JP2012192004A - 手術システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】画像情報を取得する撮像系を具備する手術システムを、次のように構成する。すなわち、前記画像情報に基づいて、当該手術システムに異常状態が生じているか否かを判定する判定部と、前記判定部により異常状態が生じていると判定された場合に、異常対応処理を実行する異常時制御モードに切り替える制御部と、を前記手術システムに具備させる。
【選択図】図3
Description
例えば特許文献1には、複数の医療用マニピュレータを使用した手術においてマニピュレータに何等かの動作不良が生じた場合に、それに対して速やかに対処できる安全性及び操作性に優れた医療用マニピュレータシステムが開示されている。
例えば、赤外線センサーからの検知データ値が予め設定された閾値以上であるとセンサー処理回路で判断された場合には、センサー処理回路から処置用スレーブマニピュレータを実際に制御しているサーボ処理回路に停止命令が送られ、処置用スレーブマニピュレータの動作が停止される。このようにして、処置具の先端が、意図せずして臓器に接触してしまうことを防ぐことができる。
画像情報を取得する撮像系を具備する手術システムであって、
前記画像情報に基づいて、当該手術システムに異常状態が生じているか否かを判定する判定部と、
前記判定部により異常状態が生じていると判定された場合に、異常対応処理を実行する異常時制御モードに切り替える制御部と、
を具備する。
図1は、本一実施形態に係る手術システムの第1の構成例を示す図である。本例では、マスタースレーブ方式の手術システムを想定している。ここで、マスタースレーブ方式の手術システムとは、マスターアームとスレーブアームとからなる2種のアームを有し、マスターアームの動作に追従させるようにしてスレーブアームを遠隔制御するシステムのことを言うものとする。
この湾曲駆動は、例えばスレーブアーム200a〜200d内にそれぞれ設けられたサーボモータを駆動させて術具240a〜240d内に挿通配置されているワイヤを押し引き操作することによって行われる。また、回転駆動は、例えばスレーブアーム200a〜200d内にそれぞれ設けられたサーボモータを駆動させて術具240a〜240d内にそれぞれ設けられた回転機構を作動させたりすることによって行われる。
ドレープ300は、本一実施形態に係る手術システムにおいて滅菌処理を行う部位(以下、清潔域と称する)と滅菌処理を行わない部位(以下、不潔域と称する)とを分けるためものである。
スレーブ制御回路400は、例えばCPUやメモリ等を有して構成されている。このスレーブ制御回路400は、スレーブアーム200a〜200bの制御を行うための所定のプログラムを記憶しており、入力処理回路700からの制御信号に従って、スレーブアーム200a〜200b又は術具240a〜240dの動作を制御する。
また、スレーブ制御回路400近傍には、図1に示すように本一実施形態に係る手術システムの状態等を確認するエンジニアであるME4が位置している場合もある。
“第一のモード”とは、通常時(撮像系に異常が生じていない場合)の制御モードである。一方、“第二のモード”とは、撮像系により取得した画像が正常に表示されていない状態(異常状態)である場合の制御モードである。この第二のモードは、発生した異常状態の内容(後述する“異常検出パターン”)と、異常時に実行する処理(後述する“異常対応処理”)内容と、が対応付けされた制御モードである。
前記異常の内容(異常検出パターン)とは、例えば後述の各異常フラグに対応する異常の内容である。
《異常検出パターン1》モニタ異常
ディスプレイ900a,900bに全く画像が来ていない(モニタへ信号は来ていない)
《異常検出パターン2》色異常
表示画像の色が不適切(RGBのバランスが極端に崩れている)
《異常検出パターン3》くもり異常
観察用のカメラアームであるスレーブアーム200cのレンズが曇っている、明度が低下している、エッジの無い画像になっている
《異常検出パターン4》ノイズ異常
電源系のノイズが画像信号に混入している(画像信号を周波数解析すると特定周波数に大きなピークが立っている)
《異常検出パターン5》フレーム異常
フレームが欠落している(画像処理が表示更新処理に追いつかない、タイムアウトを検出している)
《異常検出パターン6》3D片目異常
3D表示において片目表示となっている(3D表示画像を取得する為の2台の内視鏡(左右の内視鏡)の画像が極端に違う)
なお、上述の各《異常検出パターン》はあくまでも一例であって、上述の例に限られないことは勿論である。
ところで、前記異常時に実行する処理(異常対応処理)内容とは、例えば次のような処理である。
《異常対応処理1》その場で停止処理
スレーブアーム200a〜200dのうち少なくとも1つを、その場で停止させる。
《異常対応処理2》退避させて停止処理
スレーブアーム200a〜200dのうち少なくとも1つを、患者1の体外に後退させてから停止させる。
《異常対応処理3》術具による把持を解除してから退避させて停止処理
スレーブアーム200a、200b、200dの術具(外科手術器具)240a、240b、240dのうち少なくとも1つの把持状態を解除してから、スレーブアーム200a、200b、200dのうち少なくとも1つを、患者1の体外に後退させてから停止させる。
《異常対応処理4》撮像系のアームを後退させて広い視野を確保した上で術具のアームを退避させて停止させる処理
術具240cとして各種の観察器具が装着されたスレーブアーム200c(例えば内視鏡等)を後退させて、内視鏡による広い視野を確保した上で、術具(外科手術器具)240a、240b、240dが装着されたスレーブアーム200a、200b、200dのうち少なくとも1つを、患者1の体外に退避させて停止させる。
《異常対応処理5》画像に異常が生じている可能性があることを操作者、助手、及びME等に提示する処理(アラーム、ワーニング)
ディスプレイ900a,900bに再生表示されている画像に異常が生じている可能性があることを、例えば音声・映像等によって、操作者3及び/または助手2に対して報知する。
《異常対応処理6》画像に異常が生じている可能性がある場合に、その異常内容(表示異常、色ずれ、くもり、片目など)を操作者、助手、及びME等に提示する処理
ディスプレイ900a,900bに再生表示されている画像に異常が生じている可能性がある場合に、その異常内容を、例えば音声・映像等によって、操作者3及び/または助手2に対して報知する。
《異常対応処理7》特別な処理を何も行わない
撮像系において異常が発生したからといって、必ずしも特別な処理が必要となるわけではない。従って、特別な処理が必要でない場合には、特別な処理を何も行わない(実質的に、通常時(撮像系に異常が生じていない場合)の処理モードである“第一のモード”に設定されている状態と同じ)。
ここで、“第二のモード”においては、上述の《異常検出パターン》と《異常対応処理》とが対応付けられて設定されており、《異常検出パターン》と《異常対応処理》との組み合わせは予め規定されてもよいし、ユーザが任意に設定できるようにしてもよい。
[視野異常フラグに優先順位をつける設定]
同時に複数の視野異常フラグがONに設定された場合の為に、各異常フラグ間で優先順位をつける。そして、同時に複数の視野異常フラグがONに設定された場合には、優先順位がより上位の視野異常フラグに対応する異常対応処理を実行する。
[異常フラグがONされた回数に基づいて、異常対応処理を変更していく設定]
例えば、或る視野異常フラグが一度目のON時には《異常対応処理5》を実行し、二度目のON時には《異常対応処理6》を実行する処理を行う。
[異常検出パターン毎に重み付けを行う設定]
異常検出パターン毎に重み付けを行い、発生した異常に対応する重みの和が所定値に達すると、《異常対応処理》を変更する。
画像処理回路800は、スレーブ制御回路400及び入力処理回路700と協働して当該手術システム全体を統括的に制御する。後述する図3乃至図5に示すフローチャートにおける処理も、主として画像処理回路800による制御で行われる。
操作者3は、スレーブアーム200cの先端に装着された観察器具を介して取り込まれた画像信号に基づいて操作者用ディスプレイ900aに表示された画像を見ながら、マスターアーム500a、500bを操作する。操作者3によるマスターアーム500a、500bの操作を受けて、マスターアーム500a、500bの各リンクに取り付けられた位置検出器からの検出信号が入力処理回路700に入力される。また、操作部600の切替ボタンが操作されることにより、操作部600からの操作信号が入力処理回路700に入力される。
図2は、本一実施形態に係る手術システムの第2の構成例を示す図である。図2に示す例では、ハンディタイプの手術システムを想定している。ここで、ハンディタイプの手術システムとは、外科手術器具が装着されたアームを操作者3が直接操作するシステムのことを言うものとする。
ここで、図2に示すスレーブ制御回路400は、カメラアームとしてのアーム200cの動作をマスタースレーブ方式で制御するために設けられている。アーム200cについてもハンディタイプのアームとするのであれば、スレーブ制御回路400は不要である。
図2で示した構成の手術システムにおいては、操作者3がハンディアーム200fの図示しない操作部を操作することにより、ハンディアーム200fや術具240fが駆動される。その他の動作については図1で説明した動作が適用される。
まず、当該手術システムが起動処理されると、画像処理回路800は所定の各種パラメータやフラグを読み込み(ステップS1)、動作を開始する(ステップS2)。ここで、画像処理回路800は、ステップS1において読み込んだフラグのうち“視野異常フラグ”の状態を、ユーザに提示する(ステップS3)。この提示は、例えばディスプレイ900a,900bを利用して行われる。
なお、ステップS4−6及びステップS8−6は、当該手術システムの撮像系が3D表示を行う仕様に構成されていない場合には不要なステップである。
なお、図4に示す処理例では、各視野異常フラグについて直列的に判断していく処理としているが、並列的に判断していく処理としても勿論よい。
このステップS9において、画像処理回路800は、当該時点において視野異常フラグが“有効”であるか否かを判定する(ステップS9)。このステップS9は、後述するステップS13において視野異常フラグが既に“無効化処理”されており、当該時点においても未だ無効のままである場合を考慮したステップである。
具体的には、このステップS13における無効化処理の為に、例えばトグルスイッチを用いて有効/無効の切替えを行うように構成しても良いし、タイマ機能を用いて一定時間だけ《視野異常フラグ》のON状態を無効化するように構成してもよい。このステップS13における処理の後、前記ステップS3に移行する。
従来より、手術システムにおいて撮像系に異常が発生した場合には、操作者等が当該撮像系の異常を認知してから、手動でスレーブマニピュレータの動作を停止させる等の処理を行っている。従って、撮像系に異常が発生してから実際に当該異常に対処するまでに、或る程度の時間が掛かってしまう(タイムラグが生じる)。しかしながら、本一実施形態に係る手術システムによれば、撮像系における異常(例えば内視鏡の故障等)が生じた場合に、そのことについての操作者の認知とは関係なく、速やかに異常対応処理が実行される。これにより、利便性が非常に向上する。
以上、一実施形態に基づいて本発明を説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形や応用が可能なことは勿論である。
Claims (4)
- 画像情報を取得する撮像系を具備する手術システムであって、
前記画像情報に基づいて、当該手術システムに異常状態が生じているか否かを判定する判定部と、
前記判定部により異常状態が生じていると判定された場合に、異常対応処理を実行する異常時制御モードに切り替える制御部と、
を具備する手術システム。 - 当該手術システムには、前記画像情報を表示する表示部材が接続されており、
前記異常状態とは、前記撮像系の故障に起因する異常状態と、前記表示部材に表示された画像情報に係る異常状態と、のうち少なくとも何れか一方に該当する状態である
ことを特徴とする請求項1に記載の手術システム。 - 前記異常対応処理とは、当該手術システムで利用している手術器具を停止させる処理と、異常状態が生じている旨を、当該手術システムによる手術に係る者に提示する処理と、生じている異常状態の内容を当該手術システムによる手術に係る者に提示する処理と、何ら特別な処理を行わない為の処理と、のうち少なくとも何れか一つの処理である
ことを特徴とする請求項1に記載の手術システム。 - 前記制御部が前記異常時制御モードにおいて実行する異常対応処理の処理内容は、生じている異常状態の内容、及び/または当該手術システムの操作者に対応付けされて設定されている
ことを特徴とする請求項1乃至請求項3のうち何れか一つに記載の手術システム。
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