JP2002238844A - 内視鏡装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】内視鏡の死角における処置具先端部の位置情報
や形状情報等を提供して術者の支援を行える内視鏡装置
を提供すること。 【解決手段】内視鏡システム１は、内視鏡挿入部７に配
置したソースコイル１６と、処置具に配置したソースコ
イル４５と、ベッド４に予め配置された３軸センスコイ
ル２２と、ソースコイル１６、４５から発生する磁界を
検出した３軸センスコイル２２から出力される検出信号
を基に、これら３軸センスコイル２２を基準にしたソー
スコイル１６、４５のの位置を算出するソースコイル位
置検出部３１と、このソースコイル位置検出部３１で得
た位置情報を、ソースコイル１６を基準にしてソースコ
イル４５の相対位置に座標変換させるとともに、この座
標変換によって求められた相対位置を基に、内視鏡６か
ら見た処置具４０の仮想画像を形成する仮想画像生成部
３２と、この仮想画像生成部３２で形成された仮想画像
を実際の内視鏡画像に重ね合わせて画面上に表示させる
モニタ信号生成部とを具備している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内視鏡の死角にな
る部分の情報を術者に知らせて内視鏡操作の支援を行う
内視鏡装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、医療用分野で内視鏡が広く用いら
れている。この内視鏡は、体表面を切開することなく体
腔内深部の臓器を診断したり、必要に応じて内視鏡の備
えるチャンネル内に処置具を挿通してポリープ等を切除
する治療処置を行える。

【０００３】前記内視鏡のうち、特に挿入部が軟性のも
のは、体腔内の屈曲した管路に挿入することが可能であ
る。また、内視鏡下外科手術においては、体腔内に挿入
した内視鏡により患部を観察しながら、この内視鏡とは
別途挿入した処置具を用いて患部の切開・凝固・クリッ
ピング等の処置を行う。そして、この内視鏡下で処置具
により患部を把持・焼灼等を行う場合、処置具先端部が
内視鏡若しくはトロッカーの先端部から完全に突出した
ことを確認してから処置具の操作を行うようになってい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たように内視鏡と、この内視鏡とは別途に挿入した処置
具とを用いる内視鏡下外科手術では内視鏡や処置具の体
腔内への挿入位置が１乃至数か所に限られているので、
開腹手術等のように術者の視点を移動させることや処置
具の持ちかえを容易に行えない。つまり、内視鏡先端部
や処置具先端部の患部に対する可動範囲が制限されてい
ることにより、内視鏡の死角の状況を確認するための作
業に多くの時間を費やし、その作業は熟練を要する技術
であった。

【０００５】また、処置具先端部が内視鏡若しくはトロ
ッカーの先端部から完全に突出したことを確認しない状
態で処置具が操作されると、内視鏡、トロッカー、処置
具の先端部が機械的、或いは焼灼時の熱によって破損す
るおそれがあった。

【０００６】本発明は上記事情に鑑みてなされたもので
あり、内視鏡と処置具とを用いる内視鏡下外科手術にお
いて、内視鏡の死角における処置具先端部の位置情報や
形状情報等を提供して術者の支援を行えるとともに、不
用意な操作で内視鏡、トロッカー又は処置具先端部の破
損等を防止する内視鏡装置を提供することを目的にして
いる。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の内視鏡装置は、
内視鏡挿入部に配置した内視鏡用磁界発生素子と、処置
具に配置した処置具用磁界発生素子と、内視鏡及び処置
具が挿入される被検体周囲の既知の位置に予め配置され
た磁界検出素子と、前記内視鏡用磁界発生素子及び処置
具用磁界発生素子から発生する磁界を検出した前記磁界
検出素子から出力される検出信号を基に、これら磁界検
出素子を基準にした内視鏡用磁界発生素子及び処置具用
磁界発生素子の位置を算出する位置算出手段と、この位
置算出手段で算出して得た位置情報を、前記内視鏡用磁
界発生素子を基準にして処置具用磁界発生素子の相対位
置に座標変換させる座標変換手段と、この座標変換手段
の座標変換によって求められた相対位置を基に、内視鏡
から見た処置具の仮想画像を形成する仮想画像形成手段
と、この仮想画像形成手段で形成された仮想画像を実際
の内視鏡画像に重ね合わせて画面上に表示させる画像表
示手段とを具備している。

【０００８】また、 前記処置具と、この処置具が挿通
される内視鏡チャンネル又はトロッカーとの相対位置を
検出する相対位置検出手段をそれぞれの所定位置に配置
している。

【０００９】この構成によれば、内視鏡挿入部及び処置
具挿入部の磁界検出素子に対する位置及び方向を検出し
て得られる３次元座標を、内視鏡の視野を基準とした座
標系に再計算し、内視鏡から見た処置具先端の仮想輪郭
形状を求めることにより、画面上に表示される内視鏡像
に仮想輪郭形状が重ね合わせて表示される。

【００１０】また、内視鏡先端部又はトロッカー先端部
と処置具先端部との相対位置関係が相対位置検出手段に
よって検出されて術者や助手に告知される。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。図１ないし図８は本発明の第１実
施形態に係り、図１は内視鏡システムの概略構成を示す
図、図２は内視鏡システムの具体的な構成を説明する
図、図３は内視鏡磁界発生部を説明する図、図４は処置
具を説明する図、図５はセンスコイルを説明する図、図
６はベッドに横たわる患者の腹腔内に内視鏡及び処置具
を挿入した状態を示す図、図７は位置検出装置の構成を
説明するブロック図、図８はモニタ画面への表示例を示
す図である。

【００１２】図８（ａ）はＣＣＤでとらえた内視鏡画像
を示す図、図８（ｂ）は内視鏡画像の輪郭画像を説明す
る図、図８（ｃ）は処置具先端部の仮想輪郭画像データ
による画像を説明する図、図８（ｄ）は内視鏡画像の輪
郭画像に重複していない処置具先端部の仮想輪郭画像デ
ータによる画像を説明する図、図８（ｅ）はモニタ画面
上に表示される内視鏡画像に仮想輪郭画像データを重ね
合わせた画像を示す図、図８（ｆ）はモニタ画面上に開
閉量ｆを具体的な寸法表示として表示した例を示す図で
ある。

【００１３】図１及び図２に示すように本実施形態の内
視鏡システム１は、内視鏡６により得られる体腔内画像
をモニタ２３の画面上に表示させる内視鏡装置２と、こ
のモニタ２３に表示された体腔内画像を観察しながら体
腔内の処置を行う処置具４０と、前記内視鏡６の内視鏡
挿入部７と前記処置具４０の処置具挿入部４１の位置と
を検出し、画像表示されない処置具先端部の輪郭を相互
の位置関係から推定してモニタ２３上に重ね合わせて表
示する処理回路を備えた位置検出装置３とで主に構成さ
れている。

【００１４】前記内視鏡６は、細長な内視鏡挿入部７
と、この内視鏡挿入部７の基端部に設けられた操作部８
と、この操作部８の端部から延出するユニバーサルケー
ブル９とで構成され、前記ユニバーサルケーブル９の基
端部にはビデオプロセッサ１１の光源部３６に着脱自在
なコネクタ９Ａが設けられている。

【００１５】前記操作部８には内視鏡挿入部７の先端付
近に形成した湾曲部７ｂを湾曲操作する湾曲操作ノブ８
ａが設けられており、この湾曲操作ノブ８ａを術者が回
動操作して前記湾曲部７ｂを湾曲させて所望の視野を容
易に得られるようになっている。

【００１６】前記コネクタ９Ａの側部からは更に信号ケ
ーブル９Ｂが延出している。この信号ケーブル９Ｂの基
端部に設けられている信号用コネクタ９Ｃは、前記ビデ
オプロセッサ１１の信号処理部３７に着脱自在に接続さ
れるようになっている。

【００１７】前記内視鏡挿入部７の内部には照明光を伝
送するライトガイド３８が配設されており、このライト
ガイド３８は操作部８及びユニバーサルケーブル９内を
挿通して前記コネクタ９Ａまで延出している。このこと
により、前記ビデオプロセッサ１１の光源部３６内のラ
ンプ３６ａから出射される照明光は、前記コネクタ９Ａ
の端面に集光されて前記ライトガイド３８により伝送さ
れ、内視鏡挿入部７の先端面に設けられている照明光出
射手段を形成する図示しない照明窓から前方に向けて出
射される。

【００１８】この照明光によって照らされた体腔内の観
察像は、照明窓に隣接して設けられた観察窓に取り付け
られた対物レンズ３９によって、この対物レンズ３９の
焦点位置に配置された固体撮像素子であるＣＣＤ２９の
撮像面に結像する。この撮像面に結像した体腔内像は、
前記ＣＣＤ２９で電気信号に光電変換され、前記信号処
理部３７内のＣＣＤドライブ回路３７Ａから出力される
ＣＣＤ駆動信号により電気信号として読み出され、内視
鏡挿入部７、操作部８及びユニバーサルケーブル９内に
配設された信号線を経由して入力された信号処理回路３
７Ｂで標準的な映像信号に変換される。この映像信号
は、電気ケーブル１４、位置検出装置本体２１を経てモ
ニタ２３の画面上に内視鏡画像として表示される。な
お、符号１３は内視鏡挿入部７内に挿通配置された処置
具チャンネルであり、符号１３ａは操作部８の先端側に
設けられた処置具挿入口である。

【００１９】図２及び図３に示すように前記内視鏡挿入
部７の先端硬性部７ａには内視鏡磁界発生部１６を構成
する例えば３つの内視鏡用磁界発生素子であるソースコ
イル１６ａ、１６ｂ、１６ｃが所定の間隔で配置されて
いる。これらソースコイル１６ａ、１６ｂ、１６ｃは、
絶縁性で硬質の円柱状コア１０に絶縁被膜された導線を
巻回したソレノイド状コイルで構成され、接着剤により
外周面を絶縁固定するとともに先端硬性部７ａの内壁に
固定配置されている。そして、各ソースコイル１６ａ、
１６ｂ、１６ｃから延出するそれぞれのリード線１７
は、内視鏡挿入部７、操作部８、ユニバーサルケーブル
９、信号ケーブル９Ｂ、電気ケーブル１４を介して位置
検出装置本体２１に接続されている。

【００２０】このことにより、位置検出装置本体２１か
ら各ソースコイル１６ａ、１６ｂ、１６ｃに駆動信号を
印加することにより、内視鏡挿入部内の各ソースコイル
１６ａ、１６ｂ、１６ｃから磁界が発生する。なお、前
記信号用コネクタ９Ｃには内視鏡の機種を識別させるた
めの後述する内視鏡機種識別部９ｃが設けてある。

【００２１】一方、図４に示すように前記処置具４０
は、細長な処置具挿入部４１と、この処置具挿入部４１
の基端部に設けられた操作部４２とで主に構成されてい
る。この操作部４２には一対の歯部４４ａ、４４ｂを備
えた処置具先端部４４の開閉等を行う固定ハンドル４２
ｂ及び可動ハンドル４２ｃが設けられており、このハン
ドル４２ｂ、４２ｃを適宜操作することによって処置具
先端部４４を開閉させられるようになっている。

【００２２】また、前記処置具挿入部４１の先端部及び
固定ハンドル４２ｂ、可動ハンドル４２ｃの所定位置に
はそれぞれ処置具磁界発生部となる例えば３つの処置具
用磁界発生素子であるソースコイル４５ａ、４５ｂ、４
５ｃが設けてある。これらソースコイル４５ａ、４５
ｂ、４５ｃからはそれぞれリード線４６が延出してお
り、これらリード線４６は操作部４２の基端部から延び
る電気ケーブル４７内を挿通して、この電気ケーブル４
７の基端部のコネクタ４８を介して位置検出装置本体２
１に接続されている。

【００２３】このことにより、位置検出装置本体２１か
ら各ソースコイル４５ａ、４５ｂ、４５ｃに駆動信号を
印加することにより、処置具４０の各ソースコイル４５
ａ、４５ｂ、４５ｃから磁界が発生する。なお、前記コ
ネクタ４８には処置具種類を識別させるための後述する
処置具種類識別部４８ａが設けてある。

【００２４】さらに、前記処置具先端部４４で狭持した
患部に対して、高周波による焼灼を行えるように、操作
部４２には図示しない高周波焼灼装置から延出する高周
波ケーブル４３が接続されるケーブル接続部４２ａが設
けてある。

【００２５】図１に示すように前記ベッド４の既知の位
置である例えば３箇所の隅部には前記内視鏡６の各ソー
スコイル１６ａ、１６ｂ、１６ｃから発生する磁界及び
前記処置具４０の各ソースコイル４５ａ、４５ｂ、４５
ｃから発生する磁界を検出するための磁界検出素子とし
ての３軸センスコイル２２ａ、２２ｂ、２２ｃが取り付
けてあり、これら３軸センスコイル２２ａ、２２ｂ、２
２ｃから延出する図示しない信号ケーブルはベッド４か
ら延びる電気ケーブル２２ｄ内を挿通して位置検出装置
本体２１に接続されている。

【００２６】図５に示すように前記３軸センスコイル２
２ａ、２２ｂ、２２ｃは、各コイル面が直交するように
３方向にそれぞれ巻回され、各コイル面に直交する軸方
向成分の磁界強度に比例した信号を検出する。したがっ
て、前記位置検出装置本体２１では、前記ソースコイル
１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、４５ａ、４５ｂ、４５ｃから
の磁界を検出して３軸センスコイル２２ａ、２２ｂ、２
２ｃから出力された検出信号に基づいて、前記ソースコ
イル１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、４５ａ、４５ｂ、４５ｃ
の位置（座標）を算出するとともに、後述するように内
視鏡挿入部７に対する処置具挿入部４１の相対位置や姿
勢、形状を推定して得られた処置具先端の輪郭を内視鏡
画像に重畳させてモニタ２３の画面上に表示させる。

【００２７】なお、前記位置検出装置３は、磁気を利用
しているため、磁気に対して透明でない金属が存在する
と、鉄損などの影響によって磁界発生用のソースコイル
１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、４５ａ、４５ｂ、４５ｃと、
検出用３軸センスコイル２２ａ、２２ｂ、２２ｃとの間
の相互インダクタンスに影響が生じる。このため、精度
良く信号検出するため、発生する磁界が影響を受けない
環境を設定することが望ましく、このため、ベッド４や
処置具４０等を磁気的に透明な、すなわち磁界に影響を
及ぼさない材料である、例えば樹脂、カーボン、チタン
などの非磁性金属で形成する。実際的には交流磁界を用
いるので、少なくとも駆動信号の周波数において磁気的
に透明な材料であれば良い。

【００２８】また、前記内視鏡挿入部７及び前記処置具
挿入部４１を、図６に示すようにベッド４に横たわる患
者５の体腔内５ａに内視鏡６及び処置具４０をトロッカ
ー１８を介して挿入する場合にも適用可能である。ま
た、前記処置具挿入部４１は硬性のものに限定されるも
のではなく軟性のものであってもよい。その場合には前
記処置具挿入部４１の処置具先端の方向を特定するた
め、先端部付近に前記内視鏡６と同様に３個以上のソー
スコイルを所定の間隔で配設する。

【００２９】図７を参照して位置検出装置３の構成及び
作用を説明する。図に示すように位置検出装置３は、ソ
ースコイル駆動部２４や、相互インダクタンス検出部２
６、形状算出部３０等で構成されている。

【００３０】前記ソースコイル駆動部２４は、磁界発生
用発振部２５から供給される交流信号を増幅して前記内
視鏡６のソースコイル１６ａ、１６ｂ、１６ｃ及び処置
具４０のソースコイル４５ａ、４５ｂ、４５ｃを駆動さ
せる駆動信号を出力する。このソースコイル駆動部２４
から駆動電流分配器２８に出力された駆動信号は、前記
リード線１７，４６を介して、前記ソースコイル１６
ａ、１６ｂ、１６ｃ、４５ａ、４５ｂ、４５ｃにそれぞ
れ供給される。このことにより、それぞれのソースコイ
ル１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、４５ａ、４５ｂ、４５ｃか
ら磁界が発生する。

【００３１】これらソースコイル１６ａ、１６ｂ、１６
ｃ、４５ａ、４５ｂ、４５ｃから発生された磁界は、３
軸センスコイル２２ａ、２２ｂ、２２ｃで検出される。
そして、この３軸センスコイル２２ａ、２２ｂ、２２ｃ
で検出した磁界の検出信号が位置検出装置３のセンスコ
イル出力増幅器２７に送られ増幅される。このセンスコ
イル出力増幅器２７で増幅された検出信号は、相互イン
ダクタンス検出部２６に出力される。

【００３２】前記相互インダクタンス検出部２６では入
力された検出信号を、前記磁界発生用発振部２５から参
照信号として送出される交流信号を基準にして直交検波
（同期検波）して、コイル間の相互インダクタンスに関
連した信号を取得して形状算出部３０に出力する。

【００３３】前記形状算出部３０は、位置算出手段であ
るソースコイル位置検出部３１や座標変換手段と仮想画
像形成手段とを兼ねる仮想画像生成部３２等で構成され
ており、前記相互インダクタンス検出部２６で取得され
た信号はソースコイル位置検出部３１でＡ／Ｄ変換され
て、各ソースコイル１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、４５ａ、
４５ｂ、４５ｃのベッド４に配置されている３軸センス
コイル２２ａ、２２ｂ、２２ｃに対する座標を得るため
の位置検出の計算を行う。

【００３４】次段の仮想画像生成部３２では前記ソース
コイル１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、４５ａ、４５ｂ、４５
ｃの位置を示す座標と、予めデータ記録手段であるデー
タ記録部２０に記録されている内視鏡６の視野方向デー
タや画角データ及び処置具４０の形状データを用いて、
内視鏡挿入部７及び処置具挿入部４１の位置、姿勢、及
び処置具先端の開閉量を算出する。その後、内視鏡６の
視野を中心とした座標系に変換した後、この内視鏡６か
ら見た仮想輪郭画像を生成し、この仮想輪郭画像を画像
表示手段であるモニタ信号生成部３３に送出する。

【００３５】ここで、前記仮想画像生成部３２における
仮想輪郭画像の作成について説明する。前記データ記録
部２０には例えば３次元ＣＡＤデータ等を元に作成され
た内視鏡６の先端硬性部７ａにおけるソースコイル位置
データや画角データ、処置具４０の形状データ等が記憶
されている。このため、まず、内視鏡６のコネクタ９Ｃ
或いは処置具４０のコネクタ４８を介して位置検出装置
本体２１に内視鏡機種識別部９ｃ及び処置具種類識別部
４８ａに識別信号が入力されると、データ記録部２０で
は出力される識別信号に基づき、接続された内視鏡６及
び処置具４０を特定する一方、その内視鏡６及び処置具
４０に対応する各データを形状算出部３０のシステム制
御部３４に出力する。

【００３６】次に、前記仮想画像生成部３２では、前記
形状算出部３０のシステム制御部３４に入力されている
これらデータと、前記ソースコイル位置検出部３１のソ
ースコイル１６ａ、１６ｂ、１６ｃの座標情報とを足し
合わせて先端硬性部７ａの位置及び中心軸ベクトルを算
出する一方、前記システム制御部３４に入力された処置
具４０の形状データとソースコイル４５ａ、４５ｂ、４
５ｃの座標情報とを足し合わせて処置具挿入部４１の先
端位置、処置具挿入部４１の軸方向ベクトル及び軸周り
回転角、前記ソースコイル４５ａ、４５ｂ、４５ｃの相
対距離から処置具先端の開閉量ｆ等を算出する。

【００３７】次いで、これら算出したデータを、データ
記録部２０に記録されている内視鏡６の視野方向と画角
データとに基づき内視鏡６の視野を中心とした座標系に
換算する一方、前記データ記録部２０に記録された処置
具４０の形状データにより肉付けをして、内視鏡６から
見た仮想画像を生成してモニタ信号生成部３３に出力す
る。

【００３８】前記モニタ信号生成部３３では、仮想画像
生成部３２で生成された内視鏡６から見た仮想輪郭画像
をＲＧＢ、ＮＴＳＣ或いはＰＡＬ方式等、所定の映像信
号に変換する一方、前記ビデオプロセッサ１１から出力
された内視鏡画像を画像処理して、輪郭画像抽出部１２
で抽出された輪郭画像との比較を行う。そして、重複す
る部分の仮想輪郭画像を消去した上で、画像処理前の内
視鏡画像に仮想画像を重ね合わせてモニタ２３の画面上
に表示する。

【００３９】なお、接続した内視鏡機種或いは処置具種
類を、操作パネル３５を介して手動でデータ記録部２０
に入力するようにしてもよい。

【００４０】つまり、前記内視鏡挿入部７の先端硬性部
７ａに設けられたソースコイル１６ａ、１６ｂ、１６ｃ
と、処置具先端部４４近傍の所定に設けられたソースコ
イル４５ａ、４５ｂ、４５ｃとが、位置検出装置本体２
１から印加された駆動信号によって磁界を発生すると、
これらソースコイル１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、４５ａ、
４５ｂ、４５ｃからの磁界は、ベッド４に設けられた３
軸センスコイル２２ａ、２２ｂ、２２ｃで検出される。
そして、ソースコイル位置検出部３１で各点のベッド４
に対する座標が計算される。

【００４１】前記仮想画像生成部３２では上述したよう
にソースコイル１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、４５ａ、４５
ｂ、４５ｃの座標と、データ記録部２０に記録されてい
る内視鏡６の視野方向と画角及び処置具４０の形状デー
タとを用いて、内視鏡挿入部７の先端硬性部７ａの位置
及び中心軸ベクトル、処置具挿入部４１の先端位置、軸
方向ベクトル、軸周りの回転角及び処置具先端の開閉量
ｆをそれぞれ算出する。

【００４２】その後、内視鏡６の視野を中心とした座標
系に変換し、３次元ＣＡＤデータを元に処置具外形を肉
付けして内視鏡６から見た処置具挿入部４１の仮想輪郭
画像を生成し、モニタ信号生成部３３に送出する。

【００４３】モニタ信号生成部３３ではビデオプロセッ
サ１１から出力された内視鏡画像を輪郭画像抽出部１２
で画像処理して輪郭データを抽出する一方、前記仮想画
像生成部３２で生成された仮想輪郭画像データとを比較
して、重複する仮想輪郭を削除し、画像処理前の内視鏡
画像に重ね合わせた映像信号をモニタ２３に出力する。

【００４４】図８を参照してモニタ２３への表示例を説
明する。図８（ａ）に示すように前記ＣＣＤ２９で撮像
され、ビデオプロセッサ１１、モニタ信号生成部３３を
通して出力された通常の内視鏡画像では体腔内組織５ｂ
を例えば処置具先端部４４で狭持した際、一対の歯部４
４ａ、４４ｂのうち体腔内組織５ｂによって隠されてい
ない一方の歯部４４ａだけが映し出される。そして、歯
部４４ｂの部分の状況を視認するためには、術者は内視
鏡６の視点を移動させたり、処置具４０の位置を変える
等の操作を行わなければならない。

【００４５】本実施形態では内視鏡６の視点の移動や処
置具４０の位置変更を行う代わりに、モニタ信号生成部
３３では前記内視鏡画像を画像処理して図８（ｂ）に示
すような輪郭データを抽出する。

【００４６】一方、仮想画像生成部３２ではソースコイ
ル４５ａ、４５ｂ、４５ｃの座標と、データ記録部２０
に記録されているデータを基に図８（ｃ）に示すような
処置具４０の仮想輪郭画像データを生成するとともに、
図８（ｄ）に示すように前記図８（ｃ）の仮想輪郭画像
データと前記図８（ｂ）の輪郭データとを比較演算した
結果から、重複していない部分である、体腔内組織５ｂ
の陰に隠れて表示されていなかった歯部４４ｂの仮想輪
郭画像４４ｂ′を生成し、図８（ｅ）に示すように図８
（ａ）の内視鏡画像に図８（ｄ）の仮想輪郭画像データ
を重ね合わせてモニタ画面上に合成した画像を表示させ
る。

【００４７】つまり、前記体腔内組織５ｂの陰に隠れて
いて表示されなかった歯部４４ｂを仮想輪郭画像４４
ｂ′によって見える状態にする。このとき、図８（ｆ）
に示すように仮想画像生成部３２で算出された処置具先
端の開閉量ｆを具体的な寸法表示４９としてモニタ画面
上に表示させてもよい。

【００４８】このように、内視鏡挿入部の先端硬質部及
び処置具の所定位置に複数のソースコイルを設け、それ
らソースコイルから発する磁界を３軸センスコイルで検
出するとともに、この検出信号を基に位置検出装置でソ
ースコイルの座標を求めるとともに、内視鏡挿入部に対
する処置具先端部の位置・形状を演算して求めることに
より、体腔内臓器の陰に隠れる等によって画像表示され
ない死角である部分の処置具先端部等を仮想輪郭画像と
してモニタの画面上に表示させて術者や連結する助手等
の操作の支援を行うことができる。このことにより、術
者は処置具先端の状態等を容易に把握して円滑に処置を
行える。

【００４９】また、処置具先端の開閉量をモニタ画面上
に具体的に寸法表示させることにより、処置具先端で把
持している体腔内組織の計測を行うこともできる。

【００５０】図９及び図１０は第１実施形態の応用例に
係り、図９は内視鏡システムの構成を説明する図、図１
０は処置具チャンネル内にプローブを固定したときのプ
ローブ先端部付近を説明する図である。

【００５１】本実施形態の内視鏡システム１Ａの内視鏡
６Ａは、図９に示すように前記図２に示した内視鏡磁界
発生部１６となるソースコイル１６ａ、１６ｂ、１６ｃ
及びリード線１７を設けた専用の内視鏡６ではない。こ
のため、本実施形態の内視鏡６Ａでは内視鏡挿入部７に
設けられている体腔内に処置具を導入して患部の処置を
行うための処置具チャンネル１３に図１０に示す位置検
出のためのプローブ１５を所定の位置に着脱自在に固定
できるようになっている。その他の構成は前記第１実施
形態と同様であり、同部材には同符号を付して説明を省
略する。

【００５２】図１０に示すように前記プローブ１５には
内視鏡用磁界発生素子となる３つのソースコイル５６
ａ、５６ｂ、５６ｃが絶縁性で可撓性を有するチューブ
１９の先端及びその先端から所定距離である距離ｄ及び
距離ｅの位置に固定されている。各ソースコイル５６
ａ、５６ｂ、５６ｃは、絶縁性で硬質の円柱状コア５０
に絶縁被膜された導線が巻かれたソレノイド状コイルで
構成され、接着剤６０により外周面を絶縁固定する共に
チューブ１９の内周面に固定されている。

【００５３】前記チューブ１９には先端から処置具チャ
ンネル１３の長さＬと略同じ位置に処置具挿入口１３ａ
に係合して内視鏡挿入部７を所定位置に着脱自在に固定
するための固定部材１９ａが設けてある。

【００５４】前記ソースコイル５６ａ、５６ｂ、５６ｃ
に接続されたそれぞれのリード線５７は、プローブ１５
の後端又はプローブ１５後端から延びたケーブルの後端
に設けられたコネクタ５８を介して位置検出装置本体２
１に接続されるようになっており、位置検出装置本体２
１から駆動信号が印加されることにより各ソースコイル
５６ａ、５６ｂ、５６ｃから磁界が発生する。

【００５５】なお、ソースコイル５６ａ、５６ｂ、５６
ｃは、硬質のコア５０に導線を巻いて接着固定されてい
るので、内視鏡挿入部７を湾曲させた場合に変形しない
ので、常に一定の磁界を発生する。符号１３ｂは前記処
置具チャンネル１３のチャンネル出口である。

【００５６】このように、本実施形態においてはプロー
ブを処置具チャンネルに挿通配置させ、このプローブを
構成するチューブに設けた固定部材を処置具チャンネル
の処置具挿入口に係合固定させることにより、３つのソ
ースコイルが内視鏡挿入部の所定位置に配置されるの
で、この内視鏡の内視鏡挿入部の位置及び中心軸ベクト
ルを算出することができる。

【００５７】このことにより、ソースコイルを内蔵した
専用の内視鏡でなくても、内視鏡挿入部に処置具チャン
ネルを有する内視鏡であれば、処置具チャンネルにコー
スコイルを配置したプローブを装着することによって、
上述した実施形態と同様の作用及び効果を得られる。

【００５８】図１１は第１実施形態の変形例に係るモニ
タ画面への他の表示例を示す図である。本実施形態にお
いては、前記仮想画像生成部３２において処置具挿入部
４１の仮想輪郭画像を実際の内視鏡画像に重ね合わせる
代わりに、前記ソースコイル位置検出部３１で得た座標
を基に、操作パネル３５から入力する任意の視点におけ
る処置具先端形状を計算し、その処置具先端形状画像６
３を内視鏡画像が表示されているモニタ２３の画面内に
設けた第２の画面６２に仮想表示するようにしている。

【００５９】このように、内視鏡画像を表示しているモ
ニタの画面内に設けた第２の画面に、操作パネルから入
力された任意の視点における処置具先端形状画像を仮想
表示させることにより、内視鏡と異なる任意の視点から
の処置具形状の確認を行うことができる。

【００６０】図１２及び図１３は本発明の第２実施形態
に係り、図１２は内視鏡システムの他の構成例を説明す
る図、図１３は位置検出装置の構成を説明するブロック
図である。図１２及び図１３に示すように本実施形態の
内視鏡システム１Ｂでは内視鏡６Ｂの内視鏡挿入部７の
先端部にリード線６７を延出させた相対位置検出手段と
なるソースコイル６６を設けている。このソースコイル
６６は、延出するリード線６７、前記ビデオプロセッサ
１１，前記電気ケーブル１４を介して前記位置検出装置
本体２１に電気的に接続されている。

【００６１】前記内視鏡６Ｂは、処置具チャンネル１３
に例えば高周波処置具６８を挿入し、この高周波処置具
６８の処置具先端６８ａを内視鏡挿入部７のチャンネル
出口１３ｂから突出させることにより、患部の高周波処
置を行えるようになっている。

【００６２】一方、前記高周波処置具６８の処置具先端
６８ａ近傍にはリード線７０を延出した相対位置検出手
段となるソースコイル６９を設けている。このソースコ
イル６９は、延出するリード線７０を位置検出装置本体
２１に接続している。

【００６３】そして、前記ソースコイル６６と前記ソー
スコイル６９とは、処置具先端６８ａが内視鏡挿入部７
のチャンネル出口１３ｂから距離ｇだけ突出した時、最
も近接した位置関係になるように配設してある。

【００６４】前記高周波処置具６８の手元側の操作部６
８ｂには高周波電源７２から延出する高周波ケーブル７
１が接続され、この高周波電源７２からの高周波出力を
処置具先端６８ａに通電させるようになっている。

【００６５】本実施形態の位置検出装置３では前記ソー
スコイル６９が前記ソースコイル６６よりも手元側、即
ち処置具先端６８ａの内視鏡挿入部７の先端からの突出
長が距離ｇ未満である場合、仮想画像生成部３２で作成
された警告表示信号がモニタ信号生成部３３に送られる
とともに、システム制御部３４から制御ケーブル７３を
介して高周波電源７２に出力禁止制御信号を送出するよ
うになっている。

【００６６】また、警告表示信号を受けたモニタ信号生
成部３３では、ビデオプロセッサ１１から出力された内
視鏡画像に前記仮想画像生成部３２の警告表示信号を重
ね合わせてモニタ２３の画面上に表示させるようになっ
ている。

【００６７】なお、前記高周波電源７２は制御ケーブル
７３を介して位置検出装置本体２１に接続されている。
また、前記ソースコイル６６と前記ソースコイル６９と
を、内視鏡手元側の処置具挿入口１３ａ近傍に所定の位
置関係で配置する構成であってもよい。さらに、ソース
コイル６６の代わりに同位置にセンスコイルを配置する
構成であってもよい。その他の構成は前記第１実施形態
と同様であり、同部材には同符合を付して説明を省略す
る。

【００６８】上述のように構成した内視鏡システム１Ｂ
の作用を説明する。前記内視鏡６Ｂの内視鏡挿入部７に
設けられたソースコイル６６と、処置具先端６８ａ近傍
に設けられたソースコイル６９とは、共に位置検出装置
本体２１からの駆動信号により磁界を発生する。そし
て、これらソースコイル６６、６９から発生した磁界
は、前記センスコイル２２ａ、２２ｂ、２２ｃによって
検出され、ソースコイル位置検出部３１で前記ソースコ
イル６９及びソースコイル６６の相対位置が算出され
る。

【００６９】そして、前記ソースコイル６９の位置がソ
ースコイル６６の位置よりも操作部側、即ち内視鏡挿入
部７の先端からの突出長が距離ｇ未満の場合、仮想画像
生成部３２で生成された警告表示信号がモニタ信号生成
部３３に送られ、ビデオプロセッサ１１から出力された
内視鏡画像に重ね合わされる。このことによって、モニ
タ２３の画面上には内視鏡画像とともに警告表示７５が
表示される。このとき、ソースコイル位置検出部３１で
算出した処置具先端６８ａの突出長ｇを数値７６として
モニタ２３の画面上にデータ表示するようにしてもよ
い。

【００７０】また、同時にシステム制御部３４からは出
力禁止制御信号が高周波電源７２に送られるので、高周
波の出力が禁止される。この高周波出力禁止状態のとき
に、高周波出力操作が行われた場合に、警告音を発して
術者に告知するようにしてもよい。

【００７１】このように、内視鏡の挿入部先端に設けた
ソースコイルと、処置具先端に設けたソースコイルとの
相対値を検出することにより、処置具先端の内視鏡挿入
部の先端から十分突出しているか否かを術者や助手が容
易に把握することができる。

【００７２】また、処置具先端が内視鏡挿入部の先端か
ら十分に突出していない場合には高周波電源からの出力
が禁止されるので、万一、警告表示に気づかずに高周波
出力操作が行われた場合でも高周波は出力されずに、警
告音が発せられて、内視鏡や処置具の先端部を高周波で
破損することを確実に防止することができる。

【００７３】さらに、処置具の突出長（ｇ）をモニタに
表示させることによって内視鏡先端から処置具先端まで
の距離を測ることができる。

【００７４】又、一対のソースコイルを内視鏡手元側の
処置具挿入口近傍に設けることによって内視鏡や処置具
の先端部の細径化を図ることができる。

【００７５】図１４は本発明の第２実施形態の変形例に
係る処置具の他の構成例を説明する図である。図に示す
ように本実施形態においてはトロッカー本体８３ｂの所
定位置にソースコイル６６を設ける一方、処置具挿入部
８０ｂの所定位置にソースコイル６９が設けてある。

【００７６】これらソースコイル６６、６９は、処置具
先端８０ａがトロッカー挿入部先端８３ａから距離ｈだ
け突出したとき、最も近接した位置になるようにそれぞ
れ配置される。そして、それぞれのソースコイル６６、
６９から延出するリード線６７，７０が位置検出装置本
体２１に接続されている。

【００７７】前記処置具８０の手元側の操作部８０ｃに
は高周波電源７２から延出する高周波ケーブル７１が接
続されており、高周波が処置具先端８０ａに通電される
ようになっている。前記高周波電源７２は、制御ケーブ
ル７３によって位置検出装置本体２１に接続されてい
る。その他の構成は前記第２実施形態と同様の構成であ
る。なお、ソースコイル６６とソースコイル６９とをト
ロッカー挿入部先端８３ａ付近に所定の位置関係で配置
させるようにしてもよい。また、前記ソースコイル６６
に代えて同位置にセンスコイルを配置する構成であって
もよい。

【００７８】上述のように構成した処置具８０とトロッ
カー８３との作用を説明する。トロッカー本体８３ｂに
設けたソースコイル６６と、処置具挿入部８０ｂに設け
たソースコイル６９とは、位置検出装置本体２１からの
駆動信号により磁界を発生する。そして、これらソース
コイル６６、６９から発生した磁界は、前記センスコイ
ル２２ａ、２２ｂ、２２ｃによって検出され、ソースコ
イル位置検出部３１で前記ソースコイル６９及びソース
コイル６６の相対位置が算出される。

【００７９】そして、前記ソースコイル６９の位置がソ
ースコイル６６の位置より手元側にある場合、仮想画像
生成部３２で生成された警告表示信号がモニタ２３に出
力されて、警告表示８６がモニタ２３の画面上に表示さ
れる。このとき、ソースコイル位置検出部３１で算出し
た処置具の突出長（ｈ）を数値８７としてモニタ２３の
画面上にデータ表示するようにしてもよい。

【００８０】また、同時にシステム制御部３４からは制
御ケーブル７３を介して高周波電源７２に出力禁止制御
信号が送出されて高周波の出力が禁止される。

【００８１】このように、トロッカー本体に設けたソー
スコイルと、処置具挿入部に設けたソースコイルとの相
対位置を検出することにより、処置具先端のトロッカー
挿入部先端から十分に突出しているか否かを術者や助手
が容易に把握することができる。

【００８２】また、処置具先端がトロッカー挿入部先端
から十分に突出していない場合には高周波電源からの出
力が禁止されるので、万一、警告表示に気づかずに高周
波出力操作が行われた場合でも高周波は出力されないの
で、処置具やトロッカーの先端部が高周波で破損するこ
とを確実に防止することができる。

【００８３】さらに、処置具の突出長（ｈ）をモニタに
表示させることによって、トロッカー先端から処置具先
端までの距離を測ることができる。

【００８４】又、一対のソースコイルをトロッカー本体
手元側に設けることにより、トロッカー処置具挿入部の
細径化を図ることができる。

【００８５】なお、本発明は、以上述べた実施形態のみ
に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範
囲で種々変形実施可能である。

【００８６】［付記］以上詳述したような本発明の上記
実施形態によれば、以下の如き構成を得ることができ
る。

【００８７】（１）内視鏡挿入部に配置した内視鏡用磁
界発生素子と、処置具に配置した処置具用磁界発生素子
と、内視鏡及び処置具が挿入される被検体周囲の既知の
位置に予め配置された磁界検出素子と、前記内視鏡用磁
界発生素子及び処置具用磁界発生素子から発生する磁界
を検出した前記磁界検出素子から出力される検出信号を
基に、これら磁界検出素子を基準にした内視鏡用磁界発
生素子及び処置具用磁界発生素子の位置を算出する位置
算出手段と、この位置算出手段で算出して得た位置情報
を、前記内視鏡用磁界発生素子を基準にして処置具用磁
界発生素子の相対位置に座標変換させる座標変換手段
と、この座標変換手段の座標変換によって求められた相
対位置を基に、内視鏡から見た処置具の仮想画像を形成
する仮想画像形成手段と、この仮想画像形成手段で形成
された仮想画像を実際の内視鏡画像に重ね合わせて画面
上に表示させる画像表示手段と、を具備することを特徴
とする内視鏡装置。

【００８８】（２）内視鏡の視野方向データや画角デー
タ及び処置具の形状データを記憶したデータ記録手段を
さらに備え、このデータ記録手段に記録されているデー
タを基に、前記仮想画像形成手段で処置具の仮想画像を
形成する付記１記載の内視鏡装置。

【００８９】（３）前記座標変換手段で求められた内視
鏡用磁界発生素子を基準にした処置具用磁界発生素子の
相対位置情報を、表示又は音声により告知する付記１又
は付記２記載の内視鏡装置。

【００９０】（４）前記処置具と、この処置具が挿通さ
れる内視鏡チャンネル又はトロッカーとの相対位置を検
出する相対位置検出手段をそれぞれの所定位置に配置し
た内視鏡装置。

【００９１】（５）前記処置具と、この処置具が挿通さ
れる内視鏡チャンネル又はトロッカーとの所定位置にそ
れぞれ磁界発生素子を配置した付記４記載の内視鏡装
置。

【００９２】（６）前記処置具の所定位置に磁界発生素
子を配置する一方、この処置具が挿通される内視鏡チャ
ンネル又はトロッカーの所定位置に磁界検出素子を配置
した内視鏡装置。

【００９３】（７）前記処置具と前記内視鏡チャンネル
又はトロッカーとの相対位置を算出し、この相対位置情
報を表示又は音声により告知する付記５又は付記６に記
載の内視鏡装置。

【００９４】（８）前記相対位置検出手段の情報にした
がって、前記処置具に接続される高周波出力装置を制御
する付記４に記載の内視鏡装置。

【００９５】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、内
視鏡と処置具とを用いる内視鏡下外科手術において、内
視鏡の死角における処置具先端部の位置情報や形状情報
等を提供して術者の支援を行えるとともに、不用意な操
作で内視鏡、トロッカー又は処置具先端部の破損等を防
止する内視鏡装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１ないし図８は本発明の第１実施形態に係
り、図１は内視鏡システムの概略構成を示す図

【図２】内視鏡システムの具体的な構成を説明する図

【図３】内視鏡磁界発生部を説明する図

【図４】処置具を説明する図

【図５】センスコイルを説明する図

【図６】ベッドに横たわる患者の腹腔内に内視鏡及び処
置具を挿入した状態を示す図

【図７】位置検出装置の構成を説明するブロック図

【図８】モニタ画面への表示例を示す図

【図９】図９及び図１０は第１実施形態の応用例に係
り、図９は内視鏡システムの構成を説明する図

【図１０】処置具チャンネル内にプローブを固定したと
きのプローブ先端部付近を説明する図

【図１１】第１実施形態の変形例に係るモニタ画面への
他の表示例を示す図

【図１２】図１２及び図１３は本発明の第２実施形態に
係り、図１２は内視鏡システムの他の構成例を説明する
図

【図１３】位置検出装置の構成を説明するブロック図

【図１４】本発明の第２実施形態の変形例に係る処置具
の他の構成例を説明する図

【符号の説明】

１…内視鏡システム ３…位置検出装置 ４…ベッド ６…内視鏡 １１…ビデオプロセッサ １６…ソースコイル ２０…データ記録部 ２２…３軸センスコイル ３０…形状算出部 ３１…ソースコイル位置検出部 ３２…仮想画像生成部 ３３…モニタ信号生成部 ３４…システム制御部 ４０…処置具 ４５…ソースコイル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 梶 国英 東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号 オリ ンパス光学工業株式会社内 (72)発明者 森實 祐一 東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号 オリ ンパス光学工業株式会社内 (72)発明者 菊地 康彦 東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号 オリ ンパス光学工業株式会社内 (72)発明者 高橋 裕史 東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号 オリ ンパス光学工業株式会社内 (72)発明者 中満 竹千代 東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号 オリ ンパス光学工業株式会社内 (72)発明者 中村 剛明 東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号 オリ ンパス光学工業株式会社内 Ｆターム(参考） 2H040 BA00 BA14 BA23 DA02 GA02 GA11 4C060 GG22 4C061 AA00 BB00 CC06 DD00 FF24 FF41 GG11 GG15 HH51 LL02

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内視鏡挿入部に配置した内視鏡用磁界発
   生素子と、 処置具に配置した処置具用磁界発生素子と、 内視鏡及び処置具が挿入される被検体周囲の既知の位置
   に予め配置された磁界検出素子と、 前記内視鏡用磁界発生素子及び処置具用磁界発生素子か
   ら発生する磁界を検出した前記磁界検出素子から出力さ
   れる検出信号を基に、これら磁界検出素子を基準にした
   内視鏡用磁界発生素子及び処置具用磁界発生素子の位置
   を算出する位置算出手段と、 この位置算出手段で算出して得た位置情報を、前記内視
   鏡用磁界発生素子を基準にして処置具用磁界発生素子の
   相対位置に座標変換させる座標変換手段と、 この座標変換手段の座標変換によって求められた相対位
   置を基に、内視鏡から見た処置具の仮想画像を形成する
   仮想画像形成手段と、 この仮想画像形成手段で形成された仮想画像を実際の内
   視鏡画像に重ね合わせて画面上に表示させる画像表示手
   段と、 を具備することを特徴とする内視鏡装置。
2. 【請求項２】 前記処置具と、この処置具が挿通される
   内視鏡チャンネル又はトロッカーとの相対位置を検出す
   る相対位置検出手段をそれぞれの所定位置に配置したこ
   とを特徴とする内視鏡装置。