JP2001170072A - 定位脳手術支援システム - Google Patents
定位脳手術支援システムInfo
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Landscapes
- Apparatus For Radiation Diagnosis (AREA)
- Magnetic Resonance Imaging Apparatus (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 マーカの位置座標を確定するための操作を容
易にすること。 【解決手段】 被検体の頭部の両側に基準位置を示すマ
ーカ６が写し込まれた複数スライスの断層画像を取得し
て表示する表示器９と、表示器９に表示される任意の１
スライスの断層画像に含まれているマーカ近傍にＲＯＩ
を設定するＲＯＩ設定部１３と、これによって設定され
たＲＯＩ内のＣＴ値に基づき、マーカの位置座標を演算
する演算部１４とを具備した。これにより、マーカ近く
にＲＯＩを設定するだけで、後はマーカの位置座標を正
確に自動的に確定し、他の画像の所定位置にＲＯＩを表
示できる。
易にすること。 【解決手段】 被検体の頭部の両側に基準位置を示すマ
ーカ６が写し込まれた複数スライスの断層画像を取得し
て表示する表示器９と、表示器９に表示される任意の１
スライスの断層画像に含まれているマーカ近傍にＲＯＩ
を設定するＲＯＩ設定部１３と、これによって設定され
たＲＯＩ内のＣＴ値に基づき、マーカの位置座標を演算
する演算部１４とを具備した。これにより、マーカ近く
にＲＯＩを設定するだけで、後はマーカの位置座標を正
確に自動的に確定し、他の画像の所定位置にＲＯＩを表
示できる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、定位脳手術を実施
するに際して、手術標的点の座標を求めるに当たって
の、基準となる位置座標を容易に求められるようにした
定位脳手術支援システムに関する。
するに際して、手術標的点の座標を求めるに当たって
の、基準となる位置座標を容易に求められるようにした
定位脳手術支援システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】頭部に発生した腫瘍などを治療するため
の手術手法として、定位脳手術が患者の負担を比較的軽
くできるものとして適用されるケースが増えている。そ
の理由の一つとして、Ｘ線ＣＴ装置やＭＲＩ装置のよう
なコンピュータを用いて、断層画像を再構成することの
できる画像診断装置の進歩によって、先鋭な断層画像か
ら病巣を明瞭に認識することができ、その画像から病巣
の位置座標を正確に求めることができるようになったこ
とが挙げられる。そこで先ず、定位脳手術を実施する際
における、ターゲットとなる病巣の位置座標の求め方の
従来の方法について、図５ないし図１０を参照して説明
する。なお、図５には、画像診断装置としてＸ線ＣＴ装
置を用いたものが示めされているが、これはＭＲＩ装置
であってもよい。
の手術手法として、定位脳手術が患者の負担を比較的軽
くできるものとして適用されるケースが増えている。そ
の理由の一つとして、Ｘ線ＣＴ装置やＭＲＩ装置のよう
なコンピュータを用いて、断層画像を再構成することの
できる画像診断装置の進歩によって、先鋭な断層画像か
ら病巣を明瞭に認識することができ、その画像から病巣
の位置座標を正確に求めることができるようになったこ
とが挙げられる。そこで先ず、定位脳手術を実施する際
における、ターゲットとなる病巣の位置座標の求め方の
従来の方法について、図５ないし図１０を参照して説明
する。なお、図５には、画像診断装置としてＸ線ＣＴ装
置を用いたものが示めされているが、これはＭＲＩ装置
であってもよい。
【０００３】すなわち、Ｘ線ＣＴ装置１の寝台２に患者
Ｐを載せて、その頭部ＰＨに輪状に形成された固定フレ
ーム３を固定するとともに、この固定フレーム３を寝台
２に固着する。固定フレーム３には、例えば図６に示す
ように、患者Ｐの頭部ＰＨに固定するためのねじ４が、
外周側から内周側へ向けて貫通するように４ケ所に設け
られている。さらに固定フレーム３には、頭部ＰＨの両
側に位置するように、一対のゲージ板５が、固定フレー
ム３のなす平面と直交するように設けられている。ゲー
ジ板５には、固定フレーム３の基準面を原点として３方
向へ広がる３本の線状のマーカ６を有している。このマ
ーカ６は図７に示すように、中央部のマーカ６ａが固定
フレーム３の基準面３ａから鉛直方向へ延びるように配
置されている。そして、他のマーカ６ｂ、６ｃは、マー
カ６ａの任意の点をＰ０とし、基準面３ａから点Ｐ０ま
での距離をαとしたとき、この点Ｐ０をとおりマーカ６
ａに垂直な直線がマーカ６ｂ、６ｃと交わる点Ｐ１、Ｐ
２間の距離βが、距離αに等しくなるように配置されて
いる。なお、このマーカ６は、ゲージ板５のＣＴ値と異
なるＣＴ値を呈するものが使用され、３本のマーカ６
ａ、６ｂ、６ｃのＣＴ値は略等しいことが望ましい。
Ｐを載せて、その頭部ＰＨに輪状に形成された固定フレ
ーム３を固定するとともに、この固定フレーム３を寝台
２に固着する。固定フレーム３には、例えば図６に示す
ように、患者Ｐの頭部ＰＨに固定するためのねじ４が、
外周側から内周側へ向けて貫通するように４ケ所に設け
られている。さらに固定フレーム３には、頭部ＰＨの両
側に位置するように、一対のゲージ板５が、固定フレー
ム３のなす平面と直交するように設けられている。ゲー
ジ板５には、固定フレーム３の基準面を原点として３方
向へ広がる３本の線状のマーカ６を有している。このマ
ーカ６は図７に示すように、中央部のマーカ６ａが固定
フレーム３の基準面３ａから鉛直方向へ延びるように配
置されている。そして、他のマーカ６ｂ、６ｃは、マー
カ６ａの任意の点をＰ０とし、基準面３ａから点Ｐ０ま
での距離をαとしたとき、この点Ｐ０をとおりマーカ６
ａに垂直な直線がマーカ６ｂ、６ｃと交わる点Ｐ１、Ｐ
２間の距離βが、距離αに等しくなるように配置されて
いる。なお、このマーカ６は、ゲージ板５のＣＴ値と異
なるＣＴ値を呈するものが使用され、３本のマーカ６
ａ、６ｂ、６ｃのＣＴ値は略等しいことが望ましい。
【０００４】図５に戻って、Ｘ線ＣＴ装置１は、ガント
リ７、コンソール８、表示器９を有している。そして、
架台７の中には、被検体Ｐへ向けてＸ線を曝射するＸ線
管１０と、被検体Ｐを透過したＸ線を検出する検出器１
１とが、対向して配置されており、これらは被検体Ｐの
周りを回転する。検出器１１で検出された信号は、コン
ソール８へ送られ、ここでコンピュータによって断層画
像が再構成されて、その画像が表示器９に表示される。
よって、ここで再構成された断層画像には、図８に示す
ような、被検体Ｐの頭部ＰＨとともにゲージ板５やマー
カ６も写し込まれている。なお図８に表示されている頭
部ＰＨは、輪郭のみが模式的に示されている。また、コ
ンソール８は脳手術支援装置１２に接続されている。脳
手術支援装置１２は、Ｘ線ＣＴ装置１で撮影された複数
枚の断層画像の内、脳手術支援を行うために最初の１枚
目の画像を表示器９に表示させたときに、その画像中に
存在するマーカ６に対して関心領域（ｒｅｇｉｏｎ ｏ
ｆ ｉｎｔｅｒｅｓｔ：以下ＲＯＩと称する）を設定す
るＲＯＩ設定部１３と、ここで設定されたＲＯＩに基づ
きマーカの位置座標を演算するとともに、新たにＲＯＩ
を設定すると、先に演算して求めたマーカの位置座標を
基に、新たなＲＯＩの位置座標を演算する演算部１４
と、２枚目以降の画像に対して初期画像に設定した位置
にＲＯＩを自動的に配置するＲＯＩ自動配置処理部１５
とを有している。
リ７、コンソール８、表示器９を有している。そして、
架台７の中には、被検体Ｐへ向けてＸ線を曝射するＸ線
管１０と、被検体Ｐを透過したＸ線を検出する検出器１
１とが、対向して配置されており、これらは被検体Ｐの
周りを回転する。検出器１１で検出された信号は、コン
ソール８へ送られ、ここでコンピュータによって断層画
像が再構成されて、その画像が表示器９に表示される。
よって、ここで再構成された断層画像には、図８に示す
ような、被検体Ｐの頭部ＰＨとともにゲージ板５やマー
カ６も写し込まれている。なお図８に表示されている頭
部ＰＨは、輪郭のみが模式的に示されている。また、コ
ンソール８は脳手術支援装置１２に接続されている。脳
手術支援装置１２は、Ｘ線ＣＴ装置１で撮影された複数
枚の断層画像の内、脳手術支援を行うために最初の１枚
目の画像を表示器９に表示させたときに、その画像中に
存在するマーカ６に対して関心領域（ｒｅｇｉｏｎ ｏ
ｆ ｉｎｔｅｒｅｓｔ：以下ＲＯＩと称する）を設定す
るＲＯＩ設定部１３と、ここで設定されたＲＯＩに基づ
きマーカの位置座標を演算するとともに、新たにＲＯＩ
を設定すると、先に演算して求めたマーカの位置座標を
基に、新たなＲＯＩの位置座標を演算する演算部１４
と、２枚目以降の画像に対して初期画像に設定した位置
にＲＯＩを自動的に配置するＲＯＩ自動配置処理部１５
とを有している。
【０００５】このように構成された従来の脳手術支援装
置１２によって、手術標的点は次のようにして設定され
ていた。先ず、初期画像に対する手術標的点の設定の手
順を、図９にフローチャートで示してある。すなわち、
ステップ１１として、表示器９を見ながら、断層画像中
に被検体Ｐの頭部ＰＨとともに表示されているゲージ板
５のマーカ６にＲＯＩを設定する。このＲＯＩの設定
は、コンソール８の操作部に配置される入力手段として
のマウスなどを手動操作することによって行われる。ま
た、左右のゲージ板５にそれぞれ３個のマーカ６ａ、６
ｂ、６ｃがあるので、都合６個のマーカ６についてＲＯ
Ｉを設定し、それぞれの位置座標を演算する。次に、ス
テップ１２として、ターゲットとなる病巣の位置にＲＯ
Ｉを手動で配置することにより、ステップ１３として、
先に演算された６個のマーカ６ａ、６ｂ、６ｃの位置座
標を基に、演算部１４において病巣の位置座標を演算す
る。そして、ステップ１４として、演算を終了するか否
かを判定し、ＮＯであればステップ１１またはステップ
１２へ戻ってＲＯＩの設定をやり直し、ＯＫであれば一
連の処理を終了とする。これにより、最初の画像におけ
る、手術標的点（ターゲット）としての病巣位置がＲＯ
Ｉ自動配置処理部１５に保存される。
置１２によって、手術標的点は次のようにして設定され
ていた。先ず、初期画像に対する手術標的点の設定の手
順を、図９にフローチャートで示してある。すなわち、
ステップ１１として、表示器９を見ながら、断層画像中
に被検体Ｐの頭部ＰＨとともに表示されているゲージ板
５のマーカ６にＲＯＩを設定する。このＲＯＩの設定
は、コンソール８の操作部に配置される入力手段として
のマウスなどを手動操作することによって行われる。ま
た、左右のゲージ板５にそれぞれ３個のマーカ６ａ、６
ｂ、６ｃがあるので、都合６個のマーカ６についてＲＯ
Ｉを設定し、それぞれの位置座標を演算する。次に、ス
テップ１２として、ターゲットとなる病巣の位置にＲＯ
Ｉを手動で配置することにより、ステップ１３として、
先に演算された６個のマーカ６ａ、６ｂ、６ｃの位置座
標を基に、演算部１４において病巣の位置座標を演算す
る。そして、ステップ１４として、演算を終了するか否
かを判定し、ＮＯであればステップ１１またはステップ
１２へ戻ってＲＯＩの設定をやり直し、ＯＫであれば一
連の処理を終了とする。これにより、最初の画像におけ
る、手術標的点（ターゲット）としての病巣位置がＲＯ
Ｉ自動配置処理部１５に保存される。
【０００６】また、２枚目以降の断層画像を表示器９に
表示したときには、図１０に示すフローチャートに従
い、手術標的点にＲＯＩが設定される。すなわち、ステ
ップ２１として、ＲＯＩの自動配置機能を使用するかど
うかを決め、使用しない（ＮＯ）ときは、ステップ２２
へ進んで初期画像に対する場合と同様の手順により、６
個のマーカ６にＲＯＩを設定し、その位置座標を演算
し、ステップ２３へ進むことになる。しかし、ＲＯＩの
自動配置機能を使用する（ＹＥＳ）ときはステップ２４
へ進み、ＲＯＩ自動配置処理部１５が作動するように指
示した上でステップ２３へ進む。従って、ステップ２２
の操作をすることなく、１枚目の断層画像によって演算
された座標位置にＲＯＩが自動的に配置される。ただ
し、断層画像が基準面３ａからマーカ６ａに沿って頭頂
方向へ移動するに従い、手術標的点の位置がずれてくる
ことが予想されるので、ステップ２３としてオペレータ
は、２枚目以降の断層画像について、それぞれ病巣位置
がずれた分だけＲＯＩの配置を修正する操作を実施す
る。そして、ＲＯＩの修正位置を確定すれば、ステップ
２５として、２枚目以降の断層画像における新たな病巣
位置の位置座標を演算する。次に、ステップ２６とし
て、演算を終了するか否かを判定し、ＮＯであればステ
ップ２１またはステップ２２へ戻ってＲＯＩの設定をや
り直し、ＯＫであれば一連の処理を終了とする。
表示したときには、図１０に示すフローチャートに従
い、手術標的点にＲＯＩが設定される。すなわち、ステ
ップ２１として、ＲＯＩの自動配置機能を使用するかど
うかを決め、使用しない（ＮＯ）ときは、ステップ２２
へ進んで初期画像に対する場合と同様の手順により、６
個のマーカ６にＲＯＩを設定し、その位置座標を演算
し、ステップ２３へ進むことになる。しかし、ＲＯＩの
自動配置機能を使用する（ＹＥＳ）ときはステップ２４
へ進み、ＲＯＩ自動配置処理部１５が作動するように指
示した上でステップ２３へ進む。従って、ステップ２２
の操作をすることなく、１枚目の断層画像によって演算
された座標位置にＲＯＩが自動的に配置される。ただ
し、断層画像が基準面３ａからマーカ６ａに沿って頭頂
方向へ移動するに従い、手術標的点の位置がずれてくる
ことが予想されるので、ステップ２３としてオペレータ
は、２枚目以降の断層画像について、それぞれ病巣位置
がずれた分だけＲＯＩの配置を修正する操作を実施す
る。そして、ＲＯＩの修正位置を確定すれば、ステップ
２５として、２枚目以降の断層画像における新たな病巣
位置の位置座標を演算する。次に、ステップ２６とし
て、演算を終了するか否かを判定し、ＮＯであればステ
ップ２１またはステップ２２へ戻ってＲＯＩの設定をや
り直し、ＯＫであれば一連の処理を終了とする。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上述のように従来は、
最初の断層画像にあっては手術標的点に直接ＲＯＩを設
定することができず、必ずゲージ板５のマーカ６にＲＯ
Ｉを設定する操作から始める必要があった。これは、あ
る意味では、手術標的点を探し出しその位置座標を計算
すための画像なので、ＲＯＩが自動的に配置できなくて
も当然と言えるものであった。しかも、６個のマーカ６
へそれぞれ手動で設定したＲＯＩの位置に基づき座標系
を形成することになるので、座標系を形成するのに十分
な位置であることを必要とし、ソフトウェアによる厳し
いチェックに耐えるようにＲＯＩを設定するには、オペ
レータにとって極めて慎重な操作を余儀なくされ、多大
のストレスを与えていた。同時に、このための操作に長
時間を要していた。本発明は、このような問題を解決す
るためになされてものである。
最初の断層画像にあっては手術標的点に直接ＲＯＩを設
定することができず、必ずゲージ板５のマーカ６にＲＯ
Ｉを設定する操作から始める必要があった。これは、あ
る意味では、手術標的点を探し出しその位置座標を計算
すための画像なので、ＲＯＩが自動的に配置できなくて
も当然と言えるものであった。しかも、６個のマーカ６
へそれぞれ手動で設定したＲＯＩの位置に基づき座標系
を形成することになるので、座標系を形成するのに十分
な位置であることを必要とし、ソフトウェアによる厳し
いチェックに耐えるようにＲＯＩを設定するには、オペ
レータにとって極めて慎重な操作を余儀なくされ、多大
のストレスを与えていた。同時に、このための操作に長
時間を要していた。本発明は、このような問題を解決す
るためになされてものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
め、請求項１に記載の発明は、被検体の頭部の両側に基
準位置を示すマーカが写し込まれた複数スライスの断層
画像を表示する表示手段と、この表示手段に表示される
任意の１スライスの前記断層画像に対して、前記断層画
像に含まれている前記マーカを含む近傍に関心領域を設
定する第１の関心領域設定手段と、この第１の関心領域
設定手段によって設定された関心領域内のＣＴ値に基づ
き、前記マーカの位置を演算するマーカ位置演算手段と
を具備することを特徴とするものである。これにより、
マーカ近くにＲＯＩを設定するだけで、後はマーカの座
標位置を正確に自動的に確定することができるので、１
枚目の断層画像であってもＲＯＩの設定が容易となり、
位置座標の設定に要する時間が短縮される。
め、請求項１に記載の発明は、被検体の頭部の両側に基
準位置を示すマーカが写し込まれた複数スライスの断層
画像を表示する表示手段と、この表示手段に表示される
任意の１スライスの前記断層画像に対して、前記断層画
像に含まれている前記マーカを含む近傍に関心領域を設
定する第１の関心領域設定手段と、この第１の関心領域
設定手段によって設定された関心領域内のＣＴ値に基づ
き、前記マーカの位置を演算するマーカ位置演算手段と
を具備することを特徴とするものである。これにより、
マーカ近くにＲＯＩを設定するだけで、後はマーカの座
標位置を正確に自動的に確定することができるので、１
枚目の断層画像であってもＲＯＩの設定が容易となり、
位置座標の設定に要する時間が短縮される。
【０００９】また、請求項２に記載の発明は、被検体の
頭部の基準面を形成する当該頭部に固定されたフレーム
に前記頭部の両側に位置するようにマーカ部材を取付け
た状態で、当該頭部の複数スライスの断層画像を取得す
る断層画像取得手段と、この断層画像取得手段で取得さ
れた断層画像を表示する表示手段と、この表示手段に表
示される任意の１スライスの前記断層画像に対して、前
記断層画像に含まれている前記マーカを含む近傍に関心
領域を設定する第１の関心領域設定手段と、この第１の
関心領域設定手段によって設定された関心領域内のＣＴ
値に基づき、前記マーカの位置を演算するマーカ位置演
算手段とを具備することを特徴とするものである。これ
により、断層画像取得手段を有するものにおいても、請
求項１に記載の発明と同様に、マーカ近くにＲＯＩを設
定するだけで、後はマーカの座標位置を正確に自動的に
確定することができるので、１枚目の断層画像であって
もＲＯＩの設定が容易となり、位置座標の設定に要する
時間が短縮される。
頭部の基準面を形成する当該頭部に固定されたフレーム
に前記頭部の両側に位置するようにマーカ部材を取付け
た状態で、当該頭部の複数スライスの断層画像を取得す
る断層画像取得手段と、この断層画像取得手段で取得さ
れた断層画像を表示する表示手段と、この表示手段に表
示される任意の１スライスの前記断層画像に対して、前
記断層画像に含まれている前記マーカを含む近傍に関心
領域を設定する第１の関心領域設定手段と、この第１の
関心領域設定手段によって設定された関心領域内のＣＴ
値に基づき、前記マーカの位置を演算するマーカ位置演
算手段とを具備することを特徴とするものである。これ
により、断層画像取得手段を有するものにおいても、請
求項１に記載の発明と同様に、マーカ近くにＲＯＩを設
定するだけで、後はマーカの座標位置を正確に自動的に
確定することができるので、１枚目の断層画像であって
もＲＯＩの設定が容易となり、位置座標の設定に要する
時間が短縮される。
【００１０】さらに、請求項３に記載の発明は、請求項
１または請求項２のいずれか１項に記載の定位脳手術支
援システムにおいて、前記マーカ位置演算手段により求
められた前記マーカ位置に基づき、他のスライスの断層
画像を前記表示手段に表示させたときに前記関心領域を
所定位置に表示させる関心領域自動配置処理手段を具備
することを特徴とするものである。これにより、２枚目
以降のスライスの断層画像には、所定位置に関心領域を
自動的に表示させるので、操作が極めて容易となる。
１または請求項２のいずれか１項に記載の定位脳手術支
援システムにおいて、前記マーカ位置演算手段により求
められた前記マーカ位置に基づき、他のスライスの断層
画像を前記表示手段に表示させたときに前記関心領域を
所定位置に表示させる関心領域自動配置処理手段を具備
することを特徴とするものである。これにより、２枚目
以降のスライスの断層画像には、所定位置に関心領域を
自動的に表示させるので、操作が極めて容易となる。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る定位脳手術支
援システムの一実施の形態について、図１ないし図４を
参照するとともに、ターゲットとなる病巣の位置座標の
求め方の従来の方法の説明に参照した、図５ないし図９
も適宜引用して詳細に説明する。図１は、本発明によ
り、断層画像に対して最初に手術標的点を設定する場合
の手順を示したフローチャートである。先ず、ステップ
１として、表示器９を見ながら、断層画像中に被検体Ｐ
の頭部ＰＨとともに表示されているゲージ板５のマーカ
６の近くに、手動操作によってＲＯＩを設定する。この
操作は、従来の図９に示したステップ１１の操作に類似
しているが、従来のような厳密な設定操作ではなく、単
にＲＯＩを形成する円の内にマーカ６が入ればよい。次
に、ステップ２へ進み、ここでマーカの位置座標を確定
することにより、マーカ６上の正確な位置にＲＯＩを置
き直す。そこで、表示器９には図８に示すような断層画
像が表示されているので、これを図２に示すような座標
系に置き換えて、手術標的点の座標系を設定する。すな
わち、頭部ＰＨの左側にあるゲージ板５のマーカ６ａ、
６ｂ、６ｃをそれぞれＭＬ、ＡＬ、ＰＬとし、頭部ＰＨ
の右側にあるゲージ板５のマーカ６ａ、６ｂ、６ｃをそ
れぞれＭＲ、ＡＲ、ＰＲとする。そして、両側の中央部
ＭＬとＭＲを通る線をＸ軸、ＭＬとＭＲとの中点０と直
交し断面（スライス面）に平行な線をＹ軸、中点０を通
り断面（スライス面）に垂直な線をＺ軸とする。そし
て、このような座標系におけるＭＬとＭＲとを通る平面
をＸ−Ｚ平面とする。従って、図２に示す手術標的点Ｑ
のＸ座標は、上記座標系のＹ−Ｚ平面と手術標的点Ｑと
の距離となり、同じくそのＹ座標は、上記座標系のＸ−
Ｚ平面と手術標的点Ｑとの距離となる。また、固定フレ
ーム３の基準面３ａすなわち原点０からスライス面まで
の距離Ｚは、ＡＬとＰＬとの距離をＨｌ、ＡＲとＰＲと
の距離をＨｒとすれば、Ｚ＝（Ｈｌ＋Ｈｒ）／２として
表される。このことは、図７において、α＝βとしたこ
とからも明らかである。なお、距離Ｚを手術標的点Ｑの
Ｚ座標とする。
援システムの一実施の形態について、図１ないし図４を
参照するとともに、ターゲットとなる病巣の位置座標の
求め方の従来の方法の説明に参照した、図５ないし図９
も適宜引用して詳細に説明する。図１は、本発明によ
り、断層画像に対して最初に手術標的点を設定する場合
の手順を示したフローチャートである。先ず、ステップ
１として、表示器９を見ながら、断層画像中に被検体Ｐ
の頭部ＰＨとともに表示されているゲージ板５のマーカ
６の近くに、手動操作によってＲＯＩを設定する。この
操作は、従来の図９に示したステップ１１の操作に類似
しているが、従来のような厳密な設定操作ではなく、単
にＲＯＩを形成する円の内にマーカ６が入ればよい。次
に、ステップ２へ進み、ここでマーカの位置座標を確定
することにより、マーカ６上の正確な位置にＲＯＩを置
き直す。そこで、表示器９には図８に示すような断層画
像が表示されているので、これを図２に示すような座標
系に置き換えて、手術標的点の座標系を設定する。すな
わち、頭部ＰＨの左側にあるゲージ板５のマーカ６ａ、
６ｂ、６ｃをそれぞれＭＬ、ＡＬ、ＰＬとし、頭部ＰＨ
の右側にあるゲージ板５のマーカ６ａ、６ｂ、６ｃをそ
れぞれＭＲ、ＡＲ、ＰＲとする。そして、両側の中央部
ＭＬとＭＲを通る線をＸ軸、ＭＬとＭＲとの中点０と直
交し断面（スライス面）に平行な線をＹ軸、中点０を通
り断面（スライス面）に垂直な線をＺ軸とする。そし
て、このような座標系におけるＭＬとＭＲとを通る平面
をＸ−Ｚ平面とする。従って、図２に示す手術標的点Ｑ
のＸ座標は、上記座標系のＹ−Ｚ平面と手術標的点Ｑと
の距離となり、同じくそのＹ座標は、上記座標系のＸ−
Ｚ平面と手術標的点Ｑとの距離となる。また、固定フレ
ーム３の基準面３ａすなわち原点０からスライス面まで
の距離Ｚは、ＡＬとＰＬとの距離をＨｌ、ＡＲとＰＲと
の距離をＨｒとすれば、Ｚ＝（Ｈｌ＋Ｈｒ）／２として
表される。このことは、図７において、α＝βとしたこ
とからも明らかである。なお、距離Ｚを手術標的点Ｑの
Ｚ座標とする。
【００１２】このような座標系において、ＡＬ、ＭＬ、
ＰＬ、ＡＲ、ＭＲおよびＰＲの正確な位置座標を、それ
ぞれ次のようにして求める。ただし、各位置座標の求め
方はそれぞれについて同じ手順で実施するものであり、
求める順番は適宜でよい。すなわち、図３に示すよう
に、マーカ６の直径をｒとし、このマーカ６を囲むＲＯ
Ｉは半径がｒで中心の座標が（ｘ０，ｙ０）の円Ａだと
する。また、円Ａに囲まれた部分の各点（ｘｉ，ｙｉ）
のＣＴ値をｐ（ｘｉ，ｙｉ）とする。さらに、マーカ６
を埋め込んだゲージ板５のＣＴ値をｐ０とする。そし
て、マージンをε、円Ａ内の重みをｑ（ｘｉ，ｙｉ）と
する。なお、ＣＴ値とは、物質のＸ線吸収係数を、基準
物質からの相対値として表したもので、一般に基準物質
としての水のＣＴ値を０としたとき、空気のＣＴ値を−
１０００としている。
ＰＬ、ＡＲ、ＭＲおよびＰＲの正確な位置座標を、それ
ぞれ次のようにして求める。ただし、各位置座標の求め
方はそれぞれについて同じ手順で実施するものであり、
求める順番は適宜でよい。すなわち、図３に示すよう
に、マーカ６の直径をｒとし、このマーカ６を囲むＲＯ
Ｉは半径がｒで中心の座標が（ｘ０，ｙ０）の円Ａだと
する。また、円Ａに囲まれた部分の各点（ｘｉ，ｙｉ）
のＣＴ値をｐ（ｘｉ，ｙｉ）とする。さらに、マーカ６
を埋め込んだゲージ板５のＣＴ値をｐ０とする。そし
て、マージンをε、円Ａ内の重みをｑ（ｘｉ，ｙｉ）と
する。なお、ＣＴ値とは、物質のＸ線吸収係数を、基準
物質からの相対値として表したもので、一般に基準物質
としての水のＣＴ値を０としたとき、空気のＣＴ値を−
１０００としている。
【００１３】そこで、ステップ１で設定したＲＯＩの円
Ａの中心の座標は（ｘ０，ｙ０）であるとみなして、円
Ａ内のＣＴ値を調べ、マーカ６のＣＴ値と推定される点
にのみ、次のように重みを与える。すなわち、各点の重
みｑ（ｘｉ，ｙｉ）は、
Ａの中心の座標は（ｘ０，ｙ０）であるとみなして、円
Ａ内のＣＴ値を調べ、マーカ６のＣＴ値と推定される点
にのみ、次のように重みを与える。すなわち、各点の重
みｑ（ｘｉ，ｙｉ）は、
【数１】
【数２】 とする。
【００１４】その結果として、重みを与えたＣＴ値の中
心すなわち重心が、ＲＯＩの円Ａの中心（ｘ０，ｙ０）
からどれだけずれているかを調べる。ここで、円Ａの中
心（ｘ０，ｙ０）に対するＸ軸方向の重心とのずれを
ｘ’とし、Ｙ軸方向の重心とのずれをｙ’とすると、
ｘ’およびｙ’は次式で表される。
心すなわち重心が、ＲＯＩの円Ａの中心（ｘ０，ｙ０）
からどれだけずれているかを調べる。ここで、円Ａの中
心（ｘ０，ｙ０）に対するＸ軸方向の重心とのずれを
ｘ’とし、Ｙ軸方向の重心とのずれをｙ’とすると、
ｘ’およびｙ’は次式で表される。
【数３】
【数４】 よって、ＲＯＩを設定したマーカ６の位置座標は、次式
から求められる。
から求められる。
【数５】
【００１５】そこで、上記数式５で求められたＲＯＩを
設定したマーカ６の位置座標（ｘ，ｙ）を中心とする新
たな円Ａ’を想定し、この新たな円Ａ’についても同様
の演算を行い、これを所望の回数繰り返すことにより、
マーカ６の正確な位置座標が確定する。このようにし
て、１ケ所のマーカ６の位置座標を確定すると、同様の
手順で順次他のマーカ６について、その位置座標を確定
していき、６ケ所全部のマーカ６の位置座標を確定す
る。次に、ステップ３へ進み、ターゲットとなる病巣の
位置にＲＯＩを手動で配置することにより、ステップ４
として、先に演算された６ケ所のマーカＡＬ、ＭＬ、Ｐ
Ｌ、ＡＲ、ＭＲおよびＰＲの位置座標を基に、図５に示
した脳手術支援装置１２の演算部１４において病巣の位
置座標を演算する。これらステップ３およびステップ４
の作用は、図９に示した従来のステップ１２およびステ
ップ１３の作用と同じである。そして、ステップ５とし
て、演算を終了するか否かを判定し、ＮＯであればステ
ップ１またはステップ３へ戻ってＲＯＩの設定をやり直
し、ＯＫであれば一連の処理を終了とする。これによ
り、手術標的点（ターゲット）としての病巣位置がＲＯ
Ｉ自動配置処理部１５に保存される。
設定したマーカ６の位置座標（ｘ，ｙ）を中心とする新
たな円Ａ’を想定し、この新たな円Ａ’についても同様
の演算を行い、これを所望の回数繰り返すことにより、
マーカ６の正確な位置座標が確定する。このようにし
て、１ケ所のマーカ６の位置座標を確定すると、同様の
手順で順次他のマーカ６について、その位置座標を確定
していき、６ケ所全部のマーカ６の位置座標を確定す
る。次に、ステップ３へ進み、ターゲットとなる病巣の
位置にＲＯＩを手動で配置することにより、ステップ４
として、先に演算された６ケ所のマーカＡＬ、ＭＬ、Ｐ
Ｌ、ＡＲ、ＭＲおよびＰＲの位置座標を基に、図５に示
した脳手術支援装置１２の演算部１４において病巣の位
置座標を演算する。これらステップ３およびステップ４
の作用は、図９に示した従来のステップ１２およびステ
ップ１３の作用と同じである。そして、ステップ５とし
て、演算を終了するか否かを判定し、ＮＯであればステ
ップ１またはステップ３へ戻ってＲＯＩの設定をやり直
し、ＯＫであれば一連の処理を終了とする。これによ
り、手術標的点（ターゲット）としての病巣位置がＲＯ
Ｉ自動配置処理部１５に保存される。
【００１６】なお、２枚目以降の断層画像については、
従来と同様に、図１０に示したフローチャートに従っ
て、ＲＯＩの自動配置を選択すれば、自動的に前回配置
した手術標的点ＱにＲＯＩが配置されるので、その修正
操作を実施するだけでよく、その説明は省略する。ま
た、確定した手術標的点Ｑの位置座標のデータは、図４
に示すように、表示器９に表示されている断層画像に対
して、手術標的点Ｑが画面の上部にあれば、画面の下側
に表示される。逆に、手術標的点Ｑが画面の下部にあれ
ば、位置座標のデータは画面の上側に表示される。そし
て、表示器９に表示された位置座標のデータは、ドラッ
キングすることにより、表示位置を画面内の任意の位置
に変更することができる。
従来と同様に、図１０に示したフローチャートに従っ
て、ＲＯＩの自動配置を選択すれば、自動的に前回配置
した手術標的点ＱにＲＯＩが配置されるので、その修正
操作を実施するだけでよく、その説明は省略する。ま
た、確定した手術標的点Ｑの位置座標のデータは、図４
に示すように、表示器９に表示されている断層画像に対
して、手術標的点Ｑが画面の上部にあれば、画面の下側
に表示される。逆に、手術標的点Ｑが画面の下部にあれ
ば、位置座標のデータは画面の上側に表示される。そし
て、表示器９に表示された位置座標のデータは、ドラッ
キングすることにより、表示位置を画面内の任意の位置
に変更することができる。
【００１７】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、完全な自動配置ではないものの、マーカ近くにＲ
ＯＩを設定するだけで、後はマーカの位置座標を正確に
自動的に確定することができるので、１枚目の断層画像
であってもＲＯＩの設定が容易となり、位置座標の設定
に要する時間が短縮され、オペレータの負担を極めて軽
減することができる。よって、定位脳手術を速やかに実
施することができ、患者への負担も軽減することができ
る。
れば、完全な自動配置ではないものの、マーカ近くにＲ
ＯＩを設定するだけで、後はマーカの位置座標を正確に
自動的に確定することができるので、１枚目の断層画像
であってもＲＯＩの設定が容易となり、位置座標の設定
に要する時間が短縮され、オペレータの負担を極めて軽
減することができる。よって、定位脳手術を速やかに実
施することができ、患者への負担も軽減することができ
る。
【図１】本発明に係る定位脳手術支援システムにおけ
る、断層画像に対して最初に手術標的点を設定する場合
の手順を示したフローチャートである。
る、断層画像に対して最初に手術標的点を設定する場合
の手順を示したフローチャートである。
【図２】手術標的点の座標系の設定手段を説明するため
に示した説明図である。
に示した説明図である。
【図３】マーカの位置座標の求め方を説明するために示
した説明図である。
した説明図である。
【図４】本発明に係る定位脳手術支援システムにおけ
る、表示器に表示された画像の一例を示した図である。
る、表示器に表示された画像の一例を示した図である。
【図５】定位脳手術支援システムの概略的な構成を示し
た構成説明図である。
た構成説明図である。
【図６】固定フレームとゲージ板の構成例を示した斜視
図である。
図である。
【図７】ゲージ板に設けられているマーカの配置を説明
した説明図である。
した説明図である。
【図８】表示器に表示された断層画像を模式的に示した
図である。
図である。
【図９】従来の定位脳手術支援システムにおける、初期
画像に対する手術標的点の設定の手順を示したフローチ
ャートである。
画像に対する手術標的点の設定の手順を示したフローチ
ャートである。
【図１０】従来の定位脳手術支援システムにおける、２
枚目以降の画像に対する手術標的点の設定の手順を示し
たフローチャートである。
枚目以降の画像に対する手術標的点の設定の手順を示し
たフローチャートである。
１ Ｘ線ＣＴ装置 ３ 固定フレーム ５ ゲージ板 ６ マーカ ９ 表示器 １２ 脳手術支援装置 １３ ＲＯＩ設定部 １４ 演算部 １５ ＲＯＩ自動配置処理部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4C093 AA22 AA25 BA07 CA15 CA17 CA18 DA04 ED12 EE01 FF22 FF28 4C096 AA18 AB36 AB38 AB39 AC01 DC23 DC28 EB07
Claims (3)
- 【請求項１】 被検体の頭部の両側に基準位置を示すマ
ーカが写し込まれた複数スライスの断層画像を表示する
表示手段と、この表示手段に表示される任意の１スライ
スの前記断層画像に対して、前記断層画像に含まれてい
る前記マーカを含む近傍に関心領域を設定する第１の関
心領域設定手段と、この第１の関心領域設定手段によっ
て設定された関心領域内のＣＴ値に基づき、前記マーカ
の位置を演算するマーカ位置演算手段とを具備すること
を特徴とする定位脳手術支援システム。 - 【請求項２】 被検体の頭部の基準面を形成する当該頭
部に固定されたフレームに前記頭部の両側に位置するよ
うにマーカ部材を取付けた状態で、当該頭部の複数スラ
イスの断層画像を取得する断層画像取得手段と、この断
層画像取得手段で取得された断層画像を表示する表示手
段と、この表示手段に表示される任意の１スライスの前
記断層画像に対して、前記断層画像に含まれている前記
マーカを含む近傍に関心領域を設定する第１の関心領域
設定手段と、この第１の関心領域設定手段によって設定
された関心領域内のＣＴ値に基づき、前記マーカの位置
を演算するマーカ位置演算手段とを具備することを特徴
とする定位脳手術支援システム。 - 【請求項３】 前記マーカ位置演算手段により求められ
た前記マーカ位置に基づき、他のスライスの断層画像を
前記表示手段に表示させたときに前記関心領域を所定位
置に表示させる関心領域自動配置処理手段を具備するこ
とを特徴とする請求項１または請求項２のいずれか１項
に記載の定位脳手術支援システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35676599A JP4204725B2 (ja) | 1999-12-16 | 1999-12-16 | 定位脳手術支援システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35676599A JP4204725B2 (ja) | 1999-12-16 | 1999-12-16 | 定位脳手術支援システム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001170072A true JP2001170072A (ja) | 2001-06-26 |
| JP4204725B2 JP4204725B2 (ja) | 2009-01-07 |
Family
ID=18450663
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP35676599A Expired - Fee Related JP4204725B2 (ja) | 1999-12-16 | 1999-12-16 | 定位脳手術支援システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4204725B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005081046A (ja) * | 2003-09-11 | 2005-03-31 | Hitachi Medical Corp | 定位脳手術支援システム |
-
1999
- 1999-12-16 JP JP35676599A patent/JP4204725B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005081046A (ja) * | 2003-09-11 | 2005-03-31 | Hitachi Medical Corp | 定位脳手術支援システム |
| JP4711612B2 (ja) * | 2003-09-11 | 2011-06-29 | 株式会社日立メディコ | 定位脳手術支援システム |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4204725B2 (ja) | 2009-01-07 |
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