JP2016158803A - 関節内視鏡装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、複雑な構造である膝関節等の関節部位を観察するときに、患者への侵襲性が低い細径でありながら広い視野と高い操作性とを確保することが可能となる関節内視鏡装置を提供する。
【解決手段】本関節内視鏡装置によれば、中空のシャフト部と、該シャフト部の遠位端で略同軸に固定された可曲部と、該可曲部の湾曲操作を行う操作部と、光源からの光を前記シャフト部と可曲部との内部を伝送して前記可曲部の遠位先端から前記関節の観察部位に照射する可撓性を有する光ファイバと、該照明手段により照射された観察部位を撮像する撮像手段と、を備えている。
【選択図】図３

Description

本発明は、患者の関節を経皮的に観察する関節内視鏡装置に関する。

従来から、患者の関節内を観察する関節内視鏡としては、金属筒の近位端に光学カメラを備え、遠位端に対物レンズや照明レンズを備えたものが提供されている。このような関節内視鏡は、患者の皮膚を切開して設けた孔から金属筒を挿入し、別途に配設される光源からの光を照明レンズを介して関節に照射し、一方向から光学カメラで撮像するものである。

しかしながら、このような関節内視鏡により患者の関節の裏側を観察しようとしても、解剖学的に他方向から切開することが出来ないことが多く、観察が困難になる。加えて、関節内視鏡は、遠位側先端のみの一軸回転であり操作性が悪く、また視野を確保するために斜視鏡を用いるため、その手技は、複雑な構造を持つ関節近傍部位では高難度であり、熟練を要していた。

また、従来の関節内視鏡では近位端に光学カメラを配設しているため遠位端側に比べて近位端側が重く、医師が常に片手で持っている又は別途、助手の配置が必要となり、観察を行う医師の動きの妨げとなり、その意味でも関節内視鏡による手技が高難度化していた。

特開−１１７６２４号公報

本発明は、上記課題に鑑み創作されたものであり、複雑な構造である膝関節等の関節部位において患者への侵襲性が低く、広い視野と高い操作性とを確保し得る関節内視鏡装置を提供することを目的とする。

本発明は、関節の内部を観察する関節内視鏡装置を提供する。本関節内視鏡装置は、中空のシャフト部と、該シャフト部の遠位端で略同軸に固定された可曲部と、該可曲部の湾曲操作を行う操作部と、光源からの光を前記シャフト部と可曲部との内部を伝送して前記可曲部の遠位先端から前記関節の観察部位に照射する可撓性を有する光ファイバと、該照明手段により照射された観察部位を撮像する撮像手段と、を備えている。
前記可曲部は、遠位端に筒形状のシース部材と、該シース部材の近位端で同軸に結合された筒形状の可動部材とを有し、その内部に前記光ファイバと撮像手段とを軸方向に並列配置している。

本関節内視鏡装置によれば、小型の撮像手段を光ファイバの光軸と略同軸になるように先端のシース部材内に配列し、シース部材ごと関節内に直接挿入して片手で持って先端を関節内部で曲げたり、シャフト部を直接軸回転させたりするだけで医師単独で関節内全貌を視認することができる。

また、前記シース部材の遠位先端には、レンズ部材を備え、前記撮像手段は、Ｃ−ＭＯＳカメラ、前記光源はＬＥＤで構成され、該レンズ部材を介しての前記Ｃ−ＭＯＳカメラにおける焦点位置における視野角度よりも、該レンズ部材を介した前記光ファイバからの光の拡散度が大きい又は同一であることが好ましい。

これにより小型のＣ−ＭＯＳカメラと光ファイバとの光軸が略同一であることと相まってＣ−ＭＯＳカメラの視野角度（実視野角度）については細径の関節内視鏡であっても十分に照射光がカバーすることができ、鮮明な関節内画像を提供することができる。

また、前記光源は、ＬＥＤは複数有して前記操作部に内蔵されることが好ましい。

光源を、複数ＬＥＤで構成すると照射光の輝度等を確保できるだけでなく、複数波長光を混合した白色光を形成することも容易であり、Ｃ−ＭＯＳカメラの解像能も向上させることができる。また、省電力で温度上昇が少ない小型のＬＥＤを使用すると手元の操作部に内蔵することもでき、光源から観察部位までの光ファイバによる伝送距離も短くなり、その結果、光源強度も縮小化できる（ＬＥＤ個数も減らすことができる）ため更に操作部を小型化することもできる。

また、前記可曲部は、前記操作部が有するスライド部を所定の位置から直線方向へ移動させた距離に応じて、略直線状態から上下、又は左右いずれかの方向に少なくとも各１８０°の角度に湾曲可能であって、
前記可曲部の直径は略２ｍｍであり、概ね１８０°に湾曲されたときの曲げ外径は略１０ｍｍであることが好ましい。
また、前記Ｃ−ＭＯＳカメラの視野角は、１００〜１１０°であることが好ましい。

これにより、シャフト部の軸回転と可曲部の曲げにより生体侵襲性が少ない２ｍｍ以下の細径の内視鏡であっても全方位的に視野を確保できる。

また、前記可動部材は、金属製の複数の円筒部材が、それぞれ径方向に対向する位置であって同一位相上に位置決めされた連結部により軸線方向に一体連結して構成され、
それぞれの円筒部材が互いの円筒部材の隙間分を最大限として、軸線に対して同方向に傾斜することで前記可動部材全体として曲げることを可能とし、
前記可動部材の遠位先端の円筒部材の前記連結部に対して略９０°位相がずれた互いに対向する位置から前記操作部のスライド部まで接続された２本のワイヤにより、前記可動部材は、曲げられる、ものであっても良い。

この可動部材は、金属製の各円筒部材を互いに隙間を持たせて連結したものであり、各円筒部材間を連結する同材質の連結部の撓みを利用して全体として曲げる構造を有している。さらに、操作部とワイヤを用いて簡単に操作できる構造を有している。

さらに、前記シャフト部は、該シャフト部の体内への挿入長さを体外から確認するスケールが印字されることが好ましい。

これにより、内視鏡を関節内に挿入・抜去する際に、医師等が簡単に関節内の位置を確認することが可能となる。

上述するように、本発明の関節内視鏡装置によれば、複雑な構造である膝関節等の関節部位を観察するときに、患者への侵襲性が低い細径でありながら広い視野と高い操作性とを確保することが可能となる。

本発明の一実施形態に係る関節内視鏡装置の構成を説明する概略図であって、（ａ）は全体図であり、（ｂ）は（ａ）に示す領域Ｂの拡大図である。 本発明の一実施形態に係る関節内視鏡装置の構成を説明する概略図であって、（ａ）は領域Ｂの軸方向断面図であり、（ｂ）は矢印Ａ方向に端部をみた拡大図である。 小型Ｃ−ＭＯＳカメラを示した写真図であり、Ｃ−ＭＯＳカメラの寸法イメージの理解のため指と定規で対比を示している。 可動部材の一例を示した写真図である。 可動部材の構造を示した図であり、（ａ）は径方向からみた全体図であり、（ｂ）は径方向の断面図である。 本発明の一実施形態に係る関節内視鏡装置を構成する可曲部の湾曲動作を説明する概略図である。

以下に、本発明の関節内視鏡装置の具体的な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、いかに示す実施形態は例示列挙であり、これに限定されるものではない。

図１は、本発明の一実施形態に係る関節内視鏡装置５０の構成を説明する概略図であって、（ａ）は関節内視鏡５０の全体図を示しており、（ｃ）は（ａ）に示すシャフト部１０の領域Ａの拡大図を示している。また、図２（ａ）には図１（ａ）の可曲部１２の領域Ｂにおける軸方向に沿った拡大断面図が示されており、（ｂ）には、図１（ａ）に示す矢印Ａの方向から関節内視鏡装置５０の遠位側先端を見た図が示されている。

図１（ａ）に示すように、関節内視鏡装置５０は、概ね中空のシャフト部１０と、シャフト部１０の遠位側先端に固定された可曲部１２と、概ね可曲部１２の湾曲操作を行う操作部２０と、で構成される。また、図１（ａ）の可曲部１２の遠位側の先端近傍には、関節内の観察部位に光源（ＬＥＤ（図示せず））からの光を伝送して関節内を照射する照明手段としての光ファイバ１４と、光ファイバ１４により照射された観察部位を撮像する撮像手段１８と、を備える。撮像手段１８は、観察部位からの光を検出し、電荷を発生する光電変換素子であり、対物レンズを撮像素子と、観察部位との間に備えてもよい。この撮像素子としては、ＣＭＯＳイメージセンサ（以下、「Ｃ−ＭＯＳカメラ」とも称する）や、ＣＣＤイメージセンサ等を用いることができる。これにより、観察部位の画像を電子データとして得ることが可能となる。ここでは、撮像手段１８として、図４の写真図に示す小型Ｃ−ＭＯＳカメラ（Medigus社製）を使用した。このＣ−ＭＯＳカメラ１８は、ヘッド部の径が１．２ｍｍ、実視野が１００°である。なお、図４は、小型Ｃ−ＭＯＳカメラを示した写真図であり、Ｃ−ＭＯＳカメラの寸法イメージの理解のため指と定規で対比を示している。

図２に示すようにＣ−ＭＯＳカメラ１８と光ファイバ１４とは径方向に並べて、金属製で中空筒形状のシース部材１３内に装着されている。また、Ｃ−ＭＯＳカメラ１８と光ファイバ１４との先端は防塵カバーとしても機能するレンズ部材１５に接着されている。レンズ部材１５は十分に光透過するガラス等の透明体であり、これによって光ファイバ１４からの放射光の拡散やＣ−ＭＯＳカメラ１８の視野角を調整したり、シース部材１３内部への血液やゴミ等の侵入を防止している。Ｃ−ＭＯＳカメラ１８の下部（図２（ａ）の紙面右）からは信号ケーブル１６が延びており、Ｃ−ＭＯＳカメラ１８からの撮像信号を画像検出装置（図示せず）に伝送する。また、Ｃ−ＭＯＳカメラ６５の撮像信号は、信号ケーブル７１を介して内視鏡プロセッサ（図示せず）に伝送される。

また、照明手段としての光ファイバ１４内を伝送される光は、ＬＥＤ（図示せず）を光源としており、ＬＥＤは内視鏡プロセッサに内蔵される。これにより、ＬＥＤの光量等を内視鏡プロセッサの制御によって、自動的にコントロールすることが可能となる。ＬＥＤは、従来の光源、例えばハロゲンやキセノンランプ等と比して小型・軽量であるため、操作部２０（後述）内の内視鏡プロセッサへ容易に内蔵することが可能となり、ＬＥＤへの電源はケーブル２４から供給される。

ＬＥＤから照射された光は、中空のシャフト部１０における内部に配設された複数の光ファイバ１１の近位側端部に入射、伝送されて、シャフト部１０の遠位側の端部から放射される。シャフト部１０における遠位側の端部から放射された光によって所望の観察部位等が照らされ、反射した光をＣ−ＭＯＳカメラ１８が備える撮像素子によって受光することにより、観察部位の画像を得ることが可能となる。

上述した様に、ＬＥＤから照射された光は、複数の光ファイバ１１に伝送されて一つの照射光を形成しており、光ファイバ１４における遠位側の端部が、Ｃ−ＭＯＳカメラ１８の周囲にＣ−ＭＯＳカメラ１８、及び／又はＣ−ＭＯＳカメラ１８が備える対物レンズ（図示せず）の光軸と略平行となるように配設されることが望ましい。これより、観察部位に光源からの光を均一に照射することができ、結果、Ｃ−ＭＯＳカメラ１８から得られる視野の、より広い範囲を十分に照明し、一層鮮明な画像を得て観察部位をより確実に確認することが可能となる。

また、シース部材１３の近位端は、図４の写真図に示すような可動部材１７の端部にロウ付け又は接着剤等で連結されている。可動部材１７は、ＳＵＳ等の金属製であり、参照番号１７ａ、１７のように複数の円筒部材が互いに連結され、円筒部材１７ａ、１７ｂ同士は互いにその端部の円周方向の一部が連結され、他部に隙間を有する構造をなしている。図５は、可動部材１７の円筒部材１７ａ、１７ｂの連結状態を示すものであり、（ａ）は、円筒部材１７ａ、１７ｂを径方向から見た図であり、（ｂ）は、（ａ）のラインＸ−Ｘに沿った断面図である。円筒部材１７ａ、１７ｂは、径方向に対向する位置にそれぞれ連結部２３ａが設けられ、この連結部２３ａにより互いに連結している。また、連結部２３ａ以外は、隙間２３ｂを形成している。

したがって、連結部２３ａの弾性によりそれぞれの円筒部材１７ａ、１７ｂは、隙間２３ｂ分を限度として互いに傾斜（図５（ａ）の左右方向に傾斜）する。このそれぞれの円筒部材１７ａ、１７ｂの傾斜が軸方向に連続的に累積することで可動部材１７全体の湾曲を形成する（図４参照）。本実施形態の可動部材１７では、図５に示すように最大約１８０°湾曲し、最大湾曲時にその先端はＷ＝１５ｍｍ程度離間する。なお、連結部２３ａは、一体の円筒から切削加工により隙間２３ｂを作成してもよく、別途作成した円筒部材１７ａ、１７ｂ等を連結部２３で接着して形成してもよい。

また、詳細な説明は省略するが、可動部材１７の湾曲は図５に示すワイヤー２１によって行われる。ワイヤー２１は２本で一対の鋼線２１ａ、２１ｂであり、それぞれ可動部材１７の近位端側から内部に挿入されて、遠位端の内壁の対向する位置（各隙間２３ｂの略中間の位相位置）にワイヤー２１の先端が接着されている。可動部材１７は、ワイヤー２１ａ、２１ｂの一方のみ引っ張ること湾曲させる。例えば、図６（ｂ）のワイヤー２１ａを下方（近位側）に引っ張ったときに引っ張り分だけワイヤー２１ｂが伸ばされることで、図６（ａ）に示す隙間２３ｂの左側が狭く右側が拡くなって可動部材１７は左に湾曲する。逆に、ワイヤー２１ｂを下方に引っ張ったときにワイヤー２１ａを伸ばすと可動部材１７は右に湾曲する。

また、可動部材１７は図２に示すように可動部材１７及びシース部材１３の一部の外周を樹脂製の外装１９で被覆することが好ましい。可動部材１７やシース部材１３の表面や内部に生体液やゴミが入ることを防止するためである。

再び図１を参照する。可曲部１２は、操作部２０が有するスライド部２２を所定の位置から直線方向へ移動させて操作する。このときスライド部２２と上述するワイヤー２１は接続されており、スライド部２２の移動とワイヤー２１ａ、２１ｂの引っ張り操作が連動する。したがって、スライド部２２の所定位置からの移動距離に応じて、図３に示すように、略直線状態から上下、又は左右いずれかの方向に少なくとも各１８０°の角度に湾曲するように構成される。この可曲部１２の直径は略２ｍｍであり、概ね１８０°に湾曲されたときの曲げ外径は略１０ｍｍである。

これを図３を参照して詳細に説明する。図３（ａ）では、スライド部２２は操作部２０に対して初期の位置にある。このとき、シャフト部１０を介して操作部２０に固定された可曲部１２は、初期の形状である略直線形状となる。

この初期状態図３（ａ）から、図３（ｂ）に示すように、スライド部２２を操作部２０の近位端側へ直線方向にスライドさせると、可曲部１２はスライド部２２の移動距離に応じてシャフト部１０内の一方のワイヤー２１（図３では図示せず）を引っ張り、図３の紙面上方向に湾曲させる。

同様に、図３（ｃ）に示すように、スライド部２２を操作部２０の遠位端側へ直線方向にスライドさせると、可曲部１２はスライド部２２の移動距離に応じて他方のワイヤー２１を引っ張り、図３の紙面下方向に湾曲させる。

上記のように、本発明の関節内視鏡装置５０では、スライド部２２を直線的にスライドさせる容易な操作により、可曲部１２を少なくとも上下方向にそれぞれ１８０°の角度に湾曲させることができる。

図３（ａ）〜（ｃ）のように可曲部１２を３６０°回転させることと、シャフト部１０を周方向に回転させて可曲部１２を軸回転させることと、を組み合わせることで、撮像手段（Ｃ−ＭＯＳカメラ）１８や照明手段１４を用いて（詳しくは後述）、斜視鏡等を用いることなく広い視野を得ることができ、医師が多方向から関節内の所望位置を容易に観察することが可能となる。

実際に、関節内に挿入される可曲部１２の直径は図３（ａ）に示すように略２ｍｍであるため、患者の皮膚を切開して設ける孔の大きさを抑制することができ、結果、患者への侵襲性を抑制することが可能となる。さらに、可曲部１２は、図３（ｂ），（ｃ）に示すように、概ね１８０°に湾曲されたときの曲げ外径が略１０ｍｍであるため、構造が複雑な関節の近傍部位でも自在に湾曲することができる。

このように可曲部１２を動かし、関節内の部位を撮影した場合、観察部位の画像はＣ−ＭＯＳカメラ１８に接続された信号コード１６を介して電子データとして得ることができる。観察部位の画像の電子データは、図１（ａ）に示すケーブル２４や処理回路等を介してディスプレイ（図示せず）に表示させることで、医師は観察部位の画像を拡大して逐次確認しながら、関節を観察することができる。

上記により、従来のように医師や助手が光学カメラを保持する必要がなくなり、医師は片手でシャフト部１０を周方向に適宜回転させながら、もう一方の手で操作部２０に配設されるスライド部２２を操作して可曲部１２を適宜湾曲させて、観察部位を観察することができる。結果、斜視鏡等を別途、患者の関節内に挿入することなく、容易な操作で広い視野を確保しながら観察を行うことが可能となる。

以上、本発明の関節内視鏡装置についての実施形態について説明してきたが、本発明はこれに限定されるものではなく、特許請求の範囲および明細書等に記載の精神や教示を逸脱しない範囲で他の変形例、改良例が得られることが当業者は理解できるであろう。

１０ シャフト部
１２ 可曲部
１３ シース部材
１４ 照明手段（光ファイバ）
１５ レンズ部材
１６ 光源（ＬＥＤ）
１７ 可動部材
１８ 撮像手段（Ｃ−ＭＯＳカメラ）
２０ 操作部
２１ ワイヤー
２２ スライド部
２４ ケーブル
２６ スケール
５０ 関節内視鏡装置

Claims (7)

1. 関節の内部を観察する関節内視鏡装置であって、
   中空のシャフト部と、該シャフト部の遠位端で略同軸に固定された可曲部と、該可曲部の湾曲操作を行う操作部と、光源からの光を前記シャフト部と可曲部との内部を伝送して前記可曲部の遠位先端から前記関節の観察部位に照射する可撓性を有する光ファイバと、
   該照明手段により照射された観察部位を撮像する撮像手段と、を備え、
   前記可曲部は、遠位端に筒形状のシース部材と、該シース部材の近位端で同軸に結合された筒形状の可動部材とを有し、その内部に前記光ファイバと撮像手段とを軸方向に並列配置している、
   ことを特徴とする関節内視鏡装置。
2. 前記シース部材の遠位先端には、レンズ部材を備え、前記撮像手段はＣ−ＭＯＳカメラ、前記光源はＬＥＤで構成され、
   該レンズ部材を介しての前記Ｃ−ＭＯＳカメラにおける焦点位置における視野角度よりも、該レンズ部材を介した前記光ファイバからの光の拡散度が大きい又は同一である、ことを特徴とする請求項１に記載の関節内視鏡装置。
3. 前記光源は、ＬＥＤは複数有して前記操作部に内蔵されること、
   を特徴とする請求項１又は２に記載の関節内視鏡装置。
4. 前記可曲部は、前記操作部が有するスライド部を所定の位置から直線方向へ移動させた距離に応じて、略直線状態から上下、又は左右いずれかの方向に少なくとも各１８０°の角度に湾曲可能であって、
   前記可曲部の直径は略２ｍｍであり、概ね１８０°に湾曲されたときの曲げ外径は略１０ｍｍであること、
   を特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の関節内視鏡装置。
5. 前記Ｃ−ＭＯＳカメラの視野角は、１００〜１１０°であること、
   を特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の関節内視鏡装置。
6. 前記可動部材は、金属製の複数の円筒部材が、それぞれ径方向に対向する位置であって同一位相上に位置決めされた連結部により軸線方向に一体連結して構成され、
   それぞれの円筒部材が互いの円筒部材の隙間分を最大限として、軸線に対して同方向に傾斜することで前記可動部材全体として曲げることを可能とし、
   前記可動部材の遠位先端の円筒部材の前記連結部に対して略９０°位相がずれた互いに対向する位置から前記操作部のスライド部まで接続された２本のワイヤにより、前記可動部材は、曲げられる、
   ことを特徴とする請求項１〜５に記載の関節内視鏡装置。
7. 前記シャフト部は、該シャフト部の体内への挿入長さを体外から確認するスケールが印字されること、を特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の関節内視鏡装置。