WO2023170765A1 - 撮像装置、処置システムおよび撮像方法 - Google Patents

撮像装置、処置システムおよび撮像方法 Download PDF

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WO2023170765A1
WO2023170765A1 PCT/JP2022/009825 JP2022009825W WO2023170765A1 WO 2023170765 A1 WO2023170765 A1 WO 2023170765A1 JP 2022009825 W JP2022009825 W JP 2022009825W WO 2023170765 A1 WO2023170765 A1 WO 2023170765A1
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WO
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imaging
section
image
imaging unit
light
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Application number
PCT/JP2022/009825
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English (en)
French (fr)
Inventor
博 鈴木
宏一郎 渡辺
Original Assignee
オリンパス株式会社
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    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B1/00Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor

Definitions

  • the present disclosure relates to an imaging device, a treatment system, and an imaging method.
  • Patent Document 1 when the field of view of the endoscope for observing the treatment area deteriorates due to clouding, bone powder is sent out from the field of view of the endoscope by the irrigation fluid, and the field of view of the endoscope is improved. The operator has to stop the treatment on the treatment area and wait until the procedure is completed, which lengthens the treatment time and places a burden on both the operator and the patient.
  • the present disclosure has been made in view of the above, and provides an imaging device, a treatment system, and an imaging method that allow treatment of a treatment area to be continued even when the field of view of an endoscope deteriorates.
  • the purpose is to
  • an imaging device includes a housing body that can be inserted into a subject and extends from the proximal end side to the distal side along the longitudinal direction; At the distal end of the energy treatment instrument provided in the housing body and extending from the distal end to the proximal end, light from a region to be treated on a living body is received and imaged to generate image data, and the base of the energy treatment instrument is an imaging section that receives light from an index section provided at the end that indicates the distance from the tip and generates light reception data; and a position detection section that detects the position of the tip of the energy treatment instrument from the light reception data. , is provided.
  • the treatment system also includes an energy treatment instrument that is inserted into a subject, is capable of treating a treatment target site, and has an index section that indicates a distance from a tip; an imaging device; an illumination device that irradiates illumination light into the subject via the imaging device; the imaging device is insertable into the subject; A casing body extending from the casing body toward the distal end side, and a distal end of the energy treatment instrument provided in the casing body and extending from the distal end to the proximal end, receive light from a region to be treated on a living body and capture an image.
  • an imaging section that generates data and generates received light data by receiving light from the index section provided at the proximal end of the energy treatment instrument; a position detection unit that detects the position; Equipped with
  • the imaging method includes a housing main body that can be inserted into a subject and extends from the proximal end side to the distal end side along the longitudinal direction, and a processor having hardware, and the imaging device performs imaging.
  • the processor receives light from a region to be treated on a living body at a distal end of an energy treatment instrument extending from a distal end to a proximal end, and captures an image in an imaging section provided in the housing main body.
  • FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a treatment system according to Embodiment 1 of the present disclosure.
  • FIG. 2 is a diagram showing how a bone hole is formed using the ultrasound probe according to Embodiment 1 of the present disclosure.
  • FIG. 3A is a schematic diagram showing a schematic configuration of an ultrasound probe according to Embodiment 1 of the present disclosure.
  • FIG. 3B is a schematic diagram in the direction of arrow A in FIG. 3A.
  • FIG. 4 is a block diagram showing an overview of the functional configuration of the entire treatment system according to Embodiment 1 of the present disclosure.
  • FIG. 5 is a block diagram showing a detailed functional configuration of the endoscope apparatus according to Embodiment 1 of the present disclosure.
  • FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a treatment system according to Embodiment 1 of the present disclosure.
  • FIG. 2 is a diagram showing how a bone hole is formed using the ultrasound probe according to Embodiment 1 of the present disclosure.
  • FIG. 6A is a diagram showing a state in which the endoscope according to Embodiment 1 of the present disclosure has a good field of view.
  • FIG. 6B is a diagram showing a state in which the endoscope according to Embodiment 1 of the present disclosure has a poor field of view.
  • FIG. 7 is a block diagram showing a detailed functional configuration of the processing device according to Embodiment 1 of the present disclosure.
  • FIG. 8 is a block diagram showing a detailed functional configuration of the perfusion device according to Embodiment 1 of the present disclosure.
  • FIG. 9 is a block diagram showing a detailed functional configuration of the lighting device according to Embodiment 1 of the present disclosure.
  • FIG. 10 is a schematic diagram showing the positional relationship between the first and second imaging units and the schematic configuration of the treatment instrument in the endoscope according to Embodiment 1 of the present disclosure.
  • FIG. 11 is a block diagram showing a detailed functional configuration of the image processing unit according to Embodiment 1 of the present disclosure.
  • FIG. 12 is a flowchart illustrating an overview of a treatment performed by an operator using the treatment system according to Embodiment 1 of the present disclosure.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating an overview of processing performed by the endoscope control device according to Embodiment 1 of the present disclosure in a cutting treatment.
  • FIG. 14 is a diagram illustrating an example of a first image generated by the first image generation unit according to Embodiment 1 of the present disclosure.
  • FIG. 15 is a diagram illustrating an example of a second image generated by the second image generation unit according to Embodiment 1 of the present disclosure.
  • FIG. 16 is a diagram illustrating an example of a composite image generated by the composite image generation unit according to Embodiment 1 of the present disclosure.
  • FIG. 17 is a diagram schematically showing main parts of the configuration of an endoscope according to Embodiment 2 of the present disclosure.
  • FIG. 18 is a schematic diagram showing a schematic configuration of an endoscope according to Embodiment 3 of the present disclosure.
  • FIG. 19 is a block diagram showing the functional configuration of an imaging unit according to Embodiment 3 of the present disclosure.
  • FIG. 20 is a diagram schematically showing the configuration of a pixel section according to Embodiment 3 of the present disclosure.
  • FIG. 21 is a diagram schematically showing the configuration of a color filter according to Embodiment 3 of the present disclosure.
  • FIG. 22 is a diagram schematically showing the sensitivity and wavelength band of each filter according to Embodiment 3 of the present disclosure.
  • FIG. 23 is a diagram illustrating an example of a first image corresponding to first image data based on image data generated by the imaging unit according to Embodiment 3 of the present disclosure.
  • FIG. 24 is a diagram illustrating an example of a second image corresponding to second image data based on image data generated by the imaging unit according to Embodiment 3 of the present disclosure.
  • FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a treatment system 1 according to the first embodiment.
  • a treatment system 1 shown in FIG. 1 treats a living tissue such as a bone by applying ultrasonic vibration to the living tissue.
  • the treatment is, for example, removal or cutting of living tissue such as bone.
  • a treatment system for performing anterior cruciate ligament reconstruction is illustrated as the treatment system 1.
  • the treatment system 1 shown in FIG. 1 includes an endoscope device 2, a treatment device 3, a guiding device 4, a perfusion device 5, and a lighting device 6.
  • the endoscope device 2 includes an endoscope 201, an endoscope control device 202, and a display device 203.
  • the distal end portion of the insertion portion 211 of the endoscope 201 is inserted into the joint cavity C1 of the subject's knee joint J1 through the first portal P1 that communicates the inside of the joint cavity C1 with the outside of the skin.
  • the endoscope 201 illuminates the inside of the joint cavity C1, captures illumination light (subject image) reflected within the joint cavity C1, and captures the subject image to generate image data.
  • the endoscope control device 202 performs various image processing on image data captured by the endoscope 201, and causes the display device 203 to display a display image corresponding to the image data after this image processing.
  • the endoscope control device 202 is connected to the endoscope 201 and the display device 203 by wire or wirelessly.
  • the display device 203 receives data, image data (display images), audio data, etc. transmitted from each device configuring the treatment system 1 via the endoscope control device 202, and displays data according to the received data. Display, announce, and output displayed images.
  • the display device 203 is configured using a display panel made of liquid crystal or organic EL (Electro-Luminescence).
  • the treatment device 3 includes a treatment tool 301, a treatment tool control device 302, and a foot switch 303.
  • the treatment tool 301 includes a treatment tool main body 311, an ultrasonic cutting section 312 (see FIG. 2 described later), and a sheath 313.
  • the treatment instrument main body 311 is formed into a cylindrical shape. Also, inside the treatment instrument main body 311, an ultrasonic transducer 312a (which is composed of a bolt-clamped Langevin-type transducer) and which generates ultrasonic vibrations in accordance with the supplied driving power. (see FIG. 2, which will be described later).
  • an ultrasonic transducer 312a which is composed of a bolt-clamped Langevin-type transducer
  • the treatment instrument control device 302 supplies driving power to the ultrasonic transducer 312a in response to the operator's operation of the foot switch 303.
  • the supply of driving power is not limited to the operation on the foot switch 303, and may be performed, for example, in response to an operation on an operation section (not shown) provided on the treatment instrument 301.
  • the foot switch 303 is an input interface for the operator to operate with his/her foot when driving the ultrasonic cutting section 312.
  • FIG. 2 is a diagram showing how the bone hole 101 is formed by the ultrasonic cutting section 312.
  • FIG. 3A is a schematic diagram showing a schematic configuration of the ultrasonic cutting section 312.
  • FIG. 3B is a schematic diagram in the direction of arrow A in FIG. 3A.
  • the ultrasonic cutting portion 312 is made of, for example, a titanium alloy, and has a substantially cylindrical shape. Further, a base end portion of the ultrasonic cutting portion 312 is connected to an ultrasonic vibrator 312a within the treatment instrument main body 311. Furthermore, the ultrasonic cutting section 312 transmits ultrasonic vibrations generated by the ultrasonic vibrator 312a from the base end to the distal end. Specifically, the ultrasonic vibration in the first embodiment is longitudinal vibration along the longitudinal direction of the ultrasonic cutting section 312 (vertical direction in FIG. 2). Furthermore, as shown in FIG. 2, an ultrasonic vibrator 312a is provided at the tip of the ultrasonic cutting section 312.
  • the sheath 313 is formed into a cylindrical shape that is more elongated than the treatment tool main body 311, and covers a part of the outer periphery of the ultrasonic cutting section 312 from the treatment tool main body 311 to an arbitrary length.
  • the ultrasonic transducer 312a of the ultrasonic cutting section 312 in the treatment tool 301 configured as described above is inserted into the joint cavity C1 through the second portal P2 that communicates the inside of the joint cavity C1 with the outside of the skin. It is inserted into the joint cavity C1 while being guided by the guiding device 4.
  • the treatment instrument 301 when the treatment instrument 301 generates ultrasonic vibrations with the ultrasonic transducer 312a of the ultrasonic cutting section 312 in contact with the bone treatment target site 100, the ultrasonic vibrations are generated by the hammering action. The portion of the bone that mechanically collides with the child 312a is crushed into fine particles (see FIG. 2).
  • the ultrasonic transducer 312a of the ultrasonic cutting section 312 of the treatment instrument 301 is pushed into the treatment target site 100 by the operator, the ultrasonic vibrator 312a crushes the bone while crushing the treatment target site 100. Going inside. As a result, a bone hole 101 is formed in the treatment target site 100.
  • a circuit board 317 on which a posture detection section 314, a CPU (Central Processing Unit) 315, and a memory 316 are mounted is provided at the base end of the treatment instrument main body 311 (see FIGS. 3A and 3B). reference).
  • the posture detection section 314 includes a sensor that detects rotation and movement of the treatment instrument 301.
  • the posture detection unit 314 detects movement in three mutually orthogonal axial directions, including an axis parallel to the longitudinal axis of the ultrasonic cutting unit 312, and rotation around each axis.
  • the treatment instrument control device 302 described above determines that the treatment instrument 301 is stationary if the detection result of the posture detection section 314 does not change for a certain period of time.
  • the posture detection unit 314 is configured with, for example, a three-axis angular velocity sensor (gyro sensor), an acceleration sensor, and the like.
  • the CPU 315 controls the operation of the posture detection section 314 and transmits and receives information to and from the treatment instrument control device 302.
  • the CPU 315 reads the program stored in the memory 316 into the work area of the memory and executes it, and controls each component etc. through the execution of the program by the processor, so that the hardware and software cooperate to execute a predetermined program. Realize functional modules that meet the purpose.
  • the guiding device 4 is inserted into the joint cavity C1 through the second portal P2, and guides the insertion of the distal end portion of the ultrasonic cutting section 312 of the treatment tool 301 into the joint cavity C1.
  • the guiding device 4 includes a guide body 401, a handle portion 402, and a drain portion 403 with a cock.
  • the guide main body 401 has a cylindrical shape and has a through hole 401a through which the ultrasonic cutting section 312 is inserted (see FIG. 1).
  • the guide body 401 restricts the movement of the ultrasonic cutting part 312 inserted into the through hole 401a in a certain direction, and guides the movement of the ultrasonic cutting part 312.
  • the cross-sectional shapes of the outer circumferential surface and the inner circumferential surface of the guide main body 401 perpendicular to the central axis are approximately circular. Further, the guide main body 401 becomes thinner toward the tip. That is, the distal end surface 401b of the guide main body 401 is a slope diagonally intersecting the central axis.
  • the drain portion 403 with a cock is provided on the outer peripheral surface of the guide body 401 and has a cylindrical shape that communicates with the inside of the guide body 401.
  • One end of the drain tube 505 of the perfusion device 5 is connected to the drain portion 403 with a cock, and serves as a flow path that communicates the guide main body 401 and the drain tube 505 of the perfusion device 5 .
  • This flow path is configured to be openable and closable by operating a cock (not shown) provided in the drain portion 403 with a cock.
  • an irrigation device 5 delivers an irrigation fluid such as sterilized physiological saline into the joint cavity C1, and discharges the irrigation fluid outside the joint cavity C1.
  • the perfusion device 5 includes a liquid source 501, a liquid feeding tube 502, a liquid feeding pump 503, a drainage bottle 504, a drainage tube 505, and a drainage pump 506 (see FIG. 1).
  • the liquid source 501 contains irrigation fluid therein.
  • a liquid supply tube 502 is connected to the liquid source 501 .
  • the perfusate is sterilized physiological saline or the like.
  • the liquid source 501 is configured using, for example, a bottle or the like.
  • One end of the liquid feeding tube 502 is connected to the liquid source 501, and the other end is connected to the endoscope 201.
  • the liquid sending pump 503 sends the irrigation fluid from the liquid source 501 toward the endoscope 201 through the liquid sending tube 502.
  • the irrigation fluid delivered to the endoscope 201 is delivered into the joint cavity C1 from a fluid delivery hole formed at the distal end portion of the insertion section 211.
  • the drainage bottle 504 stores the irrigation fluid drained outside the joint cavity C1.
  • a drain tube 505 is connected to the drain bottle 504 .
  • the drain tube 505 has one end connected to the guiding device 4 and the other end connected to the drain bottle 504.
  • the drainage pump 506 follows the flow path of the drainage tube 505 from the guiding device 4 inserted into the joint cavity C1, and discharges the irrigation fluid in the joint cavity C1 to the drainage bottle 504.
  • the first embodiment will be described using the drain pump 506, the present invention is not limited to this, and a suction device provided in the facility may be used.
  • the illumination device 6 has two light sources that each emit two illumination lights having different wavelength bands.
  • the two illumination lights are, for example, white light, which is visible light, and infrared light, which is invisible light.
  • Illumination light from the illumination device 6 is propagated to the endoscope 201 via the light guide, and is irradiated from the tip of the endoscope 201.
  • FIG. 4 is a block diagram showing an overview of the functional configuration of the entire treatment system 1.
  • the treatment system 1 shown in FIG. 4 further includes a network control device 7 that controls communication of the entire system, and a network server 8 that stores various data.
  • the network control device 7 is communicably connected to the endoscope device 2, treatment device 3, perfusion device 5, lighting device 6, and network server 8.
  • FIG. 4 illustrates a case where the devices are connected wirelessly, they may be connected by wire.
  • the detailed functional configurations of the endoscope device 2, treatment device 3, perfusion device 5, and illumination device 6 will be described below.
  • the network server 8 is communicably connected to the endoscope device 2, treatment device 3, perfusion device 5, lighting device 6, and network control device 7.
  • the network server 8 stores various data of each device making up the treatment system 1.
  • the network server 8 is configured using, for example, a processor having hardware such as a CPU, and memory such as an HDD (Hard Disk Drive) and an SSD (Solid State Drive).
  • FIG. 5 is a block diagram showing the detailed functional configuration of the endoscope device 2.
  • the endoscope device 2 includes an endoscope control device 202, a display device 203, and a first imaging device provided in an insertion section 211 that is a main body of the endoscope 201. section 204 , an operation input section 205 , a second imaging section 206 which is the main body of the endoscope 201 , a CPU 242 , and a memory 243 .
  • the endoscope control device 202 includes an image processing section 221, an image processing section 222, a turbidity detection section 223, an input section 226, a CPU 227, a memory 228, a wireless communication section 229, and a distance sensor drive circuit 230. , a distance data memory 231, and a communication interface 232.
  • the imaging processing unit 221 includes an imaging device drive control circuit 221a that controls the driving of the first imaging unit 204 and the second imaging unit 206 provided in the endoscope 201, and a patient circuit electrically insulated from the primary circuit 202a.
  • the imaging device signal control circuit 221b is provided in the circuit 202b and controls signals of the first imaging section 204 and the second imaging section 206.
  • the image sensor drive control circuit 221a is provided in the primary circuit 202a. Further, the image sensor signal control circuit 221b is provided in the patient circuit 202b which is electrically insulated from the primary circuit 202a.
  • the image processing unit 222 performs predetermined image processing on the input image data (RAW data) and outputs it to the display device 203 via the bus.
  • the image processing unit 222 is configured using a processor having hardware such as a DSP (Digital Signal Processor) or an FPGA (Field-Programmable Gate Array), for example.
  • the image processing unit 222 reads the program stored in the memory 228 into the work area of the memory and executes it, and controls each component through the execution of the program by the processor, so that the hardware and software cooperate. , realizing a functional module that meets a predetermined purpose. Note that the detailed functional configuration of the image processing section 222 will be described later.
  • the turbidity detection unit 223 detects turbidity in the field of view of the endoscope 201 within the joint cavity C1 based on information regarding the turbidity in the field of view of the endoscope 201.
  • the information regarding turbidity includes, for example, a value obtained from image data generated by the endoscope 201, a physical property value (turbidity) of the perfusate, an impedance obtained from the treatment device 3, and the like.
  • FIG. 6A is a diagram showing a state in which the endoscope 201 has a good field of view.
  • FIG. 6B is a diagram showing a state where the field of view of the endoscope 201 is poor.
  • FIGS. 6A and 6B is a diagram schematically showing a display image corresponding to image data that is the field of view of the endoscope 201 when the operator forms a bone hole in the femoral lateral condyle 900. It is.
  • FIG. 6B schematically shows a state in which the field of view of the endoscope 201 is clouded due to bones crushed into fine particles by the driving of the ultrasonic cutting section 312. Note that in FIG. 6B, minute bones are represented by dots.
  • the input unit 226 accepts the input of the signal input by the operation input unit 205 and the input of signals from each device configuring the treatment system 1.
  • the CPU 227 centrally controls the operation of the endoscope control device 202.
  • the CPU 227 reads the program stored in the memory 228 into the working area of the memory and executes it, and controls each component etc. through the execution of the program by the processor, so that the hardware and software cooperate, and the internal vision Controls the operation of each part of the mirror control device 202.
  • the memory 228 stores various information necessary for the operation of the endoscope control device 202, various programs executed by the endoscope control device 202, image data captured by the first imaging unit 204 and the second imaging unit 206, etc. .
  • the memory 228 is configured using, for example, RAM (Random Access Memory), ROM (Read Only Memory), frame memory, or the like.
  • the wireless communication unit 229 is an interface for wireless communication with other devices.
  • the wireless communication unit 229 is configured using a communication module capable of, for example, Wi-Fi (registered trademark) or Bluetooth (registered trademark).
  • the distance sensor drive circuit 230 drives a distance sensor (not shown) that measures the distance to a predetermined object in the image captured by the first imaging unit 204 or the second imaging unit 206.
  • a distance sensor may be provided in the image sensor 2241.
  • the image sensor 2241 may be provided with a phase difference pixel that can measure the distance from the image sensor 2241 to a predetermined object instead of an effective pixel.
  • a ToF (Time of Flight) sensor or the like may be provided near the tip of the endoscope 201.
  • the distance data memory 231 stores distance data detected by the distance sensor.
  • the distance data memory 231 is configured using, for example, a RAM and a ROM.
  • the communication interface 232 is an interface for communicating with the first imaging section 204 and the second imaging section 206.
  • the components other than the image sensor signal control circuit 221b are provided in the primary circuit 202a, and are interconnected by bus wiring.
  • the first imaging unit 204 generates image data by capturing a subject image formed by one or more optical systems (not shown) under the control of the CPU 242, and uses the generated image data to control the endoscope. Output to device 202.
  • the first imaging unit 204 is configured using an image sensor in which a Bayer array color filter of CCD (Charge Coupled Device) or CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) capable of receiving visible light (340 nm to 780 nm) is arranged. Ru.
  • the operation input unit 205 is configured using an input interface such as a mouse, a keyboard, a touch panel, a microphone, etc., and accepts operation input of the endoscope apparatus 2 by the operator.
  • the second imaging unit 206 generates image data by capturing a subject image formed by one or more optical systems (not shown) under the control of the CPU 242, and uses the generated image data to control the endoscope. Output to device 202.
  • the first imaging unit 204 is an image sensor in which an IR filter capable of receiving near-infrared light of a CCD (Charge Coupled Device) or CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) capable of receiving invisible light (780 nm to 2500 nm) is arranged. configured using
  • the CPU 242 controls the operations of the first imaging section 204 and the second imaging section 206.
  • the CPU 242 reads out the program stored in the memory 243 into the work area of the memory and executes it, and controls each component etc. through the execution of the program by the processor, so that the hardware and software cooperate, and the first The operation of the imaging unit 204 and the second imaging unit 206 is controlled.
  • the memory 243 stores various information necessary for the operation of the first imaging unit 204 and the second imaging unit 206, various programs executed by the endoscope 201, first image data generated by the first imaging unit 204, and second imaging unit.
  • the second image data etc. generated by the unit 206 are stored.
  • the memory 243 is configured using RAM, ROM, frame memory, and the like.
  • FIG. 7 is a block diagram showing the detailed functional configuration of the treatment device 3.
  • the treatment device 3 includes a treatment tool 301, a treatment tool control device 302, and an input/output section 304.
  • the treatment tool 301 includes an ultrasonic transducer 312a, a posture detection section 314, a CPU 315, and a memory 316.
  • the posture detection unit 314 detects the posture of the treatment instrument 301 and outputs the detection result to the CPU 315.
  • Posture detection section 314 is configured using at least one of an acceleration sensor and an angular velocity sensor.
  • the CPU 315 centrally controls the operation of the treatment instrument 301 including the ultrasonic transducer 312a.
  • the CPU 315 reads the program stored in the memory 316 into the working area of the memory and executes it, and controls each component etc. through the execution of the program by the processor, so that the hardware and software cooperate and execute a predetermined program. Realize functional modules that meet the purpose.
  • the memory 316 stores various information necessary for the operation of the treatment instrument 301, various programs executed by the treatment instrument 301, identification information for identifying the type, manufacturing date, performance, etc. of the treatment instrument 301.
  • the treatment instrument control device 302 includes a primary circuit 321 , a patient circuit 322 , a transformer 323 , a first power source 324 , a second power source 325 , a CPU 326 , a memory 327 , a wireless communication section 328 , and a communication interface 329 and an impedance detection section 330.
  • the primary circuit 321 generates power to be supplied to the treatment instrument 301.
  • Patient circuit 322 is electrically insulated from primary circuit 321.
  • the transformer 323 electromagnetically connects the primary circuit 321 and the patient circuit 322.
  • the first power source 324 is a high voltage power source that supplies driving power for the treatment instrument 301.
  • the second power source 325 is a low voltage power source that supplies driving power for a control circuit within the treatment instrument control device 302.
  • the CPU 326 centrally controls the operation of the treatment instrument control device 302.
  • the CPU 326 reads the program stored in the memory 327 into the working area of the memory and executes it, and controls each component etc. through the execution of the program by the processor, so that the hardware and software cooperate and the treatment instrument The operation of each part of the control device 302 is controlled.
  • the memory 327 stores various information necessary for the operation of the treatment instrument control device 302, various programs executed by the treatment instrument control device 302, and the like.
  • the memory 327 is configured using RAM, ROM, and the like.
  • the wireless communication unit 328 is an interface for wireless communication with other devices.
  • the wireless communication unit 328 is configured using a communication module capable of, for example, Wi-Fi (registered trademark) and Bluetooth (registered trademark).
  • the communication interface 329 is an interface for communicating with the treatment tool 301.
  • the impedance detection unit 330 detects the impedance when the treatment instrument 301 is driven, and outputs the detection result to the CPU 326.
  • the impedance detection unit 330 is electrically connected, for example, between the first power source 324 and the primary circuit 321, and detects the impedance of the treatment tool 301 based on the frequency of the first power source 324. , outputs this detection result to the CPU 326.
  • the input/output unit 304 is configured using input interfaces such as a mouse, keyboard, touch panel, microphone, etc., and output interfaces such as a monitor, speakers, etc., and receives operation input from the surgeon for the endoscope device 2 and notifies the surgeon. Output various information.
  • FIG. 8 is a block diagram showing the detailed functional configuration of the perfusion device 5.
  • the perfusion device 5 includes a liquid feeding pump 503, a drainage pump 506, a liquid feeding control section 507, a drainage control section 508, an input section 509, a CPU 510, and a memory. 511, a wireless communication section 512, a communication interface 513, an in-pump CPU 514, an in-pump memory 515, and a turbidity detection section 516.
  • the liquid feeding control unit 507 includes a first drive control unit 571, a first drive power generation unit 572, a first transformer 573, and a liquid feeding pump drive circuit 574.
  • the first drive control section 571 controls the driving of the first drive power generation section 572 and the liquid pump drive circuit 574.
  • the first drive power generation unit 572 generates drive power for the liquid pump 503 and supplies this drive power to the first transformer 573.
  • the first transformer 573 electromagnetically connects the first drive power generation section 572 and the liquid pump drive circuit 574.
  • a first drive control unit 571 a first drive power generation unit 572, and a first transformer 573 are provided in the primary circuit 5a. Further, the liquid pump drive circuit 574 is provided in the patient circuit 5b which is electrically insulated from the primary circuit 5a.
  • the drain control section 508 includes a second drive control section 581, a second drive power generation section 582, a second transformer 583, and a drain pump drive circuit 584.
  • the second drive control section 581 controls the driving of the second drive power generation section 582 and the drain pump drive circuit 584.
  • the second drive power generation unit 582 generates drive power for the drain pump 506 and supplies the generated drive power to the second transformer 583.
  • the second transformer 583 electromagnetically connects the second drive power generation section 582 and the drain pump drive circuit 584.
  • a second drive control section 581, a second drive power generation section 582, and a second transformer 583 are provided in the primary circuit 5a.
  • the drain pump drive circuit 584 is provided in the patient circuit 5b which is electrically insulated from the primary circuit 5a.
  • the input unit 509 receives input signals from each device that constitutes the treatment system 1, and outputs the received signals to the CPU 510 and the in-pump CPU 514.
  • the CPU 510 and the pump CPU 514 cooperate to collectively control the operation of the perfusion device 5.
  • the CPU 510 reads out the program stored in the memory 511 into the work area of the memory and executes it, and controls each component etc. through the execution of the program by the processor, so that the hardware and software cooperate to operate the perfusion device. Controls the operation of each part of 5.
  • the memory 511 stores various information necessary for the operation of the perfusion device 5 and various programs executed by the perfusion device 5.
  • the memory 511 is configured using RAM, ROM, and the like.
  • the wireless communication unit 512 is an interface for wireless communication with other devices.
  • the wireless communication unit 512 is configured using a communication module capable of, for example, Wi-F or Bluetooth.
  • the communication interface 513 is an interface for communicating with the liquid pump 503 and the endoscope 201.
  • the internal pump memory 515 stores various information necessary for the operation of the liquid feeding pump 503 and the liquid drainage pump 506 and various programs executed by the liquid feeding pump 503 and the liquid drainage pump 506.
  • the turbidity detection unit 516 detects the turbidity of the perfusate based on one or more of the physical property value, absorbance, impedance, and resistance value of the perfusate flowing in the drainage tube 505, and sends this detection result to the CPU 510. Output.
  • an input section 509, a CPU 510, a memory 511, a wireless communication section 512, a communication interface 513, and a turbidity detection section 516 are provided in the primary circuit 5a.
  • an in-pump CPU 514 and an in-pump memory 515 are provided in the pump 5c. Note that the in-pump CPU 514 and the in-pump memory 515 may be provided around the liquid feeding pump 503 or around the drainage pump 506.
  • FIG. 9 is a block diagram showing the detailed functional configuration of the lighting device 6.
  • the lighting device 6 includes a first lighting control section 601, a second lighting control section 602, a first lighting device 603, a second lighting device 604, an input section 605, It includes a CPU 606, a memory 607, a wireless communication unit 608, a communication interface 609, a lighting circuit CPU 610, and a lighting circuit memory 630.
  • the first lighting control section 601 includes a first drive control section 611 , a first drive power generation section 612 , a first controller 613 , and a first drive circuit 614 .
  • the first drive control section 611 controls the driving of the first drive power generation section 612, the first controller 613, and the first drive circuit 614.
  • the first drive power generation section 612 generates drive power for the first lighting device 603 under the control of the first drive control section 611 and outputs this drive power to the first controller 613.
  • the first controller 613 controls the light output of the first lighting device 603 by controlling the first drive circuit 614 according to the drive power input from the first drive power generation section 612.
  • the first drive circuit 614 drives the first illumination device 603 under the control of the first controller 613 to output illumination light.
  • a first drive control section 611 a first drive power generation section 612, and a first controller 613 are provided in the primary circuit 6a. Further, the first drive circuit 614 is provided in the patient circuit 6b which is electrically insulated from the primary circuit 6a.
  • the second lighting control section 602 includes a second drive control section 621 , a second drive power generation section 622 , a second controller 623 , and a second drive circuit 624 .
  • the second drive control section 621 controls the driving of the second drive power generation section 622, the second controller 623, and the second drive circuit 624.
  • the second drive power generation section 622 generates drive power for the second lighting device 604 under the control of the second drive control section 621 and outputs this drive power to the second controller 623.
  • the second controller 623 controls the light output of the second lighting device 604 by controlling the second drive circuit 624 according to the drive power input from the second drive power generation section 622.
  • the second drive circuit 624 drives the second illumination device 604 under the control of the second controller 623 to output illumination light.
  • a second drive control section 621, a second drive power generation section 622, and a second controller 623 are provided in the primary circuit 6a. Further, the second drive circuit 624 is provided in the patient circuit 6b which is electrically insulated from the primary circuit 6a.
  • the first illumination device 603 directs light in the visible light wavelength band (hereinafter simply referred to as "visible light") toward the subject as first illumination light for illuminating the subject via the endoscope 201. irradiate.
  • the first lighting device 603 is configured using, for example, a white LED (Light Emitting Diode) lamp or a halogen lamp.
  • the second illumination device 604 directs light in a wavelength band other than visible light (hereinafter simply referred to as "invisible light”) to the subject as second illumination light for illuminating the subject via the endoscope 201. irradiate.
  • the second lighting device 604 is configured using, for example, an infrared LED lamp.
  • the input unit 605 receives input signals from each device that constitutes the treatment system 1, and outputs the received signals to the CPU 606 and the lighting circuit CPU 610.
  • the CPU 606 and the lighting circuit CPU 610 work together to centrally control the operation of the lighting device 6.
  • the CPU 606 reads the program stored in the memory 607 into the working area of the memory and executes it, and controls each component etc. through the execution of the program by the processor, so that the hardware and software cooperate and the lighting device Controls the operation of each part of 6.
  • the memory 607 stores various information necessary for the operation of the lighting device 6 and various programs executed by the lighting device 6.
  • the memory 607 is configured using RAM, ROM, and the like.
  • the wireless communication unit 608 is an interface for wireless communication with other devices.
  • the wireless communication unit 608 is configured using a communication module capable of, for example, Wi-F or Bluetooth.
  • the communication interface 609 is an interface for communicating with the lighting circuit 6c.
  • the lighting circuit memory 630 stores various information and programs necessary for the operation of the first lighting device 603 and the second lighting device 604.
  • the lighting circuit memory 630 is configured using RAM, ROM, and the like.
  • an input section 605, a CPU 606, a memory 607, a wireless communication section 608, and a communication interface 609 are provided in the primary circuit 6a. Further, the first lighting device 603, the second lighting device 604, the lighting circuit CPU 610, and the lighting circuit memory 61A are provided in the lighting circuit 6c.
  • FIG. 10 is a schematic diagram showing the positional relationship between the first and second imaging units in the endoscope 201 and the schematic configuration of the treatment instrument 301.
  • the endoscope 201 includes a first imaging section 204, a second imaging section 206, a first illumination section 6031, and a second illumination section 6041.
  • the first imaging section 204 is provided at the tip of the insertion section 211, which is the main body of the casing.
  • the first imaging section 204 has a first optical axis O2 that is inclined with respect to the longitudinal direction (longitudinal axis O1) of the insertion section 211.
  • the first imaging unit 204 captures an image of at least a part of the area where the living body is treated by the ultrasonic cutting unit 312 of the treatment instrument 301, which is located in the area irradiated with visible light by the first illumination unit 6031. Generate image data.
  • the second imaging section 206 is provided at a position of the insertion section 211 that is further away from the first imaging section 204 toward the proximal end along the longitudinal direction of the insertion section 211. Specifically, the second imaging section 206 is provided at a position of the insertion section 211 spaced apart from the first imaging section 204 by a distance D1.
  • the second imaging unit 206 has a second optical axis O3 different from the first optical axis O2.
  • the distance D1 is, for example, 30 mm to 40 mm. More specifically, the distance D1 is a distance of 0 to 20 mm connecting the first optical axis O2 and the second optical axis O3.
  • the second imaging unit 206 generates second image data by imaging a region including the index portion 320 provided on the treatment tool 301 irradiated with invisible light by the second illumination unit 6041.
  • the first illumination unit 6031 irradiates the visible light supplied from the first illumination device 603 toward the imaging area of the first imaging unit 204.
  • the first illumination unit 6031 is configured using one or more illumination lenses, a light guide, and the like.
  • the second illumination unit 6041 irradiates invisible light supplied from the second illumination device 604 toward the imaging area of the second imaging unit 206.
  • the second illumination unit 6041 is configured using one or more illumination lenses, a light guide, and the like.
  • the first imaging unit 204 and the second imaging unit 206 configured in this manner each image different imaging areas. Note that in FIG. 10, the imaging areas of the first imaging unit 204 and the second imaging unit 206 are different; however, the imaging area of each of the first imaging unit 204 and the second imaging unit 206 is not limited to this. Images may be taken so that parts of the images overlap each other.
  • the treatment tool 301 has an index section 320 that indicates information for each distance (depth) from the tip of the ultrasonic cutting section 312.
  • the indicator portion 320 is formed of, for example, a member having a retroreflective function.
  • the first image capturing unit 204 generates first image data by capturing an image of a part of the area to be treated on the living body using at least the ultrasonic cutting unit 312 of the treatment instrument 301.
  • the second image capturing unit 206 generates second image data by capturing an image of the index portion 320 of the treatment instrument 301.
  • FIG. 11 is a block diagram showing the detailed functional configuration of the image processing section 222.
  • the image processing section 222 shown in FIG. a guide image generation section 2227, a composite image generation section 2228, a display image generation section 2229, a memory 2230, and an image processing control section 2231.
  • the image data input unit 2221 receives input of image data generated by the endoscope 201 and input of signals from each device configuring the treatment system 1, and outputs the received data and signals to the bus.
  • the first image generation unit 2222 generates image data (RAW data) generated by the first imaging unit 204 that is input via the image data input unit 2221 in accordance with a synchronization signal synchronized with the imaging drive of the first imaging unit 204. is subjected to predetermined image processing to generate first image data, and this first image data is output to the turbidity detection section 2223 and the composite image generation section 2228. Specifically, the first image generation unit 2222 generates first image data (normal color image data) based on the pixel values of R pixels, G pixels, and B pixels included in the image data.
  • the predetermined image processing includes, for example, demosaicing processing, color correction processing, black level correction processing, noise reduction processing, and ⁇ correction processing.
  • the first image generation unit 2222 functions as a first image acquisition unit that acquires a first image including a region to be treated on a living body by an energy treatment instrument, for example, the ultrasonic cutting unit 312. Note that the first image generation unit 2222 may generate the first image data based on the drive signal for the treatment instrument 301.
  • the turbidity detection unit 2223 Based on the first image data generated by the first image generation unit 2222, the turbidity detection unit 2223 detects at least a partial area of a first image (hereinafter simply referred to as “first image”) corresponding to the first image data. A change in gradation is detected from , and the detection result is output to the composite image generation section 2228 and the image processing control section 2231. Specifically, the turbidity detection unit 2223 detects turbidity in the field of view in the endoscope 201 as at least a partial area of the first image based on the first image generated by the first image generation unit 2222, and The detection results are output to the guide image generation section 2227, the composite image generation section 2228, and the image processing control section 2231. The detailed method for detecting turbidity by the turbidity detection unit 2223 is performed using, for example, the technique disclosed in Japanese Patent No. 6720012 or Japanese Patent No. 6559229.
  • the turbidity of the field of view in the endoscope 201 is the degree of turbidity of bone powder and debris dissolved in the perfusate, which is a factor that deteriorates the image quality such as contrast and saturation in the first image.
  • Factors that degrade image quality include phenomena caused by dissolution of perfusate of biological tissues such as bone powder, debris, blood, and bone marrow, as well as phenomena caused by smoke and sparks during treatment with the treatment instrument 301.
  • a description will be given of a state in which the turbidity becomes cloudy when bone powder is dissolved in the perfusate.
  • the perfusate in which living tissue is dissolved has the characteristics of high brightness and low saturation (high brightness white), that is, low contrast or low color reproduction. Therefore, the turbidity detection unit 2223 calculates the contrast, brightness, and saturation for each pixel forming the first image as the turbidity of the field of view of the endoscope 201 (turbidity). component).
  • the second image generation unit 2224 generates second image data (RAW data) is subjected to predetermined image processing to generate second image data, and this second image data is output to the position detection section 2225 and the guide image generation section 2227. Specifically, the second image generation unit 2224 generates second image data (infrared image data) based on the pixel values of IR pixels included in the second image data.
  • the predetermined image processing includes, for example, demosaicing processing, color correction processing, black level correction processing, noise reduction processing, and ⁇ correction processing.
  • the second image generation unit 2224 functions as a second image acquisition unit that acquires second image data having a different wavelength from the first image. Note that the second image generation unit 2224 may generate the second image data based on the drive signal for the treatment instrument 301.
  • the position detection unit 2225 Based on the second image data generated by the second image generation unit 2224, the position detection unit 2225 detects at least a partial area of a second image (hereinafter simply referred to as “second image”) corresponding to the second image data.
  • the index portion 320 of the treatment instrument 301 is detected from the index portion 320 of the treatment instrument 301, and the detection result is output to the guide image generation section 2227 and the composite image generation section 2228.
  • the position detection section 2225 detects a change in the gradation of the second image, and detects this detection result as the position of the index section 320 of the treatment instrument 301.
  • the position detection unit 2225 detects the position of the index portion 320 of the treatment instrument 301 and the numerical value of the index portion 320 by performing edge extraction processing on the second image as a method of detecting a change in gradation.
  • the detection method by the position detection unit 2225 can be changed as appropriate. For example, by performing a well-known pattern matching process or a brightness extraction process for extracting a high brightness area, the index part of the treatment instrument 301 that appears in the second image can be changed. The position and numerical value of 320 are detected.
  • the turbidity determination unit 2226 determines whether the turbidity detected by the turbidity detection unit 2223 is greater than or equal to a predetermined value, and outputs the determination result to the image processing control unit 2231. Further, the turbidity determination unit 2226 determines whether the turbidity detected by the turbidity detection unit 2223 is equal to or higher than a predetermined value, and outputs the determination result to the image processing control unit 2231.
  • the predetermined value is a value at a level at which the treatment area in the field of view of the endoscope 201 disappears due to turbidity, for example.
  • the value of the level at which the treatment area disappears is a value of high brightness and low saturation (high brightness white).
  • the guide image generation unit 2227 generates a guide image that guides the position of the treatment instrument 301 shown in the first image based on the detection result detected by the position detection unit 2225, and outputs this guide image to the composite image generation unit 2228. do. Specifically, the guide image generation unit 2227 generates a frame that emphasizes the area of the ultrasonic cutting unit 312 of the treatment instrument 301 compared to other areas as a guide image. Note that the guide image generation unit 2227 generates the frame in a color specified by the surgeon, such as red or green.
  • the composite image generation unit 2228 generates composite image data in which the guide image generated by the guide image generation unit 2227 is superimposed on the first image generated by the first image generation unit 2222 based on the detection result detected by the position detection unit 2225.
  • a composite image (hereinafter simply referred to as a "composite image") corresponding to this composite image data is output to the display image generation unit 2229.
  • the display image generation unit 2229 generates a first image and a second image input from the first image generation unit 2222 in accordance with a synchronization signal synchronized with the imaging drive of the first imaging unit 204 under the control of the image processing control unit 2231.
  • a display image corresponding to display image data to be displayed on the display device 203 based on one or more of the second image inputted from the unit 2224 and the composite image inputted from the composite image generation unit 2228. is generated and output to the display device 203.
  • the display image generation unit 2229 converts the input image into a predetermined format, for example, converts the RGB format into a YCbCr format, and outputs the converted image to the display device 203.
  • the display image generation unit 2229 may generate the display image based on the drive signal for the treatment instrument 301.
  • the memory 2230 stores various information necessary for the operation of the image processing unit 222, various programs executed by the image processing unit 222, various image data, and the like.
  • the memory 2230 is configured using RAM, ROM, frame memory, and the like.
  • the image processing control section 2231 controls each section making up the image processing section 222.
  • the image processing control unit 2231 reads out the program stored in the memory 2230 into the work area of the memory and executes it, and controls each component through the execution of the program by the processor, so that the hardware and software cooperate. It also controls the operation of each part constituting the image processing unit 222.
  • FIG. 12 is a flowchart illustrating an overview of the treatment performed by the surgeon using the treatment system 1. Note that the number of surgeons who perform the treatment may be one doctor, or two or more including a doctor and an assistant.
  • the operator first forms a first portal P1 and a second portal P2 that communicate the inside of the joint cavity C1 of the knee joint J1 and the outside of the skin, respectively (step S1).
  • the operator inserts the endoscope 201 into the joint cavity C1 from the first portal P1, inserts the guiding device 4 into the joint cavity C1 from the second portal P2, and inserts the guiding device 4 into the joint cavity C1 from the second portal P2.
  • the treatment instrument 301 is guided into the joint cavity C1 (step S2).
  • a case has been described where two portals are formed and the endoscope 201 and the treatment instrument 301 are inserted into the joint cavity C1 from the first portal P1 and the second portal P2.
  • a second portal P2 may be formed and the guiding device 4 and the treatment tool 301 may be inserted into the joint cavity C1.
  • step S3 the operator brings the ultrasonic cutting section 312 into contact with the bone to be treated while visually confirming the endoscopic image of the joint cavity C1 displayed on the display device 203.
  • step S4 the operator performs a cutting treatment using the treatment instrument 301 while viewing the endoscopic image displayed on the display device 203 (step S4). Note that details of the processing of the treatment system 1 in the cutting treatment will be described later.
  • the display device 203 performs a display/notification process of displaying the inside of the joint cavity C1 and information regarding the state after the cutting procedure (step S5).
  • the endoscope control device 202 stops the display/notification after a predetermined period of time has passed after the display/notification process. The surgeon finishes the treatment using the treatment system 1.
  • FIG. 13 provides an overview of the processing that the endoscope control device 202 executes in the cutting treatment.
  • each process will be explained below as being executed under the control of the CPU of each control device, for example, any one of the control devices such as the network control device 7 may execute the process all at once. You may.
  • the CPU 227 communicates with each device, sets control parameters for each of the treatment device 3 and perfusion device 5, and inputs control parameters for each of the treatment device 3 and perfusion device 5 (step S11).
  • the CPU 227 determines whether or not the devices of each part constituting the treatment system 1 have entered the output ON state (step S12). If the CPU 227 determines that the output of each unit constituting the treatment system 1 is in the ON state (step S12: Yes), the endoscope control device 202 moves to step S13, which will be described later. On the other hand, if the CPU 227 determines that the output is not turned on for each unit that makes up the treatment system 1 (step S12: No), the CPU 227 determines that the output of each unit that makes up the treatment system 1 is not in the ON state (step S12: No). This judgment continues until the ON state is reached.
  • step S13 the first image generation unit 2222 acquires the first image data from the first imaging unit 204 to generate a first image, and the second image generation unit 2224 generates the second image from the second imaging unit 206.
  • the data is acquired to generate a second image.
  • FIG. 14 is a diagram showing an example of the first image generated by the first image generation unit 2222.
  • FIG. 15 is a diagram illustrating an example of the second image generated by the second image generation unit 2224.
  • a first image in a state where the field of view of the endoscope 201 is poor will be described.
  • the first image generation unit 2222 generates the first image Q1.
  • the second image generation unit 2224 generates a second image Q2 in which at least the region R1 included in the index portion 320 of the treatment instrument 301 is captured.
  • the turbidity detection unit 2223 detects turbidity in the field of view of the endoscope 201 based on the first image generated by the first image generation unit 2222 (step S14). Specifically, the turbidity detection unit 2223 detects turbidity in the field of view of the endoscope 201 using either the brightness or the contrast of the first image.
  • the turbidity determining unit 2226 determines whether the turbidity of the visual field of the endoscope 201 detected by the turbidity detecting unit 2223 is equal to or greater than a predetermined value (step S15).
  • the turbidity determination unit 2226 determines whether the turbidity component in the visual field of the endoscope 201 detected by the turbidity detection unit 2223 is equal to or higher than a predetermined value. If the turbidity determining unit 2226 determines that the turbidity component in the visual field of the endoscope 201 detected by the turbidity detecting unit 2223 is equal to or higher than the predetermined value (step S15: Yes), the endoscope control device 202 performs the steps described below.
  • step S16 the process moves to S16.
  • the turbidity determination unit 2226 determines that the turbidity component in the visual field of the endoscope 201 detected by the turbidity detection unit 2223 is not equal to or greater than the predetermined value (step S15: No)
  • the endoscope control device 202 the process moves to step S21, which will be described later.
  • step S16 the position detection section 2225 detects the position of the index section 320 of the treatment instrument 301 from at least a partial region of the second image generated by the second image generation section 2224.
  • the guide image generation unit 2227 generates a guide image that guides the position of the treatment instrument 301 in the first image based on the detection result detected by the position detection unit 2225 (step S17).
  • the composite image generation unit 2228 superimposes the guide image generated by the guide image generation unit 2227 on the first image generated by the first image generation unit 2222 based on the detection result detected by the position detection unit 2225.
  • An image is generated and output to the display image generation section 2229 (step S18).
  • the display image generation unit 2229 outputs a display image using the composite image to the display device 203.
  • FIG. 16 is a diagram showing an example of a composite image generated by the composite image generation unit 2228.
  • the composite image generation unit 2228 generates a composite image Q3 in which the guide image G1 is superimposed on the first image Q1.
  • the display image generation unit 2229 generates a display image using the composite image Q3 and outputs it to the display device 203.
  • the operator can determine the position of the ultrasonic cutting section 312, which is the tip of the treatment instrument 301, in the guide image G1. is displayed in a frame that is emphasized compared to other areas, so that cutting of the treatment target site 100 by the ultrasonic cutting unit 312 can be performed without interruption.
  • the CPU 227 determines whether the operator is continuing the treatment on the subject (step S19). Specifically, the CPU 227 determines whether or not the treatment instrument control device 302 is supplying power to the treatment instrument 301, and if the treatment instrument control device 302 is supplying power to the treatment instrument 301, the CPU 227 If it is determined that the operator is continuing the treatment on the subject and the treatment instrument control device 302 is not supplying power to the treatment instrument 301, it is determined that the operator is not continuing the treatment on the subject. If the CPU 227 determines that the operator is continuing the treatment on the subject (step S19: Yes), the endoscope control device 202 moves to step S20, which will be described later. On the other hand, if the CPU 227 determines that the operator is not continuing the treatment on the subject (step S19: No), the endoscope control device 202 ends this process.
  • step S19 the CPU 227 determines whether or not the devices of each part constituting the treatment system 1 are in an output OFF state. If the CPU 227 determines that the output of each device constituting the treatment system 1 is turned off (step S19: Yes), the endoscope control device 202 ends this process. On the other hand, if the CPU 227 determines that the output of each unit constituting the treatment system 1 is not in the OFF state (step S10: No), the endoscope control device 202 returns to step S13 described above. .
  • step S21 the CPU 227 performs normal control to output the first image to the endoscope control device 202. Specifically, the CPU 227 outputs the first image (color image) generated by the image processing unit 222 to the display device 203 for display. Thereby, the surgeon can perform the treatment using the treatment instrument 301 while viewing the first image displayed on the display device 203.
  • the endoscope control device 202 moves to step S19.
  • the first imaging unit 204 images the area where the living body is treated with the treatment tool 301
  • the second imaging unit 206 images the area where the living body is treated with the treatment tool 301
  • the second imaging unit 206 is free from the influence of bone powder etc. generated by the treatment with the treatment tool 301.
  • the index portion 320 of the treatment instrument 301 is imaged through the transparent irrigation fluid, and the composite image generation unit 2228 generates a composite image by superimposing the guide image generated by the guide image generation unit 2227 on the first image. Since the information is outputted to the display image generation section 2229, the operator can cut the treatment target site 100 by the ultrasonic cutting section 312 without interrupting the cutting.
  • the second imaging section 206 is The index portion 320 of the treatment instrument 301 can be imaged through a transparent irrigation fluid that is not affected by generated bone powder or the like.
  • the first imaging section 204 has the first optical axis O2 that is inclined with respect to the longitudinal direction of the insertion section 211
  • the second imaging section 206 has the first optical axis O2 that is different from the first optical axis O2. Since it has two optical axes O3, the second imaging unit 206 can image the index portion 320 of the treatment instrument 301 via a transparent perfusate that is not affected by bone powder or the like generated by the treatment with the treatment instrument 301.
  • the second imaging unit 206 is free from the influence of bone powder etc. generated by the treatment with the treatment instrument 301.
  • the index portion 320 of the treatment instrument 301 can be imaged through the transparent irrigation fluid.
  • the index portion 320 of the treatment tool 301 is provided at one location, but the index portion 320 may be provided at multiple locations without being limited thereto.
  • FIG. 17 is a diagram schematically showing the main parts of the configuration of the endoscope according to the second embodiment.
  • the endoscope 201A shown in FIG. 17 includes, in place of the first imaging section 204, the second imaging section 206, the first illumination section 6031, and the second illumination section 6041 of the endoscope 201 according to the first embodiment described above. It includes a first imaging section 204A, a second imaging section 206A, a first illumination section 6031A, and a second illumination section 6041A.
  • the first imaging section 204A is provided at the tip of the insertion section 211, which is the main body of the casing.
  • the first imaging section 204A has a first optical axis O2 arranged in a direction perpendicular to the longitudinal direction (longitudinal axis O1) of the insertion section 211.
  • the first imaging unit 204A generates first image data by imaging a part of the area where the living body is treated by at least the ultrasonic cutting unit 312 of the treatment tool 301, which is irradiated with visible light by the first illumination unit 6031A. do.
  • the second imaging section 206A is provided at a position of the insertion section 211 that is further away from the first imaging section 204A toward the proximal end along the longitudinal direction of the insertion section 211. Specifically, the second imaging section 206A is provided at a position of the insertion section 211 spaced apart from the first imaging section 204 by a distance D1.
  • the second imaging section 206 has a second optical axis O3 that is different from the first optical axis O2 and is arranged in a direction perpendicular to the longitudinal direction (longitudinal axis O1) of the insertion section 211.
  • the distance D2 is, for example, 30 mm to 40 mm.
  • the second imaging section 206A generates second image data by capturing an image of a region including the index section 320 provided on the treatment tool 301 irradiated with invisible light by the second illumination section 6041A.
  • the first illumination unit 6031A irradiates the visible light supplied from the first illumination device 603 toward the imaging area of the first imaging unit 204A.
  • the first illumination unit 6031A is configured using one or more illumination lenses, a light guide, and the like.
  • the second illumination unit 6041A irradiates invisible light supplied from the second illumination device 604 toward the imaging area of the second imaging unit 206A.
  • the second illumination unit 6041A is configured using one or more illumination lenses, a light guide, and the like.
  • the composite image generation section 2228 performs the first image generation section 2222 based on the detection result detected by the position detection section 2225 through the same processing as in the first embodiment described above.
  • the operator can determine the position of the ultrasonic cutting section 312, which is the tip of the treatment instrument 301, in the guide image G1. is displayed in a frame that is emphasized compared to other areas, so that cutting of the treatment target site 100 by the ultrasonic cutting unit 312 can be performed without interruption.
  • the ultrasonic cutting section 312 can remove the treatment target site 100. Cutting can be done without interruption.
  • Embodiment 3 Next, Embodiment 3 will be described.
  • the first imaging section and the second imaging section were used, but in the third embodiment, one imaging section performs imaging. Therefore, the configuration of the endoscope according to the third embodiment will be described below. Further, the same components as those of the treatment system 1 according to the first embodiment described above are given the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
  • FIG. 18 is a schematic diagram showing a schematic configuration of an endoscope according to Embodiment 3.
  • the endoscope 201B shown in FIG. 18 includes, in place of the first imaging section 204, the second imaging section 206, the first illumination section 6031, and the second illumination section 6041 of the endoscope 201 according to the first embodiment described above. It includes an imaging section 240, a first illumination section 6031B, and a second illumination section 6041B.
  • the imaging section 240 is provided in the insertion section 211, which is the main body of the casing.
  • the imaging section 240 has a first optical axis O10 arranged in a direction perpendicular to the longitudinal direction (longitudinal axis O1) of the insertion section 211.
  • the imaging unit 240 has a wide angle of view, for example, 180 degrees. That is, the imaging unit 240 is configured to control a part of the living body to be treated by at least the ultrasonic cutting unit 312 of the treatment instrument 301 under the control of the imaging element drive control circuit 221a. , and a region including the index section 320 provided on the treatment tool 301 to generate image data.
  • the imaging unit 240 is configured using an optical system such as one or more lenses and prisms, and an image sensor that receives a subject image formed by the optical system. Note that the detailed configuration of the image sensor will be described later.
  • the first illumination unit 6031B irradiates the visible light supplied from the first illumination device 603 toward the imaging region of the imaging unit 240.
  • the first illumination unit 6031B is configured using one or more illumination lenses, a light guide, and the like.
  • the second illumination unit 6041B irradiates the invisible light supplied from the second illumination device 604 toward the imaging region of the imaging unit 240.
  • the second illumination unit 6041B is configured using one or more illumination lenses, a light guide, and the like.
  • the first illumination section 6031B and the second illumination section 6041B alternately or simultaneously irradiate visible light and invisible light toward the imaging region of the imaging section 240. .
  • FIG. 19 is a block diagram showing the functional configuration of the imaging section 240.
  • the imaging unit 240 shown in FIG. 19 includes at least an imaging element 2241.
  • the image sensor 2241 is realized using a CCD or CMOS image sensor having a plurality of pixels arranged in a two-dimensional matrix. Under the control of the CPU 242, the image sensor 2241 performs photoelectric conversion on a subject image (light beam) formed by an optical system (not shown) to generate image data (RAW data), and internally views this image data. Output to mirror control device 202.
  • the image sensor 2241 includes a pixel portion 2241a and a color filter 2241b.
  • FIG. 20 is a diagram schematically showing the configuration of the pixel portion 2241a.
  • the pixel unit 2241a reads an image signal as image data from a pixel P nm in a readout area arbitrarily set as a readout target among the plurality of pixels P nm , and outputs it to the endoscope control device 202. do.
  • FIG. 21 is a diagram schematically showing the configuration of the color filter 2241b.
  • the color filter 2241b includes a filter R that transmits light in the red wavelength band, two filters G that transmits light in the green wavelength band, and a filter that transmits light in the blue wavelength band.
  • the basic unit and the IR unit are arranged at a predetermined interval. Specifically, in the color filter 2241b, basic units and IR units are arranged alternately with respect to the pixel portion 2241a.
  • the color filter 2241b is not limited to a configuration in which basic units and IR units are arranged alternately; for example, when one IR unit is arranged for three basic units (3:1 interval). , and can be changed as appropriate.
  • FIG. 22 is a diagram schematically showing the sensitivity and wavelength band of each filter.
  • the horizontal axis indicates wavelength (nm), and the vertical axis indicates transmission characteristics (sensitivity characteristics).
  • a curve LB indicates the transmission characteristic of filter B
  • a curve LG indicates the transmission characteristic of filter G
  • a curve LR indicates the transmission characteristic of filter R
  • a curve LIR indicates the transmission characteristic of filter IR. Show characteristics.
  • filter B transmits light in the blue wavelength band (400 nm to 500 nm).
  • the filter G transmits light in the green wavelength band (480 nm to 600 nm).
  • the filter R transmits light in the red wavelength band (570 nm to 680 nm).
  • the filter IR transmits light in the infrared wavelength band (780 nm to 2500 nm).
  • a pixel P nm in which a filter R is disposed on the light receiving surface is an R pixel
  • a pixel P nm in which a filter G is disposed on the light receiving surface is a G pixel
  • a pixel P nm in which a filter B is disposed on the light receiving surface is a G pixel
  • the pixel P nm will be referred to as a B pixel
  • the pixel P nm in which the filter IR is disposed on the light receiving surface will be referred to as an IR pixel.
  • the R pixel, the G pixel, and the B pixel function as a first light receiving element capable of receiving visible light
  • the IR pixel functions as a second light receiving element capable of receiving invisible light.
  • the first image generation section 2222 and the second image generation section 2224 each generate first image data and second image data for the image data generated by the imaging section 240 configured as described above. Specifically, the first image generation unit 2222 performs predetermined image processing on the image data (RAW data) input via the image data input unit 2221 to generate first image data (normal color image data) (see image Q11 in FIG. 23). In this case, the first image generation unit 2222 generates the first image data by interpolating the pixel value of the IR pixel in the image data using the pixel value of a peripheral pixel, for example, an adjacent G pixel.
  • RAW data image data
  • first image generation unit 2222 generates the first image data by interpolating the pixel value of the IR pixel in the image data using the pixel value of a peripheral pixel, for example, an adjacent G pixel.
  • the second image generation unit 2224 performs predetermined image processing on the image data (RAW data) input via the image data input unit 2221 to generate second image data (near-infrared image data). (See image Q12 in FIG. 24). Specifically, the second image generation unit 2224 generates second image data (near-infrared image data) based on the pixel values of IR pixels included in the image data (see image Q12 in FIG. 24). . Thereafter, similarly to the first embodiment described above, the position detection unit 2225 detects the index portion 320 of the treatment instrument 301 from at least a partial region of the second image.
  • the guide image generation unit 2227 generates a guide image that guides the position of the treatment instrument 301 in the first image based on the detection result detected by the position detection unit 2225.
  • the composite image generation unit 2228 superimposes the guide image generated by the guide image generation unit 2227 on the first image generated by the first image generation unit 2222 based on the detection result detected by the position detection unit 2225. Generate an image.
  • the same effect as the first embodiment described above is achieved, and since the endoscope 201B is configured with only one imaging section 240, the insertion section of the endoscope 201B is 211 can be made smaller in diameter.
  • the display image generation unit 2229 switches the image output to the display device 203 according to the mode set in the endoscope control device 202, but the present invention is not limited to this. Instead, the image output by the display image generation unit 2229 to the display device 203 may be switched based on the drive signal and synchronization signal (VT) for the treatment tool 301 inputted from the treatment tool control device 302, for example. Specifically, the display image generation unit 2229 generates the first image, the second image, and A display image based on any one of the composite images may be output to the display device 203.
  • VT drive signal and synchronization signal
  • the section 312 can cut the treatment target site 100.
  • the display image generation unit 2229 switches the type of image output to the display device 203 according to the synchronization signal, the type of image displayed by the display device 203 changes smoothly, preventing the surgeon from feeling uncomfortable. This can reduce the burden on the operator.
  • the position detection unit 2225 detects the area where the index portion 320 of the treatment instrument 301 appears in the second near-infrared image, but the position detection unit 2225 is not limited to this.
  • the position and movement of the index section 320 may be detected using a phase difference pixel or a ToF (Time of Flight) sensor.
  • Embodiments 1 to 3 of the present disclosure the treatment for turbidity caused by bone powder or the like in a solution such as an irrigation solution has been described, but the treatment is not limited to a solution and can be applied even in the air. can.
  • Embodiments 1 to 3 can also be applied to deterioration of visibility in the visual field of an endoscope due to cutting debris, fat mist, etc. generated during aerial treatment at joint sites.
  • Embodiments 1 to 3 of the present disclosure the treatment at the knee joint has been described, but the treatment can be applied not only to the knee joint but also to other parts (such as the spine).
  • Embodiments 1 to 3 of the present disclosure can be applied to turbidity other than bone powder, such as debris such as soft tissue, synovium, and fat, and other noises (cavitation such as air bubbles). It can also be applied.
  • the application is applied to turbidity or visual field deterioration caused by cut pieces of soft tissue such as cartilage, synovium, fat, etc. can do.
  • the first to third embodiments of the present disclosure can be applied even when the field of view of the endoscope 201 is blocked by a relatively large piece of tissue.
  • the endoscope control device 202 determines whether or not the field of view of the endoscope 201 is blocked by a blocking object based on the first image, and if it is determined that the field of view of the endoscope 201 is blocked by a blocking object, the endoscope control device 202 uses a well-known technique Image processing may be performed to remove obstructing objects using .
  • the endoscope control device 202 may perform image processing within a range that does not affect the processing, using the size of the treatment region by the treatment instrument 301, the time during which the treatment target region 100 is shielded, and the like.
  • various inventions can be formed by appropriately combining the plurality of components disclosed in the treatment systems according to Embodiments 1 to 3 of the present disclosure.
  • some components may be deleted from all the components described in the treatment systems according to the first to third embodiments of the present disclosure described above.
  • the components described in the treatment systems according to the first to third embodiments of the present disclosure described above may be combined as appropriate.
  • control section can be read as a control means or a control circuit.
  • the program executed by the treatment system according to Embodiments 1 to 3 of the present disclosure may be stored in a CD-ROM, a flexible disk (FD), a CD-R, a DVD ( It is provided stored in a computer-readable storage medium such as a Digital Versatile Disk, a USB medium, or a flash memory.
  • the programs executed by the treatment systems according to Embodiments 1 to 3 of the present disclosure may be configured to be stored on a computer connected to a network such as the Internet and provided by being downloaded via the network. good.
  • a usage method performed with a treatment system including an energy treatment instrument and an endoscope having an imaging section, including a first step, a second step, and a treatment step,
  • the first step is operating the endoscope so that the cutting section provided at the tip of the energy treatment instrument falls within the field of view of the imaging section of the endoscope
  • the second step is operating the endoscope so that an index section provided on the energy treatment instrument falls within the field of view of the imaging section
  • the treatment step includes: After the first step and the second step, operate the energy treatment tool and treat the living body. how to use.

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Abstract

内視鏡の視野が悪化した場合であっても、処置部に対する処置を続行することができる撮像装置、処置システムおよび撮像方法を提供する。撮像装置は、被検体に挿入可能であり、長手方向に沿って基端側から先端側に延伸する筐体本体と、筐体本体に設けられ、先端から基端に延伸するエネルギー処置具の先端において、生体を処置する領域からの光を受光して撮像して画像データを生成し、かつ、エネルギー処置具の基端に設けられた、先端からの距離を示す指標部からの光を受光して受光データを生成する、撮像部と、受光データから、エネルギー処置具の先端位置を検出する位置検出部と、を備える。

Description

撮像装置、処置システムおよび撮像方法
 本開示は、撮像装置、処置システムおよび撮像方法に関する。
 関節鏡視下手術では、灌流装置によって関節内を生理食塩水等の灌流液で膨らませて視野を確保し、処置部の処置を行う技術が知られている(例えば特許文献1を参照)。この技術では、超音波処置具のハンマリング動作で骨を破砕することで、骨の削りカスである骨粉や髄液が発生するため、灌流液によって骨粉や髄液を内視鏡の視野から送出することによって、処置部に対する視野を確保している。
特許第4564595号公報
 ところで、関節鏡視下手術では、超音波処置具のハンマリング動作によって連続して骨の破砕を進めた場合、大量の骨粉が発生し、この骨粉が灌流液に分散され、灌流液が濁ることで、処置部を観察する関節鏡の視野が阻害され、処置部が見えにくくなる。
 しかしながら、上述した特許文献1では、処置部を観察する内視鏡の視野が白濁することによって悪化した場合、灌流液によって骨粉が内視鏡の視野から送出されて、内視鏡の視野が改善するまで処置部に対する処置を停止し、待機しなければならず、施術時間が延びることで、術者および患者の各々の負担となっていた。
 本開示は、上記に鑑みてなされたものであって、内視鏡の視野が悪化した場合であっても、処置部に対する処置を続行することができる撮像装置、処置システムおよび撮像方法を提供することを目的とする。
 上述した課題を解決し、目的を達成するために、本開示に係る撮像装置は、被検体に挿入可能であり、長手方向に沿って基端側から先端側に延伸する筐体本体と、前記筐体本体に設けられ、先端から基端に延伸するエネルギー処置具の先端において、生体を処置する領域からの光を受光して撮像して画像データを生成し、かつ、前記エネルギー処置具の基端に設けられた、先端からの距離を示す指標部からの光を受光して受光データを生成する、撮像部と、前記受光データから、前記エネルギー処置具の先端位置を検出する位置検出部と、を備える。
 また、本開示に係る処置システムは、被検体内に挿入され、処置対象部位に対して処置可能であり、先端からの距離を示す指標部を有するエネルギー処置具と、前記被検体に挿入可能な撮像装置と、前記撮像装置を経由して前記被検体内へ照明光を照射する照明装置と、を備え、前記撮像装置は、前記被検体に挿入可能であり、長手方向に沿って基端側から先端側に延伸する筐体本体と、前記筐体本体に設けられ、先端から基端に延伸する前記エネルギー処置具の先端において、生体を処置する領域からの光を受光して撮像して画像データを生成し、かつ、前記エネルギー処置具の基端に設けられた、前記指標部からの光を受光して受光データを生成する、撮像部と、前記受光データから、前記エネルギー処置具の先端位置を検出する位置検出部と、
 を備える。
 また、本開示に係る撮像方法は、被検体に挿入可能であり、長手方向に沿って基端側から先端側に延伸する筐体本体と、ハードウェアを有するプロセッサが備え撮像装置が実行する撮像方法であって、前記プロセッサが、前記筐体本体に設けられた撮像部に、先端から基端に延伸するエネルギー処置具の先端において、生体を処置する領域からの光を受光して撮像して画像データを生成させ、かつ、前記エネルギー処置具の基端に設けられた、先端からの距離を示す指標部からの光を受光して受光データを生成させ、前記受光データから、前記エネルギー処置具の先端位置を検出する、ことを実行させる。
 本開示によれば、内視鏡の視野が悪化した場合であっても、処置部に対する処置を続行することができるという効果を奏する。
図1は、本開示の実施の形態1に係る処置システムの概略構成を示す図である。 図2は、本開示の実施の形態1に係る超音波プローブによって骨孔を形成する様子を示した図である。 図3Aは、本開示の実施の形態1に係る超音波プローブの概略構成を示す模式図である。 図3Bは、図3Aの矢視A方向の模式図である。 図4は、本開示の実施の形態1に係る処置システム全体の機能構成の概要を示すブロック図である。 図5は、本開示の実施の形態1に係る内視鏡装置の詳細な機能構成を示すブロック図である。 図6Aは、本開示の実施の形態1に係る内視鏡の視野が良好な状態を示す図である。 図6Bは、本開示の実施の形態1に係る内視鏡の視野が不良な状態を示す図である。 図7は、本開示の実施の形態1に係る処理装置の詳細な機能構成を示すブロック図である。 図8は、本開示の実施の形態1に係る灌流装置の詳細な機能構成を示すブロック図である。 図9は、本開示の実施の形態1に係る照明装置の詳細な機能構成を示すブロック図である。 図10は、本開示の実施の形態1に係る内視鏡における第1,第2撮像部の位置関係および処置具の概略構成を示す模式図である。 図11は、本開示の実施の形態1に係る画像処理部の詳細な機能構成を示すブロック図である。 図12は、本開示の実施の形態1に係る処置システムを用いて術者が行う処置の概要を説明するフローチャートである。 図13は、本開示の実施の形態1に係る内視鏡制御装置が切削処置において実行する処理の概要について説明する図である。 図14は、本開示の実施の形態1に係る第1画像生成部が生成する第1画像の一例を示す図である。 図15は、本開示の実施の形態1に係る第2画像生成部が生成する第2画像の一例を示す図である。 図16は、本開示の実施の形態1に係る合成画像生成部は生成する合成画像の一例を示す図である。 図17は、本開示の実施の形態2に係る内視鏡の構成の要部を模式的に示す図である。 図18は、本開示の実施の形態3に係る内視鏡の概略構成を示す模式図である。 図19は、本開示の実施の形態3に係る撮像部の機能構成を示すブロック図である。 図20は、本開示の実施の形態3に係る画素部の構成を模式的に示す図である。 図21は、本開示の実施の形態3に係るカラーフィルタの構成を模式的に示す図である。 図22は、本開示の実施の形態3に係る各フィルタの感度と波長帯域を模式的に示す図である。 図23は、本開示の実施の形態3に係る撮像部が生成する画像データに基づく第1画像データに対応する第1画像の一例を示す図である。 図24は、本開示の実施の形態3に係る撮像部が生成する画像データに基づく第2画像データに対応する第2画像の一例を示す図である。
 以下、本開示を実施するための形態を図面とともに詳細に説明する。なお、以下の実施の形態により本開示が限定されるものではない。また、以下の説明において参照する各図は、本開示の内容を理解でき得る程度に形状、大きさ、および位置関係を概略的に示してあるに過ぎない。即ち、本開示は、各図で例示された形状、大きさおよび位置関係のみに限定されるものではない。さらに、以下の説明では、図面の記載において、同一の部分には同一の符号を付して説明する。
(実施の形態1)
 〔処理システムの概略構成〕
 図1は、実施の形態1に係る処置システム1の概略構成を示す図である。
 図1に示す処置システム1は、骨等の生体組織に対して超音波振動を付与することによって、生体組織を処置する。ここで、処置とは、例えば、骨等の生体組織の除去または切削である。なお、図1では、処置システム1として、前十字靱帯再建術を行う処置システムを例示している。
 図1に示す処置システム1は、内視鏡装置2と、処置装置3と、ガイディングデバイス4と、灌流装置5と、照明装置6と、を備える。
 〔内視鏡装置の構成〕
 まず、内視鏡装置2の構成について説明する。
 内視鏡装置2は、内視鏡201と、内視鏡制御装置202と、表示装置203と、を備える。
 内視鏡201は、被検体の膝関節J1の関節腔C1内と、皮膚外と、を連通する第1のポータルP1を通して、挿入部211の先端部分が関節腔C1内に挿通される。内視鏡201は、関節腔C1内を照射し、関節腔C1内で反射された照明光(被写体像)を取り込み、当該被写体像を撮像して画像データを生成する。
 内視鏡制御装置202は、内視鏡201によって撮像された画像データに対して、種々の画像処理を実行し、この画像処理後の画像データに対応する表示画像を表示装置203に表示させる。内視鏡制御装置202は、内視鏡201と、表示装置203と、に有線または無線で接続されている。
 表示装置203は、内視鏡制御装置202を経由して、処置システム1を構成する各装置から送信されたデータ、画像データ(表示画像)、および音声データ等を受信し、受信したデータに応じた表示画像の表示、告知および出力する。表示装置203は、液晶または有機EL(Electro-Luminescence)からなる表示パネルを用いて構成される。
 〔処理装置の構成〕
 次に、処置装置3の構成について説明する。
 処置装置3は、処置具301と、処置具制御装置302と、フットスイッチ303と、を備える。
 処置具301は、処置具本体311と、超音波切削部312(後述する図2を参照)と、シース313と、を有する。
 処置具本体311は、円筒状に形成されている。また、処置具本体311の内部には、ボルト締めランジュバン型振動子(Bolt-clamped Langevin-type transducer)によって構成され、供給された駆動電力に応じて超音波振動を発生する超音波振動子312a(後述する図2を参照)が収納されている。
 処置具制御装置302は、術者によるフットスイッチ303への操作に応じて、超音波振動子312aに対して駆動電力を供給する。なお、駆動電力の供給については、フットスイッチ303への操作に限らず、例えば、処置具301に設けられた操作部(図示略)への操作に応じて行われてもよい。
 フットスイッチ303は、超音波切削部312を駆動する際に術者が足で操作するための入力インターフェースである。
 次に、超音波切削部312について説明する。
 図2は、超音波切削部312によって骨孔101を形成する様子を示した図である。図3Aは、超音波切削部312の概略構成を示す模式図である。図3Bは、図3Aの矢視A方向の模式図である。
 図2、図3Aおよび図3Bに示すように、超音波切削部312は、例えばチタン合金等によって構成され、略円柱形状を有する。また、超音波切削部312の基端部は、処置具本体311内において、超音波振動子312aに対して接続されている。さらに、超音波切削部312は、超音波振動子312aが発生した超音波振動を基端から先端まで伝達する。具体的には、本実施の形態1における超音波振動は、超音波切削部312の長手方向(図2の上下方向)に沿う縦振動である。また、超音波切削部312の先端部には、図2に示すように、超音波振動子312aが設けられている。
 シース313は、処置具本体311よりも細長い円筒状に形成され、処置具本体311から任意の長さまで超音波切削部312の外周の一部を覆っている。
 このように構成された処置具301における超音波切削部312の超音波振動子312aは、関節腔C1内と、皮膚外と、を連通する第2のポータルP2を通して関節腔C1内に挿通されたガイディングデバイス4によって案内されつつ、関節腔C1内に挿入される。
 続いて、処置具301は、骨の処置対象部位100に対して超音波切削部312の超音波振動子312aを接触させた状態で超音波振動を発生させると、ハンマリング作用によって、超音波振動子312aと機械的に衝突した骨の部分が微細な粒状に粉砕される(図2を参照)。
 その後、処置具301は、術者によって超音波切削部312の超音波振動子312aが処置対象部位100に対して押し込まれると、超音波振動子312aが骨を粉砕しながら当該処置対象部位100の内部に進入していく。これによって、処置対象部位100には、骨孔101が形成される。
 また、処置具本体311の基端には、姿勢検出部314と、CPU(Central Processing Unit)315と、メモリ316と、が搭載された回路基板317が設けられている(図3Aおよび図3Bを参照)。
 姿勢検出部314は、姿勢検出部314は、処置具301の回転や移動を検出するセンサを含む。
姿勢検出部314は、超音波切削部312の長手軸と平行な軸を含む、互い直交する三つの軸方向への移動と、各軸のまわりの回転と、を検出する。
上述した処置具制御装置302は、姿勢検出部314の検出結果が一定時間変化しなければ、処置具301が静止していると判定する。姿勢検出部314は、例えば三軸角速度センサ(ジャイロセンサ)および加速度センサ等で構成される。
 CPU315は、姿勢検出部314の動作を制御したり、処置具制御装置302との間の情報を送受信したりする。CPU315は、メモリ316に記憶部されたプログラムをメモリの作業領域に読み出して実行し、プロセッサによるプログラムの実行を通じて各構成部等を制御することによって、ハードウェアとソフトウェアとが協働し、所定の目的に合致した機能モジュールを実現する。
 〔ガイディングデバイスの構成〕
 次に、ガイディングデバイス4の構成について説明する。
 図1において、ガイディングデバイス4は、第2のポータルP2を通して関節腔C1内に挿通され、処置具301における超音波切削部312の先端部分の関節腔C1内への挿入を案内する。
 ガイディングデバイス4は、ガイド本体401と、ハンドル部402と、コック付き排液部403と、を備える。
 ガイド本体401は、筒形状をなし、内部に超音波切削部312が挿通される貫通孔401aを有する(図1を参照)。ガイド本体401は、貫通孔401aに挿通された超音波切削部312の進行を一定方向に規制し、超音波切削部312の移動を案内する。本実施の形態1では、ガイド本体401の外周面および内周面における中心軸に直交する断面形状は、それぞれ略円形である。また、ガイド本体401は、先端に向かうに従って細くなっている。即ち、ガイド本体401の先端面401bは、中心軸に対して斜めに交差する斜面となっている。
 コック付き排液部403は、ガイド本体401の外周面に設けられ、ガイド本体401内に連通する筒形状をなす。コック付き排液部403には、灌流装置5の排液チューブ505の一端が接続され、ガイド本体401と、灌流装置5の排液チューブ505と、を連通する流路となる。この流路は、コック付き排液部403に設けられたコック(図示略)の操作によって開閉可能に構成されている。
 〔灌流装置の構成〕
 次に、灌流装置5の構成について説明する。
 図1において、灌流装置5は、滅菌した生理食塩水等の灌流液を関節腔C1内に送出するとともに、潅流液を関節腔C1外に排出する。
 灌流装置5は、液体源501と、送液チューブ502と、送液ポンプ503と、排液ボトル504と、排液チューブ505と、排液ポンプ506と、を備える(図1を参照)。
 液体源501は、内部で灌流液を収容する。液体源501は、送液チューブ502が接続される。灌流液は、滅菌した生理食塩水等である。液体源501は、例えばボトル等を用いて構成される。
 送液チューブ502は、一端が液体源501に対して接続され、他端が内視鏡201に対して接続されている。
 送液ポンプ503は、送液チューブ502を通して、液体源501から内視鏡201に向けて灌流液を送出する。内視鏡201に送出された灌流液は、挿入部211の先端部分に形成された送液孔から関節腔C1内に送出される。
 排液ボトル504は、関節腔C1外に排出された灌流液を収容する。排液ボトル504は、排液チューブ505が接続される。
 排液チューブ505は、一端がガイディングデバイス4に対して接続され、他端が排液ボトル504に対して接続されている。
 排液ポンプ506は、関節腔C1内に挿通されたガイディングデバイス4から排液チューブ505の流路を辿って、関節腔C1内の灌流液を排液ボトル504に排出する。なお、実施の形態1では、排液ポンプ506を用いて説明するが、これに限らず、施設に備えられた吸引装置を用いても構わない。
 〔照明装置の構成〕
 次に、照明装置6の構成について説明する。
 図1において、照明装置6は、互いに波長帯域が異なる2つの照明光をそれぞれ発する2つの光源を有する。2つの照明光は、例えば可視光である白色光と、不可視光である赤外光である。照明装置6からの照明光は、ライトガイドを経由して内視鏡201に伝播され、内視鏡201の先端から照射される。
 〔処置システム全体の機能構成〕
 次に、処置システム全体の機能構成について説明する。
 図4は、処置システム1全体の機能構成の概要を示すブロック図である。
 図4に示す処置システム1は、上述した構成(図1を参照)に加えて、システム全体の通信を制御するネットワーク制御装置7と、各種データを記憶するネットワークサーバ8と、をさらに備える。
 ネットワーク制御装置7は、内視鏡装置2、処置装置3、灌流装置5、照明装置6およびネットワークサーバ8と通信可能に接続される。図4では、装置間が無線接続されている場合を例示しているが、有線接続されていてもよい。以下、内視鏡装置2、処置装置3、灌流装置5および照明装置6の詳細な機能構成を説明する。
 ネットワークサーバ8は、内視鏡装置2、処置装置3、灌流装置5、照明装置6およびネットワーク制御装置7と通信可能に接続される。ネットワークサーバ8は、処置システム1を構成する各装置の各種データを記憶する。ネットワークサーバ8は、例えばCPU等のハードウェアを有するプロセッサと、HDD(Hard Disk Drive)およびSSD(Solid State Drive)等のメモリと、を用いて構成される。
 〔内視鏡装置の機能構成〕
 次に、上述した内視鏡装置2の機能構成について説明する。
 図5は、内視鏡装置2の詳細な機能構成を示すブロック図である。
 図4および図5に示すように、内視鏡装置2は、内視鏡制御装置202と、表示装置203と、内視鏡201の筐体本体である挿入部211に設けられた第1撮像部204と、操作入力部205と、内視鏡201の筐体本体である第2撮像部206と、CPU242と、メモリ243と、を備える。
 内視鏡制御装置202は、撮像処理部221と、画像処理部222と、濁り検出部223と、入力部226と、CPU227と、メモリ228と、無線通信部229と、距離センサ駆動回路230と、距離データ用メモリ231と、通信インターフェース232と、を備える。
 撮像処理部221は、内視鏡201に設けられた第1撮像部204および第2撮像部206の駆動制御を行う撮像素子駆動制御回路221aと、1次回路202aと電気的に絶縁された患者回路202bに設けられて第1撮像部204および第2撮像部206の信号制御を行う撮像素子信号制御回路221bと、を有する。撮像素子駆動制御回路221aは、1次回路202aに設けられる。また、撮像素子信号制御回路221bは、1次回路202aと電気的に絶縁された患者回路202bに設けられる。
 画像処理部222は、バス(Bus)を経由し、入力された画像データ(RAWデータ)に対して所定の画像処理を行って表示装置203へ出力する。画像処理部222は、例えばDSP(Digital Signal Processor)またはFPGA(Field-Programmable Gate Array)のハードウェアを有するプロセッサを用いて構成される。画像処理部222は、メモリ228に記憶部されたプログラムをメモリの作業領域に読み出して実行し、プロセッサによるプログラムの実行を通じて各構成部等を制御することによって、ハードウェアとソフトウェアとが協働し、所定の目的に合致した機能モジュールを実現する。なお、画像処理部222の詳細な機能構成については、後述する。
 濁り検出部223は、内視鏡201の視野の濁りに関する情報に基づいて、関節腔C1内における内視鏡201の視野の濁りを検出する。ここで、濁りに関する情報とは、例えば内視鏡201が生成する画像データから得られる値、灌流液の物性値(濁度)、処置装置3から取得したインピーダンス等である。
 図6Aは、内視鏡201の視野が良好な状態を示す図である。図6Bは、内視鏡201の視野が不良な状態を示す図である。なお、図6Aおよび図6Bのそれぞれは、術者が大腿骨外顆900に対して骨孔を形成する際の内視鏡201の視野である画像データに対応する表示画像を模式的に示す図である。このうち、図6Bは、超音波切削部312の駆動により微細な粒状に粉砕された骨が原因で内視鏡201の視野が濁った状態を模式的に示している。なお、図6Bでは、微細な骨をドットによって表現している。
 図5において、入力部226は、操作入力部205によって入力された信号の入力および処置システム1を構成する各装置からの信号の入力を受け付ける。
 CPU227は、内視鏡制御装置202の動作を統括して制御する。CPU227は、メモリ228に記憶されているプログラムをメモリの作業領域に読み出して実行し、プロセッサによるプログラムの実行を通じて各構成部等を制御することによって、ハードウェアとソフトウェアとが協働し、内視鏡制御装置202の各部の動作を制御する。
 メモリ228は、内視鏡制御装置202の動作に必要な各種情報、内視鏡制御装置202が実行する各種プログラム、第1撮像部204および第2撮像部206が撮像した画像データ等を記憶する。メモリ228は、例えばRAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)、フレームメモリ等を用いて構成される。
 無線通信部229は、他の装置との間の無線通信を行うためのインターフェースである。無線通信部229は、例えばWi-Fi(登録商標)またはBluetooth(登録商標)等が可能な通信モジュールを用いて構成される。
 距離センサ駆動回路230は、第1撮像部204または第2撮像部206が撮像した画像内の所定対象物までの距離を計測する図示しない距離センサを駆動する。なお、実施の形態1では、距離センサを撮像素子2241に設けてもよい。この場合、撮像素子2241は、有効画素に代えて、撮像素子2241から所定対象物までの距離を計測可能な位相差画素を設ければよい。もちろん、内視鏡201の先端付近に、ToF(Time of  Flight)センサ等を設けてもよい。
 距離データ用メモリ231は、距離センサが検出した距離データを記憶する。距離データ用メモリ231は、例えばRAMおよびROM等を用いて構成される。
 通信インターフェース232は、第1撮像部204および第2撮像部206との通信を行うためのインターフェースである。
 上述した構成のうち、撮像素子信号制御回路221b以外は、1次回路202aに設けられており、バス配線によって相互に接続されている。
 第1撮像部204は、CPU242の制御のもと、図示しない1または複数の光学系によって結像された被写体像を撮像することによって画像データを生成し、この生成した画像データを内視鏡制御装置202へ出力する。第1撮像部204は、可視光(340nm~780nm)を受光可能なCCD(Charge Coupled Device)またはCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)のベイヤー配列のカラーフィルタが配置されてなるイメージセンサを用いて構成される。
 操作入力部205は、マウス、キーボード、タッチパネル、マイクロフォンなどの入力インターフェースを用いて構成され、術者による内視鏡装置2の操作入力を受け付ける。
 第2撮像部206は、CPU242の制御のもと、図示しない1または複数の光学系によって結像された被写体像を撮像することによって画像データを生成し、この生成した画像データを内視鏡制御装置202へ出力する。第1撮像部204は、不可視光(780nm~2500nm)を受光可能なCCD(Charge Coupled Device)またはCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)の近赤外を受光可能なIRフィルタが配置されてなるイメージセンサを用いて構成される。
 CPU242は、第1撮像部204および第2撮像部206の動作を制御する。CPU242は、メモリ243に記憶されているプログラムをメモリの作業領域に読み出して実行し、プロセッサによるプログラムの実行を通じて各構成部等を制御することによって、ハードウェアとソフトウェアとが協働し、第1撮像部204および第2撮像部206の動作を制御する。
 メモリ243は、第1撮像部204および第2撮像部206の動作に必要な各種情報、内視鏡201が実行する各種のプログラム、第1撮像部204が生成した第1画像データおよび第2撮像部206が生成した第2画像データ等を記憶する。メモリ243は、RAM、ROMおよびフレームメモリ等を用いて構成される。
 〔処置装置の機能構成〕
 次に、処置装置3の機能構成について説明する。
 図7は、処置装置3の詳細な機能構成を示すブロック図である。
 図4および図7に示すように、処置装置3は、処置具301と、処置具制御装置302と、入出力部304と、を備える。
 処置具301は、超音波振動子312aと、姿勢検出部314と、CPU315と、メモリ316と、を有する。
 姿勢検出部314は、処置具301の姿勢を検出し、この検出結果をCPU315へ出力する。姿勢検出部314は、加速度センサおよび角速度センサの少なくとも一方を用いて構成される。
 CPU315は、超音波振動子312aを含む処置具301の動作を統括して制御する。CPU315は、メモリ316に記憶されているプログラムをメモリの作業領域に読み出して実行し、プロセッサによるプログラムの実行を通じて各構成部等を制御することによって、ハードウェアとソフトウェアとが協働し、所定の目的に合致した機能モジュールを実現する。
 メモリ316は、処置具301の動作に必要な各種情報と、処置具301が実行する各種のプログラム、処置具301の種類、製造年月日および性能等を識別するための識別情報を記憶する。
 処置具制御装置302は、1次回路321と、患者回路322と、トランス323と、第1電源324と、第2電源325と、CPU326と、メモリ327と、無線通信部328と、通信インターフェース329と、インピーダンス検出部330と、を備える。
 1次回路321は、処置具301への供給電力を生成する。
 患者回路322は、1次回路321と電気的に絶縁されている。
 トランス323は、1次回路321と、患者回路322と、を電磁的に接続する。
 第1電源324は、処置具301の駆動電力を供給する高電圧電源である。
 第2電源325は、処置具制御装置302内の制御回路の駆動電力を供給する低電圧電源である。
 CPU326は、処置具制御装置302の動作を統括して制御する。CPU326は、メモリ327に記憶されているプログラムをメモリの作業領域に読み出して実行し、プロセッサによるプログラムの実行を通じて各構成部等を制御することによって、ハードウェアとソフトウェアとが協働し、処置具制御装置302の各部の動作を制御する。
 メモリ327は、処置具制御装置302の動作に必要な各種情報、処置具制御装置302が実行する各種のプログラム等を記憶する。メモリ327は、RAMおよびROM等を用いて構成される。
 無線通信部328は、他の装置との間の無線通信を行うためのインターフェースである。無線通信部328は、例えばWi-Fi(登録商標)およびBluetooth(登録商標)等が可能な通信モジュールを用いて構成される。
 通信インターフェース329は、処置具301との通信を行うためのインターフェースである。
 インピーダンス検出部330は、処置具301の駆動時におけるインピーダンスを検出し、この検出結果をCPU326へ出力する。具体的には、インピーダンス検出部330は、例えば第1電源324と1次回路321との間に電気的に接続され、第1電源324が有する周波数に基づいて、処置具301のインピーダンスを検出し、この検出結果をCPU326へ出力する。
 入出力部304は、マウス、キーボード、タッチパネル、マイクロフォンなどの入力インターフェース、およびモニタ、スピーカ等の出力インターフェースを用いて構成され、術者による内視鏡装置2の操作入力、および術者に告知する各種情報を出力する。
 〔灌流装置の機能構成〕
 次に、灌流装置5の機能構成について説明する。
 図8は、灌流装置5の詳細な機能構成を示すブロック図である。
 図4および図8に示すように、灌流装置5は、送液ポンプ503と、排液ポンプ506と、送液制御部507と、排液制御部508と、入力部509と、CPU510と、メモリ511と、無線通信部512と、通信インターフェース513と、ポンプ内CPU514と、ポンプ内メモリ515と、濁り検出部516と、を備える。
 送液制御部507は、第1駆動制御部571と、第1駆動電力生成部572と、第1トランス573と、送液ポンプ駆動回路574と、を有する。
 第1駆動制御部571は、第1駆動電力生成部572および送液ポンプ駆動回路574の駆動を制御する。
 第1駆動電力生成部572は、送液ポンプ503の駆動電力を生成し、この駆動電力を第1トランス573へ供給する。
 第1トランス573は、第1駆動電力生成部572と、送液ポンプ駆動回路574と、を電磁的に接続する。
 このように構成された送液制御部507は、第1駆動制御部571、第1駆動電力生成部572および第1トランス573が1次回路5aに設けられる。また、送液ポンプ駆動回路574は、1次回路5aと電気的に絶縁された患者回路5bに設けられる。
 排液制御部508は、第2駆動制御部581と、第2駆動電力生成部582と、第2トランス583と、排液ポンプ駆動回路584と、を有する。
 第2駆動制御部581は、第2駆動電力生成部582および排液ポンプ駆動回路584の駆動を制御する。
 第2駆動電力生成部582は、排液ポンプ506の駆動電力を生成し、生成した駆動電力を第2トランス583へ供給する。
 第2トランス583は、第2駆動電力生成部582と、排液ポンプ駆動回路584と、を電磁的に接続する。
 このように構成された排液制御部508は、第2駆動制御部581、第2駆動電力生成部582および第2トランス583が1次回路5aに設けられる。また、排液ポンプ駆動回路584は、1次回路5aと電気的に絶縁された患者回路5bに設けられる。
 入力部509は、処置システム1を構成する各装置からの信号の入力を受け付け、受け付けた信号をCPU510およびポンプ内CPU514へ出力する。
 CPU510およびポンプ内CPU514は、連携して灌流装置5の動作を統括して制御する。CPU510は、メモリ511に記憶されているプログラムをメモリの作業領域に読み出して実行し、プロセッサによるプログラムの実行を通じて各構成部等を制御することによって、ハードウェアとソフトウェアとが協働し、灌流装置5の各部の動作を制御する。
 メモリ511は、灌流装置5の動作に必要な各種情報、灌流装置5が実行する各種のプログラムを記憶する。メモリ511は、RAMおよびROM等を用いて構成される。
 無線通信部512は、他の装置との間の無線通信を行うためのインターフェースである。無線通信部512は、例えばWi-FまたはBluetooth等が可能な通信モジュールを用いて構成される。
 通信インターフェース513は、送液ポンプ503および内視鏡201との通信を行うためのインターフェースである。
 ポンプ内メモリ515は、送液ポンプ503および排液ポンプ506の動作に必要な各種情報および送液ポンプ503および排液ポンプ506が実行する各種のプログラムを記憶する。
 濁り検出部516は、排液チューブ505内に流れる灌流液の物性値、吸光度およびインピーダンス、抵抗値のいずれか1つ以上に基づいて、灌流液の濁度を検出し、この検出結果をCPU510へ出力する。
 このように構成された灌流装置5は、入力部509と、CPU510と、メモリ511と、無線通信部512と、通信インターフェース513と、濁り検出部516が1次回路5aに設けられる。さらに、ポンプ内CPU514およびポンプ内メモリ515は、ポンプ5c内に設けられる。なお、ポンプ内CPU514およびポンプ内メモリ515は、送液ポンプ503の周辺に設けてもよいし、排液ポンプ506の周辺に設けてもよい。
 〔照明装置の機能構成〕
 次に、照明装置6の機能構成について説明する。
 図9は、照明装置6の詳細な機能構成を示すブロック図である。
 図4および図9に示すように、照明装置6は、第1照明制御部601と、第2照明制御部602と、第1照明装置603と、第2照明装置604と、入力部605と、CPU606と、メモリ607と、無線通信部608と、通信インターフェース609と、照明回路内CPU610と、照明回路内メモリ630と、を備える。
 第1照明制御部601は、第1駆動制御部611と、第1駆動電力生成部612と、第1コントローラ613と、第1駆動回路614と、を有する。
 第1駆動制御部611は、第1駆動電力生成部612、第1コントローラ613および第1駆動回路614の駆動を制御する。
 第1駆動電力生成部612は、第1駆動制御部611の制御のもと、第1照明装置603の駆動電力を生成し、この駆動電力を第1コントローラ613へ出力する。
 第1コントローラ613は、第1駆動電力生成部612から入力される駆動電力に従って、第1駆動回路614を制御することによって、第1照明装置603の光出力を制御する。
 第1駆動回路614は、第1コントローラ613の制御もと、第1照明装置603を駆動し、照明光を出力させる。
 このように構成された第1照明制御部601は、第1駆動制御部611、第1駆動電力生成部612および第1コントローラ613が1次回路6aに設けられる。また、第1駆動回路614は、1次回路6aと電気的に絶縁された患者回路6bに設けられる。
 第2照明制御部602は、第2駆動制御部621と、第2駆動電力生成部622と、第2コントローラ623と、第2駆動回路624と、を有する。
 第2駆動制御部621は、第2駆動電力生成部622、第2コントローラ623および第2駆動回路624の駆動を制御する。
 第2駆動電力生成部622は、第2駆動制御部621の制御のもと、第2照明装置604の駆動電力を生成し、この駆動電力を第2コントローラ623へ出力する。
 第2コントローラ623は、第2駆動電力生成部622から入力される駆動電力に従って、第2駆動回路624を制御することによって、第2照明装置604の光出力を制御する。
 第2駆動回路624は、第2コントローラ623の制御のもと、第2照明装置604を駆動し、照明光を出力させる。
 このように構成された第2照明制御部602は、第2駆動制御部621、第2駆動電力生成部622、および第2コントローラ623が1次回路6aに設けられる。また、第2駆動回路624は、1次回路6aと電気的に絶縁された患者回路6bに設けられる。
 第1照明装置603は、内視鏡201を経由して、被写体を照射するための第1照明光として、可視光の波長帯域の光(以下、単に「可視光」という)を被写体に向けて照射する。ここで、可視光とは、白色光(波長帯域λ=380nm~780nm)である。第1照明装置603は、例えば白色LED(Light Emitting Diode)ランプまたはハロゲンランプ等を用いて構成される。
 第2照明装置604は、内視鏡201を経由して、被写体を照射するための第2照明光として、可視光外の波長帯域の光(以下、単に「不可視光」という)を被写体に向けて照射する。ここで、不可視光とは、赤外光(波長帯域λ=780nm~2500nm)である。第2照明装置604は、例えば赤外LEDランプ等を用いて構成される。
 入力部605は、処置システム1を構成する各装置からの信号の入力を受け付け、受け付けた信号をCPU606および照明回路内CPU610へ出力する。
 CPU606および照明回路内CPU610は、連携して照明装置6の動作を統括して制御する。CPU606は、メモリ607に記憶されているプログラムをメモリの作業領域に読み出して実行し、プロセッサによるプログラムの実行を通じて各構成部等を制御することによって、ハードウェアとソフトウェアとが協働し、照明装置6の各部の動作を制御する。
 メモリ607は、照明装置6の動作に必要な各種情報および照明装置6が実行する各種のプログラムを記憶する。メモリ607は、RAMおよびROM等を用いて構成される。
 無線通信部608は、他の装置との間の無線通信を行うためのインターフェースである。無線通信部608は、例えばWi-FまたはBluetooth等が可能な通信モジュールを用いて構成される。
 通信インターフェース609は、照明回路6cとの通信を行うためのインターフェースである。
 照明回路内メモリ630は、第1照明装置603および第2照明装置604の動作に必要な各種情報およびプログラムを記憶する。照明回路内メモリ630は、RAMおよびROM等を用いて構成される。
 このように構成された照明装置6は、入力部605、CPU606、メモリ607、無線通信部608および通信インターフェース609が1次回路6aに設けられる。また、第1照明装置603、第2照明装置604、照明回路内CPU610および照明回路内メモリ61Aは、照明回路6cに設けられる。
 〔内視鏡における第1撮像部,第2撮像部の位置関係よび処置具の概略構成〕
 次に、内視鏡201における第1,第2撮像部の位置関係および処置具301の概略構成について説明する。
図10は、内視鏡201における第1,第2撮像部の位置関係および処置具301の概略構成を示す模式図である。
 まず、内視鏡201における第1撮像部204,第2撮像部206の位置関係について説明する。
 図10に示すように、内視鏡201は、第1撮像部204と、第2撮像部206と、第1照明部6031と、第2照明部6041と、を備える。
 第1撮像部204は、筐体本体である挿入部211における先端に設けられる。第1撮像部204は、挿入部211における長手方向(長手軸O1)に対して傾斜する第1光軸O2を有する。第1撮像部204は、第1照明部6031によって可視光が照射された領域に位置する、少なくとも処置具301の超音波切削部312によって生体を処置する一部の領域を撮像することによって第1画像データを生成する。
 第2撮像部206は、第1撮像部204より挿入部211の長手方向に沿って基端側に離間した挿入部211の位置に設けられる。具体的には、第2撮像部206は、第1撮像部204から距離D1だけ離間した挿入部211の位置に設けられる。第2撮像部206は、第1光軸O2と異なる第2光軸O3を有する。ここで、距離D1は、例えば30mm~40mmである。より具体的には、距離D1は、第1光軸O2と第2光軸O3とを結ぶ距離0~20mmである。また、第2撮像部206は、第2照明部6041によって不可視光が照射された処置具301に設けられた指標部320を含む領域を撮像することによって第2画像データを生成する。
 第1照明部6031は、第1照明装置603から供給された可視光を第1撮像部204の撮像領域に向けて照射する。第1照明部6031は、一または複数の照明レンズとライトガイド等を用いて構成される。
 第2照明部6041は、第2照明装置604から供給された不可視光を第2撮像部206の撮像領域に向けて照射する。第2照明部6041は、一または複数の照明レンズとライトガイド等を用いて構成される。
 このように構成された第1撮像部204および第2撮像部206は、各々が互いに異なる撮像領域を撮像する。なお、図10では、第1撮像部204および第2撮像部206の撮像領域が異なっていたが、これに限定されることなく、第1撮像部204および第2撮像部206の各々の撮像領域の一部が互いに重なるように撮像してもよい。
 次に、処置具301の概略構成について説明する。
 図10に示すように処置具301は、超音波切削部312の先端からの距離毎(深さ)の情報を示す指標部320を有する。指標部320は、例えば再帰反射機能を備えた部材等によって形成される。
 このよう構成された内視鏡201は、第1撮像部204が少なくとも処置具301の超音波切削部312によって生体を処置する一部の領域を撮像することによって第1画像データを生成し、第2撮像部206が処置具301の指標部320を撮像することによって第2画像データを生成する。
 〔画像処理部の詳細な機能構成〕
 次に、上述した画像処理部222の詳細な機能構成について説明する。
 図11は、画像処理部222の詳細な機能構成を示すブロック図である。
 図11に示す画像処理部222は、画像データ入力部2221と、第1画像生成部2222と、濁り検出部2223と、第2画像生成部2224と、位置検出部2225と、濁り判定部2226と、ガイド画像生成部2227と、合成画像生成部2228と、表示画像生成部2229と、メモリ2230と、画像処理制御部2231と、を有する。
 画像データ入力部2221は、内視鏡201が生成した画像データの入力および処置システム1を構成する各装置からの信号の入力を受け付け、受け付けたデータおよび信号をバスへ出力する。
 第1画像生成部2222は、第1撮像部204の撮像駆動に同期した同期信号に従って、画像データ入力部2221を経由して入力された第1撮像部204によって生成された画像データ(RAWデータ)に対して、所定の画像処理を行って第1画像データを生成し、この第1画像データを濁り検出部2223および合成画像生成部2228へ出力する。具体的には、第1画像生成部2222は、画像データに含まれるR画素、G画素およびB画素の画素値に基づいて、第1画像データ(通常のカラー画像データ)を生成する。ここで、所定の画像処理としては、例えばデモザイキング処理、色補正処理、黒レベル補正処理、ノイズリダクション処理およびγ補正処理等である。なお、実施の形態1では、第1画像生成部2222がエネルギー処置具、例えば超音波切削部312によって生体を処置する領域を含む第1画像を取得する第1画像取得部として機能する。なお、第1画像生成部2222は、処置具301の駆動信号に基づいて、第1画像データを生成してもよい。
 濁り検出部2223は、第1画像生成部2222が生成した第1画像データに基づいて、第1画像データに対応する第1画像(以下、単に「第1画像」という)の少なくとも一部の領域から階調の変化を検出し、この検出結果を合成画像生成部2228および画像処理制御部2231へ出力する。具体的には、濁り検出部2223は、第1画像生成部2222が生成した第1画像に基づいて、第1画像の少なくとも一部の領域として内視鏡201における視野の濁りを検出し、この検出結果をガイド画像生成部2227および合成画像生成部2228および画像処理制御部2231へ出力する。濁り検出部2223による濁りの検出方法の詳細な検出方法は、例えば特許第6720012号公報または特許第6559229号公報の技術を用いて行う。
 ここで、内視鏡201における視野の濁りとは、第1画像におけるコントラストおよび彩度といった画質を劣化させる要因の灌流液内に溶け込んだ骨粉やデブリの濁り度合いである。画質を劣化させる要因として、骨粉、デブリ、血液および骨髄といった生体組織の灌流液の溶解による現象に加え、処置具301の処置時における煙や火花の現象も挙げられる。以下においては、濁りを骨粉が灌流液に溶解して際に白濁した状態について説明する。生体組織が溶解した灌流液は、高輝度かつ低彩度(高輝度白色)、即ち、低コントラストまたは低色再現であるという特徴を有する。このため、濁り検出部2223は、内視鏡201における視野の濁りとして、第1画像を構成する画素毎に、コントラスト、輝度および彩度を算出することによって内視鏡201の視野の濁り(濁り成分)を検出する。
 第2画像生成部2224は、第2撮像部206の撮像駆動に同期した同期信号に従って、画像データ入力部2221を経由して入力された第2撮像部206によって生成された第2画像データ(RAWデータ)に対して、所定の画像処理を行って第2画像データを生成し、この第2画像データを位置検出部2225およびガイド画像生成部2227へ出力する。具体的には、第2画像生成部2224は、第2画像データに含まれるIR画素の画素値に基づいて、第2画像データ(赤外画像データ)を生成する。ここで、所定の画像処理としては、例えばデモザイキング処理、色補正処理、黒レベル補正処理、ノイズリダクション処理およびγ補正処理等である。なお、実施の形態1では、第2画像生成部2224が第1画像と波長の異なる第2画像データを取得する第2画像取得部として機能する。なお、第2画像生成部2224は、処置具301の駆動信号に基づいて、第2画像データを生成してもよい。
 位置検出部2225は、第2画像生成部2224が生成した第2画像データに基づいて、第2画像データに対応する第2画像(以下、単に「第2画像」という)の少なくとも一部の領域から処置具301の指標部320を検出し、この検出結果をガイド画像生成部2227および合成画像生成部2228へ出力する。具体的には、位置検出部2225は、第2画像の階調の変化を検出し、この検出結果を処置具301の指標部320の位置として検出する。例えば、位置検出部2225が、第2画像に対して階調の変化を検出する方法としてエッジ抽出処理を行うことによって処置具301の指標部320の位置および指標部320の数値を検出する。なお、位置検出部2225による検出方法は、適宜変更することができ、例えば周知のパターンマッチング処理または高輝度領域を抽出する輝度抽出処理等を行うことによって第2画像に写る処置具301の指標部320の位置および数値等を検出する。
 濁り判定部2226は、濁り検出部2223が検出した濁りが所定値以上であるか否かを判定し、この判定結果を画像処理制御部2231へ出力する。また、濁り判定部2226は、濁り検出部2223が検出した濁りが所定値以上であるか否かを判定し、この判定結果を画像処理制御部2231へ出力する。ここで、所定値とは、例えば濁りによって内視鏡201の視野における施術箇所を消失するレベルの値である。例えば施術箇所を消失するレベルの値としては、高輝度かつ低彩度(高輝度白色)の値である。
 ガイド画像生成部2227は、位置検出部2225が検出した検出結果に基づいて、第1画像に写る処置具301の位置をガイドするガイド画像を生成し、このガイド画像を合成画像生成部2228へ出力する。具体的には、ガイド画像生成部2227は、処置具301の超音波切削部312の領域を他の領域と比して強調する枠をガイド画像として生成する。なお、ガイド画像生成部2227は、枠を術者によって指定された色、例えば赤または緑等によって生成する。
 合成画像生成部2228は、位置検出部2225が検出した検出結果に基づいて、第1画像生成部2222が生成した第1画像に、ガイド画像生成部2227が生成したガイド画像を重畳した合成画像データを生成し、この合成画像データに対応する合成画像(以下、単に「合成画像」という)を表示画像生成部2229へ出力する。
 表示画像生成部2229は、画像処理制御部2231の制御もと、第1撮像部204の撮像駆動に同期した同期信号に従って、第1画像生成部2222から入力される第1画像、第2画像生成部2224から入力される第2画像、および、合成画像生成部2228から入力される合成画像、のいずれか1つ以上に基づいて、表示装置203に表示するための表示画像データに対応する表示画像を生成して表示装置203へ出力する。具体的には、表示画像生成部2229は、入力される画像に対して、例えばフォーマット方式を所定のフォーマット方式に変換、例えばRGB方式をYCbCr方式に変換して表示装置203へ出力する。なお、表示画像生成部2229は、処置具301の駆動信号に基づいて、表示画像を生成してもよい。
 メモリ2230は、画像処理部222の動作に必要な各種情報、画像処理部222が実行する各種プログラムおよび各種の画像データ等を記憶する。メモリ2230は、RAM、ROMおよびフレームメモリ等を用いて構成される。
 画像処理制御部2231は、画像処理部222を構成する各部を制御する。画像処理制御部2231は、メモリ2230に記憶されているプログラムをメモリの作業領域に読み出して実行し、プロセッサによるプログラムの実行を通じて各構成部等を制御することによって、ハードウェアとソフトウェアとが協働し、画像処理部222を構成する各部の動作を制御する。
 〔処置の概要〕
 次に、処置システム1を用いて術者が行う処置の概要について説明する。
 図12は、処置システム1を用いて術者が行う処置の概要を説明するフローチャートである。なお、処置を行う術者は、医師一人でもよいし、医師や助手を含む二人以上でもよい。
 図12に示すように、まず、術者は、膝関節J1の関節腔C1内と皮膚外とをそれぞれ連通する第1のポータルP1および第2のポータルP2を形成する(ステップS1)。
 続いて、術者は、内視鏡201を第1のポータルP1から関節腔C1内に挿入し、ガイディングデバイス4を第2のポータルP2から関節腔C1内に挿入し、ガイディングデバイス4の案内によって処置具301を関節腔C1内に挿入する(ステップS2)。なお、ここでは、2つのポータルを形成してから内視鏡201および処置具301を第1のポータルP1,第2のポータルP2から関節腔C1内に挿入する場合を説明したが、第1のポータルP1を形成して内視鏡201を関節腔C1内に挿入した後、第2のポータルP2を形成してガイディングデバイス4および処置具301を関節腔C1内に挿入してもよい。
 その後、術者は、表示装置203が表示する関節腔C1内の内視鏡画像を目視によって確認しながら、超音波切削部312を処置対象の骨に接触させる(ステップS3)。
 続いて、術者は、表示装置203に表示される内視鏡画像を見ながら、処置具301を用いて切削処置を行う(ステップS4)。なお、切削処置における処置システム1の処理の詳細については後述する。
 その後、表示装置203は、関節腔C1内の表示および切削処置後の状態に関する情報の表示・告知処理を行う(ステップS5)。内視鏡制御装置202は、例えば、表示・告知処理後、所定時間経過後に、表示・告知を停止する。術者は、処置システム1を用いた処置を終了する。
 〔切削処置の詳細〕
 次に、上述した図12のステップS4における切削処置の詳細について説明する。図13は、内視鏡制御装置202が切削処置において実行する処理の概要について説明する。なお、以下においては、各制御装置のCPUの制御のもとで、各処理が実行されるものとして説明するが、例えばネットワーク制御装置7等の制御装置のうちいずれかが一括して処理を実行してもよい。
 CPU227は、各装置と通信を行い、処置装置3および灌流装置5の各々に対する制御パラメータの設定、および、処置装置3および灌流装置5の各々の制御パラメータの入力を行う(ステップS11)。
 続いて、CPU227は、処置システム1を構成する各部の装置が出力ON状態となったか否かを判断する(ステップS12)。CPU227によって処置システム1を構成する各部の装置が出力ON状態となったと判定された場合(ステップS12:Yes)、内視鏡制御装置202は、後述するステップS13へ移行する。これに対して、CPU227によって処置システム1を構成する各部の装置が出力ON状態となっていないと判定された場合(ステップS12:No)、CPU227は、処置システム1を構成する各部の装置が出力ON状態となるまで、この判断を続ける。
 ステップS13において、第1画像生成部2222は、第1撮像部204から第1画像データを取得して第1画像を生成し、第2画像生成部2224は、第2撮像部206から第2画像データを取得して第2画像を生成する。
 図14は、第1画像生成部2222が生成する第1画像の一例を示す図である。図15は、第2画像生成部2224が生成する第2画像の一例を示す図である。図14において、内視鏡201の視野が不良の状態における第1画像について説明する。図14に示すように、第1画像生成部2222は、第1画像Q1を生成する。さらに、図15に示すように、第2画像生成部2224は、少なくとも処置具301の指標部320が含む領域R1が写る第2画像Q2を生成する。
 続いて、濁り検出部2223は、第1画像生成部2222が生成した第1画像に基づいて、内視鏡201の視野の濁りを検出する(ステップS14)。具体的には、濁り検出部2223は、第1画像の明度およびコントラストのいずれかを用いて内視鏡201の視野の濁りを検出する。
 その後、濁り判定部2226は、濁り検出部2223が検出した内視鏡201の視野の濁りが所定値以上であるか否かを判定する(ステップS15)。濁り判定部2226は、濁り検出部2223が検出した内視鏡201の視野の濁り成分が所定値以上であるか否かを判定する。濁り判定部2226によって濁り検出部2223が検出した内視鏡201の視野の濁り成分が所定値以上であると判定された場合(ステップS15:Yes)、内視鏡制御装置202は、後述するステップS16へ移行する。これに対して、濁り判定部2226によって濁り検出部2223が検出した内視鏡201の視野の濁り成分が所定値以上でないと判定された場合(ステップS15:No)、内視鏡制御装置202は、後述するステップS21へ移行する。
 ステップS16において、位置検出部2225は、第2画像生成部2224が生成した第2画像の少なくとも一部の領域から処置具301の指標部320の位置を検出する。
 続いて、ガイド画像生成部2227は、位置検出部2225が検出した検出結果に基づいて、第1画像に写る処置具301の位置をガイドするガイド画像を生成する(ステップS17)。
 その後、合成画像生成部2228は、位置検出部2225が検出した検出結果に基づいて、第1画像生成部2222が生成した第1画像に、ガイド画像生成部2227が生成したガイド画像を重畳した合成画像を生成して表示画像生成部2229へ出力する(ステップS18)。この場合、表示画像生成部2229は、合成画像を用いた表示画像を表示装置203へ出力する。
 図16は、合成画像生成部2228は生成する合成画像の一例を示す図である。図16に示すように、合成画像生成部2228は、第1画像Q1上にガイド画像G1を重畳した合成画像Q3を生成する。表示画像生成部2229は、合成画像Q3を用いた表示画像を生成して表示装置203へ出力する。これにより、術者は、処置具301を観察する内視鏡201の視野が白濁することによって悪化した場合であっても、ガイド画像G1が処置具301の先端である超音波切削部312の位置を他の領域と比して強調された枠によって表示されるため、超音波切削部312による処置対象部位100に対する切削を中断することなく行うことができる。
 続いて、CPU227は、術者が被検体への施術を継続中であるか否かを判定する(ステップS19)。具体的には、CPU227は、処置具制御装置302が処置具301に電力を供給しているか否かを判定し、処置具制御装置302が処置具301に電力を供給している場合、術者が被検体への施術を継続中であると判定し、処置具制御装置302が処置具301に電力を供給していない場合、術者が被検体への施術を継続中でないと判定する。CPU227によって術者が被検体への施術を継続中であると判定された場合(ステップS19:Yes)、内視鏡制御装置202は、後述するステップS20へ移行する。これに対して、CPU227によって術者が被検体への施術を継続中でないと判定された場合(ステップS19:No)、内視鏡制御装置202は、本処理を終了する。
 ステップS19において、CPU227は、処置システム1を構成する各部の装置が出力OFF状態となったか否かを判断する。CPU227によって処置システム1を構成する各部の装置が出力OFF状態となったと判断された場合(ステップS19:Yes)、内視鏡制御装置202は、本処理を終了する。これに対して、CPU227によって処置システム1を構成する各部の装置が出力OFF状態となっていないと判断された場合(ステップS10:No)、内視鏡制御装置202は、上述したステップS13へ戻る。
 ステップS21において、CPU227は、内視鏡制御装置202に対して第1画像を出力する通常制御を行う。具体的には、CPU227は、画像処理部222が生成した第1画像(カラー画像)を表示装置203に出力して表示させる。これにより、術者は、表示装置203で表示される第1画像を見ながら、処置具301を用いて施術を行うことができる。ステップS21の後、内視鏡制御装置202は、ステップS19へ移行する。
 以上説明した実施の形態1によれば、第1撮像部204が処置具301によって生体を処置する領域を撮像し、第2撮像部206が処置具301による処置によって発生する骨粉等の影響がない透明な灌流液を経由して処置具301の指標部320を撮像し、合成画像生成部2228が第1画像上に、ガイド画像生成部2227によって生成されたガイド画像を重畳した合成画像を生成して表示画像生成部2229へ出力するため、術者が超音波切削部312による処置対象部位100に対する切削を中断することなく行うことができる。
 また、実施の形態1によれば、第1撮像部204と第2撮像部206とを所定の距離D1を離間して挿入部211に設けたため、第2撮像部206が処置具301による処置によって発生する骨粉等の影響がない透明な灌流液を経由して処置具301の指標部320を撮像することができる。
 また、実施の形態1によれば、第1撮像部204が挿入部211における長手方向に対して傾斜した第1光軸O2を有し、第2撮像部206が第1光軸O2と異なる第2光軸O3を有するため、第2撮像部206が処置具301による処置によって発生する骨粉等の影響がない透明な灌流液を経由して処置具301の指標部320を撮像することができる。
 また、実施の形態1によれば、第1撮像部204および第2撮像部206の各々の撮像領域が互いに異なるため、第2撮像部206が処置具301による処置によって発生する骨粉等の影響がない透明な灌流液を経由して処置具301の指標部320を撮像することができる。
 なお、実施の形態1では、処置具301の指標部320が一箇所であったが、これに限定されることなく、複数箇所に設けてもよい。
(実施の形態2)
 次に、実施の形態2について説明する。実施の形態2では、撮像装置である内視鏡の構成が異なる。このため、以下においては、実施の形態2に係る内視鏡の構成について説明する。なお、上述した実施の形態1に係る処置システム1と同一の構成には同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
 図17は、実施の形態2に係る内視鏡の構成の要部を模式的に示す図である。図17に示す内視鏡201Aは、上述した実施の形態1に係る内視鏡201の第1撮像部204、第2撮像部206、第1照明部6031および第2照明部6041に代えて、第1撮像部204A、第2撮像部206A、第1照明部6031Aおよび第2照明部6041Aを備える。
 第1撮像部204Aは、筐体本体である挿入部211における先端に設けられる。第1撮像部204Aは、挿入部211における長手方向(長手軸O1)に対して直交する方向に配置された第1光軸O2を有する。第1撮像部204Aは、第1照明部6031Aによって可視光が照射される少なくとも処置具301の超音波切削部312によって生体を処置する一部の領域を撮像することによって、第1画像データを生成する。
 第2撮像部206Aは、第1撮像部204Aより挿入部211の長手方向に沿って基端側に離間した挿入部211の位置に設けられる。具体的には、第2撮像部206Aは、第1撮像部204から距離D1だけ離間した挿入部211の位置に設けられる。第2撮像部206は、第1光軸O2と異なり、挿入部211における長手方向(長手軸O1)に対して直交する方向に配置された第2光軸O3を有する。距離D2は、例えば30mm~40mmである。また、第2撮像部206Aは、第2照明部6041Aによって不可視光が照射された処置具301に設けられた指標部320を含む領域を撮像することによって、第2画像データを生成する。
 第1照明部6031Aは、第1照明装置603から供給された可視光を第1撮像部204Aの撮像領域に向けて照射する。第1照明部6031Aは、一または複数の照明レンズとライトガイド等を用いて構成される。
 第2照明部6041Aは、第2照明装置604から供給された不可視光を第2撮像部206Aの撮像領域に向けて照射する。第2照明部6041Aは、一または複数の照明レンズとライトガイド等を用いて構成される。
 このよう構成された内視鏡201Aは、上述した実施の形態1と同様の処理によって、合成画像生成部2228は、位置検出部2225が検出した検出結果に基づいて、第1画像生成部2222が第1撮像部204Aからの第1画像データに基づいて生成した第1画像に、ガイド画像生成部2227が第2撮像部206Aからの第2画像データに基づいて生成したガイド画像を重畳した合成画像を生成して表示画像生成部2229へ出力する。これにより、術者は、処置具301を観察する内視鏡201Aの視野が白濁することによって悪化した場合であっても、ガイド画像G1が処置具301の先端である超音波切削部312の位置を他の領域と比して強調された枠によって表示されるため、超音波切削部312による処置対象部位100に対する切削を中断することなく行うことができる。
 以上説明した実施の形態2によれば、上述した実施の形態1と同様の効果を奏し、内視鏡201Aの視野が悪化した場合であっても、超音波切削部312による処置対象部位100に対する切削を中断することなく行うことができる。
(実施の形態3)
 次に、実施の形態3について説明する。上述した実施の形態1,2では、第1撮像部および第2撮像部を用いていたが、実施の形態3では、1つの撮像部によって撮像する。このため、以下においては、実施の形態3に係る内視鏡の構成について説明する。また、上述した実施の形態1に係る処置システム1と同一の構成には同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
 図18は、実施の形態3に係る内視鏡の概略構成を示す模式図である。図18に示す内視鏡201Bは、上述した実施の形態1に係る内視鏡201の第1撮像部204、第2撮像部206、第1照明部6031および第2照明部6041に代えて、撮像部240と、第1照明部6031Bと、第2照明部6041Bと、を備える。
 撮像部240は、筐体本体である挿入部211に設けられる。撮像部240は、挿入部211における長手方向(長手軸O1)に対して直交する方向に配置された第1光軸O10を有する。撮像部240は、画角が広角、例えば画角が180度である。即ち、撮像部240は、撮像素子駆動制御回路221aの制御のもと、少なくとも処置具301の超音波切削部312による少なくとも処置具301の超音波切削部312によって生体を処置する一部の領域と、処置具301に設けられた指標部320を含む領域と、を撮像することによって画像データを生成する。撮像部240は、一または複数のレンズおよびプリズム等の光学系と、この光学系が結像した被写体像を受光する撮像素子と、を用いて構成される。なお、撮像素子の詳細な構成は、後述する。
 第1照明部6031Bは、第1照明装置603から供給された可視光を撮像部240の撮像領域に向けて照射する。第1照明部6031Bは、一または複数の照明レンズとライトガイド等を用いて構成される。
 第2照明部6041Bは、第2照明装置604から供給された不可視光を撮像部240の撮像領域に向けて照射する。第2照明部6041Bは、一または複数の照明レンズとライトガイド等を用いて構成される。
 このように構成された内視鏡201Bは、CPU606の制御もと、第1照明部6031Bおよび第2照明部6041Bが交互または同時に可視光および不可視光を撮像部240の撮像領域に向けて照射する。
 〔撮像素子の構成〕
 次に、上述した撮像部240が有する撮像素子の構成について説明する。
 図19は、撮像部240の機能構成を示すブロック図である。
 図19に示す撮像部240は、少なくとも撮像素子2241を有する。撮像素子2241は、2次元マトリクス状に配置されてなる複数の画素を有するCCDまたはCMOSのイメージセンサを用いて実現される。撮像素子2241は、CPU242による制御のもと、図示しない光学系によって結像された被写体像(光線)に対して光電変換を行って画像データ(RAWデータ)を生成し、この画像データを内視鏡制御装置202へ出力する。撮像素子2241は、画素部2241aと、カラーフィルタ2241bと、を有する。
 まず、画素部2241aの構成について説明する。
 図20は、画素部2241aの構成を模式的に示す図である。
 図20に示すように、画素部2241aは、光量に応じた電荷を蓄積するフォトダイオード等の複数の画素Pnm(n=1以上の整数,m=1以上の整数)が二次元マトリクス状に配置されてなる。画素部2241aは、CPU242による制御のもと、複数の画素Pnmのうち読み出し対象として任意に設定された読み出し領域の画素Pnmから画像信号を画像データとして読み出して内視鏡制御装置202へ出力する。
 次に、カラーフィルタ2241bの構成について説明する。
 図21は、カラーフィルタ2241bの構成を模式的に示す図である。
 図21に示すように、カラーフィルタ2241bは、赤色の波長帯域の光を透過するフィルタRと、緑色の波長帯域の光を透過する2つのフィルタGと、青色の波長帯域の光を透過するフィルタBと、を用いて構成されるベイヤー配列の基本ユニット(RGGB)と、ベイヤー配列における1つのフィルタGを、近赤外の波長帯域の光を透過するフィルタIRに置き換えられて構成されるIRユニット(RGBIR)と、を有する。
 このように構成されたカラーフィルタ2241bは、基本ユニットとIRユニットが所定の間隔で配置される。具体的には、カラーフィルタ2241bは、基本ユニットおよびIRユニットが画素部2241aに対して交互に配置される。
 なお、カラーフィルタ2241bは、基本ユニットとIRユニットを交互に配置する構成に限定される必要はなく、例えば3つの基本ユニットに対して、1つのIRユニットを配置する場合(3:1の間隔)であってもよく、適宜変更することができる。
 〔各フィルタの感度特性〕
 次に、各フィルタの感度特性について説明する。
 図22は、各フィルタの感度と波長帯域を模式的に示す図である。
 図22において、横軸が波長(nm)を示し、縦軸が透過特性(感度特性)を示す。また、図22において、曲線LがフィルタBの透過特性を示し、曲線LがフィルタGの透過特性を示し、曲線LがフィルタRの透過特性を示し、曲線LIRがフィルタIRの透過特性を示す。
 図22の曲線Lに示すように、フィルタBは、青色の波長帯域(400nm~500nm)の光を透過する。また、図22の曲線Lが示すように、フィルタGは、緑色の波長帯域(480nm~600nm)の光を透過する。さらに、図22の曲線Lが示すように、フィルタRは、赤色の波長帯域(570nm~680nm)の光を透過する。さらにまた、図22の曲線LIRが示すように、フィルタIRは、赤外の波長帯域(780nm~2500nm)の光を透過する。なお、以下においては、フィルタRが受光面に配置されてなる画素PnmをR画素、フィルタGが受光面に配置されてなる画素PnmをG画素、フィルタBが受光面に配置されてなる画素PnmをB画素、フィルタIRが受光面に配置されてなる画素PnmをIR画素として表記して説明する。なお、実施の形態3では、R画素、G画素およびB画素が可視光を受光可能な第1受光素子として機能し、IR画素が不可視光を受光可能な第2受光素子として機能する。
 このよう構成された撮像部240によって生成された画像データに対して、第1画像生成部2222および第2画像生成部2224の各々は、第1画像データおよび第2画像データを生成する。具体的には、第1画像生成部2222は、画像データ入力部2221を経由して入力された画像データ(RAWデータ)に対して、所定の画像処理を行って第1画像データ(通常のカラー画像データ)を生成する(図23の画像Q11を参照)。この場合、第1画像生成部2222は、画像データにおけるIR画素の画素値を、周辺の画素、例えば隣接するG画素の画素値を用いて補間することによって第1画像データを生成する。さらに、第2画像生成部2224は、画像データ入力部2221を経由して入力された画像データ(RAWデータ)に対して、所定の画像処理を行って第2画像データ(近赤外画像データ)を生成する(図24の画像Q12を参照)。具体的には、第2画像生成部2224は、画像データに含まれるIR画素の画素値に基づいて、第2画像データ(近赤外画像データ)を生成する(図24の画像Q12を参照)。その後、上述した実施の形態1と同様に、位置検出部2225が第2画像の少なくとも一部の領域から処置具301の指標部320を検出する。続いて、ガイド画像生成部2227は、位置検出部2225が検出した検出結果に基づいて、第1画像に写る処置具301の位置をガイドするガイド画像を生成する。その後、合成画像生成部2228は、位置検出部2225が検出した検出結果に基づいて、第1画像生成部2222が生成した第1画像に、ガイド画像生成部2227が生成したガイド画像を重畳した合成画像を生成する。
 以上説明した実施の形態3によれば、上述した実施の形態1と同様の効果を奏するうえ、内視鏡201Bを1つの撮像部240のみで構成しているため、内視鏡201Bの挿入部211の細径化を図ることができる。
(実施の形態1~3に係る変形例)
 上述した実施の形態1~3では、内視鏡制御装置202に設定されたモードに応じて、表示画像生成部2229が表示装置203に出力する画像を切り替えていたが、これに限定されることなく、例えば処置具制御装置302から入力される処置具301の駆動信号および同期信号(VT)に基づいて、表示画像生成部2229が表示装置203に出力する画像を切り替えてもよい。具体的には、表示画像生成部2229は、処置具制御装置302から処置具301を駆動する駆動信号および同期信号(VT)のいずれか一方が入力された場合、第1画像、第2画像および合成画像いずれか一つに基づく表示画像を表示装置203へ出力するようにしてもよい。
 これにより、術者は、その都度、内視鏡制御装置202のモードを変更することなく、表示装置203で表示される表示画像の内容が切り替わるので、煩雑な作業を行うことなく、超音波切削部312による処置対象部位100に対する切削を行うことができる。
 さらに、表示画像生成部2229は、同期信号に従って表示装置203に出力する画像の種類を切り替えるので、表示装置203が表示する画像の種別が滑らかに切り替わり、術者に違和感を生じさせることを防止することができ、術者の負担を軽減することができる。
(その他の実施の形態)
 また、実施の形態1~3では、位置検出部2225が近赤外の第2画像に写る処置具301の指標部320が写る領域を検出していたが、これに限定されることなく、位相差画素またはToF(Time of Flight)センサによって指標部320の位置および動きを検出するようにしてもよい。
 また、本開示の実施の形態1~3では、灌流液等の液中における骨粉等による濁りに対する処置について説明したが、液中に限定されることなく、気中であっても適用することができる。実施の形態1~3では、関節部位における気中の処置で生じた切削デブリ、脂肪ミスト等による内視鏡の視野領域における視認性の悪化に対しても適用することができる。
 また、本開示の実施の形態1~3では、膝関節における処置について説明したが、膝関節だけでなく、他の部位(Spine等)であっても適用することができる。
 また、本開示の実施の形態1~3では、骨粉以外の濁りに対しても適用することができ、例えば、軟組織、滑膜および脂肪等のデブリ、他のノイズ(気泡等のキャビテーション)であっても適用することができる。例えば、実施の形態1~3では、処置具301による処置によって生じる視野劣化要因として、組織片として軟骨のような軟組織、滑膜および脂肪等の切削片によって生じる濁りまたは視野劣化に対しても適用することができる。
 また、本開示の実施の形態1~3では、処置具301を用いた液中の処置において、処置具301の超音波振動に伴うキャビテーション等の要因によって生じた微細な泡による視野の劣化に対しても適用することができる。
 また、本開示の実施の形態1~3では、比較的大きな組織片によって内視鏡201の視野が遮られる場合であっても適用することができる。この場合、内視鏡制御装置202は、第1画像に基づいて、内視鏡201の視野が遮蔽物によって遮蔽されたか否かを判断し、遮蔽物によって遮蔽されたと判断した場合、周知の技術を用いて遮蔽物を除去する画像処理を行ってもよい。このとき、内視鏡制御装置202は、処置具301による処置領域の大きさおよび処置対象部位100が遮蔽された時間等を用いて、処理に影響しない範囲で画像処理を行ってもよい。
 また、本開示の実施の形態1~3に係る処置システムに開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせることによって、種々の発明を形成することができる。例えば、上述した本開示の実施の形態1~3に係る処置システムに記載した全構成要素からいくつかの構成要素を削除してもよい。さらに、上述した本開示の実施の形態1~3に係る処置システムで説明した構成要素を適宜組み合わせてもよい。
 また、本開示の実施の形態1~3に係る処置システムでは、上述してきた「部」は、「手段」や「回路」などに読み替えることができる。例えば、制御部は、制御手段や制御回路に読み替えることができる。
 また、本開示の実施の形態1~3に係る処置システムに実行させるプログラムは、インストール可能な形式または実行可能な形式のファイルデータでCD-ROM、フレキシブルディスク(FD)、CD-R、DVD(Digital Versatile Disk)、USB媒体、フラッシュメモリ等のコンピュータで読み取り可能な記憶部媒体に記憶部されて提供される。
 また、本開示の実施の形態1~3に係る処置システムに実行させるプログラムは、インターネット等のネットワークに接続されたコンピュータ上に格納し、ネットワーク経由でダウンロードさせることにより提供するように構成してもよい。
 なお、本明細書におけるフローチャートの説明では、「まず」、「その後」、「続いて」等の表現を用いてステップ間の処理の前後関係を明示していたが、本発明を実施するために必要な処理の順序は、それらの表現によって一意的に定められるわけではない。即ち、本明細書で記載したフローチャートにおける処理の順序は、矛盾のない範囲で変更することができる。
また、こうした、単純な分岐処理からなるプログラムに限らず、より多くの判定項目を総合的に判定して分岐させてもよい。
 以上、本願の実施の形態のいくつかを図面に基づいて詳細に説明したが、これらは例示であり、本発明の開示の欄に記載の態様を始めとして、当業者の知識に基づいて種々の変形、改良を施した他の形態で本発明を実施することが可能である。
 なお、本技術は以下のような構成も取ることができる。
(付記1)
 エネルギー処置具と、撮像部を有する内視鏡と、を含む処置システムで実行される使用方法(手技)であって、
 第1ステップと、第2ステップと、処置ステップと、を含み、
 前記第1ステップは、
 前記内視鏡を操作し、前記エネルギー処置具の先端に設けられる切削部が前記内視鏡の撮像部の画角に入るように操作し、
 前記第2ステップは、
 前記内視鏡を操作し、前記エネルギー処置具に設けられる指標部が前記撮像部の画角に入るように操作し、
 前記処置ステップは、
 前記第1ステップおよび第2ステップの後に、前記エネルギー処置具を操作、生体を処置する、
 使用方法。
1 処置システム
2 内視鏡装置
3 処置装置
4 ガイディングデバイス
5 灌流装置
6 照明装置
7 ネットワーク制御装置
8 ネットワークサーバ
201,201A,201B 内視鏡
202 内視鏡制御装置
203 表示装置
204,204A 第1撮像部
205 操作入力部
206,206A 第2撮像部
211 挿入部
221 撮像処理部
222 画像処理部
223 濁り検出部
224a 撮像素子
227,315,326,606 CPU
228,316,327,607,2230  メモリ
240 撮像部
301 処置具
302 処置具制御装置
303 フットスイッチ
311 処置具本体
312 超音波切削部
312a 超音波振動子
320 指標部
401 ガイド本体
601 第1照明制御部
602 第2照明制御部
603 第1照明装置
604 第2照明装置
6031 第1照明部
6032 第2照明部
2221 画像データ入力部
2222 第1画像生成部
2223 濁り検出部
2224 第2画像生成部
2225 位置検出部
2226 濁り判定部
2227 ガイド画像生成部
2228 合成画像生成部
2229 表示画像生成部
2231 画像処理制御部
2241 撮像素子
2241a 画素部
2241b カラーフィルタ

Claims (14)

  1.  被検体に挿入可能であり、長手方向に沿って基端側から先端側に延伸する筐体本体と、
     前記筐体本体に設けられ、先端から基端に延伸するエネルギー処置具の先端において、生体を処置する領域からの光を受光して撮像して画像データを生成し、かつ、前記エネルギー処置具の基端に設けられた、先端からの距離を示す指標部からの光を受光して受光データを生成する、撮像部と、
     前記受光データから、前記エネルギー処置具の先端位置を検出する位置検出部と、
     を備える、
     撮像装置。
  2.  請求項1に記載の撮像装置であって、
     前記位置検出部で検出された、前記エネルギー処置具の先端位置を表示する表示装置をさらに備える、
     撮像装置。
  3.  請求項1に記載の撮像装置であって、
     前記撮像部は、
     前記筐体本体に設けられ、前記領域を撮像することによって前記画像データを生成する第1撮像部と、
     前記第1撮像部より前記筐体本体の長手方向に沿って基端側に離間した位置の前記筐体本体に設けられ、前記指標部を撮像することによって前記受光データを生成する第2撮像部と、
     を有する、
     撮像装置。
  4.  請求項3に記載の撮像装置であって、
     前記第1撮像部は、
     前記筐体本体における前記長手方向に対して傾斜した第1光軸を有し、
     前記第2撮像部は、
     前記第1光軸と異なる第2光軸を有する、
     撮像装置。
  5.  請求項3に記載の撮像装置であって、
     前記第1撮像部および前記第2撮像部の各々の撮像領域は、互いに異なる、
     撮像装置。
  6.  請求項3に記載の撮像装置であって、
     前記第1撮像部および前記第2撮像部は、
     前記第1撮像部の第1光軸および前記第2撮像部の第2光軸の各々が前記筐体本体における前記長手方向に対して直交する方向に配置されるように前記筐体本体に配置されてなる、
     撮像装置。
  7.  請求項6に記載の撮像装置であって、
     前記第1撮像部および前記第2撮像部の各々の撮像領域は、互いに異なる、
     撮像装置。
  8.  請求項3に記載の撮像装置であって、
     前記第1撮像部は、
     可視光を受光することによって前記画像データを生成し、
     前記第2撮像部は、
     可視外を受光することによって前記受光データを生成する、
     撮像装置。
  9.  請求項3に記載の撮像装置であって、
     前記第1撮像部は、
     可視光を受光することによって前記画像データを生成する第1撮像素子を有し、
     前記第2撮像部は、
     前記指標部の位置を検出する検出素子を有する、
     撮像装置。
  10.  請求項1に記載の撮像装置であって、
     前記撮像部は、
     可視光を受光可能な第1受光素子と、
     不可視光を受光可能な第2受光素子
    と、
     を有する、
     撮像装置。
  11.  被検体内に挿入され、処置対象部位に対して処置可能であり、先端からの距離を示す指標部を有するエネルギー処置具と、
     前記被検体に挿入可能な撮像装置と、
     前記撮像装置を経由して前記被検体内へ照明光を照射する照明装置と、
     を備え、
     前記撮像装置は、
     前記被検体に挿入可能であり、長手方向に沿って基端側から先端側に延伸する筐体本体と、
     前記筐体本体に設けられ、先端から基端に延伸する前記エネルギー処置具の先端において、生体を処置する領域からの光を受光して撮像して画像データを生成し、かつ、前記エネルギー処置具の基端に設けられた、前記指標部からの光を受光して受光データを生成する、撮像部と、
     前記受光データから、前記エネルギー処置具の先端位置を検出する位置検出部と、
     を備える、
     処置システム。
  12.  請求項11に記載の処置システムであって、
     前記撮像部は、
     前記筐体本体に設けられ、前記領域を撮像することによって前記画像データを生成する第1撮像部と、
     前記第1撮像部より前記筐体本体の長手方向に沿って基端側に離間した位置の前記筐体本体に設けられ、前記指標部を撮像することによって前記受光データを生成する第2撮像部と、
     を有する、
     処置システム。
  13.  請求項12に記載の処置システムであって、
     前記第1撮像部は、
     前記筐体本体における前記長手方向に対して傾斜した第1光軸を有し、
     前記第2撮像部は、
     前記第1光軸と異なる第2光軸を有し、
     前記照明装置は、
     前記第1光軸および前記第2光軸に向けて前記照明光を照射する、
     処置システム。
  14.  被検体に挿入可能であり、長手方向に沿って基端側から先端側に延伸する筐体本体と、ハードウェアを有するプロセッサが備え撮像装置が実行する撮像方法であって、
     前記プロセッサが、
     前記筐体本体に設けられた撮像部に、
     先端から基端に延伸するエネルギー処置具の先端において、生体を処置する領域からの光を受光して撮像して画像データを生成させ、かつ、前記エネルギー処置具の基端に設けられた、先端からの距離を示す指標部からの光を受光して受光データを生成させ、
     前記受光データから、前記エネルギー処置具の先端位置を検出する、
     ことを実行させる、
     撮像方法。
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