(57)【要約】  ここでは、画像データを生成するためのカメラ（１６）を有する内視鏡（１２）と、動画を表示するための視聴機器（２０）と、内視鏡（１２）に連結され、内視鏡（１２）を移動させるためのマニプレータ（１４）と、内視鏡（１２）を移動させることによって視聴機器（２０）に表示された動画が影響を受けるように、制御命令に依存してマニプレータ（１４）を作動させるための制御機構（２２）と、を含む、外科手術中の外科医の画像化支援のための支援機器（１０）が説明される。支援機器（１０）は、外科的処置を実行するための移動物体（３６、５８）を検出すると共に、移動物体（３６、５８）の移動に対応する移動信号を生成する検出機構（３２）と、内視鏡（１２）を移動させるための制御機構（２２）によるマニプレータ（１４）の作動が有効にされる有効状態に設定するために外科医によって活性化可能である操作要素（２８）と、を更に含み、制御機構（２２）は、移動信号に基づいて制御命令を生成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像データを生成するためのカメラ（１６）を有する内視鏡（１２）と、
前記カメラ（１６）によって生成された前記画像データに基づいて動画を表示するための視聴機器（２０）と、
前記内視鏡（１２）に連結されると共に前記内視鏡（１２）を移動させるためのマニプレータ（１４）と、
前記内視鏡（１２）を移動させることによって前記視聴機器（２０）に表示された前記動画が影響を受けるように、制御命令に依存して前記マニプレータ（１４）を作動させるための制御機構（２２）と、
前記制御機構（２２）に連結された検出機構（３２）と、
を含み、
前記検出機構（３２）は、外科的処置を実行するための移動物体（３６、５８）を検出すると共に、前記移動物体（３６、５８）の移動に対応する移動信号を生成し、
前記制御機構（２２）は、前記移動信号に基づいて前記制御命令を生成し、
前記制御機構（２２）に連結された操作要素（２８）は、前記内視鏡（１２）を移動させるための前記制御機構（２２）による前記マニプレータ（１４）の作動が有効にされる有効状態に設定するために前記外科医によって活性化可能である
ことを特徴とする外科手術中の外科医の画像化支援のための支援機器（１０）。
【請求項２】
前記検出機構（３２）は、前記移動物体（３６）を形成する手術器具（３６）の基準物体（３４）に対する移動を検出するために使用される
請求項１に記載の支援機器（１０）。
【請求項３】
前記マニプレータ（１４）を作動させるために提供され、前記制御機構（２２）によって前記移動信号に基づいて生成された前記制御命令は、前記手術器具（３６）の前記基準物体（３４）に対する前記移動を検出する前記検出機構（３２）によって生成され、前記マニプレータ（１４）によって前記カメラ（１６）を有する前記内視鏡（１２）のズーム移動を生成するズーム命令を含む
請求項２に記載の支援機器（１０）。
【請求項４】
前記手術器具（３６）が案内され、前記基準物体（３４）を形成する前記手術器具（３６）のトロカール管（３４）に対する移動は、前記検出機構（３２）によって検出される
請求項２又は３に記載の支援機器（１０）。
【請求項５】
前記トロカール管（３４）に配置された前記検出機構（３２）は、前記トロカール管（３４）の内壁（７４）に形成された窓（５２）に指向された、光源（４８）と、画像センサ（５０）と、プロセッサ（５４）と、を含み、
前記画像センサ（５０）は、前記トロカール管（３４）の前記窓（５２）を通じて前記光源（４８）によって照らされた前記手術器具（３６）の画像を連続的に撮影し、
前記プロセッサ（５４）は、連続的に撮影された前記画像間の差異に起因して移動信号を生成する
請求項４に記載の支援機器（１０）。
【請求項６】
前記検出機構（３２）は、前記トロカール管（３４）の拡張された器具入口（４４）に配置される
請求項５に記載の支援機器（１０）。
【請求項７】
前記制御機構（２２）は、前記制御命令を生成する際に、前記検出機構（３２）によって生成された前記移動信号の他にも、前記カメラ（１６）によって生成された前記画像データを考慮する
請求項１乃至６の何れか一項に記載の支援機器（１０）。
【請求項８】
前記制御機構（２２）は、前記カメラ（１６）によって生成された前記画像データに基づいて、表示された前記動画中の前記移動物体としての少なくとも１つの手術器具（３６）を検出すると共に、表示された前記動画内に設定された基準位置に対する前記手術器具（３６）の位置偏差を確認する画像処理モジュール（２４）を含み、
前記有効状態の前記制御機構（２２）は、前記位置偏差に基づいて前記制御命令に考慮されるべき公称値を決定すると共に、表示された前記動画において検出された前記手術器具（３６）が前記カメラ（１６）を有する前記内視鏡（１２）を追尾することによって決定された基準位置に至るように、前記公称値に依存して前記マニプレータ（１４）を作動させる
請求項７に記載の支援機器（１０）。
【請求項９】
前記移動物体（５８）を形成する印付本体（５８）が前記手術器具（３６）に配置される
請求項１乃至８の何れか一項に記載の支援機器（１０）。
【請求項１０】
前記印付本体（５８）は、前記検出機構（３２）によって検出可能である非同一直線上の少なくとも３つの印付点（６２、６４、６６）を有する剛体である
請求項９に記載の支援機器（１０）。
【請求項１１】
前記検出機構（３２）は、加速度センサ（７６）を含む
請求項１乃至１０の何れか一項に記載の支援機器（１０）。
【請求項１２】
前記加速度センサ（７６）は、腕輪（７０）に配置される
請求項１１に記載の支援機器（１０）。
【請求項１３】
前記検出機構（３２）によって生成された前記移動信号は、無線伝送手段によって前記制御機構（２２）に伝送される
請求項１乃至１２の何れか一項に記載の支援機器（１０）。
【請求項１４】
操作機構は、正に２つの切り替え状態を有する単一の切り替え要素（２８）によって形成され、一方の切り替え状態が有効状態に割り当てられ、他方の切り替え状態が前記制御機構（２２）による前記マニプレータ（１４）の作動が阻止される無効状態に割り当てられる
請求項１乃至１３の何れか一項に記載の支援機器（１０）。
【請求項１５】
内視鏡（１２）に含まれたカメラ（１６）によって画像データを生成するステップと、
前記カメラ（１６）によって生成された前記画像データに基づいて視聴機器（２０）に動画を表示するステップと、
前記内視鏡（１２）に連結されたマニプレータ（１４）によって前記内視鏡（１２）を移動させるステップと、
前記視聴機器（２０）に表示された前記動画が前記内視鏡（１２）の移動によって影響を受けるように、制御命令に依存して前記マニプレータ（１４）を作動させるステップと、
を含み、
外科的処置を実行するための移動物体（３６、５８）を検出機構（３２）によって検出するステップと、
前記移動物体（３６、５８）の移動に対応する移動信号を生成するステップと、
前記移動信号に基づいて前記制御命令を生成するステップと、
前記内視鏡（１２）を移動させるための前記マニプレータ（１４）の作動が有効にされる有効状態に設定するために外科医によって活性化可能である操作要素（２８）を提供するステップと、
を更に含む
ことを特徴とする外科的処置中の外科医の画像化支援のための方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像データを生成するためのカメラを有する内視鏡と、カメラによって生成された画像データに基づいて動画を提示するための視聴機器と、内視鏡を移動させるために内視鏡に連結されたマニプレータと、内視鏡を移動させることによって視聴機器に表示された動画が影響を受けるように、制御命令に依存してマニプレータを任意に作動させるための制御機構と、を含む、外科手術中の外科医の画像化支援のための支援機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
腹腔鏡手術進行中に、外科医は、モニタ等のビューアによって手術位置に関しての動画を見る。動画では、外科医が患者の解剖学的構造と組織とを操作している腹腔鏡手術器具を見ることができる。ビューアに表示された動画は、トロカールを通じて患者の身体に取り込まれると共に手術位置に導かれた内視鏡の一部であるカメラによってリアルタイムに記録される。
【０００３】
内視鏡は、通常、手術中に外科医の側に居る補助員によって保持される。補助員は、操作されている腹腔鏡手術器具の先端と解剖学的構造とを見ることができる標的領域が動画の基準位置に配置されるように、手術位置に内視鏡を導こうと努める。通常、この基準位置は、動画の略中央に位置する。見られている画像区画を変更する必要がある場合は、内視鏡は、新しい標的領域を動画の中央に再び至らせるために移動されなければならない。
【０００４】
多種多様の画像移動は、ビューアを見る外科医に関係がある。先ず、画像区画の二次元の変更、即ち、ビューアの上下に導かれる画像区画の移動とビューアの左右に導かれる画像区画の移動とに加えて左下から右上まで等の合成移動が存在する。更に、ビューアの画像区画は、三次元に相当するズーム操作、即ち、拡大又は縮小によって変更されなければならない。
【０００５】
人間の補助員を伴わない外科医の画像化支援のための支援機器は、先行技術によって知られている。従って、これらの支援機器は、対応する制御命令を通じて外科医自身によって操作されることができなければならない。
【０００６】
例えば、ビューアに提示された画像の移動方向を頭部移動によって外科医が指示することができる操作概念が先行技術によって知られている。活性化ペダルによって内視鏡移動が有効になる。このために、例えば、欧州特許第２１６９３４８号明細書、欧州特許出願公開第２０５２６７５号明細書、米国特許出願公開第２００９／０１１２０５６号明細書、欧州特許第０７６１１７７号明細書、及び米国特許第５７６６１２６号明細書が参照される。
【０００７】
他の操作概念は、音声制御又は幾つかのスイッチを備えたフットペダルによる内視鏡移動の制御を必要とする。このために、米国特許第６９３２０８９号明細書、米国特許出願公開第２００６／０１００５０１号明細書、及び米国特許出願公開第２０１１／０２５７４７５号明細書が参照される。
【０００８】
印付器具の自動追尾を可能にする支援機器が米国特許第６８２０５４５号明細書と独国特許第１９５２９９５０号明細書とに記載されている。
【０００９】
欧州特許第１９３７１７７号明細書は、支援機器の操作のために、ジョイスティックとして知られている、腹腔鏡手術器具に配置された操作レバーを提案する。従って、外科医は、器具を保持している自身の手によって内視鏡移動を制御することもできる。
【００１０】
最後に、印付器具の自動追尾を可能にする全自動システムは、独国特許第１９９６１９７１号明細書に記載されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
技術的解決法の前述の文献群があるのにもかかわらず、一方では、外科医が支援機器の操作を可能な限り僅かしか負担させられないように、支援機器が内視鏡追尾の可能な限りの全自動化を可能にするように、他方では、患者に対するあらゆる危険が予防されるように、支援機器を最適化する要求が常に存在する。更に、支援機器の操作は、学習が容易であると共に実行が容易であるべきである。
【００１２】
本発明が解決することを提案する問題は、外科医が外科手術中にとりわけ容易且つ直観的に操作することができる支援機器を示唆することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、制御機構に連結された検出機構によって前述の種類の支援機器の問題を解決し、検出機構は、外科的処置を実行するための移動物体を検出すると共に、移動物体の移動に対応する移動信号を生成し、制御機構は、移動信号に基づいて制御命令を生成し、制御機構に連結された操作要素は、内視鏡の移動のために制御機構によってマニプレータの作動が有効にされる有効状態に設定するために外科医によって活性化されることができる。
【００１４】
本発明は、自立して機能する、即ち、外科医による動作を伴わない検出機構と外科医によって明確に活性化された操作要素のとりわけ有利な相互作用を提供する。ここでの操作要素は、検出機構が言わば活性化状態に切り替えられ、外科的処置を遂行するための移動物体を自立して検出すると共に、制御機構によってマニプレータを作動させるための根拠を形成し、これによって内視鏡を追尾する移動物体の移動に対応する移動信号を生成する有効状態に設定するために専ら使用される。このように、操作要素の活性化によって、外科医は、彼が所定の瞬間に内視鏡の追尾を望むことを支援機器に命じなければならず、その後、検出機構とそれに連結された制御機構は、内視鏡追尾の制御を行う。これにより、外科医のために、外科的処置中に画像化支援のための支援機器をとりわけ簡単且つ確実な方法で使用することを可能にする。
【００１５】
本発明に従った検出機構は、内視鏡カメラと別の機構を形成する。特に、人体の外部に位置して外科的処置中に移動される物体を検出し、マニプレータを作動させるために、検出された物体の移動を使用するように設計される。移動物体は、例えば、患者の体の外部に配置された手術器具のトロカール管によって患者の体に取り込まれた一部に存在することができる。
【００１６】
検出機構は、基準物体に対する本発明に従った移動物体を形成する手術器具の移動を検出するために使用することができる。ここでの基準物体は、例えば、それによって患者の体に器具が導入されるトロカール管である。
【００１７】
好ましくは、マニプレータを作動させるために提供される制御命令は、基準物体に対する手術器具の移動を検出する検出機構によって生成された移動信号に基づいて制御機構によって生成され、マニプレータによってカメラのズーム移動を生成するズーム命令を含む。この実施の形態では、例えば、トロカール管の長手軸等の基準物体によって定義された軸に沿う手術器具の移動が検出され、この一次元の物体移動が対応する制御命令に変換され、これによって対応するズーム操作を実行するために内視鏡がこれに含まれたカメラ光学の光学軸に沿って移動される。
【００１８】
検出機構が基準物体を形成するトロカール管に対する手術器具の移動を検出する場合は、検出機構によって生成された移動信号は、好ましくは、トロカール管が治療中の患者の身体に入り込む入口点に対する手術器具の移動を示す。この入口点は、概して固定された基準点を形成し、基準点は、物体の移動を測定する際に使用されることができる。
【００１９】
とりわけ好ましい実施の形態では、トロカール管に配置された検出機構は、トロカール管の内壁に形成された窓に指向された光源と画像センサと共にプロセッサを含み、画像センサは、トロカール管の窓を通じて手術器具を連続的に撮影し、光源によって照らされ、プロセッサは、連続的に撮影された画像の差異により移動信号を生成する。この実施の形態の移動信号は、トロカール管に対するその管軸に沿った手術器具の位置を示す。トロカール管に対するこの器具位置は、患者の体に位置された内視鏡を内視鏡に含まれたカメラ光学の光学軸に沿って移動させると共にこれによって視聴機器に表示された画像特徴を縮小又は拡大するためのズーム情報として使用されることができる。
【００２０】
好ましくは、検出機構は、トロカール管の拡張された器具入口に配置される。トロカール管の器具入口に患者の身体に吹き込まれた気体の漏れを防止する逆止弁が存在する時は、検出機構は、好ましくは、逆止弁の前に配置される。このように、従来のトロカール管は、本発明に従った検出機構によりとりわけ簡単な方法で改善されることができる。更に、この設備の欠陥のある検出機構を置き換えることは容易である。
【００２１】
好ましくは、制御命令を生成する制御機構は、検出機構によって生成された移動信号の他にもカメラによって生成された画像データを考慮する。従って、とりわけ好ましい実施の形態では、制御機構は、カメラによって生成された画像データに基づいて移動物体としての手術器具を表示された動画において検出し、表示された動画内の固定された基準位置に対する手術器具の位置偏差を測定する画像処理モジュールを含む。次に、制御機構は、位置偏差によって公称値が制御命令に考慮される有効状態を判定し、表示された動画において検出された手術器具が内視鏡を追尾することによって決定された基準位置に至らされるように、この公称値に依存してマニプレータを作動させる。
【００２２】
このとりわけ好ましい実施の形態では、上下又は左右への視聴機器の画像特徴の移動等の画像特徴の二次元の変化は、患者の体内において実行された器具認識を通じて遂行される。ズーム操作によって視聴機器の画像特徴の拡大又は縮小は、検出機構が患者の体外において生成する移動信号によって更に実行されることができる。このように、検出機構によって生成された移動信号とカメラによって生成された画像データは、視聴機器の所望の画像移動を生成するために、とりわけ有利な方法で組み合わせられる。
【００２３】
器具認識のために、画像処理モジュールは、好ましくは、医療機器の先端を検出し、この器具先端の位置偏差を測定する。動画における器具先端の位置に関する情報を供給する画像処理モジュールによって実行された器具認識は、ここでは有効スイッチとして作用する本発明に従った操作要素の機能にとりわけ有利に組み合わされることができる。従って、器具先端を含む動画を所定の方向に動的に移動させることが可能である。有効状態にある限り、動画は識別された器具を追いかける。有効状態が終了されると直ちに動画は静止する。従って、通常は固定された方向にのみ移動を可能にする従来の支援機器と異なり、上下又は左右等のあらゆる所定の移動方向を実現することができる。
【００２４】
１つの起こり得る実施の形態では、検出機構によって検出された移動物体は、手術器具又は外科医に配置されることができる印付本体によって形成される。このように、内視鏡を追尾するための基準として使用される移動物体は、例えば、ある器具から印付本体を取り外して他の器具にそれを配置することによって交換が容易である。
【００２５】
好ましくは、印付本体は剛体であり、検出機構が検出することができる少なくとも３つの非同一直線上の印付点を有する。印付点が空間で同一直線上にないので、それらは空間におけるその移動が検出機構によって検出されることができる印付平面を定義する。
【００２６】
他の実施の形態では、検出機構は、加速度センサ、例えば空間内の移動物体を検出する３つの軸加速度センサを含む。この加速度センサは、例えば、外科医が彼の手首に着用している腕輪に配置されることができる。また、それは外科医の手の甲に張り付けられることができる。手術器具に加速度センサを配置することは同様に起こり得る。
【００２７】
検出機構は、移動物体の検出に基づく測定原理に関するあらゆる制限を受けない。従って、上に指摘されたように、検出機構は、光センサを含むことができる。しかしながら、差動変圧器又は要するにＬＶＤＴ等の磁気的作用センサ又は電気機械的動作センサを使用することも同様に考えられる。このような電気機械センサは、例えば、車輪によって物体の移動を捕らえて車輪の移動を移動信号を表す電気計測量に変換するように設計されることができる。移動物体を検出するために物体に配置されたトランスポンダとこのトランスポンダと通信する読取機器によって形成されたＲＦＩＤセンサを使用することも同様に考えられる。本発明に従った検出機構は、電磁気追尾法によって作動することもできる。
【００２８】
好ましくは、本発明に従った支援機器は、検出機構によって生成された移動信号の制御機構への無線伝送の手段を含む。例えば、移動信号の伝送が無線によって生じる場合がある。しかし、有線信号伝送を提供することも同様に起こり得る。
【００２９】
とりわけ好ましい実施の形態では、操作機構は、正に２つの切り替え状態を有する単一の切り替え要素によって形成され、一方の切り替え状態は有効状態に割り当てられ、他方の切り替え状態は制御機構によるマニプレータの作動が阻止される無効状態に割り当てられる。この場合は外科医が単一の切り替え要素のみを操作する必要があるので、取り扱いは非常に単純化される。従って、外科医が切り替え要素を活性化する時にのみ、検出機構によって生成された移動信号は効果を現わし、これによってマニプレータの移動を可能にする。単一の切り替え要素は、例えば、外科医が操作を実行している手術器具或いは外科医の手又は指に容易且つ明確に配置されることができる。切り替え要素は、ペダルスイッチとして設計されることもできる。
【００３０】
単一の切り替え要素のみが外科医に提供されるので、支援機器の操作は簡単且つ直観的であり、それによって彼は支援機器を制御することができる。
【００３１】
本発明の他の態様によれば、請求項１５に記載の方法が規定される。
【００３２】
ここで、本発明は、以下の図面の助けを借りてより厳密に説明される。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】図１は、本発明に従った支援機器の構成図である。
【図２】図２は、検出機構が格納された手術器具とトロカール管である。
【図３】図３は、図２に従ったトロカール管に格納された検出機構の構成である。
【図４】図４は、手術器具に配置された印付本体を検出する本発明に従った検出機構の他の実施の形態である。
【図５】図５は、印付本体の代替配置を図示する配置図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
図１は、構成図における本発明に従った支援機器を示す。
【００３５】
支援機器１０は、例えば、ロボットアームとして構成されたマニプレータ１４によって保持された内視鏡１２を含む。マニプレータ１４は、内視鏡１２の追尾を可能にする機械的自由度を有する。
【００３６】
内視鏡１２においては、内視鏡１２を有する機構を形成するカメラ１６が配置される。しかしながら、初めから内視鏡１２に統合されたカメラ１６も同様に起こり得る。カメラ１６は、治療されている解剖学的構造の画像を記録する。従って、それはカメラコントローラ１８にデータストリームの形式で出力される画像データを生成する。カメラコントローラ１８は、この画像データをモニタ画面等の視聴機器２０に中継し、治療されている解剖学的構造の動画が画像データに従って表示される。
【００３７】
カメラコントローラ１８は、制御機構２２に俗に言うフレームグラバ等の図１に示されない画像検出モジュールを通じて映像データストリームを中継する。制御機構２２は、器具認識を遂行するために入力信号としてそれに供給された映像データストリームを使用する画像処理モジュール２４を含む。器具認識は、画像処理アルゴリズムを利用するよく知られる方法で生じる。この過程では、動画において見える手術器具は、画像処理モジュール２４によって認識され、それらの位置が検出される。特に、画像処理モジュール２４は、特定の認識された器具のための位置偏差を測定し、この器具の先端は、モニタ画面２０に表示された動画の中央の点に関連する。
【００３８】
画像処理モジュール２４は、経路制御２６に器具先端の測定された位置偏差を出力し、これからマニプレータ１４の作動のための公称値を測定する。もし必要ならば、案内器具が動画の中央に至らせられる時に器具の器具先端が選択されるように、内視鏡１２を移動させるためにこれらの公称値に依存してマニプレータ１４が作動される。
【００３９】
支援機器１０は、制御機構２２に含まれたインタフェース制御３０に連結された操作要素２８を更に有する。この例の実施の形態の操作要素２８は、押圧によって活性化され、正に２つの切り替え状態、即ち、活性化状態と不活性化状態を有する単安定の押しボタンである。
【００４０】
更に、支援機器１０は、一方では、画像処理モジュール２４とインタフェース制御３０とに連結され、他方では、モニタ画面２０に連結されるグラフィックユーザインタフェース７２を含む。
【００４１】
最後に、支援機器１０は、制御機構２２の経路制御２６に接続された検出機構３２を含む。
【００４２】
検出機構３２は、外科的処置の遂行中に患者の身体外に移動される図１に示されない物体を検出し、この物体の動作を表す移動信号を生成する役目を果たす。検出機構３２は、生成された移動信号を経路制御２６に出力する。経路制御２６に対する検出機構３２の接続は、有線接続又は無線を通じて、即ち、無線通信によって生じることができる。
【００４３】
従って、経路制御２６は、器具認識の最中に画像処理モジュール２４によって出力された位置偏差から生成された公称値に依存だけでなく、検出機構３２によって生成された移動信号に依存してマニプレータ１４を制御する。従って、公称値と移動信号は、経路制御２６によって制御命令に組み合わせられ、経路制御２６は、内視鏡１２を追尾するためにマニプレータ１４を制御する。
【００４４】
操作要素２８を使用して、外科医は、支援機器１０の有効状態と無効状態とを設定することができる。ここで、有効状態は、操作要素２８が活性化された切り替え状態に関連付けられ、無効状態は、操作要素２８が活性化されない切り替え状態に関連付けられる。有効状態においてのみ、経路制御２６によって生成された制御命令に依存してマニプレータ１４の作動が生じる。他方、無効状態が設定されれば、制御命令によるマニプレータ１４の作動はない。
【００４５】
図１に示された例の実施の形態では、器具認識から得られた公称値が、経路制御２６によってマニプレータ１４に出力された制御命令に与えられ、図１に明確に示されないカメラ光学の光学軸に垂直な平面における内視鏡１２の移動のために使用され、同様に制御命令に与えられる移動信号が検出機構３２によって生成され、カメラ光学の光学軸に沿った内視鏡１２のズーム動作のために使用されるように、マニプレータ１４の作動が生じる。従って、両者とも患者の体において生成された制御データと患者の体以外において得られた制御データとに依存してマニプレータユニット１４を作動させる。
【００４６】
図１に示された実施の形態は、単なる一例として理解される。従って、前述の器具認識、本発明に従った支援機器の具現化における画像処理モジュール２４、及び専ら検出機構３２から生成された移動信号から制御命令を生成することを伴わないことも起こり得る。
【００４７】
図２及び３は、本発明に従った検出機構３２の起こり得る１つの実施の形態を示す。
【００４８】
この実施の形態では、検出機構３２は、腹壁３８を通じて腹腔４０に手術器具３６を取り込む役目を果たすトロカール管３４に統合される。手術器具３６は、その器具先端４２によってトロカール管３４の拡張された器具入口４４に挿入され、器具先端４２がトロカール管３４から現れて腹腔４０に露出されるまでトロカール管３４に押し込まれる。
【００４９】
検出機構３２は、トロカール管３４の器具入口４４に配置される。検出機構３２は、トロカール管３４に対するその管軸に沿った手術器具３６の移動を検出し、この相対移動に対応する移動信号を経路制御２６に伝送する役目を果たす。移動信号に依存して、経路制御２６は、マニプレータ１４を作動させるための制御命令を生成し、検出機構３２によって生成された移動信号は、カメラ光学の光学軸に沿った内視鏡１２のズーム動作をもたらす。従って、トロカール管３４の長手軸とカメラ光学の光学軸は一致する。移動信号の伝送のために、図２の実施の形態において制御機構２２の経路制御２６に検出機構３２を接続する伝送路４６が提供される。
【００５０】
図３は、トロカール管３４に統合された検出機構３２の起こり得る１つの配置を示す。
【００５１】
検出機構３２は、トロカール管３４の器具入口４４の内壁７４に形成された窓５２の領域に配置された、光源としての半導体レーザ４８と画像センサ５０とを含む。
【００５２】
本実施の形態では、半導体レーザ４８は、俗に言う面発光素子、略してＶＣＳＥＬ、即ち、光がチップ面に対して垂直に放射される半導体チップである。
【００５３】
半導体レーザ４８と画像センサ５０は、窓５２に向かって指向されたそれに調和される。窓５２を通じて半導体レーザ４８によって照らされた手術器具３６の一部は、画像センサ５０に投影される。従って、画像センサ５０は、窓５２を通じて手術器具３６を連続的に撮影する。
【００５４】
検出機構３２は、更に、画像センサ５０に連結され、画像センサ５０によって連続的に撮影された画像を評価するマイクロプロセッサ５４を有する。マイクロプロセッサ５４は、窓５２を通じて手術器具３６を連続的に撮影して得られた画像の差異を検出し、これらの差異の支援により移動信号を生成する。
【００５５】
図４は、検出機構３２の他の実施の形態を示す。この実施の形態では、検出機構３２は、３Ｄカメラ５６、即ち、物体の移動を検出し、この物体の移動に対応する移動信号を生成するように設計されたカメラを含む。
【００５６】
図４の実施の形態では、手術器具３６のハンドル６０に配置されることができる印付本体５８が提供される。印付本体５８は、例えば、硬質プラスチックによって形成される。本実施の形態では、非同一直線上に位置して配置された、即ち、直線上にない３つの印付点６２、６４及び６６を有する。３つの印付点６２、６４及び６６の助けにより、３Ｄカメラ５６は、空間において印付本体５８の配置、つまり、手術器具３６のそれを検出することができ、これから移動信号を生成する。印付本体５８の移動は、トロカール管３４が腹壁３８に入り込む点によって形成される入口点６８に対して参照される。
【００５７】
他の実施の形態は、図５に示される。
【００５８】
図５の実施の形態では、外科医が彼の手首に着用する腕輪７０が提供される。腕輪７０は、空間における外科医の手首の移動を検出し、対応する移動信号を送信する３つの軸加速度センサ７６を含む。この移動信号は、無線、即ち、無線通信によって経路制御２６に送信される。当然、前述の実施の形態は、単なる一例として理解される。従って、例えば、外科医の手の甲又は手術器具３６に加速度センサ７２を配置することもできる。
【符号の説明】
【００５９】
１０  支援機器
１２  内視鏡
１４  マニプレータ
１６  カメラ
１８  カメラコントローラ
２０  モニタ画面
２２  制御機構
２４  画像処理モジュール
２６  経路制御
２８  操作要素
３０  インタフェース制御装置
３２  検出機構
３４  トロカール管
３６  手術器具
３８  腹壁
４０  腹腔
４２  器具先端
４４  器具入口
４６  伝送路
４８  半導体レーザ
５０  画像センサ
５２  窓
５４  マイクロプロセッサ
５６  ３Ｄカメラ
５８  印付本体
６０  ハンドル
６２、６４、６６  印付点
７０  腕輪
７２  ユーザインタフェース
７４  内壁
７６  加速度センサ
【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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【国際調査報告】
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