(57)【要約】【課題】教師と学習者とが同じ環境で同じ動作を行うことができるようにした手術用トレーニング装置を提供する。【解決手段】実物とほぼ同じ模型を用いて学習者が教師の内視鏡による手術行為を学習するための手術用トレーニング装置は、学習者システム１０として、学習者用模型１と、トレーニング位置の学習者の全身を撮影するカメラ１５と、トレーニング位置の学習者の腕の動きと手元の内視鏡担持部を同時に撮影するカメラ１４と、学習者が用いる内視鏡カメラ１２と、カメラ１５で撮影された全身の映像を映し出す第１画像モニタ５と、カメラ１４で撮影された内視鏡担持部の映像を映し出す第２画像モニタ４と、学習者が用いる内視鏡カメラで撮影された映像を映し出す内視鏡画像モニタ２と、教師の内視鏡カメラで撮影された映像を映し出す学習者用の内視鏡画像モニタ３とを備える。教師用システム１００として、学習者システム１０と同様の配置構成のシステムを備える。【選択図】図１
2008058364.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
実物とほぼ同じ模型を用いて学習者が教師の内視鏡による手術行為を学習するための手術用トレーニング装置であって、
教師と教師用模型（１０１）との相対位置と同一となるように学習者のトレーニング位置に対する相対位置に設置される学習者用模型（１）と、
トレーニング位置の学習者の全身を撮影する第１カメラ（１５）と、
トレーニング位置の学習者の腕の動きと手元の内視鏡担持部を同時に撮影する第２カメラ（１４）と、
教師の全身を撮影する第３カメラ（１１５）と、
教師の腕の動きと手元の内視鏡担持部を同時に撮影する第４カメラ（１１４）と、
教師が用いる内視鏡カメラ（１１２）と、
学習者が用いる内視鏡カメラ（１２）と、
前記第１カメラ（１５）で撮影された全身の映像を映し出すための学習者用の第１画像モニタ（５）と、
前記第２カメラ（１４）で撮影された内視鏡担持部の映像を映し出すための学習者用の第２画像モニタ（４）と、
学習者が用いる内視鏡カメラ（１２）で撮影された映像を映し出す学習者用の内視鏡画像モニタ（２）と、
教師の内視鏡カメラ（１１２）で撮影された映像を映し出す学習者用の内視鏡画像モニタ（３）と、
教師が用いる内視鏡カメラ（１１２）で撮影された映像を映し出す教師用の内視鏡画像モニタ（１０２）と、
学習者が用いる内視鏡カメラ（１２）で撮影された映像を映し出す教師用の内視鏡画像モニタ（１０３）と、
前記第３カメラ（１１５）で撮影された全身の映像を映し出すための教師用の第３画像モニタ（１０５）と、
前記第４カメラ（１１４）で撮影された内視鏡担持部の映像を映し出すための教師用の第４画像モニタ（１０４）と、
を備え、
学習者用模型（１）、第１カメラ（１５）および第２カメラ（１４）の相対位置と、教師用模型（１０１）、第３カメラ（１１５）および第４カメラ（１１４）の相対位置とが同一になるように設置し、
前記学習者用の第１画像モニタ（５）が、学習者のトレーニング位置を中心として、第１カメラ（１５）の方向、またはカメラの方向から±約６０度内に置かれた場合には、前記第１画像モニタ（５）には鏡像を表示し、
前記学習者用の第１画像モニタ（５）が、学習者のトレーニング位置を中心として、第１カメラ（１５）と反対方向、またはカメラと反対方向から±約６０度内に置かれた場合には、第１画像モニタ（５）には正像を表示し、
前記学習者用の第１画像モニタ（５）が、前記方向と異なる方向に置かれた場合には、前記第１画像モニタ（５）には正像または鏡像を表示し、
前記学習者用の第２画像モニタ（４）が、学習者のトレーニング位置を中心として、第２カメラ（１４）の方向、またはカメラの方向から±約６０度内に置かれた場合には、第２画像モニタ（４）には鏡像を表示し、
前記学習者用の第２画像モニタ（４）が、学習者のトレーニング位置を中心として、第２カメラ（１４）と反対方向、またはカメラと反対方向から±約６０度内に置かれた場合には、第２画像モニタ（４）には正像を表示し、
前記学習者用の第２画像モニタ（４）が、前記方向と異なる方向に置かれた場合には、前記第２画像モニタ（４）には正像または鏡像を表示し、
前記学習者用の第１画像モニタ（５）は、前記学習者と教師の全身画像を重ね合わせて表示し、
前記学習者用の第２画像モニタ（４）は、前記学習者と教師の内視鏡担持部画像を重ね合わせて表示し、
学習者の内視鏡カメラ（１２）で撮影された映像を映し出す内視鏡画像モニタ（２）と前記学習者用の内視鏡画像モニタ（３）には、それぞれ学習者の内視鏡画像と教師の内視鏡画像を表示し、
教師の内視鏡カメラ（１１２）で撮影された映像を映し出す内視鏡画像モニタ（１０２）と前記教師用の内視鏡画像モニタ（１０３）には、それぞれ教師の内視鏡画像と学習者の内視鏡画像を表示すると共に、
第３画像モニタ（１０５）および第４画像モニタ（１０４）には、それぞれ第１画像モニタ（５）および第２画像モニタ（４）に映し出される画像と同じ学習者と教師の重ね合わせ画像を表示し
第3画像モニタ（１０５）が、教師の位置を中心として、第３カメラ（１１５）の方向、またはカメラの方向から±約６０度内に置かれた場合には、第3画像モニタ（１０５）には鏡像を表示し、
第3画像モニタ（１０５）が、教師の位置を中心として、第３カメラ（１１５）と反対方向、またはカメラと反対方向から±約６０度内に置かれた場合には、第3画像モニタ（１０５）には正像を表示し、
第3画像モニタ（１０５）が、前記方向と異なる方向に置かれた場合には、第3画像モニタ（１０５）には正像または鏡像を表示し、
第4画像モニタ（１０４）が、教師の位置を中心として、第４カメラ（１１４）の方向、またはカメラの方向から±約６０度内に置かれた場合には、第4画像モニタ（１０４）には鏡像を表示し、
第4画像モニタ（１０４）が、教師の位置を中心として、第４カメラ（１１４）と反対方向、またはカメラと反対方向から±約６０度内に置かれた場合には、第4画像モニタ（１０４）には正像を表示し、
第4画像モニタ（１０４）が、前記方向と異なる方向に置かれた場合には、第4画像モニタ（１０４）には正像または鏡像を表示する、
ことを特徴とする手術用トレーニング装置。
【請求項２】
実物とほぼ同じ模型を用いて学習者が教師の内視鏡による手術行為を学習するための手術用トレーニング装置であって、
教師と教師用模型（１０１）との相対位置と同一となるように学習者のトレーニング位置に対する相対位置に設置される学習者用模型（１）と、
トレーニング位置の学習者の全身を撮影する第１カメラ（１５）と、
教師の全身を撮影する第３カメラ（１１５）と、
教師が用いる内視鏡カメラ（１１２）と、
学習者が用いる内視鏡カメラ（１２）と、
前記第１カメラ（１５）で撮影された全身の映像を映し出すための学習者用の第１画像モニタ（５）と、
学習者が用いる内視鏡カメラ（１２）で撮影された映像を映し出す学習者用の内視鏡画像モニタ（２）と、
教師が用いる内視鏡カメラ（１１２）で撮影された映像を映し出す学習者用の内視鏡画像モニタ（３）と、
教師が用いる内視鏡カメラ（１１２）で撮影された映像を映し出す教師用の内視鏡画像モニタ（１０２）と、
学習者が用いる内視鏡カメラ（１２）で撮影された映像を映し出す教師用の内視鏡画像モニタ（１０３）と、
前記第３カメラ（１１５）で撮影された全身の映像を映し出す第３画像モニタ（１０５）と、
を備え、
学習者用模型（１）、学習者のトレーニング位置および第１カメラ（１５）の相対位置と、教師用模型（１０１）、教師および第３カメラ（１１５）の相対位置とが同一になるように設置し、
前記学習者用の第１画像モニタ（５）が、学習者のトレーニング位置を中心として第１カメラ（１５）の方向またはカメラの方向から±約６０度内に置かれた場合には、前記第１画像モニタ（５）には鏡像を表示し、
前記学習者用の第１画像モニタ（５）が、学習者のトレーニング位置を中心として第１カメラ（１５）と反対方向またはカメラと反対方向から±約６０度内に置かれた場合には、第１画像モニタ（５）には正像を表示し、
前記学習者用の第１画像モニタ（５）が、前記方向と異なる方向に置かれた場合には、前記第１画像モニタ（５）には正像または鏡像を表示し、
前記学習者用の第１画像モニタ（５）は、前記学習者と教師の全身画像を重ね合わせて表示し、
学習者の内視鏡カメラ（１２）で撮影された映像を映し出す内視鏡画像モニタ（２）と前記学習者用の内視鏡画像モニタ（３）には、それぞれ学習者の内視鏡画像と教師の内視鏡画像を表示し、
教師の内視鏡カメラ（１１２）で撮影された映像を映し出す内視鏡画像モニタ（１０２）と前記教師用の内視鏡画像モニタ（１０３）には、それぞれ教師の内視鏡画像と学習者の内視鏡画像を表示すると共に、
第３画像モニタ（１０５）には、第１画像モニタ（５）に映し出される画像と同じ学習者と教師の重ね合わせ画像を表示し
第３画像モニタ（１０５）が、教師の位置を中心として、第３カメラ（１１５）の方向またはカメラの方向から±約６０度内に置かれた場合には、第3画像モニタ（１０５）には鏡像を表示し、
第３画像モニタ（１０５）が、教師の位置を中心として第３カメラ（１１５）と反対方向またはカメラと反対方向から±約６０度内に置かれた場合には、第3画像モニタ（１０５）には正像を表示し、
第３画像モニタ（１０５）が、前記方向と異なる方向に置かれた場合には、第3画像モニタ（１０５）には正像または鏡像を表示する、
ことを特徴とする手術用トレーニング装置。
【請求項３】
実物とほぼ同じ模型を用いて学習者が教師の内視鏡による手術行為を学習するための手術用トレーニング装置であって、
教師と教師用模型（１０１）との相対位置と同一となるように学習者のトレーニング位置に対する相対位置に設置される学習者用模型（１）と、
トレーニング位置の学習者の腕の動きと手元の内視鏡担持部を同時に撮影する第２カメラ（１４）と、
教師の腕の動きと手元の内視鏡担持部を同時に撮影する第４カメラ（１１４）と、
教師が用いる内視鏡カメラ（１１２）と、
学習者が用いる内視鏡カメラ（１２）と、
前記第２カメラ（１４）で撮影された内視鏡担持部の映像を映し出すための学習者用の第２画像モニタ（４）と、
学習者が用いる内視鏡カメラ（１２）で撮影された映像を映し出す学習者用の内視鏡画像モニタ（２）と、
教師の内視鏡カメラ（１１２）で撮影された映像を映し出す学習者用の内視鏡画像モニタ（３）と、
教師が用いる内視鏡カメラ（１１２）で撮影された映像を映し出す教師用の内視鏡画像モニタ（１０２）と、
学習者が用いる内視鏡カメラ（１２）で撮影された映像を映し出す教師用の内視鏡画像モニタ（１０３）と、
前記第４カメラ（１１４）で撮影された内視鏡担持部の映像を映し出すための教師用の第４画像モニタ（１０４）と、
を備え、
学習者用模型（１）、学習者のトレーニング位置および第２カメラ（１４）の相対位置と、教師用模型（１０１）、教師および第４カメラ（１１４）の相対位置とが同一になるように設置し、
前記学習者用の第２画像モニタ（４）が、学習者のトレーニング位置を中心として第２カメラ（１４）の方向またはカメラの方向から±約６０度内に置かれた場合には、前記第２画像モニタ（４）には鏡像を表示し、
前記学習者用の第２画像モニタ（４）が、学習者のトレーニング位置を中心として第２カメラ（１４）と反対方向またはカメラと反対方向から±約６０度内に置かれた場合には、前記第２画像モニタ（４）には正像を表示し、
前記学習者用の第２画像モニタ（４）が、前記方向と異なる方向に置かれた場合には、前記第２画像モニタ（４）には正像または鏡像を表示し、
前記学習者用の第２画像モニタ（４）は、前記学習者と教師の内視鏡担持部画像を重ね合わせて表示し、
学習者の内視鏡カメラ（１２）で撮影された映像を映し出す内視鏡画像モニタ（２）と前記学習者用の内視鏡画像モニタ（３）には、それぞれ学習者の内視鏡画像と教師の内視鏡画像を表示し、
教師の内視鏡カメラ（１１２）で撮影された映像を映し出す内視鏡画像モニタ（１０２）と前記教師用の内視鏡画像モニタ（１０３）には、それぞれ教師の内視鏡画像と学習者の内視鏡画像を表示すると共に、
第４画像モニタ（１０４）には、第２画像モニタ（４）に映し出される学習者と教師の重ね合わせ画像を表示し
第4画像モニタ（１０４）が、教師の位置を中心として、第４カメラ（１１４）の方向またはカメラの方向から±約６０度内に置かれた場合には、第4画像モニタ（１０４）には鏡像を表示し、
第4画像モニタ（１０４）が、教師の位置を中心として第４カメラ（１１４）と反対方向またはカメラと反対方向から±約６０度内に置かれた場合には、第4画像モニタ（１０４）には正像を表示し、
第4画像モニタ（１０４）が、前記方向と異なる方向に置かれた場合には、第4画像モニタ（１０４）には正像または鏡像を表示する、
ことを特徴とする手術用トレーニング装置。
【請求項４】
モニタに表示する前記教師の全身画像または内視鏡担持部画像は、予め撮影されて記憶されたビデオ画像を用いることを特徴とする請求項１、２または３のいずれかに記載の手術用トレーニング装置
【請求項５】
前記学習者および教師の手元用の第２カメラ（１４）及び第４カメラ（１１４）は、複数個備えることを特徴とする請求項１または３に記載の手術用トレーニング装置。
【請求項６】
実物とほぼ同じ模型を用いて学習者が教師の手術行為を学習するための手術用トレーニング装置であって、
教師と教師用模型（１０１）との相対位置と同一となるように学習者のトレーニング位置に対する相対位置に設置される学習者用模型（１）と、
トレーニング位置の学習者の全身を撮影する第１カメラ（１５）と、
トレーニング位置の学習者の腕の動きと手元部位を同時に撮影する第２カメラ（１４）と、
教師の全身を撮影する第３カメラ（１１５）と、
教師の腕の動きと手元部位を同時に撮影する第４カメラ（１１４）と、
前記第１カメラ（１５）で撮影された全身の映像を映し出すための学習者用の第１画像モニタ（５）と、
前記第２カメラ（１４）で撮影された手元部位の映像を映し出すための学習者用の第２画像モニタ（４）と、
前記第３カメラ（１１５）で撮影された全身の映像を映し出すための教師用の第３画像モニタ（１０５）と、
前記第４カメラ（１１４）で撮影された手元部位の映像を映し出すための教師用の第４画像モニタ（１０４）と、
を備え、
学習者用模型（１）、前記第１カメラ（１５）および第２カメラ（１４）の相対位置と、教師用模型（１０１）、第３カメラ（１１５）および第４カメラ（１１４）の相対位置とが同一になるように設置し、
前記学習者用の第１画像モニタ（５）が、学習者のトレーニング位置を中心として、第１カメラ（１５）の方向、またはカメラの方向から±約６０度内に置かれた場合には、前記第１画像モニタ（５）には鏡像を表示し、
前記学習者用の第１画像モニタ（５）が、学習者のトレーニング位置を中心として、第１カメラ（１５）と反対方向、またはカメラと反対方向から±約６０度内に置かれた場合には、第１画像モニタ（５）には正像を表示し、
前記学習者用の第１画像モニタ（５）が、前記方向と異なる方向に置かれた場合には、前記第１画像モニタ（５）には正像または鏡像を表示し、
前記学習者用の第２画像モニタ（４）が、学習者のトレーニング位置を中心として、第２カメラ（１４）の方向、またはカメラの方向から±約６０度内に置かれた場合には、第２画像モニタ（４）には鏡像を表示し、
前記学習者用の第２画像モニタ（４）が、学習者のトレーニング位置を中心として、第２カメラ（１４）と反対方向、またはカメラと反対方向から±約６０度内に置かれた場合には、第２画像モニタ（４）には正像を表示し、
前記学習者用の第２画像モニタ（４）が、前記方向と異なる方向に置かれた場合には、前記第２画像モニタ（４）には正像または鏡像を表示し、
前記学習者用の第１画像モニタ（５）は、前記学習者と教師の全身画像を重ね合わせて表示し、
前記学習者用の第２画像モニタ（４）は、前記学習者と教師の手元部位画像を重ね合わせて表示し、
第３画像モニタ（１０５）および第４画像モニタ（１０４）には、それぞれ第１画像モニタ（５）および第２画像モニタ（４）に映し出される画像と同じ学習者と教師の重ね合わせ画像を表示し
第3画像モニタ（１０５）が、教師の位置を中心として、第３カメラ（１１５）の方向、またはカメラの方向から±約６０度内に置かれた場合には、第3画像モニタ（１０５）には鏡像を表示し、
第3画像モニタ（１０５）が、教師の位置を中心として、第３カメラ（１１５）と反対方向、またはカメラと反対方向から±約６０度内に置かれた場合には、第3画像モニタ（１０５）には正像を表示し、
第3画像モニタ（１０５）が、前記方向と異なる方向に置かれた場合には、第3画像モニタ（１０５）には正像または鏡像を表示し、
第4画像モニタ（１０４）が、教師の位置を中心として、第４カメラ（１１４）の方向、またはカメラの方向から±約６０度内に置かれた場合には、第4画像モニタ（１０４）には鏡像を表示し、
第4画像モニタ（１０４）が、教師の位置を中心として、第４カメラ（１１４）と反対方向、またはカメラと反対方向から±約６０度内に置かれた場合には、第4画像モニタ（１０４）には正像を表示し、
第4画像モニタ（１０４）が、前記方向と異なる方向に置かれた場合には、第4画像モニタ（１０４）には正像または鏡像を表示する、
ことを特徴とする手術用トレーニング装置。
【請求項７】
モニタに表示する前記教師の全身画像及び又は手元部位画像は、予め撮影されて記憶されたビデオ画像であることを特徴とする請求項６記載の手術用トレーニング装置。
【請求項８】
前記学習者および教師の手元部位用の第２カメラ（１４）および第４カメラ（１１４）は、複数個備えることを特徴とする請求項６または７に記載の手術用トレーニング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内視鏡を用いる手術手技の教示・自習を支援するための手術用トレーニング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来における内視鏡を用いる手術用トレーニングシステムに関係する技術としては、例えば、特許文献１に記載されている内視鏡システム、また、特許文献２に記載されているような人体模型が知られている。
【０００３】
特許文献１に記載の内視鏡システムは、従来の内視鏡は、細い筒状であるために単眼光学系の場合が多く、そのため操作時に奥行き情報が把握しづらく、どの程度の奥行き方向まで内視鏡を入れることが可能であるかを判断することが困難であったとして、ここでの内視鏡システムでは、単眼光学系の場合でも奥行き情報を的確に得られる内視鏡システムを提供するものとしている。
【０００４】
特許文献２に記載の人体模型は、内視鏡を用いて、診断、手術など高度な技術が要求される分野における医者の技術習得用トレーニング等に用いる模型であり、このような人体模型を用いることにより、医者や医師となる学習者は適切に高度な技術が要求される内視鏡を用いる手術の訓練を行うことができるものとなっている。
【０００５】
手術用トレーニングシステムとしては、特許文献３に示されている歯科実習装置のように、実習者の治療実習の状況および教授者の模範治療を単独のカメラで撮影し、実習者および教授者の映像を同時に提示することにより、学習を促進する歯科用のトレーニングシステムが提案されている。また、特許文献４においては、教師映像と学習者の映像を単独のスクリーンに呈示し、体操・ダンス等の肉体的技能の訓練を促進するシステムを提案している。特許文献５に示されている医療実習装置は、歯科用のトレーニングシステムであり、学習者の器具先端の軌跡と、許容される範囲のフレーム表示を重ねて表示することにより、学習者の技能を評価を容易にするものである。また、このような手術訓練用の人体模型としては、特許文献６に記載されているものが知られている。
【特許文献１】特開２０００−２１０２４８号公報
【特許文献２】特開２００１−００５３７７号公報
【特許文献３】特許第３６１４８６８号公報
【特許文献４】特表平０９−５０２０３３号公報
【特許文献５】特許第３６６０５２１号公報
【特許文献６】特開２００４−３４７６２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、高度な技術が要求される内視鏡を用いる手術の訓練を行う場合、教師は学習者の近くにいて、教師は学習者の態度を観測しながら指導および助言等を行わなくてはならないが、教師が遠隔地にいる場合には、例えば、遠隔で映像を伴う通信システムであるテレビ会議システムを応用する場合においても、学習者にとっては、教師と学習者との間の十分なコミュニケーションが行えず、その学習が十分に行えない。
【０００７】
このような手術の訓練を受ける学習者は、教師が用いる人体模型と同じ人体模型を用いて、教師とほぼ同時に、教師が行う動作と全く同じ動作を、細部に渡る動作までも観察できるようにして、その動作を繰り返し行うことで、学習効果を高めることができる。
【０００８】
しかしながら、従来における内視鏡手術のトレーニングシステムは、教師が模範手術を見せる状況と同じ環境において、学習者が、教師が行う動作と同じ動作を行い、学習できるように、訓練用の環境は整備されていなかった。このため、学習者は、十分な手術の訓練を行うことはできないという問題点があった。
【０００９】
本発明は上記のような問題点を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、手術手技のトレーニングシステムにおいて、教師と学習者とが同じ環境で、同じ動作を行うことができるようにした手術用トレーニング装置を提供することにある。具体的には、学習者に対して、内視鏡を用いる手術手技の教示・自習を支援する手術用トレーニング装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の目的を達成するため、本発明は第１の態様として、本発明による手術用トレーニング装置は、実物とほぼ同じ模型を用いて学習者が教師の内視鏡による手術行為を学習するための手術用トレーニング装置であって、教師と教師用模型（１０１）との相対位置と同一となるように学習者のトレーニング位置に対する相対位置に設置される学習者用模型（１）と、トレーニング位置の学習者の全身を撮影する第１カメラ（１５）と、トレーニング位置の学習者の腕の動きと手元の内視鏡担持部を同時に撮影する第２カメラ（１４）と、教師の全身を撮影する第３カメラ（１１５）と、教師の腕の動きと手元の内視鏡担持部を同時に撮影する第４カメラ（１１４）と、教師が用いる内視鏡カメラ（１１２）と、学習者が用いる内視鏡カメラ（１２）と、前記第１カメラ（１５）で撮影された全身の映像を映し出すための学習者用の第１画像モニタ（５）と、前記第２カメラ（１４）で撮影された内視鏡担持部の映像を映し出すための学習者用の第２画像モニタ（４）と、学習者が用いる内視鏡カメラ（１２）で撮影された映像を映し出す学習者用の内視鏡画像モニタ（２）と、教師の内視鏡カメラ（１１２）で撮影された映像を映し出す学習者用の内視鏡画像モニタ（３）と、教師が用いる内視鏡カメラ（１１２）で撮影された映像を映し出す教師用の内視鏡画像モニタ（１０２）と、学習者が用いる内視鏡カメラ（１２）で撮影された映像を映し出す教師用の内視鏡画像モニタ（１０３）と、前記第３カメラ（１１５）で撮影された全身の映像を映し出すための教師用の第３画像モニタ（１０５）と、前記第４カメラ（１１４）で撮影された内視鏡担持部の映像を映し出すための教師用の第４画像モニタ（１０４）とを備え、学習者用模型（１）、前記第１カメラ（１５）および第２カメラ（１４）の相対位置と、教師用模型（１０１）、第３カメラ（１１５）および第４カメラ（１１４）の相対位置とが同一になるように設置し、前記学習者用の第１画像モニタ（５）および第２画像モニタ（４）が、学習者のトレーニング位置を中心としてそれぞれ第１カメラ（１５）または第２カメラ（１４）の方向またはカメラの方向から±約６０度内に置かれた場合には、前記第１画像モニタ（５）および第２画像モニタ（４）には鏡像を表示し、前記学習者用の第１画像モニタ（５）および第２画像モニタ（４）が、学習者のトレーニング位置を中心としてそれぞれ第１カメラ（１５）または第２カメラ（１４）と反対方向またはカメラと反対方向から±約６０度内に置かれた場合には、第１画像モニタ（５）および第２画像モニタ（４）には正像を表示し、前記学習者用の第１画像モニタ（５）および第２画像モニタ（４）が、前記方向と異なる方向に置かれた場合には、前記第１画像モニタ（５）および第２画像モニタ（４）には正像または鏡像を表示し、前記学習者用の第１画像モニタ（５）は、前記学習者と教師の全身画像を重ね合わせて表示し、前記学習者用の第２画像モニタ（４）は、前記学習者と教師の内視鏡担持部画像を重ね合わせて表示し、学習者の内視鏡カメラ（１２）で撮影された映像を映し出す内視鏡画像モニタ（２）と前記学習者用の内視鏡画像モニタ（３）には、それぞれ学習者の内視鏡画像と教師の内視��画像を表示し、教師の内視鏡カメラ（１１２）で撮影された映像を映し出す内視鏡画像モニタ（１０２）と前記教師用の内視鏡画像モニタ（１０３）には、それぞれ教師の内視鏡画像と学習者の内視鏡画像を表示すると共に、第３画像モニタ（１０５）および第４画像モニタ（１０４）には、それぞれ第１画像モニタ（５）および第２画像モニタ（４）に映し出される画像と同じ学習者と教師の重ね合わせ画像を表示し、第3画像モニタ（１０５）および第4画像モニタ（１０４）が、教師の位置を中心として、それぞれ第３カメラ（１１５）または第４カメラ（１１４）の方向、またはカメラの方向から±約６０度内に置かれた場合には、第3画像モニタ（１０５）および第4画像モニタ（１０４）には鏡像を表示し、
第3画像モニタ（１０５）および第4画像モニタ（１０４）が、教師の位置を中心として、それぞれ第３カメラ（１１５）または第４カメラ（１１４）と反対方向、またはカメラと反対方向から±約６０度内に置かれた場合には、第3画像モニタ（１０５）および第4画像モニタ（１０４）には正像を表示し、第3画像モニタ（１０５）および第4画像モニタ（１０４）が、前記方向と異なる方向に置かれた場合には、第3画像モニタ（１０５）および第4画像モニタ（１０４）には正像または鏡像を表示することを特徴とするものである。
【００１１】
本発明は第２の態様として、本発明による手術用トレーニング装置は、実物とほぼ同じ模型を用いて学習者が教師の内視鏡による手術行為を学習するための手術用トレーニング装置であって、教師と教師用模型（１０１）との相対位置と同一となるように学習者のトレーニング位置に対する相対位置に設置される学習者用模型（１）と、トレーニング位置の学習者の全身を撮影する第１カメラ（１５）と、教師の全身を撮影する第３カメラ（１１５）と、教師が用いる内視鏡カメラ（１１２）と、学習者が用いる内視鏡カメラ（１２）と、前記第１カメラ（１５）で撮影された全身の映像を映し出すための学習者用の第１画像モニタ（５）と、学習者が用いる内視鏡カメラ（１２）で撮影された映像を映し出す学習者用の内視鏡画像モニタ（２）と、教師の内視鏡カメラ（１１２）で撮影された映像を映し出す学習者用の内視鏡画像モニタ（３）と、教師が用いる内視鏡カメラ（１１２）で撮影された映像を映し出す教師用の内視鏡画像モニタ（１０２）と、学習者が用いる内視鏡カメラ（１２）で撮影された映像を映し出す教師用の内視鏡画像モニタ（１０３）と、前記第３カメラ（１１５）で撮影された全身の映像を映し出すための教師用の第３画像モニタ（１０５）とを備え、学習者用模型（１）、学習者のトレーニング位置および第１カメラ（１５）の相対位置と、教師用模型（１０１）、教師および第３カメラ（１１５）の相対位置とが同一になるように設置し、前記学習者用の第１画像モニタ（５）が、学習者のトレーニング位置を中心として第１カメラ（１５）の方向またはカメラの方向から±約６０度内に置かれた場合には、前記第１画像モニタ（５）には鏡像を表示し、前記学習者用の第１画像モニタ（５）が、学習者のトレーニング位置を中心として第１カメラ（１５）と反対方向またはカメラと反対方向から±約６０度内に置かれた場合には、第１画像モニタ（５）には正像を表示し、前記学習者用の第１画像モニタ（５）が、前記方向と異なる方向に置かれた場合には、前記第１画像モニタ（５）には正像または鏡像を表示し、前記学習者用の第１画像モニタ（５）は、前記学習者と教師の全身画像を重ね合わせて表示し、学習者の内視鏡カメラ（１２）で撮影された映像を映し出す内視鏡画像モニタ（２）と前記学習者用の内視鏡画像モニタ（３）には、それぞれ学習者の内視鏡画像と教師の内視鏡画像を表示し、教師の内視鏡カメラ（１１２）で撮影された映像を映し出す内視鏡画像モニタ（１０２）と前記教師用の内視鏡画像モニタ（１０３）には、それぞれ教師の内視鏡画像と学習者の内視鏡画像を表示すると共に、第３画像モニタ（１０５）には、第１画像モニタ（５）に映し出される画像と同じ学習者と教師の重ね合わせ画像を表示し、第3画像モニタ（１０５）が、教師の位置を中心として、第３カメラ（１１５）の方向またはカメラの方向から±約６０度内に置かれた場合には、第3画像モニタ（１０５）には鏡像を表示し、第3画像モニタ（１０５）が、教師の位置を中心として第３カメラ（１１５）と反対方向またはカメラと反対方向から±約６０度内に置かれた場合には、第3画像モニタ（１０5）には正像を表示し、第3画像モニタ（１０5）が、前記方向と異なる方向に置かれた場合には、第3画像モニタ（１０5）には正像または鏡像を表示することを特徴とするものである。
【００１２】
また、本発明は、第３の態様として、本発明による手術用トレーニング装置は、実物とほぼ同じ模型を用いて学習者が教師の内視鏡による手術行為を学習するための手術用トレーニング装置であって、教師と教師用模型（１０１）との相対位置と同一となるように学習者のトレーニング位置に対する相対位置に設置される学習者用模型（１）と、トレーニング位置の学習者の腕の動きと手元の内視鏡担持部を同時に撮影する第２カメラ（１４）と、教師の腕の動きと手元の内視鏡担持部を同時に撮影する第４カメラ（１１４）と、教師が用いる内視鏡カメラ（１１２）と、学習者が用いる内視鏡カメラ（１２）と、前記第２カメラ（１４）で撮影された内視鏡担持部の映像を映し出すための学習者用の第２画像モニタ（４）と、学習者が用いる内視鏡カメラ（１２）で撮影された映像を映し出す学習者用の内視鏡画像モニタ（２）と、教師の内視鏡カメラ（１１２）で撮影された映像を映し出す学習者用の内視鏡画像モニタ（３）と、教師が用いる内視鏡カメラ（１１２）で撮影された映像を映し出す教師用の内視鏡画像モニタ（１０２）と、学習者が用いる内視鏡カメラ（１２）で撮影された映像を映し出す教師用の内視鏡画像モニタ（１０３）と、前記第４カメラ（１１４）で撮影された内視鏡担持部の映像を映し出すための教師用の第４画像モニタ（１０４）とを備え、学習者用模型（１）、学習者のトレーニング位置および第２カメラ（１４）の相対位置と、教師用模型（１０１）、教師および第４カメラ（１１４）の相対位置とが同一になるように設置し、前記学習者用の第２画像モニタ（４）が、学習者のトレーニング位置を中心として第２カメラ（１４）の方向またはカメラの方向から±約６０度内に置かれた場合には、前記第２画像モニタ（４）には鏡像を表示し、前記学習者用の第２画像モニタ（４）が、学習者のトレーニング位置を中心として第２カメラ（１４）と反対方向またはカメラと反対方向から±約６０度内に置かれた場合には、前記第２画像モニタ（４）には正像を表示し、前記学習者用の第２画像モニタ（４）が、前記方向と異なる方向に置かれた場合には、前記第２画像モニタ（４）には正像または鏡像を表示し、前記学習者用の第２画像モニタ（４）は、前記学習者と教師の内視鏡担持部画像を重ね合わせて表示し、学習者の内視鏡カメラ（１２）で撮影された映像を映し出す内視鏡画像モニタ（２）と前記学習者用の内視鏡画像モニタ（３）には、それぞれ学習者の内視鏡画像と教師の内視鏡画像を表示し、教師の内視鏡カメラ（１１２）で撮影された映像を映し出す内視鏡画像モニタ（１０２）と前記教師用の内視鏡画像モニタ（１０３）には、それぞれ教師の内視鏡画像と学習者の内視鏡画像を表示すると共に、第４画像モニタ（１０４）には、第２画像モニタ（４）に映し出される画像と同じ学習者と教師の重ね合わせ画像を表示し、第４画像モニタ（１０４）が、教師の位置を中心として、第４カメラ（１１４）の方向またはカメラの方向から±約６０度内に置かれた場合には、第４画像モニタ（１０４）には鏡像を表示し、第４画像モニタ（１０４）が、教師の位置を中心として第４カメラ（１１４）と反対方向またはカメラと反対方向から±約６０度内に置かれた場合には、第４画���モニタ（１０４）には正像を表示し、第４画像モニタ（１０４）が、前記方向と異なる方向に置かれた場合には、第４画像モニタ（１０４）には正像または鏡像を表示することを特徴とするものである。
【００１３】
これらの場合において、モニタに表示する前記教師の全身画像または内視鏡担持部画像は、予め撮影されて記憶されたビデオ画像を用いるように構成され、また、前記学習者および教師の手元用の第２カメラ（１４）及び第４カメラ（１１４）は、複数個を備えるような構成とされてもよい。
【００１４】
また、本発明は、第４の態様として、本発明による手術用トレーニング装置は、実物とほぼ同じ模型を用いて学習者が教師の手術行為を学習するための手術用トレーニング装置であって、教師と教師用模型（１０１）との相対位置と同一となるように学習者のトレーニング位置に対する相対位置に設置される学習者用模型（１）と、トレーニング位置の学習者の全身を撮影する第１カメラ（１５）と、トレーニング位置の学習者の腕の動きと手元部位を同時に撮影する第２カメラ（１４）と、教師の全身を撮影する第３カメラ（１１５）と、教師の腕の動きと手元部位を同時に撮影する第４カメラ（１１４）と、前記第１カメラ（１５）で撮影された全身の映像を映し出すための学習者用の第１画像モニタ（５）と、前記第２カメラ（１４）で撮影された手元部位の映像を映し出すための学習者用の第２画像モニタ（４）と、前記第３カメラ（１１５）で撮影された全身の映像を映し出すための教師用の第３画像モニタ（１０５）と、前記第４カメラ（１１４）で撮影された手元部位の映像を映し出すための教師用の第４画像モニタ（１０４）とを備え、学習者用模型、前記第１カメラ（１５）および第２カメラ（１４）の相対位置と、教師用模型、第３カメラ（１１５）および第４カメラ（１１４）の相対位置とが同一になるように設置し、前記学習者用の第１画像モニタ（５）および第２画像モニタ（４）が、学習者のトレーニング位置を中心としてそれぞれ第１カメラ（１５）または第２カメラ（１４）の方向またはカメラの方向から±約６０度内に置かれた場合には、前記第１画像モニタ（５）および第２画像モニタ（４）には鏡像を表示し、前記学習者用の第１画像モニタ（５）および第２画像モニタ（４）が、学習者のトレーニング位置を中心としてそれぞれ第１カメラ（１５）または第２カメラ（１４）と反対方向またはカメラと反対方向から±約６０度内に置かれた場合には、第１画像モニタ（５）および第２画像モニタ（４）には正像を表示し、前記学習者用の第１画像モニタ（５）および第２画像モニタ（４）が、前記方向と異なる方向に置かれた場合には、前記第１画像モニタ（５）および第２画像モニタ（４）には正像または鏡像を表示し、前記学習者用の第１画像モニタ（５）は、前記学習者と教師の全身画像を重ね合わせて表示し、前記学習者用の第２画像モニタ（４）は、前記学習者と教師の手元部位画像を重ね合わせて表示し、第３画像モニタ（１０５）および第４画像モニタ（１０４）には、それぞれ第１画像モニタ（５）および第２画像モニタ（４）に映し出される画像と同じ学習者と教師の重ね合わせ画像を表示し、第3画像モニタ（１０５）および第4画像モニタ（１０４）が、教師の位置を中心として、それぞれ第３カメラ（１１５）または第４カメラ（１１４）の方向またはカメラの方向から±約６０度内に置かれた場合には、第3画像モニタ（１０５）および第4画像モニタ（１０４）には鏡像を表示し、第3画像モニタ（１０５）および第4画像モニタ（１０４）が、教師の位置を中心としてそれぞれ第３カメラ（１１５）または第４カメラ（１１４）と反対方向またはカメラと反対方向から±約６０度内に置かれた場合には、第3画像モニタ（１０５）および第4画像モニタ（１０４）には正��を表示し、第3画像モニタ（１０５）および第4画像モニタ（１０４）が、前記方向と異なる方向に置かれた場合には、第3画像モニタ（１０５）および第4画像モニタ（１０４）には、正像または鏡像を表示することを特徴とするものである。
【００１５】
この場合において、モニタに表示する前記教師の全身画像及び又は手元部位画像は、予め撮影されて記憶されたビデオ画像であるように構成されてもよく、また、前記学習者および教師の手元部位用の第２カメラ（１４）および第４カメラ（１１４）は、複数個を備えるような構成とされてもよい。
【発明の効果】
【００１６】
上記のような特徴を有する本発明の手術用トレーニング装置によれば、学習者および教師をそれぞれ複数のカメラにより撮影し呈示する内視鏡手術のための手技用のトレーニング装置が提供され、手術器具先端を含む内視鏡画像に加えて、内視鏡把持部の映像・全身の映像を呈示する内視鏡手術の手術用トレーニング装置が提供される。
【００１７】
この手術用トレーニング装置においては、教師と学習者の手元映像・全身映像を、ビデオカメラで撮影しておくことにより、例えば、クロマキー、ルミナンスキー等の画像処理技術により画像合成して、教師および学習者に呈示することもできる。内視鏡手術手技においては、加えて教師および学習者の内視鏡画像が、教師および学習者に呈示される。
【００１８】
このように、内視鏡画像、手元画像、全身画像など複数の視点から撮影した学習者および教師の画像が呈示されることにより、学習者が学習者と教師の手技の差異を容易に認識でき、学習者にとっては手術手技の獲得が促進される。また、教師が学習者の手技の欠点を容易に認識でき、学習者に適切な指示を与えることができる。事前に記録された教師映像を用いることができる場合においては、教師の手術手技と学習者の手術手技の比較を容易にすることができる手術用トレーニング装置が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明を実施する場合の形態について、具体的に図面を参照して説明する。図１は、学習者を撮影するカメラ、学習者に映像を呈示するモニタの設置方法を説明する図であり、図２は、教師を撮影するカメラ、教師に映像を呈示するモニタの設置方法を説明する図である。図１に示す図は、学習者のトレーニングルームにおける機器の配置構成を示しており、また、図２に示す図は、学習者を訓練する教師のトレーニングルームの機器の構成を示している。これらの図から明らかなように、本発明の手術用トレーニング装置においては、学習者用トレーニングルームおよび教師用トレーニングルームは、共に同じ機器の構成で同じ配置の構成となっている。
【００２０】
図１において、１０は学習者用システム、１は学習者用模型、２は学習者内視鏡画像呈示モニタ、３は教師内視鏡画像呈示モニタ、４は内視鏡担持部画像呈示モニタ、５は全身画像呈示モニタ、１２は内視鏡カメラを含む学習者用内視鏡、１４は学習者内視鏡担持部撮影カメラ、１５は学習者全身画像撮影カメラ、２１は学習者用マイクロフォン、２２は学習者用スピーカ、３０はトレーニング位置で訓練を受ける学習者である。
【００２１】
また、図２において、１００は教師用システム、１０１は教師用模型、１０２は教師内視鏡画像呈示モニタ、１０３は学習者内視鏡画像呈示モニタ、１０４は内視鏡担持部画像呈示モニタ、１０５は全身画像呈示モニタ、１１２は内視鏡カメラを含む教師用内視鏡、１１４は教師内視鏡担持部撮影カメラ、１１５は教師全身画像撮影カメラ、１２１は教師用マイクロフォン、１２２は教師用スピーカ、１３０は学習者と同様な位置関係でトレーニングの模範動作を教示する教師である。
【００２２】
図１および図２において、複数個が設けられるカメラ（１２，１４，１５，１１２，１１４，１１５）および画像提示モニタ（２，３，４，５，１０２，１０３，１０４，１０５）は、それぞれの信号線により結合されており、学習者用システム１０のカメラ（１２，１４，１５）で撮影された画像が、学習者用の画像提示モニタ（２，４，５）で表示されると共に教師用の画像提示モニタ（１０３，１０４，１０５）で表示され、教師用システム１００のカメラ（１１２，１１４，１１５）で撮影された画像が、教師用の画像提示モニタ（１０２，１０４，１０５）で表示されると共に学習者用の画像提示モニタ（３，４，５）で表示される。
【００２３】
本実施例の手術用トレーニング装置は、実物とほぼ同じ模型を用いて学習者が教師の内視鏡による手術行為を学習するため、図１および図２に示されるように、教師用模型１０１および学習者用模型１の設置位置は、それぞれ教師１３０と教師用模型１０１との相対位置と同一となるように学習者３０のトレーニング位置に対する相対位置に設置される。このように、教師用模型１０１および学習者用模型１が設置された状態で、学習者全身画像撮影カメラ１５が、トレーニング位置の学習者の全身を撮影する。学習者内視鏡担持部撮影カメラ１４は、トレーニング位置の学習者の腕の動きと手元の内視鏡担持部を同時に撮影する。
【００２４】
教師全身画像撮影カメラ１１５は、教師の全身を撮影し、教師内視鏡担持部撮影カメラ１１４は、教師の腕の動きと手元の内視鏡担持部を同時に撮影する。教師用内視鏡１１２には内視鏡カメラが含まれており、教師用模型１０１に対して教師が行っている手術における模型内部の状態が撮影される。同様に、学習者用内視鏡１２には内視鏡カメラが含まれており、学習者用模型１に対して学習者が行っている手術の模型内部の状態が撮影される。
【００２５】
学習者用システム１０における全身画像呈示モニタ５には、学習者全身画像撮影カメラ１５で撮影された全身の映像が映し出され、内視鏡担持部画像呈示モニタ４には、学習者内視鏡担持部撮影カメラ１４で撮影された内視鏡担持部の映像が映し出される。また、学習者用システム１０における学習者内視鏡画像呈示モニタ２には、学習者用内視鏡１２のカメラで撮影された映像が映し出され、これに並べて設置された教師内視鏡画像呈示モニタ３には、教師用内視鏡１１２のカメラで撮影された映像が映し出される。
【００２６】
教師用システム１００においても、同様に、全身画像呈示モニタ１０５には、教師全身画像撮影カメラ１１５で撮影された全身の映像が映し出され、内視鏡担持部画像呈示モニタ１０４には、教師内視鏡担持部撮影カメラ１１４で撮影された内視鏡担持部の映像が映し出される。また、同じく、教師用システム１００における教師内視鏡画像呈示モニタ１０２には、教師用内視鏡１１２のカメラで撮影された映像が映し出され、これに並べて設置された学習者内視鏡画像呈示モニタ１０３には、学習者用内視鏡１２のカメラで撮影された映像が映し出される。
【００２７】
また、学習者用模型１、学習者全身画像撮影カメラ１５および学習者内視鏡担持部撮影カメラ１４の相対位置と、教師用模型１０１、教師全身画像撮影カメラ１１５および教師内視鏡担持部撮影カメラ１１４の相対位置とが同一になるように設置される。
【００２８】
学習者用システム１０には、学習者用マイクロフォン２１、学習者用スピーカ２２が設置され、同様に、教師用システム１００には、教師用マイクロフォン１２１、教師用スピーカ１２２が設置されて、学習者の発話を、学習者用マイクロフォン２１および教師用スピーカ１２２を介して教師に呈示する。また、教師の発話は、教師用マイクロフォン１２１および学習者用スピーカ２２を介して学習者に呈示する。これにより、学習者と教師の音声による対話を可能にしている。
【００２９】
図３は、学習者に呈示する映像の合成方法を説明する図であり、図４は、教師に呈示する映像の合成方法を説明する図である。図３および図４において、４４は内視鏡担持部画像合成部、４５は全身画像合成・左右反転部、１４４は内視鏡担持部画像合成部、１４５は全身画像合成・左右反転部である。学習者用システム１０および教師用システム１００において、それぞれのカメラで撮影された画像がそれぞれの画像呈示モニタで表示される場合には、図３および図４に示す内視鏡担持部画像合成部４４、全身画像合成・左右反転部４５、内視鏡担持部画像合成部１４４、全身画像合成・左右反転部１４５により、次に説明するように、画像合成または左右反転して表示される。ここでの画像合成および左右反転の画像処理には、クロマキー、ルミナンスキー等の画像処理技術が利用されるが、この内容は公知であるので説明は省略する。
【００３０】
それぞれのカメラで撮影された画像がそれぞれの画像呈示モニタで表示される場合において、学習者用システム１０においては全身画像呈示モニタ５および内視鏡担持部画像呈示モニタ４が、学習者のトレーニング位置を中心としてカメラの方向またはカメラの方向から±約６０度内に置かれた場合には、全身画像呈示モニタ５および内視鏡担持部画像呈示モニタ４には鏡像が表示され、また、学習者用システム１０の全身画像呈示モニタ５および内視鏡担持部画像呈示モニタ４が、学習者のトレーニング位置を中心としてカメラと反対方向またはカメラと反対方向から±約６０度内に置かれた場合には、全身画像呈示モニタ５および内視鏡担持部画像呈示モニタ４には正像が表示される。また、学習者用システムの全身画像呈示モニタ５および内視鏡担持部画像呈示モニタ４が、前記の方向と異なる方向に置かれた場合には、全身画像呈示モニタ５および内視鏡担持部画像呈示モニタ４には正像または鏡像が表示される。
【００３１】
学習者用の全身画像呈示モニタ５および内視鏡担持部画像呈示モニタ４には、画像処理により、学習者と教師のそれぞれの全身画像、内視鏡担持部画像を重ね合わせて表示し、学習者内視鏡画像呈示モニタ２と学習者用の教師内視鏡画像呈示モニタ３には、それぞれ学習者の内視鏡画像と教師の内視鏡画像が表示され、また、教師内視鏡画像呈示モニタ１０２と教師用システム１００の学習者内視鏡画像呈示モニタ１０３には、それぞれ教師の内視鏡画像と学習者の内視鏡画像が表示される。
【００３２】
このように、画像処理により、学習者と教師のそれぞれの全身画像、内視鏡担持部画像を重ね合わせて表示することができるが、画像処理を行う前の教師の映像については、記録して画像ファイルとして記憶しておき、後に利用することができる。その記憶した画像ファイルを学習者の学習の状況に合わせて画像合成して、再生することにより、学習者は教師が不在の場合であっても、繰り返し訓練を行うことができる。
【００３３】
図５は、予め撮影されて記憶された教師の画像を再生するシステム構成を説明する図である。図５において、５２は教師内視鏡画像ファイル、５４は教師内視鏡坦持部画像ファイル、５５は教師全身画像ファイル、５６は教師音声ファイル、６１は動画像同期再生部、６２はフットスイッチである。この画像再生システムにおいては、学習者は、両手は手術の訓練により使えない状態で画像ファイルを再生することが多いので、例えば、ペダルを踏む足の操作によって、フットスイッチ６２を操作することにより、動画像同期再生部６１を制御し、教師を撮影した訓練用の画像ファイル（５２〜５６）に対して、任意に画像の再生・一時停止など制御を行いながら学習を進めることができる。
【００３４】
上述したように、学習者に呈示する画像は、全身画像呈示モニタ５および内視鏡担持部画像呈示モニタ４が、学習者のトレーニング位置を中心としてカメラの方向またはカメラの方向から±約６０度内に置かれた場合、また、学習者のトレーニング位置を中心としてカメラと反対方向またはカメラと反対方向から±約６０度内に置かれた場合、その他の場合のそれぞれに対応して、鏡像または正像を表示するように画像表示の制御を行うように構成されているが、これは、後述するように、次のような実験を行った結果から得られた知見に基づいて、学習者が効率的に学習効果を高めるようなシステムとして構成しているためである。図６は、カメラ、モニタ、作業ボード、被験者の位置関係を評価する実験を説明する図であり、カメラとモニタの位置関係の角度θが−３０度（＝３３０度）の時の例を説明する図である。図７は、実験結果のカメラとモニタのなす角度と作業時間を関係を示す図である。これらの図を参照して説明する。
【００３５】
（カメラとモニタのなす角度と作業時間の関係）
実験としては、図６に示すように、カメラとモニタのなす角度θを変えて、次の作業を行う時間を計測する実験を行った。すなわち、本発明の手術用トレーニング装置に係る学習者に要求する学習の作業と同様な作業として、作業ボード上に重畳表示された折れ線の上を指で速く正確になぞる作業を行う時間を計測する実験を行った。実験の手順は次の通りである。
（１）カメラで作業ボードと被験者の上半身を撮影する。
（２）カメラからの映像と課題図形を重畳表示して、それを正像、鏡像の２種類でモニタに表示する。
（３）被験者がモニタを見ながら課題図形をなぞる時間を計測する。
（４）比較のため、作業ボードに課題と同じ図形を印刷した紙を張り、目視でそれをなぞる課題も実施する。
【００３６】
このような実験を行った結果としては、図７に示すような結果が得られている。カメラとモニタのなす角度θと作業時間の関係は、図７に示すようなものとなっている。この実験の結果では、作業ボードはカメラの方を向いているため、角度θによってはなぞりにくい可能性があるが、目視でなぞる場合は、ほぼ２０秒と一定していた。θ＝０度±６０度では鏡像表示が正像表示より有意に作業時間が短く、逆にθ＝１８０度±６０度では正像表示が鏡像表示より有意に作業時間が短かった。θ＝９０度と２７０度では、両者の間に有意な差異は認められなかった。このような実験結果から得られる知見に基づいて、上述したように手術用トレーニング装置のシステムを構成している。
【００３７】
次に、このような手術用トレーニング装置を医療分野に適用したトレーニングシステムについて説明する。利用する場合の具体的な機材についても例示して説明する。
【００３８】
（実施例１:内視鏡下鼻内手術手技の遠隔教示）
このシステムは、内視鏡下鼻内手術手技のための遠隔トレーニングシステムである。
【００３９】
（１  模型）
学習者用模型１および教師用模型１０１は、内視鏡下鼻内手術手技の試行を行うのに十分な精度を持った患者モデルとする。例えば、特許文献２に記載の「人体模型」または特許文献６に記載の「人体模型及びその製造方法」における患者モデルが利用できる。学習者用模型１と教師用模型１０１は同一の形態の患者モデルとする。これにより、学習者は教師の手技の細部まで模倣することができ、技能を獲得できる。
【００４０】
（２  機器の設置位置）
学習者用模型１、学習者を撮影するビデオカメラ１２、１４、１５、学習者に画像を呈示するモニタ２、３、４、５、および学習者３０の立ち位置の関係は、図１に示すように設置する。教師用模型１０１、教師を撮影するビデオカメラ１１２、１１４、１１５、教師に画像を呈示するモニタ１０２、１０３、１０４、１０５、および教師１３０の立ち位置の関係についても、図１に示す位置関係と同様に、図２に示すように設置する。
【００４１】
（２-１  学習者と模型の位置関係）
実際の内視鏡下鼻内手術手技と同様に、学習者３０は左肩を前にした半身で、学習者用模型１の左脇に立つ。
【００４２】
（２-２  学習者に画像を呈示するモニタの設置位置）
学習者内視鏡画像モニタ２は、実際の内視鏡下鼻内手術手技と同様に、学習者用模型１の正中線上の学習者の見やすい位置に設置する。鼻腔内に手術器具が入っている間、学習者は学習者内視鏡画像呈示モニタ２を注視する必要がある。そこで学習者内視鏡画像呈示モニタ２の、左隣に内視鏡担持部画像呈示モニタ４を設置する。内視鏡担持部画像呈示モニタ４には、学習者と教師の内視鏡担持部画像をクロマキー技術により重ね合わせて表示する。これにより、学習者は学習者内視鏡画像モニタ２を視界に入れながら、学習者と教師の内視鏡担持部画像を比較できる。
【００４３】
また、学習者内視鏡画像呈示モニタ２の、右隣に教師内視鏡画像呈示モニタ３を設置する。これにより、学習者は、学習者内視鏡画像と教師内視鏡画像を比較できる。
【００４４】
正しい手技を行うために、正しい姿勢で手技を行うことが、不可欠である。そこで学習者と教師の全身画像を比較できるように、全身画像呈示モニタ５を、教師内視鏡画像呈示モニタ３のさらに右に設置し、学習者と教師の全身画像をクロマキー技術により重ね合わせて表示する。これにより、学習者は、学習者と教師の全身画像を比較できる。
【００４５】
画像提示モニタの位置関係から、学習者は、学習者内視鏡画像呈示モニタ２を視界に入れながら、全身画像呈示モニタ５を見る事はできない。このことは、学習の妨げにならない。なぜなら、熟練者は、術中に姿勢を変えないので、学習者は必要に応じて要所で全身画像呈示モニタ５を用いて学習者と教師の全身画像を比較すればよい。
【００４６】
（２-３  学習者を撮影するビデオカメラの設置位置）
学習者システム１０における学習者内視鏡担持部撮影カメラ１４は、内視鏡を担持する左手、鉗子類を操作する右手、および鼻腔付近のクローズアップ画像を撮影するため学習者用模型１の右前方に設置する。ここで、学習者内視鏡担持部撮影カメラ１４を学習者用模型１の右前方に設置するのは、学習者用模型１の右側に設置すると鉗子類を操作する右手に隠れて、内視鏡を担持する左手が撮影できないからである。
【００４７】
一般に学習者内視鏡担持部撮影カメラ１４は、学習する手術手技に応じて、最も学習者と教師の手技の比較が容易になる位置に設置する。必要に応じて複数の学習者内視鏡担持部撮影カメラ１４を設置する。学習者全身画像撮影カメラ１５は、学習者３０の全身を撮影するように模型の右側に設置する。
【００４８】
（２-４  教師と模型、ビデオカメラ、画像呈示モニタの位置関係）
教師１３０と教師用模型１０１、教師を撮影するビデオカメラ１１４、１１５、教師に画像を呈示するモニタ１０２、１０３、１０４、１０５の相対位置は、学習者３０と学習者用模型１、学習者を撮影するビデオカメラ１４、１５、学習者に画像を呈示するモニタ２、３、４、５の相対位置と同じにする。
【００４９】
（３  内視鏡担持部画像および全身画像の合成方法）
内視鏡担持部画像および全身画像の合成方法については、図３および図４を参照して説明する。
【００５０】
（３-１  内視鏡担持部画像合成方法）
学習者内視鏡担持部撮影カメラ１４および教師内視鏡担持部撮影カメラ１１４で撮影された画像は、内視鏡担持部画像合成部４４または１４４で、クロマキー技術を用いて合成する。合成は、合成後の画像において学習者および教師の内視鏡担持部が見えるように、両者の内視鏡担持部が重ならないように行う。合成した画像は、内視鏡担持部画像呈示モニタ４、１０４で学習者および教師に呈示する。
【００５１】
（３-２  全身画像合成方法）
学習者全身画像撮影カメラ１５および教師全身画像撮影カメラ１１５で撮影された画像は、全身画像合成・左右反転部４５および１４５で、クロマキー技術を用いて合成するとともに左右反転し鏡像とする。画像の合成は、合成後の画像において学習者および教師が見えるように、両者が重ならないように行う。合成・左右反転した画像は、全身画像呈示モニタ５、１０５で学習者および教師に呈示する。
【００５２】
画像を反転することにより、全身画像呈示モニタ５、１０５に呈示される学習者および教師の像は、学習者３０および教師１３０から見て鏡に写る自己像と同様な鏡像となり、自己像の認識および姿勢の修正が容易となる。
【００５３】
（４  マイクロフォンとスピーカの設置）
学習者用システム１０に、学習者用マイクロフォン２１、学習者用スピーカ２２を設置する。教師用システム１００に、教師用マイクロフォン１２１、教師用スピーカ１２２を設置する。学習者の発話を、学習者用マイクロフォン２１および教師用スピーカ１２２を介して教師に呈示する。教師の発話を、教師用マイクロフォン１２１および学習者用スピーカ２２を介して学習者に呈示する。これにより学習者と教師の音声による対話を可能にする。
【００５４】
（実施例２:  内視鏡下鼻内手術手技の自習システム）
内視鏡下鼻内手術手技のための自習トレーニングシステムである。
【００５５】
（１  教示ビデオの作成方法）
教師用システム１００（図２）において教師が実施した学習者に対して呈示した模範となる教師の模範手術手技を、教師用内視鏡１２、教師内視鏡担持部撮影カメラ１４、教師全身画像撮影カメラ１５用いて撮影し、それぞれ教師内視鏡画像ファイル５２、教師内視鏡担持部画像ファイル５４、教師全身画像ファイル５５に記録する。また教師用マイクロフォン１２１を用いて教師による解説を、教師音声ファイル５６に記録する。
【００５６】
（２  教示ビデオの再生方法（図５）と自習トレーニングの方法）
教師内視鏡画像ファイル５２、教師内視鏡担持部画像ファイル５４、教師全身画像ファイル５５および教師音声ファイル５６に記録された画像と音声を、動画像同期再生部６１にて、時間のずれが生じないように同期して再生する。再生した画像と音声を、それぞれ教師用内視鏡カメラ１１２、教師内視鏡担持部撮影カメラ１１４、教師全身画像撮影カメラ１１５で撮影した画像および教師用マイクロフォン１２１による音声の代わりに用いて、学習者用システム１０（図３）の内視鏡画像合成部４４、全身画像合成・左右反転部４５による画像合成を経て、教師内視鏡画像呈示モニタ３、内視鏡担持部画像呈示モニタ４、全身画像呈示モニタ５により呈示する。また、学習者用スピーカ２２にても、学習者３０に呈示する。これにより、学習者３０は、学習者３０の手技と教示ビデオの模範手技を容易に比較することができ、技能の獲得が促進される。
【００５７】
動画像同期再生部６１は、学習者３０が操作するフットスイッチ６２に応じて、再生、一時停止、早送り、巻き戻しの再生制御を行う。
【００５８】
（実施例３:  内視鏡手術手技の模型を用いた遠隔指示）
内視鏡下鼻内手術において、遠隔地の指導医からの手術室の執刀医への指示を可能にするシステムである。非常に稀な症例等では経験が豊富な医師の絶対数が少なく、手術現場に立ち会うことが不可能な場合がある。このとき本システムを用いて遠隔地の経験ある医師から手術室の執刀医に指示を与えることにより、手術の安全性を向上できる。
【００５９】
（１  手術室用システム）
学習者用システム１０（図１）を手術室に構成する。ただし、学習者用模型１の位置に患者が位置するように手術台を設置し、手術室用システムとする。
【００６０】
（２  遠隔地用システム）
教師用システム１００（図２）を構成し、教師用模型１０１として手術を受ける患者の解剖学的特徴を十分に反映した個別患者模型を設置し、遠隔地用システムとする。
【００６１】
（３  遠隔地の指導医からの模型を用いた指示）
遠隔地の指導医は、個別患者模型を用いて模範手術手技を行い、また手術部位を指し示す等を行い、手術室の執刀医に具体的に指示を与える。手術室の執刀医は、学習者内視鏡画像呈示モニタ２、教師内視鏡画像呈示モニタ３、内視鏡担持部画像呈示モニタ４、全身画像呈示モニタ５の画像を用いて、遠隔地の指導医の指示を確認する。遠隔地の指導医は、学習者内視鏡画像呈示モニタ１０３、内視鏡担持部画像呈示モニタ１０４、全身画像呈示モニタ１０５の画像を用いて、手術室の執刀医の手技を監視する。
【００６２】
（実施例４:  手術手技の遠隔指示）
内視鏡を用いない一般の手術手技において、遠隔地の指導医から手術室の執刀医への指示を可能にするシステムである。
【００６３】
（１  手術室用システム）
学習者用システム１０（図１）を手術室に構成し、ただし、学習者用模型１の位置に患者が位置するように手術台を設置し、学習者用内視鏡１２および学習者内視鏡画像呈示モニタ２、教師内視鏡画像呈示モニタ３を除き、手術室用システムとする。
【００６４】
このとき、学習者内視鏡担持部撮影カメラ１４は、手術室の執刀医の手元および術野を撮影できるように設置する。一般に学習者内視鏡担持部撮影カメラ１４は、手術手技の認識が容易になる位置に設置する。また、必要に応じて複数のカメラを設置する。
【００６５】
（２  遠隔地用システム）
教師用システム１００（図２）から、教師用模型１０１、教師用内視鏡１１２、教師内視鏡モニタ１０２、学習者内視鏡モニタ１０３を除き、遠隔地用システムとする。
【００６６】
（３  遠隔地の指導医から手術室の執刀医へ指示を行う方法）
内視鏡担持部画像呈示モニタ４、１０４には、学習者内視鏡担持部撮影カメラ１４で撮影された手術室の執刀医の手元および術野画像と、教師内視鏡担持部カメラ１１４で撮影された遠隔地の指導医の手元画像を、クロマキー技術等により合成表示する。
【００６７】
遠隔地の指導医は、内視鏡担持部画像呈示モニタ１０４に呈示される術野を指差して、手術室の執刀医に指示する。手術室の執刀医は、画像呈示モニタ４、５の画像から遠隔地の指導医の指示を確認する。
【００６８】
遠隔地の指導医は、内視鏡担持部画像呈示モニタ１０４、全身画像呈示モニタ１０５の画像を用いて、手術室の執刀医の手技を監視する。
【００６９】
（実施例５:  手術手技の評価）
手術手技の評価を可能にするシステムである。手術手技の技能検定は、医療事故を減らす手段として重要である。内視鏡手術の評価では、内視鏡画面のビデオ記録が評価の対象として用いられる。その評価結果は評価者間のばらつきが大きく問題がある。一方、評価者が手術室に入って評価をする方法では、評価者間の差が小さいことが知られているが、評価者が被評価者の手術現場に出向くことは現実的でない。そこで、本システムは、内視鏡画面に加えて内視鏡担持部等の映像を記録し、より多くの情報を評価者に呈示することにより、精度の高い評価を可能とする。
【００７０】
（１  評価ビデオの作成方法）
実施例２の教示ビデオの作成と同様に、模型を対象として被評価者の手術手技を記録する。ここで患者を対象とした手術手技を記録してもよく、その場合には実施例３の手術室用システムを用いて、評価ビデオを記録する。
【００７１】
（２  評価の方法）
実施例２の再生方法と同様に、評価ビデオの再生を行う。評価者は、教師内視鏡画像呈示モニタ３、内視鏡担持部画像呈示モニタ４、全身画像呈示モニタ５、学習者用スピーカ２２にて、被評価者の手術手技を評価する。このとき学習者内視鏡画像呈示モニタ２および模型は省略可能である。
【００７２】
ここでは、ビデオ記録を用いた評価方法を示したが、実施例１の学習者用システムに被評価者、教師用システムに評価者を配置すれば、リアルタイムで遠隔地から評価を行うことができる。
【００７３】
学習者用模型１および教師用模型１０１に代えて、加工対象または作業対象となる現物またはその代替品を用いることにより、手術手技以外の技能トレーニング及び遠隔指示に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】学習者を撮影するカメラ、学習者に映像を呈示するモニタの設置方法を説明する図である。
【図２】教師を撮影するカメラ、教師に映像を呈示するモニタの設置方法を説明する図である。
【図３】学習者に呈示する映像の合成方法を説明する図である。
【図４】教師に呈示する映像の合成方法を説明する図である。
【図５】予め撮影されて記憶された教師の画像を再生する方法を説明する図である。
【図６】カメラ、モニタ、作業ボード、被験者の位置関係を評価する実験を説明する図である。
【図７】実験結果のカメラとモニタのなす角度と作業時間を関係を示す図である。
【符号の説明】
【００７５】
１  学習者用模型
２  学習者内視鏡画像呈示モニタ
３  教師内視鏡画像呈示モニタ
４  内視鏡担持部画像呈示モニタ
５  全身画像呈示モニタ
１０  学習者用システム
１２  学習者用内視鏡
１４  学習者内視鏡担持部撮影カメラ
１５  学習者全身画像撮影カメラ
２１  学習者用マイクロフォン
２２  学習者用スピーカ
３０  学習者
４４  内視鏡担持部画像合成部
４５  全身画像合成・左右反転部
５２  教師内視鏡画像ファイル
５４  教師内視鏡坦持部画像ファイル
５５  教師全身画像ファイル
５６  教師音声ファイル
６１  動画像同期再生部
６２  フットスイッチ
１００  教師用システム
１０１  教師用模型
１０２  教師内視鏡画像呈示モニタ
１０３  学習者内視鏡画像呈示モニタ
１０４  内視鏡担持部画像呈示モニタ
１０５  全身画像呈示モニタ
１１２  教師用内視鏡
１１４  教師内視鏡担持部撮影カメラ
１１５  教師全身画像撮影カメラ
１２１  教師用マイクロフォン
１２２  教師用スピーカ
１３０  教師
１４４  内視鏡担持部画像合成部
１４５  全身画像合成・左右反転部
【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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