(57)【要約】【課題】胸腔鏡下手術において、可視光観察とICG蛍光観察との同時観察を簡便に行う技術を提供する。【解決手段】トロカール１は、パイプ部１１とヘッド部１２と側面開口部１３とシャフト１４と軸受１５と切替機構１６と格納式赤外撮像デバイス１７とケーブル１８とマーカ１９とチップLED２３とを有する。格納式赤外撮像機構１７，２３は切替機構１６により格納位置と展開位置とに切替わる。展開位置において、チップLED２３は近赤外励起光を照射し、赤外撮像デバイス１７はICG蛍光を検出する。手術支援システム１０１は、鉗子用トロカール１と、腹腔鏡用トロカール３と、鉗子４と、マーカを有する腹腔鏡５と、画像処理装置６と、モニタ７と、光学センサ９とを備えている。モニタ７には、可視光画像とICG蛍光画像が合成されて表示される。【選択図】図１
2015073663.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
手術のため腹壁に設けられるトロカールであって、
医療器具を体内に挿入するためのパイプ部と、
前記パイプ部の上部に連続して設けられるヘッド部と、
前記パイプ部の体内に挿入される位置に設けられる側面開口部と、
前記側面開口部を通過して、パイプ部内に格納される格納位置とパイプ部外に撮影可能に展開される展開位置とに切替可能に回動する格納式赤外撮像デバイスと、
近赤外励起光を照射する近赤外励起光源と
を備えることを特徴とするトロカール。
【請求項２】
前記近赤外励起光源は、前記格納式赤外撮像デバイスのレンズ周りに配置されるチップLEDである
ことを特徴とする請求項１記載のトロカール。
【請求項３】
請求項１または２記載のトロカールを含み、ICG蛍光画像を取得するICG蛍光画像取得手段と、
前記ICG蛍光画像に対応する可視光画像を取得する可視光画像取得手段と
を備えることを特徴とする手術支援システム。
【請求項４】
前記可視光画像取得手段は、腹腔鏡を含む
ことを特徴とする請求項３記載の手術支援システム。
【請求項５】
前記可視光画像取得手段は、
パイプ部と、ヘッド部と、該パイプ部の体内に挿入される位置に設けられる側面開口部と、該側面開口部を通過して、パイプ部内に格納される格納位置とパイプ部外に撮影可能に展開される展開位置とに切替可能に回動する格納式カメラとを有するトロカールを含む
ことを特徴とする請求項３記載の手術支援システム。
【請求項６】
前記ICG蛍光画像と前記可視光画像とを合成処理する画像処理手段
を更に備えることを特徴とする請求項３〜５記載の手術支援システム。
【請求項７】
前記ICG蛍光画像取得手段に含まれるトロカールのヘッド部に設けられる第１マーカと、
前記可視光画像取得手段に含まれる腹腔鏡に設けられる第２マーカと、
前記第１マーカおよび前記第２マーカの位置を検出する位置検出センサと、
前記位置検出センサが検出する前記第１マーカおよび前記第２マーカの位置関係に基づいて、前記ICG蛍光画像と前記可視光画像とを合成処理する画像処理手段
を更に備えることを特徴とする請求項４記載の手術支援システム。
【請求項８】
前記ICG蛍光画像取得手段に含まれるトロカールのヘッド部に設けられる第１マーカと、
前記可視光画像取得手段に含まれるトロカールのヘッド部に設けられる第３マーカと、
前記第１マーカおよび前記第３マーカの位置を検出する位置検出センサと、
前記位置検出センサが検出する前記第１マーカおよび前記第３マーカの位置関係に基づいて、前記ICG蛍光画像と前記可視光画像とを合成処理する画像処理手段
を更に備えることを特徴とする請求項５記載の手術支援システム。
【請求項９】
前記ICG蛍光画像取得手段に含まれ、第１トロカールおよび第４トロカールを含む複数のトロカールと、
第１トロカールのヘッド部に設けられる第１マーカと、
第４トロカールのヘッド部に設けられる第４マーカと、
前記第１マーカおよび前記第４マーカの位置を検出する位置検出センサと、
前記位置検出センサが検出する前記第１マーカおよび前記第４マーカの位置関係に基づいて、前記ICG蛍光画像の３次元情報を取得する画像処理手段
を更に備えることを特徴とする請求項３〜８記載の手術支援システム。
【請求項１０】
手術台の上方に設けられ、前記３次元情報に基づいて３次元画像を患者の腹部に投影する３次元プロジェクタ
をさらに備えることを特徴とする請求項９記載の手術支援システム。
【請求項１１】
パイプ部と、ヘッド部、該パイプ部の体内に挿入される位置に設けられる側面開口部と、該側面開口部を通過して、パイプ部内に格納される格納位置とパイプ部外に撮影可能に展開される展開位置とに切替可能に回動する格納式赤外撮像デバイスと、近赤外励起光を照射する近赤外励起光源と、ヘッド部に設けられる第１マーカとを有するトロカールにより、ICG蛍光画像を取得し、
第２マーカを有する可視光画像取得手段により、可視光画像を取得し、
前記第１マーカおよび前記第２マーカの位置を検出し、
前記第１マーカおよび前記第２マーカの位置関係に基づいて、前記ICG蛍光画像と前記可視光画像とを合成処理する
ことを特徴とする画像処理方法。
【請求項１２】
手術のため胸壁に設けられるポートであって、
医療器具を体内に挿入するためのパイプ部と、
前記パイプ部の上部に連続して設けられるヘッド部と、
前記パイプ部の体内に挿入される位置に設けられる側面開口部と、
前記側面開口部を通過して、パイプ部内に格納される格納位置とパイプ部外に撮影可能に展開される展開位置とに切替可能に回動する格納式赤外撮像デバイスと、
近赤外励起光を照射する近赤外励起光源と
を備えることを特徴とするポート。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、腹腔鏡下手術に用いるトロカールに関する。ただし、胸腔鏡下手術に用いる場合はポートという。また、該トロカールを中核技術とする手術支援システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、胃癌などの外科治療は、開腹手術が一般的であった。
【０００３】
腫瘍が最初に転移をおこすリンパ節をセンチネルリンパ節（SN）と呼ぶ。近年、センチネルリンパ節に転移が存在しなければ、領域リンパ節には転移はないと仮定するSN理論が注目されている。また、癌の早期発見に係る技術も進歩しており、腫瘍の切除範囲は縮小する傾向にある。これらの背景により、腹腔鏡下手術などの低侵襲外科手術の適用が検討されている。
【０００４】
一方、ICG蛍光観察に係る技術も注目されている。ICG（インドシニアングリーン）は低毒性の水溶性化合物であり、血漿蛋白と結合して蛍光するという性質を有する。また、ICGの励起波長および蛍光波長は体内における主な吸物質である水やヘモグロビンの吸光領域と重ならない。すなわち、近赤外波であり、体内組織を透過する。従って、組織内部の血管走行位同定や、病変部位の同定が可能である。
【０００５】
ICG蛍光は微弱であり、検出が難しい。これに対し、ICG蛍光観察に係る装置やシステムが開発されている（例えば、特許文献１）。しかし、これらの装置やシステムは、主に体表近くの血管等を対象にするものであり、比較的サイズが大きく、腹腔鏡下手術に適用することが難しい。
【０００６】
通常、腹腔鏡下手術を行う術者は術前に切除範囲を確認する。一方で、手術中も切除範囲を確認したいという要望が多かった。また、重大な医療事故につながる血管の誤切断を防ぐためにも、切除対象まわりの血管を確認したいという要望があった。これに対し、ICG蛍光観察可能な内視鏡が開発されている（例えば、特許文献２）。
【０００７】
特許文献２の内視鏡は、可変分光光学素子を有し、可変分光光学素子における対向する２枚の光学基板同士の距離及び角度を制御することにより、分光特性を制御し、白色光の波長帯域内において透過ピークを存在させず、且つ、少なくとも近赤外蛍光波長を透過させる。これにより、腹腔内のICG蛍光画像を取得する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００８−２５９５９５号公報
【特許文献２】特開２０１２−１５７３８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献２記載の技術は、白色光（可視光）観察を常時おこなうとともに、ON/OFF制御により、ICG蛍光観察をおこなう。これにより、白色光とICG蛍光との同時観察が実現できるが、ON/OFF制御は術者の負担になるおそれがある。とくに、光源のON/OFFとフィルタのON/OFFの２つの操作が必要であり、煩雑である。
【００１０】
特許文献２には、常時ON状態を維持することにより、ICG蛍光の常時観察も可能になる旨が記載されている。しかし、特許文献２記載の技術は、ON/OFF制御を主操作とすることを特徴とするものであり、常時ON状態維持は副次的な操作にすぎない。その影響（主に悪い影響）についての詳細な記載はない。
【００１１】
また仮に、常時ON状態維持すれば、術者の操作負担は軽減されるものの、制御や対応する構成が複雑であることに変わりない。その結果、故障のリスク増や製作コスト増といった別の課題が生じる。
【００１２】
すなわち、特許文献２記載の技術は、実用性に対する課題がある。
【００１３】
本発明は上記課題を解決するものであり、胸腔鏡下手術において、可視光観察とICG蛍光観察との同時観察を簡便に行うことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記課題を解決する本発明は、手術のため腹壁に設けられるトロカールであって、医療器具を体内に挿入するためのパイプ部と、前記パイプ部の上部に連続して設けられるヘッド部と、前記パイプ部の体内に挿入される位置に設けられる側面開口部と、前記側面開口部を通過して、パイプ部内に格納される格納位置とパイプ部外に撮影可能に展開される展開位置とに切替可能に回動する格納式赤外撮像デバイスと、近赤外励起光を照射する近赤外励起光源とを備える。
【００１５】
好ましくは、前記近赤外励起光源は、前記格納式赤外撮像デバイスのレンズ周りに配置されるチップLEDである。
【００１６】
これにより、展開位置においてICG蛍光画像を取得できる。
【００１７】
上記課題を解決する本発明は手術支援システムであって、格納式赤外撮像機構を有するトロカールを含み、ICG蛍光画像を取得するICG蛍光画像取得手段と、前記ICG蛍光画像に対応する可視光画像を取得する可視光画像取得手段とを備える。
【００１８】
好ましくは、前記可視光画像取得手段は、腹腔鏡を含む。
【００１９】
格納式赤外撮像機構によりICG蛍光画像を取得する。腹腔鏡により可視光画像を取得する。これにより、可視光観察とICG蛍光観察との同時観察を簡便に行うことができる。
【００２０】
また、好ましくは、前記可視光画像取得手段は、パイプ部と、ヘッド部と、該パイプ部の体内に挿入される位置に設けられる側面開口部と、該側面開口部を通過して、パイプ部内に格納される格納位置とパイプ部外に撮影可能に展開される展開位置とに切替可能に回動する格納式カメラとを有するトロカールを含む。
【００２１】
すなわち、腹腔鏡に換えて格納式カメラを有するトロカールを用いて、可視光観察を行う。これにより、低侵襲性が向上する。
【００２２】
より好ましくは、前記手術支援システムは、前記ICG蛍光画像と前記可視光画像とを合成処理する画像処理手段を更に備える。
【００２３】
すなわち、ICG蛍光画像と可視光画像とを重畳表示する。これにより、術者は、術中に切除範囲や切除対象周りの血管を確認できる。その結果、術者の負担を軽減し、手術の安全性を高めることができる。
【００２４】
より好ましくは、前記手術支援システムは、前記ICG蛍光画像取得手段に含まれるトロカールのヘッド部に設けられる第１マーカと、前記可視光画像取得手段に含まれる腹腔鏡に設けられる第２マーカと、前記第１マーカおよび前記第２マーカの位置を検出する位置検出センサと、前記位置検出センサが検出する前記第１マーカおよび前記第２マーカの位置関係に基づいて、前記ICG蛍光画像と前記可視光画像とを合成処理する画像処理手段を更に備える。
【００２５】
すなわち、マーカ間の位置関係に基づいて、画像合成処理する。これにより、共通の基準点がなくても精度よく画像合成処理できる。
【００２６】
より好ましくは、前記手術支援システムは、前記ICG蛍光画像取得手段に含まれるトロカールのヘッド部に設けられる第１マーカと、前記可視光画像取得手段に含まれるトロカールのヘッド部に設けられる第３マーカと、前記第１マーカおよび前記第３マーカの位置を検出する位置検出センサと、前記位置検出センサが検出する前記第１マーカおよび前記第２マーカの位置関係に基づいて、前記ICG蛍光画像と前記可視光画像とを合成処理する画像処理手段を更に備える。
【００２７】
腹腔鏡に換えて格納式カメラを有するトロカールを用いる場合において、共通の基準点がなくても精度よく画像合成処理できる。
【００２８】
より好ましくは、前記手術支援システムは、前記ICG蛍光画像取得手段に含まれ、第１トロカールおよび第４トロカールを含む複数のトロカールと、第１トロカールのヘッド部に設けられる第１マーカと、第４トロカールのヘッド部に設けられる第４マーカと、前記第１マーカおよび前記第４マーカの位置を検出する位置検出センサと、前記位置検出センサが検出する前記第１マーカおよび前記第４マーカの位置関係に基づいて、前記ICG蛍光画像の３次元情報を取得する画像処理手段を更に備える。
【００２９】
これにより、精度よくICG蛍光画像の３次元情報が得られる。
【００３０】
更に好ましくは、前記手術支援システムは、手術台の上方に設けられ、前記３次元情報に基づいて３次元画像を患者の腹部に投影する３次元プロジェクタをさらに備える。
【００３１】
これにより、観察対象の深さ方向の情報を、術者の直観に訴えるように、表現できる。
【００３２】
上記課題を解決する本発明は画像処理方法であって、パイプ部と、ヘッド部、該パイプ部の体内に挿入される位置に設けられる側面開口部と、該側面開口部を通過して、パイプ部内に格納される格納位置とパイプ部外に撮影可能に展開される展開位置とに切替可能に回動する格納式赤外撮像デバイスと、近赤外励起光を照射する近赤外励起光源と、ヘッド部に設けられる第１マーカとを有するトロカールにより、ICG蛍光画像を取得し、第２マーカを有する可視光画像取得手段により、可視光画像を取得し、前記第１マーカおよび前記第２マーカの位置を検出し、前記第１マーカおよび前記第２マーカの位置関係に基づいて、前記ICG蛍光画像と前記可視光画像とを合成処理する。
【００３３】
上記課題を解決する本発明は、手術のため胸壁に設けられるポートであって、医療器具を体内に挿入するためのパイプ部と、前記パイプ部の上部に連続して設けられるヘッド部と、前記パイプ部の体内に挿入される位置に設けられる側面開口部と、前記側面開口部を通過して、パイプ部内に格納される格納位置とパイプ部外に撮影可能に展開される展開位置とに切替可能に回動する格納式赤外撮像デバイスと、近赤外励起光を照射する近赤外励起光源とを備える。
【発明の効果】
【００３４】
本発明によれば、胸腔鏡下手術において、可視光観察とICG蛍光観察との同時観察を簡便に行うことができる。これにより、術者は、術中に切除範囲や切除対象周りの血管を確認できる。その結果、術者の負担を軽減し、手術の安全性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】格納式赤外撮像機構を有するトロカール
【図２】赤外撮像機構詳細平面図
【図３】格納式赤外撮像機構を有するトロカール（変形例）
【図４】手術支援システム（第１実施形態）
【図５】システム変形例
【図６】画像合成処理の概念図
【図７】散乱性に係る概念図
【図８】３次元観察の概念図
【図９】３次元観察の基本原理
【図１０】手術支援システム（第２実施形態）
【図１１】手術支援システム（第３実施形態）
【発明を実施するための形態】
【００３６】
＜格納式赤外撮像機構を有するトロカール＞
〜構成〜
格納式赤外撮像機構を有するトロカールの構成について説明する。図１は、格納式赤外撮像機構を有するトロカールの斜視図である。図１（ａ）と図１（ｂ）とは、視点が異なる。
【００３７】
トロカール１は、パイプ部１１とヘッド部１２から構成される。パイプ部１１は、その大部分が腹壁の孔に挿入される。ヘッド部１２はパイプ部１１の上部に連続して設けられる。ヘッド部１２は中空であり、その上部から鉗子が挿入可能になっている。また、詳細は省略するが、ヘッド部１２は鉗子の挿抜時に空気の漏れを防止する密封機構と腹腔内に空気を送り込む送気機構とを備える。
【００３８】
パイプ部１１の確実に体内に挿入される位置に側面開口部１３が設けられている。パイプ部の軸方向であって、かつ、側面開口部１３一端部に沿って、シャフト１４が配置される。パイプ部１１内壁には複数の軸受１５が固定されており、軸受１５はシャフト１４を回動可能に固定している。シャフト１４端部はトロカール外に延長している。シャフト１４端部には、切替機構１６が設けられている。切替機構１６は、格納位置と展開位置に切替可能である。
【００３９】
シャフト１４には側面開口部１３に対応する位置に、格納式赤外撮像デバイス１７が一体として剛接合されている。これにより、切替機構１６およびシャフト１４の回動に伴って、格納式赤外撮像デバイス１７は、側面開口部１３を通過して、パイプ部内に格納される格納位置とパイプ部外に撮影可能に展開される展開位置とに切替可能に回動する。格納式赤外撮像デバイス１７にはケーブル１８が接続されており、ケーブル１８はトロカール１内を挿通して、外部の画像処理装置６と接続している。
【００４０】
なお、ケーブル１８をシャフト１４に沿って配置するか、シャフト１４を中空にし、シャフト１４内にケーブル１８を配置すれば、鉗子挿入時にケーブル１８を切断する危険性が無くなるため、更に好ましい。
【００４１】
ヘッド部１２にはマーカ１９が設けられる。本実施形態においては、一例として白と黒からなるチェッカーフラッグ模様を示しているが、光学センサ９がマーカとして認識できれば、これに限定されない。
【００４２】
切替機構１６には、ねじりバネ２２が設けられている。ねじりバネ２２は切替機構１６内部に埋設されていてもよい。ねじりバネ２２の一端はヘッド部１２内壁に固定され、ねじりバネ２２の他端は切替機構１６に固定される。通常、ねじりバネ２２の弾性力はシャフト１４を介して格納式赤外撮像デバイス１７を展開するように付勢する。すなわち、切替機構１６および格納式赤外撮像デバイス１７は展開位置を維持する。切替機構１６を回動するように作動させると、ねじりバネ２２の弾性力に対抗して、格納式赤外撮像デバイス１７が側面開口部１３を通過して格納される。
【００４３】
赤外撮像デバイス１７のレンズ周りには、チップLED２３が配置される。チップLED２３は近赤外励起光源として、例えば、波長８００ｎｍの励起光を照射する。図２に、赤外撮像機構１７，２３の詳細構成を示す。
【００４４】
なお、近赤外励起光源を、トロカール端面に配置してもよい。
【００４５】
赤外撮像デバイス１７は、例えば波長８４０ｎｍのICG蛍光を検出する。なお、励起波長、蛍光波長は、適宜、最適なものを選択する。
【００４６】
〜格納−展開  切替動作〜
格納式赤外撮像機構１７，２３の切替動作について説明する。術者は切替機構１６を操作する。
【００４７】
切替機構１６を作動させない状態では、ねじりバネ２２の付勢により、格納式赤外撮像デバイス１７は展開位置を維持する。パイプ部１１を腹壁の孔に挿入する際は、切替機構１６を格納位置に作動させ、格納位置を維持する。シャフト１４を介して格納式赤外撮像デバイス１７は格納位置となる。これにより、格納式赤外撮像デバイス１７が障害となることなく、パイプ部１１を腹壁の孔に挿入できる（トロカール挿入：展開位置→格納位置）。
【００４８】
パイプ部１１挿入後、切替機構１６の作動を解除すると、シャフト１４を介して格納式赤外撮像デバイス１７は展開位置となる。この状態でICG蛍光観察をおこなう（撮像：格納位置→展開位置）。
【００４９】
手術後、パイプ部１１を抜き取る際は、切替機構１６を再び格納位置に作動させ、格納位置を維持する。シャフト１４を介して格納式赤外撮像デバイス１７は格納位置となる。これにより、赤外撮像デバイス１７が障害となることなく、パイプ部１１を腹壁より抜去できる（トロカール抜去：展開位置→格納位置）。
【００５０】
〜格納式赤外撮像機構変形例〜
格納式赤外撮像機構は、上記構成に限定されない。図３は、変形例にかかるトロカール２の斜視図である。図３（ａ）は、格納式赤外撮像デバイス１７を展開位置に展開した状態図であり、図３（ｂ）は、格納式赤外撮像デバイス１７を格納位置に格納した状態図である。図１と共通の構成には同じ符号を付している。トロカール２はパイプ部１１とヘッド部１２を有する。パイプ部１１の体内に挿入される位置に側面開口部１３が設けられる。
【００５１】
パイプ部軸方向の開口部一端部に回動可能なヒンジ機構３１が設けられており、ヒンジ機構３１を介して格納式赤外撮像デバイス１７はパイプ部１１に連結される。ヒンジ機構３１にはねじりバネ３２が設けられており、通常、ねじりバネ３２の弾性力は格納式赤外撮像デバイス１７を展開するように付勢する。
【００５２】
一方、格納式赤外撮像デバイス１７にはトロカール外まで延長している引張ケーブル３３が連結されており、引張ケーブル３３を引くと、ねじりバネ３２の弾性力に対抗して、格納式赤外撮像デバイス１７が側面開口部１３を通過して格納される。格納式赤外撮像デバイス１７にはケーブル１８が接続されている。マーカ１９は、ヘッド部１２に固定されている。
【００５３】
なお、鉗子４の挿入または引き抜く際の引張ケーブル３３を切断する危険性を低減するように、引張ケーブル３３はガイドにより保護されている。
【００５４】
パイプ部１１を腹壁の孔に挿入する際は、引張ケーブル３３を引き格納式赤外撮像デバイス１７を格納位置とし、パイプ部１１挿入後、引張ケーブル３３の引張を解除し、格納式赤外撮像デバイス１７を展開位置とする。この状態でICG蛍光観察をおこない、手術後パイプ部１１を抜き取る際は、引張ケーブル３３を引き格納式赤外撮像デバイス１７を再び格納位置とする。
【００５５】
なお、付勢手段の一例としてねじりバネ２２とねじりバネ３２を示したが、板バネ等を用いてもよい。
【００５６】
＜手術支援システム＞
【００５７】
〜第１実施形態〜
〜基本構成〜
３次元リアルタイム画像を用いる手術支援システム１０１について説明する。図４は、手術支援システム１０１の概略構成である。
【００５８】
手術支援システム１０１は、格納式赤外撮像機構１７ａ，１７ｂ，２３ａ，２３ｂとマーカ１９ａ，１９ｂを有する鉗子用トロカール１ａ，１ｂと、腹腔鏡用トロカール３と、鉗子４ａ，４ｂと、マーカ１９ｄを有する腹腔鏡５と、格納式赤外撮像デバイス１７ａ，１７ｂから得られた画像と腹腔鏡５から得られた画像を入力し、これらを画像処理する画像処理装置６と、画像処理装置６により作成された画像を出力するモニタ７と、光学センサ９とを備えている。
【００５９】
鉗子４ａ，４ｂは、手術器具の一種であり、血管や臓器等を、掴んだり、抑えたり、引っ張ったり、切断したりするのに用いられる。一般的に鋏形状をしており、持手部の回動により、支点を介して先端部が作動する。持手部を閉状態にし、鉗子用トロカール１ａ，１ｂに挿通させる。
【００６０】
なお、腹腔鏡下手術において、複数（例えば３〜５）の鉗子を用いることが一般的である。本システムにおいて、少なくとも１以上の格納式赤外撮像機構を有するトロカールを用いればよく、その他は一般的なトロカール（格納式赤外撮像機構なし）を用いてもよい。
【００６１】
腹腔鏡５は、内視鏡器具の一種であり、光源とカメラを有している。腹腔鏡５は腹腔鏡用トロカール３を挿通して体内に挿入される。マーカ１９ｄは、腹腔鏡５の体内に挿入されない位置に設けられている。本システムにおいて、市販の腹腔鏡５を用いてもよい。
【００６２】
光学センサ９は、マーカ１９ａ，１９ｂ，１９ｄの３次元位置を計測し、計測結果を画像処理装置６に出力する。なお、本実施形態において、光学センサ９はマーカの白と黒を可視光線として認識するものであるが、赤外線を発信し、マーカで反射した赤外線を受信してもよい。光学センサに限定されず、３次元位置を計測できれば磁気センサでもよい。
【００６３】
〜基本動作〜
腹腔鏡５により可視光観察を行い、可視光画像を取得する。
【００６４】
ICG蛍光観察に先立ち、予め観察対象に蛍光色素ICGを注入する。そして、チップLED２３により近赤外励起光を照射する。照射された励起光は生体表面を透過して観察対象に照射され、観察対象に注入された蛍光色素を励起し、蛍光を発生させる。格納式赤外撮像デバイス１７によりICG蛍光を検出する。このように、ICG蛍光画像を取得する。
【００６５】
図５の様に、ICG蛍光画像と可視光画像を別々のモニタ７ａ，７ｂに出力してもよい。
【００６６】
ICG蛍光画像と可視光画像を合成処理し（詳細後述）、重畳表示する。図６は、画像合成処理の概念図である。
【００６７】
〜効果〜
手術支援システム１０１を用いることにより、胸腔鏡下手術において、可視光観察とICG蛍光観察との同時観察を簡便に行うことができる。
【００６８】
これにより、術者は、術中に切除範囲や切除対象周りの血管を確認できる。その結果、術者の負担を軽減し、手術の安全性を高めることができる。
【００６９】
手術支援システム１０１を用いた腹腔鏡下手術は、一般的な腹腔鏡下手術を基礎とするものであり、手術方式の大きな変更がないため、術者はこれまでの手術に関する知識と経験をそのまま生かすことができる。
【００７０】
また、手術支援システム１０１は、格納式赤外撮像機構を有するトロカール１を用いた簡素な構成であり、既存の手術支援システムを簡単な改良で再利用することができる。
【００７１】
格納式赤外撮像機構を有するトロカール１は、一般的なトロカールを改良したものであり、構成が簡単であり、故障のおそれが少なく、製作コストも低い。言い換えると、本システムは実用性が高い。
【００７２】
また、手術支援システム１０１では、鉗子挿入のためのトロカールを利用しているため、新たに腹壁に孔をあける必要はない。これにより、低侵襲性を維持できる。
【００７３】
なお、上記に手術支援システムの基本構成と基本動作について説明したが、更に、下記の構成を有していてもよい。
【００７４】
〜画像合成〜
一般に、２つの画像を合成する場合、各画像上に共通の基準点を設定し、基準点に基づいて、画像を合成する。しかし、可視光画像は組織表面の画像であるのに対し、ICG蛍光画像は、組織内部の画像であり、画像上に共通の基準点を設定することが難しい。
【００７５】
なお、従来技術（特許文献２）には、ICG蛍光画像と可視光画像の重畳表示に係る記載はあるものの、具体的な合成手法に係る記載はない。従来技術においては、同一の撮像手段により、ICG蛍光画像と可視光画像とを取得するため、位置ズレの問題は生じないものと推測される。一方、本実施形態では、別々の撮像手段５，１７により取得するため、位置合わせが難しい。
【００７６】
本実施形態においては、トロカール１ａはマーカ１９ａを有し、腹腔鏡５はマーカ１９ｄを有する。光学センサ９は、マーカ１９ａ，１９ｄの３次元位置を計測する。
【００７７】
マーカ１９ａと展開位置の赤外撮像デバイス１７ａの位置関係は不変である。したがって、マーカ１９ａ位置に基づき赤外撮像デバイス１７ａの３次元位置を精度よく推定できる。マーカ１９ｄは腹腔鏡５に設けられており、マーカ１９ｄ位置に基づき腹腔鏡５のカメラの３次元位置を精度よく推定できる。
【００７８】
これにより、画像処理装置６は、ICG蛍光画像および可視光画像の位置を推定する。すなわち、マーカ１９ａ，１９ｄ間の位置関係に基づいて、ICG蛍光画像と可視光画像とを合成処理する。
【００７９】
さらに、後述するICG蛍光３次元観察により、ICG蛍光画像に係る深さ方向の情報および正確な平面方向の情報を推定することで、より精度よくICG蛍光画像と可視光画像とを合成処理できる。
【００８０】
〜ICG蛍光３次元観察〜
ICG蛍光画像は、組織内部の画像であり、深さ方向の情報は得られない。一方、ICG蛍光画像により切除範囲を確認する場合や、周囲の血管を確認する場合、深さ方向の情報は非常に有用である。
【００８１】
また、ICG蛍光は組織を透過して組織表面に表れる。従って、観察対象が深くなるほど大きく見える。その結果、ICG蛍光画像には散乱性に係る課題がある。図７に散乱性に係る概念図を示す。すなわち、深く細い観察対象（左図）と、浅く太い観察対象（右図）が、同様に観察される可能性がある。言い換えると、深さ方向の情報が得られない場合、正確な幅方向（平面方向）の情報が得られない。
【００８２】
従って、既存のICG蛍光画像は、位置情報の精度に欠けるという課題があった。
【００８３】
本実施形態において、手術支援システム１０１は、２つの赤外撮像機構１７ａ，１７ｂ，２３ａ，２３ｂと対応するマーカ１９ａ，１９ｂを有する。光学センサ９は、マーカ１９ａ，１９ｂの３次元位置を計測する。これにより、マーカ１９ａ，１９ｂ位置に基づき赤外撮像デバイス１７ａ，１７ｂの３次元位置を精度よく推定できる。画像処理装置６は、赤外撮像デバイス１７ａによるICG蛍光画像および赤外撮像デバイス１７ｂによるICG蛍光画像の位置を推定する。
【００８４】
図８に、３次元観察の概念図を示す。すなわち、マーカ１９ａ，１９ｂ間の位置関係に基づいて、深さ方向および平面方向の情報を推定する。さらに、２つのICG蛍光画像を合成処理し、モニタ７に３次元画像を出力する。
【００８５】
なお、正確な平面方向の情報をICG蛍光画像（２次元）として、深さ方向の情報を数値として、モニタ７に出力してもよい。
【００８６】
これにより、ICG蛍光画像に係る深さ方向の情報および正確な平面方向の情報が得られる。
【００８７】
また、上記では、２つの赤外撮像機構を例にして説明したが、一般的な腹腔鏡下手術において、複数(例えば３〜５程度)の鉗子が用いられるため、３つ以上の赤外撮像機構を用いてもよい。たとえば、３つの赤外撮像機構により、３つの仮想三角形（詳細後述）が形成され、推定精度が向上する。
【００８８】
ところで、一般的な腹腔鏡下手術において、複数の鉗子用のトロカール１が腹壁にほぼ均等に配置される。言い換えると、トロカール１が密集して配置される可能性はほぼない。これにより、充分広い観測点間距離を確保でき、推定精度が向上する。
【００８９】
〜可視光３次元観察〜
上記に、ICG蛍光の３次元観察について説明したが、当然、可視光についても３次元観察が可能である。
【００９０】
図４に示す、手術支援システム１０１の概略構成図においては、見やすさの観点から、２つの鉗子用トロカール１ａ，１ｂしか記載していない。一方で、一般的な腹腔鏡下手術において、複数(例えば３〜５程度)の鉗子が用いられる。ここでは、図示されていない鉗子用トロカール１ｅを用いる。
【００９１】
トロカール１ｅは、パイプ部１１と、ヘッド部１２と、側面開口部１３と、シャフト１４と、軸受１５と、切替機構１６と、格納式カメラ１７ｅと、ケーブル１８と、マーカ１９ｅを有する。即ち、図１に示すトロカールのうち、赤外撮像デバイスを可視光カメラに置き換えたものである。
【００９２】
図９に、３次元観察の基本原理を示す。２つのカメラと対象ポイントとが形成する仮想三角形において、２つのカメラ間の距離Ｌと、カメラ間基線と一のカメラ視線がなす角度αと、カメラ間基線と他のカメラ視線がなす角度βに基づいて、奥行きＤを推定できる。なお、カメラ数を増やすことにより、より多くの仮想三角形が形成され仮想三角形の数だけ奥行きＤを推定できるため、平均を取ることにより推定精度が向上する。
【００９３】
本実施形態では、マーカ１９ｅと展開位置の可視光カメラ１７ｅの位置関係は不変である。したがって、マーカ１９ｅ位置に基づき可視光カメラ１７ｅの３次元位置を精度よく推定できる。マーカ１９ｄは腹腔鏡５に設けられており、マーカ１９ｄ位置に基づき腹腔鏡５のカメラの３次元位置を精度よく推定できる。すなわち、カメラ間距離Ｌを推定できる。
【００９４】
さらに、対象ポイントごとに、角度α，βを測定し、上記基本原理に基づき、対象ポイントの奥行き位置を推定できる。対象ポイントを移動し、奥行き位置推定を繰り返すことにより、腹腔内の３次元形状を計測できる。
【００９５】
これにより、画像処理装置６は、可視光カメラ１７ｅによる可視光画像および腹腔鏡５のカメラによる可視光画像の位置を推定する。すなわち、マーカ１９ｄ，１９ｅ間の位置関係に基づいて、３次元情報を推定する。さらに、２つの可視光蛍光画像を合成処理し、モニタ７に３次元画像を出力する。
【００９６】
なお、正確な平面方向の情報を可視光画像（２次元）として、深さ方向の情報を数値として、モニタ７に出力してもよい。
【００９７】
さらに、上記ICG蛍光画像は３次元情報が得られており、可視光画像も３次元情報が得られる。画像処理装置６は、３次元情報に基づいてICG蛍光画像と可視光画像とを精度よく合成処理する。
【００９８】
〜第２実施形態〜
図１０は手術支援システム１０２の概略構成図である。手術支援システム１０２は、格納式赤外撮像機構１７ａ，１７ｂ，２３ａ，２３ｂとマーカ１９ａ，１９ｂを有する鉗子用トロカール１ａ，１ｂと、可視光カメラ１７ｃとマーカ１９ｃを有する鉗子用トロカール１ｃと、鉗子４ａ，４ｂ，４ｃと、格納式赤外撮像デバイス１７ａ，１７ｂから得られた画像と可視光カメラ１７ｃから得られた画像を入力し、これらを画像処理する画像処理装置６と、画像処理装置６により作成された画像を出力するモニタ７と、光学センサ９とを備えている。
【００９９】
すなわち、手術支援システム１０１における腹腔鏡用トロカール３と腹腔鏡５とマーカ１９ｄとがなく、可視光カメラ１７ｃを有する鉗子用トロカール１ｃと、鉗子４ｃとマーカ１９ｃとが追加されている。言い換えると、可視光観察を腹腔鏡に換えて可視光カメラ１７ｃによりおこなう。
【０１００】
なお、腹腔鏡下手術において、複数の鉗子を用いることが一般的であるが、本システムにおいて、鉗子用トロカールは少なくともICG蛍光観察用と可視光観察用の２以上あればよい。なお、腹腔鏡を用いないが、便宜上、腹腔鏡下手術とする。
【０１０１】
手術支援システム１０１の様に腹腔鏡５を用いる場合、術者が腹腔鏡５の向きを操作し切断箇所などを探す必要があるのに対し、可視光カメラ１７ｃは、鉗子４ｃの先端部を確実に撮影するため、切断箇所など重要な画像を確実に得ることができる。したがって、可視光カメラ１７ｃの性能が高い（少なくとも腹腔鏡５に近い性能であることが好ましい）ことを前提に、腹腔鏡５より高品質な画像を確実に得ることができる。
【０１０２】
ただし、腹腔鏡５を不要とするには、格納式カメラ１７に代替光源を付与する必要がある。
【０１０３】
一方、腹腔鏡用トロカール３と腹腔鏡５が不要となることで、対応する孔を腹壁にあける必要はなく、低侵襲性が向上する。
【０１０４】
〜第３実施形態〜
【０１０５】
図１１は別の変形例である手術支援システム１０３の概略構成図である。手術支援システム１０３は手術支援システム１０１，１０２の変形例である。手術支援システム１０１，１０２と共通する構成は適宜省略している。
【０１０６】
手術支援システム１０１，１０２では、術者はモニタ７を見ながら鉗子４や腹腔鏡５を操作し手術を行うが、術者の視線と実際の術野とに方向の不一致が生じ、術者に違和感を与え、負担になる。特に、開腹手術の経験豊富な術者は、腹腔鏡下手術に慣れないこともある。
【０１０７】
手術支援システム１０３は、３次元モニタ７に替えて、または併設して、３次元プロジェクタ８を備えている。３次元プロジェクタ８は、手術台の上方に設けられ、画像処理装置６により作成された３次元画像を患者の腹部に直接投影する。
【０１０８】
これにより、術者の視線と術野の方向は一致し、開腹手術と同様な現実感を表現できる。すなわち、術者の負担を軽減できる。
【０１０９】
＜格納式赤外撮像機構を有するポート＞
以上、腹腔鏡下手術を前提に説明したが、本発明は、胸腔鏡下手術に適用しても良い。ただし、腹腔鏡下手術においてトロカールと呼ばれる手術器具は、胸腔鏡下手術においてポートと呼ばれる。すなわち、トロカールとポートはほぼ同じものである。
【符号の説明】
【０１１０】
１  トロカール
２  トロカール(変形例)
３  トロカール（腹腔鏡用）
４  鉗子
５  腹腔鏡
６  画像処理装置
７  モニタ
８  ３次元プロジェクタ
９  光学センサ
１１  パイプ部
１２  ヘッド部
１３  開口部
１４  シャフト
１５  軸受
１６  切替機構
１７  赤外撮像デバイス（カメラ）
１８  ケーブル
１９  マーカ
２２  ねじりバネ
２３  チップLED
２５  切替センサ
３１  ヒンジ機構
３２  ねじりバネ
３３  引張ケーブル
１０１〜１０３  手術支援システム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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