JP4454716B2 - 手術用顕微鏡装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、微細な手術を行うマイクロサージャリーに於いて用いられる手術用顕微鏡装置に関し、特に、手術用顕微鏡の観察下で内視鏡を手術に接近させ、手術用顕微鏡の視野の死角を内視鏡で拡大観察して安全性を確認しつつ安全に病変部の観察や処置を行うための手術用顕微鏡装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来より、微細な手術を行うマイクロサージャリーに於いて、種々の手術用顕微鏡装置が開発されている。
【0003】
例えば特開平5−305073号公報に開示されるような位置検出表示手段を用いて、術前に撮影したCTやMRIの断層像上に内視鏡や処置具ループの位置情報を重ね合わせて、位置を確認しながら内視鏡や処置具を手術に導入する方法がとられていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した特開平5−305073号公報に開示された技術では、術前に撮影した断層像を用いているために、目標部位及びその周辺組織が手術の最中に変形したり相対位置がずれると、正確に位置確認できない。その上、CTやMRIは、細い血管や神経等の微小な構造物を確認できるほどの解像度がないので、手術中に内視鏡等の先端で細い血管や神経等の索状物を切ったり、微小な構造物を傷つけたりする虞れがあった。
【0005】
また、CTやMRIの断層像の上に内視鏡や処置具を重ね合わせて位置確認を行うため、位置確認のために手術用顕微鏡下での実際の病変部の観察や処置具の操作に集中できなくなるものであった。
【0006】
更に、この技術では、手術に設ける複数のマーク部材、内視鏡や処置具に取付ける複数の専用の信号部材、手術室内にセッティングされる複数の受信部材等、多くの機器の準備が必要な上に、これら多くの機器が術内及び手術室内のスペースを占めてしまい、術者の活動範囲を制限してしまうものであった。その上、手術内で操作されている器具に設けられた信号部材と手術室内の受信部材との間に、術者の手や腕、或いは内視鏡や処置具が存在すると、位置検出ができなくなり、術者自身の動きや内視鏡や処置具の動きを制限し、手術操作に支障をきたすという大きな課題も有していた。
【0007】
したがって、この発明は、微細な手術を行うマイクロサージャリーに於いて用いられる手術用顕微鏡装置であって、手術用顕微鏡の観察下で内視鏡を手術に接近させて手術用顕微鏡の視野の死角を内視鏡で拡大観察して安全を確認しながら観察や処置を行う場合に、内視鏡先端で微小な血管や神経等の細かな構造物を傷つける危険性を抑えられ、術者が手術用顕微鏡下での実際の病変部の観察や処置具の操作に集中していても内視鏡先端の安全性の確認ができ、更に、多くの機器を準備する必要もなく、且つ、手術内及び手術室内のスペースを占めたり、術者の活動範囲及び手術操作を制限することのない安全確認手段を備えた手術用顕微鏡装置を提供することを目的とする。
【0008】
すなわち第1の発明は、手術全体を観察するための手術用顕微鏡と、手術に近接する位置で手術を拡大観察するための内視鏡とから成る手術用顕微鏡装置に於いて、上記内視鏡の先端面の辺縁と内視鏡先端近傍を覆うように設けられ、上記内視鏡が組織に直接触れる前に接触するように膨らんでいるバルーンと、上記バルーンが組織に触れて圧迫されることにより生じる上記バルーン内部の圧力の変化を検知する検知手段と、上記検知手段により検知される圧力の変化に応じて動作する警告手段と、を具備することを特徴とする。
【0009】
また第2の発明は、手術全体を観察するための手術用顕微鏡と、手術に近接する位置で手術を拡大観察するための内視鏡とから成る手術用顕微鏡装置に於いて、上記内視鏡先端の少なくとも一部を覆うように設けられ、上記内視鏡が組織に直接触れる前に組織との接触を検知する検知手段と、上記検知手段により上記組織との接触を検知した時に動作する警告手段と、を具備することを特徴とする。
【0011】
そして、第1の発明によれば、内視鏡先端を弾性バルーンで取り囲み、該バルーン内を満たす液の圧力を手元でモニタして、バルーン内の異常な圧力変化が確認された時に術者に警告を与える手段を設けている。
【0012】
また、第2の発明によれば、内視鏡先端に組織が接触した否かを検出する検出手段を設け、組織との接触が確認された時に術者に警告を与える手段を設けている。
【0013】
更に、第3の発明によれば、手術用顕微鏡の撮像光学系の中に内視鏡先端近傍に設けたマーカを検出する手段を設け、手術用顕微鏡の観察範囲とマーカの相対位置を分析して、マーカが観察範囲から所定の距離以上はずれた時に術者に警告を与える手段とを設けている。
第4の発明によれば、挿入部の少なくとも一部を覆うバルーンの内部の圧力を検知する手段を設け、バルーン内の異常な圧力変化が確認された時に術者に警告を与える手段を設けている。
そして、第5の発明によれば、挿入部の少なくとも一部を覆うように、組織との接触を検知する手段を設け、組織との接触を検知したときに術者に警告を与える手段を設けている。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照してこの発明の実施の形態を説明する。
【0015】
先ず、図1乃至図5を参照して、この発明の第1の実施の形態について説明する。
【0016】
図1(a)はこの発明の第1の実施の形態に係る手術用顕微鏡装置の内視鏡及び構成を示した図、図1(b)は図1(a)の内視鏡の先端部を拡大して示した図、図2は第1の実施の形態に係る手術用顕微鏡装置全体の概略を示した構成図、図3は図2の鏡体部分を拡大して示した側面図、図4は鏡体部分の内部構成を示した図である。
【0017】
手術用顕微鏡装置1は、架台2が床面上を移動可能なベース3と、このベース3上に垂直に立つ支柱4とを有している。更に、この支柱4の上には、図示されない照明用光源装置を内蔵した第1アーム5の一端が、軸A1を中心に回転自在に設けられている。
【0018】
また、第1アーム5の他端には、軸A2を中心に回転自在に第2アーム7の一端が取付けられている。この第2アーム7は、上下移動操作を行うべく、リンク機構とバランス調整用のスプリング部材から成るパンタグラフアームにより構成される。更に第2アーム7の他端には、軸A3を中心に回転自在な第3アーム8が取付けられている。
【0019】
第3アーム8は、軸A4を中心とした鏡体9の術者33の観察方向に対する前後方向の俯仰、軸A5を中心とした術者33の左右方向の俯仰を可能としたアームである。上記第3アーム8の他端には、上記鏡体9が設けられている。
【0020】
更に、上記鏡体9の位置調整の後に位置固定するために、これら回転軸A1〜A5に於ける回転部には、図示されない電磁ブレーキが各々設けられている。電磁ブレーキは、支柱4に内蔵された図示されない電磁ブレーキ電源回路と接続される。また、電磁ブレーキ電源回路は、図3に示されるように、鏡体9に一体に固定されたグリップ11に設けられたスイッチ12と接続されている。
【0021】
鏡体9は、図4に示されるように、対物レンズ13と、変倍光学系14と、一対の結像レンズ15a、15bと、一対の接眼レンズ16a、16bとを有しており、各々、手術からの観察光軸上に順に配置され、立体観察光学系を構成している。結像レンズによる結像面は、それぞれ接眼レンズ16a、16bの焦点位置になるべく位置調整可能に配置される。
【0022】
鏡体9の中には、上記変倍光学系14と一対の結像レンズ15a、15bの間に、90°横に光束の一部を偏光するハーフミラー17が配置されている。更に、このハーフミラー17で偏光された光束を更に上方に反射すミラー18が、鏡体9内に設けられている。
【0023】
また、鏡体9にはカメラボックス21が取付けられており、その中に結像レンズ19とCCDカメラ20が配置されている。尚、このCCDカメラ20は、結像レンズ19の結像面に配置されるように固定されている。
【0024】
図3に示されるように、上記鏡体9にはホルダ24が取付けられている。このホルダ24は、3つのアーム25、26、27と、6つの回転可能な関節25a、25b、26a、26b、27a、27bを有しており、該ホルダ24の先端の固定部28に、内視鏡30が着脱自在に取付けられている。
【0025】
図2及び図3に示されるように、鏡体9の下に位置するように配置された患者31の治療対象部位32を結ぶ光軸O1を、内視鏡30で遮らないような位置に内視鏡30は固定される。
【0026】
図1(a)は内視鏡30の全体の外観及び構成を示した図である。
【0027】
内視鏡30は、本体部35と挿入部36とを有して成り、手元から先端部まで延びる図示されない照明光学系と、図示されない観察光学系が設けられて、手元から挿入部36の前方に位置する治療部位に照明光を照射し、治療部位の観察像を手元まで伝達することができる。
【0028】
挿入部36の先端面38には、図1(b)に示されるように、観察光学系の先端に位置する対物レンズ39と、照明光学系の出射端40が配置されている。対物レンズ39は、図1(b)に示されるように、挿入部36に対して斜めに設けれて挿入部36の斜め前の照明と観察ができるようにしても良いし、内視鏡30の挿入部36に対して垂直に設けて挿入部36の真直ぐ前の照明と観察ができるようになっていても良いし、或いは、挿入部先端の側面に設けて挿入部36の真横の照明と観察ができるようにしても良い。
【0029】
挿入部36の先端面38の外周と挿入部先端近傍を覆う位置にはバルーン41が設けられており、該バルーン41内は、液体や気体等の流体42で満たされている。
【0030】
本体部35にはポート45が設けられており、このポート45とバルーン41とを連絡するチャンネル46が挿入部36に沿うように設けられている。上記ポート45には、流体42を注入、排出するための口金47と、液体の圧力を検出するための圧力検出部48が接続されている。この圧力検出部48には圧力の変化を分析するための分析部49が接続されており、更にこの分析部49には所定の圧力変化に応じて警告を発する警告部50が接続されている。
【0031】
上記流体42は、生理食塩水、或いは滅菌水等の液体や空気や不活性ガス等の気体である。
【0032】
また、上記警告部50としては、警告音を発生するスピーカ、または警告を光によって告知するランプ、或いは手術用顕微鏡の観察像上に警告を重ね合せて表示するために、接眼レンズ16a、16bやCCDカメラ20の近傍に設けた警告表示重ね合わせ手段等、何れであっても良い。
【0033】
更に、図示されないが、内視鏡30の本体部35の手元には、CCDカメラが内視鏡30の観察光学系で伝達された観察像の結像面上に位置するように接続、固定されている。
【0034】
このような構成に於いて、術者33は、接眼レンズ16a、16bを覗き込んで手術全体を観察して手術の安全を確認しながら、ホルダ24に取付けられた内視鏡30の挿入部36の先端を、手術部位に接近させる。内視鏡30によって手術の極近くから、手術の拡大像や手術用顕微鏡で見ることのできない組織の側面や裏面の観察像を得ることができる。
【0035】
内視鏡30はホルダ24に取付けられているので、内視鏡30を操作する時の手振れを抑えることができ、更に所定の位置でホルダ24を固定すれば、術者33は内視鏡30から手を離して、図示されない処置具の操作に専念することが可能である。
【0036】
ところで、顕微鏡像は、接眼レンズ16a、16bを覗き込んで見るほかに、CCDカメラ20に取込んで、図示されないテレビモニタ上に映し出して見ることもできる。内視鏡像は、内視鏡30に接続された図示されないCCDカメラにより取込み、図示されないテレビモニタ上に写し出して見ることができる。また、上記顕微鏡の観察像と内視鏡の観察像を、同じモニタ上に並べて表示して見ることも可能である。
【0037】
内視鏡30の本体に設けられた口金47にシリンジ等を接続して生理食塩水等の流体42を注入すると、チャンネル46を通ってバルーン41内に流れ込んでバルーン41内が満たされる。バルーン41は、内視鏡先端面38の外周及び内視鏡先端近傍を覆って、内視鏡30で組織を傷付けないようにクッションの役割を果たす。
【0038】
更に、バルーン41内の流体42は、チャンネル46を介してポート45に接続された圧力検出部48に連通しており、この圧力検出部48でバルーン41内の流体42の圧力が測定される。
【0039】
圧力検出部48で検出された圧力データは、分析部49に送られ、先ず、初期状態の圧力値が記憶される。その後、内視鏡30の操作中に、内視鏡先端のバルーン41に組織や他の処置具が触れてバルーンが圧迫された時の圧力変化の有無をモニタしながら、異常と判断される圧力変化が生じた場合は、「異常」の信号が警告部50に送られる。
【0040】
術者33によって、警告部50から発せられる音、光、観察像上の警告表示等が認識されると、内視鏡先端に組織や他の処置具接触した虞れがあると判断される。これにより、直ちに手術の観察や処置等の作業が中断されて、内視鏡先端の安全性を確保する動作を起こすことができる。
【0041】
このように、術者33が顕微鏡像や内視鏡30に集中していると、内視鏡30の先端の位置確認を忘れてしまうことが多いが、第1の実施の形態によれば、内視鏡先端面38の外周及び内視鏡先端近傍がバルーン41で覆われるので、バルーン41がクッションとなり、万が一、内視鏡30の先端を組織に押し付けても組織を傷付ける虞れが少なくなる。
【0042】
また、術者33は手術の観察や処置等の作業に集中していてもバルーン41に組織や他の処置具が触れてバルーン41が圧迫された時の圧力変化を、音、光、観察像上の警告表示等で認識できるので、内視鏡先端に組織や他の処置具が接触した虞れがあることを確認でき、直ちに内視鏡先端の安全性を確保する動作を起こすことができる。
【0043】
尚、図5(a)、(b)に示されるように、バルーン53の外周に複数の突起部54を設けることにより、小さな応力でもバルーンが変形し易いようにすると、圧力変化を感度良く検出することができる。
【0044】
更に、バルーン53内の圧力は、上述した第1の実施の形態と同様、チャンネル55を通して図示されない手元の圧力検出部でモニタすることが可能である。
【0045】
また、図示されないが、バルーンの代わりに組織を傷付けないような形状をした圧電素子を内視鏡30の先端に設け、リード線で内視鏡30の手元に接続した圧力変換回路に電気信号を送る形態としても良い。
【0046】
次に、この発明の第2の実施の形態について説明する。
【0047】
図6は、図示されない手術用顕微鏡装置と共に用いられる内視鏡を説明するもので、挿入部の先端部の拡大図と挿入部及び本体部の外観及び構成を示した図である。
【0048】
図6に於いて、内視鏡60の挿入部61の先端部62には、該先端部62の最先端部を覆う位置に圧電素子64が設けられている。この圧電素子64から手元の本体部63までは、リード線65が延出されている。このリード線65には、手元にて分析部49と警告部50が接続されている。
【0049】
上記警告部50は、上述した第1の実施の形態と同じく、警告音を発生するスピーカ、または警告を光で告知するランプ、或いは手術用顕微鏡の観察像上に警告を重ね合せて表示するために手術用顕微鏡の接眼レンズやCCDカメラの近傍に設けた警告表示重ね合わせ手段等、何れであっても良い。
【0050】
また、圧電素子64の感度や分析部49の設定値を変える手段を設けて、微小な組織への接触が感知できるようにしたり、誤動作を抑えるように制御を可能にしても良い。
【0051】
このような構成に於いて、手術中に、内視鏡先端が組織に押し付けられる場合、先ず、圧電素子64が組織に接触する。そして、圧電素子64で検出された組織の接触圧の信号が、リード線65を介して分析部49及び警告部50に送られる。これにより、警告部50で術者33に音、光、観察像上の警告表示等により警告が発せられる。
【0052】
この第2の実施の形態によれば、上述した第1の実施の形態のように流体を用いないので、準備を簡単にすることができる。
【0053】
次に、この発明の第3の実施の形態について説明する。
【0054】
図7は、図示されない手術用顕微鏡装置と共に用いられる内視鏡の先端部の拡大断面図である。
【0055】
図7に於いて、内視鏡70の先端部内には、先端が球形状に形成されたプローブ72が設けられている。このプローブ72の先端は、内視鏡70の先端面73より前方に突出され、内視鏡70の長手軸方向に摺動自在である。
【0056】
また、プローブ72の後端面74の後方には、プローブ72と同軸にバネ75が設けられており、プローブ72が前方に付勢されている。更に、プローブ72の後端付近には、プローブ72に沿うように位置センサ76が設けられており、プローブ72の後端面の位置が検出される。この位置センサ76からは、リード線77が後方に向けて延出されており、内視鏡70の手元側に設けられた図示されない分析部及び警告部に接続されている。
【0057】
その他の構成は、上述した第2の実施の形態と同じであるので説明は省略する。
【0058】
このような構成に於いて、手術中に、内視鏡先端が組織に近付いてプローブ72が組織に触れると、プローブ72が後方に移動する。すると、プローブ72の移動が位置センサ76により検出され、この検出結果となる信号がリード線77を介して分析部及び警告部に送られる。これにより、警告部により術者に警告が発せられる。
【0059】
この第3の実施の形態によれば、組織に接続するように、内視鏡70の外部に露出する部分がプローブとして形成されているので、上述した第2の実施の形態に比べて摩擦や洗滌滅菌に対する耐性がある。
【0060】
次に、図8及び図9を参照して、この発明の第4の実施の形態について説明する。
【0061】
図8は図示されない手術用顕微鏡装置と共に用いられる内視鏡の外観図、図9は内視鏡を手術に近付けて手術の拡大観察や手術用顕微鏡の死角の観察をしている時の手術用顕微鏡の観察像を示した図である。
【0062】
内視鏡80は挿入部81及び本体部82により構成されており、上記挿入部81の先端近傍の外表面には、色マーカ83が1つ或いは複数設けられている。そして、図示されない手術用顕微鏡のCCDカメラで撮像される、図9に示されるような観察像84の範囲内で、図示されない色相関演算回路を有する画像演算処理回路を用いて、色マーカ83の有無の検出が行われる。
【0063】
画像演算処理回路は、図示されない警告部に接続されており、色マーカ83が観察像内に存在しない場合は、警告部に信号が送られる。
【0064】
その他の構成及びこの第4の実施の形態の動作は、上述した第2の実施の形態と同じであるので説明は省略する。
【0065】
この第4の実施の形態によれば、内視鏡には色マーカ以外の構成が不要なので、内視鏡の洗滌滅菌や取り扱いが非常に簡単で衛生的である。
【0066】
次に、図10及び図11を参照して、この発明の第5の実施の形態について説明する。
【0067】
図10に於いて、患者31の治療対象部位32の入り口90を挟むように、固定枠91aと91bが固定される。そして、一方の固定枠91aに発光素子92、他方の固定枠91bに受光素子93が取付けられ、発光素子92と受光素子93の光軸O2が入り口90を横切るように位置決めされている。また、受光素子93には、告知部94が接続されている。
【0068】
このような構成に於いて、図示されない内視鏡或いは処置具95が入り口90を通過して中に挿入されると、発光素子92から出力される光が処置具95で遮られ、受光素子に届かなくなる。したがって、受光素子93に接続された告知部94によって術者に告知され、術者は、治療対象部位内に内視鏡或いは処置具95等が存在していることを認識することができる。
【0069】
このように、第5の実施の形態によれば、手術用顕微鏡像を覗き込んだり治療対象部位を直接見ていなくても、術者は常に治療対象部位に内視鏡或いは処置具等が存在していることを認識でき、手術を通して安全確認ができる。
【0070】
【発明の効果】
以上のようにこの発明によれば、微細な手術を行うマイクロサージャリーに於いて、手術用顕微鏡の観察下で内視鏡を手術に接近させて手術用顕微鏡の視野の死角を内視鏡で拡大観察して手術の安全を確認しながら観察や処置を行う場合に、内視鏡先端で細い血管や神経や微小な構造物を傷つける危険性を抑えることができ、術者が手術用顕微鏡下での実際の病変部の観察や処置具の操作に集中していても内視鏡先端の安全性の確認ができ、更に、安全確認のために多くの機器を必要とすることもなく、且つ、これらの機器で手術内及び手術室内のスペースを占めたり、術者の活動範囲及び手術操作を制限することもなく、安全に観察や処理を行うことができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)はこの発明の第1の実施の形態に係る手術用顕微鏡装置の内視鏡及び構成を示した図、(b)は(a)の内視鏡の先端部を拡大して示した図である。
【図2】第1の実施の形態に係る手術用顕微鏡装置全体の概略を示した構成図である。
【図3】図2の鏡体部分を拡大して示した側面図である。
【図4】図2の鏡体部分の内部構成を示した図である。
【図5】第1の実施の形態の変形例を示したもので、(a)は内視鏡の先端部を拡大して示した斜視図、(b)は内視鏡の先端部を拡大して示した側断面図である。
【図6】この発明の第2の実施の形態を説明するもので、内視鏡の挿入部の先端部の拡大図と挿入部及び本体部の外観及び構成を示した図である。
【図7】この発明の第3の実施の形態について説明するもので、内視鏡の先端部の拡大断面図である。
【図8】この発明の第4の実施の形態を説明するもので、内視鏡の外観図である。
【図9】この発明の第4の実施の形態を説明するもので、内視鏡を手術に近付けて手術の拡大観察や手術用顕微鏡の死角の観察をしている時の手術用顕微鏡の観察像を示した図である。
【図10】この発明の第5の実施の形態について説明するもので、患者の治療対象部位近傍を示した図である。
【図11】この発明の第5の実施の形態について説明するもので、患者の治療対象部位近傍を示した断面図である。
【符号の説明】
1 手術用顕微鏡装置、
2 架台、
3 ベース、
4 支柱、
5 第1アーム、
7 第2アーム、
8 第3アーム、
9 鏡体、
11 グリップ、
12 スイッチ、
13、39 対物レンズ、
14 変倍光学系、
15a、15b、19 結像レンズ、
16a、16b 接眼レンズ、
17 ハーフミラー、
18 ミラー、
20 CCDカメラ、
24 ホルダ、
28 固定部、
30 内視鏡、
31 患者、
32 治療対象部位、
33 術者、
35 本体部、
36 挿入部、
38 先端面、
40 出射端、
41 バルーン、
42 流体、
45 ポート、
47 口金、
48 圧力検出部、
49 分析部、
50 警告部。
Claims (4)
- 手術全体を観察するための手術用顕微鏡と、手術に近接する位置で手術を拡大観察するための内視鏡とから成る手術用顕微鏡装置に於いて、
上記内視鏡の先端面の辺縁と内視鏡先端近傍を覆うように設けられ、上記内視鏡が組織に直接触れる前に接触するように膨らんでいるバルーンと、
上記バルーンが組織に触れて圧迫されることにより生じる上記バルーン内部の圧力の変化を検知する検知手段と、
上記検知手段により検知される圧力の変化に応じて動作する警告手段と、
を具備することを特徴とする手術用顕微鏡装置。 - 手術全体を観察するための手術用顕微鏡と、手術に近接する位置で手術を拡大観察するための内視鏡とから成る手術用顕微鏡装置に於いて、
上記内視鏡先端の少なくとも一部を覆うように設けられ、上記内視鏡が組織に直接触れる前に組織との接触を検知する検知手段と、
上記検知手段により上記組織との接触を検知した時に動作する警告手段と、
を具備することを特徴とする手術用顕微鏡装置。 - 上記検知手段は、上記内視鏡の先端近傍に組織に接触可能に設けられた圧電素子と、該圧電素子の信号を分析する手段と、を具備し、
上記警告手段は上記分析手段での分析結果に応じて動作することを特徴とする請求項2に記載の手術用顕微鏡装置。 - 上記検知手段は、上記内視鏡の先端に組織に接触可能に設けられた、組織に触れると後方に移動する可動部品と、該可動部品に加わる力を検出する検出手段と、この検出手段の信号を分析する手段と、を具備し、
上記警告手段は、上記分析手段での所定の応力の変化に応じて作動することを特徴とする請求項2に記載の手術用顕微鏡装置。
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