2014年05月15日09:57
医疗领域现在正在推进多项技术创新，内窥镜手术领域也是其中之一。为了减轻手术对患者造成的负担，相关技术的应用越来越活跃。下面就从内窥镜手术领域来看一下医疗创新。
现在，替代会给患者带来巨大负担的开腹手术、使用外科用内窥镜（硬质内窥镜）的内窥镜手术的比例正在迅速提高（图1）。在低创化这一大的医疗趋势下，这种倾向在今后还会越来越明显。
图1：外科内镜的市场规模（台数）。预计2014年的业绩将达到2011年的约2倍。
（图为本站根据索尼的资料制成）
支撑这种趋势的是技术创新，其中的关键技术是“影像技术”。因为内窥镜手术要一边看着插入体内（患部）的摄像头的影像一边做手术，没有影像技术就无法实施。
利用二维及低分辨率影像时，面临的课题是难以把握纵深感。因此需要采用三维（3D）显示、4K（4000×2000像素级）等高精细显示技术，实现真实感强的视觉效果。某医疗器械厂商指出，“在做内窥镜手术时，如果使用3D影像，就更容易把握缝合时的位置关系等，因此能够加快手术速度、减轻患者负担”。
关于影像技术在外科内镜领域的应用，主要有两大趋势，一是内窥镜本身的3D化和高精细化，二是对实现了3D化及高精细化的内窥镜获得的图像进行处理的周边设备的开发。下面就分别介绍这两方面的事例。
利用模型演示内窥镜手术
不断推进3D化
图2：MEDICA上展出的3D内窥镜
在内窥镜本身的3D化和高精细化方面，首先，3D化（3D内窥镜）的开发最近几年非常活跃。虽然3D内窥镜的实用案例目前还很少，但在全球最大的医疗器械展“MEDICA”等展会上，有很多企业都展出了试制品（图2）。估计今后这一市场会稳步扩大。
索尼预计，“到2015年，外科内镜的20％将支持3D”。索尼与奥林巴斯于2012年9月决定成立合资公司“索尼奥林巴斯医疗解决方案”，而索尼公开表明要通过该合资公司进行开发、设计、销售、制造的产品只有3D内窥镜一种。索尼预计这种新一代内窥镜的市场“到2020年将达到3300亿日元”，其目标是获得20％以上的市场份额。
采用超高清技术
索尼奥林巴斯医疗解决方案公司宣布，不仅要开发3D内窥镜，还将开发4K内窥镜。像这样的高精细化今后还将不断发展。
代表性事例是，采用8K（8000×4000像素级）影像信号、即“超高清”的内窥镜试制品已经问世。日本医学影像联盟（Medical Imaging Consortium，MIC）于2014年1月24日在东京举行了新闻发布会，宣布开发出了8K内窥镜，并成功实施了动物实验。MIC理事长兼日本国立成育医疗研究中心社会与临床研究中心副主任、医疗器械开发部长千叶敏雄表示，“这一成果是世界首例”（图3）。
图3：MIC的千叶理事长（左）在新闻发布会上讲话。说明使用8K内窥镜可以确保空间的资料（右）。
动物实验是在2013年12月7日实施的，利用的动物是内脏与人类内脏极其接近的猪。实验取得的8K内窥镜手术成果主要有三方面：（1）能够利用内窥镜做微细手术、（2）将显示器变成了电视显微镜、（3）可利用腹腔内的空间。
缓解医生的紧张
微细手术方面，显微镜手术通常使用的0.02～0.029mm粗的丝线也能用肉眼看到。此外，还能看到以前的HD内窥镜看不到的肝脏微细血管的截面。
电视显微镜方面，即使将8K内窥镜拍摄的部分图像放大，也能够获得清晰的图像，因此医生在手术时无需佩戴“手术放大镜”等装备。
腹腔内的空间方面，即使内窥镜不靠近患处，也能够获得清晰的影像，因此能够确保空间，可以消除“医生担心内窥镜碰到手术器具等紧张的情绪”。
千叶理事长介绍说，这次的8K内窥镜“能够获得只有高精细影像才有的自然纵深感”。不过，这种纵深感跟3D影像的立体感不同，因此，“即使8K内窥镜问世，也不会凌驾于3D内窥镜之上，而是与之并存。当然，如果能实现既支持8K又支持3D的内窥镜就太棒了”。
另一方面，关于4K和8K的区别，千叶理事长解释道：“4K和8K与现行HD内窥镜的主要区别在于能否超越人类视力的极限。而4K和8K的区别主要是感觉上的，一旦看了8K，就回不到4K了。”
采用夜视摄像头的技术
此外，还有企业在尝试利用自主技术提高内窥镜的“感光度”，已宣布涉足内窥镜用摄像头开发的先锋就是很好的例子。该公司于2012年10月底与大塚制药旗下的医疗器械厂商——大塚医疗设备公司达成了业务合作，双方将共同开发采用先锋摄像头的内窥镜，并通过大塚医疗设备公司推向市场。
先锋打算在内窥镜摄像头开发中采用“HEED-HARP”技术，借此实现与其他公司的传统产品的大幅差异化。HEED-HARP融合了先锋开发的冷阴极型平面电子源“HEED”（high-efficiency electron emission device）和以NHK放送技术研究所为中心开发的超高感光度光电转换膜“HARP”（high-gain avalancherushing amorphous photoconductor）。
当光从HARP膜一侧射入时，会在以非晶硒(a-Se)为主要成分的HARP膜内部生成与光量相对应的空穴。空穴在HARP膜内如雪崩般增加。这些空穴被HEED释放的电子中和，通过检测此时的电流便可形成图像。该技术以前曾在“NHK技研展”等场合公开过，受到了业内相关人士的极大关注。
采用该技术的摄像头（HEED-HARP摄像头）的最大特点是感光度高。比如，在周围照度为0.6lx（相当于月光）的环境下，也可以不用数字补偿处理而获得清晰的图像（图4）。
图4：在周围照度为0.6lx（相当于月光）的环境下观察水果。采用HEED-HARP器件的摄像头不用进行数字补偿处理就能获得清晰的图像（左）。
为了充分利用HEED-HARP技术的这一特点，先锋过去也曾在夜视摄像头等很多应用方面进行了摸索，试制出了相应的摄像头。但截至目前，该技术在任何用途上都未投入实用过。
作为新的应用领域，先锋将目光瞄准了内窥镜，希望通过将该技术用于观察黑暗的体内，使内窥镜具有新的特点。先锋向大塚医疗设备公司提出了这一想法，后者对HEED-HARP摄像头的实力非常感兴趣，因此决定共同开发内窥镜。（作者：小谷 卓也，日经技术在线！供稿）
