JP2013158429A - Resonance signal amplification probe and high-frequency treatment instrument for endoscope - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、磁気共鳴画像法(Magnetic Resonance Imaging:MRI)や電子スピン共鳴画像法(Electron Spin Resonance Imaging:ESRI)等(本明細書においては、MRIやESRI等を総称して「磁気共鳴分光法」という。)を用いた撮影において使用される共鳴信号受信用のプローブに関し、特に、体腔内に挿入されて共鳴信号を増幅する共鳴信号増幅用プローブ及び内視鏡用高周波処置具に関する。 The present invention relates to magnetic resonance imaging (MRI), electron spin resonance imaging (ESRI), etc. (in this specification, MRI, ESRI, etc. are collectively referred to as “magnetic resonance spectroscopy”). In particular, the present invention relates to a resonance signal amplification probe that is inserted into a body cavity and amplifies a resonance signal, and a high-frequency treatment instrument for an endoscope.
従来、人体内部の画像を作成するために磁気共鳴画像法(MRI)が広く利用されている。MRIは、静磁場中に置かれた被検体の原子核スピンをラーモア周波数の高周波(Radio Frequency:RF)信号で磁気的に励起し、この励起に伴って発生する核磁気共鳴(Nuclear Magnetic Resonance:NMR)信号から画像を再構成する撮像法である。MRIでは、RF励起用のRFコイル(すなわち、送信コイル)と、NMR信号受信用のRFコイル(すなわち、受信コイル)をそれぞれ別個のコイルとして構成し、受信コイルを撮影対象に近接させてNMR信号を受信することにより、受信信号のSN比を高めている。 Conventionally, magnetic resonance imaging (MRI) has been widely used to create an image of the inside of a human body. MRI magnetically excites the nuclear spin of a subject placed in a static magnetic field with a radio frequency (RF) signal of Larmor frequency, and generates nuclear magnetic resonance (NMR) generated by this excitation. This is an imaging method for reconstructing an image from a signal. In MRI, an RF coil for RF excitation (that is, a transmission coil) and an RF coil for receiving NMR signals (that is, a reception coil) are configured as separate coils, respectively, and the reception coil is brought close to the object to be imaged to obtain an NMR signal. The signal-to-noise ratio of the received signal is increased.
また、近年、レドックス代謝の中間生成物であるフリーラジカル(遊離基)を非破壊で、かつ選択的に検出する電子スピン共鳴画像法(ESRI)も利用されている(例えば、特許文献1)。ESRIは、MRIと同様の原理に基づく磁気共鳴分光法の1つであり、MRIと同様の構成により、静磁場中に置かれた被検体の不対電子をラーモア周波数の高周波信号で磁気的に励起し、この励起に伴って発生する電子スピン共鳴(Electron Spin Resonance:ESR)信号から画像を再構成する撮像法である。 In recent years, electron spin resonance imaging (ESRI) has also been used in which free radicals (free radicals), which are intermediate products of redox metabolism, are detected non-destructively and selectively (for example, Patent Document 1). ESRI is one of the magnetic resonance spectroscopy methods based on the same principle as MRI, and by using the same configuration as MRI, unpaired electrons of a subject placed in a static magnetic field can be magnetically expressed by a high frequency signal of Larmor frequency. This is an imaging method in which an image is reconstructed from an electron spin resonance (ESR) signal that is excited and generated along with this excitation.
また、近年、MRIやESRIのシステムと内視鏡装置とを組み合わせ、NMR画像又はESR画像と、内視鏡画像とを観察しながら診断、治療するシステムも開発されている。このようなシステムによれば、内視鏡画像によって視覚的に異変箇所(観察対象部位)を発見した際に、その異変箇所が悪性のものであるか否かをNMR画像又はESR画像によって確認できる点で有用である。従って、このようなシステムにおいては、内視鏡画像によって特定された観察対象部位からのNMR信号又はESR信号を効率よく受信するために(すなわち、NMR画像又はESR画像の解像度を高めるために)、受信コイルを被験者の体腔内に配置させている(例えば、特許文献2)。 In recent years, a system has been developed in which an MRI or ESRI system and an endoscope apparatus are combined to perform diagnosis and treatment while observing an NMR image or an ESR image and an endoscope image. According to such a system, when an abnormal location (observation target site) is visually found by an endoscopic image, it can be confirmed by NMR image or ESR image whether the abnormal location is malignant. Useful in terms. Therefore, in such a system, in order to efficiently receive the NMR signal or ESR signal from the observation target site specified by the endoscopic image (that is, to increase the resolution of the NMR image or ESR image), The receiving coil is disposed in the body cavity of the subject (for example, Patent Document 2).
また、このような観察対象部位からのNMR信号又はESR信号を効率よく受信するために、受信コイルと電磁的にカップリングする共振コイルを、観察対象部位を包囲するように配置し、観察対象部位からのNMR信号又はESR信号を増幅させて受信する構成も検討されている(例えば、特許文献3)。 Further, in order to efficiently receive the NMR signal or ESR signal from such an observation target region, a resonance coil that is electromagnetically coupled to the receiving coil is disposed so as to surround the observation target region, A configuration for amplifying and receiving an NMR signal or an ESR signal from the above has also been studied (for example, Patent Document 3).
特許文献3の共振コイルは、共振コイル(ループコイル)の両端部で誘電材料を挟み込むことによりコンデンサを形成し、いわゆるLC共振回路を構成している。そして、共振コイルを用いてNMR信号を増幅するためには、LC共振回路の共振周波数をラーモア周波数に整合させる必要があるため、共振コイルの両端部を誘電材料に対してスライドさせることによってコンデンサの静電容量を変更し、LC共振回路の共振周波数をラーモア周波数となるように調整している。 The resonance coil of Patent Document 3 forms a capacitor by sandwiching a dielectric material between both ends of a resonance coil (loop coil), and constitutes a so-called LC resonance circuit. In order to amplify the NMR signal using the resonance coil, it is necessary to match the resonance frequency of the LC resonance circuit to the Larmor frequency. Therefore, by sliding both ends of the resonance coil with respect to the dielectric material, The capacitance is changed, and the resonance frequency of the LC resonance circuit is adjusted to be the Larmor frequency.
しかし、このような構成の場合、共振コイルの端部と誘電材料との間に僅かな隙間が形成されるため、その隙間に体液が入り込むといった問題がある。そして、共振コイルの端部と誘電材料との間に体液が入り込むと、コンデンサの静電容量が変化するため、LC共振回路の共振周波数をラーモア周波数に維持することができなくなるといった問題が生じる。 However, in such a configuration, a slight gap is formed between the end portion of the resonance coil and the dielectric material, and there is a problem that body fluid enters the gap. When body fluid enters between the end of the resonance coil and the dielectric material, the capacitance of the capacitor changes, which causes a problem that the resonance frequency of the LC resonance circuit cannot be maintained at the Larmor frequency.
本発明は上記の問題を解決するためになされたものである。すなわち、本発明は、LC共振回路の共振周波数をラーモア周波数に調整可能としながらも、その周波数を安定して維持することが可能な共振コイルを備えた共鳴信号増幅用プローブ及び内視鏡用高周波処置具を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above problems. That is, the present invention provides a resonance signal amplifying probe and a high frequency for an endoscope provided with a resonance coil capable of adjusting the resonance frequency of the LC resonance circuit to the Larmor frequency while maintaining the frequency stably. It aims at providing a treatment tool.
上記の目的を達成するため、本発明の共鳴信号増幅用プローブは、磁気共鳴分光法を用いた撮影の際に体腔内に挿入されて共鳴信号を増幅する共鳴信号増幅用プローブであって、可撓性シースと、可撓性シースの内部に挿通させた操作ワイヤと、可撓性シースの先端から突没可能なループ状の共振回路と、操作ワイヤの先端部と共振回路とを連結する連結部材と、可撓性シース内で操作ワイヤを進退させることにより共振回路を進退させる操作部とを備え、共振回路は、磁気共鳴分光法を用いた撮影の際に共鳴信号を受信する受信コイルと電磁的にカップリングするループ状の共振コイルと、共振コイルのループ内に挿入され共振コイルに直列に接続されるコンデンサとを備え、共振コイルのループ径は、共振回路の進退に応じて変化することを特徴とする。 In order to achieve the above object, the resonance signal amplification probe of the present invention is a resonance signal amplification probe that is inserted into a body cavity and amplifies a resonance signal at the time of imaging using magnetic resonance spectroscopy. A flexible sheath, an operation wire inserted into the flexible sheath, a loop-shaped resonance circuit that can project and retract from the distal end of the flexible sheath, and a connection that connects the distal end portion of the operation wire and the resonance circuit A member and an operation unit that advances and retracts the resonance circuit by advancing and retreating the operation wire in the flexible sheath, and the resonance circuit includes a receiving coil that receives a resonance signal at the time of imaging using magnetic resonance spectroscopy. An electromagnetically coupled loop-shaped resonant coil and a capacitor inserted in the loop of the resonant coil and connected in series with the resonant coil, the loop diameter of the resonant coil changes according to the advance / retreat of the resonant circuit This The features.
このような構成によれば、操作部を操作することによって共振コイルのループ径を変更し、共振回路の共振周波数を調整することが可能となる。従って、共振回路の共振周波数を磁気共鳴分光法を用いた撮影のラーモア周波数に調整することが可能となる。また、コンデンサの静電容量を固定化することが可能となるため、LC共振回路の共振周波数を安定して維持することが可能となる。 According to such a configuration, it is possible to adjust the resonance frequency of the resonance circuit by changing the loop diameter of the resonance coil by operating the operation unit. Therefore, the resonance frequency of the resonance circuit can be adjusted to the Larmor frequency for imaging using magnetic resonance spectroscopy. In addition, since the capacitance of the capacitor can be fixed, the resonance frequency of the LC resonance circuit can be stably maintained.
また、共振コイルのループ径は、共振回路の共振周波数が磁気共鳴分光法を用いた撮影のラーモア周波数と略一致するように調整されることが望ましい。このように、共振回路の共振周波数をラーモア周波数に略一致させると、共振コイルで検出される共鳴信号が最大となり、共振コイルによって包囲された領域からの共鳴信号を効率よく受信できる。 The loop diameter of the resonance coil is desirably adjusted so that the resonance frequency of the resonance circuit substantially matches the Larmor frequency of imaging using magnetic resonance spectroscopy. As described above, when the resonance frequency of the resonance circuit is substantially matched to the Larmor frequency, the resonance signal detected by the resonance coil becomes maximum, and the resonance signal from the region surrounded by the resonance coil can be received efficiently.
また、共振コイルは、非磁性体の金属ワイヤを環状に変形させた単層の空心コイルで構成することができる。この場合、金属ワイヤの表面がチューブ部材で被覆されていることが望ましい。このような構成によれば、共鳴信号増幅用プローブの使用時に体腔内の粘膜を傷つけることがなく、また共振コイルが粘膜に接触することによって発生する寄生容量の変化を低減することが可能となる。 The resonance coil can be formed of a single-layer air-core coil obtained by annularly deforming a nonmagnetic metal wire. In this case, it is desirable that the surface of the metal wire is covered with a tube member. According to such a configuration, the use of the resonance signal amplification probe does not damage the mucous membrane in the body cavity, and it is possible to reduce the change in parasitic capacitance that occurs when the resonance coil contacts the mucosa. .
また、コンデンサは、共振コイルのループ内であって、連結部材と対向する位置に配置することができる。 Further, the capacitor can be disposed in a position of the resonance coil loop facing the connecting member.
また、操作ワイヤを介して共振コイルに高周波電流を流すための高周波電源を接続可能な接点部を備えることができる。このような構成によれば、共振コイルに高周波電流を通電し、病変部等を切除することが可能となる。 Moreover, the contact part which can connect the high frequency power supply for sending a high frequency current to a resonance coil via an operation wire can be provided. According to such a configuration, a high frequency current can be applied to the resonance coil, and a lesioned part or the like can be excised.
また、コンデンサは、共振コイルのループ内であって、連結部材と近接する位置に配置することができる。この場合、コンデンサは、連結部材の内部に収納されることが望ましい。 Further, the capacitor can be arranged in a position close to the connecting member in the loop of the resonance coil. In this case, it is desirable that the capacitor is housed inside the connecting member.
また、共振コイルは、連結部材と対向する位置に折り目を有することが望ましい。 Moreover, it is desirable that the resonance coil has a fold at a position facing the connecting member.
また、コンデンサは、静電容量を変更可能なセラミックコンデンサで構成することができる。 The capacitor can be formed of a ceramic capacitor whose capacitance can be changed.
また、可撓性シースは、電子内視鏡の処置具挿通チャンネルを介して体腔内に挿入されるのが望ましい。 The flexible sheath is preferably inserted into the body cavity via the treatment instrument insertion channel of the electronic endoscope.
また、磁気共鳴分光法を用いた撮影は、電子スピン共鳴画像法であり、共鳴信号は、電子スピン共鳴信号とすることができる。 The imaging using magnetic resonance spectroscopy is electron spin resonance imaging, and the resonance signal can be an electron spin resonance signal.
また別の観点からは、本発明の内視鏡用高周波処置具は、磁気共鳴分光法を用いた撮影の際に内視鏡の処置具挿通チャンネルを介して体腔内に挿入される内視鏡用高周波処置具であって、可撓性シースと、可撓性シースの内部に挿通させた操作ワイヤと、可撓性シースの先端から突没可能なループ状のナイフ部と、操作ワイヤの先端部とナイフ部とを連結する連結部材と、可撓性シース内で操作ワイヤを進退させることによりナイフ部を進退させる操作部と、操作ワイヤを介してナイフ部に高周波電流を流すための高周波電源を接続可能な接点部とを備え、ナイフ部は、磁気共鳴分光法を用いた撮影の際に共鳴信号を受信する受信コイルと電磁的にカップリングするループ状の共振コイル部と、共振コイル部のループ内に挿入され、共振コイル部に直列に接続されるコンデンサとを備え、共振コイル部のループ径は、ナイフ部の進退に応じて変化することを特徴とする。 From another viewpoint, the high-frequency treatment instrument for an endoscope of the present invention is an endoscope that is inserted into a body cavity through a treatment instrument insertion channel of the endoscope at the time of imaging using magnetic resonance spectroscopy. A high-frequency treatment instrument for use with a flexible sheath, an operation wire inserted into the flexible sheath, a loop-shaped knife portion that can project and retract from the distal end of the flexible sheath, and the distal end of the operation wire A connecting member for connecting the knife portion and the knife portion, an operation portion for moving the knife portion forward and backward in the flexible sheath, and a high-frequency power source for supplying a high-frequency current to the knife portion via the operation wire The knife portion is connected to a receiving coil that receives a resonance signal during imaging using magnetic resonance spectroscopy, and a loop-shaped resonance coil portion that is electromagnetically coupled to the receiving coil. Inserted in the loop of the And a capacitor connected in series with section, the loop diameter of the resonance coil unit may vary in accordance with the reciprocating knife portion.
以上のように、本発明によれば、LC共振回路の共振周波数をラーモア周波数に調整可能としながらも、その周波数を安定して維持することが可能な共鳴信号増幅用プローブ及び内視鏡用高周波処置具が提供される。 As described above, according to the present invention, it is possible to adjust the resonance frequency of the LC resonance circuit to the Larmor frequency, while maintaining the frequency stably, and the high frequency for the endoscope A treatment tool is provided.
以下、本発明の実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
<第1の実施形態>
図1は、本発明の第1の実施形態に係るESR信号増幅用プローブ(共鳴信号増幅用プローブ)が用いられる電子スピン共鳴画像法(ESRI)システムのブロック図である。図1に示すように、ESRIシステム10は、ESRI装置100、内視鏡装置200及びESR信号増幅用プローブ300(以下、「プローブ300」という。)を有しており、ESRI装置100によるESR画像と内視鏡装置200による内視鏡画像を観察しながら診断、治療することが可能なシステムである。
<First Embodiment>
FIG. 1 is a block diagram of an electron spin resonance imaging (ESRI) system in which an ESR signal amplification probe (resonance signal amplification probe) according to the first embodiment of the present invention is used. As shown in FIG. 1, the
ESRI装置100は、ESR現象を利用して撮影対象20の断層画像(ESR画像)を得るものであり、静磁場発生磁石102、傾斜磁場コイル104、RF送信コイル106、RF受信コイル110、RF駆動部120、データ収集部130,傾斜磁場発生部140、データ処理部160、表示部170、クレードル180及びこれらを統括的に制御する制御部150からなる。撮影対象20(被検者)は、クレードル180に搭載されて図示しない搬送手段によりESRI装置100内に搬入される。
The
静磁場発生磁石102は、撮影対象20を挟んで対向する一対の磁石(例えば、永久磁石)であり、撮影対象20の周りに強く均一な垂直方向の静磁場を形成する。
The static magnetic
傾斜磁場コイル104は、撮影対象20を挟んで対向する一対のコイルであり、静磁場強度に傾斜(勾配)を持たせるための傾斜磁場を発生させる。傾斜磁場コイル104には傾斜磁場発生部140が接続されており、傾斜磁場発生部140からの駆動信号が傾斜磁場コイル104に与えられて傾斜磁場が発生する。なお、発生する傾斜磁場は、スライス傾斜磁場、リードアウト傾斜磁場およびフェーズエンコード傾斜磁場の3種であり、これら3種類の傾斜磁場に対応して傾斜磁場コイル104は図示しない3系統の傾斜コイルを有している。傾斜磁場発生部140から傾斜磁場コイル104に出力される駆動信号を適宜変更し傾斜磁場の加え方を変えることにより、撮影対象20における断層面を設定することができる。
The gradient
RF送信コイル106は、静磁場空間に撮影対象20の体内のスピンを励起するためのRF励起信号を送信する。RF送信コイル106にはRF駆動部120が接続されており、RF駆動部120からの駆動信号がRF送信コイル部106に与えられてRF励起信号が送信される。なお、本実施形態においては、ESRI装置100の静磁場強度は10ミリテスラであり、RF励起信号の周波数(すなわち、ラーモア周波数)は、約300MHzであるものとする。
The
RF受信コイル110は、RF励起信号によって励起されたスピンが生じる電子スピン共鳴(ESR)信号を受信する。RF受信コイル110は、例えば、撮影対象20の全体を取り囲む円筒状のコイルであり、コイルに取り囲まれた撮影対象20の全体、又は撮影対象20の特定の領域に感度を有している。なお、詳細は後述するが、本実施形態においては、内視鏡画像によって特定された観察対象部位からのESR信号を効率よく受信するために(すなわち、観察対象部位のESR画像の分解能を向上させるために)、RF受信コイル110と電磁的にカップリングする共振コイルを観察対象部位周辺に配置して、ESR信号を増幅している。
The
RF受信コイル部110にはデータ収集部130が接続されており、データ収集部130はRF受信コイル部110が受信した受信信号を取り込み、それをデジタルデータとして収集する。
A
データ処理部160は、データ収集部130から取り込んだデータを図示しないメモリに記憶し、これらのデータを2次元逆フーリエ変換して撮影対象20の画像を再構成する。
The
データ処理部160には、表示部170が接続されており、表示部170は、データ処理部160から出力される再構成画像(すなわち、ESR画像)および各種情報を表示する。
A
このように、ESRI装置100は、静磁場中に置かれた撮影対象20の体内のスピンをRF励起信号で磁気的に励起し、この励起に伴って発生するESR信号から画像を再構成して断層画像(ESR画像)を表示する。
As described above, the
内視鏡装置200は、電子内視鏡201、内視鏡用プロセッサ202及びモニタ203から構成される。電子内視鏡201は、その先端部に撮像素子(不図示)を有しており、撮像素子で生成された映像信号を内視鏡用プロセッサ202に出力する。内視鏡用プロセッサ202は、電子内視鏡201から受信した映像信号を画像処理(例えば、色補正、輪郭強調等)し、モニタ203に出力する。
The endoscope apparatus 200 includes an
本実施形態のESRIシステム10を使用する際には、術者(ユーザ)の操作によって電子内視鏡201の先端部が撮影対象20の体腔内に挿入され、モニタ203上には術者が注目する観察対象部位の画像(内視鏡画像)が表示される。従って、本実施形態のESRIシステム10によれば、ESRI装置100によるESR画像と、内視鏡装置200による内視鏡画像とを同時に観察しながら撮影対象20の診断等を行うことができる。すなわち、例えば、内視鏡画像によって視覚的に異変箇所を発見したような場合に、その異変箇所が悪性のものであるか否かをESR画像によって確認することができる。ここで、このようなシステムにおいては、比較的狭い領域(観察対象部位)のESR画像を用いて診断等がなされるため、観察対象部位からのESR信号を効率よく受信し、解像度の高いESR画像を提供することが求められる。そこで、本実施形態においては、観察対象部位のESR信号を増幅することが可能なプローブ300を電子内視鏡201の処置具挿通チャンネルから挿入することで係る課題を解決している。
When using the
図1に示すように、電子内視鏡201の処置具挿通チャンネル(不図示)には、プローブ300が挿通される。プローブ300は、その先端部に、RF受信コイル110と電磁的にカップリングする共振コイル310を備えており、観察対象部位のESR信号を増幅してRF受信コイル110に伝達している(詳細は後述)。
As shown in FIG. 1, a
図2は、本発明の第1の実施形態に係るプローブ300の外形図(図2(a))及び断面図(図2(b))である。プローブ300は、共振回路310と、共振回路310に接続されたワイヤ313と、共振回路310及びワイヤ313が挿通されたシース315と、ワイヤ313及びシース315を操作するための操作部320等を備えており、ESRIシステム10を用いた診断、治療の際に、シース315が電子内視鏡201の処置具挿通チャンネルから体腔内に挿入されて使用される。
2A and 2B are an external view (FIG. 2A) and a cross-sectional view (FIG. 2B) of the
図3は、プローブ300の先端部付近の構成を説明する拡大図である。図3(a)は、共振回路310がシース315の先端部から突出したときの拡大断面図であり、図3(c)は、共振回路310が操作部320側に移動したとき(すなわち、後退したとき)の拡大断面図であり、図3(b)は、図3(a)と図3(c)の中間における共振回路310の状態を示す拡大断面図である。
FIG. 3 is an enlarged view for explaining the configuration near the tip of the
図2及び図3に示すように、本実施形態の共振回路310は、2本のワイヤをループ状に変形させて構成した共振コイル310aと、コンデンサ310b(例えば、セラミックコンデンサ)とによって構成されている。共振コイル310aを構成する2本のワイヤの先端部は、コンデンサ310bの2つの電極にそれぞれ電気的に接続される。また、共振コイル310aを構成する2本のワイヤの基端部は、束ねられて接続部材314によってワイヤ313の先端部に機械的に固定されている。すなわち、共振コイル310aは、2本のワイヤによって構成された単層の空心コイルであり、共振コイル310aとコンデンサ310bとは、直列に接続されて閉回路を構成し、いわゆるLC共振回路を構成している。そして、ESRIシステム10を用いた診断、治療の際、共振回路310の共振周波数はラーモア周波数にチューニングされる。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
図4は、共振回路310とRF受信コイル110との関係を示す等価回路図である。ESRIシステム10を用いた診断、治療の際に、撮影対象20の体腔内に配置された共振回路310がラーモア周波数にチューニングされると、共振回路310は、共振回路310のループによって包囲している領域(すなわち、観察対象部位)からのESR信号を受信する。そして、受信されたESR信号は、共振回路310に磁界を生じさせるため、その磁界がESRI装置100のRF受信コイル110によって検出されることとなる。すなわち、ラーモア周波数にチューニングされた共振回路310の共振コイル310aは、RF受信コイル110と相互誘導Mによって結合(カップリング)し、共振コイル310aで発生する磁気のエネルギーはRF受信コイル110で検出される(図4)。このため、共振回路310のループによって観察対象部位を包囲すると、その観察対象部位からのESR信号のみが強調(すなわち、増幅)されることとなり、分解能の高い観察対象部位のESR画像を得ることができる。そこで、本実施形態のプローブ300においては、共振コイル310aのループ径を変更することによって、共振回路310の共振周波数がラーモア周波数になるようにチューニングしている。
FIG. 4 is an equivalent circuit diagram showing the relationship between the
共振回路310の共振周波数fは、共振コイル310aのインダクタンスをLとし、コンデンサ310bの静電容量をCとした場合、以下の式(数1)で示される。
The resonance frequency f of the
また、共振コイル310aのインダクタンスLは、以下の式(数2)で表される。
ここで、aは共振コイル310aの長さ、dは共振コイル310aの内径、nは単位長さ当たりの巻き数、kは長岡係数である。なお、本実施形態においては、共振周波数fを300MHz、コンデンサ310bの静電容量Cを6pFとし、共振コイル310aのインダクタンスLを46.9nHと設定した(数1)。なお、共振コイル310aのインダクタンスLが46.9nHとなるとき、共振コイル310aの内径dは、19.35mmとなるため(数2)、本実施形態においては、共振コイル310aのループ径を少なくとも15mm〜25mmの範囲内、より好ましくは10mm〜30mmの範囲内で可変できるように構成している。
Further, the inductance L of the
Here, a is the length of the
数1及び数2から明らかなように、共振回路310の内径(すなわち、ループ径)を変えると、共振コイル310aのインダクタンスLが変わるため、共振回路310の共振周波数fをチューニングすることができる。そこで、本実施形態のプローブ300においては、操作部320を操作することにより共振回路310がシース315の先端部から突没するように構成し、共振回路310の突出量に応じて共振コイル310aのループ径が変化するように構成している(後述)。なお、本明細書においては、共振回路310がシース315の先端部から突出する方向に移動することを「前進」と称し、共振回路310が操作部320側に移動することを「後退」と称する。
As apparent from
なお、本実施形態のプローブ300は、強い磁場を発生するESRI装置100と共に使用されるため、共振コイル310aを構成するワイヤには、非磁性体金属である銅、ステンレス、アルミ等が用いられる。また、共振コイル310aを構成するワイヤは、その表面を絶縁被膜でコーティングしてもよく、またチューブ等によって被覆してもよい。このような構成によれば、体腔内の粘膜を傷つける虞がなく、また粘膜と絶縁されるため、共振コイルが粘膜と接触することによって発生する寄生容量の変化が低減する。
In addition, since the
ワイヤ313は、ステンレス等の非磁性体金属からなり、接続部材314によって共振回路310と一体に固定された状態でシース315に挿通されている。ワイヤ313の基端部は操作部320まで延びている。接続部材314は、シース315の内径よりも小さな外径を有する円筒状の非磁性体金属製の部材である。接続部材314の中心には、ワイヤ313の延設方向に沿って延びる貫通孔が形成されており、貫通孔の径は共振コイル310aを構成する2本のワイヤを束ねたときの外径及びワイヤ313の外径よりもわずかに大きくなっている。共振コイル310aを構成する2本のワイヤの基端部及びワイヤ313は、それぞれ貫通孔の先端側及び基端側から挿入された後、ロー付けやレーザ溶接等によって接続部材314に固定される。
The
シース315は、PTFE(polytetrafluoroethylene)等の樹脂からなる可撓性を有する管状部材である。シース315の先端部の外周面には、体腔内へのプローブ300の進入の度合いを内視鏡装置200で視認し易くするためにマーカー316が周方向にわたって設けられている。また、シース315の先端部の外周端部(エッジ部)は、プローブ300の出し入れによって体腔内の粘膜を傷つけることがないように面取りされている。
The
操作部320は、シース315が固定された本体322と、ワイヤ313の基端が固定されたスライダ324を備えている(図2)。本体322は、略棒状の部材であり、スライダ324を摺動させるためのガイド溝322aが軸方向に延設されている。本体322の基端側には、操作時に指を掛けるためのリング322bが設けられており、また本体322の先端側には、シース315をガイドし、折れを防止する折れ止めチューブ330が設けられている。
The
スライダ324は、本体322の外周を取り囲む筒状部324aと、操作時に指を掛けるハンドル324bを有している。ワイヤ313の基端部は、筒状部324aの内部で、不図示のネジによってスライダ324と接続固定されている。すなわち、スライダ324及びワイヤ313は、ガイド溝322aに沿って、ワイヤ313の長手方向に摺動可能に本体322に装着されている。従って、術者が、プローブ300のスライダ324をリング322b側に移動させる(すなわち、手元側に引っ張る)と、共振回路310が後退し、プローブ300のスライダ324をシース315の先端側に移動させる(すなわち、押し出す)と、共振回路310が前進する。
The
図3(a)に示すように、スライダ324を操作し共振回路310を前進させると、共振コイル310a及びコンデンサ310bで構成される共振回路310全体がシース315の先端部から露出(突出)する(以下、共振回路310全体が露出したときの共振回路310の先端部の位置を「露出位置」という。)。上述したように、共振回路310の共振コイル310aは、2本のワイヤをループ状に変形させて構成しているため、露出位置においては、この2本のワイヤの長さに応じた円周を有する略円環状のコイルとなる。一方、図3(c)に示すように、スライダ324を操作し共振回路310を後退させると、共振コイル310a及びコンデンサ310bで構成される共振回路310全体がシース315の先端部に収納される(以下、共振回路310全体が収納されたときの共振回路310の先端部の位置を「収納位置」という。)。また、図3(b)に示すように、図3(a)と図3(c)の中間(すなわち、共振回路310の露出位置と収納位置との中間の位置)においては、共振コイル310aを構成する2本のワイヤがシース315の先端部と当接し、共振コイル310aの開度(すなわち、ループ径)はシース315の先端部の開口によって規制される。従って、共振回路310の共振コイル310aは、シース315の先端部から突出する2本のワイヤの長さ(すなわち、突出量)に応じた円周を有する略円環状のコイルとなる。
As shown in FIG. 3A, when the
このように、本実施形態のプローブ300においては、スライダ324を操作することにより共振回路310がシース315の先端部から突没し、共振回路310の突出量に応じて共振コイル310aのループ径が変化するように構成されている。従って、共振回路310の突出量、すなわちスライダ324の操作量に応じて共振コイル310aのインダクタンスLが変わるため、共振回路310の共振周波数をチューニングすることができる。
As described above, in the
以上が、本発明の第1の実施形態の説明であるが、本発明は上述の構成に限定されるものではなく、発明の技術的思想の範囲内において様々な変形が可能である。例えば、第1の実施形態においては、コンデンサ310bは静電容量が固定されたセラミックコンデンサを用いたが、この構成に限定されるものではない。部位によって粘膜の厚さ・水分量等が異なるため、共振回路310の共振周波数が部位によって多少変化することが考えられる。従って、プローブ300を電子内視鏡201の処置具挿通チャンネルに挿入する前に、部位に応じて共振周波数をシフトすることができるように、例えば、静電容量を可変できるセラミックトリマコンデンサを用いてもよい。
The above is the description of the first embodiment of the present invention, but the present invention is not limited to the above-described configuration, and various modifications are possible within the scope of the technical idea of the invention. For example, in the first embodiment, the
また、第1の実施形態においては、共振コイル310aを構成する2本のワイヤの先端部にコンデンサ310bを配置したが、2本のワイヤの基端部にコンデンサ310bを配置してもよい。また、この場合、共振コイル310aは、1本のワイヤをループ状に変形させることによって構成してもよい。図5は、共振コイル310a´を構成する1本のワイヤの両端部にコンデンサ310b´を配置した場合の構成を示す拡大断面図である。図5に示すように、本変形例においては、共振コイル310a´は、1本のワイヤをループ状に変形させることによって構成されており、ワイヤの両端部がコンデンサ310b´の2つの電極にそれぞれ電気的に接続されている。そして、ワイヤの両端部は、コンデンサ310b´と共に、接続部材314´によってワイヤ313の先端部に機械的に固定されている。なお、本変形例の接続部材314´は、コンデンサ310b´の2つの電極が短絡しないように、絶縁性を有する材料で形成されている。また、共振回路310´をシース315の先端部に収納させたときの納りをよくするために、共振コイル310a´を構成する1本のワイヤは、先端側(コンデンサ310b´と対向する側)において、折り目(折り癖)が設けられている。本変形例の構成によれば、共振コイル310a´は、第1の実施形態と比較して、より円形に近いものとなるため、そのインダクタンスは数2で示したものに略一致する。
Further, in the first embodiment, the
また、第1の実施形態においては、プローブ300を電子スピン共鳴画像法(ESRI)システムに適用する構成を説明したが、この構成に限定されるものではなく、プローブ300を磁気共鳴画像法(MRI)を用いたシステムに適用することも可能である。プローブ300を磁気共鳴画像法(MRI)に適用する場合であっても、電子スピン共鳴画像法(ESRI)と同様の構成で実現でき、また同様の作用効果を得ることができる。
In the first embodiment, the configuration in which the
<第2の実施形態>
図6は、本発明の第2の実施形態に係るESR信号増幅用プローブ300M(以下、「プローブ300M」という。)の外形図(図6(a))及び断面図(図6(b))である。本実施形態のプローブ300Mは、体腔内治療に用いられるスネア電極処置具としての機能を併せ持つように構成されている点で、第1の実施形態のプローブ300と異なる。以下、第1の実施形態のプローブ300と異なる点について詳述する。
<Second Embodiment>
6A and 6B are an external view (FIG. 6A) and a cross-sectional view (FIG. 6B) of an ESR
本実施形態のプローブ300Mは、病変部を切除するための高周波電流を共振回路310に供給することができるように構成されており、スライダ324Mには、図示しない高周波電源と接続するためのプラグ326が設けられている。ワイヤ313の基端部は、筒状部324aの内部で、ネジ326aによってプラグ326と接続固定されている。従って、高周波電源から通電される高周波電流は、いずれも導電性であるプラグ326、ワイヤ313、接続部材314を介して共振回路310に供給される。
The
図7は、プローブ300Mをスネア電極処置具として使用する際の操作を説明する図である。図7に示すように、プローブ300Mをスネア電極処置具として使用する際は、スライダ324Mを押し出してループ状の共振回路310をシース315から大きく突出させ、共振回路310のループ形状を拡径した状態で切除対象組織に引っ掛ける(図7(a))。そして、スライダ324Mを手元側に引っ張り、共振回路310をシース315内に引き込むことにより、共振回路310のループ形状を縮径して共振回路310のループ内の切除対象組織を締め付ける(図7(b))。そして、この状態で高周波電流を通電させて、共振回路310のループ内の切除対象組織を焼灼する。
FIG. 7 is a diagram illustrating an operation when the
このように本実施形態のプローブ300Mは、病変部を切除するためのスネア電極処置具(ナイフ)として使用することができる。従って、ESRIシステム10によって病変部であることが特定された場合に、プローブ300Mを用いて直ぐに病変部を切除できる。すなわち、新たなスネア電極処置具に持ち替える必要がなくなるため、手技の効率化が図られる。
As described above, the
10 ESRIシステム
20 撮影対象
100 ESRI装置
102 静磁場発生磁石
104 傾斜磁場コイル
106 RF送信コイル
110 RF受信コイル
120 RF駆動部
130 データ収集部
140 傾斜磁場発生部
150 制御部
160 データ処理部
170 表示部
180 クレードル
200 内視鏡装置
201 電子内視鏡
202 内視鏡用プロセッサ
203 モニタ
300、300´、300M ESR信号増幅用プローブ
310、310´ 共振回路
310a、310a´ 共振コイル
310b、310b´ コンデンサ
313 ワイヤ
314、314´ 接続部材
315 シース
316 マーカー
320、320M 操作部
322 本体
324、324M スライダ
326 プラグ
330 折れ止めチューブ
DESCRIPTION OF
Claims (13)
可撓性シースと、
前記可撓性シースの内部に挿通させた操作ワイヤと、
前記可撓性シースの先端から突没可能なループ状の共振回路と、
前記操作ワイヤの先端部と前記共振回路とを連結する連結部材と、
前記可撓性シース内で前記操作ワイヤを進退させることにより、前記共振回路を進退させる操作部と、
を備え、
前記共振回路は、
前記磁気共鳴分光法を用いた撮影の際に共鳴信号を受信する受信コイルと電磁的にカップリングするループ状の共振コイルと、
前記共振コイルのループ内に挿入され、前記共振コイルに直列に接続されるコンデンサと、
を備え、
前記共振コイルのループ径は、前記共振回路の進退に応じて変化することを特徴とする共鳴信号増幅用プローブ。 A resonance signal amplification probe that is inserted into a body cavity at the time of imaging using magnetic resonance spectroscopy and amplifies a resonance signal,
A flexible sheath;
An operation wire inserted into the flexible sheath;
A loop-like resonance circuit capable of protruding and retracting from the tip of the flexible sheath;
A connecting member that connects the tip of the operation wire and the resonance circuit;
An operation unit for moving the resonance circuit forward and backward by moving the operation wire forward and backward in the flexible sheath;
With
The resonant circuit is:
A loop-shaped resonance coil that electromagnetically couples to a reception coil that receives a resonance signal during imaging using the magnetic resonance spectroscopy;
A capacitor inserted in a loop of the resonant coil and connected in series to the resonant coil;
With
The resonance signal amplification probe according to claim 1, wherein a loop diameter of the resonance coil changes in accordance with advancing and retreating of the resonance circuit.
前記共鳴信号は、電子スピン共鳴信号であることを特徴とする請求項1から請求項11のいずれか一項に記載の共鳴信号増幅用プローブ。 Imaging using the magnetic resonance spectroscopy is electron spin resonance imaging,
The resonance signal amplification probe according to any one of claims 1 to 11, wherein the resonance signal is an electron spin resonance signal.
可撓性シースと、
前記可撓性シースの内部に挿通させた操作ワイヤと、
前記可撓性シースの先端から突没可能なループ状のナイフ部と、
前記操作ワイヤの先端部と前記ナイフ部とを連結する連結部材と、
前記可撓性シース内で前記操作ワイヤを進退させることにより、前記ナイフ部を進退させる操作部と、
前記操作ワイヤを介して前記ナイフ部に高周波電流を流すための高周波電源を接続可能な接点部と、
を備え、
前記ナイフ部は、
前記磁気共鳴分光法を用いた撮影の際に共鳴信号を受信する受信コイルと電磁的にカップリングするループ状の共振コイル部と、
前記共振コイル部のループ内に挿入され、前記共振コイル部に直列に接続されるコンデンサと、
を備え、
前記共振コイル部のループ径は、前記ナイフ部の進退に応じて変化することを特徴とする内視鏡用高周波処置具。 An endoscope high-frequency treatment instrument that is inserted into a body cavity via a treatment instrument insertion channel of an endoscope at the time of imaging using magnetic resonance spectroscopy,
A flexible sheath;
An operation wire inserted into the flexible sheath;
A loop-shaped knife portion that can project and retract from the tip of the flexible sheath;
A connecting member that connects the distal end portion of the operation wire and the knife portion;
An operation portion for moving the knife portion forward and backward by moving the operation wire forward and backward in the flexible sheath;
A contact portion that can be connected to a high-frequency power source for flowing a high-frequency current to the knife portion via the operation wire;
With
The knife portion is
A loop-shaped resonance coil unit that electromagnetically couples with a reception coil that receives a resonance signal during imaging using the magnetic resonance spectroscopy;
A capacitor that is inserted into the loop of the resonant coil section and connected in series to the resonant coil section;
With
The high frequency treatment instrument for an endoscope, wherein the loop diameter of the resonance coil portion changes according to the advancement and retreat of the knife portion.
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