JP2018148973A - 手術システム、手術器具、トロカール及び判定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】手術の開始及び終了タイミングを判定するとともに、手術器具を固定することが簡易にできる手術システム、手術器具、トロカール及び判定方法を提供する。【解決手段】手術システム１は、手術器具と、手術器具を挿入可能なトロカール２０とを備える。手術器具におけるトロカール２０内に挿入される部分である第１の部分、又はトロカール２０における挿入された手術器具と近接する部分である第２の部分のいずれか一方に磁石２００が設けられ、他方に磁気センサ１００が設けられている。手術器具及びトロカール２０のうち磁気センサ１００を有する方は、手術器具がトロカール２０に挿入された際に磁石２００と近接する位置に強磁性体の材料が用いられている。【選択図】図４

Description

本発明は手術システム、手術器具、トロカール及び判定方法に関する。

手術において、内視鏡カメラが用いられることがある。現在では、内視鏡カメラにおいても、ＳＤ（Standard Definition）（７２０×４８０画素）に代表される低解像度の映像に代わり、ＨＤ（High Definition）（１９２０×１０８０画素)やＵＨＤ（Ultra High Definition）（３８４０×２１６０画素）といった高解像度の映像が導入されつつある。

また、内視鏡カメラを用いた手術において、内視鏡カメラが撮像した画像の表示及び録画が行われることがある。画像は、例えば、光学ディスク、ハードディスクドライブ、又はメモリカードなどの記録媒体に記録される。画像の録画を行う場合、手術の開始タイミングにて録画が開始され、手術の終了タイミングにて録画が停止されるが、このような録画の開始及び終了はユーザが指示をすることが一般的である。

これに対し、特許文献１では、内視鏡が体腔内に挿入されたか否かを判定し、判定結果に基づいて内視鏡画像の記録を制御する内視鏡システムについて開示している。

特開２００４−２６７６３５号公報

ところで、手術の効率化を図る上では、手術の開始及び終了タイミングを自動的に判定する技術のみならず、体内に挿入される手術器具の固定が求められることがある。特許文献１に記載された技術では、録画の開始タイミングと終了タイミングを自動で判定することが可能であるが、内視鏡カメラを固定するための簡易な構成については開示されていない。したがって、手術の開始及び終了タイミングを判定するとともに、手術器具を固定することを簡易に実現することが求められている。

本発明の目的は、手術の開始及び終了タイミングを判定するとともに、手術器具を固定することが簡易にできる手術システム、手術器具、トロカール及び判定方法を提供することにある。

そこで、本発明は、手術器具と、前記手術器具を挿入可能なトロカールとを備え、前記手術器具における前記トロカール内に挿入される部分である第１の部分、又は前記トロカールにおける挿入された前記手術器具と近接する部分である第２の部分のいずれか一方に磁石が設けられ、他方に磁気センサが設けられ、前記手術器具及び前記トロカールのうち前記磁気センサを有する方は、前記手術器具が前記トロカールに挿入された際に前記磁石と近接する位置に強磁性体の材料が用いられている手術システムを提供する。

また、本発明は、トロカール内に挿入される部分に磁気センサが設けられ、前記磁気センサの周辺部分の材料が強磁性体であることを特徴とする手術器具を提供する。

また、本発明は、手術器具が挿入された際に前記手術器具に近接する部分に磁気センサが設けられ、前記磁気センサの周辺部分の材料が強磁性体であることを特徴とするトロカールを提供する。

また、本発明は、手術器具におけるトロカール内に挿入される部分である第１の部分、又は前記トロカールにおける挿入された前記手術器具と近接する部分である第２の部分のいずれか一方に磁石が設けられ、他方に磁気センサが設けられ、前記手術器具及び前記トロカールのうち前記磁気センサを有する方は、前記手術器具が前記トロカールに挿入された際に前記磁石と近接する位置に強磁性体の材料が用いられており、前記手術器具が前記トロカールに挿入されたことを、前記磁石と前記磁気センサにより検知し、前記検知の結果に基づいて、手術の開始又は終了を通知する判定方法を提供する。

本発明によれば、手術の開始及び終了タイミングを判定するとともに、手術器具を固定することが簡易にできる手術システム、手術器具、トロカール及び判定方法を提供することができる。

実施の形態にかかる手術システムの構成の一例を示す模式図である。 実施の形態にかかる内視鏡カメラを示す模式図である。 実施の形態にかかるトロカールを示す模式図である。 内視鏡カメラにより患部を撮影する際の状態を示す模式図である。 実施の形態にかかる手術システムにおける録画制御の流れを示すフローチャートである。 実施の形態にかかるコントローラの構成例を示すブロック図である。

実施の形態１
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１は、実施の形態にかかる手術システム１の構成の一例を示す模式図である。手術システム１は、例えば腹腔鏡手術に用いられるが、他の手術に用いられてもよい。手術システム１は、内視鏡カメラ１０と、トロカール２０と、コントローラ３０と、入力部４０と、ディスプレイ５０と、記憶部６０とを備える。

内視鏡カメラ１０は、手術器具の一例であり、トロカール２０を介して、体外から体内に挿入されるカメラである。内視鏡カメラ１０は、棒状部１１と、把持部１２とを有している。棒状部１１は、トロカール２０内に挿入される部分であり、その内部には、レンズ等が設けられている。なお、手術器具において、トロカール２０内に挿入される部分を第１の部分と称すことがある。把持部１２は、術者等のユーザが、内視鏡カメラ１０を移動させる場合に把持する部分であり、その内部には、例えば、撮像素子などの撮像回路が構成されている。また、内視鏡カメラ１０は、コントローラ３０に接続されており、内視鏡カメラ１０により撮影された画像データはコントローラ３０に送信される。

トロカール２０は、手術の際、患者の体表９０を貫通して配置され、手術器具を体腔内に導く器具である。つまり、トロカール２０に対し、手術器具を挿入可能である。トロカール２０は、筒形状となっており、貫通孔を有する。この貫通孔内に内視鏡カメラ１０などの手術器具が挿入されることにより、手術器具が体腔内に挿入される。このように、本実施の形態では、患者に対する手術が行われる際、トロカール２０を介して内視鏡カメラ１０の棒状部１１が患者の体内に挿入される。そして、内視鏡カメラ１０により、患部９１の撮影が行われる。

コントローラ３０は、各種制御を行う手段であり、入力部４０、ディスプレイ５０、記憶部６０、及び内視鏡カメラ１０が有線又は無線により電気的に接続されている。コントローラ３０は、例えば、ＣＰＵ、メモリなどを備え、コンピュータとしての機能を有する。入力部４０は、ユーザからの指示を受け付け、指示をコントローラ３０に出力する任意の入力手段であり、例えば、ジョイスティック又はマウスなどにより構成されている。ディスプレイ５０は、内視鏡カメラ１０により撮像された画像を含む任意の画像を所定の画素数、すなわち所定の画面解像度で表示するディスプレイであり、例えば液晶ディスプレイ、又は有機ＥＬ（Electro-Luminescence）ディスプレイなどにより構成されている。ディスプレイ５０には、内視鏡カメラ１０の撮影した画像が表示される。例えば、術者は、ディスプレイ５０に表示された画像を確認しながら、手術を実行する。記憶部６０は、内視鏡カメラ１０により撮影された画像を含む各種データを記憶する任意の記憶手段であり、例えば、磁気ディスク、光ディスク、又はフラッシュメモリなどにより構成されている。

ここで、トロカール２０及び内視鏡カメラ１０についてさらに詳しく説明する。図２は、本実施の形態にかかる内視鏡カメラ１０を示す模式図である。内視鏡カメラ１０は、トロカール２０内に挿入される部分である棒状部１１に磁気センサ１００が設けられている。磁気センサ１００は、磁気の検知信号をコントローラ３０に出力する。なお、磁気センサ１００は、棒状部１１の内部に設けられていてもよいし、表面にも設けられていてもよい。

また、棒状部１１は、強磁性体の材料が用いられている。なお、棒状部１１の表面が強磁性体の材料により構成されていてもよいし、棒状部１１の内部に強磁性体の材料が用いられていてもよい。また、強磁性体の材料が用いられる箇所は、棒状部１１の全体でなくてもよく、少なくとも、トロカール２０に内視鏡カメラ１０が挿入された際に、トロカール２０に設けられた磁石と近接する位置に強磁性体の材料が用いられていればよい。一例としては、磁気センサ１００の存在位置の部分に強磁性体の材料が用いられていればよい。

図３は、本実施の形態にかかるトロカール２０を示す模式図である。トロカール２０には、磁石２００が設けられている。磁石２００は、例えば永久磁石であるが、電磁石であってもよい。磁石２００は、トロカール２０の円筒部分のいずれかの位置に設けられている。このため、磁石２００は、挿入された内視鏡カメラ１０の棒状部１１と近接する部分に設けられているともいえる。なお、トロカール２０における部分のうち、挿入された手術器具と近接する部分について第２の部分と称すことがある。本実施の形態では、より詳細には、図３に示すように、磁石２００は、筒形状であり、挿入された内視鏡カメラ１０の棒状部１１の一部を一周覆うようにトロカール２０に内蔵されている。

図４は、内視鏡カメラ１０により患部９１を撮影する際の状態を示す模式図である。内視鏡カメラ１０により患部９１を撮影する際、内視鏡カメラ１０と、トロカール２０の位置関係は図４に示すようになる。このため、内視鏡カメラ１０に設けられた磁気センサ１００により、トロカール２０の磁石２００による磁気が検出される。また、さらに、磁石２００の磁力により、トロカール２０の強磁性体部分が引きつけられ、トロカール２０と内視鏡カメラ１０との相対位置が固定される。つまり、手術器具である内視鏡カメラ１０が、固定される。

ここで、本実施の形態では、コントローラ３０は、内視鏡カメラ１０により撮像された画像の記録を制御する。より具体的には、コントローラ３０は、磁気センサ１００からの検知信号に基づいて、画像の記録の開始及び終了を制御する。コントローラ３０は、例えば、磁気センサ１００から所定の閾値以上の磁気の検知信号を受信した場合、手術の開始タイミングであると判定し、磁気センサ１００から所定の閾値以上の磁気の検知信号を受信しなくなった場合、手術の終了タイミングであると判定する。ここで、手術の開始とは、一時的に中断した後の再開を含む。また、手術の終了とは、一時的な中断の到来を含む。コントローラ３０は、磁気センサ１００からの信号により手術の開始タイミングであると判定すると、内視鏡カメラ１０により撮影された画像の記憶部６０への記憶を開始するよう制御する。すなわち、コントローラ３０は、録画を開始するよう制御する。また、コントローラ３０は、磁気センサ１００からの信号により手術の終了タイミングであると判定すると、内視鏡カメラ１０により撮影された画像の記憶部６０への記憶を終了するよう制御する。すなわち、コントローラ３０は、録画を終了するよう制御する。

なお、本実施の形態では、内視鏡カメラ１０により撮像された画像の記録の制御の一例として、画像の記録の開始及び終了の制御を挙げたが、これに限らず、コントローラ３０は、他の制御を行ってもよい。例えば、内視鏡カメラ１０により撮像された画像の記録の制御の他の例として、入力部４０から入力された指示により録画の開始及び終了を制御するとともに、次のような制御を行ってもよい。すなわち、コントローラ３０は、磁気センサ１００からの検知信号に基づいて、手術の開始タイミングを示す時刻情報と終了タイミングを示す時刻情報を、記憶部６０に記憶してもよい。なお、このとき、コントローラ３０は、画像データと、開始又は終了を示す時刻情報とを関連づけて記憶してもよい。このようにすることで、録画された映像のうち、どの時間帯の映像が、手術中の様子を撮影した画像であるかを容易に判定することができる。

図５は、本実施の形態にかかる手術システム１における録画制御の流れを示すフローチャートである。以下、図５にそって、手術システム１における録画制御の流れを説明する。

ステップ１０（Ｓ１０）において、手術の開始にあたり、内視鏡カメラ１０がトロカール２０に挿入される。このとき、磁気センサ１００により磁石２００の磁気の検出が行われるとともに、磁石２００の磁力により、内視鏡カメラ１０が、トロカール２０に固定される。コントローラ３０には、磁気センサ１００から、所定の閾値以上の磁気の検知信号が入力される。

ステップ１１（Ｓ１１）において、コントローラ３０は、手術が開始したと判定する。したがって、コントローラ３０は、内視鏡カメラ１０の映像の録画を開始する。なお、コントローラ３０は、手術の開始をユーザなどに通知してもよい。

ステップ１２（Ｓ１２）において、手術の終了にあたり、内視鏡カメラ１０がトロカール２０から引き抜かれる。これにより、コントローラ３０は、磁気センサ１００から所定の閾値以上の磁気の検知信号を受信しなくなる。

ステップ１３（Ｓ１３）において、コントローラ３０は、手術が終了したと判定する。したがって、コントローラ３０は、内視鏡カメラ１０の映像の録画を終了する。なお、コントローラ３０は、手術の終了をユーザなどに通知してもよい。

なお、上述の説明からも理解されるように、本実施の形態は、内視鏡カメラ１０などの手術器具がトロカール２０に挿入されたことを、磁石２００と磁気センサ１００により検知し、検知の結果に基づいて、手術の開始又は終了を通知する判定方法を含む。以上、実施の形態１について説明した。上述の説明では、磁気センサ１００が内視鏡カメラ１０に設けられ、磁石２００がトロカール２０に設けられていたが、磁石２００が内視鏡カメラ１０に設けられ、磁気センサ１００がトロカール２０に設けられていてもよい。また、内視鏡カメラ１０は、手術器具の一例であり、他の手術器具に、磁気センサ１００又は磁石２００が設けられてもよい。すなわち、手術器具における上記第１の部分、又はトロカールにおける上記第２の部分のいずれか一方に磁石が設けられ、他方に磁気センサが設けられてもよい。そして、手術器具及びトロカールのうち磁気センサを有する方は、手術器具がトロカールに挿入された際に磁石と近接する位置に強磁性体の材料が用いられていればよい。このような構成によれば、手術の開始及び終了タイミングを判定するとともに、手術器具を固定することが簡易な構成により実現できる。

ところで、内視鏡カメラ１０が体外に出ている期間は、録画が不要な期間である。また、録画の開始及び停止をユーザが指示する場合、録画不要な期間に録画が行われる恐れがあるとともに、操作ミスにより録画が失敗する恐れがある。録画不要な期間に録画が行われる場合には、画像データが記録される記録媒体の容量の逼迫を招く。また、録画不要な期間に録画が行われる場合には、不要な録画期間の映像を削除するための編集作業、又は不要な録画期間の映像を飛ばして閲覧するための操作が必要となってしまう。しかしながら、本実施の形態では、コントローラ３０が、磁気センサ１００からの検知信号に基づいて、画像の記録の開始及び終了を制御する。このため、上述の問題の発生を回避することができる。

また、本実施の形態では、磁石２００は、筒形状であり、挿入された手術器具を覆うようにトロカールに内蔵されている。したがって、手術器具を挿入する際の手術器具の向きによらず、手術器具の磁気センサ１００と磁石２００とを近接させることができる。すなわち、挿入方向を回転軸として考えた場合、手術器具の回転角度によらず、磁気センサ１００は磁石２００の磁気を検知できる。

実施の形態２
次に、実施の形態２について説明する。本実施の形態では、内視鏡カメラ１０により撮像された画像の表示を切り替えることができる点で、実施の形態１にかかる手術システム１と異なる。

図６は、実施の形態２にかかるコントローラ３０の構成例を示すブロック図である。実施の形態２にかかるコントローラ３０は、録画制御部３１と表示制御部３２とを有する。なお、これらの各構成は、例えば、ＣＰＵがメモリからプログラムを読み出して実行することで、実現される。ただし、コントローラ３０の各構成は、回路素子等のハードウェアによって実現されてもよい。

なお、上述したプログラムは、様々なタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体（non-transitory computer readable medium）を用いて格納され、コンピュータに供給することができる。非一時的なコンピュータ可読媒体は、様々なタイプの実体のある記録媒体（tangible storage medium）を含む。非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、磁気記録媒体（例えばフレキシブルディスク、磁気テープ、ハードディスクドライブ）、光磁気記録媒体（例えば光磁気ディスク）、Compact Disc Read Only Memory（CD-ROM）、CD-R、CD-R/W、半導体メモリ（例えば、マスクROM、Programmable ROM（PROM）、Erasable PROM（EPROM）、フラッシュROM、Random Access Memory（RAM））を含む。また、プログラムは、様々なタイプの一時的なコンピュータ可読媒体（transitory computer readable medium）によってコンピュータに供給されてもよい。一時的なコンピュータ可読媒体の例は、電気信号、光信号、及び電磁波を含む。一時的なコンピュータ可読媒体は、電線及び光ファイバ等の有線通信路、又は無線通信路を介して、プログラムをコンピュータに供給できる。

録画制御部３１は、実施の形態１において説明したように、磁気センサ１００からの検知信号に基づいて、録画を制御する。ただし、映像の録画が不要な場合は、録画制御部３１はなくても良い。

表示制御部３２は、内視鏡カメラ１０により撮像された画像の表示を制御する。特に、表示制御部３２は、内視鏡カメラ１０により撮像された画像の第１の領域を所定の画素数でディスプレイ５０に表示させる第１の表示状態と、内視鏡カメラ１０により撮像された画像の第２の領域を所定の画素数でディスプレイ５０に表示させる第２の表示状態とを切り替える。ここで、第１の表示状態における所定の画素数は、第２の表示状態における所定の画素数と同じである。また、第１の領域と第２の領域は、領域が異なっている。例えば、第１の領域及び第２の領域の一方が他方を包含する関係であってもよいし、第１の領域と第２の領域の一部が重複する関係にあってもよいし、両者に重複部分がなくてもよい。すなわち、第１の領域と第２の領域は、内視鏡カメラ１０により撮像された画像における異なる画像領域である。第１の領域又は第２の領域が内視鏡カメラ１０により撮像された画像の全体領域でない場合、表示制御部３２は、内視鏡カメラ１０により撮像された画像から、第１の領域又は第２の領域に対応する部分画像を切り出し、切り出した部分画像をディスプレイ５０に出力する。

具体的な例を挙げて、表示制御部３２の制御について説明する。例えば、表示制御部３２は、まず、内視鏡カメラ１０により撮像された画像の全体をディスプレイ５０に表示させているものとする。つまり、この例では、第１の領域は、内視鏡カメラ１０の撮影範囲の全体に対応する画像領域である。ここで、ディスプレイに表示された画像の一部の領域を指定する指示が、入力部４０を介して行われたと仮定する。この場合、表示制御部３２は、指定された領域を、所定の画素数で表示するよう制御する。具体的には、表示制御部３２は、内視鏡カメラ１０により撮像された画像から部分画像を切り出して、この部分画像をディスプレイ５０に出力する。

ところで、内視鏡カメラの解像度が例えばＨＤ以下の解像度である場合、患部の様子を詳細に観察する必要があるとき、術者などのユーザは、内視鏡カメラのレンズ部分を患部に近づけるといった操作を行うことがある。これにより、患部の拡大画像を表示することができる。しかしながら、このような操作は、他の手術器具の邪魔をしたり、体液によるレンズの汚れを引き起こしたりするといった問題がある。また、レンズが汚れた場合は、内視鏡カメラを体外へ出して清掃することが必要となり、手術時間の延長につながる。

これに対し、本実施の形態では、上述の表示制御が行われる。このため、所望の注目領域をディスプレイ５０に所定の画素数で表示することができる。つまり、内視鏡カメラ１０を移動させることなく、所望の範囲を画面に拡大して表示することができる。また、例えば、所望の範囲を拡大表示している状態から、患部全体を俯瞰して表示したい場合にも、内視鏡カメラ１０を移動させることなく、表示の変更が可能となる。さらに、例えば、所望の範囲を拡大表示している状態から別の所望の範囲を拡大表示する場合にも、内視鏡カメラ１０を移動させることなく、表示の変更が可能である。つまり、本実施の形態によれば、内視鏡カメラ１０を移動させることによる上記問題の発生を回避することができる。また、内視鏡カメラ１０は、磁力によりトロカール２０に固定されため、内視鏡カメラ１０が移動することも防がれる。

なお、切り出された部分画像を表示する際の画質を担保するために、内視鏡カメラ１０の解像度が、ＵＨＤ（４Ｋ）またはそれ以上の画素数を有し、部分画像の画素数はディスプレイの画素数と同じにすることで、ディスプレイにおける画質を最大限に発揮し、画素数の変換を不要にすることが好ましいが、必ずしもそのように構成されなくてもよい。

なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。

１ 手術システム
１０ 内視鏡カメラ
１１ 棒状部
１２ 把持部
２０ トロカール
３０ コントローラ
３１ 録画制御部
３２ 表示制御部
４０ 入力部
５０ ディスプレイ
６０ 記憶部
９０ 体表
９１ 患部
１００ 磁気センサ
２００ 磁石

Claims (8)

1. 手術器具と、
   前記手術器具を挿入可能なトロカールと
   を備え、
   前記手術器具における前記トロカール内に挿入される部分である第１の部分、又は前記トロカールにおける挿入された前記手術器具と近接する部分である第２の部分のいずれか一方に磁石が設けられ、他方に磁気センサが設けられ、
   前記手術器具及び前記トロカールのうち前記磁気センサを有する方は、前記手術器具が前記トロカールに挿入された際に前記磁石と近接する位置に強磁性体の材料が用いられている
   手術システム。
2. 前記手術器具が内視鏡カメラであり、
   前記内視鏡カメラにより撮像された画像の記録を制御するコントローラをさらに備え、
   前記磁気センサは、前記コントローラに、磁気の検知信号を出力する
   請求項１に記載の手術システム。
3. 前記コントローラは、前記磁気センサからの前記検知信号に基づいて、画像の記録の開始及び終了を制御する
   請求項２に記載の手術システム。
4. 前記手術器具が内視鏡カメラであり、
   前記内視鏡カメラにより撮像された画像の表示を制御するコントローラと、
   前記内視鏡カメラにより撮像された画像を所定の画素数で表示するディスプレイとをさらに備え、
   前記コントローラは、前記内視鏡カメラにより撮像された画像の第１の領域を前記所定の画素数で前記ディスプレイに表示させる第１の表示状態と、前記内視鏡カメラにより撮像された画像の第２の領域を前記所定の画素数で前記ディスプレイに表示させる第２の表示状態とを切り替え、
   前記第１の領域と前記第２の領域は、領域が異なる
   請求項１に記載の手術システム。
5. 前記磁石は、筒形状であり、挿入された前記手術器具を覆うように前記トロカールに内蔵されている
   請求項１乃至４のいずれか１項に記載の手術システム。
6. トロカール内に挿入される部分に磁気センサが設けられ、前記磁気センサの周辺部分の材料が強磁性体であることを特徴とする手術器具。
7. 手術器具が挿入された際に前記手術器具に近接する部分に磁気センサが設けられ、前記磁気センサの周辺部分の材料が強磁性体であることを特徴とするトロカール。
8. 手術器具におけるトロカール内に挿入される部分である第１の部分、又は前記トロカールにおける挿入された前記手術器具と近接する部分である第２の部分のいずれか一方に磁石が設けられ、他方に磁気センサが設けられ、
   前記手術器具及び前記トロカールのうち前記磁気センサを有する方は、前記手術器具が前記トロカールに挿入された際に前記磁石と近接する位置に強磁性体の材料が用いられており、
   前記手術器具が前記トロカールに挿入されたことを、前記磁石と前記磁気センサにより検知し、
   前記検知の結果に基づいて、手術の開始又は終了を通知する判定方法。

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