JP2017225748A - 手術支援装置、その制御方法及びプログラム、並びに手術支援システム - Google Patents
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Abstract
Description
図1は、本実施形態に係る手術支援装置を含む手術システムの機能構成例を示す図である。
次に、図7及び図8を参照して、本実施形態に係る手術支援装置の物体検知処理に係る一連の動作を説明する。本処理は、例えば、制御部9が医療器具1のシャフト10の先端を移動させるための指示を受けた場合に開始されるものとする。なお、本処理は、制御部9がROMに記憶されたプログラムを実行して各部を制御することにより実現される。
とする。制御部9は、これらの先端位置を用いて、ある時刻の点から次の時刻の点へ向かうベクトルvmを求める。すなわち当該ベクトルは、
のように表わされる。このようにして、制御部9は、医療器具1のシャフト10の先端を所定の位置に移動させるための指示(或いは所定の位置を制御部9が設定してもよい)に基づいて当該シャフト10の先端位置の進行方向を表す3次元ベクトルを算出する。
となる。ここでベクトルisとjsとは、直交座標系OsのX軸、Y軸を表す基底ベクトルである。医療器具1のシャフト10の先端位置の進行方向は、直交座標系OsのXY平面におけるベクトルvmpで表されるため、Z軸まわりの極座標系と考えてX軸との間の角度θとして表すことができる。上述したように、X軸は中空管駆動部の指令角度が0度となる方向であるため、角度θをそのまま中空管駆動部7の指令角度として入力することにより、距離計測のための光軸と進行方向を表す3次元ベクトルとを交差させることができる。このようにすれば、医療器具1のシャフト10の先端が移動する空間内には光学部品ホルダ5が向いて距離計測の検知範囲72が存在することとなる。なお、シャフト10の先端位置の進行方向に距離計測の検知範囲72が存在するように中空管6を回転させることができれば、他の方法を用いてよい。
2…医療器具駆動部
3…体壁
4…外套管
5…光学部品ホルダ
6…中空管
7…中空管駆動部
8…距離計測部
9…制御部
10…シャフト
Claims (17)
- 体腔内の物体までの距離を計測する距離計測手段と、
一部が体腔内に挿入される筒状部を有する中空管であって、前記筒状部の長軸まわりのいずれかの位置で前記距離計測手段による距離の計測を可能にする前記中空管と、
前記筒状部を通過して体腔内に挿入された医療器具が前記体腔内の物体に接近したことを検知するように、前記医療器具の体腔内の移動に応じて、前記距離計測手段による距離の計測を行う前記長軸まわりの位置を制御する制御手段と、を有することを特徴とする手術支援装置。 - 前記中空管の前記筒状部を、前記医療器具に対して前記長軸まわりに回転させる中空管駆動手段を更に有し、
前記制御手段は、前記中空管駆動手段を制御して、前記距離計測手段による距離の計測を行う前記長軸まわりの位置を制御する、ことを特徴とする請求項1に記載の手術支援装置。 - 前記制御手段は、前記医療器具の体腔内の進行方向に対して前記距離計測手段による距離の計測を行うように、前記距離計測手段による距離の計測を行う前記長軸まわりの位置を制御する、ことを特徴とする請求項1又は2に記載の手術支援装置。
- 前記制御手段は、前記医療器具の体腔内の進行方向と、前記距離計測手段の光軸の方向とが交差するように、前記距離計測手段による距離の計測を行う前記長軸まわりの位置を制御する、ことを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の手術支援装置。
- 前記制御手段は、前記体腔内の物体までの距離が、前記医療器具の先端までの長さを考慮した所定の距離より短い場合、前記医療器具が前記体腔内の物体に接近したものとして検知する、ことを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の手術支援装置。
- 前記距離計測手段は、発光させた光を用いて前記体腔内の物体までの距離を計測する、ことを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載の手術支援装置。
- 前記中空管は、前記距離計測手段による距離の計測を行うための光学部品を含んだホルダであって、前記光学部品が前記筒状部の側面より外部へ突出した状態か、前記筒状部の内に格納された状態となるように構成される前記ホルダを更に備え、
前記ホルダは、前記距離計測手段による距離の計測を行う場合、前記光学部品が前記筒状部の側面より外部へ突出した状態になる、ことを特徴とする請求項1から6のいずれか1項に記載の手術支援装置。 - 前記中空管は、前記ホルダに含まれる前記光学部品が前記筒状部の側面より外部へ突出した場合に、前記筒状部に前記医療器具を挿入可能になるように構成される、ことを特徴とする請求項7に記載の手術支援装置。
- 前記中空管は、前記筒状部の一部が外套管を通過して体腔内に挿入され、
前記筒状部に格納された前記ホルダに含まれる前記光学部品は、前記ホルダが前記外套管を通過することにより、前記筒状部の側面より外部へ突出した状態となる、ことを特徴とする請求項7又は8に記載の手術支援装置。 - 前記ホルダは、前記中空管を前記外套管から引き抜く際に前記外套管の端部と接触すると、前記ホルダを前記筒状部に格納する力を生じさせる傾斜部を備える、ことを特徴とする請求項9に記載の手術支援装置。
- 前記中空管は、前記ホルダに含まれる前記光学部品を前記筒状部の側面より外部へ突出させる弾性体を更に備え、
前記弾性体は、前記ホルダが前記筒状部の外部から外力を受けると前記ホルダを前記筒状部に格納するように構成される、ことを特徴とする請求項8から10のいずれか1項に記載の手術支援装置。 - 前記医療器具の体腔内の移動は、前記医療器具の挿入角度の変更により生じる移動である、ことを特徴とする請求項1から11のいずれか1項に記載の手術支援装置。
- 前記中空管は、前記距離計測手段による距離の計測を行うための複数の光学部品を、前記中空管の前記長軸まわりに配置し、
前記制御手段は、前記複数の光学部品のうちの1つ以上を選択することにより、前記距離計測手段による距離の計測を行う前記長軸まわりの位置を制御する、ことを特徴とする請求項1に記載の手術支援装置。 - 請求項1から13のいずれか1項に記載の手術支援装置と、
前記筒状部を通過して体腔内に挿入された前記医療器具の体腔内の移動を、前記制御手段の制御情報に基づいて制御する医療器具駆動手段と、を含む手術システムであって、
前記制御手段は、前記医療器具が前記体腔内の物体に接近したことを検知した場合、前記医療器具が前記体腔内の物体と接触しないように前記医療器具駆動手段を制御する、ことを特徴とする手術支援システム。 - 体腔内の物体までの距離を計測する距離計測装置と、一部が体腔内に挿入される筒状部を有する中空管であって、前記筒状部の長軸まわりのいずれかの位置で前記距離計測装置による距離の計測を可能にする前記中空管と、制御装置と、を含む手術支援装置の制御方法であって、
前記制御装置に、前記筒状部を通過して体腔内に挿入された医療器具が前記体腔内の物体に接近したことを検知するように、前記医療器具の体腔内の移動に応じて、前記距離計測装置による距離の計測を行う前記長軸まわりの位置を制御させる工程を有する、ことを特徴とする手術支援装置の制御方法。 - コンピュータに請求項15に記載の手術支援装置の制御方法の工程を実行させるためのプログラム。
- 体腔内の物体までの距離を計測する距離計測手段と、
一部が体腔内に挿入される筒状部を有する中空管であって、前記筒状部の長軸まわりのいずれかの位置で前記距離計測手段による距離の計測を可能にする前記中空管と、を有する手術支援装置であって、
前記中空管は、前記距離計測手段による距離の計測を行うための一部が前記筒状部より外部へ突出可能なホルダを更に備え、
前記一部は、前記中空管を体腔内から引き抜く際に前記中空管を挿入した他の器具と接触する位置に傾斜部を有する、ことを特徴とする手術支援装置。
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