WO2016189765A1 - 内視鏡システム - Google Patents

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WO2016189765A1
WO2016189765A1 PCT/JP2015/082096 JP2015082096W WO2016189765A1 WO 2016189765 A1 WO2016189765 A1 WO 2016189765A1 JP 2015082096 W JP2015082096 W JP 2015082096W WO 2016189765 A1 WO2016189765 A1 WO 2016189765A1
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井上　慎太郎
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オリンパス株式会社
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    • A61B34/25—User interfaces for surgical systems

Definitions

  • the present invention relates to an endoscope system.
  • This application claims priority based on provisional application 62 / 167,424 filed in the United States on May 28, 2015, the contents of which are incorporated herein by reference.
  • observation means such as a laparoscope and a treatment tool into a patient's body.
  • the observation means functions as the eyes of the surgeon performing the treatment. Therefore, if the target part or treatment tool to be treated is moved out of the field of view of the observation means, for example, the observation means is moved unintentionally, it is difficult to continue the treatment.
  • Patent Document 1 proposes an endoscope apparatus that drives the treatment tool so as to continue to be captured in the visual field.
  • the endoscope apparatus of Patent Document 1 recognizes a marker provided at the distal end of a treatment tool, and is driven so that a virtual point on the image displayed on the monitor matches the marker.
  • Patent Document 1 assumes only a treatment tool with a marker as an object to be captured in the field of view, resetting or updating of the object to be captured in the field of view is not considered.
  • an object of the present invention is to provide an endoscope system capable of easily resetting a position of interest.
  • the present invention provides an insertion portion having a bendable bending portion, an observation portion provided at a distal end portion of the insertion portion, an operation portion for operating the bending portion, and a driving force for driving the bending portion.
  • An endoscope system configured to permit resetting of the position of interest by the operation unit when an output from the operation unit exceeds a predetermined threshold during the mode.
  • the control unit may be configured to drive the bending unit according to an output from the operation unit when the resetting is permitted.
  • a cursor may be displayed in the visual field image displayed on the display unit, and the cursor may be moved in the visual field image according to an output from the operation unit.
  • the control unit may be configured to update the position of interest when an output from the operation unit satisfies a predetermined end condition after permitting the resetting.
  • the operation unit may be configured to be able to move a position designated as the position of interest when the resetting is permitted in the depth direction of the visual field image.
  • the position of interest can be easily reset.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating an overall configuration of an endoscope system 1 according to the present embodiment.
  • the endoscope system 1 includes an endoscope 10 that is inserted into a patient's body, and a trocar 50 that is placed on the patient's body wall and through which the endoscope 10 is inserted.
  • the endoscope 10 includes an elongated insertion portion 11, an operation portion 20, a drive portion 30, and a display portion 40.
  • the insertion part 11 has a bending part 12 that can be bent at the tip part.
  • a known joint structure having one or more joints having a rotation axis, a known curved tube structure having a plurality of node rings and bending pieces (hereinafter referred to as “node rings, etc.”), and the like are appropriately selected.
  • An encoder or the like (not shown) is attached to the bending portion 12 so that the rotation amount of each joint in the joint structure and the rotation amount of each joint ring can be detected.
  • An observation unit 13 having an image sensor, an illumination mechanism, and the like is provided further on the distal end side than the bending unit 12.
  • observation unit 13 a structure of observation means in a known endoscope can be appropriately selected and employed.
  • the observation unit 13 has a distance measuring function for measuring the distance to the object captured in the field of view.
  • a known mechanism such as stereo measurement can be appropriately selected and employed.
  • the operation unit 20 includes a joystick 21 and a button 22.
  • the operation output is transmitted to the drive unit 30, and the bending unit 12 is driven.
  • the observation unit 13 can be directed in a desired direction.
  • the button 22 is used for switching the driving mode of the endoscope 10. Details of the drive mode will be described later.
  • the driving unit 30 includes a driving mechanism 31 that generates a driving force for driving the bending portion 12 and a control unit 32 that controls the operation of the driving mechanism 31.
  • a driving mechanism 31 that generates a driving force for driving the bending portion 12
  • a control unit 32 that controls the operation of the driving mechanism 31.
  • various known motors can be used.
  • the driving mechanism 31 and the bending portion 12 are connected by a transmission member such as a wire (not shown).
  • the driving force generated by the driving mechanism 31 is transmitted to the bending portion 12 through the transmission member, whereby the bending portion 12 is connected.
  • Driven There is no restriction
  • FIG. it may be disposed inside the operation unit, or may be provided at a position away from the operation unit by extending the transmission member.
  • the control unit 32 is electrically connected to the operation unit 20 and the drive mechanism 31, generates a drive signal for driving the drive mechanism 31, and transmits the drive signal to the drive mechanism 31.
  • the generation mode of the drive signal varies depending on the drive mode, but details will be described later.
  • the display unit 40 includes a monitor 41 and an image processing unit 42.
  • the video signal acquired by the observation unit 13 is sent to the image processing unit 42 and processed, and then displayed on the monitor 41.
  • a display mechanism of a known endoscope system can be appropriately selected and used.
  • the control unit 32 and the image processing unit 42 are electrically connected. Therefore, the operation unit 20 also functions as an interface for operating a cursor or the like displayed on the monitor 41.
  • the trocar 50 includes a cylindrical main body 51 and a sensor 52 attached to the main body 51.
  • the basic structure of the main body 51 is the same as a known trocar, and can be inserted through the insertion portion 11 of the endoscope 10.
  • the main body 51 may have a valve for maintaining an insufflated state, an inner needle for opening a hole in the body wall, and the like as necessary.
  • the sensor 52 is substantially the same as the amount of advancement / retraction of the insertion portion 11 inserted through the trocar 50 and the amount of rotation about the axis of the insertion portion 11 and the posture of the main body 51 (the direction of the axis of the insertion portion 11 inserted through the trocar 50 ) Can be detected.
  • the sensor 52 can be configured using a known encoder or the like. If necessary, an auxiliary structure may be provided in the insertion portion 11 to enable detection of various operation amounts of the insertion portion 11 by the sensor 52 or to facilitate detection.
  • the sensor 52 is configured to be able to transmit and receive information to and from the control unit 32, and the detection value of the sensor 52 is sent to the control unit 32.
  • the operation at the time of use of the endoscope system 1 of the present embodiment configured as described above will be described.
  • the user makes a hole in the body wall such as the abdominal wall of the patient, inserts the trocar 50 into the hole, and places it in the body wall. Thereafter, the user inserts the endoscope 10 into the trocar 50 from the observation unit 13 side, and introduces the observation unit 13 and the bending unit 12 into the patient's body.
  • the video acquired by the observation unit 13 in the body is displayed on the monitor 41 of the display unit 40.
  • the endoscope system 1 has two operation modes, a manual mode (normal mode) and a lock-on mode.
  • the manual mode the control unit 32 generates a drive signal based on the operation of the joystick 21 by the user and transmits it to the drive mechanism 31.
  • the bending portion 12 is bent corresponding to the operation of the joystick 21.
  • the control unit 32 automatically generates a drive signal and transmits it to the drive mechanism 31 so that the observation unit 13 always faces the coordinates (interesting position) set by the user. Therefore, for example, when the user moves the endoscope 10 from the state shown in FIG. 2 to the state shown in FIG. 3, the bending part 12 is driven so that the observation part 13 faces the position of interest Ts even after the movement. That is, during the lock-on mode, the bending unit 12 is automatically driven by the control unit 32 so that the observation unit 13 faces the position of interest Ts regardless of how the user moves the endoscope 10.
  • the position of interest Ts is controlled so as to be always located at a predetermined position (for example, the center) of the visual field image displayed on the monitor 41.
  • the initial setting of the position of interest Ts is performed as follows, for example.
  • the control unit 32 determines the positional relationship between the insertion unit 11 and the trocar 50 received from the sensor 52, the posture of the main body unit 51, and the bending unit 12.
  • the coordinates of the position of interest Ts are set based on the bending state of the bending section 12 received from, the distance between the observation section 13 and the position of interest Ts, and the like.
  • the operation amount of the insertion unit 11 with respect to the trocar 50 and the attitude of the main body 51 detected by the sensor 52 are transmitted to the control unit 32.
  • the control unit 32 is necessary for directing the observation unit 13 to the position of interest Ts again based on the movement amount of the insertion unit 11 and the posture of the main body unit 51 received from the sensor 52 and the current bending state of the bending unit 12.
  • the operation amount of the bending portion 12 is calculated, and a drive signal is generated and sent to the drive mechanism 31 so that the bending portion 12 is driven by the required operation amount.
  • the bending portion 12 is automatically driven by the drive mechanism 31 and the observation portion 13 faces the position of interest.
  • Transition between the manual mode and the lock-on mode is performed by the button 22. That is, when the button 22 is pressed, the manual mode is switched to the lock on mode, or the lock on mode is switched to the manual mode. Since the bending unit 12 is automatically driven by the control unit 32 during the lock-on mode, all outputs from the joystick 21 based on the user's operation are canceled by the control unit 32 except for a predetermined case described later. It is not used for driving the unit 12.
  • the position of interest can be easily reset during the lock-on mode.
  • the procedure for resetting the position of interest will be described.
  • FIG. 4 is a flowchart showing an operation flow related to resetting the position of interest of the endoscope system 1 in the lock-on mode. This flow is repeatedly executed during the lock-on mode.
  • step S10 the control unit 32 determines whether or not the output V out from the joystick 21 exceeds a predetermined threshold value. If the determination result is No, the process proceeds to step S11, the position of interest is maintained, and the flow ends. If the determination result is Yes, the process proceeds to step S20. In step S ⁇ b> 20, the control unit 32 temporarily stops the automatic driving of the bending unit 12 and permits resetting the position of interest.
  • the predetermined threshold mentioned above it can set suitably.
  • the operation output voltage value or current value
  • the operation output value when the joystick 21 is tilted by a predetermined amount may be used as the threshold value.
  • a threshold may be set for the duration of the operation output being on. In any case, by appropriately setting the threshold value, it is possible to suitably prevent the endoscope system 1 from being reset to the position of interest when the user unintentionally touches the joystick 21 or the like. .
  • step S21 following step S20 the control unit 32 generates a drive signal corresponding to the output V out and drives the drive mechanism 31.
  • the bending portion 12 is driven in the same manner as in the manual mode, and the field of view of the observation portion 13 changes.
  • the user moves the part desired to be set as a new position of interest to the center of the visual field image while changing the visual field of the observation unit 13.
  • step S22 the control unit 32 determines whether or not the output V out satisfies a predetermined end condition.
  • a predetermined end condition for example, a state in which the output V out is zero continues for a predetermined length (for example, 2 seconds) can be exemplified. If the determination in step S22 is No, the process returns to step S21. If the determination is Yes, the process proceeds to step S23.
  • step S23 the control unit 32 measures the distance between the object located at the center of the visual field and the observation unit 13, calculates the coordinates of the object in the same procedure as the initial setting of the position of interest, and determines the position of interest. Update. Thereafter, the flow ends. After the end of the flow, the control unit 32 resumes automatic driving of the bending unit 12 based on the updated position of interest.
  • the control unit 32 when the position of interest needs to be reset during the lock-on mode, the output from the operation unit 20 exceeds a predetermined threshold value.
  • the control unit 32 permits resetting the position of interest using the operation unit 20. Therefore, it is not necessary to end the lock-on mode by operating the button 22 for resetting the position of interest. That is, after resetting the position of interest using the operation unit 20, the control unit 32 quickly resumes automatic driving of the bending unit 12 for the updated position of interest. As a result, the position of interest can be easily reset during the lock-on mode, and the interruption of the procedure associated with the resetting can be reduced.
  • the permission of resetting the position of interest by the control unit 32 and the end determination of the resetting are both performed based on the output mode from the joystick 21. Therefore, the user can operate only the joystick 21 to reset the position of interest, and does not need to operate both the joystick 21 and the button 22.
  • FIG. 5 is a flowchart showing an operation flow regarding resetting the position of interest during the lock-on mode in the endoscope system of the present embodiment.
  • the process proceeds to step S21a.
  • step S21a the control unit 32 controls the display unit 40 to display the cursor M for resetting the position of interest at the center of the visual field image displayed on the monitor 41, as shown in FIG.
  • step S ⁇ b> 21 b the control unit 32 moves the cursor M within the visual field image in accordance with the output V out from the joystick 21.
  • step S21a since the bending portion 12 is not driven, the visual field image displayed on the monitor 41 does not change.
  • step S22a based on the distance between the center C of the field-of-view image and the cursor M, the control unit 32 determines the drive amount of the bending unit 12 required to move the object part that overlaps the cursor M to the center C of the field-of-view image. It calculates, generates a drive signal, and sends it to the drive mechanism 31. As a result, the bending portion 12 is automatically driven to move the cursor M and the object overlapping the cursor M to the center C of the visual field image.
  • step S23 the distance between the object located at the center C of the visual field image and the observation unit 13 is measured, and the position of interest is updated. This is the end of the flow.
  • the endoscope system of the present embodiment can easily reset the position of interest during the lock-on mode, and interrupt the procedure associated with the resetting. Can be reduced.
  • the bending portion 12 since the bending portion 12 is not driven during the resetting of the position of interest, the visual field image displayed on the monitor 41 does not change. Therefore, it is difficult to cause a situation in which, for example, an operation error during resetting by the user causes the field of view of the endoscope 10 to move greatly and a part to be set to a new position of interest moves outside the field of view.
  • the bending portion when the position of interest is updated, the bending portion does not necessarily have to be automatically driven.
  • the endoscope when the endoscope is configured so as to be able to measure the distance between the object located at an arbitrary point in the field-of-view image and the observation unit by a known stereo measurement or the like, it is at the position of the cursor M in step S22a.
  • the position of interest may be updated by specifying the coordinates of the object. In this case, it is possible to quickly update the position of interest without changing the visual field image.
  • the bending portion 12 may be driven under a predetermined condition while resetting the position of interest. For example, as shown in FIG. 7, when the output V out is still detected even when the cursor M moves to the end of the visual field image, the control unit so that the visual field of the observation unit 13 moves in the traveling direction of the cursor M.
  • the system may be configured such that the control unit 32 controls the curved portion 12 so that the cursor M does not move out of the visual field image.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating the operation unit 120 of the endoscope 110 in the endoscope system 101.
  • a wheel 123 is rotatably attached to the operation unit 120.
  • the rotation direction and the rotation amount of the wheel 123 are detected by an encoder (not shown) or the like and sent to the control unit 32.
  • the operation flow at the time of resetting the position of interest in the endoscope system 101 is basically the same as in the second embodiment. That is, the user operates the cursor displayed on the monitor 41 with the operation unit 120 and designates a part to be newly set as the position of interest. At this time, the user uses the joystick 21 to move the cursor to a desired position in the field-of-view image, and if necessary, operates the wheel 123 to finely adjust the part to be set as the position of interest.
  • FIG. 9 shows a cursor M1 in the present embodiment.
  • the cursor M1 has an indicator 126 indicating the adjustment value of the distance value.
  • the indicator 126 has a bar 127 and a marker 128 displayed on the bar 127. When the marker 128 is located at the midpoint of the bar 127, the adjustment value is zero. When the user rotates the wheel 123 toward the insertion portion 11, the marker 128 moves to the upper side of the bar 127.
  • the marker 128 moves to the lower side of the bar 127.
  • the adjustment value is positive, and when the marker 128 is below the midpoint, the adjustment value is negative.
  • the absolute value of the adjustment value increases as the marker 128 moves away from the midpoint of the bar 127.
  • the control unit 32 refers to the detection value related to the rotation direction and the rotation amount of the wheel 123.
  • the control unit 32 updates the position of interest in the same procedure as in the second embodiment.
  • the control unit 32 determines an adjustment value based on the rotation direction and the rotation amount. Subsequently, the measured value of the distance between the object located at the center of the visual field image and the observation unit 13 is adjusted using the adjustment value. In other words, if the adjustment value is positive, the adjustment value is added to the measurement value and the coordinates of the new position of interest are calculated. If the adjustment value is negative, the adjustment value is subtracted from the measurement value and then the new position of interest is calculated. The coordinates of are calculated. Other points are the same as in the second embodiment.
  • the position of interest can be easily reset during the lock-on mode, and the interruption of the procedure associated with the resetting can be reduced. it can.
  • the present embodiment it is possible to finely adjust the coordinates of a part designated as a new position of interest when the position of interest is reset.
  • the part it is possible to specify the part to be specified as a new position of interest by moving it in the depth direction of the visual field image as well as on the visual field image. For example, when it is desired to observe the polyp P as shown in FIG. 10 in the lock-on mode, if the polyp P is set to the position of interest while the polyp P is observed from directly above with the endoscope 10, the coordinates of the position of interest are polyp Set to the top P1 of P.
  • the bending part 12 is automatically driven so that the observation part 13 faces the top part P1. Therefore, when the part to be actually observed is the base part P2 of the polyp P, the part to be observed may move out of the field of view even in the lock-on mode.
  • the distance value used for calculating the coordinates of the new position of interest can be adjusted by operating the wheel 123, not only on the surface of the object located in the visual field image, It becomes possible to set the position of interest on the near side. For example, if adjustment is performed to increase the distance value, the vicinity of the base P2 can be designated as a new position of interest even when the polyp P is observed from directly above.
  • the configuration of the indicator is not limited to that described above.
  • positive adjustment values are displayed in warm colors such as red and orange
  • negative adjustment values are displayed in cold colors such as blue and purple, and so that the color becomes darker as the absolute value of the adjustment value increases.
  • the adjustment value may be indicated only by the color. Or it is good also as a structure which displays adjustment value itself by the number with a positive / negative sign.
  • the mechanism of the operation unit for specifying the adjustment value is not limited to the wheel described above.
  • the joystick may be configured to be pushed or pulled out in the axial direction, and the adjustment value may be specified by pushing and pulling the joystick.
  • the system may be configured such that the distance value can be adjusted only in either positive or negative.
  • the mode of automatic driving in the lock-on mode is not limited to that in which the observation unit is directed to a predetermined coordinate set as the position of interest.
  • a desired point in the visual field image is set as a position of interest together with feature point information for specifying, and the curved portion is set so that the position of interest is always located at the center of the visual field image.
  • the observation unit is directed to the position of interest by being automatically driven. In this case, it is not necessary to calculate the coordinates of the position of interest, but the appearance of the point in the field-of-view image may change depending on the direction of observation, so the control unit performs automatic driving while updating feature point information as needed. It is preferable to configure the system as described above.
  • the position of the observation unit at the distal end of the endoscope is specified using the information of the sensor provided in the trocar.
  • the position of the observation unit is specified using other information. May be.
  • an optical marker is attached to a part of the endoscope located outside the body, the position of the predetermined part of the endoscope is specified by a known technique using this optical marker, and observation is performed using the position information of the predetermined part.
  • the position of the part may be specified.
  • the endoscope may be held on an arm or the like installed outside the body, and the position of the observation unit may be specified using position information of a predetermined part acquired based on the arm joint angle or the like.
  • a so-called rigid endoscope in which the insertion portion does not have flexibility has been described.
  • a so-called flexible endoscope in which the insertion portion has flexibility is used. May be.
  • a plurality of magnetic sensors and the like are arranged in the insertion portion, and the shape of the insertion portion in the body is specified by a known technique. And the position of an observation part should just be specified combining the shape information on the specified insertion part.
  • the position in the visual field image where the position of interest is displayed in the lock-on mode is not limited to the center of the visual field image.
  • the position of interest may be controlled to be located at a specific position that is a predetermined distance away from the center.
  • the position of interest may be controlled so as to be located within a specific range having a predetermined area instead of a specific point.
  • the system may be configured so that the control unit automatically drives only when the position of interest moves outside the specific range.
  • the present invention can be applied to a medical endoscope system.

Abstract

内視鏡システムは、湾曲可能な湾曲部を有する挿入部と、挿入部の先端部に設けられた観察部と、湾曲部を操作するための操作部と、湾曲部を駆動する駆動力を発生させる駆動機構と、駆動機構を駆動させる駆動信号を生成する制御部と、観察部で取得された視野画像を表示する表示部とを備え、制御部は、制御態様として、操作部からの出力に応じて前記湾曲部を駆動するノーマルモードと、出力に関係なく前記観察部が所定の関心位置に向くように湾曲部を駆動するロックオンモードとを有し、ロックオンモード中に、操作部からの出力が所定の閾値を超えたときに、操作部による前記関心位置の再設定を許可するように構成されている。

Description

内視鏡システム
　本発明は、内視鏡システムに関する。本願は、２０１５年５月２８日に米国に出願された仮出願６２／１６７，４２４に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
従来、腹腔鏡等の観察手段および処置具を患者の体内に導入し、様々な処置を行うことが知られている。観察手段は、処置を行う術者の目として機能する。したがって、観察手段が意図せずに動かされるなどして処置を行う対象部位や処置具が観察手段の視野から外れると、処置の続行が困難になる。
この問題に関して、特許文献１では、処置具を視野内に捉え続けるように駆動する内視鏡装置が提案されている。特許文献１の内視鏡装置は、処置具先端に設けられたマーカを認識し、モニタに表示された画像上の仮想点とマーカとが一致するように駆動される。
日本国特開平１０－３０９２５６号公報
術者が処置中に観察したい部位（関心位置）は時間経過に伴い変化することが多い。したがって、特許文献１に記載の技術を応用して関心位置を内視鏡の視野内に捉え続けようとする場合、関心位置の変化に伴って関心位置の再設定が必要になる。しかし、特許文献１は視野内に捉える対象としてマーカの付いた処置具しか想定していないため、視野内に捉える対象の再設定や更新等について考慮されていない。
上記事情を踏まえ、本発明は、関心位置の再設定を簡便に行える内視鏡システムを提供することを目的とする。
本発明は、湾曲可能な湾曲部を有する挿入部と、前記挿入部の先端部に設けられた観察部と、前記湾曲部を操作するための操作部と、前記湾曲部を駆動する駆動力を発生させる駆動機構と、前記駆動機構を駆動させる駆動信号を生成する制御部と、前記観察部で取得された視野画像を表示する表示部とを備え、前記制御部は、制御態様として、前記操作部からの出力に応じて前記湾曲部を駆動するノーマルモードと、前記出力に関係なく前記観察部が所定の関心位置に向くように湾曲部を駆動するロックオンモードとを有し、前記ロックオンモード中に、前記操作部からの出力が所定の閾値を超えたときに、前記操作部による前記関心位置の再設定を許可するように構成されている、内視鏡システムである。
前記制御部は、前記再設定を許可したときに、前記操作部からの出力に応じて前記湾曲部を駆動するように構成されてもよい。あるいは、前記表示部に表示された前記視野画像内にカーソルを表示し、前記操作部からの出力に応じて前記視野画像内で前記カーソルを移動するように構成されてもよい。
　前記制御部は、前記再設定を許可した後で前記操作部からの出力が所定の終了条件を満たしたときに、前記関心位置を更新するように構成されてもよい。
前記操作部は、前記再設定が許可されているときに前記関心位置として指定する位置を、前記視野画像の奥行き方向に移動させることが可能に構成されてもよい。
　本発明の内視鏡システムによれば、関心位置の再設定を簡便に行うことができる。
本発明の第一実施形態に係る内視鏡システムの全体構成を示す図である。 ロックオンモード時の内視鏡の挙動を示す図である。 ロックオンモード時の内視鏡の挙動を示す図である。 同内視鏡システムのロックオンモード時における関心位置再設定の流れを示すフローチャートである。 本発明の第二実施形態に係る内視鏡システムのロックオンモード時における関心位置再設定の流れを示すフローチャートである。 関心位置再設定時における同内視鏡システムの視野画像の一例である。 同内視鏡システムの変形例における視野画像の一例である。 本発明の第三実施形態に係る内視鏡システムの操作部を示す拡大図である。 関心位置再設定時における同内視鏡システムの視野画像の一例である。 対象物と設定される関心位置との関係の一例を示す図である。
　本発明の第一実施形態について、図１から図４を参照して説明する。図１は、本実施形態の内視鏡システム１の全体構成を示す図である。内視鏡システム１は、患者の体内に挿入される内視鏡１０と、患者の体壁に留置され、内視鏡１０が挿通されるトロッカ５０とを備えている。
　内視鏡１０は、細長の挿入部１１と、操作部２０と、駆動部３０と、表示部４０とを備えている。
挿入部１１は、先端部に湾曲可能な湾曲部１２を有している。湾曲部１２の具体的構造には特に制限はない。したがって、回転軸を有する関節を一つ以上有する公知の関節構造や、複数の節輪や湾曲コマ（以下、「節輪等」と称する。）を有する公知の湾曲管構造等を適宜選択して採用することができる。湾曲部１２には図示しないエンコーダ等が取り付けられ、関節構造における各関節の回転量や各節輪等の回動量を検出可能に構成されている。
湾曲部１２よりもさらに先端側には、撮像素子や照明機構等を有する観察部１３が設けられている。観察部１３についても、公知の内視鏡における観察手段の構造を適宜選択して採用することができる。観察部１３は、視野内に捉えた対象物までの距離を測定する測距機能を有する。測距機能を実現するための機構としては、ステレオ計測等の公知の機構を適宜選択して採用することができる。
操作部２０は、ジョイスティック２１と、ボタン２２とを備えている。使用者がジョイスティック２１を操作すると、操作出力が駆動部３０に伝達され、湾曲部１２が駆動する。その結果、観察部１３を所望の方向に向けることができる。ボタン２２は、内視鏡１０の駆動モード切替に用いる。駆動モードの詳細については後述する。
駆動部３０は、湾曲部１２を駆動するための駆動力を発生する駆動機構３１と、駆動機構３１の動作を制御する制御部３２とを備えている。駆動機構３１としては、公知の各種モータ等を用いることができる。駆動機構３１と湾曲部１２とは、図示しないワイヤ等の伝達部材で接続されており、駆動機構３１で発生した駆動力が伝達部材を介して湾曲部１２に伝達されることで湾曲部１２が駆動される。
駆動機構３１の配置位置には特に制限はない。例えば、操作部の内部に配置されてもよいし、伝達部材を延長する等により操作部から離れた位置に設けられてもよい。
制御部３２は、操作部２０および駆動機構３１と電気的に接続されており、駆動機構３１を駆動するための駆動信号を生成して駆動機構３１に送信する。駆動信号の生成態様は、駆動モードにより異なるが、詳細は後述する。
　表示部４０は、モニタ４１と、画像処理部４２とを備えている。観察部１３で取得された映像信号は、画像処理部４２に送られて処理された後、モニタ４１に表示される。表示部４０としては、公知の内視鏡システムの表示機構を適宜選択して用いることができる。
　制御部３２と画像処理部４２とは電気的に接続されている。したがって、操作部２０は、モニタ４１に表示されるカーソル等を操作するインターフェースとしても機能する。
　トロッカ５０は、筒状の本体部５１と、本体部５１に取り付けられたセンサ５２とを備えている。
本体部５１の基本構造は公知のトロッカと同様であり、内視鏡１０の挿入部１１を挿通可能である。本体部５１は、必要に応じて、気腹状態を保持するための弁や体壁に穴を開けるための内針等を有してもよい。
センサ５２は、トロッカ５０に挿通された挿入部１１の進退量および挿入部１１の軸線まわりの回転量、さらに本体部５１の姿勢（トロッカ５０に挿通された挿入部１１の軸線の向きとほぼ同一）を検出することが可能である。センサ５２は、公知のエンコーダ等を用いて構成することができる。必要に応じて、センサ５２による挿入部１１の各種動作量の検出を可能にするまたは検出を容易にするための補助構造を挿入部１１に設けてもよい。
　センサ５２は、制御部３２と情報の送受信が可能に構成されており、センサ５２の検出値が制御部３２に送られる。
上記のように構成された、本実施形態の内視鏡システム１の使用時の動作について説明する。
使用者は、患者の腹壁等の体壁に穴を開け、トロッカ５０を穴に挿通して体壁に留置する。その後、使用者は内視鏡１０を観察部１３側からトロッカ５０に挿入し、観察部１３および湾曲部１２を患者の体内に導入する。観察部１３が体内で取得した映像は、表示部４０のモニタ４１に表示される。
内視鏡システム１は、マニュアルモード（ノーマルモード）とロックオンモードとの２つの動作モードを有している。
マニュアルモードでは、使用者によるジョイスティック２１の操作に基づいて制御部３２が駆動信号を生成し、駆動機構３１に送信する。その結果、湾曲部１２は、ジョイスティック２１の操作に対応して湾曲する。
ロックオンモードでは、使用者により設定された座標（関心位置）に観察部１３が常に向くように制御部３２が駆動信号を自動生成し、駆動機構３１に送信する。したがって、例えば使用者が図２に示す状態から図３に示す状態に内視鏡１０を動かすと、動かした後も観察部１３が関心位置Ｔｓに向くように湾曲部１２が駆動される。すなわち、ロックオンモード中は、使用者が内視鏡１０をどのように動かしても、観察部１３が関心位置Ｔｓに向くように湾曲部１２が制御部３２により自動的に駆動される。ロックオンモード中、関心位置Ｔｓは、モニタ４１に表示される視野画像の所定位置（例えば中心）に常に位置するように制御される。
関心位置Ｔｓの初期設定は、例えば以下のように行われる。
使用者がモニタ４１に表示された視野映像の一点を関心位置に設定すると、制御部３２は、センサ５２から受け取った挿入部１１とトロッカ５０との位置関係および本体部５１の姿勢、湾曲部１２から受け取った湾曲部１２の湾曲状態、および観察部１３と関心位置Ｔｓとの距離等に基づいて関心位置Ｔｓの座標を設定する。その後挿入部１１がトロッカ５０に対し進退されたり回転されたりするたびにセンサ５２が検出した挿入部１１のトロッカ５０に対する動作量および本体部５１の姿勢が制御部３２に送信される。制御部３２は、センサ５２から受け取った挿入部１１の動作量および本体部５１の姿勢と、現在の湾曲部１２の湾曲状態とに基づいて、観察部１３を再び関心位置Ｔｓに向けるために必要な湾曲部１２の動作量を算出し、必要な動作量だけ湾曲部１２が駆動されるように駆動信号を生成して駆動機構３１に送る。その結果、駆動機構３１により湾曲部１２が自動駆動されて観察部１３が関心位置に向く。
マニュアルモードとロックオンモードとの間の遷移は、ボタン２２により行われる。すなわち、ボタン２２を押すと、マニュアルモードからロックオンモードに、またはロックオンモードからマニュアルモードに切り替わる。ロックオンモード中、湾曲部１２は制御部３２により自動的に駆動されるため、使用者の操作に基づくジョイスティック２１からの出力は、後述する所定の場合を除き制御部３２ですべてキャンセルされ、湾曲部１２の駆動には用いられない。
内視鏡システム１においては、ロックオンモード中に関心位置の再設定を簡便に行うことができる。以下、関心位置の再設定の手順について説明する。
　図４は、ロックオンモード中の内視鏡システム１の関心位置再設定に関する動作フローを示すフローチャートである。このフローは、ロックオンモード中繰り返し実行される。
　ステップＳ１０では、ジョイスティック２１からの出力Ｖｏｕｔが所定の閾値を超えたか否かを制御部３２が判定する。判定結果がＮｏの場合、処理はステップＳ１１に進み、関心位置が維持されてフローは終了する。
判定結果がＹｅｓの場合、処理はステップＳ２０に進む。ステップＳ２０では、制御部３２が湾曲部１２の自動駆動を一時停止し、関心位置の再設定を許可する。
上述した所定の閾値については、適宜設定できる。例えばジョイスティック２１の傾動量に応じて操作出力（電圧値または電流値）が連続的に変化する構成の場合は、ジョイスティック２１が所定量傾動されたときの操作出力値を閾値としてもよい。また、ジョイスティック２１の傾動量にかかわらず操作出力が一定であり、操作出力がオン／オフのいずれかとなる構成の場合は、操作出力がオンの状態の継続時間に閾値を設定してもよい。いずれの場合も、閾値を適切に設定することで、使用者が意図せずジョイスティック２１に触れた等により内視鏡システム１が関心位置の再設定状態になることを好適に防止することができる。
　ステップＳ２０に続くステップＳ２１において、制御部３２は、出力Ｖｏｕｔに応じた駆動信号を生成し、駆動機構３１を駆動する。その結果、湾曲部１２は、マニュアルモードと概ね同様の態様で駆動され、観察部１３の視野が変化する。使用者は、観察部１３の視野を変化させながら、新たな関心位置に設定したい部位を視野画像の中心に移動させる。
ステップＳ２１に続くステップＳ２２では、出力Ｖｏｕｔが所定の終了条件を満たしている否かを制御部３２が判定する。終了条件の一例として、例えば出力Ｖｏｕｔがゼロの状態が所定の長さ（例えば２秒間）継続すること等を例示することができる。
ステップＳ２２の判定がＮｏの場合、処理はステップＳ２１に戻る。判定がＹｅｓの場合、処理はステップＳ２３に進む。
　ステップＳ２３において、制御部３２は、視野の中心に位置する対象物と観察部１３との距離を測定し、関心位置の初期設定時と同様の手順で対象物の座標を算出して関心位置を更新する。その後、フローを終了する。フロー終了後、制御部３２は、更新された関心位置に基づいて湾曲部１２の自動駆動を再開する。
　以上説明したように、本実施形態の内視鏡システム１によれば、ロックオンモード中に関心位置の再設定が必要になった場合、操作部２０からの出力が所定の閾値を超えるように操作すると、制御部３２が操作部２０を用いた関心位置の再設定を許可する。したがって、関心位置の再設定のためにボタン２２を操作してロックオンモードを終了する必要がない。すなわち、操作部２０を用いて関心位置を再設定した後、更新された関心位置を対象とした湾曲部１２の自動駆動が制御部３２により速やかに再開される。
　その結果、ロックオンモード中に関心位置の再設定を簡便に行うことができ、再設定に伴う手技の中断を軽減することができる。
　制御部３２による関心位置の再設定の許可と、再設定の終了判定とは、いずれもジョイスティック２１からの出力態様に基づいて行われる。したがって、使用者はジョイスティック２１のみを操作して関心位置の再設定を行うことができ、ジョイスティック２１とボタン２２の両方を操作する必要がない。
次に、本発明の第二実施形態について、図５から図７を参照して説明する。本実施形態の内視鏡システムと、上述の内視鏡システム１との異なるところは、関心位置再設定時の挙動である。以降の説明において、既に説明したものと同様の構成については、同一の符号を付して重複する説明を省略する。
図５は、本実施形態の内視鏡システムにおける、ロックオンモード中の関心位置再設定に関する動作フローを示すフローチャートである。本実施形態では、ステップＳ２０において制御部３２が関心位置の再設定を許可した後、処理がステップＳ２１ａに進む。
ステップＳ２１ａにおいて、制御部３２は、図６に示すように、モニタ４１に表示される視野画像の中心に、関心位置再設定用のカーソルＭを表示するよう表示部４０を制御する。
続くステップＳ２１ｂにおいて、制御部３２は、ジョイスティック２１からの出力Ｖｏｕｔに応じて、カーソルＭを視野画像内で移動させる。ステップＳ２１ａにおいて、湾曲部１２は駆動されないため、モニタ４１に表示される視野画像は変化しない。
使用者がカーソルを所望の位置に移動させ、ステップＳ２２の判定がＹｅｓとなると、処理はステップＳ２２ａに進む。
ステップＳ２２ａでは、視野画像の中心ＣとカーソルＭとの距離に基づき、カーソルＭと重なる対象物の部位を視野画像の中心Ｃに移動させるために必要な湾曲部１２の駆動量を制御部３２が算出し、駆動信号を生成して駆動機構３１に送る。その結果、湾曲部１２が自動駆動されてカーソルＭおよびカーソルＭと重なる対象物が視野画像の中心Ｃに移動される。
続くステップＳ２３において、視野画像の中心Ｃに位置する対象物と観察部１３との距離が測定され、関心位置が更新される。以上でフローが終了する。
本実施形態の内視鏡システムによっても、第一実施形態の内視鏡システム１と同様に、ロックオンモード中に関心位置の再設定を簡便に行うことができ、再設定に伴う手技の中断を軽減することができる。
本実施形態では、関心位置の再設定中に湾曲部１２が駆動しないため、モニタ４１に表示される視野画像が変化しない。したがって、使用者による再設定中の操作ミス等により、内視鏡１０の視野が大きく動いて新たな関心位置に設定しようとした部位が視野外に移動する等の事態が起きにくい。
本実施形態において、関心位置が更新される際に、湾曲部は必ずしも自動駆動されなくてもよい。例えば、公知のステレオ計測等により視野画像内の任意の点に位置する対象物と観察部との距離を測定可能に内視鏡が構成されている場合は、ステップＳ２２ａにおいてカーソルＭの位置にある対象物の座標を特定して関心位置が更新されてもよい。この場合、視野画像を変化させずに関心位置の更新処理を迅速に行うことができる。
本実施形態の変形例として、関心位置の再設定中、所定の条件下で湾曲部１２が駆動されてもよい。例えば、図７に示すように、カーソルＭが視野画像の端まで移動してもなお出力Ｖｏｕｔが検出される場合に、観察部１３の視野がカーソルＭの進行方向に移動するように制御部３２が湾曲部１２を駆動して、カーソルＭが視野画像外に移動しないように制御するようシステムを構成してもよい。
次に、本発明の第三実施形態について、図８から図１０を参照して説明する。本実施形態の内視鏡システム１０１と、上述の各実施形態の内視鏡システムとの異なるところは、再設定時の関心位置座標の微調整が可能な点である。
図８は、内視鏡システム１０１における内視鏡１１０の操作部１２０を示す図である。操作部１２０には、ホイール１２３が回転可能に取り付けられている。ホイール１２３の回転方向および回転量は、図示しないエンコーダ等により検出され、制御部３２に送られる。
内視鏡システム１０１における関心位置再設定時の動作フローは、基本的に第二実施形態と同様である。すなわち、使用者は、モニタ４１に表示されるカーソルを操作部１２０で操作して新たに関心位置に設定したい部位を指定する。このとき、使用者はジョイスティック２１を用いてカーソルを視野画像内の所望の位置に移動させ、必要に応じてホイール１２３を操作して関心位置に設定したい部位の微調整を行う。
ホイール１２３による微調整について説明する。ホイール１２３を操作することにより、制御部３２が関心位置を再設定する際に用いる、観察部１３と関心位置との距離の値（距離値）に、所望の値を加えたり減じたりすることができる。
図９に、本実施形態におけるカーソルＭ１を示す。カーソルＭ１は、距離の値の調整値を示すインジケータ１２６を有する。インジケータ１２６は、バー１２７と、バー１２７上に表示されるマーカ１２８とを有している。マーカ１２８がバー１２７の中点に位置するとき、調整値はゼロである。使用者がホイール１２３を挿入部１１側に向かって回転させると、マーカ１２８がバー１２７の上側に移動する。使用者がホイール１２３を手元側に向かって回転させると、マーカ１２８がバー１２７の下側に移動する。マーカ１２８がバー１２７の中点より上側にあるときは調整値が正であり、中点より下側にあるときは調整値が負である。マーカ１２８がバー１２７の中点から離れるほど、調整値の絶対値が大きくなる。
本実施形態では、ステップＳ２３において関心位置が再設定される際に、制御部３２がホイール１２３の回転方向および回転量に関する検出値を参照する。
回転量がゼロである場合、制御部３２は、第二実施形態と同様の手順で関心位置を更新する。回転量がゼロでない場合、制御部３２は、回転方向および回転量に基づき、調整値を決定する。続いて、調整値を用いて、視野画像の中心に位置する対象物と観察部１３との距離の測定値を調整する。すなわち、調整値が正である場合は測定値に調整値を加えてから新たな関心位置の座標を算出し、調整値が負である場合は測定値から調整値を減じてから新たな関心位置の座標を算出する。
その他の点は第二実施形態と同様である。
本実施形態の内視鏡システム１０１においても、上述の各実施形態同様に、ロックオンモード中に関心位置の再設定を簡便に行うことができ、再設定に伴う手技の中断を軽減することができる。
また、本実施形態特有の効果として、関心位置の再設定時に新たな関心位置に指定する部位の座標の微調整を行うことができる。これにより、新たな関心位置として指定する部位を視野画像上だけでなく、視野画像の奥行き方向に移動させて指定することができる。
例えば、図１０に示すようなポリープＰをロックオンモードで観察したい場合、内視鏡１０でポリープＰを真上から観察した状態でポリープＰを関心位置に設定すると、関心位置の座標は、ポリープＰの頂部Ｐ１に設定される。ここで、ポリープＰを側方から観察しようとして観察部１３をポリープＰの側方に移動させると、観察部１３が頂部Ｐ１に向くように湾曲部１２が自動駆動される。したがって、実際に観察したい部位がポリープＰのうち基部Ｐ２である等の場合、ロックオンモード中であっても観察したい部位が視野外に移動する可能性がある。
本実施形態では、ホイール１２３を操作することで新たな関心位置の座標算出に用いる距離値を増減調整することができるため、視野画像内に位置する対象物の表面上だけでなく、奥側や手前側に関心位置を設定することが可能になる。例えば、距離値を増大させる調整を行えば、ポリープＰを真上から観察している状態であっても基部Ｐ２付近を新たな関心位置として指定することが可能である。
本実施形態において、インジケータの構成は、上述したものに限られない。例えば、正の調整値を赤やオレンジ等の暖色系、負の調整値を青や紫等の寒色系でそれぞれ表示し、調整値の絶対値が増大するにつれて色が濃くなるように表示することにより、色のみで調整値を示す構成としてもよい。あるいは、正負の符号付数字により調整値自体を表示する構成としてもよい。
また、調整値を指定するための操作部の機構も、上述したホイールには限られない。例えば、ジョイスティックを軸方向に押し込んだり引き出したりできるように構成し、ジョイスティックの押し引きによって調整値を指定可能に構成してもよい。
さらに、正負いずれか一方のみにおいて距離値の調整ができるようにシステムを構成してもよい。
以上、本発明の各実施形態について説明したが、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において構成要素の組み合わせを変えたり、各構成要素に種々の変更を加えたり、削除したりすることが可能である。
例えば、本発明の内視鏡システムにおいて、ロックオンモードにおける自動駆動の態様は、関心位置として設定した所定の座標に観察部を向けるものに限られない。
他の自動駆動の態様としては、例えば、視野画像中の所望のポイントを、特定のための特徴点情報と共に関心位置として設定し、関心位置が常に視野画像の中心に位置するように湾曲部を自動駆動して観察部を関心位置に向ける態様が挙げられる。この場合、関心位置の座標を算出する必要はないが、観察する方向の変化によって視野画像におけるポイントの外観が変化する場合があるため、制御部が特徴点情報を随時更新しつつ自動駆動を行うようにシステムを構成するのが好ましい。
また、上述の各実施形態では、トロッカに設けられたセンサの情報を用いて内視鏡先端の観察部の位置を特定する例を説明したが、観察部の位置は他の情報を用いて特定されてもよい。例えば、内視鏡のうち、体外に位置する部位に光学マーカを取り付け、この光学マーカを用いて公知の技術により内視鏡の所定部位の位置を特定し、所定部位の位置情報を用いて観察部の位置を特定してもよい。あるいは、内視鏡を体外に設置したアーム等に保持し、アームの関節角度等に基づいて取得した所定部位の位置情報を用いて観察部の位置を特定してもよい。
また、上述の各実施形態では、挿入部が可撓性を有さない、いわゆる硬性内視鏡の例を用いて説明したが、挿入部が可撓性を有する、いわゆる軟性内視鏡が用いられてもよい。この場合、例えば挿入部に複数の磁気センサ等を配置して公知の技術で体内における挿入部の形状を特定する。そして、特定した挿入部の形状情報を組み合わせて観察部の位置を特定すればよい。
さらに、ロックオンモードにおいて関心位置が表示される視野画像内の位置は、視野画像の中心には限られない。
例えば、中心から所定距離離れた特定の位置に関心位置が位置するように制御されてもよい。
また、特定の一点でなく、所定の面積を有する特定範囲内に関心位置が位置するように制御されてもよい。この場合は、関心位置が特定範囲の外に移動したときのみ制御部が自動駆動を行うようにシステムを構成すればよい。
　本発明は、医療用の内視鏡システムに適用することができる。
　１、１０１　内視鏡システム
　１１　挿入部
　１２　湾曲部
１３　観察部
３１　駆動機構
３２　制御部
４０　表示部
Ｍ、Ｍ１　カーソル
Ｔｓ　関心位置

Claims (5)

  1. 湾曲可能な湾曲部を有する挿入部と、
    前記挿入部の先端部に設けられた観察部と、
    前記湾曲部を操作するための操作部と、
    前記湾曲部を駆動する駆動力を発生させる駆動機構と、
    前記駆動機構を駆動させる駆動信号を生成する制御部と、
    前記観察部で取得された視野画像を表示する表示部と、
    を備え、
    前記制御部は、
      制御態様として、前記操作部からの出力に応じて前記湾曲部を駆動するノーマルモードと、前記出力に関係なく前記観察部が所定の関心位置に向くように前記湾曲部を駆動するロックオンモードとを有し、
      前記ロックオンモード中に、前記操作部からの出力が所定の閾値を超えたときに、前記操作部による前記関心位置の再設定を許可するように構成されている、
    　内視鏡システム。
  2. 　前記制御部は、前記再設定を許可したときに、前記操作部からの出力に応じて前記湾曲部を駆動するように構成されている、請求項１に記載の内視鏡システム。
  3. 　前記制御部は、前記再設定を許可したときに、前記表示部に表示された前記視野画像内にカーソルを表示し、前記操作部からの出力に応じて前記視野画像内で前記カーソルを移動させるように構成されている、請求項１に記載の内視鏡システム。
  4. 　前記制御部は、前記再設定を許可した後で前記操作部からの出力が所定の終了条件を満たしたときに、前記関心位置を更新するように構成されている、請求項１に記載の内視鏡システム。
  5. 　前記操作部は、前記再設定が許可されているときに前記関心位置として指定する位置を、前記視野画像の奥行き方向に移動させることが可能に構成されている、請求項１に記載の内視鏡システム。
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