JP6492159B2 - 操作支援装置、挿入体システム及び操作支援方法 - Google Patents
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Description
本発明の一態様によれば、挿入体システムは、前記操作支援装置と、前記挿入体とを備える。
本発明の一態様によれば、操作支援方法は、被検体に挿入される挿入体に設けられたセンサから前記挿入体の状態に係る1次情報である検出データを取得することと、前記挿入体及び前記センサのうち少なくとも何れか1つに係る挿入体側情報と、前記被検体に対し前記挿入体を用いて行われた過去の作業時の操作データと前記過去の作業時に挿抜支援装置によって提供された過去の支援情報との少なくとも一方に基づいて、支援情報の作成に係る設定を行うことと、前記設定に基づいて、高次情報であって前記1次情報を含めて当該高次情報よりも低い階層の情報を用いて前記高次情報を作成することで、前記1次情報を含めて少なくとも2つ以上の階層を有する情報群を作成し、前記情報群に基づいて前記挿入体の操作に係る前記支援情報を作成することとを含む。
第1の状態判断方法では、複数の検出ポイントの位置関係に基づいて、挿入部203の状態を判定する。
α1≡|ΔX2|/|ΔX1|
α1≡(|ΔX2|+C2)L/(|ΔX1|+C1)M
ここで、C1、C2、L、Mは、任意の実数である。
C1= N1 |ΔX1|≧N1
C2=−N2 |ΔX2|≧N2
=−|ΔX2| |ΔX2|<N2
L=M=1
N1やN2には、例えば、ノイズレベルの標準偏差(σ)の3倍程度の値を設定すればよい。
上述の例では、検出ポイントが2点である場合を示した。しかしながらこれに限らず、検出ポイントの数は、いくつでもよい。検出ポイントの数が増えれば、挿入部203の状態に係るより詳細な情報の取得が可能となる。例えば図14に示すように、検出ポイントが4点あるときは、次のようになる。すなわち、この例では、図14に示すように、挿入部203に4つの検出ポイント605−1,606−1,607−1,608−1が設けられている。時刻t1から時刻t2まで、挿入部203が被検体910に沿って挿入されているとき、時刻t1における4つの検出ポイント605−1,606−1,607−1,608−1の各点から、時刻t2における4つの検出ポイント605−2,606−2,607−2,608−2の各点までの、それぞれの移動量ΔX51,ΔX61,ΔX71,ΔX81は、互いにほぼ等しくなる。
挿入部203の後端側が挿入されているにも関わらず、先端部が停滞する場合、挿入部203が被検体内で座屈している場合に限らず、例えば図17に示すように被検体の湾曲している部分が挿入部203によって変形(伸展)することもある。ここで、図17は、時刻t4における挿入部203の形状と、時刻t4から時間Δtだけ経過した時刻t5の挿入部203の形状とを模式的に示している。このような場合にも、時刻t4における先端部の位置602−4と時刻t5における先端部の位置602−5との差である第2の移動量ΔX23は、時刻t4における後端側の位置604−4と時刻t5における後端側の位置604−5との差である第1の移動量ΔX13よりも小さくなる。すなわち、2つの検出ポイントの移動量の連動具合が低くなる。
第2の状態判断方法では、形状によって特定される特徴的な注目ポイントの変位に基づいて、挿入部203の状態を判定する。
α2≡|ΔXc|/|ΔXd|
α2≡(ΔXc+C2)L/(|ΔXd|+C1)M
ここで、C1、C2、L、Mは、任意の実数である。
C1=−Nd
C2= Nc
L=M=2
N1やN2には、例えば、ノイズレベルの標準偏差(σ)の3倍程度の値を設定すればよい。
注目ポイントは、挿入部203のどのような箇所でもよい。挿入部203の形状に特徴が認められ、注目ポイントを特定できる箇所であればどのような箇所でもよい。例えば図24に示すように、挿入部203を被検体910に挿入して最初に生じる湾曲部分によって特定される第1の注目ポイント617の他に、さらに挿入部203を挿入したときに生じる湾曲部分によって特定される第2の注目ポイント618について解析されてもよい。例えば図25に示すように、挿入部203の挿入に伴って、第1の注目ポイント617の位置は変化せず、第2の注目ポイント618の位置が変化するということもある。第2の状態判断方法によればこのような場合には、後側検出ポイントの移動量ΔX1と第2の注目ポイント618の移動量ΔX2等に基づいて、第1の注目ポイント617では伸展が生じていないが第2の注目ポイント618では伸展が生じているという判定結果が操作支援情報として出力されることになる。
第3の状態判断方法では、注目ポイントの挿入部203における位置の変化に基づいて、挿入部203の状態を判定する。
R≡|ΔSc|/|ΔX1|
R≡(ΔSc+C2)L/(|ΔX1|+C1)M
ここで、C1、C2、L、Mは、任意の実数である。
C1= N1 |ΔX1|≧N1
C2=−Nc |ΔX2|≧Nc
=−|ΔX2| |ΔX2|<Nc
L=M=4
N1やNcには、例えば、ノイズレベルの標準偏差(σ)の3倍程度の値を設定すればよい。
第3の状態判断方法の変形例では、挿入部203の形状の接線方向に関する挿入部203の移動量に基づいて、挿入部203の状態を判定する。特に、注目ポイントにおける接線方向への挿入部203の移動量に基づいて、挿入部203の状態を判定する。
上述の第3の状態判断方法の変形例の説明では、評価に用いられる値を、挿入体における注目ポイントに相当する点の接線方向の動きとして説明したが、接線と垂直な方向の動き、すなわち、挿入部203の横方向への動きとして評価されてもよい。例えば、注目ポイントの挿入部203の接線と垂直な方向への動き量を図40に示すようにΔXcとし、挿入部203の後端側の任意の箇所の注目ポイント、又は、検出ポイントの移動量をΔX1としたときに、横動きBを示す判定式を次式で定義する。
B=|ΔXc|/|ΔX1|
上述の説明では、挿入部203の形状に基づく注目ポイントについて、接線方向の移動を分析する例を示した。注目ポイントに限らず、挿入部203の先端について接線方向の移動が分析されてもよい。先端の接線方向とは、すなわち、挿入部203の先端が向いている方向である。
P=(ΔX2・D)/|ΔX1|
ここで、ΔX2は、先端の変位ベクトルであり、Dは先端方向ベクトルであり「・」は内積を示す。
上述の各状態判断方法は、いずれも自己追従性の程度を評価しているものといえる。2点以上の注目ポイントの移動量に差異がある状態は、当該2点の間で自己追従性が低い箇所が存在している状態であると言い換えることができる。また、ステッキ状態とは、横動きが生じている状態とも言い換えることができ、横動きとは、自己追従性が低い状態であると言い換えることができる。
第1乃至第4の状態判断方法は、組み合わせて用いられ得る。例えば、第1の状態判断方法とその他の状態判断方法とを組み合わせて用いることで、次のような効果が得られる。すなわち、第1の状態判断方法を利用することで、挿入部203に生じている座屈に係る情報を取得することができる。この座屈に由来する変位成分を差し引くことで第2乃至第4の状態判断方法による演算結果の精度が向上し、また、挿入部203で生じている現象がより正確に把握され得る。その他、第1乃至第4の状態判断方法が組み合わせて用いられれば、得られる情報量は何れか1つの方法が用いられる場合よりも増加する。このことは、作成される支援情報の精度を向上させることに効を奏する。
支援情報作成部180は、上述の第1乃至第4の状態判断方法を用いて取得された挿入部203又は被検体910の状態に係る情報を用いて、操作支援情報を作成する。操作支援情報は、ユーザが挿入部203を被検体910に挿入することを支援する情報である。
図48に挿抜支援装置100に含まれる操作支援情報作成装置700の構成例の概略を示す。この操作支援情報作成装置700は、上述の位置取得部110、形状取得部120、状態判断部130及び支援情報作成部180の機能を含む。図48に示すように、操作支援情報作成装置700は、操作支援情報作成部710と、使用環境設定部730と、1次情報取得部750と、データベース760とを含む。
設定基準記憶部744は、情報作成設定部742が行う設定に必要な基準情報を記憶している。
操作者が入力する第1の操作者情報は、例えば、操作者の要求、判断、指示等を含む。
第2の操作者情報の一例として、ユーザ固有情報が挙げられる。すなわち、第2の操作者情報は、例えばユーザの経験、ユーザの知識レベル、ユーザがよく行う手法・術式等の情報を含み得る。また、第2の操作者情報は、ユーザの過去の作業時の操作データや、提供された支援情報等の情報を含み得る。
Claims (29)
- 被検体に挿入される挿入体に設けられたセンサから前記挿入体の状態に係る1次情報である検出データを取得する1次情報取得部と、
前記被検体に対し前記挿入体を用いて行われた過去の作業時の操作データと前記過去の作業時に挿抜支援装置によって提供された過去の支援情報との少なくとも一方に基づいて、支援情報の作成に係る設定を行う使用環境設定部と、
前記設定に基づいて、高次情報であって前記1次情報を含めて当該高次情報よりも低い階層の情報を用いて前記高次情報を作成することで、前記1次情報を含めて少なくとも2つ以上の階層を有する情報群を作成し、前記情報群に基づいて前記挿入体の操作に係る前記支援情報を作成する操作支援情報作成部と
を備える操作支援装置。 - 前記使用環境設定部は、前記被検体に対し前記挿入体を用いて行われた過去の作業時の前記操作データに基づいて前記支援情報の作成に係る設定を行い、
前記操作支援情報作成部は、前記被検体が受けた前記過去の作業時とは異なる操作が行われた場合に、前記支援情報を作成する、請求項1に記載の操作支援装置。 - 前記使用環境設定部は、前記被検体が受けた前記過去の作業時に提供された警告と異常との少なくとも一方が報知された箇所の情報を含む過去の支援情報に基づいて前記支援情報の作成に係る設定を行い、
前記操作支援情報作成部は、前記過去に警告と異常との少なくとも一方が報知された前記箇所に注目して前記支援情報を作成する、請求項2に記載の操作支援装置。 - 前記情報群は、前記挿入体の、異なる部分の状態に関わる情報、または、少なくとも一部についての異なる種類の情報である、複数の異なる状態情報を含み、
前記操作支援情報作成部は、前記複数の異なる状態情報に基づいて、前記支援情報を作成する、請求項1に記載の操作支援装置。 - 前記操作支援情報作成部は、前記高次情報として、前記挿入体の長手方向について異なる位置に係る前記複数の異なる状態情報を作成する、請求項4に記載の操作支援装置。
- 前記使用環境設定部は、前記操作支援情報作成部による前記支援情報の作成内容、作成方法及び作成タイミングのうち少なくとも何れか1つに係る設定を行う、請求項1に記載の操作支援装置。
- 前記支援情報の作成内容、作成方法及び作成タイミングのうち少なくとも何れか1つを記憶する記憶部をさらに備え、
前記使用環境設定部は、前記記憶部に記憶された情報に基づいて、前記支援情報の作成内容、作成方法及び作成タイミングのうち少なくとも何れか1つに係る設定を行う、
請求項6に記載の操作支援装置。 - 前記支援情報の作成内容、作成方法及び作成タイミングのうち少なくとも何れか1つの設定基準を記憶する記憶部をさらに備え、
前記使用環境設定部は、前記設定基準に基づいて、前記支援情報の作成内容、作成方法及び作成タイミングのうち少なくとも何れか1つに係る設定を行う、
請求項6に記載の操作支援装置。 - 前記使用環境設定部は、
前記挿入体を用いる際の環境である使用環境を判別し、
前記使用環境に応じた前記支援情報の作成に係る設定を行う、
請求項1に記載の操作支援装置。 - 前記使用環境設定部は、
前記挿入体及び前記センサのうち少なくとも何れか1つに係る挿入体側情報を取り扱う挿入体情報判別部、及び前記挿入体を操作する操作者、前記被検体及び前記挿入体を用いた作業の内容のうち少なくとも何れか1つに係るユーザ側情報を取り扱うユーザ情報判別部のうち少なくとも何れか1つと、
前記挿入体情報判別部によって処理された前記挿入体側情報、及び前記ユーザ情報判別部によって処理された前記ユーザ側情報のうち少なくとも何れか1つに基づいて、前記支援情報の作成に係る設定を行う情報作成設定部と
を有する請求項9に記載の操作支援装置。 - 前記使用環境設定部は、当該操作支援装置と前記挿入体との組み合わせにより、提供可能な前記支援情報を判別し、前記支援情報の作成に係る設定を行う、請求項10に記載の操作支援装置。
- 操作者が要求する前記支援情報を特定する情報が入力されるように構成された入力部をさらに備え、
前記使用環境設定部は、前記操作者に、前記提供可能な前記支援情報を提示する、
請求項11に記載の操作支援装置。 - 前記使用環境設定部は、前記操作者に、前記提供可能な前記支援情報以外の前記支援情報を提示する、請求項12に記載の操作支援装置。
- 前記使用環境設定部は、前記ユーザ側情報に基づいて、操作者が必要とする前記支援情報、又は前記操作者が必要とすると推定される前記支援情報を前記操作支援情報作成部が作成するように、前記支援情報の作成に係る設定を行う、請求項10に記載の操作支援装置。
- 前記ユーザ側情報は、前記操作者が行う作業内容を示す情報であり、
前記使用環境設定部は、前記作業内容に関連した前記支援情報を前記操作支援情報作成部が作成するように、前記支援情報の作成に係る設定を行う、
請求項14に記載の操作支援装置。 - 前記階層は、前記検出データの加工度合に基づく、請求項1乃至15のいずれか1項に記載の操作支援装置。
- 前記操作支援情報作成部と前記使用環境設定部とは、一体化されて実装されている、請求項1乃至16のいずれか1項に記載の操作支援装置。
- 前記操作支援情報作成部と前記使用環境設定部とは、1つの集積回路に集積化されている、請求項17に記載の操作支援装置。
- 前記操作支援情報作成部と前記使用環境設定部と一体化されて実装される、不揮発性であり記憶内容が更新されるように構成された記憶部をさらに備える、請求項17に記載の操作支援装置。
- 請求項1乃至19のいずれか1項に記載の操作支援装置と、
前記挿入体と
を備える挿入体システム。 - 前記操作支援情報作成部と前記使用環境設定部とは、一体化されて実装されており、
前記操作支援情報作成部と前記使用環境設定部とは、前記操作支援装置に対して着脱自在に搭載されている、
請求項20に記載の挿入体システム。 - 前記挿入体システムは、
前記被検体の観察又は診断と、
前記被検体の修理、改良又は治療と、
前記被検体の前記観察又は前記診断と、前記修理、前記改良又は前記治療との記録と
に用いられるように構成されている、
請求項20に記載の挿入体システム。 - 請求項1乃至19のいずれか1項に記載の操作支援装置と
前記挿入体として機能する第1の挿入体と、
前記第1の挿入体と協調して作業を行うように構成された第2の挿入体と
を備える挿入体システム。 - 前記第2の挿入体は、前記第1の挿入体とは異なる機能又は性能を有する、請求項23に記載の挿入体システム。
- 前記第2の挿入体は、観察又は撮像に用いられる、請求項24に記載の挿入体システム。
- 前記第2の挿入体は、前記第1の挿入体と同一又は同等の機能を有する、請求項23に記載の挿入体システム。
- 前記第2の挿入体は、前記第1の挿入体と組み合わせることで1つの作業機能を実現可能である、請求項26に記載の挿入体システム。
- 前記第1の挿入体と前記第2の挿入体とは、互いに寄り添って、又は、一方が他方に内蔵されるように構成されており、
前記操作支援装置は、前記第1の挿入体と前記第2の挿入体とのうち一方の前記検出データに基づいて、他方に用いられる前記支援情報を作成する、
請求項23に記載の挿入体システム。 - 被検体に挿入される挿入体に設けられたセンサから前記挿入体の状態に係る1次情報である検出データを取得することと、
前記被検体に対し前記挿入体を用いて行われた過去の作業時の操作データと前記過去の作業時に挿抜支援装置によって提供された過去の支援情報との少なくとも一方に基づいて、支援情報の作成に係る設定を行うことと、
前記設定に基づいて、高次情報であって前記1次情報を含めて当該高次情報よりも低い階層の情報を用いて前記高次情報を作成することで、前記1次情報を含めて少なくとも2つ以上の階層を有する情報群を作成し、前記情報群に基づいて前記挿入体の操作に係る前記支援情報を作成することと
を含む操作支援方法。
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