JP2004167276A - Endoscope simulator system - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、内視鏡シミュレータシステムに関する。 The present invention relates to an endoscope simulator system.
例えば非特許文献１には、内視鏡シミュレータシステムが開示されている。この内視鏡シミュレータシステムでは、コンピュータによるバーチャル検査で内視鏡手技のトレーニングを行なえる。この内視鏡シミュレータシステムでは、コンピュータ内の記憶装置に予めそれぞれの目的の臓器に対して複数の仮想モデルが記憶されている。このため、術者が患者の体型などから臓器の形状などのモデルを予測し、記憶された仮想モデルを選択してトレーニングを行なっている。 For example, Non-Patent Document 1 discloses an endoscope simulator system. In this endoscope simulator system, training of an endoscope procedure can be performed by a virtual examination using a computer. In this endoscope simulator system, a plurality of virtual models for each target organ are stored in advance in a storage device in the computer. For this reason, the surgeon predicts a model such as the shape of an organ from the body shape of the patient and selects a stored virtual model to perform training.
また、非特許文献２には、ＣＴやＭＲで得られた情報をコンピュータ上で再構成して、実際に内視鏡を用いたときに得られる画像に似た管腔内画像を得る手段が示されている。
例えば大腸に内視鏡の挿入部を挿入するには、患者の体位変換や用手圧迫が重要なテクニックの１つである。従来の内視鏡シミュレータシステムでも内視鏡の操作部や挿入部を例えば押し引き、捻り、アングル付けなどの操作を行なうことができる。すなわち、ダミー内視鏡の基本的な操作を行なうには支障が少ない。しかし、体位変換や用手圧迫などの重要なテクニックを試すことができないので、患者に対する手技をトレーニングする内視鏡シミュレータシステムとしては満足できるものではない。 For example, in order to insert an insertion portion of an endoscope into the large intestine, repositioning of a patient and manual compression are one of important techniques. Even with a conventional endoscope simulator system, operations such as pushing and pulling, twisting, and attaching an angle can be performed on the operation unit and the insertion unit of the endoscope. That is, there is little trouble in performing the basic operation of the dummy endoscope. However, since it is not possible to try important techniques such as repositioning and manual compression, it is not satisfactory as an endoscope simulator system for training a procedure for a patient.
この発明は、このような課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、このような用手圧迫や体位変換などの重要な手技をシミュレートすることができる、より内視鏡手技の上達に寄与することが可能な内視鏡シミュレータシステムを提供することにある。 The present invention has been made in order to solve such a problem, and an object of the present invention is to make it possible to simulate important procedures such as manual compression and postural change, and to provide a more endoscopic method. It is an object of the present invention to provide an endoscope simulator system capable of contributing to the improvement of a mirror procedure.
上記課題を解決するために、この発明の内視鏡シミュレータシステムは、細長い挿入部と、この挿入部を動作させる操作部とを有する練習用内視鏡と、前記挿入部の少なくとも一部を挿通可能な箱体と、前記操作部の操作量に基づく前記挿入部の動作量を検出する動作量検出手段と、前記箱体に対して加えられる外力の変化を入力および／もしくは検出する入力検出手段と、前記操作部の操作に基づく前記挿入部の動作量と、前記動作量検出手段で検出した操作量とを対応させたデータの変化量に基づいて前記内視鏡で観察される仮想像を画像化するとともに、前記入力検出手段で検出した外力の変化により前記箱体に及ぼす影響を算出して画像化する画像処理手段と、前記画像処理手段に接続され、前記画像処理手段により構築した画像を表示する表示手段とを備えている。 In order to solve the above problems, an endoscope simulator system according to the present invention includes a practice endoscope having an elongated insertion section, and an operation section for operating the insertion section, and at least a part of the insertion section is inserted. A possible box, an operation amount detection unit for detecting an operation amount of the insertion unit based on an operation amount of the operation unit, and an input detection unit for inputting and / or detecting a change in an external force applied to the box And a virtual image observed by the endoscope based on a change amount of data corresponding to the operation amount of the insertion unit based on the operation of the operation unit and the operation amount detected by the operation amount detection unit. Image processing means for imaging and calculating the effect on the box due to a change in external force detected by the input detection means, and an image connected to the image processing means and constructed by the image processing means To And a Shimesuru display means.
このため、入力検出手段により箱体に対して現実的にまたは仮想的に加えられる外力の変化に基づいて例えば患者の大腸を変形させ、その変形量に基づいて練習用内視鏡の動作量検出手段に影響を与えて大腸への挿通性を変化させることが可能である。すなわち、このような内視鏡シミュレータシステムを用いると、例えば大腸への用手圧迫や体位変換などの重要な手技をシミュレートすることが可能であり、より内視鏡手技の上達に寄与することが可能となる。 Therefore, for example, the patient's large intestine is deformed based on a change in external force that is realistically or virtually applied to the box by the input detection means, and the operation amount of the training endoscope is detected based on the amount of deformation. It is possible to influence the means and change the penetrability into the large intestine. That is, by using such an endoscope simulator system, it is possible to simulate important procedures such as, for example, manual pressure on the large intestine and postural change, thereby contributing to the improvement of endoscopic procedures. Becomes possible.
この発明によれば、用手圧迫や体位変換などの重要な手技をシミュレートすることができる、より内視鏡手技の上達に寄与することが可能な内視鏡シミュレータシステムを提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the endoscope simulator system which can simulate important procedures, such as manual pressure and a change of body position, and can contribute to the improvement of an endoscopic procedure more can be provided. .
以下、図面を参照しながらこの発明を実施するための最良の形態（以下、実施の形態という）について説明する。この発明の一実施の形態は図１ないし図３に示されている。 Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention (hereinafter, referred to as an embodiment) will be described with reference to the drawings. One embodiment of the present invention is shown in FIGS.
この実施の形態にかかる内視鏡シミュレータシステムは、図１に示すように、例えば高速ヘリカル型ＣＴスキャン１によって得られる臓器（例えば大腸）の形状データと、後述する内視鏡ダミー５の挿入部９の動き（操作量）に関するシミュレーションデータとを組み合わせて体内における内視鏡シミュレーション画像を形成する。
As shown in FIG. 1, the endoscope simulator system according to this embodiment includes, for example, shape data of an organ (for example, a large intestine) obtained by a high-speed helical CT scan 1 and an insertion portion of an
以下、このような内視鏡シミュレータシステムの構成について説明する。 Hereinafter, the configuration of such an endoscope simulator system will be described.
図１に示すように、この内視鏡シミュレータシステムは人間の目的の臓器およびその周辺部をスキャニングする高速ヘリカル型ＣＴスキャン（３次元画像計測装置）１を備えている。このＣＴスキャン１にはこのＣＴスキャン１でスキャニングしたデータを記憶するデータ処理装置２が信号線２０を介して電気的に接続されている。このデータ処理装置２には、メインシステム３がデータ伝達コード（データ伝達手段）２１を介して電気的に接続されている。
As shown in FIG. 1, the endoscope simulator system includes a high-speed helical CT scan (three-dimensional image measurement device) 1 for scanning a target organ of a human and its peripheral part. A data processing device 2 for storing data scanned by the CT scan 1 is electrically connected to the CT scan 1 via a
メインシステム３は、画像処理手段としてのシミュレーションデータ処理装置７と、このシミュレーションデータ処理装置７に信号線２２を介して電気的に接続された内視鏡操作検出制御装置４と、シミュレーションデータ処理装置７に信号線２３を介して電気的に接続されたモニター（表示手段）８と、内視鏡操作検出制御装置４に対して例えば挿脱される内視鏡ダミー５とを備えている。実際には、上述したデータ処理装置２にはデータ伝達コード２１を介してシミュレーションデータ処理装置７が接続されている。
The
内視鏡操作検出制御装置４の内部には内視鏡ダミー５の動きを検知する圧力センサーや光センサーなどの検知手段（図示せず）が設けられている。この内視鏡操作検出制御装置４は内視鏡操作検出制御装置４に対する後述する挿入部９の導入開始点を体内（臓器）の所望の位置に対応させて、シミュレーション画像上における挿入部９の先端などの位置を規定するキャリブレーション機能を備えている。
A detection unit (not shown) such as a pressure sensor or an optical sensor for detecting the movement of the
また、図２に示すように、内視鏡操作検出制御装置４の一例としては例えば中空の箱型形状をしている。この内視鏡操作検出制御装置４の１つの面は正面部３１とされている。この正面部３１にはこの正面部３１に加えられる圧力分布を検出するために多数の圧力検出部（圧力センサー）２９が格子状に並設されている。さらに、正面部３１には内視鏡操作検出制御装置４に作用する重力の方向を検出する重力方向検出部（重力方向センサー）３０が配設されている。なお、この内視鏡操作検出制御装置４は他の形状として例えば人間の形状をしていても構わない。
Further, as shown in FIG. 2, an example of the endoscope operation
図１に示すように、内視鏡ダミー５は、細長い挿入部９と、この挿入部９の基端部に設けられた操作部１０とを備えている。挿入部９は可撓性を有する軟性部２８を備えている。この軟性部２８の先端には湾曲操作される湾曲部２７が配設され、その先端には観察方向を規定する先端部２６が設けられている。これら先端部２６、湾曲部２７および軟性部２８は、上述した内視鏡操作検出制御装置４内に対して例えば挿脱可能に導入される。なお、先端部２６および湾曲部２７は仮想的に設けられていてもよい。内視鏡５の挿入部９が導入される内視鏡操作検出制御装置４の導入部には、挿入部９の移動量を検知するとともに、挿入部９に対して後述する力のフィードバックを行なう挿入部移動制御部１７が設けられている。無論、この挿入部移動制御部１７は内視鏡操作検出制御装置４の内部に設けられていても構わない。
As shown in FIG. 1, the
操作部１０の操作しやすい部位、例えば操作部１０の先端部には挿入部９の硬度を規定（調整）するための硬度調整ノブ１１が設けられている。操作部１０の基端側には上述の湾曲部２７の湾曲操作を行なう（湾曲部２７が仮想的に設けられている場合には、挿入部９の先端側の湾曲度合を仮想的に規定する）湾曲操作ノブ１２が設けられている。この湾曲操作ノブ１２のさらに基端部側には好ましくは先端部２６から送気および／もしくは送水を行なう送気送水ボタン１３と、先端部２６に向けて吸引する吸引ボタン１４と、観察光学系で観察される画像を制御する画像制御スイッチ１５とが配設されている。さらに、操作部１０の所定部位、例えば硬度調整ノブ１１と湾曲操作ノブ１２との間には処置具６を挿入部９内に導入するための処置具導入口４０が突設されており、この処置具導入口４０には処置具６の進退動作を検知するための処置具進退検出部１６が配設されている。この処置具進退検出部１６は処置具進退検出部１６に対する処置具６の導入開始点を体内（臓器）の所定の位置に対応させてシミュレーション画像上における処置具６の先端位置を規定するキャリブレーション機能を備えている。このような内視鏡５の操作部１０はコード１８およびコネクタ１９を介してシミュレーションデータ処理装置７に電気的に接続されている。
A
このシミュレーションデータ処理装置７はデータ処理装置２に記憶された臓器形状データを読み出して臓器の３次元画像を構築し、内視鏡５の挿入部９の動きを組み合わせて挿入部９の先端部２６で観察されると想定される画像を構築する演算手段（画像形式手段）を備えている。さらに、シミュレーションデータ処理装置７は臓器およびその周辺部にかかる外力の変化にともなって臓器形状データおよび挿入部９の動きによって得られる検出データを変換する変換手段を備えている。そして、変換されたデータを再処理して画像を逐一構築し、繰り返し処理する画像再処理手段を備えている。このように構築された画像をモニター８に送信して表示する送信手段を備えている。
The simulation data processing device 7 reads the organ shape data stored in the data processing device 2 to construct a three-dimensional image of the organ, and combines the movement of the insertion portion 9 of the
ところで、上述した内視鏡５は例えば挿入部９の太さや硬さなどの仕様が異なる複数の機種を備えていることが好適である。すなわち、実際の内視鏡手技で用いられる内視鏡製品と同様な仕様を有する内視鏡５がラインナップされていることが好適である。好ましくは、実際に手術で使用される内視鏡と同じ内視鏡が使用される。また、このように例えば挿入部９の太さや硬さなどの仕様が異なる製品ラインナップがコンピュータ上で設定可能とされていることが好適である。また、挿入部９に先端部２６および湾曲部２７が実際に設けられている場合、手術で用いられる上述した処置具６を使用してもよい。
Incidentally, it is preferable that the
次に、このような内視鏡シミュレータシステムの作用について説明する。 Next, the operation of such an endoscope simulator system will be described.
ＣＴスキャン１を作動させ、患者の目的の臓器（ここでは大腸を例にして説明する）の周りをスキャニングする。スキャニングした大腸のデータは信号線２０を介してデータ処理装置２に送信されて記憶される。このデータはデータ伝達コード２１を介してシミュレーションデータ処理装置７に伝達され、このシミュレーションデータ処理装置７で３次元形状データとして構築される。ここで、形状データから構築される３次元画像は図１中のモニター８で示すような大腸の管腔内画像２４、図３中のモニター８に示すような大腸全体を抽出してその外観を示す像２５、または図示しない大腸周辺部の画像などである。したがって、大腸内に比較的大きな例えばポリープなどの病変部が存在していれば、３次元画像によってその位置や大きさなどが容易に認識される。
The CT scan 1 is activated to scan around a target organ of the patient (here, the large intestine will be described as an example). The scanned large intestine data is transmitted to the data processing device 2 via the
一方、内視鏡操作検出制御装置４に設けられた挿入部移動制御部１７に対して内視鏡５の挿入部９を相対的に移動させると、挿入部移動制御部１７でその移動量が検出される。挿入部９の捻りやアングル付けなどの操作は内視鏡操作検出制御装置４内に設けられた図示しない圧力センサーや光センサーなどによって検出される。この実施の形態にかかる内視鏡シミュレータシステムでは大腸の３次元画像と内視鏡５の挿入部９の動きに関するシミュレーションデータとを組み合わせて体内における内視鏡シミュレーション画像を形成するため、上述したキャリブレーション機能を用いて内視鏡５の挿入部９の出発点５０を設定（較正）しておく。なお、処置具６を使用したシミュレーションを行なう場合、処置具６を処置具進退検出部１６から内視鏡５の挿入部９に挿通するように挿入しておき、同様にキャリブレーション機能を用いて処置具６の出発点（図示せず）を設定（較正）しておく。内視鏡５の操作による内視鏡シミュレーションデータは信号線２２を介してシミュレーションデータ処理装置７に送信される。
On the other hand, when the insertion section 9 of the
装置７では前述した形状データとこの内視鏡シミュレーションデータとを用いて図１中に示すように挿入部９の先端部２６から観察されると想定される大腸内の３次元画像をモニター８上に表示する。シミュレーション画像再処理手段により、挿入部９の先端部を動かすと、この動きにともなって画像が繰り返し構築され、実際の内視鏡に設けられる光学系から得られる画像に似た画像を得ることができる。また、大腸と挿入部９とを重ね合わせた画像を構築し、モニター８上に表示することもできる。すなわち、図示しないが、図３中の大腸の外観像２５に内視鏡５の挿入部９がどの程度まで挿入されているかを表示することもできる。また、湾曲操作ノブ１２、送気送水ボタン１３、吸引ボタン１４、画像制御スイッチ１５および処置具６などを適宜操作すると、その操作がシミュレーションデータ処理装置７に伝達されて各操作が仮想的に行なわれる。例えば湾曲操作ノブ１２を操作すると、実際の内視鏡と同様に湾曲部２７が湾曲し、挿入部９の先端部の湾曲度合が仮想的に規定される。
The apparatus 7 uses the above-described shape data and the endoscope simulation data to display a three-dimensional image of the large intestine, which is assumed to be observed from the
さらに、内視鏡５の挿入部９の一部がこのモニター８上で大腸の内壁と接した場合、内視鏡５の操作を難しくすることができる。例えば、大腸の内壁に挿入部９の先端部２６が突き当てられた場合、挿入部９の前方への移動を妨げるように挿入部移動制御部１７が制御される。すなわち、大腸の３次元画像の規定領域内から挿入部９がはみだす動きをすると、この挿入部９の運動を妨げる力のフィードバックが挿入部移動制御部１７によって行なわれる。また、このような状態の場合、例えば湾曲操作ノブ１２の操作を妨げるようにシミュレーションデータ処理装置７からコネクタ１９およびコード１８を介して自動設定されてもよい。さらに、湾曲部２７自体の運動を妨げるように制御されていてもよい。
Further, when a part of the insertion section 9 of the
また、内視鏡５の挿入部９を挿入しやすくする手段として、体位変換がある。これは大腸の屈曲部で内視鏡５の挿入部９が挿入し難くなっている場合、屈曲部にかかる重力の作用方向を変えることによって、屈曲部のたわみ量を減らして挿入部９を挿入しやすくすることができるというものである。図２に示すように、上述した箱型の内視鏡操作検出制御装置４の正面部３１を傾ける体位変換を行なうと、重力方向検出部３０によって重力の作用方向が検出される。この検出された重力作用方向データは信号線２２を介してシミュレーションデータ処理装置７に送信される。そして、重力作用方向に大腸およびその周辺部が移動した状態が計算される。この計算に応じて大腸の形状や内視鏡５の挿入部９の湾曲具合などが変形された画像が構築される。そして、これら大腸と内視鏡５の挿入部９が組み合わされた形状データがモニター８上に表示される。したがって、大腸の屈曲部で内視鏡５の挿入部９が挿入し難くなっている場合、この屈曲部のたわみ量が減る方向に体位変換した場合、挿入部９を挿入しやすくすることができる。
As a means for facilitating insertion of the insertion section 9 of the
内視鏡５の挿入部９を挿入しやすくするための他の手段として、用手圧迫がある。図４に示すように、これは大腸の屈曲部で内視鏡５の挿入部９が挿入し難くなっているときに、屈曲部を押圧してたわみ量を減らして挿入部９を挿入しやすくすることができるというものである。内視鏡操作検出制御装置４の正面部３１に設けられた圧力検出部２９の一部を術者が適当な圧力で押圧し、用手圧迫を行なった場合、押圧された位置の圧力が検出され、圧力分布データが得られる。検出された圧力分布データは信号線２２を介してシミュレーションデータ処理装置７に送信される。そして、シミュレーションデータ処理装置７は検出された圧力分布に応じて大腸が変形する位置やその量を計算し、この計算に応じて大腸の形状や内視鏡５の挿入部９の湾曲具合などが変形された画像を構築する。これら大腸と内視鏡５の挿入部９が組み合わされた形状データがモニター８上で表示される。したがって、大腸の屈曲部で内視鏡５の挿入部９が挿入し難くなっている場合、この屈曲部のたわみ量が減るように用手圧迫を行なった場合、挿入部９を挿入しやすくすることができる。
As another means for facilitating insertion of the insertion portion 9 of the
そして、内視鏡５の挿入部９を大腸内に順次挿入して、大きな病変部が存在している部分に差しかかった場合、処置具６を内視鏡５の挿入部９内を進退させるとともに任意の操作を行ない、所望の処置を行なうことをシミュレートする。
Then, when the insertion portion 9 of the
したがって、この実施の形態について以下のことがいえる。
手術を控えた実際の患者の臓器データと内視鏡５の挿入部９の操作によるデータとを組み合わせたシミュレーションを実現できるため、手術のために最適な太さや硬さを有する挿入部９などを備えた内視鏡５を選択することができる。すなわち、実際の手技の事前に実際の患者と同じ形状の臓器およびこの臓器内の病変部に対する処置をシミュレートすることができるので、実際の手技の際に最適な内視鏡を選択することができ、シミュレーティングを生かした迅速で正確な手技を患者の個体差に応じて行なうことができるという利点を有する。
また、前述したように、コンピュータを用いて内視鏡５の仕様を選択する場合、実際の製品ラインナップよりも最適な内視鏡５を仮想的に作ることができるので、新たな製品開発の補助とすることができる。
このようにこの実施の形態の内視鏡シミュレータシステムでは、従来の内視鏡シミュレータシステムよりも格段に精度の高いシミュレーションを行なうことができる。
Therefore, the following can be said about this embodiment.
Since it is possible to realize a simulation in which the organ data of the actual patient who is about to undergo surgery is combined with the data obtained by operating the insertion section 9 of the
Also, as described above, when selecting the specifications of the
As described above, the endoscope simulator system according to this embodiment can perform a simulation with much higher accuracy than the conventional endoscope simulator system.
ところで、前述したように、例えば大腸に内視鏡を挿入するには、患者の体位変換や用手圧迫が重要なテクニックの１つである。従来の内視鏡シミュレータシステムでは内視鏡の操作部や挿入部を例えば押し引き、捻り、アングル付けなどの操作を行なうことができた。すなわち、ダミー内視鏡の基本的な操作を行なうには支障が少なかった。しかし、体位変換や用手圧迫などの重要なテクニックを試すことができないので、患者に対する手技をトレーニングする内視鏡シミュレータシステムとしては満足できるものではなかった。 By the way, as described above, in order to insert an endoscope into the large intestine, for example, repositioning of a patient and manual pressing are one of important techniques. In a conventional endoscope simulator system, operations such as pushing and pulling, twisting, and attaching an angle can be performed on an operation section and an insertion section of the endoscope. That is, there were few problems in performing the basic operation of the dummy endoscope. However, since it is not possible to try important techniques such as repositioning and manual compression, it has not been satisfactory as an endoscope simulator system for training a technique for a patient.
そこで、以下では、このような用手圧迫や体位変換などの重要な手技をシミュレートすることができる、より内視鏡手技の上達に寄与することができる内視鏡シミュレータシステムに使用可能なシミュレータ装置４について説明する。なお、前述した実施の形態と同一の部材には同一の符号を付し、詳しい説明を省略する。
Therefore, in the following, a simulator that can be used for an endoscope simulator system that can simulate important procedures such as manual compression and postural change and that can further contribute to the improvement of endoscopic procedures The
ここで説明するシミュレータ装置は、図１に示す内視鏡操作検出制御装置４としても使用可能であり、他の装置や単独でも使用可能である。図２に示すようにシミュレータ装置４は中空の箱型に形成され、その１つの面である正面部３１には、押圧力の分布を測定する多数の圧力検出部（圧力センサー）２９が格子状に並設されていることが好適である。さらに、例えば正面部３１にはシミュレータ装置４にかかる重力の作用方向を検出する重力方向検出部３０が配設されている。
The simulator device described here can also be used as the endoscope operation
このようなシミュレータ装置４に対して用手圧迫および体位変換を行なう場合について説明する。
A description will be given of a case where manual pressure and posture change are performed on such a
まず、図２に示すシミュレータ装置４に対して用手圧迫を行なう場合について説明する。図４は内視鏡５の挿入部９が大腸内に挿入され、用手圧迫を行なった場合のＳ状結腸像３３、下行結腸像３４、挿入部像３５、挿入部９の軟性部像３８、湾曲部像３７、および先端部像３６を示している。図４中の矢印のように大腸のＳ状結腸に対して用手圧迫が行なわれると、Ｓ状結腸のたわみ量が小さくなる方向に変形され、内視鏡５の挿入部９を挿入しやすくすることができる。
First, a case where manual pressure is performed on the
図２に示す圧力検出部２９の一部を押圧すると、この圧力データは例えば図１のシステムのシミュレーションデータ処理装置７に伝達されて図４に示すように大腸の一部が変形される。このような操作を正面部３１の様々な部分について行なうと、押圧した部分に対する大腸の応答がシミュレーションデータ処理装置７で算出されてモニター８を通して逐一仮想的に観察される。このため、内視鏡５の挿入部９が大腸の屈曲部で挿入し難くされている場合、屈曲部のたわみ量が小さくなるように大腸が変形されるので、内視鏡５の挿入部９を挿入しやすくすることができる。このようにして内視鏡５の手技を上達させることができる。
When a part of the
また、図２に示す重力方向検出部３０を正面部３１から例えば図２中の側面部３２の位置に移動させると、重力方向データは例えば図１のシステムのシミュレーションデータ処理装置７に伝達されて大腸に作用する重力方向の変化を計算して大腸が全体的に変形される。このような操作を様々な方向に対して行なうと、重力方向に対する大腸の応答をモニター８を通して逐一観察することができる。このため、内視鏡５の挿入部９が大腸の屈曲部で挿入し難くされているときに、屈曲部のたわみ量が小さくなるように大腸が変形される場合、内視鏡５の挿入部９を挿入しやすくすることができる。このようにして内視鏡５の手技を上達させることができる。
When the
さらに、他の好ましい形態として、コンピュータ上で仮想的にこのような用手圧迫や体位変換などの手技を行なった場合の大腸の形状変化などの影響を視覚的に捉えることを説明する。 Furthermore, as another preferred embodiment, a description will be given of visually recognizing the influence of a change in the shape of the large intestine, etc., when such a procedure as manual compression or postural change is virtually performed on a computer.
図５に示すように、コンピュータのモニター８上にはマウスポインタ５５が表示されている。このポインタ５５を所望の向きに仮想的に寝かされた患者の体外画像６０の所望の位置に配置してポインタ５５位置を仮想的に用手圧迫する。このような操作によって生じる大腸の形状変化がシミュレーションデータ処理装置７で計算されて、モニター８上で確認することができる。様々な位置で仮想的に用手圧迫を行なうと、押圧した部分に対する大腸の形状変化などの応答をモニター８を通して逐一観察することができるので、内視鏡の手技の上達に役立たせることができる。
As shown in FIG. 5, a
また、図５に示すポインタ５５を操作して仮想的に寝かされた患者を所望の向きに回転させて患者の正面から見てこの患者にかかる重力方向を仮想的に変化させる体位変換を行なう。このような操作によって、大腸の形状変化がシミュレーションデータ処理装置７で計算されて、モニター８上で確認することができる。様々な方向に体位変換を行なうと、変換した方向にともなう大腸の形状変化などの応答をモニター８を通して逐一観察することができるので、内視鏡の手技の上達に役立たせることができる。
Further, by operating the
また、図示しないが、内視鏡５の操作部１０上にジョイスティックなどの図５に示すマウスポインタ５５と同様な入力手段を備えていることが好適である。
Although not shown, it is preferable that an input unit such as a joystick similar to the
したがって、以上説明した形態について以下のことがいえる。
内視鏡の重要な手技である用手圧迫や体位変換などを患者を模擬したシミュレータ装置でシミュレートすることができるとともに、このような手技をコンピュータ上でシミュレートすることができる。すなわち、図２に示すように、ハード的な面から用手圧迫や体位変換などの手技を行なうこともでき、かつ、図５に示すように、ソフト的な面からこれらの手技を行なうことができるので、シミュレーション上で、実際の内視鏡手技を行なうのと同様な操作を行なうことによって、実際と同様な応答を得ることができる。このため、術者が実際の患者に対して処置を行なう場合、所定の操作をした場合の影響をそれぞれ予測することができるので、実際の患者に対する操作を行なう場合、このシミュレータ装置の経験を生かした手技を行なうことができる。
Therefore, the following can be said about the embodiment described above.
It is possible to simulate an important procedure of the endoscope, such as manual compression and posture change, with a simulator device that simulates a patient, and simulate such a procedure on a computer. That is, as shown in FIG. 2, it is possible to perform procedures such as manual compression and repositioning from a hardware aspect, and to perform these procedures from a software aspect as shown in FIG. Therefore, by performing the same operation as performing an actual endoscopic procedure on a simulation, a response similar to the actual one can be obtained. Therefore, when an operator performs an operation on an actual patient, the effect of performing a predetermined operation can be predicted. Therefore, when performing an operation on an actual patient, the experience of the simulator device is utilized. Technicians.
このようにこの形態のシミュレータ装置では、従来の内視鏡シミュレータシステムよりも確実に内視鏡手技の上達に寄与することができる。 As described above, the simulator apparatus of this embodiment can contribute to the improvement of the endoscopic technique more reliably than the conventional endoscope simulator system.
これまで、好ましい形態について図面を参照しながら具体的に説明したが、この発明は、上述した形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で行なわれるすべての実施を含む。 Although the preferred embodiments have been specifically described with reference to the drawings, the present invention is not limited to the above-described embodiments, but includes all implementations that do not depart from the gist of the invention.
従って、これら形態について、以下のことがいえる。
患者の個体差に即した精度の高い内視鏡手技シミュレーションを行なうことができる。
また、従来のシミュレータ装置よりも内視鏡手技の上達に寄与することができる。
さらに、これら形態で説明したような内視鏡シミュレータシステムを用いることによって、実際の手技を行なう場合にこの内視鏡シミュレータシステムを用いた経験を生かした手技を行なうことができる。
Therefore, the following can be said about these modes.
It is possible to perform highly accurate endoscopic maneuver simulation according to individual differences of patients.
In addition, it is possible to contribute to improving the endoscope procedure more than the conventional simulator device.
Further, by using the endoscope simulator system as described in these embodiments, when performing an actual procedure, it is possible to perform a procedure utilizing the experience of using the endoscope simulator system.
上記説明によれば、下記の事項の発明が得られる。また、各項の組み合わせも可能である。 According to the above description, the following inventions can be obtained. Further, a combination of each item is also possible.
［付記］
（付記１） 体外から体内臓器形状を検出する３次元画像計測装置で計測・処理した臓器形状データと、
この臓器形状データを読み込む読み込み手段と、
練習用内視鏡と、
この練習用内視鏡の挿入部を挿通可能な箱体と、
前記練習用内視鏡の各種操作の操作量を検出する検出手段と、
この検出手段で検出した操作量のデータに対応した前記内視鏡の操作によって生じる前記臓器形状データによる臓器の変化を算出して画像化する画像処理手段と、
この画像処理手段により構築した画像を表示する表示手段と、
を備えていることを特徴とする内視鏡シミュレータシステム。
[Appendix]
(Supplementary Note 1) Organ shape data measured and processed by a three-dimensional image measurement device that detects the shape of internal organs from outside the body,
Reading means for reading the organ shape data;
A practice endoscope,
A box through which the insertion section of the practice endoscope can be inserted,
Detecting means for detecting the operation amount of various operations of the practice endoscope,
Image processing means for calculating and imaging a change in an organ based on the organ shape data caused by an operation of the endoscope corresponding to data of the operation amount detected by the detection means,
Display means for displaying an image constructed by the image processing means;
An endoscope simulator system comprising:
（付記２） 付記項１に記載の内視鏡シミュレータシステムであって、前記練習用内視鏡は仕様の異なる複数の機種を備えている。 (Supplementary Note 2) The endoscope simulator system according to Supplementary Note 1, wherein the practice endoscope includes a plurality of models having different specifications.
（付記３） 付記項１に記載の内視鏡シミュレータシステムであって、前記臓器形状データによる臓器と、前記練習用内視鏡の相対位置を決定する手段を備えている。 (Supplementary Note 3) The endoscope simulator system according to Supplementary Note 1, further comprising means for determining a relative position between the organ based on the organ shape data and the practice endoscope.
（付記４） 付記項１に記載の内視鏡シミュレータシステムであって、前記臓器の周辺要素がこの臓器に及ぼす影響を算出して画像化する手段を備えている。 (Supplementary Note 4) The endoscope simulator system according to Supplementary Note 1, further comprising a unit configured to calculate an effect of a peripheral element of the organ on the organ and form an image.
（付記５） 付記項１に記載の内視鏡シミュレータシステムであって、前記画像処理手段は前記臓器に対する前記内視鏡の挿入部の位置を表示する画像を構築可能である。 (Supplementary Note 5) In the endoscope simulator system according to Supplementary Note 1, the image processing unit can construct an image that displays a position of the insertion section of the endoscope with respect to the organ.
（付記６） 付記項１に記載の内視鏡シミュレータシステムであって、前記画像処理手段には前記臓器の周辺部の影響を算出する算出手段をさらに備えている。 (Supplementary Note 6) The endoscope simulator system according to Supplementary Note 1, wherein the image processing unit further includes a calculation unit that calculates an influence of a peripheral portion of the organ.
（付記７） 付記項１に記載の内視鏡シミュレータシステムであって、前記画像処理手段には前記臓器の周辺部の影響を算出するとともに、前記臓器およびその周辺部にかかる外力の影響を算出する算出手段をさらに備えている。 (Supplementary note 7) The endoscope simulator system according to supplementary note 1, wherein the image processing means calculates an influence of a peripheral part of the organ and calculates an influence of an external force applied to the organ and the peripheral part thereof. There is further provided calculation means for calculating
（付記８） 付記項１に記載の内視鏡シミュレータシステムであって、前記検出手段は前記挿入部が前記臓器の３次元画像からはみだす動きをするとこの挿入部の運動を妨げる制御を行なう制御手段を備えている。 (Supplementary Note 8) The endoscope simulator system according to Supplementary Note 1, wherein the detection unit performs control to prevent movement of the insertion unit when the insertion unit moves out of a three-dimensional image of the organ. It has.
（付記９） 練習用内視鏡と、
この内視鏡の挿入部を挿通可能な箱体と、
前記内視鏡の各種操作の操作量を検出する検出手段と、
この検出手段で検出した操作量のデータに対応した前記内視鏡の操作によって生じる臓器の変化を算出して画像化する画像処理手段と、
前記臓器に対する外力の変化を入力および／もしくは検出する入力検出手段と、
検出した外力変化が前記臓器に及ぼす影響を算出して画像化する画像処理手段と、
各種の画像処理手段により構築した画像を表示する表示手段と
を備えていることを特徴とする内視鏡シミュレータシステム。
(Supplementary note 9) A training endoscope,
A box body through which the insertion portion of the endoscope can be inserted,
Detecting means for detecting an operation amount of various operations of the endoscope;
Image processing means for calculating and imaging a change in an organ caused by the operation of the endoscope corresponding to the data of the operation amount detected by the detection means,
Input detection means for inputting and / or detecting a change in external force on the organ;
Image processing means for calculating the effect of the detected external force change on the organ to form an image,
An endoscope simulator system comprising: display means for displaying images constructed by various image processing means.
（付記１０） 付記項９に記載の内視鏡シミュレータシステムであって、前記入力検出手段は箱体に備えられている。 (Supplementary Note 10) The endoscope simulator system according to Supplementary Note 9, wherein the input detection unit is provided in a box.
（付記１１） 付記項９に記載の内視鏡シミュレータシステムであって、前記入力検出手段の少なくとも一部は前記画像表示手段に備えられている。 (Supplementary Note 11) In the endoscope simulator system according to supplementary note 9, at least a part of the input detection unit is provided in the image display unit.
（付記１２） 付記項９に記載の内視鏡シミュレータシステムであって、前記入力検出手段の少なくとも一部は前記練習用内視鏡に備えられている。 (Supplementary Note 12) In the endoscope simulator system according to supplementary note 9, at least a part of the input detection unit is provided in the practice endoscope.
１…ＣＴスキャン、２…データ処理装置、３…メインシステム、４…内視鏡操作検出制御装置（シミュレータ装置）、５…内視鏡、７…シミュレーションデータ処理装置、８…モニター、９…挿入部、１０…操作部、１７…挿入部移動制御部、１８…コード、１９…コネクタ、２０…信号線、２１…データ伝達コード
REFERENCE SIGNS LIST 1 CT scan 2
Claims (4)
前記挿入部の少なくとも一部を挿通可能な箱体と、
前記操作部の操作量に基づく前記挿入部の動作量を検出する動作量検出手段と、
前記箱体に対して加えられる外力の変化を入力および／もしくは検出する入力検出手段と、
前記操作部の操作に基づく前記挿入部の動作量と、前記動作量検出手段で検出した操作量とを対応させたデータの変化量に基づいて前記内視鏡で観察される仮想像を画像化するとともに、前記入力検出手段で検出した外力の変化により前記箱体に及ぼす影響を算出して画像化する画像処理手段と、
前記画像処理手段に接続され、前記画像処理手段により構築した画像を表示する表示手段と
を具備することを特徴とする内視鏡シミュレータシステム。 A practice endoscope having an elongated insertion portion and an operation portion for operating the insertion portion,
A box body through which at least a part of the insertion portion can be inserted,
An operation amount detection unit that detects an operation amount of the insertion unit based on an operation amount of the operation unit,
Input detection means for inputting and / or detecting a change in external force applied to the box;
Imaging a virtual image observed by the endoscope based on a change amount of data corresponding to an operation amount of the insertion unit based on an operation of the operation unit and an operation amount detected by the operation amount detection unit. And image processing means for calculating an effect on the box by a change in the external force detected by the input detection means and forming an image,
A display unit connected to the image processing unit and displaying an image constructed by the image processing unit.
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009219732A (en) * | 2008-03-18 | 2009-10-01 | Tetsumaru Miyawaki | Curving operation practicing device for endoscope |
| US20210327294A1 (en) * | 2018-09-03 | 2021-10-21 | Kurume University | Controller, method for manufacturing controller, simulated experience system, and simulated experience method |
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2004
- 2004-02-27 JP JP2004053406A patent/JP2004167276A/en active Pending
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