マーキング用カプセル及びカプセル内視鏡システム
【課題】内臓器官における検査画像の位置を容易に知ることができ、読影する者の負担を軽減することが可能な、マーキング用カプセル及びカプセル内視鏡システムを提供すること。
【解決手段】検査対象の内臓器官を通りこの内臓器官内を撮像して検査画像を得るカプセル内視鏡が通る前に、前記内臓器官内に通されるマーキング用カプセルであって、前記内臓器官の内部に可視のマーカーを付けるマーキング部と、このマーキング部を駆動する駆動部と、位置を示す位置信号を外部に送信する送信部と、前記マーキング部、前記駆動部及び前記送信部を内蔵するカプセル筐体と、を有するマーキング用カプセル。
【解決手段】検査対象の内臓器官を通りこの内臓器官内を撮像して検査画像を得るカプセル内視鏡が通る前に、前記内臓器官内に通されるマーキング用カプセルであって、前記内臓器官の内部に可視のマーカーを付けるマーキング部と、このマーキング部を駆動する駆動部と、位置を示す位置信号を外部に送信する送信部と、前記マーキング部、前記駆動部及び前記送信部を内蔵するカプセル筐体と、を有するマーキング用カプセル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、例えば消化管疾患のスクリーニング検査時に使用される、マーキング用カプセル及びカプセル内視鏡システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
2001年にイスラエルのギブン・イメージング社の小腸用カプセル内視鏡（特許文献１参照）が米国FDAの認可を受けて以来、欧米で普及して来たカプセル内視鏡は、近年日本でも国内のメーカーが厚生労働省の製造販売承認を取得するなどして、普及しつつある（特許文献２，３参照）。
【０００３】
これらのカプセル内視鏡は、主に、体腔内の画像を撮像するための撮像部（CCDカメラ等）と体腔内部を照明するための照明部（LED等）と撮影した画像情報を体外の受信装置に送るための送信部と、これらに電力を供給する電源部（酸化銀ボタン電池等）を備える。
【０００４】
カプセル内視鏡が被検者に口から投与されると、通常の食物と同じように各消化管の主に蠕動運動によって、食道から小腸あるいは大腸までを一秒間に数枚の撮影をしながら移動する。目的の小腸を撮影し終わるまでに8時間程度を要し、約10時間後に肛門から体外へ排出される。
【０００５】
これまで内視鏡による観察が困難であった小腸を観察するための手段としては、ダブルバルーン内視鏡（非特許文献１参照）がある。しかし、この種の内視鏡による検査には被検者への多少の負担があるので、まずはより負担の少ないカプセル内視鏡でスクリーニング検査を行うという流れができつつある。
【０００６】
また、カプセル内視鏡による内視鏡検査は、患者の負担が少ないという利点においては、これまで行われて来た上部消化管内視鏡検査や下部消化管内視鏡検査に勝るため、食道から大腸までのそれぞれの、あるいは全ての消化管を観察するためのカプセル内視鏡も研究、開発されつつある。
【０００７】
ところでカプセル内視鏡は、上記に示した通り被検者に経口投与されてから自然に排出されるまでの約8時間〜10時間の間に、数枚/秒の体腔内画像を撮影する。例えば1秒間に2枚の画像を8時間撮影したとすると、全画像枚数は5万7,600枚と膨大な数になり、読影者にはかなりの負担がかかる。更に普及が進み、例えば健診にも用いられるようになった場合には、一日に何人もの被検者のカプセル内視鏡画像を読影することになるため、画像枚数が更に増加し、読影することは困難である。
【０００８】
この膨大な読影枚数の問題を解決するために、例えば特許文献２に記載されているように、色情報等を用いて自動的に臓器別に分類して画像を表示する等、検索性を向上させる技術が知られている。また、特徴量を算出することにより、自動的に異常が含まれる画像を抽出する技術も知られている（特許文献４参照）。
【０００９】
上記の特徴量を算出する技術は、小腸のみまたは、予め定められた臓器の読影をする場合には有効であるが、食道から大腸までの全ての消化管臓器を対象とする場合には、自動的に行われるとしても、膨大な時間が必要と思われる。また、バルーン内視鏡やCT、MRI等の他のモダリティによる再検査や開腹手術の際に、カプセル内視鏡画像からCAD等によって検出された異常が体内のどの位置にあったかを推測するには、特に長い小腸のような場合、カプセル内視鏡の画像を臓器ごとに時系列的に並べて表示しただけでは困難である。
【００１０】
しかも、膨大な数の画像を臓器のどこの位置におけるものかを正確に特定する必要がある。臓器における位置を特定するために、腫瘍等の目標物に目印（組織マーカー）を付けておくことは知られている。更に、マーカー部材を射出するユニットをカプセル内視鏡に内蔵するものも知られている(特許文献５参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】米国特許第５６０４５３１号明細書
【特許文献２】特許第３８１０３８１号明細書
【特許文献３】特開２００７−１５９６４２号公報
【特許文献４】特開２００９−０２７５５８号公報
【特許文献５】特許第４４３６６３１号公報
【非特許文献】
【００１２】
【非特許文献１】「臨床消化器内科」 18, 1203-1208頁,２００３年
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
上述のような従来のカプセル内視鏡システムの問題点を考慮し、本発明は、内臓器官における検査画像の位置を容易に知ることができ、読影する者の負担を軽減することが可能な、マーキング用カプセル及びカプセル内視鏡システムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
一実施形態は、検査対象の内臓器官を通りこの内臓器官内を撮像して検査画像を得るカプセル内視鏡が通る前に、前記内臓器官内に通されるマーキング用カプセルであって、前記内臓器官の内部に可視のマーカーを付けるマーキング部と、このマーキング部を駆動する駆動部と、位置を示す位置信号を外部に送信する送信部と、前記マーキング部、前記駆動部及び前記送信部を内蔵するカプセル筐体と、を有するマーキング用カプセルを提供する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】第１の実施形態に係るカプセル内視鏡システムの構成図である。
【図２】同実施形態においてマーキング用カプセルの動作を説明するための図である。
【図３】同実施形態においてカプセル内視鏡及びこのシステムの動作を説明するための図である。
【図４】同実施形態において識別番号を付与されるマーカーを説明するための図である。
【図５】同実施形態において最初にマーカーの識別番号付与を説明するための図である。
【図６】同実施形態においてマーカーの識別番号付与のつけ直しを説明するための図である。
【図７】第２の実施形態のマーキング用カプセルの構成を示す図である。
【図８】第３の実施形態のマーキング用カプセルの構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態について、図面を用いて説明する。本発明では、まず、体内の通過経路にマーキングを行うためのマーキング用カプセルを経口投与し、その後にカプセル内視鏡を経口投与する。カプセル内視鏡は、通常、小腸、大腸、食道など消化管の検査に用いられる。ここでは、小腸の検査に用いる場合を例にして説明する。
【００１７】
＜第１の実施形態＞
被検者に最初に経口投与されるマーキング用カプセルと、その後に投与されるカプセル内視鏡及び全体システムの構成例を、図１に示す。カプセル検知画像記憶装置１は、マーキング用カプセル２とカプセル内視鏡３の消化管内の位置を検知し、マーキング用カプセル２におけるマーキングの制御を行い、カプセル内視鏡３において撮像された画像の記憶を行う装置である。
【００１８】
カプセル検知画像記憶装置１は、例えば操作者が着る上着（チョッキ）に設けられ、マーキング用カプセル２及びカプセル内視鏡３の位置信号を受信する体表アンテナ４と、体表アンテナ４からの信号を受信してマーキング用カプセル２及びカプセル内視鏡３の位置を検知する位置検知部５と、マーキング用カプセル２にマーキングの指示を行うマーキング制御部６と、カプセル内視鏡３において撮像した画像を受信する画像受信部７と、これらの画像を記憶する画像記憶部８と、マーキングの回数を計数する計数部９と、これらの各部を制御する全体制御部１０とを有する。マーキング制御部６には、マーキング開始ボタン６ａが付いている。
【００１９】
なお、図１では、マーキング用カプセル２のすぐ後に、カプセル内視鏡３を示しているが、実際には、両カプセルの投与の間には所定の時間がある。
【００２０】
マーキング用カプセル２は、このカプセルの位置を知らせるための信号などを生成し送信する送信部１１と、マーキング液、例えば墨汁が収容されているマーキング液タンク１２と、このタンク１２からマーキング液を供給され、消化管１３の粘膜下層にマーキングを行うマーキング部１４と、所定位置においてマーキング部１４でマーキングを行わせる駆動部１５と、外部から指示制御信号を受信し駆動部１５にマーキングを指示する通信部１６と、これらの各部に電圧を供給する電池１７と、これらの各部を収納し、人間が飲み込みやすい楕円形状をしたカプセル筐体１８を有する。このマーキング用カプセル２は、被検者が飲み込むことにより、口部から入り、食道から胃、小腸、大腸（消化管）へと蠕動運動によって矢印Ａに示す方向に移動し、排泄される。その間に、消化管１３内でマーキングを行う。駆動部１５は上記のように、マーキング液の吐出の駆動の他に、このマーキング用カプセルを回転させる回転駆動の機能も有する。
【００２１】
マーキング部１４は、マーキング液を押しだすピストン部１４ａと押し出されたマーキング液を消化管１３の粘膜下層に注入する、注射針の形状をした針部１４ｂとから成る。
【００２２】
駆動部１５は、例えば超音波振動子により構成されピストン部１４ａ内のマーキング液に圧力を加えて、針部１４ｂからマーキング液を消化管１３の粘膜下層に注入する。実際には、針部１４ｂの先端が消化管１３内の適切な位置に来るように移動位置制御がなされる。
【００２３】
電池１７としては、Ｌｉイオン二次電池、Ｎｉ水素電池などを用いることができ、充電式であってもよく、また外部から無線給電されるようにしてもよい。
【００２４】
本実施形態におけるマーキング用カプセルの大きさは、従来のカプセル内視鏡と同じく、人間が無理なく飲み込める、例えば直径約10ｍｍ、長さ約25ｍｍ程度である。
【００２５】
マーキング液としては、墨汁のほか、これにヘプロピレン・グリコール、セラミック、水酸化アンモニウム、界面活性剤、ゼラチンなど接着材料を加えたものでもよい。また、マーキング液として、部分脱アセチル化キチン又はキトサンに炭素粉末を加えたものや、人体に適用可能な色素を加えたものを用いることができる。そのほか、およそ臓器内にマーカーと用いるものならいずれでもよい。
【００２６】
マーキング用カプセル２は、消化管内を蠕動によって移動しながら、例えば2秒に1回、ピストンを用いて針部１４ｂの注射針を前後に移動させて、消化管１３の粘膜下層にマーキング液を注入する。
【００２７】
注射針が消化管１３を貫通して副作用を起こすことがないようにするため、注射針の長さは粘膜下層を貫かないような、２ｍｍ程度が望ましい。または超音波等を用いた厚みセンサー（図示せず）を用いることも考えられる。
【００２８】
なお、マーキングの方法として、マーキング液の注入ではなく、ナノ、マイクロサイズの微小針そのものをマーカーとして消化管壁に打ち込みマーカーを付することも可能である。このように微小針を用いて皮膚の奥に有効成分を送り込むようにしてもよい。この微小針として糖質性のものを用いれば、人体への影響を最小限にすることが可能である。
【００２９】
このようにマーキング用カプセル２を消化管内に通すことにより、マーカーＭを付ける。
【００３０】
ここではマーキングは、所定時間毎に行うようにする。
【００３１】
マーキング用カプセル２の方向制御を行わない場合は、マーキングカプセル２は、自然に回転することもあり、マーカーが消化管内で一列に付くとは限らない。所定の位置でマーキング用カプセルを回転させて、消化管内で複数個所にマーキングを行うことも可能である。このように複数個所にマーキングを行うようにすると、後で来るカプセル内視鏡にとって位置を検知しやすい利点がある。また、所定距離進む毎にマーカーを付けるようにしてもよい。
【００３２】
また、特に調べたい器官がある場合は、所定間隔でなく、その器官に近いところで、細かくマーキングするようにできる。このようにすれば、その器官の近くでは正確に、後でカプセル内視鏡３によって撮像した画像を得ることができる。
【００３３】
上述のようなマーキング用カプセルを用いてマーカーＭを小腸などの消化管に付した後に、カプセル内視鏡３を消化管に経口投与する。
【００３４】
次に、カプセル内視鏡３について説明する。カプセル内視鏡３は、体内の画像を所定の解像度で撮像するための光学系２１と、この光学系により得た光学像を電気的な画像処理により電子画像として得る画像取得部２２と、この画像取得部２２により得た画像を無線により外部に送信する画像送信部２３と、カプセル内視鏡３の位置のデータなどを外部に送信するための送信部２４と、これらの各部に電力を供給する電池２５と、これらを収容する楕円形状の内視鏡筐体２６とを有する。
【００３５】
内視鏡筐体２６は、カプセル筐体１８と同様な外形を有するが、その前方頭部には透光部２６ａを有し、外部の光が入射するようになっている点が、カプセル筐体１８と異なる。
【００３６】
マーキング用カプセル２は、消化管内にマーカーＭを付ける機能を有するが、カプセル内視鏡３は、消化器管内の画像を取得する機能を有する。したがって、マーキング用カプセル２には、マーキング液タンク１２と、マーキング部１４などを有する。一方、カプセル内視鏡３はこれらの代わりに、体内を撮像するための光学系２１と、画像取得部２２を有する。画像取得部２２から画像送信部２３に送られてきた検査画像は、画像送信部２３から、順次、カプセル検知画像記憶部１の画像受信部７に、無線で伝送される。
【００３７】
電池２５は、マーキング用カプセル２の電池１７と同じように、Ｌｉイオン二次電池、Ｎｉ水素電池などを用いることができ、充電式であってもよく、また外部から無線給電されるようにしてもよい。
【００３８】
送信部２４は、カプセル内視鏡３の位置を、カプセル検知画像記憶部１に知らせる機能を有する。具体的には、カプセル内視鏡３の位置を体表アンテナ４に無線で送り、体表アンテナ４は受信した位置信号を位置検知部５に送る。実際には位置検知部５がカプセル内視鏡の現在位置を検知する。
【００３９】
カプセル内視鏡３も、マーキング用カプセル２と同様に、消化管の蠕動運動により、矢印Ｂ方向に移動する。マーキング用カプセル２やカプセル内視鏡３が蠕動運動により移動する速度は、通常、１ｍから１．５ｍ／Ｈ程度である。
【００４０】
次に、マーキング用カプセルを経口投与したときの実施形態のシステムの動作を、図２に示すフローチャートを用いて説明する。
【００４１】
まず被検者は、所定の絶食時間、例えば１２時間の後に健康診断を実施する医療機関に行き、健診予約システム等を用いて受付を済ませる。そして医師からインフォームドコンセントを受けた後、ステップＳ２０１で、被検者はマーキング用カプセル２を少量の水等の液体と共に飲み込む。ステップＳ２０２では、マーキング用カプセル２の送信部１１からその位置信号を送信する。この位置信号は体表アンテナ４により受信され、位置検知部５においてマーキング用カプセル２の位置が常時検知される。次のステップＳ２０３では、マーキングを開始する。
【００４２】
医師等の医療関係者は、被検者がマーキング用カプセルを飲み込んだタイミングで、マーキング用カプセル２の消化管１３へのマーキングを開始する。具体的には、医師がカプセル内視鏡システムのマーキング開始ボタン６ａを押す。これにより、マーキング制御部６が制御信号を送りマーキング用カプセル２の通信部１６を通じて、マーキング用カプセル２の駆動部１５に駆動開始信号を送り、駆動部１５がマーキング液注入用のピストン部１４ａを駆動して、針部１４ｂからマーキング液を出してマーキングが開始される。マーキング開始のタイミングは、医師等の医療関係者の判断によらず、予めプログラムされていて、自動的に駆動を開始することにしてもよい。
【００４３】
尚、マーキング開始のタイミングは、被検者がカプセルを飲み込んだ時点に限定されない。カプセルに封入された送信部と体表に装着した体表アンテナ４等を用いてカプセルが胃の幽門部を通過したと予測されるタイミング等、予め決められたタイミングでもよい。この場合には、所定の器官に来たことは、カプセル検知画像記憶装置１の位置検知部５が、マーキング用カプセル２の送信部１１から位置信号を受信することにより検知する。そして、マーキング制御部６は、通信部１６にマーキング制御信号を送る。
【００４４】
ステップＳ２０４で所定時間経過する毎にステップＳ２０５でマーキングを繰り返す。
【００４５】
マーキング制御信号を受信した通信部１６は、駆動部１５にマーキングの指示を伝え、駆動部１５は、ピストン部１４ａに圧力を加えて、マーキング液である墨汁を、針部１４ｂから吐出させる。この結果、消化管１３の内壁にマーカーＭを付すことができる。
【００４６】
このマーキングの回数は、駆動時刻と共に駆動部１５から通信部１６に伝えられ、ステップＳ２０６に示すように、通信部１６はカプセル検知画像記憶装置１の計数部９に送る。計数部９における計数値が、各マーカーＭを示すことになる。
【００４７】
一方、マーキング用カプセル２の送信部１１からは、常時、位置信号が送信させており、ステップＳ２０７では、位置信号によりマーキング用カプセル２の位置が具体的に特定される。
【００４８】
ステップＳ２０８では、そのマーキング回数とマーキング用カプセルの位置を関連づけて、例えば位置検知部５に記憶する。
【００４９】
ステップＳ２０９において、まだ消化管１３の終点に到達していないならば、ステップＳ２０４に戻り、所定時間経過したならばステップＳ２０５でマーキングを行う。
【００５０】
このようにして消化管１３の終わりまで、マーキングを行い、そのマーキング回数とマーキング用カプセルの関連付けを行うことを繰り返す。消化管の終点に到達したらマーキングを終える。
【００５１】
マーキング用カプセル２は、例えば２秒に1回のタイミングで、消化管１３の内壁にマーキングを繰り返しながら、約８時間かけて、小腸の出口まで、蠕動によって送られる。
【００５２】
次に、カプセル内視鏡３を経口投与したときのこの実施形態のシステムの動作を図３に示すフローチャートに基づいて説明する。
【００５３】
マーキング用カプセル２の送信部１１からの位置信号により、マーキング用カプセル２が消化管、例えば小腸の出口に到達したと判断されると、医師等の医療関係者は、検査用のカプセル内視鏡３を被検者に経口投与する。すなわち、ステップＳ３０１で、被検者はカプセル内視鏡３を口部から飲み込む。このタイミングで行えば、カプセル内視鏡がマーキング用カプセルを追い越して、マーカーがない消化管内を撮影してしまうことはない。
【００５４】
しかし、マーキング用カプセルもカプセル内視鏡も同じ蠕動運動により消化管内を移動するため、マーキング用カプセルを飲み込んだ直後にすぐにカプセル内視鏡を飲み込まなければカプセル内視鏡が先になることはほとんどあり得ず、マーキング用カプセルが消化管の終点に到達した後にカプセル内視鏡を経口投与する場合に限定されない。
【００５５】
なお、マーカーとして、飲食しても容易に失われないものを用いるならば、マーキング用カプセルにより、マーキングを行った日の後の別の日に、カプセル内視鏡による検査を行うことも可能である。
【００５６】
ステップＳ３０１で、被検者がカプセル内視鏡３を飲み込んだ後、ステップＳ３０２では、カプセル内視鏡３はその位置情報の送信を開始する。カプセル内視鏡３においても、マーキング用カプセル２の場合と同じように、消化管内をカプセル内視鏡３が移動する間、カプセル検知画像記憶装置１はカプセル内視鏡３の位置を常時、把握している。すなわち、具体的には送信部２４から位置信号が体表アンテナ４を介して位置検知部５に送られ、カプセル内視鏡３の消化管内の位置が検知される。
【００５７】
マーキング用カプセル２により、小腸内にマーキングを行った後、カプセル内視鏡を飲み込んだ時の様子を模式的に、図４（ａ）に示す。Ｍｎ０，Ｍｎ１・・はマーキング用カプセル２によりマーキングされたマーカーを示す。図４（ｂ）は、マーカーを小腸内から見たときの様子であり、図４（ｃ）は小腸内をマーキング用カプセル２が移動してマーカーＭｎｙ，Ｍｎｙ＋１を付する様子を示す図である。
【００５８】
次のステップＳ３０３で、カプセル内視鏡３による撮影を開始する。カプセル内視鏡３内の画像取得部２２で画像取得（撮影）を行い、取得した撮影画像は画像送信部２３から画像受信部７に送信する。
【００５９】
消化管内の開始のタイミングは、マーキング用カプセル２のマーキング開始と同じように、所定のタイミングで、医師等の医療関係者による手動、または予めプログラムされていた通りに行う。
【００６０】
これ以降の手順は、カプセル内視鏡３により被検者の体内から送られるリアルタイム画像を用いて行われても、カプセル内視鏡３が被検者の小腸の出口に到達するか、大腸まで検査する場合には、カプセルが被検者から排出されるかして、体内の撮影が終了した後に、画像記憶部８に蓄積されている内視鏡撮像画像を用いて行われてもよい。
【００６１】
ランドマークとは、消化管内で可視的に他と区別できる部位のことである。例えば、胃の幽門部や、十二指腸乳頭や空調と回腸に輪状ひだの違いや、小腸・大腸の生理的狭窄部は画像として特徴的であるため、ランドマークとなる。医師等の医療関係者による目視でも見つけられると思われるが、特徴量を用いてＣＡＤで検出してもよい。
【００６２】
ここで、ランドマークが写っている画像をランドマーク画像として、例えばランドマークＩＤ＝ＬＧ（後述）という情報を付し、画像記憶部８に記録する。
【００６３】
次のステップＳ３０５では、ランドマーカーを決定する。例えば、上述のランドマークＩＤ＝ＬＧの画像の中に写っているマーカーを医師等の医療関係者による目視、または、色等の特徴を用いてＣＡＤにより検出できたとする。これをランドマークに一番近いマーカー、すなわちランドマークマーカーとし、マーカーＮｏ．ｎ０という情報を付けて、画像記憶部８に記録する。
【００６４】
一方、ランドマークＩＤ＝ＬＧの画像の中にマーカーが写っていない場合は、医師等の医療関係者による目視、又は、色等の特徴を用いてＣＡＤにより、ランドマークＩＤ＝ＬＧの画像に最も近い、ランドマークが写っている画像を検索し、ここに写っているマーカーをランドマークマーカーとし、マーカーＮｏ．ｎ０という情報を付加して、画像記憶部８に記録する。
【００６５】
ランドマークマーカーが決められたら、ステップＳ３０６に移り、それ以降に画像上に現れるマーカーを医師等の医療関係者による目視、または、色等の特徴を用いてCADにより検出し、順に識別番号をつけると共に、消化管内の異常があるかどうかを確認して行く。同じマーカーが複数の画像に重複して写っている場合も考えられるが、その場合はマーカーの周りの組織の特徴を目視やCADを用いて比較することにより、同じかどうかを判断することができると思われる。色、その他の特徴が異なるマーカーを交互に用いることで、このような危険を回避することもできると思われる。色、その他の特徴が異なるマーカーを交互に用いることで、このような危険を回避することができると思われる。
【００６６】
図５に、時刻とそのマーカーＭ及びサムネイル画像の関係の例を示す。マーカーＮｏ．は各マーカーに付された識別番号、画像（サムネイル）はカプセル内視鏡に撮影された体内画像のうちマーカーを含む画像、時刻Ｍはマーキング用カプセル２が小腸内を通ったｚ時刻、時刻Ｇはカプセル内視鏡３が小腸内を通った時刻、をそれぞれ意味する。
【００６７】
図５において、ＦＧ１は生理的狭窄部を示し、このような部位がランドマークとなる。そしてこのランドマークとなった部位から最も近い位置に付けられたマーカーＭｎ０をランドマークマーカーとし、これを起点として以降のマーカーに順次、識別番号が付けられる。そして画像もランドマークマーカーＭｎ０が写っている画像を起点として以降の画像に画像番号が付けられる。
【００６８】
図６に別のランドマークマーカー決定の様子を示す。図５と同様に、マーカーＮｏ．は各マーカーに付された識別番号、画像（サムネイル）はカプセル内視鏡に撮影された体内画像のうちマーカーを含む画像、時刻Ｍはマーキング用カプセル２が小腸内を通った時刻、時刻Ｇはカプセル内視鏡３が小腸内を通った時刻、を意味する。
【００６９】
画像番号が、ｍｘ−３の画像には、生理的狭窄部Ｆ２が見つかったので、この位置のマーカーからａ０と識別番号を振り直している。ランドマークマーカーは、最初の１つでもよいが、なるべく複数のランドマークを検出する方がよい。消化管内に異常がある場合に、最も近いランドマークを基準に探すことが望ましいからである。
【００７０】
上述したように、或るランドマークから番号をつけて行き、ランドマークが現れる毎に識別番号の記号を変えて行くことが望ましい。例えば図６に示すように、ランドマークＩＤ＝ＬＧｎの画像に写っているマーカーをｎ0とし、ランドマークＩＤ＝ＬＧａの画像が出てくるまでは、ｎ属性のマーカーとして記録し、ランドマークＩＤ＝ＬＧａの画像以降のマーカーはａ0から付け始める。
【００７１】
ステップＳ３０７はステップＳ３０６と同時進行で、消化管に異常があるかどうかの判定を行う。すなわち、識別番号を付けたマーカーが写っている画像に異常が確認された場合は、異常画像を示すマーカーとして、その識別番号が異常値番号として別途記録される。
【００７２】
または、画像中のマーカーの識別番号の付与と消化管内の異常の確認を別々に行うこともできる。このように両者を別々に行う場合には、類似画像を検索する手段（図示せず）を用いて、マーカーの識別番号を検索することができる。
【００７３】
そして次のステップＳ３０９では、その異常画像をマーカーの番号と共にサムネイル化し、再検査や手術など次の医療行為に備える。
【００７４】
ステップＳ３１０では、検査消化管の終点に到達したかをチェックし、まだ到達していない場合には、ステップＳ３０６に戻って画像マーカーの識別番号の付与と異常有無の確認を続ける。
【００７５】
この実施形態によれば、カプセル内視鏡を投与する前に、マーキング用カプセルを投与し、マーキングを行っているので、カプセル内視鏡による撮影画像に確実にマーカーが映り、消化管内の異常のある位置を正確に把握することが可能となる。例えば、異常部位の付近に映っているマーカーがＭｎｘであれば、ＭｎｘはランドマークマーカーＭｎ０から数えてｘ番目のマーカーであることが理解される。
【００７６】
この実施形態によれば、マーキング液を消化管の粘膜層下に注射することにより、刺青の要領で付着させているので、確実にマーカーを付することが可能であるが、マーキング液を消化管壁の表面に吹き付けるだけの方法もある。マーキング液は、人体に無害なものを選択するのは当然であるが、その条件が満たされていれば、食紅等により色がつくものや、蛍光物質により光を当てると光るものや、可視光以外の光線を当てることによって検出されるものが考えられる。交互または決められた順に色の違うマーカーをつけて、識別しやすくすることも考えられる。更に、造影剤やマイクロカプセルを混入させて、CTやMRI、超音波等の他のモダリティによって検出できるものであることも考えられる。
【００７７】
＜第２の実施形態＞
第２の実施形態では、針を消化管内面に突き刺すことによりマーカーとするマーキングを行う。
【００７８】
マーキング用カプセル４２は、このカプセル４２の位置を知らせるための信号などを生成し送信する送信部７１と、針７２を収容する筒状のマーカー供給部７３と、このマーカー供給部７３から先端が尖った形状の針７２を射出し消化管４３の粘膜下層にマーキングを行うマーキング部７４と、所定位置においてマーキング部７４で針７２を射出しマーキングを行わせる駆動部７５と、外部から指示制御信号を受信し駆動部７５にマーキングを指示する通信部７６と、これらの各部に電圧を供給する電池７７と、これらの各部を収納し、人間が飲み込みやすい楕円形状をしたカプセル筐体７８を有する。
【００７９】
このマーキング用カプセル４２は、被検者が飲み込むことにより、口部から入り、食道から胃、小腸、大腸を経て、最後に排泄される。その間に、消化管４３内でマーキングを行う。駆動部１５は上記のように、針７２の射出の駆動の他に、このマーキング用カプセル４２を回転させる回転駆動の機能も有する。
【００８０】
このマーキング用カプセル４２を経口投与した後、第１の実施形態の場合と同様に、カプセル内視鏡を経口投与する。このカプセル内視鏡としては、第１の実施形態のような構造のものを用いることができる。
【００８１】
第２の実施形態で用いるマーカーＭとなる先の尖った針７２について説明する。ここで用いる針は微小な針であり、その材質は、ポリマー、セラミック、金属、二酸化ケイ素、シリコンなどやその組み合わせであり、例えば中空であって消化管内壁に固定されやすいように、先端が尖った形状とされる。
【００８２】
ポリマーとしては、ポリウレタン、ポリヒドロキシン酸、ポリブチル酸など及びその組み合わせの生分解ポリマーである。生分解性のポリマーを用いると後で溶けてしまうので、人体に与える影響は少ない。金属としては、白金、パラジウム、ステンレス鋼、銅、チタン、スズ、ニッケル、金、鉄など及びこれらの合金から選択される。
【００８３】
このような微小針を、注射式の打ち込み機により、マーカー供給部７３に直列に収容されている針７２を１つずつ、所定のタイミングで消化管４３の内壁に打ち込む。なお、針自体に異なる色を付けたものを用いれば、撮像した画像内におけるマーカーを識別しやすくマーカーの特定がしやすい利点がある。微小針として糖質性のものを用いてもよい。
【００８４】
第２の実施形態によれば、マーカーの先端が尖っており、マーカーの位置を正確に決めることができる利点がある。
【００８５】
＜第３の実施形態＞
第３の実施形態におけるマーキング用カプセルの構造を図３に示す。
【００８６】
マーキング用カプセル５２は、このカプセル５２の位置を知らせるための信号などを生成し送信する送信部（図示せず）と、先端が尖った形状の針８２を収容し回転する環状のマーカー打込部８３と、このマーカー打ち込み部８３を背後から押し上げ、針８２を射出し消化管５３の粘膜下層にマーキングを行うマーキング部８４と、所定位置においてマーキング部８４で針８２を射出しマーキングを行わせる駆動部（図示せず）と、外部から指示制御信号を受信し駆動部にマーキングを指示する通信部(図示せず)と、これらの各部に電圧を供給する電池(図示せず)と、これらの各部を収納し、人間が飲み込みやすい楕円形状をしたカプセル筐体８８を有する。
【００８７】
このような構造のマーキング用カプセル５２を被検者に経口投与した後、検査のためのカプセル内視鏡を経口投与する。
【００８８】
この実施形態においても第２の実施形態におけると同様に先のとがった針８２を用いる。この針の材質などは、第２の実施形態と同様なものを用いることが可能である。
【００８９】
但し、針８２は円環状のマーカー打込部８３に収容されており、回転させて１つずつ消化管に打ち込む。色の異なる針８２をこのマーカー打込部８３に円環状に収容する。そして、この実施形態では、どの色の針をマーカーとするかを円環の動きを選択することによってマーカーの色を適宜選択できることになる。またこのような円環状のマーカー打込部を有すれば、多くの針を収容でき、検査器官の比較的長い距離に渡って、細かくマーキングを行える利点がある。
【００９０】
第３の実施形態において、各針の色を変えれば、カプセル内視鏡に置いて撮像した画像からそのマーカーの色を容易に識別でき、マーカーの特定が容易となる利点がある。
【００９１】
＜その他の変形例＞
上記実施形態では、消化管、特に小腸の検査に本発明を適用する場合について述べた。しかし、本発明は他の内臓器官にも適用できる。
【００９２】
実施形態によれば、カプセル内視鏡を内臓器官に投与する前に、マーキング用カプセルを投与し、マーキングを行っているので、カプセル内視鏡による撮影画像に確実にマーカーが映り、消化管内の異常のある位置を正確に把握することが可能となる。
【００９３】
本発明のいくつかの実施形態を説明したがこれらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００９４】
１・・・・カプセル検知画像記憶装置、
２，４２，５２・・・・マーキング用カプセル、
３・・・・カプセル内視鏡、
４・・・・・体表アンテナ、
５・・・・位置検知部、
６・・・・マーキング制御部、
７・・・・画像受信部、
８・・・・画像記憶部、
９・・・・制御部、
１１，２４，７１，・・・送信部、
１２・・・・マーキング液タンク、
１３，４３，５３・・・・消化管、
１４・・・・マーキング部、
１４ａ・・・ピストン部、
１４ｂ・・・・針部、
１５・・・駆動部、
１６，７６・・・通信部、
１７，２５・・・電池、
１８・・・カプセル筐体、
２１・・・光学系、
２２・・・画像取得部、
２３・・・画像送信部、
２６・・・・内視鏡筐体、
７２，８２・・・針、
７３・・・・マーカー供給部、
７４・・・・マーキング部。
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、例えば消化管疾患のスクリーニング検査時に使用される、マーキング用カプセル及びカプセル内視鏡システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
2001年にイスラエルのギブン・イメージング社の小腸用カプセル内視鏡（特許文献１参照）が米国FDAの認可を受けて以来、欧米で普及して来たカプセル内視鏡は、近年日本でも国内のメーカーが厚生労働省の製造販売承認を取得するなどして、普及しつつある（特許文献２，３参照）。
【０００３】
これらのカプセル内視鏡は、主に、体腔内の画像を撮像するための撮像部（CCDカメラ等）と体腔内部を照明するための照明部（LED等）と撮影した画像情報を体外の受信装置に送るための送信部と、これらに電力を供給する電源部（酸化銀ボタン電池等）を備える。
【０００４】
カプセル内視鏡が被検者に口から投与されると、通常の食物と同じように各消化管の主に蠕動運動によって、食道から小腸あるいは大腸までを一秒間に数枚の撮影をしながら移動する。目的の小腸を撮影し終わるまでに8時間程度を要し、約10時間後に肛門から体外へ排出される。
【０００５】
これまで内視鏡による観察が困難であった小腸を観察するための手段としては、ダブルバルーン内視鏡（非特許文献１参照）がある。しかし、この種の内視鏡による検査には被検者への多少の負担があるので、まずはより負担の少ないカプセル内視鏡でスクリーニング検査を行うという流れができつつある。
【０００６】
また、カプセル内視鏡による内視鏡検査は、患者の負担が少ないという利点においては、これまで行われて来た上部消化管内視鏡検査や下部消化管内視鏡検査に勝るため、食道から大腸までのそれぞれの、あるいは全ての消化管を観察するためのカプセル内視鏡も研究、開発されつつある。
【０００７】
ところでカプセル内視鏡は、上記に示した通り被検者に経口投与されてから自然に排出されるまでの約8時間〜10時間の間に、数枚/秒の体腔内画像を撮影する。例えば1秒間に2枚の画像を8時間撮影したとすると、全画像枚数は5万7,600枚と膨大な数になり、読影者にはかなりの負担がかかる。更に普及が進み、例えば健診にも用いられるようになった場合には、一日に何人もの被検者のカプセル内視鏡画像を読影することになるため、画像枚数が更に増加し、読影することは困難である。
【０００８】
この膨大な読影枚数の問題を解決するために、例えば特許文献２に記載されているように、色情報等を用いて自動的に臓器別に分類して画像を表示する等、検索性を向上させる技術が知られている。また、特徴量を算出することにより、自動的に異常が含まれる画像を抽出する技術も知られている（特許文献４参照）。
【０００９】
上記の特徴量を算出する技術は、小腸のみまたは、予め定められた臓器の読影をする場合には有効であるが、食道から大腸までの全ての消化管臓器を対象とする場合には、自動的に行われるとしても、膨大な時間が必要と思われる。また、バルーン内視鏡やCT、MRI等の他のモダリティによる再検査や開腹手術の際に、カプセル内視鏡画像からCAD等によって検出された異常が体内のどの位置にあったかを推測するには、特に長い小腸のような場合、カプセル内視鏡の画像を臓器ごとに時系列的に並べて表示しただけでは困難である。
【００１０】
しかも、膨大な数の画像を臓器のどこの位置におけるものかを正確に特定する必要がある。臓器における位置を特定するために、腫瘍等の目標物に目印（組織マーカー）を付けておくことは知られている。更に、マーカー部材を射出するユニットをカプセル内視鏡に内蔵するものも知られている(特許文献５参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】米国特許第５６０４５３１号明細書
【特許文献２】特許第３８１０３８１号明細書
【特許文献３】特開２００７−１５９６４２号公報
【特許文献４】特開２００９−０２７５５８号公報
【特許文献５】特許第４４３６６３１号公報
【非特許文献】
【００１２】
【非特許文献１】「臨床消化器内科」 18, 1203-1208頁,２００３年
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
上述のような従来のカプセル内視鏡システムの問題点を考慮し、本発明は、内臓器官における検査画像の位置を容易に知ることができ、読影する者の負担を軽減することが可能な、マーキング用カプセル及びカプセル内視鏡システムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
一実施形態は、検査対象の内臓器官を通りこの内臓器官内を撮像して検査画像を得るカプセル内視鏡が通る前に、前記内臓器官内に通されるマーキング用カプセルであって、前記内臓器官の内部に可視のマーカーを付けるマーキング部と、このマーキング部を駆動する駆動部と、位置を示す位置信号を外部に送信する送信部と、前記マーキング部、前記駆動部及び前記送信部を内蔵するカプセル筐体と、を有するマーキング用カプセルを提供する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】第１の実施形態に係るカプセル内視鏡システムの構成図である。
【図２】同実施形態においてマーキング用カプセルの動作を説明するための図である。
【図３】同実施形態においてカプセル内視鏡及びこのシステムの動作を説明するための図である。
【図４】同実施形態において識別番号を付与されるマーカーを説明するための図である。
【図５】同実施形態において最初にマーカーの識別番号付与を説明するための図である。
【図６】同実施形態においてマーカーの識別番号付与のつけ直しを説明するための図である。
【図７】第２の実施形態のマーキング用カプセルの構成を示す図である。
【図８】第３の実施形態のマーキング用カプセルの構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態について、図面を用いて説明する。本発明では、まず、体内の通過経路にマーキングを行うためのマーキング用カプセルを経口投与し、その後にカプセル内視鏡を経口投与する。カプセル内視鏡は、通常、小腸、大腸、食道など消化管の検査に用いられる。ここでは、小腸の検査に用いる場合を例にして説明する。
【００１７】
＜第１の実施形態＞
被検者に最初に経口投与されるマーキング用カプセルと、その後に投与されるカプセル内視鏡及び全体システムの構成例を、図１に示す。カプセル検知画像記憶装置１は、マーキング用カプセル２とカプセル内視鏡３の消化管内の位置を検知し、マーキング用カプセル２におけるマーキングの制御を行い、カプセル内視鏡３において撮像された画像の記憶を行う装置である。
【００１８】
カプセル検知画像記憶装置１は、例えば操作者が着る上着（チョッキ）に設けられ、マーキング用カプセル２及びカプセル内視鏡３の位置信号を受信する体表アンテナ４と、体表アンテナ４からの信号を受信してマーキング用カプセル２及びカプセル内視鏡３の位置を検知する位置検知部５と、マーキング用カプセル２にマーキングの指示を行うマーキング制御部６と、カプセル内視鏡３において撮像した画像を受信する画像受信部７と、これらの画像を記憶する画像記憶部８と、マーキングの回数を計数する計数部９と、これらの各部を制御する全体制御部１０とを有する。マーキング制御部６には、マーキング開始ボタン６ａが付いている。
【００１９】
なお、図１では、マーキング用カプセル２のすぐ後に、カプセル内視鏡３を示しているが、実際には、両カプセルの投与の間には所定の時間がある。
【００２０】
マーキング用カプセル２は、このカプセルの位置を知らせるための信号などを生成し送信する送信部１１と、マーキング液、例えば墨汁が収容されているマーキング液タンク１２と、このタンク１２からマーキング液を供給され、消化管１３の粘膜下層にマーキングを行うマーキング部１４と、所定位置においてマーキング部１４でマーキングを行わせる駆動部１５と、外部から指示制御信号を受信し駆動部１５にマーキングを指示する通信部１６と、これらの各部に電圧を供給する電池１７と、これらの各部を収納し、人間が飲み込みやすい楕円形状をしたカプセル筐体１８を有する。このマーキング用カプセル２は、被検者が飲み込むことにより、口部から入り、食道から胃、小腸、大腸（消化管）へと蠕動運動によって矢印Ａに示す方向に移動し、排泄される。その間に、消化管１３内でマーキングを行う。駆動部１５は上記のように、マーキング液の吐出の駆動の他に、このマーキング用カプセルを回転させる回転駆動の機能も有する。
【００２１】
マーキング部１４は、マーキング液を押しだすピストン部１４ａと押し出されたマーキング液を消化管１３の粘膜下層に注入する、注射針の形状をした針部１４ｂとから成る。
【００２２】
駆動部１５は、例えば超音波振動子により構成されピストン部１４ａ内のマーキング液に圧力を加えて、針部１４ｂからマーキング液を消化管１３の粘膜下層に注入する。実際には、針部１４ｂの先端が消化管１３内の適切な位置に来るように移動位置制御がなされる。
【００２３】
電池１７としては、Ｌｉイオン二次電池、Ｎｉ水素電池などを用いることができ、充電式であってもよく、また外部から無線給電されるようにしてもよい。
【００２４】
本実施形態におけるマーキング用カプセルの大きさは、従来のカプセル内視鏡と同じく、人間が無理なく飲み込める、例えば直径約10ｍｍ、長さ約25ｍｍ程度である。
【００２５】
マーキング液としては、墨汁のほか、これにヘプロピレン・グリコール、セラミック、水酸化アンモニウム、界面活性剤、ゼラチンなど接着材料を加えたものでもよい。また、マーキング液として、部分脱アセチル化キチン又はキトサンに炭素粉末を加えたものや、人体に適用可能な色素を加えたものを用いることができる。そのほか、およそ臓器内にマーカーと用いるものならいずれでもよい。
【００２６】
マーキング用カプセル２は、消化管内を蠕動によって移動しながら、例えば2秒に1回、ピストンを用いて針部１４ｂの注射針を前後に移動させて、消化管１３の粘膜下層にマーキング液を注入する。
【００２７】
注射針が消化管１３を貫通して副作用を起こすことがないようにするため、注射針の長さは粘膜下層を貫かないような、２ｍｍ程度が望ましい。または超音波等を用いた厚みセンサー（図示せず）を用いることも考えられる。
【００２８】
なお、マーキングの方法として、マーキング液の注入ではなく、ナノ、マイクロサイズの微小針そのものをマーカーとして消化管壁に打ち込みマーカーを付することも可能である。このように微小針を用いて皮膚の奥に有効成分を送り込むようにしてもよい。この微小針として糖質性のものを用いれば、人体への影響を最小限にすることが可能である。
【００２９】
このようにマーキング用カプセル２を消化管内に通すことにより、マーカーＭを付ける。
【００３０】
ここではマーキングは、所定時間毎に行うようにする。
【００３１】
マーキング用カプセル２の方向制御を行わない場合は、マーキングカプセル２は、自然に回転することもあり、マーカーが消化管内で一列に付くとは限らない。所定の位置でマーキング用カプセルを回転させて、消化管内で複数個所にマーキングを行うことも可能である。このように複数個所にマーキングを行うようにすると、後で来るカプセル内視鏡にとって位置を検知しやすい利点がある。また、所定距離進む毎にマーカーを付けるようにしてもよい。
【００３２】
また、特に調べたい器官がある場合は、所定間隔でなく、その器官に近いところで、細かくマーキングするようにできる。このようにすれば、その器官の近くでは正確に、後でカプセル内視鏡３によって撮像した画像を得ることができる。
【００３３】
上述のようなマーキング用カプセルを用いてマーカーＭを小腸などの消化管に付した後に、カプセル内視鏡３を消化管に経口投与する。
【００３４】
次に、カプセル内視鏡３について説明する。カプセル内視鏡３は、体内の画像を所定の解像度で撮像するための光学系２１と、この光学系により得た光学像を電気的な画像処理により電子画像として得る画像取得部２２と、この画像取得部２２により得た画像を無線により外部に送信する画像送信部２３と、カプセル内視鏡３の位置のデータなどを外部に送信するための送信部２４と、これらの各部に電力を供給する電池２５と、これらを収容する楕円形状の内視鏡筐体２６とを有する。
【００３５】
内視鏡筐体２６は、カプセル筐体１８と同様な外形を有するが、その前方頭部には透光部２６ａを有し、外部の光が入射するようになっている点が、カプセル筐体１８と異なる。
【００３６】
マーキング用カプセル２は、消化管内にマーカーＭを付ける機能を有するが、カプセル内視鏡３は、消化器管内の画像を取得する機能を有する。したがって、マーキング用カプセル２には、マーキング液タンク１２と、マーキング部１４などを有する。一方、カプセル内視鏡３はこれらの代わりに、体内を撮像するための光学系２１と、画像取得部２２を有する。画像取得部２２から画像送信部２３に送られてきた検査画像は、画像送信部２３から、順次、カプセル検知画像記憶部１の画像受信部７に、無線で伝送される。
【００３７】
電池２５は、マーキング用カプセル２の電池１７と同じように、Ｌｉイオン二次電池、Ｎｉ水素電池などを用いることができ、充電式であってもよく、また外部から無線給電されるようにしてもよい。
【００３８】
送信部２４は、カプセル内視鏡３の位置を、カプセル検知画像記憶部１に知らせる機能を有する。具体的には、カプセル内視鏡３の位置を体表アンテナ４に無線で送り、体表アンテナ４は受信した位置信号を位置検知部５に送る。実際には位置検知部５がカプセル内視鏡の現在位置を検知する。
【００３９】
カプセル内視鏡３も、マーキング用カプセル２と同様に、消化管の蠕動運動により、矢印Ｂ方向に移動する。マーキング用カプセル２やカプセル内視鏡３が蠕動運動により移動する速度は、通常、１ｍから１．５ｍ／Ｈ程度である。
【００４０】
次に、マーキング用カプセルを経口投与したときの実施形態のシステムの動作を、図２に示すフローチャートを用いて説明する。
【００４１】
まず被検者は、所定の絶食時間、例えば１２時間の後に健康診断を実施する医療機関に行き、健診予約システム等を用いて受付を済ませる。そして医師からインフォームドコンセントを受けた後、ステップＳ２０１で、被検者はマーキング用カプセル２を少量の水等の液体と共に飲み込む。ステップＳ２０２では、マーキング用カプセル２の送信部１１からその位置信号を送信する。この位置信号は体表アンテナ４により受信され、位置検知部５においてマーキング用カプセル２の位置が常時検知される。次のステップＳ２０３では、マーキングを開始する。
【００４２】
医師等の医療関係者は、被検者がマーキング用カプセルを飲み込んだタイミングで、マーキング用カプセル２の消化管１３へのマーキングを開始する。具体的には、医師がカプセル内視鏡システムのマーキング開始ボタン６ａを押す。これにより、マーキング制御部６が制御信号を送りマーキング用カプセル２の通信部１６を通じて、マーキング用カプセル２の駆動部１５に駆動開始信号を送り、駆動部１５がマーキング液注入用のピストン部１４ａを駆動して、針部１４ｂからマーキング液を出してマーキングが開始される。マーキング開始のタイミングは、医師等の医療関係者の判断によらず、予めプログラムされていて、自動的に駆動を開始することにしてもよい。
【００４３】
尚、マーキング開始のタイミングは、被検者がカプセルを飲み込んだ時点に限定されない。カプセルに封入された送信部と体表に装着した体表アンテナ４等を用いてカプセルが胃の幽門部を通過したと予測されるタイミング等、予め決められたタイミングでもよい。この場合には、所定の器官に来たことは、カプセル検知画像記憶装置１の位置検知部５が、マーキング用カプセル２の送信部１１から位置信号を受信することにより検知する。そして、マーキング制御部６は、通信部１６にマーキング制御信号を送る。
【００４４】
ステップＳ２０４で所定時間経過する毎にステップＳ２０５でマーキングを繰り返す。
【００４５】
マーキング制御信号を受信した通信部１６は、駆動部１５にマーキングの指示を伝え、駆動部１５は、ピストン部１４ａに圧力を加えて、マーキング液である墨汁を、針部１４ｂから吐出させる。この結果、消化管１３の内壁にマーカーＭを付すことができる。
【００４６】
このマーキングの回数は、駆動時刻と共に駆動部１５から通信部１６に伝えられ、ステップＳ２０６に示すように、通信部１６はカプセル検知画像記憶装置１の計数部９に送る。計数部９における計数値が、各マーカーＭを示すことになる。
【００４７】
一方、マーキング用カプセル２の送信部１１からは、常時、位置信号が送信させており、ステップＳ２０７では、位置信号によりマーキング用カプセル２の位置が具体的に特定される。
【００４８】
ステップＳ２０８では、そのマーキング回数とマーキング用カプセルの位置を関連づけて、例えば位置検知部５に記憶する。
【００４９】
ステップＳ２０９において、まだ消化管１３の終点に到達していないならば、ステップＳ２０４に戻り、所定時間経過したならばステップＳ２０５でマーキングを行う。
【００５０】
このようにして消化管１３の終わりまで、マーキングを行い、そのマーキング回数とマーキング用カプセルの関連付けを行うことを繰り返す。消化管の終点に到達したらマーキングを終える。
【００５１】
マーキング用カプセル２は、例えば２秒に1回のタイミングで、消化管１３の内壁にマーキングを繰り返しながら、約８時間かけて、小腸の出口まで、蠕動によって送られる。
【００５２】
次に、カプセル内視鏡３を経口投与したときのこの実施形態のシステムの動作を図３に示すフローチャートに基づいて説明する。
【００５３】
マーキング用カプセル２の送信部１１からの位置信号により、マーキング用カプセル２が消化管、例えば小腸の出口に到達したと判断されると、医師等の医療関係者は、検査用のカプセル内視鏡３を被検者に経口投与する。すなわち、ステップＳ３０１で、被検者はカプセル内視鏡３を口部から飲み込む。このタイミングで行えば、カプセル内視鏡がマーキング用カプセルを追い越して、マーカーがない消化管内を撮影してしまうことはない。
【００５４】
しかし、マーキング用カプセルもカプセル内視鏡も同じ蠕動運動により消化管内を移動するため、マーキング用カプセルを飲み込んだ直後にすぐにカプセル内視鏡を飲み込まなければカプセル内視鏡が先になることはほとんどあり得ず、マーキング用カプセルが消化管の終点に到達した後にカプセル内視鏡を経口投与する場合に限定されない。
【００５５】
なお、マーカーとして、飲食しても容易に失われないものを用いるならば、マーキング用カプセルにより、マーキングを行った日の後の別の日に、カプセル内視鏡による検査を行うことも可能である。
【００５６】
ステップＳ３０１で、被検者がカプセル内視鏡３を飲み込んだ後、ステップＳ３０２では、カプセル内視鏡３はその位置情報の送信を開始する。カプセル内視鏡３においても、マーキング用カプセル２の場合と同じように、消化管内をカプセル内視鏡３が移動する間、カプセル検知画像記憶装置１はカプセル内視鏡３の位置を常時、把握している。すなわち、具体的には送信部２４から位置信号が体表アンテナ４を介して位置検知部５に送られ、カプセル内視鏡３の消化管内の位置が検知される。
【００５７】
マーキング用カプセル２により、小腸内にマーキングを行った後、カプセル内視鏡を飲み込んだ時の様子を模式的に、図４（ａ）に示す。Ｍｎ０，Ｍｎ１・・はマーキング用カプセル２によりマーキングされたマーカーを示す。図４（ｂ）は、マーカーを小腸内から見たときの様子であり、図４（ｃ）は小腸内をマーキング用カプセル２が移動してマーカーＭｎｙ，Ｍｎｙ＋１を付する様子を示す図である。
【００５８】
次のステップＳ３０３で、カプセル内視鏡３による撮影を開始する。カプセル内視鏡３内の画像取得部２２で画像取得（撮影）を行い、取得した撮影画像は画像送信部２３から画像受信部７に送信する。
【００５９】
消化管内の開始のタイミングは、マーキング用カプセル２のマーキング開始と同じように、所定のタイミングで、医師等の医療関係者による手動、または予めプログラムされていた通りに行う。
【００６０】
これ以降の手順は、カプセル内視鏡３により被検者の体内から送られるリアルタイム画像を用いて行われても、カプセル内視鏡３が被検者の小腸の出口に到達するか、大腸まで検査する場合には、カプセルが被検者から排出されるかして、体内の撮影が終了した後に、画像記憶部８に蓄積されている内視鏡撮像画像を用いて行われてもよい。
【００６１】
ランドマークとは、消化管内で可視的に他と区別できる部位のことである。例えば、胃の幽門部や、十二指腸乳頭や空調と回腸に輪状ひだの違いや、小腸・大腸の生理的狭窄部は画像として特徴的であるため、ランドマークとなる。医師等の医療関係者による目視でも見つけられると思われるが、特徴量を用いてＣＡＤで検出してもよい。
【００６２】
ここで、ランドマークが写っている画像をランドマーク画像として、例えばランドマークＩＤ＝ＬＧ（後述）という情報を付し、画像記憶部８に記録する。
【００６３】
次のステップＳ３０５では、ランドマーカーを決定する。例えば、上述のランドマークＩＤ＝ＬＧの画像の中に写っているマーカーを医師等の医療関係者による目視、または、色等の特徴を用いてＣＡＤにより検出できたとする。これをランドマークに一番近いマーカー、すなわちランドマークマーカーとし、マーカーＮｏ．ｎ０という情報を付けて、画像記憶部８に記録する。
【００６４】
一方、ランドマークＩＤ＝ＬＧの画像の中にマーカーが写っていない場合は、医師等の医療関係者による目視、又は、色等の特徴を用いてＣＡＤにより、ランドマークＩＤ＝ＬＧの画像に最も近い、ランドマークが写っている画像を検索し、ここに写っているマーカーをランドマークマーカーとし、マーカーＮｏ．ｎ０という情報を付加して、画像記憶部８に記録する。
【００６５】
ランドマークマーカーが決められたら、ステップＳ３０６に移り、それ以降に画像上に現れるマーカーを医師等の医療関係者による目視、または、色等の特徴を用いてCADにより検出し、順に識別番号をつけると共に、消化管内の異常があるかどうかを確認して行く。同じマーカーが複数の画像に重複して写っている場合も考えられるが、その場合はマーカーの周りの組織の特徴を目視やCADを用いて比較することにより、同じかどうかを判断することができると思われる。色、その他の特徴が異なるマーカーを交互に用いることで、このような危険を回避することもできると思われる。色、その他の特徴が異なるマーカーを交互に用いることで、このような危険を回避することができると思われる。
【００６６】
図５に、時刻とそのマーカーＭ及びサムネイル画像の関係の例を示す。マーカーＮｏ．は各マーカーに付された識別番号、画像（サムネイル）はカプセル内視鏡に撮影された体内画像のうちマーカーを含む画像、時刻Ｍはマーキング用カプセル２が小腸内を通ったｚ時刻、時刻Ｇはカプセル内視鏡３が小腸内を通った時刻、をそれぞれ意味する。
【００６７】
図５において、ＦＧ１は生理的狭窄部を示し、このような部位がランドマークとなる。そしてこのランドマークとなった部位から最も近い位置に付けられたマーカーＭｎ０をランドマークマーカーとし、これを起点として以降のマーカーに順次、識別番号が付けられる。そして画像もランドマークマーカーＭｎ０が写っている画像を起点として以降の画像に画像番号が付けられる。
【００６８】
図６に別のランドマークマーカー決定の様子を示す。図５と同様に、マーカーＮｏ．は各マーカーに付された識別番号、画像（サムネイル）はカプセル内視鏡に撮影された体内画像のうちマーカーを含む画像、時刻Ｍはマーキング用カプセル２が小腸内を通った時刻、時刻Ｇはカプセル内視鏡３が小腸内を通った時刻、を意味する。
【００６９】
画像番号が、ｍｘ−３の画像には、生理的狭窄部Ｆ２が見つかったので、この位置のマーカーからａ０と識別番号を振り直している。ランドマークマーカーは、最初の１つでもよいが、なるべく複数のランドマークを検出する方がよい。消化管内に異常がある場合に、最も近いランドマークを基準に探すことが望ましいからである。
【００７０】
上述したように、或るランドマークから番号をつけて行き、ランドマークが現れる毎に識別番号の記号を変えて行くことが望ましい。例えば図６に示すように、ランドマークＩＤ＝ＬＧｎの画像に写っているマーカーをｎ0とし、ランドマークＩＤ＝ＬＧａの画像が出てくるまでは、ｎ属性のマーカーとして記録し、ランドマークＩＤ＝ＬＧａの画像以降のマーカーはａ0から付け始める。
【００７１】
ステップＳ３０７はステップＳ３０６と同時進行で、消化管に異常があるかどうかの判定を行う。すなわち、識別番号を付けたマーカーが写っている画像に異常が確認された場合は、異常画像を示すマーカーとして、その識別番号が異常値番号として別途記録される。
【００７２】
または、画像中のマーカーの識別番号の付与と消化管内の異常の確認を別々に行うこともできる。このように両者を別々に行う場合には、類似画像を検索する手段（図示せず）を用いて、マーカーの識別番号を検索することができる。
【００７３】
そして次のステップＳ３０９では、その異常画像をマーカーの番号と共にサムネイル化し、再検査や手術など次の医療行為に備える。
【００７４】
ステップＳ３１０では、検査消化管の終点に到達したかをチェックし、まだ到達していない場合には、ステップＳ３０６に戻って画像マーカーの識別番号の付与と異常有無の確認を続ける。
【００７５】
この実施形態によれば、カプセル内視鏡を投与する前に、マーキング用カプセルを投与し、マーキングを行っているので、カプセル内視鏡による撮影画像に確実にマーカーが映り、消化管内の異常のある位置を正確に把握することが可能となる。例えば、異常部位の付近に映っているマーカーがＭｎｘであれば、ＭｎｘはランドマークマーカーＭｎ０から数えてｘ番目のマーカーであることが理解される。
【００７６】
この実施形態によれば、マーキング液を消化管の粘膜層下に注射することにより、刺青の要領で付着させているので、確実にマーカーを付することが可能であるが、マーキング液を消化管壁の表面に吹き付けるだけの方法もある。マーキング液は、人体に無害なものを選択するのは当然であるが、その条件が満たされていれば、食紅等により色がつくものや、蛍光物質により光を当てると光るものや、可視光以外の光線を当てることによって検出されるものが考えられる。交互または決められた順に色の違うマーカーをつけて、識別しやすくすることも考えられる。更に、造影剤やマイクロカプセルを混入させて、CTやMRI、超音波等の他のモダリティによって検出できるものであることも考えられる。
【００７７】
＜第２の実施形態＞
第２の実施形態では、針を消化管内面に突き刺すことによりマーカーとするマーキングを行う。
【００７８】
マーキング用カプセル４２は、このカプセル４２の位置を知らせるための信号などを生成し送信する送信部７１と、針７２を収容する筒状のマーカー供給部７３と、このマーカー供給部７３から先端が尖った形状の針７２を射出し消化管４３の粘膜下層にマーキングを行うマーキング部７４と、所定位置においてマーキング部７４で針７２を射出しマーキングを行わせる駆動部７５と、外部から指示制御信号を受信し駆動部７５にマーキングを指示する通信部７６と、これらの各部に電圧を供給する電池７７と、これらの各部を収納し、人間が飲み込みやすい楕円形状をしたカプセル筐体７８を有する。
【００７９】
このマーキング用カプセル４２は、被検者が飲み込むことにより、口部から入り、食道から胃、小腸、大腸を経て、最後に排泄される。その間に、消化管４３内でマーキングを行う。駆動部１５は上記のように、針７２の射出の駆動の他に、このマーキング用カプセル４２を回転させる回転駆動の機能も有する。
【００８０】
このマーキング用カプセル４２を経口投与した後、第１の実施形態の場合と同様に、カプセル内視鏡を経口投与する。このカプセル内視鏡としては、第１の実施形態のような構造のものを用いることができる。
【００８１】
第２の実施形態で用いるマーカーＭとなる先の尖った針７２について説明する。ここで用いる針は微小な針であり、その材質は、ポリマー、セラミック、金属、二酸化ケイ素、シリコンなどやその組み合わせであり、例えば中空であって消化管内壁に固定されやすいように、先端が尖った形状とされる。
【００８２】
ポリマーとしては、ポリウレタン、ポリヒドロキシン酸、ポリブチル酸など及びその組み合わせの生分解ポリマーである。生分解性のポリマーを用いると後で溶けてしまうので、人体に与える影響は少ない。金属としては、白金、パラジウム、ステンレス鋼、銅、チタン、スズ、ニッケル、金、鉄など及びこれらの合金から選択される。
【００８３】
このような微小針を、注射式の打ち込み機により、マーカー供給部７３に直列に収容されている針７２を１つずつ、所定のタイミングで消化管４３の内壁に打ち込む。なお、針自体に異なる色を付けたものを用いれば、撮像した画像内におけるマーカーを識別しやすくマーカーの特定がしやすい利点がある。微小針として糖質性のものを用いてもよい。
【００８４】
第２の実施形態によれば、マーカーの先端が尖っており、マーカーの位置を正確に決めることができる利点がある。
【００８５】
＜第３の実施形態＞
第３の実施形態におけるマーキング用カプセルの構造を図３に示す。
【００８６】
マーキング用カプセル５２は、このカプセル５２の位置を知らせるための信号などを生成し送信する送信部（図示せず）と、先端が尖った形状の針８２を収容し回転する環状のマーカー打込部８３と、このマーカー打ち込み部８３を背後から押し上げ、針８２を射出し消化管５３の粘膜下層にマーキングを行うマーキング部８４と、所定位置においてマーキング部８４で針８２を射出しマーキングを行わせる駆動部（図示せず）と、外部から指示制御信号を受信し駆動部にマーキングを指示する通信部(図示せず)と、これらの各部に電圧を供給する電池(図示せず)と、これらの各部を収納し、人間が飲み込みやすい楕円形状をしたカプセル筐体８８を有する。
【００８７】
このような構造のマーキング用カプセル５２を被検者に経口投与した後、検査のためのカプセル内視鏡を経口投与する。
【００８８】
この実施形態においても第２の実施形態におけると同様に先のとがった針８２を用いる。この針の材質などは、第２の実施形態と同様なものを用いることが可能である。
【００８９】
但し、針８２は円環状のマーカー打込部８３に収容されており、回転させて１つずつ消化管に打ち込む。色の異なる針８２をこのマーカー打込部８３に円環状に収容する。そして、この実施形態では、どの色の針をマーカーとするかを円環の動きを選択することによってマーカーの色を適宜選択できることになる。またこのような円環状のマーカー打込部を有すれば、多くの針を収容でき、検査器官の比較的長い距離に渡って、細かくマーキングを行える利点がある。
【００９０】
第３の実施形態において、各針の色を変えれば、カプセル内視鏡に置いて撮像した画像からそのマーカーの色を容易に識別でき、マーカーの特定が容易となる利点がある。
【００９１】
＜その他の変形例＞
上記実施形態では、消化管、特に小腸の検査に本発明を適用する場合について述べた。しかし、本発明は他の内臓器官にも適用できる。
【００９２】
実施形態によれば、カプセル内視鏡を内臓器官に投与する前に、マーキング用カプセルを投与し、マーキングを行っているので、カプセル内視鏡による撮影画像に確実にマーカーが映り、消化管内の異常のある位置を正確に把握することが可能となる。
【００９３】
本発明のいくつかの実施形態を説明したがこれらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００９４】
１・・・・カプセル検知画像記憶装置、
２，４２，５２・・・・マーキング用カプセル、
３・・・・カプセル内視鏡、
４・・・・・体表アンテナ、
５・・・・位置検知部、
６・・・・マーキング制御部、
７・・・・画像受信部、
８・・・・画像記憶部、
９・・・・制御部、
１１，２４，７１，・・・送信部、
１２・・・・マーキング液タンク、
１３，４３，５３・・・・消化管、
１４・・・・マーキング部、
１４ａ・・・ピストン部、
１４ｂ・・・・針部、
１５・・・駆動部、
１６，７６・・・通信部、
１７，２５・・・電池、
１８・・・カプセル筐体、
２１・・・光学系、
２２・・・画像取得部、
２３・・・画像送信部、
２６・・・・内視鏡筐体、
７２，８２・・・針、
７３・・・・マーカー供給部、
７４・・・・マーキング部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検査対象の内臓器官を通りこの内臓器官内を撮像して検査画像を得るカプセル内視鏡が通る前に、前記内臓器官内に通されるマーキング用カプセルであって、
前記内臓器官の内部に可視のマーカーを付けるマーキング部と、
このマーキング部を駆動する駆動部と、
位置を示す位置信号を外部に送信する送信部と、
前記マーキング部、前記駆動部及び前記送信部を内蔵するカプセル筐体と、
を有するマーキング用カプセル。
【請求項２】
前記内臓器官は、消化管である請求項１記載のマーキング用カプセル。
【請求項３】
前記マーカーは、マーキング液である請求項２記載のマーキング用カプセル。
【請求項４】
前記マーキング部は、有色のマーキング液を収容するマーキング液タンクと、前記消化管の内壁に突き刺し前記マーキング液を前記消化管に注入する針部とを有する請求項３記載のマーキング用カプセル。
【請求項５】
前記マーカーは、先端の尖った針である請求項２記載のマーキング用カプセル。
【請求項６】
前記マーキング部は、前記針を直列に収容し、前記駆動部の駆動によって前記針を前記消化管の内壁に射出する請求項５記載のマーキング用カプセル。
【請求項７】
前記マーキング部は、前記針を外側に向けて環状で回転可能に配置させ、前記駆動部の駆動によって前記針を前記消化管の内壁に射出する請求項５記載のマーキング用カプセル。
【請求項８】
前記環状で回転可能に配置された針は、異なる色を有する請求項７記載のマーキング用カプセル。
【請求項９】
検査対象の内臓器官内を通るとき、前記内臓器官の内壁に可視のマーカーを付けるマーキング用カプセルと、
このマーキング用カプセルの通った後に、前記内臓器官を通りこの内臓器官内を撮像して画像を得るカプセル内視鏡と、
前記マーキング用カプセルの位置を検知し前記マーキング用カプセルにより前記内臓器官の内壁に付けられたマーカーを検知し、マーカーの識別番号を付ける手段と、
前記カプセル内視鏡が前記内臓器官を通るときに撮像した検査画像を受信する画像受信手段と、
この画像受信手段により受信された前記内臓器官の複数の検査画像を調べて、生理的な特徴部分の画像に関連する位置に付けられている前記マーカーを基準となるランドマークマーカーとして、前記マーカーの識別番号をつけ直して、このつけ直した識別番号により、前記検査画像を特定する画像位置特定手段と、
を有するカプセル内視鏡システム。
【請求項１０】
前記内臓器官は消化管である請求項９記載のカプセル内視鏡システム。
【請求項１】
検査対象の内臓器官を通りこの内臓器官内を撮像して検査画像を得るカプセル内視鏡が通る前に、前記内臓器官内に通されるマーキング用カプセルであって、
前記内臓器官の内部に可視のマーカーを付けるマーキング部と、
このマーキング部を駆動する駆動部と、
位置を示す位置信号を外部に送信する送信部と、
前記マーキング部、前記駆動部及び前記送信部を内蔵するカプセル筐体と、
を有するマーキング用カプセル。
【請求項２】
前記内臓器官は、消化管である請求項１記載のマーキング用カプセル。
【請求項３】
前記マーカーは、マーキング液である請求項２記載のマーキング用カプセル。
【請求項４】
前記マーキング部は、有色のマーキング液を収容するマーキング液タンクと、前記消化管の内壁に突き刺し前記マーキング液を前記消化管に注入する針部とを有する請求項３記載のマーキング用カプセル。
【請求項５】
前記マーカーは、先端の尖った針である請求項２記載のマーキング用カプセル。
【請求項６】
前記マーキング部は、前記針を直列に収容し、前記駆動部の駆動によって前記針を前記消化管の内壁に射出する請求項５記載のマーキング用カプセル。
【請求項７】
前記マーキング部は、前記針を外側に向けて環状で回転可能に配置させ、前記駆動部の駆動によって前記針を前記消化管の内壁に射出する請求項５記載のマーキング用カプセル。
【請求項８】
前記環状で回転可能に配置された針は、異なる色を有する請求項７記載のマーキング用カプセル。
【請求項９】
検査対象の内臓器官内を通るとき、前記内臓器官の内壁に可視のマーカーを付けるマーキング用カプセルと、
このマーキング用カプセルの通った後に、前記内臓器官を通りこの内臓器官内を撮像して画像を得るカプセル内視鏡と、
前記マーキング用カプセルの位置を検知し前記マーキング用カプセルにより前記内臓器官の内壁に付けられたマーカーを検知し、マーカーの識別番号を付ける手段と、
前記カプセル内視鏡が前記内臓器官を通るときに撮像した検査画像を受信する画像受信手段と、
この画像受信手段により受信された前記内臓器官の複数の検査画像を調べて、生理的な特徴部分の画像に関連する位置に付けられている前記マーカーを基準となるランドマークマーカーとして、前記マーカーの識別番号をつけ直して、このつけ直した識別番号により、前記検査画像を特定する画像位置特定手段と、
を有するカプセル内視鏡システム。
【請求項１０】
前記内臓器官は消化管である請求項９記載のカプセル内視鏡システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図７】
【図４】
【図５】
【図６】
【図８】
【図２】
【図３】
【図７】
【図４】
【図５】
【図６】
【図８】
【公開番号】特開２０１３−２２２９１（Ｐ２０１３−２２２９１Ａ）
【公開日】平成２５年２月４日（２０１３．２．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１６０７０３（Ｐ２０１１−１６０７０３）
【出願日】平成２３年７月２２日（２０１１．７．２２）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【出願人】（５９４１６４５４２）東芝メディカルシステムズ株式会社 (4,066)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月４日（２０１３．２．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月２２日（２０１１．７．２２）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【出願人】（５９４１６４５４２）東芝メディカルシステムズ株式会社 (4,066)
【Ｆターム（参考）】
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