JPH07163518A - 内視鏡手術用視界拡張装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、内視鏡手術中に、手術部位を所定
の角度で見回すことができ、手術位置における装置の方
位を固定したままで、広い視界を得ることができる内視
鏡手術用視界拡張装置を提供することを目的とする。 【構成】 本発明の内視鏡手術用視界拡張装置は、内視
鏡と、この内視鏡に外側から嵌ってこの内視鏡の周りに
回転可能な中空チューブ、およびこのチューブの遠方端
にあって、内視鏡から発せられて体腔に向かう光線を受
け入れ屈折させるフレネルプリズムを備える。チューブ
に取り付けられるフレネルプリズムは、照明の光線と内
視鏡の視角方向に角度のずれを与えるため、手術中に手
術部位に対する方位を変えなくても広い視界を得ること
ができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ビデオカメラを使い最
小限の侵襲で済ますことのできる手術、例えば、内視
鏡、腹腔鏡あるいは他の視覚装置を用いる手術に用いる
装置に係る。本発明は特に、内視鏡を用いる場合に、ア
クセス可能な視覚領域を拡張することができる視覚装置
に関する。本明細書において「内視鏡手術」という語
は、身体の生まれつき備わった穴および／または、穿孔
もしくは切開によって人工的に開けた小さな穴を通して
行われる手術を指す。また「内視鏡」という語は、内視
鏡手術において用いる視覚装置を指す。

【０００２】

【従来の技術】内視鏡手術は、ある種の外科手術を行う
場合は、低コストの改良された技法となることが広く認
められてきている。内視鏡手術においては、尖端を有す
るトロカールが、その周りに取り付けられるカニューレ
とともに体内に挿入される。トロカールは、腹壁を穿孔
した後は、取り除かれ、カニューレだけが体内に残され
る。内視鏡手術は、このカニューレを通して行われる。
内視鏡手術においては、一つのカニューレに内視鏡手術
具を、そして他のカニューレに照明・視覚手段を挿入す
るため、しばしば複数の開口を開ける。内視鏡手術につ
いて研究が進み、より多くの手術具が開発されれば、こ
の方法で行われる手術の種類も増えるであろう。現在の
ところ、内視鏡手術は、胆嚢手術、診断、腸の切除、関
節の治療、組織の治療および他の殺菌処置に適用されて
いる。

【０００３】内視鏡は、カニューレまたは身体の穴を通
して挿入される比較的長い管状の部材を備える。管状部
材は、適当な光源からこの部材の遠方端（体内端）まで
延びて手術部位に照明を与える光ファイバを具備する。
管状部材はまた、手術部位を視覚でとらえられるように
する撮像手段を備える。内視鏡の多くは、管状部材遠方
端の外側に照明用の環状部分を、また管の中央部に撮像
部分を有する。一方、管状部材の環状部分に適当な光フ
ァイバを備えた照明部を設け、これに隣接する環状部分
に撮像部を設けたものもある。また、多くの内視鏡は、
一もしくはそれ以上の小さな術具を手術部位に導入でき
るよう、管状部材に貫通チャネルを設けている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】内視鏡手術の際には、
外科医はいかなる処置を行う場合においても、それを安
全かつ効率的に行うため、適当な視界を得ることが必要
になる。この視界は、内視鏡を通じて得る。しかし、こ
れまでの内視鏡は、一定の視界方向を維持するため、手
術中ずっとその位置（方位）を固定しておかねばならな
い。より詳しくいうと、手術部位における参照位置は、
外科医がその固定点（参照位置）と手術を施そうとする
体組織の間の位置関係を直感的に掴むことができるよ
う、望ましい固定した方位を有していなければならな
い。このため、もし内視鏡がその固定方位から他の方位
へ回転されるとなると、視界における予期していた位置
関係が大きく変動することになり、外科医にとっては、
著しい不都合を生じる。言い換えるならば、ある位置に
おいては見下ろすような点から見ていた血管が、方位を
回転することにより、今までとは反対側から見るような
ことになる。こうなると、それまでの方位が、外科医が
支障なく手術できる位置を捕らえていたような場合は、
問題が起こることになる。

【０００５】このように、手術中に内視鏡の方位を回転
させるのは望ましいことではないが、特に手術部位につ
いて広い視界を得るため所定の角度に曲げた内視鏡を用
いているような場合には、このようなことが避けられな
いこともある。こうした内視鏡の回転とそれに伴う視界
内での変位を防ぐためには、通常二つの内視鏡（一つは
まっすぐなもの、他の一つは曲がったもの）を用いてい
る。こうして、従来は二つの視界の組合せによって手術
中外科医により見やすい視野を与えていたわけである。
しかし、外科医の補助をする人にとっては、手術中に二
つの内視鏡を操作し、定期的に曲がった内視鏡とまっす
ぐな内視鏡を取り替えるのは、厄介な作業である。また
曲がった内視鏡は、固定した斜視像を与えるだけで、位
置関係を変更しないため、全体をぐるりと見回す、すな
わち回転することはできない。さらに、付加的に設けた
穴を、内視鏡ではなく、他の実際に手術に使用する術具
を挿入するために使うのが望ましい場合にも二個以内の
内視鏡を用いるのは支障になる。このため、手術部位へ
のアクセスとなる視界を拡張する方法としては、これま
で適当なものがなかった。

【０００６】このような事情を鑑みると、いま求められ
ているのは、全体をぐるりを見回して、手術部位の全体
的な視覚アクセスを拡張することのできる視覚装置であ
る。そして、もしそのような装置を用いた場合は、まっ
すぐな内視鏡の他に曲がった内視鏡を用いる必要がない
ならば、より好ましい。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、内視鏡手術に
用いる視覚装置である。本発明の装置は、照明手段と撮
像装置、それに中空のチューブを備える。中空のチュー
ブは、内視鏡の外側にぴったり合い、かつその周りに回
転できる大きさを有する。チューブの手前端は開放して
おり、遠方端にはフレネルプリズムが取り付けられる。
このフレネルプリズムは、内視鏡の照明手段から射出す
る光線を受け入れ、屈折させて体組織に送り出す。この
プリズムはまた、体組織から反射してきた光を受け入
れ、屈折させて内視鏡の撮像手段に送り込む。

【０００８】本発明の装置によれば、内視鏡手術中に、
手術部位を所定の角度で見回すことができる。本発明の
装置は、特にその手術位置における方位を固定したまま
で、この広い視界を得ることができる。このため、外科
医は、手術中、自分の参照位置を固定したままで、体内
で広い視界を得ることができる。

【０００９】本発明の装置が与える全体的な斜視像は、
内視鏡自体は固定した方位に静止させ、かつこの内視鏡
の外側にぴったり合わせて回転可能に設置した中空チュ
ーブを回転させたときに得られる。チューブを回転させ
ると、内視鏡の照明手段から発せられた光線は、チュー
ブの遠方端に取り付けられたフレネルプリズムを通る。
このとき、フレネルプリズムは、照明の角度、すなわち
内視鏡の視覚方向に角度の変化をつける。すなわち、光
線が内視鏡を通過する際、この光線は、進行角度に変化
を生じるように屈折する。この角度のずれは、フレネル
プリズムごとに固有のものであるが、フレネルプリズム
の設計によって０〜４５°のいずれかの値を取るように
することができる。

【００１０】本発明の視覚装置は、内視鏡を固定した方
位に保ちながら広い視界を得るという、これまで長い間
懸案であった問題を解決するものである。本発明の装置
におけるこの特徴は、手術の際内視鏡の操作を身体の小
さな径を通して行わなければならない外科医にとって
は、特に重要である。本発明の装置は、所望の視界を得
るのに二個以上の内視鏡は必要としない方法で、この問
題を解決する。

【００１１】本発明の視覚装置は、いかなる内視鏡手術
においても用いることができるが、視界の拡張が有益な
手術において特に好ましい。

【００１２】

【実施例】図１には、本発明の視覚装置９を示す。この
装置９は、カニューレまたは身体の開口に挿入される長
手部１１と手術部位におかれる遠方端１２を有する内視
鏡１０を備える。内視鏡１０の中心部には、遠方端に適
当なレンズを、また手前端には適当な接眼レンズを配し
た撮像機構１３が配置される。多くの態様においては、
この視覚装置９は、カメラないし撮像モニタに取り付け
られる。内視鏡１０はまた、この態様においては、照明
手段として撮像機構１３の周り、すなわち内視鏡１０の
外周縁に配置される光ファイバ１６を具備する。光ファ
イバ１６は、業界でよく知られてた適当な光源１７に接
続される。

【００１３】本発明の装置９は、長手の中空チューブ２
２を備える。チューブ２２は、内視鏡１０の周りにぴっ
たりと合わさり、内視鏡１０が固定されていてもこの周
りに回転することができる。チューブ２２の開放した手
前端は、外側に向けてテーパ付けされた部分２０を有す
る。図示のように、チューブ２２にはリング２１が取り
付けられるが、このリング２１は前述のテーパ部２０上
をスライドして、チューブ２２を軽く締め付け、チュー
ブ２２が内視鏡１０にぴったり合わさるようにする。チ
ューブ２２の内視鏡１０に合わさる程度は、リング２１
を正確に位置合わせすることで調整できる。場合によっ
ては、チューブ２２は、プリズム（後に詳しく説明）を
適当に回転させるため、最初は内視鏡１０に比較的ゆる
く合わせておき、この後装置９を実際に手術部位を視る
のに使用するとき、もっとぴったり合わせて、チューブ
２２がそれ以上回転するのを防止するようにしてもよ
い。このようなチューブ２２の内視鏡１０に対するフィ
ットの程度は、チューブ２２上でリング２１を遠方側に
移動させると緩くなり、また反対に手前側に移動すると
きつくなる。

【００１４】装置９の中空チューブ２２は、内視鏡１０
の遠方端１２まで延びる。そして、チューブ２２の遠方
端には、フレネルプリズム２４が取り付けられる。フレ
ネルプリズム２４のチューブ２２への取付けは、超音波
溶接、医学的に認められた接着剤を使う接着その他の医
学的に適用可能な方法で行われる。

【００１５】フレネルプリズム２４は、照明手段から発
せられる光線がプリズム２４を通って、ここから射出す
る際に屈折するよう、チューブ２２の端に位置する。こ
れらの屈折光線は次いで、内視鏡１０の長手軸に対して
ある角度をなす手術部位内の領域を照らす。したがっ
て、手術中に手術領域を所定の角度からぐるりと眺める
ことが可能になる。プリズム２４は、チューブ２２の外
径もしくは内径に適合する大きさの円形ディスクとなる
よう、機械加工するのが好ましい。図２（ａ）は、フレ
ネルプリズムがチューブ２２の外径に適合する大きさの
円形ディスク形状をとる態様を示す。この図２（ａ）
は、チューブ２２の遠方端にあるプリズム２４の、正面
から見た円形端部の断面を示す。図２（ｂ）は、これに
対応するプリズム２４の側方断面図であり、チューブ２
２の外径に適合している様子を示す。

【００１６】チューブ２２のテーパ部２０の表面には、
プリズム２４の方位を示すマークが付けられる。このマ
ークを示すのが図３である。テーパ部表面のマーク２５
は、外科医または手術の補助をする人にプリズム２４の
固定（出発）位置からの変位角度を教えるものである
が、このマーク２５は、所望の方法によって、チューブ
テーパ部２０の表面に適当な形で付ける。よって、チュ
ーブ２２のテーパ部２０を、チューブ２２の遠方端に取
り付けたプリズム２４とともに、マーク２５で示される
角度だけ回転させれば、所望の視界方向を得ることがで
きる。

【００１７】図４は、内視鏡１０の照明手段から発せら
れる光線の光路を示し、また後述するフレネルプリズム
の設計に当って重要なパラメータを定義する。光線は、
チューブ２２の遠方端にあるプリズム２４に入射して、
このプリズム２４を通過し、さらに手術部位に向かって
屈折する。図４に示したパラメータＦ_W ，Ｆ_A およびＴ
は、それぞれプリズム前面の幅、プリズム前面の角度、
およびプリズム全体の厚さである。

【００１８】図５はまたプリズムを通過する光線の光路
も示す。内視鏡１０の照明手段から発せられた光線は、
体腔に向けて屈折される。この後、これらの光線は、体
腔壁Ｂからプリズム２０に向けて反射してくる。そし
て、この光線は、フレネルプリズム２４を通過する際、
内視鏡１０の照明手段１３に向けて屈折する。

【００１９】本明細書でいう「フレネルプリズム」は、
線形のプリズム表面をつなぎ合わせて作った公知の光学
素子である。このフレネルプリズムは、業界ではよく知
られており、「Photo-Optical Instrumentation Enginee
rs」 学会（１９７９年８月２７〜２８日）の議事録第１
９３号にある「Use of Fresnel lenses in optical syst
ems: some advantages and limitations」 によく記載し
てある。本発明で用いるフレネルプリズムはまた、従来
のフレネルプリズムと実質的に同じ効果を発揮するもの
ならば、他のプリズムでもよい。例えば、フレネルプリ
ズムのような屈折素子ではなく、回折素子を用いて同様
の効果を得ることもできる。このような回折に係る技術
は、回折素子の表面に、精確に微視的な信頼性のあるパ
ターンをエッチングする原理を利用するバイナリ光学(b
inary optics) においてはしばしば中心的な課題とな
る。これは、屈折表面に精確な巨視的パターンを形成す
るフレネルプリズムの原理とは異なる。しかし、この技
術的な差にかかわらず、フレネルプリズムとバイナリ光
学によるプリズムはともに、所望の角度をもって手術部
位に入射し、またここから反射してくる光線を所望の角
度で取り込むことができる。

【００２０】フレネルプリズムの光学的なパラメータ
は、経験的に理想のものを定めることができるが、本発
明の装置９のチューブ２２に取り付けられるフレネルプ
リズムについては、好ましくは以下の範囲のものを用い
る。 前面の幅（Ｆ_W ） ：約０．００１インチ〜約０．０２
０インチ 前面の角度（Ｆ_A ）：０°〜約６５° 全体の厚さ（Ｔ） ：約０．０１５インチ〜約０．０４
０インチ

【００２１】前面の幅は、より好ましくは、約０．００
１インチと約０．０１０インチの間がよい。全体的な厚
さは、選択した前面の幅に依存するが、できる限り小さ
いのが好ましい。前面の角度は、どの視角を望むかによ
って決まる。最も好ましい態様においては、プリズムの
いわゆるプリズム面（ぎざぎざの面）は、手術の際に種
々の体片に接することのないよう、内視鏡側に配置す
る。そうでないと、体片がプリズム面に不規則な凹凸を
生じ、内視鏡を通過する光線の屈折角を望ましくない方
向に変化させることがある。

【００２２】フレネルプリズムは、透明で成形可能なも
のならば、いかなる光学材料からもつくることができ
る。そのような材料の例としては、これに限るものでは
ないが、アクリル、スチレン、ポリカーボネートなどが
ある。

【００２３】本発明の他の態様においては、内視鏡手術
で用いる小さな術具を挿入できるよう、内視鏡に開放し
たチャネルを設けることもできる。この場合、中空チュ
ーブに取り付けるフレネルプリズムは、他の手術具を体
腔に挿入するための連続的な開放通路を与えるため、内
視鏡のチャネルに隣接してこれを補完する開口を備え
る。この態様の場合は、斜め方向からの視界は得られる
が、チューブを回転して、視界の角度を変えることはで
きない。

【００２４】内視鏡１０を覆うチューブ２２は、実質的
に内視鏡の全長を覆う長さにしてもよい。また、図１の
態様のように、適当な連結手段を用いると内視鏡１０へ
の取付けは容易になる。本発明においては、内視鏡の遠
方端だけに合わさる（ただし内視鏡の密着して回転でき
る大きさにはする）比較的短いチューブが好ましい態様
もある。このチューブが短い態様は、内視鏡への取付け
およびその後のカニューレまたは身体の開口を通した装
置の挿入が簡単であるため、この方が好ましいという手
術もある。

【００２５】チューブ２２の材料には、手術具に使用さ
れる標準的なポリマーまたは金属材料を用いることがで
きる。なお、この材料は、例えばコバルト照射などによ
って容易に殺菌できるものが好ましい。そのような材料
としては、ポリエチレンがある。チューブの好ましい大
きさは、次の通りである。長さ：１１インチ、外径：７
／１６インチ、内径：１３／３２インチ（これならば標
準的な１０mmの内視鏡に合わせることができる）。

【００２６】これまで本発明は、数種の態様に限って説
明してきたが、当業者ならば、本発明の範囲内で種々の
変形を行うことは容易であろう。

【００２７】本発明の具体的な実施態様は、以下の通り
である。 １）前記プリズムは、円形ディスクの形状である請求項
１記載の装置。 ２）前記円形ディスクは、前記チューブの外径に実質的
に等しい径を有する上記実施態様１）記載の装置。 ３）前記円形ディスクは、前記チューブの内径に実質的
に等しい径を有する上記実施態様１）記載の装置。 ４）前記プリズムは、超音波溶接または接着剤によって
前記チューブに取り付けられる請求項１記載の装置。 ５）前記中空チューブは剛性である請求項１記載の装
置。 ６）前記プリズムは、前面の幅が約０．００１インチ〜
約０．０２０インチ、前面の角度が０°〜約６５°、そ
して全体の厚さが約０．０１５インチ〜約０．０４０イ
ンチである請求項１記載の装置。 ７）前記プリズムは、前面の幅が約０．００１インチ〜
約０．０１０インチである上記実施態様５）記載の装
置。 ８）前記プリズムは、アクリル、スチレンおよびポリカ
ーボネートからなる群より選択される光学用グレードの
材料からつくられる請求項１記載の装置。 ９）前記チューブの開放端は外側に向けてテーパ付けさ
れており、このテーパ部表面にはプリズムの方位を示す
マークが付してある請求項１記載の装置。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の装置によ
れば、内視鏡手術中に、手術部位を所定の角度で見回す
ことができる。本発明の装置は、特にその手術位置にお
ける方位を固定したままで、この広い視界を得ることが
できるため、外科医は、手術中、自分の参照位置を固定
したままで、体内で広い視界を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一態様に係る視覚装置の断面図。

【図２】（ａ）は、図１の装置におけるフレネルプリズ
ムのある端部の正面断面図、（ｂ）は（ａ）の端部の側
部断面図。

【図３】図１の３−３線に沿って視た側面図。

【図４】内視鏡の照明手段から射出される光線のフレネ
ルプリズムを通る光路図。

【図５】体腔へ向かい、また体腔から戻ってくる光線の
光路を示す図。

【符号の説明】

９ 視覚領域拡張装置 １０ 内視鏡 １２ 遠方端 １３ 撮像機構 １６ 光ファイバ １７ 光源 ２２ 中空チューブ ２４ フレネルプリズム Ｂ 体組織

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内視鏡手術用の視覚領域拡張装置であっ
   て、 照明手段と撮像手段を備える内視鏡と、 一端が開放された中空チューブであって、このチューブ
   の内径は、前記内視鏡の外側に密着し、かつこの内視鏡
   の周りに回転できる大きさを有し、またこのチューブの
   他端は、前記照明手段から射出された光線を受け入れ屈
   折させて体組織に送り込み、他方体組織からの反射光を
   受け入れ屈折させて前記撮像手段に送り込むフレネルプ
   リズムを備えるチューブを具備する装置。