JP4434514B2 - Reference frame and position measurement system - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、手術中に行うナビゲーションにおいて、患部の位置を特定するために使用されるリファレンスフレーム及び位置計測システムに関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、脳外科等の分野においては、手術を支援する技術として、医療用画像機器を使用したナビゲーションが導入されている。このナビゲーションは、手術中において事前にX線CT装置等で取得した疾患部位の画像と現実の患者とを対応付け、当該画像を表示することで、医師等に疾患部位等の位置を容易に把握できるようにするものである。この画像と現実の患者との対応付には、患者の位置に置き換えられるリファレンスフレームと称される装置が利用される。
【0003】
図10は、従来のリファレンスフレームの一例を示した図である。リファレンスフレーム100は、所定間隔に配列されたLEDを有し、患者の疾患部位を固定するためのメイフィールドフレーム101に固定される。ナビゲーションとしての疾患部位の断層画像と現実の患者とを対応付けは、ポインタで指し示される患者に付されたマーカと、疾患部位の断層像に表示されるマーカとの対応によって実行される。しかし手術が進行すると、例えば手術対象部位が頭部であれば、開頭等によりカラーマーカ等を付した頭蓋骨等を取り外すため、カラーマーカ等がなくなってしまう場合がある。そのため、手術中においては、ポインタで計測したマーカの座標をリファレンスフレーム100に置き換えて、当該リファレンスフレーム100の位置(リファレンスフレーム100のLEDの位置)、によって患者の(マーカの)位置を代表させる。従って、当該リファレンスフレーム100と患者との位置関係は、変化しないようにしなければならない。
【0004】
一般に、このリファレンスフレームは、その大きさが大きいほど計測精度が高く、また、
使用するフレーム数が多いほど、計測精度が高い。その一方で、リファレンスフレームの大きさを大きくしたり使用する数を増加させたりすると、手術作業の邪魔になってしまう。従って、両者を考慮して、現実の医療現場では所定の大きさのリファレンスフレームが一つ使用されるのが通常である。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のリファレンスフレームは、次に掲げる課題を有している。
【0006】
上述の如く、リファレンスフレーム100と患者との位置関係は動かないようにする必要があることから、形状が変化しない(すなわち、関節部を持たない)構成となっている。従って、その形状を手術環境によってアレンジすることができないから、利便性に欠けることがある。また、その形状による制約から、手術作業に影響のない範囲で使用できるフレーム数は、せいぜい一つとなってしまう。
【0007】
また、外科手術等においては、血液や水等が飛び散ることがある。このとき、これら血液等がリファレンスフレームのLEDに付着することにより、計測精度が低下することがある。例えば、図11(a)に示す1〜5の5つのLEDを有するリファレンスフレームにおいて、血液や水等がLED1に飛び散ってLED1が計測不能となった場合には、図11(b)に示すように2〜5までの4つのLEDしか計測することができない。これは、事実上リファレンスフレームが小さくなったことに相当し、その結果位置計測精度が低下することとなる。従って、従来のリファレンスフレームは、血液や水等が飛び散ることがある手術環境に十分耐えうるものではない。
【0008】
本発明は、上記事情を鑑みてなされたもので、計測精度が高く、かつ手術作業の邪魔にならないリファレンスフレーム及び位置計測システムを提供することを目的としている。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するため、次のような手段を講じている。
【0010】
請求項1に記載の発明は、被検体特定部位の疾患の空間的位置を特定するための基準として使用されるリファレンスフレームであって、所定の間隔で複数列に配列され、前記疾患の空間的位置を特定するために用いられる少なくとも4つ以上の発光手段と、前記少なくとも4つ以上の発光手段を設置するための設置手段と、任意の角度にて固定可能な関節部位を少なくとも一つ有し、前記被検体特定部位を固定する固定手段に対して前記設置手段を支持するアーム部と、を具備することを特徴とするリファレンスフレームである。
請求項2に記載の発明は、被検体の特定部位を固定する固定手段と、所定の間隔で複数列に配列され前記特定部位の疾患の空間的位置を特定するために用いられる少なくとも4つ以上の第1の発光手段と、前記少なくとも4つ以上の第1の発光手段を設置するための設置手段と、任意の角度にて固定可能な関節部位を少なくとも一つ有し、前記被検体特定部位を固定する固定手段に対して前記設置手段を支持するアーム部と、を有する前記固定手段に固定された少なくとも二つのリファレンスフレームと、前記疾患を光学的に指し示すための第2の発光手段と、前記疾患に対する前記第2の発光手段の空間的位置を特定するために用いられる第3の発光手段と、を有する光学的ポインタと、前記少なくとも4つ以上の第1の発光手段の位置と前記第3の発光手段の位置とを検出するための光学的位置検出手段と、予め取得した前記被検体の前記特定部位に関する複数の断層画像を記憶する記憶手段と、前記光学的検出手段が検出した前記少なくとも4つ以上の第1の発光手段の位置と前記第3の発光手段の位置に基づいて、前記光学的ポインタが指し示した前記疾患を含む断層画像を、前記記憶手段から選択する選択手段と、前記選択された断層画像を表示する画像表示装置と、を具備する位置計測システムである。
【0012】
このような構成によれば、計測精度が高く、かつ手術作業の邪魔にならないリファレンスフレーム及び位置計測システムを提供することができる。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に従って説明する。なお、以下の説明において、略同一の機能及び構成を有する構成要素については、同一符号を付し、重複説明は必要な場合にのみ行う。
【0014】
まず、本実施形態に係る位置計測システム10の構成を、図1を参照しながら説明する。
【0015】
図1は、位置計測システム10の概略構成図である。図1において、位置計測システム10は、メイフィールドフレーム11、リファレンスフレーム12、ポインタ14、光学式位置計測器16、ワークステーション18を具備している。
【0016】
メイフィールドフレーム11は、術中患者が動かないように固定するための機構である。本位置計測システム10においては、メイフィールドフレーム11の他に、例えば杉田フレーム等も使用することができる。
【0017】
リファレンスフレーム12は、術中において疾患の位置を把握するために使用される。このリファレンスフレーム12の構成については、後で詳しく説明する。
【0018】
ポインタ14は、患者の所望の部位を指し示す光学的ポインタである。このポインタ14には、LED(Light Emitted Diode)が少なくとも二つ以上設けられている。計測精度を向上させる観点から、LEDは少なくともポインタ14の両端に設けられていることが好ましい。なお、ポインタ14或いは後述するリファレンスフレーム12のLEDの代わりに、例えば光学式位置計測器16が十分にその反射光を受光できる大きさの光反射手段(例えば、ミラーボール、カラーマーカ等)を設ける構成であってもよい。
【0019】
光学式位置計測器16は、ポインタ14、リファレンスフレーム12が有するLED等の光学的手段からの光を受光し、ポインタ14が指し示す患者の所定部位の位置を計測する。なお、ポインタ14或いはリファレンスフレーム12のLEDの代わりに、LEDの代わりに光学的手段を使用する場合には、当該光学式位置計測器16は、光学的手段に光を出射し、当該光学的手段によって反射した反射波に基づいて位置を計測する構成となる。
【0020】
ワークステーション18は、X線CT画像等を表示する。また、ワークステーション18は、光学式位置計測器16からの情報に基づいて、事前に収集したX線CT画像の中からポインタ14が指し示す部位に対応する画像を選択し、表示装置20に表示する。
【0021】
(リファレンスフレーム)
次に、図2(a)、図3を参照しながら、リファレンスフレーム12の構成を詳説する。
【0022】
図2(a)は、リファレンスフレーム12を示した図である。同図に示すように、リファレンスフレーム12は、LED120と、当該LED120を収容するための筐体122と、筐体122を支持し、任意の角度付けをするため関節部121を有するアーム部123と、当該アーム部123をメイフィールドフレーム11等に固定するための固定治具124と、を有している。
【0023】
LED120は、マーカに換わって疾患の位置を示すためのものであり、所定の間隔にて配列されている。特にリファレンスフレーム12は、所定間隔で複数個のLED120が配列された列を、少なくとも2以上有している。これは、手術中に血液や水等が飛び散った場合であっても、光学式位置計測器16によって計測されるリファレンスフレーム12の長さを短くしないためである。従って、本リファレンスフレーム12によれば、常に最大長のLED120配列情報を提供することができるから、常に精度の高い位置計測を提供することができる。
【0024】
なお、LED120の換わりに、ミラーボール、カラーマーカ等を使用しても光学式位置計測器16による計測は可能であり、同様の役割を果たすことができる。また、LED120を設置する部材の形状は、図2(a)においては長方形となっているが、その形状に限定はない。例えば、図3(d)に示すように、L字形状等手術環境に応じた形状とすることができる。
【0025】
固定治具124は、アーム部123をメイフィールドフレーム11等に固定するためのものである。図2(a)では、その一例として開閉自在なクランプが示されている。当該クランプは、図2(b)に示すように、ネジ12を回すことで開閉することができ、開いた状態でフレーム11を間に挟み、ネジ12を回して閉じることで、フレーム11に固定することができる。
【0026】
関節部121は、リファレンスフレーム12の形状を任意に変形するための可動部であり、図3(a)に示す構成を有する。すなわち、図3において、関節部121は、上側の関節部位121aの凹凸形状の爪と下側の関節部位121bの凹凸形状の爪とを噛み合わせ、ネジ121cによって固定した構成となっている。なお、図3(b)は、上側の関節部位121aをネジ121c側から見た図を示しており、図3(c)は、下側の関節部位121bを凹凸形状の爪の方向から見た図を示している。リファレンスフレーム12を任意の角度に角度付けする場合には、ネジ121cを緩め、上側の関節部位121a或いは下側の関節部位121bを所望の角度に移動した後、互いの爪を噛み合わせネジ121cを図3(b)に示すように回転させて固定すればよい。なお、図3(c)においては、中心から円周にかけて一定の高さを有する爪が、所定の角度ごとに形成された示す上側の関節部位121a及び下側の関節部位121bを示している。しかし、上側の関節部位121a及び下側の関節部位121bの構成はこれに限定されず、例えは、各関節部位は、円周にのみ爪が形成された冠状の円盤であっても、同様の効果を得ることができる。
【0027】
従って、本リファレンスフレーム12によれば、手術環境に応じた適切な形状を取ることができるから、手術作業の邪魔にならない様に設置することが可能であり、また、複数個のリファレンスフレームを設置することも可能である。その結果、リファレンスフレームの利便性を向上させることができ、また、計測精度を向上させることができる。
【0028】
また、後述するように、リファレンスフレーム12と患者との位置関係は、術中において変化しないようにしなければならない。本リファレンスフレーム12によれば、関節部121は、上側の関節部位121aの凹凸形状の歯と下側の関節部位121bの凹凸形状の歯とを噛み合わせ、ネジ121cによって固定した構成となっているから、一旦固定すれば外部から強い衝撃等を与えない限りその形状が変化することはなく、患者との位置関係を一定に保つことが可能である。
【0029】
なお、図2(a)においては、関節部121を二つ有するリファレンスフレーム12を示したが、当該関節部121の数に制限はない。但し、リファレンスフレーム12の形状維持を要求することからすれば、関節部121の数は少ない方が好ましい。
【0030】
(位置計測処理)
次に、本位置計測システム10によって実現される位置計測処理について、図面を参照しながら説明する。話を具体的にするため、脳外科手術において、X線CT画像を用いて術中にナビゲーションを行う場合について説明する。しかし、本システム及びリファレンスフレームは、例えば整形外科等の手術においても使用することが可能である。
【0031】
図4は、位置計測処理の作業手順を示したフローチャートである。図4において、まず、患者頭部を悌毛し、疾患を囲むようにマーカを複数個張り付ける。このとき、マーカには、番号が付される。そして、マーカ及び疾患を含むようにX線CT画像を収集する(ステップS1)。収集されたCT画像は、ワークステーション18に読み込まれる。
【0032】
次に、ワークステーション18は、読み込んだCT画像に基づいて、3次元ボリューム空間での各マーカの位置すなわち座標(xi,yi,zi)を計測する(ステップS2)。なお、添字iは、マーカを識別するための番号であり、例えばマーカ1の場合には、その座標は(x1,y1,z1)と表記される。
【0033】
次に、患者頭部をメイフィールドフレーム11に固定し、当該頭部に付された各マーカを指し示したときのポインタ14の各LED140の各位置を光学式位置計測器16によって計測し、当該各LED140の各位置から各マーカの位置を算出する(ステップS3)。具体的には、光学式位置計測器16とワークステーション18とにおいて、次の様な処理が行われる。
【0034】
図5は、本ステップS2において実行される位置計測を説明するための図である。図5において、例えば、マーカ1の位置を計測する場合には、ポインタ14によってマーカ1を指し示し、光学式位置計測器16によって当該ポインタ14の各LED140の各位置を計測する。光学式位置計測器16が計測した各LED140の各位置は、ワークステーション18に送信され、当該各LED140の各位置から、マーカ1の位置(座標)(X1,Y1,Z1)を算出する。他のマーカ2〜5についても、同様な計測・算出が実行される。
【0035】
次に、ワークステーション18は、ステップS2において計測された各マーカの座標(Xi,Yi,Zi)と(xi,yi,zi)と対応付けるレジストレーションが実行される(ステップS4)。このレジストレーションによって、事前に収集したX線CT画像(或いは当該画像から構成される3次元ボリューム空間)と、現実の患者との対応がとられる。
【0036】
次に、メイフィールドフレーム11にリファレンスフレーム12を複数(今の場合、二つ)取り付け、リファレンスフレーム12の各LED120の位置を光学式位置計測器16によって計測する。ワークステーション18は、計測された各LED120の位置の3次元ボリューム空間での座標を算出し、マーカ1〜5の位置をリファレンスフレーム100のLEDの位置に置き換えて、当該リファレンスフレーム100のLEDの位置によってマーカの位置(すなわち、患者の位置)を間接的に代表させるための対応付けを行う(ステップS5)。これは、手術が進行すると、頭部であれば開頭等によりマーカが見えなくなってしまうためである
なお、リファレンスフレーム12の各LED120の位置は、光学式位置計測器16によって常時計測される。従って、LED120の移動があった場合には、3次元ボリューム空間での当該LED120の座標は、リアルタイムで更新されることになる。
【0037】
図6は、メイフィールドフレーム11にリファレンスフレーム12を取り付けた様子を示した図である。同図に示すように、本リファレンスフレーム12は、関節部121を有しているから、手術環境に応じてその形状を決定することができる。
【0038】
なお、ステップS5以後、ポインタ14が所定の位置を指し示した場合のLED140の3次元ボリューム空間での位置は、リファレンスフレーム12のLED120との相対位置によって把握される。従って、手術中においては、患者頭部とリファレンスフレームとの位置関係は、変更されてはならない。
【0039】
以後、所望の位置の断面画像を表示する場合には、当該所望の位置をポインタ14によって指し示すことで(ステップS6)、三次元ボリューム空間における当該位置との対応が取られ、所望の断層画像(例えば、MPR画像、原画像等)が表示される(ステップS7)。
【0040】
図7は、所望の位置をポインタ14によって指し示した場合に、表示部に当該所望の位置に関する断層画像が表示される様子を示した図である。同図を利用して、ステップS6、S7における本システム10の動作をさらに具体的に説明する。
【0041】
まず、ポインタ14によって当該所望の位置を指し示したときの各LED140の各位置及びリファレンスフレーム12の各LED120の位置を、光学式位置計測器16によって計測する。ワークステーション18は、光学式位置計測器16が計測した計測結果から、各LED120、140の位置に基づいて当該所望の位置の3次元ボリューム空間での座標を算出する。すなわち、所望の位置を指し示したときのポインタ14のLED140の位置は、当該所望の位置を代表することになるから、ワークステーション18は、各LED120との関係によって3次元ボリューム空間での各LED140の位置を求め、ステップS4における対応付けに従って、当該指し示した所望の位置と当該位置を含むX線CT画像を決定することができる。決定されたX線CT画像は、表示装置20に表示される。
【0042】
なお、以上述べた様に、所望の位置を指し示したときのポインタ14のLED140の位置によって当該所望の位置を代表させるのは、通常外科手術においては、患者の表面に付されたマーカは、開頭等によって手術中に見えなくなってしまうからである。
【0043】
以後、必要に応じて所定の位置を含む断層画像を表示したい場合には、当該所定の位置について、以上述べた処理を実行すればよい。
【0044】
次に、上記リファレンスフレーム12によって得られる効果を説明する。
【0045】
図8は、リファレンスフレーム12によって得られる効果を説明するための図である。同図において、リファレンスフレーム12が少なくとも2個、患者を囲むように配置されている。
【0046】
一般に、光学的位置計測装置によって計測されるリファレンスフレームの位置は、計測誤差を含んだものとなってしまう。しかし、本位置計測システムの様に、患者を囲む様に複数のリファレンスフレームを設置することで、計測誤差を相殺することができ、その結果、術中に高精度でCT画像等を表示することが可能となる。
【0047】
また、図9(a)に示す長さdのリファレンスフレームの一端が1mm上昇、他端が1mm下降した誤差が計測された場合と、図9(b)に示す長さ3dのリファレンスフレームの一端が1mm上昇、他端が1mm下降した誤差が計測された場合とを比較すれば、図9(a)の場合には長さdで2mmの誤差、図9(b)の場合には長さ3dで2mmの誤差が計測されたことになる。従って、リファレンスフレームの長さが3倍となれば、計測誤差は1/3になると言える。
【0048】
本リファレンスフレーム12は、LED120を複数列有しているから、手術中において血液や水等が飛び散ることがあっても、有効なLED120の数を最大限確保することができる。従って、従来の様に、血液や水等の飛び散りによって計測可能なLEDの数が減り、リファレンスフレームの有効な長さが短くなることを防止することができる。その結果、精度の高い位置計測を実現することができる。
【0049】
さらに、本リファレンスフレーム12は、任意の角度付けを行うことができるので、手術環境に適合した形状とすることができる。従って、手術作業に邪魔にならない範囲で複数個の設置が可能であり、高い利便性と高い位置計測を実現することができる。
【0050】
以上、本発明を実施形態に基づき説明したが、本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変形例及び修正例についても本発明の範囲に属するものと了解される。例えば、上記実施形態では、X線CT装置によって取得した断層画像との対応付けを行う位置計測システムを示した。これに加えて、磁気共鳴装置、超音波診断装置等他の医療用画像機器によって取得された断層画像との対応付けを行う構成であってもよい。
【0051】
また、上記実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果の少なくとも1つが得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。
【0052】
【発明の効果】
以上本発明によれば、計測精度が高く、かつ手術作業の邪魔にならないリファレンスフレーム及び位置計測システムを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、本発明の位置計測システム10における一実施形態の概略構成図である。
【図2】図2(a)は、位置計測システム10に用いられるリファレンスフレーム12の構成を示した斜視図である。図2(b)は、リファレンスフレーム12をフレームに固定するための固定治具を示した図である。
【図3】図3は、リファレンスフレーム12が有する関節部の具体的な構造を説明するための側平面図である。
【図4】図4は、位置計測システム10における位置計測処理の作業手順を示したフローチャートである。
【図5】図5は、図4の本ステップS2において実行される位置計測の様子を説明するための概念図である。
【図6】図6は、位置計測システム10において、メイフィールドフレーム11に固定されたリファレンスフレーム12の様子を示した図である。
【図7】図7は、位置計測システム10において、所望の位置をポインタ14によって指し示した場合に、表示部に当該所望の位置に関する断層画像が表示される様子を示した図である。
【図8】図8は、位置計測システム10において、リファレンスフレーム12によって得られる効果を説明するための図である。
【図9】図9は、位置計測システム10において、リファレンスフレーム12によって得られる効果を説明するための図である。
【図10】図10は、従来のリファレンスフレームの構成を説明するための図である。
【図11】図11は、従来のリファレンスフレームの構成を説明するための図である。
【符号の説明】
10…位置計測システム
11…メイフィールドフレーム
12…リファレンスフレーム
14…ポインタ
16…光学式位置計測器
18…ワークステーション
20…表示装置
100…リファレンスフレーム
101…メイフィールドフレーム
102…光学的ポインタ
120、140…LED
121…関節部
121a…関節部位
121b…関節部位
121c…ネジ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a reference frame and a position measurement system used for specifying the position of an affected area in navigation performed during surgery.
[0002]
[Prior art]
In recent years, in the field of brain surgery and the like, navigation using medical imaging equipment has been introduced as a technique for supporting surgery. This navigation associates the image of the diseased part acquired in advance with an X-ray CT device or the like during the operation with the actual patient, and displays the image, so that the doctor can easily grasp the position of the diseased part etc. It is something that can be done. For associating this image with an actual patient, a device called a reference frame that is replaced with the position of the patient is used.
[0003]
FIG. 10 is a diagram illustrating an example of a conventional reference frame. The
[0004]
In general, the larger the size of this reference frame, the higher the measurement accuracy,
The greater the number of frames used, the higher the measurement accuracy. On the other hand, if the size of the reference frame is increased or the number of use is increased, the operation work is disturbed. Therefore, in consideration of both, one reference frame having a predetermined size is usually used in an actual medical field.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional reference frame has the following problems.
[0006]
As described above, since the positional relationship between the
[0007]
Moreover, blood, water, etc. may scatter in surgery. At this time, the blood or the like adheres to the LED of the reference frame, which may reduce the measurement accuracy. For example, in the reference frame having five
[0008]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a reference frame and a position measurement system that have high measurement accuracy and do not interfere with surgical operations.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention takes the following measures.
[0010]
The invention according to
The invention according to
[0012]
According to such a configuration, it is possible to provide a reference frame and a position measurement system that have high measurement accuracy and do not interfere with the surgical operation.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description, components having substantially the same function and configuration are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be given only when necessary.
[0014]
First, the configuration of the position measurement system 10 according to the present embodiment will be described with reference to FIG.
[0015]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a position measurement system 10. In FIG. 1, the position measurement system 10 includes a Mayfield
[0016]
The Mayfield
[0017]
The
[0018]
The
[0019]
The optical
[0020]
The
[0021]
(Reference frame)
Next, the configuration of the
[0022]
FIG. 2A shows the
[0023]
The
[0024]
In addition, even if a mirror ball, a color marker, etc. are used instead of LED120, the measurement by the optical
[0025]
The fixing
[0026]
The
[0027]
Therefore, according to the
[0028]
Further, as will be described later, the positional relationship between the
[0029]
2A shows the
[0030]
(Position measurement processing)
Next, position measurement processing realized by the position measurement system 10 will be described with reference to the drawings. In order to make the story more concrete, a case where navigation is performed during surgery using an X-ray CT image in brain surgery will be described. However, the present system and reference frame can also be used in operations such as orthopedics.
[0031]
FIG. 4 is a flowchart showing the work procedure of the position measurement process. In FIG. 4, first, the patient's head is shaved and a plurality of markers are attached so as to surround the disease. At this time, a number is attached to the marker. Then, X-ray CT images are collected so as to include markers and diseases (step S1). The acquired CT image is read into the
[0032]
Next, the
[0033]
Next, the patient's head is fixed to the
[0034]
FIG. 5 is a diagram for explaining the position measurement executed in step S2. In FIG. 5, for example, when the position of the
[0035]
Next, the
[0036]
Next, a plurality (two in this case) of
[0037]
FIG. 6 is a diagram illustrating a state in which the
[0038]
After step S5, the position of the
[0039]
Thereafter, when displaying a cross-sectional image at a desired position, by pointing the desired position with the pointer 14 (step S6), correspondence with the position in the three-dimensional volume space is taken, and a desired tomographic image ( For example, an MPR image, an original image, etc.) are displayed (step S7).
[0040]
FIG. 7 is a diagram illustrating a state in which a tomographic image relating to the desired position is displayed on the display unit when the desired position is indicated by the
[0041]
First, the position of each
[0042]
In addition, as described above, the desired position is represented by the position of the
[0043]
Thereafter, when it is desired to display a tomographic image including a predetermined position as required, the above-described processing may be executed for the predetermined position.
[0044]
Next, effects obtained by the
[0045]
FIG. 8 is a diagram for explaining the effect obtained by the
[0046]
In general, the position of the reference frame measured by the optical position measurement device includes a measurement error. However, like this position measurement system, it is possible to cancel measurement errors by installing multiple reference frames so as to surround the patient. As a result, CT images and the like can be displayed with high accuracy during the operation. It becomes possible.
[0047]
Further, when an error is measured in which one end of a reference frame having a length d shown in FIG. 9A is raised by 1 mm and the other end is lowered by 1 mm, and one end of a reference frame having a length of 3d shown in FIG. 9B. Is compared with the case where an error is measured in which the other end is lowered by 1 mm and the other end is lowered by 1 mm, the error is 2 mm in length d in the case of FIG. 9A and the length in the case of FIG. 9B. An error of 2 mm was measured at 3d. Therefore, if the length of the reference frame is tripled, it can be said that the measurement error is 1/3.
[0048]
Since the
[0049]
Furthermore, since the
[0050]
Although the present invention has been described based on the embodiments, those skilled in the art can come up with various changes and modifications within the scope of the idea of the present invention. It is understood that it belongs to the scope of the present invention. For example, in the above-described embodiment, the position measurement system that associates with the tomographic image acquired by the X-ray CT apparatus is shown. In addition to this, it may be configured to associate with a tomographic image acquired by another medical imaging device such as a magnetic resonance apparatus or an ultrasonic diagnostic apparatus.
[0051]
The above-described embodiments include inventions at various stages, and various inventions can be extracted by appropriately combining a plurality of disclosed constituent requirements. For example, even if some constituent requirements are deleted from all the constituent requirements shown in the embodiment, the problem described in the column of the problem to be solved by the invention can be solved, and the effect described in the column of the effect of the invention If at least one of the following is obtained, a configuration in which this configuration requirement is deleted can be extracted as an invention.
[0052]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to realize a reference frame and a position measurement system that have high measurement accuracy and do not interfere with surgical operations.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an embodiment of a position measurement system 10 of the present invention.
FIG. 2A is a perspective view showing a configuration of a
FIG. 3 is a side plan view for explaining a specific structure of a joint part included in the
FIG. 4 is a flowchart showing a work procedure of position measurement processing in the position measurement system 10;
FIG. 5 is a conceptual diagram for explaining a state of position measurement executed in step S2 of FIG.
FIG. 6 is a diagram illustrating a state of a
FIG. 7 is a diagram illustrating a state in which a tomographic image relating to a desired position is displayed on a display unit when a desired position is indicated by a pointer in the position measurement system.
FIG. 8 is a diagram for explaining an effect obtained by the
FIG. 9 is a diagram for explaining an effect obtained by the
FIG. 10 is a diagram for explaining a configuration of a conventional reference frame.
FIG. 11 is a diagram for explaining a configuration of a conventional reference frame;
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ...
121 ...
Claims (2)
所定の間隔で複数列に配列され、前記疾患の空間的位置を特定するために用いられる少なくとも4つ以上の発光手段と、
前記少なくとも4つ以上の発光手段を設置するための設置手段と、
任意の角度にて固定可能な関節部位を少なくとも一つ有し、前記被検体特定部位を固定する固定手段に対して前記設置手段を支持するアーム部と、
を具備することを特徴とするリファレンスフレーム。A reference frame used as a reference for specifying a spatial position of a disease in a subject specific site ,
At least four or more light-emitting means arranged in a plurality of rows at a predetermined interval and used for specifying the spatial position of the disease ;
Installation means for installing the at least four or more light emitting means ;
An arm portion that has at least one joint part that can be fixed at an arbitrary angle, and that supports the setting unit with respect to a fixing unit that fixes the subject specific part ;
A reference frame comprising:
所定の間隔で複数列に配列され前記特定部位の疾患の空間的位置を特定するために用いられる少なくとも4つ以上の第1の発光手段と、前記少なくとも4つ以上の第1の発光手段を設置するための設置手段と、任意の角度にて固定可能な関節部位を少なくとも一つ有し、前記被検体特定部位を固定する固定手段に対して前記設置手段を支持するアーム部と、を有する前記固定手段に固定された少なくとも二つのリファレンスフレームと、
前記疾患を光学的に指し示すための第2の発光手段と、前記疾患に対する前記第2の発光手段の空間的位置を特定するために用いられる第3の発光手段と、を有する光学的ポインタと、
前記少なくとも4つ以上の第1の発光手段の位置と前記第3の発光手段の位置とを検出するための光学的位置検出手段と、
予め取得した前記被検体の前記特定部位に関する複数の断層画像を記憶する記憶手段と、
前記光学的検出手段が検出した前記少なくとも4つ以上の第1の発光手段の位置と前記第3の発光手段の位置に基づいて、前記光学的ポインタが指し示した前記疾患を含む断層画像を、前記記憶手段から選択する選択手段と、
前記選択された断層画像を表示する画像表示装置と、
を具備する位置計測システム。Fixing means for fixing a specific part of the subject;
At least four or more first light emitting means arranged in a plurality of rows at predetermined intervals and used for specifying the spatial position of the disease at the specific site, and the at least four or more first light emitting means are installed. And at least one joint part that can be fixed at an arbitrary angle , and an arm part that supports the setting means with respect to the fixing means that fixes the subject specific part. At least two reference frames fixed to the fixing means;
An optical pointer comprising: a second light-emitting means for optically indicating the disease; and a third light-emitting means used for specifying a spatial position of the second light-emitting means for the disease ;
An optical position detecting means for detecting the position of the at least four first light emitting means and the position of the third light emitting means ;
Storage means for storing a plurality of tomographic images relating to the specific part of the subject acquired in advance;
Based on the positions of the at least four first light emitting means and the positions of the third light emitting means detected by the optical detection means, a tomographic image including the disease indicated by the optical pointer is Selecting means for selecting from the storage means;
An image display device for displaying the selected tomographic image;
A position measurement system comprising:
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