JP2022080023A - 穿刺情報処理装置、超音波腹腔鏡穿刺システム、穿刺情報処理方法、及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】適切な体表穿刺位置を求めることができるようにすることである。【解決手段】施形態の穿刺情報処理装置は、取得部と、導出部と、を持つ。取得部は、生体を穿刺する穿刺針が通る通過部が設けられた超音波プローブが体内に挿入された際の前記通過部が位置する通過位置を取得する。導出部は、前記通過位置に基づいて、前記通過部を通る前記穿刺針が穿刺される体表における体表穿刺位置を導出する。【選択図】図１

Description

本明細書及び図面に開示の実施形態は、穿刺情報処理装置、超音波腹腔鏡穿刺システム、穿刺情報処理方法、及びプログラムに関する。

腹腔鏡下手術は、術部位の周辺に小さな穴を複数空け、トラカールと呼ばれる筒状の部材を通して手術器具及び超音波プローブをはじめとする診断器具を体内に挿入して行われる手術である。腹腔鏡下手術で使用される超音波プローブの先端には、例えば、穿刺用の穴または溝が設けられており、穿刺針を超音波プローブの穿刺用の穴または溝を通すことで、臓器に対して任意の角度で穿刺を行うことができるようになる。

特表２０１３－５１１３５５号公報 特表２０１４－５０１１４３号公報 特表２０１３－５１７０６５号公報

腹腔鏡手術用超音波プローブを用いた穿刺手技は、一般的に超音波プローブをトラカールから挿入し、穿刺針を体表から直接穿刺し、超音波プローブに設けられた穴または溝に通す。そのため、体表穿刺位置が適切でない場合には、超音波プローブの穴または溝に穿刺針を通すことができない場合がある。

本明細書及び図面に開示の実施形態が解決しようとする課題は、適切な体表穿刺位置を求めることができるようにすることである。ただし、本明細書及び図面に開示の実施形態により解決しようとする課題は上記課題に限られない。後述する実施形態に示す各構成による各効果に対応する課題を他の課題として位置づけることもできる。

実施形態の穿刺情報処理装置は、取得部と、導出部と、を持つ。取得部は、生体を穿刺する穿刺針が通る通過部が設けられた超音波プローブが体内に挿入された際の前記通過部の位置情報を取得する。導出部は、取得された前記通過部の位置情報に基づいて、前記通過部を通る前記穿刺針が穿刺される前記生体の体表における体表穿刺位置を導出する。

第１の実施形態の超音波腹腔鏡穿刺システム１の構成の一例を示す図。 超音波腹腔鏡穿刺システム１を用いて手術等を実行する状態の断面図。 超音波プローブ１０の平面図。 穿刺情報処理装置１００の処理の一例を示すフローチャート。 第２の実施形態の超音波腹腔鏡穿刺システム２の構成の一例を示す図。 超音波腹腔鏡穿刺システム２を用いて手術等を実行する状態の断面図。 表示装置４０に表示される穿刺情報の一例を示す図。 表示装置４０に表示される穿刺情報の一例を示す図。 第３の実施形態の超音波腹腔鏡穿刺システム３の構成の一例を示す図。 超音波腹腔鏡穿刺システム３を用いて手術等を実行する状態の断面図。

以下、図面を参照しながら、実施形態の穿刺情報処理装置、超音波腹腔鏡穿刺システム、穿刺情報処理方法、及びプログラムについて説明する。

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態の超音波腹腔鏡穿刺システム１の構成の一例を示す図である。図２は、超音波腹腔鏡穿刺システム１を用いて手術等を実行する状態の断面図である。図３は、超音波プローブ１０の平面図である。超音波腹腔鏡穿刺システム１は、例えば、超音波プローブ１０と、内視鏡２０と、投影装置３０と、穿刺情報処理装置１００と、を備える。

医師や検査技師などの術者は、例えば、生体、例えば患者Ｐの手術や検査（以下、「手術等」という）を実行するにあたり、患者Ｐの患部を治療するため等に穿刺針Ｎを患者Ｐに穿刺する。超音波腹腔鏡穿刺システム１は、術者が穿刺針Ｎを穿刺する際の患者Ｐの体表における穿刺針Ｎの穿刺位置（以下「体表穿刺位置」という）を術者に提供する装置である。患部の位置（以下、「患部位置」という）は、例えば、穿刺針Ｎの到達目標となる到達点である。

超音波プローブ１０は、例えば、送受信ヘッド１２と、支持部１４と、第１位置センサ１６と、を備える。超音波プローブ１０は、例えば、患者Ｐの体内の超音波画像取得するために用いられる。超音波プローブ１０は、そのほかに、患者Ｐの体内における患部位置を特定するために用いられる。以下の説明において、患部位置は、患者Ｐの内臓の内側にあるものとする。

送受信ヘッド１２は、患者Ｐの手術等を実行する際に、例えば、患者Ｐの皮膚Ｐ１と内臓Ｐ２の間に配置される。送受信ヘッド１２は、超音波を送信するとともに、送信した超音波の反射波を受信する。超音波プローブ１０は、受信した超音波の反射波に基づく反射波情報を生成して穿刺情報処理装置１００に送信する。

平面視した送受信ヘッド１２の側方位置には、穿刺溝１２Ｈが設けられている。穿刺溝１２Ｈは、穿刺針Ｎで患者の内臓を穿刺する際に、穿刺針Ｎの位置をガイドする溝である。穿刺溝１２Ｈは、送受信ヘッド１２の両側に１つずつ設けられているが、送受信ヘッド１２の片側または両側に２つ以上設けられていてもよい。穿刺溝１２Ｈは、送受信ヘッド１２の両側以外の部分に設けられていてもよいし、支持部１４における手術等を実行しているときに患者Ｐの皮膚Ｐ１と内臓Ｐ２の間に配置される位置に設けられていてもよい。

支持部１４は、先端に送受信ヘッド１２が取り付けられた長尺状の部材である。超音波プローブ１０の送受信ヘッド１２は、手術等を実行しているときには、第１トラカールＴ１の内側を通じて患者Ｐの外側から患者Ｐの皮膚Ｐ１と内臓Ｐ２の間に導入される。送受信ヘッド１２が皮膚Ｐ１と内臓Ｐ２の間に配置されているときに、支持部１４は、第１トラカールＴ１を通過した状態となっている。支持部１４は、第１トラカールＴ１の中で回転可能となっている。支持部１４が第１トラカールＴ１の中で回転することにより、送受信ヘッド１２は、皮膚Ｐ１と内臓Ｐ２の間でその向きを調整可能とされている。

第１位置センサ１６は、例えば、支持部１４における送受信ヘッド１２が設けられた側の端部において、支持部１４に内蔵されて設けられている。第１位置センサ１６は、送受信ヘッド１２に設けられていてもよい。第１位置センサ１６は、超音波プローブ１０における操作部の近傍に設けられていてもよい。超音波プローブ１０の操作部は、術者が操作する部分であり、送受信ヘッド１２が第１トラカールＴ１を通過して患者Ｐの皮膚Ｐ１と内臓Ｐ２の間に配置された場合に、第１トラカールＴ１よりも術者側に設けられる。

第１位置センサ１６を送受信ヘッド１２などに設ける場合には、第１位置センサ１６としては、第１トラカールＴ１を通過できる程度の小型のものであることが望ましい。第１位置センサ１６は、操作部などの第１トラカールＴ１よりも操作部側に配置されるときには、送受信ヘッド１２に設ける場合のものほど大きさには制約を受けない。

第１位置センサ１６が送受信ヘッド１２以外の位置に設けられる場合には、第１位置センサ１６により検出される位置を穿刺溝１２Ｈと第１位置センサ１６との相対的な位置関係を用いて補正して穿刺溝１２Ｈの位置を求めればよい。超音波プローブ１０の支持部１４が変形する場合には、支持部１４の変形を考慮して、第１位置センサ１６により検出された位置を補正して穿刺溝１２Ｈの位置を求めればよい。

第１位置センサ１６としては、例えば、６軸センサを用いることができる。６軸センサとしては、Ｘ－Ｙ－Ｚ軸の３次元方向の加速度及び各軸の角速度の計６軸の慣性力を検出するセンサを用いることができる。６軸センサに代えて、２つの３軸センサ、例えば、３次元方向の加速度を検出する３軸センサと、各軸の角速度を検出する３軸センサを組み合わせたものでもよい。一般的に３軸センサは、６軸センサよりも小型であることが多い。このため、第１トラカールＴ１を通過させる必要がある例えば送受信ヘッド１２に第１位置センサ１６を設ける場合には、上記の２つの３軸センサを用いることで、送受信ヘッド１２の小型化を図ることができる。

第１位置センサ１６は、送受信ヘッド１２における穿刺溝１２Ｈの位置を検出する。穿刺溝１２Ｈは、超音波プローブ１０が体内に挿入された際に、患部位置に向けて刺入される穿刺針Ｎが通過する。穿刺溝１２Ｈは、通過部の一例である。通過部は、溝のほか、超音波プローブ１０の送受信ヘッド１２等に設けられた穴であってもよい。第１位置センサ１６は、検出した送受信ヘッド１２及び穿刺溝１２Ｈの位置を穿刺情報処理装置１００に送信する。

内視鏡２０は、先端にカメラが設けられた細径の装置である。内視鏡２０は、例えば、手術等を実行しているときには、第１トラカールＴ１とは異な第２トラカールＴ２の内側を通じて患者Ｐの皮膚Ｐ１と内臓Ｐ２の間に導入される。内視鏡２０は、例えば、超音波プローブ１０の送受信ヘッド１２や穿刺針Ｎを撮像する。内視鏡２０は、撮像した画像を穿刺情報処理装置１００に送信する。

投影装置３０は、例えば、患者Ｐの体表に光を照射可能な位置に配置される。投影装置３０は、一定の領域を指定する光、例えばレーザ光Ｌを照射するレーザポインタである。投影装置３０は、体表穿刺位置にレーザ光Ｌを照射することによって光を投影する。投影装置３０は、例えば、体表穿刺位置が超音波プローブ１０、内視鏡２０、第１トラカールＴ１、第２トラカールＴ２の影となる場合には、位置を変えることができるような図示しない移動装置に設けられている。投影装置３０は、固定位置に設けられていてもよい。投影装置３０は、異なる方向からレーザ光Ｌを照射できるように２つ以上設けられていてもよい。投影装置３０は、レーザポインタ以外でもよい。例えば、投影装置３０は、３Ｄマッピングの映像を投影するプロジェクタ等の投影機でもよいし、プロジェクションマッピングの映像を投影するプロジェクタ等の投影機でもよい。投影装置３０は、投影部の一例である。

穿刺情報処理装置１００は、例えば、送受信回路１１０と、処理回路１２０と、を備える。送受信回路１１０は、例えば、超音波プローブ１０の送受信ヘッド１２に超音波を送信させる駆動回路等を含む。送受信回路１１０は、処理回路１２０により送信される送受信条件に応じて、ケーブルを介して超音波プローブ１０に駆動信号を出力する。送受信回路１１０は、超音波プローブ１０により出力される反射波情報を取得する。送受信回路１１０は、取得した反射波情報をデジタル信号に変換して処理回路１２０に出力する。

処理回路１２０は、例えば、取得機能１２１と、生成機能１２２と、導出機能１２３と、提供機能１２４と、を備える。処理回路１２０は、例えば、ハードウェアプロセッサがメモリ（記憶回路）に記憶されたプログラムを実行することにより、これらの機能を実現するものである。ハードウェアプロセッサとは、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）、特定用途向け集積回路（Application Specific Integrated Circuit; ＡＳＩＣ）、プログラマブル論理デバイス（例えば、単純プログラマブル論理デバイス（Simple Programmable Logic Device; ＳＰＬＤ）または複合プログラマブル論理デバイス（Complex Programmable Logic Device; ＣＰＬＤ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（Field Programmable Gate Array; ＦＰＧＡ）などの回路（circuitry）を意味する（以下、同様）。メモリにプログラムを記憶させる代わりに、ハードウェアプロセッサの回路内にプログラムを直接組み込むように構成しても構わない。この場合、ハードウェアプロセッサは回路内に組み込まれたプログラムを読み出し実行することで機能を実現する。ハードウェアプロセッサは、単一の回路として構成されるものに限らず、複数の独立した回路を組み合わせて１つのハードウェアプロセッサとして構成され、各機能を実現するようにしてもよい。また、複数の構成要素を１つのハードウェアプロセッサに統合して各機能を実現するようにしてもよい。メモリは、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）、フラッシュメモリ等の半導体メモリ素子、ハードディスク、光ディスク等により実現される。

取得機能１２１は、送受信回路１１０により出力される各種の情報を取得して１２２に出力する。取得機能１２１が取得する情報は、例えば、超音波プローブ１０により出力される反射波情報、第１位置センサ１６により出力される送受信ヘッド１２における穿刺溝１２Ｈの位置の情報を含む。取得機能１２１は、例えば、超音波プローブ１０が患者Ｐの体内に挿入された際の穿刺溝１２Ｈの位置情報を取得する。取得機能１２１は、取得した情報のうち、反射波情報を生成機能１２２に出力し、穿刺溝１２Ｈの位置情報を導出機能１２３に出力する。このように、取得機能１２１は、穿刺針Ｎが通る穿刺溝１２Ｈが設けられた超音波プローブ１０が患者Ｐの体内に挿入された際の穿刺溝１２Ｈの通過部の位置情報を取得する。取得機能１２１は、取得部の一例である。

生成機能１２２は、取得機能１２１により出力される反射波情報に基づいて、超音波画像を生成する。生成機能１２２は、生成した超音波画像を導出機能１２３に出力する。導出機能１２３は、生成機能１２２により出力された超音波画像に基づいて、患部位置を特定する。

導出機能１２３は、特定した患部位置と、取得機能１２１により出力される穿刺溝１２Ｈの位置に基づいて、穿刺ガイドラインを生成する。導出機能１２３は、特定した患部位置と、生成した穿刺ガイドラインに基づいて、体表穿刺位置を導出する。導出機能１２３は、穿刺溝１２Ｈの位置と患部位置に基づいて体表穿刺位置を導出してもよい。導出機能１２３は、導出した体表穿刺位置を提供機能１２４に出力する。

穿刺ガイドラインがなす形状は、穿刺針Ｎに応じて決定される。例えば、穿刺針Ｎが直線状している場合には、導出機能１２３は、直線状の穿刺ガイドラインを導出し、穿刺針Ｎが湾曲している場合には、穿刺針Ｎの曲率に合わせた曲率の穿刺ガイドラインを導出する。このように、導出機能１２３は、穿刺溝１２Ｈの位置に基づいて、穿刺溝１２Ｈを通る穿刺針Ｎが穿刺される患者Ｐの体表における体表穿刺位置を導出する。導出機能１２３は、導出部の一例である。

提供機能１２４は、導出機能１２３が導出した体表穿刺位置を投影装置３０に出力し、投影装置３０に対して、体表穿刺位置に向けてレーザ光Ｌを照射させることによって光を投影させる。提供機能１２４は、体表穿刺位置に向けてレーザ光Ｌを投影装置３０に対して照射させることにより、体表穿刺位置に関する情報として、体表穿刺位置の情報を術者に提供する。提供機能１２４は、提供部の一例である。

次に、第１の実施形態の超音波腹腔鏡穿刺システム１を用いて、術者が穿刺針Ｎを穿刺する流れについて説明する。例えば、患部を治療するにあたり、術者は、患者Ｐの体内に超音波プローブ１０の送受信ヘッドを被検者の皮膚と内臓の間に導入する。続いて、術者は、穿刺針Ｎを患者Ｐに穿刺して患部を治療する。術者が患部を治療するにあたり、穿刺情報処理装置１００は、体表穿刺位置を術者に提供して教える処理を実行する。

図４は、穿刺情報処理装置１００の処理の一例を示すフローチャートである。穿刺情報処理装置１００は、まず、超音波プローブ１０に対して、超音波を送信させる。超音波プローブ１０は、送信した超音波の反射波を受信して反射波情報を生成して穿刺情報処理装置１００に出力する。

穿刺情報処理装置１００は、取得機能１２１において、超音波プローブ１０により出力される反射波信号を受信する（ステップＳ１０１）。さらに、第１位置センサ１６は、検出した超音波プローブ１０における穿刺溝１２Ｈの位置の情報を穿刺情報処理装置１００に出力する（ステップＳ１０３）。

続いて、生成機能１２２は、超音波プローブ１０により出力された超音波情報に基づいて、超音波画像を生成し（ステップＳ１０５）、生成した超音波画像を導出機能１２３に出力する。導出機能１２３は、生成機能１２２により出力された超音波画像を画像解析して、患部位置を特定する（ステップＳ１０７）。生成機能１２２により生成された超音波画像は、図示しない表示装置によって表示されてもよい。患部位置の特定は、例えば、入力インターフェースを介して術者などが実行してもよい。入力インターフェースとしては、例えば、マウスやキーボードが用いられる。

なお、本明細書において入力インターフェースはマウス、キーボードなどの物理的な操作部品を備えるものだけに限られない。例えば、装置とは別体に設けられた外部の入力機器から入力操作に対応する電気信号を受け取り、この電気信号を制御回路へ出力する電気信号の処理回路も入力インターフェースの例に含まれる。

続いて、導出機能１２３は、特定した患部位置及び取得機能１２１により出力された穿刺溝１２Ｈの位置の情報に基づいて、穿刺ガイドラインを生成する（ステップＳ１０９）。導出機能１２３は、穿刺ガイドラインを生成した後、生成した穿刺ガイドラインに基づいて、体表穿刺位置を導出する（ステップＳ１１１）。体表穿刺位置は、例えば、穿刺ガイドラインと患者Ｐの体表とが交差する点である。

提供機能１２４は、導出機能１２３が導出した体表穿刺位置をレーザ光Ｌで照らすように投影装置３０に対して、レーザ光Ｌを照射させる。提供機能１２４は、レーザ光Ｌで体表穿刺位置を照射させる（ステップＳ１１３）ことにより、術者に対して、照射されたレーザ光Ｌによって体表穿刺位置を提供して教える。こうして、穿刺情報処理装置１００は、図４に示す処理を終了する。

穿刺情報処理装置１００により体表穿刺位置に投影装置３０によるレーザ光の照射により体表穿刺位置を提供された術者は、体表穿刺位置に穿刺針Ｎを穿刺する。このため、術者は、穿刺針Ｎを体表穿刺位置に容易にかつ精度よく穿刺することができる。

第１の実施形態の超音波腹腔鏡穿刺システム１では、術者が穿刺針Ｎを患者Ｐに穿刺する際に、体表穿刺位置をレーザ光Ｌで照射して、体表穿刺位置を術者に提供して教える。このため、術者は、穿刺針Ｎを穿刺する位置を容易に認識することができ、腹腔鏡手術用超音波プローブを用いて穿刺手技を容易なものとすることができる。

超音波腹腔鏡穿刺システム１は、超音波プローブ１０に設けられた第１位置センサ１６によって検出された穿刺溝１２Ｈと、患部位置に基づいて生成された穿刺ガイドラインを用いて体表穿刺位置を導出する。このため、適切な体表穿刺位置を求めることができる。さらに、超音波プローブ１０の先端部の位置によらず、体表穿刺位置を把握することができる。このため、体表穿刺位置を表示する画像の画質の向上を図ることができる。

（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態について説明する。図５は、第２の実施形態の超音波腹腔鏡穿刺システム２の構成の一例を示す図、図６は、超音波腹腔鏡穿刺システム２を用いて手術等を実行する状態の断面図である。第２の実施形態の超音波腹腔鏡穿刺システム２は、第１の実施形態の超音波腹腔鏡穿刺システム１と比較して、投影装置３０に代えて表示装置４０を備える点、処理回路１２０において、提供機能１２４に代えて表示制御機能１２５を備える点、第２位置センサ５０を備える点で主に異なる。以下、第１の実施形態の超音波腹腔鏡穿刺システム１との相違点を中心として、第２の実施形態の超音波腹腔鏡穿刺システム２について説明する。

表示装置４０は、例えば、液晶ディスプレイである。表示装置４０は、画像を表示するものあればよく、例えばプロジェクタでもよい。表示装置４０は、プロジェクタである場合には、映像をスクリーンに投影してもよいし、立体空間に投影してもよい。表示装置４０は、術者が装着するＶＲゴーグルなどでもよい。表示装置４０は、表示部の一例である。

表示装置４０は、例えば、表示制御機能１２５の制御に応じて、穿刺針Ｎを穿刺する際の位置及び角度に関する情報（以下、「位置角度情報」という）等を表示する。表示装置４０は、例えば、術中の術者が視認可能となる位置に配置される。表示装置４０は、そのほかに、超音波プローブ１０が受信した反射波に基づく超音波画像や内視鏡２０により撮像された画像を表示してもよい。

第２位置センサ５０は、例えば、穿刺針Ｎに内蔵されている。第２位置センサ５０は、穿刺針Ｎの針先の位置（以下「針先位置」という）及び穿刺針Ｎの穿刺角度を検出する。第２位置センサ５０は、検出した針先位置及び穿刺角度の情報を穿刺情報処理装置２００に送信する。第２位置センサ５０は、例えば６軸センサである。第２位置センサ５０は、例えば、３次元方向の加速度を検出する３軸センサと、各軸の角速度を検出する３軸センサ２つの３軸センサを組み合わせたものでもよい。第２位置センサ５０は、検出した針先位置及び穿刺角度の情報を穿刺情報処理装置２００に送信する。

ここで、穿刺角度について説明する。例えば、任意のＸＹＺ空間における体表穿刺位置を含み、Ｚ＝０となるＸＹ平面を定義する。穿刺角度は、例えば、Ｘ軸周りの穿刺角度及びＹ軸周りの穿刺角度を含む。Ｘ軸周りの穿刺角度は、例えば、ＸＹ平面上において、穿刺針Ｎを体表穿刺位置に平行移動させた場合に、穿刺針Ｎの延在方向を向く直線が基準ラインからＸ軸周りに回転した角度である。Ｙ軸周りの穿刺角度は、例えば、ＸＹ平面上において、穿刺針Ｎを体表穿刺位置に平行移動させた場合に、穿刺針Ｎの延在方向を向く直線が基準ラインからＹ軸周りに回転した角度である。

穿刺情報処理装置２００は、第２位置センサ５０により送信された針先位置及び穿刺角度の情報を取得機能１２１により取得する。第１の実施形態と同様に、生成機能１２２は、反射波情報に基づいて超音波画像を生成し、導出機能１２３は、患部位置と穿刺溝１２Ｈの位置に基づいて穿刺ガイドラインを生成する。

さらに、導出機能１２３は、穿刺ガイドラインの回転角度（以下、「ガイドライン角度」という）を算出する。ガイドライン角度は、例えば、Ｘ軸周りのガイドライン角度とＹ軸周りのガイドライン角度を含む。Ｘ軸周りのガイドライン角度は、例えば、穿刺ガイドラインが基準ラインからＸ軸周りに回転した角度である。Ｙ軸輪周りのガイドライン角度は、例えば、穿刺ガイドラインが基準ラインからＹ軸周りに回転した角度である。

導出機能１２３は、位置角度情報を導出する。位置角度情報には、Ｘ方向ずれ量ｘ、Ｙ方向ずれ量ｙ、Ｘ軸周りずれ量θ、及びＹ軸周りずれ量φの情報が含まれる。導出機能１２３は、針先位置及び導出した体表穿刺位置に基づいてＸ方向ずれ量ｘ、Ｙ方向ずれ量ｙを導出し、穿刺角度及びガイドライン角度に基づいてＸ軸周りずれ量θ、及びＹ軸周りずれ量φの情報を含む。Ｘ方向ずれ量ｘ、Ｙ方向ずれ量ｙ、Ｘ軸周りずれ量θ、及びＹ軸周りずれ量φは、体表穿刺位置に対する針先位置の相対関係の一例である。

Ｘ方向ずれ量ｘは、例えば、ＸＹ平面上における針先位置と体表穿刺位置のＸ方向のずれ量（長さ）である。Ｙ方向ずれ量ｙは、例えば、ＸＹ平面上における針先位置と体表穿刺位置のＹ方向のずれ量（長さ）である。Ｘ軸周りずれ量θは、穿刺角度とガイドライン角度のＸ軸周りのずれ量（角度）である。Ｙ軸周りずれ量φは、穿刺角度とガイドライン角度のＹ軸周りのずれ量（角度）である。

導出機能１２３は、導出した位置角度情報を表示制御機能１２５に出力する。表示制御機能１２５は、導出機能１２３により出力された位置角度情報を示す画像を表示装置４０に表示させる制御を行う。

次に、第２の実施形態の超音波腹腔鏡穿刺システム２を用いて、術者が穿刺針Ｎを穿刺する場合について説明する。この場合、穿刺情報処理装置２００は、図４におけるステップＳ１０１において反射波情報を取得してからステップＳ１１１において体表穿刺位置を導出するまでの処理と同様の処理を実行する。

続いて、穿刺情報処理装置２００は、導出機能１２３において位置角度情報を導出し、表示制御機能１２５は、導出機能１２３が導出した位置角度情報を例えば数値または図形によって表示装置４０に表示させる。ここで、表示制御機能１２５によって表示装置４０に表示させる位置角度情報の例について説明する。

図７Ａ及び図７Ｂは、表示装置４０に表示される位置角度情報の一例を示す図である。例えば、表示制御機能１２５は、図７Ａに示すように、数値によって位置角度情報を表示する。図７Ａに示す例では、表示制御機能１２５は、Ｘ方向ずれ量ｘとして＋２ｍｍ、Ｙ方向ずれ量ｙとして－５ｍｍを表示装置４０に表示させている。さらに、表示制御機能１２５は、Ｘ軸周りずれ量θとして＋２０°、Ｙ軸周りのずれ量φとして－３０°を表示装置４０に表示させている。

術者は、これらの表示を視認することにより、針先位置や穿刺角度を調整する。針先位置や穿刺角度が調整されると、位置角度情報が随時更新される。術者は、更新される位置角度情報を見ながら、位置角度情報の各項目が０になるまで穿刺針Ｎを動かして針先位置や穿刺角度を調整する。術者は、位置角度情報の各項目が０となったときに穿刺針Ｎの穿刺を開始する。このため、術者は、穿刺針Ｎの位置及び角度を体表穿刺位置及び穿刺ガイドラインの角度に容易に合わせることができる。

あるいは、表示制御機能１２５は、図７Ｂに示すように、図形を利用して位置角度情報を表示装置４０に表示させる。図７Ｂに示す例では、左側に、穿刺針Ｎの位置と体表穿刺位置のずれ量を第１情報図形Ｋ１で表し、右側に、穿刺針Ｎの角度と穿刺ガイドラインの角度のずれを第２情報図形Ｋ２で表している。

第１情報図形Ｋ１では、円の大きさの差によって穿刺針Ｎの位置と体表穿刺位置のずれ量を表現している。第１情報図形Ｋ１における破線で示した円は、穿刺針Ｎの位置と体表穿刺位置が一致しているときに表示される。第１情報図形Ｋ１における実線で示した円は、穿刺針Ｎの位置と体表穿刺位置がずれているときに表示される。実線で示すように表示される円が大きいほど、穿刺針Ｎの位置と体表穿刺位置のずれ量が大きくなっている。

表示制御機能１２５は、第１情報図形Ｋ１として、実線で示すように、穿刺針Ｎの位置と体表穿刺位置のずれ量を示す円のみを表示してもよい。表示制御機能１２５は、実線で示す穿刺針Ｎの位置と体表穿刺位置のずれ量を示す円に加えて、破線で示す穿刺針Ｎの位置と体表穿刺位置が一致したことを示す円を表示してもよい。

第２情報図形Ｋ２では、内側の長方形を中心とした略二等辺三角形を用いて、穿刺針Ｎの角度と穿刺ガイドラインの角度のずれ量を表現している。第２情報図形Ｋ２における破線で示した長方形は、穿刺針Ｎの角度と穿刺ガイドラインの角度が一致しているときに表示される。第２情報図形Ｋ２における実線で示した略二等辺三角形は、穿刺針Ｎの角度と穿刺ガイドラインの角度がずれているときに表示される。実線で示すように表示される略二等辺三角形の等辺に挟まれる角度が大きいほど、穿刺針Ｎの角度と穿刺ガイドラインの角度のずれ量が大きくなっている。

表示制御機能１２５は、第２情報図形Ｋ２として、実線で示すように、穿刺針Ｎの角度と穿刺ガイドラインの角度のずれ量を示す略二等辺三角形のみを表示してもよい。表示制御機能１２５は、穿刺針Ｎの角度と穿刺ガイドラインの角度のずれ量を示す略二等辺三角形に加えて、破線で示す穿刺針Ｎの角度と穿刺ガイドラインの角度のずれ量が一致したことを示す長方形を表示してもよい。

このように、表示制御機能１２５は、図形を利用して術者の視覚に訴えることで、穿刺針Ｎの位置と体表穿刺位置のずれ量をわかりやすく術者に教えることができる。位置角度情報の各項目と、図形の態様は適宜入れ替えるようにしてもよい。位置角度情報を示す図形は、図７Ｂに示した例以外の図形でもよいし、インジケータなどでもよい。

第２の実施形態の超音波腹腔鏡穿刺システム２では、第１の実施形態の超音波腹腔鏡穿刺システム１と同様、適切な体表穿刺位置を求めることができるとともに、体表穿刺位置を表示する画像の画質の向上を図ることができる。第２の実施形態の超音波腹腔鏡穿刺システム２では、位置角度情報を表示装置４０に表示させる。このため、術者は、表示装置４０に表示された数値や図形を見ながら針先位置と体表穿刺位置のずれや穿刺ガイドラインに対する穿刺針Ｎの角度のずれを把握することができる。したがって、適切な体表穿刺位置に適切角度をもって穿刺針Ｎを穿刺することができる。

第２の実施形態の超音波腹腔鏡穿刺システム２では、表示制御機能１２５は、位置角度情報に応じたずれ量を表示装置４０に表示させる。これに対して、表示制御機能１２５は、位置角度情報を数値や図形等によって表示装置４０に表示させるようにしてもよいし、位置角度情報及び位置角度情報に応じたずれ量を表示装置４０に表示させるようにしてもよい。

（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態について説明する。図８は、第３の実施形態の超音波腹腔鏡穿刺システム３の構成の一例を示す図、図９は、超音波腹腔鏡穿刺システム３を用いて手術等を実行する状態の断面図である。第３の実施形態の超音波腹腔鏡穿刺システム３は、第２の実施形態の超音波腹腔鏡穿刺システム２と比較して、第２位置センサ５０に代えて、穿刺ガイド６０と、穿刺ガイド６０に設けられた第３位置センサ６２を備える点で主に異なる。以下、第２の実施形態の超音波腹腔鏡穿刺システム２との相違点を中心として、第３の実施形態の超音波腹腔鏡穿刺システム３について説明する。

穿刺ガイド６０は、円柱形状の部材である。穿刺ガイド６０には、天面と底面を貫通し、穿刺針Ｎが貫通する貫通穴が形成されている。穿刺ガイド６０の底面は、術中、患者Ｐの体表に載置される。穿刺ガイド６０を用いることで、穿刺針Ｎを穿刺する際に穿刺針Ｎを安定させる。穿刺ガイド６０は、患者Ｐの体表に載置され、穿刺針Ｎの穿刺位置及び穿刺角度をガイドする。穿刺ガイド６０は、穿刺針Ｎの穿刺位置及び穿刺角度の一方をガイドするものでもよい。

穿刺ガイド６０には、第３位置センサ６２が内蔵されている。第３位置センサ６２は、例えば６軸センサであり、穿刺ガイド６０における貫通穴の出口部分の位置（穿刺ガイド６０の位置、以下、「ガイド位置」という）及び角度（以下「ガイド角度」という）を検出する。第３位置センサ６２は、例えば、３次元方向の加速度を検出する３軸センサと、各軸の角速度を検出する３軸センサ２つの３軸センサを組み合わせたものでもよい。第３位置センサ６２は、検出したガイド位置及びガイド角度の情報を穿刺情報処理装置２００に送信する。

穿刺情報処理装置２００の処理回路１２０における取得機能１２１は、第３位置センサ６２により送信されるガイド位置及びガイド角度の情報を取得し、導出機能１２３に出力する。導出機能１２３は、体表穿刺位置及びガイドライン角度を導出するとともに、ガイド位置と体表穿刺位置の誤差、ガイド角度とガイドライン角度の誤差を導出する。

表示制御機能１２５は、導出機能１２３が導出したガイド位置と体表穿刺位置の誤差、ガイド角度とガイドライン角度の誤差の情報を表示装置４０に表示させる。表示制御機能１２５は、例えば、第２の実施形態の超音波腹腔鏡穿刺システム２におけるずれ量を表示するように、数値や図形によってガイド位置と体表穿刺位置の誤差、ガイド角度とガイドライン角度の誤差の情報を表示装置４０に表示させる。

第３の実施形態の超音波腹腔鏡穿刺システム３では、第１の実施形態の超音波腹腔鏡穿刺システム１と同様、適切な体表穿刺位置を求めることができるとともに、体表穿刺位置を表示する画像の画質の向上を図ることができる。第３の実施形態の超音波腹腔鏡穿刺システム３では、ガイド位置と体表穿刺位置の誤差、ガイド角度とガイドライン角度の誤差を表示装置４０に表示させる。このため、術者は、表示装置４０に表示された数値や図形を見ながらガイド位置と体表穿刺位置の誤差、ガイド角度とガイドライン角度の誤差を把握することができる。したがって、適切な体表穿刺位置に適切角度をもって穿刺針Ｎを穿刺することができる。

第２の実施形態の超音波腹腔鏡穿刺システム２や第３の実施形態の超音波腹腔鏡穿刺システム３において、第１の実施形態の超音波腹腔鏡穿刺システム１と同様に、投影装置３０を用いたレーザ光や３Ｄマッピングの映像によって体表穿刺位置を照射してもよい。さらには、投影装置３０を用いたレーザ光や３Ｄマッピングの映像により、穿刺ガイドラインに沿った穿刺針Ｎの誘導路を立体空間に表示してもよい。

上記の各実施形態の穿刺情報処理装置は、腹腔鏡下手術で利用される超音波腹腔鏡穿刺システムに用いられるが、他の装置に用いられてもよい。例えば、被検体の体内から体液や細胞を採取して検査する検査装置などに用いられてもよい。上記の穿刺情報処理装置は、体表穿刺位置を導出し、体表穿刺位置に関する情報として位置角度情報を術者に提供するが、導出した体表穿刺位置を態様で利用してもよい。例えば、ロボットハンド等によって施術する際に、ロボットハンドが穿刺針を穿刺する位置として、体表穿刺位置を提供してもよい。

以上説明した少なくとも１つの実施形態によれば、生体を穿刺する穿刺針が通る通過部が設けられた超音波プローブが体内に挿入された際の前記通過部が位置する通過位置を取得する取得部と、前記通過位置に基づいて、前記通過部を通る前記穿刺針が穿刺される体表における体表穿刺位置を導出する導出部と、を持つことにより、適切な体表穿刺位置を求めることができる。

いくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１～３…超音波腹腔鏡穿刺システム
１０…超音波プローブ
１２…送受信ヘッド
１２Ｈ…穿刺溝
１４…支持部
１６…第１位置センサ
２０…内視鏡
３０…投影装置
４０…表示装置
５０…第２位置センサ
６０…穿刺ガイド
６２…第３位置センサ
１００,２００…穿刺情報処理装置
１１０…送受信回路
１２０…処理回路
１２１…取得機能
１２２…生成機能
１２３…導出機能
１２４…提供機能
１２５…表示制御機能
Ｋ１…第１情報図形
Ｋ２…第２情報図形
Ｌ…レーザ光
Ｎ…穿刺針
Ｐ…患者
Ｐ１…皮膚
Ｐ２…内臓

Claims (13)

1. 生体を穿刺する穿刺針が通る通過部が設けられた超音波プローブが体内に挿入された際の前記通過部の位置情報を取得する取得部と、
   取得された前記通過部の位置情報に基づいて、前記通過部を通る前記穿刺針が穿刺する前記生体の体表における体表穿刺位置を導出する導出部と、を備える、
   穿刺情報処理装置。
2. 前記体表穿刺位置に関する情報を提供する提供部を更に備える、
   請求項１に記載の穿刺情報処理装置。
3. 前記提供部は、光を投影する投影部を制御して、前記体表穿刺位置に光を投影させる、
   請求項２に記載の穿刺情報処理装置。
4. 前記取得部は、前記穿刺針の針先の位置情報を取得し、
   前記導出部は、前記体表穿刺位置に対する前記針先の位置の相対関係を導出し、
   前記提供部は、前記相対関係を表示部に表示させる、
   請求項２に記載の穿刺情報処理装置。
5. 前記提供部は、前記相対関係を数値または図形により前記表示部に表示させる、
   請求項４に記載の穿刺情報処理装置。
6. 前記導出部は、前記穿刺針の前記体表に穿刺する穿刺角度を導出し、
   前記提供部は、前記穿刺針の前記穿刺角度の情報を表示部に表示させる、
   請求項４または５に記載の穿刺情報処理装置。
7. 前記提供部は、前記穿刺針の前記穿刺角度を数値または図形により前記表示部に表示させる、
   請求項６に記載の穿刺情報処理装置。
8. 前記取得部は、前記体表に載置され、前記穿刺針の穿刺位置をガイドする穿刺ガイドの位置情報を取得し、
   前記導出部は、前記ガイドの位置と前記体表穿刺位置の誤差を導出する、
   請求項１に記載の穿刺情報処理装置。
9. 生体を穿刺する穿刺針と、
   穿刺針が通る通過部が設けられた超音波プローブと、
   前記通過部の位置を検出する第１位置センサと、
   請求項４から７のうちいずれか１項に記載の穿刺情報処理装置と、を備え、
   前記取得部は、前記第１位置センサが検出する前記穿刺針の針先の位置を取得する、
   超音波腹腔鏡穿刺システム。
10. 生体を穿刺する穿刺針と、
    穿刺針が通る通過部が設けられた超音波プローブと、
    前記通過部の位置を検出する第１位置センサと、
    体表に載置し、前記穿刺針の位置及び角度のうち少なくも一方をガイドする穿刺ガイドと、
    前記穿刺ガイドの位置情報を検出する第２位置センサと、
    請求項８に記載の穿刺情報処理装置と、を備え、
    前記取得部は、前記第２位置センサが検出する前記ガイドの位置情報を取得する、
    超音波腹腔鏡穿刺システム。
11. 生体を穿刺する穿刺針と、
    穿刺針が通る通過部が設けられた超音波プローブと、
    前記通過部の位置を検出する第１位置センサと、
    光を投影する投影部と、
    請求項８に記載の穿刺情報処理装置と、を備える、
    超音波腹腔鏡穿刺システム。
12. コンピュータが、
    生体を穿刺する穿刺針が通る通過部が設けられた超音波プローブが体内に挿入された際の前記通過部の位置情報を取得し、
    取得された前記通過部の位置情報に基づいて、前記通過部を通る前記穿刺針が穿刺される前記生体の体表における体表穿刺位置を導出し、
    前記体表穿刺位置に関する情報を提供する、
    穿刺情報処理方法。
13. コンピュータに、
    生体を穿刺する穿刺針が通る通過部が設けられた超音波プローブが体内に挿入された際の前記通過部の位置情報を取得させ、
    取得された前記通過部の位置情報に基づいて、前記通過部を通る前記穿刺針が穿刺される前記生体の体表における体表穿刺位置を導出させ、
    前記体表穿刺位置に関する情報を提供させる、
    プログラム。

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