自动辅助手术系统及其控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种自动辅助手术系统及其控制方法。
【背景技术】
[0002]在相关技术中，存在已知的电驱动弯曲内窥镜，其中，借助于电动机，通过使用线拉动内窥镜来弯曲插入部分的远端部分，并且基于线的位移量和由张力传感器检测到的张力，来估计在插入部分的远端上所施加的外力，其结果被呈现给操作者(例如，参见专利文献I和2)。
[0003]使用这种电驱动的弯曲内窥镜，在检查监视器上显示的内窥镜图像的同时，操作者借助电力来插入插入部分，直到在内窥镜图像中出现受影响的部分为止。
[0004]引用列表
[0005]专利文献
[0006]PTL 1:日本专利公开号3549434
[0007]PTL 2:日本未审专利申请，公开号2010-35768
【发明内容】
[0008]技术问题
[0009]然而，在插入部分插入到柔软器官中的情况下，接近于其近端的插入部分的一部分在某些情况下结扣，即使在纵向上插入插入部分。在这种情况下，因为减少了在远端位置处插入部分的移动，所以降低了在内窥镜图像中发生的变化，而不管正插入的插入部分的移动。
[0010]此外，在操作者不熟练，且不了解这种情形的情况下，他/她可以在纵向方向上另外插入并缩回插入部分，试图通过改变内窥镜图像，来继续搜索受影响的部分。然而，如果在该状态下在纵向方向上插入并缩回插入部分，则插入部分的结扣部分甚至将进一步变形，并且问题存在于，由于推动柔软器官的变形的插入部分而使器官极大地变形。
[0011]鉴于上述情况，已经构思出本发明，并且本发明的目的是提供一种自动辅助手术系统及其控制方法，在操作者不知道此情形的情况下，使用该系统和方法能够预先防止由插入部分使器官极大地变形的问题。
[0012]解决方案
[0013]为了实现上述的目的，本发明提供了如下解决方案。
[0014]本发明的一方面提供了一种自动辅助手术系统，该自动辅助手术系统包括:柔性插入部分，其具有适合于插入到身体中的细长轴，并且在其远端设置有图像观察系统，该图像观察系统获取身体内部的图像；远端移动量检测部分，其检测插入部分的远端的移动量；操作单元，其设置在身体的外部，并且由操作者进行操作；驱动部分，其根据输入到操作单元的操作信号来在插入部分的近端处驱动插入部分；以及控制部分，其控制驱动部分，其中，控制部分计算如下两者之间的差异:由远端移动量检测部分检测出的、插入部分的远端的移动量，与通过驱动部分进行移动时插入部分的近端的移动量之间的差异，并且在差异大于预定阈值的情况下，将该情况通知给操作者。
[0015]对于该方面，当柔性插入部分插入到身体中且操作者操作操作单元时，基于操作信号来驱动驱动部分，并且在近端处驱动插入部分。当驱动插入部分且移动远端时，由远端移动量检测部分检测出远端的移动量。在这种情况下，在检测出的远端的移动量和由驱动部分所引起的近端的移动量之间的差异由控制部分进行计算，并且在差异大于预定阈值的情况下，将该情况通知给操作者。通过这样做，操作者可以确认远端并未跟随近端的移动而移动，而不管由于在插入部分处发生的某些异常由驱动部分所引起的近端的移动量，因此，能够限制插入部分被任何进一步的力驱动。
[0016]在上述方面中，远端移动量检测部分可以通过处理由图像观察系统获取的身体内部的图像，来计算出插入部分的远端的移动量。
[0017]通过这样做，可以基于在插入部分的远端处由图像观察系统获取的身体内部的图像，来计算出插入部分的远端的移动量，因此可以以简单方式检测异常，而无需单独传感器等。当借助于图像处理来计算移动量时，应当采用诸如点检测、边缘检测、光流等这样的现有技术。
[0018]此外，在上述方面中，远端移动量检测部分可以将图像中的、具有带有特征形状的内部组织的一部分设定为特征部分，并且可以基于特征部分的移动量来计算插入部分的远端的移动量。
[0019]通过这样做，因为在图像中的、具有带有特征形状的内部组织的部分可以被容易地识别为特征部分，所以可以使用高精度来检测出远端的移动量。
[0020]此外，在上述方面中，远端移动量检测部分可以将图像中的、具有特征颜色的内部组织的一部分设定为特征部分，并可以基于特征部分的移动量来计算出插入部分的远端的移动量。
[0021]通过这样做，因为在图像中的、具有带有特征形状的内部组织的部分可以被容易地识别为特征部分，所以可以使用高精度来检测出远端的移动量。
[0022]此外，在上述方面中，远端移动量检测部分可以设置有传感器，该传感器附接到插入部分的远端，并且该传感器检测插入部分的远端的位移、速度、或加速度。
[0023]通过这样做，通过传感器的操作来检测插入部分的远端的位移、速度、或加速度，因此可以直接检测出远端的移动量。
[0024]此外，在上述方面中，远端移动量检测部分可以设置有:检测目标，该检测目标附接到插入部分的远端；和外部传感器，该外部传感器设置在身体的外部，并且检测该检测目标的位移。
[0025]通过这样做，可以由外部传感器从身体外部直接检测出附接到插入部分的远端的检测目标的移动量。
[0026]此外，在上述方面中，控制部分可以设置有通知部分，在差异大于预定阈值的情况下，借助于音频、显示、光、或振动将该情况通知给操作者。
[0027]通过这样做，操作者可以借助于由通知部分所产生的音频、显示、光、或振动可靠地识别出在插入部分处发生的异常。
[0028]此外，在上述方面中，控制部分可以控制驱动部分，以便在差异大于预定阈值的情况下，限制插入部分的移动。
[0029]通过这样做，控制部分通过驱动部分来限制插入部分的操作，因此能够减少由继续进一步操作的操作者所引起的身体中的器官等的负担。
[0030]此外，在上述方面中，控制部分可以控制驱动部分，以便在差异大于预定阈值的情况下，降低插入部分的速度。
[0031]通过这样做，因为由控制部分降低由驱动部分移动插入部分的速度，所以能够压制在身体中的器官等的突然大变形，即使当插入部分处于异常状态时，操作者操作操作单
J L.ο
[0032]此外，在上述方面中，在差异大于第一预定值的情况下，控制部分可以激活通知部分，并可以控制驱动部分，以便在差异大于比第一预定值大的第二预定值的情况下，限制插入部分的移动。
[0033]通过这样做，能够以阶梯方式通知操作者在身体中插入部分的异常状态。
[0034]此外，上述方面可以设置有力检测部分，其设置在插入部分的远端处，并且检测施加于内部组织上的接触压力，其中，在由远端移动量检测部分检测出的插入部分的远端的移动量与通过驱动部分进行移动时插入部分的近端的移动量之间的差异大于预定阈值的情况下，控制部分将该情况通知给操作者，而且还控制驱动部分，以便在由力检测部分检测到的接触压力落在事先由两个阈值组限定的假定压力范围之外的情况下，限制插入部分的移动。
[0035]此外，上述方面提供自动辅助手术系统，该自动辅助手术系统包括:柔性插入部分，其具有适应于插入到身体中的细长轴，并且在其远端处设置有图像观察系统，该图像观察系统获取身体内部的图像；远端移动量检测部分，其检测插入部分的远端处的移动量；力检测部分，其设置在插入部分的远端处，并且检测施加于内部组织上的接触压力；操作单元，其设置在身体的外部，并且由操作者进行操作；驱动部分，其根据输入到操作单元的操作信号，来在插入部分近端处驱动插入部分；以及控制部分，其控制该驱动部分，其中，控制部分计算如下两者之间的差异:由远端移动量检测部分检测出的、插入部分的远端的移动量，与通过驱动部分进行移动时插入部分的近端的移动量，并且在差异大于预定移动量阈值或者在由力检测部分检测出的接触压力大于预定力阈值的情况下，将该情况通知给操作者。
[0036]对于该方面，不仅在由远