WO2018229983A1 - 内視鏡および内視鏡システム - Google Patents

Abstract

長手軸回りに回転させた場合に、表示された画像上における処置具の位置の変動を防止して、手技をより直感的に行うことを目的として、本発明に係る内視鏡（１）は、シース（１１０）の同一ルーメン（１１１）内に処置具とともに挿入される長手軸を有する挿入部（２）と、挿入部（２）の先端部に配置され被写体からの光を受光する受光部とを備え、挿入部（２）が、ルーメン（１１１）内において、受光部により受光された光に基づき生成される画像上の上下方向に一致する方向の一側に処置具を維持する横断面形状を有する。

Description

内視鏡および内視鏡システム

　本発明は、内視鏡および内視鏡システムに関するものである。

　単一のガイドチューブの同一のルーメン内に処置具とともに挿入されて患部の観察を行う内視鏡が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
　この内視鏡を用いた手技においては、ガイドチューブの先端開口から突出させた内視鏡により患部の画像を取得してモニタに表示し、表示された画像を見ながら画像内に現れる処置具によって患部の処置を行っている。

特開２０１１―６７６００号公報

　しかしながら、特許文献１の内視鏡は、ガイドチューブのルーメン内においてそれ自体の長手軸回りに回転してしまうため、内視鏡により取得された画像上において処置具の位置が変わってしまうという不都合がある。すなわち、内視鏡は、長手軸回りの特定の方向に取得される画像の上下方向が固定されているため、内視鏡がそれ自体の長手軸回りに回転すると、画像内において周囲の被写体や処置具等が回転してしまうことになる。

　例えば、左右の手でそれぞれ操作する２本の処置具が画像の下部に現れている場合に、内視鏡がそれ自体の長手軸回りに１８０°回転すると、画像が１８０°回転して２本の処置具が画像の上部に移動するとともに、右手で操作する処置具が左側、左手で操作する処置具が右側となってしまい、直感的な操作が困難になるという不都合がある。

　本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであって、長手軸回りに回転させた場合に、表示された画像上における処置具の位置の変動を防止して、手技をより直感的に行うことができる内視鏡および内視鏡システムを提供することを目的としている。

　本発明の一態様は、シースの同一ルーメン内に処置具とともに挿入される長手軸を有する挿入部と、該挿入部の先端部に配置され被写体からの光を受光する受光部とを備え、前記挿入部が、前記ルーメン内において前記受光部により受光された光に基づき生成される画像上の上下方向に一致する方向の一側に前記処置具を維持する横断面形状を有する内視鏡である。

　本態様によれば、挿入部をシースの同一のルーメン内に処置具とともに挿入し、シースの先端から挿入部の先端部を突出させて、先端部に配置されている受光部を被写体に対向させ、被写体からの光を受光部により受光させることにより、受光された光に基づいて被写体の画像が生成される。被写体の画像内には挿入部とともにシース内に挿入されている処置具の先端が現れており、生成された画像において被写体および処置具を見ながら処置具を操作して処置を行うことができる。

　この場合において、生成された画像上の上下方向に一致する方向の一側、すなわち、画像の上部または下部に処置具が現れている。そして、挿入部をその長手軸方向に回転させても挿入部の横断面形状によって処置具が画像上の略同等の位置に維持される。これにより、挿入部を長手軸回りに回転させた場合においても、表示された画像上における処置具の位置の変動を防止して、手技をより直感的に行うことができる。

　上記態様においては、前記挿入部が、前記ルーメン内において前記処置具によって前記長手軸回りの回転を規制される横断面形状を有していてもよい。
　このようにすることで、ルーメンに対して挿入部がそれ自体の長手軸回りに回転しようとしても、その横断面形状によって、処置具により長手軸回りの回転が規制される。これにより、挿入部と処置具との位置関係が一定に維持され、表示された画像上における処置具の位置の変動を防止することができる。なお、シースを含めた全体を長手軸回りに回転させることはできる。

　また、上記態様においては、前記被写体の像を撮像する固体撮像素子を備え、前記画像上の上下方向が前記固体撮像素子の画素座標の上下方向に一致していてもよい。
　このようにすることで、被写体の像を撮像する固体撮像素子の画素座標の上下方向によって画像上の上下方向が決定される。挿入部に固体撮像素子が固定されている場合には、挿入部の長手軸回りの回転によって固体撮像素子も回転して画像が回転することになる。

　また、上記態様においては、前記被写体において照明光を走査するスキャナを備え、前記画像上の上下方向が前記スキャナの動作軸の一方向に一致していてもよい。
　このようにすることで、スキャナによって被写体において照明光を走査させ、被写体からの戻り光を検出してスキャナによる走査位置に対応づけて記憶することにより、被写体の画像が生成される。この場合には、スキャナの動作軸の一方向に生成された画像上の上下方向が一致しているので、挿入部の回転とともにスキャナが回転することにより生成される画像が回転することになる。

　また、上記態様においては、前記挿入部が、少なくとも前記受光部を前記画像上の上下方向に一致する方向に移動させる湾曲部を備えていてもよい。
　このようにすることで、画像上において処置具を上部または下部に位置したまま、湾曲部の作動により、受光部を一方向に移動させて視界を上方または下方に移動することができる。

　また、上記態様においては、前記挿入部の先端部に、前記湾曲部による少なくとも前記受光部の移動方向に切り欠かれた溝部を備えていてもよい。
　このようにすることで、挿入部に対して溝部の方向に受光部を移動させることにより、受光部を容易に移動させることができる。

　また、上記態様においては、前記挿入部の少なくとも一部を前記長手軸方向に貫通してガイドワイヤを挿入可能なガイドワイヤルーメンを備えていてもよい。
　このようにすることで、ガイドワイヤルーメンに貫通させるガイドワイヤを被写体近傍まで導入した後に、ガイドワイヤに沿って挿入部を挿入していくことにより、内視鏡の先端部を被写体近傍まで容易に到達させることができる。

　また、本発明の他の態様は、上記いずれかの内視鏡と、該内視鏡の前記挿入部を貫通させる横断面略円形の前記ルーメンを有する前記シースと、該シースの前記ルーメン内に前記挿入部とともに挿入される１以上の前記処置具とを備え、以下の条件式を満足する内視鏡システム。
　Ｘ＜Ｙ＋Ｚ
　ここで、Ｘは前記ルーメンの内径寸法、Ｙは前記挿入部の横断面における最大幅寸法、Ｚは前記処置具の横断面における最小幅寸法である。

　本態様によれば、シースのルーメン内において内視鏡がそれ自体の長手軸回りに回転しようとしても、挿入部の横断面における最大幅寸法と処置具の横断面における最小幅寸法との和がルーメンの内径寸法より大きいので、挿入部の最大幅位置を超えて挿入部に対する処置具の位置が入れ替わることを防止することができる。

　本発明によれば、長手軸回りに回転させた場合に、表示された画像上における処置具の位置の変動を防止して、手技をより直感的に行うことができるという効果を奏する。

本発明の一実施形態に係る内視鏡システムを示す全体構成図である。 図１の内視鏡システムに備えられる内視鏡を示す横断面図である。 図２の内視鏡の正面図である。 図２の内視鏡の先端部を示す斜視図である。 図１の内視鏡システムにより観察される被写体とモニタに表示される画像の関係を示す全体構成図である。 図２の内視鏡の第１の変形例を示す横断面図である。 図２の内視鏡の第２の変形例を示す横断面図である。 図２の内視鏡の第３の変形例を示す横断面図である。 図２の内視鏡の第４の変形例を示す横断面図である。 図９の内視鏡において、シース内で挿入部が回転した場合を示す横断面図である。 図１の内視鏡システムの変形例を示す全体構成図である。 図１の内視鏡システムの他の変形例を示す全体構成図である。

　本発明の一実施形態に係る内視鏡１および内視鏡システム１００について、図面を参照して以下に説明する。
　本実施形態に係る内視鏡システム１００は、図１に示されるように、単一のルーメン１１１を有する管状のシース１１０と、該シース１１０のルーメン１１１内に挿入される本実施形態に係る内視鏡１および２つの処置具１２０と、内視鏡１に接続された画像処理装置１３０と、該画像処理装置１３０により生成された画像を表示するモニタ１４０とを備えている。図中、符号１５０はケーブルである。

　シース１１０は、全長にわたって円管状に形成され、ルーメン１１１は、円形の横断面形状を有している。
　本実施形態に係る内視鏡１は、長手軸を有する長尺の挿入部２を備えている。
　挿入部２は、図２および図３に示されるように、横断面略円形の観察部３と、該観察部３を被覆する外装部４とを備えている。観察部３と外装部４とは着脱可能に構成されているが、長手軸方向において互いに回転しない様に固定が可能となっている。

　外装部４は、図２に示されるように、ほぼ全長にわたって、ルーメン１１１の内径寸法より若干小さい外径寸法を有する略半円形の横断面形状を備えている。すなわち、外装部４の外周面は、円筒面部４ａと平面部４ｂとによって構成されている。

　観察部３は、図３に示されるように、先端面に前方に向かって照明光を照射する照明部５と、該照明部５から発せられた照明光の被写体Ｏにおける反射光を受光する受光部６とを備えるとともに、図４に示されるように、一方向に湾曲可能な湾曲部７を備えている。受光部６は、図５に示されるように、被写体Ｏからの光を集光する光学系８と、該光学系８により集光された光を撮像する固体撮像素子９とを備えている。

　固体撮像素子９は、図１に示されるように、ケーブル１５０によって画像処理装置１３０に接続されている。
　光学系８および固体撮像素子９は、観察部３の湾曲部７よりも先端側に固定されている。固体撮像素子９は、取得する画像の上下方向に対応する画素座標の上下方向が、外装部４の最大幅方向および長手軸に直交する方向（図２に矢印Ｐで示される方向）に一致するように、観察部３に固定されている。

　外装部４の先端部の平面部側には、図３および図４に示されるように、湾曲部７による少なくとも受光部６の移動方向に切り欠かれた、観察部３の直径寸法より若干大きい溝部１０が設けられている。これにより、観察部３の湾曲部７を作動させると、外装部４によって邪魔されずに細い外径寸法の観察部３の先端部のみ溝部１０から出没させるように湾曲させることができ、観察部３による視野を変化させることができるようになっている。

　図２に示されるように、挿入部２の長手軸回りの固体撮像素子９の方向、すなわち挿入部２自体の長手軸回りの方向を、円筒面部４ａを上向き、平面部４ｂを下向きに略水平となるように挿入部２を配置することにより、図５に示されるように、被写体Ｏの上下方向をモニタ１４０に表示されている画像上の被写体Ｏの上下方向と一致させることができるようになっている。そして、このように配置することにより、湾曲部７の作動により観察部３の先端面を上下方向に移動させて、視野を上下方向に変化させることができるようになっている。

　挿入部２の外装部４には、長手軸方向に貫通して２つのガイドワイヤルーメン１１が設けられている。ガイドワイヤルーメン１１を貫通してガイドワイヤ１２を挿入することにより、ガイドワイヤ１２に沿って挿入部２を処置対象部位の近傍まで導入することができるようになっている。

　処置具１２０は、図２および図３に示されるように、シース１１０のルーメン１１１内に挿入部２が挿入されることにより、挿入部２に占有されていない側の外装部４の平面部４ｂとシース１１０のルーメン１１１との間の横断面半円形のスペースに、丁度２本挿入可能な外径寸法の円形の横断面形状を有している。処置具１２０としては、先端に把持部あるいは電気メス等の任意の処置部を備えるものを採用することができる。

　このように構成された本実施形態に係る内視鏡１および内視鏡システム１００の作用について、以下に説明する。
　本実施形態に係る内視鏡システム１００を用いて体内の被写体Ｏの処置を行うには、体壁を貫通してガイドワイヤ１２を体内に挿入し、ガイドワイヤ１２の先端を、処置を行う被写体Ｏ近傍に配置する。

　ガイドワイヤ１２の基端を内視鏡１の挿入部２のガイドワイヤルーメン１１に挿入し、ガイドワイヤ１２に沿って挿入部２を体内に挿入していくことにより、内視鏡１および処置具１２０の先端を被写体Ｏの近傍まで導くことができる。

　内視鏡１の観察部３を作動させることにより、照明部５から照明光が射出され被写体Ｏに照射される一方、被写体Ｏからの戻り光が受光部６の光学系８によって集光され、固体撮像素子９によって撮像される。固体撮像素子９によって取得された被写体Ｏの画像データは画像処理装置１３０に送られることにより処理された後、モニタ１４０に表示される。
　モニタ１４０には、図２に示される矢印Ｐに沿う方向を上下方向とする被写体Ｏの画像が表示される。

　そして、２本の処置具１２０の基端側に配置された図示しない操作部を操作者が左右の手でそれぞれ把持して操作することにより、シース１１０の先端から処置具１２０の先端を突出させて内視鏡１の受光部６の視野範囲内に配置すると、画像上に処置具１２０の先端が現れる。
　この場合に、処置具１２０は、挿入部２の外装部４の平面部４ｂ側に配置されているので、モニタ１４０に表示された画像の下部に現れる。

　本実施形態に係る内視鏡１によれば、シース１１０のルーメン１１１の横断面を円形、挿入部２の外装部４の横断面をルーメン１１１の内面と略相補的な円筒面を有する半円形としているので、挿入部２はシース１１０のルーメン１１１内において、ルーメン１１１の長手軸回りに回転可能である。しかしながら、挿入部２によって占有されていない残りの横断面半円形のスペースに丁度収まる寸法の２本の横断面円形の処置具１２０を挿入しているので、処置具１２０によって挿入部２がそれ自体の軸線回りに回転することが規制されている。

　これにより、挿入部２がシース１１０のルーメン１１１内でルーメン１１１の長手軸回りに回転するときには、２つの処置具１２０も挿入部２と同じ位相を保ちながら回転させられることになり、処置具１２０は、常に、挿入部２の外装部４の平面部４ｂ側に配置される。すなわち、モニタ１４０に表示される画像においては、挿入部２が回転しても処置具１２０は常に画像の下部に配置される。

　その結果、２つの処置具１２０を操作する操作者の左右と、モニタ１４０上の画像に現れる２つの処置具１２０の左右とを常に一致させておくことができ、操作者は、モニタ１４０上の画像を見ながら直感的に処置具１２０を操作して処置を行うことができるという利点がある。

　また、本実施形態においては、挿入部２の先端において外装部４に対して観察部３を湾曲部７によって移動させることとしたので、湾曲部７の作動により受光部６による視野を一方向に移動させ、モニタ１４０に表示される画像を上下方向に移動させることができる。

　また、このとき、観察部３のみを移動させ外装部４を移動させないので、外装部４をフードとして使用することができる。
　例えば、心膜の内部に内視鏡１および処置具１２０を挿入して処置を行う場合に、フードとして機能する外装部４によって心膜を心臓の表面から離間した位置に保持することができ、観察部３による観察を容易にすることができるという利点がある。

　なお、本実施形態においては、挿入部２の横断面形状を略半円形状としたが、これに限定されるものではなく、図６から図８に示されるような横断面形状を採用することができる。すなわち、これらの図においては、挿入部２のそれ自体の長手軸回りの回転が処置具１２０によって規制されるように挿入部２の横断面形状が設定されている。

　また、平面部４ｂに代えて、図７に示されるように、処置具１２０の外面と略相補的な曲面部４ｃを採用してもよい。
　また、ガイドワイヤルーメン１１は、外装部４に２つ設けられているものに限定されるものではなく、図８に示されるように、単一または３以上設けられていてもよい。

　また、本実施形態においては、挿入部２がシース１１０のルーメン１１１の内面と略相補的な円筒面部４ａを有することとしたが、これに限定されるものではなく、図９に示されるような楕円形状の横断面形状を有していてもよい。この場合には、ルーメン１１１の横断面を円形として、以下の条件式が成立するように各部の寸法を設定すればよい。
　Ｘ＜Ｙ＋Ｚ
　ここで、Ｘはルーメン１１１の内径寸法、Ｙは挿入部２の横断面における最大幅寸法、すなわち、長径寸法、Ｚは処置具１２０の横断面における最小幅寸法である。

　このように構成することで、ルーメン１１１内に配置された処置具１２０は、図１０に示されるように、挿入部２の短径方向の一側に常に配置されて、長径方向の端部を乗り越えて他側に移動することを確実に防止することができる。これにより、挿入部２がその長手軸回りに回転しても、処置具１２０もともに回転して、モニタ１４０に表示される画像の下部または上部のいずれかに常に処置具１２０を配置することができる。

　また、本実施形態においては、固体撮像素子９を観察部３に固定することとしたが、これに代えて、図１１に示されるように、観察部３にはイメージガイドファイバ１３の先端を固定し、固体撮像素子９は挿入部２の基端側に配置してイメージガイドファイバ１３および光学系８によって導光されてきた光を撮像することにしてもよい。

　また、図１２に示されるように、観察部３の先端に光ファイバ１４を振動させることにより照明光を、例えば、スキャナ駆動回路１６からの入力に基づいて螺旋状に走査させるスキャナ１５を配置し、照明光の各走査位置における反射光を受光用光ファイバ（受光部）１７により受光してフォトダイオード等の検出器１８により検出し、ＡＤ変換回路１９によりデジタル信号に変換された反射光の強度信号を、画像処理装置１３０に代えて画像処理回路２０において、検出された反射光の強度を各走査位置に対応づけることにより画像を生成してもよい。

　いずれの方式においても、上述した横断面形状の挿入部２を有する内視鏡１を用いることにより、挿入部２に対して、受光部６により受光された光に基づき生成される画像上の上下方向に一致する方向の一側に処置具１２０を維持することができる。

　１　内視鏡
　２　挿入部
　６　受光部
　９　固体撮像素子
　７　湾曲部
　１０　溝部
　１１　ガイドワイヤルーメン
　１２　ガイドワイヤ
　１５　スキャナ
　１７　受光用光ファイバ（受光部）
　１００　内視鏡システム
　１１０　シース
　１１１　ルーメン
　１２０　処置具
　Ｏ　被写体

Claims (8)

1. 　シースの同一ルーメン内に処置具とともに挿入される長手軸を有する挿入部と、
   　該挿入部の先端部に配置され被写体からの光を受光する受光部とを備え、
   　前記挿入部が、前記ルーメン内において、前記受光部により受光された光に基づき生成される画像上の上下方向に一致する方向の一側に前記処置具を維持する横断面形状を有する内視鏡。
2. 　前記挿入部が、前記ルーメン内において前記処置具によって前記長手軸回りの回転を規制される横断面形状を有する請求項１に記載の内視鏡。
3. 　前記被写体の像を撮像する固体撮像素子を備え、
   　前記画像上の上下方向が前記固体撮像素子の画素座標の上下方向に一致している請求項１または請求項２に記載の内視鏡。
4. 　前記被写体において照明光を走査するスキャナを備え、
   　前記画像上の上下方向が前記スキャナの動作軸の一方向に一致している請求項１または請求項２に記載の内視鏡。
5. 　前記挿入部が、少なくとも前記受光部を前記画像上の上下方向に一致する方向に移動させる湾曲部を備える請求項１から請求項４のいずれかに記載の内視鏡。
6. 　前記挿入部の先端部に、前記湾曲部による少なくとも前記受光部の移動方向に切り欠かれた溝部を備える請求項５に記載の内視鏡。
7. 　前記挿入部の少なくとも一部を前記長手軸方向に貫通してガイドワイヤを挿入可能なガイドワイヤルーメンを備える請求項１から請求項６のいずれかに記載の内視鏡。
8. 　請求項１から請求項７のいずれかに記載の内視鏡と、
   　該内視鏡の前記挿入部を貫通させる横断面略円形の前記ルーメンを有する前記シースと、
   　該シースの前記ルーメン内に前記挿入部とともに挿入される１以上の前記処置具とを備え、
   　以下の条件式を満足する内視鏡システム。
   　Ｘ＜Ｙ＋Ｚ
   　ここで、
   　Ｘは前記ルーメンの内径寸法、
   　Ｙは前記挿入部の横断面における最大幅寸法、
   　Ｚは前記処置具の横断面における最小幅寸法
   である。

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