自动辅助手术系统及其控制方法_3

文档序号:9251534阅读:来源:国知局
3的近端的移动,例如,如图3的(c)所示,因此能够将插入部分3判断为在器官A中处于移向异常操作状态的过程。因此,控制部分6停止由驱动部分5进行的在使插入部分3前进的方向上的驱动,而不管从操作单元2输入的操作信号(步骤S8)。
[0076]通过这样做,能够有效地防止在器官A中的插入部分3的操作状态中,由于异常度的增加而使器官A变得变形的问题。
[0077]如上所述,根据该实施方式的自动辅助手术系统I及其控制方法提供如下优点,因为通过将图像处理应用到由内窥镜4的图像观察系统8获取的图像而计算插入部分3的远端的移动量,所以不必提供任何其它特殊传感器,并且能够在器官A中以简单方式检测插入部分3的异常操作状态。
[0078]注意,在该实施方式中,虽然已经将在纵向上移动插入部分3的情况描述为示例,但是还可以在插入部分3的远端的弯曲部分弯曲的情况下,且在使插入部分3绕着其纵向轴执行扭转移动的情况下,以类似方式检测异常操作状态。
[0079]在当弯曲部分弯曲的情况下,因为所产生的光流将表示在一个方向上导向的平行矢量,所以其平均值可以用作远端的移动量。
[0080]此外,在当插入部分3扭转的情况下,因为所产生的光流将表示螺旋矢量,所以通过执行其表面积分来确定单个矢量的祸度(vorticity)或循环,而远端的移动量可以被计算为与其成比例的值。
[0081 ] 此外,在不管纵向轴方向上的移动的旋转远端的情况下,纵向轴方向上的移动和旋转之间的区分可以通过如下方式来执行:通过仅关注半个画面上,通过比较涡度或计算矢量的总和。可以将涡度的循环大于预定值的情况(作为旋转)与涡度的循环小于预定值的情况(其指示在纵向轴方向上的移动)区分开。此外,可以将在半个画面中的矢量的总和为零的情况(作为在纵向方向上的移动)与在半个画面中的矢量的总和不为零的情况(其指示旋转移动)区分开。
[0082]此外,因为当执行图像处理时将识别出特征部分,所以虽然它足以使用图像中的边缘,但是还可以有效地将具有特征形状的部分(诸如肿块,大肠A的管状结构或折叠(结肠带)结构)识别为特征部分。在这种情况下,图像处理应当被设定为优先地识别出上述特征形状。
[0083]此外,还可以有效地将具有特征颜色的部分识别为特征部分。例如,通过预先设定局部注射的颜色等,当执行图像处理时,可以优先地将具有该颜色的部分识别为特征部分。
[0084]此外,在此实施方式中,虽然当插入部分3的远端与近端的移动量之间的差异变得大于阈值时,停止由驱动部分5所引起的插入部分3的在纵向方向上的向前移动,但是,另选地,可以降低在该方向上的移动速度。此外,代替限制由驱动部分5所引起的移动或除此之外,可以设置有通知部分,该通知部分通知操作者超过了阈值。
[0085]作为通知部分,能够采用任意方法,由此借助于音频、光、振动或在显示部分7上显示某些东西,来发出通知。
[0086]此外,在此实施方式中,虽然通过处理由内窥镜4的图像观察系统8获取的身体内部的图像来计算插入部分3的远端的移动量,但是,另选地,如图5所示,可以在插入部分3的远端处设置有传感器10 (诸如加速度传感器、陀螺传感器、或者红外距离传感器),该传感器10可以基于检验结果计算插入部分3的远端的移动量。
[0087]此外,如图6所示,检测目标11 (诸如磁性物体等)可以固定到插入部分3的远端,并且可以借助于设置在身体外部的磁强计(外部传感器)12来直接测量检测目标11的移动量。注意,磁强计12和磁性物体11的位置可以彼此交换。可以采用X光不透明体来代替磁性物体11,并且可以采用X光成像设备来代替磁强计12。
[0088]此外,在此实施方式中,虽然当插入部分3的远端的移动量与其近端的移动量之间的差异超过预定阈值时,但是始终限制由驱动部分5所引起的插入部分3的移动,另选地,在上述情形下,还能够在限制插入部分3的移动的模式和不采用这种限制的模式之间进行切换。通过这样做,所提供的优点在于,通过使用在清楚器官A将不变形的情况下的非限制性模式,可以改进操作性。
[0089]此外,在此实施方式中,除了通过在插入部分3的远端处设置力传感器13来检测插入部分3的远端的移动量之外,控制部分6还可以基于移动量的差异变得大于阈值的情况或者由力传感器13检测到的接触压力变得大于阈值的情况,来限制驱动部分5的操作。通过这样做,能够更可靠地使操作者识别出在身体中的插入部分3的异常状态,甚至在不满意地执行检测方法中的一个的情况下。
[0090]此外,控制部分6可以在移动量的差异已经变得大于阈值的情况以及由力传感器13检测到的接触压力已经变得大于阈值的情况之间,以阶梯方式来改变对驱动部分5的操作的限制。另选地,控制部分6可以仅在移动量的差异已经变得大于阈值且由力传感器13检测到的接触压力也已经变得大于阈值的情况下,才限制驱动部分5的操作。
[0091]此外,例如,当执行大肠等的观察时,在某些情况下,内窥镜4的远端由透明盖15覆盖,且在将此盖15压向大肠的内壁的同时,插入插入部分3 (参见图8)。在这种情况下,虽然减少了远端的移动量,而不管插入部分3的近端的移动量,但是因而增加了上述移动量之间的差异,如果驱动部分5的操作因此受到限制则这将是成问题的。
[0092]因此,可以设置二级阈值(阈值XA和阈值XB,其中,XA〈XB),以就由力传感器13检测到的接触压力做出判断。下面将参照图9来描述在这种情况下所采用的根据该实施方式的用于自动辅助手术系统I的控制方法,其中,直到步骤S8的处理与上述的那些相同。
[0093]因而,在插入部分的近端的移动量和远端的移动量之间的差异是大的情况下,假定异常状态可能正在发生,向操作者发出通知,并且随后从附接到远端的力传感器13获取远端接触压力X(步骤S12)。在接触压力达不到较小阈值XA的情况下,如上所述的,如假定在插入期间,透明盖15压向内壁的情况下,假定因为不在远端在透明盖15上施加假定大小的力,力可能被施加于在插入部分3的中间路径中的器官A,所以可以发出该情况的通知,或者可以限制驱动部分5的操作。在由力传感器13检测到的接触压力X超过被允许施加于器官A上的压力的阈值XB的情况下,假定透明盖15能够被过度地压向器官,并且可以发出该情况的通知或可以限制驱动部分5的操作。特别地,可以基于在远端处的接触压力X来设定选项(步骤S13),可以假定XA < X < XB的情况在假定范围内,因而确认正常操作,并且在除此之外的其它情况下,可以向操作者发出通知,或者可以停止驱动部分的驱动(步骤 S14)ο
[0094]此外,虽然通过处理由图像观察系统8获取的图像来计算在正常状态下插入部分3的远端的移动量,但是在难以借助于图像处理来计算移动量的情况下,因为图像观察系统8在近视野中进行操作,例如,在图像观察系统8与内部器官接近或接触,使得整个图像是红色的情况下等,图像观察系统8可以被判断为在近视野中进行操作,可以切换操作,以便基于由力传感器13检测到的接触压力来限制驱动部分5的操作。
[0095]另外,除了通过执行图像处理来计算插入部分3的远端的移动量之外,同时还可以通过使用另一传感器10来计算插入部分3的远端的移动量,并且当至少一个移动量和插入部分3的近端的移动量之间的差异变得大于阈值时,控制部分6可以限制驱动部分5的操作。以这种方式,还能够更可靠地使操作者识别出身体中的插入部分3的异常状态,甚至在不满意地执行检测方法中的一个的情况下。
[0096]此外,在此实施方式中,虽然基于一个阈值来确定是否限制驱动部分5的操作,但是,另选地,可以基于多个阈值以阶梯方式执行该切换。例如,如图7所示,当移动量的差异超过第一预定值时(步骤S9),可以通过显示某些东西等来将此情形通知给操作者(步骤S10),并且,当移动量的差异超过大于第一预定值的第二预定值时(步骤Sll),可以限制由驱动部分5所引起的插入部分3的移动。
[0097]此外,虽然在此实施方式中已经描述了将内窥镜4的插入
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