JP5981081B1 - 超音波内視鏡、超音波内視鏡用吸引装置、及び、超音波内視鏡システム - Google Patents

超音波内視鏡、超音波内視鏡用吸引装置、及び、超音波内視鏡システム Download PDF

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Abstract

先端硬質部１０に配設された超音波探触子１７と、超音波探触子１７の近傍に設けられた吸引兼鉗子口２２と、吸引兼鉗子口２２に連通する処置具挿通チャンネル２５及び負圧チャンネル４８と、処置具挿通チャンネル２５及び負圧チャンネル４８を介して吸引兼鉗子口２２に伝達する吸引用負圧を２以上の状態に可変調整する制御弁４９と、を有して超音波内視鏡２を構成する。

Description

本発明は、挿入部の先端に超音波探触子を備えた超音波内視鏡、この超音波内視鏡に適合する超音波内視鏡用吸引装置、及び、超音波内視鏡システムに関する。
近年、超音波診断装置を用いた超音波観察においては、生体組織の硬さを表示するエラストグラフィが実用化されている（例えば、日本国特開２０１２−８１２９５号公報参照）。エラストグラフィ技術では、例えば、超音波で検出可能な臓器に対する超音波探触子の押圧状態を２以上の状態に変化させることにより、生体組織の変形状態の変化（変位）を計測し、変位を空間的に微分して得た歪（ストレイン）からエラストグラフィ画像を構築することが可能となっている。
このようなエラストグラフィ技術は、種々の超音波観察装置への応用が期待されており、例えば、挿入部の先端に超音波探触子を有する超音波内視鏡に適用すれば、深部臓器における病変部の検出率を向上させることができる。
しかしながら、エラストグラフィ機能によって病変部を検出するためには、体腔内組織に対して超音波探触子を周期的に押し付ける等の必要がある。
ここで、体腔内において超音波探触子を周期的に押し付けるための方法として、例えば、心臓の拍動を利用する方法が考えられる。しかしながら、拍動を利用した観察は、観察部位によっては押圧状態の変化が微小であるため、安定した良好なエラストグラフィ画像を取得することが困難となる虞がある。
また、体腔内において超音波探触子を周期的に押し付けるための方法として、例えば、術者等が挿入部を手動で進退移動させる方法も考えられる。しかしながら、一般に、内視鏡の挿入部は長尺であり、しかも可撓性を有しているため、仮に挿入部を進退移動させたとしても、その移動量の多くは途中の撓み等によって吸収されてしまい、この場合においても、安定した良好なエラストグラフィ画像を取得することが困難となる虞がある。
これに対し、体腔を機械的に押圧するための押圧機構を内視鏡の先端部に設けることも考えられるが、このような機構を先端部に設けることは、先端部の大型化や構造の複雑化等を招く虞がある。
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、先端部を大型化させることなく簡単な構成により、良好なエラストグラフィ画像を得ることができる超音波内視鏡、超音波内視鏡用吸引装置、及び、超音波内視鏡システムを提供することを目的とする。
本発明の一態様による超音波内視鏡は、被検体内に挿入される長尺で可撓性を有する挿入部と、前記挿入部の先端に配置された先端部と、前記先端部に配設された超音波観察部と、前記超音波観察部の近傍に設けられた吸引口と、前記吸引口に連通する流体管路と、前記流体管路を介して前記吸引口に伝達する吸引用負圧を任意のデューティー比で制御することにより周期的に変化させる第１負圧調整部と、を含むものである。
また、本発明の一態様による超音波内視鏡用吸引装置は、被検体内に挿入される長尺で可撓性を有する挿入部と、前記挿入部の先端に配置された先端部と、前記先端部に配設された超音波観察部と、前記超音波観察部の近傍に設けられた吸引口と、前記吸引口に連通する流体管路と、を含む超音波内視鏡に適合する超音波内視鏡用吸引装置であって、前記吸引口に伝達される吸引用負圧を発生させる負圧発生部と、前記負圧発生部から前記流体管路を介して前記吸引口に伝達する吸引用負圧を任意のデューティー比で制御することにより周期的に変化させる第２負圧調整部と、を含むものである。
また、本発明の一態様による超音波内視鏡システムは、被検体内に挿入される長尺で可撓性を有する挿入部と、前記挿入部の先端に配置された先端部と、前記先端部に配設された超音波観察部と、前記超音波観察部の近傍に設けられた吸引口と、前記吸引口に連通する流体管路と、前記流体管路を介して前記吸引口に伝達する吸引用負圧を任意のデューティー比で制御することにより周期的に変化させる第１負圧調整部と、を含む超音波内視鏡と、前記第１負圧調整部を通じた負圧調整によって前記吸引口に伝達する吸引用負圧を制御することにより、前記超音波観察部が前記被検体を押圧する押圧状態を制御する押圧制御部と、前記押圧制御部によって制御される２以上の押圧状態において前記超音波観察部を駆動制御し、前記被検体の超音波信号を取得する探触子制御部と、前記超音波信号に基づいて前記被検体の変位量を計測し、当該変位量に基づいて被検体の座標毎の弾性率の分布を示す弾性画像を生成する弾性画像生成部と、を具備したものである。
また、本発明の他の態様による超音波内視鏡システムは、被検体内に挿入される長尺で可撓性を有する挿入部と、前記挿入部の先端に配置された先端部と、前記先端部に配設された超音波観察部と、前記超音波観察部の近傍に設けられた吸引口と、前記吸引口に連通する流体管路と、を含む超音波内視鏡と、前記吸引口に伝達される吸引用負圧を発生させる負圧発生部と、前記負圧発生部から前記流体管路を介して前記吸引口に伝達する吸引用負圧を任意のデューティー比で制御することにより周期的に変化させる第２負圧調整部と、を含む超音波内視鏡用吸引装置と、前記第２負圧調整部を通じた負圧調整によって前記吸引口に伝達する吸引用負圧を制御することにより、前記超音波観察部が前記被検体を押圧する押圧状態を制御する押圧制御部と、前記押圧制御部によって制御される２以上の押圧状態において前記超音波観察部を駆動制御し、前記被検体の超音波信号を取得する探触子制御部と、前記超音波信号に基づいて前記被検体の変位量を計測し、当該変位量に基づいて被検体の座標毎の弾性率の分布を示す弾性画像を生成する弾性画像生成部と、を具備したものである。
本発明の第１の実施形態に係り、超音波内視鏡システムの構成図 同上、非吸引時における超音波探触子と胃壁との関係を模式的に示す説明図 同上、吸引時における超音波探触子と胃壁との関係を模式的に示す説明図 同上、先端部を示す斜視図 同上、先端部を示す端面図 本発明の第２の実施形態に係り、超音波内視鏡用吸引装置の概略構成図 同上、第１の変形例に係り、超音波内視鏡用吸引装置の概略構成図 同上、第２の変形例に係り、超音波内視鏡用吸引装置の概略構成図 同上、第２の変形例に係り、ポンプ発生負圧を示すタイムチャート 同上、第３の変形例に係り、超音波内視鏡用吸引装置の概略構成図 同上、第４の変形例に係り、超音波内視鏡用吸引装置の概略構成図 同上、第５の変形例に係り、超音波内視鏡用吸引装置の概略構成図 本発明の第３の実施形態に係り、先端部とキャップとを示す分解斜視図 同上、非吸引時における超音波探触子と胃壁との関係を模式的に示す説明図 同上、吸引時における超音波探触子と胃壁との関係を模式的に示す説明図 同上、第１の変形例に係り、非吸引時における超音波探触子と胃壁との関係を模式的に示す説明図 同上、第１の変形例に係り、吸引時における超音波探触子と胃壁との関係を模式的に示す説明図 同上、第２の変形例に係り、非吸引時における超音波探触子と胃壁との関係を模式的に示す説明図 同上、第２の変形例に係り、吸引時における超音波探触子と胃壁との関係を模式的に示す説明図 同上、第３の変形例に係り、非吸引時における超音波探触子と胃壁との関係を模式的に示す説明図 同上、第３の変形例に係り、吸引時における超音波探触子と胃壁との関係を模式的に示す説明図 同上、第４の変形例に係り、非吸引時における超音波探触子と胃壁との関係を模式的に示す説明図 同上、第４の変形例に係り、吸引時における超音波探触子と胃壁との関係を模式的に示す説明図 同上、第５の変形例に係り、非吸引時における超音波探触子と胃壁との関係を模式的に示す説明図 同上、第５の変形例に係り、吸引時における超音波探触子と胃壁との関係を模式的に示す説明図 本発明の第４の実施形態に係り、超音波内視鏡システムの構成を示すブロック図 同上、弾性画像生成処理ルーチンを示すフローチャート 同上、第１の変形例に係り、超音波内視鏡システムの構成を示すブロック図
以下、図面を参照して本発明の形態を説明する。図面は本発明の一実施形態に係り、図１は超音波内視鏡システムの構成図、図２は非吸引時における超音波探触子と胃壁との関係を模式的に示す説明図、図３は吸引時における超音波探触子と胃壁との関係を模式的に示す説明図、図４は先端部を示す斜視図、図５は先端部を示す端面図である。
図１に示す本実施形態の超音波内視鏡システム１は、例えば、胃及び十二指腸用の超音波内視鏡（以下、単に内視鏡ともいう）２を有する。この内視鏡２は、体腔内に挿入される細長の挿入部５と、この挿入部５の基端に設けられた操作部６と、この操作部６から延出するユニバーサルコード７と、を備えて構成されている。
挿入部５は、先端硬質部１０と、先端硬質部１０の基端に位置する湾曲部１１と、湾曲部１１の基端に位置して操作部６に至る細径且つ長尺で可撓性を有する可撓管部１２と、を備え、これらが先端側から順に連設されて要部が構成されている。
図２〜図５に示すように、先端硬質部１０には、超音波による音響的画像情報を得るための超音波ユニット１５が設けられている。本実施形態の超音波ユニット１５はコンベックス型の超音波ユニットであり、この超音波ユニット１５は、筐体であるノーズピース１６と、超音波観察部としての超音波探触子１７と、を有して構成されている。
ノーズピース１６は、例えば、凸型の部分円弧状をなす組織当接面１６ａを有し、この組織当接面１６ａは先端硬質部１０の先端面１０ａよりも前方に突出されている（図４，５参照）。
超音波探触子１７は、凸型の部分円弧状に配列された複数の超音波振動子１７ａと、これら超音波振動子１７ａの前方を覆う音響レンズ１７ｂと、を有して構成されている（図２，３参照）。この超音波探触子１７は、ノーズピース１６の組織当接面１６ａの略中央に配設されている（図４，５参照）。また、超音波探触子１７の音響レンズ１７ｂは、ノーズピース１６の組織当接面１６ａとともに先端硬質部１０の先端面１０ａよりも前方に突出され、これにより、超音波探触子１７は主として内視鏡挿入方向前方の生体組織等を走査することが可能となっている。
また、例えば、図４，５に示すように、先端硬質部１０の先端面には、観察光学系を構成する観察窓２０と、照明光学系を構成する一対の照明窓２１ａ，２１ｂと、穿刺針等の処置具が導出される吸引口としての吸引兼鉗子口２２と、観察窓２０に向けて空気や水等の流体を噴出する送気送水ノズル２３と、先端硬質部１０の前方（すなわち、超音波探触子１７の突出方向）に向けて水等の流体を噴出する副送水チャンネル口２４と、が設けられている。
ここで、吸引兼鉗子口２２には、流体管路としての機能を備えた処置具挿通チャンネル２５の先端側が連通されている。この吸引兼鉗子口２２から導出される処置具を超音波探触子１７の走査領域Ａｓ内に配置するとともに、超音波探触子１７の近傍で良好な吸引力を発揮させるため、吸引兼鉗子口２２は、その中心軸Ｏ１が、先端硬質部１０の先端面上において、超音波探触子１７の走査方向（中心線Ｌ１）の延長線上に位置するよう配置されている（図５参照）。また、先端硬質部１０の先端面１０ａ上において、観察窓２０、照明窓２１ａ、及び送気送水ノズル２３は、吸引兼鉗子口２２の一側にまとめて配置され、照明窓２１ｂ及び副送水チャンネル口２４は吸引兼鉗子口２２の他側にまとめて配置されている。
図１に示すように、操作部６には、湾曲部１１を所望の方向に湾曲操作するためのアングルノブ３０と、送気及び送水操作を行うための送気送水ボタン３１と、吸引操作を行うための吸引ボタン３２と、内視鏡２に関する各種機能の中から任意の機能を割り当てることが可能な複数のボタンスイッチ３３と、体内に導入する処置具の入口となる処置具挿入口３４と、が配設されている。ここで、本実施形態において、ボタンスイッチ３３のうちの何れかは、例えば、超音波ユニット１５を用いたエラストグラフィ観察の開始及び終了を指示するためのスイッチとして設定することが可能となっている。また、処置具挿入口３４は、挿入部５の内部から延在する処置具挿通チャンネル２５（図２，３参照）に連通されている。
ユニバーサルコード７の一端側は、折れ止め部４０を介して操作部６の側部に連設されている。一方、ユニバーサルコード７の他端側である延出端には、スコープコネクタ部４１が設けられている。このスコープコネクタ部４１の端部には、図示しない光源装置に着脱自在な光源側コネクタ４２が設けられている。光源側コネクタ４２には、挿入部５側から延在するライトガイド４２ａ及び送気管４２ｂの基端部が突設されるとともに、図示しない電気接点が配設されている。また、スコープコネクタ部４１の一側部には、超音波観測装置５０に着脱自在な超音波コネクタ４３と、図示しないビデオプロセッサに着脱自在な電気コネクタ４４と、が並んで設けられている。また、スコープコネクタ部４１の一側部において、超音波コネクタ４３と電気コネクタ４４との間には、吸引装置５５に着脱自在な吸引口金４７が設けられている。さらに、スコープコネクタ部４１の他側部には、加圧管４５ａ及び送水管４５ｂの基端部が突設されるとともに、超音波内視鏡用送液装置（図示せず）に着脱自在な副送水口金４６が設けられている。
ここで、図２，３に示すように、吸引口金４７は、流体管路としての吸引チャンネル４８を介して処置具挿通チャンネル２５に連通されている。また、例えば、スコープコネクタ部４１内において、吸引チャンネル４８の中途には、第１流量調整部としての調整弁４９が介装されている。この調整弁４９は、例えば、常閉の電磁ソレノイド弁によって構成されている。そして、調整弁４９は、任意のデューティ比によって開弁時間が制御されることにより、吸引チャンネル４８及び処置具挿通チャンネル２５を介して吸引兼鉗子口２２に伝達する吸引用負圧を任意の状態に制御することが可能となっている。より具体的には、調整弁４９は、例えば、開弁時間が任意のデューティ比によって周期的にデューティ制御されることにより、吸引兼鉗子口２２に伝達される吸引用負圧を任意の２以上の状態に変化させることが可能となっている（例えば、任意の２つの状態に周期的に変化させることが可能となっている）。なお、この調整弁４９は、スコープコネクタ部４１内に代えて、操作部６内等に設けることも可能である。ここでいう吸引用負圧には、負圧がゼロ（大気圧）の状態も含まれる。
図１〜３に示すように、本実施形態の吸引装置５５は、吸引用負圧を発生するポンプユニット５６と、ポンプユニット５６に併設されるトラップ容器５７と、を有して構成されている。ポンプユニット５６は蠕動式ポンプ６０を有し、この蠕動式ポンプ６０は、負圧管６１を介してトラップ容器５７の上部に連通されている。また、トラップ容器５７の底部には、負圧チューブ６２の一端が臨まされ、この負圧チューブ６２の他端は、吸引口金４７を介して吸引チャンネル４８に接続されている。この吸引装置５５において、ポンプユニット５６の蠕動式ポンプ６０が駆動されると、この蠕動式ポンプで発生した負圧（吸引用負圧）は、負圧管６１及びトラップ容器５７を介して、吸引チャンネル４８内に伝達される。すなわち、本実施形態において蠕動式ポンプ６０は、負圧発生部としての機能を実現する。
図１に示すように、超音波観測装置５０は、超音波接続ケーブル５１を介して、超音波コネクタ４３に接続されている。この超音波観測装置５０は、超音波探触子１７を駆動制御するとともに、この駆動制御により超音波探触子１７で受信した超音波エコー信号（超音波信号）に基づいて各種超音波画像を生成する。例えば、超音波観測装置５０は、受信した超音波エコー信号の増幅を輝度に対応付けたＢモード画像の生成等を行うことが可能となっている。
また、例えば、ユーザ等によるボタンスイッチ３３の操作等を通じてエラストグラフィ観察を開始する旨の指示がなされると、超音波観測装置５０は、蠕動式ポンプ６０を駆動させるとともに、調整弁４９に対する制御を通じて、吸引チャンネル４８に伝達される負圧の調整を行う。これにより、吸引チャンネル４８及び処置具挿通チャンネル２５を介して吸引兼鉗子口２２に伝達される吸引用負圧が変化する。この吸引用負圧による吸引力は超音波探触子１７の近傍において当該超音波探触子１７の突出方向とは逆方向に生体組織を吸引するものであるため、吸引用負圧の作用により、超音波探触子１７を移動させることなく、超音波探触子１７が生体組織を押圧する押圧力が間接的に変化することとなる。その結果、超音波探触子１７は異なる押圧状態における超音波信号を得ることが可能となる。そして、超音波観測装置５０は、異なる押圧状態における超音波信号に基づいて生体組織の変形状態の変化（変位）を計測し、変位の計測結果に基づいてエラストグラフィ画像を生成する。
具体例として、膵臓１０１の腫瘍／リンパ節転移等の検査を行うべく、胃壁１００を介して膵臓１０１をエラストグラフィ観察する場合について図２，３を参照して説明すると、先ず、観察に先立ち、体腔内に挿入された内視鏡２の先端硬質部１０が、超音波探触子１７を介して胃壁１００及び膵臓１０１を所定の弱い押圧力にて押圧する位置に配置される。また、超音波観測装置５０によって蠕動式ポンプ６０が駆動されるとともに、調整弁４９がデューティ制御される。これにより、例えば、吸引兼鉗子口２２に吸引用負圧が伝達されていない状態（図２参照）と、吸引兼鉗子口２２に所定の吸引用負圧が伝達されている状態（図３参照）と、が周期的に繰り返される。ここで、吸引兼鉗子口２２に吸引用負圧が伝達されている状態では、その負圧によって超音波探触子１７近傍の生体組織が引き寄せられる。その結果、超音波探触子１７を胃壁１００等に対して移動させることなく、超音波探触子１７による胃壁１００等に対する押圧力が増加される。すなわち、超音波探触子１７による胃壁１００等に対する押圧力が、吸引兼鉗子口２２に吸引用負圧が伝達されていないときの押圧力（第１の押圧力）と、吸引兼鉗子口２２に吸引用負圧が伝達されているときの押圧力（第１の押圧力よりも強い第２の押圧力）と、で周期的に変化する。そして、超音波観測装置５０は、超音波探触子１７による胃壁１００等に対する押圧力が第１の押圧力と第２の押圧力との間で切り替わる毎に、超音波探触子１７（超音波振動子１７ａ）を駆動制御することにより、各押圧状態における超音波信号を取得する。
このような実施形態によれば、先端硬質部１０に配設された超音波探触子１７と、超音波探触子１７の近傍に設けられた吸引兼鉗子口２２と、吸引兼鉗子口２２に連通する処置具挿通チャンネル２５及び吸引チャンネル４８と、処置具挿通チャンネル２５及び吸引チャンネル４８を介して吸引兼鉗子口２２に伝達する吸引用負圧を２以上の状態に可変調整する調整弁４９と、を有することにより、先端部を大型化させることなく簡単な構成により、良好なエラストグラフィ画像を得ることができる。
すなわち、吸引兼鉗子口２２に伝達される吸引用負圧により超音波探触子１７の近傍の生体組織を吸引することによって結果的に超音波探触子１７に生体組織を押圧させる構成を採用することにより、体腔を機械的に押圧するための押圧機構等を内視鏡２の先端硬質部１０に設けることなく簡単な構成により、良好なエラストグラフィ画像を得ることができる。特に、生体組織への押圧は吸引によるものであるため、超音波探触子１７と生体組織との密着性を高めることができ、良好なエラストグラフィ画像を得ることができる。
この場合において、超音波探触子１７の走査方向（中心線Ｌ１）の延長線上に吸引兼鉗子口２２を配置することにより、胃壁１００等の生体組織を吸引用負圧によって音響レンズ１７ｂに効率的に押し当てることができる。
次に、図６は本発明の第２の実施形態に係り、図６は超音波内視鏡用吸引装置の概略構成図である。なお、本実施形態は、内視鏡２側に配設した第１の流量調整部としての調整弁４９に代えて、第２の流量調整部としての調整弁７０を超音波内視鏡用吸引装置５５側に配設した点が、上述の第１の実施形態に対して主として異なる。その他、上述の第１の実施形態と同様な構成等については、同符号を付して適宜説明を省略する。
図６に示すように、本実施形態の調整弁７０は、例えば、ポンプユニット５６において、負圧チューブ６２の中途に介装されている。
この調整弁７０は、例えば、常閉の電磁ソレノイド弁によって構成されている。そして、調整弁７０は、超音波観測装置５０により、任意のデューティ比によって開弁時間が制御されることにより、吸引チャンネル４８に伝達される吸引用負圧を任意の状態に制御することが可能となっている。より具体的には、調整弁７０は、例えば、開弁時間が任意のデューティ比によって周期的にデューティ制御されることにより、吸引チャンネル４８に伝達される吸引用負圧を任意の複数の状態に変化させることが可能となっている（例えば、任意の２つの状態に周期的に変化させることが可能となっている）。
このような実施形態によれば、上述の第１の実施形態と略同様の作用効果を奏することができる。加えて、本実施形態では、超音波内視鏡用吸引装置５５内に調整弁７０を設けることにより、吸引兼鉗子口２２等を備えた内視鏡２においては、何等設計変更等することなく、良好なエラストグラフィ画像を得ることができる。
ここで、本実施形態において、超音波内視鏡用吸引装置５５により流量調整を行うための構成としては、種々の変形が可能である。
例えば、負圧チューブ６２に調整弁７０を介装する構成に代えて、図７に示すように、負圧管６１の中途に第２流量調整部としての調整弁７０を介装することも可能である。
また、例えば、蠕動式ポンプ６０に代えて、図８に示すように、ポンプユニット５６を構成するポンプとして容積式ポンプ７２を採用することも可能である。この場合、例えば、図９に示すように、ポンプユニット５６を構成する容積式ポンプ７２は、そもそも、負圧の発生時に所定の脈動を伴うものであるため、調整弁を用いることなく、吸引チャンネル４８に伝達する吸引用負圧を周期的に変化させることができる。すなわち、図８に示す変形例では、容積式ポンプ７２次隊が流体導出部及び第２流量調整部としての機能を実現する。なお、このような構成においては、容積式ポンプ７２で発生した負圧が減衰することを抑制するため、トラップ容器５７の容積等は可能な限り小さく設定されていることが望ましい。
或いは、容積式ポンプ７２に代えて、例えば、図１０に示すように、ポンプユニット５６を構成するポンプとしてＤＣポンプ７３を採用し、このＤＣポンプ７３に電力供給する手段としてＡＣ電源７４を利用することで出力電圧を周期的に変化させ、調整弁を用いることなく、吸引チャンネル４８に伝達する吸引用負圧を周期的に変化させることも可能である。さらにＤＣポンプ７３とＡＣ電源７４の間に電源制御部を介在させ、ＡＣ電源の電圧周期を変調させてもよい。
また、例えば、図１１に示すように、ＤＣポンプ７３の下流側において、負圧チューブ６２の中途に第２流量調整部としてのリリーフ弁７５を介装し、このリリーフ弁７５の機械的な作用により、ＤＣポンプ７３から伝達される負圧を変化させることも可能である。すなわち、このような構成において、ＤＣポンプ７３は、例えば、所定の高負圧を発生するよう駆動される。そして、ＤＣポンプ７３と大気開放通路７５ａとの間における負圧チューブ６２の内圧が減圧されて所定の高負圧以上となったとき、リリーフ弁７５が機械的に大気開放通路７５ａを開放し、これにより、ＤＣポンプ７３と大気開放通路７５ａとの間における負圧チューブ６２内の負圧が低下する。一方、大気開放通路７５ａの開放によって、ＤＣポンプ７３と大気開放通路７５ａとの間における負圧チューブ６２の内圧が所定の低負圧未満となったとき、リリーフ弁７５が機械的に大気開放通路７５ａを閉塞し、これにより、負圧チューブ６２の負圧が再び上昇する。このような動作をリリーフ弁７５が繰り返すことにより、吸引チャンネル４８を流通する流体の流量が周期的に変化される。
また、例えば、図１２に示すように、ＤＣポンプ７３の下流側において、負圧チューブ６２の中途に第２流量調整部としての三方弁７６を介装し、この三方弁７６を超音波観測装置５０等によって制御することにより、ＤＣポンプ７３で発生する負圧を変化させることも可能である。すなわち、このような構成において、超音波観測装置５０は、三方弁７６に対する制御を通じて、ＤＣポンプ７３を、負圧チューブ６２の下流側と、大気開放通路７６ａと、に対して周期的に交互に接続する。これにより吸引チャンネル４８に伝達される負圧が周期的に変化する。
次に、図１３〜１５は本発明の第３の実施形態に係り、図１３は先端部とキャップとを示す分解斜視図、図１４は非吸引時における超音波探触子と胃壁との関係を模式的に示す説明図、図１５は吸引時における超音波探触子と胃壁との関係を模式的に示す説明図である。なお、本実施形態は、内視鏡２の先端硬質部１０にキャップ８０を装着し、生体組織等の被検体に対する吸引効率の向上を図った点が上述の第１，第２の実施形態に対して主として異なる。その他、上述の第１，第２の実施形態と同様の構成については、同符号を付して適宜説明を省略する。
図１３〜図１５に示すように、本実施形態において、先端硬質部１０の先端側外周には、筒状のキャップ８０が嵌合等によって着脱自在に装着されている。より具体的には、このキャップ８０は、硬質な樹脂等からなる円筒部材によって構成され、先端側が先端面１０ａよりも突出するよう基端側が先端硬質部１０に外嵌されることにより、超音波探触子１７及び吸引兼鉗子口２２を囲繞するよう先端硬質部１０に装着されている。そして、キャップ８０は、超音波探触子１７が被検体に当接された際に、被検体との間に負圧室８０ａ（図１４，１５参照）を形成し、吸引兼鉗子口２２を介して導入された吸引用負圧を負圧室８０ａ内に蓄えることが可能となっている。
ここで、キャップ８０の周壁には、負圧室８０ａの内外を連通するための微細なリーク孔８１が穿設されている。なお、このリーク孔８１は適宜省略することが可能である。
このキャップを用いたエラストグラフィ観察の具体例として、膵臓１０１の腫瘍／リンパ節転移等の検査を行うべく、胃壁１００を介して膵臓１０１をエラストグラフィ観察する場合について図１４，１５を参照して説明すると、先ず、観察に先立ち、体腔内に挿入された内視鏡２の先端硬質部１０が、超音波探触子１７を介して胃壁１００及び膵臓１０１を所定の弱い押圧力にて押圧する位置に配置される。これにより、キャップ８０と胃壁１００との間には、吸引兼鉗子口２２に連通するとともに超音波探触子１７を囲繞する負圧室８０ａが形成される。次いで、超音波観測装置５０によって蠕動式ポンプ６０が駆動されるとともに、調整弁４９がデューティ制御される。これにより、例えば、吸引兼鉗子口２２に吸引用負圧が伝達されていない状態（図１４参照）と、吸引兼鉗子口２２に所定の吸引用負圧が伝達されている状態（図１５参照）と、が周期的に繰り返される。
ここで、吸引兼鉗子口２２に吸引用負圧が伝達されている状態では、負圧室８０ａ内に吸引用負圧が蓄えられ、この蓄えられた負圧によって超音波探触子１７近傍の生体組織が引き寄せられる。その結果、超音波探触子１７を胃壁１００等に対して移動させることなく、超音波探触子１７による胃壁１００等に対する押圧力が増加される。このとき、リーク孔８１の作用により、負圧室８０ａ内の負圧が急激に上昇することが防止され、超音波探触子１７による胃壁１００等に対する押圧力の急激な上昇が抑制される。一方、吸引兼鉗子口２２を通じた負圧室８０ａ内への吸引用負圧の導入が停止されると、負圧室８０ａ内に蓄えられていた吸引用負圧は、リーク孔８１を介して速やかに排出され、その結果、超音波探触子１７による胃壁１００等に対する押圧力が低下する。このように、超音波探触子１７による胃壁１００等に対する押圧力が、吸引兼鉗子口２２に吸引用負圧が伝達されていないときの押圧力（第１の押圧力）と、吸引兼鉗子口２２に吸引用負圧が伝達されているときの押圧力（第１の押圧力よりも強い第２の押圧力）と、で周期的に変化する。そして、超音波観測装置５０は、超音波探触子１７による胃壁１００等に対する押圧力が第１の押圧力と第２の押圧力との間で切り替わる毎に、超音波探触子１７（超音波振動子１７ａ）を駆動制御することにより、各押圧状態における超音波信号を取得する。
このような実施形態によれば、先端硬質部１０にキャップ８０を装着して被検体との間に負圧室８０ａを形成することにより、吸引用負圧を利用した押圧力の制御を効果的に実現することができる。
ここで、本実施形態において、先端硬質部１０に装着するキャップの構成としては、種々の変形が可能である。
例えば、図１６，１７に示すように、硬質な樹脂等によって構成された硬性筒状部８３の先端に、柔軟な樹脂等によって構成された軟性筒状部８４を連結してキャップ８０を構成することも可能である。このような構成において、軟性筒状部８４は、負圧室８０ａ内の負圧状態に応じて弾性変形する。この弾性変形によってキャップ８０の全長が伸縮され、その結果、先端硬質部１０の挿入軸方向に対する進退動作を実現することが可能となっている。そして、負圧室８０ａ内に吸引用負圧が導入されて軟性筒状部８４が収縮された際には、この収縮動作に連動して先端硬質部１０が胃壁１００等の被検体側に移動するため、超音波探触子１７によって胃壁１００等をより効果的に押圧することができる。すなわち、吸引用負圧による胃壁１００等の移動と、先端硬質部１０の移動との相乗効果により、超音波探触子１７によって胃壁１００等を効果的に押圧することができる。この場合において、軟性筒状部８４は弾性的に伸縮するため、そのダンパ効果により、超音波探触子１７による押圧力の急激な変動を抑制することができる。加えて、本変形例のキャップ８０は、軟性筒状部８４が被検体に当接することにより、被検体に対する負担が少なく、且つ、高い密着性にて被検体に当接させることができる。
或いは、例えば、図１８，１９に示すように、硬質な樹脂等によって構成された硬性筒状部８５の中途に、柔軟な樹脂等によって構成された軟性筒状部８６を介装してキャップ８０を構成することも可能である。このような構成において、軟性筒状部８６は、負圧室８０ａ内の負圧状態に応じて弾性変形する。この弾性変形によってキャップ８０の全長が伸縮され、その結果、先端硬質部１０の挿入軸方向に対する進退動作を実現することが可能となっている。そして負圧室８０ａ内に吸引用負圧が導入されて軟性筒状部８４が収縮された際には、この収縮動作に連動して先端硬質部１０が胃壁１００等の被検体側に移動するため、超音波探触子１７によって胃壁１００等をより効果的に押圧することができる。この場合において、軟性筒状部８６は弾性的に伸縮するため、そのダンパ効果により、超音波探触子１７による押圧力の急激な変動を抑制することができる。加えて、本変形例のキャップ８０は、硬性筒状部８５の先端によって被検体に対する位置決めを的確に行った上で、軟性筒状部８６によって被検体に対する先端硬質部１０の傾き等を吸収することができ、安定的な押圧動作を実現することができる。
或いは、例えば、図２０，２１に示すように、硬質な樹脂等によって構成された硬性筒状部８７の基端に、柔軟な樹脂等によって構成された軟性筒状部８８を連結してキャップ８０を構成することも可能である。このような構成において、軟性筒状部８８は、負圧室８０ａ内の負圧状態に応じて弾性変形する。この弾性変形によってキャップ８０の全長が伸縮され、その結果、先端硬質部１０の挿入軸方向に対する進退動作を実現することができる。この場合において、軟性筒状部８８は弾性的に伸縮するため、そのダンパ効果により、超音波探触子１７による押圧力の急激な変動を抑制することができる。加えて、本変形例のキャップ８０は、軟性筒状部８８が先端硬質部１０の外周に嵌合するものであるため、先端硬質部１０に対するキャップ８０の気密性を高めることができる。
或いは、例えば、図２２，２３に示すように、硬質な樹脂等によって構成された第１，第２の硬性筒状部９０，９１を径方向の外内に重畳配置し、これら第１，第２の硬性筒状部９０，９１間を柔軟な樹脂等によって構成された軟性筒状部９２によって連結してキャップ８０を構成することも可能である。このように構成すれば、被検体に当接する第１の硬性筒状部９０によって第２の硬性筒状部９１がガイドされることにより、吸引用負圧の導入時等に挿入軸のぶれを発生させることなく、超音波探触子１７による押圧動作を効率的に実現することができる。
或いは、例えば、図２４，２５に示すように、硬質な樹脂等によって構成された硬性筒状部９３の基端に、柔軟な樹脂によって構成され、先端硬質部１０の径方向に多重に折り返し可能（折り畳み可能）な軟性筒状部９４を連結してキャップ８０を構成することも可能である。このように構成すれば、被検体に当接する硬性筒状部９３によって軟性筒状部９４に被覆された先端硬質部１０の外周がガイドされることにより、吸引用負圧の導入時等に挿入軸のふれを発生させることなく、超音波探触子１７による押圧動作を効率的に実現することができる。また、軟性筒状部９４が先端硬質部１０の外周に嵌合するものであるため、先端硬質部１０に対するキャップ８０の気密性を高めることができる。
次に、図２６，２７は本発明の第４の実施形態に係り、図２６は超音波内視鏡システムの構成を示すブロック図、図２７は弾性画像生成処理ルーチンを示すフローチャートである。なお、本実施形態は、上述した第１の実施形態において行われるエラストグラフィ観察を行う際の具体的な制御例について詳細に説明するものである。このため、上述の第１の実施形態と同様の構成については、同符号を付して適宜省略する。なお、具体的な説明は省略するが、上述の第２，第３の実施形態に対しても同様の制御が適用可能であることは勿論である。
超音波観測装置５０は、送信回路１２１と、送受信切替回路１２４と、受信回路１２５と、整相加算回路１２６と、信号処理回路１２７と、弾性画像生成用変位計測回路１２８と、弾性率演算回路１２９と、吸引機構制御回路１３２と、を備えている。
送信回路１２１は、送信波形生成回路１２２と、送信遅延回路１２３と、を含んでいる。
送信波形生成回路１２２は、超音波探触子１７を構成する各振動素子１７ａを駆動するための信号波形を生成して出力するものである。
送信遅延回路１２３は、超音波探触子１７を構成する各振動素子１７ａの駆動タイミングを調節するものである。これにより、超音波探触子１７から送信される超音波ビームの焦点と方向が制御され、超音波を所望の位置（深度）に収束させることができる。
送受信切替回路１２４は、例えば、超音波の送受波を行うための複数の振動素子を順次選択するマルチプレクサを含み、送信回路１２１からの駆動信号を超音波探触子１７へ送信すると共に、超音波探触子１７からの超音波信号（エコー信号）を受信回路１２５へ送信する。
受信回路１２５は、送受信切替回路１２４からの超音波信号を受信して、例えば増幅やデジタル信号への変換などの処理を行う。
このように、本実施形態において、送信回路１２１（送信波形生成回路１２２及び送信遅延回路１２３）、送受信切替回路１２４、及び、受信回路１２５は、探触子制御部としての機能を実現する。
整相加算回路１２６は、超音波信号を遅延させて位相を合わせてから加算する。
信号処理回路１２７は、超音波診断モードにおいては、整相加算回路１２６からの超音波信号に座標変換や補間処理を行って、超音波画像を表示用画像として作成する。さらに、信号処理回路１２７は、弾性画像観察モード（エラストグラフィ画像観察モード）においては、弾性率演算回路２９からの弾性画像を表示用画像として作成するか、または、弾性画像を超音波画像に重畳して表示用画像を作成する。
弾性画像生成用変位計測回路１２８は、超音波信号に基づき被検体の画像用変位量（被検体の弾性画像を生成するための変位量）を計測する弾性画像用変位計測部である。
弾性率演算回路１２９は、弾性画像生成用変位計測回路１２８により計測された画像用変位量に基づき、被検体の弾性率を演算する弾性率演算部である。この弾性率演算回路１２９は、被検体の座標毎に弾性率を演算するために、演算結果は２次元座標上に弾性率が分布する弾性画像となる。
このように、本実施形態において、整相加算回路１２６、信号処理回路１２７、弾性画像生成用変位計測回路１２８、及び、弾性率演算回路１２９は、弾性画像生成部としての機能を実現する。 吸引機構制御回路１３２は、例えば、ユーザ等によるボタンスイッチ３３の操作等を通じてエラストグラフィ観察を開始する旨の指示がなされると（すなわち、弾性画像観察モードが選択されると）、被検体に対する自動加圧（減圧）制御処理を行う。すなわち、吸引機構制御回路１３２は、所定の周期毎に、所定のデューティ比で調整弁４９を開弁制御し、この開弁制御を通じて吸引兼鉗子口２２に伝達する吸引用負圧を制御することにより、超音波探触子１７が被検体を押圧する押圧状態を間接的に変化させる。このような調整弁４９に対する制御は、被検体の拍動等の自発変位に同期させて行うことが望ましく、例えば、吸引用負圧の伝達によって超音波探触子１７による被検体の押圧力を増加させる本実施形態においては、被検体の自発変位が最小となるタイミングで吸引用負圧が最も小さくなるよう（或いは、吸引用負圧がゼロとなるよう）制御されることが望ましい。
このように、本実施形態において、吸引機構制御回路１３２は、押圧制御部としての機能を実現する。
モニタ１４０は、信号処理回路２７からの表示用画像を表示する。
次に、図２７は、弾性画像生成処理ルーチンを示すフローチャートである。
超音波内視鏡システム１が弾性画像観察モードに設定されると、図２７に示す処理が開始される。
するとまず、吸引機構制御回路１３２における自動加圧制御処理を起動する（ステップＳ１）。
そして、超音波探触子１７から超音波の送受信を行い（ステップＳ２）、診断対象となる被検体の変位量（画像用変位量）を弾性画像生成用変位計測回路１２８により計測する（ステップＳ３）。
次に、ステップＳ３で計測された画像用変位量に基づいて、弾性率演算回路１２９は、被検体の弾性率を、被検体の座標毎に演算する（ステップＳ４）。
演算された弾性率は、座標と共に信号処理回路１２７へ送信されて、表示用の弾性画像として構成される（ステップＳ５）。この弾性画像は、必要に応じてさらに超音波画像と重畳されて表示用画像が作成され、モニタ１４０に表示される。
その後、処理を終了するか否かを判定し（ステップＳ６）、まだ終了しない場合には、次のフレームの弾性画像を生成するために、ステップＳ２へ行って上述したような処理を繰り返して行う。
一方、処理を終了すると判定された場合には、吸引機構制御回路１３２による自動加圧制御処理を終了させてから（ステップＳ７）、この弾性画像生成処理を終了する。
ここで、詳細な説明は省略するが、例えば、図２８に示すように、上述の第２の実施形態で示した構成に対し、本実施形態を適用することが可能であることは勿論である。
なお、本発明は、以上説明した各実施形態に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であり、それらも本発明の技術的範囲内である。例えば、上述の実施形態においては、膵臓１０１の腫瘍／リンパ節転移等の検査を行うべく超音波内視鏡システム１によるエラストグラフィ観察を行う場合の一例について説明したが、本発明を用いたエラストグラフィ観察は、慢性膵炎、肝臓の腫瘍／リンパ節転移、肝硬変、縦隔（食道）の腫瘍／リンパ節転移、前立腺の腫瘍／リンパ節転移等の各種検査にも適用が可能である。
また、上述の実施形態においては、吸引兼鉗子口を用いて吸引用負圧を超音波探触子の近傍に伝達する構成の一例について示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、吸引用負圧を伝達する開口部及び当該開口部に対する負圧伝達経路等については、種々の変形が可能であることは勿論である。
また、上述の各実施形態及び各変形例の構成を適宜組み合わせてもよいことは勿論である。
本出願は、２０１４年１０月２８日に日本国に出願された特願２０１４−２１９６７６号を優先権主張の基礎として出願するものであり、上記の開示内容は、本願明細書、請求の範囲に引用されるものとする。

Claims (11)

  1. 被検体内に挿入される長尺で可撓性を有する挿入部と、
    前記挿入部の先端に配置された先端部と、
    前記先端部に配設された超音波観察部と、
    前記超音波観察部の近傍に設けられた吸引口と、
    前記吸引口に連通する流体管路と、
    前記流体管路を介して前記吸引口に伝達する吸引用負圧を任意のデューティー比で制御することにより周期的に変化させる第１負圧調整部と、
    を含むことを特徴とする超音波内視鏡。
  2. 前記超音波観察部及び前記吸引口を囲繞するよう前記先端部に装着され、被検体との当接によって当該被検体との間に負圧室を形成可能な筒状のキャップを有することを特徴とする請求項１に記載の超音波内視鏡。
  3. 前記キャップは、硬質な硬性筒状部と、前記負圧室内の負圧状態に応じて前記先端部の挿入軸方向に伸縮可能な軟性筒状部と、を有することを特徴とする請求項２に記載の超音波内視鏡。
  4. 前記軟性筒状部は、前記硬性筒状部の先端に設けられていることを特徴とする請求項３に記載の超音波内視鏡。
  5. 前記軟性筒状部は、前記硬性筒状部の中途に設けられていることを特徴とする請求項３に記載の超音波内視鏡。
  6. 前記軟性筒状部は、前記硬性筒状部の基端に設けられていることを特徴とする請求項３に記載の超音波内視鏡。
  7. 前記軟性筒状部は、径方向の外内に重畳配置された前記硬性筒状部間に設けられていることを特徴とする請求項３に記載の超音波内視鏡。
  8. 前記軟性筒状部は、前記先端部の径方向に多重に折り畳み可能な状態にて前記筒状部の基端側に配置されていることを特徴とする請求項６に記載の超音波内視鏡。
  9. 被検体内に挿入される長尺で可撓性を有する挿入部と、前記挿入部の先端に配置された先端部と、前記先端部に配設された超音波観察部と、前記超音波観察部の近傍に設けられた吸引口と、前記吸引口に連通する流体管路と、を含む超音波内視鏡に適合する超音波内視鏡用吸引装置であって、
    前記吸引口に伝達される吸引用負圧を発生させる負圧発生部と、
    前記負圧発生部から前記流体管路を介して前記吸引口に伝達する吸引用負圧を任意のデューティー比で制御することにより周期的に変化させる第２負圧調整部と、
    を含むことを特徴とする超音波内視鏡用吸引装置。
  10. 被検体内に挿入される長尺で可撓性を有する挿入部と、前記挿入部の先端に配置された先端部と、前記先端部に配設された超音波観察部と、前記超音波観察部の近傍に設けられた吸引口と、前記吸引口に連通する流体管路と、前記流体管路を介して前記吸引口に伝達する吸引用負圧を任意のデューティー比で制御することにより周期的に変化させる第１負圧調整部と、を含む超音波内視鏡と、
    前記第１負圧調整部を通じた負圧調整によって前記吸引口に伝達する吸引用負圧を制御することにより、前記超音波観察部が前記被検体を押圧する押圧状態を制御する押圧制御部と、
    前記押圧制御部によって制御される２以上の押圧状態において前記超音波観察部を駆動制御し、前記被検体の超音波信号を取得する探触子制御部と、
    前記超音波信号に基づいて前記被検体の変位量を計測し、当該変位量に基づいて被検体の座標毎の弾性率の分布を示す弾性画像を生成する弾性画像生成部と、
    を具備したことを特徴とする超音波内視鏡システム。
  11. 被検体内に挿入される長尺で可撓性を有する挿入部と、前記挿入部の先端に配置された先端部と、前記先端部に配設された超音波観察部と、前記超音波観察部の近傍に設けられた吸引口と、前記吸引口に連通する流体管路と、を含む超音波内視鏡と、
    前記吸引口に伝達される吸引用負圧を発生させる負圧発生部と、前記負圧発生部から前記流体管路を介して前記吸引口に伝達する吸引用負圧を任意のデューティー比で制御することにより周期的に変化させる第２負圧調整部と、を含む超音波内視鏡用吸引装置と、
    前記第２負圧調整部を通じた負圧調整によって前記吸引口に伝達する吸引用負圧を制御することにより、前記超音波観察部が前記被検体を押圧する押圧状態を制御する押圧制御部と、
    前記押圧制御部によって制御される２以上の押圧状態において前記超音波観察部を駆動制御し、前記被検体の超音波信号を取得する探触子制御部と、
    前記超音波信号に基づいて前記被検体の変位量を計測し、当該変位量に基づいて被検体の座標毎の弾性率の分布を示す弾性画像を生成する弾性画像生成部と、
    を具備したことを特徴とする超音波内視鏡システム。
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