(57)【要約】【課題】小型かつオペレータにとって使いやすい胃内視鏡のような内視鏡システムを提供すること。【解決手段】本発明による内視鏡システムは、カメラモジュールを有するカテーテルと、ＬＣＤ画面を含む壁取付けユニットと、該カメラモジュールに捕捉されるビデオ画像を処理し、かつビデオ信号を該ＬＣＤ画面に出力して捕捉されたビデオ画像を表示する制御ボックスとを含む。【選択図】図１
2010534531.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
カメラモジュールを有するカテーテルと、
ＬＣＤ画面を含む壁取付けユニットと、
前記カメラモジュールによって捕捉されるビデオ画像を処理し、捕捉されたビデオ画像を表示するためにビデオ信号をＬＣＤ画面に出力する制御ボックスと
を備える内視鏡システム。
【請求項２】
複数のカテーテルを更に備える、請求項１に記載の内視鏡システム。
【請求項３】
前記カテーテルの長さが多様である、請求項２に記載の内視鏡システム。
【請求項４】
前記カテーテルの剛性レベルが多様である、請求項３に記載の内視鏡システム。
【請求項５】
前記カテーテルが単回使用カテーテルである、請求項２に記載の内視鏡システム。
【請求項６】
各カテーテルがカメラモジュールを含む、請求項２に記載の内視鏡システム。
【請求項７】
前記カメラモジュールの１つが、患者の耳を検査するために設計された使い捨てカメラモジュールであり、前記カメラモジュールのもう１つが、患者の鼻腔を検査するために設計された使い捨てカメラモジュールである、請求項６に記載の内視鏡システム。
【請求項８】
前記カメラモジュールの撮像素子のサイズおよび光学特性が多様である、請求項６に記載の内視鏡システム。
【請求項９】
各カテーテルが近位端および遠位端を有し、前記近位端にコネクタを有する、請求項６に記載の内視鏡システム。
【請求項１０】
前記コネクタが、電気・通信信号を中継するための電気接点を有する、請求項９に記載の内視鏡システム。
【請求項１１】
前記カメラモジュールが、ＬＥＤおよび前記ＬＥＤによって発生する光を伝えるためのライトパイプを含む、請求項１に記載の内視鏡システム。
【請求項１２】
前記壁取付けユニットが、前記カテーテルに取り外し可能に接続可能なハンドルを含む、請求項１に記載の内視鏡システム。
【請求項１３】
前記壁取付けユニットが、バックパネル、インターフェース・モジュール、前記ハンドルに空気を送る空気ポンプを更に含む、請求項１２に記載の内視鏡システム。
【請求項１４】
前記ＬＣＤ画面が、ソフトウェア制御ボタンを有するタッチ・センシティブ・ディスプレイであり、これにより、オペレータがボタンに触れることによって制御機能を実行することができる、請求項１に記載の内視鏡システム。
【請求項１５】
カメラモジュールを有する可撓性を有するカテーテルであって、ルーメンを有さず、可動式でない可撓性を有するカテーテルと、
前記カメラモジュールによって捕捉されるビデオ画像を処理し、かつ捕捉されたビデオ画像を表示するためにビデオ信号を画面に出力する制御ボックスと
を備える内視鏡システム。
【請求項１６】
チューブ部材と、
前記チューブ部材の端部に接続されたカメラモジュールとを備え、前記カメラモジュールが前記チューブ部材の直径より大きい直径を有するカテーテル。
【請求項１７】
前記チューブ部材の直径が前記カメラモジュールの直径の９０％、８０％、７０％、６０％、５０％、４０％または３０％である、請求項１６に記載のカテーテル。
【請求項１８】
バレット食道を検出する方法であって、
胃内視鏡システムのカテーテルを患者の食道に挿入するステップと、
胃内視鏡システムの画面上に既知の食道組織の領域を識別し、食道組織の領域において画像特性の点から第一のベース・ライン・ポイントを設定するステップと、
胃内視鏡システムの画面上に既知の胃上皮組織の領域を識別し、胃上皮組織の領域において画像特性の点から第二のベース・ライン・ポイントを設定するステップと、
第一および第二のベースポイントに基づいて画面上に胃上皮細胞の領域を識別するステップと、
胃上皮細胞の識別領域を強調するステップと
を備える方法。
【請求項１９】
前記胃上皮細胞の領域を識別するステップが、種々の色特性について前記領域を解析する工程を含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
色特性を解析することによって化生の程度を測定するステップを更に備える、請求項１８に記載の方法。
【請求項２１】
バレット食道を検出する方法であって、
胃内視鏡システムのカテーテルを患者の食道に挿入するステップと、
胃内視鏡システムの画面上に既知の食道組織の領域を識別し、食道組織の領域において画像特性の点からベース・ライン・ポイントを設定するステップと、
前記ベースポイントに基づいて画面上に胃上皮細胞の領域を識別するステップと、
胃上皮細胞の識別領域を強調するステップと
を備える方法。
【請求項２２】
バレット食道を検出する方法であって、
胃内視鏡システムのカテーテルを患者の食道に挿入するステップと、
胃内視鏡システムの画面上に既知の胃上皮組織の領域を識別し、胃上皮組織の領域において画像特性の点からベース・ライン・ポイントを設定するステップと、
前記ベースポイントに基づいて画面上に胃上皮細胞の領域を識別するステップと、
胃上皮細胞の識別領域を強調するステップと
を備える方法。
【請求項２３】
化生の長さを求める方法であって、
胃内視鏡システムのカテーテルを患者の食道に挿入するステップと、
化生の領域の上縁・下縁を識別するステップと、
前記胃内視鏡システムのカメラモジュールを前記上縁・下縁の一方から他方へ移動させると同時に、食道の内面の部分的画像を捕捉するステップと、
２つの捕捉画像間の類似領域または対応するキーポイントを特定するステップと、
キーポイントまたは対応する領域が前記２つの画像の先の方から前記２つの画像の後の方へ移動した距離を計算するステップと、
計算された距離を加えることにより化生の長さを得るステップと
を備える方法。
【請求項２４】
異常組織を判定する方法であって、
１つ以上の因子に基づいて較正するための食道の領域においてベースライン・レベルを設定するステップと、
較正領域と異なる食道の領域を強調するステップと
を備える方法。
【発明の詳細な説明】
【関連出願】
【０００１】
本出願は、２００７年７月２６日に申請された米国仮特許出願第６０／９５２，２０４号の利益を主張するものであり、その開示内容全体は参照により本明細書に組み入れられる。
【技術分野】
【０００２】
本発明は、内視鏡、特に胃内視鏡に関する。本発明は、バレット食道を検出する方法にも関する。
【背景技術】
【０００３】
内視鏡は、可撓性を有するチューブおよびそのチューブの遠位端に装着されたカメラを含む医療機器である。内視鏡は、診断のために体腔および組織を検査するため、身体開口部または外科的切開を通して内部体腔に挿入されることができる。内視鏡のチューブは１つ以上の長手チャネルを有し、これを通じて器具が体腔に達することができ、疑わしい組織の試料を採取し、またはポリープ切除のような外科手技を行う。
【０００４】
多くのタイプの内視鏡があり、内視鏡は内視鏡が用いられる臓器または部位に関連して名付けられる。例えば、胃内視鏡および食道鏡は食道、胃および十二指腸の検査・処置に用いられ、結腸鏡は結鏡に、気管支鏡は気管支に、腹腔鏡は腹腔に、Ｓ状結腸鏡は直腸およびＳ状結腸に、関節鏡は関節に、膀胱鏡は膀胱に、血管鏡は血管の検査に用いられる。
【０００５】
現在の内視鏡は、カメラおよびカメラの光源に制御・電力を供給し、カメラからのビデオ信号を処理・表示する一連の装置を必要とする。必要な補助装置のため、現在の内視鏡の可搬性は制約され、現在の内視鏡は使用が困難である。装置・処置の費用および複雑性により、病院、外来手術センターおよび消化管専門医院外での内視鏡の使用は妨げられる。バレット食道のようなある種の疾患のスクリーニングは、そのような処置が有益でありうる患者のごく少数にしか施行されない。より小型かつより低額の内視鏡であれば、医療業界におけるより広範な利用が可能となり、ある種の疾患に関連する死亡率を低下させる可能性がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
したがって、小型かつオペレータにとって使いやすい胃内視鏡のような内視鏡の需要が存在する。そのような胃内視鏡はプライマリーケア医および他の非専門医によって利用されうる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様によれば、内視鏡システムは、カメラモジュールを有するカテーテル、ＬＣＤ画面を含む壁取付けユニットおよび、該カメラモジュールに捕捉されるビデオ画像を処理し、かつ捕捉されたビデオ画像を表示するためにビデオ信号を該ＬＣＤ画面に出力する制御ボックスを含む。
【０００８】
本発明の一実施形態によれば、該システムは複数のカテーテルを更に含む。
【０００９】
本発明の別の実施形態によれば、該カテーテルの長さは多様である。
【００１０】
本発明の更に別の実施形態によれば、該カテーテルの剛性レベルは多様である。
【００１１】
本発明の更に別の実施形態によれば、該カテーテルは単回使用カテーテルである。
【００１２】
本発明の更に一層別の実施形態によれば、各カテーテルはカメラモジュールを含む。
【００１３】
本発明の更なる実施形態によれば、該カメラモジュールの１つは患者の耳を検査するために設計された使い捨てカメラモジュールであり、該カメラモジュールのもう１つは患者の鼻腔を検査するために設計された使い捨てカメラモジュールである。
【００１４】
本発明の一層更なる実施形態によれば、該カメラモジュールの撮像素子のサイズおよび光学特性は多様である。
【００１５】
本発明の一層更なる実施形態によれば、各カテーテルは近位端および遠位端を有し、近位端にコネクタを有する。
【００１６】
本発明の一層更なる実施形態によれば、該コネクタは電気・通信信号を中継するための電気接点を有する。
【００１７】
本発明の別の実施形態によれば、該カメラモジュールはＬＥＤおよび該ＬＥＤによって発生する光を伝えるためのライトパイプを含む。
【００１８】
本発明の更に別の実施形態によれば、該壁取付けユニットは該カテーテルに取り外し可能に接続可能なハンドルを含む。
【００１９】
本発明の更に別の実施形態によれば、該壁取付けユニットは、バックパネル、インターフェース・モジュール、該ハンドルに空気を送る空気ポンプを更に含む。
【００２０】
本発明の更に一層別の実施形態によれば、該ＬＣＤ画面はソフトウェア制御ボタンを有するタッチ・センシティブ・ディスプレイであり、これにより、オペレータはボタンに触れることによって制御機能を実行することができる。
【００２１】
本発明の別の態様によれば、バレット食道を検出する方法は、胃内視鏡システムのカテーテルを患者の食道に挿入するステップと、胃内視鏡システムの画面上に既知の食道組織の領域を識別し、食道組織の領域において画像特性の点から第一のベース・ライン・ポイントを設定するステップと、胃内視鏡システムの画面上に既知の胃上皮組織の領域を識別し、胃上皮組織の領域において画像特性の点から第二のベース・ライン・ポイントを設定するステップと、第一および第二のベースポイントに基づいて画面上に胃上皮細胞の領域を識別するステップと、胃上皮細胞の識別領域を強調するステップとを含む。
【００２２】
本発明の更なる実施形態によれば、該胃上皮細胞の領域を識別するステップは、種々の色特性についてその領域を解析する工程を含む。
【００２３】
本発明の別の実施形態によれば、該方法は色特性を解析することによって化生の程度を測定するステップを更に含む。
【００２４】
本発明の更に別の態様によれば、バレット食道を検出する方法は、胃内視鏡システムのカテーテルを患者の食道に挿入するステップと、胃内視鏡システムの画面上に既知の食道組織の領域を識別し、食道組織の領域において画像特性の点からベース・ライン・ポイントを設定するステップと、そのベースポイントに基づいて画面上に胃上皮細胞の領域を識別するステップと、胃上皮細胞の識別領域を強調するステップとを含む。
【００２５】
本発明の更に別の態様によれば、バレット食道を検出する方法は、胃内視鏡システムのカテーテルを患者の食道に挿入するステップと、胃内視鏡システムの画面上に既知の胃上皮組織の領域を識別し、胃上皮組織の領域において画像特性の点からベース・ライン・ポイントを設定するステップと、そのベースポイントに基づいて画面上に胃上皮細胞の領域を識別するステップと、胃上皮細胞の識別領域を強調するステップとを含む。
【００２６】
本発明の更なる態様によれば、化生の長さを求める方法は、胃内視鏡システムのカテーテルを患者の食道に挿入するステップと、化生の領域の上縁・下縁を識別するステップと、胃内視鏡システムのカメラモジュールを上縁・下縁の一方から他方へ移動させると同時に、食道の内面の部分的画像を捕捉するステップと、２つの捕捉画像間の類似領域または対応するキーポイントを特定するステップと、キーポイントまたは対応する領域が２つの画像の先の方から２つの画像の後の方へ移動した距離を計算するステップと、計算された距離を加えることにより化生の長さを得るステップとを含む。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の胃内視鏡システムを示す概略図である。
【図２】図１に示される胃内視鏡システムのカテーテルを示す概略図である。
【図３】図２のカテーテルを示す断面図である。
【図４】図２のカテーテルのカメラモジュールを示す正面分解図である。
【図５】図４のカメラモジュールを示す側面分解図である。
【図６】図４のカメラモジュールを示す透視図である。
【図７】図１に示される胃内視鏡システムの壁取付けユニットを示す透視図である。
【図８】図７の壁取付けユニットのポンプ／インターフェース・ハウジングを示す背面分解図である。
【図９】図２のカテーテルのハンドルを示す側面図である。
【図１０】図１に示される胃内視鏡システムの制御ボックスを示す透視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下に述べる好ましい実施形態は、上部消化管を診るために用いられる内視鏡である「胃内視鏡」である。胃内視鏡は好ましい実施形態として述べられるが、胃内視鏡の特徴がどのような内視鏡にも同様に適用可能であって、胃内視鏡に限定されるべきではないことが当業者には明らかであろう。したがって、本発明は、胃内視鏡に限定されない。添付の特許請求の範囲は本発明の範囲を画定する。
【００２９】
図１および１０は胃内視鏡システム１０（図１）を示し、システムはその１つ以上が好ましくは使い捨てである、１つ以上のカテーテル２０（図１）、好ましくは再利用可能な壁取付けユニット６０、および、好ましくは再利用可能な制御ボックス９０（図１０）の３つの主要な構成要素に分割されうる。
【００３０】
図２はカテーテル２０のより詳細な図を示す。好ましくは、カテーテル２０は、患者の上部消化管に通すことができるように十分に柔軟かつ硬質な材料から構成される。例えば、カテーテル２０は生体適合性のプラスチック製でもよい。図３に示されるように、カテーテル２０は下層の編組コイル２２および可撓性を有するシース被覆２４を含みうる。カテーテル２０は１つ以上のルーメン２６、２８、３０を含み得、壁取付けユニット６０とカテーテル２０のカメラモジュール３２との間で通信・電気信号を伝送するために、複数の電気ワイヤが１つ以上のルーメン２６を通って延びうる。加えて、ルーメンの１つ２８はハンドル６２（図１）からカテーテル２０の遠位端３４へ空気を運搬しうる。カメラモジュール３２およびハンドル６２は以下に詳述される。好ましい実施形態では、カメラモジュール３２およびハンドル６２の一方または両方は、カテーテル２０の他の部分より大きい直径を有しうる。例えば、カテーテル２０の他の部分の直径は、カメラモジュール３２および／またはハンドル６２の直径の９０％、８０％、７０％、６０％、５０％、４０％または３０％でもよい。空気ルーメン２８はＰＴＦＥのようなプラスチック製またはシリコーンのようなゴム製でもよい。近位端３６において、カテーテル２０は、ハンドル６２の遠位先端６６上の相補的（ｃｏｍｐｌｉｍｅｎｔａｒｙ）コネクタ６４に取り外し可能に接続されうる、好ましくは硬質プラスチック製のコネクタ３８を有する。各コネクタ３８および６４は電気・通信信号を中継するため、複数の金属接点（図示せず）を含みうる。カテーテル２０は空気を輸送するため、流体コネクタ（図示せず）を含みうる。
【００３１】
図４〜６に示されるように、カメラモジュール３２は、プリント基板（ＰＣＢ）４０、カメラモジュール３２に照明を与える発光ダイオード（ＬＥＤ）４２、ＬＥＤ４２によって発生する光の伝達のためのライトパイプ４４、ベゼル４６、レンズアセンブリ４８、撮像素子５０およびカメラハウジング５２を含みうる。この好ましい実施形態では、カメラモジュール３２はカテーテル２０のルーメン３０を通るワイヤを通じて壁取付けユニット６０と通信する。これらのワイヤはカメラモジュール３２に電力も供給する。
【００３２】
ライトパイプ４４（好ましくは透光性）、ベゼル４６およびカメラハウジング５２は、好ましくは、ポリプロピレンのような生体適合性プラスチックから作製される。ライトパイプ４４、ベゼル４６およびカメラハウジング５２を結合する方法は、例えば、スナップフィット、接着およびねじ締め具を含む。図５に示されるように、レンズアセンブリ４８および撮像素子５０は結合され、次に、ＰＣＢ４０の遠位端に対して配置される。ＬＥＤは接着によってＰＣＢに固定される。好ましくは、撮像素子５０は感光性半導体素子への入射光を電気信号に変換する電子デバイスである。センサ５０からの信号はデジタル化され、センサ５０への入射画像を再現するために用いられる。一般的に用いられる２つのタイプの撮像素子は、電荷結合素子（ＣＣＤ）および相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）カメラチップである。
【００３３】
内部構成要素が結合された後、外部構成要素は互いに固定され、カメラモジュール３２を密閉式に形成する。好ましくは、そのシールは水密性であり、そのため、医療処置に由来する水分がカメラモジュール３２に進入しない。該シールは超音波溶接または接着によって形成されうる。カメラモジュール３２は送気ルーメン２８から空洞への空気の通過を可能にするため、穴５４（図６）も含みうる。カメラモジュール３２をカテーテル２０に固定する方法は熱収縮および接着を含む。
【００３４】
図１、７および８に示されるように、好ましくは、壁取付けユニット６０は、カテーテル２０に接続されうるハンドル６２、ＬＣＤ画面６８、送気用のポンプ７０ならびにＰＣＢ、カテーテルホルダ７３およびバックパネル７４を有するインターフェース・モジュール７２を含む。
【００３５】
ポンプ７０はハンドル６２およびカテーテル２０の遠位端３４を通じて空気を送りうる。図７に示されるように、空気ポンプ７０およびインターフェース・モジュール７２は、ポンプ／インターフェース・ハウジング７６の内側に配置され、バックパネル７４に取り付けられる。空気ポンプ７０およびインターフェース・モジュール７２は、締め具または接着によってバックパネル７４に取り付けられうる。カテーテル２０がハンドル６２から取り外されるときにカテーテル２０を保持するために用いられるカテーテルホルダ７３も、バックパネル７４に取り付けられうる。
【００３６】
好ましい実施形態では、オペレータが画面６８上のソフトウェア制御ボタンに触れることによって胃内視鏡システム１０を制御するように、ＬＣＤ画面６８はタッチ・センシティブ・ディスプレイである。タッチスクリーンＬＣＤを用いて、オペレータは輝度および他の設定を変えることができ、タッチスクリーン上のボタンを押すことによって静止画像を得ることができる。このようにして、オペレータは効率的かつ安価に胃内視鏡処置を行うことができる。図７に示されるように、ＬＣＤ画面６８はアーム機構７８を通じて取り付けられうる。あるいは、ＶＥＳＡ取付けのような市販のアーム機構が購入され、ＬＣＤ画面６８の背面およびバックパネル７４にボルト締めされてもよい。
【００３７】
例示的実施形態では、ハンドル６２は、流体チューブ８２および複数のワイヤを含む単一ケーブル８０を通じて近位端において空気ポンプ７０およびインターフェース・モジュール７２に接続される。ハンドル６２はプラスチックまたは金属から構成される成形品または機械加工品でもよい。図９に示されるように、好ましくは、ハンドル６２は人間工学的に設計され、オペレータが溝特徴８４を用いることによってカテーテルの遠位先端３４にトルクを伝達することを可能にする。前述のように、ハンドル６２は、カテーテル２０のコネクタ３８と結合する、ハンドル６２の遠位先端６６における電気／流体コネクタ６４を含む。好ましい実施形態では、ハンドル６２のコネクタ６４は、電気・通信信号を送信する複数の電気接点と、ハンドル６２を通じてカテーテル２０の遠位先端３４へ空気を輸送する１つの流体チャネルとを含む。
【００３８】
制御ボックス９０は、カメラモジュール３２によって捕捉されるビデオ画像を処理し、かつ捕捉されたビデオ画像を表示するためにビデオ信号をＬＣＤ画面６８に出力するための電気回路およびコンピュータ・ハードウェアを含む。図１０に示されるように、制御ボックス９０は、制御ボタン９６を備えたフロントパネル９４を有するシャーシ９２を含みうる。好ましい実施形態では、制御ボックス９０は、情報を表示するためのデジタル画面９８と、壁取付けユニット６０および追加モニタ／ＬＣＤ（図示せず）と同期するための種々のコネクタ１００とを含む。好ましい実施形態における制御ボックス９０は、壁取付けユニット６０のインターフェース・モジュール７２とインターフェースで連結するビデオ・キャプチャ・ボードと共にコンピュータ・ハードウェアを含む。好ましい実施形態では、壁取付けユニット６０に接続するために、電力およびビデオを含む複合ケーブルがあり、一方、第二のケーブルはシリアルプロトコルを通じて壁取付けユニット６０との通信を可能にする。
【００３９】
壁取付けユニット６０のインターフェース・モジュール７２がカメラモジュール３２から信号を受け取った後、その信号は増幅され、処理のために制御ボックス９０に中継される。画質を向上させ、静止画像を抽出し、ビデオ形式を他の出力形式に変換するため、制御ボックス９０のビデオ・キャプチャ・カードはビデオ信号を処理する。ビデオ画像が処理されると、ビデオ画像は表示のために制御ボックスのグラフィックスカードを介して壁取付けユニット６０のＬＣＤ画面６８に送信される。様々な撮像素子出力形式およびビデオ信号処理集積回路が家電業界において十分に説明・理解されているため、このプロセスは更に詳細には説明されない。
【００４０】
上記処置が完了した後、ビデオまたは静止画像は、メモリカードを取り外し、またはシリアルインターフェースを介して画像を転送することにより、制御ボックス９０からパーソナル・コンピュータ（図示せず）に転送されうる。特定の医療施設における電子カルテ（ＥＭＲ）の存在により、処置による静止画像およびビデオ画像は患者のＥＭＲファイルに記録されうる。制御ボックス９０の画像処理能力は、患者のＥＭＲに保管するために画像・ビデオデータを互換性のある形式、例えば、．ｊｐｇ、ｍｐｇまたは他の形式に変換することができる。加えて、各処置の対応する画像に一意識別子を割り当てることにより、データは一定期間、制御ボックス９０に保持されうる。ビデオおよび静止画像は遠隔医療応用にも用いられうる。データがコンピュータにアップロードされた後、データはパーソナル・コンピュータを有する者であれば誰にでも電子的に送信されうる。したがって、一般開業医のような非専門医が処置を行い、次に、分析のためにビデオまたは静止画像を専門医に送信することが可能であろう。
【００４１】
好ましくは、制御ボックス９０はバレット食道の検出に役立つアルゴリズムを含む。バレット食道は幽門括約筋近傍の食道上皮組織の化生である。食道の平滑で独特な裏層が胃の上皮層の構造を模倣し始める。化生の程度は胃組織を模倣し始めた幽門括約筋の上方部分の高さによって測定され、その部分の高さは診断の基準でもある。バレット食道の同定を容易にするため、ソフトウェア・インターフェースはＬＣＤ画面６８上に胃起源の上皮細胞がある領域を強調することができる。ＬＣＤ画面６８を通してオペレータ・インターフェースを用いることにより、プログラムはオペレータがベースレベルを設定することを可能にする。最初に、オペレータは明らかに食道起源である組織領域を識別しうる。次に、オペレータは、明らかに胃上皮組織を有する領域における幽門括約筋近傍に第二のベースポイントを設定しうる。これらの２つのベースラインに鑑み、医師が食道を可視化しながら、次に、ソフトウェアは胃起源の上皮細胞により類似している可能性がある、つまり、バレット病の可能性がある領域をリアルタイムにＬＣＤ画面６８上に強調することができる。アルゴリズムは種々の特性、例えば、色合いおよび他の色パラメータについて画像を解析することにより、胃起源の上皮細胞を識別し、化生の程度を測定することができる。
【００４２】
アルゴリズムの更なる特徴は化生の長さまたは量を測定する能力である。この課題を達成するため、アルゴリズムは光学コンピュータマウスと同様にカメラ追跡距離を確認することができる。この課題を達成するため、アルゴリズムは各画像における特徴点または対応する領域が以前の画像に対して移動した距離を解析する。所与の点または特徴が移動する距離は画像の画素数により示される。次に、計算を行うことができるように、各画素は距離を単位にして実際の測定に標準化される。該システムは、化生が正常な食道組織になる上部・下部境界を探索することにより、最初に、化生の領域を識別し、次に、所与の化生セグメントの長さを測定することによって化生の長さを自動的に見出すことができる。参照により本明細書に組み入れられる米国特許出願第１２／１０１，０５０号は同様の手法を述べている。
【００４３】
概して、オペレータは、例えば、ボタンを押し、制御ボックスに１つ以上の因子、例えば、組織の色に基づいて較正するように指示することにより、食道の領域においてベースライン・レベルを設定しうる。次に、制御ボックスは較正組織と異なる領域を強調することができる。
【００４４】
あるいは、ソフトウェアは食道の開口管腔を同定するために特徴認識アルゴリズムを用いる。次に、この開口が平均集団サイズ分布と相関しうるため、この開口はサイズの基準尺度として用いられる。次に、画像において視認可能な化生の長さが、開口管腔に対する化生のサイズに基づいて計算される。
【００４５】
好ましい実施形態では、壁取付けユニットおよび制御ボックスの一方または両方が携帯型でもよい。例えば、壁取付けユニットおよび制御ボックスの一方または両方は、一方または両方が運搬用のカートに配置されるように設計されうる。
【００４６】
本発明の一代替実施形態では、カメラモジュール３２は無線で壁取付けユニット６０と通信する。カメラモジュール３２および壁取付けユニット６０における電気回路は共に無線トランシーバを含みうる。カメラモジュール３２は内蔵電池で作動し、単にカメラモジュール３２のスイッチを入れるだけで作動されうる。そのような実施形態におけるカテーテル２０は、カメラモジュール３２とハンドル６２との間で信号および電力を伝達するための電気ワイヤを含む必要がない。加えて、カテーテル２０の近位端におけるコネクタ３８およびハンドル６２の遠位先端におけるコネクタ６４は、金属接点を有する必要がない。参照により本明細書に組み入れられる米国特許出願第１１／６０９，８３８号は無線カメラモジュールについて述べている。
【００４７】
別の代替実施形態では、胃内視鏡の遠位先端は可動式である。しかし、最も好ましい実施形態は、本明細書で述べられる可撓性材料製であって、ステアリングおよびルーメン（ワーキングチャネル）を有さない胃内視鏡／食道鏡である。遠位先端を可動式にするため、カテーテルの遠位先端の所定の長さが比較的より柔軟にされ、図３に示されるように、カテーテル２０の遠位先端３４における周囲位置にステアリングワイヤ１０２が取り付けられる。これらのワイヤ１０２はカテーテル２０の長さに沿ってＢｏｗｄｅｎ型ケーブルに取り囲まれる。Ｂｏｗｄｅｎ型ケーブルは上部を覆っている可撓性を有する中空チューブに収容される、自由に動くことができるワイヤを含むケーブルである。これらのケーブルは引張力を伝達するために用いられ、自転車およびオートバイのブレーキに一般的に用いられる。ボーデンケーブルに含まれるステアリングワイヤは、ハンドル６２におけるコントロールに取り付けられる。コントロールを用いてステアリングワイヤは引っ張られ得、次に、遠位端は所与の方向に屈曲する。Ｂｏｗｄｅｎ型ケーブルに収容された複数のそのようなワイヤ１０２は、遠位端を異なる方向に屈曲させるために用いられる。この実施形態は、オペレータがカテーテル２０を操作して上部消化（ＧＩ）管を撮像することを可能にする。別の実施形態では、ステアリングのためのコントロールは電子式である。ステアリングはボタンによって制御されるモータによって作動される。
【００４８】
更に別の代替実施形態では、胃内視鏡システム１０（図１）は様々なタイプのカテーテルまたはカメラモジュールを含む。これらのカテーテルは長さまたは剛性が異なりうる。患者の解剖学的構造が多様であるため、この実施形態は特定の患者に対する処置のオーダーメイドを可能にする。異なるタイプのカテーテルは異なる身体部分を撮像するためにも用いられうる。例えば、患者の耳を検査するために設計された使い捨てカメラモジュールと、患者の鼻腔を検査するために設計された使い捨てカメラモジュールとは、同じ壁取付けハンドルに接続されうる。これらの追加の撮像デバイスは、撮像素子のサイズおよび分解能、光学特性、機械的形状および形態の点で異なりうるが、すべてが電力および制御ボックスとの通信のための同じ標準的な電気インターフェース・コネクタを用いうる。
【００４９】
一層更に別の実施形態では、カテーテルは生検または他の軽処置を行うために器具の挿入を可能にする付属ルーメンを含む。付属ルーメンは空気または水を体腔に通すためにも用いられうる。共にハンドルに適合しうるため、付属ルーメンを有するカテーテルは通常のカテーテルと互換的に用いられうる。図３に示されるように、この実施形態は複数のチューブをより大きいカテーテル内に収容することによって形成される。これらのルーメンの１つは器具を挿入するために十分に大きい。より大きいカテーテルはカテーテル全体に柔軟性を付与するため、下層の編組コイルを備えた外側シースを有する。
【００５０】
更なる実施形態では、カテーテルはシリコンのような可撓性を有するプラスチックから構成される。ガイドワイヤまたは探り針のような外部デバイスが、患者の上部消化（ＧＩ）管系を通ってカテーテルを追跡するために用いられる。別の実施形態では、カテーテルの遠位先端は予め形成された形態を保持する。ナビゲーション時に先端を真っすぐにするために外部探り針およびガイドワイヤが用いられうる。
【００５１】
一層更なる実施形態では、カテーテルはハンドルと別個の部分ではない。そのような実施形態は各処置後に滅菌を必要とし、または単回使用に限定される。別の実施形態では、カメラモジュールのみが交換式であり、一方、ハンドルおよびカテーテルは再利用可能である。別の実施形態では、カテーテルは交換式であり、一方、ハンドルおよびカメラモジュールは再利用可能である。
【００５２】
一層更なる実施形態では、ハンドルは多くの形状および形態にて設計されうる。ハンドルは撮像される身体部分によっても形状が異なりうる。
【００５３】
別の実施形態では、カテーテルは画像をハンドルに転送するために光ファイバおよび非デジタルカメラモジュールを用いる。光ファイバはカテーテルのルーメンに配置されうる。ケーブルの柔軟性を確保するために複数の光ファイバケーブルがルーメンに束として固定されうる。カテーテルの遠位端におけるカメラモジュールは、画像を捕捉し、光信号を光ファイバケーブル内で跳ね返らせることによって画像を送信する。制御ボックスは光信号を受け取り、ＬＣＤ画面または他の出力に表示するために光信号をデジタル化する。
【００５４】
更に別の実施形態では、カテーテルの遠位端におけるカメラモジュールは、デジタルズームおよびデジタル画像安定化のような特徴を組み込まれる。デジタルズームおよび画像安定化は、壁取付けユニットのインターフェースボードにおける画像処理ＩＣに組み込まれうる特徴である。デジタルズームは多くの画素から成る画像を電子的に拡大する。デジタル画像安定化は画像画素のシフトについてビデオの各フレームを解析し、次に、これらの動きを補正する。
【００５５】
別の実施形態では、制御ボックスの電気回路、例えば、ビデオ・キャプチャ・カード、ビデオ・グラフィックス・カード、コンピュータ・ハードウェア、例えば、ＣＰＵ、ハードドライブ、ＲＡＭ、シリアルインターフェースおよび電力供給は壁取付けユニットに組み込まれる。すべてのコントロールも壁取付けユニットにあり、またはＬＣＤ画面上のタッチ・スクリーン・インターフェースを通じてアクセス可能である。
【００５６】
別の実施形態では、制御ボックスまたは壁取付けユニットはプリンタに接続されうる。そのようなセットアップでは、オペレータはカメラモジュールによって撮影された画像を印刷することができる。加えて、制御ボックスまたは壁取付けユニットはインターネット・アクセスを可能にするため、イーサネットカードでも構成されうる。そのような実施形態は遠隔医療において、あるいは画像およびビデオをＥＭＲに組み込むために用いられうる。
【図１】
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【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【手続補正書】
【提出日】平成22年3月26日(2010.3.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可撓性を有するカテーテルと、
前記可撓性を有するカテーテルの遠位部に取り付けられたカメラモジュールと
前記カメラモジュールによって捕捉されるビデオ画像を処理し、ビデオ信号を画面に出力してビデオ画像を表示する制御ボックスと
を備える内視鏡システム。
【請求項２】
前記カメラモジュールが前記可撓性を有するカテーテルから取り外し可能である、請求項１に記載の内視鏡システム。
【請求項３】
前記カメラモジュールが再利用可能であり、前記可撓性を有するカテーテルが使い捨てである、請求項１または２に記載の内視鏡システム。
【請求項４】
ＬＣＤ画面を含む壁取付けユニットを更に含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載の内視鏡システム。
【請求項５】
前記壁取付けユニットが、前記カテーテルに取り外し可能に接続可能なハンドルを含む、請求項４に記載の内視鏡システム。
【請求項６】
前記壁取付けユニットが、バックパネル、インターフェース・モジュール、前記ハンドルに空気を送る空気ポンプを更に含む、請求項４または５に記載の内視鏡システム。
【請求項７】
前記ＬＣＤ画面がタッチ・センシティブ・ディスプレイである、請求項４〜６のいずれか一項に記載の内視鏡システム。
【請求項８】
複数のカテーテルを更に含む、請求項１〜７のいずれか一項に記載の内視鏡システム。
【請求項９】
前記カテーテルの長さが均等ではない、請求項８に記載の内視鏡システム。
【請求項１０】
前記カテーテルの剛性が均等ではない、請求項８または９に記載の内視鏡システム。
【請求項１１】
各カテーテルがカメラモジュールに取り付けられる、請求項８〜１０のいずれか一項に記載の内視鏡システム。
【請求項１２】
前記カメラモジュールの１つが、患者の耳を検査するために設計された使い捨てカメラモジュールであり、前記カメラモジュールのもう１つが、患者の鼻腔を検査するために設計された使い捨てカメラモジュールである、請求項１１に記載の内視鏡システム。
【請求項１３】
前記カメラモジュールの各々が、撮像素子を有し、前記撮像素子のサイズが均等ではない、請求項１１または１２に記載の内視鏡システム。
【請求項１４】
各カテーテルが近位端および遠位端を有し、前記近位端にコネクタを有する、請求項８〜１３のいずれか一項に記載の内視鏡システム。
【請求項１５】
前記コネクタが、電気・通信信号を中継するための電気接点を有する、請求項１４に記載の内視鏡システム。
【請求項１６】
少なくとも１つのカメラモジュールが、ＬＥＤと、前記ＬＥＤによって発生する光を伝えるためのライトパイプとを含む、請求項１〜１５のいずれか一項に記載の内視鏡システム。
【請求項１７】
少なくとも１つのカテーテルがルーメンを有さず、かつ可動式ではない、請求項１〜１６のいずれか一項に記載の内視鏡システム。
【請求項１８】
少なくとも１つのカメラモジュールが、前記少なくとも１つのカメラモジュールが取り付けられるカテーテルの遠位部の直径より大きい直径を有する、請求項１〜１７のいずれか一項に記載の内視鏡システム。
【請求項１９】
前記カテーテルの直径が前記遠位部の直径の９０％、８０％、７０％、６０％、５０％、４０％または３０％である、請求項１８に記載のカテーテル。
【請求項２０】
少なくとも１つのカテーテルが単回使用カテーテルである、請求項１〜１９のいずれか一項に記載の内視鏡システム。
【国際調査報告】
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