(57)【要約】  本発明は、医師によって被験体に対して実行される組織処置イベント（ＴＭＥｓ）を評価し、その評価に対応するＴＭＥｓのランキングスコアを提供するためのシステムを提供する。上記システムは、ベクトル映像データを受信するデータ受信装置に接続され、外科処置用の道具および組織の輪郭、並びに、被験体に対する組織処置イベントを、リアルタイムに取得および記録する輪郭映像取得／記録装置を含む。外科処置用の基準パラメータ、組織パラメータ、および道具パラメータを含む少なくとも１つのデータベースが、上記システムに接続される。上記データ受信装置および上記データベースに接続され、かつ、上記ベクトル映像データ（未加工の映像）を画素化したフレームに変換し、組織処置イベントを評価し、および、上記被験体に対して実行されたタスクのパフォーマンススコアを生成するプロセッサ。また、本発明は、実行された組織処置イベントにおける手先の熟練度の評価方法を提供する。
2014506695.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）外科処置用の道具および組織の輪郭、並びに、被験体に対する組織処置イベントを、リアルタイムに取得および記録する輪郭映像取得／記録装置と、
（ｂ）上記ベクトル映像データを受信するデータ受信装置と、
（ｃ）外科処置の基準パラメータを含む少なくとも１つのデータベースと、
（ｄ）上記データ受信装置および上記データベースに接続され、かつ、上記ベクトル映像データを画素化したフレームに変換し、組織処置イベントを評価し、および、上記被験体に対して実行されたタスクのパフォーマンススコアを生成するプロセッサと、を備えることを特徴とするシステム。
【請求項２】
上記輪郭映像取得／記録装置は、デジタルビデオフォーマットにて映像を記録することを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
上記プロセッサに接続される出力装置をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
上記出力装置は、プリンタ、ディスプレイ、送信機、およびネットワークインターフェースの少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
組織処置イベントにおける手先の熟練度の評価方法であって、
（ａ）ベクトルデータの画素化された特定可能な断片から、外科処置用の道具および被験体の組織の物理的特徴に基づいた輪郭を、識別およびデジタル化するステップと、
（ｂ）上記画素化された特定可能な断片に対して道具の識別モジュールおよび組織の識別モジュールを実行するステップと、
（ｃ）上記画素化された特定可能な断片に対して組織処置の追跡モジュールを実行するステップと、
（ｄ）外科処置の経路の逸脱の識別モジュールを実行するステップと、
（ｅ）上記被験体の組織処置に対する医師の熟練度ランキングのプロフィールを表示するステップと、を含む方法。
【請求項６】
（ａ）ベクトルデータの画素化された特定可能な断片から、外科処置用の道具および被験体の組織の物理的特徴に基づいた輪郭を、識別およびデジタル化するステップと、
（ｂ）上記画素化された特定可能な断片に対して道具の識別モジュールおよび組織の識別モジュールを実行するステップと、
（ｃ）上記画素化された特定可能な断片に対して組織処置の追跡モジュールを実行するステップと、
（ｄ）外科処置の経路の逸脱の識別モジュールを実行するステップと、
（ｅ）上記被験体の組織処置に対する医師の熟練度ランキングのプロフィールを表示するステップと、を含む方法をコンピュータに実行させるための命令のセットを格納しているコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
〔技術分野〕
本発明は、概して手先の熟練度の評価に関するものであり、より具体的には、医師によって被験体に対して実行される組織処置イベント（Tissue Manipulation Events：ＴＭＥｓ）を評価し、その評価に対応するＴＭＥｓのランキングスコアを提供するためのシステムおよび方法に関する。
【０００２】
〔背景技術〕
外科処置のような熟練度を必要とするタスクのパフォーマンスは、外科処置中に、施術者の熟練度を客観的に判断するために評価される。
【０００３】
手先の熟練度は、現在、外科処置のトレーニングの重要な側面として広く認識されている。しかしながら、従来、外科医の熟練度の測定は、きわめて主観的であることが事実であり、ビデオテープの分析における熟練者の判定に依存してきた。
【０００４】
パフォーマンスの熟練度評価のための典型的なシステムおよび方法は、ヒューマンエラーを伴い、しばしば不正確であり、また、反復評価に有用なものではなかった。
【０００５】
１以上の実施形態および実施形態の変形例の種々の様態および付随する利点は、以下の付随する図面が考慮されるとき、上記様態および付随する利点が、下記の詳細な説明を参照することによってより理解されるのと同様に、より容易に理解される。
【０００６】
〔本発明の目的〕
本発明の第一の目的は、被験体に対して実行される組織処置イベント（ＴＭＥｓ）に対応する人間の熟練度のランキングスコアを提供するためのシステムおよび方法を提供することである。
【０００７】
本発明の別の目的は、組織処置イベント（ＴＭＥ）の実行中にユーザが接触を試みた総数を記録することによって、被験体に対して実行されるＴＭＥに対応する人間の熟練度のランキングスコアを提供するためのシステムおよび方法を提供することである。
【０００８】
本発明のさらに別の目的は、組織処置イベント（ＴＭＥ）の実行中に、ユーザによってなされた、基準経路からの逸脱の総数を記録することによって、被験体に対して実行されるＴＭＥに対応する人間の熟練度のランキングスコアを提供するためのシステムおよび方法を提供することである。
【０００９】
本発明のさらに別の目的は、組織処置イベント（ＴＭＥ）の実行においてユーザが費やした時間を記録することによって、被験体に対して実行されるＴＭＥに対応する人間の熟練度のランキングスコアを提供するためのシステムおよび方法を提供することである。
【００１０】
〔図面の簡単な説明〕
図１は、本発明に係る、組織処置イベント（ＴＭＥ）のランキングスコアを提供するためのシステムを示すブロック図である。
【００１１】
図２は、外科処置における未加工の記録映像である。
【００１２】
図３は、未加工の記録映像の断片化されたフレームである。
【００１３】
図４は、画素化された道具の輪郭決定を示す透視図である。
【００１４】
図５は、画素化された道具の輪郭決定を示し、ポインタの移動を描写した透視図である。
【００１５】
図６は、道具の輪郭ベクトルを示す透視図である。
【００１６】
図７は、画素化された組織の輪郭決定を示す透視図である。
【００１７】
図８は、外科処置における組織領域を描写する図である。
【００１８】
図９は、外科処置のために選択された道具を描写する図である。
【００１９】
図１０は、組織の切開を描写する図である。
【００２０】
図１１は、道具、組織、切開および退縮の組み合わせを描写する図である。
【００２１】
図１２は、基準の外科処置経路および逸脱した外科処置経路を示す透視図である。
【００２２】
図１３は、本発明に係る方法を示すフローチャートである。
【００２３】
図１４は、道具識別シーケンスを示すフローチャートである。
【００２４】
図１５は、組織識別シーケンスを示すフローチャートである。
【００２５】
図１６は、組織処置イベントを示すフローチャートである。
【００２６】
〔本発明の概要〕
本発明は、医師によって被験体に対して実行される組織処置イベント（ＴＭＥｓ）を評価し、その評価に対応するＴＭＥｓのランキングスコアを提供するためのシステムを提供する。上記システムは、ベクトル映像データを受信するデータ受信装置に接続され、外科処置用の道具および組織の輪郭、並びに、被験体に対する組織処置イベントを、リアルタイムに取得および記録する輪郭映像取得／記録装置を含む。外科処置の基準パラメータ、組織パラメータおよび道具パラメータを含む少なくとも１つのデータベースが、上記システムに接続される。上記データ受信装置および上記データベースに接続され、かつ、上記ベクトル映像データ（未加工の映像）を画素化したフレームに変換し、組織処置イベントを評価し、および、上記被験体に対して実行されたタスクのパフォーマンススコアを生成するプロセッサ。また、本発明は、被験体に対して実行された組織処置イベントにおける手先の熟練度の評価方法を提供する。
【００２７】
〔本発明の詳細な説明〕
本発明は、被験体に対して実行される、外科処置のような組織処置イベント（ＴＭＥｓ）を評価し、組織処置イベント（ＴＭＥｓ）に着手している間の医師による手先の熟練度を示す、対応するランキングスコアを提供するためのシステムおよび方法を提供する。医師による組織処置イベント（ＴＭＥｓ）の実行による手先の熟練度の評価は、被験体への外科処置の実行中における、手先の器用さ、外科処置用の道具の正確な移動、外科処置用の道具による組織への接触の試み（ＴＴＡｓ）の総数の削減、予め定義された外科処置経路からの逸脱、組織処置に費やした時間、などのようなパラメータの客観的および正確な評価を含む。
【００２８】
また、本発明は、被験体に実行される組織処置イベント（ＴＭＥ）に対応する、人間の熟練度のランキングスコアを提供するためのシステムを提供する。本発明に係る広義のシステムの構造は、図１によって提供される。外科処置のために選択された被験体１が識別される。外科処置用の道具２はＴＭＥのために指定される。ＣＩＤ３および４は、被験体１に焦点を合わせるため、および医師の手による外科処置用の道具２の移動を記録するために、様々な角度で配置される（図１では不図示）。ＣＩＤｓにおける好ましい角度は、略直角であり、そのうち１つのＣＩＤが被験体１と同軸にある。ＣＩＤｓは、カメラ、ＣＭＯＳセンサ、光依存抵抗器（ＬＤＲ）、色彩センサなどといった光学装置であり、望ましい光学ズーム、スピード、高精細解像度、移動センシングなどを有する。軸方向のカメラは、被験体に対して、２次元平面、すなわち長さおよび幅を有する平面において、医師の手によって把持された外科処置用の道具の組織処置における移動を記録するために配置される。軸方向のカメラは、被験体に対するｘ軸およびｙ軸において、医師の手中の器具の移動を取得する。組織処置イベントは、切開、組織拡張、鉗子による組織の保持などを含む。一方、斜め方向に配置されたカメラは、異なる角度の位置であっても、被験体に対するｚ軸において、組織処置における器具の移動を取得する。斜め方向に配置されたカメラは、器具の垂直方向、深さ方向および空中の移動の取得に使用される。換言すれば、軸方向および斜め方向のカメラの組み合わせは、外科処置の過程における、器具の組織への接触の試み（ＴＴＡ）の取得を助ける。
【００２９】
取得された入力ビデオ映像は、フラッシュビデオフォーマット（．ｆｌｖ）、ＡＶＩフォーマット（．ａｖｉ）、クイックタイムフォーマット（．ｍｏｖ）、ＭＰ４フォーマット（．ｍｐ４）、Ｍｐｇフォーマット（．ｍｐｇ）、ウィンドウズ（登録商標）メディアビデオフォーマット（．ｗｍｖ）、３ＧＰファイル拡張子（．３ｇｐ）、３ＧＰファイル拡張子（．３ｇｐ）、３ＧＰファイル拡張子（．３ｇｐ）、アドバンスストリーミングフォーマット（．ａｓｆ）、アドバンスストリーミングフォーマット（．ａｓｆ）、３ＧＰファイル拡張子（．３ｇｐ）、リアルメディアフォーマット（．ｒｍ）、フラッシュムービーフォーマット（．ｓｗｆ）、リアルビデオフォーマット（．ｒａ／．ｒｍ／．ｒａｍ）などといったエンコードされたビデオフォーマット、または未加工のビデオフォーマットであってもよい。
【００３０】
道具識別、組織識別、および組織処置イベントなどを実行できるモジュールがロードされたデジタルプロセッサ５は、ＣＩＤｓに接続される。プロセッサ５は、外科処置における未加工の記録映像の入力を描画すること、並びに、組織データ、道具データ、および基準データを有するデータベース６と関連して外科処置における未加工の記録映像の入力を処理することにより、ＴＭＥｓの種々のステージを計算するために配置される。本発明に係るシステムは、医師によって被験体に実行された組織処置イベント（ＴＭＥｓ）を評価し、デジタルプロセッサ５に接続された表示装置７および８を通して、ＴＭＥｓの評価に対応するランキングスコアを提供する。
【００３１】
外科処置における手先の熟練度の評価において、医師によって被験体に実行される切開、退縮、焼灼、止血、ジアテルミー、解剖、切除、注入、移植、表面マーキング、およびその他の類似の組織処置といった、組織処置イベント（ＴＭＥｓ）の評価。
【００３２】
これらの処置において、組織への接触の試みの総数、逸脱、および費やした総時間のような重要なイベントは、外科的な熟練度を評価することにおいて、重要なものであるとみなす。
【００３３】
例えば、１つのＴＭＥは、特定の操作が完了するときまで、いつ、および、どこで道具が組織に接触するのか、並びに、いつ、および、どこで道具を操作して移動するのか、を開始時間および空間における点として定義されてもよい。このイベントは、熟練した外科医の理想的および最も好ましいシナリオである、点Ａから点Ｂに至る模範的な様態として図１２に示されている。
【００３４】
ＴＭＥのための時間は、１つのＴＭＥを終了するために、１つのＴＭＥにおける基準時間に対する医師が費やした総時間の比率として計算される。
【００３５】
同様に、本発明に係る方法は、図１２に示された外科的な経路の逸脱結果を、熟練度の低い人間によって実行された外科処置として識別する。
【００３６】
逸脱は、下記に示す方法によって測定される。
【００３７】
ＴＭＥの採点方法
Ａ → ａ ＝ １
ａ → ｂ ＝ １
ｂ → ｃ ＝ １
ｃ → Ｂ ＝ １
総ＴＭＥスコア＝４
費やした時間＝１５秒
基準時間＝５秒
ＴＭＥ時間比率 １５／５＝３
従って、ＴＭＥ時間スコアは３であり、その結果、総スコアは３＋４＝７である。
【００３８】
図１２に示すＡａｂおよびｂｃＢの領域（逸脱）の計算
ΔＡａｂ＝１点
ΔｂｃＢ＝４点
合計＝逸脱において５点
従って、このＴＭＥの総スコア＝７＋５＝１２点である。
【００３９】
評価のための得点の重みづけは、数的に線形である必要性はなく、外科医の専門委員会によって決定されてもよい。専門委員会は、その頻度、被験体に対して生じる逸脱の危険性、並びに、局所的、位置的な組織および臓器の特性のような他の要素を、重み付けの基礎としてもよい。
【００４０】
図１２に示すように、ＴＭＥに費やした時間ＴＡは、Ａに道具が接触して点Ｂに到達し、組織を切断するまでの時間である。
【００４１】
組織Ａに道具が接触して、すぐ隣の「ａ」での切断。これは、ＴＭＥ１と称されてもよい。
【００４２】
Ａ → ａ ＝ ＴＭＥ１ ＝ ＴＡ１
ａ → ｂ ＝ ＴＭＥ２ ＝ ＴＡ２
ｂ → ｃ ＝ＴＭＥ３ ＝ ＴＡ３
ｃ → Ｂ ＝ ＴＭＥ４ ＝ ＴＡ４
図１２に示すように、それぞれのＴＭＥにおける組織と道具との接触時間であるＴＢは、道具をＡからａへ移動するために費やす時間のみである。これは、医師によって道具が組織と離れてから、道具が組織と再接触するまでに費やした時間を考慮しない。
【００４３】
中間時間ＴＣは、医師が組織処置イベントの間に費やした時間である。換言すれば、医師が「ａ」にて組織から道具を離して、「ａ」にて組織に道具を再接触させる時間である。同様の時間が、図１２に示す「ｂ」および「ｃ」においても存在する。
【００４４】
図１２における点Ａから点Ｂへの完全な外科処置のために費やした合計時間ＴＤ。
【００４５】
手にしたＴＡからＴＤのデータ（ＴＭＥデータ）によって、それは、医師の外科的パフォーマンスを直接反映しているデータを有する外科医の専門委員会に権限を与える。外科医の専門委員会は、ＴＭＥおよびＴＡからＴＤに基づいて採点および得点のランキングの範囲を設定してもよい。
【００４６】
このような決定を根拠として、精密な、適度な、または概略的な採点法を提供する。
【００４７】
一般的な外科処置において、例えば、虫垂の手術のステップの数は、皮膚の切開、筋肉の分離、腹膜の切開および分離、虫垂の分離／虫垂周辺の切開、頚状部の結紮／虫垂の切離、虫垂の除去、腹膜の縫合、筋層の縫合および皮膚の縫合である。
【００４８】
それぞれのステップのための道具は、変化してもよい。上記道具は下記のように大まかに分類され得る。
【００４９】
１．切開および切断用の道具：刃物／ナイフ／はさみ
２．保持および分離用の道具：鉗子
３．止血用の道具：結紮糸、焼灼器、モップ
４．レトラクタ／セパレータ
５．解剖および処置。
【００５０】
本発明に係る方法では、使用される道具を見分けるための相応の較正が行われてもよい。
【００５１】
本発明に使用される「逸脱」の表現は、基準の組織処置と、映像として記録されているような位置における被験体の組織処置と、の違いである。
【００５２】
被験体の映像は、より多くのＴＭＥｓを有していてもよい。しかしながら、外科的なステップが基準の線に沿っている場合、逸脱はＮＩＬとして考慮される。
【００５３】
ある１つの提案された方法においては、逸脱の採点は、逸脱が測定された領域を使用するものである。外科医または医師の専門委員会（ＥＰｏＳ）は、ステップごとに許可された可変性を決定してもよいし、専門委員会が設定した限界を越えた逸脱範囲をペナルティとして採点してもよい。
【００５４】
また、逸脱は、外科処置において合併症を引き起こす可能性がある。この合併症とは、有害な影響を与える、予定されていない組織、臓器、または身体への損傷である。
【００５５】
これらが、基準の外科処置の範囲の外側であり、および「基準外」として本発明に係る方法によって認識されたときに、合併症ごとに、ペナルティ採点方式をとっている警告が生成される。換言すれば、ランキングが提供される前に、「ｘ」という数が最終スコアに追加される。
【００５６】
加えて、本発明に係るシステムにおいて、合併症を指摘および示唆する、付加的なオーディオビジュアルメカニズムが含まれる。
【００５７】
本発明の一様態において、医師によって被験体に実行される組織処置イベント（ＴＭＥｓ）を、対応するランキングスコアによって評価するための方法は、下記の主なステップおよび付随する図面である図１３に基づき説明される。
【００５８】
（段階１−未加工の映像ファイルの準備）
図２を参照すると、本発明の一様態において、医師によって実行される外科処置を含むデジタル記録されたビデオ映像ファイルが、被験体への組織処置イベント（ＴＭＥ）に着手している間の手先の熟練度を評価するための入力とみなされる。リアルタイムに取得および記録された、デジタル記録されたビデオ映像は、標準画質（ＮＴＳＣ ＆ ＰＡＬ）といった高精細のフォーマットであることが、ＴＭＥｓの記録に使用する上で好ましい。記録されたビデオ映像は、被験体の組織の選択から開始して組織処置の完了まで、選択された被験体に対して、医師によって実行されたＴＭＥｓの種々の段階の一連のリアルタイムでの記録を含む。デジタル記録されたビデオ映像は、図２に示すように、外科処置を実施している間に、組織処置領域の選択、外科処置用の道具の種類、組織処置を遂行する医師によって着手される種々のステップ、医師によってなされる組織への接触の試みの総数、および組織の空間の使用範囲といった、ＴＭＥｓの詳細を取得する。
【００５９】
デジタル記録されたビデオ映像は、記録装置によって取得される。この記録装置は、被験体の選択された組織、および、組織処置のプロセスにおいて使用される、対応する外科処置用の道具の外側の輪郭を、検知、取得および記録することが可能である。本発明に係る方法において外側の輪郭を取得および記録するために使用される装置は、リアルタイムに映像をデジタル形式で取得および格納することが可能な光電子工学装置である輪郭識別装置（ＣＩＤｓ）である。
【００６０】
ＣＩＤｓは、選択された外科処置用の道具の輪郭を取得するために採用され、リアルタイムに、選択された外科処置用の装置の輪郭のセット（ｘ、ｙ、およびｚ座標）に焦点を合わせ、読み込み、トレースするためにプログラムされている。ＣＩＤｓは、選択された外科処置用の道具に焦点を合わせ、選択された外科処置用の道具（外側の輪郭）のｘ、ｙ、およびｚ軸に沿った、対応する関連座標が、識別されて記録される。ＣＩＤｓは、外科処置用の装置の外側の輪郭を取得するために、選択された被験体に対して、異なる角度の位置、好ましくは軸方向および斜め方向の位置から焦点を合わせるために配置される。
【００６１】
ＣＩＤｓは、光量や焦点距離などが変化するような状況下で、組織処置イベントを取得および記録するために採用される。
【００６２】
同様に、ＣＩＤｓは、組織の外側の輪郭を取得するために、選択された臓器の組織に焦点を合わせることができる。
【００６３】
（段階２−道具および組織の輪郭データに基づく未加工の映像ファイルの断片化）
図３を参照すると、映像データからの道具および組織の輪郭の未加工の映像データは、断片化されたデータを取得するために好ましい、時間の関数、使用される道具の数、組織密度のばらつき、およびその他の関連する要因といった要因に基づいて断片化される。映像ファイルにおいて未加工の映像フォーマットの形式で取得される道具および組織の輪郭データは、画素に変換および断片化されて、外科処置のデータベースに、画素化された断片として記録される。通常、種々のフレーム、時間および空間に広がる未加工の映像データにおいて、道具および組織データを含む、上記フレームを選択および固定させる必要がある。例えば、腹部の組織を含む切開処置において、毎秒２４フレームで、外科処置の６０分の未加工のサンプル映像における操作の場合、計算される必要がある未加工の映像のフレーム総数は、８６４００フレームである。リアルタイムにこれらのフレームを処理または操作するためには、画素データは８００×６００の解像度で、４１４億回の繰り返し（６０分×６０秒×２４フレーム×８００ピクセル幅×６００ピクセル高さ）が必要となる。
【００６４】
しかしながら、本発明に係る方法において、未加工の映像ファイルの断片化が開始される場合、特に、切開用の道具の外観の例のみを識別するために、断片化された未加工の映像ファイルの選択されたフレームのスキャンが開始される場合には、上述したパラメータが扱われる。ここで、前述の未加工の映像ファイルの値を適用した場合、処理は約５７６０万回の繰り返し（５秒×２４フレーム×８００ピクセル幅×６００ピクセル高さ）となる。その結果、本発明に係る方法の断片化のプロセスの採用によって、道具の追跡のための、断片化された映像ファイルのすべてのフレームのスキャンのために費やされる総時間が、未加工の映像データのスキャンと比較して約１００万分の１となる。さらに、断片化されたフレームを採用することによって、反復性の繰り返しが、未加工の映像フレームの場合に比べ回避される。
【００６５】
（段階３−基準データベース）
基準データベースは、医師による外科処置用の道具を用いた被験体の組織の処置に基づいた、標準化されたパラメータに組み込まれる。基準データベースの要素は、組織処置の分野での専門的技術の領域を有する専門委員会から得られる入力に基づく。組織処置イベントのためのランキングを提供するために計算された基準データベースの要素は、組織処置の長さ、組織への接触を試みた回数、組織処置を遂行するために費やした時間、組織処置の逸脱範囲、組織処置における逸脱範囲と関連した合併症などを含む。
【００６６】
ある実施例によれば、以下に示す基準データベースは、外科処置にて選択された被験体の臓器のタイプ、臓器の露出範囲、切開の長さおよび形、逸脱限界、逸脱に関連した合併症、および組織への接触を試みた回数といった外科処置パラメータ、並びに、標準化されたランキングまたは採点の基準といった標準化されたパラメータを含む。
【００６７】
【表１】
2014506695.tif 000003
【００６８】
（段階４−道具および組織の確認ステップ）
図１４および１５のフローチャートに従って図４、５、６、および７を参照すると、本発明に係る方法の道具識別ステップは、断片化された映像フレームを使用することで実行される。
【００６９】
画素化されたフォーマットに変換された状態のビデオ映像において、使用される道具を識別するために、可動のポインタが、道具の選択された映像に焦点を当てるために使用される。
【００７０】
選択された道具の輪郭の決定は、下記の方法によって実行される。道具の映像の画素を指すポインタは、輪郭の決定のための第１の画素とみなされる。その後、選択された画素の特徴が決定され（ＲＧＢ、ＨＬＳ）、前に選択された画素に対応する同一の特徴（ＲＧＢ、ＨＬＳ）を有する隣接した画素を識別するために、選択された画素の近傍にてサーチが実施される。一旦、隣接した画素が第１の画素と同一の特徴を有するとみなされると、この画素は、次の画素のために第１の画素の役割を担うことになる。この繰り返しの処理は、ポインタが処理の開始点または処理を開始した画素に到達することで、同一の画素すべての存在を読み出すまで、選択され、画素化された道具の映像にて継続される。
【００７１】
選択された道具に関する、結果として生じた画素データは、道具データベースに格納されている基準の道具に対応する輪郭ベクトルデータと適合させるために、例えば自動サイズ調整といった同調を行う。
【００７２】
【表２】
2014506695.tif 000004
【００７３】
同時に、選択された被験体の組織の特徴は、選択された外科処置装置の外側の輪郭を識別するために実行される方法と同様の方法で、取得および格納される。
【００７４】
【表３】
2014506695.tif 000005
【００７５】
（段階５−組織処置の追跡）
この方法における実施例において、基準データベースは、組織処置イベント（ＴＭＥ）のランキングを提供する。Ｔｍは、切開、退縮、焼灼、止血、ジアテルミー、解剖、切除、注入、移植、表面マーキング、およびその他の類似の組織処置が含まれる。
【００７６】
この文脈におけるＴＭＥの一例としては、始発点Ａから終着点Ｂを有する被験体の腹部領域における切開処置がある。この場合、図１２に示すように、医師は、点Ａから点Ｂへの切開を、組織への接触の試みが一回で、点Ａから点Ｂへ直線で、５秒という規定の時間で、規定の経路からの逸脱がないように行うことによって、ＴＭＥのランキングが提供される。
【００７７】
フローチャート（図１６）に示すこの方法において、まず、点Ａにおける道具と組織とが合成された画素データが記録される。この時点で、ＴＴＡのカウンタは初期化されゼロ（０）になる。道具および組織の合成された画素データの取得は、道具の経路および点Ａからの移動距離を得るために継続される。取得された値は格納される。合成された画素データが利用できる限りは、道具のステータスは組織と接触した状態として指定される。合成された画素データに道具のデータがない場合、道具のステータスは「ｔｏｏｌ−ｕｐ」として指定される。このとき、ＴＴＡのカウンタの数字は１増加する。このとき、ｔｏｏｌ−ｕｐイベントが点ＡからＢへの移動中に繰り返されない場合、ＴＭＥのランキングが１とみなされる。
【００７８】
同様に、医師によって組織への接触の試みが何度も行われると、対応するＴＭＥのランキングもまた変化する。例えば、外科処置中のユーザが、点ＡとＢとの間の移動中に、組織から外科処置装置を離し、途中で二回以上組織に接触した場合、当該組織への接触の試みの繰り返しは、追跡され、記録される。当該シナリオにおけるランキングスコアは、適度に変化する。
【００７９】
また、本発明に係る方法は、外科処置における予め定義された経路からの逸脱の範囲を測定する。ある実施例におけるＴＴＡｓは、切開の直線が理想的かつ最適な状況である点ＡからＢへの外科処置を測定する。しかしながら、シナリオにおいて、医師による、予め定められた外科処置経路からの逸脱の存在を評価する必要がある場合、当該逸脱の範囲を追跡することが不可欠となる。
【００８０】
その結果、本発明に係る方法において、指定されたロジカルクラウドが、点Ａの周囲で生成される。ロジカルクラウドは、ロジカルクラウドの領域に分類される画素のＲＧＢの組み合わせを走査および取得するための機能を提供する。点ＡとＢとの間に直線で形成される、画素の組み合わせである外科処置経路は、ＲＧＢ値の特定の組み合わせを有してもよい。外科処置の進行中に、切開の経路に沿って、固定された一意のＲＧＢ値のセットが生成される。同様に、医師が逸脱を起こしたとき、本来の外科処置経路に沿った組織の画素の組み合わせと比較した場合に、組成が異なる、その逸脱に対応する別のＲＧＢ値のセットが生成される。画素データの違いは、逸脱の範囲を識別するために使用され、ランキングの目的のために、標準的な基準データと比較される。
【００８１】
この文脈において、道具を用いた外科処置を行う医師が、この直線から隣接する領域に逸脱したとき、ロジカルクラウドは、直線の画素と逸脱領域の画素との間のＲＧＢの組み合わせにおける本質的な違いを識別する。
【００８２】
また、本発明に係る方法は、基準領域を越える逸脱を測定するために提供され、ランキングはそれに応じて提供される。
【００８３】
また、本発明に係る方法は、外科処置の進行中における組織の退縮範囲を識別し、関連する外科処置の熟練度のランキングを行う。
【００８４】
（段階６−時間の計算）
ＴＴＡや、予め定義された経路からの逸脱などといったイベントの考慮に加えて、ＴＭＥのランキングの目的のために、本発明に係る方法は、ある外科処置を完了するための時間の状況もまた、考慮する。開始点からの外科処置の開始にて作動し、目標点に達するために費やした時間を記録する時間カウンタＴＣを提供する。また、本発明に係る方法は、「ｔｏｏｌ−ｕｐ」の時間と、同じ道具または異なる道具のどちらかで外科処置を再開するための復帰との間における、医師によって費やされた介在時間を決定する。
【００８５】
（段階７−測定されたパラメータの表示）
ＴＴＡの数、費やされた時間、長さ、および外科処置の範囲といった測定されたパラメータは、ユーザに対して表示される。これらのパラメータは、最終ランキングが提供される前に専門委員会によって評価される。
【００８６】
（段階８−ランキングの表示）
一旦ランキングスコアが上述したステップの実行に基づいて決定されると、当該ランキングスコアが表示される。
【００８７】
本発明に示すＴＭＥｓの実施形態は、本質的な例であり、本発明に係る方法およびシステムは、その他のＴＭＥｓを考慮に入れるために相応に適用される。
【００８８】
先に記述した本発明の特定の実施形態は、本明細書における実施形態の一般的な性質が完全に明らかにし得る。他の者が現行の知識を用いて、一般的な概念から始めることなしに、特定の実施形態のような様々な形態に容易に修正および／または適用可能である。したがって、その適用および修正は、開示された実施形態と同じ意味および範囲内で含まれていることを意味している。本発明において使用された表現や用語は記述目的であり、制限するものではない。したがって、本発明の実施形態は、好ましい実施形態に関して記述されているが、当業者は、本発明の実施形態が、添付された請求項の特質および範囲内における修正によって実施されうることがわかるだろう。
【００８９】
本明細書の実施形態は、様々な特定の実施形態で記述されているが、当業者が、修正を加えて本明細書の実施形態を実施することは明らかであろう。しかし、それらの修正のすべては、請求項の範囲内で実施されていると考えられる。
【００９０】
以下の請求項は、本明細書に記述した実施形態のすべての一般および特定の特徴、並びに、実施形態の範囲のすべての記述を包含することを目的としており、用語として、実施形態は、これらの間で実現されると考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００９１】
【図１】図１は、本発明に係る、組織処置イベント（ＴＭＥ）のランキングスコアを提供するためのシステムを示すブロック図である。
【図２】図２は、外科処置における未加工の記録映像である。
【図３】図３は、未加工の記録映像の断片化されたフレームである。
【図４】図４は、画素化された道具の輪郭決定を示す透視図である。
【図５】図５は、画素化された道具の輪郭決定を示し、ポインタの移動を描写した透視図である。
【図６】図６は、道具の輪郭ベクトルを示す透視図である。
【図７】図７は、画素化された組織の輪郭決定を示す透視図である。
【図８】図８は、外科処置における組織領域を描写する図である。
【図９】図９は、外科処置のために選択された道具を描写する図である。
【図１０】図１０は、組織の切開を描写する図である。
【図１１】図１１は、道具、組織、切開および退縮の組み合わせを描写する図である。
【図１２】図１２は、基準の外科処置経路および逸脱した外科処置経路を示す透視図である。
【図１３】図１３は、本発明に係る方法を示すフローチャートである。
【図１４】図１４は、道具識別シーケンスを示すフローチャートである。
【図１５】図１５は、組織識別シーケンスを示すフローチャートである。
【図１６】図１６は、組織処置イベントを示すフローチャートである。
【図４】
2014506695.tif 000006
【図５】
2014506695.tif 000007
【図６】
2014506695.tif 000008
【図７】
2014506695.tif 000009
【図８】
2014506695.tif 000010
【図９】
2014506695.tif 000011
【図１０】
2014506695.tif 000012
【図１１】
2014506695.tif 000013
【図１２】
2014506695.tif 000014
【図１３】
2014506695.tif 000015
【図１４】
2014506695.tif 000016
【図１５】
2014506695.tif 000017
【図１６】
2014506695.tif 000018
【図１】
2014506695.tif 000019
【図２】
2014506695.tif 000020
【図３】
2014506695.tif 000021
【手続補正書】
【提出日】平成25年7月31日(2013.7.31)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
〔技術分野〕
本発明は、概して手先の熟練度の評価に関するものであり、より具体的には、医師によって被験体に対して実行される組織処置イベント（Tissue Manipulation Events：ＴＭＥｓ）を評価し、その評価に対応するＴＭＥｓのランキングスコアを提供するためのシステムおよび方法に関する。
【０００２】
〔背景技術〕
外科処置のような熟練度を必要とするタスクのパフォーマンスは、外科処置中に、施術者の熟練度を客観的に判断するために評価される。
【０００３】
手先の熟練度は、現在、外科処置のトレーニングの重要な側面として広く認識されている。しかしながら、従来、外科医の熟練度の測定は、きわめて主観的であることが事実であり、ビデオテープの分析における熟練者の判定に依存してきた。
【０００４】
パフォーマンスの熟練度評価のための典型的なシステムおよび方法は、ヒューマンエラーを伴い、しばしば不正確であり、また、反復評価に有用なものではなかった。
【０００５】
〔本発明の目的〕
本発明の第一の目的は、被験体に対して実行される組織処置イベント（ＴＭＥｓ）に対応する人間の熟練度のランキングスコアを提供するためのシステムおよび方法を提供することである。
【０００６】
本発明の別の目的は、組織処置イベント（ＴＭＥｓ）の実行中にユーザが接触を試みた総数を記録することによって、被験体に対して実行されるＴＭＥｓに対応する人間の熟練度のランキングスコアを提供するためのシステムおよび方法を提供することである。
【０００７】
本発明のさらに別の目的は、組織処置イベント（ＴＭＥｓ）の実行中に、ユーザによってなされた、基準経路からの逸脱の総数を記録することによって、被験体に対して実行されるＴＭＥｓに対応する人間の熟練度のランキングスコアを提供するためのシステムおよび方法を提供することである。
【０００８】
本発明のさらに別の目的は、組織処置イベント（ＴＭＥｓ）の実行においてユーザが費やした時間を記録することによって、被験体に対して実行されるＴＭＥｓに対応する人間の熟練度のランキングスコアを提供するためのシステムおよび方法を提供することである。
【０００９】
〔図面の簡単な説明〕
１以上の実施形態および実施形態の変形例の種々の様態および付随する利点は、以下の付随する図面が考慮されるとき、上記様態および付随する利点が、下記の詳細な説明を参照することによってより理解されるのと同様に、より容易に理解される。
【００１０】
図１は、本発明に係る、組織処置イベント（ＴＭＥｓ）のランキングスコアを提供するためのシステムを示すブロック図である。
【００１１】
図２は、外科処置における未加工の記録映像である。
【００１２】
図３は、未加工の記録映像の断片化されたフレームである。
【００１３】
図４は、画素化された道具の輪郭決定を示す透視図である。
【００１４】
図５は、画素化された道具の輪郭決定を示し、ポインタの移動を描写した透視図である。
【００１５】
図６は、道具の輪郭ベクトルを示す透視図である。
【００１６】
図７は、画素化された組織の輪郭決定を示す透視図である。
【００１７】
図８は、外科処置における組織領域を描写する図である。
【００１８】
図９は、外科処置のために選択された道具を描写する図である。
【００１９】
図１０は、組織の切開を描写する図である。
【００２０】
図１１は、道具、組織、切開および退縮の組み合わせを描写する図である。
【００２１】
図１２は、基準の外科処置経路および逸脱した外科処置経路を示す透視図である。
【００２２】
図１３は、本発明に係る方法を示すフローチャートである。
【００２３】
図１４は、道具識別シーケンスを示すフローチャートである。
【００２４】
図１５は、組織識別シーケンスを示すフローチャートである。
【００２５】
図１６は、組織処置イベントを示すフローチャートである。
【００２６】
〔本発明の概要〕
本発明は、医師によって被験体に対して実行される組織処置イベント（ＴＭＥｓ）を評価し、その評価に対応するＴＭＥｓのランキングスコアを提供するためのシステムを提供する。上記システムは、ベクトル映像データを受信するデータ受信装置に接続され、外科処置用の道具および組織の輪郭、並びに、被験体に対する組織処置イベントを、リアルタイムに取得および記録する輪郭映像取得／記録装置を含む。外科処置の基準パラメータ、組織パラメータおよび道具パラメータを含む少なくとも１つのデータベースが、上記システムに接続される。上記データ受信装置および上記データベースに接続され、かつ、上記ベクトル映像データ（未加工の映像）を画素化したフレームに変換し、組織処置イベントを評価し、および、上記被験体に対して実行されたタスクのパフォーマンススコアを生成するプロセッサが提供される。また、本発明は、被験体に対して実行された組織処置イベント（ＴＭＥｓ）における手先の熟練度の評価方法を提供する。
【００２７】
〔本発明の詳細な説明〕
本発明は、被験体に対して実行される、外科処置のような組織処置イベント（ＴＭＥｓ）を評価し、組織処置イベント（ＴＭＥｓ）に着手している間の医師による手先の熟練度を示す、対応するランキングスコアを提供するためのシステムおよび方法を提供する。医師による組織処置イベント（ＴＭＥｓ）の実行による手先の熟練度の評価は、被験体への外科処置の実行中における、手先の器用さ、外科処置用の道具の正確な移動、外科処置用の道具による組織への接触の試み（ＴＴＡｓ）の総数の削減、予め定義された外科処置経路からの逸脱、組織処置に費やした時間、などのようなパラメータの客観的および正確な評価を含む。
【００２８】
また、本発明は、被験体に実行される組織処置イベント（ＴＭＥｓ）に対応する、人間の熟練度のランキングスコアを提供するためのシステムを提供する。本発明に係る広義のシステムの構造は、図１によって提供される。外科処置のために選択された被験体１が識別される。外科処置用の道具２はＴＭＥｓのために指定される。輪郭識別装置（ＣＩＤｓ）３および４は、被験体１に焦点を合わせるため、および医師の手による外科処置用の道具２の移動を記録するために、様々な角度で配置される（図１では不図示）。ＣＩＤｓにおける好ましい角度は、互いに略直角であり、そのうち１つのＣＩＤが被験体１と同軸にある。ＣＩＤｓは、カメラ、ＣＭＯＳセンサ、光依存抵抗器（ＬＤＲ）、色彩センサなどといった光学装置であり、望ましい光学ズーム、スピード、高精細解像度、移動センシングなどを有する。軸方向のカメラは、被験体に対して、２次元平面、すなわち長さおよび幅を有する平面において、医師の手によって把持された外科処置用の道具の組織処置における移動を記録するために配置される。軸方向のカメラは、被験体に対するｘ軸およびｙ軸において、医師の手中の器具の移動を取得する。組織処置イベントは、切開、組織拡張、鉗子による組織の保持などを含む。一方、斜め方向に配置されたカメラは、異なる角度の位置であっても、被験体に対するｚ軸において、組織処置における器具の移動を取得する。斜め方向に配置されたカメラは、器具の垂直方向、深さ方向および空中の移動の取得に使用される。換言すれば、軸方向および斜め方向のカメラの組み合わせは、外科処置の過程における、器具の組織への接触の試み（ＴＴＡｓ）の取得を助ける。
【００２９】
取得された入力ビデオ映像は、フラッシュビデオフォーマット（．ｆｌｖ）、ＡＶＩフォーマット（．ａｖｉ）、クイックタイムフォーマット（．ｍｏｖ）、ＭＰ４フォーマット（．ｍｐ４）、Ｍｐｇフォーマット（．ｍｐｇ）、ウィンドウズ（登録商標）メディアビデオフォーマット（．ｗｍｖ）、３ＧＰファイル拡張子（．３ｇｐ）、３ＧＰファイル拡張子（．３ｇｐ）、３ＧＰファイル拡張子（．３ｇｐ）、アドバンスストリーミングフォーマット（．ａｓｆ）、アドバンスストリーミングフォーマット（．ａｓｆ）、３ＧＰファイル拡張子（．３ｇｐ）、リアルメディアフォーマット（．ｒｍ）、フラッシュムービーフォーマット（．ｓｗｆ）、リアルビデオフォーマット（．ｒａ／．ｒｍ／．ｒａｍ）などといったエンコードされたビデオフォーマット、または未加工のビデオフォーマットであってもよい。
【００３０】
道具識別、組織識別、および組織処置イベントなどを実行できるモジュールがロードされたデジタルプロセッサ５は、ＣＩＤｓに接続される。プロセッサ５は、外科処置における未加工の記録映像の入力を描画すること、並びに、組織データ、道具データ、および基準データを有するデータベース６と関連して外科処置における未加工の記録映像の入力を処理することにより、ＴＭＥｓの種々のステージを計算するために配置される。本発明に係るシステムは、医師によって被験体に実行された組織処置イベント（ＴＭＥｓ）を評価し、デジタルプロセッサ５に接続された表示装置７および８を通して、ＴＭＥｓの評価に対応するランキングスコアを提供する。
【００３１】
外科処置における手先の熟練度の評価において、医師によって被験体に実行される切開、退縮、焼灼、止血、ジアテルミー、解剖、切除、注入、移植、表面マーキング、およびその他の類似の組織処置といった、組織処置イベント（ＴＭＥｓ）の評価がなされる。
【００３２】
これらの処置において、組織への接触の試みの総数、逸脱、および費やした総時間のような重要なイベントは、外科的な熟練度を評価することにおいて、重要なものであるとみなす。
【００３３】
例えば、１つのＴＭＥは、特定の操作が完了するときまで、いつ、および、どこで道具が組織に接触するのか、並びに、いつ、および、どこで道具を操作して移動するのか、を開始時間および空間における点として定義されてもよい。このイベントは、熟練した外科医の理想的および最も好ましいシナリオである、点Ａから点Ｂに至る模範的な様態として図１２に示されている。
【００３４】
ＴＭＥのための時間は、１つのＴＭＥを終了するために、１つのＴＭＥにおける基準時間に対する医師が費やした総時間の比率として計算される。
【００３５】
同様に、本発明に係る方法は、図１２に示された外科的な経路の逸脱結果を、熟練度の低い人間によって実行された外科処置として識別する。
【００３６】
逸脱は、下記に示す方法によって測定される。
【００３７】
ＴＭＥの採点方法
Ａ → ａ ＝ １
ａ → ｂ ＝ １
ｂ → ｃ ＝ １
ｃ → Ｂ ＝ １
総ＴＭＥスコア＝４
費やした時間＝１５秒
基準時間＝５秒
ＴＭＥ時間比率 １５／５＝３
従って、ＴＭＥ時間スコアは３であり、その結果、総スコアは３＋４＝７である。
【００３８】
図１２に示すＡａｂおよびｂｃＢの領域（逸脱）の計算
ΔＡａｂ＝１点
ΔｂｃＢ＝４点
合計＝逸脱において５点
従って、このＴＭＥの総スコア＝７＋５＝１２点である。
【００３９】
評価のための得点の重みづけは、数的に線形である必要性はなく、外科医の専門委員会によって決定されてもよい。専門委員会は、その頻度、被験体に対して生じる逸脱の危険性、並びに、局所的、位置的な組織および臓器の特性のような他の要素を、重み付けの基礎としてもよい。
【００４０】
図１２に示すように、ＴＭＥに費やした時間ＴＡは、Ａに道具が接触して点Ｂに到達し、組織を切断するまでの時間である。
【００４１】
組織Ａに道具が接触して、すぐ隣の「ａ」での切断を含む時間は、ＴＡ１と称されてもよい。ＴＭＥのこの一部は、ＴＭＥ１と称されてもよい。
【００４２】
Ａ → ａ ＝ ＴＭＥ１ ＝ ＴＡ１
ａ → ｂ ＝ ＴＭＥ２ ＝ ＴＡ２
ｂ → ｃ ＝ ＴＭＥ３ ＝ ＴＡ３
ｃ → Ｂ ＝ ＴＭＥ４ ＝ ＴＡ４
図１２に示すように、それぞれのＴＭＥにおける組織と道具との接触時間であるＴＢは、道具をＡからａへ移動するために費やす時間のみである。これは、医師によって道具が組織と離れてから、道具が組織と再接触するまでに費やした時間を考慮しない。
【００４３】
中間時間ＴＣは、医師が組織処置イベントの間に費やした時間である。換言すれば、医師が「ａ」にて組織から道具を離して、「ａ」にて組織に道具を再接触させる時間である。同様の時間が、図１２に示す「ｂ」および「ｃ」においても存在する。
【００４４】
合計時間ＴＤは、図１２における点Ａから点Ｂへの完全な外科処置のために費やした時間である。
【００４５】
手にしたＴＡからＴＤのデータ（ＴＭＥデータ）によって、それは、医師の外科的パフォーマンスを直接反映しているデータを有する外科医の専門委員会に権限を与える。外科医の専門委員会は、ＴＭＥおよびＴＡからＴＤに基づいて採点および得点のランキングの範囲を設定してもよい。
【００４６】
このような決定を根拠として、精密な、適度な、または概略的な採点法を提供する。
【００４７】
一般的な外科処置において、例えば、虫垂の手術のステップの数は、皮膚の切開、筋肉の分離、腹膜の切開および分離、虫垂の分離／虫垂周辺の切開、頚状部の結紮／虫垂の切離、虫垂の除去、腹膜の縫合、筋層の縫合および皮膚の縫合である。
【００４８】
それぞれのステップのための道具は、変化してもよい。上記道具は下記のように大まかに分類され得る。
【００４９】
１．切開および切断用の道具：刃物／ナイフ／はさみ
２．保持および分離用の道具：鉗子
３．止血用の道具：結紮糸、焼灼器、モップ
４．レトラクタ／セパレータ
５．解剖および処置。
【００５０】
本発明に係る方法では、使用される道具を見分けるための相応の較正が行われてもよい。
【００５１】
本発明に使用される「逸脱」の表現は、基準の組織処置と、映像として記録されているような位置における被験体の組織処置と、の違いである。
【００５２】
被験体の映像は、より多くのＴＭＥｓを有していてもよい。しかしながら、外科的なステップが基準の線に沿っている場合、逸脱はＮＩＬとして考慮される。
【００５３】
ある１つの提案された方法においては、逸脱の採点は、逸脱が測定された領域を使用するものである。外科医または医師の専門委員会（ＥＰｏＳ）は、ステップごとに許可された可変性を決定してもよいし、専門委員会が設定した限界を越えた逸脱範囲をペナルティとして採点してもよい。
【００５４】
また、逸脱は、外科処置において合併症を引き起こす可能性がある。この合併症とは、有害な影響を与える、予定されていない組織、臓器、または身体への損傷である。
【００５５】
これらが、基準の外科処置の範囲の外側であり、および「基準外」として本発明に係る方法によって認識されたときに、合併症ごとに、ペナルティ採点方式をとっている警告が生成される。換言すれば、ランキングが提供される前に、「ｘ」という数が最終スコアに追加される。
【００５６】
加えて、本発明に係るシステムにおいて、合併症を指摘および示唆する、付加的なオーディオビジュアルメカニズムが含まれる。
【００５７】
本発明の一様態において、医師によって被験体に実行される組織処置イベント（ＴＭＥｓ）を、対応するランキングスコアによって評価するための方法は、下記の主なステップおよび付随する図面である図１３に基づき説明される。
【００５８】
（段階１−未加工の映像ファイルの準備）
図２を参照すると、本発明の一様態において、医師によって実行される外科処置を含むデジタル記録されたビデオ映像ファイルが、被験体への組織処置イベント（ＴＭＥｓ）に着手している間の手先の熟練度を評価するための入力とみなされる。リアルタイムに取得および記録された、デジタル記録されたビデオ映像は、標準画質（ＮＴＳＣ ＆ ＰＡＬ）といった高精細のフォーマットであることが、ＴＭＥｓの記録に使用する上で好ましい。記録されたビデオ映像は、被験体の組織の選択から開始して組織処置の完了まで、選択された被験体に対して、医師によって実行されたＴＭＥｓの種々の段階の一連のリアルタイムでの記録を含む。デジタル記録されたビデオ映像は、図２に示すように、外科処置を実施している間に、組織処置領域の選択、外科処置用の道具の種類、組織処置を遂行する医師によって着手される種々のステップ、医師によってなされる組織への接触の試みの総数、および組織の空間の使用範囲といった、ＴＭＥｓの詳細を取得する。
【００５９】
デジタル記録されたビデオ映像は、記録装置によって取得される。この記録装置は、被験体の選択された組織、および、組織処置のプロセスにおいて使用される、対応する外科処置用の道具の外側の輪郭を、検知、取得および記録することが可能である。本発明に係る方法において外側の輪郭を取得および記録するために使用される装置は、リアルタイムに映像をデジタル形式で取得および格納することが可能な光電子工学装置である輪郭識別装置（ＣＩＤｓ）である。
【００６０】
ＣＩＤｓは、選択された外科処置用の道具の輪郭を取得するために採用され、リアルタイムに、選択された外科処置用の装置の輪郭のセット（ｘ、ｙ、およびｚ座標）に焦点を合わせ、読み込み、トレースするためにプログラムされている。ＣＩＤｓは、選択された外科処置用の道具に焦点を合わせ、選択された外科処置用の道具（外側の輪郭）のｘ、ｙ、およびｚ軸に沿った、対応する関連座標が、識別されて記録される。ＣＩＤｓは、外科処置用の装置の外側の輪郭を取得するために、選択された被験体に対して、異なる角度の位置、好ましくは軸方向および斜め方向の位置から焦点を合わせるために配置される。
【００６１】
ＣＩＤｓは、光量や焦点距離などが変化するような状況下で、組織処置イベントを取得および記録するために採用される。
【００６２】
同様に、ＣＩＤｓは、組織の外側の輪郭を取得するために、選択された臓器の組織に焦点を合わせることができる。
【００６３】
（段階２−道具および組織の輪郭データに基づく未加工の映像ファイルの断片化）
図３を参照すると、映像データからの道具および組織の輪郭の未加工の映像データは、断片化されたデータの状態で取得するために好ましい、時間の関数、使用される道具の数、組織密度のばらつき、およびその他の関連する要因といった要因に基づいて断片化される。映像ファイルにおいて未加工の映像フォーマットの形式で取得される道具および組織の輪郭データは、画素に変換および断片化されて、外科処置のデータベースに、画素化された断片として記録される。通常、種々のフレーム、時間および空間に広がる未加工の映像データにおいて、道具および組織データを含む、上記フレームを選択および固定させる必要がある。例えば、腹部の組織を含む切開処置において、毎秒２４フレームで、外科処置の６０分の未加工のサンプル映像における操作の場合、計算される必要がある未加工の映像のフレーム総数は、８６４００フレームである。リアルタイムにこれらのフレームを処理または操作するためには、画素データは８００×６００の解像度で、４１４億回の繰り返し（６０分×６０秒×２４フレーム×８００ピクセル幅×６００ピクセル高さ）が必要となる。
【００６４】
しかしながら、本発明に係る方法において、未加工の映像ファイルの断片化が開始される場合、特に、切開用の道具の外観の例のみを識別するために、断片化された未加工の映像ファイルの選択されたフレームのスキャンが開始される場合には、上述したパラメータが扱われる。ここで、前述の未加工の映像ファイルの値を適用した場合、処理は約５７６０万回の繰り返し（５秒×２４フレーム×８００ピクセル幅×６００ピクセル高さ）となる。その結果、本発明に係る方法の断片化のプロセスの採用によって、道具の追跡のための、断片化された映像ファイルのすべてのフレームのスキャンのために費やされる総時間が、未加工の映像データのスキャンと比較して約１００万分の１となる。さらに、断片化されたフレームを採用することによって、反復性の繰り返しが、未加工の映像フレームの場合に比べ回避される。
【００６５】
（段階３−基準データベース）
基準データベースは、医師による外科処置用の道具を用いた被験体の組織の処置に基づいた、標準化されたパラメータに組み込まれる。基準データベースの要素は、組織処置の分野での専門的技術の領域を有する専門委員会から得られる入力に基づく。組織処置イベントのためのランキングを提供するために計算された基準データベースの要素は、組織処置の長さ、組織への接触を試みた回数、組織処置を遂行するために費やした時間、組織処置の逸脱範囲、組織処置における逸脱範囲と関連した合併症などを含む。
【００６６】
ある実施例によれば、以下に示す基準データベースは、外科処置にて選択された被験体の臓器のタイプ、臓器の露出範囲、切開の長さおよび形、逸脱限界、逸脱に関連した合併症、および組織への接触を試みた回数といった外科処置パラメータ、並びに、標準化されたランキングまたは採点の基準といった標準化されたパラメータを含む。
【００６７】
【表１】
2014506695.tif 000022
【００６８】
（段階４−道具および組織の確認ステップ）
図１４および１５のフローチャートに従って図４、５、６、および７を参照すると、本発明に係る方法の道具識別ステップは、断片化された映像フレームを使用することで実行される。
【００６９】
画素化されたフォーマットに変換された状態のビデオ映像において、使用される道具を識別するために、可動のポインタが、道具の選択された映像に焦点を当てるために使用される。
【００７０】
選択された道具の輪郭の決定は、下記の方法によって実行される。道具の映像の画素を指すポインタは、輪郭の決定のための第１の画素とみなされる。その後、選択された画素の特徴が決定され（ＲＧＢ、ＨＬＳ）、前に選択された画素に対応する同一の特徴（ＲＧＢ、ＨＬＳ）を有する隣接した画素を識別するために、選択された画素の近傍にてサーチが実施される。一旦、隣接した画素が第１の画素と同一の特徴を有するとみなされると、この画素は、次の画素のために第１の画素の役割を担うことになる。この繰り返しの処理は、ポインタが処理の開始点または処理を開始した画素に到達することで、同一の画素すべての存在を読み出すまで、選択され、画素化された道具の映像にて継続される。
【００７１】
選択された道具に関する、結果として生じた画素データは、道具データベースに格納されている基準の道具に対応する輪郭ベクトルデータと適合させるために、例えば自動サイズ調整によって同調を行う。
【００７２】
【表２】
2014506695.tif 000023
【００７３】
同時に、選択された被験体の組織の特徴は、選択された外科処置装置の外側の輪郭を識別するために実行される方法と同様の方法で、取得および格納される。
【００７４】
【表３】
2014506695.tif 000024
【００７５】
（段階５−組織処置の追跡）
この方法における実施例において、基準データベースは、組織処置イベント（ＴＭＥｓ）のランキングを提供する。ＴＭＥｓは、切開、退縮、焼灼、止血、ジアテルミー、解剖、切除、注入、移植、表面マーキング、およびその他の類似の組織処置が含まれる。
【００７６】
この文脈におけるＴＭＥの一例としては、始発点Ａから終着点Ｂを有する被験体の腹部領域における切開処置がある。この場合、図１２に示すように、医師は、点Ａから点Ｂへの切開を、組織への接触の試みが一回で、点Ａから点Ｂへ直線で、５秒という規定の時間で、規定の経路からの逸脱がないように行うことによって、ＴＭＥの最高位のランキングが提供される。
【００７７】
フローチャート（図１６）に示すこの方法において、まず、点Ａにおける道具と組織とが合成された画素データが記録される。この時点で、ＴＴＡｓのカウンタは初期化されゼロ（０）になる。道具および組織の合成された画素データの取得は、道具の経路および点Ａからの移動距離を得るために継続される。取得された値は格納される。合成された画素データが利用できる限りは、道具のステータスは組織と接触した状態として指定される。合成された画素データに道具のデータがない場合、道具のステータスは「ｔｏｏｌ−ｕｐ」として指定される。このとき、ＴＴＡのカウンタの数字は１増加する。このとき、ｔｏｏｌ−ｕｐイベントが点ＡからＢへの移動中に繰り返されない場合、ＴＭＥのランキングが１とみなされる。
【００７８】
同様に、医師によって組織への接触の試みが何度も行われると、対応するＴＭＥのランキングもまた変化する。例えば、外科処置中のユーザが、点ＡとＢとの間の移動中に、組織から外科処置装置を離し、途中で二回以上組織に接触した場合、当該組織への接触の試みの繰り返しは、追跡され、記録される。当該シナリオにおけるランキングスコアは、適度に変化する。
【００７９】
また、本発明に係る方法は、外科処置における予め定義された経路からの逸脱の範囲を測定する。ある実施例におけるＴＴＡｓは、切開の直線が理想的かつ最適な状況である点ＡからＢへの外科処置を測定する。しかしながら、シナリオにおいて、医師による、予め定められた外科処置経路からの逸脱の存在を評価する必要がある場合、当該逸脱の範囲を追跡することが不可欠となる。
【００８０】
その結果、本発明に係る方法において、指定されたロジカルクラウドが、点Ａの周囲で生成される。ロジカルクラウドは、ロジカルクラウドの領域に分類される画素のＲＧＢの組み合わせを走査および取得するための機能を提供する。点ＡとＢとの間に直線で形成される、画素の組み合わせである外科処置経路は、ＲＧＢ値の特定の組み合わせを有してもよい。外科処置の進行中に、切開の経路に沿って、固定された一意のＲＧＢ値のセットが生成される。同様に、医師が逸脱を起こしたとき、本来の外科処置経路に沿った組織の画素の組み合わせと比較した場合に、組成が異なる、その逸脱に対応する別のＲＧＢ値のセットが生成される。画素データの違いは、逸脱の範囲を識別するために使用され、ランキングの目的のために、標準的な基準データと比較される。
【００８１】
この文脈において、道具を用いた外科処置を行う医師が、この直線から隣接する領域に逸脱したとき、ロジカルクラウドは、直線の画素と逸脱領域の画素との間のＲＧＢの組み合わせにおける本質的な違いを識別する。
【００８２】
また、本発明に係る方法は、基準領域を越える逸脱を測定するために提供され、ランキングはそれに応じて提供される。
【００８３】
また、本発明に係る方法は、外科処置の進行中における組織の退縮範囲を識別し、関連する外科処置の熟練度のランキングを行う。
【００８４】
（段階６−時間の計算）
ＴＴＡや、予め定義された経路からの逸脱などといったイベントの考慮に加えて、ＴＭＥのランキングの目的のために、本発明に係る方法は、ある外科処置を完了するための時間の状況もまた、考慮する。開始点からの外科処置の開始にて作動し、目標点に達するために費やした時間を記録する時間カウンタＴＣを提供する。また、本発明に係る方法は、「ｔｏｏｌ−ｕｐ」の時間と、同じ道具または異なる道具のどちらかで外科処置を再開するための復帰との間における、医師によって費やされた介在時間を決定する。
【００８５】
（段階７−測定されたパラメータの表示）
ＴＴＡの数、費やされた時間、長さ、および外科処置の範囲といった測定されたパラメータは、ユーザに対して表示される。これらのパラメータは、最終ランキングが提供される前に専門委員会によって評価される。
【００８６】
（段階８−ランキングの表示）
一旦ランキングスコアが上述したステップの実行に基づいて決定されると、当該ランキングスコアが表示される。
【００８７】
本発明に示すＴＭＥｓの実施形態は、本質的な例であり、本発明に係る方法およびシステムは、その他のＴＭＥを考慮に入れるために相応に適用される。
【００８８】
先に記述した本発明の特定の実施形態は、本明細書における実施形態の一般的な性質が完全に明らかにし得る。他の者が現行の知識を用いて、一般的な概念から始めることなしに、特定の実施形態のような様々な形態に容易に修正および／または適用可能である。したがって、その適用および修正は、開示された実施形態と同じ意味および範囲内で含まれていることを意味している。本発明において使用された表現や用語は記述目的であり、制限するものではない。したがって、本発明の実施形態は、好ましい実施形態に関して記述されているが、当業者は、本発明の実施形態が、添付された請求項の範囲内における修正によって実施されうることがわかるだろう。
【００８９】
本明細書の実施形態は、様々な特定の実施形態で記述されているが、当業者が、修正を加えて本明細書の実施形態を実施することは明らかであろう。
【００９０】
以下の請求項は、本明細書に記述した実施形態のすべての一般および特定の特徴、並びに、実施形態の範囲のすべての記述を包含することを目的としており、用語として、実施形態は、これらの間で実現されると考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００９１】
【図１】図１は、本発明に係る、組織処置イベント（ＴＭＥｓ）のランキングスコアを提供するためのシステムを示すブロック図である。
【図２】図２は、外科処置における未加工の記録映像である。
【図３】図３は、未加工の記録映像の断片化されたフレームである。
【図４】図４は、画素化された道具の輪郭決定を示す透視図である。
【図５】図５は、画素化された道具の輪郭決定を示し、ポインタの移動を描写した透視図である。
【図６】図６は、道具の輪郭ベクトルを示す透視図である。
【図７】図７は、画素化された組織の輪郭決定を示す透視図である。
【図８】図８は、外科処置における組織領域を描写する図である。
【図９】図９は、外科処置のために選択された道具を描写する図である。
【図１０】図１０は、組織の切開を描写する図である。
【図１１】図１１は、道具、組織、切開および退縮の組み合わせを描写する図である。
【図１２】図１２は、基準の外科処置経路および逸脱した外科処置経路を示す透視図である。
【図１３】図１３は、本発明に係る方法を示すフローチャートである。
【図１４】図１４は、道具識別シーケンスを示すフローチャートである。
【図１５】図１５は、組織識別シーケンスを示すフローチャートである。
【図１６】図１６は、組織処置イベントを示すフローチャートである。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）外科処置用の道具（２）および組織の輪郭、並びに、被験体に対する組織処置イベントを、リアルタイムに取得および記録する輪郭映像取得／記録装置（３，４）と、
（ｂ）上記輪郭映像取得／記録装置（３，４）からベクトル映像データを受信するデータ受信装置と、
（ｃ）外科処置の基準パラメータを含む少なくとも１つのデータベース（６）と、
（ｄ）上記データ受信装置および上記データベース（６）に接続され、かつ、上記ベクトル映像データを画素化したフレームに変換し、組織処置イベントを評価し、および、上記被験体に対して実行されたタスクのパフォーマンススコアを生成するプロセッサ（５）と、を備えることを特徴とするシステム。
【請求項２】
上記輪郭映像取得／記録装置（３，４）は、デジタルビデオフォーマットにて映像を記録することを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
上記プロセッサ（５）に接続される出力装置（７，８）をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
上記出力装置（７，８）は、プリンタ、ディスプレイ、送信機、およびネットワークインターフェースの少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項３に記載のシステム。
【請求項５】
上記輪郭映像取得／記録装置（３，４）は、様々な角度で配置され、好ましくは、２つの装置が互いに略直角であることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
上記プロセッサ（５）は、道具識別モジュール、組織識別モジュール、および組織処置イベントモジュールがロードされているデジタルプロセッサであることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
合併症を指摘および示唆する、付加的なオーディオビジュアルメカニズムが組み込まれていることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
組織処置イベントにおける手先の熟練度の評価方法であって、
（ａ）ベクトルデータの画素化された特定可能な断片から、外科処置用の道具および被験体の組織の物理的特徴に基づいた輪郭を、識別およびデジタル化するステップと、
（ｂ）上記画素化された特定可能な断片に対して道具の識別モジュールおよび組織の識別モジュールを実行するステップと、
（ｃ）上記画素化された特定可能な断片に対して組織処置の追跡モジュールを実行するステップと、
（ｄ）外科処置の経路の逸脱の識別モジュールを実行するステップと、
（ｅ）上記被験体の組織処置に対する医師の熟練度ランキングのプロフィールを表示するステップと、を含む方法。
【請求項９】
組織処置イベントのランキングを提供するための要素は、組織処置の長さ、組織への接触の試みの数、上記組織処置を遂行するために費やした時間、組織処置の逸脱範囲、および組織処置における上記逸脱範囲と関連した合併症を含むことを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
上記道具を識別するために、可動のポインタが、上記道具の選択された映像に焦点を当てるために使用されることを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１１】
逸脱を識別するために、ロジカルクラウドが使用されることを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１２】
請求項８に記載の方法をコンピュータに実行させるための命令のセットを格納しているコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【国際調査報告】
2014506695.tif 000025
2014506695.tif 000026