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発明の名称 MR内視鏡装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平6−7323
公開日 平成6年(1994)1月18日
出願番号 特願平4−171231
出願日 平成4年(1992)6月29日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】伊藤 進
発明者 塚谷 隆志 / 藤尾 浩司 / 高山 修一 / 松井 孝一 / 檜山 慶一 / 日比野 浩樹 / 清水 宏一 / 五反田 正一 / 山口 達也 / 吉野 謙二 / 林 正明
要約 目的
情報を得たい目的の検査部位の断層像を容易に得て、目的部位のMRIによる観察、診断を即時に行う。

構成
MR内視鏡の挿入部先端部6には、超音波振動子33を備えた超音波振動子部18が回動自在に設けられていると共に、高周波信号を送受信するループアンテナ45が配設されている。超音波振動子33は、導電線40,41を介して超音波観測装置に、ループアンテナ45は、信号線46を介してMRI装置にそれぞれ接続されるようになっており、超音波振動子33によって得られる超音波信号を基に超音波断層像を生成して観察を行う一方、ループアンテナ45で検出される高周波信号を基にMRIによる観察、診断を行う。
特許請求の範囲
【請求項1】 MR用アンテナ素子を体内に導入する内視鏡を備え、核磁気共鳴映像法(MRI)によって生体患部の観察、診断を行うMR内視鏡装置であって、前記内視鏡の挿入部先端部に、高周波信号を送受信するMR用アンテナ素子と、超音波信号を送受信する超音波振動子とを設けたことを特徴とするMR内視鏡装置。
発明の詳細な説明
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、高周波信号を送受信するアンテナ素子を体内に導入し、核磁気共鳴映像法(MRI)によって生体患部の観察、診断を行うMR内視鏡装置に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、核磁気共鳴(以下、NMRと略記する。)現象を利用して、体外より非侵撃的に患部の観察、診断を行う核磁気共鳴映像法(以下、MRIと略記する。)による診断装置が提案されている。
【0003】MRIでは、人体を磁場中に置き、所定の周波数の高周波信号を与えて人体内のスピンを持つ核を励起し、この励起した核からの所定の周波数の高周波信号(MR信号)を検出してコンピュータで処理することにより、人体の断層像を得るようにしている。このMRIによって得られる断層像は、癌等の診断に対して極めて有用である。すなわち、一般に癌細胞と正常細胞とから得られるMR信号は、互いに緩和時間が異なることが知られており、この緩和時間を計測することにより癌か否かの診断が可能になる。
【0004】前述のようなMRIによる診断装置として、例えば、特開平3−212262号公報に開示されているような、体内に高周波信号を送受信するためのループアンテナを導入し、MRIによって断層像を得るMR内視鏡装置が提案されている。この装置では、内視鏡の挿入部先端部にループアンテナを設け、体内より高周波信号を送受信して、目的の検査部位により近い位置から、広範囲にわたって高感度の断層像を得ることができる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述のような従来のMR内視鏡装置では、体腔内より組織深部のNMRによる情報を容易に得ることができるが、情報を得たい目的の検査部位の断層像を得るのに時間を要し、容易に目的の検査部位の診断を行うことができなかった。すなわち、MRIによる観察、診断を行う場合には、一つの断層像を得るのに多くの時間を必要とするため、情報を得たい目的の検査部位が診断領域に入るようにするべく位置合わせするのが容易でなく、繰り返し手順を踏む必要があり、観察、診断に多大な時間を要していた。
【0006】また、内視鏡によって光学的に検査部位を観察し、対応する部位のMRIによる断層像を得る場合では、光学的な観察では組織表面しか観察することができないため、組織深部の断層像との対応づけが困難であるという問題点が生じる。この場合においても、情報を得たい目的の検査部位の断層像を得るのに多くの時間が必要となることが起こり得る。
【0007】本発明は、これらの事情に鑑みてなされたもので、情報を得たい目的の検査部位の断層像を容易に得ることができ、目的部位のMRIによる観察、診断を即時に行うことが可能なMR内視鏡装置を提供することを目的としている。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明によるMR内視鏡装置は、MR用アンテナ素子を体内に導入する内視鏡を備え、核磁気共鳴映像法(MRI)によって生体患部の観察、診断を行う装置であって、前記内視鏡の挿入部先端部に、高周波信号を送受信するMR用アンテナ素子と、超音波信号を送受信する超音波振動子とを設けたものである。
【0009】
【作用】内視鏡の挿入部先端部に設けた超音波振動子によって得られる超音波信号を基に超音波断層像を生成して観察を行う一方、MR用アンテナ素子で検出される高周波信号を基にMRIによる観察、診断を行う。
【0010】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。図1及び図2は本発明の第1実施例に係り、図1はMR内視鏡の挿入部先端部を示す断面図、図2はMR内視鏡装置の構成を示す説明図である。
【0011】図2に示すように、本実施例のMR内視鏡1は、細長で例えば可撓性の挿入部2を備え、この挿入部2の後端に太径の操作部3が連設されている。前記操作部3からは、側方に可撓性のユニバ―サルコ―ド4が延設されている。また、前記操作部3の後端部には、接眼部5が設けられている。
【0012】前記挿入部2の先端部6には、一側部に、先端側より順に照明窓と観察窓とが設けられている。前記照明窓には、配光レンズ7が装着され、この配光レンズ7の後端側にライトガイド8が連設されている。このライトガイド8は、挿入部2,操作部3及びユニバ―サルコ―ド4内に挿通されて、図示しない光源装置に接続されるようになっている。
【0013】また、前記観察窓には、カバ―ガラス11が装着され、このカバ―ガラス11の内側には、対物レンズ13を有する対物光学系14が配設されている。この対物光学系14の結像位置には、ファイババンドルよりなるイメ―ジガイド16の先端面が配置されている。このイメ―ジガイド16は、挿入部2及び操作部3内に挿通されて、接眼部5まで延設されており、後端面は、接眼部5内に設けられた接眼レンズ17に対向している。そして、対物光学系14によって結像され、イメ―ジガイド16によって伝達された被写体像を、前記接眼部5から観察できるようになっている。なお、図2では、内視鏡の機能として必要な送気系,吸引系は、省略している。
【0014】また、前記先端部6の先端側には、超音波振動子(探触子)部18及び高周波信号を送受信するMR用アンテナ素子としてのループアンテナが配設されている。超音波振動子部18は、先端部6の側方に向けて配置されており、挿入部2の長手方向に平行な軸を中心として回動可能になっている。この超音波振動子部18は、挿入部2内に回転自在に挿通されたフレキシブルシャフト19によって回転駆動されるようになっている。前記先端部6の詳細の構成を図1に示す。
【0015】先端部6は、先端構成部21と超音波振動子外装部材22とで、その主体が構成されている。そして、前記超音波振動子外装部材22内には、回転自在に超音波振動子部18が配設されている。前記フレキシブルシャフト19は、先端構成部21内に延出された超音波振動子部18の柄部23に先端が固定され、挿入部2内を挿通した後、後端は操作部3内に延出されている。前記フレキシブルシャフト19の後端部には、図2に示すように、駆動軸24が連結され、この駆動軸24には、例えばプ―リ25が取付けられている。また、前記操作部3には、回転駆動源であるモ―タ26が設けられ、このモ―タ26の駆動軸には、プ―リ27が取付けられている。そして、両プ―リ25,27が、ベルト28によって連結されている。従って、前記モ―タ26を回転させることにより、フレキシブルシャフト19を介して回転力が伝達され、超音波振動子部18が回転するようになっている。
【0016】前記超音波振動子外装部材22は、先端面が肉厚の円盤で形成され、後面が開放されたキャップ状の短筒体で形成されている。また、この外装部材22に先端部を緊密に嵌着される先端構成部21も、前端面が円環状に形成された円板で形成されていて、その前端面外周段部が前記外装部材22と一体化されている。また、この先端構成部21の後端部の外周段部には、挿入部2を構成する、螺旋管29及びこれを被覆する外皮30の各先端部が緊密に嵌着されている。そして、前記先端構成部21の外周部の一部には、外部に露呈するカバーガラス11を介して、前記対物レンズ13が配設されていて、この対物レンズ13には、前記イメージガイド16の先端面が対設されている。
【0017】前記外装部材22内に配設された超音波振動子部18は、導電材で形成された振動子取付部材31内に受け部材32によって固定された超音波振動子33と、この超音波振動子33の送受波面に配置された音響レンズ34と、超音波振動子33の反対側の面に配設されたダンピング部材35とで構成されている。前記振動子取付部材31は、上下面が開放された短筒体で形成されており、その軸方向が挿入部の軸方向と直角になるように外装部材22内に配設されている。従って、振動子取付部材31の上下面の開放端面は、外装部材22の周面に対向する。この取付部材31の外周面の中央部の一部には、パイプ状の前記柄部23が側方に延出されている。この柄部23は、超音波振動子33を回転走査する駆動軸を形成しており、この柄部23は、先端構成部21の円環状前端面の中央開口21aから先端構成部21内に延出されている。
【0018】このようにして構成されている前記振動子取付部材31内には、その中程の外側方よりの位置に、超音波振動子33が水平に、その送受波面を上面開放端面に向けて、受け部材32により固定されており、その送受波面上には、整合層を兼ねた音響レンズ34が固定されている。また、送受波面とは反対側には、ダンピング部材35が受け部材32内に充填されている。そして、先端構成部21内に延出された柄部23は、先端構成部21に固定されたベアリング等の軸受部材36によって回転自在に支持されている。この柄部23の後端部外周面に段部によって形成された細径部23aには、導電性弾性ワイヤを密巻コイル状にして形成されたフレキシブルシャフト19の先端部が緊密に嵌着されて固定されている。このフレキシブルシャフト19は、2重巻きに形成されたものが使用されても良い。また、先端構成部21内には、前記軸受部材36を先端構成部21に一体に取り付けるための固定部材37が先端構成部21に螺合して固定されており、この固定部材37には、前記フレキシブルシャフト19を被覆するガイドチューブ38がナット39で締め付けられて取付られている。
【0019】そして、前記フレキシブルシャフト19内には、前記超音波振動子33に送信用の駆動パルス信号を伝送したり、また、振動子33の受信用の信号を外部アンプに伝送するための導電線40が挿通されている。この導電線40は、絶縁被覆を施された電線で形成されており、その中心部を挿通した絶縁被覆導線40aは信号伝送ラインとして、前記パイプ状柄部23内を貫通し、振動子取付部材31内の超音波振動子33の信号ライン端子に接続されている。そして、超音波振動子33のアースライン端子は、導電線41によって受け部材32の開口を介して、前記振動子取付部材31に接続されている。この導電線40と、アースラインの導電線41及びこれと導電性柄部23を介して電気的に結合されたフレキシブルシャフト19とは、従来の同軸ケーブルを構成している。
【0020】一方、前記超音波振動子外装部材22の内部は、超音波伝達液からなる超音波伝達媒体42で満たされており、この伝達媒体42は更に開口21a及び軸受部材36を通じてガイドチューブ38内にも充填されていて、フレキシブルシャフト19とガイドチューブ38との摩擦を低減する役目を果たしている。また、前記外装部材22の肉厚の先端部の外周面及び先端構成部21の前部よりの外周面には、V溝43,44がそれぞれ穿設されている。このV溝43,44は、体腔壁と超音波伝達部分とを音響的に密着させて空気的間隙が形成されないようにするバルーンを取り付けて固定する部分である。なお、図では、バルーン拡張用の送気孔及び送気通路は省略している。
【0021】また、前記超音波振動子外装部材22内部には、内周面に沿って方形状のループアンテナ45が配設されている。なお、本実施例では、ループアンテナ45は超音波振動子外装部材22内に固定されている。ループアンテナ45には、高周波信号を伝送するための信号線46が図示しない整合回路を介して接続されており、この信号線46は先端構成部21を通って挿入部2内を挿通している。
【0022】前記ループアンテナ45に接続された信号線46は、挿入部2,ユニバ―サルコ―ド4内を挿通して、MRI装置に接続されるようになっている。また、前記導電線40,41を介して超音波振動子部18に接続された信号線47は、挿入部2,ユニバ―サルコ―ド4内を挿通して、超音波観測装置に接続されるようになっている。
【0023】前記超音波観測装置としては、図2に示すように、発信回路48,アンプ49,デジタルスキャンコンバ―タ50,ロ―タリ―エンコ―ダ51,アドレス発生器52を備えた構成となっている。前記信号線47は発信回路48を介装してアンプ49に接続され、アンプ49の出力側がデジタルスキャンコンバ―タ50に接続されている。すなわち、発信回路48から出力される超音波信号が超音波振動子33より送波されると共に、超音波振動子33で受波された検査対象部位からの反射波信号がアンプ49を介してデジタルスキャンコンバ―タ50へ入力されるようになっている。デジタルスキャンコンバ―タ50の出力側は、フレ―ムメモリ53を介してCRTモニタ54に接続されている。また、デジタルスキャンコンバ―タ50には、ロ―タリ―エンコ―ダ51がアドレス発生器52を介して接続されている。そして、超音波振動子33からの出力信号を基に、ロ―タリ―エンコ―ダ51,アドレス発生器52より得られる座標信号からデジタルスキャンコンバ―タ50上に超音波断層像のデータ(例えば、超音波Bモ―ド像デ―タ)を生成し、このデジタルスキャンコンバ―タ50の信号をフレ―ムメモリ53に出力するようになっている。
【0024】また、MRI装置としては、高周波発生器55,同調回路56,MRI信号処理回路57を備えた構成となっている。高周波発生器55は同調回路56を介して信号線46に接続されると共に、この信号線46にはMRI信号処理回路57が接続されている。すなわち、高周波発生器55で発生された高周波信号が同調回路56で検査対象部位に対応した共鳴周波数に同調され、ループアンテナ45より送出されるようになっている。これと共に、ループアンテナ45で受信された検査対象部位からのMR信号がMRI信号処理回路57に入力され、MRI信号処理回路57においてMR信号の緩和時間等の情報(NMRパラメータ)を検出し、MRIによる断層像を生成するようになっている。そして、前記デジタルスキャンコンバ―タ50の出力信号と、MRI信号処理回路57の出力信号とがフレ―ムメモリ53に格納され、CRTモニタ34上にMRIによる断層像、及び超音波断層像が表示されるようになっている。
【0025】次に、このように構成された本実施例の作用について説明する。本実施例のMR内視鏡装置は、永久磁石、常伝導磁石、あるいは超伝導磁石等により構成される図示しない静磁場発生手段と組み合わせて用いる。すなわち、静磁場発生手段によって静磁場を発生し、この静磁場内に被検者を配置した状態でMR内視鏡1を被検者の体腔内へ挿入して使用する。体腔内へ挿入する際には、対物レンズ13等の観察光学系で得られた光学像を接眼部5より観察しながら検査対象部位まで挿入する。
【0026】MRIによる診断を行う際には、まず、被検者に静磁場発生手段によって静磁場を与える。そして、挿入部先端部に設けられたループアンテナ45より高周波信号を検査対象部位へ送受信し、受信された検査対象部位からのMR信号を基にMRI装置によってNMRパラメータを検出して、MRIによる断層像を生成する。
【0027】なお、本実施例では、MRIによる診断に先立って、挿入部先端部の超音波振動子33によって超音波信号を送受波して、超音波診断を行う。すなわち、超音波断層像を生成しこの断層像を観察することによって、診断者の関心領域である目的の検査対象部位(患部のある部位)を探索し、この関心領域の検査対象部位の断層像が得られるようにMR内視鏡1の挿入部2を移動させて超音波振動子33及びループアンテナ45を位置させる。
【0028】本実施例のMR内視鏡1では、超音波振動子33を機械的に回転させるラジアル機械走査方式を用いている。超音波振動子33には、超音波観測装置から送信パルスが送出され、この送信パルスによって超音波振動子33が駆動され、超音波パルスが生体の被検部位に向けて出射される。この超音波パルスは生体内の組織の境界で反射されてエコ―として再び超音波振動子33に戻り、電気信号に変換される。この電気信号は、前記超音波観測装置のデジタルスキャンコンバ―タ50に入力されて超音波断層像のデータが生成され、このデジタルスキャンコンバ―タ50からの出力信号がフレ―ムメモリ53を介してモニタ54に入力されて、このモニタ54に超音波断層像が表示される。
【0029】本実施例では、光学観察方向と超音波観察方向が共に側視型の内視鏡であり、またループアンテナ45によるMR信号の検出方向も側方に設定されているため、超音波振動子33によって得られる超音波断層像の断層面と、ループアンテナ45によって得られるMRI断層像の断層面の少なくとも一部とが重なる。従って、関心領域の検査対象部位の超音波断層像が得られるようにMR内視鏡1の挿入部先端部6を位置させると、情報を得たい目的の検査対象部位がMRI診断領域に入るようにループアンテナ45を位置させることができる。
【0030】このように、超音波断層像によって診断者の関心領域の検査対象部位を特定し、MRI診断領域内に前記検査対象部位が入るようにループアンテナ45を位置させた後、MRIによる断層像を生成して診断を行う。静磁場内において、高周波発生器55より発生された高周波信号を同調回路56を介してループアンテナ45より体腔内の検査対象部位へ送出する。そして、検査対象部位からのMR信号をループアンテナ45で受信し、MRI装置内のMRI信号処理回路57によってNMRパラメータを検出して、MRIによる断層像を生成する。このMRI信号処理回路57の出力信号がフレ―ムメモリ53を介してモニタ54に入力されて、このモニタ54にMRI断層像が表示される。なお、フレ―ムメモリ53で超音波断層像とMRI断層像とを合成して、モニタ54に合成画像を表示しても良い。
【0031】以上のように、内視鏡先端部に超音波振動子とループアンテナとを配置し超音波診断とMRI診断とを併用することによって、超音波断層像によって予め情報を得たい目的の検査対象部位を検出してこの検査対象部位がMRIの診断領域に入るようにループアンテナを位置させることができ、その後MRI診断によって検査対象部位を精密に検査することが可能となる。よって、情報を得たい目的の検査部位の断層像を容易に得ることができ、目的部位のMRIによる観察、診断を即時に行うことができる。
【0032】図3及び図4は本発明の第2実施例に係り、図3はMR内視鏡の挿入部先端部を示す断面図、図4は超音波振動子部を図3において下方から見た側面説明図である。
【0033】第2実施例は、MR内視鏡の挿入部先端部におけるループアンテナの配置を変更した例である。
【0034】図3に示すように、第2実施例のMR内視鏡は、第1実施例と同様に細長の挿入部2を有しており、挿入部2の先端部61は、先端構成部21と超音波振動子外装部材22とで構成されている。超音波振動子外装部材22内には、超音波振動子33を備えた超音波振動子部18が回転自在に配設されており、超音波振動子部18の周囲には超音波伝達媒体42が満たされている。
【0035】超音波振動子部18の送受波面と反対側の面には、ループアンテナ62が超音波振動子部18と共に回転自在に配設されている。このループアンテナ62は、図4に示すように、超音波振動子部18の送受波面と反対側端面上に、円環形状に配設されている。前記超音波振動子33,ループアンテナ62は、超音波振動子部18の柄部23内を通りフレキシブルシャフト19内を挿通した信号線47,46にそれぞれ接続され、信号線47,46を介してそれぞれ超音波観測装置,MRI装置に接続されるようになっている。
【0036】その他は第1実施例と同様に構成されており、説明は省略する。
【0037】第1実施例と同様に、超音波振動子33より超音波を送受波して超音波断層像を生成し、超音波観測によって診断者の関心領域の検査対象部位を特定する。本実施例では、この検査対象部位の超音波断層像が得られる位置に超音波振動子部18を移動させて回転位置を合わせると、前記検査対象部位がループアンテナ62によるMRI診断領域内に入るようになる。よって、関心領域の検査対象部位を特定した後、超音波振動子部18の回転を止めて検査対象部位がMRI診断領域内に入るようにループアンテナ62を位置させた後、MRI診断に切換える。そして、ループアンテナ62より高周波信号を送受信して、検査対象部位からのMR信号を基にMRI装置によりNMRパラメータを検出し、MRIによる断層像を生成して診断を行う。
【0038】第1実施例では、ループアンテナは超音波振動子外装部材内に固定としていたが、本実施例では、ループアンテナ62が超音波振動子部18に超音波振動子33と共に回転自在に設けられているため、超音波振動子33で得られた超音波断層像と、ループアンテナ62で得られたMRI断層像との互いの像の位置関係が明確に把握できる。よって、超音波断層像とMRI断層像との関連付けが容易にできるため、より容易に情報を得たい目的の検査部位の断層像を得ることが可能となる。
【0039】その他の作用、効果は第1実施例と同様である。
【0040】図5に第2実施例の変形例を示す。この変形例は、ループアンテナの配置を変更した例であり、図5は超音波振動子部の断面構成を示している。
【0041】この変形例の超音波振動子外装部材内に設けられる超音波振動子部71は、超音波振動子33を備えると共に、超音波振動子部71の送受波面側にループアンテナ72が配設されている。ループアンテナ72は、超音波振動子部71の送受波面の外周部に沿って設けられており、超音波振動子部71と共に回転自在となっている。前記超音波振動子33は信号線47に、ループアンテナ72は信号線46に接続され、それぞれ超音波観測装置,MRI装置に接続されるようになっている。その他の構成は第2実施例と同様である。
【0042】このように、ループアンテナを超音波振動子部の送受波面側に配設した場合においても、第2実施例と同様に、超音波振動子33で得られた超音波断層像と、ループアンテナ72で得られたMRI断層像との互いの像の位置関係が明確に把握でき、より容易に情報を得たい目的の検査部位の断層像を得ることが可能となリ、目的部位のMRIによる観察、診断を即時に行うことができる。
【0043】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、情報を得たい目的の検査部位の断層像を容易に得ることができ、目的部位のMRIによる観察、診断を即時に行うことが可能となる効果がある。




 

 


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