JPH1043127A - 医療用内視鏡 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 余裕ある視野と奥行きある三次元情報が得ら
れ、内視鏡自体の独創的な機構でリレーレンズ方式とフ
ァイバースコープ方式の利点を合わせ持つ、医療用内視
鏡を提供する。 【解決手段】 複数の対物レンズとイメージガイドから
得られた複数の画像を、一つの画像として接眼レンズ、
ＣＲＴモニターに送り出す手術用内視鏡。具体的には、
複数の対物レンズ、ファバースコープが、鏡筒先端のフ
ァイバー先端部において金属の金型の誘導孔で接着一体
化され、視向角の違う複数の画像を入力する。複数の画
像は、イメージガイドを通って伝送され、出力部で異な
った視野を持つ。また、出力部の画像は全て隣接する像
と重複部分を持つため、三次元的な情報を併せ持つ。そ
の結果、出力部で広い視野と奥行きを持った像を描出で
きる

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、外科手術において
種々の関節病変や内臓疾患などに利用される関節鏡や腹
腔鏡、胸腔鏡など、医療用内視鏡に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】外科手術において、種々の関節病変や内
臓疾患などに利用される医療用内視鏡、とくに針状硬性
鏡として、従来、対物像の伝送方法としてイメージガイ
ドと称するリレーレンズやファイバースコープを利用し
た種々の形状、径や長さを持つものが用いられている。
これら従来の医療用内視鏡は、単一の内視鏡の対物部で
構成されるため、得られる画像は対物レンズの形状に縛
られ、限定された視野角、視向角であり、平面的な一つ
の像をＣＣＤカメラを通じてＣＲＴモニターに描出す
る。モニター上に得られる画像は、リレーレンズやファ
イバースコープの形態上、全て正円形である。

【０００３】像の伝送方式の違いから、イメージガイド
はリレーレンズとファイバースコープの二種に分けられ
る。一般に、イメージガイドとしてリレーレンズを使っ
た医療用内視鏡の視野角は約４５°から約１００°であ
り、一方、ファイバースコープを応用した内視鏡の視野
角は約３０°から約９０°程度とされている。また、リ
レーレンズ使用の内視鏡の視向角は０°、５°、１５
°、３０°、７０°、９０°など種々の角度が用意さ
れ、その目的に応じて使用されているが、ファイバース
コープ使用の内視鏡の視向角は０°に固定され、個々に
選択できない。まれに、ファバースコープで９０°の視
向角を与えたものもあるが、一般的ではない

【０００４】近年、平面的な画像を立体的に捕らえる工
夫として、接眼レンズを経た後に、ＣＣＤカメラに接続
する時点で画像を分配・統合する際の角度差を利用した
り、ＣＲＴモニター上に複数のレンズを装着して、三次
元像と称し、単一の像をあたかも立体的に描出する工夫
が行われている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】イメージガイドとし
て、画像の伝送方式の違うリレーレンズやファイバース
コープを利用した従来の技術や方法は、両者ともに、医
療用内視鏡から得られる画像が本来、平面的な単一の像
を基にし、三次元像をうたう物があってもヒトの錯覚を
応用したものであるため、真の立体像とはいいがたい。
また、医療用内視鏡は単一の対物レンズやイメージガイ
ドから構成され、一本の内視鏡に複数の対物レンズ、イ
メージガイドを応用し、得られる画像を組み合わせたも
のはなく、視野角、視向角に限界があるために手術操作
が制限されていた。使用者に対して本当に必要とされる
ものは、画像の偽立体化ではなく、情報量の増大であ
る。

【０００６】イメージガイドとしてリレーレンズを応用
した内視鏡は、画像分解能がよく明瞭な像を得ることが
でき、比較的広い視野や種々の視向角が選択できるもの
の、長くなると暗くなり、衝撃に弱く取り扱いに難があ
る。一方、ファイバースコープは画素に分割してイメー
ジを伝送するために像の明瞭度が劣り、視野も狭く、視
向角が選択できないが、衝撃に強く、ファイバー管を自
由に曲げることが可能とされている。従来の技術や方法
は、画像入出力が単一であるという概念やイメージガイ
ドの二素材に束縛された概念から成り立ち、医療用内視
鏡の臨床応用に関して一長一短がある。画像は、情報量
が限られ、十分な視野や立体的な奥行きを持たず、いわ
ゆるヒトや動物、魚類の目のように、異なる向きの複数
の画像を組み合わせて三次元的で広い情報を持つこと
は、医療用内視鏡本体では実現し得なかった。

【０００７】一方、近年のファイバースコープに関する
技術の向上は著しく、ファイバースコープの画素数は外
径が１ｍｍ程度であっても、約一万五千画素と向上して
いる。また、視向角は設定できないものの、視野角も光
学レンズと遜色ない約９０°〜１００°となりつつあ
る。しかし、針状硬性鏡に関して、ファイバースコープ
を応用した医療用内視鏡は、イメージガイドとしてリレ
ーレンズを利用したもののように、ＣＣＤカメラと接続
する接続レンズ構造が一般になく、ＣＣＤカメラ部と一
体化されており、一般に利用されているリレーレンズ用
のＣＣＤカメラとの接続の互換性はない。

【０００８】内視鏡の臨床応用では、現在に至るまで、
複数の画像の組み合わせで、視野拡大や偽立体化を計る
という発想はなく、得られた単一画像を使ったヒトの錯
覚を利用することしか行われていない。また、得られる
画像は対物レンズやイメージガイドの形態上、全て正円
形であり、楕円形や、三角形、四角形などの多角形では
なく、使用条件に則した画像形態を与えるという発想は
行われていない。本発明は、現状では解決されていない
内視鏡本体の視野制限や奥行きのない平面像を、一本の
医療用内視鏡で、複数の対物レンズ、イメージガイドを
組み合わせることにより、パノラマ的視野と奥行きある
三次元情報を提供することを課題としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を達成するため
に、本発明は次のような構成とした。すなわち、本発明
にかかる医療用内視鏡は、内視鏡本体が大まかに鏡筒
部、光源接続部、可撤性の接眼レンズ、ハンドル部の四
部に分けられる。画像を伝送するイメージガイドとして
は、ファイバースコープを使用する。

【００１０】さらに、本発明の主要をなす鏡筒部は、先
端部にファイバースコープに連結する複数の対物レンズ
を供えた対物部と、複数のファイバースコープを設定通
りに位置づける金属またはプラスチック製の誘導孔（金
型）を持つファイバー先端部、複数のファイバーを束ね
る筒部、接眼レンズに接続するために複数のファイバー
スコープからの画像を集束させる、金属またはプラスチ
ック製の誘導孔（金型）を持つファイバー集束部の四部
に分けられる。

【００１１】本発明は、複数の対物レンズから得られた
いくつかの個々の画像が、ファイバー先端部のファイバ
ースコープを通って伝送され、ファイバー集光部で再び
集束され、接眼レンズに送り出されることを特徴とす
る。具体的には、ファイバースコープが入力部のファイ
バー先端部で設計どおりに金型の誘導孔を通って一体化
され、対物レンズから入力された視向角の違う複数の画
像を作り出す。

【００１２】複数の画像は、総じて加算された幅広い視
野を持つこととなり、また、全て隣接するファイバース
コープからの像と重複部分を持つため、像の重複部によ
って三次元情報を持つこととなる。その結果、出力部で
あるファイバー集光部から接眼レンズヘ至る部分で、パ
ノラマ的な視野と奥行きを持った複数の像を、ＣＣＤレ
ンズを通じてＣＲＴモニターに描くことができる。

【００１３】モニター上に描出される複数の視野と個々
の奥行きある情報は、使用する術者によって、三次元像
として判断が可能である。個々の対物レンズは、個々の
焦点深度に影響されるために、視向角の違いによる死角
は観察深度以外に含まれ、得られる像は死角のない像と
して描出される。また、個々の画像は、ＣＣＤカメラを
通過する際にデジタル化を行えば、従来公知の画像技術
のコンピューター処理によって像の単一化が行える。

【００１４】本発明の医療用内視鏡は、複数の対物レン
ズ、ファイバースコープを組み合わせることで、理論的
に約１３０〜２７０°程度、またはそれ以上の視野を獲
得することができる。得られるモニター上の複数の像
は、手術操作を様々な異なった角度から観察することが
できるため、組み合わせる対物レンズ、ファイバースコ
ープの数だけ、従来より多くの情報を得ることができ
る。

【００１５】

【実施例】以下、図面に表された本発明の実施例につい
て具体的に説明する。具体例は、３本の異なった向きに
設定された対物レンズ１、ファイバースコープ２を使っ
た三視野医療用内視鏡Ａと、５本の異なった向きに設定
された対物レンズ１、ファイバースコープ２を使った五
視野医療用内視鏡Ｂについて解説する。また、図１はフ
ァイバースコープを使った画像伝送の原理を表したもの
で、図２には医療用内視鏡システムの概要を示す。シス
テムは、医療用内視鏡Ｓ、手術用套管Ｓｃ、洗浄および
吸引用バルブＨｖ、光源ファイバー（照明用ライトガイ
ド）Ｌｆ、接眼レンズ３、ＣＣＤカメラＣ、ＣＲＴモニ
ターＭからなる。

【００１６】図３乃至図８は、本発明の１実施例として
の三視野内視鏡Ａをを表すもので、この三視野内視鏡Ａ
は、筒状体として形成される鏡筒部に、複数の対物レン
ズ１を供えた対物部４と、複数のファイバースコープ２
を位置づける金型のファイバー先端部５、ファイバース
コープ２を束ねる筒部６、接眼レンズ３に接続する金型
のファイバー集束部７が認められ、その他に接眼レンズ
３、光源接続部８、可撤性の接眼レンズ接続部９、ハン
ドル部１０を備えている。

【００１７】対物部４は、対物レンズ１（視野角９０
°）がファイバースコープ２先端に三個ともに接着部ａ
１１で接着されており、内視鏡の先端に位置する。連結
されるファイバー先端部５は、三本のファイバースコー
プ２（各々が視野角９０°）をそれぞれ同じ角度（各々
６０°）をもって位置づける金型によって構成される。
図６の如く、先端上部から観ると、鏡筒外部は金属製の
筒状体で、その内部に接して、金型によって、上面から
は金属製の筒状体に接する正三角形の頂点の位置に各々
１２０°の位置で開口し、縦断面では鏡筒の仮想中心に
対して三本のファイバースコープ２を各々３０°角度で
配置されている。

【００１８】金型を通り、それぞれ角度を持って固定さ
れたファィバースコープ２は、鏡筒々部６で束ねられ、
接続部ｂ１２ファイバー集束部７の金型でモニターＭに
描出する位置付けに補正される。その後、光源接続部８
で光源の端子を出し、可撤性の接眼レンズ接続部９、接
眼レンズ３を経て、ＣＣＤカメラＣ、モニターＭに像が
描出できる。

【００１９】この三視野内視鏡Ａは、ＣＲＴモニターＭ
に三角形に似た隣接した三つの正円形の鏡視像を形づく
る。本具体例では、モニターに総じて約１５０°の視野
の画像を描出でき、手術操作を行ううえで、異なった視
点で、操作部以外に通常では見ることの出来ない周辺の
状況を把握しつつ、手術操作を行うことができる。ま
た、個々の正円形の鏡視像を併せ見ることで三次元情報
を得ることができる。

【００２０】図９乃至図１４は、本発明の他の実施例と
しての五視野内視鏡Ｂを表すもので、この五視野内視鏡
Ｂは、筒状体として形成される鏡筒部に、五つの対物レ
ンズ１を供えた対物部４と、五つのファイバースコープ
２を位置づける金型のファイバー先端部５、ファイバー
スコープ２を束ねる鏡筒々部６、接眼レンズ３に接続す
る金型のファイバー集束部７が認められ、その他に光源
接続部８、可撤性の接眼レンズ接続部９、接眼レンズ
３、ハンドル部１０を三視野内視鏡Ａと同じく備えてい
る。

【００２１】対物部４は、対物レンズ１（視野角９０
°）がファイバースコープ２先端に、五個ともに接着さ
れており、内視鏡の先端に位置する。連結されるファイ
バー先端部５は、五本のファイバースコープ２（各々が
視野角９０°）をそれぞれ与えられた角度に位置づける
金型によって構成される。縦断面では、ファイバースコ
ープ２は鏡筒々部６の仮想中心に対して、左向き９０
°、左４５°、直視（０°）、右４５°、右向き９０
°、各々４５°の異なった視向角を持つように配列され
る。ファイバー先端部５を上部から観ると、鏡筒外部は
金属製の筒状体で、その内部に接して、金型によって五
本のファイバースコープ２が鏡筒々部６の内径中心線に
沿って直線上に配列される。

【００２２】金型を通り、それぞれ角度を持って固定さ
れたファイバースコープ２は、筒部６で束ねられ、ファ
イバー集束部７の金型でモニターＭに描出する位置付け
に補正される。その後、光源接続部８で光源の端子を出
し、可撤性の接眼レンズ接続部９を経て、接眼レンズ
３、ＣＣＤカメラＣ、ＣＲＴモニターＭに像が描出でき
る。

【００２３】この五視野内視鏡Ｂは、ＣＲＴモニターＭ
に台形に似た隣接した五つの正円形の鏡視像を形づく
る。本具体例では、モニターＭ上に総じて約２７０°の
視野の画像を描出でき、手術操作を行ううえで、三視野
内視鏡Ａと同じく異なった視点で、操作部以外に通常で
は見ることの出来ない周辺の状況を把握しつつ、手術操
作を行うことができる。また、個々の正円形の鏡視像を
合わせ見ることで三次元情報を得ることができる。

【００２４】以上に、三視野内視鏡Ａ、五視野内視鏡Ｂ
の具体例を挙げて説明したが、本発明の医療用内視鏡Ｓ
はこれらの具体例に限定されるものではなく、使用する
ファイバースコープの数量、形状、寸法とも種々設計変
更することができる。上記図示例では、使用したファイ
バースコープの数は各々、三本、五本であったが、本発
明が複数の画像を基にした医療用内視鏡であるために、
使用するファイバースコープは２本以上の複数構造とす
ることも可能である。

【００２５】本発明の医療用内視鏡のファイバースコー
プの視野角は９０°を基準としたが、より狭いものやよ
り幅広い視野角、例えば従来公知の７０°や９０°の視
野角から、具体例以上に広い１２０°など、他の視野角
度のファイバースコープを使用することができる。ま
た、鏡筒々部６の仮想中心に対するファイバースコープ
２の角度や各々のファイバースコープ２同士の角度も、
具体例以外の任意の角度を使用することもできる。

【００２６】本発明の医療用内視鏡は、具体例として、
内視鏡から得られる画像をＣＣＤカメラＣを経る際に、
そのままアナログで処理しモニターＭに投影したが、個
々の画像はＣＣＤカメラＣを通過する際に従来公知の技
術でデジタル化すれば、数回の撮影で３６０°全景のパ
ノラマ写真を合成できる画像技術である公知のコンピュ
ーター処理によって像の単一化が行える。

【００２７】本発明の医療用内視鏡Ｓの具体例は、鏡筒
対物部４の対物レンズ１の配置が、三視野内視鏡Ａでは
筒の内縁に接するように、また五視野内視鏡Ｂでは筒の
内径に沿うように直線上に配置されるために、容易に照
明用ライトガイド（光源ファイバー）Ｌｆや手術器具の
挿入チャンネルを配置することができる。

【００２８】

【発明の効果】以上に説明した如く、本発明にかかる医
療用内視鏡は、その視野が、用いた接眼レンズ、イメー
ジガイドの数だけ異なった視向角から生じる画像を得る
ために、一本の医療用関節鏡で複数の視野から観察する
ことが可能となった。モニター上の複数の像は、手術操
作を様々な異なった角度から観察することができるた
め、組み合わせる光学ファイバーの数だけ、従来より多
くの情報を得ることができる。このため、全体の中での
局所の位置関係を把握しつつ手術操作が行え、過去にお
いて、手術の経験という言葉で要求された、視野以外の
情報の組立が不要で、初心者でも容易に術野以外の背景
情報を、一本の内視鏡から同時に得ることができ、情報
量は格段に増大できる。一本の内視鏡の挿入操作で、ヒ
トの錯覚を利用したものでなく、広い様々な視野や奥行
きある三次元情報を得ようとする本発明は、従来の公知
の医療用内視鏡とは発想の異なる画期的なものといえ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】医療用内視鏡（イメージガイドとしてファイバ
ースコープを使ったもの）の一般的な構造図を示す。

【図２】医療用内視鏡システムの概要を示す。医療用内
視鏡システムとは、医療用内視鏡Ｓ、手術用套管Ｓｃ、
洗浄および吸引用バルブＨｖ、光源ファイバー（照明用
ライトガイド）Ｌｆ、接眼レンズ３、ＣＣＤカメラＣ、
ＣＲＴモニターＭからなる。

【図３】三視野内視鏡Ａの平面図である。

【図４】三視野内視鏡の鏡筒部先端の対物部、およびフ
ァイバー先端部における縦断面図である。

【図５】三視野内視鏡の上面図である。

【図６】三視野内視鏡の筒部、およびファイバー集束部
における縦断面図である。

【図７】三視野内視鏡の鏡筒部、ファイバー集束部の下
面図である。同部でのファイバースコープの配列を示
す。

【図８】三視野内視鏡のモニター上に映し出される像の
模式図である。

【図９】五視野内視鏡Ｂの平面図である。

【図１０】五視野内視鏡の鏡筒部先端の対物部、および
ファイバー先端部における縦断面図である。

【図１１】五視野内視鏡の上面図である。

【図１２】五視野内視鏡の筒部、およびファイバー集束
部における縦断面図である。

【図１３】五視野内視鏡の鏡筒部、ファイバー集束部の
下面図である。同部でのファイバースコープの配列を示
す。

【図１４】五視野内視鏡のモニター上に映し出される像
の模式図である。

【符号の説明】

Ｓ 医療用内視鏡 Ｓｃ 医療用套管 Ｈｖ 洗浄および吸引用バルブ Ｌｆ 照明用ライトガイド（光源ファイバー） Ｃ ＣＣＤカメラ Ｍ ＣＲＴモニター Ａ 三視野内視鏡 Ｂ 五視野内視鏡 Ａ−１ 三視野内視鏡の視野その一 Ａ−２ 三視野内視鏡の視野その二 Ａ−３ 三視野内視鏡の視野その三 Ｂ−１ 五視野内視鏡の視野その一 Ｂ−２ 五視野内視鏡の視野その二 Ｂ−３ 五視野内視鏡の視野その三 Ｂ−４ 五視野内視鏡の視野その四 Ｂ−５ 五視野内視鏡の視野その五 １ 対物レンズ ２ イメージガイド（ファイバースコープ） ３ 接眼レンズ ４ 鏡筒対物部 ５ 鏡筒ファイバー先端部 ６ 鏡筒々部 ７ 鏡筒ファイバー集束部 ８ 光源接続部 ９ 接眼レンズ接続部 １０ ハンドル部 １１ 接着部ａ １２ 接着部ｂ １３ ファイバー集束部のファイバースコープ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内視鏡は、一方の端末に対物レンズ
   （１）を持ち、これで端面に対象物像を結像し、もう一
   方の端面にイメージガイド（２）で伝送された画像を接
   眼レンズ（３）で拡大し、目視する仕組みで、照明用ラ
   イトガイド（Ｌｆ）と接眼側にＣＣＤカメラ（Ｃ）を接
   続し、ＣＲＴモニター（Ｍ）に画像を映し出すが、一本
   の内視鏡に複数の対物レンズ（１）とイメージガイド
   （２）を配置し、得られる複数の画像を基に組み合わせ
   て接眼レンズ（３）やモニター（Ｍ）上に画像を映し出
   す医療用内視鏡（Ｓ）。
2. 【請求項２】 内視鏡が、各々の視向角の違う複数の対
   物レンズ（２）、イメージガイド（２）から構成され、
   それぞれのイメージからの異なった視野を併せて、接眼
   レンズ（３）部やＣＲＴモニター（Ｍ）で、広い視野と
   三次元的奥行きある情報を持つ画像を得る、請求項１に
   記載の医療用内視鏡（Ｓ）。
3. 【請求項３】 内視鏡に、照明用ライトガイド（Ｌｆ）
   とともに、視野拡大と立体化にかかる機構を合わせ持
   ち、接眼レンズ（３）やＣＣＤカメラ（Ｃ）を着脱自在
   に設けた、請求項１に記載の医療用内視鏡（Ｓ）。