すように、ポンプ装置４のフットスイッチ１８にロック解除ボタン１８ｃ（図１参照）を設け、制御部４０にタイマー４１を設ける。ロック解除ボタン１８ｃは、注排水操作の無効化を一時的に解除するためのロック解除信号をＣＰＵ３８に入力する。図７に示すように、ＣＰＵ３８は、注排水操作が無効化されているときにロック解除信号を受信すると、無効化を一時的に解除して、注排水操作を許容する。そして、注排水操作を許容してから、タイマー４１で設定した所定時間が経過したときに、注排水操作を再び無効化する。このようにすれば、注排水操作が無効化されているときでも、超音波断層画像の視界や処置具３０の角度などに応じて、バルーン２３の大きさを微調整することができる。なお、タイマー４１を用いずに、注排水操作を許容してから、注排水操作が所定回数（例えば、１回）行われたときに、注排水操作を再び無効化してもよい。また、両者を組み合わせて、所定時間の経過及び所定回数の操作のいずれかが満たされたときに、注排水操作を再び無効化してもよい。

なお、図８に示すように、処置具３０の位置や注排水操作が無効化されているか否か等を報知するメッセージ５０（例えば、「処置具使用中のため、バルーンの注排水操作をロックしています」等）を、超音波断層画像と共にモニタ１９に表示するとよい。このようにすれば、フットスイッチ１８の操作が無効化されている理由を知らせることができるとともに、処置中にフットスイッチ１８を誤って操作することを防止することができる。

上記各実施形態では、処置具３０が突出位置にあるときに、注水ボタン１８ａによる注水操作と排水ボタン１８ｂによる排水操作とを共に無効化しているが、注水操作または排水操作のいずれか一方を無効化するようにしてもよい。

また、上記各実施形態では、位置検出手段として光学センサー３１を用いたが、位置検出手段は、例えば、超音波センサーなどであってもよい。また、超音波伝達媒体としては、水の他に、オイルなどを用いることができる。更に、超音波電子走査の走査方向は任意であり、上述のコンベックス方向のほか、リニア方向やラジアル方向とすることができる。

本発明の超音波内視鏡装置の構成を示す概略図である。 超音波内視鏡の先端部の断面図である。 ポンプ装置の制御部の概略を示すブロック図である。 バルーンが変形した様子を示す断面図である。 バルーンへの注排水操作を有効化・無効化する処理を示すフローチャートである。 制御部の別の実施形態の概略を示すブロック図である。 注排水操作を無効化したときに、注排水操作を一時的に許容する手順を示すフローチャートである。 メッセージの一例が表示されたモニタの画面である。

符号の説明

１ 超音波内視鏡装置
２ 超音波内視鏡
１０ 先端部
１７、４０ 制御部
１８ フットスイッチ
１８ａ 注水ボタン
１８ｂ 排水ボタン
１８ｃ ロック解除ボタン
１９ モニタ
２２ 超音波トランスデューサ
２３ バルーン
２８ 鉗子チャンネル
３０ 処置具
３１ 光学センサー
４１ タイマー
５０ メッセージ

Claims (6)

1. 超音波トランスデューサと、体内に処置具を導入するための鉗子チャンネルと、前記超音波トランスデューサを覆うようにして装着され、超音波伝達媒体が注入または排出される袋状のバルーンとを備えた超音波内視鏡装置において、
   前記処置具が前記鉗子チャンネルの出口から突出しているか否かを検知する検知手段と、
   前記処置具が前記鉗子チャンネルの出口から突出していないときは、前記超音波伝達媒体の注入操作または排出操作を有効化し、前記処置具が前記鉗子チャンネルの出口から突出しているときは、前記注入操作または前記排出操作を無効化する制御手段とを備えたことを特徴とする超音波内視鏡装置。
2. 前記制御手段に無効化の解除を指示する無効化解除手段を更に備え、前記制御手段は、前記注入操作または前記排出操作が無効化されている状態で、前記無効化解除手段により無効化の解除が指示されたときに、前記無効化状態の操作を一時的に許容することを特徴とする請求項１記載の超音波内視鏡装置。
3. 前記制御手段は、所定回数の注入操作または排出操作を許容した後に、再び注入操作または排出操作を無効化することを特徴とする請求項２記載の超音波内視鏡装置。
4. 注入操作または排出操作を許容してからの経過時間を測定するタイマーを更に備え、前記制御手段は、注入操作または排出操作を許容してから所定時間の経過後に、再び注入操作または排出操作を無効化することを特徴とする請求項２又は３記載の超音波内視鏡装置。
5. 前記検知手段は、前記鉗子チャンネルの出口付近に設けられた光学センサーであることを特徴とする請求項１ないし４いずれか記載の超音波内視鏡装置。
6. 前記処置具の位置、及び前記注入操作または前記排出操作が無効化されているか否かを報知する報知手段を更に備えたことを特徴とする請求項１ないし５いずれか記載の超音波内視鏡装置。

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