CN116194057A - 手术辅助工具和手术支持系统 - Google Patents

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CN116194057A CN202180063689.0A CN202180063689A CN116194057A CN 116194057 A CN116194057 A CN 116194057A CN 202180063689 A CN202180063689 A CN 202180063689A CN 116194057 A CN116194057 A CN 116194057A
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北坂孝幸
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Abstract

一种手术辅助工具和手术支持系统，能够在窥镜手术期间确保视野，其中，手术辅助工具(1)包括N个拍摄部(2)、保持各个拍摄部的保持部(3)和基材(4)，N是3以上的整数，当通过保持了N个拍摄部的各个保持部的N个虚拟线(VL)大致平行、并且相对于由基材或保持部形成的虚拟平面大致垂直时，将此时的配置作为基准线(BL)，此时，各个拍摄部被配置成相对于通过各个保持部的基准线以0度以上且10度以下的角度朝向外侧。

Description

手术辅助工具和手术支持系统
技术领域
本申请的公开涉及手术辅助工具和手术支持系统。
背景技术
在外科手术的领域中，作为对以往的开腹手术、开胸手术等直视手术的替代，腹腔镜手术、胸腔镜手术等窥镜手术在迅速普及。窥镜手术在美容性、低创伤性等方面具有各种优点。
窥镜手术与开腹手术、开胸手术不同，手术者无法直接视觉辨认患部。因此，已知有如下例子：将具备相机的套管针插入多个主体内，基于由位置传感器估计出的相机的位置对从相机得到的图像进行合成，一边观察显示有合成图像的监视器，一边操作钳子等手术用器具(参照引用文献1)。
现有技术文献
引用文献
引用文献1：日本专利第5975504号公报
发明内容
发明所要解决的课题
即使在医疗技术进步的现在，也有报告在手术过程中由于血管损伤而导致的死亡病例。根据日本内窥镜外科学会的问卷调查，很多外科医师列举“视野不充分”作为血管损伤的原因之一。因此，在窥镜手术中，为了安全地进行手术而需要确保宽视野(以下，有时仅记载为“视野”)。但是，在引用文献1所记载的发明中，相机配置在插入体内的套管针的前端部分。因此，存在如下问题：能够拍摄比相机靠体内侧的位置，但无法拍摄比相机靠体外侧的位置，无法俯瞰观察视野。
另外，在引用文献1所记载的发明中，将在前端部分配置有相机的套管针插入多个主体内。即，配置在套管针上的相机的位置关系在每次手术或手术中会发生变化。因此，在引用文献1所记载的发明中，套管针具有位置标记，需要由位置传感器检测位置标记，并合成基于相机的估计位置而得到的图像。因此，存在图像合成变得复杂的问题。
本申请的公开是为了解决上述问题而完成的，在进行了深入研究后，结果新发现：在手术时，通过将在基材上配置有三个以上的拍摄部的手术辅助工具配置在切开部位，能够在不需要位置标记的情况下确保视野。
即，本申请的公开的目的是提供一种能够在窥镜手术期间确保视野的手术辅助工具和手术支持系统。
用于解决课题的手段
本申请的公开涉及以下所示的手术辅助工具和手术支持系统。
(1)一种手术辅助工具，用于对体腔内进行拍摄，所述手术辅助工具包括：
N个拍摄部；
保持部，保持各个拍摄部；以及
基材，
N为3以上的整数，
当通过保持了N个拍摄部的各个保持部的N个虚拟线大致平行、且所述虚拟线相对于基材或保持部所形成的虚拟平面成为大致垂直时，将此时的配置作为基准线，
此时，各个拍摄部被配置成相对于通过各个保持部的基准线以0度以上且10度以下的角度朝向外侧。
(2)如上述(1)所述的手术辅助工具，其中，
保持部与基材分体地形成。
(3)如上述(1)或(2)所述的手术辅助工具，其中，
N个拍摄部中的至少一个拍摄部的角度是可变的。
(4)如上述(2)或(3)所述的手术辅助工具，其中，
与基材分体形成的保持部形成为能够相对于基材转动。
(5)如上述(1)至(4)中的任一项所述的手术辅助工具，其中，
基材由柔性部件形成。
(6)如上述(1)至(5)中的任一项所述的手术辅助工具，其中，
各拍摄部被配置成相对于通过各个保持部的基准线以5度以上且10度以下的角度朝向基材的外侧。
(7)一种手术支持系统，包括：
上述(1)至(6)中任一项所述的手术辅助工具；以及
图像处理部，对从拍摄部得到的图像进行合成。
(8)如上述(7)所述的手术支持系统，还包括：
显示部，显示由图像处理部处理后的图像。
(9)一种程序，用于如上述(8)所述的手术支持系统。
(10)如上述(9)所述的程序，其中，
在手术中任意的拍摄部拍摄手术器具的情况下，
程序基于由其他拍摄部拍摄到的图像、或者在检测手术器具的拍摄之前拍摄到的体腔内的图像进行图像处理，使得手术器具不显示在显示部。
发明效果
本申请中公开的手术辅助工具和手术支持系统可以适当地用于窥镜手术。
附图说明
图1的A是手术辅助工具1a的概略俯视图，图1的B是图1的A的X-X’截面图，图1的C是从图1的B去除了拍摄部2的图。
图2的A是手术辅助工具1a的概略俯视图，图2的B是图2的A的主视图。
图3的A和图3的B是图2的B的由〇包围的部分的放大图。
图4是从上方观察图3的A的图，是用于说明形成角度α的方向dα的图。
图5的A和图5的B是用于说明配置拍摄部2的位置的图。
图6的A是手术辅助工具1b的概略俯视图，图6的B是图6的A的X-X’截面图，图6的C是图6的A的由〇包围的部分的放大图，并且是除去了拍摄部2的图。
图7的A是手术辅助工具1c的概略俯视图，图7的B是图7的A的X-X’截面图，图7的C是从图7的B去除了拍摄部2的图。
图8的A是手术辅助工具1d的概略俯视图，图8的B是图8的A的X-X’截面图，图8的C是将图8的B的保持部3a向R1方向转动后的图。
图9是手术辅助工具1e的概略俯视图。
图10是示出手术支持系统10的概要的示意图。
图11的A是附图代用照片，是实施例1中制作的手术辅助工具的照片。图11的B是附图代用照片，是将手术辅助工具插入模拟人体时的照片。
图12的A至图12的C是示出使用模拟人体的体腔内的观察实验中的手术辅助工具的配置的图。
图13的A至图13的C是附图代用照片，是实施例3中得到的合成图像。
图14的A至图14的C是附图代用照片，是实施例4中得到的合成图像。
图15的A至图15的C是附图代用照片，是实施例5中得到的合成图像。
图16的A至图16的C是附图代用照片，是实施例6中得到的合成图像。
图17是附图代用照片，是实施例7中得到的合成图像。
图18的D1是表示比较例1中制作的手术辅助工具向模拟人体的配置的图。图18的D2是附图代用照片，是比较例1中得到的合成图像。图18的A是附图代用照片，与图14的A相同。
图19的E和图19的F表示实施例8中制作的手术辅助工具向模拟人体的配置和得到的合成图像。
具体实施方式
以下，将详细描述本申请中公开的手术辅助工具和手术支持系统。另外，为了容易理解，附图中所示的各结构的位置、大小、范围等有时不表示实际的位置、大小、范围等。因此，本发明不一定限定于附图所公开的位置、大小、范围等。
另外，在本说明书中，关于数值、大致等的记载，解释如下。
(1)使用“～”表示的数值范围是指包含“～”前后记载的数值作为下限值和上限值的范围。
(2)关于数值、数值范围以及定性的表现(例如，“相同”、“一样”等的表现)，示出了在该技术领域中包含通常允许的误差的数值、数值范围以及性质。
(3)在记载为“大致〇〇”的情况下，除了准确的〇〇以外，还包括大致把握为〇〇的状态。例如，在记载为大致并行的情况下，意味着除了准确地成为平行的状态之外，还允许稍微的偏移。
(手术辅助工具的实施方式)
参照图1，对实施方式中的手术辅助工具1a进行说明。图1的A是手术辅助工具1a的概略俯视图，图1的B是图1的A的X-X’截面图，图1的C是从图1的B去除了拍摄部2的图。
手术辅助工具1a包括拍摄部2、保持拍摄部2的保持部3和基材4。在图1的A至图1的C所示的例子中，基材4包括保持部3。
拍摄部2只要能够对体腔内进行拍摄即可，没有特别限制。例如，可以举出CCD图像传感器、CMOS图像传感器、FoveonX3和有机薄膜拍摄元件等。另外，对于拍摄部2的拍摄范围没有特别限制。也可以考虑使用广角相机，利用单一的拍摄部2对体腔内进行拍摄，但在该情况下，图像的端部有可能模糊。另外，由于手术器具、脏器等的缘故，有可能产生无法拍摄的部分(形成影子的部分)。另一方面，手术辅助工具1a具备三个以上的拍摄部2，因此即使使用一般市场上销售的上述传感器等也能够确保视野，能够减少形成影子的部分。
在图1的A所示的例子中，在基材4上设置有三个拍摄部2。如后述的实施例和比较例所示，在拍摄部2为两个的情况下无法确保视野，但在三个以上的情况下能够确保视野。因此，拍摄部2的数量(N)只要是3以上的整数就没有特别限制，例如可以举出4以上、5以上、6以上等。另一方面，从确保视野的观点出发，拍摄部2的上限没有特别限制，但若拍摄部2变多，则图像合成时的处理变得繁杂，并且成本也上升。因此，拍摄部2的数量(N)的上限只要考虑成本、图像处理的便利性(处理速度)等进行研究即可，例如可以举出20以下、15以下、10以下、8以下等。
保持部3设置于基材4，用于保持拍摄部2。在图1的A至图1的C所示的例子中，保持部3以贯通基材4的方式形成，但如后所述，保持器具3只要能够以具有规定的角度的方式保持拍摄部2即可，对形状、配置部位没有特别限制。
参照图2至图5，对保持于保持部3的拍摄部2的角度进行说明。图2的A是手术辅助工具1a的概略俯视图(出于说明的关系，省略了对左上方的拍摄部2的记载)，图2的B是图2的A的主视图(从图2的A的箭头方向观察的图)。图3的A和图3的B是图2的B的由〇包围的部分的放大图。图4是从上方观察图3的A的图，是用于说明形成角度α的方向dα的图。图5的A和图5的B是用于说明配置拍摄部2的位置的图。
首先，将通过保持部3的虚拟线VL大致平行且相对于基材4或保持部3所形成的虚拟平面VF成为大致垂直时的配置规定为基准线BL。各个拍摄部2配置为相对于通过各个保持部3的基准线BL以0度以上且10度以下的角度α朝向基材4的外侧。
虚拟线VL只要通过保持部3即可，保持部3的通过的部位没有特别限制。无论虚拟线VL通过了保持部3中的哪一个，只要满足成为上述基准线的条件，就能够规定与保持部3所保持的拍摄部2之间的角度。
在图2的B所示的例子中，将基材4的下端侧设为虚拟平面VF，但虚拟平面VF也可以是基材4的上端侧。取而代之，既可以将包含保持部3的上端部31的面设为虚拟平面，也可以将包含保持部3的下端部32的面设为虚拟平面。另外，在基材4的下端侧(或上端侧)存在凹凸的情况下，有时下端侧(或上端侧)不是完全的平面。在该情况下，将根据基材4的下端侧(或者上端侧)的形状通过最小二乘法求出的平面(最小二乘法平面)设为虚拟平面VF即可。在保持部3的数量为4以上且各个保持部3的上端部31(或者下端部32)不为同一平面的情况下，将最小二乘平面设为虚拟平面VF即可。
拍摄部2相对于通过保持部3的基准线BL以0度以上且10度以下的角度α保持于保持部3。另外，在图3的A所示的例子中，由通过拍摄部2的中心的中心线CL和基准线BL规定角度α。取而代之，也可以将拍摄部2的拍摄范围(IR)的中心设为中心线CL。手术辅助工具1a在手术时以嵌入到用手术刀切开的部分的方式使用。在图2的B所示的例子中，沿基准线BL的箭头方向嵌入手术辅助工具1a。因此，基准线BL也可以说是手术辅助工具1a的插入方向。
拍摄部2与基准线BL的角度α配置为以0度以上且10度以下的角度α朝向基材4的外侧。如后述的实施例所示，通过调整拍摄部2相对于肋骨的配置，即使在角度α为0度的情况下也能够确保视野。但是，优选能够不考虑拍摄部2相对于肋骨的配置而使用。在该情况下，角度α优选大于0度，例如为0.5度以上、1度以上、1.5度以上、2度以上、2.5度以上、3度以上、3.5度以上、4度以上、4.5度以上、5度以上等，适当调整即可。另一方面，若拍摄部2的角度α过大、进行还原时，若拍摄部2过于朝向基材4的外侧，则难以得到基材4的中心部方向的图像。因此，角度α为12度以下，11.5度以下、11度以下、10.5度以下、10度以下、9.5度以下、9度以下、8.5度以下、8度以下等，适当调整即可。另外，N个拍摄部2的角度α分别可以相同也可以不同。
参照图2至图4，对拍摄部2与基准线BL的角度α的方向进行说明。图4是用于说明形成角度α的方向dα的图。拍摄部2只要从基准线BL连结拍摄部2的中心线CL的方向配置于基材4的外侧(远离基材4的方向)即可，没有特别限制。如图4所示，在基材4为中空的圆柱状的情况下，形成角度α的方向dα例如可列举出从大致圆柱状的虚拟中心VC连结基准线BL(或者拍摄部2或保持部3)的方向。在基材4俯视为椭圆的情况下，虚拟中心VC为长轴与短轴的交点即可。另外，在基材4俯视为圆形以及椭圆形以外的情况下，虚拟中心VC例如设为重心即可。另外，图4是形成角度α的方向dα的一例，只要是对拍摄部2的拍摄没有影响的范围，也可以从图4所示的dα偏离规定的角度。例如，在将相对于图4所示的dα的偏移规定为角度β的情况下，β可例举出0度以上、且15度以下、10度以下、7.5度以下、5度以下、2.5度以下等。另外，N个拍摄部2的角度β分别可以相同也可以不同。
接着，参照图5，对配置N个拍摄部2的位置进行说明。在图5的A所示的例子中，N＝3的拍摄部2以大致等间隔的方式配置于基材4。取而代之，只要在能够确保视野的范围内，则如图5的B所示，拍摄部2也可以不等间隔地配置于基材4。在图5的A所示的例子中，在将基材4的外周的长度设为W的情况下，在以等间隔的方式配置N个拍摄部2时，任意的拍摄部2与相邻的拍摄部2的长度均为W/N。如图5的B所示，在将拍摄部2配置于任意的位置时，将相邻的拍摄部2的最短的长度规定为W1，将最长的长度规定为W2。在将W/N设为1的情况下，W1为0.7以上、0.75以上、0.8以上、0.85以上、0.9以上即可。另外，W2为1.3以下、1.25以下、1.2以下、1.15以下、1.1以下即可。在基材4为椭圆的情况下也是同样的。
基材4只要能够形成保持部3并保持拍摄部2即可，对材料等没有特别限制。例如，可以列举出基材4的形状不变化的非柔性部件。取而代之，也可以由在切开的部位插入手术辅助工具1a时形状变化的柔性部件形成基材4。非柔性材料和柔性材料例如可以使用公知的医疗用材料。作为非柔性部件，例如可列举出聚砜、聚偏氟乙烯、聚碳酸酯和聚丙烯等医疗用塑料、钛和不锈钢等金属。另外，作为柔性材料，可列举出硅和聚氯乙烯等医疗用塑料。
在将手术辅助工具1a用于胸腔镜手术的情况下，手术辅助工具1a配置在肋骨之间。因此，如图5的A所示，在手术辅助工具1a俯视为大致圆形的情况下，基材4的直径d可以列举出30mm～150mm左右，优选列举出40mm～100mm左右。另外，在将手术辅助工具1a用于腹腔镜手术的情况下，基材4的直径可以列举出30mm～150mm左右，优选列举出40mm～100mm左右，但由于没有肋骨，因此也可以比上述数值大。另外，在基材4为圆形以外的情况下，在用游标卡尺等平行的线夹持基材4时得到的距离中，将最短的距离设为直径即可。另一方面，若基材4成为过于细长的形状，则存在拍摄部与拍摄部的间隔过大的情况。因此，在用游标卡尺等平行的线夹持基材4时得到的距离中，将最短距离设为1的情况下，最长的距离也可以为2以下，1.9以下、1.8以下、1.7以下、1.6以下、1.5以下等。
能够通过使用3D打印机等形成具备保持部3的基材4，并将拍摄部2插入保持部3来制作实施方式中的手术辅助工具1a。
当使用实施方式中的手术辅助工具1a构造手术支持系统时，可以获得从布置有手术辅助工具1a的位置俯瞰体腔内部的图像。因此，能够确保手术时所需的视野。另外，在对手术器具等进行操作时，即使产生由于手术器具而无法利用某个拍摄部进行拍摄的部分，也能够通过其他拍摄部对体腔内进行拍摄。并且，由于拍摄部2的相对位置关系不变，因此即使不使用位置传感器等，也能够简单地合成图像。
(手术辅助工具的实施方式的变形例)
接着，对手术辅助工具1a的实施方式的变形例进行说明。变形例的手术辅助工具除了以下的说明以外与手术辅助工具1a相同。因此，在变形例中，省略对在手术辅助工具1a的实施方式中已说明的事项的重复说明。因此，即使在变形例中没有明确说明，当然也能够采用在手术辅助工具1a的实施方式中已说明的事项。
(保持部3的变形例1)
图6示出保持部3的变形例1。图6的A是手术辅助工具1b的概略俯视图，图6的B是图6的A的X-X’截面图，图6的C是图6的A的由〇包围的部分的放大图，并且是去除了拍摄部2的图。图6的A至图6的C所示的手术辅助工具1a的保持部3在基材4的外周面形成有切口。在手术辅助工具1a中，由于保持部3形成为贯通基材4的贯通孔，因此需要将拍摄部2从贯通孔的一侧插入。另一方面，在图6的A至图6的C所示的变形例中，能够将拍摄部2从基材4的外周面嵌入。因此，除了手术辅助工具1a所起到的效果之外，还起到拍摄部2的安装变得容易的效果。
(保持部3的变形例2)
图7表示保持部3的变形例2。图7的A是手术辅助工具1c的概略俯视图，图7的B是图7的A的X-X’截面图，图7的C是从图7的B去除了拍摄部2的图。图7的A至图7的C所示的手术辅助工具1c的保持部3a与基材4分体地形成。手术辅助工具1a的保持部3是贯通基材4的贯通孔。另一方面，变形例2的保持部3a与手术辅助工具1a的保持部3的不同点在于，在保持部基材3b上形成有保持拍摄部2的贯通孔3c。
保持部基材3b可以使用与上述基材4同样的材料，但形成基材4的材料与形成保持部基材3b的材料可以相同也可以不同。另外，保持于贯通孔3c的拍摄部2的角度与手术辅助工具1a相同。另外，在图7所示的例子中，贯通孔3c以贯通保持部基材3b的方式形成，但也可以如变形例1所示，在保持部基材3b的外周面形成切口，将拍摄部2从保持部基材3b的外周面嵌入。另外，在图7的A至图7的C所示的例子中，保持部3a与基材4直接连结。取而代之，保持部3a和基材4也可以经由图中未示出的连结部连接。另外，保持部3a与基材4分体地形成，但保持部3a与基材4直接或间接地连结。因此，也可以说图7的A至图7的C所示的保持部3a间接地包含于基材4。
此外，在图7的A至图7的C所示的例子中，保持部3a向基材4的外侧突出。在手术辅助工具1a中，用于胸腔镜手术时的基材4的直径可以列举出30mm～150mm左右，优选列举出40mm～100mm左右。另外，用于腹腔镜手术时的基材4的直径可以列举出30mm～150mm左右，优选列举出40mm～100mm左右，但由于没有肋骨，因此也可以大于上述数值。在图7的A至图7的C所示的例子中，只要将保持部3a的外接圆的直径置换为手术辅助工具1a的基材4的直径即可。另外，在保持部3a的外接形状不是圆形的情况下，在用平行的线夹持外接形状时得到的距离中，将最短的距离设为直径即可。另外，在将所得到的距离中最短的距离设为1的情况下，最长的距离可以为2以下，1.9以下、1.8以下、1.7以下、1.6以下、1.5以下等。
具备变形例2的保持部3a的手术辅助工具1c除了手术辅助工具1a所起到的效果之外，还能够减少肋骨的张开，因此起到减少患者疼痛的效果。
(保持部3的变形例3)
图8表示保持部3的变形例3。图8的A是手术辅助工具1d的概略俯视图，图8的B是图8的A的X-X’截面图，图8的C是将图8的B的保持部3a向R1方向转动后的图。图8的A至图8的C所示的手术辅助工具1d的保持部3a形成为能够相对于基材4转动。换句话说，在形成为拍摄部2相对于基准线的角度可变这一点上，与保持部3的变形例2不同。
在图8的A至图8的C所示的例子中，在保持部基材3b的侧面形成有大致球形的凸部3d。而且，在基材4上形成有大致球形的凹部3e。通过将大致球形的凸部3d与大致球形的凹部3e卡合，保持部3a能够相对于基材4转动。另外，根据需要，也可以设置限制转动的止动件3f。在图8的B所示的例子中，示出了拍摄部2相对于基准线最大限度地倾斜的例子。因此，为了防止拍摄部2进一步向外侧转动，止动件3f以与基材4抵接的方式配置在保持部基材3b的上方。取而代之，在将拍摄部2形成为与基准线大致相同的情况下，为了能够向与R1相反的方向转动，止动件3f设置在保持部基材3b的下方即可。
另外，图8的A至图8的C所示的例子只不过是保持部3a形成为能够相对于基材4转动的一例，也可以是其他例子。例如，也可以在基材4上形成大致球形的凸部，在保持部基材3b上形成大致球形的凹部。另外，虽然省略了图示，但也可以通过使用棘轮机构，使保持部3a能够相对于基材4阶段性地转动。另外，在图8的A至图8的C所示的例子中，全部的保持部3a形成为能够相对于基材4转动，但也可以形成为保持部3a的一部分能够相对于基材4转动。另外，虽然省略了图示，但也可以如保持部3的变形例1所示，在保持部基材3b的外周面形成切口，将拍摄部2从保持部基材3b的外周面嵌入。
具备变形例3的保持部3a的手术辅助工具1d除了手术辅助工具1a所起到的效果之外，还起到能够根据患者的尺寸、使用状况来改变拍摄部2相对于基准线的角度的效果。
(基材4的变形例1)
图9示出基材4的变形例1。图9是手术辅助工具1e的概略俯视图。在实施方式的手术辅助工具1a中，基材4可以是柔性材料或非柔性材料中的任一种。另一方面，图9所示的变形例1在基材4由非柔性部件形成且形成为大致椭圆形状这点上与实施方式的手术辅助工具1a不同。
椭圆的长轴LA与短轴SA的比只要在能够确保充分的视野的范围内就没有特别限制。例如，LA/SA可以列举出2以下，1.9以下、1.8以下、1.7以下、1.6以下、1.5以下等。此外，对于椭圆的尺寸，短轴SA相当于手术辅助工具1a的直径。另外，将基材4设为椭圆形状的情况下的拍摄部2与保持器具3的关系除了虚拟中心VC成为长轴LA与短轴SA的交点以外，与实施方式中的手术辅助工具1a及其变形例1b～1d相同。
在将手术辅助工具1用于胸腔镜手术的情况下，需要将其配置在肋骨与肋骨之间。因此，虽然能够使用器具来扩张肋骨与肋骨的间隔，但是手术辅助工具1的尺寸取决于肋骨与肋骨的间隔。在手术辅助工具1的基材为大致圆形的情况下，在上述尺寸中，需要在圆形基材上配置拍摄部。另一方面，在图9所示的例子中，短轴SA取决于肋骨与肋骨的间隔，但关于长轴LA，不取决于肋骨与肋骨的间隔。因此，具备图9所示的大致椭圆形状的基材4的手术辅助工具1e除了手术辅助工具1a所起到的效果之外，还起到提高拍摄部2的安装位置的自由度的效果。另外，由于能够减少肋骨的张开，因此还起到减少患者疼痛的效果。
(其他变形例)
图1至图9所示的手术辅助工具1a～1e是与以往在手术中使用的器具不同的新的器具。取而代之，也可以通过在已经用于手术的器具上形成保持部3并安装拍摄部2来制作手术辅助工具。例如，作为切开手术时使用的器具，以减轻创伤感染的风险、提供良好的视野、以最小的切开尺寸提供最大的切口为目的，已知有Alexis(注册商标)切口保护器(Wound Protector)。切口保护器已知有从切开长度为10mm～30mm的XXS(特别小)尺寸到170mm～250mm的XXL(特别大)尺寸的各种尺寸。切口保护器由外环与内环、以及两环相连的被称为切口护套的膜形成。通过在插入切开部位的内环上形成保持部3，并安装拍摄部2，能够制作手术辅助工具。
(手术支持系统的实施方式)
参照图10对实施方式中的手术支持系统10进行说明。图10是示出手术支持系统10的概要的示意图。手术支持系统10至少包括手术辅助工具1和合成从拍摄部2获得的图像的图像处理部11。另外，也可以任意附加地包括显示由图像处理部11处理后的图像的显示部12。
手术辅助工具1可以使用图1至图9所示的手术辅助工具及其变形例(1a至1e)中的任一种。图像处理部11只要能够合成从N个拍摄部2得到的图像即可，没有特别限制，通过公知的图像合成方法合成图像即可。或者，基于公知的图像合成技术制作图像合成算法即可。
显示部12只要能够显示由图像处理部11处理后的图像即可，没有特别限制，使用液晶监视器、有机EL监视器等公知的监视器即可。
(程序的实施方式)
在图像处理部11中存储有能够对从N个拍摄部2得到的图像进行合成的程序。程序只要能够合成从N个拍摄部2得到的图像就没有特别限制，能够作为手术支持系统的程序使用。
程序也可以进行利用了本申请公开的手术辅助工具1所具有的特征的图像处理。例如，在本申请中公开的手术辅助工具1具有N个拍摄部2，因此，即使产生由于手术器具而无法利用某个拍摄部2对体腔内进行拍摄的部分，有时也能够利用其他拍摄部2对体腔内进行拍摄。在该情况下，程序也可以在任意的拍摄部2拍摄到手术器具时，以能够显示由其他拍摄部2拍摄到的图像的方式进行图像处理。手术器具的拍摄(手术器具的检测)根据手术器具的拍摄图像的颜色的变化、急剧的运动等进行检测即可。
另外，也存在不同的拍摄部2能够拍摄的区域不重复的情况，换句话说，也存在在单一的拍摄部2拍摄的区域内对手术器具进行拍摄的情况。在该情况下，程序只要使用在检测手术器具的拍摄之前拍摄到的体腔内的图像来进行图像处理即可。例如，在手术开始前拍摄并存储体腔内的图像或者存储过去几秒钟的图像，根据该存储的图像进行图像处理以使得手术器具看不到即可。
另外，根据需要，程序也可以代替直接显示由拍摄部2拍摄到的图像，而以一并显示手术所需的信息等能够显示VR图像的方式进行图像处理。通过独立地提供这些程序，提高了手术支持系统的便利性。
此外，本申请的公开并不限定于上述的实施方式。在本申请公开的技术思想的范围内，能够进行上述的各实施方式的自由组合、或者各实施方式的任意的构成要素的变形、或者任意的构成要素的省略。并且，也可以对上述的各实施方式追加任意的构成要素。例如，也可以追加通过改变照射体腔内的光源的频率来了解体腔内的深度的功能。
以下举出实施例，具体地说明本申请中公开的实施方式，但该实施例只是用于实施方式的说明。并不表示对本申请中公开的发明的范围进行限定或限制。
实施例
(手术辅助工具的制作)
(实施例1)
作为形成保持部3a和基材4的材料，使用Agilista-3100(株式会社KEYENCE公司制)，使用3D打印机将保持部3a和基材4一体成型。保持部3a以三个成为等间隔的方式形成。基材4为大致圆筒状，基材4的直径约为60mm。另外，从基材4的外周到保持部3a的端部的长度(从基材4突出的突出部分的长度)约为17mm。接着，作为拍摄部2，使用(WeldVision合同会社制MD-3110VL-NU-158)，并插入保持部3a，由此制作手术辅助工具1。图11的A是实施例1中制作的手术辅助工具的照片。另外，设计成三个拍摄部2相对于基准线的角度全部相同。另外，为了进行后述的各种实施例，制作了拍摄部2相对于基准线的角度为0度、3度、5度、10度的手术辅助工具。另外，拍摄部2相对于基准线的角度设计为从基材4的中心朝向外侧的方向。
(手术支持系统的制作)
(实施例2)
将实施例1中制作的手术辅助工具的拍摄部与通过发明人开发的算法(以OpenCV(Open Source Computer Vision Library：开源计算机视觉库)为基础扩展功能)合成图像的图像处理部连接。接下来，通过连接图像处理部和监视器来制造手术支持系统。
(使用模拟人体的体腔内的观察)
接着，在模拟人体的肋骨之间插入实施例2中制作的手术支持系统的手术辅助工具。图11的B是将手术辅助工具插入模拟人体时的照片。图11的B中的黑色箭头部分是插入的手术辅助工具。另外，图11的B所示的模拟人体是Fasotec THORA(株式会社Fasotec公司制)，白色箭头部分是模拟肺。
图12是表示使用模拟人体的体腔内的观察实验中的手术辅助工具的配置的图。在图12的A所示的例子中，以连接两个保持部3a的线与上下肋骨大致垂直、另一个保持部3a位于肋骨的中间的方式配置手术辅助工具。在图12的B所示的例子中，从图12的A所示的配置顺时针旋转30度而配置手术辅助工具。在图12的C所示的例子中，从图12的A所示的配置逆时针旋转30度而配置手术辅助工具。以下的实施例所示的各图的A、B、C的图像分别是在图12的A、B、C的位置拍摄到的图像。
(实施例3～实施例7)
拍摄部2相对于基准线的角度如下所示：
·图13示出0度(实施例3)的图像；
·图14示出1度(实施例4)的图像；
·图15示出3度(实施例5)的图像；
·图16示出5度(实施例6)的图像；
·图17示出10度(实施例7)的图像。
图13的A所示的合成图像在模拟肺的上部观察到一部分缺损，但在图13的B以及图13的C所示的合成图像中，能够确保包括模拟肺在内的胸腔内的视野。因此，确认了即使在使用了实施例1中制作的角度为0度的手术辅助工具的情况下，也能够通过调整肋骨和拍摄部的配置，在窥镜手术中确保必要的视野。
图14的A至图14的C所示的合成图像的视野面积均比拍摄部2的角度为0度的实施例3扩大。另外，在图13的A的合成图像中观察到的模拟肺的上部的一部分缺损也在图14的A中未观察到缺损，能够确认模拟肺的整体。
在图15的A至图15的C以及图16的A至图16的C所示的合成图像中，确认了拍摄部2的角度越大则视野面积越扩大。
另一方面，在图17的A所示的合成图像中，虽然视野面积进一步扩大，但稍微难以看到模拟肺的中央部。因此，确认了图像合成前的各个拍摄部所拍摄的图像。图17的A的上层的三张图像是图像合成前的各个拍摄部拍摄到的图像。从上层三张图像可知，各拍摄部拍摄比模拟肺更多的外侧部分，模拟肺的中央部分的重复图像少。从确保手术时的充分的视野的观点出发，即使在图17所示的角度为10度的情况下也没有问题，但在附加了观察胸腔内的组织的观点的情况下，可知优选将角度设为10度左右。
(比较例1)
图18的D1表示在比较例1中制作的手术辅助工具和模拟人体上的配置。在比较例1的手术辅助工具中，将保持拍摄部的保持部3a的数量设为两个，将两个保持部3a连结的线以通过基材4的大致中心的方式配置。拍摄部相对于基准线的角度为1度，以两个保持部3a与肋骨接触的方式配置。图18的D2是比较例1中得到的合成图像。另外，作为对照，并列记载拍摄部的角度为相同的1度、两个保持部3a配置在肋骨附近的实施例4的A的配置的合成图像(图14的A)。根据图18的D2和图18的A的对比可知，在拍摄部为两个的情况下，在模拟肺的一部分观察到缺损。因此，确认了拍摄部的数量需要两个以上。
(实施例8)
图19的E和图19的F示出实施例8中制作的手术辅助工具和模拟人体上的配置。实施例8中制作的手术辅助工具有如下特点：
·将基材4制成长轴为6cm、短轴为3cm的椭圆形状；
·将保持部3a中的一个配置在椭圆的短轴与基材的交点，将另两个以与椭圆中心的角度分别为120度的方式等间隔地配置；
·将各个拍摄部以5度角度，从椭圆中心朝向外侧的方式进行配置。
除此以外，按照与实施例1同样的步骤制作手术辅助工具，接着，按照与实施例2同样的步骤制作手术支持系统。
图19的E和图19的F的右侧是与左侧的手术辅助工具的配置对应的合成图像。如图19的E和图19的F所示，确认了即使在将基材4设为椭圆形状的情况下，也能够没有问题地进行拍摄。
产业上的可利用性
在本申请中公开的手术辅助工具和手术支持系统能够在窥镜手术期间确保宽视野。因此，对于医疗用设备的制造产业而言是有用的。
符号说明
1、1a～1e……手术辅助工具
2…拍摄部
3、3a…保持部
3b…保持部基材
3c…贯通孔
3d…球形的凸部
3e…球形的凹部
3f…止动件
31…保持部的上端部
32…保持部的下端部
4…基材
10…手术支持系统
11…图像处理部
12…显示部
BL…基准线
CL…拍摄部的中心线
dα…角度α的方向
IL…拍摄范围
LA…长轴
SA…短轴
VC…虚拟中心
VF…虚拟平面
VL…虚拟线

Claims (10)

1.一种手术辅助工具，用于对体腔内进行拍摄，所述手术辅助工具包括：
N个拍摄部；
保持部，保持各个拍摄部；以及
基材，
N为3以上的整数，
当通过保持了N个拍摄部的各个保持部的N个虚拟线大致平行、且所述虚拟线相对于基材或保持部所形成的虚拟平面成为大致垂直时，将此时的配置作为基准线，
此时，各个拍摄部被配置成相对于通过各个保持部的基准线以0度以上且10度以下的角度朝向外侧。
2.如权利要求1所述的手术辅助工具，其中，
保持部与基材分体地形成。
3.如权利要求1或2所述的手术辅助工具，其中，
N个拍摄部中的至少一个拍摄部的角度是可变的。
4.如权利要求2或3所述的手术辅助工具，其中，
与基材分体形成的保持部形成为能够相对于基材转动。
5.如权利要求1至4中的任一项所述的手术辅助工具，其中，
基材由柔性部件形成。
6.如权利要求1至5中的任一项所述的手术辅助工具，其中，
各个拍摄部被配置成相对于通过各个保持部的基准线以5度以上且10度以下的角度朝向基材的外侧。
7.一种手术支持系统，包括：
权利要求1至6中任一项所述的手术辅助工具；以及
图像处理部，对从拍摄部得到的图像进行合成。
8.如权利要求7所述的手术支持系统，还包括：
显示部，显示由图像处理部处理后的图像。
9.一种程序，用于如权利要求8所述的手术支持系统。
10.如权利要求9所述的程序，其中，
在手术中任意的拍摄部拍摄到手术器具的情况下，
程序基于由其他拍摄部拍摄到的图像、或者在检测手术器具的拍摄之前拍摄到的体腔内的图像进行图像处理，使得手术器具不显示在显示部。
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