JP7315785B2 - 手術システム、制御ユニットおよび手術システムの作動方法 - Google Patents

Description

本発明は、手術システム、制御装置および手術システムの作動方法に関する。

関節鏡下手術は、処置対象の関節にポータルを開け、ポータルから処置対象の関節の中に関節鏡や処置具を挿入し、関節腔の中を灌流液で満たした状況下で関節鏡を用いて関節腔の中を観察しながら処置を行う手術である。

関節鏡下手術に用いる関節鏡下手術システムとして、国際公開第２０１８／０７８８３０号（特許文献１）が開示されている。また、特許文献１には、骨に孔を形成するための超音波処置具が開示されている。この超音波処置具は、処置具の先端が超音波振動するように構成されている。術者が処置具の先端を骨に当接させて処置具に超音波振動を与えるスイッチを押すと、処置具の先端が骨を切削し、骨に孔が形成される。処置具の先端が骨を切削するときに骨の削りカス（骨粉）が発生する。

国際公開第２０１８／０７８８３０号

しかしながら、切削時に発生した骨粉は灌流液中に一時的に分散され、灌流液が濁り、処置対象を観察する関節鏡の視野が阻害されてしまう場合がある。その場合、術者は手を止めなければならず、患者・術者にとって負担がかかる場合がある。

本発明は上記に鑑みてなされたものであって、灌流液中の濁りを検知し、所定の制御を行うことによって患者・術者にとって負担を軽減する手術システム、制御装置および手術システムの作動方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る手術システムは、液中で生体組織を処置する処置具装置と、前記処置具装置によって発生した前記液中の濁りに関する情報を検知する検知部と、前記検知部の検知結果に基づいて、前記手術システムの制御を行う制御部と、が設けられている。

また、本発明に係る制御装置は、処置対象に灌流液を供給し、前記灌流液中で生体組織を処置する手術システムの制御装置であって、内視鏡装置または処置具装置に接続可能な表示装置と、少なくとも１以上の制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記表示装置を介して前記内視鏡装置または前記処置具装置から情報を受信し、
前記情報に基づいて、前記灌流液が濁っているか否かを検知し、前記灌流液が濁っている場合、第１の制御に移行し、前記灌流液が濁っていない場合、第２の制御に移行する。

また、本発明に係る手術システムの作動方法は、内視鏡装置と、処置対象に灌流液を供給する灌流装置と、前記処置対象にある前記灌流液中で生体組織を処置する処置具装置と、を備える手術システムの作動方法であって、前記灌流液が濁っているか否かを検知し、前記灌流液が濁っている場合、第１の制御に移行し、前記灌流液が濁っていない場合、第２の制御に移行する。

本発明に係る手術システム、制御装置、作動方法によれば、患者・術者にとって負担を軽減することができる。

図１は、実施の形態に係る手術システムの概略構成を示す図である。 図２は、実施の形態に係る手術システムを用いた処置フローを示す図である。 図３は、実施の形態に係る手術システムを用いた切削処置フローを示す図である。 図４Ａは、実施の形態に係る手術システムを用いた濁り検知フローの一例を示す図である。 図４Ｂは、実施の形態に係る手術システムを用いた濁り検知フローの一例を示す図である。 図５Ａは、濁り検知の第１実施形態に係る内視鏡視野とコントラストの値の関係を示す図である。 図５Ｂは、濁り検知の第１実施形態に係る濁り検知の条件の一例を示す図である。 図５Ｃは、濁り検知の第１実施形態に係る濁り検知の条件の一例を示す図である。 図６Ａは、濁り検知の第１実施形態の第1変形例に係る内視鏡視野とエッジの関係を示す図である。 図６Ｂは、濁り検知の第１実施形態の第1変形例に係る濁り検知の条件の一例を示す図である。 図６Ｃは、濁り検知の第１実施形態の第1変形例に係る濁り検知の条件の一例を示す図である。 図７Ａは、濁り検知の第１実施形態の第２変形例に係る内視鏡視野と輝度の関係を示す図である。 図７Ｂは、濁り検知の第１実施形態の第２変形例に係る濁り検知の条件の一例を示す図である。 図７Ｃは、濁り検知の第１実施形態の第２変形例に係る濁り検知の条件の一例を示す図である。 図８Ａは、濁り検知の第１実施形態の第３変形例に係る内視鏡視野と画像差分の関係を示す図である。 図８Ｂは、濁り検知の第１実施形態の第３変形例に係る濁り検知の条件の一例を示す図である。 図９Ａは、濁り検知の第２実施形態に係る手術システムを用いた濁り検知フローの一例を示す図である。 図９Ｂは、濁り検知の第２実施形態に係る手術システムを用いた濁り検知フローの一例を示す図である。 図９Ｃは、濁り検知の第２実施形態に係る濁り検知の条件の一例を示す図である。 図９Ｄは、濁り検知の第２実施形態に係る濁り検知の条件の一例を示す図である。 図１０Ａは、濁り検知の第３実施形態に係る濁り検知の条件の一例を示す図である。 図１０Ｂは、濁り検知の第３実施形態に係る濁り検知の条件の一例を示す図である。 図１１は、濁り対応制御の第１実施形態に係る内視鏡表示の一例を示す図である。 図１２は、濁り対応制御の第３実施形態に係る手術システムを示す図である。 図１３は、濁り対応制御の第３実施形態の第１変形例に係る手術システムを示す図である。 図１４は、濁り対応制御の第３実施形態の第２変形例に係る手術システムを示す図である。

以下に、図面を参照しつつ、本発明を実施するための形態（以下、実施形態）について説明する。なお、以下に説明する実施形態によって本発明が限定されるものではない。さらに、図面の記載において、同一の部分には同一の符号を付している。

[手術システム概要]
前記本実施形態の手術システム１は、処置具装置３を備える（図１）。
さらに、手術システム１は、内視鏡装置２と、処置具装置３と、灌流装置６と、を備える。術者は、当該手術システム１によって、前十字靱帯再建術を行うことができる。

内視鏡装置２は、内視鏡２１と、第１の制御装置２２と、表示装置２３と、を備える（図１）。
内視鏡２１は、膝関節Ｊ１の関節腔Ｃ１内と皮膚外とを連通する第１のポータルＰ１から、挿入部２１１の一部が当該関節腔Ｃ１内に挿入される。そして、内視鏡２１は、関節腔Ｃ１内に照射し、当該関節腔Ｃ１内で反射された照明光（被写体像）を取り込み、当該被写体像を撮像する。
第１の制御装置２２は、内視鏡２１と表示装置２３に有線または無線で接続されている。第１の制御装置２２は、内視鏡２１によって撮像された撮像データに対して種々の画像処理を実行するとともに、当該画像処理後の撮像画像を表示装置２３に表示させる。

処置具装置３は、処置具３１と、第２の制御装置３２と、フットスイッチ３３とを備える（図１）。
処置具３１は、本体３１１と、超音波プローブ（不図示）と、シース３１３とを備える（図１）。処置具３１は、膝関節Ｊ１の関節腔Ｃ１内と皮膚外とを連通する第２のポータルＰ２から、シース３１３と超音波プローブの一部が当該関節腔Ｃ１内に挿入される。
本体３１１は、円筒状に形成されている。そして、本体３１１の内部には、ボルト締めランジュバン型振動子（Bolt-clamped Langevin-type transducer）によって構成され、供給された駆動電力に応じて超音波振動を発生する超音波振動子３１１ａが収納されている。
第２の制御装置３２は、術者によるフットスイッチ３３等への操作に応じて、超音波振動子３１１ａに対して当該駆動電力を供給する。

灌流装置６は、液体源６１と、送液チューブ６２と、排液ボトル６４と、排液チューブ６５と、を備える（図１）。
液体源６１は、灌流液を収容する。例えば、生理食塩水の滅菌パックなどがある。送液チューブ６２は、一端が液体源６１に対して接続され、他端が内視鏡２１に接続されている。さらに、液体源６１を内視鏡２１より高い場所に固定することにより、灌流液が送液チューブ６２を介して、関節腔Ｃ１内に送出される。このことによって、関節腔Ｃ１内は、灌流液によって満たすことができる。
一方、関節腔Ｃ１内にある灌流液を排出するために排液チューブ６５および排液ボトル６４がある。排液ボトル６４は、排液チューブ６５に接続しており、排液チューブ６５を介して排出された関節腔Ｃ１内にある灌流液等を収容する。さらに、排液ボトル６４を関節腔Ｃ１より低い場所に固定することにより、排液チューブ６５を介して、関節腔Ｃ１外に排出される。

なお、図１で示す実施形態は、第１の制御装置２２と第２の制御装置３２で構成されているが、別の実施形態として、内視鏡２１および処置具３１に接続可能に設けられ、それぞれ制御可能な１つの制御装置で構成されていてもよい。

[処置フロー]
図２を参照して手術システム１を用いて術者が行う処置フローを説明する。
術者は、膝関節Ｊ１の関節腔Ｃ１内と皮膚外とを連通する第１のポータルＰ１と第２のポータルＰ２を形成する（Ｓ１）。次に、術者は内視鏡２１と処置具３１をそれぞれ第１のポータルＰ１と第２のポータルＰ２から関節腔内Ｃ１に挿入する（Ｓ２）。
上記においては、２つのポータルを形成してから内視鏡２１と処置具３１を挿入すると記載したが、第１のポータルＰ１を形成し内視鏡２１を挿入してから、第２のポータルＰ２を形成し処置具３１を挿入してもよい。

次に、術者は内視鏡２１よって撮像された関節腔Ｃ１内の様子を表示装置２３で確認しながら処置具３１の超音波プローブを処置対象に当接させる（Ｓ３）。
処置具３１を処置対象に当接させた後、切削処置を行う（Ｓ４）。

移植腱が挿入可能な骨孔を作成する。作成した骨孔に移植腱を挿入し、固定する（Ｓ５）。

その後、内視鏡２１と処置具３１をそれぞれ第１のポータルＰ１と第２のポータルＰ２から抜去し（Ｓ６）、第１のポータルＰ１と第２のポータルＰ２を縫合し（Ｓ７）、手術システム１を用いて術者が行う処置フローが終了する。
「術者」は、医師一人の場合で説明したが、医師と助手で適宜分担してもよい。

[切削処置フロー]
次に、図３を参照して切削処置（Ｓ４）の詳細なフローを説明する。
第２の制御装置３２は、本体３１１に取り付けられた超音波プローブに基づいて設定を読み込む（Ｓ４１）。設定を読み込むタイミングは、切削処置の初めであってもよいし、第２の制御装置３２の主電源が入り本体３１１に超音波プローブが取り付けられた後すぐであってもよい。また、当該設定は、術者や助手によって、予め入力されていたものでもよい。

次に、通常制御を開始する（Ｓ４２）。この通常制御は、従来行っていた手術システムの制御である。

次に、第１の制御装置２２は濁りに関する情報に基づいて濁り検知を行う（Ｓ４３）。 第１の制御装置２２は、濁りの検知結果を第２の制御装置３２に送信する。第２の制御装置３２は、濁りが検知された場合（「濁り検知＝１」）には、濁り対応制御（Ｓ４４）に進み、濁りが検知されていない場合（「濁り検知＝０」）には、通常制御（Ｓ４５）が行われる。例外として、濁りを検知していなくても術者や助手が濁り対応制御を選択した場合には濁りが検知された場合（「濁り検知」＝１）と同様に、濁り対応制御Ｓ４４に遷移する。具体的な濁り検知と濁り対応制御については後述する。後述した濁り検知と濁り対応制御はどの組み合わせを用いてよい。

濁り対応制御Ｓ４４と通常制御Ｓ４５の後に処置具３１の電源がオフになっているかを確認する（Ｓ４６）。電源がオフになっていない場合（「Ｎｏ」）は、濁り検知Ｓ４３に戻る。電源がオフになっている場合（「Ｙｅｓ」）は、切削処置が終了する。

[濁り検知]
次に、具体的に濁りに関する情報に基づいて濁り検知するいくつかの方法について、以下に説明する。ここで、濁りに関する情報とは、内視鏡装置２で生成される撮像データから得られる値や、灌流液の物性値、処置具装置３から取得されたインピーダンス等である。

[濁り検知の第１実施形態：コントラスト]
濁り検知の第１実施形態は、内視鏡装置２で生成される撮像データから濁りに関する情報を取得し、濁りを検知する実施形態である。実施形態は、内視鏡装置２で生成される撮像データを記憶するストレージ（不図示）を備える第１の制御装置２２によって実装される。当該ストレージは外部装置でもよい。また、濁り検知の第１実施形態において、検知部は第１の制御装置２２に設けられる。

次に、濁り検知の第１実施形態の検知方法を具体的に示す。濁り検知の第１実施形態は、内視鏡装置２で生成される撮像データのコントラストで濁りを検知する方法である。

コントラストで濁り検知する方法の一例を、図４Ａを用いて説明する。
第１の制御装置２２は、内視鏡装置２からの第１撮像データを読み込み、第１の制御装置２２に設けられるストレージに記憶する（Ｓ４３１）。その後、第１の制御装置２２は、第１撮像データのコントラストｃ０（第１の値）を公知の技術を用いて算出する（Ｓ４３２）。次に、第１の制御装置２２に設けられる検知部は、内視鏡装置２から出力された第２撮像データを読み込み（Ｓ４３３）、第２撮像データのコントラストｃ１（第２の値）を公知の技術を用いて算出する（Ｓ４３４）。次に、第１の制御装置２２に設けられる検知部は、ｃ０とｃ１の大小を比較する（Ｓ４３５）。ｃ１の方が小さい場合は、濁りを検知したと判断して、濁り検知＝１とする（Ｓ４３６：図５Ｂ参照）。ｃ１とｃ０が等しい、または、ｃ１の方が大きい場合は、濁りを検知していないとして濁り検知＝０とする（Ｓ４３７：図５Ｂ参照）。検出結果を出したら、濁り検知のフローは終了する。

なお、第１撮像データは第２撮像データより数秒前、または数フレーム前に撮像されている撮像データである。

また、図５Ｂの条件と異なる条件を用いる濁り検知の方法を、図４Ｂを用いて説明する。
第１の制御装置２２に設けられる検知部は、あらかじめ設定された閾値を読み込む（Ｓ４３０）。その後、第１の制御装置２２に設けられる検知部は、前述のとおりＳ４３１からＳ４３４まで行う。その後、第１の制御装置２２に設けられる検知部は、ｃ０とｃ１の差分をとって変化量を算出し、算出された変化量に基づいて、濁りが生じているか否かを判定する（Ｓ４３８：図５Ｃ参照）。
ここで、閾値とは、あらかじめ数値を設定してもよいし、濁りが発生している画像と濁りが発生していない画像を集めて機械学習を行い算出した閾値を用いてもよい。

濁りの原因は、例えば骨粉や乳化した髄液等によるものである。よって、濁りの色自体は白色である。よって、通常時と濁り発生時の内視鏡視野を比べるとコントラスト値が低くなる(図５Ａ参照)。これにより、内視鏡２１の照明の色に依存せず濁りを検知することができる。

[濁り検知の第１実施形態の第１変形例：エッジ]
次に、濁り検知の第１実施形態の第１変形例を示す。濁り検知の第１実施形態の第１変形例は、第１の制御装置２２に設けられる検知部が、第１撮像データと第２撮像データのエッジを比較し、エッジの変化量に基づいて濁りを検知する方法である。
ここで、第１撮像データは第２撮像データより数秒前、または数フレーム前に撮像されている撮像データである。

濁りが発生すると生体組織（例えば骨）や処置具３１が見えなくなる。すなわち、生体組織のエッジや処置具３１のエッジが撮像できなくなる（図６Ａ参照）。よって、エッジの減少を検知することで濁りを検知する。これにより、内視鏡の照明の色に依存せず濁りを検知することができる。

濁り検知の具体的な流れは、図４Ａと同様である。第１の制御装置２２に設けられる検知部は、Ｓ４３２におけるｃ０の算出に替えて、第１撮像データから公知の技術を用いてエッジｅ０を算出する。その後、Ｓ４３５で用いられる濁り検知の条件（ｃ０≦ｃ１）の判断に変えて算出された、エッジｅ０と、同様に、第２撮像データから公知の技術を用いて算出されるエッジｅ１とを用いて濁り検知の条件を説明する。
ｅ１がｅ０より小さければ、関節腔Ｃ１内に濁りが発生したとして、Ｓ４３６と同様に濁りを検知する（図６Ｂ参照）。逆にｅ１がｅ０と等しい、または、ｅ０より大きければ、関節腔Ｃ１内の濁りは発生していない、または、減っているとして、Ｓ４３７と同様に濁りを検知しない（図６Ｂ参照）。

前述では、単純にｅ０とｅ１の値を比較したが、図４Ｂのように閾値を設けて、ｅ０とｅ１の差分と閾値の比較により濁りを検出してもよい（図６Ｃ参照）。
ここで、閾値とは、あらかじめ数値を設定してもよいし、濁りが発生している画像と濁りが発生していない画像を集めて機械学習を行い算出した閾値を用いてもよい。

[濁り検知の第１実施形態の第２変形例：輝度]
次に、濁り検知の第１実施形態の第２変形例を示す。濁り検知の第１実施形態の第２変形例は、第１撮像データと第２撮像データの輝度を比較し、輝度の変化量に基づいて濁りを検知する方法である。
ここで、第１撮像データは第２撮像データより数秒前、または数フレーム前に撮像されている撮像データである。

濁りは、前述したように白色である。よって、通常時と濁り発生時を比べると輝度が高くなる（図７Ａ参照）。これにより、内視鏡の照明の色に依存せず濁りを検出することができる。

濁り検知の具体的な流れは、図４Ａと同様である。第１の制御装置２２に設けられる検知部は、Ｓ４３２におけるｃ０の算出に替えて、第１撮像データから公知の技術を用いて輝度ｒ０を算出する。その後、Ｓ４３５で用いられる濁り検知の条件（ｃ０≦ｃ１）の判断に替えて算出された、輝度ｒ０と、同様に、第２撮像データから公知の技術を用いて算出される輝度ｒ１とを用いて濁り検知の条件を説明する。
ｒ１がｒ０より大きければ関節腔Ｃ１内に濁りが発生したとして、Ｓ４３６と同様に濁りを検知する。逆にｒ１がｒ０と等しい、または、ｒ０より小さければ、関節腔Ｃ１内の濁りは発生していない、または、減っているとして、Ｓ４３７と同様に濁りを検知しない（図７Ｂ参照）。

前述では、単純にｒ０とｒ１の値を比較したが、図４Ｂのように閾値を設けて、ｒ０とｒ１の差分（変化量）と閾値の比較により濁りを検知してもよい（図７Ｃ参照）。
ここで、閾値とは、あらかじめ数値を設定してもよいし、濁りが発生している画像と濁りが発生していない画像を集めて機械学習を行い算出した閾値を用いてもよい。

[濁り検知の第１実施形態の第３変形例：画像差分]
次に、濁り検知の第１実施形態の第３変形例を示す。濁り検知の第１実施形態の第３変形例は、第１撮像データと第２撮像データの画素を比較し、画素の変化量を算出し、画素の変化量と閾値を比較して濁りを検知する方法である。
ここで、第１撮像データは第２撮像データより数秒前、または数フレーム前に撮像されている撮像データである。

濁り検知の具体的な流れは、Ｓ４３２とＳ４３４を除き図４Ｂと同様である。第１の制御装置２２に設けられる検知部は、Ｓ４３２におけるｃ１の算出を行わず、Ｓ４３４におけるｃ１の算出に替えて第１撮像データと第２の撮像データの同一の座標の画素を取得し差分をとり、各座標の画素の変化量の絶対値和ｎを算出する。その後、Ｓ４３８の濁り条件で用いられる濁り検知の条件（ｃ１－ｃ０≧閾値）の判断に替えて算出された、絶対値和ｎとＳ４３０で読み込まれた閾値とを用いて濁り検知の条件を説明する。ｎが閾値より大きければ関節腔Ｃ１内に濁りが発生したとして、Ｓ４３６と同様に、濁りを検知する。逆にｎと閾値が等しい、または、ｎが閾値より小さければ、関節腔Ｃ１内の濁りは発生していない、または、減っているとして、Ｓ４３７と同様に、濁りを検知しない（図８Ｂ参照）。

濁りが発生すると、撮像データの画素に変化が現れる（図８Ａ参照）。その変化を検出することにより濁りが検知できる。

[濁り検知の第２実施形態：灌流液のｐＨから濁り検知]
第２実施形態は、灌流液の物性値から濁りを検知する手段である。

排液ボトル６４または内視鏡２１の挿入部２１１は、灌流液のｐＨを検出するｐＨセンサー（不図示）を備える。当該ストレージは外部装置でもよい。排液ボトル６４または内視鏡２１の挿入部２１１に設けられるｐＨセンサーは、灌流液に接触可能な位置に配置されている。検知部が設けられる第１の制御装置２２は、排液ボトル６４または内視鏡２１の挿入部２１１に設けられるｐＨセンサーからの検出値を受信可能なように、有線または無線でｐＨセンサーと接続している。

濁りは、例えば処置具３１の処置によって発生した骨や髄液等が原因である。よって、濁りが発生していない状態と濁り発生している状態を比べると灌流液のｐＨが変化する。この灌流液のｐＨの変化を検出することにより、骨や髄液による濁りを検知することができる。

濁り検知の具体的な流れの一例を図９Ａ説明する。
まず、第１制御装置２２に設けられる検知部は、あらかじめ設定されている第１ｐＨｗ０を読み込む（Ｓ４３１０）。次に、第１制御装置２２に設けられる検知部は、排液ボトル６４または内視鏡２１の挿入部２１１に設けられるｐＨセンサーから検出される第２ｐＨｗ１を受信する（Ｓ４３１１）。その後、第１制御装置２２に設けられる検知部に記憶されている第１ｐＨｗ０と排液ボトル６４または内視鏡２１の挿入部２１１に設けられるｐＨセンサーから取得したｐＨｗ１を比較する（Ｓ４３１２）。ｗ１がｗ０より大きければ（「Ｎｏ」）、関節腔Ｃ１内に濁りが発生したとして濁りを検知する（Ｓ４３１３：図９Ｃ参照）。逆にｗ１がｗ０と等しい、または、ｗ０より小さい（「Ｙｅｓ」）であれば、関節腔Ｃ１内の濁りは発生していない、または、減っているとして、濁りを検出しない（Ｓ４３１４）。

また、図９Ａの条件と異なる条件を用いる濁り検知の方法を、図９Ｂを用いて説明する。
第１制御装置２２に設けられる検知部は、あらかじめ設定された閾値を読み込む（Ｓ４３９）。その後、前述のとおり第１制御装置２２に設けられる検知部は、Ｓ４３１０からＳ４３１１まで行う。その後、第１制御装置２２に設けられる検知部は、ｗ０とｗ１の差分をとって変化量を算出し、算出された変化量に基づいて、濁りが生じているか否かを判定する（Ｓ４３１５：図９Ｄ参照）。
ここで、閾値とは、あらかじめ数値を設定してもよいし、濁り発生時の灌流液のｐＨと通常時の灌流液のｐＨを集めて機械学習を行い算出した閾値を用いてもよい。

[濁り検知の第３実施形態：処置具のインピーダンス（粘性）から濁り検知]
濁り検知の第３実施形態は、処置具３１から取得されるインピーダンスに基づいて濁りを検知する方法である。当該方法は、ストレージ（不図示）を備える第２の制御装置３２によって実装され、検知部は第２の制御装置３２に設けられる。当該ストレージは外部装置でもよい。

濁り検知の第３実施形態は、第２の制御装置３２に設けられる未図示の検知部が、処置具３１を定電圧制御或いは定電流制御をするために供給される電流及び電圧を基にインピーダンスを算出し、算出したインピーダンスから濁りを検出する方法である。

濁りは、例えば処置具３１の処置によって発生した骨や髄液等が原因である。灌流液に骨や髄液といった生体組織が混ざると灌流液の粘性が変化する。灌流液の粘性が変化すると、処置具３１のインピーダンスが変化する。よって、濁りが発生していない状態と濁り発生している状態を比べると処置具３１から取得されるインピーダンスが変化する。これより、インピーダンスの変化から粘性を予測し、濁りを検出することができる。

濁り検知の具体的な流れは、図９Ａと同様である。
第２の制御装置３２に設けられる検知部は、Ｓ４３１０のｗ０に替えてあらかじめ設定される第１インピーダンスｉ０を読み込む。その後、Ｓ４３１１のｗ１に替えて任意のタイミングで算出される第２インピーダンスｉ１を算出する。Ｓ４３１２における濁り検知（ｗ０≧ｗ１）に替えて、読み込まれた第１インピーダンスｉ０と算出された第２インピーダンスｉ１を用いて濁り検知の条件を説明する。
ｉ１がｉ０より大きければ（「Ｎｏ」）、関節腔Ｃ１内に濁りが発生したとして、Ｓ４３１３と同様に、濁りを検知する（「濁り検知」＝１：図１０Ａ参照）。逆にｉ１がｉ０と等しい、または、ｉ０より小さければ（「Ｙｅｓ」）、関節腔Ｃ１内の濁りは発生していない、または、減っているとして、Ｓ４３１４と同様に、濁りを検知しない（「濁り検知」＝０）。

前述では、単純にｉ０とｉ１の値を比較したが、図９Ｂのように閾値を設けて、ｉ０とｉ１の差分と閾値の比較により濁りを検出してもよい（図１０Ｂ参照）。
ここで、閾値とは、あらかじめ数値を設定してもよいし、濁り発生時のインピーダンスと通常時のインピーダンスを集めて機械学習を行い算出した閾値を用いてもよい。

[濁り検知のその他の応用例]
上記記載した濁り検知の方法は、組み合わせて使用してもよい。
２つの濁り検知を組み合わせて使う場合は、両方の検知方法でも濁りを検知した時に濁り検知＝１としてもよい。この場合は、どちらかが誤作動で濁りを検知してしまっても、両方が濁りを検知しないと濁り検知＝１とならないので、慎重に濁り検知を行うことができる。
また、どちらか一方の検知方法が濁りを検出した時に濁り検知＝１としてもよい。この場合は、小さい変化でも濁りを検知することができる。

複数の濁り検知方法を組み合わせて使う場合は、検知方法ごとに重みづけをしたうえで、濁り検知を行ってもよい。

[濁り対応制御]
次に、図３に示す濁り対応制御Ｓ４４の具体例を示す。以下に記載する濁り対応制御の実施形態は上記の濁り検知と組み合わせることができる。
ここで、制御部は、第１の制御装置２２または第２の制御装置３２の少なくとも１つに設けられ、検知部での検知結果を無線または有線を介して送受信を行えるように構成されている。制御部は、取得した検知結果を基に、濁り対応制御を行う。このように、検知部での検知結果を制御部に伝えることができる構成としたことによって、検知部の配置に関わらず、制御部が濁り対応制御を行うことを可能にした。

[濁り対応制御の第１実施形態：エッジ重畳画像表示]
初めに、濁り対応制御の第１実施形態を示す。濁り対応制御の第１実施形態は、第１の制御装置２２または第２の制御装置３２の少なくとも１つに設けられる検知部から濁り検知結果＝１を受信すると、表示装置２３に出力される内視鏡視野の映像に処置具３１や生体組織のエッジが強調された画像が重畳される（図１１参照）濁り対応制御である。
本実施形態において、制御部は第１の制御装置２２に設けられる。
一方、本実施形態における通常制御は、エッジが強調された画像が重畳されていない内視鏡視野の映像を表示装置２３に出力する制御を行う。

表示装置２３に出力される内視鏡視野の映像に処置具３１や生体組織のエッジが強調された画像が重畳されることで、濁りがある状態でも処置具３１の位置や生体組織の場所を視認できるので、術者は手技を続行することができる。

次に、濁り対応制御の第１実施形態の流れを具体的に説明する。
第１の制御装置２２または第２の制御装置３２の少なくとも１つに設けられる検知部から第１の制御装置２２に設けられる制御部に対して濁りを検知する信号が送られると、第１の制御装置２２に設けられる制御部が撮像データを取得し、公知の方法でエッジを抽出する。その後、第１の制御装置２２に設けられる制御部がエッジを抽出して生成したエッジ強調画像データと撮像データから生成した通常の画像データを重畳し、表示装置２３で表示を行う。

[濁り対応制御の第２実施形態：処置具３１の駆動電力調整]
次に、濁り対応制御の第２実施形態を示す。濁り対応制御の第２実施形態は、第１の制御装置２２または第２の制御装置３２の少なくとも１つに設けられる検知部から濁り検知結果＝１を制御部が受信すると、処置具３１の駆動電力を低くして第２の駆動電力とする濁り対応制御である。
本実施形態において、制御部は第２の制御装置３２に設けられる。
一方、本実施形態における通常制御は、第２の駆動電力より大きい駆動電力である第１の駆動電力で処置具３１を駆動させる制御である。

濁り対応制御の第２実施形態の流れを具体的に説明する。
第１の制御装置２２または第２の制御装置３２の少なくとも１つに設けられる検知部から第２の制御装置３２に設けられる制御部に対して濁りを検知する信号が送られると、第２の制御装置３２に設けられた制御部が処置具３１に供給する駆動電力を調整する。その結果、処置具３１は第１の駆動電力より低い第２の駆動電力で超音波振動を行う。

処置具３１の駆動電力を落とすことで切削速度を落とし、切削によって発生する生体組織を減らすことができる。その結果として、灌流の速度が濁り発生時と通常時で変化しないので、内視鏡視野内の濁りが減少する。
これにより、処置具３１の超音波振動を止めることなく、術者は手技を中断せず継続して行うことができる。

[濁り対応制御の第２実施形態の第１変形例：処置具３１の駆動電力調整]
次に、濁り対応制御の第２実施形態の第１変形例を示す。濁り対応制御の第２実施形態の第1変形例は、濁りを検知すると第１の駆動電力より大きい第３の駆動電力で処置具３１を駆動させる濁り対応制御である。
また、本実施形態の本変形例における通常制御は、第３の駆動電力より小さい駆動電力である第１の駆動電力で処置具３１を駆動させる制御である。

濁り対応制御の第２実施形態の第１変形例を示す。流れを具体的に説明する。
第１の制御装置２２または第２の制御装置３２の少なくとも１つに設けられる検知部から第２の制御装置３２に設けられる制御部に対して濁りを検知する信号が送られると、第２の制御装置３２に設けられる制御部が処置具３１に供給する駆動電力を調整する。その結果、処置具３１は第１の駆動電力より大きい第３の駆動電力で超音波振動を行う。

切削処置具の駆動電力を上げることで切削速度を上昇させ、短時間で処置を済ませることができる。この方法では、骨粉の発生量も増えるため、灌流速度を速く設定するとより効果的である。

[濁り対応制御の第２実施形態の第２変形例：処置具３１の駆動電力調整]
次に、濁り対応制御の第２実施形態の第２変形例を示す。濁り対応制御の第２実施形態の第２変形例は、濁りを検知すると処置具３１の駆動が停止と発信を繰り返す濁り対応制御である。
また、本実施形態の本変形例における通常制御は、断続的に処置具３１を駆動させる制御である。

濁り対応制御の第２実施形態の第２変形例の流れを具体的に説明する。
第１の制御装置２２または第２の制御装置３２の少なくとも１つに設けられる検知部から第２の制御装置３２に設けられる制御部に対して濁りを検知する信号が送られると、第２の制御装置３２に設けられる制御部が処置具３１に供給する駆動電力を停止したり供給したりを繰り返す制御を行う。

処置具３１を発振させたり停止させたりを繰り返すことによって、連続的に発振させた場合より切削時の骨粉の量は少なくなる。よって、内視鏡視野の濁りを解消しつつ、術者の手技を続行することができる。

[濁り対応制御の第３実施形態：灌流制御]
次に、濁り対応制御の第３実施形態を示す。濁り対応制御の第３実施形態は、濁りを検知すると灌流装置６の送水量が増加する（送水速度を強める）対応制御である。

本実施形態の手術システム１Ａの構成は、図１２に示す。
手術システム１との相違点のみを説明する。灌流装置６に送水ポンプ６３が設けられる。
本実施形態において、制御部は送水ポンプ６３または第１の制御装置２２に設けられる。
制御部が第１の制御装置２２に設けられる場合は、第１の制御装置２２と送水ポンプ６３が無線または有線で信号が送受信できるように構成されている。
送水ポンプ６３または第１の制御装置２２に設けられる制御部は、取得した検知結果をもとに、液体源６１から内視鏡２１に向けて流れる灌流液の送水量を増加させて第２の送水量とする信号を生成し、送水ポンプ６３に対して制御を行う。
一方、本実施形態における通常制御は、第２の送水量より小さい第１の送水量で送水を行う制御である。

濁り対応制御の第３実施形態の流れを具体的に説明する。第１の制御装置２２または第２の制御装置３２の少なくとも１つに設けられる検知部から送水ポンプ６３または第１の制御装置２２に設けられる制御部に対して濁りを検知する信号が送られると、送水ポンプ６３または第１の制御装置２２制御部が第１の送水量より大きい第２の送水量で灌流液を送水する制御を行う。

第１の送水量より大きい第２の送水量で灌流液を送水することによって、濁りの原因の一例である骨や髄液などの生体組織が関節腔Ｃ１から排液チューブ６５を通して排液ボトル６４により排出されやすくなる。これにより、内視鏡視野の濁りが解消され術者の手技が続行できる。

[濁り対応制御の第３実施形態の第１変形例：灌流制御]
次に、濁り対応制御の第３実施形態の第１変形例を示す。濁り対応制御の第３実施形態の第１変形例は、濁りを検知すると灌流装置６の灌流液の吸引量が増加する対応制御である。

本実施形態の本変形例の手術システム１Ｂの構成を図１３に示す。手術システム１との相違点のみを説明する。灌流装置６に吸引ポンプ６６が設けられる。吸引ポンプ６６は、灌流液を排液チューブ６５の流路を辿って、関節腔Ｃ１内の灌流液を排液ボトル６４に排出するための吸引量を第１の吸引量より大きい第２の吸引量に増加させる制御を行う。
本実施形態の本変形例において、制御部は吸引ポンプ６６または第１の制御装置２２に設けられる。
制御部が第１の制御装置２２に設けられる場合は、第１の制御装置２２と吸引ポンプ６６が無線または有線で信号が送受信できるように構成されている。
吸引ポンプ６６または第１の制御装置２２に設けられる制御部は、取得した検知結果をもとに、関節腔Ｃ１内の灌流液を排液ボトル６４に排出するための吸引量を増加させて第２の吸引量とする信号を生成し、吸引ポンプ６６に対して制御を行う。
一方、本実施形態の本変形例における通常制御は、第２の吸引量より小さい第１の吸引量で吸引を行う制御である。

濁り対応制御の第３実施形態の流れを具体的に説明する。第１の制御装置２２または第２の制御装置３２の少なくとも１つに設けられる検知部から吸引ポンプ６６または第１の制御装置２２に設けられる制御部に対して濁りを検知する信号が送られると、吸引ポンプ６６または第１の制御装置２２に設けられる制御部が灌流液の吸引量を第２の吸引量に増加させる制御を行う。

灌流液の吸引量を第２の吸引量に増加させることによって、濁りの原因の一例である骨や髄液などの生体組織が関節腔Ｃ１から排液チューブ６５を通して排液ボトル６４により排出されやすくなる。これにより、内視鏡視野の濁りが解消され術者の手技が続行できる。

[濁り対応制御の第３実施形態の第２変形例：灌流制御]
次に、濁り対応制御の第３実施形態の第２変形例を示す。濁り対応制御の第３実施形態の第２変形例は、濁りを検知すると灌流装置６の灌流液の吸引量と送水量が増加する対応制御である。

本実施形態の本変形例の手術システム１Ｃの構成は、図１４に示す。手術システム１との相違点のみを説明する。灌流装置６に送水ポンプ６３と吸引ポンプ６６が設けられる。
本実施形態において、制御部は送水ポンプ６３と吸引ポンプ６６の両方、または、第１の制御装置２２に設けられる。
制御部が第１の制御装置２２に設けられる場合は、第１の制御装置２２と送水ポンプ６３と吸引ポンプ６６が無線または有線で信号が送受信できるように構成されている。
送水ポンプ６３と吸引ポンプ６６の両方または第１の制御装置２２に設けられる制御部は、取得した検知結果をもとに、液体源６１から内視鏡２１に向けて流れる灌流液の送水量を増加させて第２の送水量とする信号を生成し、送水ポンプ６３に対して制御を行い、また、関節腔Ｃ１内の灌流液を排液ボトル６４に排出するための吸引量を増加させて第２の吸引量とする信号を生成し、吸引ポンプ６６に対して制御を行う。

濁り対応制御の第３実施形態の流れを具体的に説明する。第１の制御装置２２または第２の制御装置３２の少なくとも１つに設けられる検知部から送水ポンプ６３と吸引ポンプ６６の両方、または、第１の制御装置２２に設けられる制御部に対して濁りを検知する信号が送られると、送水ポンプ６３と吸引ポンプ６６の両方、または、第１の制御装置２２に設けられる制御部が灌流液の送水量を第２の送水量に増加させる制御を行い、さらに、灌流液の吸引量を第２の吸引量に増加させる制御を行う。
また、本実施形態の本変形例における通常制御は、第２の送水量より小さい第１の送水量で送水を行う制御かつ、第２の吸引量より小さい第１の吸引量で吸引を行う制御である。

灌流液の送水量と吸引量を増加させることによって、濁りの一例である骨や髄液などの生体組織が関節腔Ｃ１から排液チューブ６５を通して排液ボトル６４により排出されやすくなる。これにより、内視鏡視野の濁りが解消され術者の手技が続行できる。

灌流液の送水量と吸引量の増加量が同じになるように制御を行ってもよい。これにより、関節腔Ｃ１内の灌流液の量が一定に保たれ、患者への負担が少なくなる。

灌流液の送水量を第２の送水量に増加させた後、灌流液の吸引量を第２の吸引量に増加させるように、灌流液の送水量と吸引量を増加させるタイミングをずらしてもよい。これにより、関節腔Ｃ１内の灌流液の量が一時的に少なくなることがなくなり手技が続行しやすくなる。

灌流液の吸引量を第２の吸引量に増加させた後、灌流液の送水量を第２の送水量に増加させるように増加させるタイミングをずらしてもよい。これにより、関節腔Ｃ１内の灌流液の量が一時的に多くなることがなくなり患者への負担が少なくなる。

[濁り対応制御のその他の応用例]
上記記載した濁り対応制御は、濁り対応制御同士を組み合わせて使うこともできる。これにより、より術者が中断しにくい状況を作ることができる。

以上のように、本発明にかかる手術システム、制御装置および手術システムの作動方法は、灌流液中の濁りを検知し、所定の制御を行うことによって患者・術者にとって負担を軽減するのに有用である。

１、１Ａ～１Ｃ 手術システム
２ 内視鏡装置
３ 処置具装置
６ 灌流装置
２１ 内視鏡
２２ 第１の制御装置
２３ 表示装置
３１ 処置具
３２ 第２の制御装置
３３ フットスイッチ
６１ 液体源
６２ 送液チューブ
６３ 送水ポンプ
６４ 排液ボトル
６５ 排液チューブ
６６ 吸引ポンプ
２１１ 挿入部
３１１ 本体
３１１ａ 超音波振動子
３１３ シース
Ｃ１ 関節腔
Ｊ１ 膝関節
Ｐ１ 第１のポータル
Ｐ２ 第２のポータル

Claims (26)

1. 手術システムであって、
   液中で生体組織を処置する処置具装置と、
   前記処置具装置によって発生した前記液中の濁りに関する情報を検知する検知部と、
   前記検知部の検知結果に基づいて、前記手術システムの制御を行う制御部と、
   を有し、
   前記制御部は、前記処置具装置の駆動電力を下げる、
   手術システム。
2. 手術システムであって、
   液中で生体組織を処置する処置具装置と、
   前記処置具装置によって発生した前記液中の濁りに関する情報を検知する検知部と、
   前記検知部の検知結果に基づいて、前記手術システムの制御を行う制御部と、
   を有し、
   前記制御部は、前記処置具装置の駆動電力を上げる、
   手術システム。
3. 前記濁りに関する情報とは、濁り発生と相関して増減する値である、
   請求項１または２に記載の手術システム。
4. 前記濁りに関する情報とは、生体組織に起因する情報である、
   請求項１または２に記載の手術システム。
5. 処置対象を撮像する内視鏡装置と、前記内視鏡装置から得られる撮像データを画像データに変換する第１の制御装置とを有する内視鏡装置と、
   を備え、
   前記第１の制御装置は、前記検知部を備え、前記内視鏡装置による撮像データから前記濁りに関する情報を検知する、
   請求項１または２に記載の手術システム。
6. 前記内視鏡装置の撮像データを記憶するストレージをさらに備え、
   前記検知部は、
   前記内視鏡装置から第１撮像データを取得し、
   前記ストレージから第２撮像データを取得し、
   前記第１撮像データと前記第２撮像データの同一座標の画素の値の変化量を算出し、
   前記変化量に応じて前記濁りを検知する、
   請求項５に記載の手術システム。
7. 前記内視鏡装置の撮像データを記憶するストレージをさらに備え、
   前記検知部は、
   前記内視鏡装置から第１撮像データを取得し、
   前記ストレージから第２撮像データを取得し、
   前記第１撮像データと前記第２撮像データのコントラストの変化量を算出し、
   前記変化量によって前記濁りを検知する、
   請求項５に記載の手術システム。
8. 前記内視鏡装置の撮像データを記憶するストレージをさらに備え、
   前記検知部は、
   前記内視鏡装置から第１撮像データを取得し、
   前記ストレージから第２撮像データを取得し、
   前記第１撮像データと前記第２撮像データのエッジの変化量を算出し、
   前記変化量によって前記濁りを検知する、
   請求項５に記載の手術システム。
9. 前記内視鏡装置の撮像データを記憶するストレージをさらに備え、
   前記検知部は、
   前記内視鏡装置から第１撮像データを取得し、
   前記ストレージから第２撮像データを取得し、
   前記第１撮像データと前記第２撮像データの輝度の変化量を算出し、
   前記変化量によって前記濁りを検知する、
   請求項５に記載の手術システム。
10. 前記検知部は、前記濁りに関する情報を前記液から検知する、
    請求項１または２に記載の手術システム。
11. 前記検知部は、前記液のｐＨを検知するセンサーを有し、
    前記センサーから取得した前記ｐＨの値に基づいて前記濁りを検出する、
    請求項１０に記載の手術システム。
12. 前記検知部は、所定値よりも前記センサーで検出した前記ｐＨが大きい場合、前記濁りを検知する、
    請求項１１に記載の手術システム。
13. 前記検知部は、前記処置具装置のインピーダンスを算出し、
    算出された前記インピーダンスから前記液の粘性を予測し、濁りを検知する、
    請求項１０に記載の手術システム。
14. 前記制御部は、前記撮像データのエッジを強調する制御を行う、
    請求項５に記載の手術システム。
15. 前記液を送水する灌流液装置を有し、
    前記制御部は、前記液の送水速度を強める信号を前記灌流液装置に送る、
    請求項１または２に記載の手術システム。
16. 前記液を吸引する灌流液装置と、を有し、
    前記制御部は、前記液の吸引量を増加させる信号を前記灌流液装置に送る、
    請求項１または２に記載の手術システム。
17. 前記液を送水吸引する灌流液装置と、を有し、
    前記制御部は、前記液の送水量を増加させる信号を前記灌流液装置に送り、
    前記制御部は、前記液の吸引量を増加させる信号を前記灌流液装置に送る、
    請求項１または２に記載の手術システム。
18. 前記処置具装置は、超音波処置具である、
    請求項１または２に記載の手術システム。
19. 前記濁りに関する情報は、超音波によって骨を切削した際に発生した濁りに関するものである、
    請求項３に記載の手術システム。
20. 前記生体組織に起因する情報は、超音波によって骨を切削した際に発生した骨粉に起因するものである、
    請求項４に記載の手術システム。
21. 前記濁りに関する情報は、濁りの色に関し、白色である、
    請求項５に記載の手術システム。
22. 前記濁りに関する情報は、前記液の物性値に関するものである、
    請求項１０に記載の手術システム。
23. 液中で生体組織を処置する手術システムの制御ユニットであって、
    内視鏡装置の画像を表示可能な表示装置と、
    少なくとも１以上の制御装置と、
    を備え、
    前記少なくとも１以上の制御装置のうちの一つの制御装置は、
    前記内視鏡装置または処置具装置から情報を受信し、
    前記情報に基づいて、前記液による濁りが発生しているか否かを検知し、
    前記検知の結果に基づいて前記処置具装置の駆動電力を下げることによって、前記手術システムの制御を行う、
    制御ユニット。
24. 液中で生体組織を処置する手術システムの制御ユニットであって、
    内視鏡装置の画像を表示可能な表示装置と、
    少なくとも１以上の制御装置と、
    を備え、
    前記少なくとも１以上の制御装置のうちの一つの制御装置は、
    前記内視鏡装置または処置具装置から情報を受信し、
    前記情報に基づいて、前記液による濁りが発生しているか否かを検知し、
    前記検知の結果に基づいて前記処置具装置の駆動電力を上げることによって、前記手術システムの制御を行う、
    制御ユニット。
25. 液中で生体組織を処置する処置具装置と、前記処置具装置によって発生した前記液中の濁りに関する情報を検知する検知部と、前記検知部の検知結果に基づいて制御を行う制御部と、を備える手術システムの作動方法であって、
    前記制御部が、前記検知部の検知結果に基づいて前記処置具装置の駆動電力を下げることによって、前記手術システムの制御を行う、
    手術システムの作動方法。
26. 液中で生体組織を処置する処置具装置と、前記処置具装置によって発生した前記液中の濁りに関する情報を検知する検知部と、前記検知部の検知結果に基づいて制御を行う制御部と、を備える手術システムの作動方法であって、
    前記制御部が、前記検知部の検知結果に基づいて前記処置具装置の駆動電力を上げることによって、前記手術システムの制御を行う、
    手術システムの作動方法。

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