JP3827752B2 - 内視鏡用デバイス - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、内視鏡を用いた手術に使用される鉗子、鋏、キューサ、レーザ等が挿入される内視鏡用デバイスおよび、所望の領域の画像情報を抽出することが可能な内視鏡装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年、内視鏡により被検体を観察しながら、腫瘍等を削除する手術が多く行われている。このような内視鏡を用いた手術は、内視鏡の鉗子孔に鉗子、鋏、キューサ、レーザ等の手術用の部材を挿入することによって行われている。
また、内視鏡を用いた手術では、被検体をより詳しく観察するために複数の方向から観察したいという要望がある。特に、受光系が1つだけの単眼内視鏡で立体的な構造を知るには複数の方向から観察する操作が必須であり、また受光系を左右に二つづつ持つことにより立体的な画像を得ることが可能な立体内視鏡においても、複数の方向から観察した方がより詳しい立体的な構造が判ることから、前記の要望がさらに強いものとなっている。
【0003】
例えば図14に示すように、腹壁内を腹部手術用の立体内視鏡、いわゆるラパロスコープを用いて撮影する場合、ラパロスコープ挿入部分の入口が狭く、入口近辺を支点にして回転移動するしかないので、図14(a)に示すように前記入口側からは被検部Pを画面上に表示することができるが、図(b)に示すように表示領域iを越える方向からは被検部Pを撮影すると、被検部Pを抽出することができず、そのままでは被検部Pを画面上に表示させることができない。この場合、被検部Pを表示するには表示領域を広くして表示させている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来、内視鏡を用いた手術では、内視鏡の鉗子孔に鉗子、鋏、キューサ、レーザ等を挿入することによって行われているが、内視鏡の鉗子孔は通常一つであり、さらに、径が細いため、挿入可能な鉗子、鋏、キューサ、レーザ等の手術用の部材の数が限られるばかりか、動作の自由度が低かった。
また、内視鏡を用いた手術では、被検部をより詳しく観察するために複数の方向から観察したいという要望があるが、内視鏡を挿入する部分の入口が狭く平行移動ができない場合、複数の方向から被検部を撮影すると被検部を画面の中心にして表示させることができない。
【0005】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、複数の手術用の部材を使用することができ、かつ、その動作の自由度を増やすことが可能な手術用デバイスを提供することを第1の目的とする。
また、一つの被検部を複数の方向から撮影した場合であっても、被検部を抽出して画面の中心に表示させることが可能な内視鏡装置を提供することを第2の目的とする。
【0006】
【発明が解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項1の発明は、円筒状の外筒と、前記外筒に挿入される内視鏡用デバイス本体と、前記内視鏡用デバイス本体を回転可能に保持する回転手段と、前記回転手段の回転を制御する回転制御部を備え、
前記内視鏡用デバイス本体は、内視鏡用デバイス本体自身の中心軸とは異なる位置の軸を中心軸とする複数の貫通孔を備えるとともに、各貫通孔にはそれぞれ内視鏡あるいは鉗子を備え、
前記内視鏡は複数の受光系を備えると共に、前記内視鏡を回転可能に保持する内視鏡回転手段を備え、
前記回転制御部は、前記内視鏡を前記内視鏡用デバイス本体の回転させた角度だけ逆に回転させるように前記内視鏡回転手段の回転を制御することを特徴とすることを要旨とする。
【0007】
また本願第2の発明は、被検部を撮影する内視鏡と、被検部の位置を認識する認識手段と、この内視鏡の先端の位置と受光する向きを検出する検出手段と、内視鏡の被検部側先端が移動された時、前記検出手段により検出された内視鏡の先端の位置および受光する向きと、認識手段により認識された被検部の位置とを基に、被検部を中心とした所定の領域の画像情報を前記内視鏡により得られた画像情報から抽出する画像切り出し手段とを有することを要旨とする。
【0008】
本願第2の発明の内視鏡装置にあっては、内視鏡の被検部側先端が移動された時、検出手段により検出された内視鏡の先端の位置および受光する向きと、認識手段により認識された被検部の位置とを基に、被検部を中心とした所定の領域の画像情報を前記内視鏡により得られた画像情報から抽出するようにしているので、一つの被検部を複数の方向から撮影した場合であっても、被検部を抽出して画面の中心に表示させることができる。
【0009】
また、本願第3の発明は、被検部を撮影する内視鏡と、被検部の位置を認識する認識手段と、この内視鏡の先端の位置と受光する向きを検出する検出手段と、内視鏡の被検部側先端が移動された時、前記検出手段により検出された内視鏡の先端の位置および受光する向きと、認識手段により認識された被検部の位置とを基に、内視鏡の受光する方向を被検部側に移動する受光方向移動手段とを有することを要旨とする。
【0010】
本願第3の発明の内視鏡装置にあっては、内視鏡の被検部側先端が移動された時、検出手段により検出された内視鏡の先端の位置および受光する向きと、認識手段により認識された被検部の位置とを基に、内視鏡の受光する方向を被検部側に移動するので、一つの被検部を複数の方向から撮影した場合であっても、被検部を抽出して画面の中心に表示させることができる。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る実施の形態を図面を参照して説明する。図1は本願第1の発明に係る内視鏡用デバイスの第1の実施形態を示した図である。
図1に示すように、内視鏡用デバイス1は、外筒3と、内視鏡用デバイス本体5とから構成されている。
外筒3は、図2(a)に示すように断面が円環状の円筒であり、内部に内視鏡用デバイス本体5が挿入される。
内視鏡用デバイス本体5は、図1に示すように、外筒3に挿入され、外筒3の長手方向と同方向に設けられた5つ貫通孔C1 〜C5 を備える円柱状の部材である。この内視鏡用デバイス本体5の外形は、外筒3の内径より若干小さいものとする。
また、図2(b)に示すように、貫通孔C1 〜C5 の中心軸は、内視鏡用デバイス本体5の中心軸と一致しないよう配置されている。
【0012】
この内視鏡用デバイス1の貫通孔C1 には、例えば図3(a)に示すように、右側用の受光系7Rと左側用の受光系7Lとを備える立体内視鏡7が挿入され、貫通孔C2 には、例えば図3(a)に示すように、例えば内部に貫通孔9aを備える鉗子9が挿入される。この貫通孔9aには、図3(c)に示すように、鋏等の手術用のデバイス11が挿入される。
【0013】
内視鏡用デバイス1の貫通孔C1 に立体内視鏡7、貫通孔C2 に鉗子9を挿入したときの長手方向の断面を図4に示す。図4に示すように内視鏡用デバイス1の貫通孔C1 に挿入された立体内視鏡7は、矢印F1 に示す貫通孔C1 内での移動の自由度と、矢印F2 に示す貫通孔C1 内での回転の自由度を持つことができる。さらに、内視鏡用デバイス1の貫通孔C1 に挿入された立体内視鏡7は、内視鏡用デバイス本体5を矢印f2 に示すように回転させることにより、外筒3を動かすことなく、その位置を移動させることができる。
【0014】
また、内視鏡用デバイス1の貫通孔C2 〜C5 の内の一つ、例えばC2 に、先端を屈曲することが可能な鉗子9を挿入し、さらに、鉗子9の貫通孔9aにデバイス11を挿入した場合のデバイス11は、矢印f1 に示す貫通孔C2 内での鉗子9の移動の自由度と、矢印f3 に示す貫通孔C1 内での鉗子9の回転の自由度と、矢印f4 に示す貫通孔9a内でのデバイス11の移動の自由度と、矢印f5 に示す鉗子9の屈曲の自由度と、矢印f6 に示す鉗子9の屈曲した状態での貫通孔9a内での回転の自由度と、矢印f7 に示す鉗子9の屈曲した状態での移動の自由度を持つことができる。さらに、内視鏡用デバイス1の貫通孔C2 に挿入された鉗子9は、内視鏡用デバイス本体5を矢印f2 に示すように回転させることにより、外筒3を動かすことなく、その位置を移動させることができる。
【0015】
このように、本願第1の発明の第1の実施形態の内視鏡用デバイス1は、外筒3に5つの貫通孔C1 〜C5 を備える内視鏡用デバイス本体5を挿入するようにしているので、貫通孔C1 〜C5 挿入される立体内視鏡7、鉗子9の動作の自由度を増やすことができる。また、鉗子9の鉗子孔9aに挿入されるデバイス11は、さらに自由度が増すことになる。
【0016】
図5は本願第1の発明に係る内視鏡用デバイスの第2の実施形態を示した図である。尚、図5中、図1〜図3で示したものと同一のものは同一の記号を付して詳細な説明を省略した。
図5に示すように、内視鏡用デバイス20は、外筒3に挿入される内視鏡用デバイス本体5を回転させるモータ21と、内視鏡用デバイス本体5の貫通孔に挿入される立体内視鏡7を回転させるモータ23と、モータ21とモータ23の回転方向と回転量を制御する回転制御部25と、回転操作ボタン(図示せず)を備え、この回転操作ボタンの操作に応じた回転命令を回転制御部25に出力する操作部27を備える。
【0017】
尚、内視鏡用デバイス本体5は、その外周に設けられギア21aと、モータ21の回転軸に設けられ、ギア21aに噛合されるギア21bを介してモータ21により回転される。また、立体内視鏡7も同様にギア23aと、ギア23bを介してモータ23により回転される。
【0018】
内視鏡用デバイス20では、操作者により操作部27を用いて図6(a)に示す角度rだけ内視鏡デバイス本体5を回転させる命令が出された場合、回転制御部25は、内視鏡デバイス本体5を角度rだけ回転させるようにモータ21を制御するとともに、立体内視鏡7を図6(b)に示す角度−rだけ回転させるようにモータ23を制御する。
【0019】
これにより、内視鏡用デバイス本体5を回転させても、外周3に対しては立体内視鏡7は回転しないので、立体内視鏡7の右側用受光系7Rと左側用受光系7Lとが逆転するようなことがない。このため、内視鏡用デバイス本体5を回転させたとき、立体内視鏡7により得られる画像の回転を防止することができる。
【0020】
このように、本願第1の発明の第2実施形態の内視鏡用デバイス20では、内視鏡用デバイス本体5の回転に応じて、立体内視鏡7を逆に回転させているので、内視鏡用デバイス本体5を回転させたとき、立体内視鏡7により得られる画像の回転を防止することができる。
【0021】
図7は本願第2の発明に係る内視鏡装置の一実施形態を示した図である。図7に示すように、内視鏡装置30は、立体内視鏡31と、検出手段33と、撮像部35と、切り出し制御部37と、表示部39とを有する。
立体内視鏡31は、右側用受光系31Rと、左側用受光系31Lと、右側用受光系31Rと左側用受光系31Lのそれぞれに設けられた広角のイメージング範囲を持つレンズ系とを備える。
【0022】
検出手段33は、立体内視鏡31の先端の位置と受光する向きを所定の基準位置を基に検出する。例えば超音波を3つの位置から送信し、この超音波を立体内視鏡31の先端に設けられた3つの超音波受信部で受信してこれらの受信時間の差から立体内視鏡31の先端の位置と受光する向きを求める。尚、検出手段33としては、これに限らず、例えば、立体内視鏡31を屈曲可能なアームで支持し、このアームの屈曲量と回転量等から立体内視鏡31の先端の位置と受光する向きを検出するようにしても良い。
撮像部35は、立体内視鏡31により得られた光学像を電気信号に変換して画像情報を得る。尚、撮像部35は、高解像度であることが望ましい。
【0023】
切り出し制御部37は、モードスイッチ37aを備え、モードスイッチ37aを押しつつ、立体内視鏡31を移動させた時、モードスイッチを押した最初の時点で、表示画面の中央にある被検部が立体内視鏡31移動後も画面の中央近くに来るように画像情報の抽出を行う。
【0024】
表示部39は、モニタ(図示せず)を備え、撮像部35により得られた画像情報をモニタ上に表示する。また、表示部39は、切り出し制御部37により抽出された画像情報をモニタ上に表示する。
【0025】
次に、切り出し制御部37の画像情報の抽出方法を図8と図9を用いて説明する。
立体内視鏡31を図8に示すように角度αだけ回転させた場合、切り出し制御部37は、まず、角度αと、立体内視鏡31の回転の支点からの長さを、検出手段33により検出された立体内視鏡31の先端の位置と受光する向きを基に求める。尚、立体内視鏡31の支点からの長さは、支点が腹壁内入口近辺になることから、表示画面上で腹壁内入口を確認し、このときの立体内視鏡31の先端の位置と、腹壁内に挿入した後の立体内視鏡31の先端の位置の差から求めることができる。
【0026】
角度αと立体内視鏡31の支点からの長さが既知となると、抽出する画像情報の中心は、立体内視鏡31の中心軸を被検体P側に延ばした線B上のいずれかの位置となることが分かる。このため、抽出する画像情報の中心が線B上のいずれの位置であるか、即ち、奥行き方向の位置を指定すれば、抽出する画像情報の中心を求めることができる。この奥行き方向の位置の指定は、図9に示すように右側用受光系31Rにより得られた画像情報を立体的に表示した左側用画面と左側用受光系31Lにより得られた画像情報を立体的に表示した右側用画面にそれぞれ表示されたカーソルAをともに被検部Pの中心に移動させることにより行う。
【0027】
これにより、切り出し制御部37は、回転させた角度αと、立体内視鏡31の支点からの長さと、立体内視鏡31から被検部Pまでの距離が分かるので、抽出する画像情報の中心の位置を求めることができる。そして切り出し制御部37は、この求められた抽出する画像情報の中心位置を中心にして所定の領域の画像情報を抽出して表示部39に供給する。これにより、表示部39のモニタ上には、被検部Pを中心にした画像が表示される。
【0028】
例えば、図10(a)に示すように立体内視鏡31を実線で示した位置から点線で示す位置に回転移動させた場合、被検部Pを中心にした画像情報が抽出され、図10(b),(c)にそれぞれ示すように被検部Pが画面中央に表示される。
【0029】
次に、切り出し制御部37の画像情報の抽出方法の他の例を図11を用いて説明する。まず、被検部Pを撮影した画像情報、または必要ならばそれに輪郭強調等の画像処理を加えた画像情報上で特徴的な部分あるいは全体をテンプレート画像として制御部37に記憶させるとともに、被検部Pからのこのテンプレート画像の位置を記憶させておく。この状態でモードスイッチ37aが押され、立体内視鏡31が移動された場合、撮像部35により変換された画像情報または、前記画像処理を加えた場合は同様に画像処理を加えた画像情報に前記記憶させたテンプレート画像を一致、すなわちテンプレートマッチングさせる。そして、このテンプレートマッチングの際のテンプレート画像の移動量を基に抽出する画像情報の中心位置を求める。そしてこの求められた中心位置を被検部Pの中心とした所定の領域の画像情報を前記立体内視鏡31移動後の画像情報から抽出する。そして、切り出し制御部37は、抽出された画像情報を表示部39に供給する。これにより、表示部39のモニタ上には、被検部Pを中心にした画像が表示される。尚、立体内視鏡31移動中に前記のテンプレートマッチングを行う動作を所定の時間毎に行えば、立体内視鏡31移動中もそれに追従して被検部Pを中心とした所定の領域の画像情報を表示部39に表示させることができる。
【0030】
この場合、切り出し制御部37による画像情報の抽出は、撮像部35により変換された画像情報を基に行うので、立体内視鏡31の先端の位置と受光する向きを検出する検出手段33は不要となる。
【0031】
このように本願第2の発明の一実施形態の内視鏡装置30は、検出手段33により検出された立体内視鏡31の先端の位置と受光する向きと、表示画像上で指定された被検部Pの位置とを基に、被検部Pを中心とした所定の領域の画像情報を立体内視鏡31により得られた画像情報から抽出するようにしているので、一つの被検部Pを複数の方向から撮影した場合であっても、被検部Pを抽出して画面の中心に表示させることができる。
【0032】
また、立体内視鏡31の移動後にテンプレートマッチングした際のテンプレート画像の移動量を基に被検部Pを中心とした所定の領域の画像情報を抽出するようにしているので、一つの被検部Pを複数の方向から撮影した場合であっても、被検部Pを抽出して画面の中心に表示させることができる。
【0033】
次に、本願第3の発明に係る内視鏡装置の一実施形態を説明する。尚、本願第3の発明に係る内視鏡装置の構成は、図7に示す、本願第2の発明に係る内視鏡装置の一実施形態と同一であるので、図示および詳細な説明を省略した。
【0034】
前述の本願第2の発明に係る内視鏡装置の一実施形態では、撮像部35により変換された画像情報から、被検部Pを中心とした所定の領域の画像情報を抽出しているが、本願第3の発明に係る内視鏡装置では、立体内視鏡31の受光系自体を被検部Pに向けるようにする。
【0035】
この場合、使用する立体内視鏡31は、その先端の向きを変えることが可能な軟性鏡を用い、先端の向き移動させる受光方向移動手段を設けるか、立体内視鏡31の先端に、屈曲率を変えることが可能な受光方向移動手段を設けるようにする。
【0036】
例えば、立体内視鏡31を図8に示すように角度αだけ回転させた場合、角度αと立体内視鏡31の支点からの長さは、検出手段33の検出結果を基に求めることができる。このため、被検部Pの奥行き方向の位置dを前述した方法と同様にして指定すれば、切り出し制御部37は、角度α,角度γ(γ=β−α)と、立体内視鏡31の支点から先端までの長さLと、被検部Pと支点までの長さL+dとから、立体内視鏡31を角度α回転させたとき、被検体Pに立体内視鏡31の先端を向かせるための角度βを求めることができる。この角度βに立体内視鏡31の先端が向くよう受光方向移動手段は動作する。
【0037】
また、立体内視鏡31に硬性鏡を用いた場合のように立体内視鏡31の先端の向きを変えることができない場合は、図13に示すように、屈曲率を変えることが可能なプリズム40を立体内視鏡31の先端に設けるようにする。このプリズムは、光が通過しない面に蛇腹40aを設けたもので、このプリズム40内に注入する水の量を変えることにより、プリズム40の角度θを変えるというものである。
このように本願第3の発明の一実施形態では、立体内視鏡31により得られる画像情報自体が、被検部Pを中心とした画像情報となる。
【0038】
尚、前述の本発明の実施の形態では、立体内視鏡31に適用した場合を例にして説明したが、本発明はこれに限定されること無く、内視鏡、超音波内視鏡等にも適用することができる。
【0039】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、外筒を動かすことなく内視鏡及び鉗子の移動動作の自由度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本願第1の発明の内視鏡用デバイスの第1実施形態の構成を示す図である。
【図2】図1に示した内視鏡用デバイスの外筒の断面図(a)と、内視鏡用デバイス本体の断面図(b)である。
【図3】図1に示した貫通孔に挿入される立体内視鏡を示す図(a)と、鉗子を示す図(b)と、鉗子に挿入されるデバイスを示した図(c)である。
【図4】図1に示した内視鏡用デバイスに立体内視鏡と鉗子を挿入したときの内視鏡用デバイスの長手方向の断面図である。
【図5】本願第1の発明の内視鏡用デバイスの第2実施形態の構成を示す図である。
【図6】図5に示した内視鏡用デバイス本体を回転させたときの状態を示す図である。
【図7】本願第2の発明に係る内視鏡装置の一実施形態の構成を示す図である。
【図8】画像情報の抽出方法を説明するための図である。
【図9】被検部の位置を指定する方法を説明するための図である。
【図10】二つの方向から被検部を撮影する場合を示した図(a)と、二つの方向から被検部を撮影した場合に得られる表示画像を示した図(b,c)である。
【図11】画像情報を抽出する他の方法を説明するための図である。
【図12】内視鏡を回転させた場合に先端を被検部に向かせる時の角度の求め方を説明するための図である。
【図13】光の屈曲率を変えることが可能なプリズムを示した図である。
【図14】ラパロスコープを用いて腹壁内の被検部を二つの方向から撮影する場合の従来例を示す図である。
【符号の説明】
1 内視鏡用デバイス
3 外筒
5 内視鏡用デバイス本体
7 立体内視鏡
9 鉗子
11 デバイス
20 内視鏡用デバイス
21a,21b、23a,23b ギア
21,23 モータ
25 回転制御部
30 内視鏡装置
31 立体内視鏡
33 検出手段
35 撮像部
37 切り出し制御部
37a モードスイッチ
39 表示部
P 被検部
Claims (1)
- 円筒状の外筒と、
前記外筒に挿入される内視鏡用デバイス本体と、
前記内視鏡用デバイス本体を回転可能に保持する回転手段と、
前記回転手段の回転を制御する回転制御部を備え、
前記内視鏡用デバイス本体は、内視鏡用デバイス本体自身の中心軸とは異なる位置の軸を中心軸とする複数の貫通孔を備えるとともに、各貫通孔にはそれぞれ内視鏡あるいは鉗子を備え、
前記内視鏡は複数の受光系を備えると共に、前記内視鏡を回転可能に保持する内視鏡回転手段を備え、
前記回転制御部は、前記内視鏡を前記内視鏡用デバイス本体の回転させた角度だけ逆に回転させるように前記内視鏡回転手段の回転を制御することを特徴とする内視鏡デバイス。
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