JP2011036453A

JP2011036453A - 医療用観察システム

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Publication number: JP2011036453A
Application number: JP2009187065A
Authority: JP
Inventors: Yosuke Tashiro; 陽資田代
Original assignee: Hoya Corp
Current assignee: Hoya Corp
Priority date: 2009-08-12
Filing date: 2009-08-12
Publication date: 2011-02-24
Anticipated expiration: 2029-08-12
Also published as: JP5297937B2

Abstract

【課題】送気ガスの過度な供給による患者の負担を生じさせないように好適に構成された医療用観察システムを提供すること。
【解決手段】医療用観察システムを、スコープの先端部から体腔内に空気を送出する送気手段と、スコープの先端部近傍の圧力を検知する圧力検知手段と、該検知された圧力が所定の閾値に達したときに送気手段が送出する気体を冷却する気体冷却手段とを有する構成とした。
【選択図】図２

Description

この発明は、患者の体腔内を撮像する医療用観察システムに関連し、詳しくは、送気ガスの過度な供給による患者の負担を生じさせないように好適に構成された医療用観察システムに関する。

術者が患者の体腔内を診断する際に使用する医療機器として、ファイバスコープや電子スコープが一般的に知られている。例えば、電子スコープを使用する術者は、電子スコープの挿入部を体腔内に挿入して、挿入部先端に備えられた挿入先端部を被写体近傍に導く。術者は、電子スコープやビデオプロセッサの操作部を必要に応じて操作して、光源装置から放射された照明光によって被写体を照明する。術者は、照明された被写体の反射光像を挿入先端部に搭載されたＣＣＤ（Charge Coupled Device）等の固体撮像素子により撮像する。術者は、撮像された被写体の映像をモニタを通じて観察し診断や施術等を行う。

ところで、この種の医療用観察システムの観察対象である胃や腸は、通常、萎んでおり、撮影視野が確保し難く、スコープによる観察に適した状態にない。そこで、医療用観察システムには、観察視野を確保するため、スコープの挿入先端部から気体を送出して胃や腸を膨らませる送気機能が実装されている。送気機能を実装した医療用観察システムの具体的構成例は、特許文献１に記載されている。

特許文献１に記載の医療用観察システムは、送気ガスが胃内に過度に供給されたときの胃壁の拡張による患者の負担を生じさせないため、胃内の圧力をセンサで検知して送気又は吸引を自動的に行い、胃内の圧力を適正な値に維持するように構成されている。

特公平３−２４８４４号公報

しかし、特許文献１に記載の医療用観察システムにおいては、減圧時に、胃壁等に付着した付着物が術者の意に反して吸引される不都合が指摘される。また、減圧時に、吸引ポンプによる吸引力が強すぎて胃が急激に萎むことがあり、円滑な診断が一時的に妨げられる不都合も指摘される。すなわち、特許文献１に記載の医療用観察システムは、送気ガスの過度な供給による患者の負担を生じさせない代わりに上記不都合を存するため、好適な構成とはいえない。

本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、送気ガスの過度な供給による患者の負担を生じさせないように好適に構成された医療用観察システムを提供することである。

上記の課題を解決する本発明の一形態に係る医療用観察システムは、スコープの先端部から体腔内に空気を送出する送気手段と、スコープの先端部近傍の圧力を検知する圧力検知手段と、該検知された圧力が所定の閾値に達したときに送気手段が送出する気体を冷却する気体冷却手段とを有することを特徴としたシステムである。

すなわち、本発明に係る医療用観察システムによれば、体腔内の過度の圧力上昇を避けるべく、冷却した空気を体腔内に供給することによって体腔内の圧力を低下させ、体腔内の圧力を適正範囲に収めることができる。このため、送気ガスの過度な供給による患者の負担が有効に避けられる。また、減圧手段として吸引を用いないため、胃壁等に付着した付着物が術者の意に反して吸引される不都合や、吸引による胃の急激な萎みが生じることがなく円滑な診断が一時的に妨げられる不都合が発生しない。

本発明に係る医療用観察システムは、所定の患者情報を入力する入力手段と、該入力された患者情報に基づいて、気体冷却手段が参照する所定の閾値を計算する閾値計算手段とを更に有する構成としてもよい。ここで、閾値計算手段は、使用するスコープの種別も加味して所定の閾値を計算する構成としてもよい。

本発明に係る医療用観察システムは、スコープの先端部近傍の温度を検知する温度検知手段を更に有する構成としてもよい。気体冷却手段は、検知された圧力が所定の閾値に達していないとき、送気手段が送出する気体を検知された温度に応じた温度に冷却する構成としてもよい。

本発明によれば、送気ガスの過度な供給による患者の負担を生じさせないように好適に構成された医療用観察システムが提供される。

本発明の実施形態の医療用観察システムの構成を示すブロック図である。本発明の実施形態の医療用観察システムにおいて実行される体腔内圧力調節処理を示すフローチャートである。

以下、添付された各図面を参照しつつ、本発明の実施形態の医療用観察システムについて説明する。

図１は、本実施形態の医療用観察システム１の構成を示すブロック図である。図１に示されるように、医療用観察システム１は、被写体を撮像する電子スコープ１００を有している。電子スコープ１００は、図示省略されたコネクタ部を介してプロセッサ２００と電気的にかつ光学的に接続されている。プロセッサ２００は、電子スコープ１００によって撮像された画像の信号を処理する信号処理装置と、自然光の届かない体腔内を電子スコープ１００を介して照明する光源装置とを一体に備えた装置である。別の実施の形態では、信号処理装置と光源装置を別体で構成してもよい。

プロセッサ２００は、システム電源２０２及びランプ電源イグナイタ２０４を有している。システム電源２０２は、商用電源からの電圧を変換して昇圧し又は降圧し、プロセッサ２００の各回路に又は電子スコープ１００に電源として供給する。ランプ電源イグナイタ２０４は、商用電源から電圧が供給されると、パルス電圧を発生させてランプハウス２０６に支持されたランプ２０８を始動させる。

プロセッサ２００は、医療用観察システム１を構成する各要素を制御するコントロール回路２２０を有している。コントロール回路２２０は、プロセッサ２００の電源投入後、信号の処理タイミングを調整するクロックパルスを医療用観察システム１内の各種回路に出力する。なお、図１では、図面を複雑化させる一部の結線（例えばシステム電源２０２とプロセッサ２００の各回路との結線）は、便宜上図示省略する。

ランプ２０８は、ランプ電源イグナイタ２０４による始動後、白色光を放射する。ランプ２０８には、キセノンランプ、ハロゲンランプ、水銀ランプ、メタルハライドランプ等の高輝度ランプが適している。ランプ２０８から放射された照明光は、集光レンズ２１０によって集光されてＬＣＢ（light carrying bundle）１０２の入射端に入射する。

ＬＣＢ１０２の入射端に入射した照明光は、ＬＣＢ１０２の内部を全反射を繰り返すことによって伝播する。ＬＣＢ１０２を伝播した照明光は、電子スコープ１００の先端に配されたＬＣＢ１０２の射出端から射出する。ＬＣＢ１０２の射出端から射出した照明光は、配光レンズ１０４を介して被写体を照明する。被写体からの反射光は、対物レンズ１０６に入射して、対物レンズ１０６のパワーにより固体撮像素子１０８の受光面上で光学像を結ぶ。

固体撮像素子１０８は、例えばベイヤ型画素配置を有する単板式カラーＣＣＤであり、受光面上の各画素で結像した光学像を光量に応じた電荷として蓄積して、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色に応じた画像信号に変換する。変換された画像信号は、プリアンプ１１０によって増幅されてドライバ信号処理回路１１２に入力する。

ドライバ信号処理回路１１２は、コントロール回路２２０のクロックパルスに基づき、固体撮像素子１０８をプロセッサ２００側で処理される映像のフレームレートに同期したタイミングで駆動制御する。メモリ１１４には、電子スコープ１００固有の情報（例えば固体撮像素子１０８の画素数や感度、対応可能なレート、或いは型番など）が格納されている。ドライバ信号処理回路１１２は、メモリ１１４にアクセスして電子スコープ１００固有の情報を読み出す。

ドライバ信号処理回路１１２は、読み出された固有情報をコントロール回路２２０に、画像信号を信号処理回路２２２に、それぞれ出力する。ドライバ信号処理回路１１２とコントロール回路２２０又は信号処理回路２２２との間には、フォトカップラなどを使用した絶縁回路（不図示）が配置されている。すなわち、電子スコープ１００とプロセッサ２００は、電気的に絶縁されている。

コントロール回路２２０は、ドライバ信号処理回路１１２からの上記固有情報に基づいて各種演算を行い、制御信号を生成する。コントロール回路２２０は、生成された制御信号を用いて、プロセッサ２００に接続中の電子スコープに適した処理がされるようにプロセッサ２００内の各種回路の動作やタイミングを制御する。また、コントロール回路２２０は、電子スコープの型番と、該型番の電子スコープに適した制御情報とを対応付けたテーブルを有した構成としてもよい。この場合、コントロール回路２２０は、対応テーブルの制御情報を参照して、プロセッサ２００に接続中の電子スコープに適した処理がされるようにプロセッサ２００内の各種回路の動作やタイミングを制御する。

信号処理回路２２２は、ドライバ信号処理回路１１２からの画像信号に、クランプ、ニー、γ補正、補間処理、ＡＧＣ（Auto Gain Control）、Ａ／Ｄ変換等の所定の信号処理を施す。信号処理回路２２２は、所定の処理後の画像信号をフレームメモリ２２４にフレーム単位でバッファリングする。フレームメモリ２２４は、バッファリングした画像信号を後処理回路２２６に所定のタイミングで掃き出す。後処理回路２２６は、フレームメモリ２２４からの画像信号をＮＴＳＣ（National Television System Committee）やＰＡＬ（Phase Alternating Line）等の所定の規格に準拠した映像信号に変換して、モニタ３００に順次出力する。これにより、被写体のカラー画像がモニタ３００に表示される。

医療用観察システム１は、術者による診断等を補助すべく、空気やＣＯ_２等の送気ガス（本実施形態では空気）を胃や腸に供給する送気機能を有している。以下においては、送気機能を実現するための構成及び処理について具体的に説明する。

図２は、本実施形態の医療用観察システム１において実行される体腔内圧力調節処理を示すフローチャートである。なお、図２の体腔内圧力調節処理は、電子スコープ１００の挿入先端部が観察対象の部位近傍に配置されていることを前提に説明する。本明細書中の説明並びに図面において、体腔内圧力調節処理の各処理ステップは「Ｓ」と省略して記す。

図１に示されるように、プロセッサ２００は、操作パネル２２８を有している。術者は、操作パネル２２８を操作して、例えば患者の年齢、体型、性別等の所定の患者情報を入力する。コントロール回路２２０は、患者情報の入力を契機に、図２の体腔内圧力調節処理を実行開始する。図２の体腔内圧力調節処理は、操作パネル２２８による所定の操作がされるまで、又は医療用観察システム１が停止するまで、継続的に実行される。なお、患者情報は、図示省略されたキーボードによって入力することもできる。

図２のＳ１の処理では、コントロール回路２２０は、例えば所定の関数を使用して、入力された患者情報を適正圧力算出用の中間データに変換する。コントロール回路２２０は、変換された中間データを用いて適正圧力算出用データベース２３０にアクセスする。適正圧力算出用データベース２３０には、過去の症例や臨床試験等を通じて経験的に求められた体腔内の適正圧力の上限値（以下、「適正圧力上限値」と記す。）が中間データに対応付けて格納されている。図２のＳ２の処理では、コントロール回路２２０は、中間データに対応する体腔内の適正圧力上限値を適正圧力算出用データベース２３０から読み出す。

なお、体腔内の適正圧力上限値は、体腔内の部位（例えば胃や腸）毎に異なる。そして、電子スコープは、一般に、体腔内の特定の部位（例えば胃や腸）を診断等する用途に特化して設計されている。そこで、本実施形態では、コントロール回路２２０は、例えばメモリ１１４に格納されている電子スコープ１００の型番（種別）を読み取り、上記対応テーブルを参照することによって、電子スコープ１００の挿入先端部が配される部位を特定するように構成されてもよい。この場合、コントロール回路２２０は、特定された観察対象の部位の情報も加味して中間データを生成し、適正圧力算出用データベース２３０にアクセスして、患者及び観察対象の部位に適した適正圧力上限値を読み出す。

ここで、図１に示されるように、電子スコープ１００の挿入先端部には、圧力センサ１１６及び温度センサ１１８が設けられている。コントロール回路２２０は、図２の体腔内圧力調節処理の実行中、圧力センサ１１６及び温度センサ１１８の出力を監視して、挿入先端部が位置する付近の体腔内の圧力及び温度を検知している。

図１に示されるように、プロセッサ２００は、内蔵ポンプ２３２を有している。内蔵ポンプ２３２は、例えば大気中の空気をガスタンク２３４に供給する。内蔵ポンプ２３２の出力は、システム電源２０２から供給されるＤＣ電圧の値によって決まる。ガスタンク２３４内部の温度は、冷却コントローラ２３６によって制御された電子冷却装置２３８により冷却される。具体的には、図２のＳ３の処理において、コントロール回路２２０は、ガスタンク２３４内部の温度が所定の温度（ここでは、温度センサ１１８によって検知された体腔内の温度）になるように冷却コントローラ２３６を制御して電子冷却装置２３８を動作させる。なお、電子冷却装置２３８は、例えば空冷式であっても水冷式であってもよい。また、電子冷却装置２３８は、コンプレッサやペルティエ素子等の冷却装置であってもよい。

ガスタンク２３４は、内蔵ポンプ２３２の出力によってガスタンク２３４内部が加圧され、その加圧圧力に応じて、内部の気体を送気口２４０を介して送気パイプ２４２の一端に送り出すように構成されている。送気パイプ２４２の他端は、連結口１２０を介して電子スコープ１００に設けられた送気チャンネル１２２に連結されている。ガスタンク２３４から送出された気体は、送気パイプ２４２、送気チャンネル１２２を通って送気口１２４から体腔内に供給され続ける。

体腔内の圧力は、供給送気量に応じて上昇する。図２のＳ４の処理では、コントロール回路２２０は、圧力センサ１１６によって検知された体腔内の圧力がＳ２の処理で読み出された適正圧力上限値に達したか否かを判定する。コントロール回路２２０は、検知圧力が適正圧力上限値に達していない場合（Ｓ４：ＮＯ）、Ｓ３及びＳ４の処理を繰り返し実行する。コントロール回路２２０は、検知圧力が適正圧力上限値に達した場合には（Ｓ４：ＹＥＳ）、ガスタンク２３４内部の温度が所定温度低下するように、冷却コントローラ２３６を制御して電子冷却装置２３８を動作させる（Ｓ５）。これにより、所定温度冷却されたガスタンク２３４内部の気体が送気パイプ２４２、送気チャンネル１２２を介して体腔内に供給されて、該体腔内の圧力が低下する。コントロール回路２２０は、検知圧力が適正圧力上限値より所定値低い値に低下するまで（Ｓ６：ＮＯ）、Ｓ５及びＳ６の処理を継続的に行う。コントロール回路２２０は、検知圧力が適正圧力上限値より所定値低い値に低下すると（Ｓ６：ＹＥＳ）、Ｓ３の処理に復帰する。

すなわち、図２の体腔内圧力調節処理によれば、体腔内の過度の圧力上昇を避けるべく、冷却した空気を体腔内に供給することによって体腔内の圧力を低下させ、体腔内の圧力を適正範囲に収めることができる。このため、送気ガスの過度な供給による患者の負担が有効に避けられる。また、減圧手段として吸引を用いないため、胃壁等に付着した付着物が術者の意に反して吸引される不都合や、吸引による胃の急激な萎みが生じることがなく円滑な診断が一時的に妨げられる不都合が発生しない。

以上が本発明の実施形態の説明である。本発明は、上記の構成に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲において様々な変形が可能である。例えばコントロール回路２２０は、図２のＳ５の処理の代替として、システム電源２０２による内蔵ポンプ２３２への供給電圧を一定値下げる処理を行ってもよい。これにより、内蔵ポンプ２３２の出力が低下して体腔内への供給送気量が減ぜられ、図２のＳ５の処理と同じく体腔内の圧力を低下させる効果が得られる。

別の実施形態では、例えば図２のＳ３の処理は実行しなくてもよい。この場合、温度センサ１１８が不要になり、医療用観察システム１の構成を簡素化できるメリットがある。

１医療用観察システム
１００電子スコープ
１１６圧力センサ
１１８温度センサ
１２２送気チャンネル
１２４送気口
２００プロセッサ
２３０適正圧力算出用データベース
２３２内蔵ポンプ
２３４ガスタンク
２３６冷却コントローラ
２３８電子冷却装置

Claims

スコープの先端部から体腔内に空気を送出する送気手段と、
前記先端部近傍の圧力を検知する圧力検知手段と、
前記検知された圧力が所定の閾値に達したときに前記送気手段が送出する気体を冷却する気体冷却手段と、
を有することを特徴とする医療用観察システム。
所定の患者情報を入力する入力手段と、
前記入力された患者情報に基づいて前記所定の閾値を計算する閾値計算手段と、
を更に有することを特徴とする、請求項１に記載の医療用観察システム。
前記閾値計算手段は、使用するスコープの種別も加味して前記所定の閾値を計算することを特徴とする、請求項２に記載の医療用観察システム。
前記先端部近傍の温度を検知する温度検知手段を更に有し、
前記気体冷却手段は、前記検知された圧力が所定の閾値に達していないとき、前記送気手段が送出する気体を前記検知された温度に応じた温度に冷却することを特徴とする、請求項１から請求項３の何れか一項に記載の医療用観察システム。