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CN116761570A - 手术系统和手术系统的控制方法 - Google Patents

手术系统和手术系统的控制方法 Download PDF

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CN116761570A
CN116761570A CN202180091596.9A CN202180091596A CN116761570A CN 116761570 A CN116761570 A CN 116761570A CN 202180091596 A CN202180091596 A CN 202180091596A CN 116761570 A CN116761570 A CN 116761570A
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cut
screen
control device
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柳原胜
佐佐井亮太
原口雅史
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Olympus Corp
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Abstract

手术系统(100)具备:摄像装置(1),其拍摄处置对象;显示装置(4),其具有显示由摄像装置(1)拍摄的处置对象的画面(4a);以及控制装置(3),其控制显示于画面(4a)的处置对象的显示范围,控制装置(3)基于由摄像装置(1)取得的处置对象的图像来计算处置对象的切离端部的位置,使处置对象的显示范围移动到使切离端部配置于画面(4a)内的规定基准位置的位置。

Description

手术系统和手术系统的控制方法
技术领域
本发明涉及手术系统以及手术系统的控制方法。
背景技术
以往,已知有通过机器人使内窥镜移动的手术用的系统(例如,参照专利文献1)。在心脏的血管等的解剖学特征被脂肪覆盖的情况下,或者解剖学特征位于内窥镜的视野的外侧的情况下,在内窥镜图像内看不到解剖学特征。在专利文献1中公开了如下技术:根据术前图像内的解剖学特征决定内窥镜的姿态,控制机器人而将内窥镜配置为所决定的姿态,由此使解剖学特征可视化。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本专利第6629186号公报
发明内容
发明所要解决的问题
由于重力的影响或处置对象的柔软度的影响等,随着处置对象的处置的进行,有时处置对象会发生变形,显示在画面上的内窥镜图像内的处置对象的外观发生变化。例如,在肝切除术中,随着肝脏的切离的进行,画面上的切离线及切离端部的位置发生变化。另外,在S状结肠切除术中,随着筋膜的剥离的进行,画面上的剥离线的位置发生变化。手术者根据内窥镜图像来操作处置器具,因此,当处置对象的外观发生变化时,有时难以进行处置。
本发明是鉴于上述情况而完成的,其目的在于提供能够与处置中的处置对象的变形无关地将处置对象以适合于处置的状态在画面上持续显示的手术系统和手术系统的控制方法。
用于解决问题的手段
为了达到上述目的,本发明提供以下技术方案。
本发明的一个方式是一种手术系统,其具有:摄像装置,其拍摄处置对象;显示装置,其具有显示由该摄像装置拍摄的所述处置对象的画面;以及控制装置,其对显示于所述画面的所述处置对象的显示范围进行控制,该控制装置根据由所述摄像装置取得的所述处置对象的图像,计算所述处置对象的切离端部的位置,使所述处置对象的显示范围移动到使所述切离端部配置于所述画面内的规定基准位置的位置。
根据本方式,通过插入到患者的体内的摄像装置拍摄处置对象,在显示装置的画面上显示处置对象的影像。手术者一边观察显示于画面的处置对象,一边通过插入到患者的体内的处置器具将处置对象切离。随着切离的进行,处置对象变形,由此,有时切离端部相对于摄像装置的位置发生变化。
在处置对象的切离中,由控制装置根据图像计算切离端部的位置。在切离端部的位置从画面内的规定基准位置偏离的情况下,通过控制装置使处置对象的显示范围移动到使切离端部配置于画面内的规定基准位置的位置。即,显示范围追随变化的切离端部的位置而移动,切离端部持续配置于画面内的规定基准位置。由此,能够与切离中的处置对象的变形无关地将处置位置以适合于处置的状态持续显示在画面上。
在上述方案中,所述手术系统具备使所述摄像装置移动的移动装置,所述控制装置计算所计算出的所述切离端部的位置相对于所述规定基准位置的变化量,通过控制所述移动装置,使所述摄像装置移动到使所述变化量为零的位置。
根据该结构,在由于处置对象的变形而使切离端部的位置变化时,移动装置使摄像装置移动,由此,作为处置对象的显示范围的摄像装置的视野移动到使切离端部配置于画面内的规定基准位置的位置。这样,通过使摄像装置的视野自动地追随变化的切离端部的位置,能够将切离端部持续显示在画面内的规定基准位置。
在上述方式中,也可以是,所述控制装置在计算所述处置对象的切离端部的位置以及使所述显示范围移动之前,预先计算所述画面内的所述切离端部的位置,将预先计算出的所述切离端部的位置设定为所述规定基准位置。
根据该结构,将在因处置对象的变形而产生切离端部的位置的变化之前预先计算出的画面上的切离端部的位置设定为规定基准位置。因此,例如,能够将规定基准位置设定成使切离端部配置在对手术者来说容易切离处置对象的位置。
在上述方案中,所述控制装置将所述规定基准位置设定为从所述画面的中心起沿纵向±15%和/或沿横向±15%的区域内的任意位置。
根据该结构,能够在画面的中心区域内持续显示切离端部。
在上述方式中,也可以是,所述控制装置还计算所述画面内的所述处置对象上标注的标记的朝向,使所述处置对象的显示范围旋转到使该标记在所述画面内配置为规定基准朝向的朝向。
有时对处置对象标注表示预定切离线的标记。标记的朝向也与切离端部的位置同样,有时随着切离的进行而变化。根据上述结构,在处置对象的切离中,通过控制装置计算画面内的标记的朝向。在标记的朝向从画面的规定基准朝向偏离的情况下,通过控制装置,使显示范围旋转到使标记配置于画面的规定基准朝向的朝向。即,显示范围追随变化的标记的朝向而旋转,标记在画面内持续配置为规定基准朝向。由此,能够与切离中的处置对象的变形无关地将处置位置以更适合于处置的状态持续显示在画面上。
在上述方式中,也可以是,所述控制装置在计算所述标记的朝向之前,预先计算所述画面内的所述标记的朝向,将预先计算出的所述标记的朝向设定为所述规定基准朝向。
根据该结构,将在因处置对象的变形而导致标记的朝向发生变化之前预先计算出的画面上的标记的朝向设定为规定基准朝向。因此,例如,能够将规定基准朝向设定为使得标记被配置成对于手术者来说容易切离处置对象的朝向。
在上述方案中,也可以是,所述控制装置将所述规定基准朝向设定为如下的朝向:该朝向使所述标记的两端部中的离所述切离端部远的端部配置在从所述画面的中心起沿纵向±15%或沿横向±15%的区域内。
根据该结构,能够与画面的纵向或横向大致平行地持续显示标记。
在上述方式中,也可以是,所述控制装置计算在所述处置对象的外表面标注的标记与所述处置对象的切离面的边缘的交点的位置作为所述切离端部的位置。或者,在上述方式中,也可以是,所述控制装置计算所述画面内的所述处置对象的外表面标注的标记的两端部中的、更接近所述处置对象的切离面的重心的端部的位置作为所述切离端部的位置。或者,在上述方式中,也可以是,所述控制装置计算所述处置对象的两侧的切离面的边缘之间的交点的位置作为所述切离端部的位置。
根据这些结构,能够通过简单的图像处理和计算来计算切离端部的位置。
在上述方式中,也可以是,所述控制装置一边维持所述处置对象的显示范围的大小,一边使所述处置对象的显示范围移动。
例如,在通过摄像装置的移动使处置对象的显示范围移动的情况下,当摄像装置与处置对象之间的距离变化时,显示范围的大小变化。根据上述结构,能够消除这样的不良情况,在画面上持续显示处置对象的固定大小的显示范围。
在上述方式中,也可以是,所述控制装置通过所述图像的处理使所述处置对象的显示范围移动。
根据该结构,在无法通过移动装置使摄像装置向目标位置移动的情况下,通过图像的图像处理,能够将切离端部的位置持续显示于画面的规定基准位置。或者,能够不使摄像装置移动,而仅通过图像处理来实现显示范围的移动。
在上述技术方案中,也可以为,在无法使所述处置对象的显示范围移动到使所述切离端部配置于所述画面内的规定基准位置的位置的情况下,所述控制装置更新所述规定基准位置。
根据该结构,在摄像装置能够移动的范围受到限制的情况下等,有时无法通过摄像装置的移动以及图像的图像处理来实现切离端部向规定基准位置的移动。在这样的情况下,通过更新规定基准位置、即将画面内的其他位置设定为新的规定基准位置,能够在画面内的新的规定基准位置持续显示切离端部。
本发明的另一方式是一种手术系统的控制方法,所述控制方法由手术系统的控制装置执行,其中,所述手术系统具备:摄像装置,其拍摄处置对象;以及显示装置,其具有显示由该摄像装置拍摄的所述处置对象的画面,所述手术系统的控制方法基于由所述摄像装置取得的所述处置对象的图像来计算所述处置对象的切离端部的位置,使所述处置对象的显示范围移动到使所述切离端部配置于所述画面内的规定基准位置的位置。
发明效果
根据本发明,起到如下效果:能够与处置中的处置对象的变形无关地将处置对象以适合于处置的状态在画面上持续显示。
附图说明
图1是本发明的一个实施方式的手术系统的整体结构的外观图。
图2是示出图1的手术系统的控制装置的结构的框图。
图3A是表示处置对象的切离的初始状态的图。
图3B是表示随着切离的进行处置对象发生变形的状态的图。
图3C是表示使内窥镜相对于切离端部及标记向适当的位置及朝向移动的状态的图。
图4A是图3A中的处置对象的内窥镜图像。
图4B是图3B中的处置对象的内窥镜图像。
图4C是图3C中的处置对象的内窥镜图像。
图5A是图1的手术系统的控制方法的流程图。
图5B是图5A的特征量计算例程的流程图。
图6是说明切离端部的计算方法的图。
图7是图5A的控制方法的变形例的流程图。
图8是图5A的控制方法的变形例的流程图。
图9是说明基准位置的另一例的图。
图10A是说明切离端部的其他计算方法的图。
图10B是说明切离端部的其他计算方法的图。
具体实施方式
以下,参照附图对本发明的一个实施方式的手术系统和手术系统的控制方法进行说明。
[手术系统100的结构]
本实施方式的手术系统100是辅助腹腔镜手术中的内窥镜1和处置器具5的处置的系统。手术系统100具有内窥镜1的自主控制功能,特别是具有通过内窥镜1的移动对每个手术场景优化视野的自主移动功能。
如图1所示,手术系统100具有:作为摄像装置的内窥镜1,其拍摄患者P的体内的处置对象A;移动装置2,其使内窥镜1移动;控制装置3,其控制内窥镜1和移动装置2;以及显示装置4,其显示由内窥镜1拍摄的处置对象A。另外,摄像装置不限于内窥镜1,也可以是拍摄患者P的体内的处置对象A的装置。
内窥镜1是硬性镜,在内窥镜1的前端部设置有用于拍摄脏器或组织等处置对象A的镜头和摄像元件等元件。内窥镜1利用在移动装置2的内部通过的信号线与控制装置3连接,从控制装置3接收用于控制内窥镜1的控制信号,并将内窥镜图像的数据发送到控制装置3。
移动装置2是具有至少1个弯曲关节2a的电动驱动的机械臂,在机械臂2的前端部连接有内窥镜1的基端部。
显示装置4是液晶显示器等公知的显示装置,具有画面4a。显示装置4与控制装置3连接,将从控制装置3输入的处置对象A的内窥镜图像显示在画面4a上。显示装置4也可以是头戴式显示器或投影仪。
通过机械臂2的关节2a的弯曲动作,内窥镜1移动,由此,内窥镜1的视野、即显示于画面4a的处置对象A的显示范围移动。机械臂2的动作由控制装置3控制。
如图2所示,控制装置3具备如中央运算处理装置那样的至少一个处理器3a、存储器3b、存储部3c、输入接口3d、输出接口3e以及网络接口3f。
从内窥镜1发送的内窥镜图像经由输入接口3d依次输入到控制装置3,并经由输出接口3e依次输出到显示装置4。由此,在画面4a中显示由内窥镜1拍摄到的处置对象A的内窥镜图像。
存储部3c是ROM(read-only memory:只读存储器)或硬盘等非易失性的记录介质,存储有使处理器3a执行处理所需的程序和数据。控制装置3的后述的功能通过将程序读入存储器3b并由处理器3a执行来实现。控制装置3的一部分功能也可以通过专用的逻辑电路等来实现。
如图3A及图3B所示,在如肝切除术那样将处置对象A切离的手术中,由于重力G的影响及处置对象A的柔软度的影响,随着进行切离,处置对象A的至少一部分变形或移动。其结果,如图4A和图4B所示,有时画面4a内的处置对象A的位置、朝向和显示范围的大小逐渐变化。图3A至图3C表示将作为处置对象A的肝脏的实质切离的肝切除。在图3A至图3C中,重力G是纸面的从上向下的方向。
控制装置3计算第一特征量、第二特征量及第三特征量。第一特征量是表示画面4a内的处置对象A的构图的量。第二特征量是表示画面4a内的处置对象A的朝向的量。第三特征量是表示画面4a中显示的处置对象A的显示范围的大小、即内窥镜1的视野的大小的量。
具体而言,控制装置3计算画面4a内的切离端部B的位置作为第一特征量。切离端部B是由处置器具5形成的切离线的前端部。切离端部B的位置是固定于画面4a的画面坐标系Σs中的切离端部B的坐标。另外,控制装置3计算画面4a内的标记C的朝向(沿着画面4a的平面内的标记C的旋转角度)作为第二特征量。标记C是在切离处置对象A之前标注于处置对象A的外表面的预定切离线,例如是虚线或实线。标记C例如通过利用电手术刀对处置对象A的外表面进行烧灼来标注。而且,控制装置3计算内窥镜1的前端与切离端部B之间的距离作为第三特征量。
关于各特征量的具体的计算方法,在后面详细叙述。
控制装置3从依次输入的内窥镜图像中取入1个内窥镜图像,并根据所取入的内窥镜图像计算上述第一特征量、第二特征量及第三特征量。接着,控制装置3基于计算出的第一特征量、第二特征量以及第三特征量来控制机械臂2,由此使内窥镜1的视野移动,以使各特征量成为与规定的基准相同。由此,在画面4a上按照规定的基准持续显示处置对象A。
并且,控制装置3在特征量的计算和内窥镜1的视野的移动之前,根据内窥镜图像D设定规定的基准。关于规定的基准的设定方法,在后面详细叙述。
[手术系统100的控制方法]
接着,对由控制装置3执行的手术系统100的控制方法进行说明。
如图5A所示,手术系统100的控制方法包含:基准设定步骤S1~S3,设定3个特征量各自的基准;特征量计算步骤S4、S5,根据内窥镜图像D计算3个特征量;以及视野调整步骤S6,通过移动装置2的控制来调整内窥镜1的视野。
基准设定步骤包含取入内窥镜图像D的步骤S1、计算3个特征量的步骤S2以及设定各特征量的基准的步骤S3。
在步骤S1中,控制装置3从依次输入的内窥镜图像D中取入一个内窥镜图像D。如图4A所示,此时取入的内窥镜图像D是由于处置对象A的变形而产生切离端部B和标记C的移动之前的图像。例如响应于作业者对控制装置3的输入而执行图像的取入。
接着,在步骤S2中,根据取入的内窥镜图像D,分别计算3个特征量。具体而言,如图5B所示,步骤S2包括:识别内窥镜图像D内的标记C及切离面E的边缘F的步骤S21;计算第一特征量的步骤S22;计算第二特征量的步骤S23;以及计算第三特征量的步骤S24~S26。
在步骤S21中,如图6所示,控制装置3通过对内窥镜图像D实施图像处理来识别标记C和切离面E的边缘F。标记C及切离面E具有与处置对象A的外表面及周边组织不同的颜色,因此控制装置3能够基于颜色来识别标记C及切离面E。此时,难以通过图像处理相互区别地识别两侧的切离面E,两侧的切离面E被识别为一个面。因此,边缘F被识别为单一的线。
接着,在步骤S22中,控制装置3计算画面4a内的标记C与边缘F的交点的位置作为切离端部B的位置。切离端部B的位置表示为画面坐标系Σs中的坐标。
如图6所示,在标记C为虚线的情况下,也可以生成将点彼此连接的实线,计算实线与边缘F的交点的位置。
另外,在识别出闭合环状的边缘F或者多条边缘F的情况下,能够计算多个交点的位置。在该情况下,也可以采用最接近标记C的交点的位置作为切离端部B的位置。
接着,在步骤S23中,控制装置3检测画面4a内的标记C上的任意的不同的两点的位置。将两点的位置表示为画面坐标系Σs中的坐标。接着,控制装置3计算连结两点的向量作为画面4a内的标记C的朝向。
步骤S22和步骤S23的顺序是任意的,也可以在步骤S23之后执行步骤S22。
接着,在步骤S24中,控制装置3检测保持内窥镜1的机器人的基座坐标系Σr中的内窥镜1的前端的位置。基座坐标系Σr是相对于机械臂2的非可动部分(例如机械臂2的基端部)固定的坐标系。例如,控制装置3通过设置于机械臂2的各关节2a的角度传感器取得各关节2a的旋转角度,根据旋转角度检测内窥镜1的前端的位置。内窥镜1的前端的位置表示为机器人的基座坐标系Σr中的坐标。
接下来,在步骤S25中,控制装置3将在步骤S22中计算出的切离端部B的位置变换为机器人的基座坐标系Σr中的位置。另外,控制装置3将在步骤S23中计算出的标记C的朝向变换为机器人的基座坐标系Σr中的朝向。
接着,在步骤S26中,控制装置3计算在步骤S24及S25中得到的内窥镜1的前端的位置与切离端部B的位置之间的距离,并将计算出的距离存储于存储部3c。另外,控制装置3将在步骤S25中变换后的切离端部B的位置和标记C的朝向存储于存储部3c。
接着,在步骤S3中,控制装置3将存储于存储部3c的切离端部B的位置设定为作为第一特征量的基准的规定基准位置。另外,控制装置3将存储于存储部3c的标记C的朝向设定为作为第二特征量的基准的规定基准朝向。另外,控制装置3将存储于存储部3c的距离设定为作为第三特征量的基准的规定基准距离。
接着,进行特征量计算步骤。特征量计算步骤包含再次取入内窥镜图像D的步骤S4和根据取入的内窥镜图像D再次计算3个特征量的步骤S5。
在步骤S4中,控制装置3再次取入内窥镜图像D。此时取入的内窥镜图像D如图4B所示,是从在步骤S1中取入的内窥镜图像D经过了些时间的内窥镜图像,是进行了切离时的内窥镜图像。
接着,在步骤S5中,控制装置3根据再次取入的内窥镜图像D进行与步骤S21~S26相同的处理,由此计算3个特征量。
接着,在视野调整步骤S6中,控制装置3将在步骤S5中计算出的3个特征量分别与基准进行比较,计算各特征量相对于基准的变化量。接着,控制装置3计算使各特征量的变化量为零且使各特征量与基准相等的内窥镜1的目标位置和目标姿势。即,目标位置及目标姿势是内窥镜1的如下的位置及姿势:切离端部B配置在画面4a内的基准位置,标记C在画面4a内配置为基准朝向,且从切离端部B到内窥镜1的前端的距离与基准距离相等。
接着,控制装置3计算用于使内窥镜1移动到目标位置和目标姿势的内窥镜1的移动量和移动方向,计算用于实现计算出的移动量和移动方向的机械臂2的动作量(具体而言是各关节2a的旋转量)。接着,控制装置3生成用于使机械臂2动作所计算出的动作量的控制信号,并将控制信号发送至机械臂2。
由此,如图3C所示,机械臂2响应控制信号而动作。由此,内窥镜1在腹腔内移动到3个特征量的变化被抵消的目标位置和目标姿势,内窥镜1的视野移动。其结果,如图4C所示,显示于画面4a的处置对象A的显示范围移动以及旋转,切离端部B配置于规定基准位置,标记C配置为规定基准朝向。并且,将从内窥镜1的前端至切离端部B的距离调整为规定基准距离,将显示于画面4a的处置对象A的显示范围的大小维持为规定的大小。
这样,根据本实施方式,在随着切离的进行,肝脏等处置对象A变形且特征量发生变化时,内窥镜1自动地向抵消特征量的变化的位置和方向移动。即,内窥镜1的视野追随切离端部B及标记C的移动而自动地移动。由此,在沿着标记C切离处置对象A的期间,切离端部B的位置、标记C的方向以及视野的大小被维持为各自的基准。例如,切离端部B的位置持续显示于画面4a的中央,标记C持续显示于画面4a的纵向。
在处置对象A的切离中,手术者根据显示于画面4a的内窥镜图像D的处置对象A来控制处置器具5的位置和移动方向。根据本实施方式,能够与切离中的处置对象A的变形无关地将处置对象A以对于手术者而言容易处置的状态持续显示于画面4a。
在内窥镜1能够移动的范围受到限制的情况下,有时无法使内窥镜1移动到3个特征量分别与基准相等的目标位置和目标姿势。例如,在手术系统100中搭载有防止内窥镜1与周边物体(例如周边组织或其他器具)的干涉的功能的情况下,无法使内窥镜1移动到预测会发生内窥镜1与周边物体的干涉的位置。在这种情况下,控制装置3可以通过内窥镜图像D的处理来生成3个特征量各自相对于基准的变化量为零的图像,并将所生成的图像输出到显示装置4而显示于画面4a。由此,与使内窥镜1移动时同样,能够使显示于画面4a的处置对象A的显示范围移动和旋转。
具体而言,如图7所示,也可以在步骤S5之后追加步骤S7~S10。
在步骤S7中,控制装置3判定是否能够使内窥镜1移动到目标位置和目标姿势。在判断为无法使内窥镜1移动到目标位置和目标姿势的情况下(步骤S7的否),控制装置3在步骤S8中判定是否能够通过图像处理生成特征量的变化为零的内窥镜图像D。在能够通过图像处理生成特征量的变化为零的内窥镜图像D的情况下(步骤S8的是),控制装置3在步骤S9中进行图像处理。具体而言,控制装置3通过对在步骤S4中取入的内窥镜图像D实施裁剪、放大缩小以及旋转的处理,生成特征量的变化量为零的图像。
在无法通过图像处理来生成特征量的变化为零的图像的情况下(步骤S8的否),控制装置3也可以在步骤S10中更新特征量的基准。例如,控制装置3也可以将步骤S5中计算的特征量设定为新的基准。
在上述实施方式中,在步骤S4~S6之前根据内窥镜图像D预先计算特征量,将预先计算出的特征量设定为基准,但也可以取而代之,如图8所示,预先设定基准。图9表示预先设定的第一特征量以及第二特征量的基准的例子。
作为第一特征量的基准的基准位置被设定于画面4a内的规定的一点或规定的一部分(步骤S11)。基准位置也可以是画面4a的中心点或中心区域。如图9所示,中心区域优选在从中心点起沿横向为画面4a的横向尺寸的±15%的范围内,且沿纵向为画面4a的纵向尺寸的±15%的范围内。中心区域不限于矩形,例如也可以是以画面4a的中心点为中心的圆形或椭圆形的区域。
作为第二特征量的基准的基准朝向被设定为如下方向:画面4a内的标记C的两端部中的离切离端部B远的端部配置在从画面4a的中心点起沿横向±15%的范围内(I~I的范围内)(步骤S12)。由此,标记C维持为与画面4a的纵向平行或大致平行的方向。为了使标记C维持为与画面4a的横向平行或大致平行的方向,基准朝向也可以设定为标记C的较远的一个端部配置在从画面4a的中心点起沿纵向±15%的范围内(II~II的范围内)的方向。
作为第三特征量的基准的基准距离通过与上述的步骤S21、S22、S24~S26、S3相同的方法来设定(步骤S13)。
在上述实施方式中,计算标记C与切离面E的边缘F的交点作为切离端部B的位置,但切离端部B的位置的计算方法并不限定于此,也可以用其他方法计算。
图10A及图10B说明切离端部B的计算方法的另一例。
在图10A中,控制装置3计算切离面E的重心H的位置,并计算画面4a内的标记C的两端部中的离重心H近的端部的位置作为切离端部B的位置。
在图10B中,控制装置3计算一侧的切离面E的边缘F与另一侧的切离面E的边缘F的交点的位置作为切离端部B的位置。或者,控制装置3也可以对各侧的切离面E的边缘F进行直线近似,计算两条直线的交点的位置作为切离端部B的位置。
切离面E的上侧的边缘F是向上凸的曲线,切离端部B位于边缘F的顶点。因此,也可以使用能够检测边缘F的顶点的其他方法。例如,控制装置3也可以计算表示边缘F的曲线的极大点作为切离端部B的位置。
在上述实施方式中,说明了对处置对象直接标注标记C的例子,但标记C也可以是与内窥镜图像D重叠显示的假想标记。即,标记C也可以是通过对内窥镜图像D进行图像处理而显示于画面4a的标记。根据处置对象的信息通过公知的技术形成标记C,与内窥镜图像D重叠地显示在画面4a上。
在上述实施方式中,以处置对象A是肝脏、将肝实质切离的腹腔镜手术为例进行了说明,但应用手术系统100的处置对象A和手术不限于此,在其他处置对象和手术中也能够应用手术系统100。
例如,在S状结肠切除术中,在从S状结肠剥离筋膜时,剥离线能够在腹腔内移动。在该情况下,能够根据剥离的进展使内窥镜1的视野追随剥离线,使内窥镜1自主移动,以使剥离线配置于容易处置的位置、方向以及距离。
此外,手术系统100可以包括除腹腔镜之外的类型的内窥镜,并且可以应用于除腹腔镜手术之外的内窥镜手术。
在上述实施方式中,通过内窥镜1的移动使显示于画面4a的处置对象A的显示范围移动和旋转,但也可以取而代之,仅通过图像处理使显示范围移动和旋转。
例如,内窥镜1取得大范围的内窥镜图像D,内窥镜图像D的一部分显示于画面4a。在该情况下,通过使内窥镜图像D中的显示于画面4a的部分移动和旋转,能够得到与使内窥镜1移动的情况相同的作用效果。
标记说明
100 手术系统
1 内窥镜(摄像装置)
2 移动装置、机械臂
3 控制装置
4 显示装置
4a 画面
5 处置器具
A 处置对象
B 切离端部
C 标记
D 内窥镜图像
G 重力

Claims (26)

1.一种手术系统,其中,所述手术系统具有:
摄像装置,其拍摄处置对象;
显示装置,其具有显示由该摄像装置拍摄的所述处置对象的画面;以及
控制装置,其对显示于所述画面的所述处置对象的显示范围进行控制,
该控制装置根据由所述摄像装置取得的所述处置对象的图像,计算所述处置对象的切离端部的位置,使所述处置对象的显示范围移动到使所述切离端部配置于所述画面内的规定基准位置的位置。
2.根据权利要求1所述的手术系统,其中,
所述手术系统具备使所述摄像装置移动的移动装置,
所述控制装置计算所计算出的所述切离端部的位置相对于所述规定基准位置的变化量,通过控制所述移动装置,使所述摄像装置移动到使所述变化量为零的位置。
3.根据权利要求1所述的手术系统,其中,所述控制装置在计算所述处置对象的切离端部的位置以及使所述显示范围移动之前,预先计算所述画面内的所述切离端部的位置,将预先计算出的所述切离端部的位置设定为所述规定基准位置。
4.根据权利要求1所述的手术系统,其中,所述控制装置将所述规定基准位置设定为从所述画面的中心起沿纵向±15%和/或沿横向±15%的区域内的任意位置。
5.根据权利要求1所述的手术系统,其中,所述控制装置还计算所述画面内的所述处置对象上标注的标记的朝向,使所述处置对象的显示范围旋转到使该标记在所述画面内配置为规定基准朝向的朝向。
6.根据权利要求5所述的手术系统,其中,所述控制装置在计算所述标记的朝向之前,预先计算所述画面内的所述标记的朝向,将预先计算出的所述标记的朝向设定为所述规定基准朝向。
7.根据权利要求5所述的手术系统,其中,所述控制装置将所述规定基准朝向设定为如下的朝向:该朝向使所述标记的两端部中的离所述切离端部远的端部配置在从所述画面的中心起沿纵向±15%或沿横向±15%的区域内。
8.根据权利要求1所述的手术系统,其中,所述控制装置计算在所述处置对象的外表面标注的标记与所述处置对象的切离面的边缘的交点的位置作为所述切离端部的位置。
9.根据权利要求1所述的手术系统,其中,所述控制装置计算所述画面内的所述处置对象的外表面标注的标记的两端部中的、更接近所述处置对象的切离面的重心的端部的位置作为所述切离端部的位置。
10.根据权利要求1所述的手术系统,其中,所述控制装置计算所述处置对象的两侧的切离面的边缘之间的交点的位置作为所述切离端部的位置。
11.根据权利要求1所述的手术系统,其中,所述控制装置一边维持所述处置对象的显示范围的大小一边使所述处置对象的显示范围移动。
12.根据权利要求1所述的手术系统,其中,所述控制装置通过所述图像的处理使所述处置对象的显示范围移动。
13.根据权利要求1所述的手术系统,其中,在无法使所述处置对象的显示范围移动到使所述切离端部配置于所述画面内的规定基准位置的位置的情况下,所述控制装置更新所述规定基准位置。
14.一种手术系统的控制方法,所述控制方法由手术系统的控制装置执行,其中,
所述手术系统具备:摄像装置,其拍摄处置对象;以及显示装置,其具有显示由该摄像装置拍摄的所述处置对象的画面,
在所述手术系统的控制方法中,基于由所述摄像装置取得的所述处置对象的图像来计算所述处置对象的切离端部的位置,使所述处置对象的显示范围移动到使所述切离端部配置于所述画面内的规定基准位置的位置。
15.根据权利要求14所述的手术系统的控制方法,其中,
所述手术系统具有使所述摄像装置移动的移动装置,
使所述处置对象的显示范围移动包括如下步骤:计算使所述切离端部配置在所述画面内的规定基准位置的所述摄像装置的目标位置;通过控制所述移动装置,使所述摄像装置移动到所述目标位置。
16.根据权利要求14所述的手术系统的控制方法,其中,
所述手术系统的控制方法在计算所述处置对象的切离端部的位置以及使所述显示范围移动之前还包含如下步骤:预先计算所述画面内的所述切离端部的位置,将预先计算出的所述切离端部的位置设定为所述规定基准位置。
17.根据权利要求14所述的手术系统的控制方法,其中,
所述手术系统的控制方法还包含如下步骤:将所述规定基准位置设定为从所述画面的中心起沿纵向±15%和/或沿横向±15%的区域内的任意位置。
18.根据权利要求14所述的手术系统的控制方法,其中,
所述手术系统的控制方法还包含如下步骤:计算所述画面内的所述处置对象上标注的标记的朝向,使所述处置对象的显示范围旋转到使该标记在所述画面内配置为规定基准朝向的朝向。
19.根据权利要求18所述的手术系统的控制方法,其中,
所述手术系统的控制方法在计算所述标记的朝向以及使所述显示范围旋转之前还包括如下步骤:预先计算所述画面内的所述标记的朝向,将预先计算出的所述标记的朝向设定为所述规定基准朝向。
20.根据权利要求18所述的手术系统的控制方法,其中,
将所述规定基准朝向设定为如下的朝向:该朝向使所述标记的两端部中的离所述切离端部远的端部配置在从所述画面的中心起沿纵向±15%或沿横向±15%的区域内。
21.根据权利要求14所述的手术系统的控制方法,其中,计算在所述处置对象的外表面标注的标记与所述处置对象的切离面的边缘的交点的位置作为所述切离端部的位置。
22.根据权利要求14所述的手术系统的控制方法,其中,计算所述画面内的所述处置对象的外表面标注的标记的两端部中的、更接近所述处置对象的切离面的重心的端部的位置作为所述切离端部的位置。
23.根据权利要求14所述的手术系统的控制方法,其中,计算所述处置对象的两侧的切离面的边缘之间的交点的位置作为所述切离端部的位置。
24.根据权利要求14所述的手术系统的控制方法,其中,一边维持所述处置对象的显示范围的大小一边使所述处置对象的显示范围移动。
25.根据权利要求14所述的手术系统的控制方法,其中,通过所述图像的处理使所述处置对象的显示范围移动。
26.根据权利要求14所述的手术系统的控制方法,其中,在无法使所述处置对象的显示范围移动到使所述切离端部配置于所述画面内的规定基准位置的位置的情况下,更新所述规定基准位置。
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