JP2006198031A - 手術支援システム - Google Patents
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Abstract
【課題】簡単な構成で且つ低コストで内視鏡観察画像の観察領域の被検体の生体画像情報及び被検体内の奥行きの生体画像情報を得て、必要に応じて手術中の術者に対して確実に提供でき、且つ簡単な操作で生体画像情報の表示モードを変更する。
【解決手段】 本発明の手術支援システム1に含まれるバーチャル画像生成部11は、センサ3a〜3cの検出結果に基づきバーチャル画像データを生成し、CPU25によって術者に対応するバーチャル画像データに基づく画像を内視鏡画像とともに第1〜第3術者用モニタ32,34,36に表示させる。この場合、CPU25は、第1、第2の処置具38、39のオン信号の有無に応じて指定した臓器の奥行き方向へのスライスピッチ毎のバーチャル画像を自動で連続表示する自動モードと、スライスピッチ毎のバーチャル画像をスタート/ストップリモートスイッチ2eの操作に基づき手動で表示する手動モードとを切替える。
【選択図】 図1
【解決手段】 本発明の手術支援システム1に含まれるバーチャル画像生成部11は、センサ3a〜3cの検出結果に基づきバーチャル画像データを生成し、CPU25によって術者に対応するバーチャル画像データに基づく画像を内視鏡画像とともに第1〜第3術者用モニタ32,34,36に表示させる。この場合、CPU25は、第1、第2の処置具38、39のオン信号の有無に応じて指定した臓器の奥行き方向へのスライスピッチ毎のバーチャル画像を自動で連続表示する自動モードと、スライスピッチ毎のバーチャル画像をスタート/ストップリモートスイッチ2eの操作に基づき手動で表示する手動モードとを切替える。
【選択図】 図1
Description
本発明は、内視鏡及び内視鏡処置具等を含む内視鏡システムを用いて手術をする際に、被検体に関する3次元画像データ(以下、バーチャル画像データと称す)を得、このバーチャル画像データに基づく画像を表示することにより術者を支援するための手術支援システムに関する。
近年、画像による診断が広く行われるようになっており、例えばX線CT(Computed Tomography)装置等により被検体の断層像を撮像することにより被検体内の3次元的なバーチャル画像データを得、このバーチャル画像データを用いて患部の診断が行われるようになってきた。
CT装置では、X線照射・検出を連続的に回転させつつ被検体を体軸方向に連続送りすることにより、被検体の3次元領域について螺旋状の連続スキャン(ヘリカルスキャン:helical scan)を行い、3次元領域の連続するスライスの断層像から、3次元な3次元画像を作成することが行われる。
そのような3次元画像の1つに、肺の気管支の3次元画像がある。気管支の3次元画像は、例えば肺癌等が疑われる異常部の位置を3次元的に把握するのに利用される。そして、異常部を生検によって確認するために、気管支内視鏡を挿入して先端部から生検針や生検鉗子等を出して組織のサンプル(sample)を採取することが行われる。
気管支のような多段階の分岐を有する体内の管路では、異常部の所在が分岐の末梢に近いとき、内視鏡の先端を短時間で正しく目的部位に到達させることが難しいために、例えば特開2000−135215号公報等では、被検体の3次元領域の画像データに基づいて前記被検体内の管路の3次元像を作成し、前記3次元像上で前記管路に沿って目的点までの経路を求め、前記経路に沿った前記管路の仮想的な内視像(以下、バーチャル画像と称す)を前記画像データに基づいて作成し、前記バーチャル画像を表示することで、気管支内視鏡を目的部位にナビゲーションして術者を支援する装置が提案されている。
また、腹部領域の体内の臓器を被検体とする診断においては、従来より、上記同様に主に腹部領域内の被検体の3次元的なバーチャル画像を作成し、これを表示しながら診断するための画像解析ソフトが実用化されている。
この種の画像解析ソフトを用いた画像システムは、医師が術前に予め患者の腹部領域内等の被検体の病変部の変化をそのバーチャル画像を見ながら把握するための診断に用いられており、通常、カンファレンス室等の手術室外で行われているが一般的である。
特開2000−135215号公報
この種の画像解析ソフトを用いた画像システムは、医師が術前に予め患者の腹部領域内等の被検体の病変部の変化をそのバーチャル画像を見ながら把握するための診断に用いられており、通常、カンファレンス室等の手術室外で行われているが一般的である。
従来より、腹部領域の体内の被検体に対する手術等を行う場合にも、内視鏡観察画像の観察領域の被検体における生体画像情報(臓器等により見えない動脈、静脈の配置の画像情報や、関心部位の位置の画像情報等)を、必要に応じて術者に対して迅速に提供することが望まれている。また、内視鏡観察化で手術等を行う場合、予め決められた臓器内の奥行き方向における生体画像情報を必要に応じて手術中の術者に対して迅速に提供することが望まれている。
しかしながら、上述した画像解析ソフトを用いた画像システムは、あくまでも腹部領域の被検体のバーチャル画像を見ながら診断を行うといった術前に使用するものであり、実際の内視鏡システムと併用して実際の手術に使用することはできず、上述したように術者によって手術を行う場合には、術者に対して必要な被検体の情報を提供することはできない。
また、例えば実際に手術を行う内視鏡システムと、前記画像表示システムとを用いてシステムを構築することも考えられるが、手術中の全ての術者に対して必要に応じて被検体の3次元画像を迅速に提供し、あるいは術者の要求に応じて必要な被検体の情報のみを提供しようとするシステムはなく、実際にこのようなシステムを構築しようとすると、煩雑な構成であるがためにシステムが大型化になってしまい、システム全体のコストも高価となってしまう。
また、前記従来の特開2000−135215号公報に記載のナビゲーション装置は、内視鏡視野方向が限定される気管支などの体内の管路への内視鏡挿入時のナビゲーションには使い勝手が良いが、腹部領域の被検体の手術を行う腹腔鏡などの内視鏡観察下においては、内視鏡観察画像の観察領域の被検体における生体画像情報を得ることができないといった不都合があった。
このように従来例では、腹部領域の被検体の手術を行う腹腔鏡などの内視鏡観察下で手術を行う場合、内視鏡観察画像の観察領域の被検体における生体画像情報を得ることができず、また、予め決められた臓器内の奥行き方向における生体画像情報を必要に応じて手術中の術者に対して迅速に提供することもできない。さらに、前記従来例では、このような生体情報を表示する表示モードを簡単な操作で変更することもできず、操作性の向上化が望まれている。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、簡単な構成で且つ低コストで、内視鏡観察下において内視鏡観察画像の観察領域の被検体の生体画像情報及び被検体内の奥行きの生体画像情報を得て、必要に応じて手術中の術者に対して確実に提供することができ、且つ簡単な操作で生体画像情報の表示モードを変更することができる手術支援システムを提供することを目的とする。
本発明の手術支援システムは、被検体像を観察可能な挿入部を有する内視鏡と、前記被検体の処置を行う少なくとも1つ以上の処置具と、前記内視鏡の挿入部の観察方向を示す情報を検出する第1の検出手段と、前記処置具の処置方向を示す情報を検出する第2の検出手段と、前記被検体に関するバーチャル画像データを記憶するバーチャル画像データ記憶手段と、前記第1、第2の検出手段により検出された情報に基づき前記バーチャル画像データを処理して前記第1、第2の検出手段に対応する第1、第2のバーチャル画像データを生成するバーチャル画像データ処理手段と、前記第1、第2のバーチャル画像データに基づく第1、第2のバーチャル画像及び前記内視鏡による内視鏡観察画像を表示可能な第1、第2のバーチャル画像表示手段と、前記第1、第2のバーチャル画像データに基づくバーチャル画像を前記第1、第2の検出手段により検出された情報に追従しながら前記第1、第2のバーチャル画像表示手段に表示するように制御する制御手段と、を有し、前記制御手段は、前記処置具の駆動を検出した場合には、前記情報に追従した前記バーチャル画像の表示を行う第1の表示モードをオフすると同時に、このときの前記情報を基準にして所定方向に基づく所望のバーチャル画像を表示する第2の表示モードをオンさせることを特徴とするものである。
本発明の手術支援システムは、簡単な構成で且つ低コストで、内視鏡観察下において内視鏡観察画像の観察領域の被検体の生体画像情報及び被検体内の奥行きの生体画像情報を得て、必要に応じて手術中の術者に対して確実に提供することができ、且つ簡単な操作で生体画像情報の表示モードを変更することができるといった利点がある。
以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。
図1乃至図8は本発明の手術支援システムの実施例1に係り、図1は実施例1の手術支援システムの全体構成を示す概略構成図、図2は図1の手術支援システムの全体構成を示すブロック図、図3は図1の内視鏡の外観構成を示す斜視図、図4はセンサを装着する取付対象部が術者の腕部の場合の構成例を示す斜視図、図5は内視鏡の接眼部に装着されるカメラヘッド上の各種スイッチを示す構成斜視図、図6はセンサを装着する取付対象部であるトラカールの外観構成を示す斜視図であり、また、図7及び図8は実施例1の手術支援システムの表示動作を説明するもので、図7は予め決められた臓器及び臓器内のバーチャル画像表示例を示す説明図、図8はバーチャル画像生成部のCPUによるメイン制御処理を示すフローチャートである。
なお、内視鏡の観察下で行う手術等は、例えば、内視鏡を操作する術者、鉗子処置を行う術者及び助手の術者の3人で行う場合があり、このような場合に適用した実施例について後述する。
なお、内視鏡の観察下で行う手術等は、例えば、内視鏡を操作する術者、鉗子処置を行う術者及び助手の術者の3人で行う場合があり、このような場合に適用した実施例について後述する。
図1に示すように、本実施例の手術支援システム1は、内視鏡システムと組み合わせて構成され、具体的には、観察手段としての内視鏡2、被検体の処置を行う少なくとも2つの第1、第2の処置具38,39、各センサ3a〜3cを前記内視鏡2及び第1、第2の処置具38,39にそれぞれ装着するための取付対象部3A(例えばトラカール37)、CCU(カメラコントロールユニット)4、光源装置5、電気メス装置6、気腹器7、超音波駆動電源8、VTR9、システムコントローラ10、バーチャル画像生成部11、リモコン12A、音声入力マイク12B、フットスイッチ12C、内視鏡ライブ画像表示用の参照用モニタ13、マウス15、キーボード16、バーチャル画像表示用のモニタ17及び、手術室に配された3つの第1〜第3術者用モニタ32,34,36を有している。
内視鏡2は、図3及び図4に示すような腹腔鏡を用いている。この腹腔鏡は、被検体の体腔内に挿入するための挿入部37Aと、挿入部37Aの基端側に設けられた把持部37Bと、この把持部37Bに設けられた接眼部37Cとから構成される。
また、挿入部37Aの内部には、照明観察光学系及び観察光学系が設けられており、被検体の腹腔内の観察部位を照明し、被検体の腹腔内の観察像を得ることが可能である。把持部37Bには、ライトガイドコネクタ2aが設けられている。
このライトガイドコネクタ2aには、一端を光源装置に接続されたライトガイドケーブルの他端に設けられたコネクタが接続される。これにより、照明光学系を介して光源装置からの照明光により観察部位を照明する。
また、挿入部37Aの内部には、照明観察光学系及び観察光学系が設けられており、被検体の腹腔内の観察部位を照明し、被検体の腹腔内の観察像を得ることが可能である。把持部37Bには、ライトガイドコネクタ2aが設けられている。
このライトガイドコネクタ2aには、一端を光源装置に接続されたライトガイドケーブルの他端に設けられたコネクタが接続される。これにより、照明光学系を介して光源装置からの照明光により観察部位を照明する。
接眼部37Cには、図4に示すようにCCDを内蔵したカメラヘッド2Aが接続される。このカメラヘッド2Aには、リモートスイッチ群2Bが設けられている。
このリモートスイッチ群2Bは、図5に示すように、例えば、バーチャル画像表示モード時に挿入部37Aの挿入軸方向に対する仮想挿入位置を奥行き方向に移動操作するための前進リモートスイッチ(以降、前リモートスイッチと称す)2bと、バーチャル画像表示モード時に挿入部37Aの挿入軸方向に対する仮想挿入位置を手前方向に移動操作するための後進リモートスイッチ(以降、後リモートスイッチと称す)2bと、前記挿入部37Aの挿入軸方向に対する仮想挿入動作をスタート/ストップさせるためのスタート/ストップリモートスイッチ2eと、観察像のズームイン/アウトなどの操作を行うためのリモートスイッチ2d、2fとを有している。
なお、前記リモートスイッチ群2Bの各種リモートスイッチは、前記したように各種機能の割り当て状態に限定されることはなく、システムコントローラ10による制御によって各種機能が自在に割り当てることができるようになっている。
このリモートスイッチ群2Bは、図5に示すように、例えば、バーチャル画像表示モード時に挿入部37Aの挿入軸方向に対する仮想挿入位置を奥行き方向に移動操作するための前進リモートスイッチ(以降、前リモートスイッチと称す)2bと、バーチャル画像表示モード時に挿入部37Aの挿入軸方向に対する仮想挿入位置を手前方向に移動操作するための後進リモートスイッチ(以降、後リモートスイッチと称す)2bと、前記挿入部37Aの挿入軸方向に対する仮想挿入動作をスタート/ストップさせるためのスタート/ストップリモートスイッチ2eと、観察像のズームイン/アウトなどの操作を行うためのリモートスイッチ2d、2fとを有している。
なお、前記リモートスイッチ群2Bの各種リモートスイッチは、前記したように各種機能の割り当て状態に限定されることはなく、システムコントローラ10による制御によって各種機能が自在に割り当てることができるようになっている。
このカメラヘッド2Aの後端側にカメラケーブルが延設されている。また、カメラケーブルの他端には、CCU4に電気的に接続するための接続コネクタが設けられている。
このような内視鏡(腹腔鏡)2は、手術時、後述するセンサ3aを装着するための取付対象部であるトラカール37(図6参照)に挿通されて用いられるようになっている。
このトラカール37は、図6に示すように、被検体の体腔内に挿入するための挿入部37A1と、挿入部37A1の基端側に設けられた本体部37B1と、この本体部37B1の外周上に延設された延設部37bとを有しており、この延設部37b上に前記センサ3aが装着されている。本体部37B1には、送気用コネクタ7aが設けられている。
内視鏡2は、前記構成のトラカール37に挿通された状態のまま、このトラカール37によって患者体内の腹部に保持されながら前記挿入部37Aを腹部領域に挿入して、観察光学系を介して得られた腹腔内の観察像をカメラヘッド2Aを介してCCU4に供給する。
このトラカール37は、図6に示すように、被検体の体腔内に挿入するための挿入部37A1と、挿入部37A1の基端側に設けられた本体部37B1と、この本体部37B1の外周上に延設された延設部37bとを有しており、この延設部37b上に前記センサ3aが装着されている。本体部37B1には、送気用コネクタ7aが設けられている。
内視鏡2は、前記構成のトラカール37に挿通された状態のまま、このトラカール37によって患者体内の腹部に保持されながら前記挿入部37Aを腹部領域に挿入して、観察光学系を介して得られた腹腔内の観察像をカメラヘッド2Aを介してCCU4に供給する。
CCU4は、図2に示すように、内視鏡2からの撮像信号に信号処理を施し、撮像信号に基づく画像データ(例えば内視鏡ライブ画像データ)を、手術室内に配されたシステムコントローラ10及びVTR9に供給する。なお、この場合、システムコントローラ10からの制御により、内視鏡のライブ画像の静止画あるいは動画に基づく画像データがCCU4から選択出力されることになる。また、前記システムコントローラ10の詳細な構成ついては後述する。
VTR9は、システムコントローラ10の制御により、前記CCU4からの内視鏡ライブ画像データを記録し、あるいは再生可能である。再生時の場合には、再生された内視鏡画像データをシステムコントローラ10に出力する。
光源装置5は、ライトガイドケーブル内のライトガイドを介して内視鏡2に設けられた照明光学系に対して照明光を供給するための光源装置である。
電気メス装置6は、例えば患者の腹部領域内の異常部を電気熱を用いて切断したりする手術処置具と、その処置具に対して高周波電流を出力する高周波出力装置である。超音波駆動電源8は、超音波プローブや鉗子等で前記異常部を切断あるいは採取したりする手術処置具と、その処置具に対して高周波電流を出力する高周波出力装置である。
電気メス装置6は、例えば患者の腹部領域内の異常部を電気熱を用いて切断したりする手術処置具と、その処置具に対して高周波電流を出力する高周波出力装置である。超音波駆動電源8は、超音波プローブや鉗子等で前記異常部を切断あるいは採取したりする手術処置具と、その処置具に対して高周波電流を出力する高周波出力装置である。
また、気腹器7は、図示はしないが送気、吸気手段を備え、接続される前記トラカール37を介して患者体内の例えば腹部領域に空気を送気するものである。
これらの光源装置5,電気メス装置6,気腹器7及び超音波駆動電源8は、前記システムコントローラ10と電気的に接続されており、このシステムコントローラ10によってその駆動が制御されるようになっている。
また、手術室内には、上述した各種機器の他にシステムコントローラ10及び第1〜第3術者用モニタ32,34,36が配されている。
内視鏡の観察下で行う手術等は、図1に示すように、内視鏡2を操作する術者、鉗子処置を行う術者及び助手の術者の3人で行う場合があるが、本実施例のバーチャル画像表示装置1は、このような3人の術者による手術を行う場合に対応可能である。
例えば、鉗子等の第1の処置具38を用いて患者30の被検体の鉗子処置を行う術者を第1術者31、前記内視鏡2を操作する術者を第2術者33、第2処置具39を用いて第1術者の補助作業を行う助手の術者を第3術者35とし、第1〜第3術者31,33,35は、例えば図1に示すような位置で処置を行うものとすると、本実施例では、第1〜第3術者31,33,35の位置に対応した見やすい位置(視野方向)に、第1〜第3術者用モニタ32,34,36が設置されるようになっている。
内視鏡の観察下で行う手術等は、図1に示すように、内視鏡2を操作する術者、鉗子処置を行う術者及び助手の術者の3人で行う場合があるが、本実施例のバーチャル画像表示装置1は、このような3人の術者による手術を行う場合に対応可能である。
例えば、鉗子等の第1の処置具38を用いて患者30の被検体の鉗子処置を行う術者を第1術者31、前記内視鏡2を操作する術者を第2術者33、第2処置具39を用いて第1術者の補助作業を行う助手の術者を第3術者35とし、第1〜第3術者31,33,35は、例えば図1に示すような位置で処置を行うものとすると、本実施例では、第1〜第3術者31,33,35の位置に対応した見やすい位置(視野方向)に、第1〜第3術者用モニタ32,34,36が設置されるようになっている。
第1術者用モニタ32は、内視鏡画像用モニタ13aとこれに並設されるバーチャル画像用モニタ17aとを有し、第1術者31の見やすい位置に設置されている。また、第2術者用モニタ34は、内視鏡画像用モニタ13bとこれに並設されるバーチャル画像用モニタ17bとを有し、第2術者33の見やすい位置に設置されている。さらに、第3術者用モニタ36は、内視鏡画像用モニタ13cとこれに並設されるバーチャル画像用モニタ17cとを有し、第3術者35の見やすい位置に設置されている。
また、本実施例では、内視鏡2及び第1、第2の処置具38、39の挿入方向に基づくバーチャル画像表示を生成し表示するために、第1〜第3術者31,33,35の腕部や内視鏡2及び第1、第2処置具38,39をそれぞれ挿通するトラカール37等の取付対象部3Aにセンサ3a〜3cが装着されている。
これらのセンサ3a〜3aは、例えばジャイロセンサ等のセンサがユニットに収容されており、トラカール37などの取付対象部3Aの腹部領域への挿入角度等の情報を検出し、それぞれ接続線11aを介して後述するバーチャル画像生成部11に供給する。
なお、各センサ3a〜3cは、接続線11aを介して前記バーチャル画像生成部11に電気的に接続されるが、無線にてデータ通信可能に前記バーチャル画像生成部11に接続するように構成しても良い。
また、図示はしないが前記センサ3a〜3cに、術者によってバーチャル画像の表示モードの実行あるいは変更、切替え等の操作を行うための押しボタン式のスイッチ(図示せず)を設けて、操作性の向上化を図るようにしている。
なお、前記取付対象部3Aの具体的な構成については後述する。
なお、各センサ3a〜3cは、接続線11aを介して前記バーチャル画像生成部11に電気的に接続されるが、無線にてデータ通信可能に前記バーチャル画像生成部11に接続するように構成しても良い。
また、図示はしないが前記センサ3a〜3cに、術者によってバーチャル画像の表示モードの実行あるいは変更、切替え等の操作を行うための押しボタン式のスイッチ(図示せず)を設けて、操作性の向上化を図るようにしている。
なお、前記取付対象部3Aの具体的な構成については後述する。
システムコントローラ10は、内視鏡システム全体の各種動作(例えば表示制御や調光制御等)を制御するもので、図2に示すように、通信インターフェイス(以下、通信I/Fと称す)18、メモリ19、キャプチャ回路21A、制御部としてのCPU20及び表示インターフェイス(以下、表示I/Fと称す)21とを有している。
通信I/F18は、前記CCU4、光源装置5、電気メス装置6、気腹器7、超音波駆動電源8、VTR9、キャプチャ回路21A及び後述するバーチャル画像生成部11に電気的に接続されており、これらの駆動制御信号の送受信、または内視鏡画像データの送受信をCPU20によって制御される。
なお、この通信I/F18には、遠隔操作手段としての術者用のリモコン12A、音声入力マイク12B及びフットスイッチ12Cが電気的に接続されており、リモコン12Aやフットスイッチ12Cの操作指示信号あるいは音声入力マイク12Bの音声指示信号を取り込み、前記CPU20に供給するようになっている。
なお、この通信I/F18には、遠隔操作手段としての術者用のリモコン12A、音声入力マイク12B及びフットスイッチ12Cが電気的に接続されており、リモコン12Aやフットスイッチ12Cの操作指示信号あるいは音声入力マイク12Bの音声指示信号を取り込み、前記CPU20に供給するようになっている。
このリモコン12Aは、図示はしないが例えば内視鏡ライブ画像用の参照用モニタ13やバーチャル画像表示用のモニタ17、あるいは第1〜第3術者用モニタ32,34,36に表示される表示画像に対応したホワイトバランスボタン、気腹器7を実行するための気腹ボタンと、気腹実行の際の圧力を上下に調整するための圧力ボタン、VTR9に内視鏡ライブ画像を録画実行するための録画ボタン、その録画実行の際のフリーズボタン及びレリーズボタン、内視鏡ライブ画像あるいはバーチャル画像表示を実行するための表示ボタン、バーチャル画像を表示する際に2次元表示(2D表示)を実行するための操作ボタン(各種2D表示モードに応じたアキシャルボタン、コロナルボタン、サジタルボタン等)、バーチャル画像を表示する際に3次元表示(3D表示)を実行するための操作ボタンで、各種3D表示モードを実行した際のバーチャル画像の視野方向を示す挿入点ボタン(内視鏡2の腹部領域に対する挿入情報で、例えば内視鏡2を挿入する腹部領域のX方向、Y方向、Z方向の数値を表示するためのボタン)、注目点ボタン(注目する腹部領域のX方向、Y方向、Z方向の数値を表示するためのボタン)、3D表示する際の表示倍率変更を指示するためのボタン(表示倍率を縮小する縮小ボタン、表示倍率を拡大する拡大ボタン等)、表示色を変更するための表示色ボタン、トラッキングを実行するためのトラッキングボタン、各ボタンの押下により決定した操作設定モードに対して設定入力情報の切換や決定等を行う操作ボタンや数値等を入力するためのテンキー等を有している。
なお、前記リモコン12Aは、カメラヘッド2Aのリモートスイッチ群2Bと同様に、前記したように各種機能の割り当て状態に限定されることはなく、システムコントローラ10による制御によって各種機能が自在に割り当てることができるようになっている。
なお、前記リモコン12Aは、カメラヘッド2Aのリモートスイッチ群2Bと同様に、前記したように各種機能の割り当て状態に限定されることはなく、システムコントローラ10による制御によって各種機能が自在に割り当てることができるようになっている。
また、このリモコン12Aの各ボタンによる機能は、上述したセンサ3a〜3b(図2参照)にそれぞれ設けられた図示しないスイッチを押下操作することにより実行することができるようになっている。また、前記リモコン12Aのバーチャル画像表示モードに関する各ボタンによる機能は、図5に示すカメラヘッド2A上のリモートスイッチ群2Bに割り当てることができるようになっている。
フットスイッチ12Cは、図1に示すように左フットスイッチ12a、右フットスイッチ12b及び回転式の回転フットスイッチ12cを有している。
例えば左フットスイッチ12aは、電気メス装置6等に対しオン/オフを指示操作するためのスイッチであり、右フットスイッチ12bは、バーチャル画像表示モード実行時に前記挿入部37Aの挿入軸方向に対する仮想挿入動作をスタート/ストップさせるためのスイッチである。また、回転フットスイッチ12cは、バーチャル画像表示モード時に挿入部37Aの挿入軸方向に対する仮想挿入位置を奥行き方向あるいは手前方向に操作するための回転式スイッチである。
例えば左フットスイッチ12aは、電気メス装置6等に対しオン/オフを指示操作するためのスイッチであり、右フットスイッチ12bは、バーチャル画像表示モード実行時に前記挿入部37Aの挿入軸方向に対する仮想挿入動作をスタート/ストップさせるためのスイッチである。また、回転フットスイッチ12cは、バーチャル画像表示モード時に挿入部37Aの挿入軸方向に対する仮想挿入位置を奥行き方向あるいは手前方向に操作するための回転式スイッチである。
なお、これら各種フットスイッチは、カメラヘッド2Aのリモートスイッチ群2Bと同様に、前記したように各種機能の割り当て状態に限定されることはなく、システムコントローラ10により制御によって各種機能が自在に割り当てることができるようになっている。
したがって、前記リモコン12Aやセンサ3a〜3cの図示しないスイッチあるいはリモートスイッチ群2B(図5参照)あるいは、音声マイク12Bやフットスイッチ12Cを用いることによって、術者は所望する情報が迅速に得られるように操作することが可能である。
メモリ19は、例えば内視鏡静止画像の画像データや機器設定情報等のデータを記憶するもので、これらのデータの記憶、及び読み出しは前記CPU20によって制御がなされるようになっている。
表示I/F21は、前記CCU4、VTR9及び参照用モニタ13に電気的に接続されており、CCU4からの内視鏡ライブ画像データあるいはVTR9の再生された内視鏡画像データを送受信し、例えば受信した内視鏡ライブ画像データを参照用モニタ13及び後述する内視鏡画像用モニタ13a〜13cに出力する。これにより、参照用モニタ13及び内視鏡画像用モニタ13a〜13cは供給された内視鏡ライブ画像データに基づく内視鏡ライブ画像を表示する。
また、前記参照用モニタ13及び内視鏡画像用モニタ13a〜13cは、内視鏡ライブ画像の表示の他に、該CPU20の表示制御により、該内視鏡システムの各種機器設定状態やパラメータ等の設定情報を表示することも可能である。
また、前記参照用モニタ13及び内視鏡画像用モニタ13a〜13cは、内視鏡ライブ画像の表示の他に、該CPU20の表示制御により、該内視鏡システムの各種機器設定状態やパラメータ等の設定情報を表示することも可能である。
キャプチャ回路21Aは、CCU4からの内視鏡画像データが供給され、CPU20の制御により、前記参照用モニタ13及び内視鏡画像用モニタ13a〜13c等に表示する静止画あるいは動画の内視鏡画像データを取り込み、画像ファイルとして通信I/F18を介してバーチャル画像生成部11に出力する。
CPU20は、前記システムコントローラ10内の各種動作、すなわち、通信I/F18、表示I/F24による各種信号の送受信制御、メモリ19の画像データの書き込みや読み出し制御、参照用モニタ13及び内視鏡画像用モニタ13a〜13cの表示制御、さらにはリモコン12A、フットスイッチ12C、リモートスイッチ群2Bあるいは各センサ3a〜3cのスイッチ(図示せず)の操作信号及び音声入力マイク12Bからの音声指示信号に基づく各種動作制御等を行う。
一方、前記システムコントローラ10には、バーチャル画像生成部11が電気的に接続されている。
バーチャル画像生成部11は、図2に示すように、CT画像DB部23、メモリ24、CPU25、通信I/F26、表示I/F27を有している。
バーチャル画像生成部11は、図2に示すように、CT画像DB部23、メモリ24、CPU25、通信I/F26、表示I/F27を有している。
CT画像DB部23は、患者のX線断層像を撮像する図示しない公知のCT装置で生成された3次元画像データを、例えばMO(Magneto−Optical disk)装置やDVD(Digital Versatile Disc)装置等、可搬型の記憶媒体を介して取り込むCT画像データ取り込み部(図示せず)を備え、取り込んだ3次元画像データ(CT画像データ)を格納するものである。この3次元画像データの読み出しや書き込みは、CPU25によって制御される。
メモリ24は、例えば前記3次元画像データやCPU25によりこの3次元画像データに基づき生成されたバーチャル画像データ等のデータを記憶するもので、これらのデータの記憶、及び読み出しは前記CPU25によって制御がなされるようになっている。
なお、3次元画像データは通信I/F28から図示しないネットワーク回線を介してCT画像DB部23に取り込んでも良い。
通信I/F26は、前記システムコントローラ10の通信I/F18、第1〜第3術者31,33,35の取付対象部3Aに設けられた各センサ3a〜3b及びスイッチ(図示せず)に接続されており、バーチャル画像生成部11と前記システムコントローラ10とが連動して各種動作するのに必要な制御信号の送受信や、前記各センサ3a〜3cからの各検出信号の受信、及びこれら各センサ3a〜3cのスイッチ(図示せず)や図5に示すリモートスイッチ2B群からの操作信号の受信を行うもので、CPU25によって制御され、CPU25内に取り込まれるようになっている。
表示I/F27は、前記CPU25の制御により生成されたバーチャル画像をバーチャル画像用のモニタ17,17a〜17cに出力する。これにより、バーチャル画像用モニタ13,17a〜17cは供給されたバーチャル画像を表示する。
前記CPU25には、マウス15及びキーボード16が電気的に接続されている。これらマウス15及びキーボード16は、このバーチャル画像表示装置によるバーチャル画像表示動作を実行するのに必要な各種設定情報等を入力したり設定したりするための操作手段である。
CPU25は、前記バーチャル画像生成部11内の各種動作、すなわち、通信I/F26、表示I/F27による各種信号の送受信制御、メモリ24の画像データの書き込みや読み出し制御、モニタ17、17a〜17cの表示制御、さらにはリモートスイッチ群2B、マウス15やキーボード16の操作信号に基づく各種動作制御等を行う。
また、CPU25には、CT画像DB部23から読み込んだ3次元画像データ(CT画像データ)を用いて、前記第1〜第3術者31,33,35毎に設けられた各センサ3a〜3cからの検出結果に基づき、バーチャル画像をそれぞれ生成する合成回路25Aを備えている。CPU25は、この合成回路25Aを用いて生成された、各検出結果に応じたバーチャル画像、すなわち、内視鏡リアル画像に対応したバーチャル画像をモニタ17、17a〜17cに表示させる表示制御を行う。
なお、本実施例では、前記バーチャル画像生成部11を、例えば遠隔地に配されたバーチャル画像生成部に通信手段を介して接続するように構成すれば遠隔手術支援システムとして構築することも可能である。
次に、前記取付対象部3Aによるセンサの装着方法について図6を参照しながら説明する。
本実施例では、図6に示すように、センサ3a〜3cは、第1〜第3術者31,33,35によりそれぞれ用いられる取付対象部3Aとしてのトラカール37に設けられている。このトラカール37は、内視鏡2の他、第1、第2術者31,35によって用いられる第1、第2処置具38,39を挿通して装着することができるようになっている。
本実施例では、図6に示すように、センサ3a〜3cは、第1〜第3術者31,33,35によりそれぞれ用いられる取付対象部3Aとしてのトラカール37に設けられている。このトラカール37は、内視鏡2の他、第1、第2術者31,35によって用いられる第1、第2処置具38,39を挿通して装着することができるようになっている。
このようなトラカール37は、上述したように本体部37B1の外周上に延設された延設部37bを有し、この延設部37b上にスイッチ(図示せず)を有するセンサ3a(3b,3c)が装着されている。
なお、このセンサ3a(3b,3c)は、図中に示す波線のように前記本体部37B1の外周上に装着しても良く、あるいは図示はしないが本体部37B1の外周に着脱自在に嵌合する延設部を設け、この延設部に装着するように構成しても良い。
したがって、このようにセンサ3a(3b,3c)をトラカール37に装着することにより、このトラカール37に挿通される内視鏡2や第1,第2処置具38,39の挿入方向がトラカール37の挿入方向と略一致することになるので、各センサ3a〜3cによって内視鏡2及び第1,第2処置具38,39の挿入角度等の情報を検出することが可能となる。
なお、このセンサ3a(3b,3c)は、図中に示す波線のように前記本体部37B1の外周上に装着しても良く、あるいは図示はしないが本体部37B1の外周に着脱自在に嵌合する延設部を設け、この延設部に装着するように構成しても良い。
したがって、このようにセンサ3a(3b,3c)をトラカール37に装着することにより、このトラカール37に挿通される内視鏡2や第1,第2処置具38,39の挿入方向がトラカール37の挿入方向と略一致することになるので、各センサ3a〜3cによって内視鏡2及び第1,第2処置具38,39の挿入角度等の情報を検出することが可能となる。
また、本実施例では、前記取付対象部3Aは、前記トラカール37に替えて、図1及び図4に示すように、第1〜第3術者31,33,35の腕部とし、この腕部に各センサ3a〜3cをそれぞれ装着しても良い。この場合、センサ3a〜3cは、袋状に形成された滅菌処理済みのテープ部材3Cにそれぞれ収容されて第1〜第3術者31,33,35の腕部にそれぞれ貼着されるようになっている。
したがって、この場合も第1〜第3術者31,33,35の腕部の方向は、トラカール37に挿通される内視鏡2のスコープ方向や第1,第2処置具38,39の挿入方向と類似するものであることから、上記同様に一致させることが可能となり、各センサ3a〜3cによって内視鏡2及び第1,第2処置具38,39の挿入角度等の情報を検出することが可能となる。
したがって、この場合も第1〜第3術者31,33,35の腕部の方向は、トラカール37に挿通される内視鏡2のスコープ方向や第1,第2処置具38,39の挿入方向と類似するものであることから、上記同様に一致させることが可能となり、各センサ3a〜3cによって内視鏡2及び第1,第2処置具38,39の挿入角度等の情報を検出することが可能となる。
次に、実施例1の手術支援システム1の制御例を図1、図2、図7及び図8を参照しながら説明する。
最初に、手術支援システム1のバーチャル画像表示機能(第1の表示モード)における基本動作を説明する。
最初に、手術支援システム1のバーチャル画像表示機能(第1の表示モード)における基本動作を説明する。
図1に示すバーチャル画像生成部11を有する内視鏡システムを用いて、患者の腹部領域内の被検体の手術を行うものとする。
このとき、内視鏡システムの電源が投入されているものとすると、バーチャル画像生成部11のCPU25は、オペレータがマウス15またはキーボード16を用いてバーチャル画像表示の指示を受け付けると、図示しない記録部に記録されているバーチャル画像表示用プログラムを起動する。すると、CPU25は、バーチャル画像を表示するのに必要な画面をモニタ17に表示させる。
このとき、内視鏡システムの電源が投入されているものとすると、バーチャル画像生成部11のCPU25は、オペレータがマウス15またはキーボード16を用いてバーチャル画像表示の指示を受け付けると、図示しない記録部に記録されているバーチャル画像表示用プログラムを起動する。すると、CPU25は、バーチャル画像を表示するのに必要な画面をモニタ17に表示させる。
そして、オペレータは、このモニタ17上に表示された画面を見ながら、例えば患者の腹部領域のどの位置に内視鏡2を挿入するかの情報(腹部領域のX方向、Y方向、Z方向の数値(挿入点))を、マウス15あるいはキーボード16を用いて入力し、その後、同様に、内視鏡2を腹部領域に挿入した際の内視鏡2の軸方向(注目点)の数値を入力する。なお、本実施例では、図示はしないが、第1,第2の処置具38,39についても同様にそれぞれ必要な情報を画面を見ながら入力する。
バーチャル画像生成部11の合成回路25Aは、入力された情報に基づき、内視鏡2の挿入点及び注目点、第1、第2の処置具38,39の挿入点及び注目点に対応するバーチャル画像を生成する。CPU25は、生成されたバーチャル画像データをモニタ17、及び第1〜第3術者用モニタ32,34,36のバーチャル画像用モニタ17a〜17cに表示する。
この場合、バーチャル画像用モニタ17a〜17cには、主に内視鏡2に対応するバーチャル画像が表示されるが、これ以外にも第1、第2処置具38,39に対応するバーチャル画像を指定し表示させるようにしても良い。
この場合、バーチャル画像用モニタ17a〜17cには、主に内視鏡2に対応するバーチャル画像が表示されるが、これ以外にも第1、第2処置具38,39に対応するバーチャル画像を指定し表示させるようにしても良い。
このとき、手術を行っている第1〜第3術者側の第1〜第3術者用モニタ32,34,36内の内視鏡画像用モニタ13a〜13cには、システムコントローラ10のCPU20の表示制御により、内視鏡ライブ画像が表示され、この表示を見ながら第1〜第3術者31,33,35は手術を行うことになる。
この場合、内視鏡2及び第1、第2の処置具38,39は、図6に示すようなトラカール37にセンサ3a〜3cがセットされた状態にて使用されている。なお、センサ3a〜3cはトラカール37に設けずにそれぞれの術者の腕部にテープ部材3Cにより装着するようにしても良い。
この場合、内視鏡2及び第1、第2の処置具38,39は、図6に示すようなトラカール37にセンサ3a〜3cがセットされた状態にて使用されている。なお、センサ3a〜3cはトラカール37に設けずにそれぞれの術者の腕部にテープ部材3Cにより装着するようにしても良い。
手術を行っている場合、本実施例では、バーチャル画像生成部11のCPU25は、内視鏡ライブ画像と一致するように、内視鏡2のセンサ3aからの検出結果に基づきバーチャル画像をCPU25内の合成回路25Aによって生成し、生成した画像をモニタ17及び第2術者用モニタ34のバーチャル画像用モニタ17bに表示させる。また、同時にCPU25は、第1、第2の処置具38,39のセンサ3b,3cからの検出結果に基づきバーチャル画像をCPU25内の合成回路25Aによってそれぞれ生成し、生成した画像を第1、第3術者用モニタ32,36のバーチャル画像用モニタ17a,17cにそれぞれ表示させる。
例えば、いま、手術中に、第2術者34によって内視鏡2の挿入部の腹部領域に対する傾きが生じたものとする。この場合、参照用モニタ13や内視鏡画像用モニタ13a〜13cに内視鏡2の傾きに応じた内視鏡ライブ画像が表示されているとすると、本実施例では、この内視鏡2の傾きがセンサ3aによって常に検出され、CPU25はこの検出結果に基づくバーチャル画像をCPU25内の合成回路25Aによって生成し、生成した画像をモニタ17及び第2術者用モニタ34のバーチャル画像用モニタ17bに表示させる。 なお、CPU25は、第1,第2の処置具38,39についても同様に、各センサ3b,3cによる各検出結果に基づくバーチャル画像をCPU25内の合成回路25Aによってそれぞれ生成し、生成した画像を第1、第3術者用モニタ32,36のバーチャル画像用モニタ17a,17cにそれぞれ表示させる。
これにより、内視鏡2の挿入部や第1、第2の処置具38,39が傾いたときの内視鏡ライブ画像に対応する各バーチャル画像を、それぞれ対応するバーチャル画像用モニタ17a〜17bに表示させることができ、第1〜第3術者31,33,35は内視鏡観察下において、内視鏡観察画像の観察領域の被検体の生体画像情報を得ることが可能となる。
これにより、内視鏡2の挿入部や第1、第2の処置具38,39が傾いたときの内視鏡ライブ画像に対応する各バーチャル画像を、それぞれ対応するバーチャル画像用モニタ17a〜17bに表示させることができ、第1〜第3術者31,33,35は内視鏡観察下において、内視鏡観察画像の観察領域の被検体の生体画像情報を得ることが可能となる。
このようにバーチャル表示制御する手術支援システム1は、さらに、被検体内の奥行き方向の生体画像情報を得て、必要に応じて手術中の術者に対して確実に提供することができ、且つ簡単な操作で生体画像情報の表示モードを変更することができるようになっている。このような手術支援システムの制御例を後述する。
本実施例の手術支援システム1において、術者がさらに患者の被検体内の奥行き方向に関する生体画像情報を取得したい場合には、術者等による操作指示により、バーチャル画像生成部11のCPU25は、図8に示すプログラムを起動する。
本実施例の手術支援システム1において、術者がさらに患者の被検体内の奥行き方向に関する生体画像情報を取得したい場合には、術者等による操作指示により、バーチャル画像生成部11のCPU25は、図8に示すプログラムを起動する。
CPU25は、ステップS1の処理にて第2の表示モードであるバーチャル画像表示モードを実行する患者の臓器の選択処理を行う。
この場合、術者等は、マウス15やキーボード16(あるいはリモコン12A)等を用いて予め手術を行う臓器を設定入力する。手術中である場合には、臓器選択のための入力は、例えば音声入力マイク12Bを用いて行うことが望ましい。例えば、術者が“臓器選択”と音声入力マイク12Bに向けて音声を発すると、CPU25は、この音声指示信号を認識し、認識した臓器のバーチャル画像表示(第2の表示モード)を行うための準備段階に入る。
この場合、術者等は、マウス15やキーボード16(あるいはリモコン12A)等を用いて予め手術を行う臓器を設定入力する。手術中である場合には、臓器選択のための入力は、例えば音声入力マイク12Bを用いて行うことが望ましい。例えば、術者が“臓器選択”と音声入力マイク12Bに向けて音声を発すると、CPU25は、この音声指示信号を認識し、認識した臓器のバーチャル画像表示(第2の表示モード)を行うための準備段階に入る。
そして、CPU25は、次のステップS2の処理にて選択された臓器のスライスピッチの設定処理を行う。スライスピッチとは、内視鏡2の挿入部37Aが臓器内に挿入される挿入軸方向S(臓器内の奥行き方向)において、挿入部37Aの仮想挿入位置間隔P(図7参照)である。つまり、このスライスピッチの設定を行うことにより、臓器内の挿入軸方向Sにおけるスライスピッチ毎のバーチャル画像の表示が可能となる。
なお、スライスピッチの設定入力は、前記ステップS1と同じようにマウス15やキーボード16(あるいはリモコン12A)等を用いれば良い。また、手術中である場合には、例えば、術者が“スライスピッチ設定”と音声入力マイク12Bに向けて音声を発すると、CPU25は、この音声指示信号を認識し、認識したスライスピッチPの設定を行う。
なお、スライスピッチの設定入力は、前記ステップS1と同じようにマウス15やキーボード16(あるいはリモコン12A)等を用いれば良い。また、手術中である場合には、例えば、術者が“スライスピッチ設定”と音声入力マイク12Bに向けて音声を発すると、CPU25は、この音声指示信号を認識し、認識したスライスピッチPの設定を行う。
そして、CPU25は、ステップS3の処理により、バーチャル画像表示における視点方向の選択処理を行う。すなわち、表示するバーチャル画像が第1〜第3術者31,33,35にいずれかの視点方向であるかを選択する。
この場合の視点方向における入力は、前記ステップS1と同じようにマウス15やキーボード16(あるいはリモコン12A)等を用いれば良い。また、手術中である場合には、例えば、術者が“視点方向設定”と音声入力マイク12Bに向けて音声を発すると、CPU25は、この音声指示信号を認識し、認識した視点方向(第1〜第3術者31,33,35のいずれかの方向)を設定する。
この場合の視点方向における入力は、前記ステップS1と同じようにマウス15やキーボード16(あるいはリモコン12A)等を用いれば良い。また、手術中である場合には、例えば、術者が“視点方向設定”と音声入力マイク12Bに向けて音声を発すると、CPU25は、この音声指示信号を認識し、認識した視点方向(第1〜第3術者31,33,35のいずれかの方向)を設定する。
その後、CPU25は、ステップS4の処理にてバーチャル画像表示モードの変更設定を行う。この変更設定は、例えば通常のバーチャル画像表示モードからスライスピッチ毎にバーチャル画像を表示するバーチャル画像表示モードに変更するための設定である。
変更設定完了後、CPU25は、ステップS5の処理にて前記ステップS3の処理にて決定した術者の視点方向に基づくバーチャル画像をCPU25内の合成回路25Aによって生成し取得する。この場合、システムコントローラ10のCPU20は、CPU25との通信によって、このときに同期した内視鏡画像を取得している。
そして、CPU25は、次のステップS6による判断処理にて手術処置具である第1、第2の処置具38,39(具体的には電気メスや鉗子等)のオン信号の有無を検出し、オン信号を検出した場合には続くステップS7に移行し、オン信号を検出してない場合にはステップS8に移行する。
すなわち、前記ステップS6の判断処理は、スライスピッチ毎でのバーチャル画像表示モード(第2の表示モード)を自動で行うか、あるいは手動で行うかを判断している。
すなわち、前記ステップS6の判断処理は、スライスピッチ毎でのバーチャル画像表示モード(第2の表示モード)を自動で行うか、あるいは手動で行うかを判断している。
したがって、前記ステップS6の判断処理にて第1の処置具38または第2の処置具39のオン信号を検出した場合には自動モードと判断して、続くステップS7の処理により、CPU25は、指定された臓器の奥行き方向(挿入部37Aの挿入軸方向S)のスライス面を、挿入部37Aの仮想挿入位置間隔P毎に連続的に移動しながらバーチャル画像をCPU25内の合成回路25Aによって生成し、生成した画像をバーチャル画像用モニタ17a〜17cにそれぞれ表示させる。
なお、この場合、前記ステップS3により視点方向が指定された術者用のバーチャル画像用モニタのみに表示させても良い。
なお、この場合、前記ステップS3により視点方向が指定された術者用のバーチャル画像用モニタのみに表示させても良い。
図7に、スライスピッチ毎に表示されるバーチャル画像表示の一例が示されている。
例えば、指定された臓器が図7に示す臓器50であり、スライスピッチPが2cmに設定されていたとすると、CPU25は、挿入部37Aの仮想挿入位置L1に基づくバーチャル画像50Aを表示した後に、挿入部37Aの仮想挿入位置を2cm奥行き方向(挿入軸方向S)に移動させた仮想挿入位置L2に基づくバーチャル画像52を表示させ、以降、2cmのスライスピッチP毎のバーチャル画像を連続的に表示させる。
例えば、指定された臓器が図7に示す臓器50であり、スライスピッチPが2cmに設定されていたとすると、CPU25は、挿入部37Aの仮想挿入位置L1に基づくバーチャル画像50Aを表示した後に、挿入部37Aの仮想挿入位置を2cm奥行き方向(挿入軸方向S)に移動させた仮想挿入位置L2に基づくバーチャル画像52を表示させ、以降、2cmのスライスピッチP毎のバーチャル画像を連続的に表示させる。
また、CPU25は、スライスピッチP毎に表示されたバーチャル画像52内に、予め設定されたスライスピッチ(仮想挿入位置間隔)Pの数値52aを所定箇所に重ねて表示することも可能である。この表示により、術者は臓器50内において挿入部37Aの具体的なスライスピッチPを認識できる。
なお、ステップS7の処理によりバーチャル画像用モニタには、連続的にスライスピッチP毎のバーチャル画像が表示されるが、CPU25は、音声マイク12A、カメラヘッド2Aのスタート/ストップリモートスイッチ2e、あるいは右フットスイッチ12b等の操作手段による画像表示停止指示が供給された場合には、その指示に基づくスライスピッチPのバーチャル画像の表示を保持するように制御しても良い。
一方、前記ステップS6の判断処理にて第1の処置具38または第2の処置具39のオン信号を検出してない場合には手動モードと判断して、CPU25は、ステップS8の判断処理により、例えばカメラヘッド2Aのスタート/ストップリモートスイッチ2eが押下されたか否かを判断する。なお、この判断処理は、スタート/ストップリモートスイッチ2eに限らず、他の操作手段(音声マイク12Aあるいは右フットスイッチ12b等)による入力がされたか否かを判断しても良い。
CPU25は、この判断処理で押下されたと判断した場合にはステップS9に移行し、押下されてないと判断した場合にはスタート実行を示すスイッチ操作が行われるまでこの判断処理を継続する。
ステップS9の処理では、CPU25は、指定された臓器の奥行き方向(挿入部37Aの挿入軸方向S)のスライス面を、挿入部37Aの仮想挿入位置間隔P毎に連続的に移動しながらバーチャル画像をCPU25内の合成回路25Aによって生成し、生成した画像をバーチャル画像用モニタ17a〜17cにそれぞれ表示させる。なお、この場合、前記ステップS3により視点方向が指定された術者用のバーチャル画像用モニタのみに表示させても良い。
そして、CPU25は、続くステップS10の判断処理により前記ステップS9と同様に、例えばカメラヘッド2Aのスタート/ストップリモートスイッチ2eが押下されたか否かを判断する。すなわち、この判断処理は、スライスピッチP毎に連続的にバーチャル画像が表示されている状態から、術者が所望するスライスピッチPに基づくバーチャル画像を保持するために行うためのものである。
したがって、CPU25は、例えばカメラヘッド2Aのスタート/ストップリモートスイッチ2eが押下されてストップ指示が得られたと判断した場合には、ステップS11に移行し、そうでない場合にはステップS9に処理を戻してスライスピッチP毎のバーチャル画像を連続的に表示させながら再度ステップS10の判断処理を行う。
ステップS11の処理により、CPU25は、スライスピッチP毎のバーチャル画像の連続表示を中断すると同時に、前記ステップS1の判断処理でストップ指示がなされたときのスライスピッチPに基づくバーチャル画像の表示を保持する。
例えば、図7に臓器50において、術者の所望する情報が目的部位60であり、挿入部37Aが仮想挿入位置L2に到達したときに術者によりスタート/ストップスイッチ2eが押下されてストップ指示がなされたとすると、CPU25は、このスライスピッチPに基づくバーチャル画像52の表示を保持するように制御する。
すなわち、このスライスピッチPに基づくバーチャル画像52を保持しながら表示することにより、このバーチャル画像52には、術者が所望する目的部位60及びその目的部位60近傍の血管53や臓器50内の部位54等が表示されるので、術者に対し迅速に且つ確実に所望する生体情報を提供することができる。
なお、ステップS11の処理によりバーチャル画像用モニタには、所定のスライスピッチPに基づくバーチャル画像が表示されているが、CPU25は、再び声マイク12A、カメラヘッド2Aのスタート/ストップリモートスイッチ2e、あるいは右フットスイッチ12b等の操作手段による画像連続表示開始指示が供給された場合には、再びそのスライスピッチP以降のスライスピッチP毎にバーチャル画像の表示を連続的に行うように制御しても良く、前記ステップS8〜ステップS11の処理を繰り返し行うように制御しても良い。
また、前記ステップS7及びステップS9によりスライスピッチP毎にバーチャル画像が連続的に表示されている最中に、例えばカメラヘッド2Aの前リモートスイッチ2bや後リモートスイッチ2b、あるいは回転式フットスイッチ12c、あるいは音声入力マイク12Bより操作指示があった場合には、CPU25は、この操作指示に基づくスライスピッチPでのバーチャル画像を表示させるように制御することが可能である。また、前記バーチャル画像の連続表示は、スライスピッチ毎でなくても良く、挿入部37Aの挿入量に基づき連続したバーチャル画像を表示しても良い。
したがって、本実施例によれば、簡単な構成で且つ低コストで、内視鏡観察下において内視鏡観察画像の観察領域の被検体のバーチャル画像及び被検体内のスライスピッチ毎のバーチャル画像を表示して、必要に応じて手術中の術者に対して確実に提供することができる。また、簡単な操作で通常のバーチャル画像表示モードとスライスピッチ毎のバーチャル画像表示モードとを変更することができる。
また、スライスピッチ毎のバーチャル画像表示モードは、第1の処置具38または第2の処置具39のオン信号の検出によって自動モードあるいは手動モードを判別しそれぞれのモードに基づく表示制御が可能であるため、術者が所望する生体情報を迅速且つ確実に得られることから、手術を円滑に行うことが可能となる。
なお、発明に係る実施例1において、前記内視鏡2は、挿入部の先端部が自在に湾曲可能な湾曲部を有する内視鏡であっても良い。この場合、前記センサ3aに前記湾曲部の湾曲角度を検出する機能を設ければ、この湾曲部の湾曲角度に応じたバーチャル画像の表示が可能となる。また、センサ3aを収容するユニットに磁気センサを設けるとともに、この磁気センサに磁気を照射する手段を設ければ、CPU25による演算処理によって内視鏡2の挿入量も検出することができ、すなわち、内視鏡2及び第1,第2の処置具38,39の挿入量に基づくバーチャル画像を表示することも可能である。この場合、磁気センサではなく、ロータリーエンコーダを用いて内視鏡2及び第1,第2の処置具38,39の挿入量を検出するように構成しても良い。
また、実施例1において、表示I/F27とバーチャル画像表示用モニタ17a〜17cとの間に切替え手段を設け、前記CP25による制御によって合成回路25Aからのバーチャル画像データを選択的に切替えて所望する前記バーチャル画像表示用モニタ17a〜17cに出力して表示させても良い。
なお、本発明は、上述した実施例1に限定されるものではなく、本発明の要旨を変えない範囲において、種々の変更、改変等が可能である。
1…バーチャル画像表示装置、
2…内視鏡、
2A…カメラヘッド、
2B…リモートスイッチ群、
2a…ライトガイドコネクタ、
3A…取付対象部、
3B…スイッチ、
3C…テープ部材、
3a〜3c…センサ、
4…CCU、
5…光源装置、
6…電気メス装置、
7…気腹器、
8…超音波駆動電源、
9…VTR、
10…システムコントローラ、
11…バーチャル画像生成部、
11a…接続線、
12A…リモコン、
12B…音声入力マイク
12C…フットスイッチ、
13…参照用モニタ、
13a〜13c…内視鏡画像用モニタ、
15…マウス、
16…キーボード、
17…モニタ、
17a〜17c…バーチャル画像用モニタ、
24…メモリ、
24、25…CPU、
27A…切替部、
30…患者、
31…第1術者、
32…第1術者用モニタ、
33…第2術者、
34…第2術者用モニタ、
35…第3術者、
36…第3術者用モニタ、
37…トラーカール、
37A…挿入部、
37B…把持部、
37C…接眼部、
37A1…挿入部、
37B1…本体部、
37b…延設部、
38…第1の処置具、
39…第2の処置具。
代理人 弁理士 伊藤 進
2…内視鏡、
2A…カメラヘッド、
2B…リモートスイッチ群、
2a…ライトガイドコネクタ、
3A…取付対象部、
3B…スイッチ、
3C…テープ部材、
3a〜3c…センサ、
4…CCU、
5…光源装置、
6…電気メス装置、
7…気腹器、
8…超音波駆動電源、
9…VTR、
10…システムコントローラ、
11…バーチャル画像生成部、
11a…接続線、
12A…リモコン、
12B…音声入力マイク
12C…フットスイッチ、
13…参照用モニタ、
13a〜13c…内視鏡画像用モニタ、
15…マウス、
16…キーボード、
17…モニタ、
17a〜17c…バーチャル画像用モニタ、
24…メモリ、
24、25…CPU、
27A…切替部、
30…患者、
31…第1術者、
32…第1術者用モニタ、
33…第2術者、
34…第2術者用モニタ、
35…第3術者、
36…第3術者用モニタ、
37…トラーカール、
37A…挿入部、
37B…把持部、
37C…接眼部、
37A1…挿入部、
37B1…本体部、
37b…延設部、
38…第1の処置具、
39…第2の処置具。
代理人 弁理士 伊藤 進
Claims (4)
- 被検体像を観察可能な挿入部を有する内視鏡と、
前記被検体の処置を行う少なくとも1つ以上の処置具と、
前記内視鏡の挿入部の観察方向を示す情報を検出する第1の検出手段と、
前記処置具の処置方向を示す情報を検出する第2の検出手段と、
前記被検体に関するバーチャル画像データを記憶するバーチャル画像データ記憶手段と、
前記第1、第2の検出手段により検出された情報に基づき前記バーチャル画像データを処理して前記第1、第2の検出手段に対応する第1、第2のバーチャル画像データを生成するバーチャル画像データ処理手段と、
前記第1、第2のバーチャル画像データに基づく第1、第2のバーチャル画像及び前記内視鏡による内視鏡観察画像を表示可能な第1、第2のバーチャル画像表示手段と、
前記第1、第2のバーチャル画像データに基づくバーチャル画像を前記第1、第2の検出手段により検出された情報に追従しながら前記第1、第2のバーチャル画像表示手段に表示させる制御手段と、を有し、
前記制御手段は、前記処置具の駆動を検出した場合には、前記情報に追従した前記バーチャル画像の表示を行う第1の表示モードをオフすると同時に、このときの前記情報を基準にして所定方向に基づく所望のバーチャル画像を表示する第2の表示モードをオンさせることを特徴とする手術支援システム。 - 前記制御手段は、前記第2の表示モードをオンした場合には、前記所定方向への移動量を前記バーチャル画像と共に表示することを特徴とする請求項1に記載の手術支援システム。
- 前記第1、第2のバーチャル画像表示手段による表示を指示する操作手段を有し、
前記制御手段は、前記処置具の駆動信号の有無に応じて、前記第2の表示モードを自動でオンするか、あるいは前記第2の表示モードを前記操作手段に基づき手動でオンするかを切替えるように制御することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の手術支援システム。 - 前記第2の表示モードは、所定方向に基づくバーチャル画像を連続表示、あるいは所定方向に基づく所定の移動量毎のバーチャル画像を表示させるモードであることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか1つに記載の手術支援システム。
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---|---|---|---|
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Applications Claiming Priority (1)
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JP2005010884A JP2006198031A (ja) | 2005-01-18 | 2005-01-18 | 手術支援システム |
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-
2005
- 2005-01-18 JP JP2005010884A patent/JP2006198031A/ja not_active Withdrawn
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