JP2005319086A - 体腔内観察システム - Google Patents

Abstract

【課題】手術台の周りに引き回されるケーブルの本数を削減することができるとともに少人数で行うことができる体腔内観察システムを提供する。
【解決手段】体腔内観察システム１０によれば、ＬＥＤ５２、バッテリ５４、観察光学系６０、及び映像信号送信部６２を有する観察ユニット１６を体壁に固定し、観察ユニット１６の観察光学系６０により撮像された体腔内映像の映像信号を映像信号送信部６２により無線にてモニタ２０側の映像信号処理機１８に送信する。これにより、観察ユニット１６を操作する術者が不要になる。また、観察ユニット１６は、内蔵のバッテリ５４によりＬＥＤを駆動するのでライトガイドケーブルが不要になり、更に、観察ユニット１６によって撮像した映像信号を無線により送信するので送信用ケーブルが不要になる。
【選択図】 図２

Description

本発明は体腔内観察システムに係り、特に被検者の体腔内をモニタ表示しながら各種処置を施す体腔内観察システムに関する。

体腔内観察システムである腹腔鏡装置は、被検者の腹部表面からトラカール（挿通具）を体腔内に穿刺した後、このトラカールをガイドとして腹腔鏡の挿入部を体腔内に挿入し、体腔内の癒着の有無、卵巣腫瘍、子宮筋腫等の被観察体をモニタ表示しながら癒着治療等の各種処置を施す装置である。また、腹腔鏡は、臨床時において固定部に取り付けられた可動ホルダに保持され、固定状態に維持されている（例えば、特許文献１）。

ところで、腹腔鏡装置による臨床時には、腹部に通常３〜４箇所の孔を開口し、これらの孔から複数の処置具をそれぞれトラカールを介して挿入することにより処置が行われる。また、処置具を操作する術者は、腹腔鏡によって得られたモニタの被観察体映像を見ながら処置具を操作する。このため、処置具を操作する術者の指示により、腹腔鏡の位置がその都度変更されて被観察体の撮影位置が変えられる。すなわち、腹腔鏡装置による臨床時には、処置具を操作する１〜２名の術者の他、腹腔鏡を操作する術者、及び臨床全般を補助する１〜２名の術者が必要となっていた。
特開２００３−２６５４０２号公報

しかしながら、前記従来の腹腔鏡装置は、腹腔鏡のライトガイドケーブルが光源装置に接続されるとともに、ＣＣＤの出力信号の信号ケーブルがプロセッサに接続されるように、複数本のケーブルが手術台の周りに引き回されている。このため、臨床に携わる術者にとってケーブルが邪魔になるという問題があった。また、従来の腹腔鏡装置では、臨床に携わる術者が４〜５名と多く、少人数化することも望まれていた。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、手術台の周りに引き回されるケーブルの本数を削減することができるとともに少人数化することができる体腔内観察システムを提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、前記目的を達成するために、観察ユニットのユニット本体に照明部と、固体撮像素子を備えた観察光学系と、映像信号を無線により送信する送信部と、前記照明部、固体撮像素子、及び送信部に電力を供給する電源とが内蔵され、前記ユニット本体を被検者の体壁開口部に固定し、前記観察光学系により撮像された前記体腔内の映像の映像信号を前記送信部により無線にて体腔外のモニタ側受信部に送信することを特徴としている。

請求項１に記載の発明によれば、照明部、電源、観察光学系、及び送信部を有する観察ユニットのユニット本体を体壁開口部に固定し、観察ユニットの観察光学系により撮像された体腔内映像の映像信号を送信部により無線にてモニタ側受信部に送信する。これにより、観察ユニットを操作する術者、すなわち従来の腹腔鏡を操作する術者が不要になる。また、観察ユニットは、内蔵の電源によって照明部を駆動するのでライトガイドケーブルが不要になり、更にまた、観察ユニットによって撮像した映像信号を無線により送信するので送信用ケーブルが不要になる。したがって、本発明の体腔内観察システムによれば、手術台の周りに引き回されるケーブルの本数を削減することができるとともに少人数化することができる。

観察ユニットの観察光学系は、観察ユニットが体壁開口部に固定されるため、広い観察視野を有するものが適用される。しかしながら、観察視野の広い観察光学系によって撮像された撮像領域の全領域をモニタに全表示した場合、本当に観察したい部位の画像が小さくなるという不具合が生じる。この不具合を解消するために、処置具の先端に、例えば体色とは全く異なる色のマーカを付け、画像処理においてマーカ位置検出部によりマーカの位置を検出し、このマーカが画像の中心部に位置するように画像を所定の領域にトリミングした後、その画像領域をモニタに所定の倍率で拡大表示する。このような画像処理によって、本当に観察したい部位の画像を大きく表示することができるので、観察視野の広い観察光学系を用いた場合の前記不具合を解消できる。すなわち、観察ユニットを術者が何も操作することなく体壁開口部に固定した状態で使用することができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１の体腔内観察システムにおいて、前記観察ユニットの前記観察光学系は交換可能に設けられていることを特徴とする。観察光学系を交換可能とすることにより、所望の観察視野を有する他の観察光学系に交換することができる。この場合、観察光学系の固体撮像素子と観察ユニットの送信部とを、コネクタを介して電気的に着脱自在に接続する。これにより、交換した観察光学系によって撮像された映像の映像信号を、送信部から無線でモニタ側受信部に送信することができる。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の体腔内観察システムにおいて、前記照明部は、発光ダイオードであることを特徴とする。これにより、電球を使用する照明部よりも照明部を省電力化及び小型化でき、延いては観察ユニットがコンパクトになるので、体壁開口部に固定される小型軽量の観察ユニットを提供できる。発光ダイオードの発光色は特に問わないが、前述したマーカの色は、マーカを正しく検出するために、発光ダイオードの発光色とは異なる色が選択される。

請求項４に記載の発明は、請求項１、２又は３のうちいずれか一つに記載の観察ユニットと、該観察ユニットの前記送信部から送信される映像信号を受信する受信部と、該受信部によって受信された映像信号に基づいて映像を表示するモニタと、体腔内に挿通具をガイドとして挿入される処置具と、を備えたことを特徴とする。これにより、少人数化した体腔内観察システムを提供できる。

本発明に係る体腔内観察システムによれば、照明部、電源、観察光学系、及び送信部を有する観察ユニットを体壁開口部に固定し、観察ユニットの観察光学系により撮像された体腔内映像の映像信号を送信部により無線にてモニタ側受信部に送信するようにしたので、手術台の周りに引き回されるケーブルの本数を削減することができるとともに少人数化することができる。

以下、添付図面に従って本発明に係る体腔内観察システムの好ましい実施の形態について説明する。

図１は、本発明の第１の実施の形態に係る体腔内観察システム１０のシステム構成図が示され、図２は体腔内観察システム１０による臨床状況が示されている。

図１、図２に示すように体腔内観察システム１０は処置具１２、トラカール（挿通具）１４、観察ユニット１６、映像信号処理機（モニタ側受信部）１８、及びモニタ２０等から構成される。

処置具１２は、手術台２２に寝かされた被検者２４の体腔２６内の患部を処置するものであり、術者２８が操作する操作部３０が設けられている。また、この処置具１２は、操作部３０の先端に挿入部３２が接続され、挿入部３２の先端には鉗子部３４が設けられている。

処置具１２の挿入部３２は、図２の如く被検者２４の腹部４２の表面から穿刺されたトラカール（挿通具）１４をガイドとして体腔２６内に挿入される。トラカール１４は、先端が先鋭状に形成された金属性の中空管４４と、この中空管４４の基端に設けられた軟性の把持管４６とから構成される。このように構成されたトラカール１４は、術者２８が把持管４６を把持し、中空管４４の先鋭状先端を先頭にして腹部４２を穿刺することにより中空管４４が体腔２６内に挿入される。

観察ユニット１６は図１に示すように略円柱状に形成され、トラカール１４の穿刺位置の近傍で腹部４２を切除して広げられた開口部４３に固定されている。観察ユニット１６は、略円柱状に形成されたユニット本体４８と、ユニット本体４８の雄ねじ部４９に螺合されて腹壁（腹皮）をユニット本体４８との間で挟圧するナット部５０とから構成される。この挟圧保持によって観察ユニット１６が開口部４３に固定される。

ユニット本体４８には、複数の発光ダイオード（ＬＥＤ：照明部）５２、バッテリ（電源）５４、レンズ５６とＣＣＤ５８とを備えた観察光学系６０、及び映像信号を無線により送信する映像信号送信部６２が内蔵されている。ＬＥＤ５２、５２…は、ユニット本体４８の中心軸を中心とする同一円周上に等間隔で配置されている。また、ＬＥＤ５２を収納する収納凹部６４が、透明板又は散光板等のプレート６６によって密閉されている。更に、観察光学系６０は、ユニット本体４８の中心軸にその光軸が合致するように配置されている。観察光学系６０のレンズ５６の前方には透明板６８が配置され、この透明板６８によって観察光学系６０の収納凹部７０が密閉されている。

バッテリ５４は、小型軽量を考慮してボタン電池が用いられる。このバッテリ５４は、ユニット本体４８の上面に着脱自在に取り付けられたキャップ７２を取り外すことにより、新たなバッテリ５４と交換される。バッテリ５４は図３の如くＬＥＤ５２、ＣＣＤ５８、及び映像信号送信部６２に電力を供給するとともに、ＣＣＤ５８からの出力信号を映像信号に処理する映像信号処理部７４にも電力を供給する。この映像信号処理部７４も図２に示したユニット本体４８に内蔵されている。

このように構成された観察ユニット１６によれば、ＬＥＤ５２、５２…によって被観察体３６が照明され、その被観察体の光像がレンズ５６を介してＣＣＤ５８に結像される。そして、ＣＣＤ５８からの出力信号は、映像信号処理部７４によって映像信号に処理された後、映像信号送信部６２のアンテナ７６から図１に示した映像信号処理機１８に送信される。すなわち、観察ユニット１６は、内蔵されたバッテリ５４によって照明、撮像、映像信号を送信するという機能を兼ね備えている。

映像信号処理機１８に送信された映像信号は、図３に示すように映像信号受信部７８のアンテナ８０によって受信される。そして、受信された映像信号は、歪曲補正制御部８２によってレンズ５６が持つ歪曲特性が補正される。歪曲特性が補正された映像信号は、マーカ位置検出部８４、トリミング部８６、及び拡大部８８からなるマーカ追尾制御部９０に出力される。

ここでマーカ追尾制御部９０について説明する。

図２に示した観察ユニット１６の観察光学系６０は、観察ユニット１６が体壁開口部４３に固定されるため、体腔２６全体を見渡せることができる広い観察視野を有するものが適用される。しかしながら、観察視野の広い（例えば視野角１７０°）観察光学系６０によって撮像された撮像領域の全領域をモニタ２０に全表示した場合、処置具１２の鉗子部３４又はトラカール１４の先端部近傍の本当に観察したい部位の画像が小さくなるという不具合が発生する。

この不具合を解消するために、図２の如く処置具１２の鉗子部３４に、体色とは全く異なる色（例えば：青）のマーカＭを付ける。そして、マーカ追尾制御部９０による画像処理において、図３のマーカ位置検出部８４によりマーカＭの位置を検出する。次に、このマーカＭが画像の中心部に位置するように画像をトリミング部８６によって所定の領域にトリミングする。次いで、その画像領域を拡大部８８によってモニタ２０に所定の倍率で拡大表示する。拡大倍率は、映像信号処理機１８の倍率調整ツマミ１９を操作することによって調整する。このような画像処理によって、本当に観察したい部位の画像をモニタ２０に大きく表示することができるので、観察視野の広い観察光学系を用いた場合の前記不具合を解消できる。すなわち、観察ユニットを術者が何も操作することなく体壁開口部４３に固定した状態で使用することができる。また、処置具１２の操作によってマーカＭの位置が変わっても、マーカ位置検出部８４によってマーカＭを常に追尾しているので、マーカＭ近傍の画像を常に拡大して観察することができる。

なお、実施の形態の映像信号処理機１８は、切替スイッチ９２を有している。この切替スイッチ９２は、モニタ２０に出力する映像信号を、歪曲特性が補正されただけの映像信号又はマーカＭを自動追尾して拡大した映像信号のうち、一つの映像信号を選択的に切り替えるものである。後者に切り替えた場合には、モニタ２０においてマーカＭ近傍の画像を拡大して観察することができ、前者に切り替えた場合には、観察視野の広い観察光学系６０によって撮像された撮像領域の全領域をモニタ２０で観察することができる。体腔２６全体における処置具１２の鉗子部３４の位置を把握する場合に便利である。また、マーカＭの形状は問わないが、観察光学系６０から常に見えるように、鉗子部３４全体にその色を付すのが好ましい。

以上の如く構成された体腔内観察システム１０によれば、ＬＥＤ５２、バッテリ５４、観察光学系６０、及び映像信号送信部６２を有する観察ユニット１６を体壁開口部４３に固定し、観察ユニット１６の観察光学系６０により撮像された体腔２６内映像の映像信号を映像信号送信部６２により無線にてモニタ２０側の映像信号処理機１８に送信する。これにより、観察ユニット１６を操作する術者、すなわち従来の腹腔鏡を操作する術者が不要になる。また、観察ユニット１６は、内蔵のバッテリ５４によりＬＥＤ５２を駆動するのでライトガイドケーブルが不要になり、更に、観察ユニット１６によって撮像した映像信号を無線により送信するので送信用ケーブルが不要になる。したがって、実施の形態の体腔内観察システム１０によれば、手術台２２の周りに引き回されるケーブルの本数を削減することができるとともに少人数化することができる。

また、実施の形態では、観察ユニット１６の照明部としてＬＥＤ５２を使用したので、電球を使用する照明部よりも省電力で小型化でき、観察ユニット１６がコンパクトになる。したがって、体壁開口部４３に固定される小型軽量の観察ユニット１６を提供できる。また、発熱量も電球と比較して低いので、発熱による影響も防止できる。ＬＥＤ５２の発光色は特に問わないが、前述したマーカＭの色は、マーカＭを正しく検出するために、ＬＥＤ５２の発光色とは異なる色が選択される。ＬＥＤ５２の発光色が白の場合には、マーカＭの色は例えば青を選択すればよい。

図４は、本発明の第２の実施の形態に係る体腔内観察システム１００による臨床状況が示され、図２に示した体腔内観察システム１０と同一若しくは類似の部材については同一の符号を付し、その説明は省略する。

図４に示した体腔内観察システム１００は、観察ユニット１１６の観察光学系１６０が、観察ユニット１１６のユニット本体１４８に対して交換可能に設けられていることを特徴としている。

観察光学系１６０は、本体部１６１が円筒状又は筒状に形成されており、略リング状に形成されたユニット本体１４８の開口部１４９に本体部１６１が嵌合されている。また、本体部１６１の先端部にレンズ５６及びＣＣＤ５８が設けられ、ＣＣＤ５８の信号線１０２は、本体部１６１の中空部に沿って配線され、本体部１６１の途中部においてコネクタ１０４に接続されている。コネクタ１０４は、本体部１６１がユニット本体１４８の開口部１４９に嵌合された際に、開口部１４９の内周部に設けられたコネクタ１１０に電気的に着脱自在に接続されている。このコネクタ１１０は、図３に示した映像信号処理部７４が実装された基板１１２（図４参照）に接続され、コネクタ１１０を介して送信されるＣＣＤ５８からの出力信号が映像信号処理部７４に出力されるように構成されている。なお、映像信号処理部７４以降の信号処理及び無線による送信手段は、図３に示した第１の実施の形態の体腔内観察システム１０と同一でなので、ここでは説明を省略する。

このように観察光学系１６０を、ユニット本体１４８に対して交換可能とすることにより、所望の観察視野を有する他の観察光学系に交換することができる。

なお、実施の形態では、体腔内観察システム１０、１００について説明したが、胸腔鏡装置においても、実施の形態の観察ユニット１６、１１６を適用することができる。

また、モニタ２０における被観察体３６の拡大表示手段として、実施の形態では図３に示したマーカ追尾制御部９０を適用したが、これに限定されるものではない。例えば、モニタ２０を見ている術者２８に赤外光を照射して、術者２８の眼球を撮像するとともに、その画像から術者２８の視線を視線検出手段により検出してモニタ２０の表示領域のどの部分を見つめているかを検出し、全体画像からその見つめている部分の領域をトリミングし、トリミングした画像領域を所定の倍率でモニタ２０に拡大表示するシステムを適用してもよい。

観察光学系が一体となった観察ユニットを有する体腔内観察システムのシステム構成図 図１に示した体腔内観察システムによる臨床状況を示す説明図 図１に示した体腔内観察システムの構成を示すブロック図 観察光学系が別体となった観察ユニットによる臨床状況を示す説明図

符号の説明

１０、１００…体腔内観察システム、１２…処置具、１４…トラカール、１６、１１６…観察ユニット、１８…映像信号処理機、２０…モニタ、２６…体腔、４８、１４８…ユニット本体、５２…ＬＥＤ、５４…バッテリ、５８…ＣＣＤ、６０、１６０…観察光学系、６２…映像信号送信部、７４…映像信号処理部

Claims (4)

1. 観察ユニットのユニット本体に照明部と、固体撮像素子を備えた観察光学系と、映像信号を無線により送信する送信部と、前記照明部、固体撮像素子、及び送信部に電力を供給する電源とが内蔵され、
   前記ユニット本体を被検者の体壁開口部に固定し、前記観察光学系により撮像された前記体腔内の映像の映像信号を前記送信部により無線にて体腔外のモニタ側受信部に送信することを特徴とする体腔内観察システム。
2. 前記観察ユニットの前記観察光学系は交換可能に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の体腔内観察システム。
3. 前記照明部は、発光ダイオードであることを特徴とする請求項１又は２に記載の体腔内観察システム。
4. 請求項１、２又は３のうちいずれか一つに記載の観察ユニットと、
   該観察ユニットの前記送信部から送信される映像信号を受信する受信部と、
   該受信部によって受信された映像信号に基づいて映像を表示するモニタと、
   体腔内に挿通具をガイドとして挿入される処置具と、
   を備えたことを特徴とする体腔内観察システム。

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