JP2012000194A - Medical system - Google Patents
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Description
本発明は医療システムに関し、特に、体腔内において内視下で治療対象組織の治療を行うためのシステムに関する。 The present invention relates to a medical system, and more particularly to a system for treating a tissue to be treated under endoscopic vision in a body cavity.
子宮内胎児治療として、例えば、双胎児間輸血症候群(Twin-to -twin transfusion syndrome)の治療があげられる。その場合、内視鏡を備えた治療器具が子宮内に挿入され、共通胎盤上における一卵性双胎児間にわたる吻合血管に対してレーザーが照射され、それによる凝固作用により血流が遮断される。その遮断によれば、双胎児間を流れる血流のアンバランスに起因する両児の血液循環不全を治療することが可能となる。その際に利用される治療器具は、内視鏡の他、鉗子孔に挿入された光ファイバを有する。具体的には、治療器具の先端部には内視鏡の観察窓、光ファイバの出射端が設けられている。下記特許文献1、2には体腔内において組織をレーザーにより治療する装置が開示されている。特許文献2には内視鏡装置、レーザー装置、超音波装置の組み合わせが記載されているが、血流の観測を行うものではない。 Examples of intrauterine fetal treatment include treatment of twin-to-twin transfusion syndrome. In that case, a treatment instrument equipped with an endoscope is inserted into the uterus, a laser is applied to the anastomotic blood vessel between identical twins on the common placenta, and the blood flow is blocked by the coagulation effect. . According to the blockage, it becomes possible to treat the blood circulation insufficiency of both infants due to the imbalance of the blood flow flowing between the twins. The therapeutic instrument utilized in that case has an optical fiber inserted into the forceps hole in addition to the endoscope. Specifically, an endoscope observation window and an optical fiber exit end are provided at the distal end of the treatment instrument. Patent Documents 1 and 2 below disclose devices for treating a tissue with a laser in a body cavity. Patent Document 2 describes a combination of an endoscope apparatus, a laser apparatus, and an ultrasonic apparatus, but does not perform blood flow observation.
上記のような子宮内胎児治療において、レーザー光により血流の凝固、遮断を行った後、従来においては内視鏡観察によってその治療後の状態を観察しているが、そのような視覚的な観察では、血流の遮断が完全に行われたかのか否かを十分に確認することは困難である。すなわち、従来の子宮内胎児治療で用いられる治療器具、特に血管を治療対象とする装置においては、血管の治療結果を確実に確認することが困難である。この問題は胎児治療以外の体腔内治療においても同様に指摘できる問題である。 In the intrauterine fetal treatment as described above, after the blood flow is coagulated and blocked by laser light, conventionally, the post-treatment state is observed by endoscopic observation. In observation, it is difficult to sufficiently confirm whether or not the blood flow is completely blocked. That is, it is difficult to reliably confirm the treatment result of the blood vessel in the treatment instrument used in the conventional intrauterine fetal treatment, in particular, an apparatus for treating the blood vessel. This problem can also be pointed out in body cavity treatment other than fetal treatment.
本発明の目的は、体腔内における血管の治療に際して、血流状態を適切に観測可能なシステムを提供することにある。 An object of the present invention is to provide a system capable of appropriately observing a blood flow state when treating a blood vessel in a body cavity.
本発明の目的は、子宮内胎児治療において血管の凝固を行った後にその血管内に血流が流れていないことを確実に確認できるシステムを提供することにある。 The objective of this invention is providing the system which can confirm reliably that the blood flow does not flow into the blood vessel after coagulating the blood vessel in the intrauterine fetal treatment.
本発明は、体腔内に挿入される器具であって、治療用光照射部及び超音波計測部を備えた治療器具と、前記超音波計測部からの受信信号を処理する信号処理部と、を有し、前記超音波計測部は治療対象組織が存在する前方へ向けられる複数の振動子により構成され、前記信号処理部は、前記複数の振動子によって得られた複数の受信信号に基づいて複数の速度成分を演算する手段と、前記複数の速度成分に基づいて血流速度を演算する手段と、を有することを特徴とする。 The present invention is an instrument to be inserted into a body cavity, comprising: a therapeutic instrument including a therapeutic light irradiation unit and an ultrasonic measurement unit; and a signal processing unit that processes a reception signal from the ultrasonic measurement unit. And the ultrasonic measurement unit is configured by a plurality of transducers that are directed forward where the tissue to be treated exists, and the signal processing unit is configured based on a plurality of reception signals obtained by the plurality of transducers. And means for calculating a blood flow velocity based on the plurality of velocity components.
上記構成によれば、治療器具には治療用光照射部の他に超音波計測部が設けられ、治療の前後あるいは治療中に超音波計測を行える。超音波計測部は互いに異なる位置に設けられた複数の振動子を有し、それらによって取得される複数の速度成分から血流速度が演算される。複数の振動子が設けられているので、仮に特定の振動子にて形成される超音波ビームが血流と直交してしまってドプラ情報の観測を行えない場合であっても他の振動子において確実にドプラ情報の観測を行えるという利点が得られる。すなわち、確実に血流を計測できる。複数の超音波ビーム方位において複数の速度成分を計測できるので、三次元血流速度ベクトルを演算することも可能である。この場合、単に流れの速さの情報だけではなく流れの向きまでを特定できるから、診断に有益な情報を提供できる。超音波計測を利用すれば光学的に見えない流れを観測できるから、例えば治療前の血流状態及び治療後の血流状態を容易かつ確実に診断できる。本発明は特に治療効果を確認する上で大切な情報を提供できるものである。 According to the above configuration, the therapeutic instrument is provided with the ultrasonic measurement unit in addition to the therapeutic light irradiation unit, and can perform ultrasonic measurement before and after the treatment or during the treatment. The ultrasonic measurement unit has a plurality of transducers provided at different positions, and the blood flow velocity is calculated from a plurality of velocity components acquired by them. Since a plurality of transducers are provided, even if the ultrasonic beam formed by a specific transducer is orthogonal to the blood flow and cannot be observed in Doppler information, There is an advantage that Doppler information can be observed reliably. That is, blood flow can be reliably measured. Since a plurality of velocity components can be measured in a plurality of ultrasonic beam directions, a three-dimensional blood flow velocity vector can be calculated. In this case, since not only the flow speed information but also the flow direction can be specified, information useful for diagnosis can be provided. Since flow that is not optically visible can be observed by using ultrasonic measurement, for example, a blood flow state before treatment and a blood flow state after treatment can be easily and reliably diagnosed. The present invention can provide important information particularly for confirming the therapeutic effect.
望ましくは、前記複数の振動子が前記治療器具の先端面上に環状に配列される。望ましくは、前記各振動子が斜め内向きに設けられる。体内に挿入される器具は通常、硬質のあるいは軟質の棒状体として構成され、その先端は通常、円状の面となり、そこに複数の振動子がリング状に配列されるのが望ましい。振動子列の内部内側エリアには例えば光学的観察窓が設けられ、あるいはチャンネル開口(治療用光照射部材)が設けられる。このような構成によれば、各振動子間を隔てつつもスペースを有効活用できる。 Desirably, the plurality of transducers are arranged in a ring shape on the distal end surface of the treatment instrument. Preferably, each of the vibrators is provided obliquely inward. An instrument to be inserted into the body is usually configured as a hard or soft rod-like body, and its tip is usually a circular surface, and it is desirable that a plurality of vibrators be arranged in a ring shape there. For example, an optical observation window or a channel opening (treatment light irradiation member) is provided in the inner inner area of the transducer array. According to such a configuration, it is possible to effectively use the space while separating the vibrators.
望ましくは、前記各振動子は前記先端面の前方に位置する所定の治療点を通過する超音波ビームを形成し、前記治療用光照射部は前記所定の治療点に向けて治療用の光を照射するものであり、前記先端面には更に前記所定の治療点を含む光学的視野を有する内視用観察窓が設けられる。所定の治療点は固定的に設定されてもよいし、それを可変できるように構成してもよい。通常、観察視野の中心線上における同じ位置に治療点かつビームクロス点が設定される。血流の観測に当たってはパルスドプラ法を利用するのが望ましい。もちろん、連読波ドプラ法の利用も考えられる。なお、エコー信号のレベルから流れの有無を観測することも考えられる。超音波計測は血流計測を目的とするが、更に断層画像、三次元画像を形成するための構成が採用されてもよい。望ましくは、前記治療器具は、前記子宮内に挿入される胎児治療器具である。 Preferably, each of the vibrators forms an ultrasonic beam that passes through a predetermined treatment point located in front of the distal end surface, and the therapeutic light irradiation unit emits therapeutic light toward the predetermined therapeutic point. The distal end surface is further provided with an endoscopic observation window having an optical field of view including the predetermined treatment point. The predetermined treatment point may be fixedly set, or may be configured to be variable. Usually, a treatment point and a beam cross point are set at the same position on the center line of the observation visual field. For observation of blood flow, it is desirable to use the pulse Doppler method. Of course, the continuous wave Doppler method can also be used. It is also conceivable to observe the presence or absence of flow from the level of the echo signal. Although the ultrasonic measurement is intended for blood flow measurement, a configuration for forming a tomographic image and a three-dimensional image may be employed. Preferably, the therapeutic device is a fetal therapeutic device that is inserted into the uterus.
本発明に係る器具は、胎児治療のための医療システムにおいて用いられる治療器具であって、内視用観察窓と、治療用光照射部と、超音波計測部とを備えた先端部を有し、前記超音波計測部は、治療対象組織が存在する前方へ向きつつ円環状に配列されたドプラ情報計測用振動子列を有し、前記振動子列を構成する各振動子は斜め内向きの姿勢を有する、ことを特徴とする。 An instrument according to the present invention is a therapeutic instrument used in a medical system for fetal treatment, and has a distal end portion provided with an endoscopic observation window, a therapeutic light irradiation unit, and an ultrasonic measurement unit. The ultrasonic measurement unit includes transducer arrays for measuring Doppler information arranged in an annular shape while facing forward where the tissue to be treated exists, and each transducer constituting the transducer array is obliquely inward It has a posture.
本発明によれば、体腔内における血管の治療に際して血流状態を適切に観測可能なシステムを提供できる。あるいは、子宮内胎児治療において血管の凝固を行った後にその血管内に血流が流れていないことを確実に確認できるシステムを提供できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the system which can observe a blood-flow state appropriately at the time of the treatment of the blood vessel in a body cavity can be provided. Alternatively, it is possible to provide a system that can reliably confirm that blood flow does not flow in the blood vessel after coagulation of the blood vessel in the intrauterine fetal treatment.
以下、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。 DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the invention will be described with reference to the drawings.
図1には、本発明に係る治療システムの好適な実施形態が示されており、図1はその全体構成を示すブロック図である。本実施形態に示す治療システムは、内視システムと超音波システムとを複合化したシステムであり、特に双胎児間輸血症候群の治療に用いられるシステムである。具体的には胎盤上の吻合血管を遮断するためにそれに対してレーザーを照射し当該血管を凝固あるいは焼灼するものである。 FIG. 1 shows a preferred embodiment of a treatment system according to the present invention, and FIG. 1 is a block diagram showing the overall configuration thereof. The treatment system shown in the present embodiment is a system in which an endoscopic system and an ultrasound system are combined, and particularly a system used for treatment of a twin-to-fetus transfusion syndrome. Specifically, in order to block the anastomotic blood vessel on the placenta, a laser is irradiated on the blood vessel to coagulate or cauterize the blood vessel.
実施形態に係る医療システムは、大別して、システム本体と治療器具としての内視鏡10とを有している。内視鏡10は後に説明するように体内に挿入される棒状の器具であり、その先端部には、複数の振動子12、光学装置14、光ファイバ16等が備えられている。複数の振動子12はそれら全体としてリング状の振動子列を構成するものであり、各振動子12はそれぞれ超音波ビームを形成し、血流速度成分の観測を行う。具体的には超音波ドプラ法にしたがって、各振動子12により超音波パルスが前方へ送波され、前方からの反射波が同じく振動子12にて受波される。これにより各振動子12毎に受信信号が得られる。後に説明するように、各振動子12は、内向きでやや斜めの姿勢をもって設けられている。これは複数の超音波ビームを所定点においてクロスさせるためである。振動子間において音響的干渉が生じないように時分割方式又は周波数分割方式を採用するのが望ましい。
The medical system according to the embodiment roughly includes a system main body and an
光学装置14はいわゆる内視鏡としての機能を実現するためのものであり、具体的には、内視鏡10の先端部には観察窓が設けられている。光学装置14の前方視野の中心は治療部位に相当する。光学装置14は実質的にレンズにより構成されてもよいし、カメラ等の電気的な機器に相当していてもよい。本実施形態においては、先端部に光学装置14としてのレンズが設けられ、そこを通った像が内視鏡10の尾端部において目視観察されている。もちろん後に説明するようにそのような光学像を電気信号に変換するカメラ22を設けるようにしてもよい。光ファイバ16は内視鏡10が有するチャンネル(鉗子孔)に挿入される治療用の光照射手段として機能し、具体的には、先端部に設けられた開口から、光ファイバ16の先端部が前方に伸び、その状態においてレーザー光を照射することにより血管に対する凝固あるいは焼灼が実施される。光ファイバ16の尾端側に対してはレーザー装置24から光信号が与えられている。光ファイバ16による照射点と複数の振動子12による計測点とは一致しており、そのような所定の点は先端部との関係において固定されていてもよいし、可変可能であってもよい。光学装置14はそのような点を中心として広がる視野を備えるものである。
The
次に、システム本体について説明する。複数の振動子12に対応して送受信部18が設けられている。送受信部18は送信部及び受信部として機能し、送信時において送信パルスを供給し、受信時において受信信号の処理を行うものである。送受信部18が送信ビームフォーマー及び受信ビームフォーマーとしての機能を備えていてもよい。すなわち電子的な制御により超音波ビームが形成されてもよい。本実施形態において各振動子12は単振動子で構成されており、その送受波面を内向きに設定することにより超音波ビームが当該面の法線方向に形成されている。
Next, the system main body will be described. A transmission /
血流ベクトル演算部20は、各受信信号に対して検波、周波数解析等の処理を実行するモジュールである。すなわち、それぞれの超音波ビーム毎に速度情報、具体的には超音波ビームに沿った速度成分を演算している。更に、血流ベクトル演算部20は、複数の速度情報に基づいて3次元血流速度ベクトルの演算を行っている。その演算結果は表示部26に表示される。このような演算によれば、治療前における血流の状態及び治療後における血流の状態を超音波計測結果として認識することが可能である。もちろん、治療中において超音波計測を継続するようにしてもよい。このようにすれば治療の状態をリアルタイムに観測できるという利点が得られる。
The blood flow
本実施形態においては、後に説明するように円環状に振動子列が構成され、すなわち複数の点において超音波の送受波が行われているため、仮にいずれかの超音波ビームが血流に対して直交関係になったとしても、他の1又は複数の振動子において確実にドプラ情報の観測を行うことが可能である。通常、3つ以上の振動子を設ければ3次元速度ベクトルを求めることが可能であるが、本実施形態においては、後に説明するように6個以上、具体的には7個の振動子が設けられている。 In this embodiment, as will be described later, the transducer array is formed in an annular shape, that is, ultrasonic waves are transmitted and received at a plurality of points. Even in the orthogonal relationship, it is possible to reliably observe Doppler information in one or more other transducers. Usually, if three or more vibrators are provided, a three-dimensional velocity vector can be obtained. However, in this embodiment, as will be described later, six or more, specifically seven vibrators are provided. Is provided.
上述したように、光学装置14はレンズ及び導光部材等により構成され、導光部材の尾端側において中を覗き込むことにより光学的な観察を行える。光学像をカメラ22によって撮像し、その信号を表示部26へ与えるようにしてもよい。レーザー装置24は光ファイバ16に対して治療用レーザー光を与えるものであり、その出力あるいはパワーは制御部28によって制御されている。制御部28はCPU及び動作プログラムによって構成され、図1に示される各構成の動作制御を行っている。超音波計測と治療とを連動させるようにしてもよい。入力部30は制御部28によってユーザー設定された内容を伝達する手段である。
As described above, the
次に、図2を用いて図1に示した内視鏡10の先端部の構造について説明する。(A)には内視鏡10における先端部32の縦断面が示されており、(B)には先端部の先端面が表されている。先端部32は、その中心軸上に光学装置14を備えており、その光学装置14はレンズ32を備えている。レンズ32から見て左側は導光路である。レンズ32の先端面は観察窓14Aに相当している。観察窓14Aの周囲には複数の振動子12、具体的には7個の振動子12が設けられている。内視鏡10においてはチャンネル38が形成され、このチャンネル38はいわゆる鉗子孔である。本実施形態においてはそのチャンネル38内に光ファイバ16が挿通されており、その先端面38Aからレーザー光が出射される。光ファイバ16は前後方向に移動可能なものであり、必要に応じて治療時にその先端面38Aが患部側へ導かれる。もちろん固定的に光ファイバ16を配設するようにしてもよい。各振動子12には信号線36が接続されている。
Next, the structure of the distal end portion of the
図2に示されるように、各振動子12はそれぞれの超音波ビームが所定点においてクロスするように斜め内向きで設けられている。すなわち、その法線が観察窓14Aの前方所定距離においてクロスするように斜めに設けられている。本実施形態のおいては、(B)に示されるように、円環状の振動子列の一部において振動子が取り除かれており、そこにチャンネル38の開口部が位置している。このような構成によれば先端面のスペース利用効率を引き上げることが可能である。 ,
As shown in FIG. 2, each
図3には三次元血流速度ベクトルVの演算方法が概念的に示されている。上述したようにリング状に7つの振動子が設けられ、その内で図3においては5つの振動子がA〜Eで表されている。他の振動子の位置については図示省略されている。各振動子の位置から伸びる破線は超音波ビームの中心線を表している。それは所定点Oにおいて相互にクロスしている。その所定点Oは治療部位である。図示されるように血管40上に治療点Oが設定されており、複数の超音波ビームを用いて血流ベクトルVの観測が行われる。治療点Oは同時にレーザービームの照射点であり、また観察窓が有する視野の中心点にも相当する。ここで符号42は三次元血流速度ベクトルの向きを表している。また符号42a,42bはそれぞれ点Aの位置で観測される速度成分及び点Bの位置で観測される速度成分を模式的に表している。本実施形態においては、7つの振動子により7つの速度成分Va,Vb,Vc,Vd,Ve,Vf,Vgが計測されており、それらのベクトル合成結果として3次元血流速度ベクトルVが演算されている。
FIG. 3 conceptually shows a method of calculating the three-dimensional blood flow velocity vector V. As described above, seven vibrators are provided in a ring shape, among which five vibrators are represented by A to E in FIG. The positions of other vibrators are not shown. A broken line extending from the position of each transducer represents the center line of the ultrasonic beam. They cross each other at a predetermined point O. The predetermined point O is a treatment site. As shown in the figure, a treatment point O is set on the
このような構成によれば、いずれかの超音波ビームが血流と直交したとしても、他の超音波ビームを用いて確実に速度成分を計測することが可能である。本実施形態おいては3次元血流速度ベクトルを演算したが、もちろんスカラー値として血流速度を求めてもよく、また単に治療の結果を確認するだけであれば、血流の流れの有無だけを観測するようにしてもよい。但し、3次元血流ベクトルを観測すれば、治療前後において実際の流れの様子を確実に認識することができるから治療を適切に行えるという利点がある。 According to such a configuration, even if any of the ultrasonic beams is orthogonal to the blood flow, it is possible to reliably measure the velocity component using the other ultrasonic beams. In the present embodiment, the three-dimensional blood flow velocity vector is calculated. Of course, the blood flow velocity may be obtained as a scalar value, and if only the result of treatment is confirmed, only the presence or absence of the blood flow is determined. May be observed. However, if a three-dimensional blood flow vector is observed, there is an advantage that treatment can be performed appropriately because the state of the actual flow can be surely recognized before and after treatment.
10 内視鏡、12 振動子、14 光学装置、16 光ファイバ、20 血流ベクトル演算部、24 レーザー装置、28 制御部。
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記超音波計測部からの受信信号を処理する信号処理部と、
を有し、
前記超音波計測部は治療対象組織が存在する前方へ向けられる複数の振動子により構成され、
前記信号処理部は、
前記複数の振動子によって得られた複数の受信信号に基づいて複数の速度成分を演算する手段と、
前記複数の速度成分に基づいて血流速度を演算する手段と、
を有することを特徴とする医療システム。 A device to be inserted into a body cavity, comprising a therapeutic light irradiation unit and an ultrasonic measurement unit;
A signal processing unit for processing a reception signal from the ultrasonic measurement unit;
Have
The ultrasonic measurement unit is composed of a plurality of transducers that are directed forward in which a tissue to be treated exists,
The signal processing unit
Means for calculating a plurality of velocity components based on a plurality of received signals obtained by the plurality of vibrators;
Means for calculating a blood flow velocity based on the plurality of velocity components;
A medical system characterized by comprising:
前記複数の振動子が前記治療器具の先端面上に環状に配列されたことを特徴とする医療システム。 The system of claim 1, wherein
The medical system, wherein the plurality of transducers are arranged in a ring shape on a distal end surface of the treatment instrument.
前記各振動子が斜め内向きに設けられたことを特徴とする医療システム。 The system of claim 2, wherein
A medical system, wherein each of the vibrators is provided obliquely inward.
前記各振動子は前記先端面の前方に位置する所定の治療点を通過する超音波ビームを形成し、
前記治療用光照射部は前記所定の治療点に向けて治療用の光を照射するものであり、
前記先端面には更に前記所定の治療点を含む光学的視野を有する内視用観察窓が設けられた、ことを特徴とする医療システム。 The system of claim 3, wherein
Each transducer forms an ultrasonic beam that passes through a predetermined treatment point located in front of the tip surface,
The therapeutic light irradiation unit irradiates therapeutic light toward the predetermined therapeutic point,
The medical system according to claim 1, further comprising an endoscopic observation window having an optical field of view including the predetermined treatment point on the distal end surface.
前記治療器具は、前記子宮内に挿入される胎児治療器具である、ことを特徴とする医療システム。 The system according to any one of claims 1 to 4,
The medical system, wherein the therapeutic instrument is a fetal therapeutic instrument inserted into the uterus.
内視用観察窓と、治療用光照射部と、超音波計測部とを備えた先端部を有し、
前記超音波計測部は、治療対象組織が存在する前方へ向きつつ円環状に配列されたドプラ情報計測用振動子列を有し、
前記振動子列を構成する各振動子は斜め内向きの姿勢を有する、ことを特徴とする治療器具。 A therapeutic instrument used in a medical system for fetal therapy,
It has a distal end portion provided with an endoscopic observation window, a therapeutic light irradiation unit, and an ultrasonic measurement unit,
The ultrasonic measurement unit has a transducer array for Doppler information measurement arranged in an annular shape while facing forward where the tissue to be treated exists.
Each of the transducers constituting the transducer array has an oblique inward posture.
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