JP2014158577A - Endoscope system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は内視鏡システムに関する。 The present invention relates to an endoscope system.
生体内の観察や治療を行う場合において、生体への負担を軽減する目的で、切開を行わずに小径の穴より内視鏡や治療器具を生体内に挿入して行う方法が多くとられている。この場合において、生体内の臓器に対して不用意に接触しないように細心の注意を持って術に臨むと同時に、例えば特開2000−287995(特許文献1)に記載されているような装置を用いることで臓器との意図しない接触の可能性を低くすることが可能となる。すなわち、特許文献1に記載されている装置は、器具先端に配したバルーン内の圧力をモニタすることにより、器具先端が臓器に対して一定距離に近づいたことを検知し、それにより警告を発するというものである。
In the case of in-vivo observation and treatment, in order to reduce the burden on the living body, there are many methods in which an endoscope or a treatment instrument is inserted into the living body through a small-diameter hole without performing incision. Yes. In this case, the device is operated with great care so as not to inadvertently come into contact with an organ in the living body, and at the same time, an apparatus as described in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 2000-287995 (Patent Document 1) is used. By using it, the possibility of unintentional contact with the organ can be reduced. That is, the apparatus described in
上述の特許文献1に開示された技術のような、器具先端と臓器とが一定距離に近接したときに警告を発する装置においては、慎重な低速度で臓器に接近しつつある場合などの警告が必要でない状況でも警告が発せられてしまう。警告が必要でない他の状況としては、処置を行う目的で臓器に触れる場合、またはレーザー照射の目的で臓器近傍において静止する場合などが挙げられる。また警告を発することで人為的なミスは減少するが、さらなるミスの低減が望まれている。本発明は、上記課題に鑑みてなされたものである。
In a device that issues a warning when the tip of an instrument and an organ are close to a certain distance, such as the technique disclosed in
提案する内視鏡システムは、観察対象を観察する第一の観察部を有する挿入部と、観察対象の少なくとも一部、および挿入部または処置具の先端部を観察する第二の観察部と、緊急動作部を作動させる緊急動作部制御手段、第二の観察部から得られた情報に基づいて基準面を設定する基準面設定手段、挿入部または処置具の先端部が基準面に到達するまでの予測時間を算出する算出手段を備えた制御部とを有し、前記予測時間が所定以下の場合に、制御部が、緊急動作部を作動するように制御する。 The proposed endoscope system includes an insertion unit having a first observation unit for observing an observation target, a second observation unit for observing at least a part of the observation target, and the distal end of the insertion unit or the treatment tool, Emergency action part control means for activating the emergency action part, reference surface setting means for setting a reference surface based on information obtained from the second observation part, until the distal end of the insertion part or treatment instrument reaches the reference surface And a control unit having a calculating means for calculating the predicted time, and when the predicted time is equal to or less than a predetermined time, the control unit controls the emergency operation unit to operate.
また、本発明の別の実施形態は、内視鏡システムにおいて用いられる方法であって、観察対象の少なくとも一部、および第一の観察部を有する挿入部または処置具の先端部の画像を、第二の観察部によって取得すること、制御部によって、第二の観察部から得られた画像に基づいて基準面を設定すること、挿入部または処置具の先端部が基準面に到達するまでの予測時間を算出すること、予測時間が所定以下の場合に、前記制御部によって緊急動作部を作動するように制御することと、を備える。 Another embodiment of the present invention is a method used in an endoscope system, and includes an image of at least a part of an observation target and an insertion part or a distal end part of a treatment tool having a first observation part. Obtaining by the second observation unit, setting the reference plane based on the image obtained from the second observation unit by the control unit, until the distal end of the insertion unit or treatment instrument reaches the reference plane Calculating an estimated time, and controlling the emergency operation unit to operate when the estimated time is equal to or less than a predetermined time.
本発明によれば、体内に挿入した器具を用いて観察または治療を行う場合に、臓器表面との意図しない接触を抑制するように緊急動作部が作動するので、内視鏡と臓器表面との意図しない接触を抑制することができる。 According to the present invention, when observation or treatment is performed using an instrument inserted into the body, the emergency operation unit operates so as to suppress unintended contact with the organ surface. Unintended contact can be suppressed.
[第1の実施形態]
図1は、提案する内視鏡システムの第1の実施形態の構造の概略を表わす。図1において1は人体を示し、腹部の断面を表わしている。2は腹腔内部を示し、3は腹腔内部2における観察対象または治療対象である臓器表面を示す。4は基準面であり、詳細は後述する。10は、腹腔内部2の観察対象または治療対象である臓器表面3の目的部位を観察するための観察部(第一の観察部)を有する内視鏡を示す。内視鏡10が有する観察部は不図示であるが、光学系を有する撮像部または、撮像部に接続されているファイバで構成することができる。内視鏡10が有する撮像部は、2次元画像を撮像する物でも3次元画像を撮像する物でもよい。内視鏡10は、人体1の外側において術者により把持され操作されるが、本図では術者は不図示としている。また、内視鏡10に接続される照明装置、画像処理装置、表示装置、録画装置なども不図示としている。11は、内視鏡10の軸方向に設けられた、治療用の処置具等を通すためのチャネル孔を示す。12は、チャネル孔11を自在に貫通可能で、先端からのレーザー照射にて治療を行う処置具であるファイバを示す。13は内視鏡10を腹腔内部2に導入するためのトロッカーを示す。14はチャネル孔11内のファイバ12の基準面4に対する移動に制動をかけるための緊急動作部である処置具制動装置、15はトロッカー13内の内視鏡10の基準面4に対する移動に制動をかけるための緊急動作部である内視鏡制動装置を示す。ここで、ファイバ12は内視鏡10に備えられているが、処置具を内視鏡10とは別体に設けてもよい。
[First Embodiment]
FIG. 1 shows an outline of the structure of the first embodiment of the proposed endoscope system. In FIG. 1, 1 indicates a human body and represents a cross section of the abdomen. 2 indicates the inside of the abdominal cavity, and 3 indicates the surface of the organ in the
16は、腹腔内部2において臓器表面3の必要部位、内視鏡10、およびファイバ12などを観察するための観察部(第二の観察部)であって、それらの三次元情報を含む画像を撮像する2眼のCCDで構成されたカメラを示す。カメラ16は撮像対象への照明手段を有する。17はカメラ16の撮像情報から撮像対象の三次元座標データを作成する三次元観察装置、18は三次元観察装置17のデータを処理して後段の装置の制御を行う制御部である制御処理装置を示す。19は、制御処理装置18により制御される緊急動作部である警告装置を示す。20は制御処理装置18により制御され、処置具制動装置14および内視鏡制動装置15を、器具の移動を制動するように制御する制動制御装置を示す。
カメラ16は、腹腔内部2における臓器表面3の少なくとも一部、並びに内視鏡10あるいはファイバ12の少なくとも先端部分を撮像範囲としている。三次元観察装置17は、カメラ16の撮像情報から撮像対象の三次元座標データを作成する。体内用に限らず三次元計測装置が各種市販されており、その仔細な説明は割愛する。
The
制御処理装置18は、三次元観察装置17によって作成された三次元座標データを経時順に処理することで、内視鏡10あるいはファイバ12の三次元座標および移動状況を把握する。また、臓器表面3の三次元座標も同時に把握し、これを基準面4の三次元座標として設定する。制御処理装置18は、臓器表面3および内視鏡10あるいはファイバ12の三次元座標の経時順の情報に基づいて、内視鏡10あるいはファイバ12が基準面4に接触するまでの予測時間(時間間隔)を算出する。また、制御処理装置18は前記算出した時間間隔を所定の基準値(時間間隔)と比較する。当該算出した時間間隔が所定以下(所定の基準値以下)の場合は警告装置19を外部に警告を行うよう制御するとともに、内視鏡10およびファイバ12のうちの少なくとも一方の移動の制動を行うように制動制御装置20を制御する。
The
警告装置19は制御処理装置18から警告を行うよう制御された場合において、音声、振動、発光などの手段を用いて術者に対して通知を行う。ここで、警告装置19は例えば警告音を発生させる警告機とすることができる。
When the
制動制御装置20は、制御処理装置18から器具の移動の制動を行うよう制御された場合において、処置具制動装置14および内視鏡制動装置15のうちの少なくとも一方に対して器具の移動に制動をかけるよう制御を行う。
The
三次元観察装置17は2眼CCDで構成されたカメラ16から情報を取得すると説明したが、これに限定されるものではない。すなわち、三次元観察装置17は、他の代替手段、例えば、医療用、工業用共に広く普及している3D超音波観測装置などから情報を取得することも可能である。
Although it has been described that the three-
制御処理装置18の動作について図2(a)を使って説明する。図2(a)は制御処理装置18の内部ブロック図であり、21は三次元観察装置17からの三次元座標データ入力、30は警告装置19への警告制御出力、32は制動制御装置20への制動制御出力を示す。
The operation of the
22は、三次元座標データ入力21から臓器表面3に関する座標を抽出する画像処理アルゴリズムを持ち、基準面を設定する基準面設定手段に相当する、臓器座標抽出回路を示す。臓器座標抽出回路22で抽出した臓器表面3に関する座標データは、基準面4の座標データとして設定される。23は、三次元座標データ入力21から挿入部に含まれる内視鏡10あるいはファイバ12に関する座標を抽出する画像処理アルゴリズムを持つ、器具座標抽出回路を示す。
Reference numeral 22 denotes an organ coordinate extraction circuit which has an image processing algorithm for extracting coordinates relating to the
24は、内視鏡10あるいはファイバ12と基準面4との距離を算出する距離算出回路を示す。距離算出回路24は、器具座標抽出回路23からの内視鏡10あるいはファイバ12に関する座標データと臓器座標抽出回路22からの基準面4の座標データから、両者の距離を算出する。25は、距離算出回路24で算出した経時順の距離データから、内視鏡10あるいはファイバ12と基準面4との相対速度を算出する速度算出回路を示す。26は、距離算出回路24で算出した距離と、速度算出回路25で算出した相対速度から、内視鏡10あるいはファイバ12が基準面4に到達するまでの予測時間を算出する予測時間算出回路を示す。
27は警告基準値回路、28は制動基準値回路を示し、予測時間算出回路26で算出した内視鏡10あるいはファイバ12が基準面4に到達するまでの予測時間と比較するための値が、それぞれに少なくとも1つ格納されている。29は、緊急動作部である警告装置19の動作を制御する緊急動作部制御手段に相当する、警告基準値比較回路を示す。警告基準値比較回路29は、予測時間算出回路26で算出した内視鏡10あるいはファイバ12が基準面4に到達するまでの予測時間と、警告基準値回路27が持つ基準値とを比較し、その結果に基づいて警告装置19に対する警告制御出力30を決定する。31は、制動制御装置20ひいては緊急動作部である各制動装置14、15の動作を制御する緊急動作部制御手段に相当する、制動基準値比較回路を示す。制動基準値比較回路31は、予測時間算出回路26で算出した内視鏡10あるいはファイバ12が基準面4に到達するまでの予測時間と、制動基準値回路28が持つ基準値とを比較し、その結果に基づいて制動制御装置20に対する制動制御出力32を決定する。
臓器座標抽出回路22および器具座標抽出回路23は、画像処理回路であり複数フレーム分のバッファメモリを持つ構成を取りうる。臓器座標や器具座標の抽出方法としては各種方式がある。例えば、内視鏡10およびファイバ12の外形図データをあらかじめ持っておき、該データに合致する三次元座標部分を内視鏡10あるいはファイバ12に関する座標データとして抽出する方法がある。この場合において、三次元座標部分が内視鏡10あるいはファイバ12の外形図データのすべてに合致しなくとも、一部が一致することで座標データを判断することも処理アルゴリズムにより可能である。なお、図1では内視鏡10は硬性内視鏡として書かれているが、軟性内視鏡の場合であってもその先端部分の外形図データを持つことで先端部分の抽出が可能である。また、入力された三次元座標データ入力21の三次元座標データから、内視鏡10あるいはファイバ12に関する座標データのエリアを消す処理により、臓器座標抽出回路22は臓器表面3の三次元座標データを得る方法がある。この方法において、カメラ16から見て内視鏡10あるいはファイバ12の死角となる臓器表面3については、周囲の座標データを使用し補完処理をすることにより座標データを作成してもよい。さらに、内視鏡10あるいはファイバ12が別位置に存在したときに取得した臓器表面3の座標データを流用することで、当該死角となる臓器表面3の座標データを作成してもよい。以上のように求めた臓器表面3の座標データは、基準面4の座標データとして設定される。
The organ coordinate extraction circuit 22 and the instrument coordinate
距離算出回路24は臓器座標抽出回路22からの基準面4の座標データと、器具座標抽出回路23からの内視鏡10あるいはファイバ12に関する座標データとに基づいて、基準面4と内視鏡10あるいはファイバ12との間隔を算出する。この場合、算出する範囲を、例えば内視鏡10あるいはファイバ12の先端部と基準面4の特定部分との間隔などに限定することにより、処理時間を短縮することが可能である。カメラ16のフレームレートが60fpsであって、臓器座標抽出回路22、器具座標抽出回路23および距離算出回路24がこれに同期して動作する場合、距離算出回路24はフレームごと、すなわち16.7msごとに距離算出を行う。
The
速度算出回路25は、距離算出回路24が算出した経時順の複数の距離から、基準面4と内視鏡10あるいはファイバ12の先端部との相対速度を求める。例えばファイバ12の先端と基準面4との距離が40mmであって、16.7ms後に38mmになった場合、相対速度は(40mm−38mm)/16.7msで計算され、0.12m/sの速度でファイバ12の先端と基準面4の距離が縮まっていることになる。
The
予測時間算出回路26は、距離算出回路24で算出した距離、および速度算出回路25で算出した相対速度から、内視鏡10あるいはファイバ12の先端部が基準面4に到達するまでの予測時間(時間間隔)を計算する。予測時間は、例えば現在の器具の移動速度0.12m/sが継続されると仮定した場合において、現在の内視鏡10あるいはファイバ12の先端部から基準面4までの距離が38mmだった場合、38mm/120mm/sで計算され約0.3秒と予測される。この場合において速度の変化から加速度を求め、加速度を加味した計算により到達までの予想時間を計算する手法も取りうる。
The predicted
警告基準値回路27に設定されている基準値が例えば0.5秒だった場合、警告基準値比較回路29は当該基準値と予測時間算出回路26で算出した予測時間、例えば0.3秒とを比較する。この場合、予測時間0.3秒が基準値0.5秒よりも短いので(以下なので)、警告制御出力30をイネーブルにして、警告装置19を作動させる。予測時間が基準値より長い場合は警告制御出力30をディスエーブルにして、警告装置19を作動させない。なお、警告基準値回路27に複数の基準値を持たせて、警告基準値比較回路29においてそれぞれの基準値と比較を行い、それぞれの基準値との比較結果により、例えば異なる音色で警告をする手法なども取りうる。
When the reference value set in the warning
制動基準値回路28に設定されている基準値が例えば0.2秒だった場合、制動基準値比較回路31は当該基準値と予測時間算出回路26で算出した予測時間、例えば0.3秒とを比較する。この場合、基準値0.2秒よりも予測時間0.3秒が長いので、制動制御出力32をディスエーブルにして、制動制御装置20を作動させない。予測時間が基準値以下の場合は制動制御出力32をイネーブルにして、制動制御装置20を作動させる。制動制御装置20が作動することにより処置具制動装置14および内視鏡制動装置15のうちの少なくとも一方が制動動作し、器具の先端部分が基準面4すなわち臓器表面3にそれ以上近づくことを防ぐように働く。
When the reference value set in the braking reference value circuit 28 is 0.2 seconds, for example, the braking reference
処置具制動装置14における制動動作は内視鏡10およびファイバ12間、内視鏡制動装置15における制動動作はトロッカー13および内視鏡10間の摩擦を増大させることで実現することが可能である。なお、取りうる簡便な手段の例として、電磁的なブレーキを挙げることができるが、これに限られるものではない。また、手術を遠隔操作で行うような、術者が直接に機器を把持・操作しないものについては、前記電磁的なブレーキを使用してもよいし、マニュピレータ駆動回路を停止させてもよい。
The braking operation in the treatment
制御処理装置18の動作について図2(b)を使って説明する。図2(b)は制御処理装置18における基本フローチャートである。
The operation of the
ステップ50において制御処理装置18の動作が始められる。
In
次に、三次元座標データ入力ステップ51において、腹腔内部2における撮像対象部分の三次元座標データが三次元観察装置17から逐次入力される。例えば、システムのフレームレートが60fpsであるときは16.7msごとに入力される。ここで、入力される三次元座標データは、三次元観察装置17からの三次元座標データ入力21における三次元座標データである。
Next, in the three-dimensional coordinate data input step 51, three-dimensional coordinate data of the imaging target portion in the
三次元座標データが入力されると、動作は次に臓器座標抽出ステップ52に進む。臓器座標抽出ステップ52では、三次元座標データ入力ステップ51で入力された三次元座標データに基づいて、臓器表面3の座標データを抽出する。抽出する処理方法は前述しているのでここでは割愛する。抽出した臓器表面3の座標データは、基準面4の座標データとして設定される。なお、基準面4の座標データの設定は、臓器表面3の座標データが入力されるたびに行われてもよいし、臓器表面3の座標データが最初に入力されたときにのみ行われてもよい。また、基準面4の座標データの設定が、臓器表面3の座標データが最初に入力されたときにのみ行われる場合には、以降の処理のために当該基準面4の座標データをメモリ等に格納することができる。
When the three-dimensional coordinate data is input, the operation proceeds to the organ coordinate extraction step 52 next. In the organ coordinate extraction step 52, the coordinate data of the
同様に、器具座標抽出ステップ53では、三次元座標データ入力ステップ51で入力された三次元座標データに基づいて、内視鏡10あるいはファイバ12の座標データを抽出する。なお、器具座標抽出ステップ53は、本実施形態では臓器座標抽出ステップ52の後に行われているが、臓器座標抽出ステップ52よりも先に行われてもよいし、それぞれのステップが並行して行われてもよい。
Similarly, in the instrument coordinate extraction step 53, the coordinate data of the
次に動作は距離算出ステップ54に進む。距離算出ステップ54では、抽出した内視鏡10あるいはファイバ12の座標データと基準面4の座標データに基づいて、内視鏡10あるいはファイバ12と基準面4との間隔を算出する。この場合、算出する範囲を、例えば内視鏡10あるいはファイバ12の先端部と基準面4の特定部分との間隔などに限定することにより、処理時間を短縮することが可能である。
Next, the operation proceeds to the distance calculation step 54. In the distance calculation step 54, the distance between the
距離算出ステップ54が行われると、動作は速度・予測時間算出ステップ55に進む。速度・予測時間算出ステップ55では、距離算出ステップ54で算出した内視鏡10あるいはファイバ12と基準面4との間隔を経時順に処理する。速度・予測時間算出ステップ55は、当該間隔が経時的に狭まっている場合に、内視鏡10あるいはファイバ12と基準面4とが接触するまでの予測時間(時間間隔)を算出する。算出方法の例としては、異なるフレームにおける距離の差分をフレーム間隔で除することで現在の速度を求め、現在の距離を速度で除することで接触するまでの予測時間を算出する。
When the distance calculation step 54 is performed, the operation proceeds to the speed / predicted time calculation step 55. In the speed / predicted time calculating step 55, the interval between the
予測時間が算出されると、動作は警告制御判断ステップ56に進む。警告制御判断ステップ56では、速度・予測時間算出ステップ55で算出した予測時間と、警告基準値である所定の時間間隔とを比較する。予測時間が当該所定の時間間隔より長い場合には、動作はステップ57に進み、警告装置19に対する出力である警告制御出力30をディスエーブルにする。これに対し、予測時間が当該所定の時間間隔以下の場合には、動作はステップ58に進み、警告制御出力30をイネーブルにする。
When the predicted time is calculated, the operation proceeds to warning control determination step 56. In the warning control determination step 56, the predicted time calculated in the speed / predicted time calculation step 55 is compared with a predetermined time interval that is a warning reference value. If the predicted time is longer than the predetermined time interval, the operation proceeds to step 57 and the
同様に、制動制御判断ステップ59では、速度・予測時間算出ステップ55で算出した予測時間と、制動基準値である所定の時間間隔とを比較する。予測時間が当該所定の時間間隔より長い場合には、動作はステップ60に進み、制動制御装置20に対する出力である制動制御出力32をディスエーブルにする。これに対し、予測時間が当該所定の時間間隔以下の場合には、動作はステップ61に進み、制動制御出力32をイネーブルにする。なお、制動制御判断ステップ59は、本実施形態では警告制御判断ステップ56の後に行われているが、警告制御判断ステップ56よりも先に行われてもよいし、それぞれのステップが並行して行われてもよい。
Similarly, in the braking control determination step 59, the predicted time calculated in the speed / predicted time calculating step 55 is compared with a predetermined time interval that is a braking reference value. If the predicted time is longer than the predetermined time interval, operation proceeds to step 60 where the braking control output 32, which is an output to the
その後、動作はステップ62に進み、終了する。 Thereafter, the operation proceeds to step 62 and ends.
本実施形態の内視鏡システムでは、器具が基準面に到達するまでの予測時間を算出し、 当該予測時間に基づいて、警告および器具の移動の制動のうちの少なくとも一方を行う。これにより、状況に応じた適切な警告や制動が可能となり、器具の臓器表面との意図しない接触を抑制することができる。 In the endoscope system of the present embodiment, a predicted time until the instrument reaches the reference plane is calculated, and at least one of warning and braking of the movement of the instrument is performed based on the predicted time. As a result, appropriate warnings and braking according to the situation are possible, and unintended contact with the organ surface of the instrument can be suppressed.
[第2の実施形態]
図3は、提案する内視鏡システムの第2の実施形態の構造の概略を表わす。図3において、基準面4は内視鏡10あるいはファイバ12から見て臓器表面3よりも手前に、すなわち臓器表面3の外側で内視鏡10あるいはファイバ12の先端部と臓器表面3との間に設けられている。基準面4は、臓器表面3からの距離、面形状、および大きさなどが自在に設定されることができる。
[Second Embodiment]
FIG. 3 shows the outline of the structure of the second embodiment of the proposed endoscope system. In FIG. 3, the
本実施形態における制御処理装置18の内部ブロック図を図4に示す。動作の大半は第1の実施形態の場合と同様であるので、相違部分についてのみ説明を行う。
FIG. 4 shows an internal block diagram of the
第1の実施形態では、臓器座標抽出回路22で求めた臓器表面3の座標データを基準面4の座標データとして設定した。これに対し、本実施形態では、基準面4を設定する基準面設定手段に相当する、基準面設定回路33が当該臓器表面の座標データから基準面4の座標データを設定する。
In the first embodiment, the coordinate data of the
基準面設定回路33は、臓器座標抽出回路22で求めた臓器表面3の座標データから、基準面4の座標データをあらかじめ決められた方法によって設定する。その方法の簡単な一例は、臓器表面3から一定距離手前側に仮想曲面を想定し、当該仮想曲面の座標データを基準面4の座標データとして設定することである。なお、基準面4の座標データの設定は、臓器表面3の座標データが入力されるたびに行われてもよいし、臓器表面3の座標データが最初に入力されたときにのみ行われてもよい。また、基準面4の座標データの設定が、臓器表面3の座標データが最初に入力されるときにのみ行われる場合には、以降の処理のために当該基準面4の座標データをメモリ等に格納することができる。
The reference plane setting circuit 33 sets the coordinate data of the
内視鏡10およびファイバ12は臓器表面3に接触して使用するものではないから、基準面4が内視鏡10あるいはファイバ12から見て臓器表面3よりも手前にあることは支障とはならない。内視鏡10と内視鏡10から突出したファイバ12を比較した場合、ファイバ12の先端部は内視鏡10の撮像部から離れているため、臓器との意図しない接触の可能性が高くなる。また、臓器に腫瘍などができ、臓器が通常より肥大化している場合にも、臓器との意図しない接触の可能性が高くなる。このように、状況に応じてその臓器との意図しない接触の可能性が異なる。そのため、本実施形態のように、臓器との意図しない接触の可能性が高い場合には、基準面4を臓器表面3よりも手前に設定することで、臓器との意図しない接触の可能性を低くすることができる。また、臓器との意図しない接触の可能性が高い状況ほど、基準面4をより手前に設定することで、当該状況下における臓器との意図しない接触の可能性をより低くする方法もとることができる。
Since the
[第3の実施形態]
図5は、提案する内視鏡システムの第3の実施形態の構造の概略を表わす。図5において34は例えば鉗子などの処置具である。ここで、処置具34は内視鏡10に備えられているが、処置具34を内視鏡10とは別体に設けてもよい。鉗子は臓器表面3を挟んだり抑えたりする目的で使用されるので、その先端は通常時の臓器表面3よりも奥側に達する。そのため、図5において、基準面4は内視鏡10あるいは処置具34から見て、臓器表面3よりも遠方側に、すなわち臓器表面3の内側(臓器の内側)に設定される。基準面4の設定位置は、行う処置の種類や、対象の臓器の種類などによって決定される。臓器との意図しない接触の可能性が高い状況下では基準面4を臓器表面3の手前側に、当該可能性が低い状況下では奥側に設定することが可能である。
[Third Embodiment]
FIG. 5 shows an outline of the structure of the third embodiment of the proposed endoscope system. In FIG. 5, 34 is a treatment instrument such as forceps. Here, although the
本実施形態における制御処理装置18の動作は第2の実施形態の場合とほぼ同じであるので図4を用いて差異部分についてのみ説明を行う。基準面設定回路33では、臓器座標抽出回路22で求めた臓器表面3の座標データから基準面4の座標データを設定する。この場合において基準面4は、内視鏡10あるいは処置具34から見て臓器表面3よりも遠方に、すなわち、臓器表面3の内側(臓器の内側)に設けられる。なお、基準面4の座標データの設定は、臓器表面3の座標データが入力されるたびに行われてもよいし、臓器表面3の座標データが最初に入力されたときにのみ行われてもよい。また、基準面4の座標データの設定が、臓器表面3の座標データが最初に入力されるときにのみ行われる場合には、以降の処理のために当該基準面4の座標データをメモリ等に格納することができる。
Since the operation of the
本実施形態のように、臓器との意図しない接触の可能性が低い場合には、基準面4を臓器表面3の内側に設定することで、行う処置の種類などに応じた、より適切な警告や制動が可能となる。
When the possibility of unintentional contact with an organ is low as in this embodiment, a more appropriate warning according to the type of treatment to be performed by setting the
[第4の実施形態]
図6は、提案する内視鏡システムの第4の実施形態における基準面の位置を表わす図である。図6(a)および(b)においては、簡略化のため、腹腔内部2に挿入するトロッカー13、ファイバ12、内視鏡10、カメラ16等、および人体1外に接続される装置類は省略されているが、実際には例えば図3と同様な装置類が存在している。人体1内においては、例えば呼吸によって肺自体が周期的な動きをする。また、周辺臓器についてもそれに伴った周期的な動きが生じる。その場合において、図6(a)および(b)はそれら臓器の動きにおける最小時と最大時の臓器表面3を示すものである。35は臓器表面3が最も膨らんだ部位である。
[Fourth Embodiment]
FIG. 6 is a diagram showing the position of the reference plane in the fourth embodiment of the proposed endoscope system. 6A and 6B, for the sake of simplicity, the
本実施形態において、基準面4は、臓器表面3の動きに合わせてその位置を変化させることができる。そのために図6(a)と(b)では基準面4の形状が異なっている。基準面4は基準面設定回路33において、その座標データが設定される。
In the present embodiment, the position of the
本実施形態における基準面設定回路33の動作については以下のとおりである。臓器座標抽出回路22で生成した臓器表面3の座標データに基づいて、一定距離手前側に基準面4の座標データの設定を行う。これをリアルタイムに行うことにより、基準面4は臓器表面3の動きに追従することができる。また臓器表面3の周期的な動きからその周期と振幅をあらかじめ抽出・把握しておけば臓器表面3の動きは予測可能であり、その予測値を使用して基準面4を設定することも可能である。また、必ずしも基準面4を臓器表面3から近方側(手前側)にシフトさせる必要はなく、場面に応じて少なくともその一部を臓器表面3上に設定したり、少なくともその一部を臓器表面3から遠方側(奥側)にシフトさせて設定したりすることも可能である。
The operation of the reference plane setting circuit 33 in this embodiment is as follows. Based on the coordinate data of the
本実施形態のように、基準面4を臓器表面3の動きに追従するように設定することにより、臓器の周期的な動きに応じた、より適切な警告や制動が可能となり、器具と臓器との意図しない接触の可能性を低くすることができる。
By setting the
[第5の実施形態]
図7は、提案する内視鏡システムの第5の実施形態における基準面の位置を表わす図である。図7(a)および(b)において、簡略化のため、腹腔内部2に挿入するトロッカー13、ファイバ12、内視鏡10、カメラ16等、および人体1外に接続される装置類は省略されているが、実際には例えば図3と同様な装置類が存在している。人体1内においては例えば呼吸によって肺自体が周期的な動きをする。また周辺臓器についてもそれに伴った予測可能な周期的な動きが生じる。その場合において、図7(a)および(b)はそれら臓器の動きにおける最小時と最大時の臓器表面3を示すものである。35は臓器表面3が最も膨らんだ部位である。
[Fifth Embodiment]
FIG. 7 is a diagram illustrating the position of the reference plane in the fifth embodiment of the proposed endoscope system. 7A and 7B, for the sake of simplicity, the
基準面4は、臓器表面3の動きにかかわらず臓器表面3が最も膨らんだ状態の臓器表面3より求めた座標データに基づいて設定されている。図7(a)と図7(b)の基準面4は同一形状である。基準面4は、基準面設定回路33によってその座標データが設定される。
The
本実施形態における基準面設定回路33の動作については以下のとおりである。臓器座標抽出回路22で抽出した座標データを経時順に分析することで、周期性を有する臓器表面の動きを抽出する。この周期的に動く部分に関しては、当該動きにおける所定の時間での臓器表面3、例えば、当該動きのうち最も膨らんだ臓器表面3に基づいて基準面4の座標データを設定する。また、基準面4は必ずしも臓器表面3上にある必要はなく、場面に応じて少なくともその一部を臓器表面3から遠方側または近方側に所定の距離だけシフトさせて設定することも可能である。
The operation of the reference plane setting circuit 33 in this embodiment is as follows. By analyzing the coordinate data extracted by the organ coordinate extraction circuit 22 in order of time, the movement of the organ surface having periodicity is extracted. For this periodically moving part, the coordinate data of the
本実施形態のように、基準面4を周期的に動く臓器の所定の時間における臓器表面3に基づいて設定することにより、臓器の周期的な動きに応じた、より適切な警告や制動が可能となり、器具と臓器との意図しない接触の可能性を低くすることができる。
As in this embodiment, by setting the
[第6の実施形態]
図8は、提案する内視鏡システムの第6の実施形態における基準面の位置を表わす図である。図8(a)および(b)において、簡略化のため、腹腔内部2に挿入するトロッカー13、ファイバ12、内視鏡10、カメラ16等、および人体1外に接続される装置類は省略されているが、実際には例えば図3と同様な装置類が存在している。
[Sixth Embodiment]
FIG. 8 is a diagram showing the position of the reference plane in the sixth embodiment of the proposed endoscope system. 8A and 8B, for the sake of simplicity, the
内視鏡手術を行う際に、腹腔内部2で視野を得るために腹腔内部2にガスを供給する方法が取られる場合がある。この場合においては、視野をさらに確保する目的で加圧したり、臓器への負担を軽減するために減圧したりの操作が行われる場合がある。図8(a)は減圧時の臓器表面3および基準面4を示し、図8(b)は加圧時の臓器表面3および基準面4を示している。図8(b)に示される臓器表面3は腹腔内部2の気圧によって図8(a)に示される臓器表面3に比べて下方に沈み込んでいる。
When performing endoscopic surgery, a method of supplying gas to the
基準面4はこの臓器表面3の動きに追従している。これは実施例4のように、臓器座標抽出回路22で抽出した臓器表面3の座標データに基づいて、リアルタイムに基準面4の座標データの設定を行うことで実現することができる。他の方法として、加圧・減圧の操作情報を基準面設定回路33に与え、基準面設定回路33は、あらかじめ把握している圧力と臓器表面3の位置の対応関係に基づいて臓器表面3の位置を予測し、それにより基準面4を設定することができる。
The
本実施形態のように、基準面4を臓器表面3の動きに基づいて設定することにより、臓器に対する加圧や減圧などの処置に応じた、より適切な警告や制動が可能となり、器具と臓器との意図しない接触の可能性を低くすることができる。
By setting the
[第7の実施形態]
図9および図10は、器具の臓器表面に対する移動を説明する図である。図9(a)はファイバ12が臓器表面3に向かって移動していることを示している。図9(b)は内視鏡10が臓器表面3に向かって移動していることを示している。この場合、図9(b)に示すようにファイバ12の先端部は内視鏡10の撮像部から離れているため、図9(a)に示す内視鏡10の先端部よりも、器具を臓器表面に対して移動させた場合に、器具と臓器との意図しない接触の可能性が高くなる。
[Seventh Embodiment]
9 and 10 are diagrams for explaining the movement of the instrument relative to the organ surface. FIG. 9A shows that the
図10(a)はファイバ12が臓器表面3に向かって移動していることを示している。図10(b)は内視鏡10が、チャネル孔11先端から固定長だけ突出したファイバ12と共に臓器表面3に対して90度に近い寝た角度のまま臓器表面3に向かって移動していることを示している。図10(a)の場合は、上記述べたように、ファイバ12の先端が内視鏡10の撮像部から離れているため、臓器との意図しない接触の可能性が高くなる。また、図10(b)に示すように、ファイバ12の先端が臓器表面3に最も近づいている部分ではない場合であっても、内視鏡10が臓器表面3に対して垂直でない角度で近づく場合には、臓器表面3と表面に最も近づく内視鏡の部分の距離が把握しづらくなる。そのため、器具と臓器との意図しない接触の可能性がある程度高くなる。
FIG. 10A shows that the
器具と臓器との意図しない接触の可能性の違いについて図9および図10を示して2つの例を説明したが、この例に限らず、器具先端の形状、器具の進行方向、並びに臓器の種類および状態などの違いによっても臓器との意図しない接触の可能性には差が出てくる。また、器具、臓器、および到達時間の条件が同じでも、器具が臓器に向かう速度が早い方が臓器との意図しない接触の可能性が高い。また、器具、臓器、到達時間、および速度の条件が同じでも、加速度が大きい方が臓器との意図しない接触の可能性が高い。上記のように、臓器との意図しない接触は、処置具の速度、加速度、形状、臓器の種類および状態などによって異なるので、それぞれ条件に応じて基準面を設定することが好ましい。例えば、処置具の形状が鋭利な場合などには、基準面は、臓器から離れた位置に設けることが好ましい。 Although two examples of the difference in the possibility of unintentional contact between an instrument and an organ have been described with reference to FIGS. 9 and 10, the present invention is not limited to this example, and the shape of the instrument tip, the direction of travel of the instrument, and the type of organ Differences in the possibility of unintentional contact with organs also depend on differences in conditions and the like. In addition, even if the conditions of the instrument, the organ, and the arrival time are the same, the possibility of unintentional contact with the organ is higher when the speed of the instrument toward the organ is faster. Even if the conditions of the instrument, the organ, the arrival time, and the speed are the same, the higher the acceleration, the higher the possibility of unintended contact with the organ. As described above, unintended contact with an organ varies depending on the speed, acceleration, shape, organ type and state of the treatment tool, and therefore, it is preferable to set a reference plane according to the respective conditions. For example, when the shape of the treatment tool is sharp, the reference surface is preferably provided at a position away from the organ.
一方で、臓器に対して処置を行う場合には、器具と臓器との接触を意図しているため、基準面を遠方に、すなわち臓器の内側に設けることが好ましい。この場合も、行う処置の種類、処置具の形状および臓器の種類などの、それぞれの条件に応じて基準面を設定することが好ましい。 On the other hand, when a treatment is performed on an organ, since the contact between the instrument and the organ is intended, it is preferable to provide the reference plane at a distance, that is, inside the organ. In this case as well, it is preferable to set the reference plane according to the respective conditions such as the type of treatment to be performed, the shape of the treatment tool, and the type of organ.
そのため、このような状況に対処するため、本実施形態では、基準面4の少なくとも一部を遠方または近方に所定の距離だけシフトさせる。これは、上記器具先端の形状の違い等を基準面設定回路33に与え、基準面設定回路33によってその情報から警告値を定義し、当該警告値に基づいて、基準面4の少なくとも一部を遠方または近方に所定の距離だけシフトさせることで実現することができる。ここで、警告値が大きい場合は基準面4をより近方(手前側)に設定する。これによって、器具先端の形状、向き、進行方向、速度、および加速度、行う処置の種類、並びに臓器の種類および状態などに応じた、より適切な警告や制動が可能となり、器具と臓器との意図しない接触の可能性を低くすることができる。本実施形態において、状況に応じて基準面4を設定したり、警告値に応じて基準面4を所定の距離だけシフトさせたりすることは、基準面設定回路33によって行われる。他の方法としては、警告基準値回路27が持つ基準値あるいは制動基準値回路28が持つ基準値を変更することでも、臓器との意図しない接触の可能性を低くすることが可能である。なお、基準面4の座標データの設定は、臓器表面3の座標データが入力されるたびに行われてもよいし、臓器表面3の座標データが最初に入力されたときにのみ行われてもよい。また、基準面4の座標データの設定が、臓器表面3の座標データが最初に入力されるときにのみ行われる場合には、以降の処理のために当該基準面4の座標データをメモリ等に格納することができる。
Therefore, in order to cope with such a situation, in this embodiment, at least a part of the
4 基準面、10 内視鏡(第一の観察部)、14 処置具制動装置(緊急動作部)、15 内視鏡制動装置(緊急動作部)、16 カメラ(第二の観察部)、18 制御処理装置(制御部)、19 警告装置(緊急動作部) 4 Reference plane, 10 Endoscope (first observation unit), 14 Treatment instrument braking device (emergency operation unit), 15 Endoscope braking device (emergency operation unit), 16 Camera (second observation unit), 18 Control processing device (control unit), 19 Warning device (emergency operation unit)
Claims (20)
前記観察対象の少なくとも一部、および前記挿入部または処置具の先端部を観察する第二の観察部と、
緊急動作部を作動させる緊急動作部制御手段、前記第二の観察部から得られた情報に基づいて基準面を設定する基準面設定手段、および前記挿入部または前記処置具の先端部が前記基準面に到達するまでの予測時間を算出する算出手段を備えた制御部とを有し、
前記予測時間が所定以下の場合に、前記制御部が、前記緊急動作部を作動するように制御することを特徴とする内視鏡システム。 An insertion part having a first observation part for observing the observation object;
A second observation unit for observing at least a part of the observation target and the distal end portion of the insertion unit or treatment tool;
An emergency operation part control means for operating the emergency action part, a reference surface setting means for setting a reference surface based on information obtained from the second observation part, and a distal end part of the insertion part or the treatment instrument is the reference part A control unit having a calculation means for calculating a predicted time to reach the surface,
The endoscope system according to claim 1, wherein when the predicted time is equal to or less than a predetermined time, the control unit controls the emergency operation unit to operate.
観察対象の少なくとも一部、および第一の観察部を有する挿入部または処置具の先端部の画像を、第二の観察部によって取得すること、
制御部によって、前記第二の観察部から得られた画像に基づいて基準面を設定すること、
前記挿入部または前記処置具の先端部が該基準面に到達するまでの予測時間を算出すること、
前記予測時間が所定以下の場合に、前記制御部によって緊急動作部を作動するように制御することと、を備える方法。 A method used in an endoscope system, comprising:
Acquiring an image of at least a part of the observation target and the distal end portion of the insertion portion or the treatment tool having the first observation portion by the second observation portion;
Setting a reference plane based on the image obtained from the second observation unit by the control unit;
Calculating an estimated time until the insertion portion or the distal end of the treatment tool reaches the reference plane;
Controlling the emergency operation unit to operate by the control unit when the predicted time is equal to or less than a predetermined time.
前記基準面は、前記警告値に基づいて前記観察対象の位置を所定の距離だけシフトさせた位置に設定される、請求項12乃至18のいずれか一項に記載の方法。 The shape of the insertion portion or the distal end of the treatment instrument, the direction, the traveling direction, the speed and the acceleration, the type of treatment to be performed, and the traveling direction of the distal end of the insertion portion or the treatment instrument are controlled by the control unit. Further comprising defining a warning value based on at least one of the type and condition of the observation object;
The method according to claim 12, wherein the reference plane is set to a position obtained by shifting the position of the observation target by a predetermined distance based on the warning value.
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|---|
JP2018138141A (en) * | 2017-02-24 | 2018-09-06 | ソニー・オリンパスメディカルソリューションズ株式会社 | Endoscope apparatus |
JP2022546671A (en) * | 2019-08-05 | 2022-11-07 | ジャイラス エーシーエムアイ インク ディー/ビー/エー オリンパス サージカル テクノロジーズ アメリカ | Control the distance from the laser fiber to the target |
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