(57)【要約】【課題】体内に挿入した処置具を内視鏡で撮影して術者の視野を確保する際に、処置具の移動に応じて内視鏡で撮影した画像を適宜切り替えて表示させ、処置具を確実に追尾できるようにする。【解決手段】治療システム１は、鉗子４を体腔ＡＣに挿入するために用いられる第１トラカール２を有し、第１トラカール２には鉗子４の傾斜角度を検出する傾斜センサ３３と、鉗子４の挿入量を検出する挿入量センサ３２が設けられている。第２トラカール３に内視鏡５を通し、内視鏡５の撮像装置で鉗子４の画像を取得し、システム制御部６で鉗子４の傾斜角度及び挿入量の情報に基づいて内視鏡５の湾曲部などを駆動させ、鉗子４の先端部の動きに追従させる。【選択図】図１
2007301378.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
処置具を体腔に挿入するために用いられるガイド部材と、
前記ガイド部材に設けられ、前記ガイド部材に通された前記処置具の傾斜角度を検出する傾斜センサと、
前記ガイド部材に設けられ、前記ガイド部材に通された前記処置具の挿入量を検出する挿入量センサと、
体腔内に導入された観察デバイスで取得し、表示装置に表示させる体腔内の画像の観察範囲を切り替える切り替え装置と、
前記処置具の傾斜角度及び挿入量の情報に基づいて前記切り替え装置を駆動させるシステム制御装置と、
を含む治療システム。
【請求項２】
請求項１に記載の治療システムであって、
前記システム制御装置は、前記処置具の先端が前記観察デバイスを使って画像表示させる画像中で設定された領域に表示されるように前記観察デバイスの観察範囲を切り替える切り替え装置を有する治療システム。
【請求項３】
請求項２に記載の治療システムであって、
前記切り替え装置は、体腔内で湾曲する前記観察デバイスの湾曲部を含む治療システム。
【請求項４】
請求項２に記載の治療システムであって、
前記切り替え装置は、撮像する像の光学的な倍率を変化させるズーム装置を含む治療システム。
【請求項５】
請求項２に記載の治療システムであって、
前記切り替え装置は、観察デバイスの撮像装置を前記ガイド部材への挿入方向に対してオフセットさせるオフセット装置を含む治療システム。
【請求項６】
請求項２に記載の治療システムであって、
前記処置具の先端部位に対して前記観察デバイスを使って画像表示させる画像の視野方向を固定するために、視野方向の角度を設定する入力装置を有する治療システム。
【請求項７】
請求項１に記載の治療システムであって、
前記システム制御装置は、前記処置具の移動量が予め定められた範囲内であれば、前記観察デバイスの観察範囲の切り替えを禁止する構成を有する治療システム。
【請求項８】
請求項７に記載の治療システムであって、
前記切り替え装置は、体腔内で湾曲する前記観察デバイスの湾曲部を含む治療システム。
【請求項９】
請求項７に記載の治療システムであって、
前記切り替え装置は、撮像する像の光学的な倍率を変化させるズーム装置を含む治療システム。
【請求項１０】
請求項７に記載の治療システムであって、
前記切り替え装置は、観察デバイスの撮像装置を前記ガイド部材への挿入方向に対してオフセットさせる治療システム。
【請求項１１】
請求項７に記載の治療システムであって、
前記観察デバイスの観察範囲の切り替えを禁止する範囲を設定するための入力装置を有する治療システム。
【請求項１２】
腹壁を通って体腔に挿入され、処置具を挿入可能な外套管と、
前記処置具を挿入可能な孔を有し、体腔内と体外とを区画する弁が設けられたヘッド部と、
前記外套管に設けられ、前記処置具の挿入量を検出する挿入量センサと、
前記処置具と共に傾斜する外套管の傾斜角度を重力方向を基準にして検出する傾斜センサと、
を有するトラカール。
【請求項１３】
処置具を体腔に導入するためのガイド部材の位置を、体腔に挿入される観察デバイスの位置に関連付けることができる治療システムであって、
前記ガイド部材を通して体腔に挿入される調整具の挿入量及び傾斜角度を取得する角度挿入量算出部と、
前記調整具の先端部材を前記観察デバイスで撮像して前記先端部材の位置及び大きさを画像処理によって演算する画像処理部と、
異なる３つ以上の位置において取得した前記先端部材の位置及び大きさと、各々の位置における前記調整具の挿入量及び傾斜角度とから前記ガイド部材の位置を演算する観察角度制御装置と、
を含むことを特徴とする治療システム。
【請求項１４】
腹壁に刺入したガイド部材を通して体腔に挿入した処置具の先端を観察デバイスで観察する治療システムの制御方法であって、
前記ガイド部材に対する前記処置具の挿入量と前記ガイド部材の傾きから、前記処置具の傾斜角度及び挿入量を算出するステップと、
前記処置具の傾斜角度及び挿入量から前記処置具の先端位置を算出すると共に、前記処置具の先端が移動したときの移動量を算出するステップと、
前記処置具の先端の移動が予め設定された範囲内であれば前記観察デバイスの視野を変更させる指令信号を出力せず、予め設定された範囲外であれば前記観察デバイスの視野を変更させる指令信号を出力するステップと、
前記観察デバイスの視野を変更する指令信号が出力されたときに、前記処置具の先端位置と前記観察デバイスに対する前記ガイド部材の位置を用い、前記処置具の先端が前記観察デバイスの観察画像の中心にくるように前記観察デバイスを駆動させるステップと、
を有することを特徴とする治療システムの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生体に治療をするシステム、治療に使用されるトラカール、治療システムの制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
人体の臓器などに対して医療行為（観察、処置などを含む。以下、同じ）を行う場合には、腹壁を大きく切開する代わりに、腹壁に開口を複数開け、開口のそれぞれに内視鏡や、鉗子等の処置具を１つずつ挿入して外科的な手技を行う治療方法が知られている。このような治療方法では、腹壁に小さい開口を開けるだけで済むので、侵襲が少なく患者の回復が早いという利点を有する。
治療を行う間、術者の視野は、内視鏡から取得した画像によって確保される。しかしながら、術者の手は処置具の操作で塞がるので、内視鏡の視野の移動や、フォーカス調整、ズーム調整などの作業はスコピストと呼ばれる介助者が行っていた。このため、介助者は、術者の手技を邪魔しないように内視鏡を操作し、体腔内での術者の視野を確保しなければならない。
【０００３】
ここで、介助者が手動で内視鏡を操作する代わりに、内視鏡を自動で移動可能に構成したものがある（例えば、特許文献１参照）。内視鏡の制御装置は、処置具の先端に設けられたマークを常に追尾するように内視鏡の移動制御を行う。マークの位置は、マークの色を抽出対象色として設定して画像処理によって演算する。内視鏡は、撮影範囲となる矩形状の領域の中心に処置具のマークが常に来るようにＣＣＤの位置を移動させる。
【特許文献１】特開平９−１４９８７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来ではマーキングを撮影して画像処理によって処置具の先端を追尾する処理が複雑であった。マーキングを認識する方法では術中の出血や、他の臓器に隠れてマーキングを撮像できなくなったときには観察画像を追従させることができなかった。
マーキングを認識する処理の速度や、実際に内視鏡を移動させる速度よりも処置具が早く移動した場合には、マーキングを見失って内視鏡を追従させることができなくなることがあった。
本発明の目的は、体内に挿入した処置具を内視鏡で撮影して術者の視野を確保する際に、処置具の移動に応じて内視鏡で撮影した画像を適宜切り替えて表示させ、処置具を確実に追尾できるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の課題を解決する本発明の請求項１に係る発明は、処置具を体腔に挿入するために用いられるガイド部材と、前記ガイド部材に設けられ、前記ガイド部材に通された前記処置具の傾斜角度を検出する傾斜センサと、前記ガイド部材に設けられ、前記ガイド部材に通された前記処置具の挿入量を検出する挿入量センサと、体腔内に導入された観察デバイスで取得し、表示装置に表示させる体腔内の画像の観察範囲を切り替える切り替え装置と、前記処置具の傾斜角度及び挿入量の情報に基づいて前記切り替え装置を駆動させるシステム制御装置と、を含む治療システムとした。
【０００６】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の治療システムであって、前記システム制御装置は、前記処置具の先端が前記観察デバイスを使って画像表示させる画像中で設定された領域に表示されるように前記観察デバイスの観察範囲を切り替える切り替え装置を有する。
【０００７】
請求項３に係る発明は、請求項２に記載の治療システムであって、前記切り替え装置は、体腔内で湾曲する前記観察デバイスの湾曲部を含む。
【０００８】
請求項４に係る発明は、請求項２に記載の治療システムであって、前記切り替え装置は、撮像する像の光学的な倍率を変化させるズーム装置を含む。
【０００９】
請求項５に係る発明は、請求項２に記載の治療システムであって、前記切り替え装置は、観察デバイスの撮像装置を前記ガイド部材への挿入方向に対してオフセットさせるオフセット装置を含む。
【００１０】
請求項６に係る発明は、請求項２に記載の治療システムであって、前記処置具の先端部位に対して前記観察デバイスを使って画像表示させる画像の視野方向を固定するために、視野方向の角度を設定する入力装置を有する。
【００１１】
請求項７に係る発明は、請求項１に記載の治療システムであって、前記システム制御装置は、前記処置具の移動量が予め定められた範囲内であれば、前記観察デバイスの観察範囲の切り替えを禁止する構成を有する。
【００１２】
請求項８に係る発明は、請求項７に記載の治療システムであって、前記切り替え装置は、体腔内で湾曲する前記観察デバイスの湾曲部を含む。
【００１３】
請求項９に係る発明は、請求項７に記載の治療システムであって、前記切り替え装置は、撮像する像の光学的な倍率を変化させるズーム装置を含む。
【００１４】
請求項１０に係る発明は、請求項７に記載の治療システムであって、前記切り替え装置は、観察デバイスの撮像装置を前記ガイド部材への挿入方向に対してオフセットさせる。
【００１５】
請求項１１に係る発明は、請求項７に記載の治療システムであって、前記観察デバイスの観察範囲の切り替えを禁止する範囲を設定するための入力装置を有する。
【００１６】
請求項１２に係る発明は、腹壁を通って体腔に挿入され、処置具を挿入可能な外套管と、前記処置具を挿入可能な孔を有し、体腔内と体外とを区画する弁が設けられたヘッド部と、前記外套管に設けられ、前記処置具の挿入量を検出する挿入量センサと、前記処置具と共に傾斜する外套管の傾斜角度を重力方向を基準にして検出する傾斜センサと、を有するトラカールとした。
【００１７】
請求項１３に係る発明は、処置具を体腔に導入するためのガイド部材の位置を、体腔に挿入される観察デバイスの位置に関連付けることができる治療システムであって、前記ガイド部材を通して体腔に挿入される調整具の挿入量及び傾斜角度を取得する角度挿入量算出部と、前記調整具の先端部材を前記観察デバイスで撮像して前記先端部材の位置及び大きさを画像処理によって演算する画像処理部と、異なる３つ以上の位置において取得した前記先端部材の位置及び大きさと、各々の位置における前記調整具の挿入量及び傾斜角度とから前記ガイド部材の位置を演算する観察角度制御装置と、を含むことを特徴とする治療システムとした。
【００１８】
請求項１４に係る発明は、腹壁に刺入したガイド部材を通して体腔に挿入した処置具の先端を観察デバイスで観察する治療システムの制御方法であって、前記ガイド部材に対する前記処置具の挿入量と前記ガイド部材の傾きから、前記処置具の傾斜角度及び挿入量を算出するステップと、前記処置具の傾斜角度及び挿入量から前記処置具の先端位置を算出すると共に、前記処置具の先端が移動したときの移動量を算出するステップと、前記処置具の先端の移動が予め設定された範囲内であれば前記観察デバイスの視野を変更させる指令信号を出力せず、予め設定された範囲外であれば前記観察デバイスの視野を変更させる指令信号を出力するステップと、前記観察デバイスの視野を変更する指令信号が出力されたときに、前記処置具の先端位置と前記観察デバイスに対する前記ガイド部材の位置を用い、前記処置具の先端が前記観察デバイスの観察画像の中心にくるように前記観察デバイスを駆動させるステップと、を有することを特徴とする治療システムの制御方法とした。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、従来のようにマーキングを撮影して画像処理によって処置具の先端を追尾する場合に比べて、処理が簡単になる。術中の出血や、他の臓器に隠れてマーキングを撮像できなくなったときでも観察画像を追従させることができる。マーキングを認識する処理の速度や、実際に内視鏡を移動させる速度よりも処置具が早く移動して処置具が一時的に観察視野外に移動した場合でも観察範囲を確実に切り替えることができ、見失うことはない。マーキングを施した特殊な処置具や、マーキングをする装置が不要になるので製造コストの低減や、汎用性の向上が図れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
実施態様について説明する。なお、各実施態様において同じ構成要素には、同一の符号を付してある。また、重複する説明は省略する。
【００２１】
〔第１の実施態様〕
図１に治療システムの概略構成を示す。治療システム１は、患者の腹壁ＡＷに刺入する第１トラカール２及び第２トラカール３と、第１トラカール２に挿通される鉗子（処置具）４と、第２トラカール３に挿通される観察デバイスである内視鏡５と、各トラカール２，３及び内視鏡５に接続されるシステム制御装置６とを有する。
【００２２】
図２に示すように、第１トラカール２は、先端が腹壁ＡＷを通って体腔ＡＣに挿入される外套管１１と、体外に残るヘッド部１２とを有する。第１トラカール２は、処置具である鉗子４を体腔ＡＣに導くガイド部材である。外套管１１は、円筒形状を有し、ヘッド部１２に着脱自在に取り付けられている。ヘッド部１２は、外套管１１よりも大径に製造されている。ヘッド部１２の内部には、体腔ＡＣと体外とを区画する気密弁（不図示）が形成されている。また、ヘッド部１２の外周面には、システム制御装置６に接続される端子１３が設けられている。ヘッド部１２に外套管１１を着脱自在に構成したので外套管１１を使い捨でき、気密弁などが設けられたヘッド部１２を再利用することが可能になる。しかしながら、外套管１１とヘッド部１２を一体に構成にしても良い。
【００２３】
鉗子４は、第１トラカール２を通って体腔ＡＣに挿入される細長の挿入部２１を有し、挿入部２１の先端に処置部２２が設けられている。処置部２２は、開閉自在な一対の鉗子部材２３を有する。鉗子部材２３の開閉は、挿入部２１内に通された操作部材（不図示）の進退によって駆動される。操作部材の進退操作は、挿入部２１の基端に設けられた操作部２４で行う。操作部２４は、術者が掴む一対のハンドル２５が開閉自在に設けられている。術者がハンドル２５を握って閉じると一対の鉗子部材２３が閉じる。ハンドル２５を開くと一対の鉗子部材２３が開く。なお、処置具は、高周波ナイフやスネアなどでも良く、鉗子４に限定されない。
【００２４】
ここで、図３に示すように、第１トラカール２の外套管１１は、鉗子４を進退自在に通す孔３１が長さ方向に貫通している。さらに、孔３１の内周側には、鉗子４の挿入量を検出する挿入量センサ３２と、第１トラカール２の傾斜角度を検出する傾斜センサ３３とが内蔵されている。これらセンサ３２，３３の取り付け位置は、第１トラカール２を傾斜させる際に基点となる位置やその近傍に設けることが好ましいが、外套管１１の先端側や基板端側であっても良い。
【００２５】
挿入量センサ３２には、ロータ３２Ａを有するロータリーエンコーダが用いられている。ロータ３２Ａは、外套管１１内に凹設された収容部１１Ａに配置され、外套管１１の長さ方向、つまり鉗子４の挿入方向に略直交する軸回りに回転自在に支持されている。ロータ３２Ａの外周面は、外套管１１には接触しないが孔３１に挿入された鉗子４の外周面には当接するように配置されている。ロータ３２Ａは、鉗子４を挿入したときに挿入部２１によって回転させられるので、挿入量センサ３２は、ロータ３２Ａの回転量に応じた信号を出力する。
【００２６】
傾斜センサ３３は、重力方向に対して直交する２方向の傾斜を検出可能な２軸の加速度センサからなり、重力方向に対する傾斜角度に応じた信号を出力する。傾斜センサ３３の出力及び挿入量センサ３２の出力は、外套管１１内を通ってヘッド部１２の端子１３からシステム制御装置６に送られる。
【００２７】
図１及び図２、図４に示すように、第２トラカール３は、先端が腹壁ＡＷを通って体腔ＡＣに挿入される外套管４１と、外套管４１を着脱可能な大径のヘッド部４２とを有する。第２トラカール３は、内視鏡５を体腔ＡＣに導くガイド部材である。第２トラカール３の構成は、第１トラカール２と略同様であり、外套管４１に内視鏡５の挿入量を検出する挿入量センサ５２と、第２トラカール３の傾斜角度を検出する傾斜センサ５３とが内蔵され、それぞれからの信号がヘッド部４２の端子４３から出力されるように構成されている。挿入量センサ５２には、ロータリーエンコーダが使用される。傾斜センサ５３には２軸の加速度センサが使用される。第２トラカール３は、外套管４１が使い捨て可能で、ヘッド部４２は再利用される。外套管４１とヘッド部４２は一体に構成にしても良い。
【００２８】
内視鏡５は、体外で使用される操作部６１から体内に挿入される挿入部６２が延設されている。挿入部６２は、第２トラカール３に挿入される硬質部６３と、硬質部６３の先に設けられた湾曲部６４（切り替え装置）とを有する。湾曲部６４の先端には、撮像装置６５が取り付けられている。湾曲部６４は、略円環状の湾曲コマ６６を長さ方向に連結させた構成を有する。２つの湾曲コマ６６は、連結させる位置を軸線回りの周方向に９０°ずつずらしてある。
【００２９】
図５に示すように、各湾曲コマ６６は、中央に貫通孔６７を有する環状の部材からなり、貫通孔６７に撮像装置６５などのケーブルが通される。湾曲コマ６６の周方向には、４つの孔６８が等間隔に設けられている。これら孔６８には、２本のワイヤ６９，７０のいずれかが通される。１本目のワイヤ６９は、一方の端部が先端の湾曲コマ６６に固定され、各湾曲コマ６６のそれぞれの孔６８であって、周方向に同じ位置に配置された孔６８を通って操作部６１内に導かれる。操作部６１内ではプーリ７１に巻き掛けられた後に再び挿入部６２内に導かれ、先に通した孔６８と反対側に配置された孔６８に通される。そして、ワイヤ６９の他方の端部は、先端の湾曲コマ６６に固定される。２本目のワイヤ７０は、操作部６１内で他のプーリ７２に巻き掛けられる。ワイヤ７０の一方の端部と他方の端部のそれぞれは、１本目のワイヤ６９に対して９０°ずれた位置の孔６８のそれぞれに通され、先端の湾曲コマ６６に固定される。
【００３０】
２つのプーリ７１，７２は、操作部６１内に配置された２つのモータ７３，７４の回転軸に１つずつ連結されている。例えば、モータ７３を回転させて１本目のワイヤ６９の一方の端部を引っ張って他方の端部を押し出すと、湾曲部６４が上下方向（第一の方向）に湾曲する。他のモータ７４を回転させて２本目のワイヤ７０の一方の端部を引っ張って他方の端部を押し出すと、湾曲部６４が左右方向（第一の方向に直交する第二の方向）に湾曲する。各ワイヤ６９，７０の駆動量及び駆動方向は、図１に示すセンサ７５，７６で検出することができる。センサ７５，７６としては、例えば、モータ７３，７４の回転量を検出するロータリーエンコーダがあげられるがその他のセンサでも良い。なお、各プーリ７１，７２は、操作部６１の外側部に設けられたノブ７７，７８のそれぞれに１つずつ連結可能に構成されているので、術者や介助者が手動で湾曲操作することもできる。
【００３１】
図６に挿入部６２の先端に設けられた撮像装置６５の概略構成を示す。撮像装置６５は、カバー８１内に撮像素子であるＣＣＤ８２と、拡大光学系８３と、拡大光学系８３を移動させるズーム装置８４（切り替え装置）と、腹腔ＡＣ内を照明する照明装置８５とを有する。拡大光学系８３は、カバー８１の先端に固定された対物レンズ８６と、カバー８１内で対物レンズ８６とＣＣＤ８２の間に配置される可動レンズ８７とを有する。可動レンズ８７を保持する筒状のレンズステージ８８は、その外周にネジ８８Ａが刻まれており、ズーム装置８４を形成する円筒体８９の内周に形成された送りネジ８９Ａに噛み合わされている。円筒体８９は、光軸方向に沿って延びており、光軸を中心にして回転自在にカバー８１に支持されている。図１に示すモータ９０で円筒体８９を光軸回りに回転させるとレンズステージ８８が軸線方向に移動し、可動レンズ８７がＣＣＤ８２に対して近接、隔離する。可動レンズ８７の位置、つまり拡大光学系８３の倍率は、センサ９１で検出することができる。センサ９１としては、例えばモータ９０の回転量及び回転方向を検出するロータリーエンコーダがあげられるがその他のセンサでも良い。照明装置８５は、光ファイバを有し、体外に配置された光源からの照明光を導くことができる。なお、ズーム装置８４は、可動レンズ８７を保持し、通電時に進退動作を行う圧電アクチュエータであっても良い。
【００３２】
図１に示すシステム制御装置６は、観察角度条件設定装置１０１と、観察角度制御装置１０２と、２つの角度挿入量算出部１０３，１０４と、観察条件算出部１０５と、連動設定装置１０６と、非連動範囲設定装置１０７と、内視鏡駆動部１０８とを有する。
【００３３】
観察角度条件設定装置１０１は、撮像装置６５で鉗子４を撮像するときの条件を設定する入力装置である。ここでは、鉗子４と内視鏡５の観察範囲の視野中心（モニタ１１５に表示される観察画像の中心のことをいう）とがなす角度αが略一定の角度を維持するように条件設定する。その他にも、観察中に鉗子４と内視鏡５の視野中心とがなす角度や倍率などを任意に変更できる。観察角度条件設定装置１０１は、数値を選択・入力する装置であるが、内視鏡５の操作部６１に設けられたノブやスイッチであっても良い。
角度挿入量算出部１０３は、第１トラカール２の各センサ３２，３３からの出力を受けて鉗子４の挿入量及び傾斜角度を算出し、観察角度制御装置１０２に出力する。同様に、角度挿入量算出部１０４は、第２トラカール３の各センサ５２，５４からの出力を受けて内視鏡５の挿入量及び傾斜角度を算出し、観察角度制御装置１０２に出力する。
観察条件算出部１０５は、内視鏡５の湾曲部６４の湾曲形状、つまり内視鏡５の硬質部６３を基準にした撮像装置６５の位置を算出する。撮像装置６５の位置は、センサ７５，７６で調べ、湾曲部６４を直線状に延ばした状態からワイヤ６９，７０を引いた量及び方向から算出する。また、センサ９１の検出結果から撮像装置６５のズーム倍率を算出する。
【００３４】
観察角度制御装置１０２は、２つの角度挿入量算出部１０３，１０４からの情報と、観察条件算出部１０５と、観察角度条件設定装置１０１からの情報に基づいて撮像条件を演算して連動設定装置１０６に出力する。
連動設定装置１０６は、非連動範囲設定装置１０７に入力された情報に基づいて撮像装置６５の視野を鉗子４の動きに連動させるか非連動とするかを判定する。
非連動範囲設定装置１０７は、鉗子４と撮像装置６５の視野を非連動とする範囲を入力するための入力装置である。入力される情報は、範囲を示す数値であったり、予め決められた範囲を選択する情報など、種々の形態を採用できる。非連動範囲設定装置１０７と観察角度条件設定装置１０１は、同じ入力装置であっても良い。
内視鏡駆動部１０８は、湾曲操作のための２つのモータ７３，７４の制御と、撮像装置６５のズーム装置８４のモータ９０の制御とを行う。
【００３５】
また、システム制御装置６は、撮像装置６５のＣＣＤ８２からの画像信号を処理する画像処理部１０９（切り替え装置）を有し、モニタ１１５に観察画像を表示させるようになっている。
【００３６】
なお、内視鏡駆動部１０８及び観察条件算出部１０５は、内視鏡５の操作部５１内に設けても良い。また、内視鏡駆動部１０８及び観察条件算出部１０５は、内視鏡５の照明装置と共に別体の内視鏡制御装置としてまとめても良い。
ここで、鉗子４の先端位置と内視鏡５の観察位置とを関連付けるロジックについて図７から図８を参照しながら説明する。図７に示すように、鉗子４の座標系Ｓ１は、第１トラカール２の基点Ｏ１を原点として重力方向をｚ軸にとり、ｚ軸と直交する２軸をそれぞれｘ軸、ｙ軸とする。座標系Ｓ１における鉗子の先端位置Ｐの座標（ｘ，ｙ，ｚ）は、
ｘ＝ｒｃｏｓφ、
ｙ＝ｒｓｉｎθｃｏｓφ、
ｚ＝ｒｓｉｎθｓｉｎφ、
であらわせる。なお、θは基点Ｏ１から点Ｐに向かうベクトルとｘ軸とがなす角度であり、φは基点Ｏ１から点Ｐに向かうベクトルをｙｚ平面に投影したときにｙ軸となす角度である。θ及びφは、第１トラカール２の傾斜センサ３２で検出できる既知量である。基点Ｏ１から点Ｐまでの距離ｒは、挿入量センサ３３で測定できる既知量である。
【００３７】
一方、内視鏡５の座標系Ｓ２は、第２トラカール３の基点Ｏ２を原点とし、撮像装置６５の光軸方向、つまり視野中心をｚ´軸にとり、ｚ´軸と直交する２軸をそれぞれｘ´軸、ｙ´軸とする。
したがって、第２トラカール３の座標系Ｓ２における鉗子４の先端位置Ｐの座標（ｘ´ｐ，ｙ´ｐ，ｚ´ｐ）を鉗子４の座標系Ｓ１のパラメータを用いてあらわすことができれば、鉗子４の先端位置と内視鏡５の観察位置とを関連付けることが可能になる。
最初に、図８に示すように、内視鏡５の座標系Ｓ２を鉗子４の座標系Ｓ１に平行移動してみると、基点Ｏ２を原点とする新しい座標系Ｓｔでは、先端位置Ｐの座標（Ｘｐ，Ｙｐ，Ｚｐ）は、方向余弦を用いると、
【００３８】
Ｘｐ＝ｌ１×ｘ＋ｍ１×ｙ＋ｎ１×ｚ、
Ｙｐ＝ｌ２×ｘ＋ｍ２×ｙ＋ｎ２×ｚ、
Ｚｐ＝ｌ３×ｘ＋ｍ３×ｙ＋ｎ３×ｚ、
とあらわすことができる。なお、方向余弦（ｌ１，ｍ１，ｎ１）の間には、ｌ１×ｌ１＋ｍ１×ｍ１＋ｎ１×ｎ１＝１の関係が成り立つ。同様に、方向余弦（ｌ２，ｍ２，ｎ２）の間には、ｌ２×ｌ２＋ｍ２×ｍ２＋ｎ２×ｎ２＝１の関係が成り立ち、方向余弦（ｌ３，ｍ３，ｎ３）の間には、ｌ３×ｌ３＋ｍ３×ｍ３＋ｎ３×ｎ３＝１の関係が成り立つ。
したがって、先端位置Ｐの座標を（ｒ，θ，φ）をパラメータとして新座標系Ｓｔであらわすと、
【００３９】
Ｘｐ＝ｌ１×ｒｃｏｓθ＋ｍ１×ｒｓｉｎθｃｏｓφ＋ｎ１×ｒｓｉｎθｃｏｓφ、
Ｙｐ＝ｌ２×ｒｃｏｓθ＋ｍ２×ｒｓｉｎθｃｏｓφ＋ｎ２×ｒｓｉｎθｃｏｓφ、
Ｚｐ＝ｌ３×ｒｃｏｓθ＋ｍ３×ｒｓｉｎθｃｏｓφ＋ｎ３×ｒｓｉｎθｓｉｎφ、
となる。
【００４０】
この新座標系Ｓｔにおける（Ｘｐ，Ｙｐ，Ｚｐ）は、原点Ｏ２からみた第１トラカール２の基点Ｏｔの座標を（ｘｔ，ｙｔ，ｚｔ）とすると、Ｘｐ＝ｘ´ｐ−ｘｔ、Ｙｐ＝ｙ´ｐ−ｙｔ、Ｚｐ＝ｚ´ｐ−ｚｔと表せる。したがって、新座標系Ｓｔを内視鏡５の座標系Ｓ２に変換してＰの座標（ｘ´、ｙ´、ｚ´）
ｘ´ｐ＝ｌ１×ｒｃｏｓθ＋ｍ１×ｒｓｉｎθｃｏｓφ＋ｎ１×ｒｓｉｎθｃｏｓφ＋ｘｔ、
ｙ´ｐ＝ｌ２×ｒｃｏｓθ＋ｍ２×ｒｓｉｎθｃｏｓφ＋ｎ２×ｒｓｉｎθｃｏｓφ＋ｙｔ、
ｚ´ｐ＝ｌ３×ｒｃｏｓθ＋ｍ３×ｒｓｉｎθｃｏｓφ＋ｎ３×ｒｓｉｎθｓｉｎφ＋ｚｔとなる。
【００４１】
初期段階では、方向余弦と、内視鏡５の座標系Ｓ２からみた鉗子４の基点（ｘｔ，ｙｔ，ｚｔ）が不明なので、治療を実施する前にキャリブレーションを行って内視鏡５に対する第１トラカール２の位置をシステムに認識させる。
キャリブレーションを行うときには、図９に示すように、腹壁ＡＷに刺入した第２トラカール３に内視鏡５を挿入し、第１トラカール２にキャリブレーション用の調整具１１０を挿入する。調整具１１０は、細長のポール１１１の先端に球形の先端部材１１２が固定されている。先端部材１１２は、外径が予め既知のものを使用する。
【００４２】
調整具１１０は、第１トラカール２から体腔ＡＣ内に挿入し、先端部材１１２を内視鏡５の撮像装置６５で撮像可能な範囲（以下、撮像可能範囲という）内の第１の位置Ｐ１に配置される。第１トラカール２の挿入量センサ３２は、調整具１１０の挿入量、すなわち先端部材１１２から挿入量センサ３２までの距離を検出する。重力方向に対する調整具１１０の傾斜角度は、傾斜センサ３３で検出する。
【００４３】
システム制御装置６の画像処理部１０９は、撮像可能範囲内での先端部材１１２の中心位置と、先端部材１１２の径とを画像処理によって演算する。なお、内視鏡５から先端部材１１２までの距離は、画面上での先端部材１１２の大きさからわかる。画面には、先端部材１１２が内視鏡５から離れるほど小さく写り、先端部材１１２が内視鏡５に近付くほど大きく写るからである。
【００４４】
観察角度制御装置１０２に先端部材１１２の位置と、先端部材１１２の挿入量及び傾斜角度を関連付けて記憶させたら、同じ撮像可能範囲内で別の位置である第２の位置Ｐ２に先端部材１１２に移動させる。第２の位置Ｐ２についても同様にして先端部材１１２の位置と、先端部材１１２の挿入量及び傾斜角度とを関連付けて記憶する。さらに、同じ撮像可能範囲内で別の位置である第３の位置Ｐ３に先端部材１１２に移動させ、第３の位置Ｐ３と、先端部材１１２の挿入量及び傾斜角度とを関連付けて記憶する。
さらに、観察角度制御装置１０２は、第１〜第３の位置Ｐ１〜Ｐ３のそれぞれの位置と距離から第１トラカール２の基点Ｏ１（＝Ｏｔ）を演算する。基点Ｏ１は、第１〜第３の位置Ｐ１〜Ｐ３のそれぞれを中心とし、それぞれの挿入量を半径とする仮想線が互いに交わる点として求められる。さらに、基点Ｏ１と第１〜第３の位置Ｐ１〜Ｐ３の少なくとも一点における傾斜角度から重力方向（鉛直下向き方向）を演算する。これによって、内視鏡５からみた第１トラカール２の位置（基点Ｏ１）を基準にし、第１トラカール２の鉛直下向きに対する傾斜角度と、鉗子４の挿入量から鉗子４の先端位置を内視鏡５で認識できるようになる。
【００４５】
次に、調整具１１０の代わりに鉗子４を挿入して手技を行う。このときの処理を図１０のフローチャートを主に参照して説明する。この処理の間、第２トラカール３及び内視鏡５は、手動では移動させない。
最初に、挿入量センサ３２が鉗子４の挿入量を検出する（ステップＳ１０１）。これと同時に又は前後して傾斜センサ３３が重力方向に対する第１トラカール２の傾き、つまり鉗子４の傾きを検出する（ステップＳ１０２）。各センサ３２，３３からの情報は角度挿入量算出部１０３に入力され、角度挿入量算出部１０３は、鉗子４の傾斜角度及び挿入量を算出する。この結果を受けて観察角度制御装置１０２が鉗子４の先端の移動量を算出する（ステップＳ１０３）。初期状態では、鉗子４の先端位置を算出し、その後の処理では鉗子４の先端位置の移動量（変化量）を算出する。
【００４６】
この後、連動設定装置１０６は、鉗子４の先端位置が予め設定された範囲内で移動したか否かを判定する（ステップＳ１０４）。設定された範囲内とは、非連動範囲設定装置１０７で設定された範囲で、例えば、モニタ１１５上での表示画面内とする。移動後の鉗子４の先端位置が表示画面内に収まっているときには（ステップＳ１０４でＹｅｓ）、非連動として設定された範囲なので連動設定装置１０６は内視鏡駆動部１０８に視野変更の指令信号を出力しない。内視鏡５の視野は切り替えられず（ステップＳ１０５）、そのまま観察を行い（ステップＳ１０７）、ここでの処理を抜ける。
これに対して、移動後の鉗子４の先端位置が所定の範囲外になったときには（ステップＳ１０４でＮｏ）、観察画像を鉗子４の先端位置に連動させるべきなので連動設定装置１０６は内視鏡駆動部１０８に視野切り替えの指令信号を出力し、内視鏡駆動部１０８は、図１１に示すように、鉗子４の先端が観察画像の中心にくるように内視鏡５を駆動させる（ステップＳ１０６）。そして、新しい視野で観察を行い（ステップＳ１０７）、ここでの処理を抜ける。この処理は、繰り返して実施される。
【００４７】
ここで、視野を切り替えない場合の表示画面の一例を図１２に示す。図１２は、腹腔ＡＣ内で撮像可能範囲１２０（撮像装置６５の視野範囲）の一部を観察範囲１２１としてモニタ１１５に画面表示させている場合を示す。観察範囲１２１と画面表示される領域とは一致する。いま、鉗子４の先端位置が観察範囲１２１の中心から、破線に示すように観察範囲１２１内で移動したときには、観察範囲１２１は移動させない。つまり、画面上では中央に表示されていた鉗子４の先端部が中心からずれた位置に表示される。
これに対して、図１３に示すように、鉗子４の先端位置が観察範囲１２１の外に移動したとき、鉗子４の先端位置が画面中央にくるような観察範囲１２２に切り替えられる。つまり、鉗子４を移動させる前後であっても、鉗子４の先端位置は画面の中央で変わらずに、その周囲の画像が相対的に移動する。
【００４８】
鉗子４の先端位置の連動、非連動を切り替える範囲は、表示画面のサイズに限定されない。例えば、表示画面の端に鉗子４が表示されると手技が難くなるときには、非連動範囲設定装置１０７で表示画面よりも狭い範囲（例えば、表示画面を中心にして表示画面に納まる円）を設定する。表示画面に収まる範囲内の移動ではあるが、表示画面の端に鉗子４が移動したときには、視野の切り替えが行われ、鉗子４の先端位置が画面中央に表示されるようになる。
【００４９】
この治療システム１では、鉗子４に追従して観察範囲中での位置が一定になるように観察範囲を切り換える方法として、内視鏡５の湾曲と、モニタ１１５上での表示範囲の変更（画像の切り出し）と、ズーム装置８４による拡大縮小のいずれか一つを使用する。これらの方法は、鉗子４と観察範囲１２１の視野方向のなす角度αが一定になるように設定されている場合と、そのような設定がなされていない場合とで種々選択して用いられる。
角度αを一定にしない場合、鉗子４が移動したときに観察範囲の中心に鉗子４の先端がくるように内視鏡５の湾曲を湾曲させる。または、画像の切り出しを行う。観察範囲内で大きさを変化させるだけ足りる場合には、拡大縮小のみを行う。２つ以上の方法を組み合わせて使用することもできる。
【００５０】
角度αを一定にする場合について、理解を容易にするために観察範囲の中心を通る直線に直交する方向に鉗子４の先端が移動するケースと、観察範囲の中心を通る直線上を鉗子４の先端が移動するケースとを最初に説明する。
【００５１】
図１４に示すように、観察範囲の中心に直交する方向に鉗子４が移動したとき、内視鏡５の湾曲部６４を湾曲させる。湾曲部６４は、視野範囲に角度αを満たすことができる位置で、移動の前後で鉗子４中心と内視鏡５の中心を結ぶ仮想線Ｌ１，Ｌ２が平行になるように湾曲動作する。この場合、湾曲部６４の移動のみでは、角度αを維持できないので、画像処理部１０９が撮像装置６５で取得した画像の一部を切り出して角度αを維持させる。なお、移動前の観察範囲が画像処理部１０９で撮像装置６５で取得した画像の一部を切り出したものである場合であっても同様に、内視鏡５の湾曲及び画像処理部１０９の処理を併用すれば角度αを維持できる。画面表示される鉗子４の大きさを調整したい場合には、ズーム装置８４を使用する。
【００５２】
図１５に示すように、鉗子４の先端が内視鏡５から離れるように移動したとき、画像処理やズームだけでは、角度αが変化してしまうので、湾曲部６４を作動させる。湾曲部６４は、視野範囲に角度αを満たすことができる位置に撮像装置６５を移動させる。さらに、画像処理で画像を切り出して表示する。鉗子４の先端が内視鏡５に近接する場合も同様に処理できる。
【００５３】
次に、鉗子４の先端が３次元的に移動するケースは、２つのケースを組み合わせることで達成できる。３次元的に移動するケースでは、湾曲動作のみや、画像処理で画像を切り出して表示するだけ、あるいはズーム調整のみで角度αを維持できる場合があるので、この場合にはいずれか１つ又は２つの方法のみを使用しても良い。全ての場合において、切り替え装置には、ズーム装置８４の代わりに、又はズーム装置８４と併用して画像処理部１０９の処理による電子ズームを使用しても良い。
なお、切り替え方法の選択は、鉗子４の先端位置に応じて最適な方法を観察角度制御装置１０２で自動的に選択するようにしても良いし、観察角度条件設定装置１０１で優先的に使用する方法を選択できるようにしても良い。
【００５４】
このようにして鉗子４に関連付けて体腔ＡＣ内の画像を内視鏡５で取得しながら手技を行う。ターゲット部位をモニタ１１５上で確認しながら、切開や切除を行う。必要に応じて処置具を入れ換えて、組織を回収したり、切開した部分を縫合したりする。この間、内視鏡５は、各々の処置具及び手技に応じて体腔ＡＣ内の画像を取得してモニタ１１５に表示する。手技が終了したら、鉗子４などの処置具、内視鏡５を引き抜く。さらに、第１、第２トラカール２，３を引き抜いてから、必要に応じて腹壁ＡＷの開口を閉鎖すると治療が終了する。
【００５５】
この実施態様によれば、第１トラカール２に挿入量センサ３２と傾斜センサ３３を設け、第１トラカール２の傾斜角度と鉗子４の挿入量から鉗子４の先端位置を求めるようにしたので、従来のようにマーキングを撮影して画像処理によって鉗子４の先端を追尾する場合に比べて、処理が簡単になる。従来のようにマーキングを認識する方法では術中の出血や、他の臓器に隠れてマーキングを撮像できなくなったときには観察画像を追従させることができなくなるが、この実施態様ではこのような課題が解決される。また、従来ではマーキングを認識する処理の速度や、実際に内視鏡を移動させる速度よりも鉗子が早く移動した場合には、マーキングを見失って内視鏡を追従させることができなくなることがあるが、この実施態様では第１トラカール２側からの情報で鉗子４の先端位置を把握できるので、鉗子４が一時的に観察視野外に移動した場合でも観察範囲を確実に切り替えることができ、鉗子４を見失うことはない。なお、マーキングを施した特殊な鉗子や、マーキングをする装置が不要になるので製造コストの低減や、汎用性の向上等の利点を有する。
【００５６】
観察角度条件設定装置１０１を設け、内視鏡５の観察方向と鉗子４の方向とを設定できるようにしたので、術者にとって有用な観察画像を取得し易くなる。特に、鉗子４を移動させる前後で、鉗子４の先端部と内視鏡５の観察範囲の視野方向とがなす角度αを略一定にするように設定すると、従来のように鉗子自体が死角になって手技に必要な部分が隠れることがなくなって手技がより容易になる。さらに、術者が治療の進行具合を把握し易くなる。
【００５７】
非連動範囲設定装置１０７で設定した範囲では、鉗子４の動きに内視鏡５を追従させないようにしたので、従来のように鉗子の微小な動きに合わせて観察画像が微小に動いてしまい、かえって画像が見難くなることを防止できる。この実施態様では、鉗子４を動かしても臓器などの映像は固定されるので、手技の進行状況などを確認し易い。なお、非連動として設定した範囲内で観察画像の端に鉗子４が移動して見難くなったときには、非連動として設定した範囲を変更すれば、必要な視野の画像を簡単に取得できる。
第１、第２トラカール２，３の挿入量センサ３２，５２として接触式のロータリーエンコーダを使用したので、簡単な構成で鉗子４や内視鏡５の挿入量を検出することができる。傾斜センサ３３，５３に２軸の加速度センサを使用したので、鉗子４の傾斜角度や内視鏡５の傾斜角度を重力方向からの傾き量として安価に検出することができる。
【００５８】
ここで、挿入量センサ５２，５３は、光学式のセンサでも良い。図１６に示す挿入量センサ１３１は、発光素子１３２と、発光素子１３２からの光が鉗子４の挿入部２１で反射した反射光を受光する受光素子１３３とを組み合わせても良い。発光素子１３２に、例えば、半導体レーザを用いると、受光素子１３３はフォトダイオードになる。この挿入量センサ１３１では、鉗子４で反射する反射光の強度変化を検出し、反射率が低い部分の移動量を演算するなどして鉗子４の挿入量を測定する。このような光学式の挿入量センサ１３１であっても前記した効果が得られる。さらに、非接触で挿入量を検出することができるので磨耗に強く、鉗子４の形状に依らずに挿入量を正確に検出できる。
【００５９】
観察範囲の切り替え装置として、湾曲部６４、画像処理部１０９、ズーム装置８４のいずれか一つ以上を使用するようにしたので、鉗子４の先端位置に追従して観察範囲を切り替えることができる。特に、撮像装置６５のズーム装置８４、又は画像処理部１０９の電子ズームを使用することで、鉗子４の先端を常に一定の大きさでモニタ１１５に表示させることができるので、術者が治療し易い。なお、撮像装置６５に、例えばアクチュエータによりレンズを動かして広角と狭角との間で視野角の切り替えを行う視野角変更装置や、ＣＣＤ（撮像素子）を動かして受光面の向きを変えて撮影範囲を変更する機能を設けてＣＣＤによる撮影範囲を変更させると、鉗子４が更に広範に移動した場合でも鉗子４を一定の条件で表示させることができる。これに、電子ズーム機能を併用しても良い。
【００６０】
また、図１７に示す内視鏡１４０のように、挿入部１４１が２つの湾曲部６４Ａ，６４Ｂを有する多段湾曲型であっても良い。各湾曲部６４Ａ，６４Ｂは、前記した湾曲部６４と同様の構成を有し、内視鏡駆動部１０８又は手動によって湾曲制御される。さらに、この内視鏡１４０では、先端に側視型の撮像装置１４２を有する。撮像装置１４２は、視野方向が挿入部１４１の軸線と略直交する側視型の構成を有し、視野方向以外の構成要素は前記した撮像装置６５と略同じである。この他にも、湾曲部を有しない内視鏡や、撮像装置の視野方向が挿入部の軸線に交差する斜視型であっても良い。多段湾曲型の内視鏡では、撮像装置１４２の視野中心が処置具の移動方向に平行に移動するように湾曲制御すれば前記と同様の効果が得られる。また、多段に湾曲させることが可能なので、湾曲動作のみで観察範囲中の角度αを維持し易くなる。
【００６１】
なお、複数の処置具を使用して治療を行う場合には、トラカールの数は、３つ以上になる。この場合には、内視鏡５，１４０が着目する処置具を観察角度条件設定装置１０１で設定できるように構成することが好ましい。この実施態様では、トラカールの情報を利用して処置具の先端位置を特定するので、複数の処置具を使用することで特定の処置具が内視鏡５，１４０の死角に入ったときでも処置具を見失うことはない。
【００６２】
〔第２の実施態様〕
この実施態様では、図１８に示すように、治療システム１５１は、システム制御装置６と、第１、第２トラカール２，３と、処置具である鉗子１５２と、観察デバイスである内視鏡１５３とを有し、鉗子１５２及び内視鏡１５３のそれぞれがオフセット可能に構成されている。
【００６３】
図１８及び図１９に示すように、内視鏡１５３は、操作部１６１から延びて体腔ＡＣに挿入される挿入部１６２を有する。挿入部１６２の先端には、切り替え装置であるオフセット装置１６３を介して撮像装置１６４が取り付けられている。オフセット装置１６３は、挿入部１６２の先端部にピン１６５で回動自在に支持された第１レバー１６６を有する。第１レバー１６６は、ピン１６５で軸支された一端部から延び、他端部が撮像装置１６４にピン１６７で回動自在に支持されている。第１レバー１６６には、一端部から他端部に至るまでの略中間でピン１６８を介して第２レバー１６９が回動自在に取り付けられている。第２レバー１６９は、一端部が挿入部１６２内に引き込まれ、ピン１７０でプッシャ１７１に連結されている。ピン１７０は、ピン１６５よりも基端側に配置され、挿入部１６２に長さ方向に沿って設けられた長孔１７２に摺動自在に支持されている。第２レバー１６９の他端部は、ピン１７３を介して撮像装置１６４に支持されている。ピン１７３は、ピン１６７よりも先端側に配置されており、撮像装置１６４に長さ方向に沿って設けられた長孔１７４に摺動自在に通されている。撮像装置１６４は、挿入部１６２と略平行に配置され、その先端には図６と同様にＣＣＤ８２と、拡大光学系８３と、ズーム装置８４と、照明装置８５とが配設されている。この撮像装置１６４の光軸は、挿入部１６２の長さ方向と平行に設定されている。
【００６４】
プッシャ１７１は、ローラ１７５で挿入部１６２の長さ方向に進退自在に支持されており、挿入部１６２内を通って操作部１６１に進入している。操作部１６１内に配置されるプッシャ１７１の端部には、長さ方向に沿って複数の歯１７６が２列形成されており、その各々に歯車（ピニオン）１７７が１つずつ噛み合わされている。歯車１７７はモータ１７８の回転軸に連結されており、モータ１７８を回転させることでプッシャ１７１を挿入部１６２の長さ方向に進退できる。モータ１７８には、回転量及び方向から撮像装置１６４のオフセット量を検出するオフセットセンサ１７９が設けられている。オフセットセンサ１７９としては、例えば、ロータリーエンコーダがあげられる。また、歯車１７７は、操作部１６１の側部に設けられたノブ１８０にも連結されており、手動でプッシャ１７１を進退させることもできる。
【００６５】
図１８に示す鉗子１５２は、第１トラカール２を通して体腔ＡＣに挿入される挿入部１９１を有し、挿入部１９１の先端に第１リンク機構１９２を介して処置部１９３が取り付けられている。第１リンク機構１９２は、挿入部１９１の先端部にピン１９４で回動自在に支持された第１レバー１９５を有する。第１レバー１９５は、ピン１９４で軸支された一端部から延び、他端部が処置部１９３にピン１９６で回動自在に支持されている。第１レバー１９５には、一端部から他端部に至るまでの略中間でピン１９７を介して第２レバー１９８が回動自在に取り付けられている。第２レバー１９８は、一端部が挿入部１９１に引き込まれ、ピン１９９でプッシャ２００に連結されている。ピン１９９は、挿入部１９１に長さ方向に沿って設けられた長孔２０１に摺動自在に支持されている。第２レバー１９８の他端部は、処置部１９３にピン２０２を介して支持されている。ピン２０２は、処置部１９３に長さ方向に沿って設けられた長孔２０４に摺動自在に通されている。
【００６６】
プッシャ２００は、挿入部１９１内に進退自在に挿入されており、先端部に前記した第２レバー１９８が連結されている。プッシャ２００の基端部には、挿入部１９１の基端側で第２リンク機構２１０に連結されている。第２リンク機構２１０は、プッシャ２００にピン２１１を介して連結される第２レバー２１２を有する。ピン２１１は、挿入部１９１の基端部に長さ方向に沿って形成された長孔２１３に摺動自在に支持されている。第２レバー２１２の他端部は、操作部２２０に引き込まれ、ピン２２１を介して操作部２２０に連結されている。ピン２２１は、操作部２２０の長さ方向に形成された孔２２２に摺動自在に支持されている。また、第２レバー２１２の一端部から他端部に至るまでの略中間部分には、ピン２２３を介して第１レバー２２４が連結されている。第１レバー２２４は、一端部が挿入部１９１の基端部にピン２２５で軸支されている。第１レバー２２４の他端部は、操作部２２０にピン２２６で軸支されている。
【００６７】
操作部２２０は、一対のハンドル２５を開閉自在に有し、ハンドル２５に操作部材が連結されている。操作部材は、第２リンク機構２１０、挿入部１９１、第１リンク機構１９２を順番に通り、処置部１９３に入り込んでいる。処置部１９３は、挿入部１９１の長さ方向と略平行に配置されており、先端に一対の鉗子部材２３が開閉自在に取り付けられている。一対の鉗子部材２３には、操作部材が接続されており、ハンドル２５の開閉に従って開閉動作する。
【００６８】
治療するときには、第１、第２トラカール２，３を腹壁ＡＷに刺入する。内視鏡１５３は、ノブ１８０を回して撮像装置１６４を挿入部１６２と略一直線状に配置してから第２トラカール３に挿入する。撮像装置１６４が第２トラカール３から体腔ＡＣ内に進入したら、ノブ１８０を回して撮像装置１６４を挿入部１６２に対してオフセットさせる。歯車１７７が回転してプッシャ１７１が前進し、第２レバー１６９を押す。オフセット装置１６３が開いて撮像装置１６４が挿入部１６２に対してオフセットされる。この状態で第１の実施態様と同様に調整具１１０を使ってキャリブレーションを実施する。内視鏡１５３の撮像装置１６４の位置は、第２トラカール３の傾斜角度と、内視鏡１５３の挿入量と、挿入部１６２に対する撮像装置１６４のオフセット量から算出される。挿入部１６２に対する撮像装置１６４のオフセット量は、歯車１７７の回転量で検出する。
【００６９】
キャリブレーションが終了したら調整具１１０を引き抜いて、代わりに鉗子１５２を挿入する。鉗子１５２は、処置部１９３が挿入部１９１に対して略直線状になるように配置してから挿入する。処置部１９３が体腔ＡＣ内に入ったら、挿入部１９１から操作部２２０を引き離して第２リンク機構２１０を開く。プッシャ２００が前進して第１リンク機構１９２が開き、処置部１９３が挿入部１９１に対してオフセットされる。処置部１９３のオフセット量は、第２レバー２１２の移動量や、プッシャ２００の進退量を測定するセンサを設ければ分かる。したがって、鉗子１５２の先端位置、この場合には鉗子部材２３の位置は、第２トラカール２の基点Ｏ１を基準にして第１トラカール２で検出する鉗子１５２の挿入量及び傾斜角度と、処置部１９３のオフセット量とから演算できる。内視鏡１５３からみた第１トラカール２の基点Ｏ１の位置は、キャリブレーションによって既知なので、システム制御装置６は内視鏡１５３の観察位置１６４と鉗子１５２の先端位置のそれぞれを把握できる。
【００７０】
鉗子４の先端位置に連動して、又は非連動して内視鏡１５３の観察画像を表示させる制御は、図１０などを参照して説明した第１の実施態様と同じである。内視鏡１５３のオフセット動作は、第１の実施態様において視野方向が平行移動するように湾曲部を湾曲させた状態（図１４参照）と同様であり、これに画像処理による画像の切り出しや、ズーム調整を適宜組み合わせることで鉗子４の移動に追従させることができる。
この実施態様では、内視鏡１５３及び鉗子１５２がオフセット可能な構成であっても、第１の実施態様と同様の効果が得られる。内視鏡１５３又は鉗子１５２の一方がオフセット可能で、他方は固定された形状又は湾曲可能な構造にしても良い。
【００７１】
〔第３の実施態様〕
この実施態様では、処置具である鉗子４の先端位置がモニタ１１５上で指定された領域に表示されることを特徴とする。
図２０に示すように、治療システム３０１は、各トラカール２，３及び内視鏡５に接続されるシステム制御装置３０６を有する。システム制御装置３０６は、観察角度位置制御装置３１０を有し、観察範囲内の鉗子４の先端位置を表示する位置を設定できるようになっている。観察角度位置制御装置３１０は、角度挿入量算出部１０３，１０４、観察条件算出部１０５からの情報を受け取って鉗子４の位置と、内視鏡５の撮像装置６５の位置を演算し、観察位置条件設定装置３１１が設定した位置に鉗子４の先端が位置する表示画面が得られるように撮像条件を演算する。
【００７２】
観察位置条件設定装置３１１は、決定入力部２１２で術者等が指定した位置を観察位置として設定し、その位置の情報を観察角度位置制御装置３１０に受け渡す。決定入力部３１２としては、マウスなどのポインティングデバイスや、キーボード、ボタン等の入力装置があげられる。
【００７３】
この治療システム３０１で治療を行うときには、前記と同様にしてキャリブレーションを行った後、決定入力部３１２を用いて観察範囲（モニタ１１５に表示される観察画像）中で鉗子４の先端位置を表示する位置を入力する。例えば、決定入力部３１２がマウスである場合の入力例を図２１に示す。モニタ１１５に表示される観察範囲３２０上でマウスのポインタ３２１を観察範囲３２０の中央よりも右上寄りに移動させ、クリックする。これによって、ポインタ３２１の位置の座標が設定位置として観察位置条件設定装置３１１に登録される。観察角度位置制御装置３１０は、図２１で左側に表示されていた鉗子４先端が指定位置にくるように内視鏡５の撮像装置６５の位置を演算する。また、撮像装置６５の光学ズームや、画像処理部１０９の処理条件を設定する。
【００７４】
このとき、観察角度条件設定装置１０１で角度αが設定されていた場合には、角度αが維持されるように撮像装置６５の位置や、倍率、画像処理条件を演算する。そして、連動設定装置１０６が連動させると判断したときには、内視鏡駆動部１０８又は画像処理部１０９によって鉗子４の先端位置が設定された位置に表示される。その後、鉗子４の位置が移動した場合には、移動量を演算して常に設定された位置に表示されるようにする。
非連動範囲設定装置１０７で非連動とする領域が設定されているときは、設定された位置を中心として非連動として設定された領域内では、鉗子４に追従して鉗子範囲を変更しない。
設定位置の登録は、鉗子４を挿入する前でも良いし、途中で変更することもできる。また、観察位置条件設定装置３１１で設定位置を登録しない場合に初期位置として観察範囲の中心に表示されるように構成しても良い。
【００７５】
この実施態様によれば、画面上で任意に設定した領域に処置具の先端位置を表示することができ、術者にとって治療が容易になる視野を常に確保することが可能になる。その他の効果は、第１の実施態様と同じである。
【００７６】
以上、本発明の望ましい実施態様を説明したが、本発明は上記の実施態様に限定されることはない。本発明の趣旨を逸脱しない範囲で構成の付加、省略、置換、及びその他の交換が可能である。本発明は、上記の説明によって限定されることはなく、添付の特許請求の範囲によってのみ限定される。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】治療システムの全体構成を示すブロック図である。
【図２】治療時の配置を説明する図である。
【図３】第１トラカールの先端部分の断面図である。
【図４】内視鏡の一部を断面にして概略構成を示す図である。
【図５】図４のＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【図６】内視鏡の先端の撮像装置の構成を示す断面図である。
【図７】第１トラカールを基準にした座標系と、第２トラカールを基準にした座標系を模式的に示す図である。
【図８】第２トラカールの座標系を第１トラカールに移動した場合の処置具の先端位置の座標を模式的に示す図である。
【図９】キャリブレーションを説明する図である。
【図１０】観察時の処理を説明するフローチャートである。
【図１１】処置具の移動に合わせて湾曲部を湾曲させた図である。
【図１２】観察画像が処置具の先端に追従しない場合を説明する図である。
【図１３】観察画像が処置具の先端に追従して切り替わる場合を説明する図である。
【図１４】処置具が平行移動した場合に観察画像を処置具の先端に追従させる動作を説明する図である。
【図１５】処置具が離隔した場合に観察画像を処置具の先端に追従させる動作を説明する図である。
【図１６】第１トラカールの先端部分の断面図である。
【図１７】内視鏡の他の形態を示す図である。
【図１８】処置具と内視鏡が共にオフセット可能な構成である場合の治療時の配置を説明する図である。
【図１９】オフセット可能な内視鏡の構成を説明する断面図である。
【図２０】処置具を所定位置に表示させる構成を示すブロック図である。
【図２１】処置具を表示させる位置を設定する動作の一例を説明する図である。
【符号の説明】
【００７８】
１      治療システム
２      第１トラカール（ガイド部材）
３      第２のトラカール（ガイド部材）
４      鉗子（処置具）
５      内視鏡（観察デバイス）
６      システム制御装置
１１，４１      外套管
１２，４２      ヘッド部
３２，５２      挿入量センサ
３３，５３      傾斜センサ
６４      湾曲部（切り替え装置）
８４      ズーム装置（切り替え装置）
１０１      観察角度条件設定装置（入力装置）
１０２      観察角度制御装置
１０３，１０４      角度挿入部算出部
１０９      画像処理部（切り替え装置）
１１５      モニタ（表示装置）
１６３      オフセット装置
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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