JPWO2014157479A1 - 内視鏡下外科手術装置 - Google Patents

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Abstract

術者が望む画像を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。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外套管本体302と、外套管本体302の内部に設けられた内視鏡挿通路304と、外套管本体302の内部に設けられた処置具挿通路306と、処置具挿入部202が進退移動しても内視鏡挿入部102に対する処置具挿入部202の相対位置の変化が検出されない不感帯領域と、不感帯領域以外の領域であって処置具挿入部202が進退移動したときに処置具挿入部202の相対位置の変化が検出される感帯領域とを有し、感帯領域において外套管本体302に対する処置具挿入部202の移動量を検出する位置センサ310と、位置センサ310によって検出された移動量に応じて内視鏡100によって得られる観察画像の範囲を変化させる制御部314と、を備える。

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ても内視鏡に対する処置具の相対位置の変化が検出されない不感帯領域と、不感帯領域以外の領域であって処置具が進退移動したときに処置具の相対位置の変化が検出される感帯領域とを有し、感帯領域において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、検出手段によって検出された処置具の移動量に応じて内視鏡によって得られる観察画像の範囲を変化させる制御手段と、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、処置具挿通路の内部で処置具の進退移動に連動して移動可能であり、且つ処置具の進退移動に連動して移動するまでに不感帯領域に対応する遊び部を有する連動部材を備え、検出手段は、連動部材の移動量を検出することによって処置具の移動量を検出する。
また、本発明に係る内視鏡下外科手術装置の一態様は、処置具の外周部には、処置具の軸方向に沿って周期的に配置され感帯領域に対応する目盛領域と、目盛領域以外に配置され不感帯領域に対応する非目盛領域とが設けられ、検出手段は、処置具が進退移動したときに目盛領域を光学的、磁気的、又は電子的に読み取ることによって処置具の移動量を検出し、且つ非目盛領域では処置具の移動量を検出しない。
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第1の変換手段と、処置具の実際の移動量が所定範囲以下の場合に処置具の実際の移動量を0とする第2の変換手段と、を備える。
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、処置具の移動量に比例して内視鏡によって得られる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、検出手段の検出結果に基づき、内視鏡挿通路に挿通された内視鏡を進退移動させ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、検出手段の検出結果に基づき、内視鏡によって得られる観察画像の倍率を変更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。
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 内視鏡挿入部の先端面を示した平面図 外套管の内部構造を示した概略図 外套管の構成要素であるスライダ及びスリーブの構造を示した構成図 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 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 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 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概略構成図 第2の実施形態に係る内視鏡下外科手術装置が操作されるときの様子を示した説明図 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 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 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 第6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 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 第2変換処理部で行われる変換処理を説明するための図 第7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 第7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
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4は、外套管300の構成要素であるスライダ308及びスリーブ332の構造を示した構成図である。
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、スライダ308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を通じて体腔内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。
スライダ308は、処置具挿通路306の内部で処置具挿入部202の進退移動に遊びをもって連動して移動可能な連動部材である。スライダ308は円筒状に構成され、その内部には遊び部309を構成するガイド孔330を備える。このガイド孔330は軸方向に沿って形成され、その内部にはスリーブ332が収容される。図4に示すように、スリーブ332の外径D3は、ガイド孔330の内径D5よりも小さく形成される。これにより、スリーブ332は、ガイド孔330の軸方向に沿って移動可能に構成される。
スリーブ332の内部には、軸方向に沿って貫通形成された処置具保持孔334が設けられる。処置具保持孔334の内壁部は円筒状の弾性部材336により構成される。処置具保持孔334の内径D1は、処置具挿入部202の外径(処置具保持孔334で保持される部分の外径)D2(図3参照)よりも若干小さく形成される。したがって、処置具保持孔334に処置具挿入部202を挿通させることによって、弾性部材336の弾性力によってスリーブ332は処置具挿入部202の外周面に密着された状態で保持される。これにより、スリーブ332は処置具挿入部202と一体的に移動可能となる。なお、ここでの保持は弾性部材336の弾性力による保持なので、処置具挿入部202は、スリーブ332に対して保持位置を任意に調整することができる。
スライダ308の軸方向の両端部には、ガイド孔330からスリーブ332が脱落するのを防ぐとともに、スリーブ332の可動範囲を規制するストッパ部338A、338Bが設けられる。各ストッパ部338A、338Bには、処置具挿入部202を挿通可能な開口部340A、340Bが設けられる。すなわち、各開口部340A、340Bの内径D4は、処置具挿入部202の外径D2よりも大きく、かつ、スリーブ332の外径D3より小さく形成される。したがって、処置具挿入部202の外周部にスリーブ332が保持された状態で処置具挿入部202が進退移動すると、処置具挿入部202(スリーブ332)の進退移動がスライダ308の遊び範囲(ストッパ部338A、338Bで規定される可動範囲)ではスライダ308は進退移動しない。一方、処置具挿入部202がスライダ308の遊び範囲を超えて進退移動した場合には、処置具挿入部202に保持されたスリーブ332がストッパ部338A又は338Bに当接して、スライダ308が処置具挿入部202と一体となって進退移動する。
位置センサ310は、処置具挿入部202の進退移動に対して遊びをもって連動して移動可能なスライダ308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が進退移動しても内視鏡挿入部102に対する処置具挿入部202の相対位置の変化が検出されない不感帯領域と、処置具挿入部202が進退移動したときに処置具挿入部202の相対位置の変化が検出される感帯領域とを有し、感帯領域において外套管本体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、スライダ308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、スライダ308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スライダ308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、スライダ308が体腔内の患部側(先端側、前方側)に移動した場合のスライダ308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)に移動した場合のスライダ308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。すなわち、制御部314は、スライダ308の移動量に応じて内視鏡挿入部102の進退移動を制御するものであり、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。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スライダ308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から取得したスライダ308の移動量に基づき、内視鏡駆動部312を通じて内視鏡挿入部102を進退移動させる制御を行う(ステップS12)。具体的には、スライダ308の移動量と同一の移動量だけ内視鏡挿入部102を進退移動させるための制御信号を内視鏡駆動部312に出力する。そして、内視鏡駆動部312は、制御部314から与えられた制御信号に基づき、内視鏡挿入部102を進退移動させる。これにより、内視鏡挿入部102は、スライダ308の移動量と同一の移動量、すなわち、処置具挿入部202の移動量に対して遊びをもって連動して進退移動する。
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。このとき、処置具挿入部202は、スライダ308の内部に設けられるスリーブ332の処置具保持孔334を通過する。上述のとおり、処置具保持孔334の内径D1は処置具挿入部202の外径D2よりも若干小さく形成されるので(図3及び図4参照)、弾性部材336の弾性力によってスリーブ332は処置具挿入部202に密着された状態で保持される。これにより、スリーブ332は処置具挿入部202と一体的に移動可能となる。
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、処置具挿入部202のみが進退移動してスライダ308は進退移動しないので、スライダ308の移動量を検出する位置センサ310の出力は0となる。この場合、内視鏡挿入部102は進退移動しないので、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、処置具挿入部202の進退移動に連動してスライダ308が進退移動する。この場合、内視鏡挿入部102は進退移動するので、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、処置具挿入部202のみが進退移動してスライダ308は進退移動しないので、スライダ308の移動量を検出する位置センサ310の出力は0となる。この場合、内視鏡挿入部102は進退移動しないので、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、処置具挿入部202の進退移動に連動してスライダ308が進退移動する。この場合、内視鏡挿入部102は進退移動するので、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概略構成図である。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、処置具挿入部202の外周面には、後述する検出センサ342によって外套管本体302に対する処置具挿入部202の移動量を検出可能な目盛領域230と、上記移動量が検出されない非目盛領域232とが設けられる。
目盛領域230は、処置具挿入部202の軸方向に沿って交互に繰り返される高濃度部及び低濃度部によって構成される。
非目盛領域232は、処置具挿入部202の軸方向に沿って均一の濃度からなる均一濃度部からなり、目盛領域230の両側(すなわち、処置具挿入部202の軸方向の先端側及び基端側)に形成される。
外套管本体302の内部には、処置具挿入部202が進退移動したときにおける内視鏡挿入部102に対する処置具挿入部202の相対位置の変化を検出する検出手段としての検出センサ342が設けられる。この検出センサ342は、処置具挿入部202に形成された目盛領域230の高濃度部及び低濃度部を光学的に読み取る光学式読取手段であり、例えば発光素子及び受光素子により構成される。例えば、処置具挿入部202が進退移動したときに検出センサ342に対面する位置を目盛領域230が通過すると、検出センサ342によって処置具挿入部202の移動量が検出される。一方、検出センサ342に対面する位置を非目盛領域232が通過する場合には、検出センサ342によって処置具挿入部202の移動量は検出されない。検出センサ342の検出結果は制御部314に出力される。
なお、検出センサ342としては、光学式読み取り手段に限らず、例えば、磁気的もしくは電子的に読み取り可能な読み取り手段で構成されていてもよい。この場合、処置具挿入部202の外周面には読み取り手段に対応した目盛情報が形成される。
制御部314は、検出センサ342の検出結果に基づき、内視鏡駆動部312を制御する。すなわち、制御部314は、検出センサ342によって検出された処置具挿入部202の移動量に応じて内視鏡駆動部312を通じて内視鏡挿入部102を移動させる制御を行う。
以上の構成により、図9の(A)部に示すように処置具挿入部202が手元側に引き込まれた状態や、図9の(B)部に示すように処置具挿入部202が体腔内の患部側に押し込まれた状態で処置具挿入部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、内視鏡挿入部102は進退移動しないので、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。
一方、処置具挿入部202が軸方向に大きく変位した場合(大振幅の進退動作が行われた場合)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が進退移動する。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。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し、術者が望む画像を簡単に得ることが可能となる。
第2の実施形態によれば、検出センサ342によって処置具挿入部202の進退移動に対して遊びをもって処置具挿入部202の移動量を検出することができる。これにより、内視鏡挿入部102を、処置具挿入部202の進退移動に対して遊びをもって連動して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が得られる。
(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10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3の実施形態では、図10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、スライダ308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制御を行う。これにより、ズームレンズ124は光軸方向に移動して焦点距離を変更することで撮像素子122に結像される被写体像の倍率が変更される。
なお、位置センサ310は、第1の実施形態で説明したように、処置具挿入部202の進退移動に対して遊びをもって連動して移動するスライダ308の移動量を検出する検出手段である。
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11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4の実施形態では、図11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、スライダ308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。
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4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12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12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の実施形態は、第3の実施形態と第4の実施形態を組み合わせた態様である。すなわち、図12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5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。
なお、上述した第3〜第5の実施形態では、処置具挿入部202の進退移動に対して遊びをもって処置具挿入部202の移動量を検出する検出手段として、スライダ308の移動量を検出する位置センサ310を用いた場合を示したが、これに限らず、第2の実施形態の検出センサ342(図8参照)や、後述する第6の実施形態における処置具移動量検出部344(図13参照)などを用いることも可能である。
(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の要部構成を示した機能ブロック図である。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、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の進退移動に対して遊びをもって処置具挿入部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)、第1変換処理部348(第1の変換手段)、及び第2変換処理部350(第2の変換手段)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14の(A)部に示すように観察画像上での移動量Xであり、図14の(B)部に示す実際の移動量X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。
第1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Xを実際の移動量X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Xを実際の移動量Xに変換する。なお、観察画像上での移動量Xと実際の移動量X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。
第2変換処理部350は、第1変換処理部348で求められた処置具挿入部202の移動量(実際の移動量)Xを一定の遊びが付与された移動量Xに変換する。具体的には、図15に示したグラフに従って処置具挿入部202の移動量の変換処理を行う。すなわち、処置具挿入部202の移動量Xが遊び範囲内の場合には処置具挿入部202の移動量Xを0とする。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の移動量Xから一定値を減算又は加算した値を移動量Xとする。このようにして求められた処置具挿入部202の移動量X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。
第6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移動量が遊びをもって検出される。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3〜第5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7の実施形態)
次に、本発明の第7の実施形態について説明する。以下、第1〜第6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16は、第7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16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7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7の実施形態では、図16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17は、第7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17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7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17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17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7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、230…目盛領域、232…非目盛領域、300…外套管、302…外套管本体、304…内視鏡挿通路、306…処置具挿通路、308…スライダ、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、332…スリーブ、334…処置具保持孔、336…弾性部材、338A、338B…ストッパ部、342…検出センサ、344…処置具移動量検出部、346…移動量算出部、348…第1変換処理部、350…第2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
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。

Claims (9)

  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ても前記内視鏡に対する前記処置具の相対位置の変化が検出されない不感帯領域と、前記不感帯領域以外の領域であって前記処置具が進退移動したときに前記処置具の相対位置の変化が検出される感帯領域とを有し、前記感帯領域において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検出された前記処置具の移動量に応じて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る制御手段と、
    を備える内視鏡下外科手術装置。
  2. 前記処置具挿通路の内部で前記処置具の進退移動に連動して移動可能であり、且つ前記処置具の進退移動に連動して移動するまでに前記不感帯領域に対応する遊び部を有する連動部材を備え、
    前記検出手段は、前記連動部材の移動量を検出することによって前記処置具の移動量を検出する請求項1に記載の内視鏡下外科手術装置。
  3. 前記処置具の外周部には、前記処置具の軸方向に沿って周期的に配置され前記感帯領域に対応する目盛領域と、前記目盛領域以外に配置され前記不感帯領域に対応する非目盛領域とが設けられ、
    前記検出手段は、前記処置具が進退移動したときに前記目盛領域を光学的、磁気的、又は電子的に読み取ることによって前記処置具の移動量を検出し、且つ前記非目盛領域では前記処置具の移動量を検出しない請求項1に記載の内視鏡下外科手術装置。
  4. 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第1の変換手段と、
    前記処置具の実際の移動量が所定範囲以下の場合に前記処置具の実際の移動量を0とする第2の変換手段と、
    を備える請求項1に記載の内視鏡下外科手術装置。
  5. 前記制御手段は、前記処置具の移動量に比例して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る請求項1〜3のいずれか1項に記載の内視鏡下外科手術装置。
  6. 前記制御手段は、前記検出手段の検出結果に基づき、前記内視鏡挿通路に挿通された前記内視鏡を進退移動させる内視鏡移動制御手段である請求項1〜5のいずれか1項に記載の内視鏡下外科手術装置。
  7. 前記制御手段は、前記検出手段の検出結果に基づき、前記内視鏡によって得られる観察画像の倍率を変更するズーム制御手段である請求項1〜6のいずれか1項に記載の内視鏡下外科手術装置。
  8. 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7に記載の内視鏡下外科手術装置。
  9. 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7又は8に記載の内視鏡下外科手術装置。
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