KTN光スキャナー組み込みの硬性内視鏡で生体組織を3次元イメージング

最終更新日:2018年9月26日

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臨床工学技士コラム

KTN光スキャナー組み込みの硬性内視鏡で生体組織を3次元イメージング

2017.05.16

新エネルギー・産業技術総合開発機構(神奈川県川崎市幸区、NEDO)、NTTアドバンステクノロジ株式会社(本社:神奈川県川崎市幸区、木村丈治社長)、大阪大学(大阪府吹田市)は共同で4月14日、KTN結晶を用いた光スキャナー(KTN光スキャナー)を硬性内視鏡に組み込み、その内視鏡によるリアルタイムでの生体組織の3次元イメージングに世界で初めて成功したと発表した。

同研究成果は、パシフィコ横浜で開催された「レーザーEXPO2017」(4月19~21日の期間)において、NTTアドバンステクノロジ社の出展ブースにも展示された。

従来よりも高速・小型・低消費電力を実現するKTN光スキャナー

これまでに「KTN(タンタル酸ニオブ酸カリウム)結晶」は、電圧によって屈折率が変化する特殊な電気光学効果を既存の材料の中で最も持っていることが分かっていた。

この効果を活用することで、KTNは従来の材料の1/100の低電圧で光の偏向(スキャン)を可能にし、KTN光スキャナーは従来の光スキャナーと比較して、「高速化」・「小型化」・「低消費電力」での駆動を実現するものだった。

リアルタイムで生体組織の内部をイメージング

今回3者では共同研究において、このKTN光スキャナーを硬性内視鏡に組み込み、その内視鏡と光干渉断層計(OCT)を組み合わせることで、生体組織の内部を3次元イメージングすることに世界で始めて成功。

開発された硬性内視鏡では、KTN光スキャナーが患部の表面を面的に捉え、OCTにより患部の深さ方向の生体組織を高精細に観察できる。これらを組み合わせて3次元イメージングを可能にしているという。硬性内視鏡の先端部には、レーザー光を体内に届けるレンズ(直径7mm、長さ53mm)が装着されており、体の表面に低侵襲な小さい穴を開け、レンズを体内に挿入することでリアルタイムに患部などの組織内部のイメージングを行える

また、硬性内視鏡に組み込める実用的な大きさとしては、優れた電気光学特性を持ったKTN結晶だからこそ実現できたケースだという。

ヒトへの低侵襲な診断・治療への実用化に期待

今回の研究では、内視鏡は実際には体内に挿入せず、ヒトの指の表面の3次元イメージを取得した。その結果、汗腺、真皮等の複雑な内部構造もイメージング可能だったため、今後実用レベルでの低侵襲な診断・治療が期待される。

NTTアドバンステクノロジ社では、今後、動物実験や臨床試験を実施、医療機器として実用性を検証していく予定。また、内視鏡手術に係る幅広い医療分野への展開として、診断機器に限らず、レーザー光を活用した治療装置への展開も進める予定だ。

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