JP2003339735A - Operation supporting apparatus - Google Patents

Operation supporting apparatus

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JP2003339735A
JP2003339735A JP2002151429A JP2002151429A JP2003339735A JP 2003339735 A JP2003339735 A JP 2003339735A JP 2002151429 A JP2002151429 A JP 2002151429A JP 2002151429 A JP2002151429 A JP 2002151429A JP 2003339735 A JP2003339735 A JP 2003339735A
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JP
Japan
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image
pixel value
time
surgical instrument
space coordinate
Prior art date
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Pending
Application number
JP2002151429A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masahiro Saito
正弘 齋藤
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Shimadzu Corp
Original Assignee
Shimadzu Corp
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Publication date
Application filed by Shimadzu Corp filed Critical Shimadzu Corp
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  • Apparatus For Radiation Diagnosis (AREA)
  • Magnetic Resonance Imaging Apparatus (AREA)
  • Instruments For Viewing The Inside Of Hollow Bodies (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an operation supporting apparatus which displays an operated site on an MRI image as the operation history along an operation time course. <P>SOLUTION: The operation supporting apparatus overlaps the position of an inserted operation tool in real time on the image of the site concerned of a previously collected specimen to display, and is equipped with a time storage memory 16, a time lag calculating means 17 and a pixel value converting section 12, wherein the time storage memory 16 stores the time at which the position information of the operation tool 2 is formed on the image space from an image spatial coordinate calculator 8; the time lag calculating means 17 calculates a time lag between the time stored by the time storage memory 16 and a current time; and the pixel value converting section 12 converts the position of the operation tool on the image to the corresponding pixel value along the operation time course. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、外科手術や生体サ
ンプル採取のために吸引管や内視鏡などの手術器具を被
検体内に挿入しての外科手術中に、その手術器具が被検
体内のどの位置にあるかを表示することで、外科手術を
行う術者を支援する外科手術ナビゲーション装置とも呼
ばれている手術支援装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a surgical instrument or a surgical instrument such as an endoscope for inserting a surgical instrument into a subject for surgical operation or biological sample collection. The present invention relates to a surgical operation assistance device which is also called a surgical operation navigation device that assists a surgeon who performs a surgical operation by displaying the position inside the surgical operation device.

【0002】[0002]

【従来の技術】病院等の医療機関では、被検体中の臓器
や腫瘍などの手術対象部位(関心部位)が撮影されてい
る断層画像(例えばMRI画像、X線CT画像や透過X
線画像など)を参照しながら行う外科手術中に、術者の
操っている外科手術器具の位置を参照用断層画像に重畳
表示する手術ナビゲーション装置が用いられている。こ
の手術ナビゲーション装置は、例えば、関心部位に接触
中の、吸引管、生検用穿刺針や切開用メスなどの外科手
術器具の位置を磁気式、光学式、ないし、多間接式など
の位置検出機構で検出するとともに、外科手術器具の位
置をMRI装置やX線CT装置により得た関心部位の断
層画像と位置合わせした状態でリアルタイムに重畳表示
し、手術中の術者が、断層画像上で手術器具の位置を視
覚的に確認できる構成となっている。
2. Description of the Related Art In a medical institution such as a hospital, a tomographic image (for example, MRI image, X-ray CT image or transmission X-ray image) of an operation target region (region of interest) such as an organ or tumor in a subject is photographed.
2. Description of the Related Art During a surgical operation performed with reference to a line image or the like), a surgical navigation device is used that superimposes and displays a position of a surgical instrument operated by an operator on a reference tomographic image. This surgical navigation device detects the position of a surgical instrument such as a suction tube, a biopsy puncture needle or an incision scalpel while being in contact with a region of interest by magnetic, optical or multi-indirect position detection. In addition to the detection by the mechanism, the position of the surgical instrument is superimposed and displayed in real time in a state of being aligned with the tomographic image of the region of interest obtained by the MRI apparatus or the X-ray CT apparatus, so that the operator during surgery can display it on the tomographic image It is configured so that the position of the surgical instrument can be visually confirmed.

【0003】この構成により、術者は参照用断層画像と
外科手術器具が重畳表示された画像により、被検体内に
挿入されている外科手術器具の現況位置を、視覚的に十
分に確認・把握することが可能となり、術者が外科手術
器具を的確に操作できるので、手術を速やかに行うこと
が可能となる。そのために、手術ナビゲーション装置で
は、精度の良い手術器具の位置検出手段や、検出された
手術器具位置の表示手段に工夫がなされ、手術器具の位
置を正確に、かつ、簡便に断層画像上に表示することに
力が注がれている。
With this configuration, the operator can visually confirm and grasp the current position of the surgical instrument inserted in the subject by using the reference tomographic image and the image in which the surgical instrument is superimposed and displayed. Therefore, the operator can operate the surgical instrument accurately, and thus the operation can be performed quickly. Therefore, in the surgical navigation device, a device for accurately detecting the position of the surgical instrument and a device for displaying the detected surgical instrument position are devised so that the position of the surgical instrument can be displayed accurately and easily on the tomographic image. Power is being put into doing.

【0004】したがって、手術ナビゲーション装置を用
いる外科手術では、術中に手術器具の位置そのものは画
像上にリアルタイムで表示されるので、例えば摘出すべ
き腫瘍の位置や、摘出部位までの進入経路は客観的に判
断できるが、それでも手術開始からある時点までの実際
に手術が行なわれたか、換言すれば、腫瘍が摘出された
か、ないし、摘出範囲等の手術履歴は、術中において術
者の記憶や感触に頼っており、客観的な手術履歴の把握
は、術後のX線CT装置、MRI装置による再検査によ
るCT画像やMRI画像でもって判断する必要がある。
Therefore, in a surgical operation using a surgical navigation device, the position of the surgical instrument itself is displayed in real time on the image during the operation, so that, for example, the position of the tumor to be excised and the approach route to the excised site are objective. However, whether or not the surgery was actually performed from the start of surgery to a certain point in time, in other words, whether the tumor was removed or not, and the operation history such as the area of removal was determined by the operator's memory and feeling during the operation. Since the operation history is objectively grasped, it is necessary to judge it by a CT image or an MRI image obtained by reexamination by a post-operative X-ray CT apparatus or MRI apparatus.

【0005】もし、術後の再検査で未摘出の部分が存在
することが判明すると、場合によっては再手術を行う必
要が生じ、術者や患者に多大な負担を強いることにな
る。術中の手術履歴を得る方法としては、CT誘導定位
脳手術や超音波誘導定位脳手術などの方法によって、術
中にCTや超音波の画像を得る方法もある。これらは、
読影法の確立されているモダリティーを術中に使用する
もので、術中の各時点での客観的な手術履歴を残すこと
ができるが、一方、画像撮影を行うために手術操作を撮
影の都度一時中断する必要があるため手術時間を大幅に
延長し、さらに現時点では、病変部を最も良く描出する
MRI画像を使用することができないなどの欠点を有す
る。
If it is found in the post-examination reexamination that there is an unextracted portion, it may be necessary to perform reoperation in some cases, which imposes a great burden on the operator and the patient. As a method of obtaining an operation history during surgery, there is also a method of obtaining CT or ultrasound images during surgery by a method such as CT-guided stereotactic brain surgery or ultrasound-guided stereotactic brain surgery. They are,
It uses a modality that has a well-established interpretation method during surgery, and it is possible to leave an objective surgery history at each point during surgery, but on the other hand, the surgery operation is temporarily interrupted to capture images. Therefore, there is a drawback in that the operation time is significantly extended, and at the present time, it is not possible to use an MRI image that best depicts the lesion.

【0006】そこで、同出願人は、手術中のある時点ま
での「手術履歴」をリアルタイムに、かつ、客観的に、
また、手術操作を妨げることなく、術者に提示するよう
にした手術ナビゲーション装置としての外科手術支援装
置を提案している(特開平8−140992号)。この
提案の手術ナビゲーション装置は、断層画像上における
手術器具の先端位置を時々刻々検出し、該先端位置の画
像上の画素値を組織の画像の画素値と異なる他の画素値
(例えば赤)にリアルタイムで置換えることで、その画
像上の置換画素値で「手術履歴」を表示、また、それを
記憶手段に記憶することで「履歴画像」として保存する
ように構成したものである。この構成により、画像上に
おける手術器具先端位置の画素値が画像と異なる画素
値、例えば、赤色の画素値に置き換えられて手術中にお
ける手術器具先端の時々刻々の位置が、画像上に赤点の
蓄積として表示され、赤点の蓄積表示より手術操作の及
んだ範囲を確認することができる。
[0006] Therefore, the applicant of the present invention, "surgery history" up to a certain point during surgery, in real time, objectively
In addition, there is proposed a surgical operation support device as a surgical navigation device that is presented to the operator without hindering the surgical operation (JP-A-8-140992). The proposed surgical navigation device detects the tip position of a surgical instrument on a tomographic image from moment to moment and changes the pixel value on the image at the tip position to another pixel value (for example, red) different from the pixel value of the tissue image. By performing replacement in real time, the “surgery history” is displayed with the replacement pixel value on the image, and by storing it in the storage means, it is saved as a “history image”. With this configuration, the pixel value of the surgical instrument tip position on the image is replaced with a pixel value different from the image, for example, a red pixel value, and the momentary position of the surgical instrument tip during the operation indicates a red dot on the image. It is displayed as accumulated, and the range covered by the surgical operation can be confirmed from the accumulated display of red dots.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】この提案の外科手術ナ
ビゲーション装置によれば、術中においても手術操作を
妨げることなく手術履歴がリアルタイムに表示/保存で
きることから、その時点までに手術操作を行った部位
(組織)とそうでない部位(組織)の区別が一目で客観
的に判断できるので有効なものである。
According to the proposed surgical operation navigation device, the operation history can be displayed / stored in real time even during the operation without disturbing the operation operation. The distinction between the (organization) and the part (organization) that is not so is effective because it can be objectively judged at a glance.

【0008】しかしながら、提案の外科手術ナビゲーシ
ョン装置では、被検体内に挿入された手術器具の先端位
置の移動軌跡を、手術の経過時間(進行状況)に関係な
く赤色などの単一の画素値に変換してその画素値(赤
色)の蓄積を履歴として表示、ならびに、画像記憶手段
に記憶しているので、赤点の蓄積では手術時間の経過が
わからないことから、術式(手術方式や手術目的)によ
っては、次の不都合が生ずる場合がある。一般に、手術
中に被検体の体位の変換は往々にしてなされる。この場
合においても手術は体位変換前と継続していることな
ら、体位変換前に手術操作、すなわち、手術器具先端部
が位置して手術操作がなされていた部位から継続して手
術操作(施術)を行なう必要がある。
However, in the proposed surgical navigation apparatus, the movement locus of the tip position of the surgical instrument inserted in the subject is represented by a single pixel value such as red regardless of the elapsed time (progress) of the surgery. Since the accumulated pixel value (red) is displayed as a history and stored in the image storage means, the operation time (e.g., surgery method or purpose Depending on), the following inconvenience may occur. Generally, the position of the subject is changed during surgery. Even in this case, if the surgery is continued before the posture change, the surgical operation is performed before the posture change, that is, the surgical operation is continuously performed from the site where the surgical instrument tip portion is located and the surgical operation is performed. Need to do.

【0009】しかしながら、被検体内に挿入された手術
器具の先端位置の移動軌跡を手術の経過時間に関係なく
単一の画素値に変換してその画素値(赤色)の蓄積を履
歴として表示、ならびに、画像記憶手段に記憶している
ので、赤点の蓄積では各点の時間的前後関係、すなわ
ち、手術の時間経過がわからない。そのために、体位変
換の直前にどの部位の手術操作を行っていたか、あるい
は、どのような順序(手順)で手術を進めてきたかが分
からず、手術を効率よく進めることができないという問
題があった。このことは、体位変換がなされない場合で
あっても長時間に及ぶ大手術で不良の事態等の発生で手
術が中断された場合においても同様にいえることであ
る。
However, the movement locus of the tip position of the surgical instrument inserted into the subject is converted into a single pixel value regardless of the elapsed time of the operation, and the accumulated pixel value (red) is displayed as a history. In addition, since it is stored in the image storage means, it is not possible to know the temporal context of each point, that is, the time course of the operation, when accumulating red points. Therefore, there is a problem that it is not possible to efficiently proceed with the operation because it is not known which part of the surgical operation was performed immediately before the posture change or in what order (procedure) the surgical operation was performed. This is the same even when the posture is not changed, even when the surgery is interrupted due to a bad situation or the like caused by a long-time major surgery.

【0010】したがって、本願発明は、上記の事情に鑑
みなされたものであって、その目的とするところは、手
術中のある時点までの手術の時間的経過を表わす手術履
歴画像を、手術操作を妨げることなく、術者に提示でき
る外科手術支援装置を提供することにある。
Therefore, the present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to obtain a surgical operation history image showing a temporal progress of the operation up to a certain point during the operation. An object of the present invention is to provide a surgical operation support device that can be presented to the operator without hindrance.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明に係る外科手術支援装置は次のような構成を
とる。すなわち、位置検出手段で被検体内に挿入された
手術器具の位置を検出し、その検出位置情報に基づいて
手術器具の先端部が位置している部位が撮影されている
断層像の画像データを画像記憶手段から選択し、選択さ
れた画像上に手術器具先端部の位置を示す所定のパター
ンを重ね合わせて表示する手術支援装置であって、前記
位置検出手段で検出された断層像上の手術器具の位置の
画素値を、手術の経過時間に応じて異なる画素値に変換
して表示することで手術経過時間を表わす手術履歴画像
を表示できるようにしたことを特徴としている。
In order to achieve the above object, a surgical operation support apparatus according to the present invention has the following configuration. That is, the position detection means detects the position of the surgical instrument inserted into the subject, and based on the detected position information, image data of a tomographic image in which the region where the distal end of the surgical instrument is located is imaged. A surgery support apparatus which is selected from image storage means and which is displayed by superimposing a predetermined pattern indicating the position of the surgical instrument tip on the selected image, the surgery being performed on the tomographic image detected by the position detection means. It is characterized in that the operation history image showing the operation elapsed time can be displayed by converting the pixel value at the position of the instrument into a different pixel value according to the operation elapsed time and displaying it.

【0012】具体的には、被検体の関心部位の断層像の
画像データを記憶する画像記憶手段と、手術器具の先端
部の実空間上の位置を順次検出する実空間座標値検出手
段と、前記実空間座標値検出手段からの位置情報を画像
空間上の座標値に変換する画像空間座標値変換手段と、
前記画像空間座標値変換手段からの位置情報に基づいて
前記手術器具の先端部が位置している部位が撮影されて
いる断層像を含む画像データを前記画像記憶手段から選
択する画像選択手段と、前記画像選択手段によって選択
された画像上の前記画像空間座標値変換手段によって変
換された位置に手術器具を示す所定パターンを重ね合わ
せる画像合成手段と、前記画像合成手段によって合成さ
れた画像を表示する表示手段とを備えた外科手術支援装
置であって、前記実空間座標値検出手段で検出される手
術器具の位置情報、または、前記画像空間座標値変換手
段によって変換される手術器具の位置情報の発生時刻を
記憶する時刻記憶手段と、前記画像空間座標値変換手段
で変換された手術器具の画像上の位置の画素値を、前記
時刻記憶手段に記憶された位置情報の発生時刻と現時刻
からの手術経過時間に応じた画素値に置き換える画素値
置換手段とを設け、手術経過時間を表わす手術履歴画像
を表示できるようにしたことを特徴としている。
Specifically, image storage means for storing the image data of the tomographic image of the region of interest of the subject, and real space coordinate value detection means for sequentially detecting the position of the distal end portion of the surgical instrument in the real space, Image space coordinate value conversion means for converting the position information from the real space coordinate value detection means into coordinate values in the image space;
An image selection unit that selects image data including a tomographic image in which a region where the distal end portion of the surgical instrument is located based on position information from the image space coordinate value conversion unit, from the image storage unit, Image combining means for superimposing a predetermined pattern indicating a surgical instrument on the position converted by the image space coordinate value converting means on the image selected by the image selecting means, and the image combined by the image combining means are displayed. A surgical operation support apparatus comprising: a display unit, wherein the position information of the surgical instrument detected by the real space coordinate value detection unit or the position information of the surgical instrument converted by the image space coordinate value conversion unit. The time storage means for storing the occurrence time and the pixel value of the position on the image of the surgical instrument converted by the image space coordinate value conversion means are recorded in the time storage means. Has been provided a pixel value replacing means for replacing the pixel value corresponding to operation time elapsed from the generation time and the present time of the positional information, it is characterized in that to be able to view the surgical history image representing an operation elapsed time.

【0013】また、画素値置換手段は、画像空間座標値
変換手段で変換された手術器具の画像上の位置の画素値
とは別の画素値を算出する画素値算出部と、画像空間座
標値変換手段で変換された手術器具の画像上の位置の画
素値を前記画素値算出部によって算出された画素値に置
き換える画素値置換部と、前記時刻記憶手段に記憶され
た位置情報の発生時刻と現時刻の時間差より手術経過時
間を算出する時間差算出部とで構成され、前記画素値置
換部は前記画像空間座標値変換手段で変換された手術器
具の画像上の位置の画素値を、前記時間差算出部で算出
された手術経過時間の応じた画素値に置き換えるもので
あることが好ましく、画素値算出部は、前記画像空間座
標値変換手段で変換された手術器具の画像上の位置の画
素値を、画像の画素値とは別の画一的な画素値に置き換
えるものでも、また、画像空間座標値変換手段で変換さ
れた手術器具の画像上の位置の画素値を基に、新たな画
素値を算出するものでよく、さらに、画素値が置き換え
られた後の履歴画像を保存する履歴画像保存手段を備え
ていてもよい。
The pixel value replacing means calculates a pixel value different from the pixel value of the position on the image of the surgical instrument converted by the image space coordinate value converting means, and the image space coordinate value. A pixel value replacement unit that replaces the pixel value at the position on the image of the surgical instrument converted by the conversion unit with the pixel value calculated by the pixel value calculation unit, and the generation time of the position information stored in the time storage unit. And a time difference calculation unit that calculates the operation elapsed time from the time difference of the current time, and the pixel value replacement unit calculates the pixel value of the position on the image of the surgical instrument converted by the image space coordinate value conversion unit, the time difference. The pixel value is preferably replaced with a pixel value corresponding to the elapsed surgical time calculated by the calculation unit, and the pixel value calculation unit is a pixel value at a position on the image of the surgical instrument converted by the image space coordinate value conversion means. The picture Even if it is replaced with a uniform pixel value different from the value, or a new pixel value is calculated based on the pixel value of the position on the image of the surgical instrument converted by the image space coordinate value conversion means. Further, a history image storage unit for storing the history image after the pixel value is replaced may be further provided.

【0014】なお、前記画素値置換手段は、使用手術器
具、および/または、操作者の指示に応じて別の画素値
に置き換えるか否かを選択できるものであってもよく、
また、前記履歴画像保存手段は、術中のいかなる時点に
おいても、その時点までの履歴画像を保存することがで
きるものであっても、さらに、前記画素値置換手段は、
結果として前記表示手段にカラー表示される画素値、あ
るいはカラーコードを算出するものであっても、また、
画像記憶手段に記憶されている画像データと全く異なる
別異の画一的な画素値に置換(変換)するものであって
もよい。このようにすれば、画素値算出部を省略、ない
し、画素値置換手段が、画素値算出部を兼ねることにな
る。
It should be noted that the pixel value replacement means may be capable of selecting whether or not to replace with another pixel value in accordance with a surgical instrument to be used and / or an instruction of an operator,
Further, even if the history image storage means is capable of storing history images up to that point at any time during the operation, the pixel value replacement means further comprises:
As a result, even if a pixel value displayed in color on the display means or a color code is calculated,
It may be replaced (converted) with a different and uniform pixel value that is completely different from the image data stored in the image storage means. With this configuration, the pixel value calculation unit is omitted, or the pixel value replacement unit also serves as the pixel value calculation unit.

【0015】さらに、手術経過時間や時間差が単位時間
差であることが好ましく、また、時刻記憶手段が、実空
間座標値検出手段で検出、または、画像空間座標値変換
手段で変換された手術器具の位置情報の発生時刻と位置
情報を順次記憶するものであってもよい。
Further, it is preferable that the operation elapsed time or time difference is a unit time difference, and the time storage means detects the actual space coordinate value detecting means or the image space coordinate value converting means of the surgical instrument. The time when the position information is generated and the position information may be sequentially stored.

【0016】〔作用〕本発明の作用は以下の通りであ
る。即ち、外科手術中に被検体内に挿入され、手術の進
行に沿って時々刻々変化する手術器具の現在の位置(手
術器具の先端部の位置と方向)は実空間座標値検出手段
によって順次検出され、実空間座標値検出手段で検出さ
れた手術器具の位置情報に基づいて、画像空間座標値変
換手段は画像空間上の位置を示す座標値に変換する。画
像選択手段は、画像空間座標値変換手段からの位置情報
に基づいて、手術器具の先端部が撮影されている断層像
を含む画像データを、予め撮影された手術部位(関心部
位)断層像の画像データを記憶している画像記憶手段か
ら選択する。同時に、画像空間座標値変換手段からの位
置情報は、時刻記憶手段と画素値算出部に供給される。
[Operation] The operation of the present invention is as follows. That is, the current position of the surgical instrument (position and direction of the distal end of the surgical instrument), which is inserted into the subject during the surgical operation and changes momentarily along with the progress of the operation, is sequentially detected by the real space coordinate value detecting means. Then, based on the position information of the surgical instrument detected by the real space coordinate value detecting means, the image space coordinate value converting means converts into coordinate values indicating the position in the image space. The image selecting means, based on the position information from the image space coordinate value converting means, obtains image data including a tomographic image in which the distal end portion of the surgical instrument is imaged from a tomographic image of a surgical site (region of interest) previously imaged. It is selected from the image storage means that stores the image data. At the same time, the position information from the image space coordinate value conversion means is supplied to the time storage means and the pixel value calculation section.

【0017】時刻記憶手段は、手術の進行に沿って時々
刻々変化する手術器具の現在の位置(手術器具の先端部
位置と方向)が実空間座標値検出手段によって順次検出
され、画像空間座標値変換手段で変換された画像空間上
の時々刻々の位置情報(座標値)の発生(検出)時刻
を、タイマからの時刻情報(時刻データ)に基づいて記
憶する。なお、時刻記憶手段は、位置情報の発生時刻と
位置情報(座標値)を共に記憶するものであってもよ
く、また、実空間座標値検出手段によって順次検出され
る位置情報の発生時刻を記憶するものであってもよい。
In the time storage means, the current position of the surgical instrument (the position and direction of the tip of the surgical instrument), which changes momentarily along with the progress of surgery, is sequentially detected by the real space coordinate value detecting means, and the image space coordinate value is obtained. The occurrence (detection) time of the momentary position information (coordinate value) in the image space converted by the converting means is stored based on the time information (time data) from the timer. The time storage means may store both the generation time of the position information and the position information (coordinate value), and also stores the generation time of the position information sequentially detected by the real space coordinate value detection means. It may be one that does.

【0018】画素値算出手段は、画像空間座標値変換手
段で変換された画像空間上の位置の画素値を基に、新た
に置き換えるための値を算出、または、画像の画素値と
は別の画一的な画素値を算出し、時間差算出部は、時刻
記憶手段に記憶された位置情報の発生時刻とタイマより
の時刻データの時間差より手術経過時間を算出する。画
素値置換部は、手術器具の位置情報を基に、その画素値
を画素値算出手段によって新たに算出した値、または、
画像の画素値とは別の画一的な画素値に置き換えると共
に、画素値算出手段によって新たに算出され置き換えら
れた画素値、または、画一的な画素値を、時間差算出部
で算出された手術経過時間の応じた画素値に置き換え、
直ちに画像記憶手段に戻す。
The pixel value calculation means calculates a value for new replacement based on the pixel value at the position on the image space converted by the image space coordinate value conversion means, or is different from the pixel value of the image. The uniform pixel value is calculated, and the time difference calculation unit calculates the operation elapsed time from the time difference between the generation time of the position information stored in the time storage means and the time data from the timer. The pixel value replacement unit, based on the position information of the surgical instrument, a value of the pixel value newly calculated by the pixel value calculation unit, or
The pixel value of the image is replaced with a uniform pixel value, and the pixel value newly calculated and replaced by the pixel value calculation means or the uniform pixel value is calculated by the time difference calculation unit. Replace with the pixel value according to the elapsed operation time,
Immediately return to the image storage means.

【0019】画像合成手段は、画像選択手段によって選
択され、画素値置換手段によって画素値を置き換えられ
た画像上の、画像空間座標値変換手段によって変換され
た位置に、現時の手術器具の位置を示す所定のパターン
を重ね合わせる。合成された画像は、表示手段に表示さ
れる。履歴画像保存手段は、画素値置換手段によって画
素値を置き換えられた後の履歴画像を、操作者の指示に
従って画像記憶手段から呼びだし、同じく画像記憶手段
の別の領域に保存する。
The image synthesizing means sets the current position of the surgical instrument to the position converted by the image space coordinate value converting means on the image selected by the image selecting means and having the pixel values replaced by the pixel value replacing means. Overlay the given patterns shown. The combined image is displayed on the display means. The history image storage means retrieves the history image whose pixel values have been replaced by the pixel value replacement means from the image storage means in accordance with an instruction from the operator, and also stores the history image in another area of the image storage means.

【0020】したがって、表示手段には、手術操作中の
手術器具の位置が、手術の経過時間に応じた画素値に変
換され、その表示画像の画素値より手術時間の経緯、な
らびに、それまでの手術手順が判明できる画像がリアル
タイムに表示される。その結果、手術中に体位変換がな
された場合や長時間の及ぶ手術で一時手術が中断された
場合であっても、体位変換や手術中断時に手術操作がな
されていた部位が画像の画素値より認識できるので、先
に手術操作がなされていた部位より引き続いて手術を効
率よく進めることが可能となり、また、摘出不充分等の
医療ミスの可能性、ならびに再手術の必要性が大幅に低
減されることから、術者や患者の負担軽減に貢献でき
る。また、手術の履歴を直接反映した履歴画像が作成さ
れ、それは術後検討時の客観性に富んだ有効な資料の一
つとなる。
Therefore, on the display means, the position of the surgical instrument during the surgical operation is converted into a pixel value according to the elapsed time of the surgery, and the pixel value of the displayed image indicates the history of the surgical time and the previous values. Images showing the surgical procedure are displayed in real time. As a result, even if the body position was changed during the operation or the temporary operation was interrupted due to a long-time operation, the region where the operation was performed when the position was changed or the operation was interrupted was more than the pixel value of the image. Since it can be recognized, it is possible to efficiently proceed with the surgery from the site where the surgery was previously performed, and the possibility of medical mistakes such as insufficient extraction and the need for re-operation are greatly reduced. Therefore, the burden on the operator and the patient can be reduced. In addition, a history image that directly reflects the history of surgery is created, which is one of the effective and highly objective materials at the time of postoperative examination.

【0021】例えば、手術の経過時間と変換する画素値
の関係を図7(a)に示すように、手術時間の経過を所
時間(例えば10分)単位で、現時刻(現時点)t0よ
り10分前までの間をAの画素値(A色)、現時点の1
0分前から20分前の間をBの画素値(B色)、現時点
の20分前から30分前の間をCの画素値(C色)、現
時点から30分以前をDの画素値(D色)とすると、表
示、ないし、履歴画像は同図(b)に示すように手術操
作の行われた手順、すなわち、現時刻(現時点)t0よ
り10分前までに手術操作の及んだ手術器具の位置の領
域はA色点で、現時点より10分前から20分前に手術
操作の及んだ手術器具の位置の領域はB色点で、現時点
より20分前から30分前に手術操作の及んだ手術器具
の位置の領域はC色点で、現時点から30分以前に手術
操作の及んだ手術器具の位置の領域はD色点の集合(蓄
積)として表示されることになる。
For example, as shown in FIG. 7A, the relationship between the elapsed time of surgery and the pixel value to be converted is shown in FIG. 7A. The pixel value of A (color A) up to the minute before, 1 at the present time
The pixel value of B (B color) between 0 minutes and 20 minutes ago, the pixel value of C (C color) between 20 minutes and 30 minutes before the current time, and the pixel value of D from 30 minutes before the current time If it is (D color), the display or history image shows the procedure in which the surgical operation was performed as shown in (b) of the figure, that is, the surgical operation is performed 10 minutes before the current time (current time) t0. The area of the position of the surgical instrument is the A color point, and the area of the position of the surgical instrument that has been operated 10 to 20 minutes before the current time is the B color point, 20 to 30 minutes before the current time. The area of the position of the surgical instrument covered by the surgical operation is displayed as a C color point, and the area of the position of the surgical instrument covered by the surgical operation within 30 minutes from the present time is displayed as a set (accumulation) of the D color point. It will be.

【0022】また、各表示色は、時間差算出部で算出さ
れた算出時間に基づいて表示色(画素値)の置換がなさ
れ、10分後には図(a)の特性図は点線に示されてい
るようになり、図(b)の履歴画像におけるA色がB色
に、B色がC色に、C色がD色の画素値に置換されるこ
とになる。したがって、表示画素値(表示色)から手術
の手順、ならびに、手術中に体位変換により手術が中断
された場合や長時間の手術中に手術が中断された場合に
あっても、その中断直前にどの部位に手術操作がなされ
ていたかが表示画素値(表示色)から客観的に判断でき、
その結果、手術再開後も中断直前に手術操作がなされて
いた部位から引き続いて手術を効率、且つ、有効に行な
うことが可能となる。
Further, the display color (pixel value) of each display color is replaced based on the calculation time calculated by the time difference calculation unit, and after 10 minutes, the characteristic diagram of FIG. The color A in the history image of FIG. 7B is replaced with the color B, the color B is replaced with the color C, and the color C is replaced with the pixel value of the color D. Therefore, even if the surgery is interrupted by the display pixel value (display color), and if the surgery is interrupted due to postural change during surgery, or if the surgery is interrupted during a long operation, immediately before the interruption. It can be objectively judged from the display pixel value (display color) which part the surgical operation was performed,
As a result, even after the operation is resumed, it becomes possible to efficiently and effectively perform the operation successively from the site where the operation was performed immediately before the interruption.

【0023】なお、B、C、Dの各色(画素値)の置換
は、時間差算出部で算出された算出時間に基づいて画素
値置換部により行なわれ、A色(画素値)の置換は画素
値算出部でもって画像空間座標値変換手段で変換された
手術器具の画像上の位置の画素値を基に算出された新た
な画素値、または、画像空間座標値変換手段で変換され
た現時の手術器具の位置の画像の画素値とは別の画一的
な画素値に基づいて画素値置換部により行なわれる。ま
た、画素値の置換は、時間差算出部で算出された算出時
間に基づいて順次リアルタイムに行っても、5分、10
分、15分…等の所定の単位時間経過毎に一括してバッ
チで行なうようにしてもよい。
The replacement of each color (pixel value) of B, C, and D is performed by the pixel value replacement unit based on the calculation time calculated by the time difference calculation unit, and the replacement of color A (pixel value) is performed by the pixel. A new pixel value calculated based on the pixel value of the position on the image of the surgical instrument converted by the image space coordinate value conversion means by the value calculation unit, or the current pixel value converted by the image space coordinate value conversion means The pixel value replacement unit performs the pixel value replacement based on a uniform pixel value different from the pixel value of the image of the position of the surgical instrument. Even if the pixel value replacement is sequentially performed in real time based on the calculation time calculated by the time difference calculation unit, it takes 5 minutes or 10 minutes.
Minutes, 15 minutes, etc. may be collectively performed in batches every predetermined unit time elapses.

【0024】さらに、手術の経過時間と変換する画素値
(色調)の関係は図7(a)に示すように手術経過を所
定の単位時間(例えば、10分)とせず、同図(c)に
示すように画素値が時間経過にしたがって連続的に変化
するものとし、画素値ないし色調を時間経過としたがっ
て連続して変化させることも可能である。しかしなが
ら、図7(a)に示す特性のように単位時間経過ごとに
画素値を置換する方が、手術の経過時間(経緯)や手術
手順を把握する上で有利である。
Further, as for the relationship between the elapsed time of surgery and the pixel value (color tone) to be converted, the progress of surgery is not set to a predetermined unit time (for example, 10 minutes) as shown in FIG. It is also possible to continuously change the pixel value or the color tone as time passes, as shown in FIG. However, it is more advantageous to replace the pixel value every time the unit time elapses as in the characteristic shown in FIG. 7A, in order to grasp the elapsed time (history) of the operation and the operation procedure.

【0025】[0025]

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。図1は、本発明に係わる外科手術支援装置の一実
施例の概略構成を示す図である。図1において、符号1
は被検体Mが載置された手術台である。2は手術中に術
者によって被検体Mに差し入れられる吸引管などの手術
器具である。手術台1上には、三次元方向にそれぞれ磁
界を発生する磁気ソース3aが、被検体Mとの相対位置関
係が変化しないように配備されている。手術器具2の後
端部には、磁気ソース3aから発生された三次元の磁界を
検出する磁気センサ3bが取り付けられている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an embodiment of a surgical operation support device according to the present invention. In FIG. 1, reference numeral 1
Is an operating table on which the subject M is placed. Reference numeral 2 is a surgical instrument such as a suction tube that is inserted into the subject M by an operator during surgery. A magnetic source 3a that generates a magnetic field in each of the three-dimensional directions is provided on the operating table 1 so that the relative positional relationship with the subject M does not change. A magnetic sensor 3b that detects a three-dimensional magnetic field generated from the magnetic source 3a is attached to the rear end of the surgical instrument 2.

【0026】図2に示すように、磁気ソース3aは、三次
元方向X、Y、Zにそれぞれ磁界を発生させる3つのコ
イル3ax 、3ay 、3az から構成されている。磁気ソース
3aは、駆動回路4に接続され、この駆動回路4から交流
電流を与えられることにより三次元の磁界Hを発生す
る。磁気センサ3bも同様に、互いに直交3つのコイル3b
x 、3by 、3bz から構成されている。磁気センサ3bは、
検出回路5に接続されている。この検出回路5は、各コ
イル3bx、3by、3bzからの検出信号を増幅して、適宜の
ディジタル信号に変換した位置データを出力する。磁気
ソース3a、磁気センサ3b、駆動回路4、検出回路5及び
後述する実空間座標値検出部7は、本発明における実空
間座標値検出手段に相当する。
As shown in FIG. 2, the magnetic source 3a is composed of three coils 3ax, 3ay and 3az which generate magnetic fields in the three-dimensional directions X, Y and Z, respectively. Magnetic source
3a is connected to the drive circuit 4 and generates a three-dimensional magnetic field H by receiving an alternating current from the drive circuit 4. Similarly, the magnetic sensor 3b has three coils 3b orthogonal to each other.
It consists of x, 3by, and 3bz. The magnetic sensor 3b is
It is connected to the detection circuit 5. The detection circuit 5 amplifies the detection signals from the coils 3bx, 3by, 3bz and outputs position data converted into appropriate digital signals. The magnetic source 3a, the magnetic sensor 3b, the drive circuit 4, the detection circuit 5, and the real space coordinate value detection unit 7 described later correspond to the real space coordinate value detecting means in the present invention.

【0027】画像処理コンピュータ6は、手術器具2の
画像空間座標値の位置算出、算出された位置に応じた画
像の選択、選択された画像上への手術器具2の位置を示
すパターンの合成、また、置き換えるべき画素値の算
出、手術経過時間に応じての画素値の置換を行なうもの
であり、その内部構成を機能別に大別すると、実空間座
標値検出部7、画像空間座標値算出部8、画像選択部
9、画像合成部10、画素値算出部11、画素値置換部12、
時刻記憶手段としての時刻メモリ16、時間差検出部17、
時刻メモリ16と時間差検出部17に現在時刻データを与え
るタイマ18からなる。なお、タイマ18は、画像処理コン
ピュータ6の時計機能を利用するのが現実的である。
The image processing computer 6 calculates the position of the image space coordinate value of the surgical instrument 2, selects an image according to the calculated position, synthesizes a pattern indicating the position of the surgical instrument 2 on the selected image, Further, the pixel value to be replaced is calculated, and the pixel value is replaced according to the elapsed operation time. When the internal configuration is roughly classified by function, the real space coordinate value detection unit 7 and the image space coordinate value calculation unit are described. 8, an image selection unit 9, an image composition unit 10, a pixel value calculation unit 11, a pixel value replacement unit 12,
A time memory 16 as a time storage means, a time difference detection unit 17,
It is composed of a time memory 16 and a timer 18 which gives current time data to the time difference detection unit 17. Note that it is realistic for the timer 18 to use the clock function of the image processing computer 6.

【0028】実空間座標値検出部7は、検出回路5から
の位置データに基づいて、磁気センサ3bの三次元位置
(実空間座標)及び方向を算出し、さらに、手術器具2
の先端は磁気センサ3bに対して定点であるので、予めそ
の位置関係の初期データとして与えておくことで手術器
具2の大きさを考慮して、最終的には、手術器具2の先
端の実空間上における三次元位置座標値及び方向を求め
るもので、本発明における実空間座標値検出手段に相当
する。なお、上述した磁気ソース3aおよび磁気センサ3b
を使って磁気センサ3bの実空間座標および方向を算出す
る手法は、例えば、特許第2653210号(特開平3
−267054号)によって知られているので、ここで
の説明は省略する。
The real space coordinate value detection unit 7 calculates the three-dimensional position (real space coordinates) and direction of the magnetic sensor 3b based on the position data from the detection circuit 5, and further, the surgical instrument 2
Since the tip of the surgical instrument 2 is a fixed point with respect to the magnetic sensor 3b, the size of the surgical instrument 2 is taken into consideration by giving it as the initial data of the positional relationship in advance, and finally the actual tip of the surgical instrument 2 is considered. It obtains three-dimensional position coordinate values and directions in space, and corresponds to the real space coordinate value detecting means in the present invention. The magnetic source 3a and the magnetic sensor 3b described above are used.
A method of calculating the real space coordinates and the direction of the magnetic sensor 3b by using, for example, Japanese Patent No. 2653210 (Japanese Patent Laid-Open No.
No. 267054), the description thereof is omitted here.

【0029】画像空間座標値算出部8は、実空間座標値
検出部7からの位置情報(座標値:手術器具2の先端位
置と方向)を基に、手術器具2の画像空間上の位置と方
向の座標値を算出するもので、本発明における画像空間
座標値変換手段に相当する。画像選択部9は、画像空間
座標値算出部8から与えられた手術器具2の先端の画像
空間上の座標値に基づき、手術器具先端が位置している
部位が撮影されている断層像を含む所要の画像データ
(断層像)を画像メモリ13から選択するもので、本発明
における画像選択手段に相当する。
The image space coordinate value calculation unit 8 determines the position of the surgical instrument 2 in the image space based on the position information (coordinate value: tip position and direction of the surgical instrument 2) from the real space coordinate value detection unit 7. The coordinate value of the direction is calculated and corresponds to the image space coordinate value conversion means in the present invention. The image selection unit 9 includes a tomographic image in which the region where the surgical instrument tip is located is imaged based on the coordinate value of the tip of the surgical instrument 2 in the image space given from the image space coordinate value calculation unit 8. The required image data (tomographic image) is selected from the image memory 13, and corresponds to the image selection means in the present invention.

【0030】画像メモリ13は、手術に先立ちX線CT装
置やMRI装置などの断層撮影装置で予め撮影された被
検体Mの関心領域内(手術部位)の位置毎に断層像の画
像データと、画素値置換部12によって画素値の置き換え
られた後の「履歴画像」を記憶するもので、本発明にお
ける画像記憶手段に相当する。具体的には、ハードディ
スクや画像処理ハードウエア上のメモリがこれに割り当
てられる。画素値算出部11は、画像空間座標値算出部8
で算出された位置情報(手術器具2の画像空間上の位置
と方向の座標値)と画像選択部9で選択された画像デー
タを基に手術器具2の画像上の位置の新たな画素値を算
出するものである。
The image memory 13 stores image data of a tomographic image for each position in the region of interest (surgical region) of the subject M, which is preliminarily imaged by a tomographic imaging device such as an X-ray CT device or an MRI device prior to surgery. The "history image" after the pixel value replacement unit 12 has replaced the pixel value is stored, and corresponds to the image storage means in the present invention. Specifically, a hard disk or a memory on the image processing hardware is assigned to this. The pixel value calculation unit 11 includes an image space coordinate value calculation unit 8
A new pixel value of the position of the surgical instrument 2 on the image is calculated based on the position information (coordinate values of the position and the direction of the surgical instrument 2 in the image space) calculated in step 3 and the image data selected by the image selection unit 9. It is to be calculated.

【0031】画素値置換部12は、手術器具2の画像上の
位置の画素値を画素値算出部11によって新たに算出した
値に置き換えるもので、実施例では、前記の画素値算出
部11、ならびに、後述の時間差検出部17とで本発明にお
ける画素値置換手段を構成している。また、画像置換部
12は、例えば、図7(a)に示す時間対画素値特性を有
しており、後述の時間差検出部17からの時間差信号によ
り現時との時間差に応じて画素値を前作用の項で説明し
たように、現時刻(現時点)t0より10分前までに手
術操作の及んだ手術器具の位置の領域はA色に、現時点
より10分前から20分前に手術操作の及んだ手術器具
の位置の領域はB色に、現時点より20分前から30分
前に手術操作の及んだ手術器具の位置の領域はC色に、
現時点から30分以前に手術操作の及んだ手術器具の位
置の領域はD色に切り換える。
The pixel value replacing section 12 replaces the pixel value at the position on the image of the surgical instrument 2 with the value newly calculated by the pixel value calculating section 11. In the embodiment, the pixel value calculating section 11, In addition, the time difference detection unit 17 described later constitutes the pixel value replacement means in the present invention. Also, the image replacement unit
Reference numeral 12 has, for example, the time-to-pixel value characteristic shown in FIG. 7A, and the pixel value is explained in the section of the previous action according to the time difference from the present time by the time difference signal from the time difference detection unit 17 described later. As described above, the area of the position of the surgical instrument that has been operated 10 minutes before the current time (current time) t0 is colored A, and the operation that is 10 to 20 minutes before the current operation is performed. The area of the position of the instrument is in B color, the area of the position of the surgical instrument that has been operated 20 to 30 minutes before the present time is in C color,
The area of the position of the surgical instrument that has been operated 30 minutes before the present time is switched to D color.

【0032】画像合成部10は、画像選択部9によって選
択され、且つ、画素値置換部12によって手術操作を加え
られた位置の画素値が置き換えられた画像上の、画像空
間座標値算出部8によって算出された位置に、手術器具
2の位置を示す所定のパターン(手術器具の先端位置、
および/または、方向を示すパターン)を重ね合わせる
もので、本発明における画像合成手段に相当する。画像
合成部10で合成された画像は、本発明の表示手段に相当
するモニタTV14に与えられる。履歴画像保存部15は、
画素値置換部12によって手術操作を加えられた位置の画
素値が置き換えられた後の「履歴画像」を、操作者の指
示に従って画像メモリ13の別領域に保存するもので、本
発明における履歴画像保存手段に相当する。
The image synthesizing unit 10 has an image space coordinate value calculating unit 8 on the image in which the pixel values at the positions selected by the image selecting unit 9 and operated by the pixel value replacing unit 12 have been replaced. A predetermined pattern indicating the position of the surgical instrument 2 (the tip position of the surgical instrument,
And / or patterns indicating directions) are overlapped and correspond to the image synthesizing means in the present invention. The image combined by the image combining unit 10 is given to the monitor TV 14 corresponding to the display means of the present invention. The history image storage unit 15
The “history image” after the pixel values at the position where the surgical operation is applied is replaced by the pixel value replacement unit 12 is stored in another area of the image memory 13 according to the instruction of the operator. It corresponds to a storage means.

【0033】時刻メモリ16は、画像空間座標値算出部8
からの位置情報と共に、タイマ18からのクロック信号に
基づいて位置情報の発生時刻を記憶するもので、本発明
における時刻記憶手段に相当する。時間差算出部17は、
時刻メモリ16に記憶された時刻とタイマ18からの時刻デ
ータに基づいて手術経過時間を算出し、その時間差信号
を画素値置換部12に与える。
The time memory 16 includes an image space coordinate value calculation unit 8
The time when the position information is generated is stored based on the clock signal from the timer 18 together with the position information from, and corresponds to the time storage means in the present invention. The time difference calculation unit 17
The operation elapsed time is calculated based on the time stored in the time memory 16 and the time data from the timer 18, and the time difference signal is given to the pixel value replacing unit 12.

【0034】以下、本実施例装置の動作を説明する。上
記構成の装置において、手術器具2の位置を表示するに
は、装置を動作させるに先立ち画像メモリ13に断層像を
収集記憶させておく必要がある。図3は、画像メモリ13
に記憶される断層像の収集についての説明図である。
The operation of the apparatus of this embodiment will be described below. In order to display the position of the surgical instrument 2 in the apparatus having the above configuration, it is necessary to collect and store tomographic images in the image memory 13 before operating the apparatus. FIG. 3 shows the image memory 13
It is explanatory drawing about collection of the tomographic image memorize | stored in FIG.

【0035】被検体Mの関心領域を含むように複数のス
ライス面S〜Sの断面像をMRI装置などにより撮
影する。得られた断層像I〜Iの模式図を図3(b)
に示す。これらの断層像I〜Iは、適宜の固有のフ
ァイル名(画像ファイル名)を付されて画像メモリ13に
格納される。この時同時に、手術器具の実空間上の位置
と画像空間上の位置を対応づける「空間対応づけ」のた
めの画像上の基準点をも記録しておく。この空間対応づ
けは、画像メモリ13に収集記憶された画像データが、M
RI装置などの断層撮影を行なった装置の固有の空間座
標(CT座標系)で表わされており、このCT座標系の
固有空間座標と、手術器具の位置表示装置の実空間座標
(手術器具の実空間座標値検出手段を基準とする座標
系)との対応付けのために、実空間上の手術器具の座標
値を画像空間上の座標値に変換する変換行列の作成のた
めに必要な処理である。
Cross-sectional images of a plurality of slice planes S 1 to S n so as to include the region of interest of the subject M are photographed by an MRI apparatus or the like. Figure 3 is a schematic view of the resulting tomographic image I 1 ~I n (b)
Shown in. These tomographic images I 1 ~I n are stored are assigned appropriate unique file name (image file name) in the image memory 13. At this time, at the same time, the reference point on the image for "space correspondence" for associating the position of the surgical instrument in the real space with the position in the image space is also recorded. In this space correspondence, the image data collected and stored in the image memory 13 is M
It is represented by the unique spatial coordinates (CT coordinate system) of a tomographic apparatus such as an RI apparatus. The unique spatial coordinates of this CT coordinate system and the real space coordinates of the surgical instrument position display device (surgical instrument). Required for creating a conversion matrix for converting the coordinate values of the surgical instrument in the real space into the coordinate values in the image space, in order to associate the coordinate values with the coordinate system based on the real space coordinate value detection means). Processing.

【0036】空間対応づけには、幾通りかの方法が存在
し、採用する方法によって記録しておく基準点が異な
る。被検体の体表面上に貼り付けられたマーカーを用い
る方法の場合には、そのマーカーを貼り付けた状態で断
層像を収集し、画像データと同時に画像上に描出された
マーカー座標値を記録しておく。マーカーを用いずに、
被検体表面の任意の点を変換のための基準点とする方法
を採用するには、収集した断層像から被検体の輪郭を構
成する全点の座標値を記録しておく。なお、前者の方法
は、特許第1848083号(特公平5−55141
号)や特許第2653210号(特開平3−26705
4号)に記載されており、また後者の手法は、特開平8
−98847号に記載されているので、ここでの説明は
省略する。空間対応づけのための基準点の記録と同時に
全画素値の平均値を各画像ごとに算出しておき、記録し
ておく。
There are several methods for spatial correspondence, and the reference points to be recorded differ depending on the method used. In the case of the method using a marker attached on the body surface of the subject, a tomographic image is collected with the marker attached, and the marker coordinate values drawn on the image are recorded at the same time as the image data. Keep it. Without using markers
To adopt the method in which an arbitrary point on the surface of the subject is used as a reference point for conversion, the coordinate values of all the points forming the contour of the subject are recorded from the collected tomographic image. The former method is disclosed in Japanese Patent No. 1848083 (Japanese Patent Publication No. 5-55141).
No.) and Japanese Patent No. 2653210 (JP-A-3-26705).
No. 4) and the latter method is disclosed in
No. 98847, the description is omitted here. At the same time as the recording of the reference points for spatial correspondence, the average value of all pixel values is calculated for each image and recorded.

【0037】各画像ごとの全画素値の平均値の算出は、
図4のフローチャートで示すように、画像メモリ13から
画像データを得(ステップS1)、画像内の全画素値の
平均値を算出する(ステップS2)。平均値の算出は、
例えば、全画素値を加算し、その加算値を全画素数で割
ることで算出する。算出された平均値は画像メモリ13に
格納され(ステップS3)、ステップS1〜S3による
平均値の算出ならびにそれの画像メモリ13への格納動作
は、画像メモリ13に格納されている全画像(断層像I
〜I)について行なわれる(ステップS4)。このよ
うにして求められた各画像の画素値の平均値は手術中
に、置き換えのための新たな画素値を算出する際に用い
られる。本実施例装置を手術に適用する際には、磁気ソ
ース3aを被検体Mに対して固定した後、空間対応づけの
ための実空間上の基準点位置を得る。
The average value of all pixel values for each image is calculated by
As shown in the flowchart of FIG. 4, image data is obtained from the image memory 13 (step S1), and the average value of all pixel values in the image is calculated (step S2). To calculate the average value,
For example, it is calculated by adding all pixel values and dividing the added value by the total number of pixels. The calculated average value is stored in the image memory 13 (step S3), and the calculation of the average value in steps S1 to S3 and the storing operation in the image memory 13 are performed for all images (tomographic images) stored in the image memory 13. Image I 1
~I n) is performed on (step S4). The average value of the pixel values of each image obtained in this way is used during the operation to calculate a new pixel value for replacement. When the apparatus of this embodiment is applied to surgery, the magnetic source 3a is fixed to the subject M, and then the reference point position in the real space for spatial correspondence is obtained.

【0038】被検体表面に貼り付けられたマーカーを基
準点とする方法を採用している場合には、磁気センサ3b
が取り付けられた手術器具2の先端でマーカーを指し示
し、その実空間上の座標値を得る。被検体表面の任意の
点を基準点とする場合には、手術器具2の先端で被検体
表面を適当に指し示し、その実空間上の座標値を得る。
このようにして得た実空間上の基準点の座標値と、先に
記録しておいた画像空間上の基準点の座標値を基に、変
換行列を作成し、画像空間座標値算出部8に与える。以
上のように断層像の収集、各画像ごとの全画素値の平均
値の算出・記録及び、空間対応づけが終了すると、手術
に移行する。
When the method using the marker attached to the surface of the subject as a reference point is adopted, the magnetic sensor 3b
The marker is pointed at the tip of the surgical instrument 2 to which is attached, and the coordinate value in the real space is obtained. When an arbitrary point on the surface of the subject is used as the reference point, the tip of the surgical instrument 2 is appropriately pointed to the surface of the subject, and the coordinate values in the real space are obtained.
A conversion matrix is created based on the coordinate values of the reference points in the real space thus obtained and the previously recorded coordinate values of the reference points in the image space, and the image space coordinate value calculation unit 8 Give to. When the tomographic image acquisition, the calculation / recording of the average value of all pixel values for each image, and the spatial correlation are completed as described above, the operation is started.

【0039】手術中は、常に手術器具2の実空間上の座
標値が、所定の時間間隔で実空間座標値検出部7から送
られる。画像空間座標値算出部8は、手術器具2の実空
間上の座標値を先の変換行列を用いて画像空間上の手術
器具の位置と方向の座標値に変換する。画像選択部9
は、手術器具2の先端位置の画像空間上の座標値に応じ
た画像を画像メモリ13から選択して取り出す。
During surgery, the coordinate values of the surgical instrument 2 in the real space are always sent from the real space coordinate value detecting section 7 at predetermined time intervals. The image space coordinate value calculation unit 8 converts the coordinate value of the surgical instrument 2 in the real space into the coordinate value of the position and direction of the surgical instrument in the image space using the above conversion matrix. Image selector 9
Selects and extracts an image from the image memory 13 according to the coordinate value of the tip position of the surgical instrument 2 in the image space.

【0040】画像選択部9の画像の選択動作と並行して
画素値算出部11が、置き換えるべき新たな画素値を算出
する。図5は、画素値算出部11、及び、画素値置換部の
動作を示すフローチャートである。まず、画像空間座標
値算出部8によって算出された、手術器具2の先端位置
と挿入方向の画像空間上の座標値を得る(ステップS1
0)。次に、画像選択部9によって選択された、手術器
具2の先端位置と方向の画像上の座標値に対応する画像
を得、その画像を構成する画素の内、被検体内に挿入さ
れている手術器具2の先端位置の画像上の座標値と一致
する画素の値を得る(ステップS11)。
In parallel with the image selecting operation of the image selecting section 9, the pixel value calculating section 11 calculates a new pixel value to be replaced. FIG. 5 is a flowchart showing the operations of the pixel value calculation unit 11 and the pixel value replacement unit. First, the coordinate values in the image space of the tip position and the insertion direction of the surgical instrument 2 calculated by the image space coordinate value calculation unit 8 are obtained (step S1).
0). Next, an image corresponding to the coordinate values on the image of the tip position and direction of the surgical instrument 2 selected by the image selection unit 9 is obtained, and among the pixels forming the image, the image is inserted into the subject. A pixel value that matches the coordinate value on the image of the tip position of the surgical instrument 2 is obtained (step S11).

【0041】現在使用中の手術器具が手術操作を行なう
器具や先端位置が組織上にあっても内視鏡などの手術操
作を加えるものではない手術器具を使用している場合に
は、画素値算出部11は画素値の算出を行なわず、ステッ
プS10に戻り、次の瞬間の器具の位置を得て同様の動作
を繰り返すが(ステップS12)、現在使用中の器具が吸
引管であり、その先端位置の履歴を残す必要がある場合
には、画素値置き換えのための処理を行う。また、もし
吸引管を用いている場合においても、術者が明らかに履
歴を残す必要がないと判断し、その意図をキーボードな
どによって装置に伝えた場合には、やはり処理は行わ
ず、ステップS10に戻り、同様の動作を繰り返す(ステ
ップS13)。なお、ステップS12、S13は、いずれも履
歴を残す必要があるかどうかの判断であるので、両ステ
ップをまとめることができる。
If the surgical instrument currently in use is a surgical instrument that performs a surgical operation or a surgical instrument that does not add a surgical operation such as an endoscope even if the tip position is on the tissue, the pixel value is The calculator 11 does not calculate the pixel value, returns to step S10, obtains the position of the instrument at the next moment, and repeats the same operation (step S12), but the instrument currently in use is the suction tube, and If it is necessary to keep the history of the tip position, processing for pixel value replacement is performed. Further, even if the suction tube is used, if the operator judges that it is not necessary to record the history and informs the intention to the apparatus with a keyboard or the like, the processing is not performed and the step S10 is performed. Then, the same operation is repeated (step S13). It should be noted that both steps S12 and S13 are judgments as to whether or not it is necessary to keep a history, so both steps can be combined.

【0042】次に、ステップS12、S13を経て履歴を残
す必要があると判断されれば、手術開始から単位時間
(例えば10分)経過していなければ、画像空間座標値
算出部8によって算出された手術器具2の先端位置が存
在する画素値と、先に算出記憶した全画素の平均値を得
て(ステップS15)、ステップS16で画素値算出部11で
次式により新たな画素値を算出する。 Inew=Iaverage−|Iold−Iaverage| ただし、 Inew:新たに置き換えられる画素値 Iaverage:全画素の平均値 Iold:手術操作を加える前の画素値
Next, if it is judged that it is necessary to leave a history through steps S12 and S13, if the unit time (for example, 10 minutes) has not elapsed from the start of the operation, the image space coordinate value calculation unit 8 calculates The pixel value at which the tip position of the surgical instrument 2 exists and the average value of all the pixels calculated and stored previously are obtained (step S15), and the pixel value calculation unit 11 calculates a new pixel value by the following equation in step S16. To do. Inew = Iaverage− | Iold−Iaverage | However, Inew: pixel value that is newly replaced Iaverage: average value of all pixels Iold: pixel value before applying surgical operation

【0043】通常、MRI装置やX線CT装置などの画
像では、腫瘍など手術操作を必要とする組織は、造影剤
を用いて高信号に描出されており、全画素の平均値に比
べ明らかに大きな画素値を有していることが多い。上式
によれば、図6に示すように新たな画素値は、全画素の
平均値に対して画素値が折り返すことになるので、明ら
かに全画素の平均値を下回ることになる。結果、手術操
作を加えられた組織は、そうでない組織に対しコントラ
スト良く描出される。画素値置換部12は、手術器具2の
先端の画像空間上の座標に一致する画素の値を、このよ
うにして算出した新たな画素値に置き換え(ステップS
17)、画素値の置き換えられた画像は、直ちに画像メモ
リ13に上書きされ、次回に画像選択部9が選択する時に
は、その時点まで画素値を置き換えられ続けた画像が選
択されることになる。
Usually, in an image obtained by an MRI apparatus, an X-ray CT apparatus, or the like, a tissue such as a tumor that requires a surgical operation is visualized at a high signal using a contrast agent, which is clearly higher than the average value of all pixels. They often have large pixel values. According to the above equation, the new pixel value is clearly lower than the average value of all pixels because the pixel value is folded back with respect to the average value of all pixels as shown in FIG. As a result, the tissue to which the surgical operation has been applied is depicted in good contrast to the tissue that does not. The pixel value replacement unit 12 replaces the pixel value that matches the coordinates of the tip of the surgical instrument 2 in the image space with the new pixel value calculated in this way (step S
17) The image whose pixel value has been replaced is immediately overwritten in the image memory 13, and when the image selection unit 9 selects next time, the image whose pixel value has been replaced until that time is selected.

【0044】画像合成部10は、画素値置換部12で画素値
を置き換えられた画像上の、画像空間座標値算出部8で
算出された位置に、手術器具2の位置を示す所定パター
ン(手術器具先端位置と方向を示すパターン)を重ね合
わせる。そして、合成された画像は、モニター14に表示
される。もし、術中あるいは術後に操作者が、履歴画像
を保存するように指示した場合には、履歴画像保存部15
は、画像メモリ13からその時点までの画像を読み出し、
画像メモリ13上の空き領域にその画像を複写する。さら
に、別の時点で保存の指示がなされたら、先とは異なる
画像メモリ13の空き領域に複写する。このようにして、
履歴画像の保存の指示がなされる度に、その時点までの
履歴画像が保存されることになる。
The image synthesizing unit 10 has a predetermined pattern (surgical pattern) indicating the position of the surgical instrument 2 at the position calculated by the image space coordinate value calculating unit 8 on the image whose pixel value is replaced by the pixel value replacing unit 12. Patterns indicating the tool tip position and direction) are overlaid. Then, the combined image is displayed on the monitor 14. If the operator instructs to save the history image during or after the operation, the history image saving unit 15
Reads the images up to that point from the image memory 13,
The image is copied to an empty area on the image memory 13. Further, when a save instruction is given at another time, the image is copied to a free area of the image memory 13 different from the previous one. In this way
Each time the instruction to save the history image is issued, the history image up to that point is saved.

【0045】以上の処理を逐次リアルタイムで実行する
ことによりモニタTV14には、手術器具2の現在位置を
所定パターンで表し、かつ、その時点までに操作され、
画素値が置き換えられた画像が順次表示される。
By sequentially executing the above-described processing in real time, the monitor TV 14 displays the current position of the surgical instrument 2 in a predetermined pattern and is operated by that time.
The images with the pixel values replaced are sequentially displayed.

【0046】一方、時刻メモリ16に記憶された手術器具
の位置情報の時々刻々の発生時刻と、タイマ18からの現
時の時刻データに基づいて時間差算出部17で手術経過時
間が算出され、この算出された時間に基づいて単位時間
(例えば10分)経過したかの判断がなされ(ステップ
S14)、単位時間が経過すると先に画素値算出部11で算
出され置き換えられた画素値が、画素値置換部12で単位
時間(例えば10分)に対応した画素値に置き換えられ
(ステップS18)、この画素値の置き換えられた画像上
の画像空間座標値算出部8で算出された位置に、手術器
具2の現時の位置を示す所定パターン(手術器具先端位
置と方向を示すパターン)が画像合成部10で重ね合わさ
れ、合成された画像は、モニター14に表示される。
On the other hand, the elapsed operation time is calculated by the time difference calculation unit 17 based on the momentary occurrence time of the position information of the surgical instrument stored in the time memory 16 and the current time data from the timer 18, and this calculation It is determined whether a unit time (for example, 10 minutes) has elapsed based on the determined time (step S14), and when the unit time has elapsed, the pixel value calculated and replaced by the pixel value calculation unit 11 is replaced by the pixel value replacement. The pixel value corresponding to a unit time (for example, 10 minutes) is replaced by the unit 12 (step S18), and the surgical instrument 2 is placed at the position calculated by the image space coordinate value calculation unit 8 on the image with the replaced pixel value. A predetermined pattern indicating the current position of (the pattern indicating the tip position and direction of the surgical instrument) is superimposed on the image combining unit 10, and the combined image is displayed on the monitor 14.

【0047】これにより、図7(b)に示すように現時
刻(現時点)より10分前までに手術操作の及んだ手術
器具の位置の領域はA色点で、現時点より10分前から
20分前に手術操作の及んだ手術器具の位置はB色点
で、、現時点より20分前から30分前に手術操作の及
んだ手術器具の位置はC色点で、現時点から30分以前
に手術操作の及んだ手術器具の位置はD色点の集合(蓄
積)として表示される。なお、A色領域は、画素値算出
部でもって画像空間座標値変換手段で変換された手術器
具の画像上の位置の画素値を基に算出された新たな画素
値、または、画像空間座標値変換手段で変換された現時
の手術器具の位置の画像の画素値とは別の画一的な画素
値であり、画素値の画素値置換部により行なわれる。ま
た、B、C、D色の領域は、時間差算出部で算出された
算出時間に基づいて画素値置換部により行なわれ、手術
時間の経過に応じてリアルタイムに、ないしは、単位時
間経過毎にバッチで画素値の置換がなされる。
As a result, as shown in FIG. 7 (b), the area of the position of the surgical instrument that the surgical operation has reached within 10 minutes before the current time (current time) is the A color point, and 10 minutes before the current time. The position of the surgical instrument that was operated 20 minutes ago was the B color point, and the position of the surgical instrument that was operated 20 minutes to 30 minutes ago was the C color point, and it was 30 minutes from the current time. The position of the surgical instrument that has been operated before the minute is displayed as a set (accumulation) of D color points. The A color region is a new pixel value calculated based on the pixel value of the position on the image of the surgical instrument converted by the image space coordinate value conversion unit by the pixel value calculation unit, or the image space coordinate value. The pixel value is a uniform pixel value different from the pixel value of the image of the current position of the surgical instrument converted by the conversion means, and is performed by the pixel value pixel value replacement unit. In addition, the B, C, and D color regions are processed by the pixel value replacement unit based on the calculation time calculated by the time difference calculation unit, and are batch-processed in real time according to the elapsed operation time or every unit time elapsed. The pixel values are replaced with.

【0048】したがって、表示画像の表示画素値(表示
色)から手術の手順、ならびに、手術中の体位変換によ
り手術が中断された場合や長時間の手術中に手術が中断
された場合にあっても、中断時にどの部位に手術操作が
なされていたかが表示画素値(表示色)から客観的に判断
でき、手術再開後も中断時に手術操作がなされていた部
位から引き続いて手術を行うことが可能となる。
Therefore, when the operation is interrupted by the display pixel value (display color) of the display image, and the operation is interrupted due to the postural change during the operation, or when the operation is interrupted during the operation for a long time. Also, it is possible to objectively judge which part the surgical operation was performed at the time of the interruption from the display pixel value (display color), and it is possible to continue the surgery from the part where the surgical operation was performed at the time of the interruption even after resuming the surgery. Become.

【0049】〔変形実施例〕1)実施例では、図7
(b)における手術開始から10分までの手術器具の位
置を示す領域の画素値(履歴を残すべき施術部位を示す
置き換えるべき新たな画素値)を、手術操作前の画素値
と画像の全画素値の平均値とから算出しているが、本発
明ではこれに限らず、各画素毎に計算することなしに、
予め得ておいた全画素の最大値や最小値、または、手術
時間経過を示す画素値とは異なる画一的な一定の画素値
に置き換えても良い。また、施術部位の画像を表わす色
調と異なる色調で表示するようにしてもよく、要は、施
術部位の画像を他の部位の画像と区別できるようにすれ
ばよい。なお、置き換えるべき新たな画素値を画像の画
素値から算出することなく画一的な画素値に置き換える
場合には、図1における画素値算出部は不要となる。
[Modified Embodiment] 1) In the embodiment, FIG.
In (b), the pixel value of a region indicating the position of the surgical instrument from the start of surgery to 10 minutes (a new pixel value to be replaced indicating a surgical site where history should be retained) is set to the pixel value before the surgical operation and all pixels of the image. Although it is calculated from the average value of the values, the present invention is not limited to this, without calculating for each pixel,
It may be replaced with a maximum value or a minimum value of all pixels obtained in advance, or a uniform fixed pixel value different from the pixel value indicating the lapse of operation time. Further, the image may be displayed in a color tone different from the color tone representing the image of the treated region, and the point is that the image of the treated region may be distinguished from the images of other regions. When a new pixel value to be replaced is replaced with a uniform pixel value without being calculated from the pixel value of the image, the pixel value calculation unit in FIG. 1 is unnecessary.

【0050】2)実施例では、履歴を残すかどうかの判
断を術者が行なうようにしたが、例えば、手術器具の先
端位置を中心にある範囲を関心領域として設定し、その
関心領域内に所定時間(約30秒)以上存在していた場
合には施術されたと自動判断するようにしてもよい。 3)実施例では、MRI装置で撮影した画像を直接画像
メモリに記憶させるようにしたが、MRI装置等で撮影
した断層像のフィルムをフィルムリーダーなどで読み取
り、画像メモリに記憶させても、また、光磁気ディスク
などの記録媒体から読み取り、画像メモリに記憶される
ようにしてもよい。
2) In the embodiment, the operator decides whether or not to leave a history. For example, a range centered on the tip position of the surgical instrument is set as the region of interest, and the region of interest is set within that region. If it has been present for a predetermined time (about 30 seconds) or more, it may be automatically determined that the operation has been performed. 3) In the embodiment, the image photographed by the MRI apparatus is directly stored in the image memory. However, even if the film of the tomographic image photographed by the MRI apparatus is read by a film reader or the like and stored in the image memory, Alternatively, it may be read from a recording medium such as a magneto-optical disk and stored in the image memory.

【0051】4)実施例では、磁気ソース及び磁気セン
サを用いて手術器具の位置を検出したが、本発明は、こ
れに限定されることなく、例えば、手術器具を多関節の
アームの先端に取り付け、各関節部分でアームの角度を
検出することにより、手術器具の位置と方向を検出する
ように構成してもよい。このように構成することにより
磁気ソースによって、形成されている磁界を乱すような
磁性体や導電体などから、構成される器具を使用するこ
とができる。 5)実施例では、空間対応づけに手術器具を使用しその
先端で被検体の体表を指し示すようにしたが、手術器具
とは別に磁気センサを取り付けた空間対応づけ用プロー
ブを用い、これでもって被検体の体表を指し示すように
してもよい。このようにすれば、手術器具を清潔に保つ
ことができる。
4) In the embodiment, the position of the surgical instrument is detected by using the magnetic source and the magnetic sensor. However, the present invention is not limited to this. For example, the surgical instrument may be attached to the tip of an articulated arm. The position and orientation of the surgical instrument may be detected by mounting and detecting the angle of the arm at each joint. With such a configuration, it is possible to use an instrument composed of a magnetic body or a conductor that disturbs the magnetic field formed by the magnetic source. 5) In the embodiment, the surgical instrument is used for spatial correspondence, and the tip of the surgical instrument is used to point to the body surface of the subject. However, a spatial correspondence probe equipped with a magnetic sensor is used separately from the surgical instrument. Therefore, the body surface of the subject may be indicated. In this way, the surgical instrument can be kept clean.

【0052】[0052]

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、手術操作中の手術器具の位置の時間経過の履
歴画像が、手術操作を妨げることなくモニター上に表示
されるので、その表示画像から体位変換や手術中断時に
手術操作がなされていた部位、それまでの手術経緯が一
目でかつ客観的に認識、ないし、判別できる。
As is apparent from the above description, according to the present invention, a historical image of the position of the surgical instrument during the surgical operation over time is displayed on the monitor without disturbing the surgical operation. From the displayed image, it is possible to at a glance and objectively recognize or determine the site where the surgical operation was performed when the posture was changed or the operation was interrupted, and the operation history up to that point.

【0053】その結果、手術中に体位変換がなされた場
合や長時間の及ぶ手術で一時手術が中断された場合であ
っても、中断に手術操作がなされていた部位より引き続
いて手術を効率よく進めることが可能となり、また、そ
の時点までに手術操作の時間的経緯(手術手順)を客観
的に判別できるので、手術を効率よく、忠実に進めるこ
とが可能となり、且つ、摘出不充分等の医療ミスの可能
性、ならびに再手術の必要性が大幅に低減されることか
ら、術者や患者の負担軽減に貢献できる。
As a result, even if the posture is changed during the operation, or even if the temporary operation is interrupted by a long-time operation, the operation can be efficiently performed continuously from the site where the operation was performed for the interruption. It is possible to proceed, and since the time history of the surgical operation (surgical procedure) can be objectively determined by that time, it is possible to proceed with the surgery efficiently and faithfully, and when the extraction is insufficient, etc. The possibility of medical errors and the need for re-operation are greatly reduced, which can contribute to reducing the burden on the operator and patient.

【0054】また、手術操作中の手術器具の位置の時間
経過、換言すれば手術の履歴を直接反映した客観的な履
歴画像が作成され、その履歴画像を保存しておくこと
で、術後検討を行う際の有力な資料の一つとなる。
In addition, an objective history image that directly reflects the time course of the position of the surgical instrument during the surgical operation, in other words, the history of the surgery, is created, and the history image is saved for postoperative examination. It becomes one of the influential materials when doing.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 実施例に係わる外科手術支援装置の概略構成
を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a surgical operation support device according to an embodiment.

【図2】 磁気ソース及び磁気センサの説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram of a magnetic source and a magnetic sensor.

【図3】 断層像の収集の説明に供する図である。FIG. 3 is a diagram for explaining acquisition of a tomographic image.

【図4】 各画像ごとの全画素値の平均値の算出動作を
示すフローチャートである。
FIG. 4 is a flowchart showing an operation of calculating an average value of all pixel values for each image.

【図5】 画素値算出及び画素値置換の動作を示すフロ
ーチャートである。
FIG. 5 is a flowchart showing operations of pixel value calculation and pixel value replacement.

【図6】 画素値置換動作の説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram of a pixel value replacement operation.

【図7】 実施例装置の作用説明用図である。FIG. 7 is a diagram for explaining the operation of the embodiment apparatus.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1:手術台 2:手術器
具 3a:磁気ソース 3b:磁気セ
ンサ 4:駆動回路 5:検出回
路 6:画像処理コンピュータ 7:実空間
座標値検出部 8:画像空間座標値算出部 9:画像選
択部 10:画像合成部 11:画素値
算出部 12:画素値置換部13画像メモリ 14:モニタ
TV 15:履歴画像保存部 16:時刻メ
モリ 17:時間差検出部 18:タイマ
1: Operating table 2: Surgical instrument 3a: Magnetic source 3b: Magnetic sensor 4: Drive circuit 5: Detection circuit 6: Image processing computer 7: Real space coordinate value detection unit 8: Image space coordinate value calculation unit 9: Image selection unit 10: Image composition unit 11: Pixel value calculation unit 12: Pixel value replacement unit 13 Image memory 14: Monitor TV 15: History image storage unit 16: Time memory 17: Time difference detection unit 18: Timer

フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) G01R 33/28 A61B 5/05 390 G02B 23/24 G01N 24/02 Y Fターム(参考) 2H040 DA03 GA02 GA10 GA11 4C093 AA22 CA24 FF15 FF19 FF20 FF28 FF35 FF37 FF41 FG01 FG13 FG16 GA01 4C096 AA18 AB50 AD14 AD19 AD23 DC14 DC22 DC37 DD07 EA04 FC20 Front page continuation (51) Int.Cl. 7 Identification code FI theme code (reference) G01R 33/28 A61B 5/05 390 G02B 23/24 G01N 24/02 Y F term (reference) 2H040 DA03 GA02 GA10 GA11 4C093 AA22 CA24 FF15 FF19 FF20 FF28 FF35 FF37 FF41 FG01 FG13 FG16 GA01 4C096 AA18 AB50 AD14 AD19 AD23 DC14 DC22 DC37 DD07 EA04 FC20

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 被検体内に挿入された手術器具の位置を
位置検出手段で検出し、その検出位置情報に基づいて手
術器具の先端部が位置している部位が撮影されている断
層像の画像データを画像記憶手段から選択し、選択され
た画像上に手術器具の位置を示す所定のパターンを重ね
合わせて表示する手術支援装置であって、前記位置検出
手段で検出された手術器具の断層像上の位置の画素値
を、手術の経過時間に応じて異なる画素値に置き換えて
表示し、手術経過時間を表わす手術履歴画像を表示でき
るようにしたことを特徴とする手術支援装置。
1. A tomographic image in which a position of a surgical instrument inserted into a subject is detected by a position detecting means, and a region where a distal end portion of the surgical instrument is located is imaged based on the detected position information. A surgical assistance apparatus for selecting image data from image storage means and superimposing and displaying a predetermined pattern indicating the position of a surgical instrument on the selected image, the slice of the surgical instrument being detected by the position detecting means. A surgery support device characterized in that a pixel value at a position on an image is replaced with a different pixel value according to the elapsed time of surgery and displayed, and a surgery history image showing the elapsed surgery time can be displayed.
【請求項2】 被検体の関心部位の断層像の画像データ
を記憶する画像記憶手段と、手術器具先端部の実空間上
の位置を順次検出する実空間座標値検出手段と、前記実
空間座標値検出手段からの位置情報を画像空間上の座標
値に変換する画像空間座標値変換手段と、前記画像空間
座標値変換手段からの位置情報に基づいて手術器具先端
部が位置している部位が撮影されている画像データを前
記画像記憶手段から選択する画像選択手段と、前記画像
選択手段によって選択された画像上の前記画像空間座標
値変換手段によって変換された位置に手術器具を示す所
定パターンを重ね合わせる画像合成手段と、前記画像合
成手段によって合成された画像を表示する表示手段とを
備えた手術支援装置であって、前記実空間座標値検出手
段で検出される手術器具の位置情報、または、前記画像
空間座標値変換手段によって変換される手術器具の位置
情報の発生時刻を記憶する時刻記憶手段と、前記画像空
間座標値変換手段で変換された手術器具の画像上の位置
の画素値を、前記時刻記憶手段に記憶された位置情報の
発生時刻と現時刻からの手術経過時間に応じた画素値に
置き換える画素値置換手段とを設け、手術経過時間を表
わす手術履歴画像を表示できるようにしたことを特徴と
する手術支援装置。
2. An image storage unit that stores image data of a tomographic image of a region of interest of a subject, a real space coordinate value detection unit that sequentially detects a position of a surgical instrument distal end in a real space, and the real space coordinates. An image space coordinate value conversion means for converting the position information from the value detection means into a coordinate value in the image space, and a portion where the surgical instrument tip is located based on the position information from the image space coordinate value conversion means. An image selecting means for selecting imaged image data from the image storing means, and a predetermined pattern indicating a surgical instrument at a position converted by the image space coordinate value converting means on the image selected by the image selecting means. A surgery assisting apparatus comprising: an image synthesizing means for superimposing and a display means for displaying an image synthesized by the image synthesizing means, the surgery being detected by the real space coordinate value detecting means. Time information storage means for storing the position information of the instrument or the generation time of the position information of the surgical instrument converted by the image space coordinate value conversion means, and on the image of the surgical instrument converted by the image space coordinate value conversion means. Pixel value replacement means for replacing the pixel value at the position with a pixel value corresponding to the time of occurrence of the position information stored in the time storage means and the elapsed operation time from the current time is provided, and the operation history representing the elapsed operation time is provided. An operation support device characterized in that an image can be displayed.
【請求項3】 請求項1、または、請求項2に記載の手
術支援装置であって、手術経過時間が単位時間であるこ
とを特徴とする手術支援装置。
3. The surgery support apparatus according to claim 1 or 2, wherein the surgery elapsed time is a unit time.
【請求項4】 請求項2に記載の手術支援装置であっ
て、前記時刻記憶手段が、前記実空間座標値検出手段で
検出された手術器具の位置情報、または、前記画像空間
座標値変換手段によって変換された手術器具の位置情報
の発生時刻と共に位置情報をも記憶するものであること
を特徴とする手術支援装置。
4. The surgery support apparatus according to claim 2, wherein the time storage means is position information of the surgical instrument detected by the real space coordinate value detection means, or the image space coordinate value conversion means. A surgical operation supporting device, wherein the position information is stored together with the generation time of the position information of the surgical instrument converted by.
【請求項5】 請求項2から請求項4のいずれかに記載
の手術支援装置であって、前記画素値置換手段は、画像
空間座標値変換手段で変換された手術器具の画像上の位
置の画素値とは別の画素値を算出する画素値算出部と、
画像空間座標値変換手段で変換された手術器具の画像上
の位置の画素値を前記画素値算出部によって算出された
画素値に置き換える画素値置換部と、前記時刻記憶手段
に記憶された位置情報の発生時刻と現時刻の時間差より
手術経過時間を算出する時間差算出部とで構成され、前
記画素値置換部は前記画像空間座標値変換手段で変換さ
れた手術器具の画像上の位置の画素値を、前記時間差算
出部で算出された手術経過時間の応じた画素値に置き換
えるものであることを特徴とする手術支援装置。
5. The surgical operation support apparatus according to claim 2, wherein the pixel value replacement unit is a position on the image of the surgical instrument converted by the image space coordinate value conversion unit. A pixel value calculation unit that calculates a pixel value different from the pixel value,
A pixel value replacement unit that replaces the pixel value of the position on the image of the surgical instrument converted by the image space coordinate value conversion unit with the pixel value calculated by the pixel value calculation unit, and the position information stored in the time storage unit. And a time difference calculation unit that calculates an operation elapsed time from the time difference between the occurrence time and the current time, and the pixel value replacement unit is a pixel value at a position on the image of the surgical instrument converted by the image space coordinate value conversion unit. Is replaced with a pixel value according to the surgery elapsed time calculated by the time difference calculation unit.
【請求項6】 請求項5に記載の手術支援装置であっ
て、前記画素値算出部は、前記画像空間座標値変換手段
で変換された(現時の)手術器具の画像上の位置の画素
値を、画像の画素値とは別の画一的な画素値に置き換え
るものであることを特徴とする手術支援装置。
6. The surgical operation support apparatus according to claim 5, wherein the pixel value calculation unit is a pixel value at a position on the image of the (current) surgical instrument converted by the image space coordinate value conversion unit. Is replaced with a uniform pixel value different from the pixel value of the image.
【請求項7】 請求項5に記載の手術支援装置であっ
て、前記画素値算出部は、画像空間座標値変換手段で変
換された手術器具の画像上の位置の画素値を基に、新た
な画素値を算出するものであることを特徴とする手術支
援装置。
7. The surgical operation support apparatus according to claim 5, wherein the pixel value calculation unit is based on a pixel value of a position on the image of the surgical instrument converted by the image space coordinate value conversion means. Surgery assisting device, which calculates various pixel values.
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