JP2002017751A - Surgery navigation device - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、手術ナビゲ一ショ
ン装置に係り、特に、外科手術等に用いられる手術ナビ
ゲーション装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a surgical navigation device, and more particularly to a surgical navigation device used for a surgical operation or the like.
【０００２】[0002]
【従来の技術】手術ナビゲーションシステムは、患者等
の手術対象に対する手術具の位置や姿勢を表示するのみ
ではなく、手術中に観察や処置、注意の対象となる対象
部位近傍の内部組織情報を表示する必要がある。2. Description of the Related Art A surgical navigation system not only displays the position and posture of a surgical tool with respect to a surgical subject such as a patient, but also displays internal tissue information near a target site to be observed, treated, and watched during a surgical procedure. There is a need to.
【０００３】この内部組織情報を術者が確実に把握する
ことで、処置の対象となる患部や注意の対象となる血
管、正常組織等を区別することが可能になり、正確な処
置を行うことができる。[0003] By ensuring that the operator grasps the internal tissue information, it becomes possible to distinguish an affected part to be treated, a blood vessel, a normal tissue, etc. to be treated, and to perform an accurate treatment. Can be.
【０００４】例えば、「実時間透視図表示による内視鏡
手術ナビゲーションシステム」（日本バーチャルリアリ
ティ学会第２回大会論文集，ｐｐ．１０７−１１０，１
９９７）では、既存の多くの手術ナビゲーションシステ
ムで採用されている方式として断層像上に手術具の現在
位置を十字カーソルで表示するナビゲーション方法を紹
介している。[0004] For example, "Endoscopic surgery navigation system by real-time perspective view display" (Transactions of the Virtual Reality Society of Japan 2nd Conference, pp. 107-110, 1)
997) introduces a navigation method for displaying the current position of a surgical instrument on a tomographic image with a cross cursor as a method adopted in many existing surgical navigation systems.
【０００５】この方法は、まず、患者の断層像情報と手
術具の先端位置から三方向（アキシアル方向、コロナル
方向、サジタル方向）の断層像を選択または生成する。According to this method, first, tomographic images in three directions (axial, coronal, and sagittal directions) are selected or generated from the tomographic image information of the patient and the distal end position of the surgical tool.
【０００６】そして、この三方向の断層像上に手術具先
端を表わす十字カーソルを付加して表示する。[0006] Then, a cross cursor indicating the distal end of the surgical tool is added and displayed on the three-dimensional tomographic image.
【０００７】術者は、それぞれの断層像上に付加された
十字カーソルの位置関係から、手術具の３次元位置を認
識し、十字カーソル付近の断層像から必要な内部組織情
報を得る。The operator recognizes the three-dimensional position of the surgical tool from the positional relationship of the cross cursor added to each tomographic image, and obtains necessary internal tissue information from the tomographic image near the cross cursor.
【０００８】また、「三次元画像表示装置」（特開平１
１−１１０５８８号公報）では、被検体の３次元的な断
層像情報内部に視点を設定し、その視点から得ることの
できる画像と、断層像上での視点位置を認識可能にする
ガイド画像とを表示する。Further, a "three-dimensional image display device" (Japanese Patent Laid-Open No.
In Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-110588, a viewpoint is set inside three-dimensional tomographic image information of a subject, an image obtainable from the viewpoint, and a guide image enabling recognition of the viewpoint position on the tomographic image. Is displayed.
【０００９】この方法により、使用者は内視鏡的画像か
ら視点位置近傍の内部組織情報を得ることができるとと
もに、ガイド画像によってその内視鏡的画像の視点が観
察対象の内部のどの位置にあるかを把握することができ
る。According to this method, the user can obtain internal tissue information near the viewpoint position from the endoscopic image, and the guide image allows the viewpoint of the endoscopic image to be located at any position inside the observation target. You can know if there is.
【００１０】[0010]
【発明が解決しようとする課題】上記の文献「実時間透
視図表示による内視鏡手術ナビゲーションシステム」
で、従来の技術として紹介されている三方向の断層像上
に手術具先端を表わす十字カーソルを付加し表示する方
法では、患者に対する内視鏡先端の位置を把握すること
はできる。SUMMARY OF THE INVENTION The above-mentioned document, "Endoscopic surgery navigation system by real-time perspective view display"
With the method of adding and displaying a cross cursor indicating the tip of a surgical instrument on a three-dimensional tomographic image introduced as a conventional technique, the position of the tip of the endoscope with respect to the patient can be grasped.
【００１１】しかしながら、処置等に際して特に重要と
なる内視鏡先端近傍の詳細な内部組織情報を得るために
は、表示されている断層像全体の中から十字カーソル付
近の内部組織情報を読み取る必要がある。However, in order to obtain detailed internal tissue information near the distal end of the endoscope, which is particularly important for treatment and the like, it is necessary to read internal tissue information near the cross cursor from the entire displayed tomographic image. is there.
【００１２】通常、この重要となる領域は断層像全体に
比べて大きくないので、モニタ上での表示面積は小さ
い。Normally, this important area is not large compared to the entire tomographic image, so the display area on the monitor is small.
【００１３】このような表示面積の小さい部分から必要
な内部組織情報を得ることは、術者にとって大変な負荷
となっている。Obtaining necessary internal tissue information from such a small display area is a great burden for the operator.
【００１４】また、上記の文献「三次元画像表示装置」
では、ガイド画面として視点位置が観察対象の内部のど
の位置にあるかを断層像上に表示しているが、視点近傍
の情報については内視鏡的画像となっている。Further, the above-mentioned document "3D image display device"
In this example, the position of the viewpoint in the observation target is displayed on the tomographic image as a guide screen, but the information near the viewpoint is an endoscopic image.
【００１５】このため、実際の手術で重要となる内視鏡
画像では遮蔽されていて観察できない部位の情報は得ら
れない。[0015] For this reason, in an endoscopic image which is important in an actual operation, information on a part which is obstructed and cannot be observed cannot be obtained.
【００１６】この情報を得るにはガイド画面上に表示さ
れている断層像の視点付近に注目する必要がある。To obtain this information, it is necessary to pay attention to the vicinity of the viewpoint of the tomographic image displayed on the guide screen.
【００１７】通常、この視点付近の情報を得るのに必要
な領域は断層像全体に比べて大きくないので、モニタ上
での表示面積は小さい。Normally, the area required to obtain the information near the viewpoint is not large compared to the entire tomographic image, and the display area on the monitor is small.
【００１８】このような表示面積の小さい部分から必要
な内部組織情報を得ることは、術者にとって大変な負荷
となっている。Obtaining necessary internal tissue information from such a small display area places a great burden on the operator.
【００１９】つまり、手術具を患部までナビゲートする
のに必要な断層像全体の表示を行うと、断層像から手術
具近傍の詳細な内部組織情報を容易に得られないという
ことが問題である。That is, if the entire tomographic image necessary for navigating the surgical tool to the affected part is displayed, it is difficult to obtain detailed internal tissue information near the surgical tool from the tomographic image. .
【００２０】本発明は、上記の事情に鑑みてなされたも
ので、手術具を患部までナビゲートするのに必要な断層
像全体の表示を行うようにしても、断層像から手術具近
傍の詳細な内部組織情報が容易に得られるようにした手
術ナビゲーション装置を提供することを目的とする。The present invention has been made in view of the above circumstances, and even if the entire tomographic image necessary for navigating the surgical tool to the affected part is displayed, it is possible to display details of the vicinity of the surgical tool from the tomographic image. It is an object of the present invention to provide a surgical navigation device capable of easily obtaining various internal tissue information.
【００２１】[0021]
【課題を解決するための手段】本発明によると、上記課
題を解決するために、（１） 被検体に対する手術具の
位置姿勢を表示する手術ナビゲーション装置であり、前
記被検体の観察あるいは処置を行う手術具と、前記被検
体と前記手術具の３次元位置姿勢を計測する３次元位置
姿勢計測手段と、前記被検体の断層像情報を記憶する記
憶手段と、前記被検体と前記手術具の３次元位置姿勢情
報に基づき、前記記憶手段に記憶された断層像情報か
ら、断層像を抽出する断層像抽出手段と、前記手術具の
位置姿勢情報を前記抽出された断層像に付加する投影像
付加手段と、前記被検体と前記手術具の距離を測定する
距離測定手段と、前記距離測定手段からの距離情報に基
づき、前記投影像付加手段から出力された画像の大きさ
を変化させる投影像制御手段と、前記投影像制御手段か
ら出力された画像を表示する画像表示手段とを有する手
術ナビゲーション装置が提供される。According to the present invention, there is provided, in order to solve the above-mentioned problems, (1) a surgical navigation apparatus for displaying the position and orientation of a surgical tool with respect to a subject, and for observing or treating the subject. A surgical instrument to be performed, three-dimensional position and orientation measuring means for measuring the three-dimensional position and orientation of the subject and the surgical tool, storage means for storing tomographic image information of the subject, Tomographic image extracting means for extracting a tomographic image from the tomographic image information stored in the storage means based on three-dimensional position and orientation information, and a projection image for adding position and orientation information of the surgical tool to the extracted tomographic image Adding means, a distance measuring means for measuring a distance between the subject and the surgical instrument, and a projection image for changing a size of an image output from the projection image adding means based on distance information from the distance measuring means. System There is provided a surgical navigation apparatus having control means and image display means for displaying an image output from the projection image control means.
【００２２】また、本発明によると、上記課題を解決す
るために、（２） 前記被検体と前記手術具との距離が
予め設定した距離未満の場合には、前記投影像制御手段
は断層像を拡大して出力することを特徴とする（１）に
記載の手術ナビゲーション装置が提供される。According to the present invention, in order to solve the above-mentioned problems, (2) when the distance between the subject and the surgical instrument is less than a preset distance, the projection image control means sets the tomographic image The surgical navigation device according to (1) is provided, wherein the surgical navigation device is output by enlarging.
【００２３】また、本発明によると、上記課題を解決す
るために、（３） 被検体に対する手術具の位置姿勢を
表示する手術ナビゲーション装置であり、前記被検体の
観察あるいは処置を行う有する手術具と、前記被検体と
前記手術具の３次元位置姿勢を計測する３次元位置姿勢
計測手段と、前記被検体の断層像情報を記憶する記憶手
段と、前記被検体と前記手術具の３次元位置姿勢情報に
基づき、前記記憶手段に記憶された断層像情報から、断
層像を抽出する断層像抽出手段と、前記被検体と前記手
術具の距離を測定する距離測定手段と、前記距離測定手
段からの距離情報に基づき、前記断層像抽出手段から出
力された断層像の大きさを変化させる断層像制御手段
と、前記手術具の位置姿勢情報を前記抽出された断層像
に付加する投影像付加手段と、前記投影像制御手段から
出力された画像を表示する画像表示手段とを有する手術
ナビゲ一ション装置が提供される。According to the present invention, in order to solve the above-mentioned problems, there is provided (3) a surgical navigation device for displaying the position and orientation of a surgical tool with respect to a subject, wherein the surgical tool has a function of observing or treating the subject. Three-dimensional position and orientation measurement means for measuring the three-dimensional position and orientation of the subject and the surgical tool; storage means for storing tomographic image information of the subject; three-dimensional positions of the subject and the surgical tool Based on the posture information, from the tomographic image information stored in the storage means, a tomographic image extracting means for extracting a tomographic image, a distance measuring means for measuring a distance between the subject and the surgical instrument, and Tomographic image control means for changing the size of the tomographic image output from the tomographic image extracting means based on the distance information, and a projection image addition for adding the position and orientation information of the surgical tool to the extracted tomographic image There is provided a surgical navigation apparatus having means and image display means for displaying an image output from the projection image control means.
【００２４】[0024]
【発明の実施の形態】以下図面を参照して本発明の実施
の形態について説明する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【００２５】（第１の実施の形態）図１は、本発明の第
１の実施の形態による手術ナビゲ一ション装置の構成を
示すブロック図である。(First Embodiment) FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a surgical navigation device according to a first embodiment of the present invention.
【００２６】この発明の第１の実施の形態による手術ナ
ビゲ一ション装置は、次のように構成されている。The surgical navigation device according to the first embodiment of the present invention is configured as follows.
【００２７】すなわち、まず、図１に示すように、手術
台に被検体１が仰向けの状態で寝ているものとしてい
る。First, as shown in FIG. 1, it is assumed that the subject 1 is lying on his / her back on the operating table.
【００２８】この被検体１の頭部には、赤外線ＬＥＤを
三角形状に配置したセンシングプレート２がテープにて
固定されている。A sensing plate 2 having infrared LEDs arranged in a triangular shape is fixed to the head of the subject 1 with a tape.
【００２９】また、硬性鏡３には、赤外線ＬＥＤを三角
形状に配置したセンシングプレート４が固定されてい
る。A sensing plate 4 having infrared LEDs arranged in a triangular shape is fixed to the rigid endoscope 3.
【００３０】この場合、これらセンシングプレート２お
よびセンシングプレート４上において、配置された赤外
線ＬＥＤ同土の位置関係が変化することはないようにな
されている。In this case, on the sensing plate 2 and the sensing plate 4, the positional relationship between the infrared LEDs arranged in the same area is not changed.
【００３１】また、センシングプレート２上で定義され
た座標系ｐ、およびセンシングプレート４上で定義され
た座標系ｅに対して、各赤外線ＬＥＤが配置された位置
は事前に計測されており、ＬＥＤ定義データとしてセン
サ情報記憶部５に蓄えられている。The positions where the infrared LEDs are arranged are measured in advance with respect to the coordinate system p defined on the sensing plate 2 and the coordinate system e defined on the sensing plate 4. It is stored in the sensor information storage unit 5 as definition data.
【００３２】このセンサ情報記憶部５は、センサ制御部
６に接続されている。The sensor information storage unit 5 is connected to the sensor control unit 6.
【００３３】また、センシングブレート２およびセンシ
ングプレート４が計測範囲内に位置するように、画像撮
影方式のセンサアセンブリ７が配置されている。Further, an image sensing type sensor assembly 7 is arranged so that the sensing plate 2 and the sensing plate 4 are located within the measurement range.
【００３４】そして、センサ制御部６に、センシングプ
レート２およびセンシングプレート４とセンサアセンブ
リ７が接続されることによって、３次元位置姿勢計測手
段が構成されている。The sensing plate 2 and the sensing plate 4 and the sensor assembly 7 are connected to the sensor control section 6 to constitute a three-dimensional position and orientation measuring means.
【００３５】このような３次元位置姿勢計測手段によっ
て得られる３次元位置姿勢情報は、センサ制御部６より
ナビゲーション制御部８に渡される。The three-dimensional position and orientation information obtained by such three-dimensional position and orientation measuring means is passed from the sensor control unit 6 to the navigation control unit 8.
【００３６】ここで、被検体１の断層像情報は、例え
ば、アキシアル方向の２５６（ｐｉｘｅｌ）×２５６
（ｐｉｘｅｌ）の断層像を垂直方向へ積層化することに
より２５６（ｐｉｘｅｌ）×２５６（ｐｉｘｅｌ）×２
５６（ｐｉｘｅｌ）の３次元ボリュームデータとして３
次元再構成され、ナビゲーション情報記憶部９に断層像
データ１０として記憶されている。Here, the tomographic image information of the subject 1 is, for example, 256 (pixels) × 256 in the axial direction.
By stacking the (pixel) tomographic images in the vertical direction, 256 (pixel) × 256 (pixel) × 2
56 (pixel) 3D volume data
The dimension information is reconstructed and stored in the navigation information storage unit 9 as tomographic image data 10.
【００３７】なお、本実施の形態では、１（ｐｉｘｅ
ｌ）の大きさは１（ｍｍ）になっている。In this embodiment, 1 (pixel)
The size of l) is 1 (mm).
【００３８】被検体１の耳や目等の身体上の特徴点や、
被検体１に取り付けたマーカ等の座標値が、断層像デー
タ１０に対して定義されるオブジェクト座標系ｍ上でモ
デルデータ１１として、ナビゲーション情報記憶部９に
記憶されている。Characteristic points on the body of the subject 1, such as the ears and eyes,
The coordinate values of markers and the like attached to the subject 1 are stored in the navigation information storage unit 9 as model data 11 on the object coordinate system m defined for the tomographic image data 10.
【００３９】図２は、被検体１のデータと被検体１自身
が、その耳や目等の身体上の特徴点や、被検体１に取り
付けたマーカ等のオブジェクト座標系ｍ上のモデルデー
タ１１と、これに対応する特徴点のセンシングプレート
２で規定される座標系ｐ上の座標値を計測し、座標変換
行列ｍＨｐ１４を算出することで関連づけられているこ
とを示している。FIG. 2 shows the data of the subject 1 and the model data 11 on the object coordinate system m such as characteristic points on the body such as the ears and eyes and markers attached to the subject 1. And the coordinate values of the corresponding feature points on the coordinate system p defined by the sensing plate 2 are measured, and the coordinate conversion matrix mHp14 is calculated, indicating that the correlation is established.
【００４０】なお、この座標変換行列ｍＨｐ１４は、ナ
ビゲーション情報記憶部９に記憶されている。The coordinate transformation matrix mHp14 is stored in the navigation information storage unit 9.
【００４１】ここで、座標変換行列とは、図３に示すよ
うに、３次元空間での回転動作を表す３行３列の成分Ｒ
と、３次元空間での並進動作を表す３行１列の成分Ｔ
と、定数成分で構成される４行４列の行列である。Here, the coordinate transformation matrix is, as shown in FIG. 3, a three-row, three-column component R representing a rotation operation in a three-dimensional space.
And a 3-row, 1-column component T representing a translation operation in a three-dimensional space
And a 4-by-4 matrix composed of constant components.
【００４２】また、図４に示すように、硬性鏡３の光学
系を表現するカメラモデルで使用される座標系ｃからセ
ンシングプレート４で規定される座標系ｅへの座標変換
行列ｅＨｃ１５が求められている。As shown in FIG. 4, a coordinate conversion matrix eHc15 from a coordinate system c used in a camera model representing the optical system of the rigid endoscope 3 to a coordinate system e defined by the sensing plate 4 is obtained. ing.
【００４３】なお、硬性鏡３の光学系を表現するカメラ
モデルで使用される座標系ｃの原点は、硬性鏡３の先端
２１に一致しており、硬性鏡３の光軸をカメラ座標系ｃ
のＺ軸としている。The origin of the coordinate system c used in the camera model representing the optical system of the rigid endoscope 3 coincides with the tip 21 of the rigid endoscope 3, and the optical axis of the rigid endoscope 3 is set in the camera coordinate system c.
Z axis.
【００４４】そして、座標変換行列ｅＨｃ１５は、ナビ
ゲーション情報記憶部９に記憶されている。The coordinate transformation matrix eHc15 is stored in the navigation information storage unit 9.
【００４５】また、手術をする上で観察や処置、注意等
の対象となる部位が、被検体１の対象部位として設定さ
れている。A part to be observed, treated, and cautioned during the operation is set as a target part of the subject 1.
【００４６】この実施の形態では、被検体１の患部、頚
動脈および視神経を対象部位として設定している。In this embodiment, the affected area of the subject 1, the carotid artery and the optic nerve are set as target sites.
【００４７】この対象部位の位置を表すオブジェクト座
標系ｍ上の座標値が、対象部位位置情報としてナビゲー
ション情報記憶部９に記憶されている。The coordinate values on the object coordinate system m indicating the position of the target part are stored in the navigation information storage unit 9 as target part position information.
【００４８】なお、対象部位は一つに限定されるもので
はなく、患部、血管、神経、正常組織等複数設定されて
いても構わない。Note that the number of target sites is not limited to one, and a plurality of target sites, such as diseased parts, blood vessels, nerves, and normal tissues, may be set.
【００４９】次に、この発明の第１の実施の形態による
手術ナビゲ一ション装置の作用を説明する。Next, the operation of the surgical navigation device according to the first embodiment of the present invention will be described.
【００５０】本手術ナビゲーション装置の動作中、３次
元位置姿勢計測手段の構成要素であるセンサ制御部６
は、センシングプレート２、およびセンシングプレート
４上の各赤外線ＬＥＤを順番に発光させ、センサアセン
ブリ７はこれら赤外線ＬＥＤが発光している状態を映像
として捉える。During the operation of the present operation navigation apparatus, the sensor control unit 6 which is a component of the three-dimensional position and orientation measurement means is used.
Causes the infrared LEDs on the sensing plate 2 and the sensing plate 4 to sequentially emit light, and the sensor assembly 7 captures the state in which these infrared LEDs emit light as an image.
【００５１】センサ制御部６では、赤外線ＬＥＤを発光
させたタイミングとセンサアセンブリ７より得た映像を
用いて、各赤外線ＬＥＤの３次元位置を算出する。The sensor control unit 6 calculates the three-dimensional position of each infrared LED using the timing at which the infrared LED was made to emit light and the image obtained from the sensor assembly 7.
【００５２】また、センサ制御部６では、各赤外線ＬＥ
Ｄの３次元位置とセンサ情報記憶部５に記憶されたＬＥ
Ｄ定義データを用いて、センシングプレート２およびセ
ンシングプレート４の３次元位置姿勢を算出する。In the sensor control section 6, each infrared ray LE
D stored in the sensor information storage unit 5 and the three-dimensional position of D
The three-dimensional position and orientation of the sensing plate 2 and the sensing plate 4 are calculated using the D definition data.
【００５３】さらに、センサ制御部６では、センシング
プレート２およびセンシングプレート４の３次元位置姿
勢を、センシングプレート４に対するセンシングプレー
ト２の相対的な位置姿勢へと変換し、座標変換行列ｐＨ
ｅ１７を得る。Further, the sensor control unit 6 converts the three-dimensional position and orientation of the sensing plate 2 and the sensing plate 4 into a relative position and orientation of the sensing plate 2 with respect to the sensing plate 4, and obtains a coordinate conversion matrix pH.
e17 is obtained.
【００５４】図５は、ナビゲーション制御部８内部での
処理手順を示すフローチャートである。FIG. 5 is a flowchart showing a processing procedure inside the navigation control unit 8.
【００５５】すなわち、ナビゲーション制御部８内部で
は、図５に示すようなステップで処理が実行される。That is, inside the navigation control unit 8, the processing is executed in steps as shown in FIG.
【００５６】まず、ステップＳ１０１では、図６に示す
ような座標変換行列ｅＨｃ１５、座標変換行列ｐＨｅ１
７、座標変換行列ｍＨｐ１４を用いて、カメラ座標系ｃ
の原点に一致する硬性鏡３の先端２１の位置をオブジェ
クト座標系ｍ上の座標値へ変換する。First, in step S101, a coordinate conversion matrix eHc15 and a coordinate conversion matrix pHe1 as shown in FIG.
7. Camera coordinate system c using coordinate transformation matrix mHp14
Is converted into a coordinate value on the object coordinate system m.
【００５７】ステップＳ１０２では、これらオブジェク
ト座標系ｍ上の座標値へ変換された硬性鏡３の先端２１
の位置を用いてモニタ１３上で表示する三方向の断層像
を抽出する。In step S102, the tip 21 of the rigid endoscope 3 converted into the coordinate values on the object coordinate system m
Then, tomographic images in three directions to be displayed on the monitor 13 are extracted by using the positions of.
【００５８】その手順を図７を用いて説明する。The procedure will be described with reference to FIG.
【００５９】ナビゲーション情報記憶部９には、３次元
再構成された被検体１の断層像データ１０が記憶されて
いる。The navigation information storage unit 9 stores three-dimensionally reconstructed tomographic image data 10 of the subject 1.
【００６０】この断層像データ１０にはオブジェクト座
標系ｍが定義されており、ナビゲーション制御部８はオ
ブジェクト座標系ｍ上の座標値へ変換された硬性鏡３の
先端２１の位置を含むオブジェクト座標系ｍのＸＹ平面
をアキシアル断面３０、ＹＺ平面をサジタル断面３１、
ＺＸ平面をコロナル断面３２として抽出する。An object coordinate system m is defined in the tomographic image data 10, and the navigation control unit 8 controls the object coordinate system including the position of the tip end 21 of the rigid endoscope 3 converted into coordinate values on the object coordinate system m. m, the XY plane is an axial section 30, the YZ plane is a sagittal section 31,
The ZX plane is extracted as the coronal section 32.
【００６１】例えば、オブジェクト座標系ｍ上の座標値
へ変換された硬性鏡３の先端２１の位置が（１２４，２
１１，８８）の時には、Ｚ＝８８のＸＹ平面がアキシア
ル断面３０であり、Ｘ＝１２４のＹＺ平面がサジタル断
面３１であり、Ｙ＝２１１のＺＸ平面がコロナル断面３
２である。For example, the position of the tip 21 of the rigid endoscope 3 converted into the coordinate value on the object coordinate system m is (124, 2).
In the case of (11,88), the XY plane of Z = 88 is the axial section 30, the YZ plane of X = 124 is the sagittal section 31, and the ZX plane of Y = 211 is the coronal section 3.
2.
【００６２】ステップＳ１０３では、硬性鏡３の先端２
１を表す直線をステップＳ１０２で生成した三方向の断
層像アキシアル断面３０、サジタル断面３１、コロナル
断面３２へ付加する。In step S103, the tip 2 of the rigid endoscope 3
A straight line representing 1 is added to the three-dimensional tomographic image axial section 30, sagittal section 31, and coronal section 32 generated in step S102.
【００６３】この手順を図７および図８を用いて説明す
る。This procedure will be described with reference to FIGS. 7 and 8.
【００６４】硬性鏡３の先端２１の位置は、ステップＳ
１０２で生成した三方向の断層像アキシアル断面３０、
サジタル断面３１、コロナル断面３２上に硬性鏡３の先
端２１の位置を交点とするオブジェクト座標系ｍの軸と
平行な２本の直線を付加することにより表現される。The position of the distal end 21 of the rigid endoscope 3 is determined in step S
Three-dimensional tomographic image axial section 30, generated in 102,
It is expressed by adding two straight lines parallel to the axis of the object coordinate system m having the position of the tip 21 of the rigid endoscope 3 as an intersection on the sagittal section 31 and the coronal section 32.
【００６５】この硬性鏡３の先端２１の位置を交点とす
るオブジェクト座標系ｍの軸と平行な２本の直線は、ス
テップＳ１０２で生成した三方向の断層像アキシアル断
面３０、サジタル断面３１、コロナル断面３２の交線と
なつている。The two straight lines parallel to the axis of the object coordinate system m at the intersection of the position of the tip 21 of the rigid endoscope 3 are the three-dimensional tomographic image axial section 30, sagittal section 31, coronal section generated in step S102. The intersection of the cross section 32 is formed.
【００６６】例えば、オブジェクト座標系ｍ上の座標値
へ変換された硬性鏡３の先端２１の位置が（１２４，２
１１，８８）のとき、アキシアル断面３０上には、ＸＹ
座標へ硬性鏡３の先端２１が投影された位置（１２４，
２１１）を交点とするオブジェクト座標系ｍのＸ軸、Ｙ
軸と平行な２本の直線３３、３４が付加され、サジタル
断面３１上には、ＹＺ座標へ硬性鏡３の先端２１が投影
された位置（２１１，８８）を交点とするオブジェクト
座標系ｍのＹ軸、Ｚ軸と平行な２本の直線３４、３５が
付加され、コロナル断面３２上には、ＺＸ座標へ硬性鏡
３の先端２１が投影された位置（８８，１２４）を交点
とするオブジェクト座標系ｍのＺ軸、ｘ軸と平行な２本
の直線３５、３３が付加される。For example, the position of the distal end 21 of the rigid endoscope 3 converted into the coordinate value on the object coordinate system m is (124, 2).
11, 88), the XY section on the axial section 30
The position where the tip 21 of the rigid endoscope 3 is projected to the coordinates (124,
211) the X axis of the object coordinate system m at the intersection, Y
Two straight lines 33 and 34 parallel to the axis are added, and on the sagittal section 31, the object coordinate system m having the intersection (211, 88) where the tip 21 of the rigid endoscope 3 is projected on the YZ coordinate system. Two straight lines 34 and 35 parallel to the Y-axis and the Z-axis are added, and on the coronal cross-section 32, an object having the intersection (88, 124) at the position where the tip 21 of the rigid endoscope 3 is projected on the ZX coordinate. Two straight lines 35 and 33 parallel to the Z axis and the x axis of the coordinate system m are added.
【００６７】ステップＳ１０４では、硬性鏡３の先端２
１と被検体１の対象部位との距離を算出する。In step S104, the tip 2 of the rigid endoscope 3
The distance between the object 1 and the target site of the subject 1 is calculated.
【００６８】ナビゲーション情報記憶部９に記憶された
被検体１の対象部位の位置を表す対象部位位置情報は、
点として表現されるオブジェクト座標系ｍ上の３次元位
置座標値となっているので、硬性鏡３の先端２１と被検
体１の対象部位との距離は、以下の訃算式により２点問
の距離として算出される。The target part position information indicating the position of the target part of the subject 1 stored in the navigation information storage unit 9 is:
Since the coordinate value is a three-dimensional position on the object coordinate system m expressed as a point, the distance between the tip 21 of the rigid endoscope 3 and the target part of the subject 1 is calculated by the following elimination formula. Is calculated as
【００６９】ｄ＝ｓｑｒｔ（（ｘｏ−ｘｃ）2 ＋（ｙｏ
−ｙｃ）2 ＋（ｚｏ−ｚｃ）2 ） ここで、ｄ：各対象部位と硬性鏡３の先端２１との距
離、 ｘｏ，ｙｏ，ｚｏ：各対象部位の位置座標値、 ｘｃ，ｙｃ，ｚｃ：硬性鏡３の先端２１のオブジェクト
座標系ｍ上での座標値である。D = sqrt ((xo−xc) 2 + (yo
−yc) 2 + (zo−zc) 2 ) where, d: distance between each target site and the tip 21 of the rigid endoscope 3, xo, yo, zo: position coordinate values of each target site, xc, yc, zc : Coordinate value of the tip 21 of the rigid endoscope 3 on the object coordinate system m.
【００７０】次に、ステップＳ１０５では、ステップＳ
１０４で算出した硬性鏡３の先端２１と被検体１の各対
象部位との距離に応じて、断層像の拡大を行うか否かを
判断する。Next, in step S105, step S105
It is determined whether to enlarge the tomographic image according to the distance between the distal end 21 of the rigid endoscope 3 calculated in 104 and each target site of the subject 1.
【００７１】本実施の形態では、硬性鏡３の先端２１と
被検体１の各対象部位との距離が１５（ｍｍ）未満にな
ったものがあった場合に、断層像を縦横２倍に拡大する
（ステップＳ１０６）。In the present embodiment, when the distance between the distal end 21 of the rigid endoscope 3 and each target site of the subject 1 becomes less than 15 (mm), the tomographic image is enlarged twice in length and width. (Step S106).
【００７２】また、硬性鏡３の先端２１と被検体１の各
対象部位との距離が全て１５（ｍｍ）以上場合には、断
層像を拡大しない。When the distance between the distal end 21 of the rigid endoscope 3 and each target site of the subject 1 is all 15 (mm) or more, the tomographic image is not enlarged.
【００７３】ステップＳ１０７では、実際にモニタ１３
で表示する大きさに合わせて断層像を切り出す。In step S107, the monitor 13 is actually
The tomographic image is cut out according to the size displayed by.
【００７４】本実施の形態では、一つの断層像に設定さ
れたモニタ１３上の表示領域の大きさは、２５６（ｐｉ
ｘｅｌ）×２５６（ｐｉｘｅｌ）である。In the present embodiment, the size of the display area on the monitor 13 set to one tomographic image is 256 (pi)
xel) × 256 (pixel).
【００７５】断層像を拡大しなかった場合には、断層像
の大きさとモニタ１３上の表示領域の大きさが等しいの
で切り出し処理は実行されず、ナビゲーション制御部８
は硬性鏡３の先端２１の位置を表す直線３３、３４、３
５が付加された断層像をそのままモニタ１３へ出力す
る。If the tomographic image is not enlarged, the size of the tomographic image is equal to the size of the display area on the monitor 13, so that the clipping process is not executed and the navigation control unit 8
Are straight lines 33, 34, 3 representing the position of the tip 21 of the rigid endoscope 3.
The tomographic image to which 5 is added is output to the monitor 13 as it is.
【００７６】一方、ステップＳ１０６で断層像を拡大し
た場合には、断層像の大きさが５１２（ｐｉｘｅｌ）×
５１２（ｐｉｘｅｌ）となり、モニタ１３上の表示領域
を越える。On the other hand, when the tomographic image is enlarged in step S106, the size of the tomographic image is 512 (pixel) ×
512 (pixel), which exceeds the display area on the monitor 13.
【００７７】ステップＳ１０７では図９に示すように、
硬性鏡３の先端２１の位置を中心とし、表示範囲が２５
６（ｐｉｘｅｌ）×２５６（ｐｉｘｅｌ）となる領域を
切り出し、この切り出した領域をモニタ１３へ出力す
る。In step S107, as shown in FIG.
The display range is 25 around the position of the distal end 21 of the rigid endoscope 3.
An area of 6 (pixel) × 256 (pixel) is cut out, and the cut out area is output to the monitor 13.
【００７８】なお、図９はアキシアル断面３０での処理
を示しているが、同様の処理をサジタル断面３１ぉよび
コロナル断面３２に対しても行うものとする。Although FIG. 9 shows the processing on the axial section 30, the same processing is performed on the sagittal section 31 and the coronal section 32.
【００７９】モニタ１３は、図１０、１１に示すように
ナビゲーション制御部８より出力された情報を表示す
る。The monitor 13 displays information output from the navigation control unit 8 as shown in FIGS.
【００８０】図１０は、硬性鏡３の先端２１と被検体１
の各対象部位との距離が設定した距離以上の場合を示し
ており、断層像全体が収まるように硬性鏡３の先端２１
の位置を表す直線３３、３４、３５が付加された三方向
の断層像アキシアル断面３０、サジタル断面３１、コロ
ナル断面３２を表示している。FIG. 10 shows the distal end 21 of the rigid endoscope 3 and the subject 1
Shows the case where the distance to each target part is equal to or longer than the set distance, and the distal end 21 of the rigid endoscope 3 is set so that the entire tomographic image can be accommodated.
The three-dimensional tomographic image axial section 30, sagittal section 31, and coronal section 32 to which the straight lines 33, 34, and 35 representing the position are added are displayed.
【００８１】一方、図１１は硬性鏡３の先端２１と被検
体１の各対象部位との距離が設定した距離未満の場合を
示しており、硬性鏡３の先端２１を中心として拡大され
た三方向の断層像アキシアル断面３０、サジタル断面３
１、コロナル断面３２の一部分を表示している。FIG. 11 shows a case where the distance between the distal end 21 of the rigid endoscope 3 and each target site of the subject 1 is smaller than the set distance. Tomographic image axial section 30, sagittal section 3
1. A part of the coronal section 32 is displayed.
【００８２】術者は、モニタ１３上に表示された硬性鏡
３の先端２１を含む三方向の断層像アキシアル断面３
０、サジタル断面３１、コロナル断面３２上に付加され
た硬性鏡３の先端２１の位置を表す直線３３、３４、３
５を見ながら硬性鏡３を操作することによって、硬性鏡
３の先端２１が対象部位へ近づいたときには拡大された
三方向の断層像アキシアル断面３０、サジタル断面３
１、コロナル断面３２を見ながら手術を行う。The surgeon makes a three-dimensional tomographic axial section 3 including the tip 21 of the rigid endoscope 3 displayed on the monitor 13.
0, straight lines 33, 34, 3 representing the position of the tip 21 of the rigid endoscope 3 added on the sagittal section 31, coronal section 32
By manipulating the rigid endoscope 3 while viewing the view 5, when the distal end 21 of the endoscope 3 approaches the target site, the three-dimensional tomographic image axial section 30 and the sagittal section 3 are enlarged.
1. Surgery is performed while viewing the coronal section 32.
【００８３】次に、この発明の第１の実施の形態による
手術ナビゲ一ション装置の効果を説明する。Next, the effect of the surgical navigation device according to the first embodiment of the present invention will be described.
【００８４】本手術ナビゲーション装置は、硬性鏡３の
先端２１と被検体１に設定した対象部位とが設定した距
離以上離れている場合には、硬性鏡３の先端２１の位置
を表す直線３３、３４、３５が付加された断層像全体を
モニタ１３上に表示するので、術者は硬性鏡３が被検体
内部のどの位置にあるのかを容易に把握することがで
き、硬性鏡３を患部付近まで移動させることができる。When the distal end 21 of the rigid endoscope 3 and the target site set on the subject 1 are separated from each other by a distance equal to or greater than the set distance, the present surgical navigation apparatus uses a straight line 33 representing the position of the distal end 21 of the rigid endoscope 3. Since the entire tomographic image to which 34 and 35 are added is displayed on the monitor 13, the surgeon can easily grasp where the rigid endoscope 3 is located inside the subject, and move the rigid endoscope 3 near the affected part. Can be moved up.
【００８５】一方、硬性鏡３の先端２１と被検体１に設
定した対象部位とが設定した距離より近付いている場合
には、硬性鏡３の先端２１を中心として縦横２倍に拡大
した断層像をモニタ１３上に表示するので、術者は硬性
鏡３の先端２１近傍の被検体１の内部組織情報を容易に
把握することができる。On the other hand, when the distal end 21 of the rigid endoscope 3 and the target portion set in the subject 1 are closer than the set distance, a tomographic image magnified twice in length and width around the distal end 21 of the rigid endoscope 3. Is displayed on the monitor 13, so that the operator can easily grasp the internal tissue information of the subject 1 near the distal end 21 of the rigid endoscope 3.
【００８６】この結果、術者は、状況に応じたナビゲー
ション情報を取得でき、安全且つ確実に手術を行うこと
ができる。As a result, the surgeon can obtain navigation information according to the situation, and can safely and reliably perform an operation.
【００８７】なお、この発明の第１の実施の形態の各構
成は、当然、各種の変形、変更が可能である。Incidentally, each configuration of the first embodiment of the present invention can of course be variously modified and changed.
【００８８】例えば、３次元位置計測手段は本実施の形
態の光学式に限定されることなく、磁気式や機械式な
ど、どのような形態であってもよい。For example, the three-dimensional position measuring means is not limited to the optical type of this embodiment, but may be of any type such as a magnetic type or a mechanical type.
【００８９】また、硬性鏡３を軟性鏡、多関節鏡、また
は手術用顕微鏡や、吸引管等の処置具へ置き換えて手術
を行う場合にも対応可能である。Further, it is also possible to cope with a case where the rigid endoscope 3 is replaced with a treatment tool such as a flexible endoscope, an arthroscopic scope, an operating microscope, or a suction tube to perform an operation.
【００９０】また、ナビゲーションの対象となる手術具
は複数であってもよく、つまり、硬性鏡３と同時に複数
の処置具が用いられる場合も含むものとする。Further, there may be a plurality of surgical tools to be navigated, that is, a case where a plurality of treatment tools are used simultaneously with the rigid endoscope 3.
【００９１】また、モニタ１３はＨＭＤなどの映像提示
装置へ置き換えることができる。The monitor 13 can be replaced with a video presentation device such as an HMD.
【００９２】また、硬性鏡３の先端を含むように抽出し
た断層像ではなく、硬性鏡３の合焦点を含むように抽出
した断層像や合焦点もしくは硬性鏡３の先端より事前に
設定した距離だけ先の点を含むよう抽出した断層像や断
層像情報に対して事前に固定的に設定した位置で抽出し
た断層像に対して硬性鏡３の先端２１の位置を表す直線
３３、３４、３５を付加してもよい。Further, instead of the tomographic image extracted so as to include the tip of the rigid endoscope 3, a tomographic image extracted so as to include the focal point of the rigid endoscope 3 or a distance set in advance from the focal point or the end of the rigid endoscope 3. Lines 33, 34, and 35 representing the position of the tip 21 of the rigid endoscope 3 with respect to the tomographic image extracted to include the point just ahead and the tomographic image extracted at a position fixedly set in advance with respect to the tomographic image information. May be added.
【００９３】また、断層像は三方向ではなく、一方向以
上であれば何方向であっても構わない。The tomographic image is not limited to three directions, but may be any direction as long as it is one direction or more.
【００９４】また、断層像の抽出方向は、本実施の形態
のように断層像情報に設定された軸に垂直な平面に限定
されることはなく、自由に設定することが可能である。The direction in which the tomographic image is extracted is not limited to a plane perpendicular to the axis set in the tomographic image information as in the present embodiment, but can be set freely.
【００９５】例えば、光軸を含む２断層像とこれらに直
交し合焦点を通る断層像を抽出してもよい抽出した断層
像は直交していなくてもよい。For example, two tomographic images including the optical axis and a tomographic image orthogonal to these and passing through a focal point may be extracted. The extracted tomographic images need not be orthogonal.
【００９６】また、ステップＳ１０５において拡大処理
を行うかどうかを判断する基準となる設定値は使用者が
任意に設定できる。Further, the user can arbitrarily set a set value serving as a criterion for determining whether or not to perform the enlargement process in step S105.
【００９７】被検体１の各対象部位に対して、それぞれ
異なる値を設定することも可能である。It is also possible to set different values for each target part of the subject 1.
【００９８】複数の手術具を用いた場合には、それぞれ
の手術具と被検体１の対象部位との組合せについて異な
る値を設定することも可能である。When a plurality of surgical tools are used, different values can be set for the combination of each surgical tool and the target region of the subject 1.
【００９９】また、硬性鏡３の先端２１と被検体１の対
象部位との距離に応じて段階的または連続的に断層像の
拡大率を変化させてもよい。The magnification of the tomographic image may be changed stepwise or continuously in accordance with the distance between the distal end 21 of the rigid endoscope 3 and the target portion of the subject 1.
【０１００】例えば、距離と拡大率との関係を段階的に
０〜２（ｍｍ）は１０倍、２〜５（ｍｍ）は５倍、５〜
１０（ｍｍ）は２倍としてもよい。For example, the relationship between the distance and the enlargement ratio is set to 10 times for 0 to 2 (mm), 5 times for 2 to 5 (mm),
10 (mm) may be doubled.
【０１０１】また、硬性鏡３の先端２１と被検体１の対
象部位との距離ではなく、硬性鏡３の任意の部位と被検
体１の対象部位との距離であってもよい。The distance between the arbitrary portion of the rigid endoscope 3 and the target portion of the subject 1 may be used instead of the distance between the distal end 21 of the rigid endoscope 3 and the target portion of the subject 1.
【０１０２】この場合には、硬性鏡３の先端２１と対象
部位との距離が設定した値以上であっても、例えば、挿
入軸上のある部分と被検体１の対象部位との距離が設定
した値以下になっていれば、断層像を拡大する。In this case, even if the distance between the distal end 21 of the rigid endoscope 3 and the target part is equal to or greater than the set value, for example, the distance between a certain part on the insertion axis and the target part of the subject 1 is set. If the value is smaller than the set value, the tomographic image is enlarged.
【０１０３】また、硬性鏡３の先端２１と被検体１の対
象部位との距離の算出は２点間の距離に限定されること
はなく、例えば、対象部位の表面からの距離を３次元的
な距離参照テーブルとしてナビゲーション情報記憶部９
に記憶しておき、これを参照することによって求めても
よい。The calculation of the distance between the distal end 21 of the rigid endoscope 3 and the target part of the subject 1 is not limited to the distance between two points. For example, the distance from the surface of the target part to the three-dimensional distance is calculated. Information storage unit 9 as a simple distance reference table
And may be obtained by referring to this.
【０１０４】（第２の実施の形態）この第２の実施の形
態は、前述した第１の実施の形態に対して、硬性鏡３を
手術用顕微鏡５０へ置き換え、顕微鏡制御部を加えた構
成になっている以外は第１の実施の形態と同様に構成さ
れるので、その図示を省略している。(Second Embodiment) The second embodiment is different from the first embodiment in that the rigid endoscope 3 is replaced with a surgical microscope 50 and a microscope control unit is added. Since the configuration is the same as that of the first embodiment except for, the illustration is omitted.
【０１０５】したがって、以下では、第１の実施の形態
と異なる部分のみを示す。Therefore, only portions different from the first embodiment will be described below.
【０１０６】赤外線ＬＥＤを三角形状に配置したセンシ
ングプレート４は、手術用顕微鏡５０に固定されてい
る。The sensing plate 4 in which the infrared LEDs are arranged in a triangular shape is fixed to a surgical microscope 50.
【０１０７】図１２に示すように、手術用顕微鏡５０の
光学系を表現するカメラモデルで使用される座標系ｃか
らセンシングプレート４で規定される座標系ｅへの座標
変換行列ｅＨｃ１５が求められている。As shown in FIG. 12, a coordinate transformation matrix eHc15 from the coordinate system c used in the camera model representing the optical system of the operating microscope 50 to the coordinate system e defined by the sensing plate 4 is obtained. I have.
【０１０８】なお、手術用顕微鏡５０の光学系を表現す
るカメラモデルで使用される座標系ｃの原点は、手術用
顕微鏡５０の光軸５１の上方、例えば、鏡筒部５２の下
端５３から１２００（ｍｍ）上方に位置しており、手術
用顕微鏡５０の光軸５１をカメラ座標系ｃのＺ軸として
いる。The origin of the coordinate system c used in the camera model representing the optical system of the operating microscope 50 is above the optical axis 51 of the operating microscope 50, for example, from the lower end 53 of the lens barrel 52 to 1200. (Mm) It is located above, and the optical axis 51 of the surgical microscope 50 is the Z axis of the camera coordinate system c.
【０１０９】座標変換行列ｅＨｃ１５はナビゲーション
情報記憶部９に記憶されている。The coordinate transformation matrix eHc15 is stored in the navigation information storage unit 9.
【０１１０】手術用顕微鏡５０のカメラ座標系ｃの原点
から合焦点５５までの距離及び画角をナビゲーション制
御部８へ送信する図示しない顕微鏡制御部は手術用顕微
鏡５０とナビゲーション制御部８との間に、両者を繋ぐ
形で接続されている。A microscope control unit (not shown) for transmitting the distance and the angle of view from the origin of the camera coordinate system c of the surgical microscope 50 to the focal point 55 to the navigation control unit 8 is provided between the surgical microscope 50 and the navigation control unit 8. Are connected to each other.
【０１１１】ナビゲーション情報記憶部９には、被検体
１の断層像データ１０が５１２（ｐｉｘｅｌ）×５１２
（ｐｉｘｅｌ）×５１２（ｐｉｘｅｌ）の３次元ボリュ
ームデータとして記憶されている。The tomographic image data 10 of the subject 1 is stored in the navigation information storage section 9 as 512 (pixel) × 512.
It is stored as (pixel) × 512 (pixel) three-dimensional volume data.
【０１１２】なお、本実施の形態では１（ｐｉｘｅｌ）
の大きさは０．５（ｍｍ）になっている。In the present embodiment, 1 (pixel)
Is 0.5 (mm).
【０１１３】次に、この発明の第２の実施の形態による
手術ナビゲーション装置の作用を説明する。Next, the operation of the surgical navigation apparatus according to the second embodiment of the present invention will be described.
【０１１４】本手術ナビゲーション装置は、第１の実施
の形態と同様の手順で、３次元位置姿勢計測手段よりセ
ンシングプレート４に対するセンシングプレート２の相
対的な位置姿勢を表す座標変換行列ｐＨｅ１７を得る。In the surgical navigation apparatus, a coordinate conversion matrix pHe17 representing the relative position and orientation of the sensing plate 2 with respect to the sensing plate 4 is obtained from the three-dimensional position and orientation measuring means in the same procedure as in the first embodiment.
【０１１５】顕微鏡制御部は、手術用顕微鏡５０のカメ
ラ座標系ｃの原点から合焦点５５までの距離をナビゲー
ション制御部８ヘ送信する。The microscope control unit transmits the distance from the origin of the camera coordinate system c of the surgical microscope 50 to the focal point 55 to the navigation control unit 8.
【０１１６】カメラ座標系ｃの原点から合焦点５５まで
の距離は、カメラ座標系ｃのＺ軸上の点の座標値として
表現される。The distance from the origin of the camera coordinate system c to the focal point 55 is expressed as a coordinate value of a point on the Z axis of the camera coordinate system c.
【０１１７】図１３は、本発明の第２の実施の形態によ
る手術ナビゲーション装置におけるナビゲーション制御
部８内部での処理手順を示すフローチャートである。FIG. 13 is a flowchart showing a processing procedure inside the navigation control unit 8 in the surgical navigation apparatus according to the second embodiment of the present invention.
【０１１８】ナビゲーション制御部８は、図１３に示す
ステップＳ２０１で、座標変換行列ｅＨｃ１５、座標変
換行列ｐＨｅ１７、座標変換行列ｍＨｐ１４を用いて、
カメラ座標系ｃの原点の位置と顕微鏡制御部より送信さ
れたカメラ座標系ｃでの合焦点５５の位置とをオブジェ
クト座標系ｍ上の座標値へ変換する。The navigation control unit 8 uses the coordinate conversion matrix eHc15, the coordinate conversion matrix pHe17, and the coordinate conversion matrix mHp14 in step S201 shown in FIG.
The position of the origin of the camera coordinate system c and the position of the focal point 55 in the camera coordinate system c transmitted from the microscope control unit are converted into coordinate values on the object coordinate system m.
【０１１９】また、ナビゲーション制御部８は図１３に
示すステップＳ２０２で、オブジェクト座標系ｍ上の座
標値へ変換された手術顕微鏡５０の合焦点５５の位置を
用いてモニタ１３上で表示する三方向の断層像アキシア
ル断面３０、サジタル断面３１、コロナル断面３２を抽
出する。Further, the navigation control unit 8 uses the position of the focal point 55 of the operation microscope 50 converted into the coordinate value on the object coordinate system m in step S202 shown in FIG. An axial section 30, a sagittal section 31, and a coronal section 32 are extracted.
【０１２０】この手順は、第１の実施の形態における硬
性鏡３の先端２１を含む三方向の断層像アキシアル断面
３０、サジタル断面３１、コロナル断面３２を抽出する
手順のうち、硬性鏡３の先端２１を手術用顕微鏡５０の
合焦点５５に置き換えたものである。This procedure is a procedure for extracting a three-dimensional tomographic axial section 30, a sagittal section 31, and a coronal section 32 including the tip 21 of the rigid endoscope 3 in the first embodiment. 21 is replaced with the focal point 55 of the operating microscope 50.
【０１２１】また、ナビゲーション制御部８は図１３に
示すステップＳ２０３では、手術用顕微鏡５０の合焦点
５５と被検体１の対象部位との距離を算出する。In step S203 shown in FIG. 13, the navigation control unit 8 calculates the distance between the focal point 55 of the surgical microscope 50 and the target site of the subject 1.
【０１２２】この手順は第１の実施の形態におけるステ
ップＳ１０４の硬性鏡３の先端２１のオブジェクト座標
系ｍ上での座標値を手術用顕微鏡５０の合焦点５５のオ
ブジェクト座標系ｍ上での座標値へ置き換えたものであ
る。In this procedure, the coordinate value of the distal end 21 of the rigid endoscope 3 on the object coordinate system m in step S104 in the first embodiment is converted into the coordinate of the focal point 55 of the surgical microscope 50 on the object coordinate system m. It is replaced with a value.
【０１２３】また、ナビゲーション制御部８は図１３に
示すステップＳ２０４では、ステップＳ２０３で算出し
た手術用顕微鏡５０の合焦点５５と被検体１の各対象部
位との距離に応じて、ステップＳ２０２で抽出した断層
像の縮小を行うか否かを判断する。In step S204 shown in FIG. 13, the navigation control unit 8 extracts in step S202 according to the distance between the focal point 55 of the surgical microscope 50 calculated in step S203 and each target site of the subject 1. It is determined whether or not the reduced tomographic image is reduced.
【０１２４】本実施の形態では、手術用顕微鏡５０の合
焦点５５と被検体１の各対象部位との距離が全て１０
（ｍｍ）以上の場合に、断層像を１／２に縮小する（ス
テップＳ２０５）。In this embodiment, the distance between the focal point 55 of the operating microscope 50 and each target site of the subject 1 is 10
(Mm) or more, the tomographic image is reduced to half (step S205).
【０１２５】また、手術用顕微鏡５０の合焦点５５と被
検体１の各対象部位との距離のうち少なくともーつが１
０（ｍｍ）未満の場合には、断層像を縮小しない。Further, at least one of the distances between the focal point 55 of the operating microscope 50 and each target site of the subject 1 is 1
If it is less than 0 (mm), the tomographic image is not reduced.
【０１２６】次に、ナビゲーション制御部８は図１３に
示すステップＳ２０６では、手術用顕微鏡５０の光軸５
１の投影像を縮小されていない断層像へ付加する。Next, in step S206 shown in FIG.
1 is added to the unreduced tomographic image.
【０１２７】手術用顕微鏡５０の光軸５１は、手術用顕
微鏡５０の合焦点５５とカメラ座標系ｃの原点とを結ぶ
直線６０、６１、６２で表現される。The optical axis 51 of the operating microscope 50 is represented by straight lines 60, 61, and 62 connecting the focal point 55 of the operating microscope 50 and the origin of the camera coordinate system c.
【０１２８】例えば、図１４に示すように、オブジェク
ト座標系ｍ上の座標値へ変換された手術用顕微鏡５０の
合焦点５５の位置が（２４８，４２２，１７６）で、カ
メラ座標系ｃの原点の位置が（４８８，３０，７２２）
のとき、アキシアル断面３０上には、ＸＹ座標へ手術用
顕微鏡５０の合焦点５５が投影された位置（２４８，４
２２）と硬性鏡３のカメラ座標系ｃの原点が投影された
位置（４８８，３０）とを結んだ太さ１（ｐｉｘｅｌ）
の直線６０が付加され、サジタル断面３１上への投影像
は、ＹＺ座標へ手術用顕微鏡５０の合焦点５５が投影さ
れた位置（４２２，１７６）と硬性鏡３のカメラ座標系
ｃの原点が投影された位置（３０，７２２）とを結んだ
太さ１（ｐｉｘｅｌ）の直線６１が付加されコロナル断
面３２上への投影像は、ＺＸ座標へ手術用顕微鏡５０の
合焦点５５が投影された位置（１７６，２４８）と硬性
鏡３のカメラ座標系ｃの原点が投影された位置（７２
２，４８８）とを結んだ太さ１（ｐｉｘｅｌ）の直線６
２が付加される。For example, as shown in FIG. 14, the position of the focal point 55 of the surgical microscope 50 converted into the coordinate value on the object coordinate system m is (248, 422, 176), and the origin of the camera coordinate system c is Is (488, 30, 722)
At the time, on the axial section 30, the position (248, 4) where the focal point 55 of the surgical microscope 50 is projected on the XY coordinates
22) and a thickness (pixel) connecting the position (488, 30) where the origin of the camera coordinate system c of the rigid endoscope 3 is projected.
Is added to the projection image on the sagittal section 31, the position (422, 176) where the focal point 55 of the surgical microscope 50 is projected on the YZ coordinates and the origin of the camera coordinate system c of the rigid endoscope 3 are A straight line 61 having a thickness of 1 (pixel) connecting the projected position (30, 722) is added, and the focal point 55 of the surgical microscope 50 is projected on the ZX coordinate in the projected image on the coronal section 32. The position (176,248) and the position (72) where the origin of the camera coordinate system c of the rigid endoscope 3 is projected
2,488) and a straight line 6 of thickness 1 (pixel)
2 is added.
【０１２９】次に、ナビゲーション制御部８は、ステッ
プＳ２０７で手術用顕微鏡５０の光軸５１の投影像をス
テップＳ２０５で縮小された断層像へ付加する。Next, the navigation controller 8 adds the projection image of the optical axis 51 of the operating microscope 50 to the tomographic image reduced in step S205 in step S207.
【０１３０】この手順はステップＳ２０６と同様である
が、アキシアル断面３０、サジタル断面３１コロナル断
面３２はステップＳ２０５で１／２に縮小されているの
で、手術用顕微鏡５０の合焦点５５が投影された位置の
座標値とカメラ座標系ｃの原点が投影された位置の座標
値も１／２倍されている。This procedure is the same as that in step S206 except that the axial section 30, the sagittal section 31 and the coronal section 32 are reduced to half in step S205, so that the focal point 55 of the operating microscope 50 is projected. The coordinate value of the position and the coordinate value of the position where the origin of the camera coordinate system c is projected are also halved.
【０１３１】次に、ナビゲーション制御部８は、図１３
に示すステップＳ２０８で実際にモニタ１３で表示する
大きさに合わせて断層像を切り出す。Next, the navigation control unit 8 executes the processing shown in FIG.
In step S208, a tomographic image is cut out according to the size actually displayed on the monitor 13.
【０１３２】本実施の形態では、一つの断層像に設定さ
れたモニタ１３上の表示領域の大きさは、２５６（ｐｉ
ｘｅｌ）×２５６（ｐｉｘｅｌ）である。In the present embodiment, the size of the display area on the monitor 13 set to one tomographic image is 256 (pi)
xel) × 256 (pixel).
【０１３３】ステップＳ２０５で断層像を１／２に縮小
した場合、断層像の大きさとモニタ１３上の表示領域の
大きさが等しいので切り出し処理は実行されず、ナビゲ
ーション制御部８は手術用顕微鏡５０の光軸５１を表す
直線６０、６１、６２が付加された断層像をそのままモ
ニタ１３へ出力する。When the tomographic image is reduced to one half in step S205, the size of the tomographic image is equal to the size of the display area on the monitor 13, so that the cut-out processing is not executed. The tomographic image to which the straight lines 60, 61 and 62 representing the optical axis 51 are added is output to the monitor 13 as it is.
【０１３４】一方、断層像を縮小しなかった場合には、
断層像の大きさが５１２（ｐｉｘｅｌ）×５１２（ｐｉ
ｘｅｌ）であるので、モニタ１３上の表示領域を越え
る。On the other hand, if the tomographic image was not reduced,
The size of the tomographic image is 512 (pixel) × 512 (pi
xel), it exceeds the display area on the monitor 13.
【０１３５】ステップＳ２０８では、図１５に示すよう
に、手術用顕微鏡５０の合焦点５５の位置を中心とし、
表示範囲が２５６（ｐｉｘｅｌ）×２５６（ｐｉｘｅ
ｌ）となる領域を切り出し、この切り出した領域をモニ
タ１３へ出力する。In step S208, as shown in FIG. 15, the position of the focal point 55 of the operating microscope 50 is set as the center,
The display range is 256 (pixel) x 256 (pixel)
An area as indicated by 1) is cut out, and this cut out area is output to the monitor 13.
【０１３６】なお、図１５はアキシアル断面３０での処
理を示しているが、同様の処理をサジタル断面３１、コ
ロナル断面３２に対しても行うものとする。Although FIG. 15 shows the processing on the axial section 30, the same processing is performed on the sagittal section 31 and the coronal section 32.
【０１３７】モニタ１３は、図１６、１７に示すように
ナビゲーション制御部８より出力された情報を表示す
る。The monitor 13 displays information output from the navigation control unit 8 as shown in FIGS.
【０１３８】図１６は、手術用顕微鏡５０の合焦点５５
と被検体１の各対象部位との距離が設定した距離以上離
れている場合を示しており、断層像全体が収まるように
手術用顕微鏡５０の光軸５１を表す直線６０、６１、６
２が付加された三方向の断層像としてのアキシアル断面
３０、サジタル断面３１、コロナル断面３２を表示して
いる。FIG. 16 shows a focal point 55 of the operating microscope 50.
FIG. 3 shows a case where the distance between the object and each target site of the subject 1 is greater than or equal to a set distance, and straight lines 60, 61, 6 representing the optical axis 51 of the surgical microscope 50 so that the entire tomographic image can be accommodated.
An axial section 30, a sagittal section 31, and a coronal section 32 are displayed as tomographic images in three directions to which 2 is added.
【０１３９】一方、図１７は手術用顕微鏡５０の合焦点
５５と被検体１の各対象部位との距離が設定した距離未
満の場合を示しており、手術用顕微鏡５０の合焦点５５
を中心とした三方向の断層像としてのアキシアル断面３
０、サジタル断面３１、コロナル断面３２の一部分を表
示している。On the other hand, FIG. 17 shows a case where the distance between the focal point 55 of the operating microscope 50 and each target site of the subject 1 is less than the set distance.
Section 3 as a tomographic image in three directions centered on
0, a part of the sagittal section 31, and a part of the coronal section 32 are displayed.
【０１４０】術者は、モニタ１３上に表示された手術用
顕微鏡５０の合焦点５５の位置を含む三方向の断層像ア
キシアル断面３０、サジタル断面３１、コロナル断面３
２と、これに付加された手術用顕微鏡５０の光軸５１を
表す直線６０、６１、６２を見ながら手術用顕微鏡５０
を操作することにより、手術用顕微鏡５０の合焦点５５
が被検体１の対象部位へ近付いたときには大きく表示さ
れた手術用顕微鏡５０の合焦点５５近傍の三方向の断層
像アキシアル断面３０、サジタル断面３１、コロナル断
面３２を見ながら手術を行う。The surgeon can view the tomographic image in three directions including the position of the focal point 55 of the operating microscope 50 displayed on the monitor 13, the axial section 30, the sagittal section 31, and the coronal section 3.
2 and the operating microscope 50 while observing the straight lines 60, 61 and 62 representing the optical axis 51 of the operating microscope 50 added thereto.
Is operated, the focal point 55 of the operating microscope 50 is
When the user approaches the target site of the subject 1, the surgeon performs an operation while viewing the three-dimensional tomographic image axial section 30, sagittal section 31, and coronal section 32 in the vicinity of the focal point 55 of the surgical microscope 50, which is largely displayed.
【０１４１】次に、この発明の第２の実施の形態の効果
を説明する。Next, the effect of the second embodiment of the present invention will be described.
【０１４２】本手術ナビゲーション装置は、手術用顕微
鏡５０の合焦点５５と被検体１の各対象部位との距離が
設定した距離より離れている場合には、手術用顕微鏡５
０の光軸５１を表す直線６０、６１、６２が付加された
断層像全体をモニタ１３上に表示するので、術者は現在
の観察位置が被検体１の内部のどの位置にあるのかを容
易に把握することができ、手術用顕微鏡５０の合焦点５
５を患部付近まで移動させることができる。When the distance between the focal point 55 of the surgical microscope 50 and each target site of the subject 1 is larger than the set distance, the present surgical navigation apparatus uses the surgical microscope 5
Since the entire tomographic image to which the straight lines 60, 61, and 62 representing the optical axis 51 of 0 are added is displayed on the monitor 13, the operator can easily determine which position inside the subject 1 the current observation position is. And the focal point 5 of the surgical microscope 50
5 can be moved to the vicinity of the affected part.
【０１４３】一方、手術用顕微鏡５０の合焦点５５と被
検体１の各対象部位との距離が設定した距離未満の場合
には、手術用顕微鏡５０の合焦点５５を中心とした断層
像の一部分を大きくモニタ１３上に表示するので、術者
は観察位置近傍の被検体１の内部組織情報を容易に把握
することができる。On the other hand, when the distance between the focal point 55 of the surgical microscope 50 and each target site of the subject 1 is less than the set distance, a part of the tomographic image centered on the focal point 55 of the surgical microscope 50 Is displayed on the monitor 13 so that the operator can easily grasp the internal tissue information of the subject 1 near the observation position.
【０１４４】この結果、術者は状況に応じたナビゲーシ
ョン情報を取得でき、安全且つ確実に手術を行うことが
できる。As a result, the surgeon can obtain navigation information according to the situation, and can safely and reliably perform an operation.
【０１４５】なお、この発明の第２の実施の形態の各構
成は、当然、各種の変形、変更が可能である。It is to be noted that each configuration of the second embodiment of the present invention can of course be variously modified and changed.
【０１４６】例えば、３次元位置計測手段は本実施例の
光学式に限定されることなく、磁気式や機械式など、ど
のような形態であってもよい。For example, the three-dimensional position measuring means is not limited to the optical type of this embodiment, but may be of any type such as a magnetic type or a mechanical type.
【０１４７】また、手術用顕微鏡５０を硬性鏡、軟性
鏡、あるいは多関節鏡へ置き換えて手術を行うことにも
対応可能である。It is also possible to cope with performing surgery by replacing the operating microscope 50 with a rigid endoscope, a flexible endoscope, or an articulated endoscope.
【０１４８】また、手術用顕微鏡５０は観察機能を有さ
ない処置具に置き換えてもよい。The surgical microscope 50 may be replaced with a treatment tool having no observation function.
【０１４９】また、ナビゲーションの対象となる手術具
は複数であってもよく、つまり、手術用顕微鏡５０と同
時に内視鏡や複数の処置具が用いられる場合も含むもの
とする。Further, a plurality of surgical instruments to be navigated may be provided, that is, a case where an endoscope and a plurality of treatment tools are used together with the surgical microscope 50 is also included.
【０１５０】また、モニタ１３はＨＭＤなどの映像提示
装置へ置き換えることができる。The monitor 13 can be replaced with an image presentation device such as an HMD.
【０１５１】また、手術用顕微鏡５０の合焦点５５を含
むように抽出した断層像ではなく、合焦点もしくは手術
用顕微鏡５０の鏡筒部５２の下端５３より事前に設定し
た距離だけ先の点を含むよう抽出した断層像や断層像情
報に対して事前に固定的に設定した位置で抽出した断層
像に対して手術用顕微鏡５０の光軸５１等を付加しても
よい。In addition, instead of a tomographic image extracted so as to include the focal point 55 of the operating microscope 50, a point ahead of the focal point or the lower end 53 of the lens barrel 52 of the operating microscope 50 by a predetermined distance is used. The optical axis 51 of the operating microscope 50 may be added to the tomographic image extracted to include the tomographic image or tomographic image extracted at a position fixedly set in advance with respect to the tomographic image information.
【０１５２】この場合、断層像に付加する投影像情報は
手術用顕微鏡５０の光軸５１に限らず、例えば、手術用
顕微鏡５０の鏡筒部や画角等を複数付加してもよい。In this case, the projection image information to be added to the tomographic image is not limited to the optical axis 51 of the surgical microscope 50. For example, a plurality of lens barrels, angles of view, etc. of the surgical microscope 50 may be added.
【０１５３】また、断層像は三方向ではなく、一方向以
上であれば何方向であっても構わない。The tomographic image is not limited to three directions, but may be any direction as long as it is one direction or more.
【０１５４】また、断層像の抽出方向は、本実施の形態
のように断層像情報に設定された軸に垂直な平面に限定
されることはなく、自由に設定することが可能である。Further, the direction of extracting the tomographic image is not limited to a plane perpendicular to the axis set in the tomographic image information as in the present embodiment, but can be set freely.
【０１５５】例えば、光軸を含む２断層像とこれらに直
交し合焦点を通る断層像を抽出してもよく、抽出した断
層像は直交していなくてもよい。For example, two tomographic images including the optical axis and a tomographic image orthogonal to these and passing through a focal point may be extracted, and the extracted tomographic images need not be orthogonal.
【０１５６】また、ステップＳ２０４において縮小処理
を行うかどうかを判断する基準となる設定値は使用者が
任意に設定できる。In step S204, the user can arbitrarily set a set value serving as a criterion for determining whether to perform the reduction process.
【０１５７】また、被検体１の各対象部位に対して、そ
れぞれ異なる値を設定することも可能である。It is also possible to set different values for each target site of the subject 1.
【０１５８】また、複数の手術具を用いた場合には、そ
れぞれの手術具と被検体１の対象部位との組合せについ
て異なる値を設定することも可能である。When a plurality of surgical tools are used, different values can be set for the combination of each surgical tool and the target region of the subject 1.
【０１５９】また、手術用顕微鏡５０の合焦点５５と被
検体１の対象部位との距離に応じて段階的または連続的
に断層像の拡大／縮小率を変化させてもよい。Further, the enlargement / reduction ratio of the tomographic image may be changed stepwise or continuously according to the distance between the focal point 55 of the operating microscope 50 and the target site of the subject 1.
【０１６０】また、手術用顕微鏡５０の合焦点５５と被
検体１の対象部位との距離ではなく、手術用顕微鏡５０
の任意の部位と被検体１の対象部位との距離に応じて段
階的または連続的に断層像の拡大／縮小率を変化させて
もよい。The distance between the focal point 55 of the operating microscope 50 and the target site of the subject 1 is not the distance between the operating microscope 50 and the subject.
The enlargement / reduction ratio of the tomographic image may be changed stepwise or continuously according to the distance between the arbitrary part of the subject 1 and the target part of the subject 1.
【０１６１】この場合には、手術用顕微鏡５０の合焦点
５５と対象部位との距離が設定した値以上であっても、
例えば、手術用顕微鏡５０の光軸５１のある部分と対象
部位との距離が設定した値より大きくなっていれば、断
層像を縮小する。In this case, even if the distance between the focal point 55 of the operating microscope 50 and the target site is equal to or greater than the set value,
For example, if the distance between a portion of the optical microscope 51 of the operating microscope 50 and the target site is larger than a set value, the tomographic image is reduced.
【０１６２】また、手術用顕微鏡５０の合焦点５５と被
検体１の対象部位との距離の算出は２点間の距離に限定
されることはなく、例えば、対象部位の表面からの距離
を３次元的な距離参照テーブルとしてナビゲーション情
報記憶部９に記憶しておき、これを参照することによっ
て求めてもよい。The calculation of the distance between the focal point 55 of the operating microscope 50 and the target part of the subject 1 is not limited to the distance between two points. The information may be stored in the navigation information storage unit 9 as a dimensional distance reference table, and may be obtained by referring to the table.
【０１６３】そして、上述したような実施の形態で示し
た本明細書には、特許請求の範囲に示した請求項１乃至
３以外にも、以下に付記１乃至付記５として示すような
発明が含まれている。In the present specification described in the above embodiments, in addition to claims 1 to 3 described in the claims, the inventions described as appendices 1 to 5 below will be described. include.
【０１６４】（付記１） 前記被検体と前記手術具との
距離が予め設定した距離以上の場合には、前記投影像制
御手段は断層像の大きさを変化させずに出力することを
特徴とする請求項１に記載の手術ナビゲーション装置。(Supplementary Note 1) When the distance between the subject and the surgical tool is equal to or longer than a predetermined distance, the projection image control means outputs the tomographic image without changing the size. The surgical navigation device according to claim 1, which performs the operation.
【０１６５】（付記２） 前記被検体と前記手術具との
距離が予め設定した距離以上の場合には、前記断層像制
御手段は断層像を縮小して出力することを特徴とする請
求項３に記載の手術ナビゲ−ション装置。(Supplementary note 2) The tomographic image control means reduces the tomographic image and outputs the reduced tomographic image when the distance between the subject and the surgical tool is equal to or longer than a preset distance. A surgical navigation device according to claim 1.
【０１６６】（付記３） 前記被検体と前記手術具との
距離が予め設定した距離未満の場合には、前記断層像制
御手段は断層像の大きさを変化させずに出力することを
特徴とする請求項１に記載の手術ナビゲーション装置。(Supplementary Note 3) If the distance between the subject and the surgical tool is less than a preset distance, the tomographic image control means outputs the tomographic image without changing the size of the tomographic image. The surgical navigation device according to claim 1, which performs the operation.
【０１６７】（付記４） 被検体の画像の撮影を含む処
置等をする手術具と、前記被検体および前記手術具の３
次元位置姿勢を計測する３次元位置姿勢計測手段と、前
記被検体の断層像情報を記憶する記憶手段と、前記３次
元位置姿勢計測手段により計測された前記被検体および
前記手術具の３次元位置姿勢情報と前記記憶手段に記憶
された被検体の断層像情報とに基づいて、断層像を抽出
する断層像抽出手段と、前記手術具の投影像情報を、前
記断層像抽出手段で抽出した断層像上に付加する投影像
付加手段と、前記投影像付加手段より出力された画像を
表示する画像表示手段とを有する手術ナビゲーション装
置において、前記３次元位置姿勢計測手段により計測さ
れた前記被検体および前記手術具の３次元位置姿勢情報
に基づいて、前記被検体と前記手術具との距離を算出す
る距離算出手段と、前記距離算出手段の算出結果に基づ
いて前記投影像付加手段より出力された画像を拡大およ
び／または縮小する断層像制御手段とを有することを特
徴とする手術ナビゲーション装置。(Supplementary Note 4) A surgical instrument for performing a treatment including photographing of an image of a subject, and three items of the subject and the surgical tool
Three-dimensional position and orientation measurement means for measuring three-dimensional position and orientation, storage means for storing tomographic image information of the subject, and three-dimensional positions of the subject and the surgical instrument measured by the three-dimensional position and orientation measurement means A tomographic image extracting means for extracting a tomographic image based on the posture information and the tomographic image information of the subject stored in the storage means, and a projection image information of the surgical tool extracted by the tomographic image extracting means. In a surgical navigation apparatus having a projection image adding means for adding on an image and an image display means for displaying an image output from the projection image adding means, the object measured by the three-dimensional position and orientation measuring means and A distance calculating unit that calculates a distance between the subject and the surgical tool based on the three-dimensional position and orientation information of the surgical tool; and a projection image based on the calculation result of the distance calculating unit. Surgical navigation apparatus; and a tomographic image control means for expanding and / or reducing the image output from the unit.
【０１６８】（対応する発明の実施の形態）この発明に
関する実施の形態は、第１の実施の形態が対応する。(Corresponding Embodiment of the Invention) The embodiment relating to the present invention corresponds to the first embodiment.
【０１６９】上記構成要素中の手術具は、この第１の実
施の形態では硬性鏡３が該当するが、軟性鏡や手術用顕
微鏡、処置具、吸引管等でも同様の効果となる。In the first embodiment, the surgical tool in the above components corresponds to the rigid endoscope 3, but the same effect can be obtained with a flexible endoscope, a surgical microscope, a treatment tool, a suction tube, and the like.
【０１７０】また、上記構成要素中の３次元位置姿勢計
測手段は、この第１の実施の形態では、センシングプレ
ート２、センシングプレート４、センサ情報記憶部５、
センサ制御部６、画像撮影方式のセンサアセンブリ７よ
り構成されるが、光学式、磁気式に限らず機械式等その
他の３次元位置姿勢計測方法によるものも含むものとす
る。In the first embodiment, the three-dimensional position / orientation measuring means in the above-mentioned components comprises a sensing plate 2, a sensing plate 4, a sensor information storage 5,
The sensor control unit 6 includes the sensor assembly 7 of an image capturing method, but includes not only an optical type and a magnetic type but also a mechanical type and other three-dimensional position and orientation measurement methods.
【０１７１】上記構成要素中の記憶手段は、この第１の
実施の形態ではナビゲーション情報記憶部９が該当す
る。The storage means in the above components corresponds to the navigation information storage section 9 in the first embodiment.
【０１７２】上記構成要素中の断層像抽出手段は、この
第１の実施の形態ではナビゲーション制御部８が該当す
る。In the first embodiment, the navigation control unit 8 corresponds to the tomographic image extracting means in the above components.
【０１７３】上記構成要素中の投影像付加手段は、この
第１の実施の形態ではナビゲーション制御部８が該当す
る。In the first embodiment, the navigation control section 8 corresponds to the projection image adding means in the above components.
【０１７４】上記構成要素中の画像表示手段は、この第
１の実施の形態ではモニタ１３が該当する。The image display means in the above components corresponds to the monitor 13 in the first embodiment.
【０１７５】上記構成要素中の構成要素距離算出手段
は、この第１の実施の形態ではナビゲーション制御部８
が該当する。In the first embodiment, the component distance calculating means in the above components is the navigation control unit 8.
Is applicable.
【０１７６】上記構成要素中の断層像制御手段は、この
第１の実施の形態ではナビゲーション制御部８が該当す
る。In the first embodiment, the tomographic image control means in the above components corresponds to the navigation control unit 8.
【０１７７】（作用）３次元位置姿勢計測手段は、手術
具および被検体の３次元位置姿勢を計測し、この結果を
断層像抽出手段へ送信する。(Operation) The three-dimensional position / posture measuring means measures the three-dimensional position / posture of the surgical tool and the subject, and transmits the result to the tomographic image extracting means.
【０１７８】断層像抽出手段は、記憶部に記憶された被
検体の断層像情報と、３次元位置姿勢計測手段から送信
される手術具および被検体の３次元位置姿勢情報とに基
づいて、所望の断層像を抽出し、投影像付加手段へ送信
する。[0178] The tomographic image extracting means determines the desired image based on the tomographic image information of the subject stored in the storage section and the three-dimensional position and orientation information of the surgical tool and the subject transmitted from the three-dimensional position and orientation measuring means. Is extracted and transmitted to the projection image adding means.
【０１７９】投影像付加手段は、断層像抽出手段より送
信された断層像へ手術具の投影像情報を、その３次元位
置姿勢情報に基づいて付加する。The projection image adding means adds projection image information of the surgical instrument to the tomographic image transmitted from the tomographic image extracting means based on the three-dimensional position and orientation information.
【０１８０】距離算出手段は、３次元位置姿勢計測手段
から送信される手術具および被検体の３次元位置姿勢情
報とに基づいて、手術具と被検体の対象部位との距離を
算出する。The distance calculating means calculates the distance between the surgical instrument and the target part of the subject based on the surgical tool and the three-dimensional position and orientation information of the subject transmitted from the three-dimensional position and orientation measuring means.
【０１８１】断層像制御手段は、距離算出手段が算出し
た手術具と被検体の対象部位との距離に基づいて、投影
像付加手段が出力した画像を拡大および／または縮小す
ることにより表示する大きさを制御し、画像表示手段へ
送信する。The tomographic image control means enlarges and / or reduces the image output by the projection image adding means on the basis of the distance between the surgical tool calculated by the distance calculating means and the target part of the subject, and displays the image. Is transmitted to the image display means.
【０１８２】画像表示手段では、断層像制御手段より送
信された、手術具の投影像が付加され、表示する大きさ
が制御されている断層像を表示する。The image display means displays the tomographic image to which the projection image of the surgical instrument transmitted from the tomographic image control means is added and whose display size is controlled.
【０１８３】（効果）本手術ナビゲーション装置は、画
像表示手段に、手術具の投影像情報が付加されている被
検体の断層像を表示するので、術者は手術具の被検体に
対する位置姿勢関係とを容易に把握することが可能にな
る。(Effect) The present surgical navigation device displays on the image display means a tomographic image of the subject to which the projection image information of the surgical tool is added. Can be easily grasped.
【０１８４】また、本手術ナビゲーション装置は、距離
算出手段が算出した手術具と被検体の対象部位との距離
に応じて断層像の大きさを適切に制御し、画像表示手段
に表示するので、術者は正確な状況判断をするために必
要となる内部組織情報を断層像から容易に把握すること
が可能になる。In addition, the present surgical navigation apparatus appropriately controls the size of the tomographic image in accordance with the distance between the surgical instrument calculated by the distance calculating means and the target part of the subject, and displays the size on the image display means. The operator can easily grasp the internal tissue information necessary for making an accurate situation determination from the tomographic image.
【０１８５】（付記５） 被検体の画像の撮影を含む処
置等をする手術具と、前記被検体および前記手術具の３
次元位置姿勢を計測する３次元位置姿勢計測手段と、前
記被検体の断層像情報を記憶する記憶手段と、前記３次
元位置姿勢計測手段により計測された前記被検体及び前
記手術具の３次元位置姿勢情報と前記記憶手段に記憶さ
れた被検体の断層像情報とに基づいて、断層像を抽出す
る断層像抽出手段と、前記手術具の投影像情報を、前記
断層像抽出手段で抽出した断層像上に付加する投影像付
加手段と、前記投影像付加手段より出力された画像を表
示する画像表示手段とを有する手術ナビゲーション装置
において、前記３次元位置姿勢計測手段により計測され
た前記被検体および前記手術具の３次元位置姿勢情報に
基づいて、前記被検体と前記手術具との距離を算出する
距離算出手段と、前記距離算出手段の算出結果に基づい
て前記断層像抽出手段より抽出された断層像を拡大およ
び／または縮小する断層像制御手段とを有することを特
徴とする手術ナビゲーション装置。(Supplementary Note 5) A surgical tool for performing a procedure including photographing of an image of a subject, and three of the subject and the surgical tool
Three-dimensional position and orientation measurement means for measuring three-dimensional position and orientation, storage means for storing tomographic image information of the subject, and three-dimensional positions of the subject and the surgical instrument measured by the three-dimensional position and orientation measurement means A tomographic image extracting means for extracting a tomographic image based on the posture information and the tomographic image information of the subject stored in the storage means, and a projection image information of the surgical tool extracted by the tomographic image extracting means. In a surgical navigation apparatus having a projection image adding means for adding on an image and an image display means for displaying an image output from the projection image adding means, the object measured by the three-dimensional position and orientation measuring means and Distance calculating means for calculating a distance between the subject and the surgical tool based on the three-dimensional position and orientation information of the surgical tool; and extracting the tomographic image based on a calculation result of the distance calculating means. Surgical navigation apparatus; and a tomographic image control means for expanding and / or reducing the tomographic image extracted from the stage.
【０１８６】（対応する発明の実施の形態）この発明に
関する実施の形態は、第２の実施の形態が対応する。(Corresponding Embodiment of the Invention) The embodiment relating to the present invention corresponds to the second embodiment.
【０１８７】上記構成要素中の手術具は、この第２の実
施の形態では手術用顕微鏡５０が該当するが、硬性鏡や
軟性鏡、処置具、吸引管等でも同様の効果となる。In the second embodiment, the surgical tool in the above-described components corresponds to the surgical microscope 50. However, the same effect can be obtained by using a rigid scope, a flexible scope, a treatment tool, a suction tube, and the like.
【０１８８】上記構成要素中の３次元位置姿勢計測手段
は、この第２の実施の形態では、センシングプレート
２、センシングプレート４、センサ情報記憶部５、セン
サ制御部６、画像撮影方式のセンサアセンブリ７より構
成されるが、光学式、磁気式に限らず、機械式等、その
他の３次元位置姿勢計測手法によるものも含むものとす
る。In the second embodiment, the three-dimensional position / posture measuring means in the above-mentioned components comprises a sensing plate 2, a sensing plate 4, a sensor information storage unit 5, a sensor control unit 6, a sensor assembly of an image taking system. 7, but is not limited to the optical type and the magnetic type, but also includes other three-dimensional position and orientation measurement methods such as a mechanical type.
【０１８９】上記構成要素中の記憶手段は、この第２の
実施の形態ではナビゲーション情報記憶部９が該当す
る。In the second embodiment, the storage means in the above components corresponds to the navigation information storage unit 9.
【０１９０】上記構成要素中の断層像抽出手段は、この
第２の実施の形態ではナビゲーション制御部８が該当す
る。In the second embodiment, the navigation control unit 8 corresponds to the tomographic image extracting means in the above components.
【０１９１】上記構成要素中の投影像付加手段は、この
第２の実施の形態ではナビゲーション制御部８が該当す
る。In the second embodiment, the navigation control section 8 corresponds to the projection image adding means in the above components.
【０１９２】上記構成要素中の画像表示手段は、この第
２の実施の形態ではモニタ１３が該当する。In the second embodiment, the monitor 13 corresponds to the image display means in the above components.
【０１９３】上記構成要素中の距離算出手段は、この第
２の実施の形態ではナビゲーション制御部８が該当す
る。In the second embodiment, the navigation control unit 8 corresponds to the distance calculation means in the above components.
【０１９４】上記構成要素中の断層像制御手段は、この
第２の実施の形態ではナビゲーション制御部８が該当す
る。In the second embodiment, the tomographic image control means in the above components corresponds to the navigation control unit 8.
【０１９５】（作用）３次元位置姿勢計測手段は、手術
具および被検体の３次元位置姿勢を計測し、この結果を
断層像抽出手段へ送信する。(Operation) The three-dimensional position / posture measuring means measures the three-dimensional position / posture of the surgical tool and the subject, and transmits the result to the tomographic image extracting means.
【０１９６】断層像抽出手段は、記憶手段に記憶された
被検体の断層像情報と、３次元位置姿勢計測手段から送
信される手術具および被検体の３次元位置姿勢情報に基
づいて所望の断層像を抽出する。[0196] The tomographic image extracting means is configured to obtain a desired tomographic image based on the tomographic image information of the subject stored in the storage means and the three-dimensional position and orientation information of the surgical tool and the subject transmitted from the three-dimensional position and orientation measuring means. Extract the image.
【０１９７】距離算出手段は、３次元位置姿勢計測手段
から送信される手術具および被検体の３次元位置姿勢情
報とに基づいて、手術具と被検体の対象部位との距離を
算出する。The distance calculating means calculates the distance between the surgical instrument and the target part of the subject based on the surgical tool and the three-dimensional position and orientation information of the subject transmitted from the three-dimensional position and orientation measuring means.
【０１９８】断層像制御手段は、距離算出手段が算出し
た手術具と被検体の対象部位との距離に基づいて、断層
像抽出手段が出力した断層像を拡大および／または縮小
することにより表示する大きさを制御し、投影像付加手
段へ送信する。The tomographic image control means displays the tomographic image output by the tomographic image extracting means by enlarging and / or reducing it based on the distance between the surgical tool calculated by the distance calculating means and the target part of the subject. The size is controlled and transmitted to the projection image adding means.
【０１９９】投影像付加手段は、断層像制御手段より送
信された断層像へ手術具の投影像情報を、その３次元位
置姿勢情報に基づいて付加する。The projection image adding means adds projection image information of the surgical instrument to the tomographic image transmitted from the tomographic image control means based on the three-dimensional position and orientation information.
【０２００】画像表示手段では、投影像付加手段より送
信された、手術具の投影像が付加され、表示する大きさ
が制御されている断層像を表示する。The image display means adds the projection image of the surgical tool transmitted from the projection image addition means and displays a tomographic image whose size to be displayed is controlled.
【０２０１】（効果）本手術ナビゲーション装置は、画
像表示手段に、手術具の投影像情報が付加されている被
検体の断層像を表示するので、術者は手術具の被検体に
対する位置姿勢関係とを容易に把握することが可能にな
る。(Effect) Since the present surgical navigation apparatus displays on the image display means a tomographic image of the subject to which the projection image information of the surgical tool is added, the operator can operate the surgical tool relative to the subject. Can be easily grasped.
【０２０２】また、本手術ナビゲーション装置は、距離
算出手段が算出した手術具と被検体の対象部位との距離
に応じて断層像の大きさを適切に制御し、画像表示手段
に表示するので、術者は正確な状況判断をするために必
要となる内部組織情報を断層像から容易に把握すること
が可能になる。[0202] In addition, the present surgical navigation apparatus appropriately controls the size of the tomographic image in accordance with the distance between the surgical tool calculated by the distance calculating means and the target part of the subject, and displays the tomographic image on the image display means. The operator can easily grasp the internal tissue information necessary for making an accurate situation determination from the tomographic image.
【０２０３】[0203]
【発明の効果】従って、以上説明したように、本発明に
よれば、手術具を患部までナビゲートするのに必要な断
層像全体の表示を行うようにしても、断層像から手術具
近傍の詳細な内部組織情報が容易に得られるようにした
手術ナビゲーション装置を提供することができる。Therefore, as described above, according to the present invention, even if the entire tomographic image required for navigating the surgical tool to the affected part is displayed, the tomographic image near the surgical tool can be displayed from the tomographic image. A surgical navigation device capable of easily obtaining detailed internal tissue information can be provided.
【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]
【図１】図１は、本発明の第１の実施の形態による手術
ナビゲ一ション装置の構成を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a surgical navigation device according to a first embodiment of the present invention.
【図２】図２は、図１の被検体１のデータと被検体１自
身が、その耳や目等の身体上の特徴点や、被検体１に取
り付けたマーカ等のオブジェクト座標系ｍ上の座標値モ
デルデータ１１と、これに対応する特徴点のセンシング
プレート２で規定される座標系ｐ上の座標値を計測し、
座標変換行列ｍＨｐ１４を算出することで関連づけられ
ていることを示す図である。FIG. 2 is a diagram showing data of the subject 1 and the subject 1 shown in FIG. 1 on an object coordinate system m such as feature points on the body such as ears and eyes and markers attached to the subject 1; The coordinate value model data 11 and the coordinate values of the corresponding feature points on the coordinate system p defined by the sensing plate 2 are measured,
It is a figure which shows that it is related by calculating a coordinate conversion matrix mHp14.
【図３】図３は、座標変換行列が３次元空間での回転動
作を表す３行３列の成分Ｒと、３次元空間での並進動作
を表す３行１列の成分Ｔと、定数成分で構成される４行
４列の行列であることを示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating a three-row / three-column component R representing a rotation operation in a three-dimensional space, a three-row / one-column component T representing a translation operation in a three-dimensional space, and a constant component. FIG. 6 is a diagram showing that the matrix is a 4 × 4 matrix composed of.
【図４】図４は、図１における硬性鏡３の光学系を表現
するカメラモデルで使用される座標系ｃからセンシング
プレート４で規定される座標系ｅへの座標変換行列ｅＨ
ｃ１５が求められることを示す図である。FIG. 4 is a coordinate conversion matrix eH from a coordinate system c used in a camera model expressing the optical system of the rigid endoscope 3 in FIG. 1 to a coordinate system e defined by the sensing plate 4;
It is a figure which shows that c15 is calculated | required.
【図５】図５は、図１におけるナビゲーション制御部８
内部での処理手順を示すフローチャートである。FIG. 5 is a navigation control unit 8 in FIG. 1;
It is a flowchart which shows an internal processing procedure.
【図６】図６は、図５におけるステップＳ１０１で、座
標変換行列ｅＨｃ１５、座標変換行列ｐＨｅ１７、座標
変換行列ｍＨｐ１４を用いて、カメラ座標系ｃの原点に
一致する硬性鏡３の先端２１の位置をオブジェクト座標
系ｍ上の座標値へ変換することを示す図である。FIG. 6 shows the position of the tip 21 of the rigid endoscope 3 which coincides with the origin of the camera coordinate system c using the coordinate transformation matrix eHc15, coordinate transformation matrix pHe17, and coordinate transformation matrix mHp14 in step S101 in FIG. FIG. 9 is a diagram showing that is converted into coordinate values on an object coordinate system m.
【図７】図７は、図５におけるステップＳｌ０２で、オ
ブジェクト座標系ｍ上の座標値へ変換された硬性鏡３の
先端２１の位置を用いてモニタ１３上で表示する三方向
の断層像を抽出する手順を説明する図である。FIG. 7 shows a three-dimensional tomographic image displayed on the monitor 13 using the position of the tip end 21 of the rigid endoscope 3 converted into the coordinate value on the object coordinate system m in step S102 in FIG. It is a figure explaining the extraction procedure.
【図８】図８は、図５におけるステップＳ１０３で、硬
性鏡３の先端２１を表す直線をステップＳ１０２で生成
した三方向の断層像アキシアル断面３０、サジタル断面
３１、コロナル断面３２へ付加する手順を説明する図で
ある。8 is a procedure of adding a straight line representing the distal end 21 of the rigid endoscope 3 to the three-dimensional tomographic axial section 30, sagittal section 31, and coronal section 32 generated in step S102 in step S103 in FIG. FIG.
【図９】図９は、図５におけるステップＳ１０７で、硬
性鏡３の先端２１の位置を中心とし、表示範囲が２５６
（ｐｉｘｅｌ）×２５６（ｐｉｘｅｌ）となる領域を切
り出す手順を説明する図である。FIG. 9 is a view showing an example in which the display range is 256 in step S107 in FIG.
It is a figure explaining the procedure which cuts out the area | region which becomes (pixel) * 256 (pixel).
【図１０】図１０は、図１におけるモニタ１３に、ナビ
ゲーション制御部８より出力された情報を表示する際、
硬性鏡３の先端２１と被検体１の各対象部位との距離が
設定した距離以上の場合を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing a state in which information output from the navigation control unit 8 is displayed on the monitor 13 in FIG.
FIG. 4 is a diagram illustrating a case where a distance between a distal end 21 of the rigid endoscope 3 and each target site of the subject 1 is equal to or longer than a set distance.
【図１１】図１１は、図１におけるモニタ１３に、ナビ
ゲーション制御部８より出力された情報を表示する際、
硬性鏡３の先端２１と被検体１の各対象部位との距離が
設定した距離未満の場合を示す図である。FIG. 11 is a diagram showing a state in which information output from the navigation control unit 8 is displayed on the monitor 13 in FIG.
FIG. 3 is a diagram illustrating a case where a distance between a distal end 21 of a rigid endoscope 3 and each target site of a subject 1 is less than a set distance.
【図１２】図１２は、本発明の第２の実施の形態による
手術ナビゲーション装置において、手術用顕微鏡５０の
光学系を表現するカメラモデルで使用される座標系ｃか
らセンシングプレート４で規定される座標系ｅへの座標
変換行列ｅＨｃ１５が求められていることを示す図であ
る。FIG. 12 is a diagram illustrating a surgical navigation device according to a second embodiment of the present invention, which is defined by a sensing plate 4 from a coordinate system c used in a camera model representing an optical system of a surgical microscope 50; It is a figure showing that coordinate transformation matrix eHc15 to coordinate system e is calculated.
【図１３】図１３は、本発明の第２の実施の形態による
手術ナビゲーション装置におけるナビゲーション制御部
８内部での処理手順を示すフローチャートである。FIG. 13 is a flowchart showing a processing procedure inside the navigation control unit 8 in the surgical navigation device according to the second embodiment of the present invention.
【図１４】図１４は、図１３におけるステップＳ２０６
で、手術用顕微鏡５０の光軸５１の投影像を縮小されて
いない断層像へ付加する際、手術用顕微鏡５０の光軸５
１は、手術用顕微鏡５０の合焦点５５とカメラ座標系ｃ
の原点とを結ぶ直線６０、６１、６２で表現される形態
を例示する図である。FIG. 14 is a flowchart showing step S206 in FIG. 13;
Then, when adding the projection image of the optical axis 51 of the operating microscope 50 to the unreduced tomographic image, the optical axis 5 of the operating microscope 50
1 is a focal point 55 of the operating microscope 50 and a camera coordinate system c.
FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a form expressed by straight lines 60, 61, and 62 connecting the origins of FIG.
【図１５】図１５は、図１３におけるステップＳ２０８
で、手術用顕微鏡５０の合焦点５５の位置を中心とし、
表示範囲が２５６（ｐｉｘｅｌ）×２５６（ｐｉｘｅ
ｌ）となる領域を切り出す手順を説明する図である。FIG. 15 is a flowchart showing step S208 in FIG. 13;
With the position of the focal point 55 of the operating microscope 50 as the center,
The display range is 256 (pixel) x 256 (pixel)
It is a figure explaining the procedure which cuts out the field used as l).
【図１６】図１６は、本発明の第２の実施の形態による
手術ナビゲーション装置におけるモニタ１３に、ナビゲ
ーション制御部８より出力された情報を表示する際、手
術用顕微鏡５０の合焦点５５と被検体１の各対象部位と
の距離が設定した距離以上離れている場合を示す図であ
る。FIG. 16 is a view showing the operation of the surgical navigation apparatus according to the second embodiment of the present invention when displaying the information output from the navigation control unit 8 on the monitor 13; FIG. 3 is a diagram showing a case where a distance between a sample 1 and each target site is greater than or equal to a set distance.
【図１７】図１７は、本発明の第２の実施の形態による
手術ナビゲーション装置におけるモニタ１３に、ナビゲ
ーション制御部８より出力された情報を表示する際、手
術用顕微鏡５０の合焦点５５と被検体１の各対象部位と
の距離が設定した距離未満の場合を示す図である。FIG. 17 is a view showing a state in which the information output from the navigation control unit is displayed on the monitor in the surgical navigation apparatus according to the second embodiment of the present invention; FIG. 3 is a diagram illustrating a case where a distance between a sample 1 and each target site is less than a set distance.
１…被検体、 ２…センシングプレート、 ３…硬性鏡、 ４…センシングプレート、 ５…センサ情報記憶部、 ６…センサ制御部、 ７…センサアセンブリ、 ８…ナビゲーション制御部、 ９…ナビゲーション情報記憶部、 １０…断層像データ、 １１…モデルデータ、 １３…モニタ、 １４…座標変換行列ｍＨｐ、 １５…座標変換行列ｅＨｃ、 １７…座標変換行列ｐＨｅ、 ２１…硬性鏡３の先端、 ３０…アキシアル断面、 ３１…サジタル断面、 ３２…コロナル断面、 ３３、３４、３５…硬性鏡３の先端２１の位置を表す直
線、 ５０…手術用顕微鏡、 ５１…手術用顕微鏡５０の光軸、 ５２…鏡筒部、 ５３…下端、 ５５…合焦点、 ６０、６１、６２…手術用顕微鏡５０の光軸５１を表す
直線。DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Subject, 2 ... Sensing plate, 3 ... Rigid endoscope, 4 ... Sensing plate, 5 ... Sensor information storage part, 6 ... Sensor control part, 7 ... Sensor assembly, 8 ... Navigation control part, 9 ... Navigation information storage part Reference numeral 10: tomographic image data, 11: model data, 13: monitor, 14: coordinate conversion matrix mHp, 15: coordinate conversion matrix eHc, 17: coordinate conversion matrix pHe, 21: tip of the rigid mirror 3, 30: axial section, 31: sagittal section, 32: coronal section, 33, 34, 35: straight line representing the position of the tip 21 of the rigid endoscope 3, 50: surgical microscope, 51: optical axis of the surgical microscope 50, 52: lens barrel, 53: lower end, 55: focal point, 60, 61, 62: straight line representing the optical axis 51 of the surgical microscope 50.
Claims (3)
する手術ナビゲーション装置であり、 前記被検体の観察あるいは処置を行う手術具と、 前記被検体と前記手術具の３次元位置姿勢を計測する３
次元位置姿勢計測手段と、 前記被検体の断層像情報を記憶する記憶手段と、 前記被検体と前記手術具の３次元位置姿勢情報に基づ
き、前記記憶手段に記憶された断層像情報から、断層像
を抽出する断層像抽出手段と、 前記手術具の位置姿勢情報を前記抽出された断層像に付
加する投影像付加手段と、 前記被検体と前記手術具の距離を測定する距離測定手段
と、 前記距離測定手段からの距離情報に基づき、前記投影像
付加手段から出力された画像の大きさを変化させる投影
像制御手段と、 前記投影像制御手段から出力された画像を表示する画像
表示手段とを有する手術ナビゲーション装置。1. A surgical navigation device for displaying the position and orientation of a surgical tool with respect to a subject, wherein the surgical tool performs observation or treatment of the subject, and measures a three-dimensional position and orientation of the subject and the surgical tool. 3
Three-dimensional position and orientation measurement means; storage means for storing the tomographic image information of the subject; and tomographic information from the tomographic image information stored in the storage means based on the three-dimensional position and orientation information of the subject and the surgical tool. Tomographic image extracting means for extracting an image, projection image adding means for adding position and orientation information of the surgical tool to the extracted tomographic image, distance measuring means for measuring a distance between the subject and the surgical tool, Projection image control means for changing the size of the image output from the projection image addition means based on the distance information from the distance measurement means, and image display means for displaying the image output from the projection image control means Surgical navigation device having
設定した距離未満の場合には、前記投影像制御手段は断
層像を拡大して出力することを特徴とする請求項１に記
載の手術ナビゲーション装置。2. The apparatus according to claim 1, wherein when the distance between the subject and the surgical tool is less than a predetermined distance, the projection image control means enlarges and outputs a tomographic image. Surgical navigation device.
する手術ナビゲーション装置であり、 前記被検体の観察あるいは処置を行う手術具と、 前記被検体と前記手術具の３次元位置姿勢を計測する３
次元位置姿勢計測手段と、 前記被検体の断層像情報を記憶する記憶手段と、 前記被検体と前記手術具の３次元位置姿勢情報に基づ
き、前記記憶手段に記憶された断層像情報から、断層像
を抽出する断層像抽出手段と、 前記被検体と前記手術具の距離を測定する距離測定手段
と、 前記距離測定手段からの距離情報に基づき、前記断層像
抽出手段から出力された断層像の大きさを変化させる断
層像制御手段と、 前記手術具の位置姿勢情報を前記抽出された断層像に付
加する投影像付加手段と、 前記投影像制御手段から出力された画像を表示する画像
表示手段とを有する手術ナビゲ一ション装置。3. A surgical navigation device for displaying the position and orientation of a surgical tool with respect to a subject, wherein the surgical tool performs observation or treatment of the subject and measures a three-dimensional position and orientation of the subject and the surgical tool. 3
Three-dimensional position and orientation measurement means; storage means for storing the tomographic image information of the subject; and tomographic information from the tomographic image information stored in the storage means based on the three-dimensional position and orientation information of the subject and the surgical tool. Tomographic image extracting means for extracting an image, distance measuring means for measuring a distance between the subject and the surgical instrument, and a tomographic image output from the tomographic image extracting means based on distance information from the distance measuring means. Tomographic image control means for changing the size, projection image adding means for adding position and orientation information of the surgical tool to the extracted tomographic image, and image display means for displaying an image output from the projected image control means And a surgical navigation device having:
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