(57)【要約】【課題】  素早い処置を施すことができるカプセル内視鏡システムを提供する。【解決手段】  カプセル内視鏡システム２の受信装置１２は、カプセル内視鏡１１が体腔内で滞留しているか否かを検知する滞留検知回路５７と、滞留検知回路５７で滞留が検知された際に、その旨を警告する警告ランプ２４とを備える。滞留検知回路５７は、現フレームと前フレームの画像データを比較して、被観察部位の時間的な動きの変化量を求める第１比較器６３と、求めた変化量と予め設定された第１の閾値を比較する第２比較器６４と、変化量が第１の閾値以下である時間を計測するタイマー６５とからなり、タイマー６５による計測時間が予め設定された第２の閾値以上となったときに、滞留と判断する。【選択図】        図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
体腔内に嚥下され、体腔内の被観察部位を撮像して得られた画像データを体腔外に無線送信するカプセル内視鏡と、前記画像データを無線受信する受信装置とからなるカプセル内視鏡システムにおいて、
前記カプセル内視鏡が前記体腔内で滞留しているか否かを検知する滞留検知手段と、
前記滞留検知手段で滞留が検知された際に、その旨を警告する警告手段とを備えたことを特徴とするカプセル内視鏡システム。
【請求項２】
前記滞留検知手段は、現フレームと前フレームの画像データを比較して、前記被観察部位の時間的な動きの変化量を求める第１比較器と、
求めた変化量と予め設定された第１の閾値を比較する第２比較器と、
前記変化量が前記第１の閾値以下である時間を計測するタイマーとからなり、前記タイマーによる計測時間が予め設定された第２の閾値以上となったときに、滞留と判断することを特徴とする請求項１に記載のカプセル内視鏡システム。
【請求項３】
前記第１比較器で扱う画像データの領域を設定変更する第１設定変更手段を備えたことを特徴とする請求項２に記載のカプセル内視鏡システム。
【請求項４】
前記第１の閾値を設定変更する第２設定変更手段を備えたことを特徴とする請求項２または３に記載のカプセル内視鏡システム。
【請求項５】
前記第２の閾値を設定変更する第３設定変更手段を備えたことを特徴とする請求項２ないし４のいずれかに記載のカプセル内視鏡システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、体腔内に嚥下され、体腔内の被観察部位を撮像するカプセル内視鏡と、被観察部位を表す画像データをカプセル内視鏡から無線受信する受信装置とからなるカプセル内視鏡システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
最近、撮像素子や照明光源などが超小型のカプセルに内蔵されたカプセル内視鏡（特許文献１および２参照）による医療診断が実用化されつつある。カプセル内視鏡を利用した医療診断では、まず、患者にカプセル内視鏡を嚥下させる。そして、照明光源で体腔内の被観察部位を照明しつつ、撮像素子で被観察部位を撮像し、これにより得られた画像データを体腔外の受信装置に無線送信する。カプセル内視鏡から無線送信された画像データは、受信装置に搭載されたフラッシュメモリなどの記憶媒体に記憶され、検査中または検査終了後に内視鏡画像としてモニタに表示される。
【０００３】
カプセル内視鏡を利用した医療診断の例としては、ダブルバルーン電子内視鏡（非特許文献１参照）による小腸検査が知られている。この検査では、第１段階としてカプセル内視鏡で小腸の病変部位を特定（スクリーニング）し、次段階としてダブルバルーン電子内視鏡で組織の採取や止血、ポリープの切除、狭窄部分の拡張などの治療を施す。
【特許文献１】特開２００２−３４５７４３号公報
【特許文献２】特開２００３−２６００２４号公報
【非特許文献１】”小腸の内視鏡検査が可能に  二重構造とバルーンが鍵  日本で開発、世界に普及”、「最新医療情報」、共同通信社、２００５年、インターネット〈URL: http://kk.kyodo.co.jp/iryo/news/0705baloon.html〉
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ダブルバルーン電子内視鏡による小腸検査では、検査前にＸ線造影を行って予め小腸の狭窄の有無を確認したうえで、カプセル内視鏡を使用するようにしている。しかしながら、Ｘ線造影で発見されなかった狭窄や憩室によって、カプセル内視鏡が小腸内に滞留してしまうという事例が数例報告されている。この場合、直ちに滞留に気が付けば、ダブルバルーン電子内視鏡でカプセル内視鏡を回収したり、狭窄部を広げてカプセル内視鏡を先に進めたりなどの処置を施すことができるが、患者が腹痛を訴えてからでは上記のような処置を施すことができず、開腹手術を行ってカプセル内視鏡を取り出すしか対処法がなかった。
【０００５】
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、素早い処置を施すことができるカプセル内視鏡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に、本発明は、体腔内に嚥下され、体腔内の被観察部位を撮像して得られた画像データを体腔外に無線送信するカプセル内視鏡と、前記画像データを無線受信する受信装置とからなるカプセル内視鏡システムにおいて、前記カプセル内視鏡が前記体腔内で滞留しているか否かを検知する滞留検知手段と、前記滞留検知手段で滞留が検知された際に、その旨を警告する警告手段とを備えたことを特徴とする。
【０００７】
なお、前記滞留検知手段は、現フレームと前フレームの画像データを比較して、前記被観察部位の時間的な動きの変化量を求める第１比較器と、求めた変化量と予め設定された第１の閾値を比較する第２比較器と、前記変化量が前記第１の閾値以下である時間を計測するタイマーとからなり、前記タイマーによる計測時間が予め設定された第２の閾値以上となったときに、滞留と判断することが好ましい。
【０００８】
前記第１比較器で扱う画像データの領域を設定変更する第１設定変更手段を備えることが好ましい。
【０００９】
前記第１の閾値を設定変更する第２設定変更手段を備えることが好ましい。
【００１０】
前記第２の閾値を設定変更する第３設定変更手段を備えることが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のカプセル内視鏡システムによれば、カプセル内視鏡が体腔内で滞留しているか否かを検知する滞留検知手段と、滞留検知手段で滞留が検知された際に、その旨を警告する警告手段とを備えたので、警告によって素早い処置を施すことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１において、カプセル内視鏡システム２は、患者１０の口部から体腔内に嚥下されるカプセル内視鏡１１と、患者１０がベルトなどに取り付けて携帯する受信装置１２とから構成される。カプセル内視鏡１１は、詳しくは後述するように、体腔内管路を通過する際に体腔内管路内壁面を撮像し、これにより得られた画像データを無線送信する。受信装置１２は、患者１０が身に付けたシールドシャツ１３内に装着されたアンテナユニット１４の複数のアンテナ１５を介して、カプセル内視鏡１１から送信された画像データを受信し、これを記憶媒体５６（図５参照）に記憶する。
【００１３】
図２において、受信装置１２は、パーソナルコンピュータ（以下、ＰＣと略記する。）２０とＵＳＢケーブルなどで接続され、ＰＣ２０とのデータの遣り取りが可能となっている。ＰＣ２０は、カプセル内視鏡１１による検査中、または検査終了後に、受信装置１２の記憶媒体５６に記憶された画像データを取り込んで、画像データから内視鏡画像を生成し、これをモニタ２１に表示する。
【００１４】
受信装置１２の前面には、各種設定画面を表示する液晶表示器（以下、ＬＣＤと略記する。）２２、および、後述する第１、第２の閾値や、第１比較器６３（図６参照）で扱う画像データの領域Ａ〜Ｃ（図７参照）を設定変更する際に操作される操作ボタン２３が設けられている。また、受信装置１２の上面には、カプセル内視鏡１１が体腔内で滞留した際に点灯して、その旨を患者１０に警告する警告ランプ２４が設けられている。
【００１５】
図３において、カプセル内視鏡１１は、透明な前カバー３０と、この前カバー３０に嵌合して水密な空間を形成する後カバー３１とからなる。両カバー３０、３１は、その先端または後端が略半球形状となった筒状に形成されている。
【００１６】
両カバー３０、３１が作る空間内には、体腔外の被観察部位の像光を取り込むための対物光学系３２、被観察部位の像光を撮像するＣＣＤやＣＭＯＳなどの撮像素子３３、被観察部位に光を照射する白色ＬＥＤなどの照明光源３４、送信回路４５や電力供給回路４７（ともに図４参照）が実装された各種電気回路基板３５、およびボタン型の電池３６などが収容されている。各種電気回路基板３５の側部には、アンテナ３７が配され、送信回路４５に接続されている（図４参照）。
【００１７】
図４において、カプセル内視鏡１１は、ＣＰＵ４０により全体の動作を統括的に制御される。ＣＰＵ４０には、カプセル内視鏡１１の動作を制御するための各種プログラムやデータが記憶されたＲＯＭ４１が接続されている。ＣＰＵ４０は、ＲＯＭ４１から必要なプログラムやデータを読み出し、カプセル内視鏡１１の動作制御を行う。
【００１８】
撮像素子３３は、ＣＰＵ４０に接続されたドライバ４２の制御の下に、例えば２フレーム／秒のフレームレートで、対物光学系３２から入射した体腔内の被観察部位の像光を撮像面に結像させ、各画素からこれに応じた撮像信号を出力する。ＡＦＥ４３は、ドライバ４２の制御の下に、撮像素子３３から入力された撮像信号に対して、相関二重サンプリング、増幅、およびＡ／Ｄ変換を施して、撮像信号をデジタルの画像データ（例えば１０ビット）に変換する。
【００１９】
変調回路４４は、ＡＦＥ４３から出力されたデジタルの画像データにデジタル直交変調を施し、ＲＦ信号を生成する。送信回路４５は、アンテナ３７を介して、変調回路４４で生成されたＲＦ信号を電波４６として受信装置１２に送信する。
【００２０】
電池３６の電力は、ＣＰＵ４０により制御される電力供給回路４７から、カプセル内視鏡１１の各部に供給される。なお、符号４８は、ＣＰＵ４０の制御の下に、照明光源３４をオン／オフ駆動させるためのドライバである。
【００２１】
図５において、受信装置１２は、ＣＰＵ５０により全体の動作を統括的に制御される。ＣＰＵ５０には、受信装置１２の動作を制御するための各種プログラムやデータが記憶されたＲＯＭ５１が接続されている。ＣＰＵ５０は、このＲＯＭ５１から必要なプログラムやデータを読み出し、受信装置１２の動作制御を行う。また、ＣＰＵ５０は、操作ボタン２３からの操作入力信号に応じて、受信装置１２の各部を動作させる。
【００２２】
受信回路５２は、アンテナ１５で受信された電波４６、すなわちＲＦ信号を増幅する。復調回路５３は、電波４６で表されるＲＦ信号に対して、例えば、デジタル直交検波を施して、ＲＦ信号をカプセル内視鏡１１で変調される前の画像データに復調する。
【００２３】
同期分離回路５４は、ＣＰＵ５０の制御の下に、復調回路５３で復調された画像データから、振幅分離によって同期信号を分離し、 続いて周波数分離により水平同期信号と垂直同期信号とを分離する。
【００２４】
ＤＳＰ５５は、復調回路５３で復調された画像データに対して、γ変換やＹＣ変換などの各種信号処理を施し、輝度信号と色差信号とからなる画像データを記憶媒体５６および滞留検知回路５７に出力する。記憶媒体５６は、例えば記憶容量が１ＧＢ程度のフラッシュメモリからなり、ＤＳＰ５５から出力された画像データを記憶する。
【００２５】
図６において、滞留検知回路５７は、遅延器群６０、積算器６１、除算器６２、第１比較器６３、第２比較器６４、およびタイマー６５を備えている。滞留検知回路５７は、ＤＳＰ５５から出力される画像データのうち、操作ボタン２３の操作により設定される領域Ａ〜Ｃを表す画像データを元に、カプセル内視鏡が体腔内で滞留しているか否かを検知する。
【００２６】
ここで、領域Ａ〜Ｃは、図７に示すように、それぞれ、Ａが画像全体、Ｂが画像の中心部とその周辺部、Ｃが画像の中心部となっている。これらの領域Ａ〜Ｃは、被観察部位が小腸である場合には蠕動運動による画像の変化を第１比較器６３で拾わないように領域Ｃに設定するなど、被観察部位に応じて適宜設定変更される。
【００２７】
図６に戻って、遅延器群６０は、ｎ個の遅延器ＤＬ１〜ＤＬｎから構成される。ＤＬ１〜ＤＬｎは、入力された画像データを１フレーム分の時間ストックし、後段の遅延器および積算器６１（ＤＬｎの場合は積算器６１のみ）に出力する。つまり、ＤＬｉ（ｉ＝１〜ｎ）の出力は、現フレームのｉフレーム前の画像データとなっている。なお、検査開始直後など、サンプリングする画像データの数がｎに満たない場合は、予め用意されたダミーの画像データを用いるか、画像データがｎ個ストックされるまで検知を行わないようにする。
【００２８】
積算器６１は、ＤＬ１〜ＤＬｎから出力された、現フレームの１〜ｎフレーム前の画像データを積算する。除算器６２は、積算器６１で積算した画像データを１／ｎして、ｎフレーム分の画像データの平均値を求める。なお、ｎ＝１の場合は、除算器６２は不要となる。
【００２９】
第１比較器６３は、除算器６２から出力されたｎフレーム分の画像データの平均値と、現フレームの画像データとの差分をとり、被観察部位の時間的な動きの変化量を求める。第２比較器６４は、第１比較器６３で求めた変化量と、操作ボタン２３の操作により設定された第１の閾値とを比較する。第２比較器６４は、例えば、変化量が第１の閾値以下であった場合、つまり画像にあまり動きが見られない場合は「１」を、変化量が第１の閾値以上であった場合、つまり画像にある程度動きがある場合は「０」をタイマー６５に送信する。
【００３０】
タイマー６５は、第２比較器６４からの信号が「１」である時間、すなわち、変化量が第１の閾値以下である時間を計測する。タイマー６５は、計測時間が操作ボタン２３の操作により設定された第２の閾値以上となったときに、カプセル内視鏡１１が体腔内に滞留していると判断し、その旨を表す信号をＣＰＵ４０に送信する。ＣＰＵ４０は、タイマー６５からの信号を受けて、警告ランプ２４を点灯させる。なお、第２比較器６４から「０」の信号が送信されたときには、タイマー６５で計測した時間はクリアされる。
【００３１】
図５に戻って、ドライバ５８は、ＬＣＤ２２の表示制御を行う。なお、図示はしていないが、受信装置１２には、ＵＳＢケーブルなどが接続されるコネクタが配されており、このコネクタを経由したＰＣ２０とのデータの遣り取りを媒介する通信Ｉ／Ｆが設けられている。
【００３２】
上記のように構成されたカプセル内視鏡システム２で検査を行う際には、まず、患者１０にカプセル内視鏡１１を嚥下させ、照明光源３４で体腔内の被観察部位を照明しつつ、撮像素子３３で被観察部位を撮像する。
【００３３】
このとき、対物光学系３２から入射した体腔内の被観察部位の像光は、撮像素子３３の撮像面に結像され、撮像素子３３から撮像信号が出力される。撮像素子３３から出力された撮像信号は、ＡＦＥ４３で相関二重サンプリング、増幅、およびＡ／Ｄ変換が施され、デジタルの画像データに変換される。
【００３４】
ＡＦＥ４３から出力されたデジタルの画像データは、変調回路４４でデジタル直交変調が施され、これによりＲＦ信号が生成される。生成されたＲＦ信号は、送信回路４５で増幅され、アンテナ３７から電波４６として送信される。
【００３５】
一方、受信装置１２では、カプセル内視鏡１１のアンテナ３７から送信された電波４６がアンテナ１５で受信されると、この電波４６、すなわちＲＦ信号が受信回路５２で増幅される。受信回路５２で増幅されたＲＦ信号は、復調回路５３でデジタル直交検波が施され、カプセル内視鏡１１で変調される前の画像データが復調される。
【００３６】
復調回路５３で復調された画像データは、ＣＰＵ５０の制御の下に、同期分離回路５４で同期分離が施され、ＤＳＰ５５で各種信号処理が施された後、記憶媒体５６および滞留検知回路５７に出力される。
【００３７】
記憶媒体５６に記憶された画像データは、検査中または検査終了後、ＵＳＢケーブルなどで接続されたＰＣ２０に取り込まれ、モニタ２１に内視鏡画像として表示される。
【００３８】
滞留検知回路５７では、ＤＳＰ５５から出力される画像データのうち、操作ボタン２３の操作により設定される領域Ａ〜Ｃを表す画像データが遅延器群６０に入力される。遅延器群６０では、各遅延器ＤＬ１〜ＤＬｎで、入力された画像データが１フレーム分の時間ストックされ、後段の遅延器および積算器６１に出力される。
【００３９】
ＤＬ１〜ＤＬｎから出力された、現フレームの１〜ｎフレーム前の画像データは、積算器６１で積算された後、除算器６２にて１／ｎされ、ｎフレーム分の画像データの平均値が求められる。
【００４０】
第１比較器６３では、除算器６２から出力されたｎフレーム分の画像データの平均値と、現フレームの画像データとの差分が計算され、被観察部位の時間的な動きの変化量が求められる。第２比較器６４では、第１比較器６３で求められた変化量と、操作ボタン２３の操作により設定された第１の閾値とが比較され、この比較結果を表す信号がタイマー６５に送信される。
【００４１】
タイマー６５では、変化量が第１の閾値以下である時間が計測される。そして、タイマー６５による計測時間が操作ボタン２３の操作により設定された第２の閾値以上となったときに、カプセル内視鏡１１が体腔内に滞留していると判断され、その旨を表す信号がＣＰＵ４０に送信される。タイマー６５から計測時間が第２の閾値以上となったことを表す信号が送信されると、ＣＰＵ４０により警告ランプ２４が点灯され、これにより、カプセル内視鏡１１が体腔内に滞留していることが患者１０に報知される。
【００４２】
以上説明したように、カプセル内視鏡システム２は、カプセル内視鏡１１が体腔内で滞留しているか否かを滞留検知回路５７で検知し、滞留検知回路５７で滞留が検知された際に、警告ランプ２４を点灯させてその旨を警告するようにしたので、カプセル内視鏡が体腔内で滞留したときに、直ちに適切な処置を施すことができる。
【００４３】
特に、ダブルバルーン電子内視鏡による小腸検査にカプセル内視鏡１１を使用した場合は、滞留直後であれば、ダブルバルーン電子内視鏡でカプセル内視鏡１１を回収するか、もしくはカプセル内視鏡１１が滞留している部位の先にダブルバルーン電子内視鏡の先端を挿入し、残りの小腸検査を続行するかを選択することができる。これにより、高価なカプセル内視鏡１１を無駄にすることなく検査を行うことができるので、経済的に有意な効果を奏する。
【００４４】
上記実施形態では、現フレームと前フレームの画像データを比較することで、カプセル内視鏡１１の滞留を判断しているが、アンテナユニット１４を構成する複数のアンテナ１５のうち、電波４６を受信したアンテナがいずれであるかを検出し、この検出結果から体腔内のカプセル内視鏡１１の位置を特定することにより、カプセル内視鏡１１の滞留を判断してもよい。
【００４５】
また、領域Ａ〜Ｃの画像データの扱い方としては、例えば、操作ボタン２３の操作により、第１比較器６３で扱う画像データの領域のＣが設定された場合には、領域Ｃの画像データを重点的に扱い、領域Ｂ、Ａの画像データを補足的に扱うなどして、画像データの扱いを領域に応じて重み付けするようにしてもよい。
【００４６】
なお、カプセル内視鏡１１が体腔内に滞留していることを警告する手段としては、上記実施形態の警告ランプ２４に限らず、例えば、ビープ音やメッセージなどの音声、あるいはバイブレータによる振動などを用いてもよい。
【００４７】
また、患者１０に警告するだけでなく、例えば、カプセル内視鏡１１が体腔内に滞留していることを通知するメールを、検査を担当する監督医の所有する携帯電話機に送信するようにしてもよい。
【００４８】
上記実施形態では、ＭＳＫ変調などに代表されるデジタル変調方式で画像データを変調・復調する例を挙げて説明したが、他の変調方式、例えばＯＦＤＭなどを用いた場合についても、本発明は有効である。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】カプセル内視鏡システムの構成を示す概略図である。
【図２】受信装置をパーソナルコンピュータに接続した状態を示す説明図である。
【図３】カプセル内視鏡の内部構成を示す断面図である。
【図４】カプセル内視鏡の電気的構成を示すブロック図である。
【図５】受信装置の電気的構成を示すブロック図である。
【図６】滞留検知回路の構成を示すブロック図である。
【図７】第１比較器で扱う画像データの領域を示す説明図である。
【符号の説明】
【００５０】
２  カプセル内視鏡システム
１１  カプセル内視鏡
１２  受信装置
２３  操作ボタン
２４  警告ランプ
３３  撮像素子
４０  ＣＰＵ
５０  ＣＰＵ
５７  滞留検知回路
６３  第１比較器
６４  第２比較器
６５  タイマー
【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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