JP2022519212A - 内視鏡システム - Google Patents

Abstract

患者（１８０）の内部を画像化するための内視鏡システム（２００、３００）は、内視鏡チューブ（２１０、３１０）と、患者の内部を画像化するための画像化ユニット（３５０）であって、内視鏡チューブの内側に少なくとも部分的に位置する、画像化ユニット（３５０）と、光干渉断層撮影ユニット（３６０）と、を備え、該画像化ユニット（３５０）は、ＯＣＴユニット（３６０）とは異なり、ＯＣＴユニットのサンプルアーム（３６０ｃ）は、内視鏡チューブの内側に少なくとも部分的に位置する。【選択図】図３

Description

関連出願の相互参照
本出願は、２０１９年２月６日に出願され、「ＥＮＤＯＳＣＯＰＥ ＳＹＳＴＥＭ」と題された、米国仮特許出願第６２／８０１，７１１号の優先権の利益を主張する。先の出願の開示は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。

本発明は、内視鏡システムに関する。

超音波などの医学には、患者の内部や組織の深部までの画像化を可能にするいくつかの画像化モダリティがある。しかし、最小規模に至るまで多くの病気についての知識が増えており、患者の検査はできるだけ害を少なくする必要があるという追加の要求がある。

したがって、非破壊的で、高い解像度および責任を有する検査方法を提供することが望まれる。

本発明の実施形態によれば、サンプル、患者の内部、または器官を画像化するための内視鏡システムは、内視鏡チューブと、患者の内部を画像化するための画像化ユニットであって、画像化ユニットは、内視鏡チューブの内側に少なくとも部分的に位置する、画像化ユニットと、光干渉断層撮影（ＯＣＴ）ユニットであって、該画像化ユニットが、ＯＣＴユニットとは異なり、ＯＣＴユニットのサンプルアームが、内視鏡チューブの内側に少なくとも部分的に位置する、光干渉断層撮影（ＯＣＴ）ユニットと、を備える。

本発明の実施形態によれば、サンプル、患者の内部、または器官を画像化するための内視鏡システムを操作する方法は、
－内視鏡チューブを提供することと、
－患者の内部を画像化するための画像化ユニットを提供することであって、画像化ユニットが、内視鏡チューブの内側に少なくとも部分的に位置するように、提供することと、
－光干渉断層撮影ユニットを提供することであって、該画像化ユニットが、ＯＣＴユニットとは異なり、ＯＣＴユニットのサンプルアームが、内視鏡チューブの内側に少なくとも部分的に位置するように、提供することと、
－画像化ユニットおよび／またはＯＣＴユニットからのデータを処理することであって、その結果、処理されたデータがスクリーン上に表示可能であるように、処理することと、を含む。

「内視鏡システム」という表現は、内視鏡チューブを含む、患者の内部を画像化するためのシステムを指し得る。該内視鏡システムは、少なくとも２つの画像化モダリティを備え得る。

「内視鏡チューブ」という表現は、患者に挿入されているチューブ状の患者インターフェースを指し得る。内視鏡チューブは、剛性または可撓性であり得る。内視鏡チューブは、５ｍｍ～１２ｍｍ、またはそれ以下の範囲の典型的な直径を有し得る。その遠位端部において、内視鏡チューブは、剛性であるチューブヘッドを含み得る。

「患者の内部を画像化するための画像化ユニット」という表現は、画像化モダリティ、または２Ｄもしくは３Ｄ、拡張被写界深度画像化（ＥＤＯＦ）、明視野画像化、瞳面符号化、カメラＣＣＤ、ＣＭＯＳ、レーザスキャン、ＶＩＳ、ＮＩＲ、蛍光画像化、ハイパースペクトル画像化、もしくはそれらの任意の組み合わせの、組み合わせのタイプであり得る画像化チャネルを指し得る。画像化ユニットは、画像取得デバイスと、レンズと、を備えてもよく、これらは両方とも内視鏡チューブ内またはチューブヘッド内に配置され得る。画像化ユニットの提示は、カメラ画像であってもよく、これは、例えば、ライブスクリーン上で、サンプルの上面図または平面図として表示されるデータの２次元提示である。

「患者の内部を画像化するためのＯＣＴユニット」という表現は、光源アームと、基準ミラーアーム、サンプルアーム、および検出器アームを備えた画像化モダリティを指し得る。基準アームは、基準アームが同じ光路長を有し、同じスペクトル分散を提供する光学媒体を含むように構成され得る。ＢスキャンまたはＣスキャンなどの表示可能な結果がスクリーンに表示され得る。ＢスキャンまたはＣスキャンは、検出器アームの端部にある検出器上で、線に沿って（Ｂスキャン）または特定のエリアで（Ｃスキャン）サンプル（患者の内部）をスキャンすることによって、測定される干渉データに基づき得る。ＯＣＴユニットは画像化ユニットとは異なる。ＯＣＴユニットは、いわゆるＮＩＲ（７５０～１４００ｎｍ以上の波長）、またはＶＩＳ（４００～７５０ｎｍの波長）、ＳＬＥＤ光源（超発光ダイオード）、ＦＤＭＬレーザ（周波数領域モードロックレーザ）、または超広帯域光源などの光源を使用するグループのうちの少なくとも１つの組み合わせであり得る。さらに、加えて、ＯＣＴユニットは、１Ｄまたは２ＤスキャンのためのＭＥＭＳスキャナ（例えば、共振、閉ループ、両方の組み合わせ）、電流測定スキャナ、振動ファイバスキャナ、または回転プリズムスキャナのようなスキャン要素を備え得る。さらに、ＯＣＴユニットは、（ラインセンサを有する）スペクトル分解分光計のグループのうちの少なくとも１つの検出器（いわゆるＡスキャン用）、または、例えば、アバランシェフォトダイオード（ＡＰＤ）もしくはシリコン光電子増倍器（ＳｉＰＭ）のような光検出器を有する時間分解（掃引光源）スペクトル検出を備え得る。ＯＣＴユニットは、組織の光学特性に応じて、一度に数ミリメートルの深度を画像化できる。本出願のすべての態様は、時間領域（ＴＤ－ＯＣＴ）、スペクトル領域（ＳＤ－ＯＣＴ）、および掃引光源（ＳＳ－ＯＣＴ）を含むがこれらに限定されない、任意のタイプのＯＣＴシステムに適用することができる。

「患者の内部」という表現は、内視鏡チューブの遠位端部が患者または患者の一部内に位置し得ることを表し、また、たとえ内視鏡ヘッドまたは内視鏡の遠位端部が患者の組織によって完全に囲まれていないとしても、内視鏡ヘッドが患者の組織の近くにあり得ることを表し得る。これは、例えば、内視鏡ヘッドが患者の頭部の中空空間内の脳組織に接近するときの脳外科手術に当てはまり得る。

ＯＣＴユニットの機能は、例えば、マイケルソン干渉計、４つの機能アーム（光源アーム、基準ミラーアーム、サンプルアーム、および検出器アーム）を有する干渉計と同様の建物構造に基づき得、その結果、基準アームからの光およびサンプルアームからの光は互いに干渉し得る。干渉計内のサンプルアームおよび基準アームは、自由空間光学系、バルク光学系、光ファイバー、またはそれらの組み合わせで構成でき、当業者によって知られているように、マイケルソンだけでなく、マッハツェンダーなどのさまざまな干渉計アーキテクチャ、または共通経路ベースの設計を有することができる。本明細書で使用される光ビーム、またはＯＣＴビームは、注意深く向けられた光路として解釈されるべきである。

「ＯＣＴユニットのサンプルアームが内視鏡チューブの内側に少なくとも部分的に位置する」という表現は、サンプルに向けられているＯＣＴビーム経路の一部を指す。したがって、サンプル、言い換えれば、ＯＣＴの「サンプルアーム」に向けられているＯＣＴビームは、画像化が生成されている間、内視鏡チューブによって部分的に保護されている。内視鏡チューブは通常、５ｍｍ～１２ｍｍの範囲、またはそれ以下の典型的な直径を有し得る。

内視鏡システムは、患者の反対側、または患者の内側の視点から写真を生成する正面内視鏡であり得る。視点は、サンプルの表面に直接焦点を合わせて、視野をもたらすことを可能にし得る。より広いエリアについてより多くのデータを達成するように検査される表面をスキャンすることによって、画像化ユニットは、サンプルの表面の正面画像を生成することによって、基準として役立ち得る。サンプルのこれらの基準正面セクションは、同じまたは少なくとも同様の視野をカバーするＯＣＴユニットによって提供されるＢスキャンおよび／またはＣスキャンと共にスクリーン上に表示され得る。これは、手術を行う医師に、体の対象エリアまたはセクションに関するより詳細な情報を提供し得る。

ＯＣＴユニットの使用される光源は、組織内で３もしくは４ミリメートル、またはそれ以上の画像深度を有し得る。深度の関数としてスキャンする手順は、軸方向スキャンまたは「Ａスキャン」と呼ばれ、特定の組織エリアの深度に向けられる。サンプル内の隣接する場所で測定されたＡスキャンのデータセットは、それぞれの場所のサンプルの断面画像（スライス、断層像、またはＢスキャン）を作り出す。ＯＣＴ断面画像は、組織の組織学に匹敵する組織の画像を提供する。通常、Ｂスキャンは直線に沿って、またはほぼ平坦な表面で収集できるが、円形およびスパイラルパターンを含む他の幾何学形状のスキャンから生成されるＢスキャンも可能である。Ｃスキャンは、特定のエリア（正面エリア）から取られた多数のＡスキャンから構築され得、これは、Ｃスキャンが、検査された容積部分からの情報を含むことを意味する。したがって、Ｃスキャンは、異なるＢスキャンのセット（または行）から構築され得る。ｘ軸およびｙ軸に延在するエリアでエリアの「正面」図を定義することは一般的に受け入れられている規則である。深度へのＡスキャンの方向は、ｚ軸の方向で定義され得る。したがって、Ｂスキャンの写真は、ｚ軸に沿って、かつ、ｘ軸およびｙ軸のうちの少なくとも一方（または両方）で延在する断面からの情報を表す。結果として、Ｃスキャンは容積からの情報を表すため、すべての異なる軸（ｘ軸、ｙ軸、およびｚ軸）に延在する。スキャンの表現には、例えば、輪郭線、ホログラフィック表現などが含まれ得る。

例示的な実施形態によれば、内視鏡システムは、処理された、ＯＣＴユニットからのデータおよび／または画像化ユニットからのデータに基づいて、１つ以上の画像を表示するためのスクリーンをさらに備える。

例示的な実施形態によれば、内視鏡システムは、ＯＣＴユニットケーブルおよび／または画像化ユニットケーブルを備える。ＯＣＴユニットケーブルは、ＯＣＴユニットのサンプルアームの一部として光ファイバーケーブルを備え得、画像化ユニットケーブルは、内視鏡チューブを画像処理ユニットと結合し得る。

ＯＣＴユニットケーブルには、（マイクロスキャナを制御する）制御データケーブルおよびシングルモードファイバーであり得る光ファイバーケーブルが含まれ得る。

例示的な実施形態によれば、内視鏡システムは、接続ケーブルを備え、接続ケーブルは、ＯＣＴユニットケーブルと、画像化ユニットケーブルと、を備える。

接続ケーブルは、ＯＣＴユニットのサンプルアーム（ＯＣＴサンプルアーム）が含まれ得る可撓性ケーブルであり得る。ＯＣＴサンプルアームは光ファイバーケーブルを備え得る。さらに、接続ケーブルは、特定のエリアでサンプルをスキャンするように配置されたマイクロスキャナを制御するための制御データケーブルを含み得、すなわち、マイクロスキャナは、サンプルが対象エリアでスキャンされるようにＯＣＴビームを向ける。マイクロスキャナは、例えば、第１の方向では、動きが共振的または調和的であり、第２の方向では、スキャナが段階的に方向付けられるように操作され得る。接続ケーブルは、マイクロスキャナを操作するために必要なデータを送信し得る。さらに、接続ケーブルは、（例えば、ＣＣＤカメラからの）画像化データを画像化ユニットに送信するために、画像化ユニットに接続するデータケーブルを含み得る。

ＯＣＴユニットケーブルは、画像化ユニットケーブルと同様に、接続ケーブルと統合され得るか、または両方が別々に配線され得る。画像化ユニットケーブルは、ＣＣＤカメラなどの画像化捕捉デバイスから画像化ユニットへのデータ送信を提供し得、画像化ユニットで画像化データが処理され得る。

サンプルを照明するための光を透過させる光ガイドは、光発生器（図示せず）から内視鏡ハンドルに向かって、または内視鏡ハンドル内に光を透過させ得る。光ガイドは、別個のケーブルであるか、または接続ケーブル、画像化ケーブル、もしくはＯＣＴケーブルに統合され得る。内視鏡ハンドルから、光ガイドはさらに光を内視鏡チューブの遠位端部に向け得るか、または代替案として、光をＯＣＴサンプルアームに結合させてサンプルを照明し得る。光発生器は、照明光を生成するための独立したデバイスとして、ハンドルおよび内視鏡チューブの外側の近位端部に配置され得る。

すべてのサブケーブルを含む、接続ケーブル、ＯＣＴユニットケーブル、および画像化ユニットケーブルは、内視鏡チューブ、ＯＣＴユニット、画像化ユニット、または画像処理ユニット間またはその内部の任意領域で、分岐するか、またはさまざまなコネクタによって集められ得る。ＯＣＴユニットおよび画像化ユニットは、ＣスキャンおよびＢスキャンの結果をスクリーン上に表示するコンピュータに結合し得る中央ユニットに統合され得る。

例示的な実施形態によれば、内視鏡システムは、内視鏡チューブがＯＣＴユニットおよび画像化ユニットのグループのうちの少なくとも１つから分離可能であるように、内視鏡チューブ、接続ケーブル、ＯＣＴユニットケーブル、および画像化ユニットケーブルのグループのうちの少なくとも１つの端部に装着された少なくとも１つのコネクタをさらに備える。

内視鏡チューブは、内視鏡システム内の交換可能な部分であり得る。特に、内視鏡チューブ、それぞれ光学系の遠位端部は、使用および保守中に損傷する場合がある。したがって、ＯＣＴユニットケーブル、画像化ユニットケーブル、およびサブケーブルが分岐するか、グループ化されるかに応じて、複数のコネクタによって、内視鏡チューブを取り外し、現在のチューブを新しい、または再製された（つまり、保守された、かつ／またはクリーニングされた）内視鏡チューブに交換することを可能にし得る。

内視鏡システムの例示的な実施形態によれば、コネクタは、異なる配向、少なくとも０°および１８０°の２つの配向でプラグ可能であり得る。結果として、内視鏡チューブの交換はさらに簡単になり、不注意な使用に耐え得る。

内視鏡システムの例示的な実施形態によれば、コネクタは、内部で自由に回転でき、その結果、内視鏡チューブは、回転の程度に制限なしに回転可能であり得る。

特に、この可捩コネクタは、１つの中心の光路を含み得る。特に、中心の光路は、ＯＣＴサンプルアームを備え得る。特に、ＯＣＴサンプルアームの光路は、ＯＣＴサンプルアームの情報または放射が自由に通過するように配置され、かつ選択的透明度を含む半透明ミラーを備え得、照明用の、かつ光源によって生成された光は、ＯＣＴサンプルアームと同じ光路に結合される。特に、ＯＣＴサンプルアームおよび照明光は、ハンドルから内視鏡チューブまたは内視鏡ヘッドそれぞれの遠位端部に向かって同じ光路を使用する。光源は、ハロゲン光源、キセノン光源、ＬＥＤ光源、レーザ光源などであり得、光は、画像化、特にステレオ画像化のためにサンプルを照明し得る。実用的な代替案として、光源は、光発生器によって送られ、光ガイドの遠位端部であり得る。光発生器は、ハンドルの外側に配置され得、光発生器から発する光は、光ガイドによって、かつ可捩コネクタを用いて送信され得る。ＯＣＴサンプルアームの端部および同じ光路を有する照明は、ＯＣＴサンプルアームおよび異なる波長の電磁放射での照明に役立つように適合されたレンズを備え得る。照明と同じレンズであるＯＣＴサンプルアームのレンズは、モノラルまたはステレオ画像化用の１つまたは２つのレンズそれぞれのすぐ近くに位置し得る。

内視鏡システムのさらなる例示的な実施形態によれば、内視鏡チューブまたは内視鏡ヘッドのそれぞれの中軸に対するＯＣＴサンプルアームのレンズのオフセットは、光学オフセット補償によって補償され得る。オフセット補償は、２つのプリズムまたは他の種類の光学オフセット補償を含み得る。特に、オフセット補償は、照明に使用され、かつＯＣＴサンプルアームに使用されている電磁波の波長に働きかける。オフセット補償により、ＯＣＴサンプルアームのレンズの光路の中心を表す光軸は、それぞれ内視鏡チューブまたは内視鏡ヘッドの中軸と同一になり、その結果、ＯＣＴアームの光軸はＯＣＴサンプルアームの光軸が可捩コネクタと交わる、内視鏡チューブの中軸と同一になる。これにより、可捩コネクタにより、内視鏡チューブをその中軸を中心に回転させ、回転する円形内視鏡チューブの外面の有害な逸脱を回避することができる。

概して、可捩コネクタと共に内視鏡チューブを回転しただけでは、ＯＣＴシステムの視野、画像化システムの視野、および照明された視野の相対的な位置は変わらない場合がある。これは、ＯＣＴレンズが内視鏡チューブの中軸に対してオフセットされている場合にも当てはまり、その結果、内視鏡チューブを可捩コネクタと共に回転させても、ＯＣＴレンズをＯＣＴユニットおよび照明に使用できる。

内視鏡システムの例示的な実施形態によれば、内視鏡チューブは、剛性セクションと、該剛性セクション内に位置し、かつ／または剛性セクションに装着されているマイクロスキャナと、を備え、マイクロスキャナは、サンプルを１次元および／または２次元でスキャンするように適合されている。

内視鏡チューブの剛性セクションは「チューブヘッド」と呼ばれることもある。マイクロスキャナには、回転のオプションが組み込まれている場合がある。つまり、必要に応じて、マイクロスキャナを９０°回転させることができ、その結果、ＯＣＴの視野を拡大し得る。しかしながら、マイクロスキャナは、内視鏡チューブが剛性である内視鏡システムのセクションに位置し得る。ＯＣＴビームを基準アームと干渉させるには、これらの厳しい条件が重要になる場合があるため、マイクロスキャナを内視鏡チューブのこのような剛性セクションに位置させると便利な場合がある。

また、マイクロスキャナは内視鏡チューブと相互に回転し得る。マイクロスキャナが位置する剛性セクションは、内視鏡ヘッドと呼ばれることもある。ＯＣＴの視野（ＯＣＴ視野）自体が中心から外れている場合がある。これにより、外科医が対象領域に直接アクセスし、手術器具を直接操作することを容易に可能にし得る。ＯＣＴの視野の直径がビジョンユニットの視野よりも小さい場合は、内視鏡チューブを回転させて剛性端部セクションもしくは内視鏡ヘッドを移動させてもよく、または内視鏡チューブに対して剛性内視鏡ヘッドを曲げてもよい。

内視鏡システムの例示的な実施形態によれば、内視鏡チューブは、可撓性セクションを備え、可撓性セクションは、内視鏡チューブの遠位端部から見て、剛性チューブヘッドの後ろに位置し、マイクロスキャナは、剛性チューブヘッド内に位置するか、または剛性チューブヘッドに取り付けられている。

結果として、マイクロスキャナがＯＣＴサンプルアームの剛性セクションに位置する場合は、マイクロスキャナを内視鏡チューブの遠位端部の近くに装着するのが適切であり、その結果、（サンプルまたは遠位対物レンズから見て）マイクロスキャナの後ろで、ＯＣＴサンプルアームは、内視鏡チューブをそれぞれＯＣＴユニットまたは画像化ユニットに柔軟に向かわせることを可能にする光ファイバーケーブルを備え得る。剛性セクションは、いわゆるＧＲＩＮ（屈折率分布型レンズ）光学系などの剛性リレー光学系、および／またはロッドレンズ（研磨レンズ）を備え得る。内視鏡チューブの可撓性セクションはまた、ＯＣＴの視野（ＯＣＴ視野）をそれぞれ対象エリアまたは容積に向けることを可能にし得る。

内視鏡システムの例示的な実施形態によれば、内視鏡チューブは、その遠位端部に照明源を備え、照明源は、サンプルを可視光で照明するように適合されている。

画像化ユニットに送信される画像を捕捉するための光を提供する照明源は、内視鏡チューブの遠位端部に位置し得、照明源は、光をサンプルに向け得る。「照明源」という用語は、可視範囲の画像を捕捉するか、または生成するために、サンプルに適切な光を提供するあらゆる種類のものに当てはまり得る。特に、照明という用語は、いわゆる「ケーラー照明」の原理を適用する照明システムを指し得る。

内視鏡システムの例示的な実施形態によれば、ＯＣＴ画像をＯＣＴユニットによって生成し得、２Ｄ画像を画像化ユニットによって生成し得るように、内視鏡チューブは、捕捉レンズと、ＯＣＴユニットおよび画像化ユニットに対物レンズの共有使用を提供するためのビームスプリッタと、を備える。

内視鏡チューブの直径を最小化する必要があり、３Ｄ画像化が不要な場合は、サンプルからの反射ビームを捕捉するために１つのレンズを使用することが適切な場合があり、この場合、１つの対物レンズが使用され、反射ビームは、ＯＣＴ画像および２Ｄ画像を生成することができるＯＣＴユニットおよび画像化ユニットに提供するために、ビームスプリッタによって分割される。対物レンズは、ＯＣＴユニットおよび画像化ユニットで共有使用できる。

「ビームスプリッタ」という表現は、２つの異なる波長で著しく異なる反射または透過特性を有する、ダイクロイックミラーまたはビームスプリッタキューブなどのユニットを指し得る。ダイクロイックミラーは、サンプルをスキャンし、サンプルによって内視鏡チューブの遠位端部にある対物レンズに反射される、ＯＣＴビームを分離するように適合され得る。これにより、ＯＣＴビームと画像化ユニットに向かうビームの両方に、内視鏡チューブの遠位端部にある同一の最も外側の捕捉レンズを使用することが可能になり得る。同一の最も外側の捕捉レンズが両方のユニットに使用される場合、これは、患者および患者の健康のために内視鏡チューブの直径を制限するか、または縮小することを考えている場合がある。

カメラ画像化とＯＣＴ画像化との間で共有使用する対物レンズは、ＯＣＴスペクトルバンドおよびカメラ画像化スペクトルバンドの色補正を使用して最適化され得る。色補正がカメラ画像とＯＣＴ画像の両方に共同焦点面を提供する場合、カメラ画像を使用して、両方の画像化モダリティに同時に最適な焦点を見つけ得る。光学系はまた、両方の焦点面の間に固定オフセットを提供し、例えば、組織表面に最適化されたカメラ焦点および組織の特定の深度（例えば、組織表面から１ｍｍ下）でＯＣＴに最適化された焦点を有するように設計され得る。さらに、共有使用する対物レンズは、電子制御された集束要素、例えば、両方のモダリティの焦点面／作動距離を同時に同期して変更することを可能にする液体レンズを装備し得る。

内視鏡システムの例示的な実施形態によれば、表面エリアの３Ｄ表現であるＯＣＴ画像および画像化ユニットによって生成された画像が、表面エリアの３Ｄ画像を表すように処理される。このさらなる処理は、ＯＣＴユニットおよび画像化ユニットに共有使用を提供するように適合されているレンズのうちの１つの使用に当てはまり得る。

ＯＣＴユニットによって生成されるＯＣＴ画像は、表面エリアまたは表面エリア近くの表現であり得る。画像化ユニットによって生成される画像は、２Ｄ画像か、または通常の可視光で見える２Ｄ光学画像であり得る。組み合わせて、ＯＣＴ ３Ｄ画像および２Ｄ光学画像を処理して、（比）表面エリアの３Ｄ光学画像を表し得る。ＯＣＴ画像の表面エリアおよび画像化ユニットで捕捉された表面エリアは、部分的に、広く、または完全に重なる場合があるため、与えられた情報を３Ｄ ＯＣＴ画像および画像化ユニットの２Ｄ画像によって処理することは、ＯＣＴユニットによってのみ生成される画像を生成するのと比較して、より鮮明な３Ｄ表面画像を提供し得る。

内視鏡システムの例示的な実施形態によれば、ＯＣＴ画像をＯＣＴユニットによって生成し得、３Ｄ画像を画像化ユニットによって生成し得るように、内視鏡チューブは、第１の捕捉レンズ、第２の捕捉レンズ、ならびにＯＣＴユニットおよび／または画像化ユニットに第１の捕捉レンズおよび／または第２の捕捉レンズのうちの１つの１つの共有使用を提供するビームスプリッタを備える。

内視鏡システムの例示的な実施形態によれば、表面エリアの３Ｄ表現であるＯＣＴ画像および３Ｄ画像化を表す画像化ユニットによって生成された画像は、表面エリアの３Ｄ画像を表すように処理される。このさらなる処理は、レンズのうちの１つの使用がＯＣＴユニットおよび画像化ユニットに共有使用を提供する場合でも、レンズの対に適用され得る。３Ｄ画像化が必要な場合、これは、ビームスプリッタを使用して第１のレンズをＯＣＴユニットと画像化ユニットとの間で共有し得る２レンズ対物レンズによって実現できる。さらに、第２のレンズは、画像化ユニットのためのさらなる第２の画像情報を提供し得る。したがって、第１のレンズおよび第２のレンズは、３Ｄ画像化を作成するために必要な情報を提供する。第１のレンズは、ＯＣＴビームに反射ビームを提供するというさらなるタスクを実行する。

ＯＣＴユニットによって生成されるＯＣＴ画像は、表面エリアまたは表面エリア近くの表現であり得る。画像化ユニットによって生成される画像は、３Ｄ画像か、または通常の可視光で見える３Ｄ光学画像であり得る。組み合わせて、ＯＣＴ３Ｄ画像および２Ｄ光学画像を処理して、個別のＯＣＴ３Ｄ画像または３Ｄ光学画像よりも鮮明であり、かつ／または表面に関するより多くの光学情報を含む（比）表面エリアの３Ｄ光学画像を表し得る。ＯＣＴ画像の表面エリアおよび画像化ユニットによって捕捉された表面エリアは、部分的に、広く、または完全に重なり得る。ＯＣＴ３Ｄ画像および３Ｄ光学画像が（ＯＣＴ３Ｄ画像および３Ｄ光学画像に基づいて）処理された３Ｄ画像と重なるエリアでは、個別のＯＣＴ３Ｄ画像または光学３Ｄ画像よりも鮮明であり、かつ／またはより多くの光学情報を提供し得る。内視鏡システムの例示的な実施形態によれば、内視鏡チューブは、第１のレンズおよび第２のレンズの別個の使用を提供する２レンズ対物レンズを有し、第１のレンズは画像化ユニットに供給し、第２のレンズはＯＣＴユニットに供給する。

ＯＣＴユニットが、ＯＣＴビームのためにその独自のレンズ（２レンズ対物レンズの第１のレンズ）を有する場合、コスト効率の観点から２レンズ対物レンズを使用することが適切な場合がある。画像化ユニットは、画像を捕捉するための別の第２のレンズを有し得る。

内視鏡システムの例示的な実施形態によれば、ＯＣＴユニットに供給する第２のレンズは、サンプルを可視光で照射するようにさらに適合されている。

可視光をＯＣＴサンプルアームに送る半透明ミラーを有する光源の使用は、第２のレンズか、または、これも可視光を向けるように適合されているＯＣＴレンズでサンプルを照明するために、内視鏡チューブの端部に照明源を提供し得る。

内視鏡システムの例示的な実施形態によれば、表面エリアの３Ｄ表現であるＯＣＴ画像および画像化ユニットによって生成される画像が、表面エリアの３Ｄ画像を表すように処理される。

ＯＣＴ画像および画像化ユニットによって生成される画像のさらなる処理は、一方のレンズをＯＣＴレンズとして、他方のレンズを画像化レンズ（可視光で画像化するため）として使用することに当てはまり得、その結果、３Ｄ ＯＣＴ画像および画像化ユニットからの２Ｄ画像を組み合わせて処理し、サンプルの表面から３Ｄ画像を生成する。

ＯＣＴ画像化およびカメラ画像化の光学システムが分離されている場合、それぞれのスペクトルバンドに対して個別の色補正が行われ得る。両方の光学システムは、それぞれの焦点距離に固定された関係を有し、例えば、組織表面に最良の（または最適化された）カメラ焦点および組織の特定の深度（例えば、組織表面から１ｍｍ下）でＯＣＴに最良の焦点を有し得る。

記載されている光学システムのいずれも、電子制御された集束要素、例えば、両方のモダリティ（ＯＣＴユニットおよびビジョンユニット）の焦点面／作動距離を同時に変更することを可能にする液体レンズを装備し得る。

例示的な実施形態によれば、内視鏡システムは、ＯＣＴユニットからのデータおよび／または画像化ユニットからのデータに基づいて、１つ以上の画像を表示するためのスクリーンをさらに備える。

概して、ＯＣＴユニットからのデータに基づく画像は、Ｂスキャン、正面画像、または３Ｄレンダリング画像であり得る。

さらに、スクリーン上には、３ＤレンダリングのＯＣＴ画像、ＯＣＴ画像と正面画像の組み合わせ、偽色オーバーレイとしてのＯＣＴ画像、正面画像に示されるスキャンラインの場所、正面画像に示される２Ｄ ＯＣＴ ＦＯＶ（視野）のグループのうちの１つ以上が表示され得る。

画像化ユニットおよびＯＣＴユニットに結合されたスクリーンは、手術を行う医師に結果を表示し得る。結果は、規則的な方法で互いに並べて配置してもよく、上下に配置してもよい。さらなる代替案として、両方のユニットの結果を前後に配置して、手術を行う医師が１つのスクリーンだけを見て結果の重要性を理解できるようにすることができる。

内視鏡システムの例示的な実施形態によれば、内視鏡チューブは、ハンドルに、または代替的に、内視鏡チューブを動かすためのロボットアームに結合されている。

内視鏡チューブの取り扱いまたは移動のサポートは、手術を行う医師が使用できるハンドルまたはロボットアームによってサポートされ得る。ハンドルまたはロボットアームを使用すると、内視鏡の遠位端部にある対物レンズを正しい位置にもっていくことが容易になり得る。さらに、ハンドルおよびロボットアームは、内視鏡チューブを９０°回転させることができ、その結果、ＯＣＴユニットの要件が満たされ得る。したがって、内視鏡チューブの移動は、変位および／または回転を含み得る。内視鏡チューブまたはチューブヘッドの並進運動により、内視鏡チューブまたはチューブヘッドがサンプルに近づくと視野が拡大し得、サンプルからの距離が増加して、内視鏡チューブまたはチューブヘッドが縮小すると、視野のサイズが縮小し得る。回転運動に従って、地平線が上がり得る。

例示的な実施形態によると、内視鏡システム、ＯＣＴユニットは、光源用の、ＮＩＲ、ＶＩＳ、ＳＬＥＤ光源（超発光ダイオード）、掃引光源レーザ、ＦＤＭＬレーザ（周波数領域モードロックレーザ）、超広帯域光源（ＶＩＳ）の第１のグループ、
スキャン要素用の、１Ｄまたは２Ｄスキャン、共振スキャン、閉ループ、共振と閉ループの組み合わせ、回転プリズムスキャナの第２のグループ、および／または
Ａスキャンを記録するための、ラインセンサを有するスペクトル分解分光計、または、掃引光源と、例えば、アバランシェフォトダイオードＡＰＤ、もしくはシリコン光電子増倍器ＳｉＰＭなどの光検出器とを使用した時間分解スペクトル取得の第３のグループのうちの少なくとも１つのデバイスを備える。

内視鏡システムの例示的な実施形態によれば、
画像化ユニットは、２Ｄ／３Ｄ、拡張被写界深度画像化（ＥＤＯＦ）、明視野画像化、瞳面符号化、カメラＣＣＤ、カメラＣＭＯＳ、レーザスキャン、ＶＩＳ、ＮＩＲ、蛍光画像化、ハイパースペクトル画像化のグループのうちの少なくとも１つのデバイスを備える。

スクリーン上に表示される画像のうちのいずれかは、ステッチによって生成され得る。

ＯＣＴユニットによる「処理日」または「データ処理」という用語は、すでに説明した処理方法に限定されない。さらに、ＯＣＴユニットの「処理」という用語には、短距離ＬＩＤＡＲを使用した干渉輪郭の位置特定、距離測定、組織特性（例えば、エラストグラフィー、密度）の判定、ナビゲーションを目的とした組織構造の認識および登録、組織の表面下の構造（例えば、血管、神経）の検出、健康な組織および腫瘍組織の判定が含まれ得る。

内臓手術、胃腸手術、脳手術、腹腔鏡検査、または結腸内視鏡検査に適用され得るが、これらに限定されない。

最新技術による、光干渉断層撮影（ＯＣＴ）用のアセンブリを概略的に示す。 最新技術による、内視鏡を概略的に示す。 内視鏡システムの一実施形態の斜視図／概略図を示す。 １つの端部レンズを有する２Ｄ用可撓性チューブの端部セクションの概略図である。 ２つの端部レンズを有する２Ｄ用可撓性内視鏡チューブの端部セクションの概略図である。 ２つの端部レンズを有する３Ｄ用可撓性内視鏡チューブの端部セクションの概略図である。 ３つのレンズを有する３Ｄ用可撓性および剛性内視鏡チューブの端部セクションの概略図である。 ３つの端部レンズを有する３Ｄ用の完全な剛性内視鏡チューブの概略図である。 小径のレンズ配置を示す概略図である。 オフセット補償の概略図を示す。 照明用の相互光路およびＯＣＴサンプルアームを備えた内視鏡チューブを示す。 内視鏡システムのさまざまな実施形態の概要を示す。 内視鏡ヘッドおよび手術器具の概略図および斜視図を示す。 曲がっている内視鏡ヘッドの概略図を示す。 真っ直ぐに延在する内視鏡ヘッドの概略図を示す。 回転した内視鏡ヘッドの概略図を示す。 内視鏡ヘッドが回転しているときの変化するスポットを表す図を示す。 サンプルの概略図およびＡスキャンの方向を示す。 ｘ軸に沿って延在するＢスキャンの方向および結果を示す。 内視鏡ヘッドが回転しているときの変化するスポットを表す図を示す。 ｘ軸およびｙ軸にまたがるエリアのスキャンを表す図面を示す。 １つのＣスキャンの概略３Ｄ図を示す。 ３つのＣスキャンの概略３Ｄ図を示す。

図１は、最新技術による、光干渉断層撮影設定１００を概略的に示す。光源１１０は、ビームスプリッタ１２０に注ぐ光ビーム１１１を作り出す。ビームスプリッタ１２０は、サンプル１８０に向かって光ビーム１１１を部分的に通過させ、基準ミラー１３０に向かって光ビーム１１１を部分的に反射する。基準ミラー１３０から来る第１の反射光ビーム１３１は、部分的に直接ビームスプリッタ１２０を通過して検出器１５０に到達する。サンプル１８０から来る第２の反射光ビーム１８１は、ビームスプリッタ１２０から少なくとも部分的に反射され、したがって、これも、検出器１５０に向かって伝播する。第１の光ビーム１３１および第２の光ビーム１８１の両方が、検出器１５０内で干渉する。サンプル１８０のエリアを深度で示す、サンプルへのディープスキャン、またはいわゆる「Ａ－スキャン」は、周波数領域（略称「ＦＤ－ＯＣＴ」）または時間領域（略称「ＴＤ－ＯＣＴ」）での計算に基づき得、スクリーン上に表示され得る。

図２は、１レンズ光学系２１１に基づくサンプル１８０の表面の２次元（２Ｄ）画像１８１を提供する内視鏡チューブ２１０を含む最先端技術による、内視鏡２００を示す。さらなるレンズ２１２を提供することによって、３次元（３Ｄ）画像１８１が記録され、ディスプレイ２２０上に示され得る。

図３は、（斜視図で）内視鏡チューブ３１０、画像化ユニット３５０（図４～図８も参照）、および（概略図で）ＯＣＴユニット３６０を備える内視鏡システム３００の実施形態を示す。

ＯＣＴユニット３６０は、光源３６０ａ、ビームスプリッタ３６０ｅ、基準ミラー３６０ｂ、および検出器３６０ｄを有する。ＯＣＴユニット３６０のサンプルアーム３６０ｃは、内視鏡チューブ３１０まで延在し、少なくとも部分的にその中に配置されている。

ビームスプリッタ３６０ｅは、光源３６０ａによって生成された光ビームをサンプル１８０に向けて部分的に通過させ、光ビームを基準ミラー３６０ｂに向かって部分的に反射する。サンプル１８０に向かって反射された光ビームは、内視鏡チューブ３１０の内側に少なくとも部分的に配置されたサンプルアーム３６０ｃによって導かれる。第１の反射光ビームは、基準ミラー３６０ｂから戻り、ビームスプリッタ３６０ｅを通過して検出器３６０ｄに到達する。第２の反射光ビームは、サンプル１８０から戻り、（サンプルアーム３６０ｃを通過して）ビームスプリッタ３６０ｅから検出器３６０ｄに部分的に反射される。両方の反射光ビーム（それぞれ、サンプル１８０および基準ミラー３６０ｂから来る）は、検出器３６０ｄ上で干渉する。検出された干渉信号に基づいて、サンプル１８０が線に沿ってスキャンされる場合、Ｂスキャンが生成され得る。サンプル１８０がエリアにわたってスキャンされる場合、Ｃスキャンは、検出された干渉信号に基づいて生成され得る。サンプルアーム３６０ｃの一体部分であるＯＣＴユニットケーブル３４１は、内視鏡チューブ３１０に向かって結合し得る。ＯＣＴユニットケーブル３４１は、コネクタ３４０ｃ、３４１ｃによって交換可能であり得る。

内視鏡チューブ３１０内に少なくとも部分的に位置する画像化ユニット３５０は、特に、内視鏡チューブ３１０の遠位端部分である剛性チューブヘッド３３８内に配置され得る。画像化ユニット３５０は、少なくとも、レンズまたはレンズ配置、および画像取得デバイス（図４～図８を参照）、例えば、ＣＣＤチップを備え得る。画像化ユニット３５０は、捕捉された画像化データを受信する画像処理ユニット３５０ｂをさらに備え得る。画像化ユニットケーブル３４２は、画像化データを送信するために、コネクタ３４２ｃを介して内視鏡チューブ３１０および画像処理ユニット３５０ｂに結合し得る。しかしながら、代替案として、取得された画像データはまた、チューブヘッド３３８の内側または内視鏡チューブ３１０の内側ですでに無線送信され、かつ／または前処理され得、その結果、画像化ユニットケーブル３４２は、画像化データの無線送信の場合に省略され得る。

ＯＣＴユニット３６０は、スタンドアロンデバイスであり得るか、または中央ユニット３７０に配置され得る。内視鏡チューブ３１０内に少なくとも部分的に配置されているが、画像化ユニット３５０は、画像化データを処理するために画像処理ユニット３５０ｂに結合するか、または延在し得る。ＯＣＴユニット３６０および画像処理ユニット３５０ｂの両方とも、スタンドアロンデバイスであり得るか、または両方とも、コンピュータ３９１をさらに備え得る中央ユニット３７０に配置され得る。コンピュータ３９１は、ＯＣＴケーブル３６５によってＯＣＴユニット３６０に結合し得、画像化ケーブル３５５によって画像処理ユニット３５０ｂに結合し得る。コンピュータ３９１は、スクリーンケーブル３９３によってスクリーン３９２にデータを送信し得る。

内視鏡チューブ３１０および中央ユニット３７０を結合する接続ケーブル３４０は、画像化ユニット３５０およびＯＣＴユニット３６０に、組み合わされたデータおよびビームガイドを提供し得る。接続ケーブル３４０は、ＯＣＴユニットケーブル３４１および画像化ユニットケーブル３４２を含み得る。あるいは、接続ケーブル３４０は、任意の点で、ＯＣＴユニットケーブル３４１および画像化ユニットケーブル３４２に分岐し得る。コネクタ３４０ｃ、３４１ｃ、３４２ｃは、ＯＣＴユニット３６０および画像化ユニット３５０に必要な任意のケーブルに取り外し可能な接続を提供し得る。

したがって、光源３６０ａによって放出されてサンプル１８０に向かう光ビーム、およびサンプル１８０から来てビームスプリッタ３６０に向かう反射光ビームは、両方とも内視鏡チューブ３１０を通過する。このため、接続ケーブル３４０は、光ファイバーケーブルを含むＯＣＴユニットケーブル３４１に結合する光ファイバーケーブル（図４～８、４３５も参照）も備え得る。したがって、接続ケーブル３４０もまた、ＯＣＴユニット３６０のサンプルアーム３６０ｃの一体部分である。

内視鏡チューブ３１０は、剛性内視鏡チューブ３３６であり得るか、または代替案として、可撓性内視鏡チューブ３３７として構築され得る。内視鏡チューブ３１０は、その遠位端部にチューブヘッド３３８を有し、チューブヘッド３３８は剛性であり、サンプル１８０の方を向いている。光ビームは、内視鏡チューブ３１０を出て、チューブヘッド３３８からサンプル１８０に向かい得る。さらに、チューブヘッド３３８は、（Ｂスキャンを生成するために）線に沿ってサンプル１８０をスキャンするように適合され、または、（Ｃスキャンを生成するために）エリアにわたってサンプル１８０をスキャンするように適合され得る。内視鏡チューブ３１０の遠位端部にある少なくとも１つの光源３３４、３３５、またはチューブヘッド３３８は、それぞれ、サンプル１８０に照明を提供し得る。

代替案として、サンプル１８０の照明のための光は、外部から、または内視鏡システム３００の近位端部で、光発生器（図示せず）によって生成され得、光は、光ガイドによってハンドル３３２に向けられ得る。

ハンドル３３２から、サンプル１８０の照明のための光は、光源３３４、３３５を構成する内視鏡チューブ３１０またはチューブヘッド３３８の遠位端部に向かって別個の光ガイドによって内視鏡チューブ３００の内側で導かれ得る。代替案として、サンプル１８０の照明のための光は、ＯＣＴサンプルアーム内で、内視鏡チューブ３１０またはチューブヘッド３３８（図８Ｄでより詳細に説明される）の遠位端部に向かって導かれ得る。

内視鏡チューブ３１０の取り扱いは、手術を行う医師によって動かされるように適合されたハンドル３３２によって、または代替的に内視鏡チューブ３１０の自動化された動き制御のためのロボットアーム３３３によって達成され得る。

図４は、対物レンズ４１３の最も外側の部分として１つの捕捉レンズ４１０に基づいて２Ｄ視覚画像とＯＣＴ生成ＢスキャンおよびＣスキャンを提供する可撓性内視鏡チューブ３３７の内視鏡ヘッド４３８の概略断面図である。（図４の左側の４１０も参照）。ＯＣＴユニット３６０から来る光ビーム（または「ＯＣＴビーム」）は、光ファイバーケーブル４３５によって内視鏡ヘッド４３８に供給される。ＯＣＴビームは、ＯＣＴレンズ４２６を通過し、組み合わされたビームスプリッタ４２０を通過する前に、マイクロスキャナ４６０によって偏向される。組み合わされたビームスプリッタ４２０を通過した後、ＯＣＴビームは、ＯＣＴビームが反射されるサンプル１８０に向かう方向に対物レンズ４１３を通過する。マイクロスキャナ４６０は、サンプル１８０の指定された領域をスキャンすることを可能にし、その結果、特に、反射されたＯＣＴビームは、（サンプル１８０に向かう方向の）ＯＣＴビームがマイクロスキャナ４６０によって以前に向けられたサンプル１８０の異なる領域に関する情報を含み得る。スキャナ制御信号は、ＯＣＴユニット３６０から提供される制御信号を受信するコネクタ３４０ｃに接続するスキャナ制御ケーブル４６１によってマイクロスキャナ４６０に提供される。サンプル１８０から反射され、再び対物レンズ４１３を通過した後、ビームスプリッタは、この反射ビームを、ＯＣＴユニット３６０に向かう部分と、画像化ユニット３５０に向かう部分に分割する。したがって、ＯＣＴユニット３６０から来る（そしてそこに向かう）ＯＣＴビームは、組み合わされたビームスプリッタ４２０を通過する。図４の実施形態の今説明したＯＣＴ部分は、図５～図７に示される実施形態のＯＣＴ部分と同一である。したがって、参照記号は同一に選択され、これらの同じ構成部分および機能部分の繰り返しは、図５～図７では省略されている。特に、画像化ユニット３５０は、レンズ４１０、４１３と、図４～図８に示されるＣＣＤチップ４４０、４４１、４４０ａ、４４０ｂなどの少なくとも１つまたは２つの画像取得デバイスと、を備え得る。

上に示したように（図４の場合）、組み合わされたビームスプリッタ４２０は、サンプル１８０から来る光を画像化ユニット３５０に向かって部分的に偏向するか、または反射する。最初に、ビームはチップレンズ４２２に向けられ、次にフォトチップ４４１に向けられ得る。フォトチップ４４１は、フォトチップライン４５１を介してコネクタ３４０ｃに伝導される電気視覚信号を生成する。要約すると、コネクタ３４０ｃは、入力ＯＣＴビーム（ＯＣＴユニット３５０によって生成され、図３を参照）と出力ＯＣＴビーム（サンプル１８０によって反射され、図３を参照）、ＯＣＴ制御信号（マイクロスキャナ４６０を制御する）、および接続ケーブル３４０への視覚信号を結合し得、該信号は、それぞれ、個別の指定されたケーブル内を流れ得る。

図４に見られるように、サンプル１８０から来る光は、光ビームをＯＣＴビーム成分とビジョンビーム成分に分割するビームスプリッタ４２０に当たる。結果として、ＯＣＴユニット３６０および画像化ユニット３５０は、反射光を捕捉するための捕捉レンズ４１０のみからなり得る同じ対物レンズ４１３を共有する。したがって、内視鏡ヘッド４３８は、捕捉レンズ４１０および対物レンズ４１３の両方の共有使用を提供するためのビームスプリッタ４２０と組み合わせて捕捉レンズ４１０を有する。

すでに述べたように、図４で説明された特定のＯＣＴ部分も示され、図５～図７に示される実施形態に使用される。したがって、これらの同じ構成要素には同じ参照記号が付けられ、同じ主題を繰り返す詳細な説明は省略されている。

図５に示される内視鏡ヘッド５３８は、単一の捕捉レンズ４１０を表し、かつＯＣＴビームのためのチャネルを提供する図４に示されるような第１の対物レンズ４１３の一部である第１のレンズ５１０ｂを有する。しかしながら、図５に示される内視鏡ヘッド５３８は、図４に示される内視鏡ヘッド４３８とわずかに異なる。第２の対物レンズ５１２の一部として第２の捕捉レンズ５１０ｂが存在し、ここでも２Ｄ視覚画像を提供するために使用され得る。したがって、第１の捕捉レンズ５１０ａおよび第２の捕捉レンズ５１０ｂを備える２レンズ対物レンズ５１０は、２つの別個のチャネルを提供し、１つは画像化チャネル用であり、１つはＯＣＴチャネル用である。図４に記載されているように、内視鏡ヘッド５３８にはビームスプリッタ４２０は必要ない。フォトチップ４４０は、第２の捕捉レンズ５１０ｂによって捕捉された視覚信号を捕捉し得る。フォトチップライン４５０は、フォトチップ４４０によって生成された電子視覚信号をコネクタ４３７に導き、コネクタ４３７はここでも接続ケーブル３３９に結合する。組み合わされたビームスプリッタ４２０を省略することにより、内視鏡ヘッド５３８の空間はあまり密に詰め込まれないが、チューブヘッド５３８は、図４に記載される内視鏡ヘッド４３８と比較してより大きな直径を有し得る。

図６は、それぞれ図４および図５で説明されている内視鏡ヘッド４３８および５３８によって与えられる構造および機能を組み合わせる内視鏡ヘッド６３８の概略図である。内視鏡ヘッド６３８は、３Ｄ画像の生成に使用され得る。第１に、図４に示される内視鏡ヘッド４３８からの要素は、２レンズ対物レンズ５１０の一部として第１の捕捉レンズ５１０ａ（および第１の対物レンズ４１３）を使用することによって、組み合わされた２ＤビジョンおよびＯＣＴ信号出力を供給するために完全に統合される。結果として、この部分は、第１の捕捉レンズ５１０ａ、および共有対物レンズ４１３の共有使用をすでに提供し得る。さらに、第２の捕捉レンズ５１０ｂ（および図５のような第２の対物レンズ５１２）は、画像化ユニット３５０にさらなる画像入力を提供し得る。したがって、共有使用されている第１のレンズ５１０ｂおよび第２のレンズ５１０ａは、スクリーン３９２上に表示される３Ｄ画像を生成することができる画像化ユニット３５０にデータを提供し得る。

図７に示される内視鏡ヘッド７３８は、図４～図５に示されるような先行する実施形態の他のいずれかと同様に、ＯＣＴビームを提供するための対物レンズ４１３の一部としてここでもＯＣＴレンズ７１０ｃを使用する。しかしながら、図７に示される内視鏡ヘッド７３８は、３Ｄ画像を生成するための画像化ユニット３５０への入力を完了するために２つの別個のレンズ７１０ａ、７１０ｂを使用することにより、図５に示される内視鏡ヘッド５３８とわずかに異なる。２つの別個のレンズ７１０ａ、７１０ｂ（および２つの別個の対物レンズ５１２ａ、５１２ｂ）によって捕捉される３Ｄ画像は、（Ｂスキャンの形態で）ＯＣＴスキャンを生成するためのＯＣＴレンズ７１０ｃに来るＯＣＴチャネルと比較して独立したチャネルを有する。したがって、使用される対物レンズは、画像化ユニット３５０によって３Ｄ画像およびＯＣＴユニット３６０によってＢスキャンを生成するための３レンズ対物レンズ７１０である。第１のビジョンライン４５２ａは、（第１の別個の対物レンズ５１２ａの一部として）第１の別個のレンズ７１０ａから来るデータをコネクタ７３９に向けて転送する。第２のビジョンライン４５２ａは、（第１の別個の対物レンズ５１２ｂの一部として）第２の別個のレンズ７１０ｂから来るデータをそれぞれコネクタ７３９に向けて転送する。コネクタ４３７ａは、別個に結合するか、またはコネクタ４３７ａに一緒にグループ化することができる。

図７において、破線は、可撓性チューブ３３７を有する代わりに、剛性チューブ３３６を使用することが可能であることを示す。概して、図４～図７で説明される実施形態のいずれにおいても、使用されるデータおよびファイバーケーブルは、可撓性チューブ３３７と同様に剛性チューブ３３６でも機能するので、可撓性チューブ３３７は、剛性チューブ３３６によって交換可能である。

図８Ａは、図７に関連して説明された同一の３レンズ対物レンズ７１０に基づく実施形態を示す。しかしながら、図８Ａに示される実施形態は、マイクロスキャナ４６０の位置が、内視鏡ヘッド８３８の外側に、または３レンズ対物レンズ７１０から離れて、それぞれでシフトされ得るという点で異なる。これは、いわゆるＧＲＩＮおよび／またはチューブレンズ対物レンズ８２０と、ＧＲＩＮおよび／またはロッドレンズ対物レンズ８２０の交互の端部で接合する第１のレンズ４２６ａおよび第２のレンズ４２６ｂとの組み合わせからなるリレー光学システムを形成する剛性インサートによって達成される。ＧＲＩＮおよび／またはロッドレンズ対物レンズ８２０は、同一であり、かつＧＲＩＮおよび／またはロッドレンズ対物レンズ８２０の交互の側に位置する第１の瞳面８２２ａおよび第２の瞳面８２２ｂを提供し得る。第２の瞳面８２２ｂは、マイクロスキャナ４６０の中央を通って延在し得る。ＯＣＴユニット３６０に向かう方向において、ＯＣＴビームは、ＯＣＴレンズ４２６を横切り得る。マイクロスキャナ４６０は、内視鏡チューブ８３８とハンドル３３２（またはロボットアーム３３３）との間の中間部品８３２内にすでに位置していてもよい。代替案として、マイクロスキャナ４６０は、中間部品８３２を使用せずに、ハンドル３３２（またはロボットアーム３３３）内にすでに位置いてもよい。

要約すると、ビームスプリッタ４２０を使用する図４および図６に示されるＯＣＴ光学系４６５が存在する。対応するチューブヘッド４３８、６３８は、より高い統合およびより小さな直径を提供し得る。一方、ビームスプリッタ４２０を使用しない図５および図７に示されるＯＣＴ光学系５６５は、より低い統合を有し得、それぞれのチューブヘッド５３８、７３８は、より大きな直径を有し得る。図８Ａに示されるＯＣＴ光学系８６５は、マイクロスキャナ４６０がチューブヘッド８３８から離れて内視鏡チューブ３３６の端部に向かって、またはさらに中間部品８３２内に、またはハンドル３３２内に、またはロボットアーム３３３内に置かれることを可能にするために、ＧＲＩＮ／ロッドレンズシステム（８２０）が使用されることを除いて、図７のＯＣＴ光学系５６５と同様である。

異なる対物レンズの使用に応じて、内視鏡チューブ３１０は、５ｍｍ～１２ｍｍ、またはそれ以下の範囲の直径を有し得る。特に、レンズ７１０ａ、７１０ｂ、７１０ｃは、互いに可能な限り近接して配置され得、その結果、内視鏡ヘッド３３８’の直径は、レンズ７１０ａ、７１０ｂ、７１０ｃが、図７のレンズ７１０に示されるように一列に配置され、内視鏡ヘッド３３８の直径がより大きい代わりに、このタイプのレンズ７１０’（図８Ａ）によって減少され得る。

図８Ｂは、内視鏡ヘッド８３８’の直径が小さい、互いに可能な限り近接して配置された３つの光学レンズ７１０ａ、７１０ｂ、および７１０ｃを再び示す。破線の直線Ａは、図８Ｄにさらに詳細に示されている（ＯＣＴ）サンプルアーム（図３の３６０ｃを参照）の一部であるレンズ７１０ｃの断面を示す。レンズ７１０ｃは、ｙ軸に沿って延在する断面Ａに対して内視鏡チューブの中央に配置されている。また、破線Ｂは、ｘ軸方向に延在する断面を示す。レンズ７１０ｃは、内視鏡ヘッド８３８’の中軸８９９に対してオフセット８９８ｏでシフトされる。

図８Ｃは、（図８Ｂの）破線Ｂによって示されるような断面図を概略的に示しており、内視鏡ヘッド８３８’または内視鏡チューブ３３６（両方とも図８Ｄに示されている）の中軸８９９に対するレンズ７１０ｃのオフセット８９８ｏが明らかである。ｘ軸方向のシフト補償８９８は、レンズ７１０ｃの光学オフセット８９８ｏが補償されるように、任意の形態を有するか、または任意の光学的方法によって達成され得る。レンズ７１０ｃの光路は、光路が内視鏡ヘッド８３８’または内視鏡チューブ３３６のそれぞれの中軸８９９と同一になるようにシフトされるか、または補償される。

図８Ｄは、図８Ｂの破線Ａによって示されるような概略図である。この図は、照明用の相互光路および（ＯＣＴ）サンプルアーム（３６０ｃ、図３を参照）を有する剛性内視鏡チューブを示し、規則的なモノラルまたはステレオ画像を生成するための光路は省略されているため、ＯＣＴサンプルアーム（ここでも３６０ｃ）の光路のみが示される。したがって、図８Ｄは、ＯＣＴサンプルアームのＯＣＴレンズ７１０ｄのみを示しており、ステレオ画像化または規則的な２Ｄ画像化経路の他の１つまたは２つのレンズ７１０ａ、７１０ｂを示していない。ＯＣＴサンプルアームの光路内で、半透明ミラー８６７は、ＯＣＴ情報を送信することを可能にし、さらに、試料１８０の照明８８６の光をＯＣＴサンプルアームの光路に結合することを可能にする。ＯＣＴサンプルアーム（３６０ｃ）の遠位端部で、ＯＣＴレンズ（７１０ｄ）は、サンプル１８０を照明するように適合され得る。この機能により、ＯＣＴレンズ（７１０ｄ）は、サンプル１８０を可視光によって照明するための照明源（７１０ｄ）も表す。光は、十分な強度を提供する光源８８４によって生成され、光源８８４は、可捩コネクタ４３７’を介して制御され、電力を供給され得る。光源８８４は、ハロゲン光源、キセノン光源、ＬＥＤ光源、レーザ光源などであり得る。代替案として、光源は、ハンドルの外側に配置された光発生器（図示せず）によって送られる光ガイドであり得る。さらに、光源８８４を制御し、かつそれに電力供給するために、可捩コネクタ４３７’はまた、ステレオ画像を生成するためにフォトチップライン４５０ａ、ｂを制御し、かつそれに電力供給し得る。可捩コネクタ４３７’は、固定ホルダー８４２に結合された第１の固定部分４３７ｂと、ハンドル３３２に結合された第２の回転可能な部分４３７ａと、を備え得る。さらに、固定ホルダー８４２は、（回転可能な部分４３７ａを有する）ハンドルが、それぞれ、固定部分４３７ｂまたはホルダー８４２に対して回転可能であるように、駆動部８４１を備える。ハンドル３３２およびＯＣＴサンプルアーム３６０ｃに位置する光源８８４を生成する光および照明用の光路は、同じレンズまたは同じレンズ経路を共有するため、内視鏡ヘッド８３８’の直径は、内視鏡ヘッド８３８の遠位端部の近くに光源を有する場合に比べてさらに縮小され得る。

さらに、破線Ａ（ｙ方向）に沿った断面図はオフセット８９８ｏを示さないため、オフセット補償８９９は、可捩コネクタ４３７’と内視鏡チューブ３３６の遠位端部との間のどこかのＯＣＴサンプルアームの光路内に位置するものとしてのみ示される。特に、オフセット補償８９９は、可捩コネクタ４３７’に接続する光ファイバーケーブル４３５と、それぞれ内視鏡チューブ３３６または内視鏡ヘッド３８３’の遠位端部との間に位置し得る。可捩コネクタ４３７’の軸は、内視鏡チューブ３３６または内視鏡ヘッド８３８’のそれぞれの中軸８９９と同一であり得る。

図９は、図４～図８Ｄに記載されている内視鏡システムの異なる実施形態の概要を示す。他のさまざまな実施形態が可能である。操作の要件に応じて、可撓性内視鏡チューブまたは剛性内視鏡チューブを使用することが適切な場合がある。さらに、視覚的要件に応じて、２Ｄまたは３Ｄ画像化が要求される場合がある。内視鏡チューブのより大きな直径が操作にとって重要である場合、ビームスプリッタを使用することが適切な場合がある。そうではなく、内視鏡チューブの直径が重要でない場合は、３Ｄ画像を取得するためにビームスプリッタを使用しなくてもよい。図４は、最小の直径を有する１レンズ光学系を説明している。図５および図６は両方とも、より大きな直径を有する２レンズ光学系を描写している。図７は、図５および図６からの２レンズ光学系よりもさらに大きな直径を必要とする３レンズ光学系を説明している。さらに、例えば、内視鏡チューブ全体が交換可能でありうる場合、１つ以上のジョイントを有することが適切であり得る。代替案として、ＯＣＴスキャナの位置は、内視鏡チューブの外側および後ろ、または端部に位置し得る。ただし、これには内視鏡チューブが剛性タイプであることを必要とし得る。剛性内視鏡チューブを使用する場合、ＧＲＩＮおよび／またはロッドレンズ光学系（ｘ２）を使用して、内視鏡チューブを介してＯＣＴビームを部分的に転送することができる。要約すると、そのように定義された要件に応じて少なくとも１６の異なるバリエーションが、図９に要約されている図４～図８Ｄの５つの実施形態から導き出され得る。

図４および図６を参照することにより、図９の表は、「Ｙ」を使用したビームスプリッタの使用を示し、これにより、ＯＣＴビームおよび画像化ユニットの光学情報は、内視鏡チューブ内の同じ経路上で相互に送信される。

対照的に、ここで図５、図７、および図８Ａを参照すると、図８Ｄで説明するように、半透明ミラー（図８Ｄの８６７を参照）を使用して、サンプルの照明にもＯＣＴレンズを使用し得る。これにより、内視鏡システムのバリエーションがさらに多くなり得る。

図１０は、内視鏡ヘッド３３８およびサンプル１８０に向けられた手術器具１７３の概略および斜視図を示す。内視鏡ヘッド３３８の傾斜した遠位端面３３９から、画像化ユニット３５０（図３を参照）の視野１７１およびＯＣＴ視野１７２は、同じ（中央）焦点方向１２１ｂを有し得る。しかしながら、画像化ユニット３５０の視野１７１は、ＯＣＴ視野１７２よりも大きく（またはより広く）てもよい。内視鏡ヘッド３３８は、矢印１６１で表される回転可能な内視鏡チューブ３３６と相互に回転し得る。さらなる矢印１６０は、内視鏡ヘッド３３８が内視鏡チューブ３３６に対して曲がり得ることを示す。

図１１Ａは、内視鏡ヘッド３３８が内視鏡チューブ３３６、３３７に対して曲がるときの概略図を示す。サンプル１８０上の第１の中心点１８１ａを最初に指している焦点方向１２１ａは、次に、焦点方向１２１ａがサンプル１８０上の第２の中心点１８１ｂを指すように変化し得る。図１１Ｂは、内視鏡ヘッド３３８が角度を付けられていないときに、第１の中心点１８１ａに向かう焦点方向１２１を基準として示しているにすぎない。

図１２Ａは、矢印１６１によって示される内視鏡チューブ３３６と相互に回転する内視鏡ヘッド３３８の概略図を示す。図１２Ｂは、内視鏡ヘッド３３８が回転するときの変化するスポットを表す図を示す。焦点方向１２１ａ（図１０を参照）は、サンプル１８０上の第１の中心点１８２ａから、続いて、第２の中心点１８２ｂを介して、続いて、第３の中心点１８２ｃに向かって変化し得る。結果として、ＯＣＴ視野１７２（図１０を参照）によってカバーされるエリアが延在し得る。

図１３Ａは、サンプル１８０の概略図およびサンプル１８０の主要エリアに基本的に垂直に進むＡスキャンの方向を示す。Ａスキャンの方向は通常ｚ軸として定義されるが、サンプルの主要エリアはｘ軸とｙ軸にまたがるエリアによって定義される場合がある。図１３Ｂは、Ａスキャンがｘ軸またはｙ軸に沿って少なくとも部分的に延在する線に沿って移動するときにＢスキャンが行われることを示す。サンプル１８０の特性に関する情報はすでにＡスキャンによって提供されているので、収集された情報は断面から得られる。この断面情報（ｚ軸ならびにｘ軸および／またはｙ軸の方向）から導出された値は、輪郭線を使用して２次元で表示できる場合がある。

図１３Ｃは、内視鏡ヘッド（図１０で説明される）が矢印１６１に従って回転しているときの変化するスポットを示す斜視図を示す。図１３Ｃは、（図１０、図１２Ａ、および図１２Ｂで説明される）焦点方向１２１ａの変化する方向の単なる斜視図である。ｘ軸およびｙ軸にまたがるエリアは、移動する中心点１８２ａ、１８２ｂ、１８２ｃを有するＯＣＴ視野１７２によって部分的にカバーされ得る。

図１３Ｄは、ｘ軸およびｙ軸にまたがるエリアのスキャンを表す図を示す。これは、サンプル１８０上で、ｘ軸の線に沿った方向から開始し、次いで、ｙ軸１６０ｂに沿って横断するｘ軸１６０ａに沿って行くこれらの線を連続的にシフトするように、Ａスキャンを向ける別の方法であり得る。これは、Ａスキャン（またはｚ軸）に垂直に延在するＣスキャンの形態の非常に規則的なエリア１６０に及ぶ。図１３Ｅは、１つのＣスキャンの概略３Ｄ図を示す。Ｃスキャンの情報は、少なくとも部分的にすべての方向（ｘｙｚ）に延在している容積からすでに収集されているため、表現するのは困難である。しかしながら、１つのＣスキャンの斜視図を示すオプションがあり得る（図１３Ａも参照のこと。さらに、特定の数（ここでは「３」）のＣスキャン（ｚ１、ｚ２、ｚ３）が、同様の方法で、例えば、Ｃスキャンの３つの斜視図（ｚ１、ｚ２、ｚ３）を離間させることによってスクリーン上に表され得る（図１３Ｆを参照）。ホログラフィック画像を表示することも適切な場合がある。

Claims (18)

1. サンプル（１８０）、患者の内部、または器官を画像化するための内視鏡システム（３００）であって、
   内視鏡チューブ（３１０）と、
   前記患者の前記内部を画像化するための画像化ユニット（３５０）であって、前記内視鏡チューブ（３１０）の内側に少なくとも部分的に位置する画像化ユニット（３５０）と、
   光干渉断層撮影ユニット（３６０、ＯＣＴユニット）であって、前記画像化ユニット（３５０）が、前記ＯＣＴユニット（３６０）とは異なる、光干渉断層撮影ユニット（３６０、ＯＣＴユニット）と、を備え、
   前記ＯＣＴユニット（３６０）のサンプルアーム（３６０ｃ）が、前記内視鏡チューブ（３１０）の内側に少なくとも部分的に位置する、内視鏡システム（３００）。
2. 前記ＯＣＴユニット（３６０）からの処理されたデータおよび／または前記画像化ユニット（３５０）からのデータに基づいて、１つ以上の画像を表示するためのスクリーン（３９２）をさらに備える、請求項１に記載の内視鏡システム（３００）。
3. ＯＣＴユニットケーブル（３４１）および／または画像化ユニットケーブル（３４２）をさらに備え、
   前記ＯＣＴユニットケーブル（３４１）が、前記ＯＣＴユニット（３６０）の前記サンプルアーム（３６０ｃ）の一部として光ファイバーケーブルを備え、
   前記画像化ユニットケーブル（３４２）が、前記内視鏡チューブ（３１０）を画像処理ユニット（３５０ｂ）と結合する、請求項１に記載の内視鏡システム（３００）。
4. 接続ケーブル（３４０）を備え、前記接続ケーブル（３４０）が、前記ＯＣＴユニットケーブル（３４１）および前記画像化ユニットケーブル（３４２）を備える、請求項１に記載の内視鏡システム（３００）。
5. 前記内視鏡チューブ（３１０）が、前記ＯＣＴユニット（３６０）および前記画像処理ユニット（３５０ｂ）のグループのうちの少なくとも１つから分離可能であるように、前記内視鏡チューブ（３１０）、前記接続ケーブル（３４０）、前記ＯＣＴユニットケーブル（３４１）、および前記画像化ユニットケーブル（３４２）のグループのうちの少なくとも１つの端部に装着された少なくとも１つのコネクタ（３４０ｃ、３４１ｃ、３４２ｃ）をさらに備える、請求項１に記載の内視鏡システム（３００）。
6. 前記内視鏡チューブ（３１０）が、剛性セクション（３３６）と、前記剛性セクション（３３６）内に位置し、かつ／または前記剛性セクション（３３６）に装着されているマイクロスキャナ（４６０）と、を備え、前記マイクロスキャナ（４６０）が、前記サンプル（１８０）を１次元および／または２次元でスキャンするように適合されている、請求項１に記載の内視鏡システム（３００）。
7. 前記内視鏡チューブ（３１０）が、可撓性セクション（３３７）を備え、前記可撓性セクション（３３７）が、前記内視鏡チューブ（３１０）の遠位端部から見て剛性チューブヘッド（３３８）の後ろに位置し、マイクロスキャナ（４６０）が、前記剛性チューブヘッド（３３８）内に位置するか、または前記剛性チューブヘッド（３３８）に取り付けられている、請求項１に記載の内視鏡システム（３００）。
8. 前記内視鏡チューブ（３１０）がその遠位端部に照明源（３３４、３３５、７１０ｄ）を備え、前記照明源（３３４、３３５、７１０ｄ）が、可視光で前記サンプル（１８０）を照明するように適合されている、請求項１に記載の内視鏡システム（３００）。
9. ＯＣＴ画像を前記ＯＣＴユニット（３６０）によって生成することができ、２Ｄ画像を前記画像化ユニット（３５０）によって生成することができるように、前記内視鏡チューブ（３１０）が、捕捉レンズ（４１０）と、前記ＯＣＴユニット（３６０）および前記画像化ユニット（３５０）に対物レンズ（４１３）の共有使用を提供するビームスプリッタ（４２０）と、を備える、請求項１に記載の内視鏡システム（３００）。
10. ＯＣＴ画像を前記ＯＣＴユニット（３６９）によって生成することができ、３Ｄ画像を前記画像化ユニット（３５０）によって生成することができるように、前記内視鏡チューブ（３１０）が、第１の捕捉レンズ（５１０ａ）と、第２の捕捉レンズ（５１０ｂ）と、前記ＯＣＴユニット（３６０）および／または前記画像化ユニット（３５０）に前記第１の捕捉レンズ（５１０ａ）および／または前記第２の捕捉レンズ（５１０ｂ）のうちの１つの１つの共有使用を提供するビームスプリッタ（４２０）と、を備える、請求項１に記載の内視鏡システム（３００）。
11. 前記内視鏡チューブ（３１０）が、２つの平行な対物レンズ（５１０ａ、５１０ｂ）を有し、前記２つの平行な対物レンズ（５１０ａ、５１０ｂ）が、前記第１の対物レンズ（５１０ａ）および前記第２の対物レンズ（５１０ｂ）の別個の使用を提供し、前記第１のレンズ（５１０ａ）が、前記画像化ユニット（３５０）に供給し、前記第２のレンズ（５１０ｂ）が、前記ＯＣＴユニット（３６０）に供給する、請求項１に記載の内視鏡システム（３００）。
12. 前記ＯＣＴユニット（３６０）に供給する前記第２のレンズ（５１０ｂ、７１０ｄ）が、前記サンプル（１８０）を可視光で照明するようにさらに適合されている、請求項１１に記載の内視鏡システム（３００）。
13. 前記ＯＣＴ画像が、表面エリアの３Ｄ表現であり、前記画像化ユニット（３５０）によって生成される前記画像が、前記表面エリアの３Ｄ画像を表現するように処理される、請求項９～１１のいずれか一項に記載の内視鏡システム（３００）。
14. 前記ＯＣＴユニット（３６０）からのデータおよび／または前記画像化ユニット（３５０）からのデータに基づいて、１つ以上の画像を表示するスクリーン（３９２）をさらに備える、請求項１または２に記載の内視鏡システム（３００）。
15. 前記内視鏡チューブ（３１０）が、前記内視鏡チューブ（３１０）を移動させるためのハンドル（３３２）、または代替的に、ロボットアーム（３３３）に結合されている、請求項１に記載の内視鏡システム（３００）。
16. 前記ＯＣＴユニット（３６０）が、光源に関しては、ＮＩＲ、ＶＩＳ、ＳＬＥＤ光源（超発光ダイオード）、掃引光源レーザ、ＦＤＭＬレーザ（周波数領域モードロックレーザ）、超広帯域光源（ＶＩＳ）の第１のグループ、スキャン要素に関しては、１Ｄもしくは２Ｄスキャン、共振スキャン、閉ループ、共振と閉ループの組み合わせ、回転プリズムスキャナの第２のグループ、および／またはＡスキャン検出器に関しては、ラインセンサを有するスペクトル分解分光計、掃引光源用の光検出器による時間分解スペクトル検出の第３のグループの少なくとも１つのデバイスを備える、請求項１に記載の内視鏡システム（３００）。
17. 前記画像化ユニット（３５０）、２Ｄ／３Ｄ、拡張被写界深度画像化（ＥＤＯＦ）、明視野画像化、瞳面符号化、カメラＣＤＣ、カメラＣＭＯＳ、レーザスキャン、ＶＩＳ、ＮＩＲ、蛍光画像化、および／またはハイパースペクトル画像化のグループの少なくとも１つのデバイスを備える、請求項１に記載の内視鏡システム（３００）。
18. サンプル（１８０）、患者の内部、または器官を画像化するための内視鏡システム（３００）を操作する方法であって、
    －内視鏡チューブ（３１０）を提供することと、
    －前記患者の前記内部を画像化するための画像化ユニット（３５０）を提供することであって、前記画像化ユニット（３５０）が、前記内視鏡チューブ（３１０）の内側に少なくとも部分的に位置するように、提供することと、
    －光干渉断層撮影ユニット（３６０、ＯＣＴユニット）を提供することであって、前記画像化ユニット（３５０）が、前記ＯＣＴユニット（３６０）とは異なり、前記ＯＣＴユニット（３６０）のサンプルアーム（３６０ｃ）が、前記内視鏡チューブ（３１０）の内側に少なくとも部分的に位置するように、提供することと、
    －前記画像化ユニット（３５０）および／または前記ＯＣＴユニット（３６０）からのデータを処理することであって、その結果、前記処理されたデータがスクリーン（３９２）上で表示可能であるように、処理することと、を含む、方法。
    

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