CN115087384A - 外科手术系统及外科手术方法 - Google Patents

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Abstract

一种外科手术系统(1)，其具有：内窥镜(3)，其被插入至体腔内，能够取得对象组织的表面的内窥镜图像；超声波探头(5)，其被插入至体腔内，能够取得对象组织的超声波断层图像；处置器具，其被插入至体腔内；显示装置(11)，其能够显示由超声波探头取得的超声波断层图像；以及控制装置(20)，其具有存储器和处理器，与内窥镜、超声波探头和显示装置连接，其中，处理器在向体腔内插入超声波探头并取得了超声波断层图像时，根据内窥镜图像检测超声波探头的位置，将超声波断层图像与超声波探头的位置对应起来存储在存储器中，在向体腔内插入了处置器具的状态下，根据内窥镜图像检测处置器具的位置，根据处置器具的位置读出存储在存储器中的超声波断层图像并显示于显示装置中。

Description

外科手术系统及外科手术方法
技术领域
本发明涉及外科手术系统及外科手术方法。
背景技术
已知经由套管针向患者的体腔内插入内窥镜和处置器具来进行处置的内窥镜外科手术系统(例如，参照专利文献1)。
经由一个套管针插入腹腔镜，经由其他套管针插入处置器具，对体腔内的组织进行处置。
该情况下，在处置之前，为了掌握组织的内部构造，代替处置器具而插入超声波探头，取得进行处置的部位的超声波断层图像。并且，在通过超声波断层图像确认了内部构造之后，代替超声波探头而插入处置器具，进行组织的切除等处置。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平8-275958号公报
发明内容
发明要解决的课题
但是，在想要进行处置的同时确认组织的内部构造的情况下，需要通过插拔超声波探头和处置器具来反复进行组织的内部构造的确认和处置，存在无法高效地进行处置的不良情况。
本发明的目的在于提供一种外科手术系统及外科手术方法，能够在基于处置器具的处置时无需插拔超声波探头和处置器具而高效地确认进行处置的部位的准确的内部构造。
用于解决课题的手段
本发明的一方式是一种外科手术系统，其具有：内窥镜，其被插入至体腔内，能够取得对象组织的表面的内窥镜图像；超声波探头，其被插入至所述体腔内，能够取得所述对象组织的超声波断层图像；处置器具，其被插入至所述体腔内；显示装置，其能够显示由所述超声波探头取得的所述超声波断层图像；以及控制装置，其具有存储器以及处理器，与所述内窥镜、所述超声波探头以及所述显示装置连接，其中，所述处理器在所述超声波探头被插入所述体腔内并取得了所述超声波断层图像时，根据由所述内窥镜取得的所述内窥镜图像来检测所述超声波探头的位置，将所述超声波断层图像与所述超声波探头的位置对应起来存储在所述存储器中，在所述处置器具插入了所述体腔内的状态下，根据由所述内窥镜取得的所述内窥镜图像来检测所述处置器具的位置，根据检测到的所述处置器具的位置读出存储在所述存储器中的所述超声波断层图像，使读出的所述超声波断层图像显示于所述显示装置。
本发明的另一方式是一种外科手术方法，其包含：断层图像存储步骤；以及处置步骤，在所述断层图像存储步骤中，将内窥镜和超声波探头插入到体腔内，取得对象组织的表面的内窥镜图像，并且通过超声波探头取得所述对象组织的多个超声波断层图像，将取得的多个所述超声波断层图像与对取得了各该超声波断层图像时的所述内窥镜图像进行处理而检测到的所述超声波探头的位置对应起来存储在存储部中，在所述处置步骤中，代替所述超声波探头而向所述体腔内插入处置器具，取得所述对象组织的表面的所述内窥镜图像，并且对所述内窥镜图像进行处理来检测所述处置器具的位置，根据检测到的所述处置器具的位置，读出存储在所述存储部中的所述超声波断层图像，并显示所读出的所述超声波断层图像。
本发明的其他方式是一种外科手术系统，其具有：内窥镜，其取得对象组织的表面的内窥镜图像；存储部，其将由插入至体腔内的超声波探头取得的所述对象组织的多个超声波断层图像与对取得了各该超声波断层图像时的所述内窥镜图像进行处理而检测到的所述超声波探头的位置对应起来进行存储；位置检测部，其对所述内窥镜图像进行处理来检测代替所述超声波探头而插入于所述体腔内的处置器具的位置；断层图像读出部，其根据由该位置检测部检测到的所述处置器具的位置，读出存储在所述存储部中的所述超声波断层图像；以及显示部，其显示由该断层图像读出部读出的所述超声波断层图像。
根据本方式，将向体腔内插入超声波探头而取得的对象组织的多个超声波断层图像与对取得了各超声波断层图像时的内窥镜图像进行处理而检测到的超声波探头的位置被对应起来存储在存储部中。并且，在利用插入于体腔内的处置器具进行对象组织的处置时，利用位置检测部对由内窥镜取得的内窥镜图像进行处理而检测到的处置器具的位置进行检测。
并且，根据检测到的处置器具的位置，通过断层图像读出部读出存储在存储部中的超声波断层图像，并显示在显示部上。由此，当使处置器具在体腔内移动时，在显示部上显示与处置器具的位置对应的位置的对象组织的超声波断层图像。其结果为，手术人员在通过处置器具进行处置时即使不使用超声波探头，也能够确认进行处置的部位的准确的内部构造。
在上述方式中，所述超声波探头的位置也可以是在与该超声波探头的超声波的扫描平面交叉的方向上的位置。
根据该结构，能够以可简单地进行读出的方式存储超声波断层图像。即，当将超声波探头配置于对象组织的表面并使其工作时，取得沿着超声波的扫描平面的超声波断层图像。通过使超声波探头在与扫描平面交叉的一方向上平移移动，能够取得在平移移动方向上排列的多个超声波断层图像。因此，作为超声波探头的位置，仅将与超声波的扫描平面交叉的方向上的位置与超声波断层图像对应起来进行存储，就能够简单地确定超声波断层图像的位置。
另外，在上述方式中，也可以是，所述处置器具的位置是该处置器具的前端的位置。
在使用内窥镜观察体腔内的对象组织的表面的同时使处置器具接近对象组织来进行处置的情况下，手术人员最关注处置器具的前端的位置，因此，最适合读出该位置的超声波断层图像。
根据该结构，当使处置器具在对象组织的表面上移动时，读出并显示处置器具的前端的位置处的超声波断层图像，因此，能够更准确地确认要进行处置的部位的内部构造。
另外，在上述方式中，也可以是，所述位置检测部在所述内窥镜图像中设定基准点，通过计算出距该基准点的距离，检测所述超声波探头的位置和所述处置器具的位置。
根据该结构，能够根据在对象组织的处置时使用的内窥镜图像容易地检测处置器具的位置。
并且，在上述方式中，也可以是，所述显示部显示所述内窥镜图像和所述超声波断层图像，并且将表示该超声波断层图像的位置的指示显示重叠显示在所述内窥镜图像上。
根据该结构，通过重叠在内窥镜图像上的指示显示，能够一目了然地确认显示的超声波断层图像表示了对象组织的哪个位置的内部构造。
另外，在上述方式中，也可以是，所述指示显示是沿着所述超声波的扫描平面的直线。
根据该结构，能够在内窥镜图像上简单且准确地显示超声波断层图像的位置。
另外，本发明的其他方式是一种外科手术方法，其包含：断层图像存储步骤；以及处置步骤，在所述断层图像存储步骤中，将内窥镜和超声波探头插入到体腔内，取得对象组织的表面的内窥镜图像，并且通过超声波探头取得所述对象组织的多个超声波断层图像，将取得的多个所述超声波断层图像与对取得了各该超声波断层图像时的所述内窥镜图像进行处理而检测到的所述超声波探头的位置对应起来存储在存储部中，在所述处置步骤中，代替所述超声波探头而向所述体腔内插入处置器具，取得所述对象组织的表面的所述内窥镜图像，并且对所述内窥镜图像进行处理来检测所述处置器具的位置，根据检测到的所述处置器具的位置，读出存储在所述存储部中的所述超声波断层图像，并显示所读出的所述超声波断层图像。
发明效果
根据本发明，获得如下效果：无需插拔超声波探头和处置器具而能够高效地确认进行处置的部位的准确的内部构造。
附图说明
图1是表示本发明的一实施方式的外科手术系统的应用例的示意图，是表示超声波探头被插入到体腔内的状态的图。
图2是表示图1的外科手术系统的框图。
图3是对在图1的外科手术系统中取得的内窥镜图像中的超声波的扫描平面的位置进行说明的图。
图4是表示代替图1的超声波探头而将刀插入体腔内的状态的示意图。
图5是表示在图1的外科手术系统中，在通过刀进行处置的阶段显示的图像的一例的图。
图6是表示在使刀从图5状态进行了移动的状态下显示的图像的一例的图。
图7是表示图5的图像的其他例子的图。
图8是表示本发明的一实施方式的外科手术方法的流程图。
图9是对图8的存储阶段进行说明的流程图。
图10是对图8的处置阶段进行说明的流程图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的一实施方式的外科手术系统1及外科手术方法进行说明。
如图1所示，本实施方式的外科手术系统1应用于这样的手术：经由贯通患者的体壁B而配置的一个套管针2向体腔内插入内窥镜3，一边通过内窥镜3观察肝脏(对象组织)C的表面一边进行手术。
在该手术中，经由其他套管针4向体腔内插入超声波探头5，使其在肝脏C的表面向一方向(箭头的方向)移动的同时取得肝脏C的超声波断层图像(参照图5)G2。
另外，在该手术中，在利用超声波探头5取得超声波断层图像G2结束之后，将超声波探头5从套管针4拔出，取而代之，例如将用于切除肝脏C的病变部的刀(处置器具)6插入体腔内。作为处置器具，也可以使用刀6以外的任意的处置器具。
如图1所示，本实施方式的外科手术系统1具有内窥镜3、控制装置20和显示装置(显示部)11。控制装置20与内窥镜3以及超声波探头5连接。
如图2所示，控制装置20具有存储部7、位置检测部8、控制部(断层图像读出部)9以及图像处理部10。
存储部7是存储器等存储装置。位置检测部8、控制部9以及图像处理部10由处理器30构成。另外，显示部11是监视器。
在存储部7中，基于在肝脏C的表面配置了超声波探头5时的超声波探头5的超声波的扫描平面的位置、与此时取得的超声波断层图像G2被对应起来进行存储。
在将超声波断层图像G2存储到存储部7中的阶段，位置检测部8以规定的帧率对由内窥镜3取得的内窥镜图像G1进行处理，由此，依次计算出超声波的扫描平面的位置，来作为内窥镜图像G1内的相对于基准点O的位置的距离。
在取得超声波断层图像G2的阶段，如图2中虚线所示，控制部9能够与超声波探头5连接。并且，控制部9将由位置检测部8检测到的超声波的扫描平面的位置与此时取得的超声波断层图像G2对应起来存储在存储部7中。
例如，如图3所示，基准点O被设定在内窥镜图像G1的中心位置。或者，也可以提取内窥镜图像G1内的1个以上的特征点，将针对提取出的特征点确定的任意位置作为基准点O。
另外，例如，如图3所示，在存在于内窥镜图像G1内的超声波探头5为具有一定宽度的棒状的情况下，超声波的扫描平面被确定为在其宽度方向的中央位置沿着长度方向延伸的直线L。关于扫描平面的位置，只要计算出从基准点O到直线L的距离即可。
如图3所示，控制部9以设定的基准点O为原点，在与上述直线L平行的方向上设定x轴，在与x轴正交的方向上设定y轴。
关于利用超声波探头5取得超声波断层图像G2，在使超声波探头5在宽度方向上、即如图1中箭头所示那样在与超声波的扫描平面交叉的方向上移动的期间，通过规定的帧率依次进行取得。每当取得了超声波断层图像G2时，计算从上述原点即基准点O到扫描平面的y轴方向上的距离yn(y坐标)，将距离yn与超声波断层图像G2对应起来存储在存储部7中。
如图4所示，在替换超声波探头5而将刀6插入到体腔内并对肝脏C进行处置的阶段，位置检测部8对内窥镜图像G1进行处理，检测插入到体腔内的刀6的位置。具体而言，在由内窥镜3取得的内窥镜图像G1中，提取内窥镜图像G1内的刀6的前端位置。并且，如图5所示，在图3中设定的坐标系中，检测刀6的提取出的前端位置的y坐标ym作为刀6的位置。
并且，向控制部9输入由位置检测部8检测到的刀6的位置以及由内窥镜3当前取得的内窥镜图像G1。控制部9从存储部7读出与输入的刀6的位置对应地存储的超声波断层图像G2。具体而言，读出在与由位置检测部8检测到的刀6的位置相同的位置由超声波探头5取得的超声波断层图像G2。
另外，如图5所示，控制部9将读出的超声波断层图像G2输送至图像处理部10。图像处理部10生成使从控制部9输送来的超声波断层图像G2与从内窥镜3输入来的当前的肝脏C的表面的内窥镜图像G1并列而得的合成图像，并输送至显示部11。显示部11对输送来的合成图像进行显示。
以下对这样构成的本实施方式的外科手术方法进行说明。
关于本实施方式的外科手术方法，如图8所示，经由套管针2将内窥镜3插入体腔内(步骤S1)，经由套管针4将超声波探头5插入体腔内(步骤S2)。
然后，通过由内窥镜3取得的内窥镜图像G1和由超声波探头5取得的超声波断层图像G2，将由位置检测部8检测到的超声波探头5的画面内的位置信息和超声波断层图像G2对应起来存储在存储部7中(断层图像存储步骤S3)，将超声波探头5从体腔内拔出(步骤S4)。
之后，为了切开肝脏C的病变部而经由套管针4将刀6插入体腔内(步骤S5)，使内窥镜图像G1与超声波断层图像G2相关联地显示于显示装置11(处置步骤S6)，执行针对肝脏C的处置。在处置完成后，从体腔内拔出刀6(步骤S7)，拔出内窥镜3(步骤S8)，完成处理。
更详细而言，在断层图像存储步骤S3中，如图9所示，通过内窥镜3取得内窥镜图像G1(步骤S31)，在取得的内窥镜图像G1的中心位置设定基准点O(步骤S32)。
然后，通过超声波探头5取得肝脏C的超声波断层图像G2(步骤S33)，每当取得超声波断层图像G2时，通过位置检测部8计算出超声波探头5相对于基准点O的画面内的位置信息，即从基准点O到扫描平面的在y轴方向上的距离yn(步骤S34)。
之后，将在内窥镜图像G1中由控制部9设定的xy坐标系中的距基准点O的距离yn与超声波断层图像G2对应起来存储在存储部7中(步骤S35)，判断存储动作是否结束(步骤S36)，在继续进行存储动作的情况下重复自步骤S31起的工序，在结束存储动作的情况下执行步骤S4。
进一步，在处置步骤S6中，如图10所示，利用内窥镜3取得内窥镜图像G1(步骤S61)，利用位置检测部8对取得的内窥镜图像G1进行处理来检测刀6的前端位置(步骤S62)。然后，利用控制部9从存储部7读出与刀6的前端位置对应的超声波断层图像G2(步骤S63)，利用图像处理部10使内窥镜图像G1与超声波断层图像G2相关联地显示于显示部11(步骤S64)。然后，判断处置动作是否结束(步骤S65)，在继续进行处置动作的情况下重复自步骤S61起的工序，在结束处置动作的情况下执行步骤S7。
由此，如果以规定的采样周期依次利用位置检测部8对刀6的位置进行检测，则如图5和图6所示，在内窥镜图像G1上，每当刀6移动时，在显示部11中更新显示通过刀6的前端的沿着扫描平面的超声波断层图像G2。因此，具有如下优点：在通过刀6进行切开时，即使不使用超声波探头5，也能够迅速地确认进行切开的部位的准确的内部构造。由此，不需要插拔超声波探头5和刀6来交替地进行观察和处置，能够省去麻烦而容易且准确地进行肝脏C的切开。
此外，在本实施方式中，图像处理部10生成了将内窥镜图像G1和超声波断层图像G2并列配置而得的合成图像，但也可以取而代之，将内窥镜图像G1和超声波断层图像G2显示在不同的画面上。
另外，在本实施方式中，也可以是，图像处理部10从控制部9受理超声波断层图像G2的位置的信息，如图7所示，生成将表示超声波的扫描平面的直线LA(指示显示)重叠在内窥镜图像G1上而得的合成图像。由此，具有如下优点：能够通过直线LA明确地视觉确认与内窥镜图像G1并列显示的超声波断层图像G2相对于显示于内窥镜图像G1的肝脏C沿着哪个方向。即，当在超声波断层图像G2中发现了病变部的情况下，通过沿着该直线LA切开，能够更准确地到达病变部。
另外，在本实施方式中，控制部9设定了以内窥镜图像G1的中心位置为基准点O的正交坐标系xy，但也可以取而代之，在与x方向交叉的任意方向上设定y坐标。由此，也能够将超声波断层图像G2与刀6的前端位置唯一地对应起来。
另外，通过根据内窥镜图像G1的特征点来设定基准点O，即使内窥镜3在处置中移动的情况下，也能够使移动前后的内窥镜图像G1中的基准点O一致。
或者，也可以通过检测内窥镜3的移动量，使内窥镜3的移动的前后的内窥镜图像G1中的基准点O一致。
由此，即使在通过超声波探头5进行超声波断层图像的取得时的内窥镜3的视野与通过刀6进行处置时的内窥镜3的视野不同的情况下，也能够读出与刀6的位置对应的超声波断层图像。
另外，除了将超声波探头5和作为处置器具的刀6经由相同的套管针4进行插拔的情况以外，也可以应用于能够经由不同的套管针4插入两者的情况。即使在该情况下，也具有如下优点：不需要交替地进行基于超声波探头5的超声波断层图像G2的取得和基于作为处置器具的刀6的处置。
标号说明
1：外科手术系统；
3：内窥镜；
5：超声波探头；
6：刀(处置器具)；
7：存储部；
8：位置检测部；
9：控制部(断层图像读出部)；
11：显示装置(显示部)；
30：处理器；
C：肝脏(对象组织)；
G1：内窥镜图像；
G2：超声波断层图像；
O：基准点；
S3：断层图像存储步骤；
S6：处置步骤。

Claims (16)

1.一种外科手术系统，其具有：
内窥镜，其被插入至体腔内，能够取得对象组织的表面的内窥镜图像；
超声波探头，其被插入至所述体腔内，能够取得所述对象组织的超声波断层图像；
处置器具，其被插入至所述体腔内；
显示装置，其能够显示由所述超声波探头取得的所述超声波断层图像；以及
控制装置，其具有存储器以及处理器，与所述内窥镜、所述超声波探头以及所述显示装置连接，其中，
所述处理器在所述超声波探头被插入所述体腔内并取得了所述超声波断层图像时，根据由所述内窥镜取得的所述内窥镜图像来检测所述超声波探头的位置，将所述超声波断层图像与所述超声波探头的位置对应起来存储在所述存储器中，在所述处置器具插入了所述体腔内的状态下，根据由所述内窥镜取得的所述内窥镜图像来检测所述处置器具的位置，根据检测到的所述处置器具的位置读出存储在所述存储器中的所述超声波断层图像，使读出的所述超声波断层图像显示于所述显示装置。
2.根据权利要求1所述的外科手术系统，其中，
所述处理器在所述超声波探头被插入所述体腔内并取得了所述超声波断层图像时，根据由所述内窥镜取得的所述内窥镜图像来检测所述超声波探头在与其超声波的扫描平面交叉的方向上的位置。
3.根据权利要求2所述的外科手术系统，其中，
所述处理器在所述内窥镜图像上设定基准点，
根据所述基准点与超声波的扫描平面之间的距离来检测所述超声波探头的位置。
4.根据权利要求1所述的外科手术系统，其中，
所述处理器在所述处置器具插入于所述体腔内的状态下，根据由所述内窥镜取得的所述内窥镜图像来检测所述处置器具的前端的位置。
5.根据权利要求4所述的外科手术系统，其中，
所述处理器在所述内窥镜图像上设定基准点，
根据所述基准点与所述处置器具的前端之间的距离来检测所述处置器具的位置。
6.根据权利要求1所述的外科手术系统，其中，
所述处理器在所述内窥镜图像上设定基准点，通过计算出该基准点与所述超声波探头之间的距离及该基准点与所述处置器具之间的距离来检测所述超声波探头及所述处置器具的位置。
7.根据权利要求6所述的外科手术系统，其中，
所述处理器使所述内窥镜图像及所述超声波断层图像显示于所述显示装置，并且使指示显示重叠显示于所述内窥镜图像上，所述指示显示表示取得显示于所述显示装置的所述超声波断层图像时的所述超声波探头的位置。
8.根据权利要求7所述的外科手术系统，其中，
所述处理器将沿着超声波的扫描平面的直线作为所述指示显示而显示于所述显示装置。
9.根据权利要求1所述的外科手术系统，其中，
所述处理器从所述存储器读出在与检测到的所述处置器具的位置相同的位置由所述超声波探头取得的所述超声波断层图像。
10.一种外科手术方法，其包含：
断层图像存储步骤；以及
处置步骤，
在所述断层图像存储步骤中，将内窥镜和超声波探头插入到体腔内，取得对象组织的表面的内窥镜图像，并且通过超声波探头取得所述对象组织的多个超声波断层图像，将取得的多个所述超声波断层图像与对取得了各该超声波断层图像时的所述内窥镜图像进行处理而检测到的所述超声波探头的位置对应起来存储在存储部中，
在所述处置步骤中，代替所述超声波探头而向所述体腔内插入处置器具，取得所述对象组织的表面的所述内窥镜图像，并且对所述内窥镜图像进行处理来检测所述处置器具的位置，根据检测到的所述处置器具的位置，读出存储在所述存储部中的所述超声波断层图像，并显示所读出的所述超声波断层图像。
11.一种外科手术系统，其具有：
内窥镜，其取得对象组织的表面的内窥镜图像；
存储部，其将由插入至体腔内的超声波探头取得的所述对象组织的多个超声波断层图像与对取得了各该超声波断层图像时的所述内窥镜图像进行处理而检测到的所述超声波探头的位置对应起来进行存储；
位置检测部，其对所述内窥镜图像进行处理来检测插入于所述体腔内的处置器具的位置；
断层图像读出部，其根据由该位置检测部检测到的所述处置器具的位置，读出存储在所述存储部中的所述超声波断层图像；以及
显示部，其显示由该断层图像读出部读出的所述超声波断层图像。
12.根据权利要求11所述的外科手术系统，其中，
所述超声波探头的位置是在与该超声波探头的超声波的扫描平面交叉的方向上的位置。
13.根据权利要求11所述的外科手术系统，其中，
所述处置器具的位置是该处置器具的前端的位置。
14.根据权利要求11所述的外科手术系统，其中，
所述位置检测部在所述内窥镜图像中设定基准点，通过计算出所述超声波探头及所述处置器具各自距该基准点的距离来检测所述超声波探头的位置及所述处置器具的位置。
15.根据权利要求14所述的外科手术系统，其中，
所述显示部显示所述内窥镜图像及所述超声波断层图像，并且在所述内窥镜图像上重叠显示表示该超声波断层图像的位置的指示显示。
16.根据权利要求15所述的外科手术系统，其中，
所述指示显示是沿着超声波的扫描平面的直线。
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