WO2018211969A1 - 入力制御装置、入力制御方法、および手術システム - Google Patents

入力制御装置、入力制御方法、および手術システム Download PDF

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display
input control
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前田　毅
和田　成司
加奈 松浦
竜己 坂口
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ソニー株式会社
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Definitions

  • the present technology relates to an input control device, an input control method, and a surgical system, and more particularly, to an input control device, an input control method, and a surgical system that can realize an input operation with a high degree of freedom.
  • screen operations are performed by performing zoom control of the camera and drive control of the camera arm with a feature point of a surgical tool or the like reflected in an operative field image acquired by the camera as a target point.
  • Patent Document 1 in an endoscopic surgery system, a marker whose display contents can be changed by a switch on the hand side of the treatment tool is provided near the distal end of the treatment tool, and the marker is displayed in an observation image from the endoscope. It is disclosed that an endoscope is operated based on a change in content.
  • the user can select any position on the screen as a target point in a hands-free manner.
  • the user cannot inevitably observe anything other than the gazing point, and thus cannot perform the screen operation while observing the operation field from a bird's-eye view.
  • the user can observe other than the target points.
  • the user in order to observe the surgical field over a wide area, it is necessary to move the surgical tool.
  • the user in a state where the movement of the surgical tool is restricted, such as when the surgical tool is holding an organ, the user desires Some screen operations could not be performed.
  • the target point used for the screen operation is switched according to the situation.
  • the present technology has been made in view of such a situation, and makes it possible to realize a highly flexible input operation without a burden on the user.
  • the input control device of the present technology based on a user's line-of-sight position with respect to the operative field image displayed on the display and a feature point detected in the operative field image, a display reference of the operative field image on the display, A target point determination unit for determining a target point to be determined.
  • the input control device is configured to display the display of the surgical field image based on a user's line-of-sight position with respect to the surgical field image displayed on the display and a feature point detected in the surgical field image.
  • a target point serving as a reference for display on the display of the operative field image Is determined.
  • the surgical system 10 includes a surgical field camera 11, a camera arm 12, a motion recognition camera 13, a display 14, a control device 15, an operating table 16, a microphone 17, and a foot switch 18.
  • the surgical system 10 is disposed in an operating room or the like and enables a procedure such as a surgical operation with reference to an image taken by the surgical field camera 11.
  • the surgical field camera 11 (surgical imaging device) is a modality device such as a 3D camera supported by the camera arm 12.
  • the operative field camera 11 images the operative field of the patient 21 lying on the operating table 16 and transmits a 3D image obtained as a result to the control device 15 as an operative field image.
  • the camera arm 12 supports the operative field camera 11 and controls the position and angle of the operative field camera 11.
  • the motion recognition camera 13 is a 2D camera, for example, and is disposed on the display 14.
  • the motion recognition camera 13 photographs the operator 22 with the microphone 17 attached to the head 22A.
  • the motion recognition camera 13 transmits a 2D image obtained as a result of imaging to the control device 15 as an operator image.
  • the display 14 is a 3D display having a relatively small screen, and is disposed at a position relatively close to the operator 22 (in the example of FIG. 1, a position close to the operator 22 on the operating table 16).
  • the display 14 displays an operative field image transmitted from the control device 15.
  • the control device 15 sets the control mode of the surgical system 10 to the manual mode or the hands-free mode.
  • the manual mode is a mode in which the surgical system 10 is controlled based on an input by the operator 22 (for example, an operation on a force applied to the camera arm 12 or an operation button (not shown) provided in each part).
  • the hands-free mode is based on non-contact input such as voice, line of sight, movement and direction of the head 22A, gesture, etc., and input by contact of the leg 22B to the foot switch 18 without depending on the hand of the operator 22. In this mode, the operation system 10 is controlled.
  • the control device 15 recognizes the movement and direction of the head 22A by detecting the position of the head 22A in the surgeon image transmitted from the motion recognition camera 13. Further, the control device 15 detects the direction of the line of sight of the operator 22 from the surgeon image, and recognizes the position of the line of sight on the screen of the display 14 based on the direction.
  • the line-of-sight detection is performed using the surgeon image captured by the motion recognition camera 13.
  • the surgeon 22 wears glasses equipped with a line-of-sight detection device, and the line of sight is detected.
  • the detection device may perform line-of-sight detection.
  • the movement and direction of the head 22 ⁇ / b> A are detected from the surgeon image. You may make it detect the motion and direction of head 22A from the position of the marker in an image.
  • the control device 15 receives the voice transmitted from the microphone 17 and performs voice recognition on the voice.
  • the control device 15 receives an operation signal representing an operation on the foot switch 18 transmitted from the foot switch 18, and recognizes the content of the operation on the foot switch 18 based on the operation signal.
  • control device 15 when the control mode is the hands-free mode, the control device 15 performs the movement and direction of the head 22A, the gesture of the surgeon 22, gaze position information indicating the position of the gaze on the screen of the display 14, a voice recognition result, The operation information indicating the volume and the content of the operation on the foot switch 18 is set as input information. The control device 15 recognizes the command from the operator 22 and the state of the operator 22 based on the input information.
  • the control device 15 permits the command from the operator 22 according to the state of the operator 22.
  • the control device 15 controls the imaging of the operative field camera 11, controls the driving of the camera arm 12, controls the display on the display 14, and changes the control mode in accordance with the permitted command. .
  • the foot switch 18 is arranged around the operator 22 and is operated by contact of the leg 22B of the operator 22.
  • the foot switch 18 transmits an operation signal representing an operation by the leg 22 ⁇ / b> B of the operator 22 to the control device 15.
  • the surgeon 22 lays the patient 21 on the operating table 16 and observes a surgical field image displayed on the display 14 while performing a procedure such as a surgical operation. I do.
  • the surgeon 22 when changing the control mode, the imaging conditions of the operative field camera 11, the position and angle of the operative field camera 11, the display 14 and the like, the surgeon 22 performs non-contact input or input by touching the foot. Therefore, the operator 22 can perform input while holding a surgical tool (not shown). Therefore, the operator 22 does not need to perform sterilization each time an input is performed.
  • any method can be employed as the gaze detection method, the movement and direction of the head 22A of the operator 22, the gesture detection method, and the voice acquisition method.
  • the line-of-sight detection device and the microphone 17 may not be wearable devices.
  • FIG. 2 is a top view showing a configuration example of the appearance of the foot switch 18.
  • the foot switch 18 has a lever 31 and a stepping portion 32 as operation input portions.
  • the lever 31 is configured as a so-called joystick and receives an operation input from the leg portion 22B.
  • the lever 31 is used, for example, for positioning the operative field camera 11 in the manual mode.
  • the stepping portion 32 is configured as a physical button as a whole, and accepts an operation input from the leg portion 22B.
  • the stepping unit 32 is used to control each part of the surgical system 10.
  • the operation mode is set according to the operation of the operator 22 and the position of the stepping portion 32 that is stepped on by the leg portion 22B. Then, the operation of the surgical field image displayed on the display 14 is performed by controlling the surgical field camera 11 and the camera arm 12 according to the set operation mode.
  • a predetermined target point on the operative field image displayed on the display 14 moves to the center of the screen as shown in the upper part of FIG.
  • the operative field image is enlarged or reduced (operation mode: zoom).
  • the head 22A of the operator 22 tilts to the left and right, so that the operative field image displayed on the display 14 as shown in the middle part of FIG. While the predetermined target point above moves to the center of the screen, the shooting angle of the operative field image is changed (operation mode: pivot).
  • operation mode is not limited to the zoom, pivot, and move operations described above, and an arbitrary operation mode may be set.
  • a target point serving as a display reference is determined on the operative field image, and drive control of the camera arm 12 is sequentially performed until the target point moves to the center of the screen.
  • the camera arm 12 when the user's line-of-sight position E1 with respect to the operative field image is set as a target point, the camera arm 12 performs a tracking operation so that the line-of-sight position E1 is at the center of the screen.
  • the tracking operation of the camera arm 12 is performed regardless of the screen operation described with reference to FIG.
  • the follow-up operation of the camera arm 12 is performed while enlarging the operative field image so that the line-of-sight position E1 becomes the center of the screen.
  • the line-of-sight position E1 is simply the center of the screen.
  • the following operation of the camera arm 12 is performed so that
  • FIG. 5 is a block diagram illustrating a functional configuration example of the surgery system 10.
  • operative field camera 11 includes an operative field camera 11, a camera arm 12, a display 14, a user I / F (interface) 51, an input control device 52, and a control device 71.
  • the user I / F 51 is configured as various input devices in the surgery system 10.
  • the user (surgeon 22) can input various information and instructions to the surgical system 10 via the user I / F 51.
  • Input information indicating the contents of the input made to the user I / F 51 is supplied to the input control device 52.
  • the user I / F 51 includes a motion recognition camera 13, a microphone 17, a foot switch 18, and the like.
  • the motion recognition camera 13 supplies a surgeon image obtained by photographing the surgeon to the input control device 52 as input information.
  • the foot switch 18 supplies operation information representing the operation contents of the operator 22 as input information to the input control device 52.
  • the user I / F 51 includes devices worn by the user such as glasses-type wearable devices and HMDs (Head-Mounted-Displays), for example, according to the user's gestures and line of sight detected by these devices. Various inputs may be performed.
  • devices worn by the user such as glasses-type wearable devices and HMDs (Head-Mounted-Displays), for example, according to the user's gestures and line of sight detected by these devices.
  • HMDs Head-Mounted-Displays
  • the input control device 52 generates control information used by the control device 71 for controlling the operative field camera 11 and the camera arm 12 based on the input information from the user I / F 51 and supplies the control information to the control device 71.
  • the input control device 52 includes a target point determination unit 61, a parameter generation unit 62, and an operation mode determination unit 63.
  • the target point determination unit 61 determines a target point serving as a reference for display on the display 14 of the operative field image based on the input information from the user I / F 51.
  • the target point determination unit 61 detects the direction of the line of sight of the operator 22 from the surgeon image supplied as input information from the user I / F 51, and the line of sight on the screen of the display 14 based on the direction. Recognize position. Further, the target point determination unit 61 acquires information representing the feature points detected in the operative field image captured by the operative field camera 11 supplied from the control device 71. Then, the target point determination unit 61 determines any one of the line-of-sight position of the operator 22 and the feature point detected in the operative field image as a target point serving as a display reference on the display 14.
  • the parameter generation unit 62 generates parameters for controlling the operative field camera 11 and the camera arm 12 in order to display the operative field image on the display 14 with the target point determined by the target point determination unit 61 as a reference. .
  • the parameters generated by the parameter generation unit 62 are supplied to the control device 71 as control information.
  • the operation mode determination unit 63 detects the position of the head 22A in the surgeon image supplied as input information from the user I / F 51, thereby determining the movement of the operator 22 such as the movement and direction of the head 22A. recognize.
  • the operation mode determination unit 63 determines the operation mode (zoom, pivot, and move) instructed by the operator 22 based on the recognition result of the operation of the operator 22 and displays operation mode information representing the operation mode. , And supplied to the control device 71 as control information.
  • the control device 71 controls the operation of the operative field camera 11 and the camera arm 12 based on the control information from the input control device 52, and controls the display of the operative field image on the display 14.
  • the control device 71 includes a CCU (Camera Control Unit) 81 and an arm control unit 82.
  • the CCU 81 controls the operation of the operative field camera 11 and the display 14.
  • the CCU 81 performs zoom control and focus control of the operative field camera 11 based on the parameter from the parameter generation unit 62 and the operation mode information from the operation mode determination unit 63.
  • zoom control of the operative field camera 11 optical zoom control may be performed, or digital zoom control may be performed.
  • the CCU 81 has an image processing unit 91.
  • the image processing unit 91 performs various types of image processing for displaying an image on the operative field image captured by the operative field camera 11 and supplies the processed image to the display 14. Further, the image processing unit 91 includes a feature point detection unit 101.
  • the feature point detection unit 101 detects a predetermined feature point from the operative field image photographed by the operative field camera 11, and supplies information representing the feature point to the input control device 52.
  • the feature point detection unit 101 detects a characteristic region in a surgical field image such as a part of a surgical tool used in surgery, an organ or a blood vessel that is a living tissue in the surgical part.
  • the feature point detection unit 101 may detect feature points by referring to external information such as CT (Computed Tomography) images and information from a surgical navigation system, for example.
  • CT Computer Tomography
  • the arm control unit 82 performs drive control of the camera arm 12 based on the parameter from the parameter generation unit 62 and the operation mode information from the operation mode determination unit 63.
  • the input control device 52 may be configured integrally with the user I / F 51 or may be configured integrated with the control device 71.
  • the operation system 10 performs a screen operation with the user's line-of-sight position and feature points detected in the surgical site image as target points.
  • the user can select any position in the screen as a target point in a hands-free manner.
  • the user cannot inevitably observe anything other than the gazing point, and thus cannot perform the screen operation while observing the operation field from a bird's-eye view.
  • the user can observe other than the target points.
  • the user in order to observe the surgical field over a wide area, it is necessary to move the surgical tool.
  • the user in a state where the movement of the surgical tool is restricted, such as when the surgical tool is holding an organ, the user desires Some screen operations could not be performed.
  • switching the target point by performing an input operation on a button or the like may be a burden on the user in some cases.
  • step S11 the target point determination unit 61 determines whether or not the line of sight of the operator 22 is detected from the operator image from the user I / F 51. The process of step S11 is repeated until the line of sight of the operator 22 is detected. When it is determined that the line of sight of the operator 22 has been detected, the process proceeds to step S12.
  • step S12 the feature point detection unit 101 detects a feature point from the operative field image photographed by the operative field camera 11.
  • step S13 the target point determination unit 61 determines whether or not the feature point detected in the operative field image by the feature point detection unit 101 matches the line-of-sight position of the operator 22. If it is determined in step S13 that the feature point matches the line of sight of the operator 22, the process proceeds to step S14.
  • step S14 the target point determination unit 61 selects a feature point that matches the line of sight of the operator 22 as a target point candidate.
  • step S13 determines whether the feature point matches the line of sight of the operator 22. If it is determined in step S13 that the feature point does not match the line of sight of the operator 22, the process proceeds to step S15.
  • step S15 the target point determination unit 61 selects the line-of-sight position as a target point candidate.
  • step S16 the operation mode determination unit 63 determines whether or not the foot switch 18 has been operated.
  • the operation of the foot switch 18 here is an operation for instructing an operation mode. Until the foot switch 18 is operated (until the operation mode is instructed), the processes in steps S13 to S15 are repeated, and the selection of target point candidates is repeated. If it is determined that the foot switch 18 has been operated, the process proceeds to step S17.
  • step S18 the parameter generating unit 62 generates a parameter for displaying the operative field image on the display 14 with the target point determined by the target point determining unit 61 as a reference.
  • step S ⁇ b> 19 the CCU 81 and the arm control unit 82 perform zoom control and operation of the operative field camera 11 based on the parameters generated by the parameter generation unit 62 and the operation mode information representing the move operation from the operation mode determination unit 63. Drive control of the camera arm 12 is performed.
  • the CCU 81 controls the drive of the camera arm 12 by calculating the drive amount of the camera arm 12 necessary for moving the target point to the center of the screen based on the angle of view information of the operative field camera 11 and the like. To do.
  • step S20 the operation mode determination unit 63 determines whether or not the foot switch 18 is operated. While the foot switch 18 is being operated, the processes in steps S16 and S17 are repeated, and in this example, the move operation based on the target point is continuously performed.
  • step S20 if it is determined in step S20 that the foot switch 18 has not been operated, the zoom control of the operative field camera 11 and the drive control of the camera arm 12 are stopped, and the process ends.
  • the distal end of the surgical instrument 151 is detected as the feature point P11
  • the distal end of the surgical instrument 152 is detected as the feature point P12.
  • the surgeon 22 wants to set the feature point P11 among the feature points P11 and P12 as the target point
  • the surgeon 22 gazes at the feature point P11, so that the gaze position E11 of the surgeon 22 and The feature point P11 matches.
  • the feature point P11 (the distal end of the surgical instrument 151) is displayed in the operative field image as shown in the lower part of FIG. Become the center.
  • a part of the blood vessel is detected as the feature point P21, and the other part of the blood vessel is detected as the feature point P22.
  • the surgeon 22 wants to set the feature point P21 as the target point among the feature points P21 and P22, the surgeon 22 gazes at the feature point P21, The feature point P21 matches.
  • the feature point P21 becomes the center of the operative field image as shown in the lower part of FIG.
  • feature points such as blood vessels and organs may be detected using external information such as CT images and information from the surgical navigation system.
  • the target point is determined by operating the foot switch 18 in a state where one of the feature points is selected as a target point candidate depending on the line-of-sight position.
  • the line-of-sight position itself can be determined as the target point.
  • the foot switch 18 is operated in a state where they are not selected according to the position of the line of sight, so that the line of sight position itself is obtained. Is selected as a target point candidate. Further, the line-of-sight position itself may be determined as the target point by operating the foot switch 18 in a state where no feature point is detected in the operative field image.
  • any of the user's line-of-sight position with respect to the operative field image and the feature point detected in the operative field image is determined as a target point using the user's operation as a trigger. Switching of target points to be used can be realized with a simple input operation without burden on the user.
  • information representing points that are target point candidates such as the user's line-of-sight position and the feature points of the surgical tool and biological tissue
  • information representing points that are target point candidates may be displayed on the surgical field image at all times. It may not always be displayed.
  • presentation of information not related to a procedure may hinder the progress of surgery, and it may be desirable that information is not always displayed.
  • FIG. 9 is a diagram showing an example of feedback to the user of points that are target point candidates.
  • the distal end of the surgical instrument 151 is detected as the feature point P11, and the distal end of the surgical instrument 152 is detected as the feature point P12. If any of them coincides with the user's line-of-sight position E11, the fact is fed back to the user.
  • the region of the feature point P11 is highlighted because the line-of-sight position E11 and the feature point P11 match.
  • a voice message such as “You can select the surgical instrument 1” is output when the line-of-sight position E11 and the feature point P11 match.
  • processing for forcibly stopping the operation control processing may be performed from the viewpoint of fail-safe.
  • the distal end of the surgical instrument when the distal end of the surgical instrument is determined as a target point and the tracking operation of the camera arm 12 is performed based on the target point, the distal end of the surgical instrument may suddenly frame out of the surgical field image. Conceivable.
  • the coordinates of the feature point P11 on the screen are constantly monitored.
  • the operation control process may be forcibly stopped even when the line-of-sight position of the user who selects the target point candidate cannot be detected while the tracking operation of the camera arm 12 is performed.
  • steps S31, S32, S36 to S38 in the flowchart of FIG. 11 is the same as the processing in steps S11, S12, S18 to S20 in the flowchart of FIG.
  • step S33 the target point determination unit 61 determines whether or not the feature point detected in the operative field image by the feature point detection unit 101 matches the line-of-sight position of the operator 22. The process of step S33 is repeated until the feature point matches the line of sight of the operator 22. If it is determined in step S33 that the feature point matches the line-of-sight position of the operator 22, the process proceeds to step S34.
  • step S ⁇ b> 34 the target point determination unit 61 sets either the feature point that matches the line-of-sight position of the operator 22 or the line-of-sight position of the operator 22 as the target point according to the selection of the user (the operator 22). decide.
  • the distal end of the surgical instrument 151 is detected as the feature point P11
  • the distal end of the surgical instrument 152 is detected as the feature point P12.
  • the line-of-sight position E11 of the operator 22 is set in advance as a target point. In this state, when the surgeon 22 gazes at the feature point P11, the line-of-sight position E11 of the surgeon 22 and the feature point P11 coincide.
  • a pop-up window 181 for allowing the operator 22 to select which of the line-of-sight position E11 and the feature point P11 is determined as the target point is displayed.
  • the pop-up window 181 is provided with a button for determining the line-of-sight position E11 as a target point, and a button for determining the feature point P11 (tip of the surgical instrument 151) as a target point.
  • these buttons for example, when the foot switch 18 is operated, the selection state is toggled, and one of the buttons is finally selected.
  • the feature point P11 is determined as the target point (the target point is switched from the line-of-sight position E11 to the feature point P11), and as shown in the lower part of FIG. Is the center of the operative field image.
  • the pop-up window 181 is displayed to cause the operator 22 to select which of the line-of-sight position E11 and the feature point P11 is to be determined as the target point.
  • the operator 22 may be notified of this by voice or the like.
  • the line-of-sight position E11 or the feature point P11 is determined as the target point by operating the foot switch 18, but the present invention is not limited thereto, and the line-of-sight position E11 is not limited thereto.
  • the feature point P11 may be selected as a target point.
  • step S35 the target point determination unit 61 determines whether or not the foot switch 18 has been operated to instruct the operation mode. The process of step S35 is repeated until the foot switch 18 is operated. When it is determined that the foot switch 18 has been operated, the process proceeds to step S36.
  • step S36 zoom control of the operative field camera 11 and drive control of the camera arm 12 are performed according to the instructed operation mode.
  • the feature point detected in the operative field image matches the user's line-of-sight position with respect to the surgical field image, the feature point and the user's line-of-sight position are selected by the user's operation. Therefore, the target point used for the screen operation can be switched with a simple input operation without burden on the user.
  • the target point switching inquiry Although it is performed when the line-of-sight position of the operator 22 coincides, it may be performed at an arbitrary timing such as a timing designated by the operator 22 or every predetermined time interval.
  • the target point switching inquiry may be performed in the operation control process described with reference to the flowchart of FIG. In this case, for example, when the three points of the biological tissue such as the user's line-of-sight position, the surgical instrument, and the blood vessel coincide with each other, the target point switching inquiry is performed.
  • the present invention is not limited thereto, and the target point may be moved to an arbitrary position on the screen. Also good.
  • control target controlled based on the input information is not limited to the surgical field camera 11 and the camera arm 12, but may be other configurations.
  • the technology according to the present disclosure is applied to a surgical system using an operative field camera
  • a system to which the technology according to the present disclosure can be applied is not limited to such an example.
  • the technology according to the present disclosure may be applied to an endoscope system or a microscope operation system.
  • the hardware configuration of the control device 71 and the input control device 52 can be configured by an information processing device including a circuit that can realize the functions of the control device 71 and the input control device 52.
  • the information processing device that constitutes the control device 71 and the input control device 52 includes, for example, a CPU (Central Processor Unit), a ROM (Read Only Memory), a RAM (Random Access Memory), and a storage device.
  • the functions of the control device 71 and the input control device 52 are realized by the CPU developing and executing a program recorded in advance in, for example, a ROM or a storage device on the RAM.
  • the information processing apparatus includes an external bus such as a host bus, a bridge, a PCI (Peripheral Component Interconnect / Interface) bus, an interface, an input device, an output device, a drive, a connection port, and a communication device, and is connected to each other. May be.
  • an external bus such as a host bus, a bridge, a PCI (Peripheral Component Interconnect / Interface) bus, an interface, an input device, an output device, a drive, a connection port, and a communication device, and is connected to each other. May be.
  • an external bus such as a host bus, a bridge, a PCI (Peripheral Component Interconnect / Interface) bus, an interface, an input device, an output device, a drive, a connection port, and a communication device, and is connected to each other. May be.
  • PCI Peripheral Component Interconnect / Interface
  • a computer program for realizing each function of the information processing apparatus constituting the surgical system according to the present embodiment as described above can be produced and installed in a personal computer or the like.
  • a computer-readable recording medium storing such a computer program can be provided.
  • the recording medium is, for example, a magnetic disk, an optical disk, a magneto-optical disk, a flash memory, or the like.
  • the above computer program may be distributed via a network, for example, without using a recording medium.
  • the number of computers that execute the computer program is not particularly limited.
  • the computer program may be executed in cooperation with a plurality of computers (for example, a plurality of servers).
  • this technique can take the following structures.
  • a target point for determining a target point serving as a reference for display on the display of the surgical field image based on the position of the user's line of sight with respect to the surgical field image displayed on the display and the feature point detected in the surgical field image An input control device comprising a determination unit.
  • the target point determination unit determines one of the user's line-of-sight position with respect to the operative field image and the feature point detected in the operative field image as the target point. apparatus.
  • the feature point is a point indicating a part of a surgical instrument detected in the surgical field image.
  • the target point determination unit uses the user's operation as a trigger to set the feature point as the target point.
  • the input control device uses the user's operation as a trigger to determine the user's sight line position.
  • the input control device uses the user's operation as a trigger to determine the user's sight line position.
  • the target point determination unit when the feature point detected in the operative field image matches the user's line-of-sight position with respect to the surgical field image, the user among the feature point and the user's line-of-sight position
  • the input control device according to any one of (2) to (4), wherein the one selected by the operation is determined as the target point.
  • the display further includes a parameter generation unit that generates a parameter for controlling a mechanism that is driven to display the operative field image based on the determined target point.
  • (1) to (7) The input control device described in 1.
  • the input control device according to (8), wherein the parameter is a parameter for performing at least one of zoom control of a camera that captures the operative field image and drive control of a camera arm that supports the camera.
  • Input control unit Determining a target point serving as a reference for display of the surgical field image on the display based on the position of the user's line of sight with respect to the surgical field image displayed on the display and the feature points detected in the surgical field image; Including input control method.
  • An operation system including an input control device having a target point determination unit.

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Abstract

本技術は、ユーザの負担なく、自由度の高い入力操作を実現することができるようにする入力制御装置、入力制御方法、および手術システムに関する。 目標点決定部は、ディスプレイに表示される術野画像に対するユーザの視線位置と、術野画像において検出された特徴点とに基づいて、術野画像のディスプレイにおける表示の基準となる目標点を決定する。本技術は、手術システムの入力装置に適用することができる。

Description

入力制御装置、入力制御方法、および手術システム
　本技術は、入力制御装置、入力制御方法、および手術システムに関し、特に、自由度の高い入力操作を実現することができるようにする入力制御装置、入力制御方法、および手術システムに関する。
　近年、手術システムにおいて、術野画像に対する視線など、ユーザ（術者）のＮＵＩ（Natural User Interface）によってカメラのズーム制御やカメラアームの駆動制御を行うことで、画面操作を行うことが提案されている。
　また、従来、カメラにより取得された術野画像に写る術具などの特徴点を目標点として、カメラのズーム制御やカメラアームの駆動制御を行うことで、画面操作が行われている。
　例えば、特許文献１には、内視鏡手術システムにおいて、処置具の手元側のスイッチにより表示内容を変更可能なマーカを処置具の先端近傍に設け、内視鏡からの観察画像におけるマーカの表示内容の変化に基づいて、内視鏡を操作することが開示されている。
　視線位置による画面操作によれば、ユーザは、ハンズフリーで画面内の任意の位置を目標点として選択できる。しかしながら、ユーザは、必然的に注視点以外を観察することができないため、術野を俯瞰的に観察しながら画面操作を行うことができなかった。
　一方、術具などの特徴点を目標点とした画面操作によれば、ユーザは、その目標点以外を観察することができる。しかしながら、広範囲に術野を観察するためには、術具を移動させる必要があるものの、その術具が臓器を把持しているなど、術具の移動が制限された状態では、ユーザは、所望の画面操作を行えないことがあった。
特開平９－２８７１３号公報
　したがって、画面操作に用いる目標点は、状況に応じて切り替えられることが望ましいが、その切り替えを、ユーザの負担なく、簡単な入力操作で実現させるものはなかった。
　本技術は、このような状況に鑑みてなされたものであり、ユーザの負担なく、自由度の高い入力操作を実現することができるようにするものである。
　本技術の入力制御装置は、ディスプレイに表示される術野画像に対するユーザの視線位置と、前記術野画像において検出された特徴点とに基づいて、前記術野画像の前記ディスプレイにおける表示の基準となる目標点を決定する目標点決定部を備える。
　本技術の入力制御方法は、入力制御装置が、ディスプレイに表示される術野画像に対するユーザの視線位置と、前記術野画像において検出された特徴点とに基づいて、前記術野画像の前記ディスプレイにおける表示の基準となる目標点を決定するステップを含む。
　本技術の手術システムは、術野画像を撮影するカメラと、前記術野画像を表示するディスプレイと、前記ディスプレイに表示される前記術野画像に対するユーザの視線位置と、前記術野画像において検出された特徴点とに基づいて、前記術野画像の前記ディスプレイにおける表示の基準となる目標点を決定する目標点決定部を有する入力制御装置を備える。
　本技術においては、ディスプレイに表示される術野画像に対するユーザの視線位置と、前記術野画像において検出された特徴点とに基づいて、前記術野画像の前記ディスプレイにおける表示の基準となる目標点が決定される。
　本技術によれば、ユーザの負担なく、自由度の高い入力操作を実現することが可能となる。なお、ここに記載された効果は必ずしも限定されるものではなく、本開示中に記載されたいずれかの効果であってもよい。
本技術を適用した手術システムの構成例を示す図である。 フットスイッチの外観の構成例を示す上面図である。 手術システムにおける画面操作の例について説明する図である。 目標点に基づいた画面操作の具体例について説明する図である。 手術システムの機能構成例を示すブロック図である。 動作制御処理の第１の例について説明するフローチャートである。 目標点決定の一例について説明する図である。 目標点決定の一例について説明する図である。 目標点候補のユーザへのフィードバックの例について説明する図である。 動作制御停止時の画面表示の例を示す図である。 動作制御処理の第２の例について説明するフローチャートである。 目標点の選択の一例について説明する図である。
　以下、本開示を実施するための形態（以下、実施の形態とする）について説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
　１．手術システムの概要
　２．手術システムの機能構成例
　３．手術システムの動作制御処理の第１の例
　４．手術システムの動作制御処理の第２の例
＜１．手術システムの概要＞
　図１は、本技術を適用した手術システムの構成例を示すブロック図である。
　手術システム１０は、術野カメラ１１、カメラアーム１２、動作認識用カメラ１３、ディスプレイ１４、制御装置１５、手術台１６、マイクロフォン１７、およびフットスイッチ１８により構成される。手術システム１０は、手術室などに配置され、術野カメラ１１により撮影される画像を参照した外科手術などの処置を可能にする。
　術野カメラ１１（手術用撮影装置）は、カメラアーム１２により支持された３Ｄカメラなどのモダリティ機器である。術野カメラ１１は、手術台１６に横たわる患者２１の術野などを撮影し、その結果得られる３Ｄ画像を術野画像として制御装置１５に送信する。カメラアーム１２は、術野カメラ１１を支持し、術野カメラ１１の位置や角度を制御する。
　動作認識用カメラ１３は、例えば２Ｄカメラであり、ディスプレイ１４の上に配置される。動作認識用カメラ１３は、マイクロフォン１７を頭部２２Ａに装着した術者２２を撮影する。動作認識用カメラ１３は、撮影の結果得られる２Ｄ画像を術者画像として制御装置１５に送信する。
　ディスプレイ１４は、比較的小さい画面を有する３Ｄディスプレイであり、術者２２から比較的近い位置（図１の例では、手術台１６の上の術者２２に近い位置）に配置される。ディスプレイ１４は、制御装置１５から送信されてくる術野画像などを表示する。
　制御装置１５は、手術システム１０の制御モードを、手動モードまたはハンズフリーモードに設定する。手動モードは、術者２２の手による入力（例えば、カメラアーム１２への加力や、各部に設けられた図示せぬ操作ボタンなどの操作）に基づいて手術システム１０の制御を行うモードである。ハンズフリーモードは、術者２２の手によらない、音声、視線、頭部２２Ａの動きや方向、ジェスチャなどの非接触の入力や、フットスイッチ１８への脚部２２Ｂの接触による入力に基づいて、手術システム１０の制御を行うモードである。
　以下においては、主に、制御モードがハンズフリーモードである場合の動作について説明する。
　制御装置１５は、動作認識用カメラ１３から送信されてくる術者画像内の頭部２２Ａの位置を検出することにより、頭部２２Ａの動きや方向を認識する。また、制御装置１５は、術者画像から術者２２の視線の方向を検出し、その方向に基づいてディスプレイ１４の画面上の視線の位置を認識する。
　なお、手術システム１０では、視線検出は、動作認識用カメラ１３により撮影された術者画像を用いて行われるようにしたが、術者２２が、視線検出デバイスを備えた眼鏡を装着し、視線検出デバイスが視線検出を行うようにしてもよい。
　また、手術システム１０では、動作認識用カメラ１３と術者２２との距離が短いため、術者画像から頭部２２Ａの動きや方向を検出したが、術者２２がマーカを装着し、術者画像内のマーカの位置から頭部２２Ａの動きや方向を検出するようにしてもよい。
　制御装置１５は、マイクロフォン１７から送信されてくる音声を受信し、その音声に対して音声認識を行う。制御装置１５は、フットスイッチ１８から送信されてくるフットスイッチ１８に対する操作を表す操作信号を受信し、その操作信号に基づいてフットスイッチ１８に対する操作の内容を認識する。
　さらに、制御モードがハンズフリーモードである場合、制御装置１５は、頭部２２Ａの動きや方向、術者２２のジェスチャ、ディスプレイ１４の画面上の視線の位置を表す視線位置情報、音声認識結果、音量、およびフットスイッチ１８に対する操作の内容を表す操作情報を入力情報とする。制御装置１５は、入力情報に基づいて術者２２からの指令および術者２２の状態を認識する。
　制御装置１５は、術者２２の状態に応じて、術者２２からの指令を許可する。制御装置１５は、許可された指令に応じて、術野カメラ１１の撮影を制御したり、カメラアーム１２の駆動を制御したり、ディスプレイ１４の表示を制御したり、制御モードを変更したりする。
　マイクロフォン１７は、術者２２の頭部２２Ａに装着される。マイクロフォン１７は、術者２２の音声などを含む周囲の音声を取得し、制御装置１５に送信する。
　フットスイッチ１８は、術者２２の周囲に配置され、術者２２の脚部２２Ｂの接触により操作される。フットスイッチ１８は、術者２２の脚部２２Ｂによる操作を表す操作信号を制御装置１５に送信する。
　以上のように構成される手術システム１０において、術者２２は、患者２１を手術台１６の上に横たわらせ、ディスプレイ１４に表示される術野画像などを見ながら、外科手術などの処置を行う。
　また、術者２２は、制御モード、術野カメラ１１の撮影条件、術野カメラ１１の位置や角度、ディスプレイ１４の表示などを変更する場合、非接触の入力または足の接触による入力を行う。したがって、術者２２は、図示せぬ術具を把持した状態で入力を行うことができる。したがって、術者２２は、入力を行うたびに滅菌処理を行う必要がない。
　なお、視線検出方法、術者２２の頭部２２Ａの動きや方向、および、ジェスチャの検出方法、音声の取得方法としては、任意の方法を採用することができる。例えば、視線検出デバイスやマイクロフォン１７は、ウェアラブルデバイスでなくてもよい。
（フットスイッチの外観構成と画面操作の例）
　図２は、フットスイッチ１８の外観の構成例を示す上面図である。
　フットスイッチ１８は、操作入力部として、レバー３１と踏込み部３２とを有している。
　レバー３１は、いわゆるジョイスティックとして構成され、脚部２２Ｂによる操作入力を受け付ける。レバー３１は、例えば、手動モードにおける術野カメラ１１の位置決めなどに用いられる。
　踏込み部３２は、全体として物理的なボタンとして構成され、脚部２２Ｂによる操作入力を受け付ける。踏込み部３２は、手術システム１０の各部の制御に用いられる。本実施の形態においては、術者２２の動作と、脚部２２Ｂにより踏み込まれる踏込み部３２の位置とに応じて、動作モードが設定される。そして、設定された動作モードに従って、術野カメラ１１およびカメラアーム１２の制御が行われることで、ディスプレイ１４に表示される術野画像の画面操作が行われる。
　例えば、踏込み部３２の左上部３２ａまたは右上部３２ｂが踏み込まれることで、図３上段に示されるように、ディスプレイ１４に表示される術野画像上の所定の目標点が画面の中心に移動しながら、術野画像が拡大また縮小される（動作モード：ズーム）。
　また、踏込み部３２の左下部３２ｃまたは右下部３２ｄが踏み込まれながら、術者２２の頭部２２Ａが左右に傾くことで、図３中段に示されるように、ディスプレイ１４に表示される術野画像上の所定の目標点が画面の中心に移動しながら、術野画像の撮影角度が変更される（動作モード：ピボット）。
　さらに、踏込み部３２の左下部３２ｃまたは右下部３２ｄが踏み込まれることで、図３下段に示されるように、ディスプレイ１４に表示される術野画像上の所定の目標点が画面の中心に移動する（動作モード：ムーブ）。
　なお、動作モードとして、上述したズーム、ピボット、およびムーブの各動作に限らず、任意の動作モードが設定されるようにしてもよい。
（目標点に基づいた画面操作の具体例）
　ここで、図４を参照して、目標点に基づいた画面操作の具体例について説明する。
　手術システム１０においては、術野画像上で表示の基準となる目標点が決定され、その目標点が画面の中心に移動するまで、逐次的にカメラアーム１２の駆動制御が行われる。
　例えば、図４に示されるように、術野画像に対するユーザの視線位置Ｅ１を目標点とした場合、視線位置Ｅ１が画面の中心になるように、カメラアーム１２の追従動作が行われる。このとき、図３を参照して説明した画面操作によらず、カメラアーム１２の追従動作が行われる。例えば、ズーム動作においては、術野画像を拡大しながら、視線位置Ｅ１が画面の中心になるようにカメラアーム１２の追従動作が行われ、ムーブ動作においては、単に、視線位置Ｅ１が画面の中心になるようにカメラアーム１２の追従動作が行われる。
＜２．手術システムの機能構成例＞
　図５は、手術システム１０の機能構成例を示すブロック図である。
　図５に示される手術システム１０は、術野カメラ１１、カメラアーム１２、ディスプレイ１４、ユーザＩ／Ｆ（インタフェース）５１、入力制御装置５２、および制御装置７１から構成される。
　ユーザＩ／Ｆ５１は、手術システム１０における各種の入力装置として構成される。ユーザ（術者２２）は、ユーザＩ／Ｆ５１を介して、手術システム１０に対して各種の情報の入力や指示入力を行うことができる。ユーザＩ／Ｆ５１に対して行われた入力の内容を示す入力情報は、入力制御装置５２に供給される。
　ユーザＩ／Ｆ５１には、動作認識用カメラ１３、マイクロフォン１７、フットスイッチ１８などが含まれる。動作認識用カメラ１３は、術者を撮影した術者画像を入力情報として、入力制御装置５２に供給する。また、フットスイッチ１８は、術者２２の操作の内容を表す操作情報を入力情報として、入力制御装置５２に供給する。
　さらに、ユーザＩ／Ｆ５１に、例えばメガネ型のウェアラブルデバイスやＨＭＤ（Head Mounted Display）などの、ユーザによって装着されるデバイスが含まれるようにし、これらのデバイスによって検出されるユーザのジェスチャや視線に応じて各種の入力が行われるようにしてもよい。
　入力制御装置５２は、ユーザＩ／Ｆ５１からの入力情報に基づいて、制御装置７１が術野カメラ１１およびカメラアーム１２の制御に用いる制御情報を生成し、制御装置７１に供給する。
　入力制御装置５２は、目標点決定部６１、パラメータ生成部６２、および動作モード判定部６３を備えている。
　目標点決定部６１は、ユーザＩ／Ｆ５１から入力情報に基づいて、術野画像のディスプレイ１４における表示の基準となる目標点を決定する。
　具体的には、目標点決定部６１は、ユーザＩ／Ｆ５１から入力情報として供給される術者画像から術者２２の視線の方向を検出し、その方向に基づいてディスプレイ１４の画面上の視線位置を認識する。また、目標点決定部６１は、制御装置７１から供給される、術野カメラ１１により撮影された術野画像において検出された特徴点を表す情報を取得する。そして、目標点決定部６１は、術者２２の視線位置、および、術野画像において検出された特徴点のいずれかを、ディスプレイ１４における表示の基準となる目標点に決定する。
　パラメータ生成部６２は、ディスプレイ１４において、目標点決定部６１によって決定された目標点を基準として術野画像を表示するために、術野カメラ１１およびカメラアーム１２を制御するためのパラメータを生成する。パラメータ生成部６２により生成されたパラメータは、制御情報として制御装置７１に供給される。
　動作モード判定部６３は、ユーザＩ／Ｆ５１から入力情報として供給されてくる術者画像内の頭部２２Ａの位置を検出することにより、頭部２２Ａの動きや方向など、術者２２の動作を認識する。動作モード判定部６３は、術者２２の動作の認識結果に基づいて、術者２２が指示している動作モード（ズーム、ピボット、およびムーブ）を判定し、その動作モードを表す動作モード情報を、制御情報として制御装置７１に供給する。
　制御装置７１は、入力制御装置５２からの制御情報に基づいて、術野カメラ１１およびカメラアーム１２の動作を制御するとともに、ディスプレイ１４における術野画像の表示を制御する。
　制御装置７１は、ＣＣＵ（Camera Control Unit）８１、およびアーム制御部８２を備えている。
　ＣＣＵ８１は、術野カメラ１１およびディスプレイ１４の動作を制御する。
　具体的には、ＣＣＵ８１は、パラメータ生成部６２からのパラメータと、動作モード判定部６３からの動作モード情報とに基づいて、術野カメラ１１のズーム制御やフォーカス制御を行う。術野カメラ１１のズーム制御においては、光学ズームの制御が行われてもよいし、デジタルズームの制御が行われるようにしてもよい。
　ＣＣＵ８１は、画像処理部９１を有している。
　画像処理部９１は、術野カメラ１１により撮影された術野画像に対して、画像を表示するための各種の画像処理を施し、ディスプレイ１４に供給する。さらに、画像処理部９１は、特徴点検出部１０１を有している。
　特徴点検出部１０１は、術野カメラ１１により撮影された術野画像から所定の特徴点を検出し、その特徴点を表す情報を入力制御装置５２に供給する。例えば、特徴点検出部１０１は、手術で用いられる術具の一部や、術部における生体組織である臓器や血管など、術野画像中の特徴的な領域を検出する。なお、特徴点検出部１０１は、例えばＣＴ（Computed Tomography）画像や、手術用ナビゲーションシステムからの情報などの外部情報を参照することで、特徴点を検出するようにしてもよい。
　アーム制御部８２は、パラメータ生成部６２からのパラメータと、動作モード判定部６３からの動作モード情報とに基づいて、カメラアーム１２の駆動制御を行う。
　なお、図５の例において、入力制御装置５２は、ユーザＩ／Ｆ５１と一体となって構成されるようにもできるし、制御装置７１と一体となって構成されるようにしてもよい。
　以上のような構成により、手術システム１０においては、ユーザの視線位置や、術部画像において検出された特徴点を目標点として、画面操作が行われる。
　従来の手術システムにおいては、視線位置による画面操作によれば、ユーザは、ハンズフリーで画面内の任意の位置を目標点として選択できる。しかしながら、ユーザは、必然的に注視点以外を観察することができないため、術野を俯瞰的に観察しながら画面操作を行うことができなかった。
　一方、術具などの特徴点を目標点とした画面操作によれば、ユーザは、その目標点以外を観察することができる。しかしながら、広範囲に術野を観察するためには、術具を移動させる必要があるものの、その術具が臓器を把持しているなど、術具の移動が制限された状態では、ユーザは、所望の画面操作を行えないことがあった。
　したがって、画面操作に用いる目標点は、状況に応じて切り替えられることが望ましい。
　しかしながら、目標点の切り替えを、ボタンなどに対する入力操作により行うことは、場合によっては、ユーザの負担になるおそれがある。特に、目標点の候補が複数存在する場合には、ユーザの混乱を避けるため、目標点の切り替えを、より簡単な入力操作で実現させる必要がある。
　そこで、以下においては、画面操作に用いる目標点の切り替えを、ユーザの負担なく、簡単な入力操作で実現させる手術システム１０の動作制御処理について説明する。
＜３．手術システムの動作制御処理の第１の例＞
　まず、図６のフローチャートを参照して、手術システム１０の動作制御処理の第１の例について説明する。この例では、動作モードとしてムーブ動作が行われる場合の処理について説明する。
　ステップＳ１１において、目標点決定部６１は、ユーザＩ／Ｆ５１からの術者画像から術者２２の視線が検出されたか否かを判定する。ステップＳ１１の処理は、術者２２の視線が検出されるまで繰り返される。そして、術者２２の視線が検出されたと判定されると、処理はステップＳ１２に進む。
　ステップＳ１２において、特徴点検出部１０１は、術野カメラ１１により撮影された術野画像から特徴点を検出する。
　ステップＳ１３において、目標点決定部６１は、特徴点検出部１０１によって術野画像において検出された特徴点と、術者２２の視線位置とが一致したか否かを判定する。ステップＳ１３において、特徴点と術者２２の視線位置とが一致したと判定されると、処理はステップＳ１４に進む。
　ステップＳ１４において、目標点決定部６１は、術者２２の視線位置と一致した特徴点を目標点候補に選択する。
　一方、ステップＳ１３において、特徴点と術者２２の視線位置とが一致していないと判定された場合、処理はステップＳ１５に進む。
　ステップＳ１５において、目標点決定部６１は、視線位置を目標点候補に選択する。
　ステップＳ１６において、動作モード判定部６３は、フットスイッチ１８が操作されたか否かを判定する。ここでのフットスイッチ１８の操作は、動作モードを指示するための操作である。フットスイッチ１８が操作されるまでの間（動作モードが指示されるまでの間）、ステップＳ１３乃至Ｓ１５の処理が繰り返され、目標点候補の選択が繰り返される。そして、フットスイッチ１８が操作されたと判定されると、処理はステップＳ１７に進む。
　ステップＳ１７において、目標点決定部６１は、フットスイッチ１８が操作されたことをトリガに、目標点候補に選択した特徴点または視線位置を目標点に決定する。
　ステップＳ１８において、パラメータ生成部６２は、ディスプレイ１４において、目標点決定部６１によって決定された目標点を基準として術野画像を表示するためのパラメータを生成する。
　ステップＳ１９において、ＣＣＵ８１およびアーム制御部８２は、パラメータ生成部６２によって生成されたパラメータと、動作モード判定部６３からのムーブ動作を表す動作モード情報とに基づいて、術野カメラ１１のズーム制御およびカメラアーム１２の駆動制御を行う。
　例えば、ＣＣＵ８１は、目標点を画面の中心に移動させるために必要なカメラアーム１２の駆動量を、術野カメラ１１の画角情報などに基づいて算出することで、カメラアーム１２の駆動を制御する。
　ステップＳ２０において、動作モード判定部６３は、フットスイッチ１８が操作されているか否かを判定する。フットスイッチ１８が操作されている間、ステップＳ１６，Ｓ１７の処理が繰り返され、この例では、目標点を基準としたムーブ動作が継続的に行われる。
　一方、ステップＳ２０において、フットスイッチ１８が操作されていないと判定された場合、術野カメラ１１のズーム制御およびカメラアーム１２の駆動制御は停止され、処理は終了する。
　例えば、図７上段に示される術野画像においては、術具１５１の先端が特徴点Ｐ１１として検出され、術具１５２の先端が特徴点Ｐ１２として検出されている。ここで、術者２２が、特徴点Ｐ１１と特徴点Ｐ１２のうち、特徴点Ｐ１１を目標点としたい場合、術者２２が特徴点Ｐ１１を注視することで、術者２２の視線位置Ｅ１１と、特徴点Ｐ１１とが一致する。
　そして、この状態で、術者２２が、ムーブ動作を指示するフットスイッチ１８の操作を行うことで、図７下段に示されるように、特徴点Ｐ１１（術具１５１の先端）が術野画像の中心となる。
　また、図８上段に示される術野画像においては、血管のある一部が特徴点Ｐ２１として検出され、血管の他の一部が特徴点Ｐ２２として検出されている。ここで、術者２２が、特徴点Ｐ２１と特徴点Ｐ２２のうち、特徴点Ｐ２１を目標点としたい場合、術者２２が特徴点Ｐ２１を注視することで、術者２２の視線位置Ｅ２１と、特徴点Ｐ２１とが一致する。
　そして、この状態で、術者２２が、ムーブ動作を指示するフットスイッチ１８の操作を行うことで、図８下段に示されるように、特徴点Ｐ２１が術野画像の中心となる。
　なお、図８の例においては、ＣＴ画像や手術用ナビゲーションシステムからの情報などの外部情報を用いて、血管や臓器などの特徴点が検出されるようにしてもよい。
　また、図７や図８の例では、視線位置によって、特徴点のいずれかが目標点候補として選択された状態で、フットスイッチ１８が操作されることで、目標点が決定されるものとしたが、上述した処理においては、視線位置そのものを目標点に決定することもできる。
　例えば、図７や図８の例のように、選択可能な特徴点が存在する場合であっても、それらを視線位置によって選択しない状態で、フットスイッチ１８が操作されることで、視線位置そのものが目標点候補として選択される。また、術野画像において特徴点が検出されない状態で、フットスイッチ１８が操作されることで、視線位置そのものが目標点に決定されるようにしてもよい。
　以上の処理によれば、術野画像に対するユーザの視線位置、および、術野画像において検出された特徴点のいずれかが、ユーザの操作をトリガとして、目標点に決定されるので、画面操作に用いる目標点の切り替えを、ユーザの負担なく、簡単な入力操作で実現することが可能となる。
　なお、上述した処理において、ユーザの視線位置や、術具や生体組織の特徴点など、目標点候補となる点を表す情報が、術野画像上に常に表示されるようにしてもよいし、常には表示されないようにしてもよい。特に、手術に用いられる術野画像において、手技に関係のない情報の提示は、手術の進行の妨げになるおそれがあり、常に表示されない方が望ましい場合もある。
　図９は、目標点候補となる点のユーザへのフィードバックの例を示す図である。
　図９のＡ，Ｂそれぞれの術野画像においては、術具１５１の先端が特徴点Ｐ１１として検出され、術具１５２の先端が特徴点Ｐ１２として検出されている。そのうちのいずれかが、ユーザの視線位置Ｅ１１と一致した場合に、その旨がユーザへフィードバックされる。
　図９のＡの例では、視線位置Ｅ１１と特徴点Ｐ１１とが一致することで、特徴点Ｐ１１の領域が強調表示されている。また、図９のＢの例では、視線位置Ｅ１１と特徴点Ｐ１１とが一致することで、例えば「術具１を選択できます」などの音声メッセージが出力される。これにより、手術の進行の妨げになることなく、目標点候補となる点をユーザに認識させることができる。
　なお、ユーザへのフィードバックの手法は、図９で例示したものに限られない。
　また、上述した処理において、フェールセーフの観点から、強制的に動作制御処理を停止する処理が行われるようにしてもよい。
　例えば、術具の先端が目標点に決定され、その目標点に基づいて、カメラアーム１２の追従動作が行われる中で、その術具の先端が、術野画像から急にフレームアウトする場合が考えられる。
　そこで、図１０上段に示されるように、術具１５１の先端（特徴点Ｐ１１）が目標点に決定された後、画面上での特徴点Ｐ１１の座標が常時モニタリングされるようにする。
　そして、図１０下段に示されるように、画面上に設定された、画面中心を基準とした所定の大きさの矩形領域１７１内に、特徴点Ｐ１１の座標が位置するか否かが判定されるようにする。矩形領域１７１内に、特徴点Ｐ１１の座標が位置しないと判定された場合、強制的に動作制御処理が停止されるようにする。
　さらに、カメラアーム１２の追従動作が行われる中で、目標点候補を選択するユーザの視線位置が検出できなくなった場合にも、強制的に動作制御処理が停止されるようにしてもよい。
＜４．手術システムの動作制御処理の第２の例＞
　次に、図１１のフローチャートを参照して、手術システム１０の動作制御処理の第２の例について説明する。
　なお、図１１のフローチャートのステップＳ３１，Ｓ３２，Ｓ３６乃至Ｓ３８における処理は、図６のフローチャートのステップＳ１１，Ｓ１２，Ｓ１８乃至Ｓ２０における処理と同様であるので、その説明は省略する。
　また、図１１の処理においては、術野画像における特徴点およびユーザの視線位置のいずれかが、あらかじめ目標点に設定されているものとする。
　ステップＳ３３において、目標点決定部６１は、特徴点検出部１０１によって術野画像において検出された特徴点と、術者２２の視線位置とが一致したか否かを判定する。ステップＳ３３の処理は、特徴点と術者２２の視線位置とが一致するまで繰り返される。そして、ステップＳ３３において、特徴点と術者２２の視線位置とが一致したと判定されると、処理はステップＳ３４に進む。
　ステップＳ３４において、目標点決定部６１は、ユーザ（術者２２）の選択に応じて、術者２２の視線位置と一致した特徴点、および、術者２２の視線位置のいずれかを目標点に決定する。
　例えば、図１２上段に示される術野画像においては、術具１５１の先端が特徴点Ｐ１１として検出され、術具１５２の先端が特徴点Ｐ１２として検出されている。ここでは、術者２２の視線位置Ｅ１１があらかじめ目標点に設定されているものとする。この状態で、術者２２が特徴点Ｐ１１を注視すると、術者２２の視線位置Ｅ１１と、特徴点Ｐ１１とが一致する。
　このとき、術野画像上には、視線位置Ｅ１１と特徴点Ｐ１１のいずれを目標点に決定するかを術者２２に選択させるためのポップアップウィンドウ１８１が表示される。ポップアップウィンドウ１８１には、視線位置Ｅ１１を目標点に決定するためのボタンと、特徴点Ｐ１１（術具１５１の先端）を目標点に決定するためのボタンとが設けられる。これらのボタンは、例えばフットスイッチ１８が操作されることにより、選択状態がトグルされ、最終的にいずれか一方が選択される。
　図１２の例では、特徴点Ｐ１１を目標点に決定する（目標点を視線位置Ｅ１１から特徴点Ｐ１１に切り替える）ことが選択され、図１２下段に示されるように、特徴点Ｐ１１（術具１５１の先端）が術野画像の中心となる。
　なお、図１２の例では、視線位置Ｅ１１と特徴点Ｐ１１のいずれを目標点に決定するかを術者２２に選択させるために、ポップアップウィンドウ１８１が表示されるものとしたが、これに限らず、例えば音声などによって、その旨が術者２２に対して通知されるようにしてもよい。
　また、フットスイッチ１８が操作されることにより、視線位置Ｅ１１と特徴点Ｐ１１のいずれを目標点に決定するかが選択されるものとしたが、これに限らず、その他の手段によって、視線位置Ｅ１１と特徴点Ｐ１１のいずれを目標点に決定するかが選択されるようにしてもよい。
　このようにして、目標点が決定された後、ステップＳ３５において、目標点決定部６１は、動作モードを指示するためにフットスイッチ１８が操作されたか否かを判定する。ステップＳ３５の処理は、フットスイッチ１８が操作されるまで繰り返される。そして、フットスイッチ１８が操作されたと判定されると、処理はステップＳ３６に進む。
　ステップＳ３６以降においては、指示された動作モードに従って、術野カメラ１１のズーム制御およびカメラアーム１２の駆動制御が行われる。
　以上の処理によれば、術野画像において検出された特徴点と、術野画像に対するユーザの視線位置とが一致したときに、その特徴点およびユーザの視線位置のうちのユーザの操作により選択された方が目標点に決定されるので、画面操作に用いる目標点の切り替えを、ユーザの負担なく、簡単な入力操作で実現することが可能となる。
　なお、上述した処理においては、視線位置と特徴点のいずれを目標点に決定するかを術者２２に選択させるための表示や通知、言い換えると、目標点の切り替えの問い合わせは、特徴点と術者２２の視線位置とが一致した時に行われるものとしたが、術者２２により指定されたタイミングや、予め決まった時間間隔毎など、任意のタイミングで行われるようにしてもよい。
　また、目標点の切り替えの問い合わせは、図６のフローチャートを参照して説明した動作制御処理において行われるようにしてもよい。この場合、例えば、ユーザの視線位置、術具、血管などの生体組織の３点が一致したときに、目標点の切り替えの問い合わせが行われるようにする。
　以上においては、術野画像の表示の基準となる目標点を、画面の中心に移動させる構成について説明したが、これに限らず、目標点を、画面上の任意の位置に移動させるようにしてもよい。
　なお、上述した手術システムにおいて、入力情報に基づいて制御される制御対象は、術野カメラ１１やカメラアーム１２だけに限らず、それ以外の構成であってもよい。
　以上においては、本開示に係る技術を、術野カメラを用いた手術システムに適用した例について説明したが、本開示に係る技術が適用され得るシステムはかかる例に限定されない。例えば、本開示に係る技術は、内視鏡システムや顕微鏡手術システムに適用されてもよい。
　なお、制御装置７１や入力制御装置５２のハードウェア構成は、制御装置７１や入力制御装置５２の機能を実現できる回路を備えた情報処理装置で構成することができる。制御装置７１や入力制御装置５２を構成する情報処理装置は、例えばＣＰＵ（Central Processor Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、およびストレージ装置を備える。制御装置７１や入力制御装置５２の機能は、ＣＰＵが、例えばＲＯＭまたはストレージ装置にあらかじめ記録されたプログラムを、ＲＡＭ上で展開して実行することで実現される。
　さらに、情報処理装置は、ホストバス、ブリッジ、ＰＣＩ（Peripheral Component Interconnect/Interface）バスなどの外部バス、インタフェース、入力装置、出力装置、ドライブ、接続ポート、および通信装置を備え、相互に接続されていてもよい。上記の各構成要素は、汎用的な部材を用いて構成されていてもよいし、各構成要素の機能に特化したハードウェアにより構成されていてもよい。したがって、本実施の形態を実施する時々の技術レベルに応じて、適宜、利用するハードウェア構成を変更することが可能である。
　なお、上述のような本実施の形態に係る手術システムを構成する情報処理装置の各機能を実現するためのコンピュータプログラムを作製し、パーソナルコンピュータなどに実装することが可能である。また、このようなコンピュータプログラムが格納された、コンピュータで読み取り可能な記録媒体も提供することができる。記録媒体は、例えば、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、フラッシュメモリなどである。また、上記のコンピュータプログラムは、記録媒体を用いずに、例えばネットワークを介して配信してもよい。また、当該コンピュータプログラムを実行させるコンピュータの数は特に限定されない。例えば、当該コンピュータプログラムを、複数のコンピュータ（例えば、複数のサーバなど）が互いに連携して実行してもよい。
　また、本技術の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本技術の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。
　さらに、本技術は以下のような構成をとることができる。
（１）
　ディスプレイに表示される術野画像に対するユーザの視線位置と、前記術野画像において検出された特徴点とに基づいて、前記術野画像の前記ディスプレイにおける表示の基準となる目標点を決定する目標点決定部
　を備える入力制御装置。
（２）
　前記目標点決定部は、前記術野画像に対する前記ユーザの視線位置、および、前記術野画像において検出された前記特徴点のいずれかを、前記目標点に決定する
　（１）に記載の入力制御装置。
（３）
　前記特徴点は、前記術野画像において検出された、術具の一部を示す点である
　（１）または（２）に記載の入力制御装置。
（４）
　前記特徴点は、前記術野画像において検出された、術部における生体組織を示す点である
　（１）または（２）に記載の入力制御装置。
（５）
　前記目標点決定部は、前記術野画像において検出された前記特徴点と、前記術野画像に対する前記ユーザの視線位置とが一致した場合、前記ユーザの操作をトリガとして、前記特徴点を前記目標点に決定する
　（２）乃至（４）のいずれかに記載の入力制御装置。
（６）
　前記目標点決定部は、前記術野画像において検出された前記特徴点と、前記術野画像に対する前記ユーザの視線位置とが一致しない場合、前記ユーザの操作をトリガとして、前記ユーザの視線位置を前記目標点に決定する
　（５）に記載の入力制御装置。
（７）
　前記目標点決定部は、前記術野画像において検出された前記特徴点と、前記術野画像に対する前記ユーザの視線位置とが一致した場合、前記特徴点および前記ユーザの視線位置のうちの前記ユーザの操作により選択された方を、前記目標点に決定する
　（２）乃至（４）のいずれかに記載の入力制御装置。
（８）
　前記ディスプレイにおいて、決定された前記目標点を基準として前記術野画像を表示するために駆動する機構を制御するためのパラメータを生成するパラメータ生成部をさらに備える
　（１）乃至（７）のいずれかに記載の入力制御装置。
（９）
　前記パラメータは、前記術野画像を撮影するカメラのズーム制御、および、前記カメラを支持するカメラアームの駆動制御の少なくともいずれかを行うためのパラメータである
　（８）に記載の入力制御装置。
（１０）
　入力制御装置が、
　ディスプレイに表示される術野画像に対するユーザの視線位置と、前記術野画像において検出された特徴点とに基づいて、前記術野画像の前記ディスプレイにおける表示の基準となる目標点を決定する
　ステップを含む入力制御方法。
（１１）
　術野画像を撮影するカメラと、
　前記術野画像を表示するディスプレイと、
　　前記ディスプレイに表示される前記術野画像に対するユーザの視線位置と、前記術野画像において検出された特徴点とに基づいて、前記術野画像の前記ディスプレイにおける表示の基準となる目標点を決定する目標点決定部
　を有する入力制御装置
　を備える手術システム。
　１０　手術システム，　１１　術野カメラ，　１２　カメラアーム，　１３　動作認識用カメラ，　１４　ディスプレイ，　１５　制御装置，　１７　マイクロフォン，　１８　フットスイッチ，　５１　ユーザＩ／Ｆ，　５２　入力制御装置，　６１　目標点決定部，　６２　パラメータ生成部，　６３　動作モード判定部，　７１　制御装置，　８１　ＣＣＵ，　８２　アーム制御部，　９１　画像処理部，　１０１　特徴点検出部

Claims (11)

  1. 　ディスプレイに表示される術野画像に対するユーザの視線位置と、前記術野画像において検出された特徴点とに基づいて、前記術野画像の前記ディスプレイにおける表示の基準となる目標点を決定する目標点決定部
    　を備える入力制御装置。
  2. 　前記目標点決定部は、前記術野画像に対する前記ユーザの視線位置、および、前記術野画像において検出された前記特徴点のいずれかを、前記目標点に決定する
    　請求項１に記載の入力制御装置。
  3. 　前記特徴点は、前記術野画像において検出された、術具の一部を示す点である
    　請求項２に記載の入力制御装置。
  4. 　前記特徴点は、前記術野画像において検出された、術部における生体組織を示す点である
    　請求項２に記載の入力制御装置。
  5. 　前記目標点決定部は、前記術野画像において検出された前記特徴点と、前記術野画像に対する前記ユーザの視線位置とが一致した場合、前記ユーザの操作をトリガとして、前記特徴点を前記目標点に決定する
    　請求項２に記載の入力制御装置。
  6. 　前記目標点決定部は、前記術野画像において検出された前記特徴点と、前記術野画像に対する前記ユーザの視線位置とが一致しない場合、前記ユーザの操作をトリガとして、前記ユーザの視線位置を前記目標点に決定する
    　請求項５に記載の入力制御装置。
  7. 　前記目標点決定部は、前記術野画像において検出された前記特徴点と、前記術野画像に対する前記ユーザの視線位置とが一致した場合、前記特徴点および前記ユーザの視線位置のうちの前記ユーザの操作により選択された方を、前記目標点に決定する
    　請求項２に記載の入力制御装置。
  8. 　前記ディスプレイにおいて、決定された前記目標点を基準として前記術野画像を表示するために駆動する機構を制御するためのパラメータを生成するパラメータ生成部をさらに備える
    　請求項１に記載の入力制御装置。
  9. 　前記パラメータは、前記術野画像を撮影するカメラのズーム制御、および、前記カメラを支持するカメラアームの駆動制御の少なくともいずれかを行うためのパラメータである
    　請求項８に記載の入力制御装置。
  10. 　入力制御装置が、
    　ディスプレイに表示される術野画像に対するユーザの視線位置と、前記術野画像において検出された特徴点とに基づいて、前記術野画像の前記ディスプレイにおける表示の基準となる目標点を決定する
    　ステップを含む入力制御方法。
  11. 　術野画像を撮影するカメラと、
    　前記術野画像を表示するディスプレイと、
    　　前記ディスプレイに表示される前記術野画像に対するユーザの視線位置と、前記術野画像において検出された特徴点とに基づいて、前記術野画像の前記ディスプレイにおける表示の基準となる目標点を決定する目標点決定部
    　を有する入力制御装置
    　を備える手術システム。
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