JP2004305525A

JP2004305525A - 内視鏡付き腹壁吊り上げ装置

Info

Publication number: JP2004305525A
Application number: JP2003104794A
Authority: JP
Inventors: Kazufumi Kodama; 多史児玉
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2003-04-09
Filing date: 2003-04-09
Publication date: 2004-11-04

Abstract

【課題】腹腔鏡下手術において、省スペースで、皮下組織の損傷を低減でき、しかも腹腔内を立体的に観察することにより手術を容易に行える内視鏡付き腹壁吊り上げ装置を提供する。
【解決手段】支柱部１と、支柱部１の先端部１ａから支柱部１の長手方向に対して屈曲して延伸する複数の腹壁支持部材２とを備えてなり、複数の腹壁支持部材２の内の少なくとも一つの可動腹壁支持部材２ａは、支柱部１の先端部１ａを支点として支柱部１の軸心廻りに回動自在に支柱部１に取り付けられ、複数の腹壁支持部材２の内の可動腹壁支持部材２ａを含む少なくとも二つは、体腔内９ｂに面する表面の支柱部１より延伸方向に所定距離離間した位置に撮像部３と投光部４が設けられている。更に、撮像部３と投光部４を備えた二つの腹壁支持部材２の延伸方向の成す開口角度θを検出する開口角度検出部５を備える。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、非開腹の腹腔鏡下手術において、腹腔内の臓器と腹壁の間に内視鏡や鉗子等の手術器具を挿入するための空間を確保するための腹壁吊り上げ装置に関し、特に内視鏡を具備した腹壁吊り上げ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、例えば虫垂や胆嚢の切除等において、従来の開腹手術に代わり、非開腹の腹腔鏡下における手術が注目されている。この腹腔鏡下手術は、腹腔内に複数本のトロカール管と呼ばれる連通管を挿入し、一本のトロカール管から挿入した内視鏡によって腹腔内をモニタリングし、他のトロカール管から挿入された鉗子、メス、持針器等の手術器具によって、モニタを見ながら腹腔内で手術を行うものである。
【０００３】
従来より、このような腹腔鏡下手術において、腹腔内臓器と腹壁の間に空間を確保する方法として、腹腔内にトロカール管を介して気体（主としてＣＯ_２）を注入して、腹腔内臓器と腹壁の間に空間を作る気腹法や、器具を使用し腹壁を吊り上げる腹壁吊り上げ法が行われていた。また、腹壁吊り上げ法に関し、吊り上げ治具にＣＣＤ撮像素子と照明部を内蔵した内視鏡付き腹壁吊り上げ装置が、下記の特許文献１、特許文献２に開示されている。
【０００４】
特許文献１に開示された内視鏡付き腹壁吊り上げ装置は、図４（Ａ）に示すように、Ｕ字型の本体６０の腹腔内２０ｂに挿入する挿入部９０には、略中央に照明窓（照明手段）１０および観察窓（観察手段）３１が設けられている。また観察部ユニット３１は駆動モータによって回動可能になっており、このモータによって観察窓３１の視野方向を変化させることができるようになっている。また、特許文献１には、観察窓は２組以上の観察ユニットを設けたものでヘッドマウントディスプレイなどの表示装置により立体表示する手法が述べられている。更に、図４（Ｂ）に示すように、腹壁２０ａを支える有効面積を大きくとることを目的とした渦巻状の吊り上げ器に２組以上の観察ユニットを設けたものも開示されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開平７−１９４６０２号公報
【特許文献２】
特開平１１−２１６１１３号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
腹壁吊り上げ法においては、２本の針付きワイヤで右上腹部の腹壁の２点を挙上し、腹部中央部に立てたＬ字型の支持台にそのワイヤを固定して腹壁を吊り上げる装置や、Ｌ字型やＵ字型の金属もしくは樹脂製の支持具で吊り上げる方法が考えられたが、内視鏡や鉗子類を多数挿入し、常時移動するため、手術の円滑な遂行を阻害する問題点があった。
【０００７】
そのため、特許文献１等では、図４に示す吊り上げ治具に内視鏡（ＣＣＤ撮像素子と照明部）を挿入する方法が考えられたが、これらの発明はＣＣＤ撮像素子が何れも固定されており、画像認識部間の距離について考慮されておらず、使用時の画像イメージと実際の距離（倍率）がかけ離れてしまうという問題が発生した。また、観察部ユニット（レンズとＣＣＤ撮像素子）内に駆動モータを設けてＣＣＤ撮像素子を回動させるため、省スペースが要求される腹腔内で観察ユニットが占める体積が増大する傾向にあった。
【０００８】
また、特許文献２等で述べられている照明を複数の多方向から点灯する方式で無影灯状態にする方法では、照明（白色ＬＥＤ）から発生する熱的なダメージによる内視鏡の劣化及び最悪の場合は患部の低温火傷の原因となるため、内視鏡冷却手段が必要であった。
【０００９】
本発明は、上述の問題点に鑑みてなされたものであって、その目的は、省スペースで腹腔鏡下手術を実施しやすい内視鏡付き腹壁吊り上げ装置、患部を高解像度で画像認識できる内視鏡付き腹壁吊り上げ装置、皮下組織の損傷を低減できる内視鏡付き腹壁吊り上げ装置、または、医師の目の届かない場所を術者に判り易く立体的に表示可能な内視鏡システムを提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するための本発明に係る内視鏡付き腹壁吊り上げ装置は、体腔内に挿入し腹壁を吊り上げて体腔内空間を確保する腹壁吊り上げ装置であって、支柱部と、前記支柱部の先端部から前記支柱部の長手方向に対して屈曲して延伸する複数の腹壁支持部材とを備えてなり、前記複数の腹壁支持部材の内の少なくとも一つの可動腹壁支持部材は、前記支柱部の前記先端部を支点として前記支柱部の軸心廻りに回動自在に前記支柱部に取り付けられ、前記複数の腹壁支持部材の内の前記可動腹壁支持部材を含む少なくとも二つは、前記体腔内に面する表面の前記支柱部より前記延伸方向に所定距離離間した位置に撮像部と投光部が設けられていることを特徴とする。
【００１１】
上記の特徴を備えた本発明に係る内視鏡付き腹壁吊り上げ装置によれば、２以上の異なる位置の撮像部から２以上の異なる撮影方向の画像データが得られるので、これらの画像データに対して立体画像表示のために必要なデータ処理を公知の手法により施すことにより、所定の表示装置上に撮影した体腔内の患部を立体表示することができる。
【００１２】
通常、立体表示は同一解像度の平面表示に比べ２倍以上も画像認識が向上するため、例えば、各撮像部が３０万画素のＣＣＤで構成される場合、ＣＣＤ２個使いの立体表示で１００万画素以上レベルの画像認識が可能となり、小さな画像認識装置で高解像の画像知覚表示が可能となる。
【００１３】
また、可動腹壁支持部材が支柱部の軸心廻りに回動自在に構成されているので、撮像部間の相互離間距離を任意に変更でき、状況に応じた適切な当該離間距離を設定することができる。
【００１４】
更に、本発明に係る内視鏡付き腹壁吊り上げ装置は、前記撮像部と前記投光部は互いに近接して１対となっていることを特徴とする。これにより、撮像部の撮像範囲と同一範囲を照明可能な最低限の投光部の数で、撮像部から得られる画像に影の部分が無くなり、無影灯状態と同じ状態が確保できる。この結果、投光部からの発熱量を低減でき、皮下組織の損傷を低減できる。
【００１５】
更に、本発明に係る内視鏡付き腹壁吊り上げ装置は、前記撮像部と前記投光部を備えた二つの前記腹壁支持部材の前記延伸方向の成す開口角度を検出する開口角度検出部を備えていることを特徴とする。これにより、開口角度検出部が検出した開口角度を画像処理用の演算装置に読み込めば、開口角度から撮像部間の撮像部間の相互離間距離が分かるため、当該離間距離と表示装置の画像倍率（表示倍率）を連動させることにより、表示画像を実際の視覚イメージに近づけることが可能となる。
【００１６】
以上の本発明に係る内視鏡付き腹壁吊り上げ装置を使用することにより、腹腔鏡下手術において鉗子類の操作がし易くなる。
【００１７】
本発明に係る内視鏡システムは、上記特徴を備えた内視鏡付き腹壁吊り上げ装置と、前記開口角度検出部が検出した前記開口角度と前記撮像部が検出した画像データに基づき立体表示画像データを生成する立体表示画像データ生成装置と、前記立体表示画像データを表示する表示装置と、を備えてなることを特徴とする。
【００１８】
また、本発明に係る内視鏡システムは、前記立体表示画像データの画像倍率が、前記開口角度に基づいて自動設定されることを特徴とし、更に、前記画像倍率は、前記開口角度に基づいて決定される前記撮像部の相互離間距離が人の両眼間隔の標準値に等しい場合に１となるように設定され、前記離間距離が短い程大きくなるように設定されていることを特徴とする。
【００１９】
上記特徴を備えた本発明に係る内視鏡システムによれば、本発明に係る内視鏡付き腹壁吊り上げ装置の奏する上記作用効果をより良く発揮する内視鏡システムが実現でき、その結果、医師の目の届かない場所を術者に判り易く立体的に表示可能な内視鏡システムを提供することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明に係る内視鏡付き腹壁吊り上げ装置及び内視鏡システム（以下、適宜「本発明装置」及び「本発明システム」という。）の一実施の形態につき、図面に基づいて説明する。
【００２１】
図１（Ａ）、（Ｂ）に示すように、本発明装置は、体腔内９ｂに挿入し、腹壁９ａを吊り上げて体腔内空間を確保する装置であり、本発明装置の本体部を成す支柱部１と、支柱部１の先端部１ａから支柱部１の長手方向に対して屈曲して延伸する複数の腹壁支持部材２とを備えている。図１に示す試作例では、腹壁支持部材２の個数は２であるが、腹壁支持部材２の個数は３以上であっても構わない。二つの腹壁支持部材２の一方は、支柱部１の先端部１ａを支点として支柱部１の軸心廻りに回動自在に支柱部１に取り付けられた可動腹壁支持部材２ａとなっている。図１（Ａ）の例示では、二つの腹壁支持部材２が夫々異なる方向に延伸した開口状態が示されている。尚、二つの腹壁支持部材２が重なった状態で非開口状態となる。
【００２２】
二つの腹壁支持部材２の体腔内９ｂ側に面する表面の先端近傍（支柱部１より延伸方向に所定距離離間した位置の一例）に撮像部３と投光部４が近接して対になって設けられている。撮像部３はＣＣＤカメラ等で構成され、投光部４は白色ＬＥＤ等で構成され、外部の演算処理装置６（図３参照）から照度制御が可能である。ここで、投光部４の照明範囲は、撮像部３の撮像範囲をカバーできるように構成されている。
【００２３】
二つの腹壁支持部材２に各別に設けられた撮像部３の相互の離間距離Ｌは、二つの腹壁支持部材２の開口角度θが９０度となる９０度開口時に人の標準眼幅である６２ｍｍになるように、腹壁支持部材２の支点位置（支柱部１の先端部１ａ）より約４４ｍｍの位置に撮像部３を設けた。腹壁支持部材２の長さと本数は術式の面積にも依存する為、開口角度９０度を基本にした腹壁支持部材２の長さ、撮像部３の取り付け位置、及び、画像倍率（表示倍率）の対応関係を表１に示す。尚、表１に例示する寸法はあくまでも基本であり、腹壁支持部材２の長さや撮像部３の取り付け位置を限定するものではない。
【００２４】
【表１】

【００２５】
更に、支柱部１の先端部１ａの付近に、二つの腹壁支持部材２の開口角度θを検出する開口角度検出部５が設けられている。図２に、開口角度検出部５による開口角度θの検出機構の概略構成を示す。今回の試作例では、開口角度θを９０度、４５度、３０度と３段階とし、夫々に対応した位置に三つのメカニカル接点Ｎ１〜Ｎ３を設け、また、メカニカル接点Ｎ１〜Ｎ３と接触する接点Ｎ０を設けた。接点Ｎ０に直流電源から所定の電圧（例えば＋５Ｖ）を与えることにより、開口角度θが９０度、４５度、３０度の何れかとなれば、その開口角度θに応じてメカニカル接点Ｎ１〜Ｎ３の何れかが接点Ｎ０と導通し、所定の電圧が外部の演算処理装置６（図３参照）に対し出力される。この出力は、後述する立体表示画像データ生成装置７（図３参照）で表示される立体画像の表示倍率を設定するために用いられる。尚、表示倍率と開口角度θの関係は、例えば、表１で示す関係に従う。また、本試作例では、開口角度θを３段階としたが、段数は３段階に限定されるものではなく、また、可変抵抗を用いて無段階に切替できるように構成しても構わない。
【００２６】
次に、本発明システムの構成例につき説明する。図３に示すように、本発明装置１〜５と、演算処理装置６、撮像部３が検出した画像データＡと開口角度検出部５が検出した開口角度θの検出データＢに基づき立体表示画像データを生成する立体表示画像データ生成装置７、及び、立体表示画像データを表示する表示装置８とで構成されている。尚、演算処理装置６、立体表示画像データ生成装置７、表示装置８は、例えばパーソナルコンピュータ等の汎用コンピュータのハードウェア及びソフトウェアを用いることにより具現化される。立体表示画像データ生成装置７は、例えば市販の２Ｄ／３Ｄ変換ソフトウェアを用いて汎用コンピュータ上でソフトウェア的に実現できる。
【００２７】
本発明装置の撮像部３が検出した画像データＡと開口角度検出部５が検出した開口角度θの検出データＢ（メカニカル接点Ｎ１〜Ｎ３の電圧値）は、支柱部１の内部を通過する信号配線を介して、演算処理装置６に入力される。また、演算処理装置６から投光部４の照度制御が可能なように、支柱部１の内部を通過する信号配線を介して演算処理装置６と投光部４が結線されている。
【００２８】
演算処理装置６では、開口角度θの検出データＢに基づき、表１に示す開口角度θと表示倍率の関係に基づき表示倍率を設定し、立体表示画像データ生成装置７に入力される。尚、開口角度θが無段階で与えられる場合には、所定の演算式に基づいて撮像部３の相互の離間距離Ｌを算出し、その離間距離Ｌと人の標準眼幅との比に基づいて、例えば、離間距離Ｌが人の標準両眼間隔に等しい場合に１となり、離間距離Ｌが短い程大きくなるように表示倍率を設定するようにしても構わない。尚、表示倍率の設定による倍率変更は、撮像部３が検出した画像データＡをディジタルデータ処理（ディジタルズーム処理）により変更しても、また、撮像部３の光学的ズームレンズの倍率を変更する（光学的ズーム処理）の何れの方式を用いても構わない。
【００２９】
立体表示画像データ生成装置７は、撮像部３が検出した画像データＡと演算処理装置６が設定した表示倍率に基づいて、２Ｄ／３Ｄ変換ソフトウェアを用いてその表示倍率での立体表示画像データを生成し、立体表示画像が表示装置８に表示される。表示装置８としては、例えば、ヘッドマウントディスプレイを使用する。
【００３０】
次に、別の実施形態につき説明する。
上記実施形態では、試作の簡便のため、腹壁支持部材２は２本としているが、この腹壁支持部材は３本以上でも可能であり、腹壁を確実に吊り上げ保持する為に、図５（Ｂ）に示すように４本以上（多数）としても構わない。この場合、腹壁挿入時には、図５（Ａ）に示すように、腹壁支持部材２を一塊に束ね、体腔内に挿入後、図５（Ｂ）に示すように各腹壁支持部材２を開く。ここで、３本以上の腹壁支持部材２を設けても、撮像部３と投光部４はセットで、隣接する２本の腹壁支持部材２に各別に設置すればよい。更に、３本以上の腹壁支持部材２に各別に撮像部３を有することにより死角部分を減らすように構成するもの好ましい。但し、撮像部３と投光部４の組は３組以上でも可能であるが、３組以上の場合は、２Ｄ／３Ｄ変換ソフトウェアとして、撮像部３の検出する画像データＡのデータ数に応じた立体表示ソフトとする必要がある。
【００３１】
上記実施形態では、試作の簡便のため、表示装置８としてヘッドマウントディスプレイを用いたが、立体表示が目的であり、立体表示画像データ生成装置７の２Ｄ／３Ｄ変換ソフトウェアに対応したどのような立体表示方式の表示装置を用いても構わない。
【００３２】
上記実施形態では、撮像部３がＣＣＤカメラで構成される場合を例示したが、立体表示をすることにより像の認識度が格段に向上するため、撮像可能であればＣＭＯＳイメージャ等の小型の撮像装置を用いても良い。
【００３３】
【発明の効果】
本発明に係る内視鏡付き腹壁吊り上げ装置は、腹壁を支持する少なくとも２本の腹壁支持部材２と、腹壁支持部材２の先端もしくは途中に撮像部３と投光部４が対になった２組の撮像機構を有し、内視鏡と一体になったことによりいたずらに患者の開腹箇所を増やすことなく手術が行える。また、撮像機構の位置が体外からコントロールできるため、内視鏡の占有する体積の極小化が図れた。更に、撮像部３の相互離間距離Ｌを測定する開口角度検出部５を有し、画像データを画撮像部３の相互離間距離Ｌを考慮した立体表示画像データ生成装置７により表示装置８に表示することにより、あたかも直視しているように手術を行えるようになり、画像認識率の向上と共に、安全で確実な手術を行うことができるようになった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る内視鏡付き腹壁吊り上げ装置の一実施の形態を示す外観図（Ａ）と体腔内に挿入した状態を模式的に示す側面図（Ｂ）
【図２】本発明に係る内視鏡付き腹壁吊り上げ装置の開口角度検出部の検出機構を説明する図（Ａ）と回路構成図（Ｂ）
【図３】本発明に係る内視鏡システムの一実施の形態を示す構成図
【図４】従来の内視鏡付き腹壁吊り上げ装置を構成及び使用形態を示す図
【図５】本発明に係る内視鏡付き腹壁吊り上げ装置の他の実施形態を示す図、（Ａ）：閉鎖時、（Ｂ）：開口時
【符号の説明】
１：支柱部
１ａ：先端部
２：腹壁支持部材
２ａ：可動腹壁支持部材
３：撮像部
４：投光部
５：開口角度検出部
６：演算処理装置
７：立体表示画像データ生成装置
８：表示装置
９ａ：腹壁
９ｂ：体腔内
Ａ：画像データ
Ｂ：開口角度の検出データ
Ｌ：撮像部の相互離間距離
θ：開口角度

Claims

体腔内に挿入し腹壁を吊り上げて体腔内空間を確保する腹壁吊り上げ装置であって、
支柱部と、前記支柱部の先端部から前記支柱部の長手方向に対して屈曲して延伸する複数の腹壁支持部材とを備えてなり、
前記複数の腹壁支持部材の内の少なくとも一つの可動腹壁支持部材は、前記支柱部の前記先端部を支点として前記支柱部の軸心廻りに回動自在に前記支柱部に取り付けられ、
前記複数の腹壁支持部材の内の前記可動腹壁支持部材を含む少なくとも二つは、前記体腔内に面する表面の前記支柱部より前記延伸方向に所定距離離間した位置に撮像部と投光部が設けられていることを特徴とする内視鏡付き腹壁吊り上げ装置。
前記撮像部と前記投光部は互いに近接して１対となっていることを特徴とする請求項１に記載の内視鏡付き腹壁吊り上げ装置。
前記撮像部と前記投光部を備えた二つの前記腹壁支持部材の前記延伸方向の成す開口角度を検出する開口角度検出部を備えていることを特徴とする請求項１または２に記載の内視鏡付き腹壁吊り上げ装置。
請求項３に記載の内視鏡付き腹壁吊り上げ装置と、
前記開口角度検出部が検出した前記開口角度と前記撮像部が検出した画像データに基づき立体表示画像データを生成する立体表示画像データ生成装置と、
前記立体表示画像データを表示する表示装置と、を備えてなる立体内視鏡システム。
前記立体表示画像データの画像倍率が、前記開口角度に基づいて自動設定されることを特徴とする請求項４に記載の立体内視鏡システム。
前記画像倍率は、前記開口角度に基づいて決定される前記撮像部の相互離間距離が人の両眼間隔の標準値に等しい場合に１となるように設定され、前記離間距離が短い程大きくなるように設定されていることを特徴とする請求項５に記載の立体内視鏡システム。