特開 2022-138079 手術システム並びに手術支援方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022138079

(43)【公開日】2022-09-22

(54)【発明の名称】手術システム並びに手術支援方法

(51)【国際特許分類】

   A61F 9/007 20060101AFI20220914BHJP

   A61B 34/37 20160101ALI20220914BHJP

【ＦＩ】

A61F9/007 200Z

A61F9/007 130B

A61B34/37

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021037873

(22)【出願日】2021-03-09

(71)【出願人】

【識別番号】000002185

【氏名又は名称】ソニーグループ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100093241

【弁理士】

【氏名又は名称】宮田 正昭

(74)【代理人】

【識別番号】100101801

【弁理士】

【氏名又は名称】山田 英治

(74)【代理人】

【識別番号】100095496

【弁理士】

【氏名又は名称】佐々木 榮二

(74)【代理人】

【識別番号】100086531

【弁理士】

【氏名又は名称】澤田 俊夫

(74)【代理人】

【識別番号】110000763

【氏名又は名称】特許業務法人大同特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 裕之

(72)【発明者】

【氏名】宮本 敦史

(72)【発明者】

【氏名】大月 知之

(57)【要約】

【課題】外科手術において発生し易いトラブルの発生を抑制する手術システムを提供する。
【解決手段】手術システムは、術具を装着するロボットアームと、タスクに応じた前記術具に対する操作自由度の制約を設定する設定部と、前記操作自由度の制約に基づいて術具が操作されるように制御する制御部を具備する。前記設定部は、眼科手術の対象とする眼球を観察する顕微鏡画像及びＯＣＴ画像の少なくとも一方に基づいて前記操作自由度の制約を設定し、前記制御部は、前記操作自由度の制約に基づいて術具が操作されるように、前記ロボットアームの動作を制御する。
【選択図】 図９

【特許請求の範囲】

【請求項1】

術具を装着するロボットアームと、
タスクに応じた前記術具に対する操作自由度の制約を設定する設定部と、
前記操作自由度の制約に基づいて術具が操作されるように制御する制御部と、
を具備する手術システム。

【請求項2】

前記設定部は、手術の対象とする患部を観察するセンサによるセンサ情報に基づいて前記操作自由度の制約を設定する、
請求項１に記載の手術システム。

【請求項3】

前記設定部は、眼科手術の対象とする眼球を観察する顕微鏡画像及びＯＣＴ画像の少なくとも一方に基づいて前記操作自由度の制約を設定する、
請求項１に記載の手術システム。

【請求項4】

前記制御部は、前記操作自由度の制約に基づいて術具が操作されるように、前記ロボットアームの動作を制御する、
請求項１に記載の手術システム。

【請求項5】

前記手術システムは、前記ロボットアームを含むスレーブ装置と、前記ロボットアームの動作を指示する操作ユーザインターフェースを含むマスタ装置からなり、
前記制御部は、前記操作自由度の制約を逸脱する指示が行われないように、前記操作ユーザインターフェースに対する操作を規制する、
請求項１に記載の手術システム。

【請求項6】

前記操作自由度の制約に関する情報をユーザに提示する提示部をさらに備える、
請求項１に記載の手術システム。

【請求項7】

白内障手術で適用され且つ角膜切開のタスクの実施時において、
前記設定部は、角膜を前房に穿孔したポートを通過するほぼ水平な操作平面からなる前記操作自由度を設定し、
前期制御部は、前記術具の先端がこの操作平面から離間しないように制御する、
請求項１に記載の手術システム。

【請求項8】

白内障手術で適用され且つ水晶体の液化及び吸引のタスクの実施時において、
前記設定部は、角膜を前房に穿孔したポートに拘束点を設定し、且つ、後嚢に沿って仮想壁を設定し、
前記制御部は、前記術具を拘束点でピボット操作し且つ前記術具の先端が前記仮想壁を超えないように制御する、
請求項１に記載の手術システム。

【請求項9】

白内障手術で適用され且つ前嚢切開のタスクの実施時において、
前記設定部は、角膜を前房に穿孔したポートに拘束点を設定し、且つ、前嚢のうち切開すべき部分と角膜との間に、ＣＣＣ鑷子の先端が通過可能な作業領域を設定し、
前記制御部は、前記ＣＣＣ鑷子を拘束点でピボット操作し且つ前記ＣＣＣ鑷子の先端が前記作業領域を超えないように制御する、
請求項１に記載の手術システム。

【請求項10】

術具を装着するロボットアームと備えた手術システムにおける手術支援方法であって、
患部を観察するセンサによるセンサ情報を取得するステップと、
前記センサ情報に基づいて、タスクの対象とする部位を検出するステップと、
前記検出した部位に基づいて、タスクに応じた操作自由度の制約を設定するステップと、
前記操作自由度の制約に基づいて術具が操作されるように前記ロボットアームの動作に関する制御を行うステップと、
を有する手術支援方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本明細書で開示する技術（以下、「本開示」とする）は、ロボティックス技術を適用して外科手術を支援する手術システム並びに手術支援方法に関する。

【背景技術】

【0002】

一般に外科手術は、術者の感覚運動によって行われる難しい作業である。眼科手術のように、小規模で脆弱な環境下で微細な術具を使用する手術の場合、術者は手の振戦を抑制して、ミクロンオーダーの動作を行う必要がある。例えば白内障手術は、濁った水晶体を取り除き、その代わりに人口の水晶体（人工レンズ）を挿入する手術であるが、手技で行うと術者のスキルによって術後の成果にばらつきが生じる。具体的には、水晶体を格納する組織の切開（前嚢切開）では、後嚢やチン小帯を傷つけることなく、およそ５．５ミリメートルの円形を正確に作成することが重要である。

【0003】

このため、最近では、医療分野にもロボティックス技術が導入され、マスタスレーブ方式の手術システムを利用して安全且つ正確に手術を遂行するようになってきている。

【0004】

例えば、術者が顕微鏡画像に基づいてマニピュレータを操作し、操作量に応じて術具側のロボットを遠隔操作することで患者を治療する手術システムが提案されている（非特許文献１を参照のこと）。この手術システムによれば、マニピュレータの操作を通じて術者の手の振戦を抑制することができる。しかしながら、この手術システムでは、手術に関わるタスク遂行時の判断（適切な処置）は術者の力量に大きく委ねられるため、各タスクでトラブルの発生を回避できない場合がある。

【0005】

また、レーザビームによって角膜切開、前嚢切開、及び水晶体の破砕を行う、白内障手術のための装置が提案されている（特許文献１を参照のこと）。この装置を用いれば、レーザによって高い精度で真円形の前嚢切開を行うことができるが、水晶体の乳化及び吸引は物理操作を伴うため、人の手による作業が介在し、トラブルが発生し易くなる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２０１４－１２２０１号公報

【特許文献2】ＷＯ２０１７／１３０５６２

【非特許文献】

【0007】

【非特許文献1】Ｊ．Ｗｉｌｓｏｎ ｅｔ ａｌ．，"Ｉｎｔｒａｏｃｕｌａｒ ｒｏｂｏｔｉｃ ｉｎｔｅｒｖｅｎｔｉｏｎａｌ ｓｕｒｇｉｃａｌ ｓｙｓｔｅｍ （ＩＲＩＳＳ）： Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｄｅｓｉｇｎ，ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ， ａｎｄ ｍａｓｔｅｒ－ｓｌａｖｅ ｍａｎｉｐｕｌａｔｉｏｎ，" Ｉｎｔ．Ｊ．Ｍｅｄ．Ｒｏｂｏｔ．Ｃｏｍｐｕｔ．Ａｓｓｉｓｔ．Ｓｕｒｇ．，ｖｏｌ．１４，Ｊｕｌ．２０１７，ｄｏｉ： １０．１００２／ｒｃｓ．１８４２．

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

本開示の目的は、外科手術において発生し易いトラブルの発生を抑制する手術システム並びに手術支援方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本開示は、上記課題を参酌してなされたものであり、その第１の側面は、
術具を装着するロボットアームと、
タスクに応じた前記術具に対する操作自由度の制約を設定する設定部と、
前記操作自由度の制約に基づいて術具が操作されるように制御する制御部と、
を具備する手術システムである。

【0010】

但し、ここで言う「システム」とは、複数の装置（又は特定の機能を実現する機能モジュール）が論理的に集合した物のことを言い、各装置や機能モジュールが単一の筐体内にあるか否かは特に問わない。

【0011】

前記設定部は、眼科手術の対象とする眼球を観察する顕微鏡画像及びＯＣＴ画像の少なくとも一方に基づいて前記操作自由度の制約を設定する。

【0012】

前記制御部は、前記操作自由度の制約に基づいて術具が操作されるように、前記ロボットアームの動作を制御する。あるいは、前記制御部は、前記操作自由度の制約を逸脱する指示が行われないように、前記ロボットアームの動作を指示する操作ユーザインターフェースに対する操作を規制する。

【0013】

また、本開示の第２の側面は、術具を装着するロボットアームと備えた手術システムにおける手術支援方法であって、
患部を観察するセンサによるセンサ情報を取得するステップと、
前記センサ情報に基づいて、タスクの対象とする部位を検出するステップと、
前記検出した部位に基づいて、タスクに応じた操作自由度の制約を設定するステップと、
前記操作自由度の制約に基づいて術具が操作されるように前記ロボットアームの動作に関する制御を行うステップと、
を有する手術支援方法である。

【発明の効果】

【0014】

本開示によれば、タスクに応じたトラブルの発生を回避するように外科手術を支援する手術システム並びに手術支援方法を提供することができる。

【0015】

なお、本明細書に記載された効果は、あくまでも例示であり、本開示によりもたらされる効果はこれに限定されるものではない。また、本開示が、上記の効果以外に、さらに付加的な効果を奏する場合もある。

【0016】

本開示のさらに他の目的、特徴や利点は、後述する実施形態や添付する図面に基づくより詳細な説明によって明らかになるであろう。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】図１は、マスタスレーブ方式の手術システム１００の機能的構成例を示した図である。

【図2】図２は、前眼の解剖学を示した図である。

【図3】図３は、白内障手術のタスク（角膜切開）を示した図である。

【図4】図４は、白内障手術のタスク（前嚢切開）を示した図である。

【図5】図５は、白内障手術のタスク（水晶体の破砕、水晶体の超音波乳化及び吸引、水晶体残留物の吸引）を示した図である。

【図6】図６は、白内障手術のタスク（眼内レンズの留置）を示した図である。

【図7】図７は、角膜切開時に早期穿孔が発生した様子を示した図である。

【図8】図８は、角膜切開時における術具の操作自由度を制約する操作平面を眼球表面上で示した図である。

【図9】図９は、角膜切開時における術具の操作自由度を制約する操作平面を眼球断面上で示した図である。

【図10】図１０は、操作ＵＩ部１１２の操作許容範囲が制約されている様子を示した図である。

【図11】図１１は、術具と操作平面を表示した画面の例を示した図である。

【図12】図１２は、術具にピボット操作するための拘束点を設定した様子示した図である。

【図13】図１３は、後嚢に沿って仮想壁を設定した様子を示した図である。

【図14】図１４は、ＯＣＴ画像上で設定された術具の拘束点及び仮想壁を示した図である。

【図15】図１５は、後嚢に沿って設定した仮想壁をＯＣＴ画像上に重畳表示したモニタ画面を示した図である。

【図16】図１６は、前嚢切開用のＣＣＣ鑷子の拘束点と作業領域を設定した様子を示した図である。

【図17】図１７は、角膜と前嚢の間に設定した前嚢切開用の作業領域をＯＣＴ画像上に重畳表示したモニタ画面を示した図である。

【図18】図１８は、手術システム１００によって眼科手術を支援するための動作手順を示したフローチャートである。

【図19】図１９は、手術システム１００の網膜硝子体手術への適用例を示した図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、図面を参照しながら本開示について、以下の順に従って説明する。

【0019】

Ａ．手術システム
Ｂ．白内障手術について
Ｃ．手術システムによる眼科手術の支援
Ｃ－１．角膜切開時における操作支援
Ｃ－２．水晶体の乳化及び吸引時における操作支援
Ｃ－３．前嚢切開時における操作支援
Ｃ－４．動作手順
Ｄ．効果
Ｅ．変形例

【0020】

Ａ．手術システム
本明細書では、主に本開示をマスタスレーブ方式の手術システムに適用した実施形態を中心に説明する。このような手術システムでは、術者などのユーザはマスタ側で操作を行い、スレーブ側ではユーザの操作に従ってロボットの駆動をコントロールすることによって手術を行う。手術システムにロボティックス技術を取り入れる目的として、術者の手の振戦の抑止、操作支援や術者間の技量の相違の吸収、遠隔からの手術の実施などが挙げられる。

【0021】

図１には、マスタスレーブ方式の手術システム１００の機能的構成例を示している。図示の手術システム１００は、ユーザ（術者）が手術などの作業を指示するマスタ装置１１０と、マスタ装置１１０からの指示に従って手術を実施するスレーブ装置１２０からなる。ここで言う手術として、主に網膜手術を想定している。マスタ装置１１０とスレーブ装置１２０間は、伝送路１３０を介して相互接続されている。伝送路１３０は、例えば光ファイバなどのメディアを用いて低遅延で信号伝送を行えることが望ましい。

【0022】

マスタ装置１１０は、マスタ側制御部１１１と、操作ＵＩ（Ｕｓｅｒ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）部１１２と、提示部１１３と、マスタ側通信部１１４を備えている。マスタ装置１１０は、マスタ側制御部１１１による統括的な制御下で動作する。

【0023】

操作ＵＩ部１１２は、ユーザ（術者など）が、スレーブ装置１２０において鉗子などの術具を操作するスレーブロボット１１２（後述）に対する指示を入力するためのデバイスからなる。操作ＵＩ部１１２は、例えば、コントローラやジョイスティックなどの専用の入力デバイス、さらにはマウス操作や指先のタッチ操作を入力するＧＵＩ画面などの汎用の入力デバイスで構成される。また、特許文献２で開示されるような、把持インターフェースをパラレルリンクで支持して構成される「医療用装置」を操作ＵＩ部１１２として利用することができる。

【0024】

提示部１１３は、主にスレーブ装置１２０側のセンサ部１２３（後述）で取得されるセンサ情報に基づいて、操作ＵＩ部１１２を操作しているユーザ（術者）に対して、スレーブ装置１２０において実施されている手術に関する情報を提示する。

【0025】

例えば、センサ部１２３が患部の表面を観察する顕微鏡画像を撮り込むＲＧＢカメラやＯＣＴ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ：光干渉断層装置）を装備し、又はＲＧＢカメラの撮像画像（以下、単に「顕微鏡画像」とする）やＯＣＴ画像を取り込むインターフェースを装備し、これらの画像データが伝送路１３０を介して低遅延でマスタ装置１１０に転送される場合、提示部１１３は、モニタディスプレイなどを使って、リアルタイムの患部の顕微鏡画像やＯＣＴ画像を画面表示する。

【0026】

また、センサ部１２３が、スレーブロボット１１２が操作する術具に作用する外力やモーメントを計測する機能を装備し、このような力覚情報が伝送路１３０を介して低遅延でマスタ装置１１０に転送される場合には、提示部１１３は、ユーザ（術者）に対して力覚提示を行う。例えば、提示部１１３は、操作ＵＩ部１１２を使ってユーザ（術者）に力覚提示を行うようにしてもよい。

【0027】

マスタ側通信部１１４は、マスタ側制御部１１１による制御下で、伝送路１３０を介したスレーブ装置１２０との信号の送受信処理を行う。例えば伝送路１３０が光ファイバからなる場合、マスタ側通信部１１４は、マスタ装置１１０から送出する電気信号を光信号に変換する電光変換部と、伝送路１３０から受信した光信号を電気信号に変換する光電変換部を備えている。

【0028】

マスタ側通信部１１４は、ユーザ（術者）が操作ＵＩ部１１２を介して入力した、スレーブロボット１２２に対する操作コマンドを、伝送路１３０を介してスレーブ装置１２０に転送する。また、マスタ側通信部１１４は、スレーブ装置１２０から送られてくるセンサ情報を、伝送路１３０を介して受信する。

【0029】

一方、スレーブ装置１２０は、スレーブ側制御部１２１と、スレーブロボット１２２と、センサ部１２３と、スレーブ側通信部１２４を備えている。スレーブ装置１２０は、スレーブ側制御部１２１による統括的な制御下で、マスタ装置１１０からの指示に応じた動作を行う。

【0030】

スレーブロボット１２２は、例えば多リンク構造からなるアーム型のロボットであり、先端（又は、遠位端）にエンドエフェクタとして鉗子などの術具を搭載している。スレーブ側制御部１２１は、伝送路１３０を介してマスタ装置１１０から送られてきた操作コマンドを解釈して、スレーブロボット１２２を駆動するアクチュエータの駆動信号に変換して出力する。そして、スレーブロボット１２２は、スレーブ側制御部１２１からの駆動信号に基づいて動作する。

【0031】

本実施形態では、スレーブロボット１２２として、主に網膜手術を行うことを想定しており、ＲＣＭ（Ｒｅｍｏｔｅ Ｃｅｎｔｅｒ ｏｆ Ｍｏｔｉｏｎ）構造を有することを想定している。ＲＣＭ構造は、モータなどの駆動機構の回転中心から離れた位置に回転中心（すなわち、遠隔回転中心）を配置し、ピボット（不動点）運動を実現する構造とする。ＲＣＭ構造は、手術の際に患者の身体に開けた穴の位置（例えば、トロッカ位置）を常に通る構造を実現できることから安全性が高い。

【0032】

センサ部１２３は、スレーブロボット１２２やスレーブロボット１２２が実施している手術の患部における状況を検出する複数のセンサを備え、さらに手術室内に設置された各種センサ装置からセンサ情報を取り込むためのインターフェースを装備している。

【0033】

例えば、センサ部１２３は、スレーブロボット１２２の先端（遠位端）に搭載された術具に、手術中に作用する外力やモーメントを計測するための力覚センサ（Ｆｏｒｃｅ Ｔｏｒｑｕｅ Ｓｅｎｓｏｒ：ＦＴＳ）を備えている。この力覚センサの構成及び外力やモーメントを計測するための演算処理の詳細については、後述に譲る。

【0034】

また、センサ部１２３は、スレーブロボット１２２が手術中の患部の表面の顕微鏡画像や患部（眼球）の断面をスキャンするＯＣＴ画像を取り込むインターフェースを装備している。

【0035】

スレーブ側通信部１２４は、スレーブ側制御部１２１による制御下で、伝送路１３０を介したマスタ装置１１０都の信号の送受信処理を行う。例えば伝送路１３０が光ファイバからなる場合、スレーブ側通信部１２４は、スレーブ装置１２０から送出する電気信号を光信号に変換する電光変換部と、伝送路１３０から受信した光信号を電気信号に変換する光電変換部を備えている。

【0036】

スレーブ側通信部１２４は、センサ部１２３によって取得される術具の力覚データや、患部の顕微鏡画像、患部断面をスキャンしたＯＣＴ画像などを、伝送路１３０を介してマスタ装置１１０に転送する。また、スレーブ側通信部１２４は、マスタ装置１１０から送られてくるスレーブロボット１２２に対する操作コマンドを、伝送路１３０を介して受信する。

【0037】

後述するように、本実施形態では、マスタスレーブ方式の手術システム１００を主に白内障手術に適用することを想定している。また、手術システム１００は、対象とする眼球（又は、水晶体付近）の３次元的な（又は、深さ方向を含む）環境情報を取得する必要性から、センサ部１２３としてＯＣＴを使用することを想定してる。

【0038】

ここで、ＯＣＴは、非侵襲な光学的画像計測方式であり、１次元の深さ方向、２次元の断層画像及び３次元の体積画像をマイクロメーターレベルの分解能で数ミリメートルの深さにわたり、リアルタイムで測定することが可能である。ＯＣＴは、異なる物質の層より反射した光を用いて、サンプル内の構造を画像化する。

【0039】

なお、ＯＣＴイメージングは、超音波測定に類似するが、測定震度が若干浅くなるが、非常に高い分解能が得られるという特徴がある。ちなみに、ＯＣＴイメージングによれば、最大深さ数１０ミリメートル、軸方向分解能５マイクロメートル以下でのイメージングが可能である。

【0040】

Ｂ．白内障手術について
白内障手術は、手技で行うと術者のスキルによって術後の成果にばらつきが生じる。例えば、水晶体を格納する組織の切開（前嚢切開）では、後嚢やチン小帯を傷つけることなく、およそ５．５ミリメートルの円形を正確に作成することが重要である。

【0041】

白内障手術は、濁った水晶体を取り除き、その代わりに人口の水晶体（人工レンズ）を挿入する手術であるが、レーザ支援手術に関しては凡そ以下の手順で行われる。

【0042】

（１）角膜切開
（２）前嚢切開
（３）水晶体の破砕
（４）水晶体の超音波乳化及び吸引
（５）水晶体残留物の吸引
（６）眼内レンズの留置

【0043】

ここで、参考のため、図２に前眼の解剖学を示す。そして、図３～図６を参照しながら、上記の白内障手術において順次実施される各タスク（１）～（６）について説明する。

【0044】

まず、図３に示すように角膜を前房に穿孔して（角膜切開）、水晶体へアクセスするためのポートを設ける。次いで、図４に示すようにＣＣＣ（Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ Ｃｕｒｖｉｃｕｌａｒ Ｃａｐｓｌｏｔｏｍｙ）鑷子を用いて、前嚢を円形に除去する（前嚢切開）。次いで、図５に示すように、専用の超音波デバイスとチョッパを組み合わせて用い、水晶体の核と皮質を超音波で破砕し、さらに水晶体を乳化して吸引し、さらに水晶体残留物をかき集めて吸引して、眼球の外へ排出する。そして最後に、図６に示すように眼内レンズを中央に留置する。

【0045】

続いて、上記のタスク（１）～（６）からなる白内障手術において発生し得るトラブルについて説明する。

【0046】

図３には、角膜を切開してフラップを作成する様子を示したが、図７に示すように、最初に穿孔した場所から予定よりも近い位置に穿孔してしまう「早期穿孔」と呼ばれるトラブルがある。このトラブルは、作成したフラップが小さすぎるため、眼内レンズを留置できなくなるなどの原因になる。術者の手首構造が人間工学的に水平方向に術具を操作することが困難であることに起因して、早期穿孔が生じる。

【0047】

また、図５に示すように、粉砕した水晶体の核と皮質を除去するために超音波デバイスで乳化して吸引する際に発生する熱によって生体組織への侵襲が引き起こされる。これも、患者予後に関わる問題となり得る。したがって、上記のタスク（４）～（５）の作業を迅速に行うことが望ましい。

【0048】

フェムト病レーザを使った治療はタスク（１）～（３）に係るタスクが可能である。一方、それ以外のタスク（４）～（６）は、物理接触が必要になるタスクであり、レーザで行うことはできないため、手技による操作が必要である。

【0049】

Ｃ．手術システムによる眼科手術の支援
上記Ｂ項で説明したように、白内障手術においては、とりわけ手技による操作が必要となるタスクを実施時に術者のスキルに影響され易いために、タスク毎に発生し易いトラブルがある。そこで、本開示は、上記Ａ項で説明したマスタスレーブ方式の手術システム１００を用いて操作支援を通じて、タスクに応じたトラブルの発生を回避して、白内障手術などの眼科手術を安全且つ正確に遂行することを目的とする。

【0050】

すなわち、本開示を適用した手術システム１００は、スレーブロボット１２２（又は、スレーブロボット１２２の遠位端に装着した術具先端）に対して、タスクに応じた操作自由度の制約を課すことによって、各タスクにおいて発生し易いトラブルに結び付く術具操作が実施されないようにする。手術システム１００は、スレーブ装置１２０側において、タスクに応じて、スレーブロボット１２２に対してトラブルを回避するための操作自由度の制約を課すようにしてもよい。また、マスタ装置１１０側において、操作ＵＩ部１１２に対して操作自由度の制約を課すことによって、トラブルに結び付くようなスレーブロボット１２２の操作又は術具操作をユーザ（術者など）が指示できないようにしてもよい。

【0051】

スレーブ装置１２０及びマスタ装置１１０のいずれに対してタスクに応じた操作自由度の制約を課すようにしても、手術システム１００は、白内障手術を安全且つ正確に遂行できるように操作支援することができる。

【0052】

スレーブ装置１２０側でタスクに応じた操作自由度の制約を課す場合には、マスタ装置１１０側でユーザが操作ＵＩ部１１２を通じていかなる術具操作を指示しても、トラブルに結び付くようなスレーブロボット１２２の動作を抑制することができる。但し、マスタ装置１１０側のユーザ操作とスレーブ装置１２０における術具操作が乖離してしまうため、ユーザは、操作性に不具合を感じたり、装置の誤動作や故障と誤解したりしてしまうおそれもある。

【0053】

一方、マスタ装置１１０側でタスクに応じた操作自由度の制約を課す場合には、マスタ装置１１０側のユーザ操作とスレーブ装置１２０における術具操作が乖離しない。但し、ユーザは、術部でトラブルを発生し得ない範囲でしか操作ＵＩ部１１２を操作できないという制約や、タスク毎に操作可能な範囲が変化することに慣れる必要がある。

【0054】

もちろん、マスタ装置１１０及びスレーブ装置１２０の両方で、タスクに応じた操作自由度の制約を課して、手術システム１００が万全な操作支援を行うようにしてもよい。

【0055】

Ｃ－１．角膜切開時における操作支援
上記Ｂ項でも説明したように、角膜切開時に発生し易いトラブルとして、最初に穿孔した場所から予定よりも近い位置に穿孔してしまう「早期穿孔」（図７を参照のこと）を挙げることができる。図３にも示したように、術者は術具をほぼ水平方向に操作することが必要である。ところが、術者の手首構造が人間工学的に水平方向に術具を操作することが困難であることに起因して、早期穿孔が生じる。

【0056】

そこで、本開示に係る手術システム１００では、角膜切開というタスク遂行時において、術具の操作をほぼ水平方向に拘束するように、操作自由度の制約を課す。具体的には、角膜を前房に穿孔したポートを通過するほぼ水平な操作平面を設定して、術具の先端がこの操作平面から離間しないように、操作自由度を操作平面に沿った並進２自由度に制約する。

【0057】

例えば、眼球の表面を観察する顕微鏡画像と、眼球の断面を捕捉するＯＣＴ画像を組み合わせて、角膜を前房に穿孔したポートを通過するように操作平面を計算して求めることができる。顕微鏡画像及びＯＣＴ画像を画像解析して、３次元計算により操作平面を算出するようにしてもよい。また、学習済みの機械学習モデルを使って、顕微鏡画像及びＯＣＴ画像から操作平面を推定するようにしてもよい。あるいは、顕微鏡画像やＯＣＴ画像を表示するモニタ画面上で、ユーザが直接カーソルで操作平面を指示するようにしてもよい。図８には、眼球の上面から操作平面８０１を眺めた様子を示している。また、図９には、眼球の断面上で操作平面９０１を示している。

【0058】

スレーブ側制御部１２１は、センサ部１２３から取得される眼球表面の顕微鏡画像及び眼球断面のＯＣＴ画像に基づいて、図８及び図９に示したような操作平面を生成する。また、スレーブ側制御部１２１は、生成した操作平面の情報をマスタ装置１１０側に伝送するようにしてもよい。マスタ装置１１０側では、提示部１１３がモニタディスプレイなどを使って患部の顕微鏡画像やＯＣＴ画像に操作平面を画面表示するようにしてもよい。

【0059】

そして、手術システム１００は、術具の操作を操作平面に拘束するように、スレーブ装置１２０又はマスタ装置１１０の少なくとも一方において、術具の操作自由度を操作平面に制約するための制御を実施する。

【0060】

スレーブ装置１２０側で自動により操作自由度の制約を行う場合には、スレーブ側制御部１２１は、術具の動きを操作平面に制約するためのスレーブロボット１２２のアームの各関節の角度を逆キネマティクス演算により導出した結果に基づいて、スレーブロボット１２２の動作を拘束する。マスタ装置１１０側から操作平面を逸脱するような術具操作の指示が送られてきても、スレーブ側制御部１２１は、術具の動きを操作平面に制約するように、スレーブロボット１２２の動作を自動制御する。

【0061】

また、マスタ装置１１０側で自動により操作自由度の制約を行う場合には、マスタ側制御部１１１は、術具の動きを操作平面に制約するように、操作ＵＩ部１１２の操作自由度を制約する。スレーブ装置１２０は、マスタ装置１１０へ、術具の動きを操作平面に制約するためのスレーブロボット１２２のアームの各関節の角度の逆キネマティクス演算結果を送信する。これに対し、マスタ側制御部１１１は、スレーブロボット１２２のアームの各関節の角度を操作ＵＩ部１１２の操作量に変換して、その操作量の範囲のみで操作ＵＩ部１１２の操作を許容する。図１０には、ユーザが操作する操作部分（ハンドルなど）がパラレルリンクに搭載して構成されるタイプ（例えば、特許文献２を参照のこと）の操作ＵＩ部１１２において、術具の操作平面に対応して操作の許容範囲が制約されている様子を示している。マスタ側制御部１１１は、許容された操作量を超えないように操作ＵＩ部１１２にブレーキをかけるようにしてもよい。このような場合、ユーザは、操作ＵＩ部１１２に対する操作が利かないことを通じて、術具の動きが操作平面に制約されていることを体感することができる。

【0062】

また、スレーブ装置１２０又はマスタ装置１１０により自動で術具の操作自由度を操作平面に制約する以外に、ユーザが手動により術具の操作を操作平面に制約できるように支援してもよい。例えば、図１１に示すように、提示部１１３がモニタディスプレイに表示する患部（眼球の表面）の顕微鏡画像や眼球断面のＯＣＴ画像に、操作平面１１０１を重畳表示する。そして、ユーザは、画面上で、自分が操作中の術具の先端１１０２が操作平面１１０１を逸脱しないように、操作ＵＩ部１１２を通じて術具の操作を手動でコントロールする。

【0063】

Ｃ－２．水晶体の乳化及び吸引時における操作支援
上記Ｂ項では、図５を参照しながら、水晶体の乳化及び吸引のタスクについて説明した。このタスクでは、超音波デバイスを用いて水晶体の核と皮質を粉砕し吸引する際に、術具と後嚢が接触し、さらには術具が後嚢を突き破って硝子体を傷つけるというトラブルが発生し易い。また、水晶体を粉砕及び乳化して吸引する作業中に、超音波デバイスなどの術具の操作がトロッカー挿入点でのピボット操作から外れてしまうと、侵襲が引き起こされ、患者予後に関わる問題となり得る。

【0064】

そこで、本開示に係る手術システム１００では、水晶体の乳化及び吸引というタスク遂行時において、図１２に示すように、超音波デバイスなどの術具１２０１を、トロッカー挿入点１２０２を拘束点としてピボット操作するという操作自由度の制約を課す。これによって、水晶体の乳化及び吸引タスクを実施中における侵襲を抑制することができる。

【0065】

また、本開示に係る手術システム１００では、水晶体の乳化及び吸引というタスク遂行時において、術具が後嚢に直接接触しないようにするために（又は、術具が後嚢を突き破って硝子体を傷つけないようにするために）、図１３に示すように、後嚢に沿って仮想壁（ｖｉｒｔｕａｌ ｗａｌｌ）１３０１を設定して、超音波デバイス１３０２などの術具の先端が後嚢に直接接触しないように、操作自由度の制約を課す。

【0066】

例えば、眼球の表面を観察する顕微鏡画像と眼球の断面を捕捉するＯＣＴ画像を組み合わせて、術具のピボット操作の拘束点となる、角膜を前房に穿孔したポートを検出することができる。顕微鏡画像のみからでも、眼球表面の拘束点を検出することができる。また、眼球の断面を捕捉するＯＣＴ画像から、水晶体の後嚢を特定して、仮想壁を設定することができる。また、学習済みの機械学習モデルを使って、顕微鏡画像及びＯＣＴ画像から拘束点又は仮想壁の少なくとも一方を推定するようにしてもよい。あるいは、顕微鏡画像やＯＣＴ画像を表示するモニタ画面上でユーザがカーソルを動かして、拘束点を指して指示したり、後嚢をなぞるようにして仮想壁を指示したりするようにしてもよい。図１４には、ＯＣＴ画像１４００上に、術具のピボット操作のための拘束点１４０１及び仮想壁１４０２を設定した様子を示している。

【0067】

このような拘束点及び仮想壁の設定はスレーブ装置１２０又はマスタ装置１１０のいずれで行うようにしてもよい。スレーブ装置１２０で行われる場合には、スレーブ側制御部１２１が必要な演算処理を実行して、顕微鏡画像及びＯＣＴ画像の画像情報とともに、算出した拘束点及び仮想壁の情報をマスタ装置１１０に転送するようにする。また、マスタ装置１１０で行われる場合には、マスタ側制御部１１１が、スレーブ装置１２０から送られてきた顕微鏡画像及びＯＣＴ画像に基づいて必要な演算処理を実施して、拘束点及び仮想壁を算出する。あるいは、例えばＯＣＴ画像を表示するモニタ画面に対して、ユーザが操作ＵＩ部１１２を通じて指示した結果に基づいて、拘束点及び仮想壁を設定する。

【0068】

そして、手術システム１００は、術具を拘束点でピボット操作し、且つ、術具の先端が仮想壁を超えないように、術具の操作自由度を制約するための制御を実施する。

【0069】

スレーブ装置１２０側で自動により操作自由度の制約を行う場合には、スレーブ側制御部１２１は、術具を拘束点でピボット操作し、且つ、術具の先端が仮想壁を超えないように制約するためのスレーブロボット１２２のアームの各関節の角度を逆キネマティクス演算により導出した結果に基づいて、スレーブロボット１２２の動作を拘束する。マスタ装置１１０側から仮想壁を逸脱するような術具操作の指示が送られてきても、スレーブ側制御部１２１は、仮想壁を超えないに術具の動きを制約しながら、スレーブロボット１２２の動作を自動制御する。

【0070】

また、マスタ装置１１０側で自動により操作自由度の制約を行う場合には、マスタ側制御部１１１は、術具を拘束点でピボット操作し、且つ、術具の先端が仮想壁を超えないように制約するように、操作ＵＩ部１１２の操作自由度を制約する。スレーブ装置１２０は、マスタ装置１１０へ、術具を拘束点でピボット操作し、且つ、術具の先端が仮想壁を超えないように制約するためのスレーブロボット１２２のアームの各関節の角度の逆キネマティクス演算結果を送信する。これに対し、マスタ側制御部１１１は、スレーブロボット１２２のアームの各関節の角度を操作ＵＩ部１１２の操作量に変換して、その操作量の範囲のみで操作ＵＩ部１１２の操作を許容する（例えば、図１０を参照のこと）。マスタ側制御部１１１は、許容された操作量を超えないように操作ＵＩ部１１２にブレーキをかけるようにしてもよい。このような場合、ユーザは、操作ＵＩ部１１２に対する操作が利かないことを通じて、術具を拘束点でピボット操作し、且つ、術具の先端が仮想壁を超えないように、術具の操作自由度が制約されていることを体感することができる。

【0071】

また、スレーブ装置１２０又はマスタ装置１１０により自動で術具の操作自由度を仮想壁内に制約する以外に、ユーザが手動により術具の操作を仮想壁内に制約できるように支援してもよい。例えば、図１５に示すように、提示部１１３がモニタディスプレイに表示する眼球断面のＯＣＴ画像に、仮想壁１５０１を重畳表示する。そして、ユーザは、画面上で、自分が操作中の術具の先端１５０２が仮想壁１５０１を逸脱しないように、操作ＵＩ部１１２を通じて術具の操作を手動でコントロールする。

【0072】

Ｃ－３．前嚢切開時における操作支援
上記Ｂ項で図３～図６を参照しながら説明したように、白内障手術では、前嚢を円形に切開して形成した窓から水晶体を吸い出した後、眼内レンズを留置する。前嚢切開は、ＣＣＣ鑷子を用いて行われるが、前嚢をきれいに円形に切開できるか否かが手術の精度を左右する重要なタスクである。

【0073】

そこで、本開示に係る手術システム１００では、前嚢切開というタスク遂行時において、図１６に示すように、ＣＣＣ鑷子１６０１を眼球内に挿入するためのトロッカー挿入点１６０２を拘束点としてピボット操作するという操作自由度の制約を課す。さらに、前嚢のうち切開すべき部分と角膜との間に、ＣＣＣ鑷子１６０１の先端が通過可能な作業領域１６０３を設定して、ＣＣＣ鑷子１６０１の先端がこの作業領域１６０３から逸脱しないように、操作自由度の制約を課す。

【0074】

例えば、眼球の表面を観察する顕微鏡画像と眼球の断面を捕捉するＯＣＴ画像を組み合わせて、ＣＣＣ鑷子のピボット操作の拘束点となる、角膜を前房に穿孔したポートを検出することができる。顕微鏡画像のみからでも、眼球表面の拘束点を検出することができる。また、眼球の断面を捕捉するＯＣＴ画像から、水晶体の前嚢を特定して、前嚢のうち切開すべき部分と角膜との間にＣＣＣ鑷子の先端が通過可能な作業領域を設定することができる。また、学習済みの機械学習モデルを使って、顕微鏡画像及びＯＣＴ画像から拘束点又は作業領域の少なくとも一方を推定するようにしてもよい。あるいは、顕微鏡画像やＯＣＴ画像を表示するモニタ画面上でユーザがカーソルを動かして、拘束点を指して指示したり、前嚢と角膜の間の領域を囲むようにして作業領域を指示したりするようにしてもよい。

【0075】

このような拘束点及び作業領域の設定はスレーブ装置１２０又はマスタ装置１１０のいずれで行うようにしてもよい。スレーブ装置１２０で行われる場合には、スレーブ側制御部１２１が必要な演算処理を実行して、顕微鏡画像及びＯＣＴ画像の画像情報とともに、算出した拘束点及び作業領域の情報をマスタ装置１１０に転送するようにする。また、マスタ装置１１０で行われる場合には、マスタ側制御部１１１が、スレーブ装置１２０から送られてきた顕微鏡画像及びＯＣＴ画像に基づいて必要な演算処理を実施して、拘束点及び作業領域を算出する。あるいは、例えばＯＣＴ画像を表示するモニタ画面に対して、ユーザが操作ＵＩ部１１２を通じて指示した結果に基づいて、拘束点及び作業領域を設定する。

【0076】

そして、手術システム１００は、ＣＣＣ鑷子を拘束点でピボット操作し、且つ、術具の先端が仮想壁を超えないように、ＣＣＣ鑷子の操作自由度を制約するための制御を実施する。

【0077】

スレーブ装置１２０側で自動により操作自由度の制約を行う場合には、スレーブ側制御部１２１は、ＣＣＣ鑷子を拘束点でピボット操作し、且つ、ＣＣＣ鑷子の先端が作業領域を超えないように制約するためのスレーブロボット１２２のアームの各関節の角度を逆キネマティクス演算により導出した結果に基づいて、スレーブロボット１２２の動作を拘束する。マスタ装置１１０側から作業領域を逸脱するような術具操作の指示が送られてきても、スレーブ側制御部１２１は、作業領域を逸脱しないようにＣＣＣ鑷子の動きを制約しながら、スレーブロボット１２２の動作を自動制御する。

【0078】

また、マスタ装置１１０側で自動により操作自由度の制約を行う場合には、マスタ側制御部１１１は、ＣＣＣ鑷子を拘束点でピボット操作し、且つ、ＣＣＣ鑷子の先端が作業領域を超えないように制約するように、操作ＵＩ部１１２の操作自由度を制約する。スレーブ装置１２０は、マスタ装置１１０へ、ＣＣＣ鑷子を拘束点でピボット操作し、且つ、ＣＣＣ鑷子の先端が作業領域を逸脱しないように制約するためのスレーブロボット１２２のアームの各関節の角度の逆キネマティクス演算結果を送信する。これに対し、マスタ側制御部１１１は、スレーブロボット１２２のアームの各関節の角度を操作ＵＩ部１１２の操作量に変換して、その操作量の範囲のみで操作ＵＩ部１１２の操作を許容する（例えば、図１０を参照のこと）。マスタ側制御部１１１は、許容された操作量を超えないように操作ＵＩ部１１２にブレーキをかけるようにしてもよい。このような場合、ユーザは、操作ＵＩ部１１２に対する操作が利かないことを通じて、ＣＣＣ鑷子を拘束点でピボット操作し、且つ、ＣＣＣ鑷子の先端が作業領域を逸脱しないように、ＣＣＣ鑷子の操作自由度が制約されていることを体感することができる。

【0079】

また、スレーブ装置１２０又はマスタ装置１１０により自動でＣＣＣ鑷子の操作自由度を作業領域内に制約する以外に、ユーザが手動によりＣＣＣ鑷子の操作を作業領域内に制約できるように支援してもよい。例えば、図１７に示すように、提示部１１３がモニタディスプレイに表示する眼球断面のＯＣＴ画像に、前嚢切開用の作業領域１７０１を重畳表示する。そして、ユーザは、画面上で、自分が操作中のＣＣＣ鑷子の先端１７０２が作業領域１７０１を逸脱しないように、操作ＵＩ部１１２を通じて術具の操作を手動でコントロールする。

【0080】

Ｃ－４．動作手順
図１８には、本開示に係る手術システム１００によって眼科手術を支援するための動作手順をフローチャートの形式で示している。図示のフローチャートでは、上記のＣ－１項～Ｃ－３項で説明したタスク毎の操作支援をすべて包含するように、動作手順を概略的に示している。

【0081】

まず、手術システム１００において、センサ部１２３がセンサ情報を取得する（ステップＳ１８０１）。具体的には、センサ部１２３は、白内障手術中の眼球の表面を観察する顕微鏡と、眼球の断面をスキャンするＯＣＴを含み（又は、顕微鏡画像及びＯＣＴ画像を撮り込むためのインターフェースを備えており）、顕微鏡画像及び、ステップＳ１８０１では、顕微鏡画像及びＯＣＴ画像を取得する。

【0082】

次いで、センサ情報から、現在のタスクにおいてターゲットとしている部位を検出する（ステップＳ１８０２）。具体的には、顕微鏡画像及びＯＣＴ画像から、眼球のうちタスクで対象としている部位を検出する。例えば、角膜切開であれば角膜を検出し、前嚢切開であれば、角膜に加えて水晶体の前嚢を検出し、水晶体の乳化及び吸引であれば水晶体を検出する。スレーブ装置１２０において手術支援を行う場合は、スレーブ側制御部１２１がこの処理を行い、マスタ装置１１０において手術支援を行う場合は、マスタ側制御部１１１がこの処理を行うようにすればよい。

【0083】

次いで、先行ステップ１８０２で検出した対象部位に基づいて、タスクに応じた操作自由度の制約を設定する（ステップＳ１８０３）。具体的には、タスクが角膜切開であれば、角膜を前房に穿孔したポートを通過するほぼ水平な操作平面を設定する。また、タスクが水晶体の乳化及び吸引であれば、術具をピボット操作する際の拘束点、及び水晶体の後嚢に沿った仮想壁を設定する。また、タスクが前嚢切開であれば、ＣＣＣ鑷子をピボット操作する際の拘束点と、切開する前嚢の前方の作業領域を設定する。スレーブ装置１２０において手術支援を行う場合は、スレーブ側制御部１２１がこの処理を行い、マスタ装置１１０において手術支援を行う場合は、マスタ側制御部１１１がこの処理を行うようにすればよい。

【0084】

次いで、先行ステップＳ１８０４で設定した操作自由度の制約を、手術システム１００に実装する（ステップＳ１８０４）。スレーブ装置１２０において手術支援を行う場合には、スレーブ側制御部１２１が、術具の操作自由度の制約を破らないように、スレーブロボット１２２の可動範囲を計算して、該当するタスク中は可動範囲を超えてスレーブロボット１２２が動作しないように設定する。また、マスタ装置１１０において手術支援を行う場合は、マスタ側制御部１１１が、術具の操作自由度の制約を破らないようにするための、操作ＵＩ部１１２の操作可能範囲を計算して、該当するタスク中は操作可能範囲を超えて操作ＵＩ部１１２を操作できないように設定する。

【0085】

そして、ユーザ（術者）がタスクを実行する（ステップＳ１８０５）。例えば、タスクが角膜切開であれば、角膜を前房に穿孔したポートを通過するほぼ水平な操作平面上を術具が移動するように、スレーブロボット１２２の動作又は操作ＵＩ部１１２の操作範囲を規制する。また、タスクが水晶体の乳化及び吸引であれば、超音波デバイスなどの術具が拘束点でピボット操作され、且つ、術具の先端が仮想壁を超えないように、スレーブロボット１２２の動作又は操作ＵＩ部１１２の操作範囲を規制する。タスクが前嚢切開であれば、ＣＣＣ鑷子が拘束点でピボット操作され、且つ、ＣＣＣ鑷子の先端が作業領域を逸脱しないように、スレーブロボット１２２の動作又は操作ＵＩ部１１２の操作範囲を規制する。

【0086】

タスクを継続中は、ステップＳ１８０１に戻って、顕微鏡画像及びＯＣＴ画像を定期的に取得して、上記と同様の処理を繰り返すようにしてもよい。また、タスクが切り替わると、あらたに図１８に示した処理を起動するようにしてもよい。

【0087】

Ｄ．効果
このＤ項では、本開示に係る手術システム１００を白内障手術に適用することによってもたらされる効果についてまとめておく。

【0088】

（１）本開示に係る手術システム１００によれば、角膜切開において、術具の回転動作を規制することによって、早期穿孔を回避して、安定した角膜切開が可能になる。

【0089】

（２）本開示に係る手術システム１００によれば、脆弱な生体組織に接触することなく、操作することが可能である。例えば、水晶体の破砕、乳化及び吸引のタスクにおいては、後嚢を突き破ることなく安全に実施することができる。また、タスクの処理時間を短縮することで、超音波で発生する熱による生体組織への侵襲性を低減することができる。

【0090】

（３）本開示に係る手術システム１００によれば、前嚢切開において、ＣＣＣ鑷子の回転動作と作業範囲を規制することによって、前嚢を正確に円形に切開することができ、その結果、眼内レンズの留置に至るまでの白内障手術を正確に遂行することが可能になる。

【0091】

Ｅ．変形例
これまでは、本開示に係る手術システム１００を白内障手術に適用した実施形態を中心に説明してきたが、網膜硝子体手術の手術支援も行うことができる。

【0092】

図１９には、網膜硝子体手術の一般的なレイアウトを用いて、手術システム１００の網膜硝子体手術への適用例を示している。但し、同図はトロッカー及び術具（鉗子）が通過するように切断された眼球断面を示している。通常、手術の対象となる眼球には開瞼器（ｅｙｅｌｉｄ ｓｐｅｃｕｌｕｍ）が取り付けられ、瞼が閉じないように固定されているが、図１９では開瞼器の図示を省略している。

【0093】

眼球１０００の表面には細径の管を有するトロッカー１９０１が刺されており、鉗子１９０２がトロッカー１９０１を介して眼球１９００内に挿入され、さらに眼底に到達して、網膜手術が実施される。ここで、術者（又は、マスタ装置１１０を介して術者に遠隔操作されるスレーブロボット１２２）は、低侵襲の都合により、トロッカー１９０１と眼球１９００の表面が交差するトロッカー挿入点付近に対してできるだけ小さな負荷で手術が行われるように常に配慮する必要がある。

【0094】

そこで、本開示に係る手術システム１００では、トロッカー挿入点１９０３を拘束点としてピボット操作するという操作自由度の制約を課す。これによって、網膜硝子体手術中における侵襲を抑制することができる。

【0095】

また、本開示に係る手術システム１００では、網膜のうち手術の対象となる患部の周辺に、作業領域１９０４を設定して、鉗子１９０２の先端がこの作業領域１９０４から逸脱しないように、操作自由度の制約を課す。これによって硝子体や網膜のうち対象外となる大部分への監視の移動が抑制されるので、低侵襲により網膜硝子体手術を遂行することができる。

【0096】

例えば、眼球の表面を観察する顕微鏡画像と眼球の断面を捕捉するＯＣＴ画像を組み合わせて、鉗子１９０２のピボット操作の拘束点１９０３となる、トロッカー挿入点を検出することができる。顕微鏡画像のみからでも、眼球表面のトロッカー挿入点を検出することができる。また、眼球の断面を捕捉するＯＣＴ画像から、網膜のうち患部となる部位を特定して、鉗子１９０２の先端が通過可能な作業領域１９０４を設定することができる。また、学習済みの機械学習モデルを使って、顕微鏡画像及びＯＣＴ画像から拘束点１９０３又は作業領域１９０４の少なくとも一方を推定するようにしてもよい。あるいは、顕微鏡画像やＯＣＴ画像を表示するモニタ画面上でユーザがカーソルを動かして、拘束点１９０３を指して指示したり、網膜のうち患部となる部位を囲むようにして作業領域１９０４を指示したりするようにしてもよい。

【産業上の利用可能性】

【0097】

以上、特定の実施形態を参照しながら、本開示について詳細に説明してきた。しかしながら、本開示の要旨を逸脱しない範囲で当業者が該実施形態の修正や代用を成し得ることは自明である。

【0098】

本明細書では、本開示を白内障手術に適用した実施形態を中心に説明してきたが、本開示の要旨はこれに限定されるものではない。本開示は、網膜硝子体手術など他の眼科手術や、眼科手術以外の例えば腹腔鏡手術にも同様に適用することができる。

【0099】

要するに、例示という形態により本開示について説明してきたのであり、本明細書の記載内容を限定的に解釈するべきではない。本開示の要旨を判断するためには、特許請求の範囲を参酌すべきである。

【0100】

なお、本開示は、以下のような構成をとることも可能である。

【0101】

（１）術具を装着するロボットアームと、
タスクに応じた前記術具に対する操作自由度の制約を設定する設定部と、
前記操作自由度の制約に基づいて術具が操作されるように制御する制御部と、
を具備する手術システム。

【0102】

（２）前記設定部は、手術の対象とする患部を観察するセンサによるセンサ情報に基づいて前記操作自由度の制約を設定する、
上記（１）に記載の手術システム。

【0103】

（３）前記設定部は、眼科手術の対象とする眼球を観察する顕微鏡画像及びＯＣＴ画像の少なくとも一方に基づいて前記操作自由度の制約を設定する、
上記（１）又は（）２のいずれかに記載の手術システム。

【0104】

（４）前記制御部は、前記操作自由度の制約に基づいて術具が操作されるように、前記ロボットアームの動作を制御する、
上記（１）乃至（３）のいずれかに記載の手術システム。

【0105】

（５）前記手術システムは、前記ロボットアームを含むスレーブ装置と、前記ロボットアームの動作を指示する操作ユーザインターフェースを含むマスタ装置からなり、
前記制御部は、前記操作自由度の制約を逸脱する指示が行われないように、前記操作ユーザインターフェースに対する操作を規制する、
上記（１）乃至（３）のいずれかに記載の手術システム。

【0106】

（６）前記操作自由度の制約に関する情報をユーザに提示する提示部をさらに備える、
上記（１）乃至（５）のいずれかに記載の手術システム。

【0107】

（７）白内障手術で適用され且つ角膜切開のタスクの実施時において、
前記設定部は、角膜を前房に穿孔したポートを通過するほぼ水平な操作平面からなる前記操作自由度を設定し、
前期制御部は、前記術具の先端がこの操作平面から離間しないように制御する、
上記（１）乃至（６）のいずれかに記載の手術システム。

【0108】

（８）白内障手術で適用され且つ水晶体の液化及び吸引のタスクの実施時において、
前記設定部は、角膜を前房に穿孔したポートに拘束点を設定し、且つ、後嚢に沿って仮想壁を設定し、
前記制御部は、前記術具を拘束点でピボット操作し且つ前記術具の先端が前記仮想壁を超えないように制御する、
上記（１）乃至（６）のいずれかに記載の手術システム。

【0109】

（９）白内障手術で適用され且つ前嚢切開のタスクの実施時において、
前記設定部は、角膜を前房に穿孔したポートに拘束点を設定し、且つ、前嚢のうち切開すべき部分と角膜との間に、ＣＣＣ鑷子の先端が通過可能な作業領域を設定し、
前記制御部は、前記ＣＣＣ鑷子を拘束点でピボット操作し且つ前記ＣＣＣ鑷子の先端が前記作業領域を超えないように制御する、
上記（１）乃至（６）のいずれかに記載の手術システム。

【0110】

（１０）術具を装着するロボットアームと備えた手術システムにおける手術支援方法であって、
患部を観察するセンサによるセンサ情報を取得するステップと、
前記センサ情報に基づいて、タスクの対象とする部位を検出するステップと、
前記検出した部位に基づいて、タスクに応じた操作自由度の制約を設定するステップと、
前記操作自由度の制約に基づいて術具が操作されるように前記ロボットアームの動作に関する制御を行うステップと、
を有する手術支援方法。

【符号の説明】

【0111】

１００…手術システム、１１０…マスタ装置
１１１…マスタ側制御部、１１２…操作ＵＩ部、１１３…提示部
１１４…マスタ側通信部、１２０…スレーブ装置
１２１…スレーブ側制御部、１２２…スレーブロボット
１２３…センサ部、１２４…スレーブ側通信部、１３０…伝送路

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】