(57)【要約】  強いレーザ光が不必要に射出されることを自動的に防ぐ。レーザ光源（１１）と、体内に挿入されるプローブ本体（６）、および、該プローブ本体（６）に設けられレーザ光源（１１）から供給されたレーザ光（Ｌ）を射出するレーザ光射出部（７）を有する血管認識プローブ（１）と、該血管認識プローブ（１）が、レーザ光射出部（７）から射出されたレーザ光（Ｌ）が体内の生体組織（Ａ）に照射される使用状態であるか否かを判定する使用状態判定部（１６）と、血管認識プローブ（１）が使用状態であるときに比べて血管認識プローブ（１）が使用状態でないときにレーザ光（Ｌ）の強度を低下させるように、使用状態判定部（１６）による判定結果に基づいてレーザ光源（１１）を制御する制御部（１７）とを備える血管認識システム（１００）を提供する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光源と、
体内に挿入されるプローブ本体、および、該プローブ本体に設けられ前記レーザ光源から供給されたレーザ光を射出するレーザ光射出部を有する血管認識プローブと、
該血管認識プローブが、前記レーザ光射出部から射出された前記レーザ光が前記体内の生体組織に照射される使用状態であるか否かを判定する使用状態判定部と、
前記血管認識プローブが使用状態であるときに比べて前記血管認識プローブが使用状態でないときに前記レーザ光の強度を低下させるように、前記使用状態判定部による判定結果に基づいて前記レーザ光源を制御する制御部とを備える血管認識システム。
【請求項２】
前記体内に挿入される内視鏡を備え、
前記使用状態判定部が、前記内視鏡によって取得された内視鏡画像内に前記血管認識プローブの像が含まれている場合に、前記血管認識プローブが使用状態であると判定する請求項１に記載の血管認識システム。
【請求項３】
前記血管認識プローブが使用状態であるときに前記レーザ光源から出力される前記レーザ光の強度よりも小さい強度を有する検知光を出力する検知光源と、
前記生体組織に照射された前記検知光を検出する検知光検出部とを備え、
前記血管認識プローブが、前記プローブ本体に設けられ前記検知光源から供給された前記検知光を前記生体組織に照射する検知光射出部を備え、
前記使用状態判定部が、前記検知光検出部によって前記検知光が検出された場合に、前記血管認識プローブが使用状態であると判定する請求項１または請求項２に記載の血管認識システム。
【請求項４】
前記体内に挿入される内視鏡と、
前記血管認識プローブが使用状態であるときに前記レーザ光源から出力される前記レーザ光の強度よりも小さい強度を有する検知光を出力する検知光源と、
前記プローブ本体に設けられ前記生体組織に照射された前記検知光を検出する検知光検出部とを備え、
前記内視鏡が、前記検知光源から供給された前記検知光を前記生体組織に照射する検知光射出部を備え、
前記使用状態判定部が、前記検知光検出部によって前記検知光が検出された場合に、前記血管認識プローブが使用状態であると判定する請求項１または請求項２に記載の血管認識システム。
【請求項５】
前記検知光源が、前記レーザ光とは異なる特性を有する前記検知光を出力する請求項３または請求項４に記載の血管認識システム。
【請求項６】
前記検知光源は、強度が時間変化する前記検知光を出力し、
前記使用状態判定部が、前記検知光検出部によって検出された前記検知光の強度の時間変化に基づいて、前記血管認識プローブが使用状態であるか否かを判定する請求項５に記載の血管認識システム。
【請求項７】
前記検知光源が、光軸に交差する断面において所定のパターンの強度分布を有する前記検知光を出力し、
前記検知光検出部が、前記生体組織の画像を取得し、
前記使用状態判定部が、前記検知光検出部によって取得された画像内に前記検知光の所定のパターンの像が含まれている場合に、前記血管認識プローブが使用状態であると判定する請求項３に記載の血管認識システム。
【請求項８】
前記レーザ光源が、前記レーザ光の強度を、第１の強度と該第１の強度よりも小さい第２の強度との間で変更可能であり、
前記検知光源が、前記レーザ光源からなる請求項３または請求項４に記載の血管認識システム。
【請求項９】
前記プローブ本体に設けられ、該プローブ本体の姿勢を検出する姿勢検出部を備え、
前記使用状態判定部が、前記姿勢検出部によって検出された前記プローブ本体の姿勢に基づいて、前記血管認識プローブが使用状態であるか否かを判定する請求項１から請求項８のいずれかに記載の血管認識システム。
【請求項１０】
前記使用状態判定部による判定結果を示す使用状態表示を表示する表示部を備える請求項１から請求項９のいずれかに記載の血管認識システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、血管認識システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
生体組織の外科的処置においては、生体組織の内側に隠れている血管の存在を術者が正確に認識し、血管を避けるように処置することが重要である。そこで、生体組織中に存在する血管を光学的に検出する機能を備えた外科用システムが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。特許文献１では、生体組織に対して測定用のレーザ光を照射し、生体組織からの反射光、散乱光または蛍光等に基づいて、血管の有無を検出している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第４４９０８０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
血管を正確に検出するために、強いレーザ光を使用することが好ましい。しかしながら、特許文献１のシステムは、血管の検出時以外のレーザ光が不要であるときにも、強いレーザ光が射出されてしまう。したがって、レーザ光の射出が不要であるときには、ユーザがレーザ光の射出を停止させたり強度を弱めたりする操作をしなければならないという問題がある。【０００５】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、強いレーザ光が不必要に射出されることを自動的に防ぐことができる血管認識システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明は以下の手段を提供する。
本発明は、レーザ光源と、体内に挿入されるプローブ本体、および、該プローブ本体に設けられ前記レーザ光源から供給されたレーザ光を射出するレーザ光射出部を有する血管認識プローブと、該血管認識プローブが、前記レーザ光射出部から射出された前記レーザ光が前記体内の生体組織に照射される使用状態であるか否かを判定する使用状態判定部と、前記血管認識プローブが使用状態であるときに比べて前記血管認識プローブが使用状態でないときに前記レーザ光の強度を低下させるように、前記使用状態判定部による判定結果に基づいて前記レーザ光源を制御する制御部とを備える血管認識システムを提供する。【０００７】
本発明によれば、体内にプローブ本体を挿入し、レーザ光射出部から射出されたレーザ光を生体組織に照射すると、生体組織によってレーザ光が散乱されて散乱光が発生する。生体組織の内、血管内を流動する血液によって散乱された散乱光の周波数は、ドップラーシフトによってレーザ光の周波数に対してシフトする。したがって、受光部によって受光された散乱光の周波数に基づいて、生体組織内の血管を認識することができる。【０００８】
この場合に、血管認識プローブが、生体組織にレーザ光を照射して血管の認識作業を行う使用状態であるか否かが使用状態判定部によって判定される。血管認識プローブが使用状態でないときには、制御部が、レーザ光源から出力されるレーザ光の強度を低下させる。これにより、強いレーザ光が不必要に射出されることを自動的に防ぐことができる。【０００９】
上記発明においては、前記体内に挿入される内視鏡を備え、前記使用状態判定部が、前記内視鏡によって取得された内視鏡画像内に前記血管認識プローブの像が含まれている場合に、前記血管認識プローブが使用状態であると判定してもよい。
内視鏡で体内の処置領域を観察しながら該処置領域内の血管の認識作業を血管認識プローブによって行う場合に、血管認識プローブが使用状態であるときには、処置領域の近傍に配置された血管認識プローブの先端部の像が内視鏡画像内に写る。したがって、内視鏡画像内の血管認識プローブの像の有無に基づいて、血管認識プローブが使用状態であるか否かを判定することができる。【００１０】
上記発明においては、前記血管認識プローブが使用状態であるときに前記レーザ光源から出力される前記レーザ光の強度よりも小さい強度を有する検知光を出力する検知光源と、前記生体組織に照射された前記検知光を検出する検知光検出部とを備え、前記血管認識プローブが、前記プローブ本体に設けられ前記検知光源から供給された前記検知光を前記生体組織に照射する検知光射出部を備え、前記使用状態判定部が、前記検知光検出部によって前記検知光が検出された場合に、前記血管認識プローブが使用状態であると判定してもよい。
血管認識プローブが使用状態であるときには、検知光射出部から射出された検知光が生体組織に照射される。したがって、検知光が生体組織に照射されているか否かを検出することによって、血管認識プローブが使用状態であるか否かを判定することができる。【００１１】
上記発明においては、前記体内に挿入される内視鏡と、前記血管認識プローブが使用状態であるときに前記レーザ光源から出力される前記レーザ光の強度よりも小さい強度を有する検知光を出力する検知光源と、前記プローブ本体に設けられ前記生体組織に照射された前記検知光を検出する検知光検出部とを備え、前記内視鏡が、前記検知光源から供給された前記検知光を前記生体組織に照射する検知光射出部を備え、前記使用状態判定部が、前記検知光検出部によって前記検知光が検出された場合に、前記血管認識プローブが使用状態であると判定してもよい。
内視鏡で体内の処置領域を観察しながら該処置領域内の血管の認識作業を血管認識プローブによって行う場合に、血管認識プローブが使用状態であるときには、内視鏡の検知光射出部から射出された検知光が検知光検出部によって検出される。これにより、血管認識プローブが使用状態であるか否かを判定することができる。【００１２】
上記発明においては、前記検知光源が、前記レーザ光とは異なる特性を有する前記検知光を出力してもよい。
このようにすることで、レーザ光とは区別して検知光を正確に検出することができる。【００１３】
上記発明においては、前記検知光源は、強度が時間変化する前記検知光を出力し、前記使用状態判定部が、前記検知光検出部によって検出された前記検知光の強度の時間変化に基づいて、前記血管認識プローブが使用状態であるか否かを判定してもよい。
このようにすることで、生体組織に照射されている検知光を正確に検出することができる。【００１４】
上記発明においては、前記検知光源が、光軸に交差する断面において所定のパターンの強度分布を有する前記検知光を出力し、前記検知光検出部が、前記生体組織の画像を取得し、前記使用状態判定部が、前記検知光検出部によって取得された画像内に前記検知光の所定のパターンの像が含まれている場合に、前記血管認識プローブが使用状態であると判定してもよい。
このようにすることで、生体組織に照射されている検知光を正確に検出することができる。【００１５】
上記発明においては、前記レーザ光源が、前記レーザ光の強度を、第１の強度と該第１の強度よりも小さい第２の強度との間で変更可能であり、前記検知光源が、前記レーザ光源からなっていてもよい。
このようにすることで、第２の強度のレーザ光を検知光として使用することによって、光源の追加を不要とすることができる。【００１６】
上記発明においては、前記プローブ本体に設けられ、該プローブ本体の姿勢を検出する姿勢検出部を備え、前記使用状態判定部が、前記姿勢検出部によって検出された前記プローブ本体の姿勢に基づいて、前記血管認識プローブが使用状態であるか否かを判定してもよい。
使用状態において、血管認識プローブは特定の姿勢に配置される。したがって、プローブ本体の姿勢に基づいて血管認識プローブが使用状態であるか否かを判定することができる。【００１７】
上記発明においては、前記使用状態判定部による判定結果を示す使用状態表示を表示する表示部を備えていてもよい。
このようにすることで、強いレーザ光が射出されているか否かを術者に明確に認識させることができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、強いレーザ光が不必要に射出されることを自動的に防ぐことができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る血管認識システムの全体構成図である。
【図２】図１の血管認識システムにおけるレーザ光源の制御を示すフローチャートである。
【図３】本発明の第２の実施形態に係る血管認識システムの全体構成図である。
【図４】図３の血管認識システムの変形例の全体構成図である。
【図５】図３の血管認識システムのもう１つの変形例の全体構成図である。
【図６】図３の血管認識システムのもう１つの変形例の全体構成図である。
【図７】本発明の第３の実施形態に係る血管認識システムの全体構成図である。
【図８】図１の血管認識システムの変形例の全体構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
（第１の実施形態）
以下に、本発明の第１の実施形態に係る血管認識システム１００について図１および図２を参照して説明する。
本実施形態に係る血管認識システム１００は、図１に示されるように、体内に一緒に挿入して使用される血管認識プローブ１および内視鏡２と、血管認識プローブ１にレーザ光Ｌおよび可視光Ｖを供給する光源ユニット３と、レーザ光Ｌの散乱光Ｓを検出する散乱光検出部４と、光源ユニット３を制御する制御装置５とを備えている。
【００２１】
血管認識プローブ１は、体内に挿入可能な細長いプローブ本体６と、該プローブ本体６に長手方向に沿って設けられた照射用光ファイバ（レーザ光射出部）７および受光用光ファイバ８とを備えている。
血管認識プローブ１は、高周波メスのような、生体組織Ａを処置する処置デバイスであってもよい。この場合、プローブ本体６の先端には、生体組織Ａを処置するための作用部（図示略）が設けられる。
【００２２】
照射用光ファイバ７の先端は、プローブ本体６の先端近傍に配置され、照射用光ファイバ７の基端は、光源ユニット３に接続されている。光源ユニット３から照射用光ファイバ７の基端に供給されたレーザ光Ｌおよび可視光Ｖは、照射用光ファイバ７の先端から、プローブ本体６の長手方向前方に射出されるようになっている。
受光用光ファイバ８の先端は、プローブ本体６の先端近傍に配置され、生体組織Ａによって散乱されたレーザ光Ｌの散乱光Ｓが受光用光ファイバ８によって受光されるようになっている。
【００２３】
内視鏡２は、該内視鏡２の先端から照明光を射出する照明部９と、生体組織Ａを撮像する撮像部１０とを備えている。図１には、先端部に撮像部１０が設けられているビデオスコープ型の軟性内視鏡２が示されているが、これに代えて、基端部に撮像部１０が設けられ、生体組織Ａからの照明光の反射光を撮像部１０までリレー光学系によってリレーするビデオスコープ型の硬性内視鏡を用いてもよい。あるいは、基端部に撮像部１０が設けられ、生体組織Ａからの照明光の反射光を撮像部１０まで光ファイバによって伝送するファイバスコープ型内視鏡を用いてもよい。
【００２４】
撮像部１０は、例えば、生体組織Ａからの照明光の反射光を結像する撮像光学系（図示略）と、該撮像光学系によって形成された生体組織Ａの像を撮影して内視鏡画像を取得する撮像素子（図示略）とを備える。撮像部１０によって取得された内視鏡画像は、制御装置５内の使用状態判定部１６（後述）に送信される。
【００２５】
光源ユニット３は、レーザ光Ｌを出力するレーザ光源１１と、可視域の波長を有する可視光Ｖを出力する可視光源１２と、レーザ光Ｌおよび可視光Ｖを合波して照射用光ファイバ７に入射させる光合波器（図示略）とを備えている。
レーザ光源１１は、血液による吸収が少ない波長域（例えば、近赤外領域）のレーザ光Ｌを出力する。
可視光源１２は、レーザ光源であることが好ましい。可視光Ｖの色は、生体組織Ａに照射された可視光Ｖを術者が容易に視認できる色、例えば緑色または青色であることが好ましい。
【００２６】
散乱光検出部４は、フォトダイオードまたは光電子増倍管のような光検出器を備えている。散乱光検出部４は、受光用光ファイバ８の基端と接続され、該受光用光ファイバ８によって受光された散乱光Ｓの強度をデジタル値に変換する。得られたデジタル値は、制御装置５内の記憶部１３（後述）に送信される。
【００２７】
制御装置５は、散乱光検出部４によって検出された散乱光Ｓの強度のデータを蓄積する記憶部１３と、該記憶部１３に蓄積されたデータを周波数解析する周波数解析部１４と、該周波数解析部１４による周波数解析結果に基づいて血管Ｂの有無を判定する血管判定部１５と、内視鏡画像に基づいて血管認識プローブ１が使用状態であるか否かを判定する使用状態判定部１６と、レーザ光源１１および可視光源１２を制御する制御部１７とを備えている。
【００２８】
制御装置５は、例えばコンピュータであり、中央演算処理装置（ＣＰＵ）と、ＲＡＭのような主記憶装置と、補助記憶装置とを備えている。補助記憶装置は、ハードディスクドライブのような非一時的な記憶媒体であり、周波数解析部１４、血管判定部１５、使用状態判定部１６および制御部１７の後述する処理をＣＰＵに実行させるためのプログラムを格納している。このプログラムが補助記憶装置から主記憶装置にロードされて起動されることによって、ＣＰＵがプログラムに従って各部１４，１５，１６，１７の処理を実行するようになっている。あるいは、各部１４，１５，１６，１７の処理は、ＦＰＧＡ（フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ）またはＰＬＤ（プログラマブル・ロジック・デバイス）によって実現されてもよく、ＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路）のような専用ハードウェアによって実現されてもよい。
【００２９】
記憶部１３は、散乱光検出部４から受信したデジタル値を時系列に記憶することによって、散乱光Ｓの強度の時間変化を示す時系列データを生成する。
周波数解析部１４は、記憶部１３から定期的に時系列データを取得し、取得された時系列データを高速フーリエ変換して周波数スペクトルを得る。周波数解析部１４は、周波数スペクトルの、周波数ωと強度との関係を表す関数Ｆ（ω）を求め、下式（１）に基づいて周波数スペクトルＦ（ω）の平均周波数を算出する。算出された平均周波数は血管判定部１５へ送信される。
【００３０】
【数１】
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【００３１】
ここで、時系列データおよび周波数スペクトルについて説明する。
生体組織Ａには、脂肪や、出血によって血管Ｂから露出した漏出血液のように静止している静的成分と、血管Ｂ内を流動する血液中の赤血球のように移動している動的成分とが含まれる。静的成分に周波数ｆのレーザ光Ｌが照射されたときには、レーザ光Ｌと同一の周波数ｆを有する散乱光Ｓが発生する。これに対し、動的成分に周波数ｆのレーザ光Ｌが照射されたときには、ドップラーシフトによって、レーザ光Ｌの周波数ｆからシフトした周波数ｆ＋Δｆを有する散乱光Ｓが発生する。このときの周波数のシフト量Δｆは、動的成分の移動の速さに依存する。
【００３２】
したがって、生体組織Ａ内のレーザ光Ｌの照射領域に血管Ｂが含まれている場合、血管Ｂ内の血液によって散乱されて周波数ｆ＋Δｆを有する散乱光Ｓと、血管Ｂ内の血液以外の静的成分によって散乱されて周波数ｆを有する散乱光Ｓとが同時に受光用光ファイバ８によって受光される。その結果、時系列データには、周波数ｆの散乱光Ｓと周波数ｆ＋Δｆの散乱光Ｓとの干渉に起因して散乱光Ｓの強度がシフト量Δｆに相当する周期で変化するビートが現れる。したがって、時系列データを高速フーリエ変換することによって、血流の速さに応じた周波数に強度を有するドップラースペクトルが周波数スペクトルとして得られる。
【００３３】
レーザ光Ｌの照射領域に血管Ｂが存在しないときには上記ビートが生じないため、ドップラースペクトルは、周波数全域において強度を有さない平坦状となる。血流の遅い血管Ｂが存在するときには、ドップラースペクトルは、低周波数領域に強度を有する。血流の速い血管Ｂが存在するときには、ドップラースペクトルは、高周波領域に強度を有する。このように、血流が速い程、ドップラースペクトルの平均周波数が大きくなる。血管Ｂ内の血流の速さは、血管Ｂの直径に略比例することが知られている。したがって、ドップラースペクトルの平均周波数から血管Ｂの直径を見積もることができる。
【００３４】
血管判定部１５は、周波数解析部１４から受信した平均周波数を閾値と比較する。閾値は、検出対象とする血管Ｂの直径の最小値に対応する平均周波数である。血管判定部１５は、平均周波数が閾値以上であるときには、血管Ｂが存在すると判定し、ＴＲＵＥ信号を制御部１７に送信する。一方、血管判定部１５は、平均周波数が閾値未満のときには、血管Ｂが存在しないと判定し、ＦＡＬＳＥ信号を制御部１７に送信する。
【００３５】
使用状態判定部１６は、撮像部１０から受信した内視鏡画像内に血管認識プローブ１の像が含まれているか否かに基づいて、血管認識プローブ１が使用状態であるか否かを判定する。
具体的には、使用状態判定部１６は、内視鏡画像と、血管認識プローブ１の先端部を様々な角度および距離から撮影した参照画像が登録されている図示しない画像ライブラリ（保存部）に保存された各参照画像との間の相関値を計算する。
【００３６】
使用状態判定部１６は、内視鏡画像と少なくとも１つの参照画像との間の相関値が所定の閾値以上であった場合に、血管認識プローブ１が使用状態であると判定し、ＴＲＵＥ信号を制御部１７に送信する。一方、使用状態判定部１６は、内視鏡画像と全ての参照画像との間の相関値が所定の閾値未満であった場合に、血管認識プローブ１は使用状態ではないと判定し、ＦＡＬＳＥ信号を制御部１７に送信する。
【００３７】
制御部１７は、血管判定部１５による判定結果に基づいて可視光源１２を制御し、使用状態判定部１６による判定結果に基づいてレーザ光源１１を制御する。
具体的には、制御部１７は、血管判定部１５からＴＲＵＥ信号を受信したときに、可視光源１２から可視光Ｖを出力させる。一方、制御部１７は、血管判定部１５からＦＡＬＳＥ信号を受信したときに、可視光源１２からの可視光Ｖの出力を停止させる。これにより、レーザ光Ｌの照射領域に血管Ｂが存在するときにのみ、照射用光ファイバ７の先端から可視光Ｖが射出される。
【００３８】
制御部１７は、使用状態判定部１６からＴＲＵＥ信号を受信したときに、レーザ光源１１からレーザ光Ｌを出力させる。一方、制御部１７は、使用状態判定部１６からＦＡＬＳＥ信号を受信したときに、レーザ光源１１からのレーザ光Ｌの出力を停止させる。これにより、血管認識プローブ１が使用状態であると判定されているときにのみ、照射用光ファイバ７の先端からレーザ光Ｌが射出される。
【００３９】
次に、このように構成された血管認識システム１００の作用について説明する。
本実施形態に係る血管認識システム１００は、処置デバイスによって生体組織Ａを処置する前に、処置領域内の血管Ｂの分布を認識するために使用される。
まず、予め体内に挿入されたトロカールを介して内視鏡２を体内に挿入し、処置領域が内視鏡画像内に写るように内視鏡２を位置決めする。次に、別のトロカールを介して血管認識プローブ１を体内に挿入する。これにより、内視鏡画像内に血管認識プローブ１の先端部が写る。
【００４０】
次に、照射用光ファイバ７から射出されるレーザ光Ｌを生体組織Ａの処置領域上で走査するように、血管認識プローブ１を移動させる。生体組織Ａによって散乱されたレーザ光Ｌの散乱光Ｓは受光用光ファイバ８によって受光される。受光された散乱光Ｓは散乱光検出部４によって検出され、記憶部１３内に散乱光Ｓの時系列データが生成される。次に、周波数解析部１４において、時系列データからドップラースペクトルが取得され、ドップラースペクトルの平均周波数が算出される。次に、血管判定部１５において、平均周波数に基づいて生体組織Ａのレーザ光Ｌの照射領域に血管Ｂが存在するか否かが判定される。
【００４１】
血管判定部１５によって、レーザ光Ｌの照射領域に血管Ｂが存在しないと判定された場合には、制御部１７がレーザ光Ｌのみを照射用光ファイバ７から射出させる。血管判定部１５によって、レーザ光Ｌの照射領域に血管Ｂが存在する判定された場合には、制御部１７がレーザ光Ｌと一緒に可視光Ｖを照射用光ファイバ７から射出させる。したがって、術者は、可視光Ｖの照射領域が血管Ｂの存在する領域であると認識することができる。
【００４２】
ここで、図２に示されるように、使用状態判定部１６によって、内視鏡画像内に血管認識プローブ１の像が含まれているか否かに応じて（ステップＳ１）血管認識プローブ１が使用状態であるか否かが判定される（ステップＳ２）。そして、血管認識プローブ１が使用状態であるときにのみ（ステップＳ２のＹＥＳ）、レーザ光Ｌが射出され（ステップＳ３）、血管認識プローブ１が使用状態でないときには（ステップＳ２のＮＯ）、レーザ光Ｌの射出が停止する（ステップＳ４）。
【００４３】
血管認識プローブ１を体内に挿入する前は、内視鏡２によって血管認識プローブ１は観察されないので、レーザ光Ｌの射出は停止している。血管認識プローブ１を体内に挿入すると、内視鏡画像内に血管認識プローブ１の像が出現し、レーザ光Ｌの射出が開始する。そして、血管認識プローブ１を用いた血管Ｂの認識作業が終了し、体内から血管認識プローブ１を引き抜くと、内視鏡画像内から血管認識プローブ１の像が消え、レーザ光Ｌの射出が停止する。
【００４４】
このように、血管認識プローブ１が、体内においてレーザ光Ｌを生体組織Ａに照射して血管Ｂの認識を行う使用状態にあるときにのみ、当該血管認識プローブ１は内視鏡２によって観察される。したがって、内視鏡画像に基づいて血管認識プローブ１が使用状態であるか否かを正確に判定することができる。これにより、血管認識プローブ１が体外に配置されているとき等、レーザ光Ｌが不要であるときには、レーザ光Ｌの射出を自動的に停止させ、強いレーザ光Ｌが不必要に射出されることを自動的に防止することができるという利点がある。
血管認識プローブ１が使用状態でないときに、制御部１７が、レーザ光Ｌの射出を停止することに代えて、レーザ光Ｌの強度を低下させて弱いレーザ光Ｌを射出させ続けてもよい。
【００４５】
本実施形態においては、使用状態判定部１６が、参照画像に基づく画像認識によって内視鏡画像内の血管認識プローブ１の像の有無を判定することとしたが、これに代えて、他の方法を用いて血管認識プローブ１の像の有無を判定してもよい。
【００４６】
プローブ本体６は、金属等から形成された高い反射率を有するシースによって被覆されているので、内視鏡画像内において、血管認識プローブ１の像は、生体組織Ａの像に比べて高い輝度値を有する。そのため、血管認識プローブ１の像を含む内視鏡画像の輝度値は、血管認識プローブ１の像を含まない内視鏡画像の輝度値よりも高くなる。したがって、使用状態判定部１６は、内視鏡画像の輝度値または輝度値の時間変化に基づいて、内視鏡画像内に血管認識プローブ１の像が含まれているか否かを判定することができる。
【００４７】
血管認識プローブ１の像の輪郭においては、輝度値の勾配が大きくなる。したがって、使用状態判定部１６は、内視鏡画像内からエッジを検出し、検出されたエッジにおける輝度値の勾配が所定値以上である場合に、内視鏡画像内に血管認識プローブ１の像が含まれると判定してもよい。
【００４８】
あるいは、血管認識プローブ１の先端部に、空間的な周期構造を有する識別マーク（例えば、一定間隔のストライプ線）を設け、使用状態判定部１６が、内視鏡画像に含まれる空間周波数に基づいて血管認識プローブ１の像の有無を判定してもよい。識別マークの周期構造は、生体組織Ａが有する空間周波数とは異なる空間周波数を有する。使用状態判定部１６は、内視鏡画像を高速フーリエ変換して内視鏡画像内に含まれる空間周波数を求めることによって、内視鏡画像内に識別マークが含まれているか否かを判定することができる。
【００４９】
本実施形態において、画像ライブラリには、血管認識プローブ１の先端部を様々な角度および距離から撮影した参照画像が登録されることとしたが、これに変えて、血管認識プローブ１の先端部近傍に血管認識プローブ１を識別するためのロゴマーク設け、このロゴマークを様々な角度および距離から撮影した参照画像が登録されることとしてもよい。使用状態判定部１６は、内視鏡画像と、ロゴマークを撮影した各参照画像との間の相関値を計算し、この相関値と所定の閾値との大小関係によって血管認識プローブ１が使用状態であるか否かを判定してもよい。生体の画像パターンはロゴマークと異なるため、ロゴマークが内視鏡画像に含まれている場合には強い相関値が得られる。  画像ライブラリは、使用状態判定部１６に記憶されることとしてもよいし、記憶部１３に記憶されることとしてもよい。
【００５０】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態に係る血管認識システム２００について図３を参照して説明する。
本実施形態においては、第１の実施形態と異なる点について説明し、第１の実施形態と共通する構成については同一の符号を付して説明を省略する。
【００５１】
本実施形態に係る血管認識システム２００は、図３に示されるように、内視鏡２の撮像部（検知光検出部）１０が、血管認識プローブ１から生体組織Ａに照射された検知光Ｉを撮像し、使用状態判定部１６が、内視鏡画像内の検知光Ｉの像の有無に基づいて血管認識プローブ１が使用状態であるか否かを判定する点で、第１の実施形態と異なっている。
具体的には、血管認識システム２００は、検知光Ｉを出力する検知光源１８をさらに備えている。血管認識プローブ１には、検知用光ファイバ（検知光射出部）１９がさらに設けられている。
【００５２】
検知光Ｉは、レーザ光源１１から血管Ｂの認識用に出力されるレーザ光Ｌの強度よりも小さい強度を有する光である。検知光源１８は、所定の時間間隔をあけてパルス状の検知光Ｉを出力する。検知光源１８は、制御部１７による他の光源１１，１２の制御とは独立に、常に検知光Ｉを出力する。
【００５３】
検知用光ファイバ１９の先端はプローブ本体６の先端近傍に配置され、検知用光ファイバ１９の基端は検知光源１８に接続されている。検知光源１８から出力された検知光Ｉは、検知用光ファイバ１９の先端から間欠的に射出される。検知光Ｉは、レーザ光Ｌと略同一の位置において生体組織Ａに照射されることが好ましい。したがって、検知用光ファイバ１９の先端は照射用光ファイバ７の先端の近傍に配置され、検知光Ｉは、レーザ光Ｌと略平行に射出される。
【００５４】
内視鏡２の撮像部１０は、少なくとも検知光Ｉに対して感度を有し、射出用光ファイバ７から生体組織Ａへ射出された検知光Ｉを撮像する。本実施形態においては、照明部９から生体組織Ａへ照明光を照射せずに、検知光Ｉのみが撮像部１０によって撮像されるようにしてもよい。撮像部１０によって取得された内視鏡画像は、使用状態判定部１６に送信される。
【００５５】
内視鏡画像内に検知光Ｉの像が含まれている場合、内視鏡画像の輝度値は、検知光Ｉが出力される時間間隔と等しい時間間隔で規則的に時間変化する。これに対し、内視鏡画像内に検知光Ｉの像が含まれていない場合、内視鏡画像の輝度値が略一定となるか、または、不規則に時間変化する。使用状態判定部１６は、撮像部１０から受信した内視鏡画像の輝度値の時間変化に基づいて、内視鏡画像内に検知光Ｉの像が含まれているか否かを判定することができる。
【００５６】
具体的には、使用状態判定部１６は、内視鏡画像の輝度値（例えば、平均輝度値）を算出し、算出された輝度値を時系列で記憶することによって輝度値の時系列データを取得する。使用状態判定部１６は、輝度値の時系列データにおいて、検知光Ｉの時間間隔と等しい時間間隔で輝度値が高くなっている場合に、血管認識プローブ１が使用状態であると判定し、ＴＲＵＥ信号を制御部１７に送信する。一方、使用状態判定部１６は、上記時間間隔での輝度値の上昇が輝度値の時系列データ内に存在しない場合には、血管認識プローブ１は非使用状態であると判定し、ＦＡＬＳＥ信号を制御部１７に送信する。
【００５７】
次に、このように構成された血管認識システム２００の作用について説明する。
本実施形態に係る血管認識システム２００によれば、検知光Ｉが間欠的に射出され、使用状態判定部１６によって、内視鏡画像内に検知光Ｉの像が含まれているか否かに応じて血管認識プローブ１が使用状態であるか否かが判定され、内視鏡画像内に検知光Ｉの像が含まれているときにのみ、制御部１７がレーザ光Ｌを射出させる。
【００５８】
血管認識プローブ１を体内に挿入する前は、内視鏡２によって検知光Ｉは観察されないので、レーザ光Ｌの射出は停止している。血管認識プローブ１を体内に挿入すると、内視鏡画像内に検知光Ｉの像が出現し、レーザ光Ｌの射出が開始する。そして、血管認識プローブ１を用いた血管Ｂの認識作業が終了し、体内から血管認識プローブ１を引き抜くと、内視鏡画像内から検知光Ｉの像が消え、レーザ光Ｌの射出が停止する。
【００５９】
このように、血管認識プローブ１が、体内においてレーザ光Ｌを生体組織Ａに照射して血管Ｂの認識を行う使用状態であるときにのみ、検知光Ｉが内視鏡２によって観察される。したがって、内視鏡画像に基づいて血管認識プローブ１が使用状態であるか否かを正確に判定することができる。これにより、血管認識プローブ１が体外に配置されているとき等、レーザ光Ｌが不要であるときには、レーザ光Ｌの射出を自動的に停止させ、強いレーザ光Ｌが不必要に射出されることを自動的に防止することができるという利点がある。
【００６０】
血管認識プローブ１が使用状態でないときに、制御部１７が、レーザ光Ｌの射出を停止することに代えて、レーザ光Ｌの強度を低下させて弱いレーザ光Ｌを射出させ続けてもよい。
本実施形態においては、撮像部１０が、血管認識プローブ１および検知光Ｉの両方を撮像し、使用状態判定部１６が、血管認識プローブ１および検知光Ｉの両方の像が内視鏡画像内に含まれているか否かに基づいて、血管認識プローブ１が使用状態であるか否かを判定してもよい。
例えば、血管認識プローブ１ではなく血管認識プローブ１と類似の形状を有する別の処置具が体内に挿入されたときに、該別の処置具が誤って血管認識プローブ１であると内視鏡画像から判定される可能性がある。このような場合に、検知光Ｉの像の有無に基づいて、血管認識プローブ１が使用状態であるか否かをより正確に判定し、レーザ光Ｌの射出を適切に制御することができる。
【００６１】
本実施形態においては、検知光源１８が、検知光Ｉを間欠的に出力することとしたが、検知光Ｉは、レーザ光Ｌと明確に区別して検出することができるように、レーザ光Ｌとは異なる特性を有していればよい。
検知光Ｉの特性とは、例えば、強度の時間変化、光軸に交差する断面における強度分布、または、波長である。
具体的には、使用状態において一定強度で出力されるレーザ光Ｌに対して、上述のように検知光Ｉを間欠的に出力したり、検知光Ｉの強度を所定のパターンで時間変動させたりしてもよい。
【００６２】
あるいは、検知光源１８が、光軸に交差する横断面において所定のパターンの強度分布を有する検知光Ｉを出力してもよい。生体組織Ａ上の検知光Ｉの照射領域には、所定のパターンの像が形成される。したがって、検知光Ｉの像を内視鏡２によって撮像し、画像認識によって内視鏡画像内の所定のパターンの検知光Ｉの像の有無を判定することによって、血管認識プローブ１が使用状態であるか否かを判定することができる。
あるいは、検知光源１８が、レーザ光Ｌの波長とは異なる特定の波長を有する検知光Ｉを出力し、撮像部１０が、検知光Ｉの波長の光のみを撮像するように構成されていてもよい。
【００６３】
本実施形態においては、撮像部１０を用いて検知光Ｉを検出することとしたが、これに代えて、図４に示されるように、検知光Ｉを検出するための専用の検知光検出部２０を内視鏡２に設けてもよい。
検知光検出部２０は、例えば、内視鏡２の先端に設けられた光検出器を備え、生体組織Ａによって反射された検知光Ｉを検出するようになっている。検知光Ｉを正確に検出することができるように、検知光Ｉの波長の光のみを透過させる波長フィルタが光検出器の前段に設けられていてもよい。
このようにしても、使用状態判定部１６は、検知光検出部２０によって検出される検知光Ｉの強度に基づいて、血管認識プローブ１が使用状態であるか否かを判定することができる。
【００６４】
本実施形態においては、検知光検出部１０，２０が内視鏡２に設けられていることとしたが、これに代えて、任意のデバイスの先端部に設けられていてもよい。
任意のデバイスとは、検知光Ｉを検出するための専用のデバイスであってもよく、血管認識プローブ１と一緒に体内に挿入して使用される処置デバイスであってもよい。
【００６５】
本実施形態においては、レーザ光源１１とは別体の検知光源１８を備えることとしたが、これに代えて、図５に示されるように、レーザ光源１１が検知光源１８を兼ねていてもよい。
この場合、レーザ光源１１は、第１の強度と該第１の強度よりも小さい第２の強度との間でレーザ光Ｌの強度を変更することができるようになっている。第１の強度は、血管Ｂの認識作業において使用されるレーザ光Ｌの強度である。
【００６６】
血管認識プローブ１が使用状態であるときには、生体組織Ａによって反射されたレーザ光Ｌが検知光検出部２０によって検出される。使用状態判定部１６は、検知光検出部２０によってレーザ光Ｌが検出されたときに、血管認識プローブ１が使用状像であると判定し、制御部１７は、レーザ光源１１から出力されるレーザ光Ｌの強度を第１の強度とする。一方、使用状態判定部１６は、検知光検出部２０によってレーザ光Ｌが検出されないときに、血管認識プローブ１が使用状像でないと判定し、制御部１７は、レーザ光源１１から出力されるレーザ光Ｌの強度を第２の強度とする。
このようにすることで、血管認識プローブ１が使用状態でないときには、レーザ光Ｌの強度を弱めることができる。
【００６７】
本実施形態においては、血管認識プローブ１に検知用光ファイバ１９に設けられ、内視鏡２に検知光検出部１０，２０が設けられていることとしたが、これに代えて、図６に示されるように、内視鏡２に検知用光ファイバ１９が設けられ、血管認識プローブ１に検知光検出部２０が設けられていてもよい。
このようにしても、血管認識プローブ１が使用状態であるときのみ、内視鏡２の検知用光ファイバ１９から射出される検知光Ｉが血管認識プローブ１の検知光検出部２０によって検出されるように構成することができる。
【００６８】
（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態に係る血管認識システム３００について図７を参照して説明する。
本実施形態においては、第１の実施形態と異なる点について説明し、第１の実施形態と共通する構成については同一の符号を付して説明を省略する。
【００６９】
本実施形態に係る血管認識システム３００は、図７に示されるように、内視鏡２に代えて、プローブ本体６に設けられた姿勢検出部２１を備え、使用状態判定部１６が、姿勢検出部２１によって検出されたプローブ本体６の姿勢に基づいて血管認識プローブ１が使用状態であるか否かを判定する点で、第１の実施形態と異なっている。
姿勢検出部２１は、例えば重力センサであり、重力方向に対するプローブ本体６の長手方向の角度をプローブ本体６の姿勢として検出する。姿勢検出部２１は、検出された姿勢の情報を使用状態判定部１６に送信する。
【００７０】
使用状態判定部１６は、姿勢検出部２１から受信した姿勢の情報に基づいて、プローブ本体６が使用状態であるか否かを判定する。使用状態において、プローブ本体６は、ベッドに横たわった患者の体内に上方から挿入される。したがって、使用状態のプローブ本体６は、先端を下方に向けて、重力方向に対して平行にまたは傾斜して配置される。使用状態判定部１６は、プローブ本体６の姿勢が、先端が下方を向いており、かつ、プローブ本体６の長手方向が重力方向に対して平行にまたは傾斜した姿勢であるときに、プローブ本体６が使用状態であると判定し、ＴＲＵＥ信号を制御部１７に送信する。一方、使用状態判定部１６は、プローブ本体６の姿勢が、先端が上方または水平方向を向いた姿勢であるときに、プローブ本体６が使用状態でないと判定し、ＦＡＬＳＥ信号を制御部１７に送信する。
【００７１】
次に、このように構成された血管認識システム３００の作用について説明する。
本実施形態に係る血管認識システム３００によれば、プローブ本体６の姿勢が姿勢検出部２１によって検出され、使用状態判定部１６によって、プローブ本体６の姿勢に基づいて血管認識プローブ１が使用状態であるか否かが判定され、プローブ本体６が、先端を下方に向けて配置されているときにのみ、制御部１７がレーザ光Ｌを射出させる。
【００７２】
したがって、プローブ本体６を体内へ挿入するために、術者が、プローブ本体６の先端を下方へ向けて該プローブ本体６を把持したときに、レーザ光Ｌの射出が開始され、プローブ本体６が体内に挿入されている間はレーザ光Ｌが射出され続ける。使用後に、術者が体内からプローブ本体６を引き抜き、プローブ本体６を略水平または先端を上方に向けると、レーザ光Ｌの射出が停止する。
【００７３】
このように、血管Ｂの認識を行う使用状態において、血管認識プローブ１は特定の姿勢に配置される。したがって、血管認識プローブ１の姿勢に基づいて血管認識プローブ１が使用状態であるか否かを判定することができる。これにより、レーザ光Ｌが不要であるときには、レーザ光Ｌの射出を自動的に停止させ、強いレーザ光Ｌが不必要に射出されることを自動的に防止することができるという利点がある。
血管認識プローブ１が使用状態でないときに、制御部１７が、レーザ光Ｌの射出を停止することに代えて、レーザ光Ｌの強度を低下させて弱いレーザ光Ｌを射出させ続けてもよい。
【００７４】
姿勢検出部２１は、第１および第２の実施形態において説明した内視鏡２と組み合わせて用いてもよい。この場合、使用状態判定部１６が、内視鏡画像および血管認識プローブ１の姿勢の両方に基づいて、血管認識プローブ１が使用状態であるか否かを判定する。
このようにすることで、血管認識プローブ１が使用状態であるか否かをより正確に判定することができる。
【００７５】
第１から第３の実施形態においては、図８に示されるように、使用状態判定部１６による判定結果を示す使用状態表示を表示する表示部２３をさらに備えていてもよい。図８には、一例として、表示部２３を備える第１の実施形態の血管認識システム１００を示している。このようにすることで、血管認識プローブ１が使用状態であるか否か、すなわちレーザ光Ｌが射出されているか否かを、ユーザに明確に認識させることができる。使用状態表示は、内視鏡２によって取得された内視鏡画像と一緒に表示部２３に表示されてもよい。
【符号の説明】
【００７６】
１  血管認識プローブ
２  内視鏡
３  光源ユニット
４  散乱光検出部
５  制御装置
６  プローブ本体
７  照射用光ファイバ（レーザ光射出部）
８  受光用光ファイバ
９  照明部
１０  撮像部（検知光検出部）
１１  レーザ光源
１２  可視光源
１３  記憶部
１４  周波数解析部
１５  血管判定部
１６  使用状態判定部
１７  制御部
１８  検知光源
１９  検知用光ファイバ（検知光射出部）
２０  検知光検出部
２１  姿勢検出部
２３  表示部
１００，２００，３００  血管認識システム
Ｌ  レーザ光
Ｓ  散乱光
Ｖ  可視光
Ｉ  検知光
【図１】
2017010486.tif 000004
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2017010486.tif 000010
【図８】
2017010486.tif 000011
【国際調査報告】
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2017010486.tif 000013
2017010486.tif 000014
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