JP4204577B2 - 内視鏡を介する医療用マイクロ超音波−ｏｃｔプローブ - Google Patents
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Description
本発明は、医療器械に関し、詳しくは、内視鏡を介する医療用マイクロ超音波走査結像システムに関する。
体腔病変を診断する場合に、単に組織表面の形態変化により病変状況を推定する方法には、ある程度の主観性や極限性がある。内視鏡超音波−OCT（Optical Coherence Tomography）結像システムは、超音波走査及びOCT走査によって、より明瞭で正確な組織器官の断層画像を得ることができ、医者の対症治療に客観的な根拠を提供する。
同時に、内視鏡を介する超音波走査システムは、マイクロ超音波−OCTプローブを、一般的な内視鏡の生検開口を介して体腔器官に挿入してから、内視鏡によって粘膜表面の病変形態を直接観察できるし、超音波走査及びOCT走査を行って、器官管壁の断層毎の組織学特徴を取得できるので、内視鏡の診断範囲を拡大し、内視鏡の診断能力を向上させる。その診療上の優勢は、既に医学界の共通認識となっている。
内視鏡の生検通路のサイズに制約されて、プローブのデザインにはいろいろな難しい問題がある。例えば、従来技術としての特開2002-153472 （Image diagnostic device； Fuji Photo Film Co Ltd；Hayashi Katsumi；公開日：2002.05.28）には、一回の診断において、OCT画像と、超音波画像の両方の画像を取得できる画像診断装置を開示されているが、そこでは、トランスデューサ、プリズム、内視鏡が硬質管鏡で、後置センタレスモータにより回転させて走査している。それは、以下のような原理で作動する。
即ち、図６に示すように、内部に超音波トランスデューサ51とOCT走査素子140を設けたプローブ10aが、内視鏡の鉗子通路口を介して体内に入れられ、患者の体内器官の観察を行う；超音波信号発生器50が超音波信号を励起して、超音波ランスデューサ51から発射された超音波が器官を照らし、そして結像する；同時に、OCT光源から発射された信号光Lsが器官を照射し、そして結像する；且つ、プローブ10aがセンタレスモータの駆動により回転させられて走査する；走査結像により同時に超音波画像とOCT画像を得る。
その手段は、内視鏡の生検通路を経て体腔内に挿入されるが、内視鏡自身が硬質管であるので、軟質管鏡に使うことができなかった。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、軟質管鏡に使うことができる、内視鏡を介する医療用マイクロ超音波−OCTプローブを提供することを目的とする。
本発明は、回転子を回転駆動するための摩擦層が設けられたマイクロ超音波モータ固定子と、それぞれ回転子に固定されるマイクロ超音波トランスデューサとプリズムと、超音波トランスデューサを浸没する音響カップリング剤と、OCT結像装置を構成する、プリズムと、GRINレンズ（Graduated Refractive Index Rod）及び光ファイバーとを含み、マイクロ超音波トランスデューサは、マイクロ超音波モータの前端に設けられ、マイクロ超音波トランスデューサ、マイクロ超音波モータおよびプリズムをこの順序でプローブの軸線に沿って設けた、内視鏡を介する医療用マイクロ超音波−OCTプローブを提供する。
（1）三重診断ができる。
内視鏡によって粘膜表面の病変形態を直接に観察できることに加え、超音波走査及びOCT結像を行うことができ、器官管壁の断層毎の組織学特徴を取得することができる。したがって、内視鏡の診断範囲が拡大し、内視鏡の診断能力を向上させる。
内視鏡によって粘膜表面の病変形態を直接に観察できることに加え、超音波走査及びOCT結像を行うことができ、器官管壁の断層毎の組織学特徴を取得することができる。したがって、内視鏡の診断範囲が拡大し、内視鏡の診断能力を向上させる。
（2）寿命が長い。現在、従来技術の最大の欠点は、寿命が短か過ぎることである。モータがプローブから遠く離れた内視鏡の後端に置かれ、柔軟接続だけでプローブを回転させるので、柔軟接続であるが故に寿命がとても短かく、プローブの全体が早めに廃棄される。本発明の内視鏡超音波−OCTプローブでは、プローブ先端に直接装着したマイクロ超音波モータに駆動されて、柔軟接続を必要しないので、従来技術に比べて、使用寿命が大いに延長される。
（3）汎用性が高い。超音波−OCT内視鏡結像システムと一般的な内視鏡とを結合したので、専用の内視鏡担持体を必要としない。本システムは、標準的な生検通路を備えるいずれの内視鏡システムにおける超音波診察及びOCT診察にも用いることができるので、適用において、その前途は開けている。
（4）操作が簡単で、融通が利き且つ便利である。内視鏡により病気を診断又は治療する時に、術者と助手及びその他スタッフは、全てモニターの直視下で各種操作を行うことができ、全ての操作者が暗黙の了解があって、且つ安全的に協力できる。したがって、その操作は融通が利き且つ便利で、把握しやすい。
（5）駆動部が電磁気の干渉を受けない。
図２に示すように、マイクロ超音波モータ固定子1aの軸3には、摩擦層4が設けられ、回転子5a/5bが一体的に連結されている。軸3の内部には電気配線通路2がある。軸3が回転子5a/5bの位置決めを行って、それら同士が滑り接続されている。摩擦層4は軸3を介してマイクロ超音波モータ固定子1aに固定されている。固定子1a/1bは、密封ケース14(材質：ポリウレタン、シリコーンゴムなど)と一体的に固定されている。マイクロ超音波モータ回転子5a/5bは、軸受を介して回転可能なように軸3に連結されている。マイクロ超音波トランスデューサ6とプリズム15とは、それぞれ回転子5a/5bに固定されている。電気ケーブル7は、プローブ8の中にある電気配線通路2に沿って超音波トランスデューサ6に接続されている。超音波トランスデューサ6は、音響カップリング剤19(材質: 耐塩水基ゲルなど)中に浸没させられている。プリズム15と、GRINレンズ16と、光ファイバー17とでOCT結像装置を構成しており、GRINレンズ16と光ファイバー17は数個の支持体9を介して密封ケース14に一体的に固定されている。マイクロ超音波トランスデューサとプリズムは回転子と帯同して軸線廻りに回転し走査する。
超音波信号は、電気ケーブル7を経由して超音波トランスデューサ6に加えられ、超音波に転換される。マイクロ超音波モータ固定子1aが摩擦層4によって摩擦を起こして、回転子5aを回転させて超音波の発射方向を変え、プローブ8廻りに回転させて走査させる。同時に、回転子5bが光の発射方向を変えて、プローブ8廻りに回転・走査を実現する。プリズム15は、得られた信号光を収集し、GRINレンズ16を介して光ファイバーに入れる。
図３に示すように、マイクロ超音波モータ固定子1aの軸3には、摩擦層4が設けられ、回転子5a/5bが一体的に連結されている。摩擦層4は軸3を介してマイクロ超音波モータ固定子1aに固定されている。軸3が回転子5a/5bの位置決めを行って、それら同士が滑り接続されている。マイクロ超音波モータ回転子5a/5bは、軸受を介して回転可能なように軸3に連結されている。音響反射鏡18とプリズム15は、それぞれ回転子5a/5bに一体的に固定されている。マイクロ超音波モータ固定子1a/1bと超音波トランスデューサ6とは密封ケース14(材質：ポリウレタン、シリコーンゴムなど)と一体的に固定されている。電気ケーブル7は、プローブ10に沿って超音波トランスデューサ6に接続されている。音響反射鏡18と超音波トランスデューサ6は音響カップリング剤19(材質: 耐塩水基ゲルなど)中に浸没させられている。プリズム15と、GRINレンズ16と、光ファイバー17とでOCT結像装置を構成しており、GRINレンズ16と光ファイバー17は数個の支持体9を介して密封ケース14に一体的に固定されている。
超音波信号は、電気ケーブル7を経由して超音波トランスデューサ6に加えられ、超音波に転換される。マイクロ超音波モータ固定子1aが摩擦層4によって摩擦を起こして、絶え間なく回転子5aを回転させて、回転子5aと音響反射鏡18の方向を変え、超音波の発射／戻り方向を変え、プローブ10廻りに回転・走査を実現する。同時に、回転子5bが光の発射方向を変えて、プローブ10廻りに回転・走査を行わせる。プリズム15は、得られた信号光を収集し、GRINレンズ16を介して光ファイバーに入れる。
例１：
図１に示すように、内視鏡を介する超音波−OCT結像システムの構成においては、マイクロ超音波−OCTプローブ21は、マイクロ超音波トランスデューサと、OCT装置と超音波モータとを含んでおり、マイクロ超音波−OCTプローブは、内視鏡22の生検開口24から生検通路23を経て体腔内に挿入され、プローブの旋回部が超音波モータ回転子と帯同して回転・走査を行う。
図１に示すように、内視鏡を介する超音波−OCT結像システムの構成においては、マイクロ超音波−OCTプローブ21は、マイクロ超音波トランスデューサと、OCT装置と超音波モータとを含んでおり、マイクロ超音波−OCTプローブは、内視鏡22の生検開口24から生検通路23を経て体腔内に挿入され、プローブの旋回部が超音波モータ回転子と帯同して回転・走査を行う。
例２：
消化管内視鏡が消化管に対する内視鏡検査に適用される。内視鏡超音波−OCTプローブは、消化管内視鏡の生検通路を経て体腔内に入れられる。内視鏡3の生検通路23は、図４に示すように、通常、内径2.8mmのポリテトラフルオロエチレン製の軟質管である。生検通路は、入口24下に、一部90度の硬質管湾曲部があるので、超音波−OCTプローブの直径は2mm以下にしなければならない。湾曲できない部分の長さが12mm未満であれば、プローブ部が順調に通過させることを確保できる。
消化管内視鏡が消化管に対する内視鏡検査に適用される。内視鏡超音波−OCTプローブは、消化管内視鏡の生検通路を経て体腔内に入れられる。内視鏡3の生検通路23は、図４に示すように、通常、内径2.8mmのポリテトラフルオロエチレン製の軟質管である。生検通路は、入口24下に、一部90度の硬質管湾曲部があるので、超音波−OCTプローブの直径は2mm以下にしなければならない。湾曲できない部分の長さが12mm未満であれば、プローブ部が順調に通過させることを確保できる。
図５は消化管内視鏡の先端の説明図である。内視鏡の先端に四つの穴があり、生検出口26が生体検査具とマイクロ超音波−OCTプローブの走査に用いられる。CCD結像装置27が組織表面のカラービデオ画像を記録することに使われる。照明通路28がバックグラウンド照明に使われる。消化管内視鏡は軟質管鏡である。
１ａ，１ｂ 固定子
２ 電気配線通路
３ 軸
４ 摩擦層
５ａ，５ｂ 回転子
６ マイクロ超音波トランスデューサ
７ 電気ケーブル
８，１０ プローブ
１４ 密封ケース
１５ プリズム
１６ ＧＲＩＮレンズ
１７ 光ファイバー
１８ 音響反射鏡
１９ 音響カップリング剤
２ 電気配線通路
３ 軸
４ 摩擦層
５ａ，５ｂ 回転子
６ マイクロ超音波トランスデューサ
７ 電気ケーブル
８，１０ プローブ
１４ 密封ケース
１５ プリズム
１６ ＧＲＩＮレンズ
１７ 光ファイバー
１８ 音響反射鏡
１９ 音響カップリング剤
Claims (7)
- 内視鏡を介する医療用マイクロ超音波−OCTプローブであって、
回転子を回転駆動するための摩擦層が設けられたマイクロ超音波モータ固定子と、
該回転子にそれぞれ固定されたマイクロ超音波トランスデューサおよびプリズムとを含み、
前記マイクロ超音波トランスデューサは、前記マイクロ超音波モータの前端に設けられ、音響カップリング剤中に浸没されており、
OCT結像装置が、プリズムと、GRINレンズ及び光ファイバーからなり、
前記マイクロ超音波トランスデューサ、前記マイクロ超音波モータおよび前記プリズムをこの順序でプローブの軸線に沿って設けたことを特徴とする、プローブ。 - 内視鏡を介する医療用マイクロ超音波−OCTプローブであって、
回転子を回転駆動するための摩擦層が設けられたマイクロ超音波モータ固定子と、
該回転子にそれぞれ固定された音響反射鏡およびプリズムと、
ケース内に固定され、該音響反射鏡に向けて超音波を発生する超音波トランスデューサとを含み、
超音波トランスデューサが音響カップリング剤に浸没されており、
OCT結像装置がプリズムと、GRINレンズ及び光ファイバーからなることを特徴とする、プローブ。 - 電気ケーブルと超音波トランスデューサを接続するための電気配線通路を含むことを特徴とする、請求項１または２記載の内視鏡を介する医療用マイクロ超音波−OCTプローブ。
- 摩擦層がマイクロ超音波モータ固定子に固定されることを特徴とする、請求項１または２記載の内視鏡を介する医療用マイクロ超音波−OCTプローブ。
- 回転子が軸受を介して軸に連結されることを特徴とする、請求項１または２記載の内視鏡を介する医療用マイクロ超音波−OCTプローブ。
- GRINレンズと光ファイバーが支持体を介して密封ケースに連結されることを特徴とする、請求項１または２記載の内視鏡を介する医療用マイクロ超音波−OCTプローブ。
- 医療用マイクロ超音波−OCTプローブは、直径が2mm以下で、湾曲できない部分の長さが12mm未満であることを特徴とする、請求項１または２記載の内視鏡を介する医療用マイクロ超音波−OCTプローブ。
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