JP4010908B2

JP4010908B2 - 内視鏡

Info

Publication number: JP4010908B2
Application number: JP2002237085A
Authority: JP
Inventors: 俊之橋山; 実松下; 章杉山; 信行斉田
Original assignee: ペンタックス株式会社
Priority date: 2002-08-15
Filing date: 2002-08-15
Publication date: 2007-11-21
Anticipated expiration: 2022-08-15
Also published as: JP2004073433A

Description

【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、超音波を利用して生体の断層像を生成するための音響情報、及び、光コヒーレンス・トモグラフィを利用して生体の断層像を生成するための光学的情報を収集するために体内に挿入される挿入部可撓管を備える内視鏡に関する。
【０００２】
【従来の技術】
生体の断層像を得る方法には、超音波を生体に照射し、その結果生体で発生する超音波エコーを検出して、いわゆる超音波断層像を生成するものと、低干渉性光を生体に照射し、その結果生体で反射されるその低干渉性光を検出して断層像（以下、「光断層像」という）を生成する光コヒーレンス・トモグラフィとがある。
【０００３】
超音波を利用した場合、生体の表面から深い領域までの断層像を得られるという利点がある一方、得られた断層像の分解能が低いという欠点がある。これに対し、低干渉性光を利用した場合、得られた光断層像の分解能が超音波断層像よりも高い反面、得られる断層像は生体の表面近傍に限られるようになる。
【０００４】
特開平１１−５６７５２号公報は、上述した超音波を用いて得られた超音波断層像と低干渉性光を利用して得られた光断層像の双方の利点を生かし、欠点を補うように、生体の超音波断層像を生成する機能と、光断層像を生成する機能とを併せ持つイメージング装置を開示している。
【０００５】
上記イメージング装置は、体腔内に挿入される挿入プローブを有し、その挿入プローブの先端部には、超音波パルスを生成する一の超音波振動子と、低干渉性光を伝送する一の光ファイバとが備えられている。挿入プローブの先端部は、超音波振動子が生成する超音波パルス、および、光ファイバから射出された低干渉性光が互いに反対の方向で、かつ、プローブの中心軸に直角な方向に照射されるように構成されている。また、挿入プローブの基端には、挿入プローブをその中心軸回りに回転駆動するためのモータおよびギヤが備えられている。
【０００６】
上記イメージング装置では、体腔内に挿入された挿入プローブを上記モータ等を利用して回転させることで、挿入プローブ先端部から照射される超音波および低干渉性光のいわゆるラジアル・スキャンを行い、それにより、体腔の環状の超音波断層像および光断層像を得ている。そして、得られた２つの断層像は、超音波断層像の内側に光断層像が連続的に繋げられた一枚の画像に合成された上でモニタに表示されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記のイメージング装置では、断層像を得るためのラジアル・スキャンを挿入プローブを機械的に回転させることで達成しているために、回転中に挿入プローブの位置がずれる恐れがある。そして、ラジアル・スキャンの間に挿入プローブの位置がずれると、超音波診断像が得られた生体上の位置と光診断像が得られた生体上の位置とがずれ、それら診断像を連続的に合成できなくなるという問題が生じる。
【０００８】
本発明は、上記のような問題が生じることのない構成の挿入部可撓管を有する内視鏡を提供することを課題としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の一態様に係る内視鏡は、超音波断層像用の音響情報を収集するために生体に向けて超音波を照射するとともに、生体で発生する超音波エコーを受信する超音波送受信部を先端部に複数備えた挿入部可撓管を有する。複数の超音波送受信部は、所定の超音波照射面に沿って超音波が照射されるように配列されている。したがって、超音波送受信部の各々から超音波を照射し、生体から戻ってくる超音波エコーを検出すれば、挿入部可撓管の先端部を動かすことなく超音波照射面に沿った生体の超音波断層像を生成するための音響情報を収集することができる。
【００１０】
また、上記内視鏡は、挿入部可撓管に光断層像用の光学的情報を収集するために生体に向けて低干渉性光を照射するとともに、生体で反射した低干渉性光を受光する光出入部を先端部に複数備えている。複数の光出入部は、所定の光照射面に沿って低干渉性光が照射されるように配列されている。したがって、光出入部の各々から低干渉性光を照射し、生体で反射する低干渉性光を検出すれば、挿入部可撓管の先端部を動かすことなく光照射面に沿った光断層像をも得ることができる。
【００１１】
しかも、複数の光入射部は、光照射面が超音波照射面と少なくとも一部が重なるように配置されているので、前述した超音波断層像と確実に連続している光断層像を得ることができる。
【００１２】
上記内視鏡は、例えば、複数の超音波送受信部および前記複数の光出入部が挿入部可撓管の先端部の長手方向軸に実質的に平行に配列されているように構成することができる。このように構成した場合、いわゆるコンベックス・スキャン・タイプの内視鏡を提供することができる。
【００１３】
上記の場合、複数の超音波送受信部および複数の光出入部を一列に交互に配置すれば、挿入部可撓管の先端部の外径を小さくできる等の利益が得られる。
【００１４】
また、内視鏡は、複数の超音波送受信部および複数の光出入部が挿入部可撓管の先端部の周方向に沿って実質的に環状に配列されるように構成することもできる。この場合には、いわゆるラジアル・スキャン・タイプの内視鏡を提供することができる。
【００１５】
上記の場合、挿入部可撓管の先端部に低干渉性光を伝送する複数の光ファイバを環状に配置し、光入出部がその複数の光ファイバの各々から射出される低干渉性光を挿入部可撓管の先端部における中心軸を中心とする放射方向（ラジアル方向）に反射させる円錐台形状のミラーを含むように内視鏡を構成してもよい。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態に係る内視鏡について説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る内視鏡における挿入部可撓管１００の先端近傍を示す斜視図である。挿入部可撓管１００の先端には、硬質の先端部本体１０２が取り付けられている。先端部本体１０２は、それが挿入された体腔内において、その体腔を囲む生体の超音波断層像を得るための音響情報と、光コヒーレンス・トモグラフィによる光断層像を得るための光学的情報を収集できるように構成されている。
【００１７】
より具体的には、先端部本体１０２は、側面１０２ａから超音波パルスを生体に向けて照射し、さらに、その超音波パルスが生体で反射して戻ってくる超音波エコーを検出できるように構成されている。また、先端部本体１０２は、同じ側面１０２ａから低干渉光を生体に向けて照射し、その結果生体で反射する低干渉光を検出できるように構成されている。図１には、このように構成された先端部本体１０２が収集した情報に基づいて得られる超音波断層像、および光断層像のイメージが合わせて示されている。
【００１８】
超音波パルスおよび低干渉性光は、図中実線で示されている領域１０に沿って先端部本体１０２から生体へ向けて照射される。本実施形態の場合、領域１０は、先端部本体１０２の長手方向中心軸Ａを含む平面の一部である。これにより、先端部本体１０２は、領域１０に沿った超音波断層像および光断層像を生成するための音響情報および光学的情報を収集することができる。収集された光学的情報からは、図中点線１２で示される生体の表面近傍の光断層像を得ることができ、また、音響情報からは、その光学断層像よりも生体の深部に位置する領域１４の超音波断層像を得ることができる。しかも、得られた光断層像と超音波断層像は、先端部本体１０２の位置や向きにかかわらず、境界線１６において互いに連続している画像となる。
【００１９】
図２は、図１に示した挿入部可撓管１００の先端近傍を示す平面図である。また、図３は、図１に示した挿入部可撓管１００の先端部近傍の一部断面図である。
【００２０】
図３に見られるように、先端部本体１０２の後側近傍には、斜面１０２ｂが形成されている。図２に示されているように、斜面１０２ｂには、３つの開口１５０、１５２、および１５４が形成されている。開口１５０は、鉗子等の処置具を通すための鉗子チャンネルの出口部分である。また、開口１５２および開口１５４は、それぞれ、エアーを送るための送気ノズルの出口部分、および水を送るための送水ノズルの出口部分である。
【００２１】
斜面１０２ｂには、さらに対物レンズ１５６が備えられている。対物レンズ１５６は、先端部本体１０２内に取り付けられている不図示のＣＣＤの受光面に被写体像を形成するように斜面１０２ｂに備えられている。また、斜面１０２ｂには、不図示のＣＣＤにより撮影する被写体にむけて照明光を照射するための配光レンズ１５８が備えられている。
【００２２】
先端部本体１０２の先端近傍には湾曲した側面１０２ａが形成されている。側面１０２ａには、複数の超音波振動子１１０が設置されている。これら超音波振動子１１０は、超音波パルスを生成し、生体に向けて照射するとともに、生体において反射した超音波エコーを検出する。複数の超音波振動子１１０は、図１の領域１０を含む平面に沿って一列に、好ましくは等間隔に配列されている。このように配列することにより、これら複数の超音波振動子１１０は、先端部本体１０２を動かさなくても図１の領域１０に沿って超音波パルスを照射し、その領域１０に沿った生体の構造に関する情報を含んだ超音波エコーを検出することが可能になる。
【００２３】
挿入部可撓管１００の内部には、その基端（不図示）から先端部本体１０２まで複数の光ファイバ１１２が通されている。各光ファイバ１１２は、低干渉性光をその先端面１１４から生体に向けて照射するとともに、生体において反射した低干渉性光を先端面１１４で受光するために挿入部可撓管１００に備えられている。各光ファイバ１１２の先端面１１４は、先端部本体１０２の側面１０２ａにおいて、隣り合う２つの超音波振動子１１０の間に位置するように、好ましくは先端面１１４同士が等間隔に並ぶように配列されている。つまり、先端部本体１０２の側面１０２ａには、前述した領域１０を含む平面に沿って超音波振動子１１０と光ファイバの先端面１１４とが一列、かつ、交互に並んでいる。
【００２４】
上記のように配置された光ファイバ１１２の先端面１１４は、各光ファイバ１１２は、超音波振動子１１０と同じように、低干渉性光を図１の領域１０に沿って照射できる。そして、各光ファイバ１１２は、先端部本体１０２を動かさなくても表面近傍（図１の領域１２）における生体の構造を示す情報を含んだ低干渉性光を受光できる。
【００２５】
各超音波振動子１１０には、信号線１１６が接続されている。信号線１１６は、挿入部可撓管１００内を通って挿入部可撓管１００の基端部（不図示）に取り付けられている内視鏡本体（不図示）まで配線されている。さらに信号線１１６は、内視鏡本体から不図示の画像処理装置に接続されている。同様に、挿入部可撓管１００内を通されている各光ファイバ１１２も、内視鏡本体（不図示）まで伸びており、内視鏡本体から上記の画像処理装置（不図示）に接続されている。
【００２６】
不図示の画像処理装置は、各光ファイバ１１２を介して生体に低干渉性光を照射するともに、各光ファイバ１１２を介して生体で反射した低干渉性光を受光する。さらに、不図示の画像処理装置は、光コヒーレンズ・トモグラフィを応用して、受光した低干渉性光から生体の光断層像を生成する。本実施形態の場合、画像処理装置は、特に図１の領域１２に対応する生体の光診断像を生成する。また、不図示の画像処理装置は、超音波振動子１１０が超音波パルスを生体に照射するための駆動信号を信号線１１６に供給するとともに、超音波振動子１１０が検出した超音波エコーに応じて出力する検出信号を信号線１１６を介して受信する。また、画像処理装置は、受信した検出信号に基づいて生体の超音波断層像を生成する。本実施形態の場合、画像処理装置は、特に図１の領域１４に対応する生体の超音波断層像を生成する。
【００２７】
なお、このような画像処理装置の構成、機能に付いては、例えば特開平１１ー５６７５２号公報に詳しく説明されているので、本明細書ではその詳細な説明を省略する。
【００２８】
以上、本発明の一実施形態に係る内視鏡の挿入部可撓管１００について説明したが、上記挿入部可撓管１００は、種々の形態に変形することができる。例えば、図２に示した挿入部可撓管１００では、複数の超音波振動子１１０と複数の光ファイバの先端面１１４が先端部本体１０２に一列に配列されているが、これは、例えば図４に示した第１変形例のように、２つの列１２０および１２２を形成するように配列することであってもよい。
【００２９】
なお、この場合には、配列方向（中心軸Ａに平行な方向）に直交する方向おいて第１の列１２０の超音波振動子（又は光ファイバの先端面）と第２の列１２２の超音波振動子（又は光ファイバの先端面）が隣り合うことがなく、むしろ超音波振動子１１０と光ファイバの先端面１１４とが隣り合うように、超音波振動子１１０と光ファイバ先端面１１４とを配列することが望ましい。このように配置すれば、例えば、第１の列において一つの光ファイバ１２２ａを挟んで隣り合う２つの超音波振動子１１０ａおよび１１０ｂで検出されたデータを第２の列１２２において光ファイバ１２２ａに対応する位置に配置されている超音波振動子１１０ｃで検出されたデータで補完しながら超音波断層像を生成することができるようになる。
【００３０】
また、超音波振動子１１０および光ファイバの先端面１１４は、図５に例示する第２変形例のように、互いに隣接する２つの列１３０、１３２をそれぞれ別個独立に形成するように配列することとしてもよい。この場合には、図６に示すように光ファイバ１１２から照射された低干渉性光１３４が、その光ファイバ１１２に隣接する超音波振動子１１０から射出された超音波音場１３６内を通るように、より好ましくは、超音波音場１３６内のフォーカス点１３８を通るように先端面１１４の向きを調整して各光ファイバ１１２を先端部本体１０２に備えることが好ましい。
【００３１】
図７は、図１に示した内視鏡の挿入部可撓管の第３変形例である挿入部可撓管２００を示す図であり、中心軸Ａに沿った挿入部可撓管２００の先端部近傍の一部断面図を示している。また、図８は、図７のＩＩ−ＩＩ線に沿った挿入部可撓管２００の断面図を示している。
【００３２】
本変形例の挿入部可撓管２００は、複数の超音波振動子１１０と複数の光ファイバの先端面１１４が挿入部可撓管２００の先端に取り付けられた先端部本体２０２の周面に沿って環状に配列されている点で図１の挿入部可撓管１００と相違する。このように超音波振動子１１０および光ファイバの先端面１１４を環状に配置することにより、挿入部可撓管２００は、超音波パルスおよび低干渉光を中心軸Ａを中心とした放射方向へ照射し、いわゆるラジアル・スキャンを行うことができる。したがって、挿入部可撓管２００を大腸等の体腔内へ挿入すれば、その体腔の環状の超音波断層像および光断層像を先端部本体２０２を回転等させることなく得ることができる。
【００３３】
なお、図７および図８では、光ファイバの先端面１１４と超音波振動子１１０がそれぞれ異なる円周に沿って配置されている構造が示されているが、光ファイバの先端面１１４と超音波振動子１１０とは、同一の円周に沿って交互に位置するように先端部本体２０２に配置されてもよい。
【００３４】
図９は、図７に示した挿入部可撓管２００のさらなる変形例である挿入部可撓管３００の先端近傍を示す図であり、中心軸Ａに沿った挿入部可撓管３００の先端近傍の断面を示している。また、図１０は、図９のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った挿入部可撓管３００の断面図を示している。
【００３５】
本変形例の挿入部可撓管３００は、その先端に取り付けられた先端部本体３０２に円錐台形のミラー３０４を備えている点で図７に示した挿入部可撓管２００と相違している。ミラー３０４では、側面３０６が光ファイバ１１２が伝送する低干渉性光を反射できる反射面となっている。
【００３６】
図７に示した挿入部可撓管２００では、挿入部可撓管内を通された各光ファイバ１１２の先端部を挿入部可撓管の外周面へ向けて曲げ、各光ファイバの先端面１１４をその外周面から外へ向くように設置している。これに対し、本変形例の挿入部可撓管３００では、各光ファイバ１１２は、先端部を曲げる必要がなく、実質的にまっすぐのままミラーの反射面３０６に向けて低干渉性光を射出するように挿入部可撓管３００内に配置されている。射出された低干渉性光は、ミラーの反射面３０６において先端部本体３０２の中心軸Ａを中心とする放射方向に反射され、さらに、プローブ３００に備えられている光学ガラス等の光透過部（不図示）を介してプローブ３００の外へ照射される。これにより、低干渉性光の実質的なラジアル・スキャンを行うことが可能になる。
【００３７】
上記のように円錐台形状をしたミラー３０４を用いて低干渉性光の照射方向を調整する本変形例では、複数の光ファイバ１１２の各先端部に曲げ加工を施す必要がなくなるので、挿入部可撓管をより容易に製造できるようになる。
【００３８】
【発明の効果】
本発明によれば、体内に挿入された挿入部可撓管可撓管の先端近傍において、互いに連続する超音波断層像と光断層像を生成するための音響情報および光学的情報を確実に収集できる内視鏡を提供できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る内視鏡における挿入部可撓管の先端近傍の外観を示す斜視図である。
【図２】図１に示した挿入部可撓管の先端近傍を示す平面図である。
【図３】図２に示した挿入部可撓管の先端近傍の一部断面図である。
【図４】図１に示した挿入部可撓管の第１変形例を示す図である。
【図５】図１に示した挿入部可撓管の第２変形例を示す図である。
【図６】図５に示した挿入部可撓管における光ファイバの先端面の向きを説明する図である。
【図７】図１に示した挿入部可撓管の第３変形例を示す図である。
【図８】図７のＩＩ−ＩＩ線に沿った挿入部可撓管の断面図である。
【図９】図７に示した挿入部可撓管のさらなる変形例を示す図である
【図１０】図９のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った挿入部可撓管の断面図を示している。
【符号の説明】
１００、２００、３００挿入部可撓管
１１０超音波振動子
１１２光ファイバ
３０４円錐台形ミラー

Claims

超音波を利用して生体の断層像を生成するための音響情報、及び、光コヒーレンス・トモグラフィを利用して生体の断層像を生成するための光学的情報を収集するために体内に挿入される挿入部可撓管を有する内視鏡であって、
前記音響情報を収集するために生体に向けて超音波を照射するとともに、生体で発生する超音波エコーを受信する複数の超音波送受信部と、
前記光学的情報を収集するために生体に向けて低干渉性光を照射するとともに、前記生体で反射した前記低干渉性光を受光する複数の光出入部と
を前記挿入部可撓管の先端部に備え、
前記複数の超音波送受信部が所定の超音波照射面に沿って前記超音波が照射されるように配列されており、
前記複数の光出入部が前記超音波照射面と少なくとも一部が重なる所定の光照射面に沿って前記低干渉性光が照射されるように配列されている
ことを特徴とする内視鏡。
前記複数の超音波送受信部および前記複数の光出入部は、前記挿入部可撓管の長手方向軸に実質的に平行に配列されている
ことを特徴とする請求項１に記載の内視鏡。
前記複数の超音波送受信部および前記複数の光出入部は、一列に交互に配置されている
ことを特徴とする請求項２に記載の内視鏡。
前記複数の超音波送受信部および前記複数の光出入部は、前記挿入部可撓管の先端部の周方向に沿って実質的に環状に配列されている
ことを特徴とする請求項１に記載の内視鏡。
前記挿入部可撓管の先端近傍には、前記低干渉性光を伝送する複数の光ファイバが環状に配置されており、
前記光入出部は、前記複数の光ファイバの各々から射出される前記低干渉性光を前記挿入部可撓管の先端部における中心軸を中心とする放射方向に反射させる円錐台形状のミラーを含む
ことを特徴とする請求項４に記載の内視鏡。