WO2021176550A1 - 外科手術システムおよび外科手術方法 - Google Patents

外科手術システムおよび外科手術方法 Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to a surgical system and a surgical method.
  • an ultrasonic probe is inserted instead of the treatment tool, and an ultrasonic tomographic image of the treatment site is acquired. Then, after confirming the internal structure by the ultrasonic tomographic image, a treatment tool is inserted instead of the ultrasonic probe, and treatment such as excision of the tissue is performed.
  • the present invention provides a surgical system and a surgical method capable of confirming an accurate internal structure of a place where a treatment is efficiently performed without inserting and removing an ultrasonic probe and a treatment tool during treatment with a treatment tool. The purpose is to do.
  • One aspect of the present invention is an endoscope that is inserted into a body cavity and can acquire an endoscopic image of the surface of the target tissue, and an ultrasonic tomographic image that is inserted into the body cavity and can acquire an ultrasonic tomographic image of the target tissue.
  • the endoscope has an ultrasonic probe, a treatment tool inserted into the body cavity, a display device capable of displaying the ultrasonic tomographic image acquired by the ultrasonic probe, a memory, and a processor.
  • a surgical system including an ultrasonic probe and a control device connected to the display device, wherein the processor is used when the ultrasonic probe is inserted into the body cavity and the ultrasonic tomographic image is acquired.
  • the position of the ultrasonic probe is detected based on the endoscopic image acquired by the endoscope, and the ultrasonic tomographic image is stored in the memory in association with the position of the ultrasonic probe.
  • the position of the treatment tool is detected based on the endoscopic image acquired by the endoscope, and the position of the treatment tool is detected based on the detected position of the treatment tool.
  • This is a surgical operation system that reads out the ultrasonic tomographic image stored in the memory and displays the read out ultrasonic tomographic image on the display device.
  • Another aspect of the present invention includes a tomographic image storage step and a treatment step, wherein the tomographic image storage step inserts an endoscope and an ultrasonic probe into the body cavity to perform an endoscope on the surface of the target tissue.
  • the tomographic image storage step inserts an endoscope and an ultrasonic probe into the body cavity to perform an endoscope on the surface of the target tissue.
  • a plurality of ultrasonic tomographic images of the target tissue are acquired by an ultrasonic probe, and the acquired plurality of the ultrasonic tomographic images and the endoscopy when each of the ultrasonic tomographic images is acquired.
  • the position of the ultrasonic probe detected by processing the mirror image is stored in the storage unit in association with the position of the ultrasonic probe, and the treatment step inserts the treatment tool into the body cavity in place of the ultrasonic probe and the subject.
  • the position of the treatment tool is detected by processing the endoscopic image, and is stored in the storage unit based on the detected position of the treatment tool. This is a surgical method of reading out the ultrasonic tomographic image and displaying the read out ultrasonic tomographic image.
  • Another aspect of the present invention includes an endoscope that acquires an endoscopic image of the surface of the target tissue, and a plurality of ultrasonic tomographic images of the target tissue acquired by an ultrasonic probe inserted into the body cavity.
  • a storage unit that stores the position of the ultrasonic probe detected by processing the endoscopic image when each ultrasonic tomographic image is acquired in association with the position of the ultrasonic probe, and the inside of the body cavity instead of the ultrasonic probe. It is stored in the storage unit based on the position detection unit that detects the position of the treatment tool inserted in the endoscope by processing the endoscopic image and the position of the treatment tool detected by the position detection unit.
  • It is a surgical operation system including a tomographic image reading unit that reads out the ultrasonic tomographic image and a display unit that displays the ultrasonic tomographic image read out by the tomographic image reading unit.
  • a plurality of ultrasonic tomographic images of the target tissue acquired by inserting an ultrasonic probe into the body cavity were detected by processing the endoscopic image when each ultrasonic tomographic image was acquired. It is stored in the storage unit in association with the position of the ultrasonic probe. Then, when treating the target tissue with the treatment tool inserted into the body cavity, the position detection unit detects the position of the treatment tool detected by processing the endoscopic image acquired by the endoscope. ..
  • the ultrasonic tomographic image stored in the storage unit is read out by the tomographic image reading unit based on the position of the detected treatment tool and displayed on the display unit.
  • the tomographic image reading unit based on the position of the detected treatment tool and displayed on the display unit.
  • the position of the ultrasonic probe may be a position in a direction intersecting the scanning plane of the ultrasonic wave by the ultrasonic probe.
  • the ultrasonic tomographic image can be easily read and stored. That is, when the ultrasonic probe is placed on the surface of the target tissue and operated, an ultrasonic tomographic image along the scanning plane of the ultrasonic wave is acquired.
  • By translating the ultrasonic probe in one direction intersecting the scanning plane it is possible to acquire a plurality of ultrasonic tomographic images arranged in the translational movement direction. Therefore, the position of the ultrasonic tomographic image can be easily specified only by storing the position of the ultrasonic probe in the direction intersecting the scanning plane of the ultrasonic wave in association with the ultrasonic tomographic image.
  • the position of the treatment tool may be the position of the tip of the treatment tool.
  • the operator pays the most attention to the position of the tip of the treatment tool. It is most convenient to read the ultrasonic tomographic image. With this configuration, when the treatment tool is moved on the surface of the target tissue, the ultrasonic tomographic image at the position of the tip of the treatment tool is read out and displayed, so that the internal structure of the part to be treated can be confirmed more accurately. can do.
  • the position detection unit detects the position of the ultrasonic probe and the position of the treatment tool by setting a reference point in the endoscopic image and calculating the distance from the reference point. You may. With this configuration, the position of the treatment tool can be easily detected from the endoscopic image used for the treatment of the target tissue.
  • the display unit displays the endoscopic image and the ultrasonic tomographic image, and superimposes an instruction display indicating the position of the ultrasonic tomographic image on the endoscopic image. It may be displayed.
  • the instruction display may be a straight line along the scanning plane of the ultrasonic wave.
  • another aspect of the present invention includes a tomographic image storage step and a treatment step, in which the tomographic image storage step inserts an endoscope and an ultrasonic probe into the body cavity and within the surface of the target tissue.
  • the tomographic image storage step inserts an endoscope and an ultrasonic probe into the body cavity and within the surface of the target tissue.
  • a plurality of ultrasonic tomographic images of the target tissue were acquired by an ultrasonic probe, and the acquired plurality of the ultrasonic tomographic images and the said when each ultrasonic tomographic image was acquired.
  • the position of the ultrasonic probe detected by processing the endoscopic image is stored in the storage unit in association with the position of the ultrasonic probe, and the treatment step inserts the treatment tool into the body cavity in place of the ultrasonic probe.
  • the position of the treatment tool is detected by processing the endoscopic image, and is stored in the storage unit based on the detected position of the treatment tool. It is a surgical operation method of reading out the ultrasonic tomographic image that has been made and displaying the read out ultrasonic tomographic image.
  • FIG. 5 is a diagram showing an example of an image displayed at a stage of performing a procedure with a knife in the surgical operation system of FIG.
  • FIG. 5 is a diagram showing an example of an image displayed in a state where the knife is moved from the state of FIG.
  • FIG. 1 It is a figure which shows another example of the image of FIG. It is a flowchart which shows the surgical operation method which concerns on one Embodiment of this invention. It is a flowchart explaining the storage stage of FIG. It is a flowchart explaining the treatment step of FIG.
  • the endoscope 3 is inserted into the body cavity via one trocca 2 arranged so as to penetrate the body wall B of the patient. It is applied to surgery performed while observing the surface of liver (target tissue) C with an endoscope 3.
  • an ultrasonic probe 5 is inserted into the body cavity via another trocca 4, and an ultrasonic tomographic image of the liver C is moved while moving the surface of the liver C in one direction (direction of the arrow) (FIG. 5) Acquisition of G2 is performed. Further, in this operation, after the acquisition of the ultrasonic tomographic image G2 by the ultrasonic probe 5 is completed, the ultrasonic probe 5 is pulled out from the trocca 4, and instead, for example, for excising the lesion portion of the liver C.
  • a knife (treatment tool) 6 is inserted into the body cavity. As the treatment tool, any treatment tool other than the knife 6 may be used.
  • the surgical operation system 1 includes an endoscope 3, a control device 20, and a display device (display unit) 11.
  • An endoscope 3 and an ultrasonic probe 5 are connected to the control device 20.
  • the control device 20 includes a storage unit 7, a position detection unit 8, a control unit (tomographic image reading unit) 9, and an image processing unit 10.
  • the storage unit 7 is a storage device such as a memory.
  • the position detection unit 8, the control unit 9, and the image processing unit 10 are composed of a processor 30.
  • the display unit 11 is a monitor.
  • the position of the scanning plane of the ultrasonic wave by the ultrasonic probe 5 when the ultrasonic probe 5 is arranged on the surface of the liver C is associated with the ultrasonic tomographic image G2 acquired at that time. It will be remembered.
  • the position detection unit 8 processes the endoscope image G1 acquired by the endoscope 3 at a predetermined frame rate to process the endoscope image G1.
  • the position of the scanning plane of the ultrasonic wave is sequentially calculated as the distance to the position of the reference point O in the inside.
  • the ultrasonic probe 5 can be connected to the control unit 9 at the stage of acquiring the ultrasonic tomographic image G2, as shown by the broken line in FIG. Then, the control unit 9 stores the position of the ultrasonic scanning plane detected by the position detection unit 8 and the ultrasonic tomographic image G2 acquired at that time in the storage unit 7 in association with each other.
  • the reference point O is set at the center position of the endoscopic image G1 as shown in FIG. 3, for example.
  • one or more feature points in the endoscopic image G1 may be extracted, and an arbitrary position defined with respect to the extracted feature points may be set as a reference point O.
  • the scanning plane of ultrasonic waves is, for example, as shown in FIG. 3, when the ultrasonic probe 5 existing in the endoscopic image G1 has a rod shape having a constant width, the center in the width direction thereof. It is specified as a straight line L extending along the longitudinal direction at the position. For the position of the scanning plane, the distance from the reference point O to the straight line L may be calculated. As shown in FIG. 3, the control unit 9 sets the x-axis in the direction parallel to the straight line L and the y-axis in the direction orthogonal to the x-axis with the set reference point O as the origin.
  • the acquisition of the ultrasonic tomographic image G2 by the ultrasonic probe 5 is determined while moving the ultrasonic probe 5 in the width direction, that is, in the direction intersecting the scanning plane of the ultrasonic wave as shown by the arrow in FIG. It is performed sequentially according to the frame rate of. Every time the ultrasonic tomographic image G2 is acquired, the distance yn (y coordinate) in the y-axis direction of the scanning plane is calculated from the reference point O which is the origin, and the distance yn and the ultrasonic tomographic image G2 are associated with each other. It is stored in the storage unit 7.
  • the position detection unit 8 processes the endoscopic image G1.
  • the position of the knife 6 inserted into the body cavity is detected.
  • the tip position of the knife 6 in the endoscope image G1 is extracted.
  • the y-coordinate ym of the extracted tip position of the knife 6 is detected as the position of the knife 6.
  • the control unit 9 reads out the ultrasonic tomographic image G2 stored corresponding to the input position of the knife 6 from the storage unit 7. Specifically, the ultrasonic tomographic image G2 acquired by the ultrasonic probe 5 is read out at the same position as the position of the knife 6 detected by the position detection unit 8.
  • control unit 9 sends the read ultrasonic tomographic image G2 to the image processing unit 10 as shown in FIG.
  • the image processing unit 10 creates a composite image in which the ultrasonic tomographic image G2 sent from the control unit 9 and the endoscopic image G1 on the surface of the current liver C input from the endoscope 3 are arranged in parallel. Generate and send to the display unit 11.
  • the display unit 11 displays the sent composite image.
  • the endoscope 3 is inserted into the body cavity via the trocca 2 (step S1), and the ultrasonic probe 5 is inserted via the trocca 4. It is inserted into the body cavity (step S2).
  • the position information and the ultrasonic wave in the screen of the ultrasonic probe 5 detected by the position detection unit 8 by the endoscopic image G1 acquired by the endoscope 3 and the ultrasonic tomographic image G2 acquired by the ultrasonic probe 5 are used.
  • the ultrasonic tomographic image G2 is associated with the storage unit 7 (tomographic image storage step S3), and the ultrasonic probe 5 is removed from the body cavity (step S4).
  • a knife 6 is inserted into the body cavity via the trocca 4 to make an incision in the lesion portion of the liver C (step S5), and the endoscopic image G1 and the ultrasonic tomographic image G2 are associated with each other to display the display device 11. (Treatment step S6), and the treatment for liver C is performed. After the treatment is completed, the knife 6 is removed from the body cavity (step S7), and the endoscope 3 is removed (step S8) to complete the treatment.
  • the endoscope image G1 is acquired by the endoscope 3 (step S31), and at the center position of the acquired endoscope image G1.
  • the reference point O is set (step S32).
  • the ultrasonic tomographic image G2 of the liver C is acquired by the ultrasonic probe 5 (step S33), and each time the ultrasonic tomographic image G2 is acquired, the position detection unit 8 displays the screen of the ultrasonic probe 5 with respect to the reference point O.
  • the position information in the inside, that is, the distance yn in the y-axis direction of the scanning plane from the reference point O is calculated (step S34).
  • step S35 the distance yn from the reference point O in the xy coordinate system set by the control unit 9 in the endoscopic image G1 and the ultrasonic tomographic image G2 are stored in the storage unit 7 in association with each other (step S35) and stored. It is determined whether or not the operation is completed (step S36), the steps from step S31 are repeated when the storage operation is continued, and step S4 is executed when the storage operation is completed.
  • the endoscope image G1 is acquired by the endoscope 3 (step S61), and the acquired endoscope image G1 is processed by the position detection unit 8.
  • the position of the tip of the knife 6 is detected (step S62).
  • the control unit 9 reads out the ultrasonic tomographic image G2 corresponding to the tip position of the knife 6 from the storage unit 7 (step S63), and the image processing unit 10 reads the endoscopic image G1 and the ultrasonic tomographic image G2. It is related and displayed on the display unit 11 (step S64).
  • it is determined whether or not the treatment operation is completed step S65
  • the steps from step S61 are repeated when the treatment operation is continued, and step S7 is executed when the treatment operation is completed.
  • the image processing unit 10 generates a composite image in which the endoscopic image G1 and the ultrasonic tomographic image G2 are arranged in parallel, but instead of this, the endoscopic image G1 And the ultrasonic tomographic image G2 may be displayed on separate screens.
  • the image processing unit 10 receives the position information of the ultrasonic tomographic image G2 from the control unit 9, and as shown in FIG. 7, a straight line LA (instruction) indicating the scanning plane of the ultrasonic waves. Display) may be superimposed on the endoscopic image G1 to generate a composite image.
  • a straight line LA in which direction the ultrasonic tomographic image G2 displayed in parallel with the endoscopic image G1 is along with respect to the liver C displayed in the endoscopic image G1.
  • control unit 9 sets the Cartesian coordinate system xy with the center position of the endoscope image G1 as the reference point O, but instead of this, in an arbitrary direction intersecting the x direction.
  • the y coordinate may be set. This also makes it possible to uniquely associate the ultrasonic tomographic image G2 with the tip position of the knife 6.
  • the reference point O in the endoscope image G1 before and after the movement can be set. Can be matched.
  • the reference points O in the endoscope image G1 before and after the movement of the endoscope 3 may be matched. As a result, even if the field of view of the endoscope 3 when acquiring an ultrasonic tomographic image with the ultrasonic probe 5 and the field of view of the endoscope 3 when performing treatment with the knife 6 are different, the knife 6 The ultrasonic tomographic image corresponding to the position of can be read out.

Abstract

体腔内に挿入され、対象組織の表面の内視鏡画像を取得可能な内視鏡（３）と、体腔内に挿入され、対象組織の超音波断層像を取得可能な超音波プローブ（５）と、体腔内に挿入される処置具と、超音波プローブによって取得された超音波断層像を表示可能な表示装置（１１）と、メモリおよびプロセッサを有し、内視鏡、超音波プローブおよび表示装置に接続された制御装置（２０）とを備える外科手術システムであって、プロセッサは、体腔内に超音波プローブが挿入され超音波断層像が取得された際に、内視鏡画像に基づいて超音波プローブの位置を検出し、超音波断層像を超音波プローブの位置と対応づけてメモリに記憶し、体腔内に処置具が挿入されている状態において、内視鏡画像に基づいて処置具の位置を検出し、処置具の位置に基づいてメモリに記憶されている超音波断層像を読み出して表示装置に表示させる外科手術システム（１）である。

Description

外科手術システムおよび外科手術方法
　本発明は、外科手術システムおよび外科手術方法に関するものである。
　トロッカを経由して患者の体腔内に内視鏡および処置具を挿入して処置を行う内視鏡外科手術システムが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
　一のトロッカを経由して腹腔鏡を挿入し、他のトロッカを経由して処置具を挿入し、体腔内の組織に処置を行う。
　この場合に、処置に先立って、組織の内部構造を把握するために、処置具に代えて超音波プローブを挿入し、処置を行う部位の超音波断層像を取得することが行われる。そして、超音波断層像により内部構造を確認した後には、超音波プローブに代えて処置具を挿入し、組織の切除等の処置が行われる。
特開平８－２７５９５８号公報
　しかしながら、処置を行いながら組織の内部構造を確認したい場合には、超音波プローブと処置具とを抜き差しすることにより、組織の内部構造の確認と処置とを繰り返す必要があり、効率よく処置を行うことができないという不都合がある。
　本発明は、処置具による処置の際に超音波プローブと処置具とを抜き差しすることなく、効率よく処置を行う場所の正確な内部構造を確認することができる外科手術システムおよび外科手術方法を提供することを目的としている。
　本発明の一態様は、体腔内に挿入され、対象組織の表面の内視鏡画像を取得可能な内視鏡と、前記体腔内に挿入され、前記対象組織の超音波断層像を取得可能な超音波プローブと、前記体腔内に挿入される処置具と、前記超音波プローブによって取得された前記超音波断層像を表示可能な表示装置と、メモリおよびプロセッサを有し、前記内視鏡、前記超音波プローブおよび前記表示装置に接続された制御装置とを備える外科手術システムであって、前記プロセッサは、前記体腔内に前記超音波プローブが挿入され、前記超音波断層像が取得された際に、前記内視鏡によって取得された前記内視鏡画像に基づいて前記超音波プローブの位置を検出し、前記超音波断層像を前記超音波プローブの位置と対応づけて前記メモリに記憶し、前記体腔内に前記処置具が挿入されている状態において、前記内視鏡によって取得された前記内視鏡画像に基づいて前記処置具の位置を検出し、検出された前記処置具の位置に基づいて前記メモリに記憶されている前記超音波断層像を読み出し、読み出した前記超音波断層像を前記表示装置に表示させる外科手術システムである。
　本発明の他の態様は、断層像記憶ステップと、処置ステップとを含み、前記断層像記憶ステップが、体腔内に内視鏡および超音波プローブを挿入して、対象組織の表面の内視鏡画像を取得しつつ、超音波プローブにより前記対象組織の複数の超音波断層像を取得し、取得された複数の前記超音波断層像と、各該超音波断層像を取得した際の前記内視鏡画像を処理して検出した前記超音波プローブの位置とを対応づけて記憶部に記憶し、前記処置ステップが、前記超音波プローブに代えて前記体腔内に処置具を挿入して、前記対象組織の表面の内視鏡画像を取得しつつ、前記処置具の位置を前記内視鏡画像を処理して検出し、検出された前記処置具の位置に基づいて、前記記憶部に記憶されている前記超音波断層像を読み出し、読み出された前記超音波断層像を表示する外科手術方法である。
　本発明の他の態様は、対象組織の表面の内視鏡画像を取得する内視鏡と、体腔内に挿入された超音波プローブにより取得された前記対象組織の複数の超音波断層像と、各該超音波断層像を取得した際の前記内視鏡画像を処理して検出した前記超音波プローブの位置とを対応づけて記憶する記憶部と、前記超音波プローブに代えて、前記体腔内に挿入された処置具の位置を前記内視鏡画像を処理して検出する位置検出部と、該位置検出部により検出された前記処置具の位置に基づいて、前記記憶部に記憶されている前記超音波断層像を読み出す断層像読み出し部と、該断層像読み出し部により読み出された前記超音波断層像を表示する表示部とを備える外科手術システムである。
　本態様によれば、体腔内に超音波プローブを挿入して取得された対象組織の複数の超音波断層像が、各超音波断層像を取得した際の内視鏡画像を処理して検出した超音波プローブの位置と対応付けて記憶部に記憶されている。そして、体腔内に挿入された処置具によって対象組織の処置を行う際に、位置検出部によって、内視鏡により取得された内視鏡画像を処理して検出した処置具の位置が検出される。
　そして、検出された処置具の位置に基づいて断層像読み出し部により記憶部に記憶されている超音波断層像が読み出され、表示部に表示される。これにより、体腔内において処置具を移動させると、処置具の位置に対応する位置の対象組織の超音波断層像が表示部に表示される。その結果、術者は処置具により処置を行う際に超音波プローブを使用しなくても、処置を行う場所の正確な内部構造を確認することができる。
　上記態様においては、前記超音波プローブの位置が、該超音波プローブによる超音波の走査平面に交差する方向の位置であってもよい。
　この構成により、超音波断層像を簡易に読み出し可能に記憶することができる。すなわち、超音波プローブを対象組織の表面に配置して作動させると、超音波の走査平面に沿う超音波断層像が取得される。超音波プローブを走査平面に交差する一方向に並進移動させることにより、並進移動方向に並ぶ複数の超音波断層像を取得することができる。したがって、超音波プローブの位置として超音波の走査平面に交差する方向の位置を超音波断層像に対応付けて記憶するだけで、超音波断層像の位置を簡易に特定することができる。
　また、上記態様においては、前記処置具の位置が、該処置具の先端の位置であってもよい。
　内視鏡を用いて体腔内の対象組織の表面を観察しながら、処置具を対象組織に近づけて処置を行う場合に、処置具の先端の位置に術者が最も注目するので、その位置の超音波断層像が読み出されることが最も都合よい。
　この構成により、対象組織の表面において処置具を移動させると処置具の先端の位置における超音波断層像が読み出されて表示されるので、処置を行おうとする部位の内部構造をより正確に確認することができる。
　また、上記態様においては、前記位置検出部が、前記内視鏡画像において基準点を設定し、該基準点からの距離を算出することによって前記超音波プローブの位置および前記処置具の位置を検出してもよい。
　この構成により、対象組織の処置に際して使用する内視鏡画像から処置具の位置を容易に検出することができる。
　また、上記態様においては、前記表示部が、前記内視鏡画像および前記超音波断層像を表示するとともに、該超音波断層像の位置を示す指示表示を前記内視鏡画像上に重畳して表示してもよい。
　この構成により、内視鏡画像上に重畳された指示表示により、表示されている超音波断層像が対象組織のどの位置の内部構造を示しているのかを一目で確認することができる。
　また、上記態様においては、前記指示表示が、前記超音波の走査平面に沿う直線であってもよい。
　この構成により、内視鏡画像上において、超音波断層像の位置を簡易かつ正確に表示することができる。
　また、本発明の他の態様は、断層像記憶ステップと、処置ステップとを含み、前記断層像記憶ステップが、体腔内に内視鏡および超音波プローブを挿入して、対象組織の表面の内視鏡画像を取得しつつ、超音波プローブにより前記対象組織の複数の超音波断層像を取得し、取得された複数の前記超音波断層像と、各該超音波断層像を取得した際の前記内視鏡画像を処理して検出した前記超音波プローブの位置とを対応づけて記憶部に記憶し、前記処置ステップが、前記超音波プローブに代えて前記体腔内に処置具を挿入して、前記対象組織の表面の内視鏡画像を取得しつつ、前記処置具の位置を前記内視鏡画像を処理して検出し、検出された前記処置具の位置に基づいて、前記記憶部に記憶されている前記超音波断層像を読み出し、読み出された前記超音波断層像を表示する外科手術方法である。
　本発明によれば、超音波プローブと処置具とを抜き差しすることなく、効率よく処置を行う場所の正確な内部構造を確認することができるという効果を奏する。
本発明の一実施形態に係る外科手術システムの適用例を示す模式図であり、超音波プローブが体腔内に挿入された状態を示す図である。 図１の外科手術システムを示すブロック図である。 図１の外科手術システムにおいて取得された内視鏡画像における超音波の走査平面の位置を説明する図である。 図１の超音波プローブに代えてナイフを体腔内に挿入した状態を示す模式図である。 図１の外科手術システムにおいて、ナイフにより処置を行う段階において表示される画像の一例を示す図である。 図５状態からナイフを移動させた状態において表示される画像の一例を示す図である。 図５の画像の他の例を示す図である。 本発明の一実施形態に係る外科手術方法を示すフローチャートである。 図８の記憶段階を説明するフローチャートである。 図８の処置段階を説明するフローチャートである。
　本発明の一実施形態に係る外科手術システム１および外科手術方法について、図面を参照して以下に説明する。
　本実施形態に係る外科手術システム１は、図１に示されるように、患者の体壁Ｂを貫通して配置される一のトロッカ２を経由して体腔内に内視鏡３を挿入し、内視鏡３によって肝臓（対象組織）Ｃの表面を観察しながら行う手術に適用される。
　この手術においては、他のトロッカ４を経由して体腔内に超音波プローブ５を挿入して、肝臓Ｃの表面を一方向（矢印の方向）に移動させながら肝臓Ｃの超音波断層像（図５参照）Ｇ２を取得することが行われる。
　また、この手術においては、超音波プローブ５による超音波断層像Ｇ２の取得が終了した後に、超音波プローブ５がトロッカ４から引き抜かれ、代わりに、例えば、肝臓Ｃの病変部を切除するためのナイフ（処置具）６が体腔内に挿入される。処置具としては、ナイフ６以外の任意の処置具を用いてもよい。
　本実施形態に係る外科手術システム１は、図１に示されるように、内視鏡３と、制御装置２０と、表示装置（表示部）１１とを備えている。制御装置２０には、内視鏡３および超音波プローブ５が接続されている。
　制御装置２０は、図２に示されるように、記憶部７と、位置検出部８と、制御部（断層像読み出し部）９と、画像処理部１０とを備えている。
　記憶部７は、メモリ等の記憶装置である。位置検出部８、制御部９および画像処理部１０はプロセッサ３０により構成されている。また、表示部１１はモニタである。
　記憶部７には、肝臓Ｃの表面に超音波プローブ５を配置したときの超音波プローブ５による超音波の走査平面の位置と、その時に取得された超音波断層像Ｇ２とが対応付けられて記憶される。
　超音波断層像Ｇ２を記憶部７に記憶する段階では、位置検出部８は、所定のフレームレートで内視鏡３により取得された内視鏡画像Ｇ１を処理することにより、内視鏡画像Ｇ１内の基準点Ｏの位置に対する距離として、超音波の走査平面の位置を逐次算出する。
　制御部９には、超音波断層像Ｇ２を取得する段階において、図２に破線で示すように、超音波プローブ５が接続可能である。そして、制御部９は、位置検出部８により検出された超音波の走査平面の位置と、そのときに取得された超音波断層像Ｇ２とを対応付けて記憶部７に記憶する。
　基準点Ｏは、例えば、図３に示されるように、内視鏡画像Ｇ１の中心位置に設定される。あるいは、内視鏡画像Ｇ１内の１つ以上の特徴点を抽出し、抽出された特徴点に対して定められる任意の位置を基準点Ｏとしてもよい。
　また、超音波の走査平面は、例えば、図３に示されるように、内視鏡画像Ｇ１内に存在している超音波プローブ５が一定の幅を有する棒状である場合、その幅方向の中央位置に長手方向に沿って延びる直線Ｌとして特定される。走査平面の位置は、基準点Ｏから直線Ｌまでの距離を算出すればよい。
　制御部９は、図３に示されるように、設定した基準点Ｏを原点として、上記直線Ｌに平行な方向にｘ軸、ｘ軸に直交する方向にｙ軸を設定する。
　超音波プローブ５による超音波断層像Ｇ２の取得は、超音波プローブ５を幅方向、すなわち、図１に矢印で示されるように、超音波の走査平面に交差する方向に移動させる間に、所定のフレームレートにより逐次行われる。超音波断層像Ｇ２が取得される毎に、上記原点である基準点Ｏから走査平面のｙ軸方向の距離ｙｎ（ｙ座標）が算出され、距離ｙｎと超音波断層像Ｇ２とが対応付けて記憶部７に記憶される。
　図４に示されるように、超音波プローブ５に差し替えてナイフ６が体腔内に挿入され、肝臓Ｃに対して処置が行われる段階では、位置検出部８は、内視鏡画像Ｇ１を処理して、体腔内に挿入されたナイフ６の位置を検出する。具体的には、内視鏡３により取得された内視鏡画像Ｇ１において、内視鏡画像Ｇ１内のナイフ６の先端位置を抽出する。そして、図５に示されるように、図３において設定された座標系において、抽出されたナイフ６の先端位置のｙ座標ｙｍをナイフ６の位置として検出する。
　そして、制御部９には、位置検出部８により検出されたナイフ６の位置、および内視鏡３により現在取得されている内視鏡画像Ｇ１が入力される。制御部９は、入力されたナイフ６の位置に対応して記憶されている超音波断層像Ｇ２を記憶部７から読み出す。具体的には、位置検出部８によって検出されたナイフ６の位置と同じ位置において超音波プローブ５が取得した超音波断層像Ｇ２を読み出す。
　また、制御部９は、図５に示されるように、読み出された超音波断層像Ｇ２を画像処理部１０に送る。画像処理部１０は、制御部９から送られてきた超音波断層像Ｇ２と、内視鏡３から入力されてきた現在の肝臓Ｃの表面の内視鏡画像Ｇ１とを並列させた合成画像を生成し、表示部１１に送る。表示部１１は送られてきた合成画像を表示する。
　このように構成された本実施形態に係る外科手術方法について以下に説明する。
　本実施形態に係る外科手術方法は、図８に示されるように、トロッカ２を経由して体腔内に内視鏡３を挿入し（ステップＳ１）、トロッカ４を経由して超音波プローブ５を体腔内に挿入する（ステップＳ２）。
　そして、内視鏡３により取得した内視鏡画像Ｇ１と超音波プローブ５により取得した超音波断層像Ｇ２とによって、位置検出部８により検出された超音波プローブ５の画面内における位置情報と超音波断層像Ｇ２とを対応付けて記憶部７に記憶し（断層像記憶ステップＳ３）、超音波プローブ５を体腔内から抜去する（ステップＳ４）。
　その後、肝臓Ｃの病変部を切開するためにトロッカ４を経由してナイフ６を体腔内に挿入し（ステップＳ５）、内視鏡画像Ｇ１と超音波断層像Ｇ２とを関連させて表示装置１１に表示させ（処置ステップＳ６）、肝臓Ｃに対する処置を実行する。処置完了後、体腔内からナイフ６を抜去し（ステップＳ７）、内視鏡３を抜去して（ステップＳ８）処理を完了する。
　より詳細には、断層像記憶ステップＳ３においては、図９に示されるように、内視鏡３により内視鏡画像Ｇ１を取得し（ステップＳ３１）、取得した内視鏡画像Ｇ１の中心位置に基準点Ｏを設定する（ステップＳ３２）。
　そして、超音波プローブ５により肝臓Ｃの超音波断層像Ｇ２を取得し（ステップＳ３３）、超音波断層像Ｇ２が取得される毎に、位置検出部８により基準点Ｏに対する超音波プローブ５の画面内における位置情報、すなわち基準点Ｏから走査平面のｙ軸方向の距離ｙｎを算出する（ステップＳ３４）。
　その後、内視鏡画像Ｇ１において制御部９により設定されたｘｙ座標系における基準点Ｏからの距離ｙｎと、超音波断層像Ｇ２とを対応付けて記憶部７に記憶し（ステップＳ３５）、記憶動作が終了したか否かを判断し（ステップＳ３６）、記憶動作を継続する場合にはステップＳ３１からの工程を繰り返し、記憶動作を終了する場合にはステップＳ４を実行する。
　さらに、処置ステップＳ６においては、図１０に示されるように、内視鏡３により内視鏡画像Ｇ１を取得し（ステップＳ６１）、取得した内視鏡画像Ｇ１を位置検出部８により処理してナイフ６の先端位置を検出する（ステップＳ６２）。そして、制御部９によりナイフ６の先端位置に対応する超音波断層像Ｇ２が記憶部７から読み出され（ステップＳ６３）、画像処理部１０により内視鏡画像Ｇ１と超音波断層像Ｇ２とを関連させて表示部１１に表示する（ステップＳ６４）。その後、処置動作が終了したか否かを判断し（ステップＳ６５）、処置動作を継続する場合にはステップＳ６１からの工程を繰り返し、処置動作を終了する場合にはステップＳ７を実行する。
　これにより、位置検出部８によるナイフ６の位置の検出が所定のサンプリング周期で逐次行われれば、図５および図６に示されるように、内視鏡画像Ｇ１上においてナイフ６が移動する都度にナイフ６の先端を通過する走査平面に沿う超音波断層像Ｇ２が表示部１１に更新して表示される。したがって、ナイフ６によって切開を行う際に、超音波プローブ５を使用していなくても、切開を行う場所の正確な内部構造を迅速に確認することができるという利点がある。これにより、超音波プローブ５とナイフ６とを抜き差しして観察と処置とを交互に行う必要がなく、手間を省いて肝臓Ｃの切開を容易にかつ正確に行うことができる。
　なお、本実施形態においては、画像処理部１０が内視鏡画像Ｇ１と超音波断層像Ｇ２とを並列に配置した合成画像を生成することとしたが、これに代えて、内視鏡画像Ｇ１と超音波断層像Ｇ２とは別々の画面に表示してもよい。
　また、本実施形態においては、画像処理部１０が、制御部９から超音波断層像Ｇ２の位置の情報を受け取って、図７に示されるように、超音波の走査平面を示す直線ＬＡ（指示表示）を、内視鏡画像Ｇ１上に重畳した合成画像を生成してもよい。これにより、内視鏡画像Ｇ１に並列して表示されている超音波断層像Ｇ２が、内視鏡画像Ｇ１に表示されている肝臓Ｃに対してどの方向に沿っているのかを直線ＬＡによって明確に視認することができるという利点がある。すなわち、超音波断層像Ｇ２において病変部が見つかった場合、その直線ＬＡに沿って切開することにより病変部により正確に到達することができる。
　また、本実施形態においては、制御部９が、内視鏡画像Ｇ１の中心位置を基準点Ｏとする直交座標系ｘｙを設定したが、これに代えて、ｘ方向に交差する任意の方向にｙ座標を設定してもよい。これによっても、ナイフ６の先端位置に対して一義的に超音波断層像Ｇ２を対応付けることができる。
　また、内視鏡画像Ｇ１の特徴点に基づいて基準点Ｏを設定することにより、処置中に内視鏡３が移動した場合においても、移動の前後の内視鏡画像Ｇ１における基準点Ｏを一致させることができる。
　あるいは、内視鏡３の移動量を検出することにより、内視鏡３の移動の前後の内視鏡画像Ｇ１における基準点Ｏを一致させてもよい。
　これにより、超音波プローブ５により超音波断層像の取得を行う際の内視鏡３の視野と、ナイフ６により処置を行う際の内視鏡３の視野が異なる場合であっても、ナイフ６の位置に対応した超音波断層像を読み出すことができる。
　また、超音波プローブ５と処置具であるナイフ６とを同じトロッカ４を経由して抜き差しする場合の他、別々のトロッカ４を経由して両方挿入可能な場合に適用してもよい。この場合であっても、超音波プローブ５による超音波断層像Ｇ２の取得と処置具であるナイフ６による処置とを交互に行う必要がないという利点がある。
　１　外科手術システム
　３　内視鏡
　５　超音波プローブ
　６　ナイフ（処置具）
　７　記憶部
　８　位置検出部
　９　制御部（断層像読み出し部）
　１１　表示装置（表示部）
　３０　プロセッサ
　Ｃ　肝臓（対象組織）
　Ｇ１　内視鏡画像
　Ｇ２　超音波断層像
　Ｏ　基準点
　Ｓ３　断層像記憶ステップ
　Ｓ６　処置ステップ

Claims (16)

  1. 　体腔内に挿入され、対象組織の表面の内視鏡画像を取得可能な内視鏡と、
    　前記体腔内に挿入され、前記対象組織の超音波断層像を取得可能な超音波プローブと、
    　前記体腔内に挿入される処置具と、
    　前記超音波プローブによって取得された前記超音波断層像を表示可能な表示装置と、
    　メモリおよびプロセッサを有し、前記内視鏡、前記超音波プローブおよび前記表示装置に接続された制御装置とを備える外科手術システムであって、
    　前記プロセッサは、
    　前記体腔内に前記超音波プローブが挿入され、前記超音波断層像が取得された際に、
    　前記内視鏡によって取得された前記内視鏡画像に基づいて前記超音波プローブの位置を検出し、
    　前記超音波断層像を前記超音波プローブの位置と対応づけて前記メモリに記憶し、
    　前記体腔内に前記処置具が挿入されている状態において、前記内視鏡によって取得された前記内視鏡画像に基づいて前記処置具の位置を検出し、検出された前記処置具の位置に基づいて前記メモリに記憶されている前記超音波断層像を読み出し、読み出した前記超音波断層像を前記表示装置に表示させる外科手術システム。
  2. 　前記プロセッサは、前記体腔内に前記超音波プローブが挿入され、前記超音波断層像が取得された際に、
    　前記内視鏡によって取得された前記内視鏡画像に基づいて前記超音波プローブの超音波の走査平面に交差する方向の位置を検出する請求項１に記載の外科手術システム。
  3. 　前記プロセッサは、前記内視鏡画像上に基準点を設定し、
    　前記基準点と超音波の走査平面との距離から前記超音波プローブの位置を検出する請求項２に記載の外科手術システム。
  4. 　前記プロセッサは、前記体腔内に前記処置具が挿入されている状態において、前記内視鏡によって取得された前記内視鏡画像に基づいて前記処置具の先端の位置を検出する請求項１に記載の外科手術システム。
  5. 　前記プロセッサは、前記内視鏡画像上に基準点を設定し、
    　前記基準点と前記処置具の先端との距離から前記処置具の位置を検出する請求項４に記載の外科手術システム。
  6. 　前記プロセッサは、前記内視鏡画像上に基準点を設定し、該基準点と前記超音波プローブおよび前記処置具との距離を算出することによって前記超音波プローブおよび前記処置具の位置を検出する請求項１に記載の外科手術システム。
  7. 　前記プロセッサは、前記内視鏡画像および前記超音波断層像を前記表示装置に表示させるとともに、前記表示装置に表示された前記超音波断層像を取得した際の前記超音波プローブの位置を示す指示表示を前記内視鏡画像上に重畳して表示させる請求項６に記載の外科手術システム。
  8. 　前記プロセッサは、前記指示表示として、超音波の走査平面に沿う直線を前記表示装置に表示させる請求項７に記載の外科手術システム。
  9. 　前記プロセッサは、検出された前記処置具の位置と同じ位置で前記超音波プローブによって取得された前記超音波断層像を前記メモリから読み出す請求項１に記載の外科手術システム。
  10. 　断層像記憶ステップと、
    　処置ステップとを含み、
    　前記断層像記憶ステップが、体腔内に内視鏡および超音波プローブを挿入して、対象組織の表面の内視鏡画像を取得しつつ、超音波プローブにより前記対象組織の複数の超音波断層像を取得し、取得された複数の前記超音波断層像と、各該超音波断層像を取得した際の前記内視鏡画像を処理して検出した前記超音波プローブの位置とを対応づけて記憶部に記憶し、
    　前記処置ステップが、前記超音波プローブに代えて前記体腔内に処置具を挿入して、前記対象組織の表面の前記内視鏡画像を取得しつつ、前記処置具の位置を前記内視鏡画像を処理して検出し、検出された前記処置具の位置に基づいて、前記記憶部に記憶されている前記超音波断層像を読み出し、読み出された前記超音波断層像を表示する外科手術方法。
  11. 　対象組織の表面の内視鏡画像を取得する内視鏡と、
    　体腔内に挿入された超音波プローブにより取得された前記対象組織の複数の超音波断層像と、各該超音波断層像を取得した際の前記内視鏡画像を処理して検出した前記超音波プローブの位置とを対応づけて記憶する記憶部と、
    　前記体腔内に挿入された処置具の位置を前記内視鏡画像を処理して検出する位置検出部と、
    　該位置検出部により検出された前記処置具の位置に基づいて、前記記憶部に記憶されている前記超音波断層像を読み出す断層像読み出し部と、
    　該断層像読み出し部により読み出された前記超音波断層像を表示する表示部とを備える外科手術システム。
  12. 　前記超音波プローブの位置が、該超音波プローブによる超音波の走査平面に交差する方向の位置である請求項１１に記載の外科手術システム。
  13. 　前記処置具の位置が、該処置具の先端の位置である請求項１１に記載の外科手術システム。
  14. 　前記位置検出部が、前記内視鏡画像において基準点を設定し、該基準点からの距離を算出することによって前記超音波プローブの位置および前記処置具の位置を検出する請求項１１に記載の外科手術システム。
  15. 　前記表示部が、前記内視鏡画像および前記超音波断層像を表示するとともに、該超音波断層像の位置を示す指示表示を前記内視鏡画像上に重畳して表示する請求項１４に記載の外科手術システム。
  16. 　前記指示表示が、超音波の走査平面に沿う直線である請求項１５に記載の外科手術システム。
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