内視鏡手術用トレーニング装置、内視鏡手術用技能評価方法
【課題】術部を映像で見て内視鏡手術の作業及び術部の様子の認識度合いを訓練できる内視鏡手術用トレーニング装置等を提供する。
【解決手段】内視鏡手術にて術者が使用する医療器具の操作を訓練するため、内視鏡手術用トレーニングボックス２内の対象物の間の距離、各対象物の太さ、細線状の対象物の向き又は高さ又は対象物の輪形状部分の大きさを変更し、カメラ装置２ｂで撮像した対象物をドーム型スクリーン１１によって立体映像で提示し、医療器具を対象物に接触させる操作、対象物を医療器具が把持する操作又は対象物の輪形状部分に対して医療器具を通過させる操作を行う訓練タスクを行わせ、制御装置３によって訓練開始時刻及び訓練終了時刻を記録し、訓練開始時刻から訓練終了時刻までの１回の操作に要する時間を記憶する。
【解決手段】内視鏡手術にて術者が使用する医療器具の操作を訓練するため、内視鏡手術用トレーニングボックス２内の対象物の間の距離、各対象物の太さ、細線状の対象物の向き又は高さ又は対象物の輪形状部分の大きさを変更し、カメラ装置２ｂで撮像した対象物をドーム型スクリーン１１によって立体映像で提示し、医療器具を対象物に接触させる操作、対象物を医療器具が把持する操作又は対象物の輪形状部分に対して医療器具を通過させる操作を行う訓練タスクを行わせ、制御装置３によって訓練開始時刻及び訓練終了時刻を記録し、訓練開始時刻から訓練終了時刻までの１回の操作に要する時間を記憶する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内視鏡手術における術者が医療器具を操作する技能を訓練するための内視鏡手術用トレーニング装置、内視鏡手術用技能評価方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、内視鏡外科手術（以下、内視鏡手術と称する。）は、患者にとって、手術創痛が少ない、早期の離床、退院が可能である、美容上も優れるという多大なメリットをもたらす低侵襲手術である。この内視鏡手術を実現する内視鏡システムは、患部を撮像する内視鏡装置と、内視鏡装置によって撮像された映像を表示するモニタとを備え、患部の様子をモニタに表示させる。この状態で、患部に向けて挿入した鉗子を操作して、患部に対して施術する（下記の非特許文献１を参照）。
【非特許文献１】監修 橋爪誠、企画・編集 小西晃造 岡崎賢 田上和夫「安全な内視鏡外科手術のための基本手技トレーニング Fundamental Training for Safe Endoscopic Surgery」大道学館出版部、平成17年10月1日
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上述した内視鏡手術の最大の問題は、直視下での開腹手術とは異なり、鉗子を操作する術者にとって、直接に術部を見ることができないために、目と手の協調運動が取りずらい点がある。また、奥行き方向の認識を必要とする縫合結紮作業においては、特に、手術が困難となる。
【０００４】
そこで、本発明は、上述した実情に鑑みて提案されたものであり、術部を映像で見て行う内視鏡手術の作業及び術部の様子の認識度合いを訓練できる内視鏡手術用トレーニング装置、内視鏡手術用技能評価方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、内視鏡手術にて術者が使用する医療器具の操作を訓練するための内視鏡手術用トレーニング装置であって、対象物の間の距離、各対象物の太さ、細線状の対象物の向き又は高さ又は対象物の輪形状部分の大きさを変更し、当該対象物を映像で提示し、医療器具を対象物に接触させる操作、対象物を医療器具が把持する操作又は対象物の輪形状部分に対して医療器具を通過させる操作を行う訓練タスクを行わせ、訓練開始時刻及び訓練終了時刻を記録し、訓練開始時刻から訓練終了時刻までの１回の操作に要する時間を記憶する。
【０００６】
また、本発明は、医療器具としての縫合針を通過させることが可能な板状材料に複数の目標点が記載された縫合練習ボードに対する縫合、結紮を訓練するために、当該縫合練習ボード及び所定の基準位置を含む空間を撮像して得た映像を提示し、縫合練習ボードに対する縫合作業、結紮作業を行わせて訓練開始時刻及び訓練終了時刻を記録し、訓練開始時刻から訓練終了時刻までの訓練タスクを完了するために要する時間を記憶する。
【０００７】
更に、本発明は、内視鏡手術における術者を訓練するための内視鏡手術用トレーニング装置であって、直線状の少なくとも２つの対象物の距離又は各対象物の太さ、所定形状に形成された細線状の対象物の向き又は高さ、対象物の輪形状部分の大きさを変更し、当該対象物を映像で提示し、術者によって認識された対象物の前後位置関係、術者によって認識された対象物の向きを入力し、入力された対象物の前後位置関係、対象物の向きの正誤又は実際の対象物の前後位置、実際の対象物の向きとの差異を記録する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明は、提示手段によって映像を表示し、対象物の間の距離、各対象物の太さ、細線状の対象物の向き又は高さ又は対象物の輪形状部分の大きさを変更して内視鏡手術の訓練を行わせることができるので、術部を映像で見て行う内視鏡手術の作業を訓練できる。
【０００９】
また、本発明は、医療器具としての縫合針を通過させることが可能な板状材料に複数の目標点が記載された縫合練習ボードに対する縫合、結紮を訓練するために、当該縫合練習ボード及び所定の基準位置を含む空間を撮像して得た映像を提示するので、術部を映像で見て行う内視鏡手術の作業を訓練できる
更に、本発明は、直線状の少なくとも２つの対象物の距離又は各対象物の太さ、所定形状に形成された細線状の対象物の向き又は高さ、対象物の輪形状部分の大きさを変更し、当該対象物を映像で提示して認識度合いを訓練するので、術部を映像で見て行う内視鏡手術における術部の様子の認識度合いを訓練できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１１】
本発明を適用した内視鏡手術用トレーニング装置は、内視鏡手術にて術者が使用する医療器具の操作又は映像の認識状態を訓練するためのものである。そのために、この内視鏡手術用トレーニング装置は、映像の提示部１として、図１に示すようなドーム型スクリーン１１を備えた構成となっている。この内視鏡手術用トレーニング装置は、提示部１に提示する患部を模擬した対象物を内部に備えた内視鏡手術用トレーニングボックス２と、当該内視鏡手術用トレーニングボックス２内を撮像するカメラ装置２ｂによって撮像された映像を取得して提示部１の左眼用プロジェクタ１２，右眼用プロジェクタ１３によってドーム型スクリーン１１に表示するための制御装置３とを備えている。
【００１２】
内視鏡手術用トレーニングボックス２は、図１及び図２に示すように、内視鏡手術の訓練者Ｐが操作する鉗子といった医療器具２ｅが挿入される挿入口２ａと、内視鏡手術用トレーニングボックス２の筐体内部の様子を撮像するカメラ装置２ｂと、医療器具２ｅが接続されて当該医療器具２ｅを筐体内部に挿通する挿入治具２ｄとを備える。この内視鏡手術用トレーニングボックス２の筐体には、複数の挿入口２ａが設けられている。
【００１３】
この挿入口２ａは、患者の皮膚を模擬した柔軟な材料で構成されて、挿入治具２ｄによって医療器具２ｅが挿入される。この医療器具２ｅは、内視鏡手術用トレーニングボックス２の筐体内部に設けられた訓練台２ｆの対象物に対して所定の操作を行うように操作される。この訓練台２ｆ及び対象物を含む内視鏡手術用トレーニングボックス２の筐体内部は、カメラ装置２ｂの撮像範囲となっている。
【００１４】
従って、この内視鏡手術用トレーニング装置は、訓練台２ｆ上の対象物と当該対象物に対する医療器具２ｅの動きがカメラ装置２ｂによって撮像され、当該撮像された映像が制御装置３を介して提示部１のドーム型スクリーン１１に投影される。そして、訓練者Ｐは、ドーム型スクリーン１１に表示された自身の操作の様子を見ながら訓練をすることができる。なお、この訓練者Ｐの訓練方法については、後述するものとする。
【００１５】
つぎに、このような内視鏡手術用トレーニング装置における提示部１及び制御装置３について、図１を参照して詳細に説明する。
【００１６】
この提示部１は、制御装置３を介してカメラ装置２ｂと接続され、カメラ装置２ｂが撮像した映像を歪みなくドーム型スクリーン１１に立体的に表示するものである。訓練者Ｐは、ほぼドーム型スクリーン１１に正対した位置から、カメラ装置２ｂが撮像した映像をドーム型スクリーン１１で確認しながら内視鏡手術のトレーニングを行うことができる。なお、以下の説明では、立体映像をドーム型スクリーン１１に表示する例を説明するが、訓練者Ｐに提示する映像は非立体の映像又は立体映像の何れでも良く、映像の表示手段としては、平面形状でも良く凹部などの任意形状であっても良い。
【００１７】
この提示部１によって立体映像をドーム型スクリーン１１に表示するために、カメラ装置２ｂは、左眼用の映像を撮像する左眼用カメラ部と右眼用の映像を撮像する右眼用カメラ部とを備えている。なお、この左眼用カメラ部と右眼用カメラ部は、内視鏡システムにおけるカメラ装置と同様に、カメラ装置２ｂの単一の筐体の中に並設されている。なお、スクリーンに２次元の映像を表示する場合は、カメラ装置２ｂは一つのカメラ部で構成されていても良い。なお、このカメラ装置２ｂは、通常の内視鏡カメラ、立体内視鏡カメラの何れであっても良く、訓練者Ｐに提示する映像が２次元映像か３次元映像かで使い分けることとなる。
【００１８】
この提示部１は、映像信号を受けて映像を出射するプロジェクタ１２，１３（映像投影手段）と、プロジェクタ１２，１３から出射された映像を反射する反射鏡１４と、反射鏡１４によって反射された映像が投影される半球ドーム型の投影面１１ａを有するドーム型スクリーン１１（映像表示手段）と、プロジェクタ１２，１３、反射鏡１４、ドーム型スクリーン１１を支持する土台部１５と、一体化されたプロジェクタ１２，１３、反射鏡１４、ドーム型スクリーン１１を土台部１５に対して垂直に移動させる昇降装置１６とを備える。
【００１９】
制御装置３は、カメラ装置２ｂと接続され、映像が投影面１１ａに歪みなく表示されるようにプロジェクタ１２，１３に入力される映像信号に歪み補正処理を行う映像信号処理部を備える（図示せず）。この映像信号処理部は、例えばパソコンから構成され、左眼用の映像信号を補正する左眼用映像補正部と、右眼用の映像信号を補正する右眼用映像補正部とを備え、左眼用映像補正部と右眼用映像補正部を同期してプロジェクタ１２，１３に供給する。
【００２０】
左眼用映像補正部は、左眼用の映像がドーム型スクリーン１１上に歪むことなく表示されるように、左眼用の映像信号に対して補正パラメータを参照し、補正パラメータに基づいて歪み補正を行う。具体的には、制御装置３には、平面映像がカメラ装置２ｂから供給され、プロジェクタ１３からドーム型スクリーン１１に映像を投影した時にドーム型スクリーン１１上で映像が歪んで見えないように、平面映像に対して座標変換、又はテクスチャマッピングを行うものである。なお、このためには、プロジェクタ１２，１３とドーム型スクリーン１１の相対位置、ドーム型スクリーン１１の形状、ドーム型スクリーン１１と訓練者Ｐとの相対位置や、左眼用プロジェクタ１２の打ち込み角などのプロジェクタ特性によってドーム型スクリーン１１上で映像が歪んで見えないように平面映像を座標変換する対応テーブルである補正パラメータを予め作成して、制御装置３に記憶しておく、又は、上述のプロジェクタ１２，１３とドーム型スクリーン１１との相対位置やドーム型スクリーン１１の形状などの情報を基にリアルタイムでテクスチャマッピングを行うこととなる。また、右眼用映像補正部も、左眼用映像補正部と同様に、補正パラメータに従って歪み補正を行うこととなる。これにより、制御装置３は、右眼用映像と左眼用映像とで所定の視差を持った立体映像をプロジェクタ１２，１３から投影させることができる。
【００２１】
一方の左眼用プロジェクタ１２は、制御装置３によって補正された左眼用の映像信号を受けて、レンズ１２ａから左眼用の映像を出射する。他方の右眼用プロジェクタ１３は、右眼用映像補正部から出力された歪み補正後の右眼用の映像信号を受けて、レンズ１３ａから右眼用の映像光を出射する。
【００２２】
なお、この内視鏡手術用トレーニング装置は、立体映像を訓練者Ｐに視認させる方式として偏光方式を採用する。すなわち、左眼用プロジェクタ１２のレンズ１２ａには左眼用偏光フィルタ１２ｂが取り付けられる。同様に、右眼用プロジェクタ１３のレンズ１３ａには右眼用偏光フィルタ１３ｂが取り付けられる。左眼用偏光フィルタ１２ｂ、右眼用偏光フィルタ１３ｂは、互いに異なる円偏光を透過させる。左眼用プロジェクタ１２から出射された左眼用の映像は左眼用偏光フィルタ１２ｂを透過し、右眼用プロジェクタ１３から出射された右眼用の映像は右眼用偏光フィルタ１３ｂを透過する。なお、各偏光フィルタ１２ｂ，１３ｂは円偏光を透過させるものに限定されず、直線偏光を透過させるものであってもよい。例えば、左眼用偏光フィルタ１２ｂが垂直方向の直線偏光を透過させ、右眼用偏光フィルタ１３ｂが水平方向の直線偏光を透過させてもよい。
【００２３】
一方、訓練者Ｐは、ドーム型スクリーン１１を見るときに、立体視めがねを装着する。立体視めがねは、左眼用偏光フィルタ１２ｂと同じ偏光方式の偏光フィルタを左眼部分に有し、右眼用偏光フィルタ１３ｂと同じ偏光方式の偏光フィルタを右眼部分に有する。ドーム型スクリーン１１に表示された映像を、立体視めがねを通して見ることで、訓練者Ｐは内視鏡手術用トレーニングボックス２内の医療器具２ｅ及び対象物を含む状況を立体映像として見ることができる。
【００２４】
反射鏡１４は、訓練者Ｐがドーム型スクリーン１１の中心を見たときの視野の上方に設置される。反射鏡１４は、左眼用プロジェクタ１２及び右眼用プロジェクタ１３から出射された左眼用映像光及び右眼用映像光をドーム型スクリーン１１の１１ａに向けて反射する。提示部１は、反射鏡１４を備えることによってプロジェクタ１２，１３及びドーム型スクリーン１１を一列に設置する必要がなくなり、装置全体を小さくすることができる。
【００２５】
ドーム型スクリーン１１の投影面１１ａは、上述のように半球ドーム型であって、例えばシルバー塗料など鏡面反射効果を有する塗料が塗装されている。このドーム型スクリーン１１は一般にシルバースクリーンと称されている。なお、スクリーンの形状は、半球ドーム型に限定されるものではなく、例えば、平面と２次曲面とからなる複合スクリーンでもよい。このような形状のスクリーンであっても、提示部１は、映像信号処理部における補正パラメータを切り替えることによって、座標変換、又はテクスチャマッピングによって作成される映像を切り替えて、歪みのない映像を投影面１１ａに表示することができる。
【００２６】
また、ドーム型スクリーン１１における凹面の算術平均粗さを、高い分離度を維持したまま、相互反射によるハレーションを低減する範囲とすることが好ましい。これは、各プロジェクタ１２，１３からの映像をドーム型スクリーン１１に投影する場合、プロジェクタ１２，１３からの直射光によって照射される面で反射する２次反射以上の反射である相互反射により、ドーム型スクリーン１１の端部側への映像が、対面するドーム型スクリーン１１にの一部に照射することによる。これにより、ドーム型スクリーン１１の全体に靄がかかったように白く見えるハレーションが発生してしまう。この相互反射によるハレーション発生の度合は、プロジェクタ１２，１３の輝度、コントラスト比、ドーム型スクリーン１１の形状によって変化する。特に、ドーム型スクリーン１１を半球又は半円型とした場合には、相互反射によるハレーションが発生しやすいからである。
【００２７】
本実施形態における図１のドーム型スクリーン１１は外周に沿って鍔部（枠）１１ｂを有し、鍔部１１ｂの内側に半球ドーム型の１１ａが形成されている。
【００２８】
このような提示部１において、左眼用プロジェクタ１２及び右眼用プロジェクタ１３、反射鏡１４、ドーム型スクリーン１１は、取付部材１７を用いて一体に組み合わせられ、一つの移動体１８を構成する。
【００２９】
より詳細に述べると、取付部材１７は略直方体形状となっており、金属板から形成され、提示部１の正面側（図１で正のα軸方向側）の一面に凹部１９を備え、上面にプロジェクタ収納部２０を備える。また、プロジェクタ収納部２０の両側から提示部１の正面側に向かって一対のアーム２１が延出されている。
【００３０】
ドーム型スクリーン１１は、凹型の投影面１１ａが取付部材１７の凹部１９に配置され、取付部材１７に固定される。ドーム型スクリーン１１が取付部材１７に固定されると、ドーム型スクリーン１１の開口面と取付部材１７の正面は略同一面となる。凹型の投影面１１ａを凹部１９に配置することで、ドーム型スクリーン１１が取付部材１７から突出することがなく、装置の小型化を図ることができる。
【００３１】
プロジェクタ１２，１３のプロジェクタ収納部２０は、少なくとも提示部１の正面側の側面が開放された箱形である。プロジェクタ１２，１３は、プロジェクタ収納部２０内に固定され、プロジェクタ１２，１３のレンズ１２ａ、１３ａは開放された側面から偏光フィルタ１２ｂ、１３ｂを介して外部に臨んでいる。
【００３２】
反射鏡１４は、一対のアーム２１の先端２１ａに所定の角度で固定されている。
【００３３】
土台部１５は、金属板から略直方体に形成され、正面側に上面が開放された箱形の収納部２２を備え、また下端に一対の脚部２３を備える。各脚部２３には、長手方向の両端にそれぞれキャスター２４が取り付けられている。また、土台部１５の背面１５ａの両側には、手すり２５が設けられている。
【００３４】
上述の移動体１８の下部は、収納部２２内に昇降自在に収納される。移動体１８の下部は、箱形の収納部２２内に収納されることによって、移動体１８は、安定して一定姿勢を保持することができる。
【００３５】
また、内視鏡手術用表示装置１は、土台部１５に手すり２５とキャスター２４を設けたことによって、使用者が手すり２５を握って土台部１５を押すことで、当該内視鏡手術用表示装置１を容易に移動させることができる。
【００３６】
なお、移動体１８の取付部材１７の側面１７ａには、目盛り１７ｂが設けられ、土台部１５の側面１５ｂには、三角印１５ｃが設けられている。この提示部１は、目盛り１７ｂと三角印１５ｃとによって、移動体１８（スクリーン）の高さを使用者に計測させることができる。
【００３７】
昇降装置１６は、例えば油圧式の動力発生機構を有し、当該動力発生機構が発生させた動力によって、移動体１８を昇降させるものである。この昇降装置１６は、駆動部２６と、上昇ステップ２７と、下降レバーノブ２８とを備えている。駆動部２６は、収納部２２の下面２２ａに配置され、その上面２６ａに移動体１８が固定して載置される。上昇ステップ２７及び下降レバーノブ２８は、収納部２２の背面１５ａ側に設けられている。使用者が上昇ステップ２７を上から下に踏むと、駆動部２６の上面２６ａが上昇する。さらに何回も踏むとさらに上面２６ａが上昇する。これに対して、使用者が下降レバーノブ２８を反時計回りに回すと、駆動部２６の上面２６ａが下降する。下降レバーノブ２８を時計回りに回すと駆動部２６の上面２６ａの上下動がロックされる。すなわち、この昇降装置１６は、使用者が上昇ステップ２７及び下降レバーノブ２８を操作することによって、駆動部２６の上面２６ａを土台部１５に対して垂直に昇降させることができる。これにより、駆動部２６の上面２６ａに載置された移動体１８は、土台部１５に対して垂直に移動することができる。
【００３８】
ここで、提示部１においては、プロジェクタ１２，１３、反射鏡１４、ドーム型スクリーン１１が一体に組み合わせられて一つの移動体１８を構成している。このため、移動体１８が昇降装置１６によって移動されても、プロジェクタ１２，１３、反射鏡１４、ドーム型スクリーン１１の互いの位置関係は固定されたままである。従って、移動体１８の高さに関わらず、常に歪みのない映像をドーム型スクリーン１１に表示できる。つまり、プロジェクタ１２，１３、反射鏡１４、ドーム型スクリーン１１が一体化されていない場合、ドーム型スクリーン１１の高さが変わると、プロジェクタ１２，１３、反射鏡１４、ドーム型スクリーン１１の互いの位置関係が変わり、ドーム型スクリーン１１の中心に映像が表示されなかったり、歪んだ映像がスクリーンに表示される恐れがある。そのため、ドーム型スクリーン１１の高さを変えるたびに、プロジェクタ１２，１３、反射鏡１４、ドーム型スクリーン１１の位置関係を調整しなければならず、位置調整に多大な労力を要する。
【００３９】
それに対して、この提示部１は、プロジェクタ１２，１３、反射鏡１４、ドーム型スクリーン１１を組み合わせて一つの移動体１８を構成することによって、これらの互いの位置関係を固定させているので、昇降装置１６によって移動体１８の高さを変えても、プロジェクタ１２，１３、反射鏡１４、ドーム型スクリーン１１の位置調整をすることなく、常に所望の歪みのない映像をドーム型スクリーン１１に表示することができるのである。
【００４０】
このような提示部１は、内視鏡手術用トレーニングを行うに際して、ドーム型スクリーン１１に正対して内視鏡手術用トレーニングボックス２が設置される。また、カメラ装置２ｂが内視鏡手術用トレーニングボックス２内の対象物を撮像するように設置され、カメラ装置２ｂが撮像した映像（すなわち、対象物）がドーム型スクリーン１１上に立体的に表示される。なお、この内視鏡手術用トレーニングボックス２は、複数の挿入口２ａを備えることによって複数の訓練者Ｐが挿入口２ａに挿入された医療器具２ｅを操作した時でも、各訓練者Ｐがドーム型スクリーン１１に表示された映像を見ながら、対象物に対して内視鏡手術用トレーニングを行えるようになっている。
【００４１】
また、この提示部１は、移動体１８が昇降可能なため、訓練者Ｐによって昇降装置１６を操作して、ドーム型スクリーン１１を見やすい高さに調節することができる。この時、プロジェクタ１２，１３、反射鏡１４、ドーム型スクリーン１１の位置関係が固定されているため、移動体１８を移動させても、常に歪みのない映像がドーム型スクリーン１１に表示される。また、この提示部１は、手すり２５とキャスター２４を備えるので、手すり２５を握って土台部１５を押すことで、例えば部屋から別の部屋へと容易に移動させることができる。移動体１８の高さを下げることで、例えば部屋のドアなども通過しやすくなる。
【００４２】
以上のように、提示部１は、訓練者Ｐの身長や用途などに応じて、ドーム型スクリーン１１の高さを調節することができ、さらに、スクリーンの高さを変えても、常に歪みのない映像を表示することができる。
【００４３】
このような提示部１を用い、内視鏡手術用トレーニング装置は、訓練者Ｐに内視鏡手術用トレーニングボックス２を操作させて、内視鏡手術のトレーニングを実施する。この内視鏡手術のトレーニングとしては、図３乃至図６を参照して以下に説明する第１作業タスク乃至第４作業タスク、図７乃至図９を参照して以下に説明する第１認識タスク乃至第３認識タスクがある。
【００４４】
「第１作業タスク」
第１作業タスクは、訓練者Ｐが内視鏡手術用トレーニングボックス２内で医療器具２ｅである鉗子を操作して、対象物に鉗子の先端を接触させて訓練者Ｐを訓練させる。この第１作業タスクを行わせる内視鏡手術用トレーニングボックス２は、その筐体内部に、図３に示すような訓練台２ｆが設けられている。この訓練台２ｆには、直線状の少なくとも２つの対象物２ｇ−１，２ｇ−２が上部と下部との間に設けられている。また、この対象物２ｇ−１，２ｇ−２には、医療器具２ｅが接触される操作を検出する接触センサ２ｈ−１，２ｈ−２が設けられている。また、訓練台２ｆには、対象物２ｇ−１，２ｇ−２と訓練者Ｐが操作する医療器具２ｅの通常位置との間の所定の基準位置に、基準位置接触センサ２ｉが設けられている。
【００４５】
対象物２ｇ−１，２ｇ−２は、訓練者Ｐに対する相互の前後方向距離Ｄ及び幅Ｗ、対象物２ｇ−１，２ｇ−２におけるそれぞれの接触センサ２ｈ−１，２ｈ−２の取付高さＨ１，Ｈ２が調整可能となっている。この対象物２ｇ−１，２ｇ−２の前後方向距離Ｄ及び幅Ｗの変更は、図示しない小型アクチュエータやモータなどの機構が訓練台２ｆの上部又は下部に設けられることによって行われる。接触センサ２ｈ−１，２ｈ−２の取付高さＨ１，Ｈ２の変更は、対象物２ｇ−１，２ｇ−２をゴム材料で構成し、対象物２ｇ−１，２ｇ−２を訓練台２ｆの上部又は下部に引っ張る機構などによって行われる。更に、対象物２ｇ−１，２ｇ−２の太さは、自動的に対象物２ｇ−１，２ｇ−２を入れ替える機構で変更しても良く、対象物２ｇ−１，２ｇ−２の張力を調整する機構で変更しても良い。このような対象物２ｇ−１，２ｇ−２及び接触センサ２ｈ−１，２ｈ−２の変更は、制御装置３における制御部３ａによって制御される。
【００４６】
このように構成された内視鏡手術用トレーニングボックス２は、対象物２ｇ−１，２ｇ−２、基準位置接触センサ２ｉが含まれる領域をカメラ装置２ｂの撮像領域としている。したがって、制御装置３は、対象物２ｇ−１，２ｇ−２及び基準位置を含む映像を示す左眼用映像信号及び右眼用映像信号がカメラ装置２ｂから供給されて、所定の歪み補正処理を行う。これによって、内視鏡手術用トレーニング装置は、ドーム型スクリーン１１に、対象物２ｇ−１，２ｇ−２及び基準位置に対する医療器具２ｅの先端の動きを立体的に表示させることができる。
【００４７】
また、この内視鏡手術用トレーニングボックス２においては、鉗子である医療器具２ｅに、当該鉗子の先端が接触センサ２ｈ−１，２ｈ−２又は基準位置接触センサ２ｉに接触することを検出する接触センサ４ａと、当該鉗子の開閉を自動で検出する開閉センサ４ｂとを設けている。このような対象物２ｇ−１，２ｇ−２を備えた内視鏡手術用トレーニングボックス２において、基準位置接触センサ２ｉ及び接触センサ２ｈ−１，２ｈ−２に対する医療器具２ｅの接触操作を表すセンサ信号は、接触センサ４ａによって検知されて制御装置３に出力される。
【００４８】
制御装置３には、制御部３ａに、対象物２ｇ−１，２ｇ−２の間の距離又は各対象物２ｇ−１，２ｇ−２の太さと、対象物２ｇ−１，２ｇ−２の接触センサ２ｈ−１，２ｈ−２に対して医療器具２ｅを接触させる操作を行う回数とで定義される作業（訓練）タスクが設定されている（設定手段）。例えば、第１作業タスクは、「鉗子の先端を基準位置に接触させた状態から対象物２ｇ−１，２ｇ−２の中心にある接触センサ２ｈ−１，２ｈ−２を把持した後に再度鉗子の先端を基準位置に戻す操作を、左右の対象物２ｇ−１，２ｇ−２に対して交互にそれぞれ１０回ずつの合計２０回行う。」とする。また、この第１作業タスクの評価指標としては、基準位置に接触させた状態から接触センサ２ｈ−１，２ｈ−２を把持し再度鉗子の先端を基準位置に接触させる１回の操作に要する時間の２０回分の平均時間と、２０回の操作中に対象物２ｇ−１，２ｇ−２を把持し損ねた回数とする。
【００４９】
このような１回の鉗子の操作に対する接触センサ２ｈ−１，２ｈ−２及び基準位置接触センサ２ｉ、鉗子における接触センサ４ａ及び開閉センサ４ｂのセンサ信号は、制御装置３の制御部３ａに供給される。これによって、基準位置接触センサ２ｉに対する鉗子の操作を検出することによって第１作業タスクの開始及び終了を検出し、更に、接触センサ２ｈ−１，２ｈ−２及び基準位置接触センサ２ｉに対する鉗子の操作を検出することによって、２０回の操作に要した時間及び１回の操作に要する平均時間、対象物２ｇ−１，２ｇ−２を把持し損ねた回数を解析部３ｂによって演算し、記録部３ｃに記録することができる。
【００５０】
このような第１作業タスクを実行する内視鏡手術用トレーニング装置によれば、ドーム型スクリーン１１に内視鏡手術用トレーニングボックス２内の様子を立体映像（３Ｄ映像）として視認させながら、基準位置接触センサ２ｉの検出出力に基づいて訓練開始時刻及び訓練終了時刻を記録し、訓練開始時刻から訓練終了時刻までの接触センサ２ｈ−１，２ｈ−２、基準位置接触センサ２ｉ、接触センサ４ａ及び開閉センサ４ｂの検出出力に基づいて第１作業タスクで定義される１回の操作に要する時間を記憶することができる。
【００５１】
また、この内視鏡手術用トレーニング装置によれば、対象物２ｇ−１，２ｇ−２に対する医療器具２ｅの操作成功及び操作失敗を検出し、記録部３ｃによって操作成功回数及び操作失敗回数を記録することができる。
【００５２】
なお、この第１作業タスクにおいて、内視鏡手術用トレーニング装置は、１回の操作に要した時間を計測しない場合には、基準位置から対象物、対象物から基準位置に鉗子を操作するタイミングを、内視鏡手術用トレーニングボックス２内の様子を示す立体映像に重畳してドーム型スクリーン１１によって表示させても良い。また、訓練を始める前に、第１作業タスクの内容や説明を提示しても良い。更に、内視鏡手術用トレーニング装置は、ドーム型スクリーン１１に、訓練の内容又は記録した情報を提示しても良い。更に、内視鏡手術用トレーニング装置は、記録部３ｃによって記録された情報を用いて、訓練者Ｐの内視鏡手術の術者としての技能を評価しても良い。
【００５３】
更に、この内視鏡手術用トレーニング装置は、対象物２ｇ−１，２ｇ−２の前後方向距離Ｄ、幅Ｗ、取付高さＨ１，Ｈ２を変更している最中には、ドーム型スクリーン１１に立体映像を表示させないようにすることが望ましい。
【００５４】
「第２作業タスク」
つぎに、上述した内視鏡手術用トレーニング装置によって訓練者Ｐに行わせる第２作業タスクについて説明する。なお、上述した説明と共通する部分についてその説明を省略するものとする。
【００５５】
第２作業タスクは、訓練者Ｐが内視鏡手術用トレーニングボックス２内で医療器具２ｅである鉗子を操作して、対象物を把持する操作をさせて訓練者Ｐを訓練させる。この第２作業タスクを行わせる内視鏡手術用トレーニングボックス２は、その筐体内部に、図４に示すような訓練台２ｆが設けられている。この訓練台２ｆには、所定形状に形成された細線状でその先端が針形状とされた対象物２ｇが、当該訓練台２ｆの上部に接続されて設けられている。また、訓練台２ｆには、対象物２ｇと訓練者Ｐが操作する医療器具２ｅの通常位置との間の所定の基準位置に、基準位置接触センサ２ｉが設けられている。
【００５６】
対象物２ｇは、訓練者Ｐに対する向き及び取付高さＨが調整可能となっている。この対象物２ｇの向きの変更は、図示しない小型回転アクチュエータなどの機構が訓練台２ｆの上部に設けられることによって行われる。この対象物２ｇの先端の針部分の向き変更は、針の先端が訓練者Ｐ側に向く状態から、針の先願が訓練者Ｐとは反対側に向く状態まで、例えば８段階の何れかの状態で設定される。対象物２ｇの取付高さＨの変更は、対象物２ｇを訓練台２ｆの上部に引っ張る機構などによって行われる。このような対象物２ｇの向き及び取付高さＨの変更は、制御装置３における制御部３ａによって制御される。
【００５７】
このように構成された内視鏡手術用トレーニングボックス２は、対象物２ｇ、基準位置接触センサ２ｉが含まれる領域をカメラ装置２ｂの撮像領域としている。したがって、制御装置３は、対象物２ｇ及び基準位置を含む映像を示す左眼用映像信号及び右眼用映像信号がカメラ装置２ｂから供給されて、所定の歪み補正処理を行う。これによって、内視鏡手術用トレーニング装置は、ドーム型スクリーン１１に、対象物２ｇ及び基準位置に対する医療器具２ｅの先端の動きを立体的に表示させることができる。
【００５８】
また、この内視鏡手術用トレーニングボックス２においては、鉗子である医療器具２ｅに、基準位置接触センサ２ｉに接触することを検出する接触センサ４ａと、当該鉗子の開閉を自動で検出する開閉センサ４ｂとを設けている。このような対象物２ｇを備えた内視鏡手術用トレーニングボックス２において、対象物２ｇの先端を把持する操作を表すセンサ信号は、開閉センサ４ｂ及び接触センサ４ａによって検知され、基準位置接触センサ２ｉに対する医療器具２ｅの接触操作を表すセンサ信号は、接触センサ４ａによって検知されて、制御装置３に出力される。対象物２ｇを把持する操作は、具体的には、鉗子が開かれたことを開閉センサ４ｂによって検知し、鉗子が開かれた状態で接触センサ４ａが針部に接触したことを検知し、針部に接触センサ４ａが接触した状態で開閉センサ４ｂによって鉗子が閉じられたことを検知することによって、検出される。
【００５９】
制御装置３には、制御部３ａに、対象物２ｇの向き及び取付高さＨと、対象物２ｇを医療器具２ｅが把持する操作を行う回数とで定義される作業（訓練）タスクが設定されている（設定手段）。例えば、第２作業タスクは、「鉗子の先端を基準位置に接触させた状態から対象物２ｇの針部分を把持した後に再度鉗子の先端を基準位置に戻す操作を合計２０回行う。」とする。また、この第２作業タスクの評価指標としては、基準位置に接触させた状態から対象物２ｇの針部を把持し再度鉗子の先端を基準位置に接触させる１回の操作に要する時間の２０回分の平均時間と、２０回の操作中に対象物２ｇの針部分を把持し損ねた回数とする。
【００６０】
このような１回の鉗子の操作に対する開閉センサ４ｂ及び接触センサ４ａ、基準位置接触センサ２ｉのセンサ信号は、制御装置３の制御部３ａに供給される。これによって、基準位置接触センサ２ｉに対する鉗子の操作を検出することによって第１作業タスクの開始及び終了を検出し、更に、対象物２ｇ及び基準位置接触センサ２ｉに対する鉗子の操作を検出することによって、２０回の操作に要した時間及び１回の操作に要する平均時間、対象物２ｇを把持し損ねた回数を解析部３ｂによって演算し、記録部３ｃに記録することができる。
【００６１】
このような第２作業タスクを実行する内視鏡手術用トレーニング装置によれば、ドーム型スクリーン１１に内視鏡手術用トレーニングボックス２内の様子を立体映像（３Ｄ映像）として視認させながら、基準位置接触センサ２ｉの検出出力に基づいて訓練開始時刻及び訓練終了時刻を記録し、訓練開始時刻から訓練終了時刻までの基準位置接触センサ２ｉ、接触センサ４ａ及び開閉センサ４ｂの検出出力に基づいて第２作業タスクで定義される１回の操作に要する時間を記憶することができる。
【００６２】
また、この内視鏡手術用トレーニング装置によれば、対象物２ｇに対する医療器具２ｅの操作成功及び操作失敗を検出し、記録部３ｃによって操作成功回数及び操作失敗回数を記録することができる。
【００６３】
なお、この第２作業タスクにおいて、内視鏡手術用トレーニング装置は、１回の操作に要した時間を計測しない場合には、基準位置から対象物、対象物から基準位置に鉗子を操作するタイミングを、内視鏡手術用トレーニングボックス２内の様子を示す立体映像に重畳してドーム型スクリーン１１によって表示させても良い。また、訓練を始める前に、第１作業タスクの内容や説明を提示しても良い。更に、内視鏡手術用トレーニング装置は、ドーム型スクリーン１１に、訓練の内容又は記録した情報を提示しても良い。更に、内視鏡手術用トレーニング装置は、記録部３ｃによって記録された情報を用いて、訓練者Ｐの内視鏡手術の術者としての技能を評価しても良い。
【００６４】
更に、この内視鏡手術用トレーニング装置は、対象物２ｇの向き、取付高さＨを変更している最中には、ドーム型スクリーン１１に立体映像を表示させないようにすることが望ましい。
【００６５】
「第３作業タスク」
つぎに、上述した内視鏡手術用トレーニング装置によって訓練者Ｐに行わせる第３作業タスクについて説明する。なお、上述した説明と共通する部分についてその説明を省略するものとする。
【００６６】
第３作業タスクは、訓練者Ｐが内視鏡手術用トレーニングボックス２内で医療器具２ｅである鉗子を操作して、対象物に鉗子の先端を接触させて訓練者Ｐを訓練させる。この第３作業タスクを行わせる内視鏡手術用トレーニングボックス２は、その筐体内部に、図５に示すような訓練台２ｆが設けられている。この訓練台２ｆには、輪形状部分を含み、医療器具２ｅの訓練者Ｐに対して前後方向にずれて配置された少なくとも２つの対象物２ｇ−１，２ｇ−２が設けられている。また、訓練台２ｆには、対象物２ｇ−１，２ｇ−２と訓練者Ｐが操作する医療器具２ｅの通常位置との間の所定の基準位置に、基準位置接触センサ２ｉが設けられている。また、この訓練台２ｆには、図示はしていないが、医療器具２ｅが輪形状部分を津通過したことを検知するセンサを備えている。例えば、輪形状部分内の磁電界状態を検知して、対象物２ｇ−１，２ｇ−２の輪形状部分内に医療器具２ｅが挿入されたことを検知する。
【００６７】
対象物２ｇ−１，２ｇ−２は、輪形状部分の大きさを変更することが可能となっている。この対象物２ｇ−１，２ｇ−２の輪形状部分の大きさの変更は、当該対象物２ｇ−１，２ｇ−２自体を自動的に交換する機構などによって行われる。また、この内視鏡手術用トレーニングボックス２は、２つの輪形状部分位置を変更可能としても良く、輪形状部分を支える足形状や足の位置を自動変更可能としても良い。
【００６８】
このように構成された内視鏡手術用トレーニングボックス２は、対象物２ｇ−１，２ｇ−２、基準位置接触センサ２ｉが含まれる領域をカメラ装置２ｂの撮像領域としている。したがって、制御装置３は、対象物２ｇ−１，２ｇ−２及び基準位置を含む映像を示す左眼用映像信号及び右眼用映像信号がカメラ装置２ｂから供給されて、所定の歪み補正処理を行う。これによって、内視鏡手術用トレーニング装置は、ドーム型スクリーン１１に、対象物２ｇ−１，２ｇ−２及び基準位置に対する医療器具２ｅの先端の動きを立体的に表示させることができる。
【００６９】
また、この内視鏡手術用トレーニングボックス２においては、鉗子である医療器具２ｅに、当該鉗子の開閉を自動で検出する開閉センサ４ｂを設けている。このような対象物２ｇ−１，２ｇ−２を備えた内視鏡手術用トレーニングボックス２において、基準位置接触センサ２ｉ及び輪形状部分の通過に対するセンサ信号は、制御装置３に出力される。
【００７０】
制御装置３には、制御部３ａに、対象物２ｇ−１，２ｇ−２の輪形状部分の大きさと、対象物２ｇ−１，２ｇ−２の輪形状部分に対して医療器具２ｅを通過させる操作を行う回数とで定義される作業（訓練）タスクが設定されている（設定手段）。例えば、第３作業タスクは、「鉗子の先端を基準位置に接触させた状態から対象物２ｇ−１，２ｇ−２の輪形状部分を通過させた後に再度鉗子の先端を基準位置に戻す操作を、左右の対象物２ｇ−１，２ｇ−２の輪形状部分に対して交互にそれぞれ１０回ずつの合計２０回行う。」とする。また、この第３作業タスクの評価指標としては、基準位置に接触させた状態から輪形状部分を通過させて再度鉗子の先端を基準位置に接触させる１回の操作に要する時間の２０回分の平均時間と、輪形状部分の中心に対する通過位置のずれ量とする。
【００７１】
このような１回の鉗子の操作に対する接触センサ２ｈ−１，２ｈ−２及び基準位置接触センサ２ｉのセンサ信号は、制御装置３の制御部３ａに供給される。これによって、基準位置接触センサ２ｉに対する鉗子の操作を検出することによって第３作業タスクの開始及び終了を検出し、更に、接触センサ２ｈ−１，２ｈ−２及び基準位置接触センサ２ｉに対する鉗子の操作を検出することによって、２０回の操作に要した時間及び１回の操作に要する平均時間、対象物２ｇ−１，２ｇ−２の輪形状部分の中心に対するズレ量を解析部３ｂによって演算し、記録部３ｃに記録することができる。
【００７２】
このような第３作業タスクを実行する内視鏡手術用トレーニング装置によれば、ドーム型スクリーン１１に内視鏡手術用トレーニングボックス２内の様子を立体映像（３Ｄ映像）として視認させながら、基準位置接触センサ２ｉの検出出力に基づいて訓練開始時刻及び訓練終了時刻を記録し、訓練開始時刻から訓練終了時刻までの基準位置接触センサ２ｉ及び輪形状部分を通過の検出出力に基づいて第３作業タスクで定義される１回の操作に要する時間を記憶することができる。
【００７３】
また、この内視鏡手術用トレーニング装置によれば、対象物２ｇ−１，２ｇ−２に対する医療器具２ｅの操作成功及び操作失敗を検出し、記録部３ｃによって操作成功回数及び操作失敗回数を記録することができる。
【００７４】
なお、この第３作業タスクにおいて、内視鏡手術用トレーニング装置は、１回の操作に要した時間を計測しない場合には、基準位置から対象物、対象物から基準位置に鉗子を操作するタイミングを、内視鏡手術用トレーニングボックス２内の様子を示す立体映像に重畳してドーム型スクリーン１１によって表示させても良い。また、訓練を始める前に、第３作業タスクの内容や説明を提示しても良い。更に、内視鏡手術用トレーニング装置は、ドーム型スクリーン１１に、訓練の内容又は記録した情報を提示しても良い。更に、内視鏡手術用トレーニング装置は、記録部３ｃによって記録された情報を用いて、訓練者Ｐの内視鏡手術の術者としての技能を評価しても良い。
【００７５】
更に、この内視鏡手術用トレーニング装置は、対象物２ｇ−１，２ｇ−２の前後方向距離Ｄ、幅Ｗ、輪形状部分の大きさ等を変更している最中には、ドーム型スクリーン１１に立体映像を表示させないようにすることが望ましい。
【００７６】
「第４作業タスク」
つぎに、上述した内視鏡手術用トレーニング装置によって訓練者Ｐに行わせる第４作業タスクについて説明する。なお、上述した説明と共通する部分についてその説明を省略するものとする。
【００７７】
第４作業タスクは、訓練者Ｐが内視鏡手術用トレーニングボックス２内で医療器具２ｅである鉗子を操作して、対象物である縫合練習ボードに対して糸を縫合し、更に糸を結紮する操作を訓練させるものである。この第４作業タスクを行わせる内視鏡手術用トレーニングボックス２は、その筐体内部に、図６に示すような訓練台２ｆ上に対象物２ｇである縫合練習ボードが設けられている。この縫合練習ボードには、患者の皮膚を模擬したゴム材料等からなり、その表面に縫合針を通過させる複数の目標点が記載されている。また、訓練台２ｆには、縫合練習ボードと訓練者Ｐが操作する医療器具２ｅの通常位置との間の所定の基準位置に、基準位置接触センサ２ｉが設けられている。更に、図示はしないが、鉗子に把持される縫合針の先端部に、当該縫合針が縫合練習ボードを通過したことを検知する接触センサを設けておく。そして、この接触センサは、鉗子の操作によって縫合針が縫合練習ボードを通過した時に、当該縫合針によって縫合糸が縫合されたことが認識できるセンサ信号を制御装置３の制御部３ａに供給する。
【００７８】
縫合練習ボードは、鉗子で把持された縫合針で糸を通す目標点が設定可能とされる。具体的には、縫合練習ボードをドーム型スクリーン１１に表示させた状態にて、当該縫合練習ボードの目標点を、当該ドーム型スクリーン１１に表示させているカメラ装置２ｂの画像上に重畳表示させる。そして、内視鏡手術用トレーニング装置は、ドーム型スクリーン１１上で設定した縫合練習ボードの目標点に縫合針が通過したことを検知する。また、この内視鏡手術用トレーニング装置においては、鉗子の操作を表す接触センサ４ａ及び開閉センサ４ｂの検出出力に基づいて、縫合糸の結紮作業を検出する。この縫合糸の結紮作業は、縫合糸の結び方として所定の方法がある。したがって、内視鏡手術用トレーニング装置は、鉗子に設けられた接触センサ４ａによって検出する縫合糸の把持及び開閉センサ４ｂによって検出する鉗子の開閉が所定の順序で行われたことによって、縫合糸の結紮作業を検出することができる。
【００７９】
このように構成された内視鏡手術用トレーニングボックス２は、訓練台２ｆ、対象物２ｇである縫合練習ボード、基準位置接触センサ２ｉが含まれる領域をカメラ装置２ｂの撮像領域としている。したがって、制御装置３は、縫合練習ボード及び基準位置を含む映像を示す左眼用映像信号及び右眼用映像信号がカメラ装置２ｂから供給されて、所定の歪み補正処理を行う。これによって、内視鏡手術用トレーニング装置は、ドーム型スクリーン１１に、縫合練習ボード及び基準位置に対する医療器具２ｅの先端の動きを立体的に表示させることができる。
【００８０】
制御装置３には、制御部３ａに、縫合練習ボードに対する縫合作業の回数及び結紮作業の回数で定義される作業（訓練）タスクが設定されている（設定手段）。例えば、第４作業タスクは、「縫合練習ボード上に置かれた縫合針を把持し、縫合練習ボードの中心の縦線の左右に配置された目標点に合わせて縫合作業を１回行い、その後に、所定の縫合方法である基本Ｃループ法による結紮作業を２回行う。」とする。また、この第４作業タスクの評価指標としては、縫合針の把持、縫合作業を１回、結紮作業を２回からなる１回の操作に要する時間の２回分の平均時間と、１回の操作でのエラー回数（縫合針、縫合糸を掴み損ねた回数）の２回分の平均回数とする。
【００８１】
このような１回の鉗子の操作に対する開閉センサ４ｂ及び接触センサ４ａ、基準位置接触センサ２ｉのセンサ信号は、制御装置３の制御部３ａに供給される。これによって、基準位置接触センサ２ｉに対する鉗子の操作を検出することによって第４作業タスクの開始及び終了を検出し、更に、縫合練習ボード及び基準位置接触センサ２ｉに対する鉗子の操作を検出することによって、１回の操作に要した時間及び１回の操作に要する平均時間、エラー回数を解析部３ｂによって演算し、記録部３ｃに記録することができる。
【００８２】
このような第４作業タスクを実行する内視鏡手術用トレーニング装置によれば、ドーム型スクリーン１１に内視鏡手術用トレーニングボックス２内の様子を立体映像（３Ｄ映像）として視認させながら、基準位置接触センサ２ｉの検出出力に基づいて訓練開始時刻及び訓練終了時刻を記録し、訓練開始時刻から訓練終了時刻までの基準位置接触センサ２ｉ、接触センサ４ａ及び開閉センサ４ｂの検出出力に基づいて第４作業タスクで定義される１回の操作に要する時間を記憶することができる。
【００８３】
また、この内視鏡手術用トレーニング装置によれば、対象物２ｇに対する医療器具２ｅの操作成功及び操作失敗を検出し、記録部３ｃによって操作成功回数及び操作失敗回数を記録することができる。
【００８４】
なお、この第２作業タスクにおいて、内視鏡手術用トレーニング装置は、１回の操作に要した時間を計測しない場合には、基準位置から対象物、対象物から基準位置に鉗子を操作するタイミングを、内視鏡手術用トレーニングボックス２内の様子を示す立体映像に重畳してドーム型スクリーン１１によって表示させても良い。また、訓練を始める前に、第１作業タスクの内容や説明を提示しても良い。更に、内視鏡手術用トレーニング装置は、ドーム型スクリーン１１に、訓練の内容又は記録した情報を提示しても良い。更に、内視鏡手術用トレーニング装置は、記録部３ｃによって記録された情報を用いて、訓練者Ｐの内視鏡手術の術者としての技能を評価しても良い。
【００８５】
「第１認識タスク」
つぎに、内視鏡手術における術者を訓練するために、訓練台２ｆ上の状況の認識状態を訓練する第１認識タスクについて説明する。なお、上述した説明と共通する部分についてその説明を省略するものとする。
【００８６】
第１認識タスクは、訓練者Ｐが内視鏡手術用トレーニングボックス２内における対象物の状態を正確に認識できることを訓練させるものである。この第１認識タスクでは、内視鏡手術用トレーニングボックス２内に、図７に示すような訓練台２ｆが設けられている。この訓練台２ｆには、直線状の少なくとも２つの対象物２ｇ−１，２ｇ−２が上部と下部との間に設けられている。
【００８７】
対象物２ｇ−１，２ｇ−２は、訓練者Ｐに対する相互の前後方向距離Ｄ及び幅Ｗが調整可能となっている。この対象物２ｇ−１，２ｇ−２の前後方向距離Ｄ及び幅Ｗの変更は、図示しない小型アクチュエータやモータなどの機構が訓練台２ｆの上部又は下部に設けられることによって行われる。対象物２ｇ−１，２ｇ−２の太さは、自動的に対象物２ｇ−１，２ｇ−２を入れ替える機構で変更しても良く、対象物２ｇ−１，２ｇ−２の張力を調整する機構で変更しても良い。このような対象物２ｇ−１，２ｇ−２及び接触センサ２ｈ−１，２ｈ−２の変更は、制御装置３における制御部３ａによって制御される。
【００８８】
このように構成された内視鏡手術用トレーニングボックス２は、対象物２ｇ−１，２ｇ−２が含まれる領域をカメラ装置２ｂの撮像領域としている。したがって、制御装置３は、対象物２ｇ−１，２ｇ−２を含む映像を示す左眼用映像信号及び右眼用映像信号がカメラ装置２ｂから供給されて、所定の歪み補正処理を行う。これによって、内視鏡手術用トレーニング装置は、ドーム型スクリーン１１に、対象物２ｇ−１，２ｇ−２を立体的に表示させることができる。
【００８９】
このように対象物２ｇ−１，２ｇ−２の状態をドーム型スクリーン１１に表示させた状態において、この第１認識タスクは、対象物２ｇ−１，２ｇ−２のうち何れの対象物が訓練者Ｐの前方又は後方に存在するかの前後位置関係をボタン５の操作によって選択させる（入力手段）。この操作は、制御装置３によって検出され、解析部３ｂは、ボタン５に入力された対象物２ｇ−１，２ｇ−２の前後位置関係の正誤又はボタン５に入力された対象物の前後位置と実際の対象物の前後位置との差異を演算して、記録部３ｃに記録する。
【００９０】
制御装置３には、制御部３ａに、ランダムな順序で全ての前後位置関係、太さなどのパターンを複数回づつ、各パターンを５秒づつ提示するという認識（訓練）タスクが設定されている。そして、解析部３ｂは、回答の正答率、パターンの提示から回答までに要した時間を評価指標とする。そして、内視鏡手術用トレーニング装置は、認識タスクに従って制御装置３がアクチュエータを制御して対象物２ｇ−１，２ｇ−２の前後、太さ及び距離を変化させて、ボタン５の操作を検出する。これによって、解析部３ｂは、ボタン５に入力された対象物２ｇ−１，２ｇ−２の前後位置関係の正誤又はボタン５に入力された対象物２ｇ−１，２ｇ−２の前後位置関係と実際の対象物２ｇ−１，２ｇ−２の前後位置関係との差異を演算して、記録部３ｃに記録する。
【００９１】
なお、この内視鏡手術用トレーニング装置は、対象物２ｇ−１，２ｇ−２の前後方向距離Ｄ、幅Ｗ、取付高さＨ１，Ｈ２を変更している最中には、ドーム型スクリーン１１に立体映像を表示させないようにすることが望ましい。
【００９２】
「第２認識タスク」
つぎに、内視鏡手術における術者を訓練するために、訓練台２ｆ上の状況の認識状態を訓練する第１認識タスクについて説明する。なお、上述した説明と共通する部分についてその説明を省略するものとする。
【００９３】
第２認識タスクは、内視鏡手術用トレーニングボックス２内において、対象物２ｇの先端部２ｇ’の向きを正確に把握させる訓練させるものである。この第２認識タスクにおいて、内視鏡手術用トレーニングボックス２は、その筐体内部に、図８に示すような訓練台２ｆが設けられている。この訓練台２ｆには、所定形状に形成された細線状でその先端が針形状とされた対象物２ｇが、当該訓練台２ｆの上部に接続されて設けられている。
【００９４】
対象物２ｇは、訓練者Ｐに対する向き及び取付高さＨが調整可能となっている。この対象物２ｇの向きの変更は、図示しない小型回転アクチュエータなどの機構が訓練台２ｆの上部に設けられることによって行われる。この対象物２ｇの先端の針部分の向き変更は、針の先端が訓練者Ｐ側に向く状態から、針の先願が訓練者Ｐとは反対側に向く状態まで、例えば８段階の何れかの状態で設定される。対象物２ｇの取付高さＨの変更は、対象物２ｇを訓練台２ｆの上部に引っ張る機構などによって行われる。このような対象物２ｇの向き及び取付高さＨの変更は、制御装置３における制御部３ａによって制御される。
【００９５】
このように構成された内視鏡手術用トレーニングボックス２は、対象物２ｇ、基準位置接触センサ２ｉが含まれる領域をカメラ装置２ｂの撮像領域としている。したがって、制御装置３は、対象物２ｇ及び基準位置を含む映像を示す左眼用映像信号及び右眼用映像信号がカメラ装置２ｂから供給されて、所定の歪み補正処理を行う。これによって、内視鏡手術用トレーニング装置は、ドーム型スクリーン１１に、対象物２ｇ及び基準位置に対する医療器具２ｅの先端の動きを立体的に表示させることができる。
【００９６】
制御装置３には、制御部３ａに、対象物２ｇの向き及び取付高さＨをランダムな順序で全パターンを３回ずつ、各パターンを５秒ずつ提示する認識（訓練）タスクが設定されている（設定手段）。そして、内視鏡手術用トレーニング装置は、認識タスクに従って制御装置３がアクチュエータを制御し、ボタン５の操作を検出する。これによって、解析部３ｂは、ボタン５に入力された対象物２ｇの向きの正誤又はボタン５に入力された対象物２ｇの向きと実際の対象物２ｇの向きとの差異を演算して、記録部３ｃに記録する。
【００９７】
なお、この内視鏡手術用トレーニング装置は、対象物２ｇの向き、取付高さＨを変更している最中には、ドーム型スクリーン１１に立体映像を表示させないようにすることが望ましい。
【００９８】
「第３認識タスク」
つぎに、内視鏡手術における術者を訓練するために、訓練台２ｆ上の状況の認識状態を訓練する第３認識タスクについて説明する。なお、上述した説明と共通する部分についてその説明を省略するものとする。
【００９９】
第３認識タスクは、訓練者Ｐが内視鏡手術用トレーニングボックス２内における対象物の状態を正確に認識できることを訓練させるものである。この第３認識タスクでは、内視鏡手術用トレーニングボックス２内に、図９に示すような訓練台２ｆが設けられている。この訓練台２ｆには、直線状の少なくとも２つの輪形状部分を有する対象物２ｇ−１，２ｇ−２が設けられている。
【０１００】
対象物２ｇ−１，２ｇ−２は、輪形状部分の半径Ｒ、輪形状部分の中心同士の前後方向距離Ｄ、輪形状部分の中心の幅方向距離Ａが変更可能となっている。この輪形状部分の半径Ｒの変更は、対象物２ｇ−１，２ｇ−２そのものを交換する機構で実現でき、前後方向距離Ｄ及び幅方向距離Ａの変更は、訓練台２ｆ下部のアクチュエータを駆動して変更可能である。これらの制御は、制御装置３における制御部３ａによって制御される。
【０１０１】
このように構成された内視鏡手術用トレーニングボックス２は、対象物２ｇ−１，２ｇ−２が含まれる領域をカメラ装置２ｂの撮像領域としている。したがって、制御装置３は、対象物２ｇ−１，２ｇ−２を含む映像を示す左眼用映像信号及び右眼用映像信号がカメラ装置２ｂから供給されて、所定の歪み補正処理を行う。これによって、内視鏡手術用トレーニング装置は、ドーム型スクリーン１１に、対象物２ｇ−１，２ｇ−２を立体的に表示させることができる。
【０１０２】
このように対象物２ｇ−１，２ｇ−２の状態をドーム型スクリーン１１に表示させた状態において、この第３認識タスクは、対象物２ｇ−１，２ｇ−２のうち何れの対象物が訓練者Ｐの前方又は後方に存在するかの前後位置関係をボタン５の操作によって選択させる（入力手段）。この操作は、制御装置３によって検出され、解析部３ｂは、ボタン５に入力された対象物２ｇ−１，２ｇ−２の前後位置関係の正誤又はボタン５に入力された対象物の前後位置と実際の対象物の前後位置との差異を演算して、記録部３ｃに記録する。
【０１０３】
制御装置３には、制御部３ａに、ランダムな順序で全ての前後方向距離Ｄ、輪形状部分の半径Ｒ、幅方向距離Ａなどのパターンを複数回づつ、各パターンを５秒づつ提示するという認識（訓練）タスクが設定されている。そして、解析部３ｂは、回答の正答率、パターンの提示から回答までに要した時間を評価指標とする。そして、内視鏡手術用トレーニング装置は、認識タスクに従って制御装置３がアクチュエータを制御して対象物２ｇ−１，２ｇ−２の前後方向距離Ｄ、幅方向距離Ａ、輪形状部分の半径Ｒを変化させて、ボタン５の操作を検出する。これによって、解析部３ｂは、ボタン５に入力された対象物２ｇ−１，２ｇ−２の前後位置関係の正誤又はボタン５に入力された対象物２ｇ−１，２ｇ−２の前後位置関係と実際の対象物２ｇ−１，２ｇ−２の前後位置関係との差異を演算して、記録部３ｃに記録する。
【０１０４】
なお、この内視鏡手術用トレーニング装置は、対象物２ｇ−１，２ｇ−２の前後方向距離Ｄ、幅Ｗ、輪形状部分の大きさ等を変更している最中には、ドーム型スクリーン１１に立体映像を表示させないようにすることが望ましい。
【０１０５】
つぎに、これら作業タスク及び認識タスクにおいて、内視鏡手術用トレーニングボックス２内の映像を提示する手段として、一般的な２０インチトリニトロンモニタによって２次元映像（２Ｄ）を使用した場合と、本発明を適用した提示部１のように３次元映像（３Ｄ）を使用した場合での、作業タスク及び認識タスクに対する結果を、図１０乃至図２５の説明する。
【０１０６】
「第１作業タスク」
第１作業タスクは、図３に示したように、カメラ装置２ｂからの距離が異なる複数の糸状対象物を把持する訓練である。この第１作業タスクの結果として、図１０に被験者（訓練者Ｐ）ごとの鉗子往復時間［ｓｅｃ］を示し、図１１に鉗子往復時間［ｓｅｃ］の標準偏差を示し、図１２に対象物の把持ミス回数［回］を示す。なお、この訓練結果は、複数の訓練者Ｐによって第１作業タスクを行って取得したものである。ここで、図１０に示す「Ｐ」は、“Wilcoxon Signed Rank Test”と称される解析手法、図１１，図１２に示す「Ｐ」は、“Mann-Whitney-U検定”と称される解析手法によって求めた値であり、このＰの値が０．０５以下であると、比較する対象に相違があると認められることを表す。図１０から明らかなように、内視鏡手術用トレーニングボックス２内の状況を２次元映像（２Ｄ）で表示した場合よりも、３次元映像（３Ｄ）で表示した場合の方が、鉗子往復時間が短く、Ｐの値より、双方の結果に相違が認められる。
【０１０７】
また、図１１に示すように、２次元映像（２Ｄ）よりも、３次元映像（３Ｄ）の方が、訓練者Ｐに応じた鉗子往復時間のバラツキが小さく、且つ短い時間となっている。また、Mann-Whitney-U検定で求めたＰの値も０．０３４となっている。なお、図１１に示す箱ひげ図は、２次元映像（２Ｄ）の場合で説明すると、２．６［ｓｅｃ］、０．５［ｓｅｃ］付近の値は軽度の外れ値、２．２５［ｓｅｃ］、０．７５［ｓｅｃ］付近の値が最小値及び最大値、０．９［ｓｅｃ］、２．０［ｓｅｃ］付近の値が第１四分位点及び第３四分位点、１．５［ｓｅｃ］付近の値が中央値である。
【０１０８】
更に、図１２に示すように、２次元映像（２Ｄ）よりも、３次元映像（３Ｄ）の方が、訓練者Ｐに応じた把持ミス回数が少なく、且つばらつきも小さくなっている。また、Mann-Whitney-U検定で求めたＰの値も０．００３９となっている。
【０１０９】
「第２作業タスク」
第２作業タスクは、図４に示したように、訓練者Ｐに対して向きが可変な針形状を把持する訓練である。この第２作業タスクの結果として、図１３に鉗子往復時間［ｓｅｃ］を示し、図１４に対象物の把持ミス回数［回］を示す。なお、この訓練結果は、複数の訓練者Ｐによって第２作業タスクを行って取得したものである。
【０１１０】
図１３から明らかなように、２次元映像（２Ｄ）で表示した場合より、３次元映像（３Ｄ）で表示した場合の方が、鉗子往復時間が短い。なお、Ｐの値も０．０１となっている。また、図１４から明らかなように、２次元映像（２Ｄ）で表示した場合より、３次元映像（３Ｄ）で表示した場合の方が、把持ミス回数も少なくなっている。なおＰの値も０．０１８となっている。
【０１１１】
「第３作業タスク」
第３作業タスクは、図５に示したように、カメラ装置２ｂからの距離が異なる２つの輪形状部分に対する鉗子の通過訓練である。この第３作業タスクの結果として、図１５に対象物２ｇ−１，２ｇ−２の輪形状部分の中心からのずれ量［ｍｍ］を示し、図１６に、このずれ量の標準偏差を示す。なお、この訓練結果は、複数の訓練者Ｐによって第３作業タスクを行って取得したものである。
【０１１２】
図１５から明らかなように、２次元映像（２Ｄ）で表示した場合より、３次元映像（３Ｄ）で表示した場合の方が、ずれ量が少なく且つばらつきも小さい。なお、Ｐの値も０．０３６となっている。また、図１６から明らかなように、２次元映像（２Ｄ）で表示した場合より、３次元映像（３Ｄ）で表示した場合の方が、ずれ量の標準偏差が小さく、ばらつきも小さい。なお、Ｐの値も０．０３６となっている。
【０１１３】
「第４作業タスク」
第４作業タスクは、図６に示したように、所定の縫合練習ボードに対して縫合作業をさせる訓練である。この第４作業タスクの結果として、図１７に縫合糸の結紮時間［ｓｅｃ］を示し、図１８に縫合糸又は縫合針の把持ミス回数［回］を示す。図１７（ａ）、図１８（ａ）は、２次元映像（２Ｄ）を見て第４作業タスクを行った後に３次元映像（３Ｄ）を見て第４作業タスクを行った場合の結果である。図１７（ｂ）、図１８（ｂ）は、３次元映像（３Ｄ）を見て第４作業タスクを行った後に２次元映像（２Ｄ）を見て第４作業タスクを行った場合の結果である。なお、この訓練結果は、複数の訓練者Ｐによって第４作業タスクを行って取得したものである。
【０１１４】
図１７から明らかなように、２次元映像（２Ｄ）で表示した場合より、３次元映像（３Ｄ）で表示した場合の方が、縫合糸の結紮時間が短くなっている。なお、Ｐの値も０．０３５となっている。また、図１８から明らかなように、２次元映像（２Ｄ）で表示した場合より、３次元映像（３Ｄ）で表示した場合の方が、把持ミス回数は少なくなっている。なお、Ｐの値も０．００１５となっている。
【０１１５】
「第１認識タスク」
第１認識タスクは、図７に示したように、カメラ装置２ｂからの距離が異なる複数の糸状対象物の前後位置関係を正確に把握する訓練である。この第１認識タスクの訓練結果は、平面モニタに２次元映像（２Ｄ）を表示させた場合とドーム型スクリーン１１に３次元映像（３Ｄ）を表示させた場合とで得た。また、この第１認識タスクの訓練結果は、表示画面が平面のモニタを使用して立体映像を表示させて第１認識タスクを行った場合（３ＤＰ）と、上述のドーム型スクリーン１１に立体映像を表示して第１認識タスクを行った場合（３ＤＤ）とで得た。なお、鉗子、内視鏡手術用トレーニングボックス２は同一のものを使用した。この第１認識タスクの結果として、図１９に、２次元映像（２Ｄ）を使用した場合とドーム型スクリーン１１上の３次元映像（３Ｄ）を使用した場合との前後位置関係の正答率を示す。また、図２０に、３次元映像を平面モニタに表示させた場合（３ＤＰ）とドーム型スクリーン１１に表示させた場合（３ＤＤ）との前後位置関係の正答率を示す。なお、この訓練結果は、複数の訓練者Ｐによって第１認識タスクを行って取得したものである。
【０１１６】
図１９を見ると、２次元映像を使用した場合とドーム型スクリーン１１上の３次元映像を使用した場合とでは、格段に大きな正答率の相違が確認できた。また、Ｐの値も０．０１４となった。一方、図２０を見ると、平面のモニタを使用した３ＤＰでは、被験者の正答率のバラツキが大きくなっているが、ドーム型スクリーン１１を使用した３ＤＤでは、被験者間の正答率のバラツキが小さくなっている。また、３ＤＤでは、軽度の外れ値がなく、最小値も高い値となっている。なお、Ｐの値は０．７７となった。
【０１１７】
「第２認識タスク」
第２認識タスクは、図８に示したように、訓練者Ｐに対する針形状の向きを正確に把握する訓練である。この第２認識タスクの結果として、図２１に、２次元映像（２Ｄ）を使用した場合とドーム型スクリーン１１上の３次元映像（３Ｄ）を使用した場合との針形状部分の向きの正答率を示す。また、図２２に、３次元映像を平面モニタに表示させた場合（３ＤＰ）とドーム型スクリーン１１に表示させた場合（３ＤＤ）との針形状部分の向きの正答率を示す。なお、この訓練結果は、複数の訓練者Ｐによって第２認識タスクを行って取得したものである。
【０１１８】
図２１を見ると、２次元映像を使用した場合とドーム型スクリーン１１上の３次元映像を使用した場合とでは、大きな正答率の相違が確認できた。また、ドーム型スクリーン１１上の３次元映像を使用した場合には、そのバラツキが正答率９０％以上でまとまっており、２次元映像を使用するよりも訓練者Ｐごとのばらつきが著しく小さくなる。更に、Ｐの値も０．０００１となり大きな有意差が認められる。
【０１１９】
図２２を見ると、平面のモニタを使用した３ＤＰでは、被験者の正答率のバラツキが大きくなっているが、ドーム型スクリーン１１を使用した３ＤＤでは、被験者間の正答率のバラツキが小さくなっている。また、３ＤＤでは、軽度の外れ値でも正答率が９０％となっており、最小値も極めて高い値となっている。なお、Ｐの値は０．０００３となった。
【０１２０】
この第２認識タスクにおいては、同じ立体映像を表示しても、平面のモニタよりも、ドーム型スクリーン１１を用いることで、著しく高い効果が認められる。
【０１２１】
「第３認識タスク」
第３認識タスクは、図９に示したように、カメラ装置２ｂからの距離が輪形状部分の大きさが異なる複数の対象物の前後位置関係を正確に把握する訓練である。この第３認識タスクの結果として、図２３に、２次元映像（２Ｄ）を使用した場合とドーム型スクリーン１１上の３次元映像（３Ｄ）を使用した場合との輪形状部分の前後の正答率を示し、図２４に、各対象物の輪形状部分の半径Ｒ、対象物間の前後方向距離Ｄ及び幅Ｗを変更させた全モデルを行った場合と、カメラ装置２ｂから手前の対象物の輪形状部分の半径Ｒが小さい場合にそれが認識できるかの訓練を行った場合とで、平面のモニタを使用した３ＤＰとドーム型スクリーン１１を使用した３ＤＤとの正答率の結果を示す。
【０１２２】
図２３を見ると、２次元映像を使用した場合とドーム型スクリーン１１上の３次元映像を使用した場合とでは、正答率の相違が確認できた。また、ドーム型スクリーン１１上の３次元映像を使用した場合には、そのバラツキが正答率９０％以上でまとまっており、２次元映像を使用するよりも訓練者Ｐごとのばらつきが著しく小さくなる。更に、Ｐの値も０．０００２となり大きな有意差が認められる。
【０１２３】
図２４を見ると、平面のモニタを使用した３ＤＰよりも、ドーム型スクリーン１１を使用した３ＤＤの方がバラツキが小さく、正答率の平均値も高くなっている。なお、Ｐの値は０．０００２となっており、第３認識タスクにおいては双方の結果に格段の相違が見受けられる。
【０１２４】
この第３認識タスクにおいては、同じ立体映像を表示しても、平面のモニタよりも、ドーム型スクリーン１１を用いることで、著しく高い効果が認められる。
【０１２５】
なお、上述の実施の形態は本発明の一例である。このため、本発明は、上述の実施形態に限定されることはなく、この実施の形態以外であっても、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能であることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【０１２６】
【図１】本発明を適用した内視鏡手術用トレーニング装置の構成を示す斜視図である。
【図２】本発明を適用した内視鏡手術用トレーニング装置における内視鏡手術用トレーニングボックスの外観構成を示す斜視図である。
【図３】内視鏡手術用トレーニングボックス内に設置される訓練台及び当該訓練台に設けられる対象物の構成を示し、第１作業タスクを説明する概略図である。
【図４】内視鏡手術用トレーニングボックス内に設置される訓練台及び当該訓練台に設けられる対象物の構成を示し、第２作業タスクを説明する概略図である。
【図５】内視鏡手術用トレーニングボックス内に設置される訓練台及び当該訓練台に設けられる対象物の構成を示し、第３作業タスクを説明する概略図である。
【図６】内視鏡手術用トレーニングボックス内に設置される訓練台及び当該訓練台に設けられる対象物の構成を示し、第４作業タスクを説明する概略図である。
【図７】内視鏡手術用トレーニングボックス内に設置される訓練台及び当該訓練台に設けられる対象物の構成を示し、第１認識タスクを説明する概略図である。
【図８】内視鏡手術用トレーニングボックス内に設置される訓練台及び当該訓練台に設けられる対象物の構成を示し、第２認識タスクを説明する概略図である。
【図９】内視鏡手術用トレーニングボックス内に設置される訓練台及び当該訓練台に設けられる対象物の構成を示し、第３認識タスクを説明する概略図である。
【図１０】第１作業タスクの訓練結果として、２次元映像（２Ｄ）を見させて行った鉗子往復時間と３次元映像（３Ｄ）を見させて行った鉗子往復時間とを比較して示すグラフである。
【図１１】第１作業タスクの訓練結果として、２次元映像（２Ｄ）を見させて行った鉗子往復時間の標準偏差と３次元映像（３Ｄ）を見させて行った鉗子往復時間の標準偏差とを比較して示す箱ひげ図である。
【図１２】第１作業タスクの訓練結果として、２次元映像（２Ｄ）を見させて行った把持ミス回数と３次元映像（３Ｄ）を見させて行った把持ミス回数とを比較して示す箱ひげ図である。
【図１３】第２作業タスクの訓練結果として、２次元映像（２Ｄ）を見させて行った鉗子往復時間と３次元映像（３Ｄ）を見させて行った鉗子往復時間とを比較して示す箱ひげ図である。
【図１４】第２作業タスクの訓練結果として、２次元映像（２Ｄ）を見させて行った把持ミス回数と３次元映像（３Ｄ）を見させて行った把持ミス回数とを比較して示すグラフである。
【図１５】第３作業タスクの訓練結果として、２次元映像（２Ｄ）を見させて行ったずれ量と３次元映像（３Ｄ）を見させて行ったずれ量とを比較して示す箱ひげ図である。
【図１６】第３作業タスクの訓練結果として、２次元映像（２Ｄ）を見させて行ったずれ量の標準偏差と３次元映像（３Ｄ）を見させて行ったずれ量の標準偏差とを比較して示す箱ひげ図である。
【図１７】第４作業タスクの訓練結果として、２次元映像（２Ｄ）を見させて行った縫合結紮時間と３次元映像（３Ｄ）を見させて行った縫合結紮時間とを比較して示すグラフである。
【図１８】第４作業タスクとして、２次元映像（２Ｄ）を見させて行った把持ミス回数と３次元映像（３Ｄ）を見させて行った把持ミス回数とを比較して示すグラフである。
【図１９】第１認識タスクの訓練結果として、２次元映像を用いた場合の正答率と３次元映像を用いた場合の正答率とを比較して示す箱ひげ図である。
【図２０】第１認識タスクの訓練結果として、平面のモニタを使用して行った正答率とドーム型スクリーンを使用して行った正答率とを比較して示す箱ひげ図である。
【図２１】第２認識タスクの訓練結果として、２次元映像を用いた場合の正答率と３次元映像を用いた場合の正答率とを比較して示す箱ひげ図である。
【図２２】第２認識タスクの訓練結果として、平面のモニタを使用して行った正答率とドーム型スクリーンを使用して行った正答率とを比較して示す箱ひげ図である。
【図２３】第３認識タスクの訓練結果として、２次元映像を用いた場合の正答率と３次元映像を用いた場合の正答率とを比較して示す箱ひげ図である。
【図２４】第３認識タスクの訓練結果として、平面のモニタを使用して行った正答率とドーム型スクリーンを使用して行った正答率とを比較して示す箱ひげ図である。
【符号の説明】
【０１２７】
１ 提示部
２ 内視鏡手術用トレーニングボックス
２ａ 挿入口
２ｂ カメラ装置
２ｄ 挿入治具
２ｅ 医療器具
２ｆ 訓練台
２ｇ 対象物
２ｈ 接触センサ
２ｉ 基準位置接触センサ
３ 制御装置
３ａ 制御部
３ｂ 解析部
３ｃ 記録部
４ａ 接触センサ
４ｂ 開閉センサ
５ ボタン
１１ ドーム型スクリーン
１１ａ 投影面
１１ｂ 鍔部
１２ 左眼用プロジェクタ
１２ａ レンズ
１２ｂ 左眼用偏光フィルタ
１３ 右眼用プロジェクタ
１３ａ レンズ
１３ｂ 右眼用偏光フィルタ
１４ 反射鏡
１５ 土台部
１５ａ 背面
１５ｂ 側面
１５ｃ 三角印
１６ 昇降装置
１７ 取付部材
１７ａ 側面
１８ 移動体
１９ 凹部
２０ プロジェクタ収納部
２１ アーム
２１ａ 先端
２２ 収納部
２２ａ 下面
２３ 脚部
２４ キャスター
２５ 手すり
２６ 駆動部
２６ａ 上面
２７ 上昇ステップ
２８ 下降レバーノブ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内視鏡手術における術者が医療器具を操作する技能を訓練するための内視鏡手術用トレーニング装置、内視鏡手術用技能評価方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、内視鏡外科手術（以下、内視鏡手術と称する。）は、患者にとって、手術創痛が少ない、早期の離床、退院が可能である、美容上も優れるという多大なメリットをもたらす低侵襲手術である。この内視鏡手術を実現する内視鏡システムは、患部を撮像する内視鏡装置と、内視鏡装置によって撮像された映像を表示するモニタとを備え、患部の様子をモニタに表示させる。この状態で、患部に向けて挿入した鉗子を操作して、患部に対して施術する（下記の非特許文献１を参照）。
【非特許文献１】監修 橋爪誠、企画・編集 小西晃造 岡崎賢 田上和夫「安全な内視鏡外科手術のための基本手技トレーニング Fundamental Training for Safe Endoscopic Surgery」大道学館出版部、平成17年10月1日
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上述した内視鏡手術の最大の問題は、直視下での開腹手術とは異なり、鉗子を操作する術者にとって、直接に術部を見ることができないために、目と手の協調運動が取りずらい点がある。また、奥行き方向の認識を必要とする縫合結紮作業においては、特に、手術が困難となる。
【０００４】
そこで、本発明は、上述した実情に鑑みて提案されたものであり、術部を映像で見て行う内視鏡手術の作業及び術部の様子の認識度合いを訓練できる内視鏡手術用トレーニング装置、内視鏡手術用技能評価方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、内視鏡手術にて術者が使用する医療器具の操作を訓練するための内視鏡手術用トレーニング装置であって、対象物の間の距離、各対象物の太さ、細線状の対象物の向き又は高さ又は対象物の輪形状部分の大きさを変更し、当該対象物を映像で提示し、医療器具を対象物に接触させる操作、対象物を医療器具が把持する操作又は対象物の輪形状部分に対して医療器具を通過させる操作を行う訓練タスクを行わせ、訓練開始時刻及び訓練終了時刻を記録し、訓練開始時刻から訓練終了時刻までの１回の操作に要する時間を記憶する。
【０００６】
また、本発明は、医療器具としての縫合針を通過させることが可能な板状材料に複数の目標点が記載された縫合練習ボードに対する縫合、結紮を訓練するために、当該縫合練習ボード及び所定の基準位置を含む空間を撮像して得た映像を提示し、縫合練習ボードに対する縫合作業、結紮作業を行わせて訓練開始時刻及び訓練終了時刻を記録し、訓練開始時刻から訓練終了時刻までの訓練タスクを完了するために要する時間を記憶する。
【０００７】
更に、本発明は、内視鏡手術における術者を訓練するための内視鏡手術用トレーニング装置であって、直線状の少なくとも２つの対象物の距離又は各対象物の太さ、所定形状に形成された細線状の対象物の向き又は高さ、対象物の輪形状部分の大きさを変更し、当該対象物を映像で提示し、術者によって認識された対象物の前後位置関係、術者によって認識された対象物の向きを入力し、入力された対象物の前後位置関係、対象物の向きの正誤又は実際の対象物の前後位置、実際の対象物の向きとの差異を記録する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明は、提示手段によって映像を表示し、対象物の間の距離、各対象物の太さ、細線状の対象物の向き又は高さ又は対象物の輪形状部分の大きさを変更して内視鏡手術の訓練を行わせることができるので、術部を映像で見て行う内視鏡手術の作業を訓練できる。
【０００９】
また、本発明は、医療器具としての縫合針を通過させることが可能な板状材料に複数の目標点が記載された縫合練習ボードに対する縫合、結紮を訓練するために、当該縫合練習ボード及び所定の基準位置を含む空間を撮像して得た映像を提示するので、術部を映像で見て行う内視鏡手術の作業を訓練できる
更に、本発明は、直線状の少なくとも２つの対象物の距離又は各対象物の太さ、所定形状に形成された細線状の対象物の向き又は高さ、対象物の輪形状部分の大きさを変更し、当該対象物を映像で提示して認識度合いを訓練するので、術部を映像で見て行う内視鏡手術における術部の様子の認識度合いを訓練できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１１】
本発明を適用した内視鏡手術用トレーニング装置は、内視鏡手術にて術者が使用する医療器具の操作又は映像の認識状態を訓練するためのものである。そのために、この内視鏡手術用トレーニング装置は、映像の提示部１として、図１に示すようなドーム型スクリーン１１を備えた構成となっている。この内視鏡手術用トレーニング装置は、提示部１に提示する患部を模擬した対象物を内部に備えた内視鏡手術用トレーニングボックス２と、当該内視鏡手術用トレーニングボックス２内を撮像するカメラ装置２ｂによって撮像された映像を取得して提示部１の左眼用プロジェクタ１２，右眼用プロジェクタ１３によってドーム型スクリーン１１に表示するための制御装置３とを備えている。
【００１２】
内視鏡手術用トレーニングボックス２は、図１及び図２に示すように、内視鏡手術の訓練者Ｐが操作する鉗子といった医療器具２ｅが挿入される挿入口２ａと、内視鏡手術用トレーニングボックス２の筐体内部の様子を撮像するカメラ装置２ｂと、医療器具２ｅが接続されて当該医療器具２ｅを筐体内部に挿通する挿入治具２ｄとを備える。この内視鏡手術用トレーニングボックス２の筐体には、複数の挿入口２ａが設けられている。
【００１３】
この挿入口２ａは、患者の皮膚を模擬した柔軟な材料で構成されて、挿入治具２ｄによって医療器具２ｅが挿入される。この医療器具２ｅは、内視鏡手術用トレーニングボックス２の筐体内部に設けられた訓練台２ｆの対象物に対して所定の操作を行うように操作される。この訓練台２ｆ及び対象物を含む内視鏡手術用トレーニングボックス２の筐体内部は、カメラ装置２ｂの撮像範囲となっている。
【００１４】
従って、この内視鏡手術用トレーニング装置は、訓練台２ｆ上の対象物と当該対象物に対する医療器具２ｅの動きがカメラ装置２ｂによって撮像され、当該撮像された映像が制御装置３を介して提示部１のドーム型スクリーン１１に投影される。そして、訓練者Ｐは、ドーム型スクリーン１１に表示された自身の操作の様子を見ながら訓練をすることができる。なお、この訓練者Ｐの訓練方法については、後述するものとする。
【００１５】
つぎに、このような内視鏡手術用トレーニング装置における提示部１及び制御装置３について、図１を参照して詳細に説明する。
【００１６】
この提示部１は、制御装置３を介してカメラ装置２ｂと接続され、カメラ装置２ｂが撮像した映像を歪みなくドーム型スクリーン１１に立体的に表示するものである。訓練者Ｐは、ほぼドーム型スクリーン１１に正対した位置から、カメラ装置２ｂが撮像した映像をドーム型スクリーン１１で確認しながら内視鏡手術のトレーニングを行うことができる。なお、以下の説明では、立体映像をドーム型スクリーン１１に表示する例を説明するが、訓練者Ｐに提示する映像は非立体の映像又は立体映像の何れでも良く、映像の表示手段としては、平面形状でも良く凹部などの任意形状であっても良い。
【００１７】
この提示部１によって立体映像をドーム型スクリーン１１に表示するために、カメラ装置２ｂは、左眼用の映像を撮像する左眼用カメラ部と右眼用の映像を撮像する右眼用カメラ部とを備えている。なお、この左眼用カメラ部と右眼用カメラ部は、内視鏡システムにおけるカメラ装置と同様に、カメラ装置２ｂの単一の筐体の中に並設されている。なお、スクリーンに２次元の映像を表示する場合は、カメラ装置２ｂは一つのカメラ部で構成されていても良い。なお、このカメラ装置２ｂは、通常の内視鏡カメラ、立体内視鏡カメラの何れであっても良く、訓練者Ｐに提示する映像が２次元映像か３次元映像かで使い分けることとなる。
【００１８】
この提示部１は、映像信号を受けて映像を出射するプロジェクタ１２，１３（映像投影手段）と、プロジェクタ１２，１３から出射された映像を反射する反射鏡１４と、反射鏡１４によって反射された映像が投影される半球ドーム型の投影面１１ａを有するドーム型スクリーン１１（映像表示手段）と、プロジェクタ１２，１３、反射鏡１４、ドーム型スクリーン１１を支持する土台部１５と、一体化されたプロジェクタ１２，１３、反射鏡１４、ドーム型スクリーン１１を土台部１５に対して垂直に移動させる昇降装置１６とを備える。
【００１９】
制御装置３は、カメラ装置２ｂと接続され、映像が投影面１１ａに歪みなく表示されるようにプロジェクタ１２，１３に入力される映像信号に歪み補正処理を行う映像信号処理部を備える（図示せず）。この映像信号処理部は、例えばパソコンから構成され、左眼用の映像信号を補正する左眼用映像補正部と、右眼用の映像信号を補正する右眼用映像補正部とを備え、左眼用映像補正部と右眼用映像補正部を同期してプロジェクタ１２，１３に供給する。
【００２０】
左眼用映像補正部は、左眼用の映像がドーム型スクリーン１１上に歪むことなく表示されるように、左眼用の映像信号に対して補正パラメータを参照し、補正パラメータに基づいて歪み補正を行う。具体的には、制御装置３には、平面映像がカメラ装置２ｂから供給され、プロジェクタ１３からドーム型スクリーン１１に映像を投影した時にドーム型スクリーン１１上で映像が歪んで見えないように、平面映像に対して座標変換、又はテクスチャマッピングを行うものである。なお、このためには、プロジェクタ１２，１３とドーム型スクリーン１１の相対位置、ドーム型スクリーン１１の形状、ドーム型スクリーン１１と訓練者Ｐとの相対位置や、左眼用プロジェクタ１２の打ち込み角などのプロジェクタ特性によってドーム型スクリーン１１上で映像が歪んで見えないように平面映像を座標変換する対応テーブルである補正パラメータを予め作成して、制御装置３に記憶しておく、又は、上述のプロジェクタ１２，１３とドーム型スクリーン１１との相対位置やドーム型スクリーン１１の形状などの情報を基にリアルタイムでテクスチャマッピングを行うこととなる。また、右眼用映像補正部も、左眼用映像補正部と同様に、補正パラメータに従って歪み補正を行うこととなる。これにより、制御装置３は、右眼用映像と左眼用映像とで所定の視差を持った立体映像をプロジェクタ１２，１３から投影させることができる。
【００２１】
一方の左眼用プロジェクタ１２は、制御装置３によって補正された左眼用の映像信号を受けて、レンズ１２ａから左眼用の映像を出射する。他方の右眼用プロジェクタ１３は、右眼用映像補正部から出力された歪み補正後の右眼用の映像信号を受けて、レンズ１３ａから右眼用の映像光を出射する。
【００２２】
なお、この内視鏡手術用トレーニング装置は、立体映像を訓練者Ｐに視認させる方式として偏光方式を採用する。すなわち、左眼用プロジェクタ１２のレンズ１２ａには左眼用偏光フィルタ１２ｂが取り付けられる。同様に、右眼用プロジェクタ１３のレンズ１３ａには右眼用偏光フィルタ１３ｂが取り付けられる。左眼用偏光フィルタ１２ｂ、右眼用偏光フィルタ１３ｂは、互いに異なる円偏光を透過させる。左眼用プロジェクタ１２から出射された左眼用の映像は左眼用偏光フィルタ１２ｂを透過し、右眼用プロジェクタ１３から出射された右眼用の映像は右眼用偏光フィルタ１３ｂを透過する。なお、各偏光フィルタ１２ｂ，１３ｂは円偏光を透過させるものに限定されず、直線偏光を透過させるものであってもよい。例えば、左眼用偏光フィルタ１２ｂが垂直方向の直線偏光を透過させ、右眼用偏光フィルタ１３ｂが水平方向の直線偏光を透過させてもよい。
【００２３】
一方、訓練者Ｐは、ドーム型スクリーン１１を見るときに、立体視めがねを装着する。立体視めがねは、左眼用偏光フィルタ１２ｂと同じ偏光方式の偏光フィルタを左眼部分に有し、右眼用偏光フィルタ１３ｂと同じ偏光方式の偏光フィルタを右眼部分に有する。ドーム型スクリーン１１に表示された映像を、立体視めがねを通して見ることで、訓練者Ｐは内視鏡手術用トレーニングボックス２内の医療器具２ｅ及び対象物を含む状況を立体映像として見ることができる。
【００２４】
反射鏡１４は、訓練者Ｐがドーム型スクリーン１１の中心を見たときの視野の上方に設置される。反射鏡１４は、左眼用プロジェクタ１２及び右眼用プロジェクタ１３から出射された左眼用映像光及び右眼用映像光をドーム型スクリーン１１の１１ａに向けて反射する。提示部１は、反射鏡１４を備えることによってプロジェクタ１２，１３及びドーム型スクリーン１１を一列に設置する必要がなくなり、装置全体を小さくすることができる。
【００２５】
ドーム型スクリーン１１の投影面１１ａは、上述のように半球ドーム型であって、例えばシルバー塗料など鏡面反射効果を有する塗料が塗装されている。このドーム型スクリーン１１は一般にシルバースクリーンと称されている。なお、スクリーンの形状は、半球ドーム型に限定されるものではなく、例えば、平面と２次曲面とからなる複合スクリーンでもよい。このような形状のスクリーンであっても、提示部１は、映像信号処理部における補正パラメータを切り替えることによって、座標変換、又はテクスチャマッピングによって作成される映像を切り替えて、歪みのない映像を投影面１１ａに表示することができる。
【００２６】
また、ドーム型スクリーン１１における凹面の算術平均粗さを、高い分離度を維持したまま、相互反射によるハレーションを低減する範囲とすることが好ましい。これは、各プロジェクタ１２，１３からの映像をドーム型スクリーン１１に投影する場合、プロジェクタ１２，１３からの直射光によって照射される面で反射する２次反射以上の反射である相互反射により、ドーム型スクリーン１１の端部側への映像が、対面するドーム型スクリーン１１にの一部に照射することによる。これにより、ドーム型スクリーン１１の全体に靄がかかったように白く見えるハレーションが発生してしまう。この相互反射によるハレーション発生の度合は、プロジェクタ１２，１３の輝度、コントラスト比、ドーム型スクリーン１１の形状によって変化する。特に、ドーム型スクリーン１１を半球又は半円型とした場合には、相互反射によるハレーションが発生しやすいからである。
【００２７】
本実施形態における図１のドーム型スクリーン１１は外周に沿って鍔部（枠）１１ｂを有し、鍔部１１ｂの内側に半球ドーム型の１１ａが形成されている。
【００２８】
このような提示部１において、左眼用プロジェクタ１２及び右眼用プロジェクタ１３、反射鏡１４、ドーム型スクリーン１１は、取付部材１７を用いて一体に組み合わせられ、一つの移動体１８を構成する。
【００２９】
より詳細に述べると、取付部材１７は略直方体形状となっており、金属板から形成され、提示部１の正面側（図１で正のα軸方向側）の一面に凹部１９を備え、上面にプロジェクタ収納部２０を備える。また、プロジェクタ収納部２０の両側から提示部１の正面側に向かって一対のアーム２１が延出されている。
【００３０】
ドーム型スクリーン１１は、凹型の投影面１１ａが取付部材１７の凹部１９に配置され、取付部材１７に固定される。ドーム型スクリーン１１が取付部材１７に固定されると、ドーム型スクリーン１１の開口面と取付部材１７の正面は略同一面となる。凹型の投影面１１ａを凹部１９に配置することで、ドーム型スクリーン１１が取付部材１７から突出することがなく、装置の小型化を図ることができる。
【００３１】
プロジェクタ１２，１３のプロジェクタ収納部２０は、少なくとも提示部１の正面側の側面が開放された箱形である。プロジェクタ１２，１３は、プロジェクタ収納部２０内に固定され、プロジェクタ１２，１３のレンズ１２ａ、１３ａは開放された側面から偏光フィルタ１２ｂ、１３ｂを介して外部に臨んでいる。
【００３２】
反射鏡１４は、一対のアーム２１の先端２１ａに所定の角度で固定されている。
【００３３】
土台部１５は、金属板から略直方体に形成され、正面側に上面が開放された箱形の収納部２２を備え、また下端に一対の脚部２３を備える。各脚部２３には、長手方向の両端にそれぞれキャスター２４が取り付けられている。また、土台部１５の背面１５ａの両側には、手すり２５が設けられている。
【００３４】
上述の移動体１８の下部は、収納部２２内に昇降自在に収納される。移動体１８の下部は、箱形の収納部２２内に収納されることによって、移動体１８は、安定して一定姿勢を保持することができる。
【００３５】
また、内視鏡手術用表示装置１は、土台部１５に手すり２５とキャスター２４を設けたことによって、使用者が手すり２５を握って土台部１５を押すことで、当該内視鏡手術用表示装置１を容易に移動させることができる。
【００３６】
なお、移動体１８の取付部材１７の側面１７ａには、目盛り１７ｂが設けられ、土台部１５の側面１５ｂには、三角印１５ｃが設けられている。この提示部１は、目盛り１７ｂと三角印１５ｃとによって、移動体１８（スクリーン）の高さを使用者に計測させることができる。
【００３７】
昇降装置１６は、例えば油圧式の動力発生機構を有し、当該動力発生機構が発生させた動力によって、移動体１８を昇降させるものである。この昇降装置１６は、駆動部２６と、上昇ステップ２７と、下降レバーノブ２８とを備えている。駆動部２６は、収納部２２の下面２２ａに配置され、その上面２６ａに移動体１８が固定して載置される。上昇ステップ２７及び下降レバーノブ２８は、収納部２２の背面１５ａ側に設けられている。使用者が上昇ステップ２７を上から下に踏むと、駆動部２６の上面２６ａが上昇する。さらに何回も踏むとさらに上面２６ａが上昇する。これに対して、使用者が下降レバーノブ２８を反時計回りに回すと、駆動部２６の上面２６ａが下降する。下降レバーノブ２８を時計回りに回すと駆動部２６の上面２６ａの上下動がロックされる。すなわち、この昇降装置１６は、使用者が上昇ステップ２７及び下降レバーノブ２８を操作することによって、駆動部２６の上面２６ａを土台部１５に対して垂直に昇降させることができる。これにより、駆動部２６の上面２６ａに載置された移動体１８は、土台部１５に対して垂直に移動することができる。
【００３８】
ここで、提示部１においては、プロジェクタ１２，１３、反射鏡１４、ドーム型スクリーン１１が一体に組み合わせられて一つの移動体１８を構成している。このため、移動体１８が昇降装置１６によって移動されても、プロジェクタ１２，１３、反射鏡１４、ドーム型スクリーン１１の互いの位置関係は固定されたままである。従って、移動体１８の高さに関わらず、常に歪みのない映像をドーム型スクリーン１１に表示できる。つまり、プロジェクタ１２，１３、反射鏡１４、ドーム型スクリーン１１が一体化されていない場合、ドーム型スクリーン１１の高さが変わると、プロジェクタ１２，１３、反射鏡１４、ドーム型スクリーン１１の互いの位置関係が変わり、ドーム型スクリーン１１の中心に映像が表示されなかったり、歪んだ映像がスクリーンに表示される恐れがある。そのため、ドーム型スクリーン１１の高さを変えるたびに、プロジェクタ１２，１３、反射鏡１４、ドーム型スクリーン１１の位置関係を調整しなければならず、位置調整に多大な労力を要する。
【００３９】
それに対して、この提示部１は、プロジェクタ１２，１３、反射鏡１４、ドーム型スクリーン１１を組み合わせて一つの移動体１８を構成することによって、これらの互いの位置関係を固定させているので、昇降装置１６によって移動体１８の高さを変えても、プロジェクタ１２，１３、反射鏡１４、ドーム型スクリーン１１の位置調整をすることなく、常に所望の歪みのない映像をドーム型スクリーン１１に表示することができるのである。
【００４０】
このような提示部１は、内視鏡手術用トレーニングを行うに際して、ドーム型スクリーン１１に正対して内視鏡手術用トレーニングボックス２が設置される。また、カメラ装置２ｂが内視鏡手術用トレーニングボックス２内の対象物を撮像するように設置され、カメラ装置２ｂが撮像した映像（すなわち、対象物）がドーム型スクリーン１１上に立体的に表示される。なお、この内視鏡手術用トレーニングボックス２は、複数の挿入口２ａを備えることによって複数の訓練者Ｐが挿入口２ａに挿入された医療器具２ｅを操作した時でも、各訓練者Ｐがドーム型スクリーン１１に表示された映像を見ながら、対象物に対して内視鏡手術用トレーニングを行えるようになっている。
【００４１】
また、この提示部１は、移動体１８が昇降可能なため、訓練者Ｐによって昇降装置１６を操作して、ドーム型スクリーン１１を見やすい高さに調節することができる。この時、プロジェクタ１２，１３、反射鏡１４、ドーム型スクリーン１１の位置関係が固定されているため、移動体１８を移動させても、常に歪みのない映像がドーム型スクリーン１１に表示される。また、この提示部１は、手すり２５とキャスター２４を備えるので、手すり２５を握って土台部１５を押すことで、例えば部屋から別の部屋へと容易に移動させることができる。移動体１８の高さを下げることで、例えば部屋のドアなども通過しやすくなる。
【００４２】
以上のように、提示部１は、訓練者Ｐの身長や用途などに応じて、ドーム型スクリーン１１の高さを調節することができ、さらに、スクリーンの高さを変えても、常に歪みのない映像を表示することができる。
【００４３】
このような提示部１を用い、内視鏡手術用トレーニング装置は、訓練者Ｐに内視鏡手術用トレーニングボックス２を操作させて、内視鏡手術のトレーニングを実施する。この内視鏡手術のトレーニングとしては、図３乃至図６を参照して以下に説明する第１作業タスク乃至第４作業タスク、図７乃至図９を参照して以下に説明する第１認識タスク乃至第３認識タスクがある。
【００４４】
「第１作業タスク」
第１作業タスクは、訓練者Ｐが内視鏡手術用トレーニングボックス２内で医療器具２ｅである鉗子を操作して、対象物に鉗子の先端を接触させて訓練者Ｐを訓練させる。この第１作業タスクを行わせる内視鏡手術用トレーニングボックス２は、その筐体内部に、図３に示すような訓練台２ｆが設けられている。この訓練台２ｆには、直線状の少なくとも２つの対象物２ｇ−１，２ｇ−２が上部と下部との間に設けられている。また、この対象物２ｇ−１，２ｇ−２には、医療器具２ｅが接触される操作を検出する接触センサ２ｈ−１，２ｈ−２が設けられている。また、訓練台２ｆには、対象物２ｇ−１，２ｇ−２と訓練者Ｐが操作する医療器具２ｅの通常位置との間の所定の基準位置に、基準位置接触センサ２ｉが設けられている。
【００４５】
対象物２ｇ−１，２ｇ−２は、訓練者Ｐに対する相互の前後方向距離Ｄ及び幅Ｗ、対象物２ｇ−１，２ｇ−２におけるそれぞれの接触センサ２ｈ−１，２ｈ−２の取付高さＨ１，Ｈ２が調整可能となっている。この対象物２ｇ−１，２ｇ−２の前後方向距離Ｄ及び幅Ｗの変更は、図示しない小型アクチュエータやモータなどの機構が訓練台２ｆの上部又は下部に設けられることによって行われる。接触センサ２ｈ−１，２ｈ−２の取付高さＨ１，Ｈ２の変更は、対象物２ｇ−１，２ｇ−２をゴム材料で構成し、対象物２ｇ−１，２ｇ−２を訓練台２ｆの上部又は下部に引っ張る機構などによって行われる。更に、対象物２ｇ−１，２ｇ−２の太さは、自動的に対象物２ｇ−１，２ｇ−２を入れ替える機構で変更しても良く、対象物２ｇ−１，２ｇ−２の張力を調整する機構で変更しても良い。このような対象物２ｇ−１，２ｇ−２及び接触センサ２ｈ−１，２ｈ−２の変更は、制御装置３における制御部３ａによって制御される。
【００４６】
このように構成された内視鏡手術用トレーニングボックス２は、対象物２ｇ−１，２ｇ−２、基準位置接触センサ２ｉが含まれる領域をカメラ装置２ｂの撮像領域としている。したがって、制御装置３は、対象物２ｇ−１，２ｇ−２及び基準位置を含む映像を示す左眼用映像信号及び右眼用映像信号がカメラ装置２ｂから供給されて、所定の歪み補正処理を行う。これによって、内視鏡手術用トレーニング装置は、ドーム型スクリーン１１に、対象物２ｇ−１，２ｇ−２及び基準位置に対する医療器具２ｅの先端の動きを立体的に表示させることができる。
【００４７】
また、この内視鏡手術用トレーニングボックス２においては、鉗子である医療器具２ｅに、当該鉗子の先端が接触センサ２ｈ−１，２ｈ−２又は基準位置接触センサ２ｉに接触することを検出する接触センサ４ａと、当該鉗子の開閉を自動で検出する開閉センサ４ｂとを設けている。このような対象物２ｇ−１，２ｇ−２を備えた内視鏡手術用トレーニングボックス２において、基準位置接触センサ２ｉ及び接触センサ２ｈ−１，２ｈ−２に対する医療器具２ｅの接触操作を表すセンサ信号は、接触センサ４ａによって検知されて制御装置３に出力される。
【００４８】
制御装置３には、制御部３ａに、対象物２ｇ−１，２ｇ−２の間の距離又は各対象物２ｇ−１，２ｇ−２の太さと、対象物２ｇ−１，２ｇ−２の接触センサ２ｈ−１，２ｈ−２に対して医療器具２ｅを接触させる操作を行う回数とで定義される作業（訓練）タスクが設定されている（設定手段）。例えば、第１作業タスクは、「鉗子の先端を基準位置に接触させた状態から対象物２ｇ−１，２ｇ−２の中心にある接触センサ２ｈ−１，２ｈ−２を把持した後に再度鉗子の先端を基準位置に戻す操作を、左右の対象物２ｇ−１，２ｇ−２に対して交互にそれぞれ１０回ずつの合計２０回行う。」とする。また、この第１作業タスクの評価指標としては、基準位置に接触させた状態から接触センサ２ｈ−１，２ｈ−２を把持し再度鉗子の先端を基準位置に接触させる１回の操作に要する時間の２０回分の平均時間と、２０回の操作中に対象物２ｇ−１，２ｇ−２を把持し損ねた回数とする。
【００４９】
このような１回の鉗子の操作に対する接触センサ２ｈ−１，２ｈ−２及び基準位置接触センサ２ｉ、鉗子における接触センサ４ａ及び開閉センサ４ｂのセンサ信号は、制御装置３の制御部３ａに供給される。これによって、基準位置接触センサ２ｉに対する鉗子の操作を検出することによって第１作業タスクの開始及び終了を検出し、更に、接触センサ２ｈ−１，２ｈ−２及び基準位置接触センサ２ｉに対する鉗子の操作を検出することによって、２０回の操作に要した時間及び１回の操作に要する平均時間、対象物２ｇ−１，２ｇ−２を把持し損ねた回数を解析部３ｂによって演算し、記録部３ｃに記録することができる。
【００５０】
このような第１作業タスクを実行する内視鏡手術用トレーニング装置によれば、ドーム型スクリーン１１に内視鏡手術用トレーニングボックス２内の様子を立体映像（３Ｄ映像）として視認させながら、基準位置接触センサ２ｉの検出出力に基づいて訓練開始時刻及び訓練終了時刻を記録し、訓練開始時刻から訓練終了時刻までの接触センサ２ｈ−１，２ｈ−２、基準位置接触センサ２ｉ、接触センサ４ａ及び開閉センサ４ｂの検出出力に基づいて第１作業タスクで定義される１回の操作に要する時間を記憶することができる。
【００５１】
また、この内視鏡手術用トレーニング装置によれば、対象物２ｇ−１，２ｇ−２に対する医療器具２ｅの操作成功及び操作失敗を検出し、記録部３ｃによって操作成功回数及び操作失敗回数を記録することができる。
【００５２】
なお、この第１作業タスクにおいて、内視鏡手術用トレーニング装置は、１回の操作に要した時間を計測しない場合には、基準位置から対象物、対象物から基準位置に鉗子を操作するタイミングを、内視鏡手術用トレーニングボックス２内の様子を示す立体映像に重畳してドーム型スクリーン１１によって表示させても良い。また、訓練を始める前に、第１作業タスクの内容や説明を提示しても良い。更に、内視鏡手術用トレーニング装置は、ドーム型スクリーン１１に、訓練の内容又は記録した情報を提示しても良い。更に、内視鏡手術用トレーニング装置は、記録部３ｃによって記録された情報を用いて、訓練者Ｐの内視鏡手術の術者としての技能を評価しても良い。
【００５３】
更に、この内視鏡手術用トレーニング装置は、対象物２ｇ−１，２ｇ−２の前後方向距離Ｄ、幅Ｗ、取付高さＨ１，Ｈ２を変更している最中には、ドーム型スクリーン１１に立体映像を表示させないようにすることが望ましい。
【００５４】
「第２作業タスク」
つぎに、上述した内視鏡手術用トレーニング装置によって訓練者Ｐに行わせる第２作業タスクについて説明する。なお、上述した説明と共通する部分についてその説明を省略するものとする。
【００５５】
第２作業タスクは、訓練者Ｐが内視鏡手術用トレーニングボックス２内で医療器具２ｅである鉗子を操作して、対象物を把持する操作をさせて訓練者Ｐを訓練させる。この第２作業タスクを行わせる内視鏡手術用トレーニングボックス２は、その筐体内部に、図４に示すような訓練台２ｆが設けられている。この訓練台２ｆには、所定形状に形成された細線状でその先端が針形状とされた対象物２ｇが、当該訓練台２ｆの上部に接続されて設けられている。また、訓練台２ｆには、対象物２ｇと訓練者Ｐが操作する医療器具２ｅの通常位置との間の所定の基準位置に、基準位置接触センサ２ｉが設けられている。
【００５６】
対象物２ｇは、訓練者Ｐに対する向き及び取付高さＨが調整可能となっている。この対象物２ｇの向きの変更は、図示しない小型回転アクチュエータなどの機構が訓練台２ｆの上部に設けられることによって行われる。この対象物２ｇの先端の針部分の向き変更は、針の先端が訓練者Ｐ側に向く状態から、針の先願が訓練者Ｐとは反対側に向く状態まで、例えば８段階の何れかの状態で設定される。対象物２ｇの取付高さＨの変更は、対象物２ｇを訓練台２ｆの上部に引っ張る機構などによって行われる。このような対象物２ｇの向き及び取付高さＨの変更は、制御装置３における制御部３ａによって制御される。
【００５７】
このように構成された内視鏡手術用トレーニングボックス２は、対象物２ｇ、基準位置接触センサ２ｉが含まれる領域をカメラ装置２ｂの撮像領域としている。したがって、制御装置３は、対象物２ｇ及び基準位置を含む映像を示す左眼用映像信号及び右眼用映像信号がカメラ装置２ｂから供給されて、所定の歪み補正処理を行う。これによって、内視鏡手術用トレーニング装置は、ドーム型スクリーン１１に、対象物２ｇ及び基準位置に対する医療器具２ｅの先端の動きを立体的に表示させることができる。
【００５８】
また、この内視鏡手術用トレーニングボックス２においては、鉗子である医療器具２ｅに、基準位置接触センサ２ｉに接触することを検出する接触センサ４ａと、当該鉗子の開閉を自動で検出する開閉センサ４ｂとを設けている。このような対象物２ｇを備えた内視鏡手術用トレーニングボックス２において、対象物２ｇの先端を把持する操作を表すセンサ信号は、開閉センサ４ｂ及び接触センサ４ａによって検知され、基準位置接触センサ２ｉに対する医療器具２ｅの接触操作を表すセンサ信号は、接触センサ４ａによって検知されて、制御装置３に出力される。対象物２ｇを把持する操作は、具体的には、鉗子が開かれたことを開閉センサ４ｂによって検知し、鉗子が開かれた状態で接触センサ４ａが針部に接触したことを検知し、針部に接触センサ４ａが接触した状態で開閉センサ４ｂによって鉗子が閉じられたことを検知することによって、検出される。
【００５９】
制御装置３には、制御部３ａに、対象物２ｇの向き及び取付高さＨと、対象物２ｇを医療器具２ｅが把持する操作を行う回数とで定義される作業（訓練）タスクが設定されている（設定手段）。例えば、第２作業タスクは、「鉗子の先端を基準位置に接触させた状態から対象物２ｇの針部分を把持した後に再度鉗子の先端を基準位置に戻す操作を合計２０回行う。」とする。また、この第２作業タスクの評価指標としては、基準位置に接触させた状態から対象物２ｇの針部を把持し再度鉗子の先端を基準位置に接触させる１回の操作に要する時間の２０回分の平均時間と、２０回の操作中に対象物２ｇの針部分を把持し損ねた回数とする。
【００６０】
このような１回の鉗子の操作に対する開閉センサ４ｂ及び接触センサ４ａ、基準位置接触センサ２ｉのセンサ信号は、制御装置３の制御部３ａに供給される。これによって、基準位置接触センサ２ｉに対する鉗子の操作を検出することによって第１作業タスクの開始及び終了を検出し、更に、対象物２ｇ及び基準位置接触センサ２ｉに対する鉗子の操作を検出することによって、２０回の操作に要した時間及び１回の操作に要する平均時間、対象物２ｇを把持し損ねた回数を解析部３ｂによって演算し、記録部３ｃに記録することができる。
【００６１】
このような第２作業タスクを実行する内視鏡手術用トレーニング装置によれば、ドーム型スクリーン１１に内視鏡手術用トレーニングボックス２内の様子を立体映像（３Ｄ映像）として視認させながら、基準位置接触センサ２ｉの検出出力に基づいて訓練開始時刻及び訓練終了時刻を記録し、訓練開始時刻から訓練終了時刻までの基準位置接触センサ２ｉ、接触センサ４ａ及び開閉センサ４ｂの検出出力に基づいて第２作業タスクで定義される１回の操作に要する時間を記憶することができる。
【００６２】
また、この内視鏡手術用トレーニング装置によれば、対象物２ｇに対する医療器具２ｅの操作成功及び操作失敗を検出し、記録部３ｃによって操作成功回数及び操作失敗回数を記録することができる。
【００６３】
なお、この第２作業タスクにおいて、内視鏡手術用トレーニング装置は、１回の操作に要した時間を計測しない場合には、基準位置から対象物、対象物から基準位置に鉗子を操作するタイミングを、内視鏡手術用トレーニングボックス２内の様子を示す立体映像に重畳してドーム型スクリーン１１によって表示させても良い。また、訓練を始める前に、第１作業タスクの内容や説明を提示しても良い。更に、内視鏡手術用トレーニング装置は、ドーム型スクリーン１１に、訓練の内容又は記録した情報を提示しても良い。更に、内視鏡手術用トレーニング装置は、記録部３ｃによって記録された情報を用いて、訓練者Ｐの内視鏡手術の術者としての技能を評価しても良い。
【００６４】
更に、この内視鏡手術用トレーニング装置は、対象物２ｇの向き、取付高さＨを変更している最中には、ドーム型スクリーン１１に立体映像を表示させないようにすることが望ましい。
【００６５】
「第３作業タスク」
つぎに、上述した内視鏡手術用トレーニング装置によって訓練者Ｐに行わせる第３作業タスクについて説明する。なお、上述した説明と共通する部分についてその説明を省略するものとする。
【００６６】
第３作業タスクは、訓練者Ｐが内視鏡手術用トレーニングボックス２内で医療器具２ｅである鉗子を操作して、対象物に鉗子の先端を接触させて訓練者Ｐを訓練させる。この第３作業タスクを行わせる内視鏡手術用トレーニングボックス２は、その筐体内部に、図５に示すような訓練台２ｆが設けられている。この訓練台２ｆには、輪形状部分を含み、医療器具２ｅの訓練者Ｐに対して前後方向にずれて配置された少なくとも２つの対象物２ｇ−１，２ｇ−２が設けられている。また、訓練台２ｆには、対象物２ｇ−１，２ｇ−２と訓練者Ｐが操作する医療器具２ｅの通常位置との間の所定の基準位置に、基準位置接触センサ２ｉが設けられている。また、この訓練台２ｆには、図示はしていないが、医療器具２ｅが輪形状部分を津通過したことを検知するセンサを備えている。例えば、輪形状部分内の磁電界状態を検知して、対象物２ｇ−１，２ｇ−２の輪形状部分内に医療器具２ｅが挿入されたことを検知する。
【００６７】
対象物２ｇ−１，２ｇ−２は、輪形状部分の大きさを変更することが可能となっている。この対象物２ｇ−１，２ｇ−２の輪形状部分の大きさの変更は、当該対象物２ｇ−１，２ｇ−２自体を自動的に交換する機構などによって行われる。また、この内視鏡手術用トレーニングボックス２は、２つの輪形状部分位置を変更可能としても良く、輪形状部分を支える足形状や足の位置を自動変更可能としても良い。
【００６８】
このように構成された内視鏡手術用トレーニングボックス２は、対象物２ｇ−１，２ｇ−２、基準位置接触センサ２ｉが含まれる領域をカメラ装置２ｂの撮像領域としている。したがって、制御装置３は、対象物２ｇ−１，２ｇ−２及び基準位置を含む映像を示す左眼用映像信号及び右眼用映像信号がカメラ装置２ｂから供給されて、所定の歪み補正処理を行う。これによって、内視鏡手術用トレーニング装置は、ドーム型スクリーン１１に、対象物２ｇ−１，２ｇ−２及び基準位置に対する医療器具２ｅの先端の動きを立体的に表示させることができる。
【００６９】
また、この内視鏡手術用トレーニングボックス２においては、鉗子である医療器具２ｅに、当該鉗子の開閉を自動で検出する開閉センサ４ｂを設けている。このような対象物２ｇ−１，２ｇ−２を備えた内視鏡手術用トレーニングボックス２において、基準位置接触センサ２ｉ及び輪形状部分の通過に対するセンサ信号は、制御装置３に出力される。
【００７０】
制御装置３には、制御部３ａに、対象物２ｇ−１，２ｇ−２の輪形状部分の大きさと、対象物２ｇ−１，２ｇ−２の輪形状部分に対して医療器具２ｅを通過させる操作を行う回数とで定義される作業（訓練）タスクが設定されている（設定手段）。例えば、第３作業タスクは、「鉗子の先端を基準位置に接触させた状態から対象物２ｇ−１，２ｇ−２の輪形状部分を通過させた後に再度鉗子の先端を基準位置に戻す操作を、左右の対象物２ｇ−１，２ｇ−２の輪形状部分に対して交互にそれぞれ１０回ずつの合計２０回行う。」とする。また、この第３作業タスクの評価指標としては、基準位置に接触させた状態から輪形状部分を通過させて再度鉗子の先端を基準位置に接触させる１回の操作に要する時間の２０回分の平均時間と、輪形状部分の中心に対する通過位置のずれ量とする。
【００７１】
このような１回の鉗子の操作に対する接触センサ２ｈ−１，２ｈ−２及び基準位置接触センサ２ｉのセンサ信号は、制御装置３の制御部３ａに供給される。これによって、基準位置接触センサ２ｉに対する鉗子の操作を検出することによって第３作業タスクの開始及び終了を検出し、更に、接触センサ２ｈ−１，２ｈ−２及び基準位置接触センサ２ｉに対する鉗子の操作を検出することによって、２０回の操作に要した時間及び１回の操作に要する平均時間、対象物２ｇ−１，２ｇ−２の輪形状部分の中心に対するズレ量を解析部３ｂによって演算し、記録部３ｃに記録することができる。
【００７２】
このような第３作業タスクを実行する内視鏡手術用トレーニング装置によれば、ドーム型スクリーン１１に内視鏡手術用トレーニングボックス２内の様子を立体映像（３Ｄ映像）として視認させながら、基準位置接触センサ２ｉの検出出力に基づいて訓練開始時刻及び訓練終了時刻を記録し、訓練開始時刻から訓練終了時刻までの基準位置接触センサ２ｉ及び輪形状部分を通過の検出出力に基づいて第３作業タスクで定義される１回の操作に要する時間を記憶することができる。
【００７３】
また、この内視鏡手術用トレーニング装置によれば、対象物２ｇ−１，２ｇ−２に対する医療器具２ｅの操作成功及び操作失敗を検出し、記録部３ｃによって操作成功回数及び操作失敗回数を記録することができる。
【００７４】
なお、この第３作業タスクにおいて、内視鏡手術用トレーニング装置は、１回の操作に要した時間を計測しない場合には、基準位置から対象物、対象物から基準位置に鉗子を操作するタイミングを、内視鏡手術用トレーニングボックス２内の様子を示す立体映像に重畳してドーム型スクリーン１１によって表示させても良い。また、訓練を始める前に、第３作業タスクの内容や説明を提示しても良い。更に、内視鏡手術用トレーニング装置は、ドーム型スクリーン１１に、訓練の内容又は記録した情報を提示しても良い。更に、内視鏡手術用トレーニング装置は、記録部３ｃによって記録された情報を用いて、訓練者Ｐの内視鏡手術の術者としての技能を評価しても良い。
【００７５】
更に、この内視鏡手術用トレーニング装置は、対象物２ｇ−１，２ｇ−２の前後方向距離Ｄ、幅Ｗ、輪形状部分の大きさ等を変更している最中には、ドーム型スクリーン１１に立体映像を表示させないようにすることが望ましい。
【００７６】
「第４作業タスク」
つぎに、上述した内視鏡手術用トレーニング装置によって訓練者Ｐに行わせる第４作業タスクについて説明する。なお、上述した説明と共通する部分についてその説明を省略するものとする。
【００７７】
第４作業タスクは、訓練者Ｐが内視鏡手術用トレーニングボックス２内で医療器具２ｅである鉗子を操作して、対象物である縫合練習ボードに対して糸を縫合し、更に糸を結紮する操作を訓練させるものである。この第４作業タスクを行わせる内視鏡手術用トレーニングボックス２は、その筐体内部に、図６に示すような訓練台２ｆ上に対象物２ｇである縫合練習ボードが設けられている。この縫合練習ボードには、患者の皮膚を模擬したゴム材料等からなり、その表面に縫合針を通過させる複数の目標点が記載されている。また、訓練台２ｆには、縫合練習ボードと訓練者Ｐが操作する医療器具２ｅの通常位置との間の所定の基準位置に、基準位置接触センサ２ｉが設けられている。更に、図示はしないが、鉗子に把持される縫合針の先端部に、当該縫合針が縫合練習ボードを通過したことを検知する接触センサを設けておく。そして、この接触センサは、鉗子の操作によって縫合針が縫合練習ボードを通過した時に、当該縫合針によって縫合糸が縫合されたことが認識できるセンサ信号を制御装置３の制御部３ａに供給する。
【００７８】
縫合練習ボードは、鉗子で把持された縫合針で糸を通す目標点が設定可能とされる。具体的には、縫合練習ボードをドーム型スクリーン１１に表示させた状態にて、当該縫合練習ボードの目標点を、当該ドーム型スクリーン１１に表示させているカメラ装置２ｂの画像上に重畳表示させる。そして、内視鏡手術用トレーニング装置は、ドーム型スクリーン１１上で設定した縫合練習ボードの目標点に縫合針が通過したことを検知する。また、この内視鏡手術用トレーニング装置においては、鉗子の操作を表す接触センサ４ａ及び開閉センサ４ｂの検出出力に基づいて、縫合糸の結紮作業を検出する。この縫合糸の結紮作業は、縫合糸の結び方として所定の方法がある。したがって、内視鏡手術用トレーニング装置は、鉗子に設けられた接触センサ４ａによって検出する縫合糸の把持及び開閉センサ４ｂによって検出する鉗子の開閉が所定の順序で行われたことによって、縫合糸の結紮作業を検出することができる。
【００７９】
このように構成された内視鏡手術用トレーニングボックス２は、訓練台２ｆ、対象物２ｇである縫合練習ボード、基準位置接触センサ２ｉが含まれる領域をカメラ装置２ｂの撮像領域としている。したがって、制御装置３は、縫合練習ボード及び基準位置を含む映像を示す左眼用映像信号及び右眼用映像信号がカメラ装置２ｂから供給されて、所定の歪み補正処理を行う。これによって、内視鏡手術用トレーニング装置は、ドーム型スクリーン１１に、縫合練習ボード及び基準位置に対する医療器具２ｅの先端の動きを立体的に表示させることができる。
【００８０】
制御装置３には、制御部３ａに、縫合練習ボードに対する縫合作業の回数及び結紮作業の回数で定義される作業（訓練）タスクが設定されている（設定手段）。例えば、第４作業タスクは、「縫合練習ボード上に置かれた縫合針を把持し、縫合練習ボードの中心の縦線の左右に配置された目標点に合わせて縫合作業を１回行い、その後に、所定の縫合方法である基本Ｃループ法による結紮作業を２回行う。」とする。また、この第４作業タスクの評価指標としては、縫合針の把持、縫合作業を１回、結紮作業を２回からなる１回の操作に要する時間の２回分の平均時間と、１回の操作でのエラー回数（縫合針、縫合糸を掴み損ねた回数）の２回分の平均回数とする。
【００８１】
このような１回の鉗子の操作に対する開閉センサ４ｂ及び接触センサ４ａ、基準位置接触センサ２ｉのセンサ信号は、制御装置３の制御部３ａに供給される。これによって、基準位置接触センサ２ｉに対する鉗子の操作を検出することによって第４作業タスクの開始及び終了を検出し、更に、縫合練習ボード及び基準位置接触センサ２ｉに対する鉗子の操作を検出することによって、１回の操作に要した時間及び１回の操作に要する平均時間、エラー回数を解析部３ｂによって演算し、記録部３ｃに記録することができる。
【００８２】
このような第４作業タスクを実行する内視鏡手術用トレーニング装置によれば、ドーム型スクリーン１１に内視鏡手術用トレーニングボックス２内の様子を立体映像（３Ｄ映像）として視認させながら、基準位置接触センサ２ｉの検出出力に基づいて訓練開始時刻及び訓練終了時刻を記録し、訓練開始時刻から訓練終了時刻までの基準位置接触センサ２ｉ、接触センサ４ａ及び開閉センサ４ｂの検出出力に基づいて第４作業タスクで定義される１回の操作に要する時間を記憶することができる。
【００８３】
また、この内視鏡手術用トレーニング装置によれば、対象物２ｇに対する医療器具２ｅの操作成功及び操作失敗を検出し、記録部３ｃによって操作成功回数及び操作失敗回数を記録することができる。
【００８４】
なお、この第２作業タスクにおいて、内視鏡手術用トレーニング装置は、１回の操作に要した時間を計測しない場合には、基準位置から対象物、対象物から基準位置に鉗子を操作するタイミングを、内視鏡手術用トレーニングボックス２内の様子を示す立体映像に重畳してドーム型スクリーン１１によって表示させても良い。また、訓練を始める前に、第１作業タスクの内容や説明を提示しても良い。更に、内視鏡手術用トレーニング装置は、ドーム型スクリーン１１に、訓練の内容又は記録した情報を提示しても良い。更に、内視鏡手術用トレーニング装置は、記録部３ｃによって記録された情報を用いて、訓練者Ｐの内視鏡手術の術者としての技能を評価しても良い。
【００８５】
「第１認識タスク」
つぎに、内視鏡手術における術者を訓練するために、訓練台２ｆ上の状況の認識状態を訓練する第１認識タスクについて説明する。なお、上述した説明と共通する部分についてその説明を省略するものとする。
【００８６】
第１認識タスクは、訓練者Ｐが内視鏡手術用トレーニングボックス２内における対象物の状態を正確に認識できることを訓練させるものである。この第１認識タスクでは、内視鏡手術用トレーニングボックス２内に、図７に示すような訓練台２ｆが設けられている。この訓練台２ｆには、直線状の少なくとも２つの対象物２ｇ−１，２ｇ−２が上部と下部との間に設けられている。
【００８７】
対象物２ｇ−１，２ｇ−２は、訓練者Ｐに対する相互の前後方向距離Ｄ及び幅Ｗが調整可能となっている。この対象物２ｇ−１，２ｇ−２の前後方向距離Ｄ及び幅Ｗの変更は、図示しない小型アクチュエータやモータなどの機構が訓練台２ｆの上部又は下部に設けられることによって行われる。対象物２ｇ−１，２ｇ−２の太さは、自動的に対象物２ｇ−１，２ｇ−２を入れ替える機構で変更しても良く、対象物２ｇ−１，２ｇ−２の張力を調整する機構で変更しても良い。このような対象物２ｇ−１，２ｇ−２及び接触センサ２ｈ−１，２ｈ−２の変更は、制御装置３における制御部３ａによって制御される。
【００８８】
このように構成された内視鏡手術用トレーニングボックス２は、対象物２ｇ−１，２ｇ−２が含まれる領域をカメラ装置２ｂの撮像領域としている。したがって、制御装置３は、対象物２ｇ−１，２ｇ−２を含む映像を示す左眼用映像信号及び右眼用映像信号がカメラ装置２ｂから供給されて、所定の歪み補正処理を行う。これによって、内視鏡手術用トレーニング装置は、ドーム型スクリーン１１に、対象物２ｇ−１，２ｇ−２を立体的に表示させることができる。
【００８９】
このように対象物２ｇ−１，２ｇ−２の状態をドーム型スクリーン１１に表示させた状態において、この第１認識タスクは、対象物２ｇ−１，２ｇ−２のうち何れの対象物が訓練者Ｐの前方又は後方に存在するかの前後位置関係をボタン５の操作によって選択させる（入力手段）。この操作は、制御装置３によって検出され、解析部３ｂは、ボタン５に入力された対象物２ｇ−１，２ｇ−２の前後位置関係の正誤又はボタン５に入力された対象物の前後位置と実際の対象物の前後位置との差異を演算して、記録部３ｃに記録する。
【００９０】
制御装置３には、制御部３ａに、ランダムな順序で全ての前後位置関係、太さなどのパターンを複数回づつ、各パターンを５秒づつ提示するという認識（訓練）タスクが設定されている。そして、解析部３ｂは、回答の正答率、パターンの提示から回答までに要した時間を評価指標とする。そして、内視鏡手術用トレーニング装置は、認識タスクに従って制御装置３がアクチュエータを制御して対象物２ｇ−１，２ｇ−２の前後、太さ及び距離を変化させて、ボタン５の操作を検出する。これによって、解析部３ｂは、ボタン５に入力された対象物２ｇ−１，２ｇ−２の前後位置関係の正誤又はボタン５に入力された対象物２ｇ−１，２ｇ−２の前後位置関係と実際の対象物２ｇ−１，２ｇ−２の前後位置関係との差異を演算して、記録部３ｃに記録する。
【００９１】
なお、この内視鏡手術用トレーニング装置は、対象物２ｇ−１，２ｇ−２の前後方向距離Ｄ、幅Ｗ、取付高さＨ１，Ｈ２を変更している最中には、ドーム型スクリーン１１に立体映像を表示させないようにすることが望ましい。
【００９２】
「第２認識タスク」
つぎに、内視鏡手術における術者を訓練するために、訓練台２ｆ上の状況の認識状態を訓練する第１認識タスクについて説明する。なお、上述した説明と共通する部分についてその説明を省略するものとする。
【００９３】
第２認識タスクは、内視鏡手術用トレーニングボックス２内において、対象物２ｇの先端部２ｇ’の向きを正確に把握させる訓練させるものである。この第２認識タスクにおいて、内視鏡手術用トレーニングボックス２は、その筐体内部に、図８に示すような訓練台２ｆが設けられている。この訓練台２ｆには、所定形状に形成された細線状でその先端が針形状とされた対象物２ｇが、当該訓練台２ｆの上部に接続されて設けられている。
【００９４】
対象物２ｇは、訓練者Ｐに対する向き及び取付高さＨが調整可能となっている。この対象物２ｇの向きの変更は、図示しない小型回転アクチュエータなどの機構が訓練台２ｆの上部に設けられることによって行われる。この対象物２ｇの先端の針部分の向き変更は、針の先端が訓練者Ｐ側に向く状態から、針の先願が訓練者Ｐとは反対側に向く状態まで、例えば８段階の何れかの状態で設定される。対象物２ｇの取付高さＨの変更は、対象物２ｇを訓練台２ｆの上部に引っ張る機構などによって行われる。このような対象物２ｇの向き及び取付高さＨの変更は、制御装置３における制御部３ａによって制御される。
【００９５】
このように構成された内視鏡手術用トレーニングボックス２は、対象物２ｇ、基準位置接触センサ２ｉが含まれる領域をカメラ装置２ｂの撮像領域としている。したがって、制御装置３は、対象物２ｇ及び基準位置を含む映像を示す左眼用映像信号及び右眼用映像信号がカメラ装置２ｂから供給されて、所定の歪み補正処理を行う。これによって、内視鏡手術用トレーニング装置は、ドーム型スクリーン１１に、対象物２ｇ及び基準位置に対する医療器具２ｅの先端の動きを立体的に表示させることができる。
【００９６】
制御装置３には、制御部３ａに、対象物２ｇの向き及び取付高さＨをランダムな順序で全パターンを３回ずつ、各パターンを５秒ずつ提示する認識（訓練）タスクが設定されている（設定手段）。そして、内視鏡手術用トレーニング装置は、認識タスクに従って制御装置３がアクチュエータを制御し、ボタン５の操作を検出する。これによって、解析部３ｂは、ボタン５に入力された対象物２ｇの向きの正誤又はボタン５に入力された対象物２ｇの向きと実際の対象物２ｇの向きとの差異を演算して、記録部３ｃに記録する。
【００９７】
なお、この内視鏡手術用トレーニング装置は、対象物２ｇの向き、取付高さＨを変更している最中には、ドーム型スクリーン１１に立体映像を表示させないようにすることが望ましい。
【００９８】
「第３認識タスク」
つぎに、内視鏡手術における術者を訓練するために、訓練台２ｆ上の状況の認識状態を訓練する第３認識タスクについて説明する。なお、上述した説明と共通する部分についてその説明を省略するものとする。
【００９９】
第３認識タスクは、訓練者Ｐが内視鏡手術用トレーニングボックス２内における対象物の状態を正確に認識できることを訓練させるものである。この第３認識タスクでは、内視鏡手術用トレーニングボックス２内に、図９に示すような訓練台２ｆが設けられている。この訓練台２ｆには、直線状の少なくとも２つの輪形状部分を有する対象物２ｇ−１，２ｇ−２が設けられている。
【０１００】
対象物２ｇ−１，２ｇ−２は、輪形状部分の半径Ｒ、輪形状部分の中心同士の前後方向距離Ｄ、輪形状部分の中心の幅方向距離Ａが変更可能となっている。この輪形状部分の半径Ｒの変更は、対象物２ｇ−１，２ｇ−２そのものを交換する機構で実現でき、前後方向距離Ｄ及び幅方向距離Ａの変更は、訓練台２ｆ下部のアクチュエータを駆動して変更可能である。これらの制御は、制御装置３における制御部３ａによって制御される。
【０１０１】
このように構成された内視鏡手術用トレーニングボックス２は、対象物２ｇ−１，２ｇ−２が含まれる領域をカメラ装置２ｂの撮像領域としている。したがって、制御装置３は、対象物２ｇ−１，２ｇ−２を含む映像を示す左眼用映像信号及び右眼用映像信号がカメラ装置２ｂから供給されて、所定の歪み補正処理を行う。これによって、内視鏡手術用トレーニング装置は、ドーム型スクリーン１１に、対象物２ｇ−１，２ｇ−２を立体的に表示させることができる。
【０１０２】
このように対象物２ｇ−１，２ｇ−２の状態をドーム型スクリーン１１に表示させた状態において、この第３認識タスクは、対象物２ｇ−１，２ｇ−２のうち何れの対象物が訓練者Ｐの前方又は後方に存在するかの前後位置関係をボタン５の操作によって選択させる（入力手段）。この操作は、制御装置３によって検出され、解析部３ｂは、ボタン５に入力された対象物２ｇ−１，２ｇ−２の前後位置関係の正誤又はボタン５に入力された対象物の前後位置と実際の対象物の前後位置との差異を演算して、記録部３ｃに記録する。
【０１０３】
制御装置３には、制御部３ａに、ランダムな順序で全ての前後方向距離Ｄ、輪形状部分の半径Ｒ、幅方向距離Ａなどのパターンを複数回づつ、各パターンを５秒づつ提示するという認識（訓練）タスクが設定されている。そして、解析部３ｂは、回答の正答率、パターンの提示から回答までに要した時間を評価指標とする。そして、内視鏡手術用トレーニング装置は、認識タスクに従って制御装置３がアクチュエータを制御して対象物２ｇ−１，２ｇ−２の前後方向距離Ｄ、幅方向距離Ａ、輪形状部分の半径Ｒを変化させて、ボタン５の操作を検出する。これによって、解析部３ｂは、ボタン５に入力された対象物２ｇ−１，２ｇ−２の前後位置関係の正誤又はボタン５に入力された対象物２ｇ−１，２ｇ−２の前後位置関係と実際の対象物２ｇ−１，２ｇ−２の前後位置関係との差異を演算して、記録部３ｃに記録する。
【０１０４】
なお、この内視鏡手術用トレーニング装置は、対象物２ｇ−１，２ｇ−２の前後方向距離Ｄ、幅Ｗ、輪形状部分の大きさ等を変更している最中には、ドーム型スクリーン１１に立体映像を表示させないようにすることが望ましい。
【０１０５】
つぎに、これら作業タスク及び認識タスクにおいて、内視鏡手術用トレーニングボックス２内の映像を提示する手段として、一般的な２０インチトリニトロンモニタによって２次元映像（２Ｄ）を使用した場合と、本発明を適用した提示部１のように３次元映像（３Ｄ）を使用した場合での、作業タスク及び認識タスクに対する結果を、図１０乃至図２５の説明する。
【０１０６】
「第１作業タスク」
第１作業タスクは、図３に示したように、カメラ装置２ｂからの距離が異なる複数の糸状対象物を把持する訓練である。この第１作業タスクの結果として、図１０に被験者（訓練者Ｐ）ごとの鉗子往復時間［ｓｅｃ］を示し、図１１に鉗子往復時間［ｓｅｃ］の標準偏差を示し、図１２に対象物の把持ミス回数［回］を示す。なお、この訓練結果は、複数の訓練者Ｐによって第１作業タスクを行って取得したものである。ここで、図１０に示す「Ｐ」は、“Wilcoxon Signed Rank Test”と称される解析手法、図１１，図１２に示す「Ｐ」は、“Mann-Whitney-U検定”と称される解析手法によって求めた値であり、このＰの値が０．０５以下であると、比較する対象に相違があると認められることを表す。図１０から明らかなように、内視鏡手術用トレーニングボックス２内の状況を２次元映像（２Ｄ）で表示した場合よりも、３次元映像（３Ｄ）で表示した場合の方が、鉗子往復時間が短く、Ｐの値より、双方の結果に相違が認められる。
【０１０７】
また、図１１に示すように、２次元映像（２Ｄ）よりも、３次元映像（３Ｄ）の方が、訓練者Ｐに応じた鉗子往復時間のバラツキが小さく、且つ短い時間となっている。また、Mann-Whitney-U検定で求めたＰの値も０．０３４となっている。なお、図１１に示す箱ひげ図は、２次元映像（２Ｄ）の場合で説明すると、２．６［ｓｅｃ］、０．５［ｓｅｃ］付近の値は軽度の外れ値、２．２５［ｓｅｃ］、０．７５［ｓｅｃ］付近の値が最小値及び最大値、０．９［ｓｅｃ］、２．０［ｓｅｃ］付近の値が第１四分位点及び第３四分位点、１．５［ｓｅｃ］付近の値が中央値である。
【０１０８】
更に、図１２に示すように、２次元映像（２Ｄ）よりも、３次元映像（３Ｄ）の方が、訓練者Ｐに応じた把持ミス回数が少なく、且つばらつきも小さくなっている。また、Mann-Whitney-U検定で求めたＰの値も０．００３９となっている。
【０１０９】
「第２作業タスク」
第２作業タスクは、図４に示したように、訓練者Ｐに対して向きが可変な針形状を把持する訓練である。この第２作業タスクの結果として、図１３に鉗子往復時間［ｓｅｃ］を示し、図１４に対象物の把持ミス回数［回］を示す。なお、この訓練結果は、複数の訓練者Ｐによって第２作業タスクを行って取得したものである。
【０１１０】
図１３から明らかなように、２次元映像（２Ｄ）で表示した場合より、３次元映像（３Ｄ）で表示した場合の方が、鉗子往復時間が短い。なお、Ｐの値も０．０１となっている。また、図１４から明らかなように、２次元映像（２Ｄ）で表示した場合より、３次元映像（３Ｄ）で表示した場合の方が、把持ミス回数も少なくなっている。なおＰの値も０．０１８となっている。
【０１１１】
「第３作業タスク」
第３作業タスクは、図５に示したように、カメラ装置２ｂからの距離が異なる２つの輪形状部分に対する鉗子の通過訓練である。この第３作業タスクの結果として、図１５に対象物２ｇ−１，２ｇ−２の輪形状部分の中心からのずれ量［ｍｍ］を示し、図１６に、このずれ量の標準偏差を示す。なお、この訓練結果は、複数の訓練者Ｐによって第３作業タスクを行って取得したものである。
【０１１２】
図１５から明らかなように、２次元映像（２Ｄ）で表示した場合より、３次元映像（３Ｄ）で表示した場合の方が、ずれ量が少なく且つばらつきも小さい。なお、Ｐの値も０．０３６となっている。また、図１６から明らかなように、２次元映像（２Ｄ）で表示した場合より、３次元映像（３Ｄ）で表示した場合の方が、ずれ量の標準偏差が小さく、ばらつきも小さい。なお、Ｐの値も０．０３６となっている。
【０１１３】
「第４作業タスク」
第４作業タスクは、図６に示したように、所定の縫合練習ボードに対して縫合作業をさせる訓練である。この第４作業タスクの結果として、図１７に縫合糸の結紮時間［ｓｅｃ］を示し、図１８に縫合糸又は縫合針の把持ミス回数［回］を示す。図１７（ａ）、図１８（ａ）は、２次元映像（２Ｄ）を見て第４作業タスクを行った後に３次元映像（３Ｄ）を見て第４作業タスクを行った場合の結果である。図１７（ｂ）、図１８（ｂ）は、３次元映像（３Ｄ）を見て第４作業タスクを行った後に２次元映像（２Ｄ）を見て第４作業タスクを行った場合の結果である。なお、この訓練結果は、複数の訓練者Ｐによって第４作業タスクを行って取得したものである。
【０１１４】
図１７から明らかなように、２次元映像（２Ｄ）で表示した場合より、３次元映像（３Ｄ）で表示した場合の方が、縫合糸の結紮時間が短くなっている。なお、Ｐの値も０．０３５となっている。また、図１８から明らかなように、２次元映像（２Ｄ）で表示した場合より、３次元映像（３Ｄ）で表示した場合の方が、把持ミス回数は少なくなっている。なお、Ｐの値も０．００１５となっている。
【０１１５】
「第１認識タスク」
第１認識タスクは、図７に示したように、カメラ装置２ｂからの距離が異なる複数の糸状対象物の前後位置関係を正確に把握する訓練である。この第１認識タスクの訓練結果は、平面モニタに２次元映像（２Ｄ）を表示させた場合とドーム型スクリーン１１に３次元映像（３Ｄ）を表示させた場合とで得た。また、この第１認識タスクの訓練結果は、表示画面が平面のモニタを使用して立体映像を表示させて第１認識タスクを行った場合（３ＤＰ）と、上述のドーム型スクリーン１１に立体映像を表示して第１認識タスクを行った場合（３ＤＤ）とで得た。なお、鉗子、内視鏡手術用トレーニングボックス２は同一のものを使用した。この第１認識タスクの結果として、図１９に、２次元映像（２Ｄ）を使用した場合とドーム型スクリーン１１上の３次元映像（３Ｄ）を使用した場合との前後位置関係の正答率を示す。また、図２０に、３次元映像を平面モニタに表示させた場合（３ＤＰ）とドーム型スクリーン１１に表示させた場合（３ＤＤ）との前後位置関係の正答率を示す。なお、この訓練結果は、複数の訓練者Ｐによって第１認識タスクを行って取得したものである。
【０１１６】
図１９を見ると、２次元映像を使用した場合とドーム型スクリーン１１上の３次元映像を使用した場合とでは、格段に大きな正答率の相違が確認できた。また、Ｐの値も０．０１４となった。一方、図２０を見ると、平面のモニタを使用した３ＤＰでは、被験者の正答率のバラツキが大きくなっているが、ドーム型スクリーン１１を使用した３ＤＤでは、被験者間の正答率のバラツキが小さくなっている。また、３ＤＤでは、軽度の外れ値がなく、最小値も高い値となっている。なお、Ｐの値は０．７７となった。
【０１１７】
「第２認識タスク」
第２認識タスクは、図８に示したように、訓練者Ｐに対する針形状の向きを正確に把握する訓練である。この第２認識タスクの結果として、図２１に、２次元映像（２Ｄ）を使用した場合とドーム型スクリーン１１上の３次元映像（３Ｄ）を使用した場合との針形状部分の向きの正答率を示す。また、図２２に、３次元映像を平面モニタに表示させた場合（３ＤＰ）とドーム型スクリーン１１に表示させた場合（３ＤＤ）との針形状部分の向きの正答率を示す。なお、この訓練結果は、複数の訓練者Ｐによって第２認識タスクを行って取得したものである。
【０１１８】
図２１を見ると、２次元映像を使用した場合とドーム型スクリーン１１上の３次元映像を使用した場合とでは、大きな正答率の相違が確認できた。また、ドーム型スクリーン１１上の３次元映像を使用した場合には、そのバラツキが正答率９０％以上でまとまっており、２次元映像を使用するよりも訓練者Ｐごとのばらつきが著しく小さくなる。更に、Ｐの値も０．０００１となり大きな有意差が認められる。
【０１１９】
図２２を見ると、平面のモニタを使用した３ＤＰでは、被験者の正答率のバラツキが大きくなっているが、ドーム型スクリーン１１を使用した３ＤＤでは、被験者間の正答率のバラツキが小さくなっている。また、３ＤＤでは、軽度の外れ値でも正答率が９０％となっており、最小値も極めて高い値となっている。なお、Ｐの値は０．０００３となった。
【０１２０】
この第２認識タスクにおいては、同じ立体映像を表示しても、平面のモニタよりも、ドーム型スクリーン１１を用いることで、著しく高い効果が認められる。
【０１２１】
「第３認識タスク」
第３認識タスクは、図９に示したように、カメラ装置２ｂからの距離が輪形状部分の大きさが異なる複数の対象物の前後位置関係を正確に把握する訓練である。この第３認識タスクの結果として、図２３に、２次元映像（２Ｄ）を使用した場合とドーム型スクリーン１１上の３次元映像（３Ｄ）を使用した場合との輪形状部分の前後の正答率を示し、図２４に、各対象物の輪形状部分の半径Ｒ、対象物間の前後方向距離Ｄ及び幅Ｗを変更させた全モデルを行った場合と、カメラ装置２ｂから手前の対象物の輪形状部分の半径Ｒが小さい場合にそれが認識できるかの訓練を行った場合とで、平面のモニタを使用した３ＤＰとドーム型スクリーン１１を使用した３ＤＤとの正答率の結果を示す。
【０１２２】
図２３を見ると、２次元映像を使用した場合とドーム型スクリーン１１上の３次元映像を使用した場合とでは、正答率の相違が確認できた。また、ドーム型スクリーン１１上の３次元映像を使用した場合には、そのバラツキが正答率９０％以上でまとまっており、２次元映像を使用するよりも訓練者Ｐごとのばらつきが著しく小さくなる。更に、Ｐの値も０．０００２となり大きな有意差が認められる。
【０１２３】
図２４を見ると、平面のモニタを使用した３ＤＰよりも、ドーム型スクリーン１１を使用した３ＤＤの方がバラツキが小さく、正答率の平均値も高くなっている。なお、Ｐの値は０．０００２となっており、第３認識タスクにおいては双方の結果に格段の相違が見受けられる。
【０１２４】
この第３認識タスクにおいては、同じ立体映像を表示しても、平面のモニタよりも、ドーム型スクリーン１１を用いることで、著しく高い効果が認められる。
【０１２５】
なお、上述の実施の形態は本発明の一例である。このため、本発明は、上述の実施形態に限定されることはなく、この実施の形態以外であっても、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能であることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【０１２６】
【図１】本発明を適用した内視鏡手術用トレーニング装置の構成を示す斜視図である。
【図２】本発明を適用した内視鏡手術用トレーニング装置における内視鏡手術用トレーニングボックスの外観構成を示す斜視図である。
【図３】内視鏡手術用トレーニングボックス内に設置される訓練台及び当該訓練台に設けられる対象物の構成を示し、第１作業タスクを説明する概略図である。
【図４】内視鏡手術用トレーニングボックス内に設置される訓練台及び当該訓練台に設けられる対象物の構成を示し、第２作業タスクを説明する概略図である。
【図５】内視鏡手術用トレーニングボックス内に設置される訓練台及び当該訓練台に設けられる対象物の構成を示し、第３作業タスクを説明する概略図である。
【図６】内視鏡手術用トレーニングボックス内に設置される訓練台及び当該訓練台に設けられる対象物の構成を示し、第４作業タスクを説明する概略図である。
【図７】内視鏡手術用トレーニングボックス内に設置される訓練台及び当該訓練台に設けられる対象物の構成を示し、第１認識タスクを説明する概略図である。
【図８】内視鏡手術用トレーニングボックス内に設置される訓練台及び当該訓練台に設けられる対象物の構成を示し、第２認識タスクを説明する概略図である。
【図９】内視鏡手術用トレーニングボックス内に設置される訓練台及び当該訓練台に設けられる対象物の構成を示し、第３認識タスクを説明する概略図である。
【図１０】第１作業タスクの訓練結果として、２次元映像（２Ｄ）を見させて行った鉗子往復時間と３次元映像（３Ｄ）を見させて行った鉗子往復時間とを比較して示すグラフである。
【図１１】第１作業タスクの訓練結果として、２次元映像（２Ｄ）を見させて行った鉗子往復時間の標準偏差と３次元映像（３Ｄ）を見させて行った鉗子往復時間の標準偏差とを比較して示す箱ひげ図である。
【図１２】第１作業タスクの訓練結果として、２次元映像（２Ｄ）を見させて行った把持ミス回数と３次元映像（３Ｄ）を見させて行った把持ミス回数とを比較して示す箱ひげ図である。
【図１３】第２作業タスクの訓練結果として、２次元映像（２Ｄ）を見させて行った鉗子往復時間と３次元映像（３Ｄ）を見させて行った鉗子往復時間とを比較して示す箱ひげ図である。
【図１４】第２作業タスクの訓練結果として、２次元映像（２Ｄ）を見させて行った把持ミス回数と３次元映像（３Ｄ）を見させて行った把持ミス回数とを比較して示すグラフである。
【図１５】第３作業タスクの訓練結果として、２次元映像（２Ｄ）を見させて行ったずれ量と３次元映像（３Ｄ）を見させて行ったずれ量とを比較して示す箱ひげ図である。
【図１６】第３作業タスクの訓練結果として、２次元映像（２Ｄ）を見させて行ったずれ量の標準偏差と３次元映像（３Ｄ）を見させて行ったずれ量の標準偏差とを比較して示す箱ひげ図である。
【図１７】第４作業タスクの訓練結果として、２次元映像（２Ｄ）を見させて行った縫合結紮時間と３次元映像（３Ｄ）を見させて行った縫合結紮時間とを比較して示すグラフである。
【図１８】第４作業タスクとして、２次元映像（２Ｄ）を見させて行った把持ミス回数と３次元映像（３Ｄ）を見させて行った把持ミス回数とを比較して示すグラフである。
【図１９】第１認識タスクの訓練結果として、２次元映像を用いた場合の正答率と３次元映像を用いた場合の正答率とを比較して示す箱ひげ図である。
【図２０】第１認識タスクの訓練結果として、平面のモニタを使用して行った正答率とドーム型スクリーンを使用して行った正答率とを比較して示す箱ひげ図である。
【図２１】第２認識タスクの訓練結果として、２次元映像を用いた場合の正答率と３次元映像を用いた場合の正答率とを比較して示す箱ひげ図である。
【図２２】第２認識タスクの訓練結果として、平面のモニタを使用して行った正答率とドーム型スクリーンを使用して行った正答率とを比較して示す箱ひげ図である。
【図２３】第３認識タスクの訓練結果として、２次元映像を用いた場合の正答率と３次元映像を用いた場合の正答率とを比較して示す箱ひげ図である。
【図２４】第３認識タスクの訓練結果として、平面のモニタを使用して行った正答率とドーム型スクリーンを使用して行った正答率とを比較して示す箱ひげ図である。
【符号の説明】
【０１２７】
１ 提示部
２ 内視鏡手術用トレーニングボックス
２ａ 挿入口
２ｂ カメラ装置
２ｄ 挿入治具
２ｅ 医療器具
２ｆ 訓練台
２ｇ 対象物
２ｈ 接触センサ
２ｉ 基準位置接触センサ
３ 制御装置
３ａ 制御部
３ｂ 解析部
３ｃ 記録部
４ａ 接触センサ
４ｂ 開閉センサ
５ ボタン
１１ ドーム型スクリーン
１１ａ 投影面
１１ｂ 鍔部
１２ 左眼用プロジェクタ
１２ａ レンズ
１２ｂ 左眼用偏光フィルタ
１３ 右眼用プロジェクタ
１３ａ レンズ
１３ｂ 右眼用偏光フィルタ
１４ 反射鏡
１５ 土台部
１５ａ 背面
１５ｂ 側面
１５ｃ 三角印
１６ 昇降装置
１７ 取付部材
１７ａ 側面
１８ 移動体
１９ 凹部
２０ プロジェクタ収納部
２１ アーム
２１ａ 先端
２２ 収納部
２２ａ 下面
２３ 脚部
２４ キャスター
２５ 手すり
２６ 駆動部
２６ａ 上面
２７ 上昇ステップ
２８ 下降レバーノブ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内視鏡手術にて術者が使用する医療器具の操作を訓練するための内視鏡手術用トレーニング装置であって、
直線状の少なくとも２つの対象物と、
前記対象物の間の距離又は前記各対象物の太さを変更する変更手段と、
各対象物に設けられて前記医療器具の接触を検出する操作検出手段と、
前記対象物に対する所定の基準位置に設けられ、前記医療器具の接触を検出して訓練の開始及び終了を検出する訓練開始・終了検出手段と、
前記対象物及び所定の基準位置を含む空間を撮像して得た映像を提示する提示手段と、
前記対象物の間の距離又は前記各対象物の太さと、前記対象物に対して前記医療器具を接触させる操作を行う回数とで定義される訓練タスクを設定する設定手段と、
前記訓練開始・終了検出手段の検出出力に基づいて訓練開始時刻及び訓練終了時刻を記録し、前記訓練開始時刻から前記訓練終了時刻までの前記操作検出手段の検出出力に基づいて前記訓練タスクで定義される１回の操作に要する時間を記憶する記録手段と
を備えることを特徴とする内視鏡手術用トレーニング装置。
【請求項２】
内視鏡手術にて術者が使用する医療器具の操作を訓練するための内視鏡手術用トレーニング装置であって、
所定形状に形成された細線状の対象物と、
前記対象物の向き又は高さを変更する変更手段と、
各対象物に設けられて前記医療器具の把持操作を検出する操作検出手段と、
前記対象物に対する所定の基準位置に設けられ、前記医療器具の接触を検出して訓練の開始及び終了を検出する訓練開始・終了検出手段と、
前記対象物及び所定の基準位置を含む空間を撮像して得た映像を提示する提示手段と、
前記対象物の向き又は高さと、前記対象物を前記医療器具が把持する操作を行う回数とで定義される訓練タスクを設定する設定手段と、
前記訓練開始・終了検出手段の検出出力に基づいて訓練開始時刻及び訓練終了時刻を記録し、前記訓練開始時刻から前記訓練終了時刻までの前記操作検出手段の検出出力に基づいて前記訓練タスクで定義される１回の操作に要する時間を記憶する記録手段と
を備えることを特徴とする内視鏡手術用トレーニング装置。
【請求項３】
前記操作検出手段は、前記対象物に対する医療器具の操作成功及び操作失敗を検出し、
前記記録手段は、前記操作検出手段の検出出力に基づいて医療器具の操作成功回数及び操作失敗回数を記録することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の内視鏡手術用トレーニング装置。
【請求項４】
内視鏡手術にて術者が使用する医療器具の操作を訓練するための内視鏡手術用トレーニング装置であって、
輪形状部分を含み、前記医療器具の操作者に対して前後方向にずれて配置された少なくとも２つの対象物と、
前記対象物の輪形状部分の大きさを変更する変更手段と、
前記医療器具が前記対象物における輪形状部分を通過したことを検出する操作検出手段と、
前記対象物に対する所定の基準位置に設けられ、前記医療器具の接触を検出して訓練の開始及び終了を検出する訓練開始・終了検出手段と、
前記対象物及び所定の基準位置を含む空間を撮像して得た映像を提示する提示手段と、
前記対象物の輪形状部分の大きさと、前記対象物の輪形状部分に対して前記医療器具を通過させる操作を行う回数とで定義される訓練タスクを設定する設定手段と、
前記訓練開始・終了検出手段の検出出力に基づいて訓練開始時刻及び訓練終了時刻を記録し、前記訓練開始時刻から前記訓練終了時刻までの前記操作検出手段の検出出力に基づいて前記訓練タスクで定義される１回の操作に要する時間を記憶する記録手段と
を備えることを特徴とする内視鏡手術用トレーニング装置。
【請求項５】
前記操作検出手段は、前記対象物における輪形状部分の中心に対する前記医療器具の通過位置のずれ量を検出し、
前記記録手段は、前記操作検出手段により検出された前記医療器具の通過位置のずれ量を記録すること
を特徴とする請求項４に記載の内視鏡手術用トレーニング装置。
【請求項６】
内視鏡手術にて術者が使用する医療器具の操作を訓練するための内視鏡手術用トレーニング装置であって、
前記医療器具としての縫合針を通過させることが可能な板状材料に複数の目標点が記載された縫合練習ボードと、
前記縫合針が前記縫合練習ボードに記載された目標点に対して縫合したことを検出する縫合検出手段と、
前記縫合針の操作による縫合糸の結紮作業を検出する結紮検出手段と、
前記縫合練習ボードに対する所定の基準位置に設けられ、前記医療器具の接触を検出して訓練の開始及び終了を検出する訓練開始・終了検出手段と、
前記縫合練習ボード及び所定の基準位置を含む空間を撮像して得た映像を提示する提示手段と、
前記縫合練習ボードに対する縫合作業の回数及び前記結紮作業の回数で定義される訓練タスクを設定する設定手段と、
前記訓練開始・終了検出手段の検出出力に基づいて訓練開始時刻及び訓練終了時刻を記録し、前記訓練開始時刻から前記訓練終了時刻までの前記縫合検出手段及び前記結紮検出手段の検出出力に基づいて前記訓練タスクを完了するために要する時間を記憶する記録手段と
を備えることを特徴とする内視鏡手術用トレーニング装置。
【請求項７】
内視鏡手術における術者を訓練するための内視鏡手術用トレーニング装置であって、
直線状の少なくとも２つの対象物と、
前記対象物の間の距離又は前記各対象物の太さを変更する変更手段と、
前記対象物を含む空間を撮像して得た映像を提示する提示手段と、
前記術者によって認識された対象物の前後位置関係が入力される入力手段と、
前記入力手段に入力された対象物の前後位置関係の正誤又は前記入力手段に入力された対象物の前後位置と実際の対象物の前後位置との差異を記録する記録手段と
を備えることを特徴とする内視鏡手術用トレーニング装置。
【請求項８】
内視鏡手術における術者を訓練するための内視鏡手術用トレーニング装置であって、
所定形状に形成された細線状の対象物と、
前記対象物の向き又は高さを変更する変更手段と、
前記対象物を含む空間を撮像して得た映像を提示する提示手段と、
前記術者によって認識された対象物の向きが入力される入力手段と、
前記入力手段に入力された対象物の向きの正誤又は前記入力手段に入力された対象物の向きと実際の対象物の向きとの差異を記録する記録手段と
を備えることを特徴とする内視鏡手術用トレーニング装置。
【請求項９】
内視鏡手術における術者を訓練するための内視鏡手術用トレーニング装置であって、
輪形状部分を含み、前記医療器具の操作者に対して前後方向にずれて配置された少なくとも２つの対象物と、
前記対象物の輪形状部分の大きさを変更する変更手段と、
前記対象物を含む空間を撮像して得た映像を提示する提示手段と、
前記術者によって認識された対象物の前後位置関係が入力される入力手段と、
前記入力手段に入力された対象物の前後位置関係の正誤又は前記入力手段に入力された対象物の前後位置と実際の対象物の前後位置との差異を記録する記録手段と
を備えることを特徴とする内視鏡手術用トレーニング装置。
【請求項１０】
前記記録手段は、前記入力手段に対して前記対象物の認識状態が入力されるまでの判別時間を記録することを特徴とする請求項７乃至請求項９の何れか一項に記載の内視鏡手術用トレーニング装置。
【請求項１１】
前記提示手段は、訓練の内容又は記録した情報を提示することを特徴とする請求項１乃至請求項１０の何れか一項に記載の内視鏡手術用トレーニング装置。
【請求項１２】
前記提示手段は、前記変更手段により対象物の状態を変更させている場合に、情報を提示しないことを特徴とする請求項１乃至請求項５、請求項７乃至請求項１０の何れか一項に記載の内視鏡手術用トレーニング装置。
【請求項１３】
請求項１乃至請求項１２の何れかの内視鏡手術用トレーニング装置の記録手段によって記録された情報を用いて、術者の技能を評価する内視鏡手術用技能評価方法。
【請求項１】
内視鏡手術にて術者が使用する医療器具の操作を訓練するための内視鏡手術用トレーニング装置であって、
直線状の少なくとも２つの対象物と、
前記対象物の間の距離又は前記各対象物の太さを変更する変更手段と、
各対象物に設けられて前記医療器具の接触を検出する操作検出手段と、
前記対象物に対する所定の基準位置に設けられ、前記医療器具の接触を検出して訓練の開始及び終了を検出する訓練開始・終了検出手段と、
前記対象物及び所定の基準位置を含む空間を撮像して得た映像を提示する提示手段と、
前記対象物の間の距離又は前記各対象物の太さと、前記対象物に対して前記医療器具を接触させる操作を行う回数とで定義される訓練タスクを設定する設定手段と、
前記訓練開始・終了検出手段の検出出力に基づいて訓練開始時刻及び訓練終了時刻を記録し、前記訓練開始時刻から前記訓練終了時刻までの前記操作検出手段の検出出力に基づいて前記訓練タスクで定義される１回の操作に要する時間を記憶する記録手段と
を備えることを特徴とする内視鏡手術用トレーニング装置。
【請求項２】
内視鏡手術にて術者が使用する医療器具の操作を訓練するための内視鏡手術用トレーニング装置であって、
所定形状に形成された細線状の対象物と、
前記対象物の向き又は高さを変更する変更手段と、
各対象物に設けられて前記医療器具の把持操作を検出する操作検出手段と、
前記対象物に対する所定の基準位置に設けられ、前記医療器具の接触を検出して訓練の開始及び終了を検出する訓練開始・終了検出手段と、
前記対象物及び所定の基準位置を含む空間を撮像して得た映像を提示する提示手段と、
前記対象物の向き又は高さと、前記対象物を前記医療器具が把持する操作を行う回数とで定義される訓練タスクを設定する設定手段と、
前記訓練開始・終了検出手段の検出出力に基づいて訓練開始時刻及び訓練終了時刻を記録し、前記訓練開始時刻から前記訓練終了時刻までの前記操作検出手段の検出出力に基づいて前記訓練タスクで定義される１回の操作に要する時間を記憶する記録手段と
を備えることを特徴とする内視鏡手術用トレーニング装置。
【請求項３】
前記操作検出手段は、前記対象物に対する医療器具の操作成功及び操作失敗を検出し、
前記記録手段は、前記操作検出手段の検出出力に基づいて医療器具の操作成功回数及び操作失敗回数を記録することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の内視鏡手術用トレーニング装置。
【請求項４】
内視鏡手術にて術者が使用する医療器具の操作を訓練するための内視鏡手術用トレーニング装置であって、
輪形状部分を含み、前記医療器具の操作者に対して前後方向にずれて配置された少なくとも２つの対象物と、
前記対象物の輪形状部分の大きさを変更する変更手段と、
前記医療器具が前記対象物における輪形状部分を通過したことを検出する操作検出手段と、
前記対象物に対する所定の基準位置に設けられ、前記医療器具の接触を検出して訓練の開始及び終了を検出する訓練開始・終了検出手段と、
前記対象物及び所定の基準位置を含む空間を撮像して得た映像を提示する提示手段と、
前記対象物の輪形状部分の大きさと、前記対象物の輪形状部分に対して前記医療器具を通過させる操作を行う回数とで定義される訓練タスクを設定する設定手段と、
前記訓練開始・終了検出手段の検出出力に基づいて訓練開始時刻及び訓練終了時刻を記録し、前記訓練開始時刻から前記訓練終了時刻までの前記操作検出手段の検出出力に基づいて前記訓練タスクで定義される１回の操作に要する時間を記憶する記録手段と
を備えることを特徴とする内視鏡手術用トレーニング装置。
【請求項５】
前記操作検出手段は、前記対象物における輪形状部分の中心に対する前記医療器具の通過位置のずれ量を検出し、
前記記録手段は、前記操作検出手段により検出された前記医療器具の通過位置のずれ量を記録すること
を特徴とする請求項４に記載の内視鏡手術用トレーニング装置。
【請求項６】
内視鏡手術にて術者が使用する医療器具の操作を訓練するための内視鏡手術用トレーニング装置であって、
前記医療器具としての縫合針を通過させることが可能な板状材料に複数の目標点が記載された縫合練習ボードと、
前記縫合針が前記縫合練習ボードに記載された目標点に対して縫合したことを検出する縫合検出手段と、
前記縫合針の操作による縫合糸の結紮作業を検出する結紮検出手段と、
前記縫合練習ボードに対する所定の基準位置に設けられ、前記医療器具の接触を検出して訓練の開始及び終了を検出する訓練開始・終了検出手段と、
前記縫合練習ボード及び所定の基準位置を含む空間を撮像して得た映像を提示する提示手段と、
前記縫合練習ボードに対する縫合作業の回数及び前記結紮作業の回数で定義される訓練タスクを設定する設定手段と、
前記訓練開始・終了検出手段の検出出力に基づいて訓練開始時刻及び訓練終了時刻を記録し、前記訓練開始時刻から前記訓練終了時刻までの前記縫合検出手段及び前記結紮検出手段の検出出力に基づいて前記訓練タスクを完了するために要する時間を記憶する記録手段と
を備えることを特徴とする内視鏡手術用トレーニング装置。
【請求項７】
内視鏡手術における術者を訓練するための内視鏡手術用トレーニング装置であって、
直線状の少なくとも２つの対象物と、
前記対象物の間の距離又は前記各対象物の太さを変更する変更手段と、
前記対象物を含む空間を撮像して得た映像を提示する提示手段と、
前記術者によって認識された対象物の前後位置関係が入力される入力手段と、
前記入力手段に入力された対象物の前後位置関係の正誤又は前記入力手段に入力された対象物の前後位置と実際の対象物の前後位置との差異を記録する記録手段と
を備えることを特徴とする内視鏡手術用トレーニング装置。
【請求項８】
内視鏡手術における術者を訓練するための内視鏡手術用トレーニング装置であって、
所定形状に形成された細線状の対象物と、
前記対象物の向き又は高さを変更する変更手段と、
前記対象物を含む空間を撮像して得た映像を提示する提示手段と、
前記術者によって認識された対象物の向きが入力される入力手段と、
前記入力手段に入力された対象物の向きの正誤又は前記入力手段に入力された対象物の向きと実際の対象物の向きとの差異を記録する記録手段と
を備えることを特徴とする内視鏡手術用トレーニング装置。
【請求項９】
内視鏡手術における術者を訓練するための内視鏡手術用トレーニング装置であって、
輪形状部分を含み、前記医療器具の操作者に対して前後方向にずれて配置された少なくとも２つの対象物と、
前記対象物の輪形状部分の大きさを変更する変更手段と、
前記対象物を含む空間を撮像して得た映像を提示する提示手段と、
前記術者によって認識された対象物の前後位置関係が入力される入力手段と、
前記入力手段に入力された対象物の前後位置関係の正誤又は前記入力手段に入力された対象物の前後位置と実際の対象物の前後位置との差異を記録する記録手段と
を備えることを特徴とする内視鏡手術用トレーニング装置。
【請求項１０】
前記記録手段は、前記入力手段に対して前記対象物の認識状態が入力されるまでの判別時間を記録することを特徴とする請求項７乃至請求項９の何れか一項に記載の内視鏡手術用トレーニング装置。
【請求項１１】
前記提示手段は、訓練の内容又は記録した情報を提示することを特徴とする請求項１乃至請求項１０の何れか一項に記載の内視鏡手術用トレーニング装置。
【請求項１２】
前記提示手段は、前記変更手段により対象物の状態を変更させている場合に、情報を提示しないことを特徴とする請求項１乃至請求項５、請求項７乃至請求項１０の何れか一項に記載の内視鏡手術用トレーニング装置。
【請求項１３】
請求項１乃至請求項１２の何れかの内視鏡手術用トレーニング装置の記録手段によって記録された情報を用いて、術者の技能を評価する内視鏡手術用技能評価方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【公開番号】特開２００９−２３６９６３（Ｐ２００９−２３６９６３Ａ）
【公開日】平成２１年１０月１５日（２００９．１０．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−７９１９４（Ｐ２００８−７９１９４）
【出願日】平成２０年３月２５日（２００８．３．２５）
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第１項適用申請有り 「第１６回日本コンピュータ外科学会大会 第１７回コンピュータ支援画像診断学会 合同論文集」の表紙、奥付および、「立体映像提示システムが鉗子回転運動に与える影響」の内容掲載ページ、「日本内視外科学会雑誌（Ｖｏｌ．１２ Ｎｏ．７ ２００７） 第２０回日本内視鏡外科学会総会抄録集」の表紙および「ＣｙｂｅｒＤｏｍｅを用いた新規立体映像システムの内視鏡外科における有用性の検討」の内容記載ページ
【出願人】（０００００５８３２）パナソニック電工株式会社 (17,916)
【出願人】（５０４１４５３４２）国立大学法人九州大学 (960)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１０月１５日（２００９．１０．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年３月２５日（２００８．３．２５）
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第１項適用申請有り 「第１６回日本コンピュータ外科学会大会 第１７回コンピュータ支援画像診断学会 合同論文集」の表紙、奥付および、「立体映像提示システムが鉗子回転運動に与える影響」の内容掲載ページ、「日本内視外科学会雑誌（Ｖｏｌ．１２ Ｎｏ．７ ２００７） 第２０回日本内視鏡外科学会総会抄録集」の表紙および「ＣｙｂｅｒＤｏｍｅを用いた新規立体映像システムの内視鏡外科における有用性の検討」の内容記載ページ
【出願人】（０００００５８３２）パナソニック電工株式会社 (17,916)
【出願人】（５０４１４５３４２）国立大学法人九州大学 (960)
【Ｆターム（参考）】
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