JP2000271147A - 遠隔手術支援システム - Google Patents
遠隔手術支援システムInfo
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Abstract
像の観察を行え、かつ、内視鏡画像を手元操作によって
所望の状態に変更して、手術室にいる術者に適切な支援
を行える遠隔手術支援システムを提供すること。 【解決手段】遠隔手術支援システム1は、手術室内に配
置された内視鏡システム2と、遠隔地にある制御室内に
配置された遠隔制御システム4と、システム2,4間を
接続する公衆回線5によって構成されている。内視鏡シ
ステム2にはCCU28及びシステムコントローラ30
の映像信号、制御信号或いは患者データ等を信号変換し
て公衆回線5を介して出力する手術室用信号伝送装置3
5が設けられている。一方、遠隔制御システム4には公
衆回線5に接続され、伝送された信号を元の信号に変換
する制御室用信号伝送装置41が設けられ、この伝送装
置41に第2モニタ42、遠隔操作コントローラ43等
が接続されている。
Description
が遠隔地にいる支援者の指示を受けて手術を行える遠隔
手術支援システムに関する。
く用いられている。最近では、光学式内視鏡の接眼部に
撮像手段を備えたテレビカメラを装着したテレビカメラ
外付け内視鏡や、先端部に撮像手段を内蔵した電子内視
鏡により、内視鏡でとらえた内視鏡画像をモニタに表示
し、その画像を見ながら観察・処置を行える内視鏡装置
が広く用いられている。
給する光源装置や内視鏡画像を表示するための画像信号
処理回路を備えたカメラコントロールユニット(ビデオ
プロセッサともいう)や内視鏡画像を表示するTVモニ
タの他に、複数の周辺装置として例えば、気腹装置や高
周波焼灼装置等を用いて、内視鏡観察下において処置或
いは手術を行える内視鏡システムが構築され、実用化さ
れている。
れら複数の周辺装置をシステムコントローラに接続して
集中制御するようになっている。
ない医師であっても、モニタに表示されている内視鏡画
像を、経験豊富な医師に観察してもらい、指示を受ける
ことによって確実に手術を行うことができる。このと
き、モニタに表示させる術野の内視鏡画像が重要であ
り、万一表示されている内視鏡画像が経験豊富な医師の
所望する術野を示す内視鏡画像と異なっているときに
は、手術者に口頭又は直接的に指示して共同でスムーズ
に手術を行えた。
えば遠隔地にいる場合等のために、遠隔地にいる支援者
である医師のいる病院などと、手術を担当する医師のい
る手術室とを公衆回線で接続し、手術中に遠隔地にいる
医師の指示等を受けながら手術室の医師が患者に対して
適切な手術を行えるように支援するシステムが考えられ
ている。
る遠隔手術支援システムとして本出願人は特願平10−
318019号に遠隔手術支援システムを提案してい
る。この先行技術では、マニュピレータを介して手術具
の動作を制御する手術を行う場合、遠隔支援術者による
手術具を制御する操作信号を手術室の術者にもその操作
信号の内容が分かるようにして、共同で手術をスムーズ
に行うことができるようにしている。
行技術では、経内視鏡的手術において必ず必要な術野の
内視鏡画像をモニタに表示させることができなかったの
で、遠隔地にいる支援者が患部の状態や位置を的確に把
握することができなかった。
モニタ表示できる場合でも、経内視鏡的手術において重
要である術野の内視鏡画像を、遠隔地にいる医師が観察
できるだけであって、モニタに表示されている内視鏡画
像を手元操作によって手術室にいるのと同じように所望
の状態に調整したり、変更することができなかった。
であり、通信回線を介して遠隔地にいる医師が内視鏡画
像を観察できるばかりでなく、モニタに表示されている
内視鏡画像を手元操作によって所望の状態に変更して、
手術室にいる術者に適切な支援を行える遠隔手術支援シ
ステムを提供することを目的にしている。
ステムは、手術室と、この手術室と離れた制御室とを通
信回線を介して接続し、制御室にいる支援者の支援を受
けて手術室にいる術者が手術を行う遠隔手術支援システ
ムであって、手術室内に配置された、体腔内を撮像する
結像光学系及び撮像素子を有する内視鏡像撮像手段と、
この内視鏡像撮像手段の撮像素子で光電変換した画像信
号を映像信号に変換する画像処理手段と、この画像処理
手段で変換されて出力された映像信号による内視鏡画像
を表示する第1表示手段と、前記内視鏡像撮像手段の撮
像領域又は視野方向を制御する視野制御手段と、少なく
とも前記視野制御手段を制御する第1制御手段と、前記
画像処理手段及び前記第1制御手段から入力された信号
を前記通信回線に出力する信号、又は、前記通信回線か
ら入力された信号を所定の信号に変換して出力する第1
信号伝送手段と、制御室に配置された、前記第1信号伝
送装置から前記通信回線を介して入力された信号を所定
の信号又は、入力される信号を前記通信回線に出力する
信号に変換して出力する第2の信号伝送手段と、前記第
2の信号伝送装置で変換されて出力された信号を受信す
るとともに、前記第1制御手段へ前記視野制御手段を制
御する指示信号を出力する第2制御手段と、前記第2制
御手段に制御内容を入力する入力手段と、前記第2の制
御手段の出力を表示する第2表示手段とを具備してい
る。
術室にいる術者が観察しているものと同じ内視鏡画像を
観察しながら指示を行える。また、第2制御手段を操作
することによって、通信回線を介して直接的に視野制御
手段を遠隔操作して所望の内視鏡画像を観察しながら、
術者に対して手術の指示等の支援を的確に行える。
施の形態を説明する。図1ないし図3は本発明の第1実
施形態に係り、図1は遠隔手術支援システムの概略構成
を説明する図、図2は遠隔支援する第2コントローラの
構成を説明する図、図3は表示装置の表示画面を説明す
る図である。
室とを通信回線を介して接続し、手術室の術者は、制御
室の医師などの支援者からの指示及び助言の提供を受け
て手術を行える遠隔手術支援システムである。
ステム1は、手術室内に配置された内視鏡システム2
と、この内視鏡システム2に対して例えば遠隔地にある
制御室内に配置された遠隔制御システム4とが通信回線
である総合デジタル通信網(ISDN)等の公衆回線5
によって接続されて構成されている。なお、ISDNで
画像、音声、信号を送信するための規格に関し、従来、
画像、音声、データを公衆回線で送信する方式としてH
320規格などが制定されている。
は、患者の体腔内を観察する内視鏡21と、処置・治療
を行うための図示しない電気メス、気腹装置、超音波手
術具などの周辺装置22とを有している。この周辺装置
22は、例えばコード等を介して駆動電源が供給される
ようになっており、出力値の設定を可変させることが可
能である。
硬性な内視鏡であり、この挿入部21aの後端側に設け
られた接眼部23には複数の光学レンズで構成された結
像光学系24及び撮像素子として例えば電荷結合素子
(以下CCDとも略記する)25を内蔵した内視鏡像撮
像手段であるテレビカメラ26が着脱自在に装着される
ようになっている。
イドケーブルが延出して図示しない光源装置に接続され
ている。この光源装置内部に設けられているランプの照
明光は、ライトガイドケーブル及び内視鏡21内のライ
トガイドを介して挿入部21aの先端側まで伝送され、
図示しない照明窓を通して体腔内を照明するようになっ
ている。
い対物レンズが取り付けられ、被写体の光学像を、挿入
部21a内に配置されている光学像伝送手段である例え
ばリレーレンズ系の先端側に結像させて、後端側に伝送
し、前記接眼部23を通して拡大観察されようになって
いる。
26のCCD25には前記リレーレンズ系を伝送された
光学像が結像し、このCCD25で光電変換された画像
信号が信号ケーブル27を介して画像処理手段であるカ
メラコントロールユニット(以下CCUと略記する)2
8に伝送され、ここで標準的な映像信号に生成される。
第1表示手段である第1モニタ31に出力され、前記内
視鏡21でとらえた内視鏡画像がモニタ画面31a上に
表示される。
系24又はCCD25の少なくとも一方を移動させて、
撮像領域の変更又は視野方向の変更の制御を行う視野制
御手段である視野変更ユニット29が接続されている。
び周辺装置22は、これら制御を行う第1制御手段であ
るシステムコントローラ30に接続されている。このシ
ステムコントローラ30には制御するための指示入力を
行う例えばタッチパネル33や患者データ等の入力を行
う例えば磁気カードリーダ34が接続されている。
を操作することにより、システムコントローラ30を介
してCCU28による色調の変更や、結像光学系24と
CCD25との間の結像距離の変更、さらには周辺装置
22の出力制御等を行うことができるようになってい
る。具体的には、前記周辺装置22が例えば電気メスの
場合には、切開、凝固等を行う出力レベルの設定制御が
行え、気腹器の場合には設定圧の変更制御等を行える。
ドに記録された患者データを読みとり、この患者データ
をシステムコントローラ30に入力し、このシステムコ
ントローラ30を介してCCU28に出力することによ
り、内視鏡画像に患者データの重畳表示を行うこと等が
できるようになっている。
30は、第1信号伝送手段である手術室用信号伝送装置
35に接続されている。そして、この手術室用信号伝送
装置35によって、前記CCU28で生成した内視鏡画
像の映像信号及びシステムコントローラ30で制御して
いる制御信号或いは患者データ等を公衆回線5によって
伝送可能な信号に変換して、この手術室用信号伝送装置
35に接続されている公衆回線5を介して制御室に向け
て出力するようになっている。
前記制御室の後述する制御室用信号伝送装置41で信号
変換されて公衆回線5を経て入力される信号を後述する
元の映像信号及び指示信号に変換して、前記システムコ
ントローラ30に指示信号を出力する一方、前記映像信
号をこの手術室用信号伝送装置35に接続されている補
助モニタ32に出力して、前記制御室から送られてくる
画像情報等をモニタ画面32a上に表示するようになっ
ている。
手段として図示しないキーボード等も接続されており、
このキーボードから前記システムコントローラ30及び
手術室用信号伝送装置35、公衆回線5を介して制御室
内の支援者にコメント等を送信できるようになってい
る。
前記公衆回線5に接続されていて、前記手術室用信号伝
送装置35から公衆回線5を経て入力される信号を前記
CCU28で生成した映像信号及びシステムコントロー
ラ30で制御している制御信号或いは患者データ等に変
換する制御室用信号伝送装置41と、この制御室用信号
伝送装置41に接続され、前記制御室用信号伝送装置4
1から出力される映像信号を表示するモニタの1つであ
る第2モニタ42と、前記制御室用信号伝送装置41に
接続され、前記制御室用信号伝送装置41から出力され
る制御信号或いは患者データ等が入力されるとともに、
後述する視野移動量を算出するプログラム等を備えた第
2制御手段である遠隔操作コントローラ43と、前記制
御室用信号伝送装置41に接続され、制御室内にある図
表や支援者の表情等を撮影する室内カメラ44とで主に
構成されている。
前記CCU28から送られた内視鏡画像を静止画として
取り込む(キャプチャする)とともに、システムコント
ローラ30から送られてきた患者情報等をスーパインポ
ーズ等して表示される第2表示手段である表示装置45
が接続されている。また、前記遠隔操作コントローラ4
3には例えばタッチパネル、或いはキーボード46等の
制御内容を入力する入力手段が接続されている。さら
に、図示しないマウス等のポインティングデバイスも入
力手段として接続されている。
3は、制御動作を行う中央演算処理装置(CPUと略
記)51と、このCPU51の動作プログラム及び画像
等を格納するハードディスク(HDDと略記)52と、
画像の一時格納及び作業エリア等に用いられるメモリ5
3と、制御室用信号伝送装置41を介して入出力を行う
入出力インタフェース(I/Oと略記)54と、映像信
号(ビデオ信号)のキャプチャ動作及び重畳表示動作を
行うビデオキャプチャ制御部55と、例えばキーボード
46に接続されるキーボードインタフェース(キーボー
ドI/Fと略記)56とで主に構成され、これらはバス
を介して互いに接続されている。
号等の通信は、I/O 54を介して行われる。この遠
隔操作コントローラ43の動作プログラムは、HDD5
2に格納されている。
から周辺装置22等の動作を制御する設定等がシステム
コントローラ30を介して行われると、その制御内容が
手術室用信号伝送装置35、公衆回線5、制御室用信号
伝送装置41を経て遠隔操作コントローラ43内のI/
O54からメモリ53等に格納される。
システムコントローラ30に入力された患者情報も同様
に遠隔操作コントローラ43内のI/O54からメモリ
53等に格納される。
室用信号伝送装置41と接続され、入力されたビデオ信
号をA/D変換するA/D変換器57と、ビデオ信号を
D/A変換して出力するD/A変換器58とを有してい
る。
58は、オーバレイ制御を行うオーバレイ制御部59に
接続され、このオーバレイ制御部59はさらにオーバレ
イ制御部59の制御及びデータの送受等を行う制御回路
60に接続されている。そして、この制御回路60は前
記バスに接続されている。
装置41による画像通信は、ビデオキャプチャ制御部5
5を構成するA/D変換器57及びD/A変換器58を
介して行われるようになっている。
された映像信号は、オーバレイ制御部59で制御回路6
0の制御に従って画像変換される。一方、オーバレイ制
御部59の出力は、D/A変換器58を介して制御室用
信号伝送装置41に送信される。そして、この制御室用
信号伝送装置41と遠隔操作コントローラ43との通信
は、HDD52に格納されたプログラムに従い、CPU
51が制御する。
御部55を介して取り込んだ画像を格納することがで
き、このHDD52に格納された画像はキーボード46
による画像選択をCPU51で受け、その選択された画
像の縮小画像(サムネイル画像)をビデオキャプチャ制
御部55側に出力することによって、オーバレイ制御部
59を介して(手術室用信号伝送装置35側から送られ
た)映像信号に重畳すること等ができるようになってい
る。
は、前記表示装置45にも出力され、この表示装置45
には例えば図3に示す表示を行うことができるようにな
っている。
45aは、画面表示エリア61、サムネイル表示エリア
62、周辺装置状態表示エリア63、患者情報表示エリ
ア64、コメント表示エリア65とに分割して構成され
ている。
28からの内視鏡画像及び前記サムネイル表示エリア6
2から選択されたサムネイル画像が表示される。また、
前記サムネイル表示エリア62には前記遠隔操作コント
ローラ43に蓄積してある参考画像等の画像データの縮
小画面やCCU28からの内視鏡画像に対応する映像信
号を静止画で縮小した画像(サムネイル画像)等が表示
される。また、前記周辺装置状態表示エリア63にはシ
ステムコントローラ30から送信された周辺装置22や
CCU28の制御状況が表示される。また、前記患者情
報表示エリア64にはシステムコントローラ30からの
患者情報が表示される。また、前記コメント表示エリア
65には手術室の術者から手術する際に気づいた事柄を
キーボード等で入力することにより、手術室から送信さ
れたコメントが表示される。つまり、このことにより、
制御室の支援者は、第2モニタ42,表示装置45に表
示される内視鏡画像を見ながら支援情報の提供を行える
ようになっている。
入力手段を用いて例えば手術室の術者に対して、手術す
る際の指示・注意等の支援情報を、表示エリア45aの
画面表示エリア61にスーパインポーズ(オーバレイ)
で表示されることによって、これら支援情報は信号伝送
装置41,35、公衆回線5を介して手術室内の補助モ
ニタ32の画面32a上に表示される。つまり、このこ
とにより、手術室の術者は、補助モニタ32に表示され
る遠隔地の制御室からの支援情報を得て手術を進められ
るようになっている。
プログラムが格納されており、例えば前記キーボード4
6やマウス等の入力手段を用いて入力された位置情報
は、キーボードI/F56やI/O54を介してメモリ
53に格納される。
61上に表示されるカーソル66でA点をクリックし、
このクリックした状態のままB点まで移動させると、前
記遠隔操作コントローラ43のメモリ53にA点及びB
点の位置情報が格納され、この位置情報に基づきはHD
D52に格納されているプログラムによって、A点から
B点の変位量である移動距離又は変位角である移動方向
又は変位速度である移動速度の少なくともひとつから移
動位置が算出され、前記視野変更ユニット29に出力す
る指示信号が生成される。
信号は、信号伝送装置41,35、公衆回線5を介して
前記システムコントローラ30に出力され、この指示信
号が入力されたシステムコントローラ30では算出結果
に応動して視野変更ユニット29を介して結像光学系2
4とCCD25との間の距離を変更させる。このことに
よって、画面表示エリア61のB点にA点を移動させた
状態の内視鏡画像が表示される。
42aに表示されている内視鏡画像を観察している支援
者は、表示されている内視鏡画像が所望する撮像領域や
視野方向をとらえていないとき、前記第2モニタ42に
表示されている内視鏡画像を表示装置45の画面表示エ
リア61にスーパインポーズ(オーバレイ)表示させた
後、前記キーボード46やマウス等の入力手段を用い
て、撮像領域や視野方向を前記視野変更ユニット29に
よって変更させる制御を行うための入力指示を行う。
入力指示情報が指示信号となって遠隔操作コントローラ
43から信号伝送装置41,35、公衆回線5を介して
手術室のシステムコントローラ30に送信され、このシ
ステムコントローラ30では指示信号に基づいて前記視
野変更ユニット29に結像光学系24とCCD25との
間の結像距離の変更等を行う制御信号を視野変更ユニッ
ト29に向けて出力する。この制御信号を受けた視野変
更ユニット29では結像光学系24又はCCD25の少
なくとも一方を移動させて変更を行う。
2モニタ42のモニタ画面31a,42aと表示装置4
5の表示エリア45a上には、制御室にいる支援者の入
力指示した所望の内視鏡画像を表示することができる。
示エリア45aに表示されている内視鏡画像の色調を変
更する場合にはキーボード46やマウス等の入力手段を
用いて、周辺装置状態表示エリア63に表示されている
CCU28の制御状態を変更することによって指示信号
が生成されて、信号伝送装置41,35、公衆回線5を
介して手術室のシステムコントローラ30に送信され、
このシステムコントローラ30からCCU28に制御信
号を送って色調を変更することができる。
術者は、第2モニタ及び表示装置で手術室における手術
中の内視鏡画像を観察することができるとともに、患者
情報を得ることができる。
像を、入力手段によって操作することよって、通信回線
を介して手術室の視野変更ユニットを直接的に遠隔操作
して所望の内視鏡画像をモニタ画面上に表示させること
ができる。
リアルタイムに把握して適切な手術を行うための支援情
報の提供を遠隔地にいながら手術室の術者に速やかに行
える。また、細かい手術等の場合にも、手術状況を的確
にかつ速やかに把握して、スムーズかつ迅速に手術の支
援を行える。
41間の通信回線を公衆回線5としたが、通信回線は公
衆回線に限定されるものではなく、LAN(Local Area
Network)やWAN(Wide Area Network)など他の通
信回線であってもよい。
を磁気カードリーダーとしたが、患者情報の入力手段は
カードリーダに限定されるものではなく、ICカード、
光カードなど他の媒体であってもよい。さらに、遠隔操
作コントローラ43の構成をシステムコントローラ30
にもたせるようにしてもよい。
レンズ系で光学像の伝送を行うものに限らず、ファイバ
バンドルで光学像の伝送を行うイメージガイドを採用し
たものであってもよい。また、図示してないが、手術室
の術者と制御室の支援者とは音声信号の送受も行える。
システムの全体の構成を示す図である。前記第1実施形
態では、制御室にいる支援者が撮像領域の変更又は視野
方向の変更を制御する際、視野変更ユニット29によっ
てテレビカメラ26の結像光学系24又はCCD25の
少なくとも一方を移動させるようにしていたが、本実施
形態においては図4に示す遠隔手術支援システム1Aの
ように、前記視野変更ユニット29によって前記CCU
28に備えられている画像蓄積手段である画像メモリ2
8aの読み出し領域を制御して撮像領域や視野方向を変
更するようにしている。
を変更させることによって視野方向等を変更するように
している。このため、内視鏡は上述した光学式の内視鏡
に限定されるものではなく、結像光学系及びCCDを挿
入部の先端部内部に内蔵させた電子内視鏡であってもよ
い。その他の構成及び作用・効果は前記第1実施形態と
同様であり、同部材には同符合を付して説明を省略す
る。
に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範
囲で種々変形実施可能である。
実施形態によれば、以下の如き構成を得ることができ
る。
室とを通信回線を介して接続し、制御室にいる支援者の
支援を受けて手術室にいる術者が手術を行う遠隔手術支
援システムにおいて、手術室内に配置された、体腔内を
撮像する結像光学系及び撮像素子を有する内視鏡像撮像
手段と、この内視鏡像撮像手段の撮像素子で光電変換し
た画像信号を映像信号に変換する画像処理手段と、この
画像処理手段で変換されて出力された映像信号による内
視鏡画像を表示する第1表示手段と、前記内視鏡像撮像
手段の撮像領域又は視野方向を制御する視野制御手段
と、少なくとも前記視野制御手段を制御する第1制御手
段と、前記画像処理手段及び前記第1制御手段から入力
された信号を前記通信回線に出力する信号、又は、前記
通信回線から入力された信号を所定の信号に変換して出
力する第1信号伝送手段と、制御室に配置された、前記
第1信号伝送装置から前記通信回線を介して入力された
信号を所定の信号又は、入力される信号を前記通信回線
に出力する信号に変換して出力する第2の信号伝送手段
と、前記第2の信号伝送装置で変換されて出力された信
号を受信するとともに、前記第1制御手段へ前記視野制
御手段を制御する指示信号を出力する第2制御手段と、
前記第2制御手段に制御内容を入力する入力手段と、前
記第2の制御手段の出力を表示する第2表示手段と、を
具備する遠隔手術支援システム。
れる内視鏡画像を前記入力手段で操作することにより、
前記第2制御手段から視野制御手段を直接的に制御する
指示信号が生成される付記1記載の遠隔手術支援システ
ム。
隔手術支援システム。
手術支援システム。
手術支援システム。
像手段の結像光学系と固体撮像素子との相対位置を変位
させて、撮像領域や視野方向を変更する付記1記載の遠
隔手術支援システム。
示信号は、前記第2表示手段上の変位量を基に算出して
生成される付記2記載の遠隔手術支援システム。
示信号は、前記第2表示手段上の変位角を基に算出して
生成される付記2記載の遠隔手術支援システム。
示信号は、前記第2表示手段上の変位速度を基に算出し
て生成される付記2記載の遠隔手術支援システム。
撮像手段の有する画像蓄積手段の読み出し領域を制御し
て撮像領域や撮像箇所を変更する付記1記載の遠隔手術
支援システム。
信回線を介して遠隔地にいる医師が内視鏡画像を観察で
きるばかりでなく、モニタに表示されている内視鏡画像
を手元操作によって所望の状態に変更して、手術室にい
る術者に適切な支援を行える遠隔手術支援システムを提
供することができる。
り、図1は遠隔手術支援システムの概略構成を説明する
図
る図
体の構成を示す図
Claims (1)
- 【請求項1】 手術室と、この手術室と離れた制御室と
を通信回線を介して接続し、制御室にいる支援者の支援
を受けて手術室にいる術者が手術を行う遠隔手術支援シ
ステムにおいて、 手術室内に配置された、 体腔内を撮像する結像光学系及び撮像素子を有する内視
鏡像撮像手段と、 この内視鏡像撮像手段の撮像素子で光電変換した画像信
号を映像信号に変換する画像処理手段と、 この画像処理手段で変換されて出力された映像信号によ
る内視鏡画像を表示する第1表示手段と、 前記内視鏡像撮像手段の撮像領域又は視野方向を制御す
る視野制御手段と、 少なくとも前記視野制御手段を制御する第1制御手段
と、 前記画像処理手段及び前記第1制御手段から入力された
信号を前記通信回線に出力する信号、又は、前記通信回
線から入力された信号を所定の信号に変換して出力する
第1信号伝送手段と、 制御室に配置された、 前記第1信号伝送装置から前記通信回線を介して入力さ
れた信号を所定の信号又は、入力される信号を前記通信
回線に出力する信号に変換して出力する第2の信号伝送
手段と、 前記第2の信号伝送装置で変換されて出力された信号を
受信するとともに、前記第1制御手段へ前記視野制御手
段を制御する指示信号を出力する第2制御手段と、 前記第2制御手段に制御内容を入力する入力手段と、 前記第2の制御手段の出力を表示する第2表示手段と、 を具備することを特徴とする遠隔手術支援システム。
Priority Applications (2)
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---|---|---|---|
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JP11076335A JP2000271147A (ja) | 1999-03-19 | 1999-03-19 | 遠隔手術支援システム |
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