手术用图像系统以及图像显示方法
【专利摘要】一种手术用图像系统(1)包括：三维摄像单元(5)，其通过拍摄部分(B)的图像来获取具有视差的两个图像；显示单元(7)，其针对左眼和右眼二者分别显示由所述三维摄像单元(5)获取的两个图像，或者针对左眼和右眼二者显示相同的图像；检测单元(9)，其检测所述三维摄像单元(5)或对所述部分(B)执行处置的处置装置(3)处于开始对所述部分(B)的处置的操作状态；以及显示控制单元(10)，当所述检测单元(9)检测到所述三维摄像单元(5)或所述处置装置(3)处于开始对所述部分(B)的处置的操作状态时，该显示控制单元从在所述显示单元(7)上显示一个图像切换为在所述显示单元(7)上显示两个图像。
【专利说明】手术用图像系统以及图像显示方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及手术用图像系统以及图像显示方法。
【背景技术】
[0002]传统上，已知有这样的立体内窥镜装置，其在通过经由通向插入部的末端的前方的通道引入的处置装置(treatment device)执行处置的同时，显示通过设置在装置的插入部的末端的多个相机获取的对象的视差图像，以使得观察者能够立体地观察对象(例如，参见专利文献I)。
[0003]这种立体内窥镜装置使得能够在正常状态下通过视差图像来进行立体观察，并在检测到处置装置被插入到通道中的情况下提供视差图像内出现设置在最近距离处的处置装置的一部分范围的二维图像。
[0004]引用列表
[0005]专利文献
[0006]专利文献I日本特许第4170042号公报
【发明内容】
[0007]技术问题
[0008]专利文献I的立体内窥镜装置需要手术者在处置装置未被引入体内的状态下一直通过视差图像执行立体观察，在包括搜索患部在内的整个手术过程持续很长时间的情况下，不利地引起伴随立体观察的眼睛疲劳。
[0009]鉴于上述情况而做出本发明，本发明的目的在于提供一种能够减轻手术中的疲劳的手术用图像系统以及利用该系统的图像显示方法。
[0010]问题的解决方案
[0011]为了实现上述目的，本发明提供以下解决方案。
[0012]本发明的一方面提供了一种手术用图像系统，该手术用图像系统包括:三维摄像单元，其通过拍摄手术目标部的图像来获取具有视差的两个图像；显示单元，其分别针对左眼和右眼二者显示由所述三维摄像单元获取的两个图像，或者针对左眼和右眼二者显示相同的图像；操作状态检测单元，其检测所述三维摄像单元或对所述手术目标部执行处置的处置装置是否处于开始对所述手术目标部的处置的操作状态；以及显示控制单元，当所述操作状态检测单元检测到所述三维摄像单元或所述处置装置处于开始对所述手术目标部的处置的操作状态时，该显示控制单元从在所述显示单元上显示相同的一个图像切换为在所述显示单元上显示两个图像。
[0013]根据这一方面，通过三维摄像单元拍摄手术目标部，并且获取具有视差的两个图像。在手术者未操作三维摄像单元或对手术目标部执行处置的处置装置的状态下，显示控制单元控制显示单元以在左眼和右眼二者上显示从三维摄像单元所获取的图像获取的相同图像。这使得手术者能够通过对眼睛的负担较小的二维图像来观察手术目标部。
[0014]另一方面，在手术者操作处置装置或三维摄像单元并且通过操作状态检测单元检测到处置装置或三维摄像单元处于开始对手术目标部的处置的操作状态的情况下，显示控制单元控制控制单元以分别针对左眼和右眼二者显示由三维摄像单元获取的两个图像。这使得手术者能够在利用立体图像获取手术目标部的深度方向上的信息的同时，通过处置装置适当地对手术目标部执行处置。
[0015]换言之，根据这一方面，由于仅在实际对手术目标部执行处置的情况下显示立体图像，在其它情况下显示二维图像。因此，手术者无需长时间连续观察立体图像，可减轻手术中的疲劳。
[0016]在上述方面中，操作状态检测单元可被配置为检测处置装置的位移、速度或加速度。
[0017]利用这种配置，可容易地检测处置装置是否处于开始对手术目标部的处置的操作状态。换言之，当处置装置移位时，当处置装置按照预定大小或更高的速度移动时，或者预定值或更大的加速度作用于处置装置，这是由于手术者为了开始对手术目标部的处置而进行的操作。在这种情况下，通过切换为利用立体图像进行观察，可通过处置装置对手术目标部执行适当的处置。
[0018]另外，在上述方面中，当操作状态检测单元对由三维摄像单元获取的任何图像进行处理而在所述图像内检测到处置装置时，操作状态检测单元可确定处置装置处于开始对手术目标部的处置的操作状态。
[0019]利用这种配置，在不设置用于检测处置装置的操作状态等的单独的传感器的情况下，可从由三维摄像单元获取的图像检测处置装置的操作状态。
[0020]另外，在检测上述处置装置的位移、速度或加速度的配置中，操作状态检测单元可对由三维摄像单元获取的任何图像进行处理而计算所述图像内的处置装置的位移、速度或加速度，并且当所计算出的位移、速度或加速度超过预定阈值时，确定处置装置处于开始对手术目标部的处置的操作状态。
[0021]利用这种配置，可在对手术目标部执行处置时在处置装置在图像内移动的情况下实现立体观察。
[0022]另外，在上述方面中，操作状态检测单元可被设置在操作处置装置的操作单元上，并检测对操作单元的接触或操作单元的操作。
[0023]利用这种配置，由于检测到最初传达了手术者的意图的对操作单元的接触或操作，可快速执行从二维图像至立体图像的切换。
[0024]另外，在具有操作单元的上述配置中，操作单元可被设置在主装置上，该主装置被设置在远离处置装置的位置处并通过远程操作来对处置装置进行操作。
[0025]利用这种配置，在找到将进行处置的患部的情况下，手术者甚至可在通过从远处观察来执行处置时利用二维图像观察手术目标部，并且设置在主装置中的操作单元被操作，检测对操作单元的接触或操作以将显示切换为立体图像。因此，可通过具有深度的手术目标部的图像利用处置装置执行适当处置。
[0026]在上述方面中，操作状态检测单元可检测操作单元的位移量或位移方向，并且在所检测到的位移量超过预定阈值的情况下或者在检测到位移方向是预定位移方向的情况下，确定处置装置处于开始对手术目标部的处置的操作状态。
[0027]利用这种配置，可通过操作单元的位移量或位移方向来更可靠地确定手术者是否开始对手术目标部的处置。
[0028]另外，在上述方面中，操作状态检测单元可被设置在用于使得处置装置能够从体外插入体内的套管(trocar)上，并且当处置装置的末端经由所述套管插入体内时，确定处置装置处于开始对手术目标部的处置的操作状态。
[0029]利用这种配置，可通过检测处置装置经由套管插入体内来更可靠地确定处置装置处于开始对手术目标部的处置的准备状态。
[0030]另外，在上述方面中，操作状态检测单元可测量处置装置的末端位置与手术目标部之间的距离，并且当所测量的距离小于预定阈值时，确定处置装置处于开始对手术目标部的处置的操作状态。
[0031]利用这种配置，当手术者打算对手术目标部执行处置时，将处置装置靠近手术目标部设置。因此，可测量手术目标部与处置装置的末端之间的距离，并且在所述距离变得小于预定阈值的情况下，可更可靠地检测处置装置处于开始对手术目标部的处置的操作状态。
[0032]在上述方面中，三维摄像单元可包括变焦光学系统，操作状态检测单元可检测所述变焦光学系统的倍率，并且当检测到所述倍率超过预定阈值时，确定处置装置处于开始对手术目标部的处置的操作状态。
[0033]利用这种配置，当手术者将要对手术目标部执行处置时，由于手术者增大变焦光学系统的倍率以对手术目标部执行更详细的观察，当变焦光学系统的倍率变得大于预定阈值时，三维摄像单元可更可靠地检测处置装置处于开始对手术目标部的处置的操作状态。
[0034]在上述方面中，存储单元存储关于手术者的哪一只眼是主视眼的主视眼信息，并且在未检测到三维摄像单元或处置装置处于开始对手术目标部的处置的操作状态的情况下，显示控制单元基于存储在所述存储单元中的主视眼信息在所述显示单元上在所述主视眼一侧显示图像。
[0035]利用这种配置，在从二维图像至立体图像切换显示的情况下，可防止手术目标部(关注焦点)的范围偏移并且手术者可执行处置而不会有不适感。
[0036]本发明的另一方面提供了一种图像显示方法，该方法包括以下步骤:检测对手术目标部执行处置的处置装置或者通过拍摄手术目标部的图像来获取具有视差的两个图像的摄像单元是否处于开始对手术目标部的处置的操作状态，并且当检测到处置装置或摄像单元不处于开始对手术目标部的处置的操作状态时，针对左眼和右眼二者仅显示由摄像单元获取的图像中的一个，当检测到处置装置或摄像单元处于开始对手术目标部的处置的操作状态时，分别针对左眼和右眼二者显示由摄像单元获取的两个图像。
[0037]本发明的有益效果
[0038]根据本发明，实现了能够减轻手术中的疲劳的效果。
【专利附图】
【附图说明】
[0039]图1是示出根据本发明的一个实施方式的手术用图像系统的总体配置的示意图。
[0040]图2示出说明使用图1的手术用图像系统的根据本发明的一个实施方式的图像显示方法的流程图。
[0041]图3是示出作为图1的手术用图像系统的变型示出的处置装置的末端处设置的识别标记的局部放大图。
[0042]图4示出通过图1的手术用图像系统的图像显示方法的改型的流程图。
[0043]图5是示出处置装置的操作单元的局部放大图，其示出接触传感器(图1的手术用图像系统的操作状态检测单元的改型)。
[0044]图6是示出具有图5的接触传感器的手术用图像系统的改型的示图。
[0045]图7是手术用图像系统的总体配置的示意图，该系统是图1的手术用图像系统的改型并包括主装置和从装置。
[0046]图8是示出手术用图像系统的总体配置的示意图，该手术用图像系统测量处置装置与手术目标部之间的距离，并且是图1的手术用图像系统的另一改型。
[0047]图9是手术用图像系统的总体配置的示意图，该手术用图像系统检测处置装置插入套管，并且是图1的手术用图像系统的另一改型。
[0048]图10是手术用图像系统的总体配置的示意图，该手术用图像系统检测处置装置的加速度，并且是图1的手术用图像系统的另一改型。
[0049]图11是手术用图像系统的总体配置的示意图，该手术用图像系统检测三维摄像单元的变焦倍率，并且是图1的手术用图像系统的另一改型。
[0050]图12是手术用图像系统的总体配置的示意图，该手术用图像系统在主视眼一侧显示二维图像作为二维图像，并且是图1的手术用图像系统的另一改型。
【具体实施方式】
[0051]以下将参照附图描述根据本发明的一个实施方式的手术用图像系统I。
[0052]如图1所示，根据本实施方式的手术用图像系统I是与从体外经由套管2插入体内的处置装置3 —起使用的系统，并且包括经由套管4从体外插入体内的三维摄像单元5、通过处理由三维摄像单元5获取的图像信号来输出并显示图像的图像处理单元6以及显示由图像处理单元6输出的图像的显示单元7。在图1中，标号A指代体表组织，标号B指代位于体内的手术目标部。
[0053]三维摄像单元5是棒状观测仪器(scope)并能够插入到套管4中，在其末端上设置有可获取具有视差的两个图像的相机(图中未示出)。
[0054]图像处理单元6包括从由三维摄像单元5获取的图像信号生成图像的图像形成单元8、通过处理由图像形成单元8形成的图像来检测处置装置3的操作状态的操作状态检测单元9、根据操作状态检测单元9的检测结果切换输出至显示单元7的图像的显示控制单元10。
[0055]操作状态检测单元9包括在从图像形成单元8发送来的图像内提取特征的特征提取单元11、存储处置装置3的特征的处置装置信息存储单元12、将由特征提取单元11提取的特征与存储在处置装置信息存储单元12中的处置装置3的特征进行比较的确定单元13。
[0056]例如，特征提取单元11被配置为通过处理图像来在图像内提取处置装置3的形状的特征。另外，处置装置信息存储单元12存储处置装置3的形状的各种特征。确定单元13将所提取的形状的特征与所存储的形状的特征进行比较，并确定它们是否彼此一致(换言之，处置装置3是否存在于图像内)。
[0057]例如，显示单元7是安装在手术者的头部上的头戴型显示装置，并且具有分别被设置为与左眼和右眼相对的两个显示器(图中未示出)。
[0058]在确定单元13确定处置装置3存在于图像内的情况下，显示控制单元10输出由图像形成单元8形成的具有视差的两个图像，使得这两个图像被分别显示在显示单元7的右眼显示器和左眼显示器上。显示单元7可通过针对左图像和右图像分别独立地显示具有视差的两个图像来向手术者显示立体图像。
[0059]另一方面，在确定单元13确定处置装置3不存在于图像内的情况下，显示控制单元10将由图像形成单元8形成的具有视差的两个图像中的任一个输出给显示单元7的右眼显示器和左眼显示器，使得这两个图像被同时或交替地显示。显示单元7被配置为通过在左右显示相同的图像来向手术者显示二维图像。
[0060]以下将描述通过如上所述配置的根据本实施方式的手术用图像系统I的图像显示方法。
[0061]为了利用根据本实施方式的手术用图像系统I执行手术，如图1所示，经由穿透患者的体表组织A安装的套管4将三维摄像单元5从体外插入体内，并将三维摄像单元5的末端设置为插入体内，以与体内的手术目标部B相对。
[0062]如图2所示，通过将装置设定为从显示控制单元10输出二维图像作为输出图像(步骤SI)，开始通过三维摄像单元5拍摄手术目标部B的图像(步骤S2)。当通过三维摄像单元5获取图像信号时，所获取的具有视差的图像信号被发送给图像处理单元6的图像形成单元8，在那里形成具有视差的两个图像。由于显示控制单元10被设定为输出二维图像，所以显示单元7的右显示器和左显示器同时或交替地显示所获取的具有视差的两个图像中的任一个(步骤S3)。这使得手术者能够利用二维图像来观察手术目标部B。
[0063]当通过图像形成单元8形成具有视差的图像时，图像中的一个被发送给操作状态检测单元9。在操作状态检测单元9中，在特征提取单元11中处理发送来的图像。由此，提取图像内的特征(步骤S4)，并且将所提取的特征发送给确定单元13。在确定单元13中，将从特征提取单元11发送来的特征以及存储在处置装置信息存储单元12中的处置装置3的各种特征进行比较，以确定从图像内提取的特征是否指示处置装置3 (步骤S5)。
[0064]作为确定的结果，在确定处置装置3存在于图像内的情况下，显示控制单元10控制显示单元7以在被设置为与左眼和右眼二者相对的显示单元7的两个显示器上显示从图像形成单元8发送来的具有视差的两个图像(步骤S7)。结果，手术者可利用立体图像观察手术目标部B。
[0065]处置装置3出现在图像内表示手术者意图操作处置装置3以开始对目标部B的处置操作。通过在此时将显示在显示单元7上的图像切换为立体图像，可向手术者提供立体图像，手术者可通过该立体图像容易地获得关于执行处置的深度感。
[0066]相反，在图像内没有处置装置3的情况下，手术者不打算通过操作处置装置3来开始处置，可向手术者提供二维图像(提供较少深度感)(步骤S6)。在确定观察是否结束，并且观察未结束的情况下，重复从步骤S2开始的处理(步骤S8)。
[0067]这样，根据依据本实施方式的手术用图像系统1，可使得手术者能够在处置装置3还未出现在图像内的状态下利用二维图像来观察手术目标部B，并且在处置装置3出现在图像内时利用立体图像来观察手术目标部B。这种配置的有益效果在于:即使手术持续很长时间，也防止手术者长时间连续观察立体图像，并减轻手术者的疲劳。
[0068]在本实施方式中，利用特征提取单元11提取处置装置3的形状的特征，在确定单元13中将这些特征与存储在处置装置信息存储单元12中的处置装置3的形状的各种特征进行比较，确定处置装置3是否存在于图像内。然而，代替这种配置，可将结构配置为使得如图3所示，可在处置装置3的末端附近附着识别标记14 (例如，条形码或二维条形码)，特征提取单元11可提取识别标记14，并将识别标记14和识别信息彼此关联地存储在处置装置信息存储单元12中。
[0069]利用这种配置，与通过识别处置装置3的形状的特征以对它们进行比较来执行比较的情况相比，可更容易地确定图像内的处置装置3的存在。
[0070]另外，通过为识别标记14 (例如，条形码)添加关联信息，除了处置装置3的识别信息以外，可将另一关联信息(例如，处置装置3的使用状态等)彼此关联地存储。
[0071]另外，作为识别标记14，可使用体内不存在的颜色，以代替条形码。
[0072]另外，在本实施方式中，作为检测处置装置3开始处置手术目标部B的操作状态的操作状态检测单元9，检测处置装置3是否存在于图像内。然而，代替这种配置，可检测图像内提取的处置装置3是否移动。
[0073]在这种情况下，如图4所示，当在步骤S5中检测到处置装置3时，存储图像内的处置装置3的位置(步骤S10)，并且在已经存储处置装置3的位置的情况下，计算新存储的位置的移动量(步骤S11)。确定计算出的移动量是否超出预定阈值(步骤S12)，系统在移动量超过阈值的情况下切换为显示立体图像(步骤S7)，在移动量等于或小于阈值的情况下切换为显示二维图像(步骤S6)。
[0074]在图像中，在处置装置3移动的情况下，更明显的是，处置装置3处于手术者开始处置手术目标部B的操作状态。通过检测这种状态并切换为显示立体图像，可使得更容易获得关于执行处置的深度感并使处置变得容易。
[0075]另外，在本实施方式中，通过处理所获取的图像，根据处置装置3的存在或位移，在立体图像和二维图像之间切换显示。然而，代替这种配置，如图5所示，通过将接触传感器15设置到用于对处置装置3进行操作的操作单元3a，并利用接触传感器15检测手术者已握住操作单元3a，系统可检测处置装置3转向开始处置手术目标部B的操作状态。在这种情况下，如图6所示，接触传感器15的输出可被直接输入到显示控制单元10，并且在通过接触传感器15检测到对操作单元3a的接触时，系统可切换为显示立体图像。
[0076]利用这种配置，可不再需要对处置装置3的形状的图像处理或识别，并且可更容易且更直接地检测处置装置3处于开始处置手术目标部B的操作状态。
[0077]可代替接触传感器采用压力传感器。在这种情况下，系统可根据施加到压力传感器的压力值在显示立体图像和显示二维图像之间切换。
[0078]作为处置装置3的操作单元3a，除了如图6所示连接到处置装置3以直接操作处置装置3的操作单元3a以外，可如图7所示在主从方案的系统上安装处置装置3和处置装置的操作单元(图中未示出)。在这种情况下，处置装置3被安装在从侧的机械手(从机械手)16上，操作单元被安装在主侧的机械手(主机械手)17上。在这种配置中，接触传感器15可被设置到操作单元。
[0079]另外，在这种情况下，在手术者操作主机械手17上的操作部的情况下，从机械手16进行操作以将处置装置3设定在开始处置的操作状态。因此，系统可通过经由接触传感器15检测对主机械手17的操作单元的操作来切换图像显示。
[0080]在图7所示的示例中，在设置有患者C所躺的手术台18的从侧，两个处置装置3分别安装在两个从机械手16上。三维摄像单元5安装在从侧的观察机械手19上。
[0081]在主侧，手术者对其执行操作的主机械手17、用于向手术者提供图像的显示单元7 (例如，头戴式显示器)、检测手术者的视野所在的方向的数字化仪20以及检测手术者对操作单元的操作的接触传感器15被设置在主机械手17上。
[0082]在主侧与从侧之间设置有控制存储器21。控制存储器21包括基于来自主机械手17的信号控制从机械手16和处置装置3的处置装置控制单元22、基于来自数字化仪20的信号控制观察机械手19的观察部控制单元23、以及图像控制单元6，图像控制单元6包括通过处理由三维摄像单元5获取的图像信号来生成具有视差的两个图像的图像形成单元8以及根据来自接触传感器15的信号在立体图像和二维图像之间切换图像并将切换的图像输出给显示单元7的显示控制单元10。
[0083]尽管以接触传感器15为例对检测手术者对主机械手17的操作单元的操作的传感器进行了说明，但是代替这种配置，也可采用下述传感器。
[0084]压力传感器:检测握住操作单元的压力，系统在压力大于阈值的情况下切换为立体图像，在压力小于阈值的情况下切换为二维图像。
[0085]持握手指传感器:针对各个持握手指设置接触传感器15，系统在三根手指与传感器接触的情况下切换为显示立体图像，在两根手指与传感器接触的情况下切换为显示二维图像。
[0086]主机械手17的臂靠(arm rest)上的接触传感器(图中未示出):系统在手术者将其肘部放在该臂靠上以便操作主机械手17的情况下切换为显示立体图像，在其肘部未放在该臂靠上的情况下切换为显示二维图像。
[0087]用于检测操作单元上的特定操作模式的传感器:例如，系统检测操作单元被连续操作两次的操作模式，并在每次检测到该模式时在立体图像和二维图像之间切换。或者，可检测处置的正常操作上未执行的操作模式。
[0088]用于检测主机械手17的行程(stroke)的传感器:系统在行程超过阈值的情况下切换为显示立体图像，在行程为阈值或更小的情况下切换为显示二维图像。在行程方向是使处置装置3更靠近手术目标部B的方向的情况下，图像可被切换为立体图像。
[0089]另外，可在两个处置装置3上设置接触传感器(图中未示出)，并且在每次检测到接触时切换图像。
[0090]另外，在图1中，确定单元13确定图像内是否存在处置装置3。然而，代替这种配置，在图像内提取处置装置3之后，可基于具有视差的两个图像计算(立体测量)在图像内的深度方向上处置装置3和手术目标部B的位置关系，并且可确定处置装置3的末端与手术目标部B之间的距离是否超过阈值。作为确定的结果，系统可在它们彼此靠近超过阈值的情况下切换为显示立体图像，或者可在所述距离为阈值或更大时切换为二维图像。
[0091]例如，立体测量方法可使用通过公知的多边形或线框来获取三维信息的方法(如日本特开2003-6616号公报中所公开的)。另外，可在处置装置3的末端设置可容易识别的标记。通过如上配置，可计算标记与手术目标部B之间在深度方向上的位置关系，而无需识别处置装置3的形状。
[0092]在上文中，基于由三维摄像单元5获取的具有视差的两个图像检测手术目标部B的位置。然而，代替这种配置，如图8所示，系统可利用通过MRI设备24等预先测量的手术目标部B的位置信息来计算处置装置3与手术目标部B之间的距离。在图8所示的示例中，陀螺仪传感器25被设置在处置装置3和三维摄像单元5中，陀螺仪传感器25的输出和来自MRI设备24的输出被输入到确定单元13。确定单元13基于由陀螺仪传感器25检测的处置装置3的位置以及从MRI设备24输入的手术目标部B的位置来计算处置装置3与手术目标部B之间的距离，并将该距离与阈值进行比较以切换图像的显示。
[0093]另外，如图9所示，传感器26检测处置装置3经过套管2处以将处置装置3插入体内，在通过传感器26检测到处置装置3经过的情况下，显示控制单元10可将显示单元7上显示的图像从二维图像切换为立体图像。
[0094]另外，如图10所示，加速度传感器27可被设置在处置装置3的末端，在检测到预定大小或更大的加速度的情况下，确定处置装置3处于开始处置手术目标部B的操作状态，显示控制单元10可将显示单元7上显示的图像从二维图像切换为立体图像。可基于由加速度传感器27检测的加速度计算位移量，在位移量变为预定值或更大的情况下，可确定系统处于所述操作状态，并且显示可从二维图像切换为立体图像。
[0095]在上述各个实施方式中，通过各种方法确定处置装置3是否处于开始对手术目标部B处置的操作状态，并且切换显示图像。然而，代替这种配置，可确定三维摄像单元5是否处于开始对手术目标部B的处置的操作状态。
[0096]例如，如图11所示，确定单元13可确定手术者是否通过操作变焦调节单元28而将变焦倍率设定为大于预定阈值，在所设定的变焦倍率超过预定阈值的情况下，显示控制单元10可将显示从二维图像切换为显示立体图像，并且可在倍率为阈值或更小的情况下从显示立体图像切换为显示二维图像。
[0097]在手术者将变焦倍率设定得较大的情况下，可将这种情况视为手术者打算在通过放大手术目标部B精确观察手术目标部B的同时执行处置。因此，通过仅在这种情况下将显示单元7上的图像显示切换为立体图像，可使处置更容易，同时使长时间观察立体图像所伴随的疲劳降至最低。
[0098]除了在确定单元13确定变焦倍率大于预定阈值的情况下将显示从二维图像切换为立体图像以外，显示控制单元10可在切换变焦倍率的操作期间将显示单元7上显示的图像维持为二维图像。利用这种配置，可防止手术者由于在改变变焦倍率期间观察立体图像而感觉晕眩。
[0099]另外，尽管通过由手术者操作变焦调节单元28来根据变焦倍率切换显示，代替这种配置，可通过图像处理确定手术目标部B的状态(例如，肿瘤的大小等)，并且在变焦倍率自动改变为适当值的情况下切换为显示立体图像。这里，依据将要使用的处置装置3的适当变焦倍率可被选为适当的变焦倍率。
[0100]另外，在以上描述中，二维图像和立体图像通过各种方法彼此切换。然而，如图12所示，可设置主视眼输入单元29，手术者通过主视眼输入单元29来输入其主视眼。优选的是，当通过将主视眼的输入信息发送给显示控制单元10，显示控制单元10切换为显示二维图像时，切换为在显示单元7上的主视眼一侧显示二维图像。
[0101]利用这种配置，优点在于，手术者可观察图像而没有任何不适的感觉，因为在通过立体图像观察期间将显示切换为二维图像时，在图像中的手术者的主视眼一侧没有引起偏移。当显示从二维图像切换为立体图像时(与以上情况相反的情况)，也可获得相同的优点。存储关于主视眼的信息的存储单元可用作主视眼输入单元29。
[0102]在以上描述中，当显示二维图像时，从由三维摄像单元获取的两个图像中选择的一个图像被呈现给双眼。然而，可采用任何元件，只要它向双眼呈现相同的图像(例如，通过对两个图像执行2D图像合成而获得的图像)即可。
[0103]标号列表
[0104]B 手术目标部
[0105]I 手术用图像系统
[0106]2 套管
[0107]3a 操作单元
[0108]5 三维摄像单元
[0109]7 显示单元
[0110]9 操作状态检测单元
[0111]10 显示控制单元
[0112]13 确定单元(操作状态检测单元)
[0113]15 接触传感器(操作状态检测单元)
[0114]17 主机械手(主装置)
[0115]24 MRI设备(操作状态检测单元)
[0116]25 陀螺仪传感器(操作状态检测单元)
[0117]26 传感器(操作状态检测单元)
[0118]27 加速度传感器(操作状态检测单元)
[0119]28 变焦调节单元(操作状态检测单元)
[0120]29 主视眼输入单元(存储单元)
【权利要求】
1.一种手术用图像系统，该手术用图像系统包括: 三维摄像单元，该三维摄像单元通过拍摄手术目标部的图像来获取具有视差的两个图像； 显示单元，该显示单元针对左眼和右眼二者分别显示由所述三维摄像单元获取的两个图像，或者针对左眼和右眼二者显示相同的图像； 操作状态检测单元，该操作状态检测单元检测所述三维摄像单元或对所述手术目标部执行处置的处置装置是否处于开始对所述手术目标部的处置的操作状态；以及 显示控制单元，当所述操作状态检测单元检测到所述三维摄像单元或所述处置装置处于开始对所述手术目标部的处置的操作状态时，该显示控制单元从在所述显示单元上显示相同的一个图像切换为在所述显示单元上显示两个图像。
2.根据权利要求1所述的手术用图像系统，其中，所述操作状态检测单元检测所述处置装置的位移、速度或加速度。
3.根据权利要求1或2所述的手术用图像系统，其中，当所述操作状态检测单元对由所述三维摄像单元获取的任何图像进行处理而在所述图像内检测到所述处置装置时，所述操作状态检测单元确定所述处置装置处于开始对所述手术目标部的处置的操作状态。
4.根据权利要求2所述的手术用图像系统，其中，所述操作状态检测单元对由所述三维摄像单元获取的任何图像进行处理而计算所述图像内的所述处置装置的位移、速度或加速度，并且当所计算出的位移、速度或加速度超过预定阈值时，确定所述处置装置处于开始对所述手术目标部的处置的操作状态。
5.根据权利要求1所述的手术用图像系统，其中，所述操作状态检测单元被设置在操作所述处置装置的操作单元上，并检测对所述操作单元的接触或所述操作单元的操作。
6.根据权利要求5所述的手术用图像系统，其中，所述操作单元被设置在主装置上，该主装置被设置在远离所述处置装置的位置处并通过远程操作对所述处置装置进行操作。
7.根据权利要求5或6所述的手术用图像系统，其中，所述操作状态检测单元检测所述操作单元的位移量或位移方向，并且在所检测到的位移量超过预定阈值的情况下或者在所检测到的位移方向是预定位移方向的情况下，确定所述处置装置处于开始对所述手术目标部的处置的操作状态。
8.根据权利要求1所述的手术用图像系统，其中，所述操作状态检测单元被设置在用于使得所述处置装置能够从体外插入体内的套管上，并且当所述处置装置的末端经由所述套管插入体内时，确定所述处置装置处于开始对所述手术目标部的处置的操作状态。
9.根据权利要求1所述的手术用图像系统，其中，所述操作状态检测单元测量所述处置装置的末端位置与所述手术目标部之间的距离，并且当所测量出的距离小于预定阈值时，确定所述处置装置处于开始对所述手术目标部的处置的操作状态。
10.根据权利要求1所述的手术用图像系统，其中， 所述三维摄像单元包括变焦光学系统， 所述操作状态检测单元检测所述变焦光学系统的倍率，并且当检测到所述倍率超过预定阈值时，确定所述处置装置处于开始对所述手术目标部的处置的操作状态。
11.根据权利要求1至10中的任一项所述的手术用图像系统，该手术用图像系统还包括: 存储单元，该存储单元存储关于手术者的哪一只眼是主视眼的主视眼信息， 其中，当未检测到所述三维摄像单元或所述处置装置处于开始对所述手术目标部的处置的操作状态时，所述显示控制单元基于存储在所述存储单元中的主视眼信息来在所述显示单元上的所述主视眼一侧显示图像。
12.—种图像显示方法，该图像显示方法包括以下步骤: 检测对手术目标部执行处置的处置装置或者通过拍摄所述手术目标部的图像来获取具有视差的两个图像的摄像单元是否处于开始对所述手术目标部的处置的操作状态；以及当检测到所述处置装置或所述摄像单元不处于开始对所述手术目标部的处置的操作状态时，针对左眼和右眼二者仅显示由所述摄像单元获取的相同的图像，当检测到所述处置装置或所述摄像单元处于开始对所述手术目标部的处置的操作状态时，针对左眼和右眼二者分别显示由所述摄像单元获取的两个图像。
【文档编号】A61B1/00GK104135962SQ201380010153
【公开日】2014年11月5日 申请日期:2013年3月19日 优先权日:2012年3月21日
【发明者】今野治, 小林裕昌, 池田浩, 菊池悟, 宫崎靖浩, 二梃木昌夫, 吉村克彦 申请人:奥林巴斯株式会社