今後、NTTアドバンステクノロジ（株）は整形外科をはじめとする幅広い医療分野に対し、診断・治療用デバイスとして医療機器メーカーへの提供を目指していきます。

図1　KTN光スキャナーを組み込んだ硬性内視鏡

図2　取得に成功したヒトの指表面組織の3次元イメージ

KTN（タンタル酸ニオブ酸カリウム） 結晶は、電圧で屈折率が変わる特殊な電気光学効果 を持つ材料で、その効果は既存材料の中で最大です。この効果により光の偏向（スキャン）を従来材料の1／100の電圧で実現でき、これを、レーザー光を偏向するデバイス（光スキャナー）に用いることで、従来の光スキャナーに比べ、大幅に高速・小型・低消費電力で駆動させることが可能となります。

NEDOは、「クリーンデバイス社会実装推進事業」において、NTTアドバンステクノロジ株式会社と国立大学法人大阪大学と共に、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 に組み込みました。硬性内視鏡が要求する実用的な大きさ（ 図1 、手のひらサイズ）を実現するためには、KTN結晶の優れた電気光学特性が不可欠であり、KTN結晶だからこそ実現できた応用例となります。そして、この硬性内視鏡を光干渉断層計（Optical Coherence Tomography:OCT） と組み合わせて用いることで、世界で初めて硬性内視鏡による生体組織の3次元イメージングに成功しました。これにより、体の表面に小さな穴を開けるだけで、組織内部のイメージをリアルタイムに低侵襲な診断・治療を行うことが可能になります。

国内の内視鏡手術は既に17万件を超えています。今回開発した3次元イメージングが可能な硬性内視鏡は、従来の内視鏡手術やロボット手術にも展開が可能であり、幅広い医療分野での使用が期待されます。今後、NTTアドバンステクノロジ（株）は整形外科をはじめとする内視鏡手術に係る幅広い医療分野への展開を目指し、診断・治療用デバイスとして医療機器メーカーへの提供を進めます。

開発した硬性内視鏡は、患部表面を面的に捉えるKTN光スキャナーと、患部の深さ方向の生体組織を高精細に観察できるOCTを組み合わせることで、3次元イメージの取得を可能にしています （図3） 。硬性内視鏡の先端部にはレーザー光を体内に届けるための直径7mm、長さ53mmのレンズが装着されます。このレンズを体の表面に開けた小さい穴から体内に挿入して患部のイメージングを行います。今回は、実際に体内に挿入はせずに、ヒトの指の表面から3次元イメージを取得し、汗腺、真皮等の複雑な内部構造を十分イメージングできたことから、実用レベルの分解能が得られていることを確認しました （図2） 。

図3　開発した光干渉断層計（OCT）の外観

今回実現した硬性内視鏡は、KTN光スキャナーが持つ以下の【1】～【3】の特徴を最大限に活用した成果です。

【1】小型かつ透過型のKTN光スキャナー

今回開発した硬性内視鏡は、KTN光スキャナー （図4） 2台で構成されています （図5） 。患部の表面を面的にスキャンするには、KTN光スキャナー2台の光学的な組み合わせが必要です。従来の一般的な光スキャナーがポリゴンミラー やMEMS のように鏡でレーザー光を反射させる反射型であるのに対し、KTN光スキャナーは 図4 のように透過型であり、レーザー光を折り返すなどの複雑な構成が必要ありません。このため、レーザー光の光軸に沿って少数の光学部品を直線的に配置することで低損失化を実現し、患部からの微弱な戻り光を損失無くOCTで検出し、高品質なイメージングが可能です。このシンプルな光学系により16mm角×183mm長、重さ60gという長時間の利用に耐えられる小型で軽量な硬性内視鏡を実現できました。

図4　KTN光スキャナーの動作イメージ

図5　硬性内視鏡の構成図

【2】可動部分が無い安定な動作

KTN光スキャナーは、電圧によって結晶内部の屈折率分布を制御する新しい光スキャナーであり、ポリゴンミラーやMEMSのように機械的な可動部分が無い構造です。このため、長期信頼性に優れ、長時間の使用においても安定に駆動します。さらに本体が振動しないため、手術時の精密な操作が可能であり、安定したイメージングを実現します。

【3】電気光学効果による低消費電力動作

KTN光スキャナーは電気光学効果によって動作し、KTN光スキャナーを構成する結晶それ自体が誘電体であるため、結晶内部に電流は流れません。このため、現在最も普及しているポリゴンミラーや従来のOCTに用いられているガルバノスキャナーに比べ1/1000の省電力化が可能です。

今後は、NTTアドバンステクノロジ（株）は、動物実験や臨床試験を実施し、医療機器としての実用性を検証していきます。さらに、内視鏡手術に係る幅広い医療分野への展開を目指し、診断機器としての利用に加えレーザー光を有効活用した治療装置への展開を進めます。