(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
左右の撮像光学系により異なる視点から対象物を撮像した左右の画像を表示部に三次元表示する立体観察装置の観察下において用いられる外科用デバイスであって、
前記左右の撮像光学系による撮像領域内に配置される細長部と、
前記細長部に設けられた２以上の指標と、を備え、
互いに隣接する前記各指標の間隔は、前記細長部が前記左右の撮像光学系の光軸に対して所定の誤差範囲内で直交した状態で撮像されているとき、前記左右の各画像上における前記各指標の間隔を、前記左右の撮像光学系によって得られる左右の視差量よりも常に広くする間隔にて配置されていることを特徴とする外科用デバイス。
【請求項２】
前記各指標は、前記細長部の外周に周設されたラインであることを特徴とする請求項１に記載の外科用デバイス。
【請求項３】
前記各指標は、前記細長部の外周に周設されたラインであって、前記各指標の幅は互いに異なることを特徴とする請求項１に記載の外科用デバイス。
【請求項４】
前記各指標は、前記細長部の外周に周設されたラインであって、前記各指標の色は互いに異なることを特徴とする請求項１に記載の外科用デバイス。
【請求項５】
前記各指標は、前記細長部の外周に周設されたラインであって、前記各指標の間隔は互いに異なることを特徴とする請求項１に記載の外科用デバイス。
【請求項６】
前記各指標は、前記細長部の外周に周設されたライン状の凹溝であることを特徴とする請求項１に記載の外科用デバイス。
【請求項７】
前記各指標の間隔は、予め設定された撮像距離範囲内において撮像する左右の画像との関係に基づいて設定されていることを特徴とする請求項１に記載の外科用デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、同一の対象を異なる視点から撮像することによって得られる三次元映像下で行う外科的な処置に好適な外科用デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、手術用顕微鏡や内視鏡等の各種観察装置においては、左右２つの撮像光学系を用いて異なる視点から被写体を撮像する立体観察装置が知られている。この種の立体観察装置において、撮像された左右の被写体像は、例えば、モニタに対し、同時に、或いは、交互に表示される。そして、観察者等が、モニタに表示された被写体像を特殊な眼鏡等を介して観察することにより、被写体像を立体的に観察することが可能となっている。【０００３】
また、このような立体観察装置に用いられる外科用デバイスに関し、術者等が三次元映像を観察する際の距離感を正確に把握させるための技術が種々提案されている。例えば、日本国特開２００８−１３６６７１号公報（特許文献１）には、二眼式立体内視鏡のプローブチャンネルに挿脱されるレーザプローブを、導光ファイバの先端部周面を覆う不透光性被覆材と、導光ファイバの先端部に連続する部分を覆う透光性被覆材と、を備えて構成することで、１本しか存在しないはずのレーザプローブが立体ディスプレイ上に２本映し出される等の現象を抑制しつつ、不透光性部材によって覆われた先端部を体腔壁等と明確に識別させる技術が開示されている。【０００４】
ところで、例えば、腹腔鏡手術等においては、限られた空間で直接的な処置具（外科用デバイス）の操作を行うため、スコープ用のトロッカーと処置具用のトロッカーとが異なる位置に配置され、腹腔鏡の観察軸に対して処置具が斜めに挿入されることが一般的である。また、近年、一カ所のトロッカーにスコープと処置具を挿入して行う単孔式の腹腔鏡手術や、ロボット手術などにおいて、多自由度鉗子や湾曲鉗子等が用いられる場合があり、これらの処置具は、特に、腹腔鏡の観察軸に対して略垂直な方向からの操作が可能となる。さらに、この種の処置具においては、低侵襲化のため、細径化が図られている。【０００５】
しかしながら、例えば、細径化された処置具を、腹腔鏡の観察軸に対して垂直に、且つ、左右画像上の水平方向に処置具を操作した場合、三次元観察可能な腹腔鏡等であっても、処置具の奥行き方向の位置情報を得ることが困難となる。このような現象は、例えば、針や糸等の外科用デバイスを操作する場合においても同様である。【０００６】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、左右の画像上の水平方向に挿入された場合にも的確な奥行き感を持たせることができる外科用デバイスを提供することを目的とする。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様による外科用デバイスは、左右の撮像光学系により異なる視点から対象物を撮像した左右の画像を表示部に三次元表示する立体観察装置の観察下において用いられる外科用デバイスであって、前記左右の撮像光学系による撮像領域内に配置される細長部と、前記細長部に設けられた２以上の指標と、を備え、互いに隣接する前記各指標の間隔は、前記細長部が前記左右の撮像光学系の光軸に対して所定の誤差範囲内で直交した状態で撮像されているとき、前記左右の各画像上における前記各指標の間隔を、前記左右の撮像光学系によって得られる左右の視差量よりも常に広くする間隔にて配置されているものである。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】外科用内視鏡システムの概略構成図
【図２】内視鏡の先端部の要部を模式的に示す断面図
【図３】外科用内視鏡システムを用いた腹腔鏡手術の状態を示す説明図
【図４】ＩＴナイフの先端側を示す斜視図
【図５】把持鉗子の先端側を示す斜視図
【図６】（ａ）はＩＴナイフを撮像した左画像の説明図であって（ｂ）はＩＴナイフを撮像した右画像の説明図
【図７】（ａ）はＩＴナイフを撮像した左画像の説明図であって（ｂ）はＩＴナイフを撮像した右画像の説明図
【図８】第１の変形例に係わり、ＩＴナイフの先端側を示す斜視図
【図９】第２の変形例に係わり、ＩＴナイフの先端側を示す斜視図
【図１０】第３の変形例に係わり、ＩＴナイフの先端側を示す斜視図
【図１１】第４の変形例に係わり、ＩＴナイフの先端側を示す斜視図
【図１２】第５の変形例に係わり、ＩＴナイフの先端側を示す斜視図
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、図面を参照して本発明の形態を説明する。図面は本発明の一実施形態に係わり、図１は外科用内視鏡システムの概略構成図、図２は内視鏡の先端部の要部を模式的に示す断面図、図３は外科用内視鏡システムを用いた腹腔鏡手術の状態を示す説明図、図４はＩＴナイフの先端側を示す斜視図、図５は把持鉗子の先端側を示す斜視図、図６（ａ）はＩＴナイフを撮像した左画像の説明図であって（ｂ）はＩＴナイフを撮像した右画像の説明図、図７（ａ）はＩＴナイフを撮像した左画像の説明図であって（ｂ）はＩＴナイフを撮像した右画像の説明図である。【００１０】
図１に示す外科用内視鏡システム１は、立体観察装置の一例である内視鏡５と、光源装置６と、カメラコントロールユニット（ＣＣＵ）７と、３Ｄモニタ３４と、を有して構成されている。【００１１】
本実施形態における内視鏡５は、例えば、腹腔鏡手術に好適な硬性内視鏡であり、この内視鏡５は、腹腔に挿入される挿入部９と、挿入部９の基端部に連結する操作部１０と、を有して構成されている。【００１２】
挿入部９は硬質であり、腹腔用手術に適用される長さを有している。挿入部９は、先端側から順に、先端硬質部１１と、湾曲部１２と、硬質管部１３とを有している。【００１３】
ここで、例えば、図２に示すように、先端硬質部１１を構成する外装部材である硬質部本体１５の内部には、被検体等を立体観察するためのステレオ光学系１６が配置されている。具体的に説明すると、硬質部本体１５の先端には、左眼用及び右眼用の対物レンズ１９ｌ，１９ｒが、左右の視差を与えるように所定の光軸間隔Ｄｏを有し、互いに離間した状態で保持されている。また、硬質部本体１５内において、各対物レンズ１９ｌ，１９ｒの光軸Ｏｌ，Ｏｒ上には、複数のレンズからなる左眼用及び右眼用の結像光学系２０ｌ，２０ｒがそれぞれ配置されている。さらに、硬質部本体１５内の基端側には、固体撮像素子（ＣＣＤ）等からなる左眼用及び右眼用の撮像素子２１ｌ，２１ｒが、左右の結像光学系２０ｌ，２０ｒに対向して配置されている。そして、左眼用の対物レンズ１９ｌ、結像光学系２０ｌ、及び、撮像素子２１ｌによって左眼用の撮像光学系１７ｌが構成されるとともに、右眼用の対物レンズ１９ｒ、結像光学系２０ｒ、及び、撮像素子２１ｒによって右眼用の撮像光学系１７ｒが構成されている。さらに、これら左眼用及び右眼用の撮像光学系１７ｌ，１７ｒによって、硬質部本体１５内には、ステレオ光学系１６が構成されている。【００１４】
図１に示すように、操作部１０には、湾曲部１２を遠隔操作するためのアングルレバー２５，２６と、光源装置６やＣＣＵ７等を操作するための各種スイッチ２７が設けられている。アングルレバー２５，２６は、例えば、湾曲部１２を上下左右の４方向に操作可能なレバーである。【００１５】
また、操作部１０の基端側からはユニバーサルコード３０が延出され、このユニバーサルコード３０の延出端には、光源装置６と着脱自在に接続するライトガイドコネクタ３１が設けられている。さらに、ライトガイドコネクタ３１からは、挿入部９、操作部１０、及び、ユニバーサルコード３０内に挿通された通信ケーブル３２の基端側が分岐され、この通信ケーブル３２の基端には、ＣＣＵと着脱自在に接続するビデオコネクタ３３が設けられている。【００１６】
光源装置６は、先端硬質部１１に設けられた照明光学系（図示せず）に照明光を供給する。すなわち、内視鏡５のユニバーサルコード３０、操作部１０、及び、挿入部９内には、ライトガイドコネクタ３１から照明光学系までを光学的に接続するライトガイド（図示せず）が挿通されており、このライドガイドを介して、光源装置６は照明光学系に照明光を供給する。【００１７】
光源装置６からの照明光によって照明された被写体（観察部位等）の光学像は、左右の撮像光学系１７ｌ，１７ｒそれぞれによって撮像される。そして、左右の撮像光学系１７ｌ，１７ｒによって生成された撮像信号は、通信ケーブル３２を介して、ＣＣＵ７に伝送される。【００１８】
ＣＣＵ７は、例えば、撮像素子２１ｌ，２１ｒが出力する撮像信号を所定の映像信号に変換する撮像信号処理回路と、撮像信号処理回路が出力する各映像信号をフレーム毎に格納するフレームメモリと、フレームメモリから読み出された映像信号を３Ｄ映像に合成する３Ｄ映像合成回路と（何れも図示せず）、を有して構成されている。【００１９】
ＣＣＵ７によって合成された映像は、３Ｄ映像として、偏光方式の立体表示が可能な表示部としてのモニタ３４に出力される。このとき、左右の撮像光学系１７ｌ、１７ｒの光軸Ｏｌ、Ｏrの光軸間隔Ｄｏと観察対象との所定の距離で撮影された被写体が、モニター３４上に左右の視差量をもって映し出され、術者等の観察者は、偏光メガネを介してモニタ３４を両眼視することにより、被写体を立体感のある像として融像することが可能となっている。なお、立体視を実現させる方式としては、モニタ３４上にライン・バイ・ラインによる偏光方式で表示する以外に、時分割で表示する方法を採用しても良い。  このような内視鏡システム１を用いた腹腔鏡手術では、例えば、図３に示すように、複数（図示の例では３個）のトロッカー４０〜４２が腹腔壁に穿刺される。これらのうち、１つのトロッカー４０には、内視鏡５の挿入部９が挿通され、このトロッカー４０への挿通を通じて、内視鏡５の挿入部９の先端側が腹腔内に挿入される。【００２０】
また、他のトロッカー４１，４２には、外科用デバイスとしての各種処置具がそれぞれ挿入され、これらトロッカー４１，４２への挿通を通じて、各種処置具の先端側が腹腔内に挿入される。ここで、図３においては、処置具として、例えば、ＩＴナイフ５０、及び、把持鉗子６０が、各トロッカー４１，４２にそれぞれ挿入されている。【００２１】
例えば、図３，４に示すように、ＩＴナイフ５０は、高周波処置電極を備えた処置部５１と、この処置部５１に連設された細長部としての軸部５２と、軸部５２の基端側に連設され、処置部５１を遠隔操作するための操作部５３と、を有して構成されている。【００２２】
また、例えば、図３，５に示すように、把持鉗子６０は、互いに開閉可能な一対の鉗子片６１ａ，６１ｂを備えた処置部６１と、この処置部６１に連設された細長部としての軸部６２と、軸部６２の基端側に連設され、処置部６１を遠隔操作するための操作部６３と、を有して構成されている。ここで、本実施形態の把持鉗子６０は、軸部６２の中途に関節部６２ａを有し、この関節部６２ａは、操作部６３に対する操作を通じて屈曲動作することが可能となっている。すなわち、本実施形態の把持鉗子６０は、軸部６２の中途を関節部６２ａにおいて屈曲動作させることが可能な多自由度鉗子となっている。【００２３】
これら、ＩＴナイフ５０及び把持鉗子６０の軸部５２，６２はそれぞれ所定の略均一太さに形成され、これら軸部５２，６２の外周面上には、それぞれ２以上の指標が設けられている。【００２４】
具体的に説明すると、例えば、図４に示すように、ＩＴナイフ５０には、軸部５２の先端側領域に、３つの指標５５が所定間隔毎に配置されている。これらの指標５５は、例えば、軸部５２の軸直角方向に周設された互いに同一形態をなすライン状の模様によって構成されている。【００２５】
また、例えば、図５に示すように、把持鉗子６０には、軸部６２の先端側領域（より具体的には、例えば、関節部６２ａよりも先端側領域）に、２つの指標６５が所定間隔隔てて配置されている。これらの指標６５は、例えば、軸部６２の軸直角方向に周設された互いに同一形態をなす環状の模様によって構成されている。【００２６】
この場合において、ＩＴナイフ５０の軸部５２上に設けられた各指標５５の間隔ｄ、及び、把持鉗子６０の軸部６２上に設けられた各指標６５の間隔ｄは、例えば、左右の撮像光学系１７ｌ，１７ｒが予め設定された撮像距離範囲内において撮像する左右の画像との関係に基づいて設定されている。【００２７】
具体的に説明すると、ＩＴナイフ５０の軸部５２上において隣接する各指標５５の間隔ｄは、例えば、図７（ａ），（ｂ）に示すように、軸部５２が左右の撮像光学系１７ｌ，１７ｒの光軸Ｏｌ，Ｏｒに対して所定の誤差範囲内で直交した状態で撮像されているとき、左右の各画像上における各指標５５の間隔Ｄを、モニタ３４を介して観察される左右の画像間において対応する指標５５の左右方向の視差量｜ＸＬ−ＸＲ｜よりも常に広くする間隔にて配置されている。【００２８】
すなわち、隣接する各指標５５の間隔ｄは、軸部５２が左右の光軸Ｏｌ，Ｏｒに対して略直交した状態で撮像されているとき、左右の各画像上における指標の間隔Ｄが、常に（１）式の関係を満たすよう設定されている。｜ＸＬ−ＸＲ｜＜Ｄ      ・・・（１）
この場合において、軸部５２が左右の撮像光学系１７ｌ，１７ｒの光軸Ｏｌ，Ｏｒに対して所定の誤差範囲内で直交した状態とは、例えば、均一径の軸部５２を撮像した左画像上（或いは、右画像上）に映し出された軸部５２の両側寄りの太さが所定の誤差範囲内（例えば、５％の誤差範囲内）で一致する場合をいう。例えば、図７（ａ）（或いは、図７（ｂ））に示すように、左画像（或いは、右画像）上において軸部５２が左右方向に水平に延在している場合、画像上の左右両側寄りにおける軸部５２の太さ（高さ）ＹＬ１とＹＬ２（或いは、ＹＲ１とＹＲ２）が所定の誤差範囲内で一致する場合をいう。【００２９】
同様に、把持鉗子６０の軸部６２上において隣接する指標６５の間隔ｄについても、上述の関係を満たすよう設定されている。【００３０】
このように、ＩＴナイフ５０及び把持鉗子６０の軸部５２，６２に指標５５，６５を設けることにより、ＩＴナイフ５０等が左右の撮像光学系１７ｌ、１７ｒの光軸Ｏｌ，Ｏｒに対して直交しない方向に挿入された場合（例えば、図６（ａ），（ｂ）参照）は勿論のこと、略直交する方向に挿入された場合（例えば、図７（ａ），（ｂ）参照）にも、３次元画像により、的確に奥行き感を持たせることができる。【００３１】
すなわち、例えば、図７に示すように、ＩＴナイフ５０の軸部５２等が左右の撮像光学系１７ｌ，１７ｒの光軸Ｏｌ，Ｏｒに略直交した状態で、左右の画像上の水平方向に挿入されて各画像上の左右両側を横切って表示された場合には、軸部５２のみの像からは視差による左右画像間の相違を把握しにくく、奥行きを感じにくい場合があるが、軸部５２に複数の指標５５を設けることにより、視差による左右画像間の相違を容易に把握させることができ、奥行きを感じることができる。その際、互いに隣接する各指標５５の間隔ｄを、軸部５２が左右の撮像光学系１７ｌ，１７ｒの光軸Ｏｌ，Ｏｒに対して所定の誤差範囲内で直交した状態で撮像されているとき、モニタ３４を介して観察される左右の各画像上における各指標５５の間隔Ｄが、モニタ３４を介して観察される左右の画像間において対応する指標５５の左右方向のずれ量｜ＸＬ−ＸＲ｜よりも常に広くする間隔にて配置することにより、異なる指標５５がモニタ３４を介して観察される左右の画像間で重なって表示される等の不具合を的確に防止することができ、奥行き感の誤認識等を的確に防止することができる。【００３２】
この場合において、指標５５を軸部５２の外周に周設することにより、軸部５２回りのあらゆる方向からの撮像に対して、的確に指標５５を画像上に表示させることができる。【００３３】
ここで、左右の画像間において、隣接する指標５５の区別をより明確なものとするため、例えば、図８に示すように、軸部５２に設けた各指標５５の幅を互いに異なる幅に設定することも可能である。【００３４】
また、例えば、図９に示すように、軸部５２に設けた各指標５５の色を互いに異なる色に設定することも可能である。【００３５】
また、例えば、図１０に示すように、軸部５２に設けた各指標５５の幅及び色を互いに異なる幅及び色に設定することも可能である。【００３６】
また、例えば、図１１に示すように、軸部５２に設けた各指標５５の間隔を互いに異なる間隔に設定することも可能である。【００３７】
また、例えば、図１２に示すように、軸部５２に設けた各指標５５は、ライン状の模様に代えて、ライン状の凹溝によって構成することも可能である。【００３８】
ここで、詳細な説明を省略するが、把持鉗子６０の軸部６２に設けた各指標６５についても同様の各種変形例を適用することが可能であることは勿論である。【００３９】
また、例えば、図１２に示す指標５５と図５に示す指標６５とを採用する等、腹腔鏡手術等において同時に用いられる各種外科用デバイスの指標の形態を互いに異ならせることも可能である。【００４０】
なお、本発明は、以上説明した各実施形態に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であり、それらも本発明の技術的範囲内である。例えば、上述の実施形態で示した構成及び各変形例で示した構成を適宜組み合わせてもよいことは勿論である。【００４１】
また、本発明が適用される手術用デバイスは、上述のものに限定されるものではなく、軸部等の細長部を有する各種処置具類に適用が可能であることは勿論である。【００４２】
さらに、手術用デバイスとしては、処置具類に限定されるものではなく、処置具類を用いて操作される外科用の針や糸等に適用してもよいことは勿論である。【００４３】
また、外科用デバイスと併用される立体観察装置は、内視鏡に限定されるものではなく、例えば、脳外科手術用の顕微鏡等であってもよいことは勿論である。【００４４】
本出願は、２０１４年１月２３日に日本国に出願された特願２０１４−１０５９５号を優先権主張の基礎として出願するものであり、上記の内容は、本願明細書、請求の範囲、および図面に引用されたものである。
【要約】
左右の画像上の水平方向に挿入された場合にも的確な奥行き感を持たせることができる外科用デバイスを提供する。このため、軸部５２に複数の指標５５を設け、互いに隣接する各指標５５の間隔ｄを、軸部５２が左右の撮像光学系１７ｌ，１７ｒの光軸Ｏｌ，Ｏｒに対して所定の誤差範囲内で直交した状態で撮像されているとき、左右の各画像上における各指標５５の間隔Ｄが、左右の画像間において対応する指標５５の左右方向のずれ量｜ＸＬ−ＸＲ｜よりも常に広くする間隔にて配置する。【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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