JP6619456B2 - 医療用マニピュレータシステムおよび医療用マニピュレータシステムの作動方法 - Google Patents
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Description
特許文献1の医療用マニピュレータシステムは、内視鏡により取得された実画像上に、演算により取得されたマニピュレータを半透明に合成した補助画像を重畳して表示している。補助画像は、制御部による動作指令に基づいて本来配置されるべきマニピュレータの位置を表示する。
このようにすることで、マニピュレータにかかる外力が大きいほど実画像内のマニピュレータと疑似画像とが乖離するので、疑似画像を目立たせて操作者に注意を喚起することができる。また、マニピュレータにかかる外力が小さい場合には目立たないように表示することで、疑似画像が実画像の邪魔にならないようにすることができる。
このようにすることで、マニピュレータにかかる外力が大きくなると疑似画像の透明度が低くなるので、疑似画像を目立たせて操作者に注意を喚起することができる。また、マニピュレータにかかる外力が小さい場合には透明度を高くすることで、目立たないように表示することができ、疑似画像が実画像の邪魔にならないようにすることができる。
このようにすることで、マニピュレータにかかる外力が大きくなると疑似画像の色が目立つ色になるので、疑似画像を目立たせて操作者に注意を喚起することができる。また、マニピュレータにかかる外力が小さい場合には、疑似画像が目立たない色で表示され、疑似画像が実画像の邪魔にならないようにすることができる。
このようにすることで、マニピュレータにかかる外力が大きくなると線画からなる疑似画像の線が太くなるので、疑似画像を目立たせて操作者に注意を喚起することができる。また、マニピュレータにかかる外力が小さい場合には、疑似画像の線を細くすることで、疑似画像が実画像の邪魔にならないようにすることができる。
このようにすることで、内視鏡により取得された実画像が外力検出部によって処理されてマニピュレータの位置が検出され、画像生成部により生成されたマニピュレータの疑似画像の位置との差分が算出され、差分の大きさに応じて外力の大きさが検出される。これにより、特別なセンサを備えることなく、内視鏡画像を処理して、マニピュレータに加わる外力の大きさを検出することができる。
このようにすることで、マニピュレータに外力がかかると、マニピュレータを駆動するワイヤの張力が増大するので、その張力を検出することによって外力を検出することができる。
本実施形態に係る医療用マニピュレータシステム1は、図1に示されるように、内視鏡2と、先端に処置部3を有するマニピュレータ4と、マニピュレータ4を制御する制御部5と、表示部6とを備えている。
画像処理部18は、内視鏡2により取得された実画像を画像処理して、実画像上に存在するマニピュレータ4の各関節11,12の位置を抽出し、抽出されたマニピュレータ4の各関節11,12の位置と、画像生成部17により算出されたマニピュレータ4の各関節11,12の位置との差分を算出するようになっている。画像処理部18は、算出されたいずれかの関節11,12の位置の差分の大きさによって、外力の大きさを検出して出力するようになっている。
すなわち、画像生成部17は、画像処理部18から出力された外力の大きさを閾値によって複数段階に選別し、最も小さいと判断される場合には、画像生成部17は、疑似画像の透明度を最も高くし、外力の大きさが大きくなるにつれて、疑似画像の透明度を低くするように変化させるようになっている。
本実施形態に係る医療用マニピュレータシステム1を用いて患者の体内の患部Xを処置するには、先端を体内に挿入したオーバーチューブ7のルーメン8,9を介して、内視鏡2およびマニピュレータ4を挿入し、オーバーチューブ7の先端から露出させる。
この場合において、マニピュレータ4の先端の処置部3が患部Xに接触していない状態、あるいは、マニピュレータ4の各部が体内の組織等に接触していない場合には、マニピュレータ4には大きな外力が作用しておらず、図4に示されるように、実画像上のマニピュレータ4と、制御信号から生成したマニピュレータ4の疑似画像とはほぼ同じ位置に表示される。
その結果、実画像上のマニピュレータ4に完全に重なる位置に表示される疑似画像が実画像を遮らないので、処置の邪魔になることがない。
例えば、赤色の多い体内の生体組織に対して目立つ色としては、赤の補色である緑色の強度を大きくして行くことにより、疑似画像を目立たせることができる。
また、外力のかかっている方向に矢印を表示し、外力の大きさに応じて矢印の長さや太さを変更することにしてもよい。
本実施形態に係る医療用マニピュレータシステム20は、図7に示されるように、硬性のマニピュレータ21を採用している点で、第1の実施形態の医療用マニピュレータシステム1と異なっている。したがって、本実施形態においては、医療用マニピュレータシステム20の構成について主に説明し、第1の実施形態と共通する構成については、同一の符号を付して説明を省略する。
制御部5の制御信号生成部16は、操作部15に入力された操作入力に基づいて電動アーム24,25,26の関節を動作させる制御信号を生成するようになっている。
2 内視鏡
3 処置部
4,21 マニピュレータ
22 圧排具(マニピュレータ)
6 表示部
16 制御信号生成部(制御部)
17 画像生成部
18 画像処理部(外力検出部)
Claims (8)
- 先端に処置部を有するマニピュレータと、
該マニピュレータを制御する制御部と、
前記マニピュレータによる前記処置部の処置状態を撮影する内視鏡と、
前記マニピュレータに加わる外力を検出する外力検出部と、
前記制御部による制御信号に基づく位置に前記マニピュレータの疑似画像を生成し、前記内視鏡により取得される実画像に重畳した合成画像を生成する画像生成部と、
該画像生成部により生成された合成画像を表示する表示部とを備え、
前記画像生成部が、前記外力検出部により検出された外力の大きさが大きいほど、前記疑似画像の透明度を低くするように前記疑似画像の表示態様を変化させる医療用マニピュレータシステム。 - 先端に処置部を有するマニピュレータと、
該マニピュレータを制御する制御部と、
前記マニピュレータによる前記処置部の処置状態を撮影する内視鏡と、
前記マニピュレータに加わる外力を検出する外力検出部と、
前記制御部による制御信号に基づく位置に前記マニピュレータの疑似画像を生成し、前記内視鏡により取得される実画像に重畳した合成画像を生成する画像生成部と、
該画像生成部により生成された合成画像を表示する表示部とを備え、
前記画像生成部が、前記外力検出部により検出された外力の大きさが大きいほど、前記疑似画像の色を目立つ色に変更するように前記疑似画像の表示態様を変化させる医療用マニピュレータシステム。 - 先端に処置部を有するマニピュレータと、
該マニピュレータを制御する制御部と、
前記マニピュレータによる前記処置部の処置状態を撮影する内視鏡と、
前記マニピュレータに加わる外力を検出する外力検出部と、
前記制御部による制御信号に基づく位置に前記マニピュレータの疑似画像を生成し、前記内視鏡により取得される実画像に重畳した合成画像を生成する画像生成部と、
該画像生成部により生成された合成画像を表示する表示部とを備え、
前記画像生成部が、前記疑似画像を線画により生成し、前記外力検出部により検出された外力の大きさが大きいほど、前記疑似画像の線を太く変更するように前記疑似画像の表示態様を変化させる医療用マニピュレータシステム。 - 前記外力検出部が、前記実画像を処理して前記マニピュレータの位置を検出し、前記画像生成部により生成される前記マニピュレータの疑似画像の位置との差分によって前記外力を検出する請求項1から請求項3のいずれかに記載の医療用マニピュレータシステム。
- 前記マニピュレータが、ワイヤによって駆動され、
前記外力検出部が、前記ワイヤの張力に基づいて、前記外力を検出する請求項1から請求項3のいずれかに記載の医療用マニピュレータシステム。 - 先端に処置部を有するマニピュレータと、
該マニピュレータを制御する制御部と、
前記マニピュレータによる前記処置部の処置状態を撮影する内視鏡と、
前記マニピュレータに加わる外力を検出する外力検出部と、
を備える医療用マニピュレータシステムの作動方法であって、
前記制御部による制御信号に基づく位置に前記マニピュレータの疑似画像を生成する工程と、
前記内視鏡により実画像を取得する工程と、
前記外力検出部により検出された前記外力の大きさに基づいて、前記疑似画像の表示態様を変化させる工程と、
前記疑似画像を前記実画像に重畳した合成画像を生成する工程と、
生成した合成画像を表示部へ送信する工程と、を含み、
前記疑似画像の表示態様を変化させる工程において、前記外力の大きさが大きいほど、前記疑似画像の透明度を低くするように前記疑似画像の表示態様を変化させる医療用マニピュレータシステムの作動方法。 - 先端に処置部を有するマニピュレータと、
該マニピュレータを制御する制御部と、
前記マニピュレータによる前記処置部の処置状態を撮影する内視鏡と、
前記マニピュレータに加わる外力を検出する外力検出部と、
を備える医療用マニピュレータシステムの作動方法であって、
前記制御部による制御信号に基づく位置に前記マニピュレータの疑似画像を生成する工程と、
前記内視鏡により実画像を取得する工程と、
前記外力検出部により検出された前記外力の大きさに基づいて、前記疑似画像の表示態様を変化させる工程と、
前記疑似画像を前記実画像に重畳した合成画像を生成する工程と、
生成した合成画像を表示部へ送信する工程と、を含み、
前記疑似画像の表示態様を変化させる工程において、前記外力の大きさが大きいほど、前記疑似画像の色を目立つ色に変更するように前記疑似画像の表示態様を変化させる医療用マニピュレータシステムの作動方法。 - 先端に処置部を有するマニピュレータと、
該マニピュレータを制御する制御部と、
前記マニピュレータによる前記処置部の処置状態を撮影する内視鏡と、
前記マニピュレータに加わる外力を検出する外力検出部と、
を備える医療用マニピュレータシステムの作動方法であって、
前記制御部による制御信号に基づく位置に前記マニピュレータの疑似画像を生成する工程と、
前記内視鏡により実画像を取得する工程と、
前記外力検出部により検出された前記外力の大きさに基づいて、前記疑似画像の表示態様を変化させる工程と、
前記疑似画像を前記実画像に重畳した合成画像を生成する工程と、
生成した合成画像を表示部へ送信する工程と、を含み、
前記疑似画像を線画により生成し、
前記疑似画像の表示態様を変化させる工程において、前記外力の大きさが大きいほど、前記疑似画像の線を太く変更するように前記疑似画像の表示態様を変化させる医療用マニピュレータシステムの作動方法。
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