JP5959723B2 - 内視鏡下外科手術装置 - Google Patents

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Description

本発明は、内視鏡下外科手術装置に係り、特に、体腔内に挿入された内視鏡と処置具とを連動した状態で操作可能な内視鏡下外科手術装置に関する。
近年、開腹、開胸等を行う外科手術に比べて患者への侵襲が小さいことから、腹腔鏡等の内視鏡（硬性内視鏡）を用いた内視鏡下外科手術が広く行われている。例えば、腹腔鏡下外科手術では、患者の腹部に複数箇所にトラカールを挿入し、トラカールに形成された挿通孔をガイドとして内視鏡や処置具等を腹腔内に挿入し、モニタで観察画像（内視鏡画像）を観察しながら処置具を使って各種処置が行われる。
一般に内視鏡下外科手術では、術者の手は処置具の操作で塞がっている。このため、内視鏡の操作はスコピストと呼ばれる助手により行われる。しかしながら、内視鏡の操作を助手が行う場合には、術者が助手に対して逐次指示を与えなければならず、内視鏡の向きを術者が望む方向に正しく向ける作業が難しく、術者にストレスがかかるという問題がある。また、術者が指示を出してから助手が操作するため、手術に時間がかかるという問題もある。さらに、助手は、術者の手技を邪魔しないように内視鏡を操作しなければならず、操作が複雑となりやすいという問題もある。
一方、特許文献１には、内視鏡下外科手術において体壁の異なる位置に形成された開口部から体腔内に処置具及び内視鏡をそれぞれ挿入し、処置具の移動に追従して内視鏡を連動させる技術が開示されている。この技術によれば、術者による処置具の操作に追従して内視鏡が連動して動くので、助手による内視鏡の操作が不要となり、術者は助手とのストレスがなくなり、術者が思い通りに手術ができるようになるので便利である。また、特許文献１に開示された技術では、内視鏡によって得られる観察画像が微小に動いて見えづらくなるのを防止するため、処置具の先端が観察画像の内側領域であるか周辺領域であるかを判別し、処置具の先端が観察画像の内側領域に存在する場合には内視鏡の視野変更が行われず、処置具の先端が外側領域に存在する場合には処置具の先端が観察画像の中心になるように内視鏡の視野変更が行われる。これにより、処置具の微小な動きにあわせて観察画像（内視鏡画像）が微小に動いてしまい、かえって画像が見難くなることを防止することが可能となる。
また、特許文献２、３には、体壁を貫通して体腔内に挿入される外套管に２つの挿通孔を設け、一方の挿通孔に内視鏡を挿入し、他方の挿通孔に処置具を挿入する技術が開示されている。この技術によれば、処置具と内視鏡を体腔内に挿入するために体壁に形成される開口部の数を減らすことができるので低侵襲である。
特開２００７−３０１３７８号公報 特開２００４−１８０８５８号公報 特開２００４−１４１４８６号公報
しかしながら、特許文献１に開示される技術では、内視鏡の視野方向と直交する方向に処置具の先端が移動するような場合には効果的であるが、処置具の軸方向の進退移動に連動してズーム装置を動かしたとしても、処置具の微小な動きに連動して観察対象の大きさが変化してしまい、遠近感をつかみにくくなるという問題がある。
また、特許文献２、３に開示された技術には、同一の外套管内に挿入された内視鏡と処置具を連動させるという技術思想がなく、内視鏡と処置具を連動させたときに生じる課題を示唆する記載は何もない。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、術者が望む画像が簡単に得られ、操作性の高い内視鏡下外科手術装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明に係る内視鏡下外科手術装置は、体壁を貫通して体腔内に挿入されるガイド部材と、ガイド部材の内部に設けられ、体腔内を観察するための内視鏡を進退自在に挿通可能な内視鏡挿通路と、ガイド部材の内部に設けられ、体腔内の患部を検査又は処置するための処置具を進退自在に挿通可能な処置具挿通路と、処置具挿通路に挿通された処置具が進退移動したときにおけるガイド部材に対する処置具の移動量を検出する検出手段と、検出手段によって処置具の移動量が検出されたとき、処置具の移動量が所定範囲内である場合には内視鏡によって得られる観察画像の範囲を変化させない不感帯領域と、処置具の移動量が所定範囲内でない場合には処置具の移動量に応じて観察画像の範囲を変化させる感帯領域とを有する制御手段と、を備える。
本発明に係る内視鏡下外科手術装置の一態様は、制御手段は、感帯領域では処置具の移動量に比例して観察画像の範囲を変化させる。
また、本発明に係る内視鏡下外科手術装置の一態様は、制御手段は、検出手段によって処置具の移動量が検出されたとき、処置具の移動量が所定範囲内である場合には内視鏡を進退移動させない不感帯領域と、処置具の移動量が所定範囲内でない場合には処置具の移動量に応じて内視鏡を進退移動させる感帯領域とを有する内視鏡移動制御手段である。
また、本発明に係る内視鏡下外科手術装置の一態様は、制御手段は、検出手段によって処置具の移動量が検出されたとき、処置具の移動量が所定範囲内である場合には観察画像の倍率を変更しない不感帯領域と、処置具の移動量が所定範囲内でない場合には処置具の移動量に応じて観察画像の倍率を変更する感帯領域とを有するズーム制御手段である。
また、本発明に係る内視鏡下外科手術装置の一態様は、内視鏡は、光軸方向に移動可能なズームレンズを有する内視鏡であって、ズーム制御手段は、検出手段の検出結果に基づき、ズームレンズを光軸方向に移動させることで観察画像の倍率を変更する光学ズーム制御手段を含む。
また、本発明に係る内視鏡下外科手術装置の一態様は、ズーム制御手段は、検出手段の検出結果に基づき、内視鏡で得られた観察画像を電子的に変倍処理することで観察画像の倍率を変更する電子ズーム制御手段を含む。
また、本発明に係る内視鏡下外科手術装置の一態様は、検出手段は、観察画像上における処置具の移動量を算出する算出手段と、算出手段で算出した観察画像上における処置具の移動量を実際の移動量に変換する変換手段と、を備える。
本発明によれば、処置具の進退移動に対して遊びをもって内視鏡によって得られる観察画像の範囲が変更される。これにより、処置具挿入部が軸方向に微小変位した場合（小振幅の進退動作を行った場合）に観察対象の大きさが変動してしまうのを防止することができ、遠近感を適切に保つことができ、安定した観察画像を提供することができる。また、処置具が軸方向に大きく変位した場合（大振幅の進退動作を行った場合）には、それに連動して内視鏡によって得られる観察画像の範囲が変更されるので、処置具の操作に応じて観察対象の大きさが変化し、術者が望む画像を簡単に得ることが可能となり、操作性が向上する。
第１の実施形態に係る内視鏡下外科手術装置を示した概略構成図である。 内視鏡挿入部の先端面を示した平面図である。 外套管の内部構造を示した概略図である。 処置具挿入部の移動量と内視鏡挿入部の移動量との関係を示したグラフである。 制御部で行われる処理の一例を示したフローチャート図である。 処置具挿入部が手元側から体腔内の患部側に押し込まれるときの様子を示した図である。 処置具挿入部が体腔内の患部側から手元側に引き込まれるときの様子を示した図である。 第２の実施形態に係る内視鏡下外科手術装置の要部構成を示した機能ブロック図である。 第３の実施形態に係る内視鏡下外科手術装置の要部構成を示した機能ブロック図である。 第４の実施形態に係る内視鏡下外科手術装置の要部構成を示した機能ブロック図である。 第５の実施形態に係る内視鏡下外科手術装置の要部構成を示した機能ブロック図である。 内視鏡画像上での移動量と実際の移動量との違いを説明するための図である。 第６の実施形態に係る内視鏡下外科手術装置を示した概略構成図である。 第６の実施形態に係る内視鏡下外科手術装置が使用される様子を示した説明図である。
以下、添付図面に従って本発明の好ましい実施の形態について詳説する。なお、いずれの図面も説明のために要部を強調して示したものであり、実際の寸法とは異なる場合がある。
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る内視鏡下外科手術装置を示した概略構成図である。図１に示すように、本実施形態の内視鏡下外科手術装置１０は、患者の体腔内を観察する内視鏡１００と、患者の体腔内の患部を検査又は処置するための処置具２００と、内視鏡１００及び処置具２００を体腔内に案内する外套管３００と、を備える。
内視鏡１００は、例えば腹腔鏡などの硬性内視鏡であり、体腔内に挿入される細長い挿入部（以下、「内視鏡挿入部」という。）１０２と、内視鏡挿入部１０２の基端側に連設される操作部１０４とを備える。操作部１０４には、ユニバーサルケーブル１０６が接続され、このユニバーサルケーブル１０６の先端にプロセッサ装置１０８がコネクタ（不図示）を介して着脱自在に接続される。また、プロセッサ装置１０８は、ケーブル１１１を介してモニタ１１２に接続される。また、操作部１０４の側部からはライトケーブル１０７が延出されており、ライトケーブル１０７の先端にはコネクタ（不図示）が設けられる。このコネクタは光源装置１１０に着脱自在に接続される。
図２に示すように、内視鏡挿入部１０２の先端面１１４には、観察窓１１６及び照明窓１１８、１１８が設けられる。
観察窓１１６の後方には観察光学系の対物レンズや、この対物レンズの結像位置に配置されたＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal-Oxide Semiconductor）などの撮像素子が配設されている。この撮像素子を支持する基板には信号ケーブル（不図示）が接続される。信号ケーブルは図１の内視鏡挿入部１０２、操作部１０４、ユニバーサルケーブル１０６等に挿通されてコネクタ（不図示）まで延設され、プロセッサ装置１０８に接続される。観察窓１１６で取り込まれた観察像は、撮像素子の受光面に結像されて電気信号（撮像信号）に変換され、この電気信号が信号ケーブルを介してプロセッサ装置１０８に出力され、映像信号に変換される。そして、この映像信号はプロセッサ装置１０８に接続されたモニタ１１２に出力され、モニタ１１２の画面上に観察画像（内視鏡画像）が表示される。
図２の照明窓１１８、１１８の後方にはライトガイド（不図示）の出射端が配設されている。このライトガイドは、図１の内視鏡挿入部１０２、操作部１０４、ライトケーブル１０７に挿通され、コネクタ（不図示）内に入射端が配設される。したがって、このコネクタを光源装置１１０に連結することによって、光源装置１１０から照射された照明光がライトガイドを介して照明窓１１８、１１８に伝送され、照明窓１１８、１１８から前方に照射される。なお、図２では、内視鏡挿入部１０２の先端面１１４には２つの照明窓１１８、１１８が配設されているが、照明窓１１８の数には限定はなく、その数は１つでもよいし３つ以上であってもよい。
図１に示すように、処置具２００は、例えば鉗子からなり、体腔内に挿入される細長い挿入部（以下、「処置具挿入部」という。）２０２と、処置具挿入部２０２の基端側に設けられ、術者に把持される操作部２０４と、処置具挿入部２０２の先端側に設けられ、操作部２０４の操作によって動作可能な処置部２０６と、を備える。
処置具挿入部２０２は、筒状のシース２０８と、このシース２０８内に軸心方向に移動自在に挿通された操作軸（不図示）とが設けられている。さらに操作部２０４は、固定ハンドル２１０とこの固定ハンドル２１０に対して回動ピン２１２を介して回動可能に連結された可動ハンドル２１４が設けられている。そして、可動ハンドル２１４に操作軸の基端部が連結されている。
処置部２０６には、開閉可能な一対の把持部材２１６Ａ、２１６Ｂが設けられている。これらの把持部材２１６Ａ、２１６Ｂは操作軸の先端部に図示しない駆動機構を介して連結されている。そして、操作部２０４の可動ハンドル２１４の回動操作に伴い操作軸及び駆動機構を介して処置部２０６の把持部材２１６Ａ、２１６Ｂが開閉されるようになっている。
なお、処置具２００としては、鉗子に限らず、例えば、レーザープローブ、縫合器、電気メス、持針器、超音波吸引器などの他の処置具であってもよい。
図３は、外套管３００の内部構造を示した概略図である。
図３に示すように、外套管３００は、外套管本体３０２と、内視鏡挿通路３０４と、処置具挿通路３０６と、位置センサ３１０と、内視鏡駆動部３１２と、制御部３１４と、を備える。
外套管本体３０２は、患者の体壁を貫通して体腔内に刺入されるガイド部材である。外套管本体３０２の内部には内視鏡挿通路３０４及び処置具挿通路３０６が設けられる。
内視鏡挿通路３０４は、外套管本体３０２の軸方向に沿って貫通形成され、内視鏡挿入部１０２を進退自在に挿通可能な挿通路として構成される。内視鏡挿通路３０４は、外套管本体３０２の基端面３１６に開口する内視鏡挿入口３１８に連通するとともに、外套管本体３０２の先端面３２０に開口する内視鏡導出口３２２に連通する。これにより、内視鏡挿入口３１８に挿入された内視鏡挿入部１０２の先端部は、内視鏡挿通路３０４を通じて内視鏡導出口３２２から導出される。
処置具挿通路３０６は、外套管本体３０２の軸方向に沿って貫通形成され、処置具挿入部２０２を進退自在に挿通可能に構成される。処置具挿通路３０６は、外套管本体３０２の基端面３１６に開口する処置具挿入口３２４に連通するとともに、外套管本体３０２の先端面３２０に開口する処置具導出口３２６に連通する。これにより、処置具挿入口３２４に挿入された処置具挿入部２０２の先端部である処置部２０６は、処置具挿通路３０６を通じて処置具導出口３２６から導出される。
なお、図示は省略するが、内視鏡挿通路３０４及び処置具挿通路３０６には、それぞれ体腔内の気密性を確保するために逆止弁やシール部材が配設されている。これにより、体腔内に導入された炭酸ガスが内視鏡挿通路３０４及び処置具挿通路３０６を通じて体腔外に流出してしまうのを防ぐことができる。また、図示は省略するが、処置具挿通路３０６の先端側及び基端側の端部には、後述するスライダ３０８の脱落を防ぐためのストッパ部が設けられている。
位置センサ３１０は、処置具挿通路３０６に挿通された処置具挿入部２０２の移動量を検出する。すなわち、位置センサ３１０は、処置具挿入部２０２が進退移動したときにおける外套管本体３０２に対する処置具挿入部２０２の移動量を検出する検出手段として構成される。位置センサ３１０としては、ポテンショメータ、エンコーダ、ＭＲ（Magnetic Resistance）センサなどの位置センサを用いることができる。例えば図３に示すように、処置具挿入部２０２の進退移動に対して回転自在に構成された回転体（ローラ）の回転量をロータリエンコーダやポテンショメータなどで検出することによって、処置具挿入部２０２の移動量を検出することができる。位置センサ３１０の検出結果は制御部３１４に出力される。
なお、位置センサ３１０によって検出される処置具挿入部２０２の移動量は移動方向に応じて正負の値を有するものとする。具体的には、処置具挿入部２０２が体腔内の患部側（先端側、前方側）に移動した場合の処置具挿入部２０２の移動量を正の値とし、その反対側となる手元側（基端側、後方側）に移動した場合の処置具挿入部２０２の移動量を負の値とする。
内視鏡駆動部３１２は、内視鏡挿通路３０４に挿通された内視鏡挿入部１０２を進退移動させる駆動手段であり、例えばモータやギアなどで構成される。内視鏡駆動部３１２は、制御部３１４から出力される制御信号に基づいて内視鏡挿入部１０２を進退移動させる。本例では、内視鏡駆動部３１２は、外套管本体３０２に内蔵されているが、これに限らず、外套管本体３０２の外部で内視鏡挿入部１０２を進退移動させるものであってもよい。
制御部３１４は、位置センサ３１０の検出結果に基づき、内視鏡駆動部３１２を通じて内視鏡挿入部１０２の進退移動を制御する内視鏡移動制御手段である。具体的には、制御部３１４は、図４に示すグラフに従って制御を行う。
図４は、処置具挿入部２０２の移動量Ｘと内視鏡挿入部１０２の移動量Ｙとの関係を示したグラフである。図４に示すように、制御部３１４では、処置具挿入部２０２の移動量Ｘが０を中心とした所定の遊び範囲内の場合には内視鏡挿入部１０２の移動量Ｙを０とする制御を行う。すなわち、処置具挿入部２０２の移動量Ｘが−ｔ≦Ｘ≦ｔ（但し、ｔ＞０とする。）を満たす場合には内視鏡挿入部１０２を進退移動させない。
一方、処置具挿入部２０２の移動量Ｘが上記遊び範囲内でない場合には処置具挿入部２０２の進退移動に連動して内視鏡挿入部１０２を進退移動させる制御を行う。具体的には、処置具挿入部２０２の移動量Ｘから遊び量ｔを加算又は減算した値を内視鏡挿入部１０２の移動量Ｙとする制御を行う。
これにより、処置具挿入部２０２の進退移動に対して遊びをもって内視鏡挿入部１０２を連動して進退移動させることが可能となる。なお、制御部３１４は、外套管本体３０２に内蔵されていてもよいし、外套管本体３０２の外部に配線を介して接続されていてもよい。
図５は、制御部３１４で行われる処理の一例を示したフローチャート図である。
まず、制御部３１４は、位置センサ３１０によって検出された処置具挿入部２０２の移動量を取得する（ステップＳ１０）。
次に、制御部３１４は、位置センサ３１０から取得した処置具挿入部２０２の移動量があらかじめ設定された遊び範囲内であるか否かを判断する（ステップＳ１２）。処置具挿入部２０２の移動量が遊び範囲内である場合にはステップＳ１４をスキップして、ステップＳ１６に進む。
一方、処置具挿入部２０２の移動量が遊び範囲内でない場合には、上述のとおり、図４に示したグラフに従って、処置具挿入部２０２の進退移動に連動して内視鏡挿入部１０２を進退移動させる制御を行う（ステップＳ１４）。
次に、制御部３１４は、操作が終了したか否かを判断する（ステップＳ１６）。操作が終了していないと判断された場合には、ステップＳ１０に戻って同様の処理を行う。一方、操作が終了したと判断された場合には、制御部３１４による制御は終了となる。
操作が終了したか否かの判断方法としては、例えば、外套管本体３０２に対して内視鏡挿入部１０２又は処置具挿入部２０２が挿通されているか否かを検出するセンサを設け、このセンサの検出結果に応じて操作の終了を判断してもよい。また、手動で操作可能なＯＮ／ＯＦＦスイッチを設け、このＯＮ／ＯＦＦスイッチの操作状態に応じて操作の終了を判断してもよい。
図６及び図７は、本実施形態の内視鏡下外科手術装置１０が操作されるときの様子を示した説明図である。図６は、処置具挿入部２０２が手元側から体腔内の患部側に押し込まれるときの様子を示した図である。図７は、処置具挿入部２０２が体腔内の患部側から手元側に引き込まれるときの様子を示した図である。以下では、内視鏡下外科手術装置１０の操作を開始するための準備工程について説明してから、図６及び図７に示した操作が行われるときの動作について説明する。
まず、内視鏡下外科手術装置１０の操作を開始するための準備工程として、外套管本体３０２を体壁に形成された開口部（切開創）を通じて体腔内に刺入した後、処置具挿入口３２４から処置具挿通路３０６に処置具挿入部２０２を挿入し、処置具挿入部２０２の先端を処置具導出口３２６から導出させる。
続いて、内視鏡挿入口３１８から内視鏡挿通路３０４に内視鏡挿入部１０２を挿入し、内視鏡挿入部１０２の先端を内視鏡導出口３２２から導出させる。このとき、内視鏡挿入部１０２の先端位置が少なくとも処置具挿入部２０２の先端位置よりも後方（体腔内の患部側と反対の手元側）に配置されるようにする。これにより、内視鏡１００によって処置具挿入部２０２の先端に配置される処置部２０６の様子を観察できるようになる。
このようにして準備工程が行われた後、内視鏡下外科手術装置１０の操作を開始可能な状態となる。なお、外套管本体３０２に対する内視鏡１００及び処置具２００の挿入手順は上述した順序に限定されず、内視鏡１００を挿入してから処置具２００を挿入してもよい。
次に、処置具挿入部２０２が手元側から体腔内の患部側に押し込まれる場合について図６を参照して説明する。
まず、図６の（Ａ）部に示す状態から図６の（Ｂ）部に示す状態のように、処置具挿入部２０２が軸方向に微小変位した場合（小振幅の進退動作が行われた場合）には、制御部３１４は内視鏡挿入部１０２を進退移動させないので、モニタ１１２に表示される観察画像の範囲は変化しない。このため、処置具挿入部２０２の微小変位に応じて観察対象の大きさが変動してしまうのを防止することができ、遠近感を適切に保つことができ、安定した観察画像を得ることができる。
これに対し、図６の（Ａ）部に示す状態から図６の（Ｃ）部に示す状態のように、処置具挿入部２０２が軸方向に大きく変位した場合（大振幅の進退動作が行われた場合）には、制御部３１４は、処置具挿入部２０２の進退移動に連動して内視鏡挿入部１０２を進退移動させる。これにより、モニタ１１２に表示される観察画像の範囲が処置具挿入部２０２の進退移動に追従するように連続的に変更される。これにより、処置具２００の操作に応じて観察対象の大きさが変化するので、術者が望む画像を簡単に得ることが可能となる。
また、処置具挿入部２０２が体腔内の患部側から手元側に引き込まれる場合についても同様である。
すなわち、図７の（Ａ）部に示す状態から図７の（Ｂ）部に示す状態のように、処置具挿入部２０２が軸方向に微小変位した場合（小振幅の進退動作が行われた場合）には、制御部３１４は内視鏡挿入部１０２を進退移動させないので、モニタ１１２に表示される観察画像の範囲は変化しない。このため、処置具挿入部２０２の微小変位に応じて観察対象の大きさが変動してしまうのを防止することができ、遠近感を適切に保つことができ、安定した観察画像を得ることができる。
これに対し、図７の（Ａ）部に示す状態から図７の（Ｃ）部に示す状態のように、処置具挿入部２０２が軸方向に大きく変位した場合（大振幅の進退動作が行われた場合）には、制御部３１４は、処置具挿入部２０２の進退移動に連動して内視鏡挿入部１０２を進退移動させる。これにより、モニタ１１２に表示される観察画像の範囲が処置具挿入部２０２の進退移動に追従するように連続的に変更される。これにより、処置具２００の操作に応じて観察対象の大きさが変化するので、術者が望む画像を簡単に得ることが可能となる。
なお、処置具挿入部２０２を進退移動させてもモニタ１１２に表示される観察画像の範囲が常に一定となるように内視鏡挿入部１０２を進退移動させるように制御することが好ましい。
以上のとおり、本実施形態では、内視鏡挿入部１０２と処置具挿入部２０２が並列に配置された状態において、処置具挿入部２０２の進退移動に対して遊びをもって内視鏡挿入部１０２が進退移動するので、内視鏡１００によって得られる観察画像の範囲が変更される。これにより、処置具挿入部２０２が軸方向に微小変位した場合（小振幅の進退動作を行った場合）に観察対象の大きさが変動してしまうのを防止することができ、遠近感を適切に保つことができ、安定した観察画像を提供することができる。また、処置具挿入部２０２が軸方向に大きく変位した場合（大振幅の進退動作を行った場合）には、それに連動して観察画像の範囲が変更されるので、処置具２００の操作に応じて観察対象の大きさが変化し、術者が望む画像を簡単に得ることが可能となり、操作性が向上する。
特に本実施形態では、処置具挿入部２０２が軸方向に大きく変位した場合には、処置具挿入部２０２の進退移動に連動して観察画像の範囲が離散的に変化することなく連続的に変化するので、処置具２００の操作に応じて観察画像が滑らかに変化する。このため、術者は違和感なく観察画像を確認しながら処置具２００の操作を行うことが可能となる。
また、術者は、処置具２００から手を離すことなく、処置具２００を操作するだけで内視鏡１００によって得られる観察画像の範囲を変更することができるので、助手による内視鏡１００の操作が不要となる。このため、術者が見たいところをストレスなく表示可能となり、助手へのストレスや指示時間がなくなり、術式が容易となり手術時間の短縮化を図ることが可能となる。
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。以下、第１の実施形態と共通する部分については説明を省略し、本実施形態の特徴的部分を中心に説明する。
図８は、第２の実施形態に係る内視鏡下外科手術装置の要部構成を示した機能ブロック図である。図８において、これまでに示した図の構成要素と同一又は対応する構成要素には同一の符号を付している。
第２の実施形態では、図８に示すように、内視鏡１００の観察光学系は、その一部のレンズとしてズームレンズ１２４を含む。ズームレンズ１２４は、ズーム駆動部１２６により光軸方向に移動可能に構成される。ズームレンズ１２４を光軸方向に移動させることによって、焦点距離が変更されて撮像素子１２２に結像される被写体像の倍率が変更される。その結果、モニタ１１２に表示される観察画像の倍率が変更される。
プロセッサ装置１０８には、内視鏡１００の撮像素子１２２から出力される撮像信号に対して、色分離、色補間、ゲイン補正、ホワイトバランス調整、ガンマ補正等の各種信号処理を施し、画像データを生成する画像データ生成部１２８が設けられる。画像データ生成部１２８で生成された画像データは、モニタ１１２に対応した信号形式に応じた映像信号に変換してモニタ１１２に出力する。これにより、モニタ１１２に観察画像（内視鏡画像）が表示される。
さらにプロセッサ装置１０８には、プロセッサ装置１０８及び内視鏡１００の各部を統括的に制御する制御部１３０が設けられる。制御部１３０は、光学ズーム制御手段としての光学ズーム制御部１３２を備える。光学ズーム制御部１３２は、外套管３００に備えられる位置センサ３１０の検出結果（すなわち、処置具挿入部２０２の移動量）に基づき、ズーム駆動部１２６を通じてズームレンズ１２４を光軸方向に移動させることで観察画像の倍率を変更する制御を行う。具体的には、光学ズーム制御部１３２は、処置具挿入部２０２の移動量が遊び範囲内である場合にはズームレンズ１２４を移動させず、処置具挿入部２０２の移動量が遊び範囲内でない場合には処置具挿入部２０２の進退移動に連動してズームレンズ１２４を移動させる。
以上の構成により、処置具挿入部２０２が軸方向に微小変位した場合（小振幅の進退動作を行った場合）には、ズームレンズ１２４は駆動されないので、モニタ１１２に表示される観察画像の範囲は変化しない。このため、観察対象の大きさが変動してしまうのを防止することができ、遠近感を適切に保つことができ、安定した観察画像を提供することができる。一方、処置具挿入部２０２が軸方向に大きく変位した場合（大振幅の進退動作を行った場合）には、処置具挿入部２０２の進退移動に連動してズームレンズ１２４が駆動される。このため、モニタ１１２に表示される観察画像の範囲が処置具挿入部２０２の進退移動に追従するように連続的に変更されるので、処置具２００の操作に応じて観察対象の大きさが変化し、術者が望む画像を簡単に得ることが可能となり、操作性が向上する。
なお、処置具挿入部２０２を進退移動させてもモニタ１１２に表示される観察画像の範囲が常に一定となるようにズームレンズ１２４の駆動を制御することが好ましい。
したがって、第２の実施形態においても、第１の実施形態と同様の効果が得られる。また、内視鏡挿通路３０４に挿通された内視鏡挿入部１０２を進退移動させるための手段（内視鏡駆動部３１２など）を設ける必要がないので、外套管本体３０２の構造が簡単なものとなり細径化を図ることが可能となる。
（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。以下、第１及び第２の実施形態と共通する部分については説明を省略し、本実施形態の特徴的部分を中心に説明する。
図９は、第３の実施形態に係る内視鏡下外科手術装置の要部構成を示した機能ブロック図である。図９において、これまでに示した図の構成要素と同一又は対応する構成要素には同一の符号を付している。
第３の実施形態では、図９に示すように、プロセッサ装置１０８は、画像データ生成部１２８で生成された画像データの一部を切り出すことで電子的に変倍処理を行う電子ズーム処理部１３４を備える。
制御部１３０は、電子ズーム制御手段としての電子ズーム制御部１３６を備える。電子ズーム制御部１３６は、外套管３００に備えられる位置センサ３１０の検出結果（すなわち、処置具挿入部２０２の移動量）に基づき、電子ズーム処理部１３４を制御することでモニタ１１２に表示される観察画像の倍率を変更する。具体的には、電子ズーム制御部１３６は、処置具挿入部２０２の移動量が遊び範囲内である場合には電子ズーム処理部１３４による変倍処理を行わず、処置具挿入部２０２の移動量が遊び範囲内でない場合には処置具挿入部２０２の進退移動に連動して電子ズーム処理部１３４による変倍処理を行う。
以上の構成により、処置具挿入部２０２が軸方向に微小変位した場合（小振幅の進退動作を行った場合）には、電子ズーム処理部１３４での変倍処理は行われないので、モニタ１１２に表示される観察画像の範囲は変化しない。このため、観察対象の大きさが変動してしまうのを防止することができ、遠近感を適切に保つことができ、安定した観察画像を提供することができる。一方、処置具挿入部２０２が軸方向に大きく変位した場合（大振幅の進退動作を行った場合）には、処置具挿入部２０２の進退移動に連動して電子ズーム処理部１３４での変倍処理が行われる。このため、モニタ１１２に表示される観察画像の範囲が処置具挿入部２０２の進退移動に追従するように連続的に変更されるので、処置具２００の操作に応じて観察対象の大きさが変化し、術者が望む画像を簡単に得ることが可能となり、操作性が向上する。
なお、処置具挿入部２０２を進退移動させてもモニタ１１２に表示される観察画像の範囲が常に一定となるように電子ズーム処理部１３４での変倍処理を制御することが好ましい。
したがって、第３の実施形態においても、第１の実施形態と同様の効果が得られる。また、内視鏡挿通路３０４に挿通された内視鏡挿入部１０２を進退移動させるための手段（内視鏡駆動部３１２など）を設ける必要がないので、外套管本体３０２の構造が簡単なものとなり細径化を図ることが可能となる。
（第４の実施形態）
次に、本発明の第４の実施形態について説明する。以下、第１〜第３の実施形態と共通する部分については説明を省略し、本実施形態の特徴的部分を中心に説明する。
図１０は、第４の実施形態に係る内視鏡下外科手術装置の要部構成を示した機能ブロック図である。図１０において、これまでに示した図の構成要素と同一又は対応する構成要素には同一の符号を付している。
第４の実施形態は、第２の実施形態と第３の実施形態を組み合わせた態様である。すなわち、図１０に示すように、プロセッサ装置１０８の制御部１３０は、光学ズーム制御部１３２と、電子ズーム制御部１３６と、を備える。光学ズーム制御部１３２は、位置センサ３１０の検出結果に基づき、ズーム駆動部１２６を通じてズームレンズ１２４の移動を制御する。電子ズーム制御部１３６は、位置センサ３１０の検出結果に基づき、電子ズーム処理部１３４での変倍処理を制御する。
第４の実施形態によれば、プロセッサ装置１０８の制御部１３０は光学ズーム制御部１３２及び電子ズーム制御部１３６を備えるので、内視鏡１００がズームレンズ１２４を具備する場合には光学ズームでの制御を優先的に行うことができる一方で、内視鏡１００がズームレンズ１２４を具備しない場合には電子ズームでの制御を行うことができる。したがって、内視鏡１００の種別（ズームレンズ１２４の有無）にかかわらず、処置具挿入部２０２の進退移動に対して遊びをもってモニタ１１２に表示される観察画像の範囲を処置具挿入部２０２の進退移動に追従するように連続的に変更することが可能となり、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
なお、処置具挿入部２０２を進退移動させてもモニタ１１２に表示される観察画像の範囲が常に一定となるようにズームレンズ１２４の駆動や電子ズーム処理部１３４での変倍処理を制御することが好ましい。
（第５の実施形態）
次に、本発明の第５の実施形態について説明する。以下、第１〜第４の実施形態と共通する部分については説明を省略し、本実施形態の特徴的部分を中心に説明する。
図１１は、第５の実施形態に係る内視鏡下外科手術装置の要部構成を示した機能ブロック図である。図１１において、これまでに示した図の構成要素と同一又は対応する構成要素には同一の符号を付している。
第５の実施形態では、画像データ生成部１２８で生成された画像データに基づき、処置具挿入部２０２の移動量を検出する検出手段としての処置具移動量検出部３４４を備える。処置具移動量検出部３４４は、制御部３１４と同様に、外套管本体３０２に内蔵されていてもよいし、外套管本体３０２の外部に配線を介して接続されていてもよい。
処置具移動量検出部３４４は、移動量算出部３４６（算出手段）、及び変換処理部３４８（変換手段）を備える。
移動量算出部３４６は、画像データ生成部１２８で生成された画像データに基づいて、処置具挿入部２０２の移動量を算出する。このとき算出される移動量は、図１２の（Ａ）部に示すように観察画像上での移動量Ｘ１であり、図１２の（Ｂ）部に示す実際の移動量Ｘ２とは異なるものである。なお、符号Ｐは、処置具挿入部２０２の移動開始位置を示す。
変換処理部３４８は、移動量算出部３４６により算出された観察画像上での移動量Ｘ１を実際の移動量Ｘ２に変換する。具体的には、ルックアップテーブルを参照して、観察画像上での移動量Ｘ１を実際の移動量Ｘ２に変換する。なお、観察画像上での移動量Ｘ１と実際の移動量Ｘ２との対応関係については、処置具挿入部２０２と内視鏡挿入部１０２との離間距離や撮像素子１２２の画角などから一意に決まるものであり、これらの対応関係を示すデータがルックアップテーブルとして不図示のメモリに格納されている。
変換処理部３４８で求められた処置具挿入部２０２の移動量Ｘ２は、処置具移動量検出部３４４の検出結果として制御部３１４に出力される。
制御部３１４は、処置具移動量検出部３４４の検出結果に基づき、内視鏡駆動部３１２を通じて内視鏡挿入部１０２の進退移動を制御する。すなわち、制御部３１４は、処置具挿入部２０２の移動量Ｘ２が遊び範囲内である場合には内視鏡挿入部１０２を進退移動させず、処置具挿入部２０２の移動量Ｘ２が遊び範囲内でない場合には内視鏡挿入部１０２を進退移動させる。
第５の実施形態によれば、画像データに基づき処置具挿入部２０２を進退移動させたときの実際の移動量が検出される。したがって、処置具挿入部２０２の進退移動に対して遊びをもって内視鏡挿入部１０２を進退移動させることが可能となり、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
なお、上述した第２〜第４の実施形態のように、内視鏡挿入部１０２の進退移動に代えて、光学ズームや電子ズームによってモニタ１１２に表示される観察画像の範囲を変更するようにしてもよい。
（第６の実施形態）
次に、本発明の第６の実施形態について説明する。以下、第１〜第５の実施形態と共通する部分については説明を省略し、本実施形態の特徴的部分を中心に説明する。
図１３は、第６の実施形態に係る内視鏡下外科手術装置を示した概略構成図である。図１３において、これまでに示した図の構成要素と同一又は対応する構成要素には同一の符号を付している。
第６の実施形態では、内視鏡１００は、体腔内を照明するための照明手段を備えていない点で上述した実施形態とは異なる。このため、第６の実施形態では、図１３に示すように、体腔内を照明するための照明具としてニードルライト４００と、ニードルライト４００を体腔内に案内する外套管５００と、を備える。
ニードルライト４００は、患者の体腔内に挿入される細長い挿入部４０２と、挿入部４０２の基端側に設けられる接続部４０４と、接続部４０４の後端（基端側）から延出されるライトケーブル４０６と、を備える。ライトケーブル４０６の端部にはコネクタ（不図示）が設けられ、このコネクタは光源装置１１０に着脱自在に接続される。
挿入部４０２の先端面には、照明窓（不図示）が設けられる。この照明窓の後方にはライトガイド（不図示）の出射端が配設される。このライトガイドは、挿入部４０２、接続部４０４、ライトケーブル４０６に挿通され、コネクタ（不図示）内に入射端が配設される。したがって、このコネクタを光源装置１１０に接続すると、光源装置１１０からの照明光は、ライトガイドによって挿入部４０２の先端側まで導光され、照明窓から体腔内に照射される。
外套管５００は、患者の体壁を貫通して体腔内に刺入されるガイド部材である外套管本体５０２を備える。外套管本体５０２の内部には、軸方向に沿って貫通形成された挿通路（不図示）が設けられる。この挿通路はニードルライト４００の挿入部４０２を進退自在に挿通可能に構成される。
図１４は、第６の実施形態に係る内視鏡下外科手術装置が使用される様子を示した説明図である。図１４において、これまでに示した図の構成要素と同一又は対応する構成要素には同一の符号を付している。
第６の実施形態では、内視鏡１００は体腔内を照明するための照明手段を備えていないので、図１４に示すように、外套管３００によって体腔内に導入された内視鏡１００及び処置具２００を用いて手術を行う場合には、１又は複数のニードルライト４００が用いられる。図１４では、２つのニードルライト４００、４００が用いられる場合を示している。
ニードルライト４００は、体壁を貫通して体腔内に刺入された外套管本体５０２の挿通路（不図示）に挿通された状態で体腔内に導かれる。そして、光源装置１１０からの照明光が各ニードルライト４００に供給され、ニードルライト４００の先端面に設けられた照明窓（不図示）から体腔内に照明光が照射される。
第６の実施形態によれば、内視鏡１００は体腔内を照明するための照明手段を備えていない場合でも、ニードルライト４００から照射される照明光により、体腔内において所望の明るさを確保することが可能となる。これによって、体腔内の様子をモニタ１１２で観察することが可能となる。
また、内視鏡１００は体腔内を照明するための照明手段を備えていないので、通常の内視鏡が備えている照明窓やライトガイドを配置するための占有スペースが不要となっている。このため、内視鏡挿入部１０２の外径を細径化することができ、それによって外套管３００の外径も細径化することが可能となる。したがって、体壁に形成される開口部（挿通孔）の開口サイズを小さくすることができるので、術後の傷痕を目立たなくすることが可能となり、被検体への負担を軽減することができる。
なお、本実施形態では、照明手段をもたない内視鏡に適用する場合について説明したが、これに限らず、例えば、補助的な照明光を照射可能な補助照明手段を備えた内視鏡に適用することができる。補助照明手段を備えた内視鏡であれば、従来の一般的な内視鏡に比べて細径化を図ることができ、本実施形態と同様の効果を得ることができる。
また、本実施形態では、一例として、ニードルライト４００が外套管５００を介して体腔内に挿入される場合について説明したが、外套管５００を介することなくニードルライト４００を患者の体腔内に刺入する態様もあり得る。
以上、本発明に係る内視鏡下外科手術装置について詳細に説明したが、本発明は、以上の例には限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変形を行ってもよいのはもちろんである。
１０…内視鏡下外科手術装置、１００…内視鏡、１０２…内視鏡挿入部、１０４…操作部、１０８…プロセッサ装置、１１０…光源装置、１１２…モニタ、１２２…撮像素子、１２４…ズームレンズ、１２６…ズーム駆動部、１２８…画像データ生成部、１３０…制御部、１３２…光学ズーム制御部、１３４…電子ズーム処理部、１３６…電子ズーム制御部、２００…処置具、２０２…処置具挿入部、２０４…操作部、２０６…処置部、３００…外套管、３０２…外套管本体、３０４…内視鏡挿通路、３０６…処置具挿通路、３１０…位置センサ、３１２…内視鏡駆動部、３１４…制御部、３１８…内視鏡挿入口、３２２…内視鏡導出口、３２４…処置具挿入口、３２６…処置具導出口、３４４…処置具移動量検出部、３４６…移動量算出部、３４８…変換処理部、４００…ニードルライト、４０２…挿入部、４０４…接続部、４０６…ライトケーブル、５００…外套管、５０２…外套管本体

Claims (7)

  1. 体壁を貫通して体腔内に挿入されるガイド部材と、
    前記ガイド部材の内部に設けられ、前記体腔内を観察するための内視鏡を進退自在に挿通可能な内視鏡挿通路と、
    前記ガイド部材の内部に設けられ、前記体腔内の患部を検査又は処置するための処置具を進退自在に挿通可能な処置具挿通路と、
    前記処置具挿通路に挿通された前記処置具が進退移動したときにおける前記ガイド部材に対する前記処置具の移動量を検出する検出手段と、
    前記検出手段によって前記処置具の移動量が検出されたとき、前記処置具の移動量が所定範囲内である場合には前記内視鏡によって得られる観察画像の範囲を変化させない不感帯領域と、前記処置具の移動量が前記所定範囲内でない場合には前記処置具の移動量に応じて前記観察画像の範囲を変化させる感帯領域とを有する制御手段と、
    を備える内視鏡下外科手術装置。
  2. 前記制御手段は、前記感帯領域では前記処置具の移動量に比例して前記観察画像の範囲を変化させる請求項１に記載の内視鏡下外科手術装置。
  3. 前記制御手段は、前記検出手段によって前記処置具の移動量が検出されたとき、前記処置具の移動量が前記所定範囲内である場合には前記内視鏡を進退移動させない不感帯領域と、前記処置具の移動量が前記所定範囲内でない場合には前記処置具の移動量に応じて前記内視鏡を進退移動させる感帯領域とを有する内視鏡移動制御手段である請求項１又は２に記載の内視鏡下外科手術装置。
  4. 前記制御手段は、前記検出手段によって前記処置具の移動量が検出されたとき、前記処置具の移動量が前記所定範囲内である場合には前記観察画像の倍率を変更しない不感帯領域と、前記処置具の移動量が前記所定範囲内でない場合には前記処置具の移動量に応じて前記観察画像の倍率を変更する感帯領域とを有するズーム制御手段である請求項１又は２に記載の内視鏡下外科手術装置。
  5. 前記内視鏡は、光軸方向に移動可能なズームレンズを有する内視鏡であって、
    前記ズーム制御手段は、前記検出手段の検出結果に基づき、前記ズームレンズを光軸方向に移動させることで前記観察画像の倍率を変更する光学ズーム制御手段を含む請求項４に記載の内視鏡下外科手術装置。
  6. 前記ズーム制御手段は、前記検出手段の検出結果に基づき、前記内視鏡で得られた観察画像を電子的に変倍処理することで前記観察画像の倍率を変更する電子ズーム制御手段を含む請求項４又は５に記載の内視鏡下外科手術装置。
  7. 前記検出手段は、
    前記観察画像上における前記処置具の移動量を算出する算出手段と、
    前記算出手段で算出した前記観察画像上における前記処置具の移動量を実際の移動量に変換する変換手段と、
    を備える請求項１〜６のいずれか１項に記載の内視鏡下外科手術装置。
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