(57)【要約】【課題】既孔ポートの位置ずれによるロボット手術への影響を低減できるロボット手術支援装置を提供する。【解決手段】ロボット手術支援装置は、処理部及び表示部を備え、処理部は、被検体の３Ｄデータを取得し、手術支援ロボットのロボット手術を行うための可動部の動作に関する動作情報を取得し、被検体を手術するための術式の情報を取得し、被検体の体表に穿孔される複数のポートの位置の計画情報を取得し、複数のポートのうち、被検体の体表において穿孔された第１のポートの位置を計測した計測情報を取得し、第１のポートの位置の計測情報と、術式と、手術支援ロボットの動作情報と、３Ｄデータと、に基づいて、複数のポートのうちの第１のポートを除く残りのポートのうちの少なくとも一つの位置を決定し、決定されたポートの位置を示す情報を表示部に表示させる。【選択図】図１０
2020058672.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
手術器具を保持したロボットアームを有する手術支援ロボットによる低侵襲なロボット手術を支援するロボット手術支援装置であって、
処理部及び表示部を備え、
前記処理部は、
被検体の３Ｄデータを取得し、
前記手術支援ロボットの前記ロボットアームの動作に関する動作情報を取得し、
前記被検体を手術するための術式の情報を取得し、
前記被検体の体表に穿孔される複数のポートの位置の計画情報を取得し、
前記複数のポートのうち、前記被検体の体表において穿孔された第１のポートの位置を計測した計測情報を取得し、
前記第１のポートの位置の計測情報と、前記術式と、前記手術支援ロボットの前記動作情報と、前記３Ｄデータと、に基づいて、前記複数のポートのうちの前記第１のポートを除く残りのポートのうちの少なくとも一つの位置を決定し、
前記決定されたポートの位置を示す情報を前記表示部に表示させる、
ロボット手術支援装置。
【請求項２】
前記処理部は、
取得された前記複数のポートの位置と、前記術式と、前記手術支援ロボットの前記動作情報と、前記３Ｄデータと、に基づいて、前記第１のポート及び前記残りのポートを含む前記複数のポートの位置を調整し、
穿孔された前記第１のポートの位置と、前記術式と、前記手術支援ロボットの動作情報と、前記３Ｄデータと、に基づいて、前記複数のポートのうちの調整された前記残りのポートのうちの少なくとも一つの位置を再調整する、
請求項１に記載のロボット手術支援装置。
【請求項３】
前記処理部は、
前記被検体の体表において前記残りのポートを穿孔する優先度を導出し、
前記優先度を示す情報を前記表示部に表示させる、
請求項１に記載のロボット手術支援装置。
【請求項４】
操作部、を更に備え、
前記処理部は、前記操作部を介して、前記複数のポートに含まれ、穿孔することが不適である不適ポートを指定し、
前記不適ポートと、前記複数のポートのうち前記不適ポートとして指定されなかったポートと、の距離は、閾値以上である、
請求項１〜３のいずれか１項に記載のロボット手術支援装置。
【請求項５】
前記処理部は、
前記３Ｄデータをレンダリングしてレンダリング画像を生成し、
前記レンダリング画像に前記残りのポートの情報を重畳して、前記表示部に表示させる、
請求項１〜４のいずれか１項に記載のロボット手術支援装置。
【請求項６】
前記処理部は、前記被検体の体表に対して、前記残りのポートの情報を示す可視光を、投射部に投射させる、
請求項１〜４のいずれか１項に記載のロボット手術支援装置。
【請求項７】
前記処理部は、前記被検体のボリュームデータに気腹シミュレーションを行い、仮想気腹状態の前記３Ｄデータを生成する、
請求項１〜６のいずれか１項に記載のロボット手術支援装置。
【請求項８】
手術器具を保持したロボットアームを有する手術支援ロボットによるロボット手術を支援するロボット手術支援装置におけるロボット手術支援方法であって、
被検体の３Ｄデータを取得し、
前記手術支援ロボットの前記ロボット手術を行うための可動部の動作に関する動作情報を取得し、
前記被検体を手術するための術式の情報を取得し、
前記被検体の体表に穿孔される複数のポートの位置の計画情報を取得し、
前記複数のポートのうち、前記被検体の体表において穿孔された第１のポートの位置を計測した計測情報を取得し、
前記第１のポートの位置の計測情報と、前記術式と、前記手術支援ロボットの前記動作情報と、前記３Ｄデータと、に基づいて、前記複数のポートのうちの前記第１のポートを除く残りのポートのうちの少なくとも一つの位置を決定し、
前記決定されたポートの位置を示す情報を表示部に表示させる、
ロボット手術支援方法。
【請求項９】
請求項８に記載のロボット手術支援方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、手術支援ロボットによるロボット手術を支援するロボット手術支援装置、ロボット手術支援方法、及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、手術支援ロボットにより低侵襲なロボット手術が行われる際には、手術される患者の体内に鉗子類を挿入するためのポートが穿孔される。ポートの位置は、術式に応じて概ね定められているが、最適な箇所は未だに確立されていない。特許文献１では、ポート位置の配置の計画（Port Placement Planning）について考察されている。具体的には、特許文献１の外科用ポート配置システムは、複数の過去の外科手術手順に関連する複数のパラメータセットに基づいて、手術ポート配置モデルを生成し、患者の身体的特徴を含む所与の外科的処置のための所与のパラメータセットを受信し、所定のパラメータセット及び手術ポート配置モデルに基づいて、所与の外科的処置のための所与の患者のための少なくとも１つのポート位置を計画する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１４／０１４８８１６号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本開示は、既孔ポート（既に穿孔されたポート）の位置ずれによるロボット手術への影響を低減できるロボット手術支援装置、ロボット手術支援方法、及びプログラムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示の一態様は、手術器具を保持したロボットアームを有する手術支援ロボットによるロボット手術を支援するロボット手術支援装置であって、処理部及び表示部を備え、前記処理部は、被検体の３Ｄデータを取得し、前記手術支援ロボットの前記ロボット手術を行うための可動部の動作に関する動作情報を取得し、前記被検体を手術するための術式の情報を取得し、前記被検体の体表に穿孔される複数のポートの位置の計画情報を取得し、前記複数のポートのうち、前記被検体の体表において穿孔された第１のポートの位置を計測した計測情報を取得し、前記第１のポートの位置の計測情報と、前記術式と、前記手術支援ロボットの前記動作情報と、前記３Ｄデータと、に基づいて、前記複数のポートのうちの前記第１のポートを除く残りのポートのうちの少なくとも一つの位置を決定し、前記決定されたポートの位置を示す情報を前記表示部に表示させる、ロボット手術支援装置である。
【０００６】
本開示の一態様は、手術器具を保持したロボットアームを有する手術支援ロボットによるロボット手術を支援するロボット手術支援装置におけるロボット手術支援方法であって、被検体の３Ｄデータを取得し、前記手術支援ロボットの前記ロボット手術を行うための可動部の動作に関する動作情報を取得し、前記被検体を手術するための術式の情報を取得し、前記被検体の体表に穿孔される複数のポートの位置の計画情報を取得し、前記複数のポートのうち、前記被検体の体表において穿孔された第１のポートの位置を計測した計測情報を取得し、前記第１のポートの位置の計測情報と、前記術式と、前記手術支援ロボットの前記動作情報と、前記３Ｄデータと、に基づいて、前記複数のポートのうちの前記第１のポートを除く残りのポートのうちの少なくとも一つの位置を決定し、前記決定されたポートの位置を示す情報を表示部に表示させる、ロボット手術支援方法である。
【０００７】
本開示の一態様は、上記ロボット手術支援方法をコンピュータに実行させるためのプログラムである。
【発明の効果】
【０００８】
本開示によれば、手術支援ロボットによるロボット手術の作業性の低下を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１の実施形態におけるロボット手術支援装置のハードウェア構成例を示すブロック図
【図２】ロボット手術支援装置の機能構成例を示すブロック図
【図３】気腹シミュレーションの実施前後における腹部のＭＰＲ断面の画像例を示す図
【図４】既孔ポートのポート位置の計測例を説明するための図
【図５Ａ】被検体の体表に設置されるポート位置の第１配置計画例を示す図
【図５Ｂ】被検体の体表に設置されるポート位置の第２配置計画例を示す図
【図５Ｃ】被検体の体表に設置されるポート位置の第３配置計画例を示す図
【図６】ロボット手術時の被検体、ポート、トロッカー、及びロボットアームの位置関係の一例を示す図
【図７】ロボット手術支援装置によるポート位置シミュレーションの手順の一例を示すフローチャート
【図８】ロボット手術支援装置によるポート位置スコアを算出する場合の動作例を示すフローチャート
【図９】ポート位置を基に定められるワーキングエリアの一例を示す図
【図１０】ロボット手術支援装置による既孔ポートを用いたポート位置調整手順の一例を示すフローチャート
【図１１Ａ】ポートの穿孔前のガイド表示を含む画像表示例を示す図
【図１１Ｂ】ポートの穿孔後のガイド表示を含む画像表示例を示す図
【図１２】比較例のポート位置の指定を説明するための図
【図１３】第１の実施形態のポート位置の指定例を説明するための図
【図１４】穿孔位置の二次元平面での指定と３次元空間での位置ずれを示す図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本開示の実施形態について、図面を用いて説明する。
【００１１】
（本開示の一形態を得るに至った経緯）
術前計画に従ってポートを設けるように、例えば助手がポートを穿孔する。しかし、計画されたポート位置に正確にポートを穿孔することは困難である。例えば、臍からの距離Ｌ１の位置にポートを設ける等、穿孔対象のポート位置が２次元平面において術前計画された場合、図１４に示すように、２次元平面では同じ距離でも、被検体の側部に向かうに従って被検体の前後方向において位置が大きく変化する（範囲α参照）。そのため、ポート穿孔時に正確に計測し穿孔対象のポート位置を一意に定めることが困難である。
【００１２】
また、ロボット手術では、多くの場合に気腹が行われる。気腹では、腹腔内に炭酸ガス（例えば二酸化炭素）が注入されて腹腔内に作業スペースが確保される。気腹の状態により、腹腔内の膨らみ具合が異なるので、患者の体表において計画された３次元位置も異なり得る。
【００１３】
そのため、計画されたポート位置で正確に穿孔されず、計画されたポート位置からずれた位置で穿孔されることがある。ポート位置の計画では、複数のポート位置の組み合わせで計画されるが、複数のポート位置のうち１つのポート位置がずれると、このポート位置を含むポートセットを用いたロボット手術時に、手術支援ロボットによる作業性が低下し得る。例えば、穿孔されたポート位置（既孔ポート）が、計画されたポート位置からずれることで、患者の体内において鉗子類が到達不能な領域が出現したり、手術支援ロボットが備える鉗子類が装着されるロボットアーム同士が接触して、ロボットアームの可動範囲が制限されたりすることが考えられる。また、手術支援ロボットにおける低侵襲手術においては、人による低侵襲手術と比較して、ポートに応力を加えることが制限されている。
【００１４】
以下の実施形態では、既孔ポートの位置ずれによるロボット手術への影響を低減できるロボット手術支援装置、ロボット手術支援方法、及びプログラムについて説明する。
【００１５】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態におけるロボット手術支援装置１００の構成例を示すブロック図である。ロボット手術支援装置１００は、手術支援ロボット３００によるロボット手術を支援し、例えば術前シミュレーション、術中シミュレーション、及び術中ナビゲーションを実施してよい。
【００１６】
手術支援ロボット３００は、ロボット操作端末、ロボット本体、及び画像表示端末を備える。
【００１７】
ロボット操作端末は、術者による操作されるハンドコントローラやフットスイッチを備える。ロボット操作端末は、術者によるハンドコントローラやフットスイッチの操作に応じて、ロボット本体に設けられた複数のロボットアームＡＲを動作させる。また、ロボット操作端末は、ビューワを備える。ビューワは、ステレオビューワでよく、内視鏡により取込まれた画像を融合させて３次元画像を表示してよい。なお、ロボット操作端末が複数存在し、複数のロボット操作端末を複数の術者が操作するによりロボット手術が行われてもよい。
【００１８】
ロボット本体は、ロボット手術を行うための複数のロボットアームＡＲ及びロボットアームＡＲに装着される手術器具としてのエンドエフェクタＥＦ（鉗子類、インストゥルメント）を備える。
【００１９】
手術支援ロボット３００のロボット本体は４つのロボットアームＡＲを備えており、内視鏡カメラが装着されるカメラアームと、ロボット操作端末の右手用ハンドコントローラで操作されるエンドエフェクタＥＦが装着される第１エンドエフェクタアームと、ロボット操作端末の左手用ハンドコントローラで操作されるエンドエフェクタＥＦが装着される第２エンドエフェクタアームと、交換用のエンドエフェクタＥＦが装着される第３エンドエフェクタアームと、を含む。各ロボットアームＡＲは、複数の関節を有しており、各関節に対応してモータとエンコーダを備えている。各ロボットアームＡＲは、少なくとも６自由度、好ましくは７又は８自由度を有しており、３次元空間内において動作し、３次元空間内の各方向に可動自在でよい。エンドエフェクタＥＦには、ロボット手術において被検体ＰＳ内の処置対象に実際に接する器具であり、様々な処置（例えば、把持、切除、剥離、縫合）を可能とする。
【００２０】
エンドエフェクタＥＦは、例えば、把持鉗子、剥離鉗子、電気メス、等を含んでよい。エンドエフェクタＥＦは、役割毎に異なる別個のエンドエフェクタＥＦが複数用意されてよい。例えば、ロボット手術では、２つのエンドエフェクタＥＦによって組織を抑えたり引っ張ったりして、１つのエンドエフェクタＥＦで組織を切る処置が行われてよい。ロボットアームＡＲ及びエンドエフェクタＥＦは、ロボット操作端末からの指示を基に、動作してよい。
【００２１】
画像表示端末は、モニタ、内視鏡のカメラによって撮像された画像を処理し、ビューワやモニタに表示させるためのコントローラ、等を有する。モニタは、例えばロボット手術の助手や看護師により確認される。
【００２２】
手術支援ロボット３００は、術者によるロボット操作端末のハンドコントローラやフットスイッチの操作を受け、ロボット本体のロボットアームＡＲやエンドエフェクタＥＦの動作を制御し、被検体ＰＳに対して各種処置を行うロボット手術を行う。ロボット手術では、被検体ＰＳ内で腹腔鏡手術が行われてよい。
【００２３】
ロボット手術では、被検体ＰＳの体表にポートＰＴが穿孔され、ポートＰＴを介して気腹されてよい。気腹（preumoperitoneum）では、二酸化炭素が送り込まれて被検体ＰＳの腹腔を膨らませられてよい。ポートＰＴには、トロッカー（trocar）ＴＣが設置されてよい。トロッカーＴＣは弁を有し、被検体ＰＳ内を気密に維持する。また、気密状態を維持するために、被検体ＰＳ内に空気（例えば二酸化炭素）が継続的に導入される。
【００２４】
トロッカーＴＣにはエンドエフェクタＥＦ（エンドエフェクタＥＦのシャフト）が挿通される。エンドエフェクタＥＦの挿通時にトロッカーＴＣの弁が開き、エンドエフェクタＥＦの脱離時にはトロッカーＴＣの弁が閉じる。トロッカーＴＣを経由してポートＰＴからエンドエフェクタＥＦが挿入され、術式に応じて様々な処置が行われる。ロボット手術は、腹部を手術対象とした腹腔鏡手術以外に、手術対象に腹部以外を含めた鏡視下手術に適用されてもよい。
【００２５】
図１に示すように、ロボット手術支援装置１００は、通信部１１０、ユーザインタフェース（ＵＩ：User Interface）１２０、ディスプレイ１３０、プロセッサ１４０、及びメモリ１５０を備える。なお、ＵＩ１２０、ディスプレイ１３０、及びメモリ１５０は、ロボット手術支援装置１００に含まれても、ロボット手術支援装置１００とは別体として設けられてもよい。
【００２６】
ロボット手術支援装置１００には、通信部１１０を介して、ＣＴ（Computed Tomography）装置２００が接続される。ロボット手術支援装置１００は、ＣＴ装置２００からボリュームデータを取得し、取得されたボリュームデータに対して処理を行う。ロボット手術支援装置１００は、ＰＣ（Personal Computer）とＰＣに搭載されたソフトウェアにより構成されてもよい。ロボット手術支援装置１００は、手術支援ロボット３００の一部として構成されてもよい。
【００２７】
ロボット手術支援装置１００には、通信部１１０を介して、手術支援ロボット３００が接続される。ロボット手術支援装置１００は、例えば、手術支援ロボット３００から各種データや情報や画像を提供し、ロボット手術を支援してよい。ロボット手術支援装置１００は、例えば、手術支援ロボット３００から手術支援ロボット３００の機構や動作に関する情報、ロボット手術前、手術中、又は手術後に得られたデータを取得し、取得された情報やデータを基に各種分析や解析を行ってよい。分析結果や解析結果は、可視化されてよい。
【００２８】
ロボット手術支援装置１００には、通信部１１０を介して、計測器４００が接続されてよい。計測器４００は、手術支援ロボット３００により手術される被検体ＰＳ（例えば患者）に関する情報（例えば被検体ＰＳの体表位置）を計測してよい。計測器４００は、被検体ＰＳの体表に設けられるポートＰＴの位置を計測してよい。計測器４００は、例えば深度センサ４１０でよい。深度センサ４１０は、手術支援ロボット３００（例えばロボット本体）に含まれていてもよいし、ロボット手術が行われる手術室の天井等に設置されてもよい。また、計測器４００は、計測器４００の操作部が手動計測の結果の入力を受け付けてよい。手動計測では、例えば、患者に関する情報や体表におけるポート位置が定規や巻尺により計測されてよい。
【００２９】
また、ロボット手術支援装置１００には、ＣＴ装置２００が接続されるとともに、又はＣＴ装置２００が接続される代わりに、各種画像を撮像可能な装置が接続されてよい。この装置は、血管造影装置（Angiography装置）や超音波装置等でよい。この装置は、ロボット手術前、及びロボット手術中に被検体ＰＳの内部の様子を確認するときに使用されてよい。
【００３０】
ＣＴ装置２００は、生体へＸ線を照射し、体内の組織によるＸ線の吸収の違いを利用して、画像（ＣＴ画像）を撮像する。被検体ＰＳは、例えば人体でよく、生体でよい。なお、被検体ＰＳは、人体でなくてもよく、生体でなくてもよい。例えば動物でよく、手術訓練用ファントムでもよい。
【００３１】
ＣＴ画像は、時系列に複数撮像されてもよい。ＣＴ装置２００は、生体内部の任意の箇所の情報を含むボリュームデータを生成する。生体内部の任意の箇所は、各種臓器（例えば脳、心臓、腎臓、大腸、小腸、肺、胸部、乳腺、前立腺、肺）を含んでもよい。ＣＴ画像が撮像されることにより、ＣＴ画像における各画素（ボクセル）の画素値（ＣＴ値、ボクセル値）が得られる。ＣＴ装置２００は、ＣＴ画像としてのボリュームデータをロボット手術支援装置１００へ、有線回線又は無線回線を介して送信する。
【００３２】
具体的に、ＣＴ装置２００は、ガントリ（図示せず）及びコンソール（図示せず）を備える。ガントリは、Ｘ線発生器（図示せず）やＸ線検出器（図示せず）を含み、コンソールにより指示された所定のタイミングで撮像することで、被検体ＰＳを透過したＸ線を検出し、Ｘ線検出データを得る。Ｘ線発生器は、Ｘ線管（図示せず）を含む。コンソールは、ロボット手術支援装置１００に接続される。コンソールは、ガントリからＸ線検出データを複数取得し、Ｘ線検出データに基づいてボリュームデータを生成する。コンソールは、生成されたボリュームデータを、ロボット手術支援装置１００へ送信する。コンソールは、患者情報、ＣＴ撮像に関する撮像条件、造影剤の投与に関する造影条件、その他の情報を入力するための操作部（図示せず）を備えてよい。この操作部は、キーボードやマウスなどの入力デバイスを含んでよい。
【００３３】
ＣＴ装置２００は、連続的に撮像することで３次元のボリュームデータを複数取得し、動画を生成することも可能である。複数の３次元のボリュームデータによる動画のデータは、４Ｄ（４次元）データとも称される。
【００３４】
ＣＴ装置２００は、複数のタイミングの各々でＣＴ画像を撮像してよい。ＣＴ装置２００は、被検体ＰＳが造影された状態で、ＣＴ画像を撮像してよい。ＣＴ装置２００は、被検体ＰＳが造影されていない状態で、ＣＴ画像を撮像してよい。
【００３５】
ロボット手術支援装置１００では、通信部１１０は、他の装置との間で各種データや情報を通信する。通信部１１０は、ＣＴ装置２００、手術支援ロボット３００、計測器４００、との間で各種データを通信してよい。通信部１１０は、有線通信や無線通信を行う。通信部１１０と、ＣＴ装置２００、手術支援ロボット３００、及び計測器４００との間は、有線又は無線により接続されてよい。
【００３６】
通信部１１０は、手術支援ロボット３００からロボット手術のための各種情報を取得してよい。この各種情報は、例えば、手術支援ロボット３００のキネマティクスの情報を含んでよい。通信部１１０は、手術支援ロボット３００へロボット手術のための各種情報を送信してよい。この各種情報は、例えば、処理部１６０により生成された情報（例えば画像やデータ）を含んでよい。
【００３７】
通信部１１０は、計測器４００からロボット手術のための各種情報を取得してよい。例えば、計測器４００で計測された被検体ＰＳの体表の位置情報や被検体ＰＳの体表に穿孔されたポート位置の情報を含んでよい。
【００３８】
通信部１１０は、ＣＴ装置２００からボリュームデータを取得してよい。取得されたボリュームデータは、直ぐにプロセッサ１４０に送られて各種処理されてもよいし、メモリ１５０において保管された後、必要時にプロセッサ１４０へ送られて各種処理されてもよい。また、ボリュームデータは、記録媒体や記録メディアを介して取得されてもよい。
【００３９】
ＣＴ装置２００により撮像されたボリュームデータは、ＣＴ装置２００から画像データサーバ（ＰＡＣＳ：Picture Archiving and Communication Systems）（不図示）に送られ、保存されてよい。通信部１１０は、ＣＴ装置２００から取得する代わりに、この画像データサーバからボリュームデータを取得してよい。このように、通信部１１０は、ボリュームデータ等の各種データを取得する取得部として機能する。
【００４０】
ＵＩ１２０は、タッチパネル、ポインティングデバイス、キーボード、又はマイクロホンを含んでよい。ＵＩ１２０は、ロボット手術支援装置１００のユーザから、任意の入力操作を受け付ける。ユーザは、医師、放射線技師、又はその他医療従事者（Paramedic Staff）を含んでよい。医師は、ロボット操作端末を操作してロボット手術を手動して行う術者や、被検体ＰＳの近傍でロボット手術を補助する助手を含んでよい。
【００４１】
ＵＩ１２０は、ボリュームデータにおける関心領域（ＲＯＩ：Region of Interest）の指定や輝度条件の設定等の操作を受け付ける。関心領域は、各種組織（例えば、血管、気管支、臓器、骨、脳、心臓、足、首、血流）の領域を含んでよい。組織は、病変組織、正常組織、臓器、器官、など被検体ＰＳの組織を広く含んでよい。また、ＵＩ１２０は、ボリュームデータやボリュームデータに基づく画像（例えば後述する３次元画像、２次元画像）における関心領域の指定や輝度条件の設定等の操作を受け付けてもよい。
【００４２】
ディスプレイ１３０は、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）を含んでもよく、各種情報を表示する。各種情報は、ボリュームデータから得られる３次元画像や２次元画像を含んでよい。３次元画像は、ボリュームレンダリング画像、サーフェスレンダリング画像、仮想内視鏡画像（ＶＥ画像）、仮想超音波画像、ＣＰＲ（Curved Planar Reconstruction）画像、等を含んでもよい。ボリュームレンダリング画像は、レイサム（RaySum）画像（単に「ＳＵＭ画像」とも称する）、ＭＩＰ(Maximum Intensity Projection)画像、ＭｉｎＩＰ(Minimum Intensity Projection)画像、平均値（Average）画像、又はレイキャスト（Raycast）画像を含んでもよい。２次元画像は、アキシャル（Axial）画像、サジタル（Sagittal）画像、コロナル（Coronal）画像、ＭＰＲ（Multi Planer Reconstruction）画像、等を含んでよい。３次元画像及び２次元画像は、カラーフュージョン画像を含んでよい。
【００４３】
メモリ１５０は、各種ＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）の一次記憶装置を含む。メモリ１５０は、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）やＳＳＤ（Solid State Drive）の二次記憶装置を含んでもよい。メモリ１５０は、ＵＳＢメモリやＳＤカードの三次記憶装置を含んでもよい。メモリ１５０は、各種情報を記憶する。各種情報は、通信部１１０を介して取得された情報、プロセッサ１４０により生成された情報や画像、プロセッサ１４０により設定された設定情報、各種プログラムを含んでよい。通信部１１０を介して取得された情報は、例えば、ＣＴ装置２００からの情報（例えばボリュームデータ）、手術支援ロボット３００からの情報、計測器４００からの情報、外部サーバからの情報、を含んでよい。メモリ１５０は、プログラムが記録される非一過性の記録媒体の一例である。
【００４４】
投射部１７０は、被検体に向けて可視光（例えばレーザー光）を投射する。投射部１７０は、可視光の投射により、被検体ＰＳの体表（例えば腹部の体表部）に、各種情報（例えばポート位置の情報）を表示させる。可視光、つまり被検体ＰＳの体表に表示された情報は、ユーザ（例えば助手）に確認される。
【００４５】
プロセッサ１４０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、又はＧＰＵ（Graphics Processing Unit）を含んでよい。プロセッサ１４０は、メモリ１５０に記憶されたプログラムを実行することにより、各種処理や制御を行う処理部１６０として機能する。
【００４６】
図２は、処理部１６０の機能構成例を示すブロック図である。
【００４７】
処理部１６０は、領域抽出部１６１、画像生成部１６２、変形シミュレーション部１６３、ポート位置処理部１６４、表示制御部１６６、及び投射制御部１６７を備える。
【００４８】
処理部１６０は、ロボット手術支援装置１００の各部を統括する。なお、処理部１６０に含まれる各部は、１つのハードウェアにより異なる機能として実現されてもよいし、複数のハードウェアにより異なる機能として実現されてもよい。また、処理部１６０に含まれる各部は、専用のハードウェア部品により実現されてもよい。
【００４９】
領域抽出部１６１は、ボリュームデータにおいて、セグメンテーション処理を行ってよい。この場合、ＵＩ１２０がユーザからの指示を受け付け、指示の情報が領域抽出部１６１に送られる。領域抽出部１６１は、指示の情報に基づいて、公知の方法により、ボリュームデータから、セグメンテーション処理を行い、関心領域を抽出（segment）してよい。また、ユーザからの詳細な指示により、手動で関心領域を設定（set）してよい。また、観察対象が予め定められている場合、領域抽出部１６１は、ユーザ指示なしでボリュームデータから、セグメンテーション処理を行い、観察対象を含む関心領域を抽出してもよい。抽出される領域には、各種組織（例えば、血管、気管支、臓器、骨、脳、心臓、足、首、血流、乳腺、胸部、腫瘍）の領域を含んでよい。観察対象は、ロボット手術による処置が行われる対象でよい。
【００５０】
画像生成部１６２は、通信部１１０により取得されたボリュームデータに基づいて、３次元画像や２次元画像を生成してよい。画像生成部１６２は、通信部１１０により取得されたボリュームデータから、指定された領域や領域抽出部１６１により抽出された領域に基づいて、３次元画像や２次元画像を生成してよい。
【００５１】
変形シミュレーション部１６３は、手術対象の被検体ＰＳにおける変形に関する処理を行う。例えば、変形シミュレーション部１６３は、仮想的に被検体ＰＳに対して気腹する気腹シミュレーションを行ってよい。気腹シミュレーションの具体的な方法は、公知の方法であってよく、例えば参考非特許文献１に記載された方法でよい。つまり、変形シミュレーション部１６３は、通信部１１０又は領域抽出部１６１から取得されたボリュームデータ（気腹前（非気腹状態）のボリュームデータ）を基に、気腹シミュレーションを行い、気腹後のボリュームデータ（気腹状態のボリュームデータ）を生成してよい。気腹シミュレーションにより、ユーザは、被検体ＰＳに対して実際に気腹しなくても、被検体ＰＳが気腹された状態を仮定し、仮想的に気腹された状態を観察できる。なお、気腹状態のうち、気腹シミュレーションにより推定される気腹の状態を仮想気腹状態と称し、実際の気腹された状態を実気腹状態と称してよい。
【００５２】
（参考非特許文献１）Takayuki Kitasaka, Kensaku Mori, Yuichiro Hayashi, Yasuhito Suenaga, Makoto Hashizume, and Jun-ichiro Toriwaki, “Virtual Pneumoperitoneum for Generating Virtual Laparoscopic Views Based on Volumetric Deformation”, MICCAI (Medical Image Computing and Computer-Assisted Intervention)，2004, P559-P567
【００５３】
図３は、気腹シミュレーションの実施前後における腹部のＭＰＲ断面の画像例を示す図である。画像Ｇ１１は、気腹シミュレーションの実施前の様子を示しており、被検体ＰＳの腹部が膨らんでいない状態（非気腹状態）である。画像Ｇ１２は、気腹シミュレーションの実施後の様子を示しており、被検体ＰＳの腹部が膨らんでいる状態（仮想気腹状態）であり、気腹空間ＫＳを有する。ロボット手術では、被検体ＰＳが気腹状態で手術されるので、非気腹状態で撮像されて得られるボリュームデータに対しては、変形シミュレーション部１６３により気腹シミュレーションが実施され、仮想気腹状態のボリュームデータが導出される。
【００５４】
変形シミュレーション部１６３は、被検体ＰＳ内の臓器や病変等の観察対象を仮想的に変形させてよい。観察対象は、術者によって手術される手術対象であってよい。変形シミュレーション部１６３は、例えば、臓器がエンドエフェクタＥＦにより引っ張られたり押されたり、切断される様子をシミュレートしてよい。また、変形シミュレーション部１６３は、例えば、体位変換による臓器の移動をシミュレートしてよい。
【００５５】
ポート位置処理部１６４は、被検体ＰＳの体表上に設けられる複数のポートＰＴの情報を取得する。ポートＰＴの情報は、ポートＰＴの識別情報、ポートＰＴが穿孔される被検体ＰＳの体表上の位置（ポート位置）の情報、ポートＰＴのサイズの情報、等を含んでよい。複数のポートの情報は、テンプレートとしてメモリ１５０や外部サーバに保持されていてよい。複数のポートの情報は、術式によって定められていてよい。複数のポートの情報は術前計画に用いることを目的としてよい。
【００５６】
ポート位置処理部１６４は、メモリ１５０から複数のポート位置の情報を取得してよい。ポート位置処理部１６４は、通信部１１０を介して、外部サーバから複数のポート位置の情報を取得してよい。ポート位置処理部１６４は、ＵＩ１２０を介して、複数のポートＰＴのポート位置の指定を受け付けて、複数のポート位置の情報を取得してよい。複数のポート位置の情報は、複数のポート位置の組み合わせの情報でよい。
【００５７】
ポート位置処理部１６４は、手術支援ロボット３００のキネマティクスの情報を取得する。キネマティクスの情報は、メモリ１５０に保持されていてよい。ポート位置処理部１６４は、メモリ１５０からキネマティクスの情報を取得してよい。ポート位置処理部１６４は、通信部１１０を介して、手術支援ロボット３００や外部サーバからキネマティクスの情報を取得してよい。キネマティクスの情報は、手術支援ロボット３００毎に異なってよい。
【００５８】
キネマティクスの情報は、例えば、手術支援ロボット３００が備えるロボット手術を行うための器具（例えばロボットアームＡＲ、エンドエフェクタＥＦ）の形状に関する形状情報や動作に関する動作情報を含んでよい。この形状情報は、ロボットアームＡＲやエンドエフェクタＥＦの各部位の長さ、重さ、基準方向（例えば水平面）に対するロボットアームＡＲの角度、ロボットアームＡＲに対するエンドエフェクタＥＦの取付角度、等の少なくとも一部の情報を含んでよい。この動作情報は、例えばロボットアームＡＲやエンドエフェクタＥＦの３次元空間における可動範囲、ロボットアームＡＲを動作する際のロボットアームＡＲの位置、速度、加速度、エンドエフェクタＥＦを動作する際のロボットアームＡＲに対する位置、速度、加速度、等の少なくとも一部の情報を含んでよい。
【００５９】
なお、キネマティクスでは、自ロボットアームによる可動範囲とともに他ロボットアームの可動範囲が規定される。したがって、手術支援ロボット３００は、手術支援ロボット３００の各ロボットアームＡＲがキネマティクスに基づいて動作することで、手術中に複数のロボットアームＡＲが干渉することを回避できる。
【００６０】
ポート位置処理部１６４は、術式の情報を取得する。術式は、被検体ＰＳに対する外科手術の方式を示す。術式は、ＵＩ１２０を介して指定されてよい。術式により、ロボット手術における各処置が定まってよい。処置に応じて、処置に必要なエンドエフェクタＥＦが定まってよい。よって、術式に応じて、ロボットアームＡＲに装着されるエンドエフェクタＥＦが定まってよく、どのロボットアームＡＲにどの種類のエンドエフェクタＥＦが装着されるかが定まってよい。また、処置に応じて、処置に最低限必要な最小領域や処置のために確保されることが推奨される推奨領域が定まってよい。
【００６１】
ポート位置処理部１６４は、ターゲット領域の情報を取得する。ターゲット領域は、ロボット手術による処置が行われる対象（例えば組織（例えば血管、気管支、臓器、骨、脳、心臓、足、首））を含む領域でよい。組織は、病変組織、正常組織、臓器、器官、など被検体ＰＳの組織を広く含んでよい。
【００６２】
ポート位置処理部１６４は、メモリ１５０からターゲット領域の位置の情報を取得してよい。ポート位置処理部１６４は、通信部１１０を介して、外部サーバからターゲット領域の位置の情報を取得してよい。ポート位置処理部１６４は、ＵＩ１２０を介して、ターゲット領域の位置の指定を受け付けて、ターゲット領域の位置の情報を取得してよい。
【００６３】
ポート位置処理部１６４は、ポート位置シミュレーションを実行してよい。ポート位置シミュレーションは、ユーザがＵＩ１２０を操作することで、被検体ＰＳにおける所望のロボット手術が可能か否かを判定するためのシミュレーションでよい。ポート位置シミュレーションでは、ユーザが手術を想定しながら、仮想空間において、各ポート位置から挿入されたエンドエフェクタＥＦを動作させ、手術対象となるターゲット領域へアクセス可能か否かを判定してよい。つまり、ポート位置シミュレーションでは、ユーザによる手術支援ロボット３００に対する手動の操作を受けながら、手術支援ロボット３００のロボット手術に係る可動部（例えばロボットアームＡＲやエンドエフェクタＥＦ）が、手術対象となるターゲット領域へ問題なくアクセス可能か否かが判定されてよい。ポート位置処理部１６４は、ポート位置シミュレーションによりポート位置の計画情報を得てよい。
【００６４】
ポート位置シミュレーションでは、被検体ＰＳのボリュームデータ、取得された複数のポート位置の組み合わせ、手術支援ロボット３００のキネマティクス、術式、仮想気腹状態のボリュームデータ、等に基づいて上記のアクセスが可能か否かが判定されてよい。ポート位置処理部１６４は、被検体ＰＳの体表における複数のポート位置を変えながら、各ポート位置においてターゲット領域にアクセス可能か否かを判定してよく、順次ポート位置シミュレーションを行ってよい。ポート位置処理部１６４は、最終的に好ましい（例えば最適な）ポート位置の組み合わせの情報を、ＵＩ１２０を介してユーザ入力に応じて指定してよい。これにより、ポート位置処理部１６４が、穿孔対象の複数のポート位置を計画してよい。ポート位置シミュレーションの詳細については後述する。
【００６５】
ポート位置処理部１６４は、被検体ＰＳの体表上に設けられる複数のポート位置を用いてロボット手術する場合の適切度を示すポート位置スコアを導出（例えば算出）してよい。つまり、複数のポート位置の組み合わせに基づくポート位置スコアは、ロボット手術を行うための複数のポート位置の組み合わせの価値を示している。ポート位置スコアは、複数のポート位置の組み合わせ、手術支援ロボット３００のキネマティクス、術式、仮想気腹状態のボリュームデータ、等に基づいて算出されてよい。ポート位置スコアは、ポート位置毎に導出される。ポート位置スコアの詳細については後述する。
【００６６】
ポート位置処理部１６４は、ポート位置スコアに基づいて、ポート位置を調整してよい。この場合、ポート位置処理部１６４は、ポート位置の移動に伴うポート位置スコアの変動量に基づいて、ポート位置を調整してよい。ポート位置調整の詳細については後述する。
【００６７】
このように、ポート位置処理部１６４は、ポート位置シミュレーションに従って、穿孔対象の複数のポート位置を導出してよい。また、ポート位置処理部１６４は、ポート位置スコアに基づいて、穿孔対象の複数のポート位置を導出してよい。
【００６８】
表示制御部１６６は、各種データ、情報、画像をディスプレイ１３０に表示させる。表示制御部１６６は、画像生成部１６２により生成された３次元画像又は２次元画像を表示させてよい。表示制御部１６６は、画像生成部１６２により生成された複数のポートＰＴの情報（例えばポート位置の情報）を示す画像を表示させてよい。
【００６９】
表示制御部１６６は、画像生成部１６２により生成された、複数のポートＰＴのうち、既に穿孔されたポートＰＴである既孔ポートＰＴ１を除く残りのポートの情報（例えばポート位置の情報）を示す画像を表示させてよい。この場合、表示制御部１６６は、３次元画像又は２次元画像に重畳させて、複数のポート位置を示す画像や残りのポート位置を示す画像を表示させてよい。残りのポートは、未だ穿孔されていないポート（未孔ポート）である。
【００７０】
投射制御部１６７は、投射部１７０による可視光の投射を制御する。投射制御部１６７は、例えば、可視光の周波数、光量、可視光を投射する位置、可視光を投射する時刻（タイミング）を制御してよい。
【００７１】
投射制御部１６７は、被検体ＰＳに向かって可視光を投射部１７０に投射させ、被検体ＰＳの体表（例えば腹部の体表部）に、各種情報を表示させる。投射制御部１６７は、被検体ＰＳの体表に向かってレーザ光を投射し、体表上の特定位置にマーキングを行ってよい。この特定位置は、例えば、穿孔対象のポート位置、体表面のこの特定位置から法線方向に向かうとボリュームデータ上で観察対象（例えば患部）が存在する位置、でよい。つまり、投射制御部１６７は、ポート位置を示すレーザポインタであってよい。
【００７２】
また、投射制御部１６７は、被検体ＰＳの体表面に可視光を投射部１７０に投射させ、被検体ＰＳの体表に、ロボット手術を支援する情報（例えばポート位置に関する情報）を重畳させて表示させてよい。重畳される情報は、文字情報、図形情報、等であってよい。つまり、投射制御部１６７は、ロボット手術において拡張現実（ＡＲ：Augmented Reality）技術を用いてユーザを支援してよい。
【００７３】
図４は、既孔ポートＰＴ１のポート位置の計測例を説明するための図である。ポート位置の計測は、３次元計測でよい。図４では、ベッドＢＤに被検体ＰＳ（例えば患者）が横になって載置されている。
【００７４】
深度センサ４１０は、赤外線を発光する発光部と、赤外線を受光する受光部と、画像を撮像するカメラと、を含んでよい。深度センサ４１０は、発光部により被検体ＰＳへ発光された赤外線と、被検体ＰＳで反射され受光された反射光と、に基づいて、深度センサ４１０から被検体ＰＳまでの距離を検出してよい。深度センサ４１０は、カメラにより撮像された撮像画像により、被写体の上下左右を検出してよい。これにより、深度センサ４１０は、被検体ＰＳの体表における各位置（例えば既孔ポートＰＴ１のポート位置）の３次元位置（３次元座標）の情報を取得してよい。
【００７５】
深度センサ４１０は、プロセッサ及び内部メモリを有してよい。内部メモリは、トロッカーＴＣの形状の情報を保持しておいてよい。深度センサ４１０は、内部メモリに保持されたトロッカーＴＣの形状情報を参照し、被検体ＰＳの体表面に穿孔されたポートＰＴに設置されたトロッカーＴＣを検出（認識）し、トロッカーＴＣの３次元位置を検出（計測）してよい。
【００７６】
また、トロッカーＴＣの表面に所定のマークが付されていてよい。深度センサ４１０は、トロッカーＴＣにおける所定のマークを特徴点として撮像することで、画像認識によりトロッカーＴＣを検出（認識）してよい。これにより、深度センサ４１０は、トロッカーＴＣの認識精度を向上でき、トロッカーＴＣの３次元位置の計測精度を向上できる。
【００７７】
また、深度センサ４１０は、赤外線センサ（発光部及び受光部）を備えず、ステレオカメラを備え、画像処理によりトロッカーＴＣの３次元位置を計測してよい。この場合、深度センサ４１０は、ステレオカメラにより撮像された撮像画像において物体認識によりトロッカーＴＣを認識し、被検体における体表上のトロッカーＴＣの位置を検出（認識）し、トロッカーＴＣまでの距離を算出することで、トロッカーＴＣの３次元位置を計測してよい。
【００７８】
深度センサ４１０は、赤外線センサから発光された赤外線が到達可能な範囲やカメラにより撮像可能な範囲（図４の範囲Ａ１参照）で、被検体ＰＳの体表上の各位置やトロッカーＴＣの位置を計測してよい。
【００７９】
なお、ロボット手術支援装置１００の変形シミュレーション部１６３は、深度センサ４１０から、被検体ＰＳの実気腹状態での体表上の各位置の情報、つまり被検体ＰＳの実気腹状態での体表の形状の情報を取得してよい。また、変形シミュレーション部１６３は、被検体ＰＳの非気腹状態でのボリュームデータを基に、被検体ＰＳの輪郭（体表に相当）を抽出して、被検体ＰＳの非気腹状態での体表上の各位置の情報、つまり被検体ＰＳの非気腹状態での体表の形状の情報を取得してよい。
【００８０】
変形シミュレーション部１６３は、被検体ＰＳの実気腹状態での体表上の各位置と被検体ＰＳの非気腹状態での体表上の各位置との差分、つまり被検体ＰＳの実気腹状態での体表の形状と被検体ＰＳの非気腹状態での体表の形状との差分を算出してよい。これにより、変形シミュレーション部１６３は、被検体ＰＳの実気腹状態とするための気腹量を認識できる。
【００８１】
また、変形シミュレーション部１６３は、実気腹状態と気腹シミュレーションによる仮想気腹状態との差分を基に、気腹シミュレーションのシミュレーション方法やシミュレーション結果を補正してよい。つまり、変形シミュレーション部１６３は、実際の気腹量を基に、気腹シミュレーションのシミュレーション方法やシミュレーション結果を補正してよい。変形シミュレーション部１６３は、この補正情報を、メモリ１５０に保持しておいてよい。また、変形シミュレーション部１６３は、通信部１１０を介して気腹装置より掃気量を受け取って、気腹シミュレーションのシミュレーション方法やシミュレーション結果を補正してよい。これにより、ロボット手術支援装置１００は、気腹シミュレーションの精度を向上できる。
【００８２】
次に、ポート位置の表示例について説明する。
【００８３】
変形シミュレーション部１６３は、非気腹状態（例えば術前ＣＴ撮像）で得られたボリュームデータに気腹シミュレーションを行い、仮想気腹状態のボリュームデータを生成する。画像生成部１６２は、仮想気腹状態のボリュームデータをボリュームレンダリングして、ボリュームレンダリング画像を生成してよい。画像生成部１６２は、気腹状態のボリュームデータをサーフィスレンダリングして、サーフィスレンダリング画像を生成してよい。
【００８４】
変形シミュレーション部１６３は、非気腹状態（例えば術前ＣＴ撮像）で得られたボリュームデータに気腹シミュレーションを行い、非気腹状態から仮想気腹状態への変形情報を生成してよい。画像生成部１６２は、非気腹状態（例えば術前ＣＴ撮像）で得られたボリュームデータからサーフィスを生成してサーフィスレンダリング画像を生成してよい。画像生成部１６２は、非気腹状態（例えば術前ＣＴ撮像）で得られたボリュームデータからサーフィスを生成したものに変形情報を適用して、仮想気腹状態のサーフィスレンダリング画像を生成してよい。
【００８５】
表示制御部１６６は、仮想気腹状態のボリュームレンダリング画像又はサーフィスレンダリング画像に、ポート位置処理部１６４により導出されたポート位置を重畳して、ディスプレイ１３０に表示させてよい。
【００８６】
投射制御部１６７は、被検体ＰＳ（例えば患者）の体表におけるポート位置処理部１６４により導出されたポート位置に可視光を投射させ、可視光によりポート位置を指し示し、ポート位置を可視化してよい。これにより、ユーザは、被検体ＰＳの体表におけるポート位置を確認しながら、ポート位置に対する穿孔等の処置を実施できる。
【００８７】
また、投射制御部１６７は、被検体ＰＳに可視光を投射させ、被検体ＰＳ（例えば患者）の体表におけるポート位置処理部１６４により導出されたポート位置を示す情報を表示させてよい。この場合、投射制御部１６７は、ＡＲ技術を用いて、被検体ＰＳに、ポート位置を示す情報（例えばポートの識別情報、ポート位置を示す矢印）を重畳して表示させてよい。これにより、ユーザは、可視光によるガイド情報を参照することで、被検体ＰＳの体表におけるポート位置に関する情報を確認しながら、ポート位置に対する穿孔等の処置を実施できる。
【００８８】
ここで変形情報について詳述する。
【００８９】
変形シミュレーション部１６３は、気腹前後に得られる複数のボリュームデータ（ＣＴ画像）を基に、ボリュームデータに含まれる各部の動き（変形）を検出し、変形情報を生成する。この場合、変形シミュレーション部１６３は、複数の気腹量のボリュームデータを基に、複数のボリュームデータの変形に対して動き解析（変形解析）を行い、ボリュームデータにおける変形情報を取得する。変形解析の具体的手法は、例えば参考特許文献１、参考特許文献２に記載されている。これらは、非剛体レジストレーションの例になるが、剛体レジストレーションであってもよい。
（参考特許文献１：米国特許第８３１１３００号明細書）
（参考特許文献２：日本国特許第５４０８４９３号公報）
【００９０】
変形シミュレーション部１６３は、変形情報として、ボリュームデータの任意の点の移動量に係る情報や速度に係る情報を取得してよい。変形シミュレーション部１６３は、参考特許文献１の手法を適用すると、ボリュームデータを２次元格子ｎｏｄｅ（ｋ，ｌ）に区切り、２次元格子のフェーズｔの格子ｎｏｄｅ（ｋ，ｌ，ｔ）における２次元座標を（ｘ，ｙ）とした場合、フェーズｔの値を変更して得られる複数のｎｏｄｅ（ｋ，ｌ，ｔ）の差分を基に、ｎｏｄｅ（ｋ，ｌ）の格子点に係る移動量の情報を算出してよい。また、変形シミュレーション部１６３は、移動量の情報を時間微分することで、速度の情報を算出してよい。移動量や速度の情報は、ベクトルで示されてよい。
【００９１】
変形シミュレーション部１６３がこの２次元格子の変形情報をボリュームデータ全体の各点に対して補間すると、ボリュームデータの各点の変形情報が得られる。この所定の点の変形情報を、観察部位を含む領域の各点に対して適用すると、観察部位を含む領域の各点の変形情報が得られる。
【００９２】
また、変形シミュレーション部１６３は、参考特許文献２の手法を適用すると、時系列に並ぶ（気腹前後の）ボリュームデータのうち、ボリュームデータｔｋ−１及びその時刻情報ｔｋ−１、並びにボリュームデータｔｋ及びその時刻情報ｔｋを基に、変形情報を生成してよい。変形情報は、複数のボリュームデータ上の対応する位置もしくは対応する物体の対応関係の情報、位置及び物体が移動変化する過程の情報を指してよい。各ボリュームデータの画素が、時刻ｋ−１と時刻ｋとの間の任意の時刻での位置を示す指標となる。
【００９３】
なお、変形シミュレーション部１６３は、参考特許文献１の手法に限られず、その他の公知のレジストレーション手法を用いて変形解析を行ってもよい。ロボット手術支援装置１００は、変形情報を用いた各点や観察部位の変形解析により、被検体内の任意の位置が気腹前後でどの位置に移動したかを把握可能である。
【００９４】
次に、標準的なポート位置の具体例について説明する。
【００９５】
図５Ａは、被検体ＰＳの体表に設置されるポート位置の第１配置計画例を示す図である。図５Ｂは、被検体ＰＳの体表に設置されるポート位置の第２配置計画例を示す図である。図５Ｃは、被検体ＰＳの体表に設置されるポート位置の第３配置計画例を示す図である。複数のポート位置の配置は、例えば術式に応じて計画されてよい。図５Ａ〜図５Ｃでは、被検体ＰＳの体格や観察対象の病変等の位置や大きさは考慮されていない。
【００９６】
なお、図５Ａ〜図５Ｃにおいて示された複数のポート位置は、穿孔予定のポート位置である。穿孔予定のポート位置と実際に穿孔されたポート位置とでは多少の誤差が生じることがあり、例えば２５ｍｍ程度の誤差が生じることがある。
【００９７】
被検体ＰＳの体表に設けられるポートＰＴには、カメラＣＡが挿入されるカメラポートＰＴＣ、エンドエフェクタＥＦが挿入されるエンドエフェクタポートＰＴＥ、助手が把持する鉗子類が挿入される補助ポートＰＴＡ、が含まれてよい。各ポートＰＴは種類毎（例えばカメラポートＰＴＣ、エンドエフェクタポートＰＴＥ、補助ポートＰＴＡ毎）に複数存在してよく、各ポートＰＴの大きさは種類毎に同じでも異なってもよい。例えば、臓器を抑えるためのエンドエフェクタＥＦや被検体ＰＳ内での動きが複雑なエンドエフェクタＥＦが挿入されるエンドエフェクタポートＰＴＥは、電気メスとしてのエンドエフェクタＥＦが挿入されるエンドエフェクタポートＰＴＥよりも大きくてよい。補助ポートＰＴＡは、比較的自由に配置位置が計画されてよい。
【００９８】
図５Ａでは、カメラポートＰＴＣのポート位置を基準（頂点）として、被検体ＰＳの右方向及び被検体ＰＳの左方向において、多くのエンドエフェクタポートＰＴＥ及び補助ポートＰＴＡが直線状に配列されている。
【００９９】
図５Ｂでは、臍ｈｓの位置を挟んで、多くのエンドエフェクタポートＰＴＥ及び補助ポートＰＴＡが直線状に配列されている。また、カメラポートＰＴＣも臍ｈｓの近傍に配置されている。
【０１００】
図５Ｃでは、多くのエンドエフェクタポートＰＴＥ及び補助ポートＰＴＡが直線状に配列されている。臍ｈｓの位置は、この直線上の位置から、ややずれている。また、カメラポートＰＴＣも臍ｈｓの近傍に配置されている。
【０１０１】
既存の計画では、直線的に多くのポートＰＴが並んで配置されることが多いのは、ユーザがポート位置を位置決めしやすいことと安心感があるためと考えられる。なお、複数のポートＰＴのうち、カメラポートＰＴＣが被検体ＰＳの体表面の中央部に配置されなくてもよい。
【０１０２】
図６は、ロボット手術時の被検体ＰＳ、ポートＰＴ、トロッカーＴＣ、及びロボットアームＡＲの位置関係の一例を示す図である。
【０１０３】
被検体ＰＳには、１つ以上のポートＰＴが設けられる。ポートＰＴのそれぞれには、トロッカーＴＣが配置される。トロッカーＴＣにはエンドエフェクタＥＦが接続（例えば挿通）され、被検体内でのエンドエフェクタＥＦによる作業（処置）が可能となる。ポート位置は、固定して配置され、術中に移動しない。したがって、ポート位置に配置されるトロッカーＴＣの位置も移動しない。一方、術中の処置に応じて、ロボット操作端末の操作を基にロボットアームＡＲ及びエンドエフェクタが制御され、ロボットアームＡＲは移動する。よって、ロボットアームＡＲとトロッカーＴＣの位置関係が変化し、被検体の体表面に対するトロッカーＴＣの角度やトロッカーＴＣに取り付けられたエンドエフェクタＥＦの角度が変化する。なお、図６では、助手が把持する監視類もエンドエフェクタとして示されている。
【０１０４】
次に、ロボット手術支援装置１００の動作について説明する。
【０１０５】
まず、ポート位置シミュレーションの手順について説明する。図７は、ポート位置シミュレーションの手順の一例を示すフローチャートである。
【０１０６】
まず、ポート位置処理部１６４は、例えば通信部１１０を介して、被検体ＰＳを含むボリュームデータを取得する（Ｓ１１）。ポート位置処理部１６４は、例えば通信部１１０を介して、手術支援ロボット３００のキネマティクスの情報を取得する（Ｓ１２）。変形シミュレーション部１６３は、気腹シミュレーションを実行し（Ｓ１３）、被検体ＰＳの仮想気腹状態のボリュームデータを生成する。
【０１０７】
ポート位置処理部１６４は、術式の情報を取得する（Ｓ１４）。ポート位置処理部１６４は、取得された術式に応じた複数のポートＰＴの位置（初期位置）を取得し、設定する（Ｓ１４）。この場合、ポート位置処理部１６４は、３次元座標で複数のポートＰＴの位置を設定してよい。
【０１０８】
ポート位置処理部１６４は、ターゲット領域の位置の情報を取得する（Ｓ１５）。
【０１０９】
ポート位置処理部１６４は、Ｓ１４で取得された複数のポートの位置とターゲット領域の位置とに基づいて、各ポートＰＴから挿入された各エンドエフェクタＥＦがターゲット領域にアクセス可能か否かを判定する（Ｓ１６）各エンドエフェクタＥＦがターゲット領域にアクセス可能か否かは、ターゲット領域における全ての位置に、各エンドエフェクタＥＦが到達可能であるか否かに相当してよい。つまり、エンドエフェクタＥＦ（必要に応じて複数のエンドエフェクタＥＦ）によって、取得された術式に従ったロボット手術が可能であるか否かを示しており、アクセス可能な場合には、ロボット手術が可能であることを示している。
【０１１０】
各エンドエフェクタＥＦの少なくも１つがターゲット領域の少なくとも一部にアクセス不可能である場合、ポート位置処理部１６４は、穿孔対象の複数のポートＰＴに含まれる少なくとも１つのポートＰＴのポート位置を、被検体ＰＳの体表に沿って、移動する（Ｓ１７）。この場合、ポート位置処理部１６４は、ＵＩ１２０を介したユーザ入力を基に、ポート位置を移動してよい。移動させるポートＰＴは、少なくとも、ターゲット領域の少なくとも一部にアクセス不能であったエンドエフェクタＥＦが挿入されたポートＰＴを含む。
【０１１１】
各エンドエフェクタＥＦがターゲット領域にアクセス可能である場合、処理部１６０は、図７のポート位置シミュレーションの処理を終了する。
【０１１２】
このように、ロボット手術支援装置１００は、ポート位置シミュレーションを実施することで、取得された複数のポート位置を用いてターゲット領域にアクセス可能であるか否か、よって取得された複数のポート位置を用いた手術支援ロボット３００によるロボット手術が可能であるか否かを判定できる。複数のポート位置を用いてターゲット領域にアクセス不能である場合、ＵＩ１２０介してポート位置の少なくとも一部を変更して、変更された複数のポート位置を用いてターゲット領域にアクセス可能であるか否かを再度判定してよい。ロボット手術支援装置１００は、ターゲット領域にアクセス可能である複数のポート位置の組み合わせを、穿孔対象の複数のポート位置に計画できる。このように、ロボット手術支援装置１００は、ユーザ手動でポート位置を調整し、ポート位置を計画できる。
【０１１３】
次に、ポート位置スコアの算出例について説明する。
【０１１４】
複数のポート位置は、例えば術式に従って定められ、被検体ＰＳの体表上の任意の位置にそれぞれ配置されることが仮定されてよい。よって、複数のポート位置の組み合わせも、様々なポート位置の組み合わせが仮定されてよい。１つのポートＰＴから、ロボットアームＡＲに装着された１つのエンドエフェクタＥＦが被検体ＰＳ内に挿入可能である。よって、複数のポートＰＴから、複数のロボットアームＡＲに装着された複数のエンドエフェクタＥＦが被検体ＰＳ内に挿入可能である。
【０１１５】
１つのエンドエフェクタＥＦがポートＰＴを介して被検体ＰＳ内において到達可能な範囲が、１つのエンドエフェクタＥＦによって作業（ロボット手術における処置）が可能なワーキングエリア（個別ワーキングエリアＷＡ１）となる。よって、複数のエンドエフェクタＥＦによる個別ワーキングエリアＷＡ１が重複するエリアが、複数のエンドエフェクタＥＦが複数のポートＰＴを介して被検体ＰＳ内において同時に到達可能なワーキングエリア（全体ワーキングエリアＷＡ２）となる。術式に従った処置では、所定数（例えば３つ）のエンドエフェクタＥＦが同時動作することが必要であるので、所定数のエンドエフェクタＥＦが同時に到達可能な全体ワーキングエリアＷＡ２が考慮される。
【０１１６】
また、手術支援ロボット３００のキネマティクスによってエンドエフェクタＥＦが到達可能な被検体ＰＳにおける位置が異なるので、エンドエフェクタＥＦが被検体ＰＳ内に挿入される位置であるポート位置の導出に加味される。また、術式によって確保すべき全体ワーキングエリアＷＡ２の被検体ＰＳ内における位置が異なるので、全体ワーキングエリアＷＡ２の位置に対応するポート位置の導出に加味される。
【０１１７】
ポート位置処理部１６４は、取得された（仮定された）複数のポート位置の組み合わせ毎に、ポート位置スコアを算出してよい。ポート位置処理部１６４は、仮定された複数のポート位置の組み合わせのうち、所定条件を満たすポート位置スコア（例えば最大となるポートスコア）となるポート位置の組み合わせを計画してよい。つまり、計画されたポート位置の組み合わせに含まれる複数のポート位置を、穿孔対象の複数のポート位置に計画してよい。
【０１１８】
なお、ポート位置と手術支援ロボット３００の可動部の動作との関係性は、例えば参考非特許文献２，３に記載された関係性を満たしてよい。
（参考非特許文献２）：Mitsuhiro Hayashibe, Naoki Suzuki, Makoto Hashizume, Kozo Konishi, Asaki Hattori, “Robotic surgery setup simulation with the integration of inverse-kinematics computation and medical imaging”, computer methods and programs in biomedicine, 2006, P63-P72
（参考非特許文献３）Pal Johan From, “On the Kinematics of Robotic-assisted Minimally Invasive Surgery”, Modeling Identication and Control, Vol.34, No.2, 2013, P69-P82
【０１１９】
図８は、ロボット手術支援装置１００によるポート位置スコアを算出する場合の動作例を示すフローチャートである。
【０１２０】
図８の処理前には、図８に示したポート位置シミュレーションのＳ１１〜Ｓ１４と同様に、被検体ＰＳのボリュームデータの取得、手術支援ロボット３００のキネマティクスの情報の取得、気腹シミュレーションの実行、及び術式の情報の取得が事前に行われる。また、キネマティクスの情報は、術式に応じて各ロボットアームＡＲに装着された各エンドエフェクタＥＦの情報が含まれてよい。なお、ポート位置スコアの初期値は値０である。ポート位置スコアは、ポート位置の組み合わせの価値を示す評価関数（評価値）である。なお、変数ｉは、作業の識別情報の一例であり、変数ｊは、ポートの識別情報の一例である。
【０１２１】
ポート位置処理部１６４は、術式に応じて、各エンドエフェクタＥＦを用いた作業ｗｏｒｋ＿ｉのリストである作業リストｗｏｒｋｓを生成する（Ｓ２１）。作業ｗｏｒｋ＿ｉには、術式に従った手術手順で各エンドエフェクタＥＦが作業するための情報が含まれる。作業ｗｏｒｋ＿ｉには、例えば把持、切除、縫合等が含まれてよい。なお、作業には、単一のエンドエフェクタＥＦによる単独作業、複数のエンドエフェクタＥＦによる協調作業、が含まれてよい。
【０１２２】
ポート位置処理部１６４は、術式及び仮想気腹状態のボリュームデータに基づいて、作業リストｗｏｒｋｓに含まれる作業ｗｏｒｋ＿ｉを行うために最低限必要な領域である最小領域ｌｅａｓｔ＿ｒｅｇｉｏｎ＿ｉを計画する（Ｓ２２）。最小領域は、被検体ＰＳにおける３次元領域で定められてよい。ポート位置処理部１６４は、最小領域ｌｅａｓｔ＿ｒｅｇｉｏｎ＿ｉのリストである最小領域リストＬｅａｓｔ＿ｒｅｇｉｏｎｓを生成する（Ｓ２２）。
【０１２３】
ポート位置処理部１６４は、術式、手術支援ロボット３００のキネマティクス、及び仮想気腹状態のボリュームデータに基づいて、作業リストｗｏｒｋｓに含まれる作業ｗｏｒｋ＿ｉを行うために推奨される領域である推奨領域ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ＿ｒｅｇｉｏｎ＿ｉを計画する（Ｓ２３）。ポート位置処理部１６４は、推奨領域ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ＿ｒｅｇｉｏｎ＿ｉのリストである推奨領域リストｅｆｆｅｃｔｉｖｅ＿ｒｅｇｉｏｎｓを生成する（Ｓ２３）。推奨領域には、作業を行うための最低限の空間（最小領域）とともに、例えばエンドエフェクタＥＦが動作するために推奨される空間が含まれてよい。
【０１２４】
ポート位置処理部１６４は、複数のポート位置ｐｏｒｔ＿ｊのリストであるポート位置リストｐｏｒｔｓの情報を取得する（Ｓ２４）。ポート位置は、３次元座標（ｘ，ｙ，ｚ）で定められてよい。ポート位置処理部１６４は、例えば、ＵＩ１２０を介してユーザ入力を受け付け、ユーザにより指定された１つ以上のポート位置を含むポート位置リストｐｏｒｔｓを取得してよい。ポート位置処理部１６４は、メモリ１５０にテンプレートとして保持されたポート位置リストｐｏｒｔｓを取得してもよい。
【０１２５】
ポート位置処理部１６４は、術式、手術支援ロボット３００のキネマティクス、仮想気腹状態のボリュームデータ、及び取得された複数のポート位置に基づいて、各作業ｗｏｒｋ＿ｉについて、各ポート位置ｐｏｒｔ＿ｊを介して各エンドエフェクタＥＦが作業可能な領域であるポート作業領域ｒｅｇｉｏｎ＿ｉを計画する（Ｓ２５）。ポート作業領域は、３次元領域で定められてよい。ポート位置処理部１６４は、ポート作業領域ｒｅｇｉｏｎ＿ｉのリストであるポート作業領域リストｒｅｇｉｏｎｓを生成する（Ｓ２５）。
【０１２６】
ポート位置処理部１６４は、作業ｗｏｒｋ＿ｉ毎に、最小領域ｌｅａｓｔ＿ｒｅｇｉｏｎ＿ｉからポート作業領域ｒｅｇｉｏｎ＿ｉから引いて、減算領域（減算値）を算出する（Ｓ２６）。ポート位置処理部１６４は、減算領域が空領域（減算値が負の値）でないか否かを判定する（Ｓ２６）減算領域が空領域でないか否かは、最小領域ｌｅａｓｔ＿ｒｅｇｉｏｎ＿ｉ内の少なくとも一部に、ポート作業領域ｒｅｇｉｏｎ＿ｉに覆われていない領域（ポートＰＴを介してエンドエフェクタＥＦが到達しない領域）が存在する否かを示している。
【０１２７】
減算領域が空領域である場合、ポート位置処理部１６４は、推奨領域ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ＿ｒｅｇｉｏｎ＿ｉとポート作業領域ｒｅｇｉｏｎ＿ｉとの積である体積値Ｖｏｌｕｍｅ＿ｉを算出する（Ｓ２７）。そして、ポート位置処理部１６４は、作業ｗｏｒｋ＿ｉ毎に算出された体積値Ｖｏｌｕｍｅ＿ｉを合計し、合計値Ｖｏｌｕｍｅ＿ｓｕｍを算出する。ポート位置処理部１６４は、合計値Ｖｏｌｕｍｅ＿ｓｕｍをポート位置スコアに設定する（Ｓ２７）。
【０１２８】
つまり、減算領域が空領域である場合、最小領域内にポート作業領域に覆われていない領域が存在せず、このポート位置リストｐｏｒｔｓ（ポート位置ｐｏｒｔ＿ｊの組み合わせ）が選択されることが好ましいので、このポート位置リストが選択され易くように、ポート位置スコアに作業ｗｏｒｋ＿ｉ毎の値が加算される。また、体積Ｖｏｌｕｍｅ＿ｉを基準にポート位置スコアが計画されることで、最小領域やポート作業領域が大きい程、ポート位置スコアが大きくなり、このポート位置リストｐｏｒｔｓが選択され易くなる。よって、ポート位置処理部１６４は、最小領域やポート作業領域が大きく、手術における各処置が容易になるポート位置の組み合わせを選択し易くできる。
【０１２９】
一方、減算領域が空領域でない場合、ポート位置処理部１６４は、ポート位置リストｐｏｒｔｓについてのポート位置スコアを、値０に設定する（Ｓ２８）。つまり、最小領域内の少なくとも一部にポート作業領域に覆われていない領域が存在し、対象の作業ｗｏｒｋ＿ｉの作業を完結できない可能性があるので、このポート位置リストＰｏｓｔｓが選択されることが好ましくない。そのため、ポート位置処理部１６４は、このポート位置リストＰｏｓｔｓが選択されにくくなるように、ポート位置スコアを値０とし、選択候補から除外する。この場合、ポート位置処理部１６４は、同じポート位置リストｐｏｒｔｓを用いて他の作業ｗｏｒｋ＿ｉを行う場合に空領域となっても、全体でのポート位置スコアを値０設定する。
【０１３０】
なお、ポート位置処理部１６４は、全ての作業ｗｏｒｋ＿ｉについて図８の各ステップを繰り返し、全作業ｗｏｒｋ＿ｉを加味したポート位置スコアを算出してよい。
【０１３１】
このように、ロボット手術支援装置１００は、ポート位置スコアを導出することで、被検体ＰＳの体表上に設けられる複数のポート位置を用いてロボット手術する場合に、穿孔候補のポート位置の組み合わせが、どの程度適切であるかを把握できる。個別ワーキングエリアＷＡ１や全体ワーキングエリアＷＡ２は、穿孔対象となる複数のポートの配置位置によって左右される。この場合でも、手術支援ロボット３００は、複数のポート位置の組み合わせ毎のスコア（ポート位置スコア）を加味することで、例えばポート位置スコアが閾値ｔｈ１以上（例えば最大）となる複数のポート位置の組み合わせを導出でき、ロボット手術を実施し易いポート位置を設定できる。
【０１３２】
また、ポート位置スコアに基づいてワーキングエリアが適切に確保されることで、ユーザは、ロボット手術において直接目視できない被検体内での視野を広く確保でき、ポート作業領域を広く確保でき、不測の事態に対処し易くなる。
【０１３３】
また、ロボット手術では、穿孔されたポート位置は不変であるが、ポート位置に挿入されるエンドエフェクタが装着されるロボットアームＡＲは所定範囲で移動可能である。そのため、ロボット手術では、計画されるポート位置によっては、ロボットアームＡＲが相互に干渉し得るので、ポート位置の計画は重要である。また、手術支援ロボット３００と被検体ＰＳとの位置関係を術中に変更することは原則的に行われないので、ポート位置の計画は重要である。
【０１３４】
図９は、ポート位置を基に定められるワーキングエリアの一例を示す図である。個別ワーキングエリアＷＡ１は、各ポート位置ｐｏｒｔ＿ｊに対応する個別のワーキングエリアである。個別ワーキングエリアＷＡ１は、個別のエンドエフェクタが到達可能な被検体ＰＳ内の領域でよい。各個別ワーキングエリアＷＡ１が重複するエリアが、全体ワーキングエリアＷＡ２である。全体ワーキングエリアＷＡ２は、ポート作業領域ｒｅｇｉｏｎ＿ｉに相当してよい。ロボット手術支援装置１００は、ポート位置スコアを用いることで、各ポート位置を最適化でき、好適な個別ワーキングエリアＷＡ１及び全体ワーキングエリアＷＡ２を導出できる。
【０１３５】
次に、ポート位置調整の詳細について説明する。
【０１３６】
ポート位置処理部１６４は、例えばメモリ１５０に保持されたテンプレートやＵＩ１２０を介したユーザ指示を基に、複数のポート位置（候補位置）の情報を取得する。ポート位置処理部１６４は、取得された複数のポート位置の組み合わせに基づいて、この複数のポート位置を用いた場合のポート位置スコアを算出する。
【０１３７】
ポート位置処理部１６４は、ポート位置スコアに基づいて、ポートＰＴの位置を調整してよい。この場合、ポート位置処理部１６４は、取得された複数のポート位置の場合のポート位置スコアと、この複数のポート位置のうちの少なくとも１つのポート位置を変更した場合のポート位置スコアと、に基づいて、ポートＰＴの位置を調整してよい。この場合、ポート位置処理部１６４は、３次元空間での各方向（ｘ方向、ｙ方向、ｚ方向）に沿ったポート位置の微小移動や微分を加味してよい。
【０１３８】
なお、ｘ方向は、被検体ＰＳを基準とした左右方向に沿ってよい。ｙ方向は、被検体ＰＳを基準とした前後方向（被検体ＰＳの厚み方向）でよい。ｚ方向は、被検体ＰＳを基準とした上下方向（被検体ＰＳの体軸方向）でよい。ｘ方向、ｙ方向、ｚ方向は、ＤＩＣＯＭ（Digital Imaging and COmmunications in Medicine）で規定された３方向でよい。ｘ方向、ｙ方向、ｚ方向は、これ以外の方向でもよく、被検体ＰＳを基準にしない方向でもよい。
【０１３９】
例えば、ポート位置処理部１６４は、（式１）に従って、複数のポート位置に対して、ポート位置スコアＦ（ｐｏｒｔｓ）を算出し、Ｆの微分値Ｆ’を算出してよい。
【０１４０】
F(port_j(x+Δx, y, z)) - F(port_j(x, y, z))
F(port_j(x, y+Δy, z)) - F(port_j(x, y, z))      ・・・（式１）
F(port_j(x, y, z+Δz)) - F(port_j(x, y, z))
【０１４１】
つまり、ポート位置処理部１６４は、ポート位置F(port_j(x+Δx, y, z))の場合のポート位置スコアＦを算出し、ポート位置F(port_j(x, y, z))の場合のポート位置スコアＦを算出し、その差分を算出する。この差分値は、ポート位置F(port_j(x, y, z))におけるｘ方向の微小変化に対するポート位置スコアＦの変化を示し、つまり、ｘ方向のＦの微分値Ｆ’を示す。
【０１４２】
また、ポート位置処理部１６４は、ポート位置F(port_j(x, y+Δy, z))の場合のポート位置スコアＦを算出し、ポート位置F(port_j(x, y, z))の場合のポート位置スコアＦを算出し、その差分を算出する。この差分値は、ポート位置F(port_j(x, y, z))におけるｙ方向の微小変化に対するポート位置スコアＦの変化を示し、つまり、ｙ方向のＦの微分値Ｆ’を示す。
【０１４３】
また、ポート位置処理部１６４は、ポート位置F(port_j(x, y, z+Δz))の場合のポート位置スコアＦを算出し、ポート位置F(port_j(x, y, z))の場合のポート位置スコアＦを算出し、その差分を算出する。この差分値は、ポート位置F(port_j(x, y, z))におけるｚ方向の微小変化に対するポート位置スコアＦの変化を示し、つまり、ｚ方向のＦの微分値Ｆ’を示す。
【０１４４】
ポート位置処理部１６４は、各方向の微分値Ｆ’に基づいて、ポート位置スコアの最大値を算出する。この場合、ポート位置処理部１６４は、微分値Ｆ’に基づいて、再急降下法に従ってポート位置スコアが最大となるポート位置を算出してよい。ポート位置処理部１６４は、算出されたポート位置を穿孔対象の位置とするように、ポート位置を調整し、ポート位置を最適化してよい。なお、ポート位置スコアが最大となるポート位置でなくても、例えばポート位置スコアが閾値ｔｈ１以上となる位置でもよく、ポート位置スコアが改善されれば（高くなれば）よい。
【０１４５】
ポート位置処理部１６４は、このようなポート位置の調整を、複数のポート位置の組み合わせに含まれる他のポート位置の調整に適用したり、複数のポート位置の他の組み合わせにおけるポート位置の調整に適用したりしてよい。これにより、ポート位置処理部１６４は、各ポート位置が調整された（例えば最適化された）複数のポートＰＴを、穿孔対象のポート位置に計画できる。
【０１４６】
なお、複数のポート位置（ポート位置の座標）は、穿孔予定位置と実際の穿孔位置とで所定長（例えば２５ｍｍ）程度の誤差が生じ得、またポート位置の計画精度は精々３ｍｍあれば十分であると考えられる。そのため、ポート位置処理部１６４は、被検体ＰＳの体表において所定長毎に、ポート位置の組み合わせに含まれる複数のポート位置を総当たりで穿孔予定位置とし、この複数のポート位置についてのポート位置スコアをそれぞれ算出してよい。つまり、被検体ＰＳの体表における所定長（例えば３ｍｍ）の格子状（グリッド）に、穿孔予定位置が配置されてよい。また、体表上に仮定されるポート数（例えば格子状の交点の数）がｎ個であり、ポート位置の組み合わせに含まれるポート数がｍ個である場合、ポート位置処理部１６４は、ｎ個のポート位置からｍ個のポート位置を順番に選択して組み合わせ、それぞれの組み合わせでのポート位置スコアを算出してよい。このように、３ｍｍ間隔の格子状のようにグリッドが過度に細かくない場合には、ポート位置処理部１６４の計算負荷が過大となることを抑制でき、全組み合わせのポート位置スコアを算出可能である。
【０１４７】
なお、ポート位置処理部１６４は、公知の方法に従って、複数のポート位置の調整を行ってよい。ポート位置処理部１６４は、穿孔対象のポート位置を、調整後のポート位置の組み合わせに含まれる複数のポート位置に計画してよい。ポート位置調整の公知の方法は、以下の参考非特許文献４，５及び参考特許文献３に記載された技術を含んでよい。
【０１４８】
（参考非特許文献４）Shaun Selha、Pierre Dupont, Robert Howe, David Torchiana, “Dexterity optimization by port placement in robot-assisted minimally invasive surgery”, SPIE International Symposium on Intelligent Systems and Advanced Manufacturing, Newton, MA, 28-31, 2001
（参考非特許文献５）Zhi Li, Dejan Milutinovic, Jacob Rosen, “Design of a Multi-Arm Surgical Robotic System for Dexterous Manipulation”, Journal of Mechanisms and Robotics, 2016
（参考特許文献３）米国特許出願公開第２００７／０２４９９１１明細書
【０１４９】
次に、既孔ポートを用いたポート位置調整について説明する。
【０１５０】
ポート位置処理部１６４は、複数のポートを穿孔する場合に、既に穿孔された（例えば１番目に穿孔された）既孔ポートＰＴ１のポート位置の情報（計測情報）を取得してよい。ポート位置処理部１６４は、既孔ポートＰＴ１のポート位置を基に、その後に穿孔される（例えば２番目に穿孔される）ポートのポート位置を計画してよい。これにより、ロボット手術支援装置１００は、予定されていたポートＰＴの位置と実際に穿孔された既孔ポートＰＴ１の位置とにずれがあっても、その後に穿孔されるポートのポート位置を修正可能である。
【０１５１】
図１０は、ロボット手術支援装置１００による既孔ポートＰＴ１を用いたポート位置調整手順の一例を示すフローチャートである。なお、図１０においても、図８と同様に、被検体ＰＳのボリュームデータの取得、手術支援ロボット３００のキネマティクスの情報の取得、気腹シミュレーションの実行、及び術式の情報の取得が事前に行われる。
【０１５２】
ポート位置処理部１６４は、複数のポート位置（穿孔候補の位置）の情報を取得する（Ｓ３１）。ポート位置処理部１６４は、取得された複数のポート位置に基づいて、ポート位置シミュレーションを行い、ポート位置スコアを算出する（Ｓ３２）。この場合、ポート位置処理部１６４は、術式、手術支援ロボット３００のキネマティクス、仮想気腹状態のボリュームデータ、及び取得された複数のポート位置に基づいて、ポート位置スコアを算出してよい。
【０１５３】
ポート位置処理部１６４は、各ポート位置を仮に移動させた場合のポート位置スコアに対する影響度を算出する（Ｓ３３）。この場合、ポート位置処理部１６４は、ポート位置を所定距離（例えば微小距離）移動させた場合のポート位置スコアの変化量（例えば減少量）を、影響度として算出してよい。ポート位置を所定距離移動させた場合のポート位置スコアの変化量は、先述した（式１）に従って算出され、つまりポート位置スコアＦの微分値Ｆ’に相当してよい。
【０１５４】
ポート位置処理部１６４は、影響度が大きいポートＰＴから順に穿孔するように、ポートＰＴの穿孔順序を計画する。表示制御部１６６又は投射制御部１６７は、各ポートＰＴの位置及び穿孔順序の情報を表示させてよい（Ｓ３４）。これにより、ユーザ（例えば術者、助手）は、計画されたポート位置を容易に認識でき、影響度を加味した穿孔順序も容易に認識できる。
【０１５５】
なお、一例として穿孔順序が影響度の降順に一致することを例示したが、穿孔順序が影響度の昇順に一致してもよい。
【０１５６】
なお、上記の影響度は、ポート位置を移動させた場合のポート位置スコアの変化量に相当するので、穿孔精度の必要度とも言える。つまり、影響度が大きいポートＰＴは、穿孔精度の必要度が高いポートＰＴであると言え、影響度が小さいポートＰＴは、穿孔精度の必要度が低いポートＰＴであると言える。よって、影響度の降順である穿孔順序の表示は、穿孔精度の必要度が高いポートから順に穿孔するためのユーザに対する指示とも言える。また、影響度の昇順である穿孔順序の表示は、穿孔精度の必要度が低いポートから順に穿孔するためのユーザに対する指示とも言える。
【０１５７】
ユーザは、計画されたポート位置に、該当するポートを穿孔する。ユーザは、穿孔されたポートＰＴ（既孔ポートＰＴ１）に、トロッカーＴＣを設置する。計測器４００は、既孔ポートＰＴ１のポート位置を計測する。既孔ポートＰＴ１のポート位置は、トロッカーＴＣ等を用いて自動計測されて、ロボット手術支援装置１００に送られてもよいし、手動計測されてＵＩ１２０を介して計測結果が入力されてもよい。ポート位置処理部１６４は、通信部１１０やＵＩ１２０を介して、既孔ポートＰＴ１のポート位置の計測情報を取得してよい（Ｓ３５）。また、ポート位置処理部１６４は、ＵＩ１２０を介して、既孔ポートＰＴ１を識別するための識別情報を取得してよい。これにより、ロボット手術支援装置１００は、取得された複数のポートの位置のうち、どのポートが穿孔されたかを識別できる。
【０１５８】
ポート位置処理部１６４は、Ｓ３１で取得された複数のポート位置のうち、既孔ポートＰＴ１に対応する穿孔候補のポート位置を、既孔ポートＰＴ１のポート位置に置換する。ポート位置処理部１６４は、置換して得られた複数のポート位置に基づいて、置換して得られた複数のポート位置の組み合わせの場合のポート位置スコア（既孔ポートＰＴ１を加味したポート位置スコア）を算出する（Ｓ３６）。この場合、ポート位置処理部１６４は、術式、手術支援ロボット３００のキネマティクス、仮想気腹状態のボリュームデータ、及び置換して得られた複数のポート位置に基づいて、ポート位置スコアを算出してよい。
【０１５９】
ポート位置処理部１６４は、既孔ポートＰＴ１を加味したポート位置スコアを基に、残りのポート位置を調整し、残りのポート位置を計画する（Ｓ３７）。ポート位置処理部１６４は、残りのポート位置の調整を、前述したポート位置調整の手法に従って実施してよい。
【０１６０】
なお、既に穿孔された既孔ポートＰＴ１のポート位置は、固定位置となり、未だ穿孔されていない残りのポート位置は、可変位置となる。そのため、ポート位置処理部１６４は、Ｓ３７の後にＳ３１に進み、既孔ポートＰＴ１を含む複数のポート位置のうち、残りのポート位置を任意に変更して、複数のポート位置の組み合わせを変更してよい。そして、変更された複数のポート位置の組み合わせについて、図１０の処理を繰り返してよい。ポート位置処理部１６４は、例えばポート位置スコアが閾値ｔｈ１以上（例えば最大）となるポート位置の組み合わせとなるように、残りのポート位置を計画してよい。これにより、既孔ポートＰＴ１を加味して、残りのポート位置の適切度を向上（例えば最適化）できる。
【０１６１】
なお、ポート位置処理部１６４は、図１０の繰り返し処理において、Ｓ３４において穿孔順序を導出する際、既孔ポートＰＴ１については既に穿孔されているため、穿孔順序が固定である。したがって、ここでは、ポート位置処理部１６４は、残りのポートの穿孔順序を導出する。
【０１６２】
既孔ポートＰＴ１を用いたポート位置調整手順によれば、ロボット手術支援装置１００は、穿孔予定の位置から位置ずれしてポートＰＴが穿孔された場合でも、既孔ポートＰＴ１のポート位置を加味して残りのポート位置を調整できる。よって、既孔ポートＰＴ１の穿孔位置野の誤差によって、導出されていた複数のポート位置の組み合わせではロボット手術の手術効率や安全性が低下するような場合でも、既孔ポートＰＴ１を加味して残りのポート位置を再配置することで、手術効率や安全性の低下を抑制できる。
【０１６３】
図１１Ａは、ポートの穿孔前のガイド表示を含む画像表示例を示す図である。図１１Ｂは、ポートの穿孔後のガイド表示を含む画像表示例を示す図である。この画像は、ディスプレイ１３０に表示される例であるが、ポートＰＴを穿孔するためのガイド情報は、投射部１７０により被検体ＰＳの体表に向けて可視光が投射され、可視光によりガイド情報が表示されてよい。
【０１６４】
図１１Ａでは、ボリュームレンダリング画像が表示されるとともに、ボリュームレンダリング画像に重畳してガイド情報が表示されている。ガイド情報では、大きな矢印（大矢印）の先端側にポートＰＴ（ポートＡ）が存在することを示し、大矢印の末端側（根本側）にポートＰＴの識別情報（例えば「Ａ」）を示している。また、ガイド情報では、小さな矢印（小矢印）は、両方向矢印の両先端位置の間の距離を示している。図１１Ａでは、距離をｍｍ単位で示している。また、臍ｈｓの位置も矢印で示されている。
【０１６５】
図１１Ｂでは、ボリュームレンダリング画像が表示されるとともに、ボリュームレンダリング画像に重畳してガイド情報が表示されている。ガイド情報では、大きな矢印（大矢印）の先端側にポートＰＴ（ポートＡ）が存在することを示し、大矢印の末端側（根本側）にポートの識別情報（例えば「Ａ」）を示している。また、「ｏｐｅｎｅｄ」を付記することで、ポートＰＴが既孔ポートＰＴ１であることを示している。例えば、「ｏｐｅｎｅｄ  Ａ」は、ポートＡが既孔ポートであることを示す。また、ガイド情報では、小さな矢印（小矢印）は、両方向矢印の両先端位置の間の距離を示している。図１１Ｂでは、距離をｍｍ単位で示している。また、臍ｈｓの位置も矢印で示されている。
【０１６６】
次に、比較例及び本実施形態のポート位置の指定例について説明する。
【０１６７】
図１２は、比較例のポート位置の指定を説明するための図である。図１２に示すように、穿孔される全てのポート位置は、術前（最初のポートが穿孔される前）に定められていた。図１２では、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅはポートの識別情報の一例であり、図示された長さの単位はｍｍである。なお、図１２で示す各値は一例であり、他の値でもよい。
【０１６８】
図１２では、臍ｈｓから頭部側に体軸方向に沿って移動させた位置に、臍ｈｓとポートＣとの距離が２０ｍｍとなるように、ポートＣのポート位置が計画（指定）されている。また、ポートＡ〜Ｅが体軸方向と垂直な方向に直線状に配置されるように、各ポートＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅが計画されている。つまり、ポートＡ及びポートＢの間の距離が５０ｍｍ、ポートＢ及びポートＣの間の距離が５０ｍｍ、ポートＣ及びポートＤの間の距離が６０ｍｍ、ポートＤ及びポートＥの間の距離が４０ｍｍ、となるように計画されている。
【０１６９】
図１３は、本実施形態のポート位置の指定例を説明するための図である。図１３では、「ＰＴ１」は既に穿孔された既孔ポートを示し、「ＰＴ２」は未だ穿孔されていない未孔ポートを示す。
【０１７０】
図１３では、まず、１回目のポート位置シミュレーションやポート位置調整により、例えば術前にポートＡ〜Ｅの位置が計画される。この位置は、比較例で計画されたポート位置と同じである。つまり、臍ｈｓから頭部側に体軸方向に沿って移動させた位置に、臍ｈｓとポートＣとの距離が２０ｍｍとなるように、ポートＣのポート位置が計画されている。また、臍ｈｓから体軸方向に垂直な方向に、ポートＢ及びポートＣの間の距離が５０ｍｍとなるように、ポートＢのポート位置が計画される。例えば、ポートＣ、ポートＢの順に、計画されたポート位置を目標に穿孔される。
【０１７１】
計測器４００が実際に穿孔されたポートＢ，Ｃの位置を計測すると、ポートＣの穿孔位置は、計画されたポート位置と同じ位置であった。一方、ポートＢの穿孔位置は、計画されたポート位置とは異なり、臍ｈｓから体軸方向に垂直な方向に、ポートＢ及びポートＣの間の距離が６０ｍｍとなる位置に、ポートＢが穿孔されていた。
【０１７２】
これに対し、ポート位置処理部１６４は、ポート位置シミュレーションやポート位置調整を再度行う。ここでのポート位置調整は、既孔ポートＰＴ１を用いたポート位置調整となる。この場合、既孔ポートＰＴ１であるポートＣ、ポートＢの位置を固定して（固定値として）、他のポートＡ，Ｄ，Ｅの位置を可変して（可変値として）、各ポート位置を調整して計画する。このポート位置シミュレーションの結果、図１３では、残りのポートとしてのポートＡの位置が、当初の穿孔予定の位置（１回目のポート位置シミュレーションやポート位置調整により計画された位置）から変更され、ポート位置が調整されている。つまり、ポートＢのポート位置から体軸方向と垂直な方向（図１３では左方向に）に４５ｍｍ離れ、ポートＢのポート位置から体軸方向に沿う方向に（図１３では上方向に）に１０ｍｍ離れた位置に、ポートＡのポート位置が計画される。つまり、ポート位置処理部１６４は、ポートＡ及びポートＢの間の距離（体軸方向と垂直な方向の距離）を４５ｍｍとし、体軸方向に１０ｍｍオフセットさせた位置に、ポートＡのポート位置を調整して計画している。
【０１７３】
次に、既孔ポートＰＴ１を用いたポート位置調整のバリエーションについて説明する。
【０１７４】
ポート位置処理部１６４は、被検体ＰＳの体表において穿孔が困難な領域である使用困難領域として設定してよい。使用困難領域は、例えば、既往歴があり癒着などによりポートを設けることが困難な領域を含んでよい。ポート位置処理部１６４は、ＵＩ１２０を介したユーザ入力を受け、使用困難領域を指定してよい。使用困難領域の設定情報は、メモリ１５０に保持され、適宜参照されてよい。使用困難領域に含まれるポートＰＴは、ポートＰＴの穿孔に不適な不適ポートとなる。なお、この不適ポートは、穿孔前のポートも穿孔後のポートもあり得る。ポート位置処理部１６４は、使用困難領域に穿孔対象のポートＰＴを設けることを禁止しても許可してもよい。
【０１７５】
また、ポート位置処理部１６４は、実際に穿孔して既孔ポートＰＴ１を設け、この既孔ポートＰＴ１が使用困難な場合に、この既孔ポートＰＴ１を含む所定範囲を使用困難領域に設定してよい。ポート位置処理部１６４は、ＵＩ１２０を介したユーザ入力を受け、既孔ポートＰＴ１が使用困難であることを示す情報を取得してよい。この場合、既孔ポートＰＴ１は、ポートＰＴの穿孔に不適な不適ポートである。
【０１７６】
ポート位置処理部１６４は、使用困難領域に存在するポートＰＴの穿孔の優先度を低くして、優先度の高い順に穿孔順序を計画してよい。これにより、ロボット手術支援装置１００は、癒着等の使用困難領域をなるべく穿孔しないので、使用できない可能性の高い使用困難領域に対応する被検体ＰＳの体表を、なるべく傷付けないように配慮できる。
【０１７７】
逆に、ポート位置処理部１６４は、使用困難領域に存在するポートＰＴの穿孔の優先度を高くして、優先度の高い順に穿孔順序を計画してよい。これにより、ロボット手術支援装置１００は、癒着等の使用困難領域をなるべく早期に穿孔しようとするので、使用困難領域の状態を早期に確認でき、後のポートの穿孔計画を立て易くなる。
【０１７８】
取得された又は計画された複数のポートＰＴのうち、不適ポートは、不適ポート以外のポート（適切ポート）から閾値ｔｈ２以上の距離が離れていてよい。これにより、ロボット手術支援装置１００は、適切ポートを穿孔する際に、例えば不適ポート周辺の穿孔が困難な要因（例えば癒着）による影響を低減可能である。
【０１７９】
表示制御部１６６又は投射制御部１６７は、使用困難領域や不適ポートを可視化してよい。つまり、表示制御部１６６は、ボリュームデータに基づくレンダリング画像における使用困難領域や不適ポートに相当する箇所に、使用困難領域や不適ポートであることを示す不適マークを表示させてよい。投射制御部１６７は、被検体ＰＳの体表における使用困難領域に可視光を投射し、使用困難領域であることを示す不適マークを表示させてよい。表示制御部１６６又は投射制御部１６７は、不適マークとして、例えば、ポートの表示に「！」マークを表示してもよいし、「癒着可能性」と使用困難領域と判断した理由を具体的に表示しても良い。
【０１８０】
ポート位置処理部１６４は、所定のポート自身の移動に対する影響度を加味して穿孔順序を導出することを例示したが、この所定のポート以外の他のポートに対する影響度（他影響度）を加味して、穿孔順序を導出（例えば算出）してもよい。ポート位置処理部１６４は、所定のポートの位置を調整することで他のポートとの距離が所定距離以下となる場合に、他影響度が高いとして、優先度を高く又は低くし、穿孔順序を導出してよい。また、ポート位置処理部１６４は、所定のポートの位置を調整することで、他のポートの位置の調整が必要となり、ワーキングエリアも変化する場合に、他影響度が高いとして、優先度を高く又は低くし、穿孔順序を導出してよい。これにより、ロボット手術支援装置１００は、他影響度を考慮することで、例えば他のポートを用いたワーキングエリアの変化を抑制でき、つまり他のポートを用いたロボット手術の作業性の低下を抑制して、所定のポートを用いたロボット手術の作業性を改善できる。
【０１８１】
ポート位置処理部１６４は、ポートＰＴの穿孔困難度に基づいて、穿孔順序を計画してよい。穿孔困難度は、穿孔対象のポートＰＴを穿孔することの難しさを示す。例えば、基準位置（例えば臍ｈｓ、他のポート）からの距離が長い程、穿孔困難度が高くてよい。つまり、基準位置から穿孔対象のポートＰＴまでの距離が長い場合、この距離の計測時に、所望の距離からずれやすいため、穿孔対象のポートＰＴを穿孔することが困難と言える。また、被検体ＰＳの脇に空けられるポートは、穿孔困難度が高くてよい。ポート位置処理部１６４は、メモリ１５０に保持された穿孔困難度の情報を取得してよい。
【０１８２】
ポート位置処理部１６４は、穿孔困難度が高いポートＰＴから順に穿孔するように、ポートＰＴの穿孔順序を計画してよい。表示制御部１６６又は投射制御部１６７は、各ポートＰＴの位置及び穿孔困難度を加味した穿孔順序の情報を表示させてよい。これにより、ユーザ（例えば術者、助手）は、計画されたポート位置を容易に認識でき、穿孔困難度を加味した穿孔順序も容易に認識できる。
【０１８３】
ポート位置処理部１６４は、複数のポートＰＴが穿孔された後に、複数のポートＰＴを既孔ポートＰＴ１として、穿孔対象の残りのポート位置を調整してよい。この場合、ポート位置処理部１６４は、複数の既孔ポートＰＴ１のポート位置を固定位置として、複数の既孔ポートＰＴ１以外の残りのポート位置を可変位置として、ポート位置シミュレーションやポート位置調整を実施し、残りのポート位置を調整してよい。これにより、ロボット手術支援装置１００は、例えば複数人が同時にポートＰＴを穿孔する場合でも、穿孔された複数のポートＰＴを既孔ポートＰＴ１として、穿孔結果を加味して残りのポート位置を調整できる。
【０１８４】
変形シミュレーション部１６３は、既孔ポートＰＴ１が穿孔された際に、計測器４００から、通信部１１０を介して、実気腹状態の被検体ＰＳの体表の位置の情報を取得してよい。変形シミュレーション部１６３は、非気腹状態の被検体ＰＳのボリュームデータに対する気腹シミュレーションにより得られる、仮想気腹状態の被検体ＰＳの体表の位置の情報を取得してよい。変形シミュレーション部１６３は、実気腹状態の被検体ＰＳの体表の位置と仮想気腹状態の被検体ＰＳの体表の位置との差分に基づいて、気腹シミュレーションの結果を補正し、この補正にする補正情報を生成してよい。
【０１８５】
ポート位置処理部１６４は、補正情報を参照し、補正された気腹シミュレーションが実施された仮想気腹状態のボリュームデータに基づいて、ポート位置シミュレーションやポート位置調整を行ってよい。これにより、ロボット手術支援装置１００は、既孔ポートＰＴ１を用いたポート位置調整の調整精度を向上できる。
【０１８６】
以上、図面を参照しながら各種の実施形態について説明したが、本開示はかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。
【０１８７】
第１の実施形態では、撮像されたＣＴ画像としてのボリュームデータは、ＣＴ装置２００からロボット手術支援装置１００へ送信されることを例示した。この代わりに、ボリュームデータが一旦蓄積されるように、ネットワーク上のサーバ等へ送信され、サーバ等に保管されてもよい。この場合、必要時にロボット手術支援装置１００の通信部１１０が、ボリュームデータを、有線回線又は無線回線を介してサーバ等から取得してもよいし、任意の記憶媒体（不図示）を介して取得してもよい。
【０１８８】
第１の実施形態では、撮像されたＣＴ画像としてのボリュームデータは、ＣＴ装置２００からロボット手術支援装置１００へ通信部１１０を経由して送信されることを例示した。これは、実質的にＣＴ装置２００とロボット手術支援装置１００とを併せて一製品として成立している場合も含まれるものとする。また、ロボット手術支援装置１００がＣＴ装置２００のコンソールとして扱われている場合も含む。
【０１８９】
第１の実施形態では、ＣＴ装置２００により画像を撮像し、生体内部の情報を含むボリュームデータを生成することを例示したが、他の装置により画像を撮像し、ボリュームデータを生成してもよい。他の装置は、ＭＲＩ（Magnetic Resonance Imaging）装置、ＰＥＴ（Positron Emission Tomography）装置、血管造影装置（Angiography装置）、又はその他のモダリティ装置を含む。また、ＰＥＴ装置は、他のモダリティ装置と組み合わせて用いられてもよい。
【０１９０】
第１の実施形態では、ロボット手術支援装置１００に、手術支援ロボット３００が接続されているが、接続されていなくてもよい。手術支援ロボット３００のキネマティクスの情報があらかじめ取得されていれば十分だからである。また、ポートの穿孔を終了してから手術支援ロボット３００を接続してもよい。また、手術支援ロボット３００を構成する装置のうち一部の装置にのみ接続してもよい。また、ロボット手術支援装置１００自体が、手術支援ロボット３００の一部であってもよい。
【０１９１】
第１の実施形態では、手術支援ロボット３００は、低侵襲手術を目的とする手術支援ロボットであったが、低侵襲手術を目的とする手術支援ロボット３００は、腹腔鏡手術を支援する手術支援ロボットであってよい。また、手術支援ロボット３００は、内視鏡手術を支援する手術支援ロボットであってよい。
【０１９２】
第１の実施形態では、ロボット手術支援装置１００が被検体の仮想気腹状態のボリュームデータを基にポート位置を計画することを例示したが、これに限られない。例えば観察対象が呼吸器や頸部では気腹されずにロボット手術されることがあるためである。つまり、ロボット手術支援装置１００は、非気腹状態のボリュームデータを基にポート位置を計画してもよい。
【０１９３】
第１の実施形態では、被検体ＰＳとして人体を例示したが、動物の体でもよい。
【０１９４】
本開示は、第１の実施形態のロボット手術支援装置の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は各種記憶媒体を介してロボット手術支援装置に供給し、ロボット手術支援装置内のコンピュータが読み出して実行するプログラムも適用範囲である。
【０１９５】
以上のように、上記実施形態のロボット手術支援装置１００は、手術支援ロボット３００による低侵襲なロボット手術を支援する。処理部１６０は、被検体ＰＳの３Ｄデータ（例えば非気腹状態のボリュームデータや仮想気腹状態のボリュームデータ）を取得してよい。処理部１６０は、手術支援ロボットのロボット手術を行うための可動部（例えばロボットアームＡＲ、エンドエフェクタＥＦ）の動作に関する動作情報（例えばキネマティクスの情報）を取得してよい。処理部１６０は、被検体ＰＳを手術するための術式の情報を取得してよい。処理部１６０は、被検体ＰＳの体表に穿孔される複数のポートＰＴの位置の計画情報を取得してよい。処理部１６０は、複数のポートＰＴのうち、被検体ＰＳの体表において穿孔された第１のポート（例えば既孔ポートＰＴ１）の位置を計測した計測情報を取得してよい。処理部１６０は、第１のポートの位置の計測情報と、術式と、手術支援ロボットの動作情報と、３Ｄデータに基づいて、複数のポートＰＴのうちの第１のポートを除く残りのポートのうちの少なくとも１つの位置を決定してよい。処理部１６０は、決定されたポートの位置を示す情報を表示部（例えばディスプレイ１３０）に表示させてよい。
【０１９６】
これにより、ロボット手術支援装置１００は、複数のポートＰＴの穿孔中においてポート位置を調整しながら、ポートＰＴを穿孔することができる。例えば、ポートＰＴの穿孔が困難な位置であることで、当初想定された位置にポートを穿孔することが困難であり、予定と異なる位置にポートが穿孔されることがある。この場合でも、ロボット手術支援装置１００は、実際に穿孔されたポートＰＴ（既孔ポート）の穿孔位置を加味して、残りのポート位置（未定孔ポート）を計画することで、複数のポートＰＴの全体で当初想定されたポートの配置のバランスを確保し易くなる。したがって、ロボット手術支援装置１００は、第１のポートの穿孔予定位置からの位置ずれによるロボット手術への影響を低減できる。
【０１９７】
また、処理部１６０は、取得された複数のポートＰＴの位置と、術式と、手術支援ロボット３００の動作情報と、３Ｄデータと、に基づいて、第１のポート及び残りのポートを含む複数のポートＰＴの位置を調整してよい。処理部１６０は、穿孔された第１のポートの位置と、術式と、手術支援ロボットの動作情報と、３Ｄデータと、に基づいて、複数のポートＰＴのうちの調整された残りのポートのうちの少なくとも１つの位置を再調整してよい。
【０１９８】
これにより、ロボット手術支援装置１００は、まずは複数のポート全体の配置を調整（例えば最適化）し、複数のポート全体にふさわしい配置を計画できる。また、ロボット手術支援装置１００は、その後に実際に穿孔された第１のポートの穿孔位置を加味して、残りのポートの配置を再調整して、残りのポート全体にふさわしい配置を計画できる。よって、ロボット手術支援装置１００は、例えば穿孔の度に各ポート位置を調整して、各穿孔タイミングで未孔ポートの位置を最適化できる。
【０１９９】
また、処理部１６０は、被検体ＰＳの体表において残りのポートを穿孔する優先度（例えば、影響度、他影響度、穿孔困難度）を導出してよい。処理部１６０は、優先度に基づいて、残りのポートを穿孔するための穿孔順序の計画（優先度の計画の一例）を行ってよい。処理部１６０は、穿孔順序を示す情報を表示させてよい。
【０２００】
これにより、ユーザは、未孔ポートを穿孔するための望ましい穿孔順序を確認できる。例えば、ロボット手術支援装置１００は、穿孔位置の位置ずれ（誤差）がポート位置スコアに与える影響が大きいポートの優先度を高くし、ポート位置スコアに与える影響が大きいポートから順に穿孔するよう促すことができる。
【０２０１】
また、処理部１６０は、ＵＩ１２０を介して、複数のポートＰＴに含まれ、穿孔することが不適である不適ポートを指定してよい。不適ポートと、複数のポートＰＴのうち不適ポートとして指定されなかったポート（適切ポート）と、の距離は、閾値ｔｈ２以上でよい。
【０２０２】
これにより、ユーザは、穿孔対象とすることに不向きな不適ポートを確認できる。また、不適ポートと不適以外の適切ポートとの距離が一定距離離間されることで、適切ポートを穿孔する際に、例えば不適ポート周辺の癒着による影響が低減可能である。
【０２０３】
また、処理部１６０は、３Ｄデータをレンダリングしてレンダリング画像を生成してよい。処理部１６０は、レンダリング画像に残りのポートの情報（例えば残りのポートの識別情報、残りのポートのポート位置の情報）を重畳して、表示部（例えばディスプレイ１３０）に表示させてよい。
【０２０４】
これにより、ユーザは、表示部上で、レンダリング画像で被検体ＰＳにおける残りのポートの位置を確認できる。また、ロボット手術支援装置１００がレンダリング画像を用いることで、ユーザは、残りのポートの穿孔による被検体ＰＳの内部への影響も推測できる。
【０２０５】
また、処理部１６０は、被検体ＰＳの体表に対して、残りのポートの情報を示す可視光を、投射部１７０に投射させてよい。
【０２０６】
これにより、ロボット手術支援装置１００は、ロボット手術が行われる被検体ＰＳに直接、残りのポートの情報を投射できる。そのため、ユーザは、穿孔される被検体ＰＳ上に映し出された残りのポートの情報（例えばポートの位置情報、ポートの識別情報、ポートの穿孔順序の情報）を確認できる。よって、ユーザは、被検体ＰＳ上の可視光を目印に穿孔できる。したがって、ロボット手術支援装置１００は、計画された残りのポートのポート位置に対して、実際の穿孔位置がずれることを抑制できる。
【０２０７】
また、処理部１６０は、被検体ＰＳのボリュームデータに気腹シミュレーションを行い、仮想気腹状態の３Ｄデータを生成してよい。
【０２０８】
これにより、ロボット手術支援装置１００は、例えば実際の気腹状態が気腹シミュレーションの状態と異なり、予定と異なる位置にポートが穿孔されても、実際に穿孔されたポートＰＴ（既孔ポート）の穿孔位置を加味して、残りのポート位置（未孔ポート）を計画することで、複数のポートＰＴの全体で当初想定されたポートの配置のバランスを確保し易くなる。したがって、被検体に対する気腹の状況を加味して、第１のポートの穿孔予定位置からの位置ずれによるロボット手術への影響を低減できる。
【産業上の利用可能性】
【０２０９】
本開示は、既孔ポートの位置ずれによるロボット手術への影響を低減できるロボット手術支援装置、ロボット手術支援方法、及びプログラム等に有用である。
【符号の説明】
【０２１０】
１００  ロボット手術支援装置
１１０  通信部
１２０  ユーザインタフェース（ＵＩ）
１３０  ディスプレイ
１４０  プロセッサ
１５０  メモリ
１６０  処理部
１６１  領域抽出部
１６２  画像生成部
１６３  変形シミュレーション部
１６４  ポート位置処理部
１６６  表示制御部
１６７  投射制御部
１７０  投射部
２００  ＣＴ装置
３００  手術支援ロボット
４００  計測器
ＥＦ  エンドエフェクタ
ｈｓ  臍
ＰＳ  被検体
ＰＴ  ポート
ＰＴＡ  補助ポート
ＰＴＣ  カメラポート
ＰＴＥ  エンドエフェクタポート
ＴＣ  トロッカー
ＷＡ１  個別ワーキングエリア
ＷＡ２  全体ワーキングエリア
【図１】
2020058672.tif 000003
【図２】
2020058672.tif 000004
【図３】
2020058672.tif 000005
【図４】
2020058672.tif 000006
【図５Ａ】
2020058672.tif 000007
【図５Ｂ】
2020058672.tif 000008
【図５Ｃ】
2020058672.tif 000009
【図６】
2020058672.tif 000010
【図７】
2020058672.tif 000011
【図８】
2020058672.tif 000012
【図９】
2020058672.tif 000013
【図１０】
2020058672.tif 000014
【図１１Ａ】
2020058672.tif 000015
【図１１Ｂ】
2020058672.tif 000016
【図１２】
2020058672.tif 000017
【図１３】
2020058672.tif 000018
【図１４】
2020058672.tif 000019