【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手術中に、手術器具の位置を手術前に収集したＸ線ＣＴ像、ＭＲＩ像、あるいはＸ線透視画像上に表示し、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、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、特に、手術器具の３次元の位置検出に磁場変換方式を採用した手術支援装置に関する。
【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）を参照しながら行なう外科手術中に、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。
【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、手術を速やかに行な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。
また、手術器具の位置の検出は、手術器具の３次元的移動に支障を来たさないように、特許第２６５３２１０号（特開平３−２６７０５４号）公報に示されている磁場変換方式が用いられている。
【０００４】
磁場変換方式による３次元位置検出は、無線周波の３次元磁場を発生する磁場ソースを患者に対して定位置に固定して設置し、磁場センサを手術器具の所定位置に固定して設置し、磁場ソースによって形成される磁場を磁場センサによって検出し、その検出された信号から、磁場ソースに対する磁場センサの位置を算出して手術器具の位置を検出するようにしたものである。
なお、磁場変換方式で手術器具の位置を検出するこの種支援装置においては、手術器具の広範囲の移動位置を検出できるように、磁場ソースが発生する磁場強度は一定で、発生磁場範囲を広く設定されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、磁場ソースより一定強度の磁場を発生させる磁場変換方式による手術器具の位置検出では、次の問題がある。
すなわち、磁場ソースが発生する磁場発生領域（範囲）に手術用マイクロスコープ、金属性の吸引管などの金属（磁性体）が存在すると、磁場ソースによって形成された磁場（磁場環境）が乱されて手術器具の正確な位置検出ができなくなり、位置検出精度が低下するという問題点がある。
【０００６】
したがって、手術器具の移動範囲、すなわち、位置検出範囲が狭い手術の場合でも、磁場ソースより一定磁場強度の位置検出範囲より広い領域の磁場を発生していると、その磁場発生領域（範囲）内に磁性体が存在すれば磁性体の影響で、磁場が乱れて（歪んで）位置検出精度が低下する。それを避けるためには、磁場ソースによって形成される磁場領域（範囲）内に磁性体が位置し磁場が乱されないように細心の注意をしなければならないという問題点がある。
また、その磁場環境が乱されているのに気付かないで、乱された磁場から検出された不正確な手術器具の位置を信頼して手術を行った場合には、神経や血管などを傷付けるという致命的な問題点がある。
さらに、磁場変換方式による手術器具の位置検出では、磁場ソースの近傍に磁場センサーが近づき過ぎている場合に、位置検出精度が劣るという問題点がある。
【０００７】
本発明は上記に鑑みなされたものであって、その目的とするところは、手術器具の移動範囲や外乱を与える磁性体の位置する領域で定まる位置検出範囲を考慮して、磁場ソースが発生する磁場強度を可変することで、外乱による磁場環境の乱れで手術器具の位置検出が不正確になることのない手術支援装置を提供することにある。
【０００８】
【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、被検体内に挿入された手術器具の位置を磁場ソースと磁場センサよりなる磁場変換式検出手段で検出し、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（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、前記磁場ソースの発生磁場強度を可変する磁場強度可変手段を備えることを特徴としている。
【０００９】
具体的には、被検体の関心部位の画像データを記憶する画像記憶手段と、被検体に対して定位置に固定した駆動回路で駆動され磁場を発生する磁場ソースと、手術器具に固定した磁場センサと、前記磁場センサから得られる信号に基づいて前記手術器具の位置を順次検出する位置検出手段と、前記位置検出手段からの位置情報に基づいて前記画像記憶手段から画像データを順次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位置検出手段で検出された位置に、手術器具の位置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、から構成される手術器具の位置表示装置であって、前記駆動回路が磁場ソースが発生する磁場強度を可変するものであることを特徴としている。
【００１０】
また、前記磁場強度可変手段、ないし、前記駆動回路は、前記磁場センサの検出磁場強度に応じて前記磁場ソースの発生磁場強度を自動的に調整するものであることが好ましい。
【００１１】
〔作用〕
本発明の作用は以下の通りである。
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実空間座標上での位置が順次検出され、その検出された実空間座標上の手術器具の位置が、画像空間座標上の位置に変換される。
すなわち、位置検出手段で、固定位置に配置された磁場ソースに対する磁場センサの位置が順次検出され、検出された位置情報（データ）に基づいて位置検出手段の位置算出部は手術器具の先端部の位置と方向を示す実空間座標値を算出し、位置算出部で算出された磁場センサの実空間座標値／方向からなる位置情報に基づいて、位置検出手段の位置情報変換部は、位置算出部からの位置情報を画像空間上の位置を示す座標値、すなわち、画像上の位置情報に変換する。
【００１２】
画像選択手段は、位置情報変換部から与えられる手術器具の先端部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。
画像合成手段は、画像選択手段によって選択された画像上の、位置情報変換部によって求められた変換位置情報の示す位置に、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。
駆動回路は、磁場ソースを駆動し磁場を発生させるもので、該駆動回路は電流、電圧等の磁場ソースに供給する電力を変更／調整することで、磁場ソースが発生する磁場強度を変更／調整するもので、発生磁場強度の変更／調整は、スイッチの切替などの手動、ないし、磁場センサの検出磁場強度に応じて自動的になされるものであってもよい。
【００１３】
したがって、磁場ソースが発生する磁場強度を変更／調整することで、磁場領域（範囲）を手術中における手術器具の位置検出領域（範囲）に合わせることで、磁場（磁場環境）を乱す要因となる磁性体を磁場領域（範囲）外とすることが可能となり、磁場ソースが発生する磁場が乱されることがないので、手術器具の位置を正確に検出できる。
また、逆に手術用マイクロスコープ等の金属体が患者の近くに配置されている場合には、金属体が磁場ソースが発生する磁場領域（範囲）外となるように磁場強度を変更／調整する。これにより、磁場ソースが発生する磁場が金属体の影響で乱されることがなく、手術器具の正確な位置検出が行なえる。
【００１４】
これにより，手術器具の正確な位置に対応する断層画像を選択し、その画像上に手術器具の位置を示す所定のパターンを表示できるので、手術を効率良く、忠実に行なうことができる。
また、手術手法、手術部位によっては、磁場ソースの近傍に磁場センサが近づき過ぎて位置検出精度が劣る場合にも、磁場ソースが発生する磁場強度を調整／変更（弱める）することで、手術器具の位置を正確に検出することが可能となる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の態様を説明する。図１は、本発明に係る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、３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。なお、この磁場ソース３ａは被検体Ｍ自身に取付け固定してもよい。
手術器具２の後端部には、磁気ソース３ａから発生された３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。
【００１６】
図２に示すように、磁気ソース３ａは、３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３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３ｂｘ、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及び後述する位置算出部７、位置情報変換部８、変換値算出部９は、本発明における位置検出手段に相当する。
【００１７】
画像処理コンピュータ６は、手術器具２の位置検出、検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の位置を示す所定パターンの合成、磁場ソース３ａに対する磁場センサ３ｂの位置算出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、位置算出部７、位置情報変換部８、変換値算出部９、画像選択部１０、画像合成部１２からなる。
位置算出部７は、検出回路５からの位置データに基づいて、磁場ソース３ａに対する磁場センサ３ｂの３次元位置及び方向を算出し、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３次元位置座標値及び方向を求めるものである。
【００１８】
なお、上述した磁場ソース３ａおよび磁場センサ３ｂを使って磁場センサ３ｂの実空間座標および方向を算出する磁場変換方式による手術器具の位置検出手法は、例えば、特許第２６５３２１０号（特開平３−２６７０５４号）公報によって知られているので、ここでの説明は省略する。
【００１９】
変換値算出部９は、位置算出部７によって算出された磁場センサ３ｂの実空間座標／方向からなる位置情報を、手術器具２の大きさや形状からその先端部の位置を含む変換位置情報に変換するための変換値を予め格納するものである。
位置情報変換部８は、変換値算出部９内の変換値を使用して、位置算出部７からの位置情報を画像上の位置情報に変換する。
画像選択部１０は、位置情報変換部８から与えられる手術器具２の先端部の位置情報に基づき、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１１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。
【００２０】
画像メモリ１１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の関心領域内の関心部位毎の断層像の画像データを記憶するものであり、この発明における画像記憶手段に相当する。
画像合成部１２は、画像選択部１０によって選択された画像上の、位置情報変換部８によって求められた変換位置情報の示す位置に、手術器具２の位置を示す所定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１２で合成された画像は、本発明における表示手段に相当するモニタＴＶ１３に与えられる。
【００２１】
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１１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１１に記憶される断層像の収集についての説明図である。
【００２２】
図３（ａ）に示す被検体Ｍの関心領域を含むように複数のスライス面Ｓ１〜Ｓｎの断面像をＭＲＩ装置などにより撮影する。得られた断層像Ｉ１〜Ｉｎの模式図を図３（ｂ）に示す。
これらの断層像Ｉ１〜Ｉｎ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１１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」（キャリブレーション）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１１に収集記憶された画像データが、ＭＲＩ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。
【００２３】
キャリブレーションには、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）公報や特許第２６５３２１０号（特開平３−２６７０５４号）公報に記載されており、また後者の手法は、特開平８−９８８４７号公報に記載されているので、ここでの説明は省略する。
【００２４】
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。
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、各マーカー位置は、検出回路５を通り磁場ソース３ａとの相対位置から、実空間上におけるそれぞれの３次元位置の座標値を得る。
このようにして得た実空間上の基準点の座標値は、先に記録しておいた（求めておいた）画像空間上の基準点の座標値にそれぞれ対応づけられ、実空間上の位置を画像上の位置に３次元アフイン変換や変換行列のための変換値が変換値算出部９で算出され、その変換値が位置情報変換部８に記憶される。
【００２５】
以上のように断層像の収集、及び、キャリブレーションが終了すると、手術に移行する。
手術中は、磁場センサ３ｂが固定され、その先端座標が計算可能な吸引管等の手術器具２が被検体Ｍの関心部位（体内）に差し入れられる。被検体Ｍに対しその位置が固定されている磁場ソース３ａには、駆動回路４から交流が送られ、磁場ソース３ａの内部コイルによってＸ、Ｙ、Ｚの３次元方向にそれぞれの磁場が発生される。検出回路５は、この交流電流から磁場ソース３ａによる磁場センサ３ｂの位置を計算し、位置算出部７は手術器具２の先端の実空間上の座標（値）を順次求める。
【００２６】
手術器具２の先端の実空間上の座標（値）は、位置情報変換部８によって断層像上の手術器具の位置と方向の座標（値）に変換される。画像選択部１０は、この変換された手術器具２の先端位置の画像空間上の座標値に対応する断層像を画像メモリ１１から選択して取り出す。選択された画像は、画像合成部１２に送られる。
画像合成部１２は、この選択された断層像上の位置情報変換部８で変換された座標位置に、手術器具２の位置を示す所定のパターンを重ね合わせ、その合成画像をモニタＴＶ１３に出力する。
【００２７】
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ＴＶ１３には、選択された画像上に、位置算出部７で検出され位置情報変換部８で変換された画像上の位置に手術器具２の現在位置を所定パターンで表わした画像が順次表示され、術者は手術器具２の位置を確認しながら手術を行なうことができる。
【００２８】
次に本発明の重要な磁場ソース３ａが発生する磁場強度の変更（調整）機能を磁場センサが装着された吸引管を用いて手術操作を行なう場合等を例に説明する。
【００２９】
１）短い吸引管による手術操作
この場合は吸引管の移動（操作）範囲は狭くてよく、したがって、磁場ソースによる磁場発生範囲も狭い範囲でよいので、図１における磁場強度変更スイッチ１４を操作して磁場ソース３ａに供給する電流を小さくして磁場ソース３ａが発生する磁場強度を弱め、磁場発生範囲を狭くする。
その結果、磁場ソース３ａが発生する磁場が磁場発生範囲以外に及ばないので、磁場範囲外に磁性体（金属）があったとしてもそれが磁場に影響を与えず、磁場が乱されることがないので、正確な位置検出が可能となり，正確な手術器具を位置に対応する断層画像を選択し、その画像上に手術器具の位置を示す所定のパターンを表示できるので、手術を効率良く、忠実に行なうことができる。
【００３０】
２）長い吸引管による手術操作
この場合には吸引管の移動（操作）範囲が広範囲に及ぶので、図１における磁場強度変更スイッチ１４を操作して磁場ソース３ａに供給する電流を大きくして磁場ソース３ａが発生する磁場強度を強くして、吸引管の移動範囲をカバーするように磁場発生範囲を広げる。
これにより、手術操作に必要な範囲の位置検出を行なうことができる。この場合においても、磁場ソース３ａが発生する磁場が磁場発生範囲以外に及ばないので、磁場範囲外に磁性体（金属）があったとしてもそれが磁場に影響を与えず、磁場が乱されることがないので、正確な位置検出が行なえる。
【００３１】
３）その他
手術用マイクロスコープで手術部位を観察しながら手術を行なう場合には、吸引管の移動（操作）範囲も必然的に狭いので、図１における磁場強度変更スイッチ１４を操作して、磁場ソース３ａが発生する磁場がマイクロスコープに及ばないように、すなわち、マイクロスコープが磁場ソース３ａが発生する磁場発生範囲の外に位置するように磁場強度を調整（変更）する。
また、手術部位や手術手法で磁場ソースの近傍に磁場センサが近づき過ぎている場合にも磁場ソースの発生磁場強度を弱めて磁場発生範囲を狭くすることで位置検出精度の低下を防ぐことができる。
【００３２】
図４は他の実施例の主要部の構成を示す図で、この実施例は、磁場センサの検出信号に基づいて磁場センサの検出感度で定まる最小検出強度に、磁場ソースの発生磁場強度を自動的に調整（制御）するようにしてもので、その構成を動作との関連において説明する。
なお、この実施例では、磁場ソース３ａは定位脳手術装置２０の頭を位置決めする頭固定ピン２２を備えたフレーム２１に配置されている。また、図１と同一構成要素には同じ符号を付し、その説明を省略する。
【００３３】
駆動回路４からの供給交流電流により磁場ソース３ａが発生するＸ、Ｙ、Ｚの３方向磁界が磁場センサ３ｂで測定され、位置情報の磁場強度（Ｉｘ、Ｉｙ、Ｉｚ）と回転角度情報（α、β、γ）を検出回路５が発生し、検出回路５からの磁場強度（Ｉｘ、Ｉｙ、Ｉｚ）はＣＰＵ３０に送られる。
ＣＰＵ３０は、その磁場強度に応じて磁場強度を可変する磁場強度可変部３１（減衰器あるいは増幅度可変増幅器）を制御し、磁場ソース３ａが磁場センサ３ｂによる検出器信号強度を検出するのに必要最小限の磁場強度の磁場を発生させる。
【００３４】
すなわち、吸引管２の装着された磁場センサ３ｂ（位置検出器）からの位置信号強度をＩｓｐ＝√（Ｉｘ２＋Ｉｙ２＋Ｉｚ２）、磁場センサ３ｂの感度で定まる最小検出磁場強度をＩｍｉｎとすると、ＣＰＵ３０は磁場強度可変部３１を制御し、磁場センサ３ｂの位置信号強度Ｉｓｐが最小検出磁場強度Ｉｍｉｎとなる、磁場強度（Ｉｓｐ＝Ｉｍｉｎ）の磁場を磁場ソース３ａが発生するようにする。
【００３５】
したがって、吸引管２、すなわち、磁場センサ３ｂが図４のＰ１に位置している場合には図５に示すように磁場ソース３ａの発生磁場強度がＧ１、Ｐ２に位置している場合には磁場センサ３ａの発生磁場強度がＧ２、Ｐ３に位置している場合には磁場センサ３ａの発生磁場強度がＧ３となるように、磁場センサ３ｂの位置、換言すると磁場ソース３ａに対する磁場センサ３ｂの位置（距離）に応じて、磁場センサ３ｂからの位置信号強度Ｉｓｐが、磁場センサ３ｂの最小検出磁場強度Ｉｍｉｎ（Ｉｓｐ＝Ｉｍｉｎ）となる磁場強度の磁場を磁場ソース３ａが発生するように制御される。なお、図５において縦軸は磁場ソースの発生磁場強度、横軸は磁場ソースに対する磁場センサの位置（距離）を示しており、また、Ｐ１＜Ｐ２＜Ｐ３、Ｇ１＜Ｇ２＜Ｇ３の関係にある。
【００３６】
このようにして、磁場ソースが発生する磁場強度（発生磁場範囲）を必要最小限にすることが可能となり、手術野の範囲にある金属の影響を最小限に抑えることが可能となる。
【００３７】
〔変形実施例〕
本発明は、上記の実施例以外に次ぎの実施の態様が考えられる。
１）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装置やＸ線ＣＴ装置等で撮影した断層像のフィルムをフイ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せてもよい。さらに、画像メモリに記憶させる画像も断層像に限らず、３次元立体画像や２次元ないし３次元画像を加工処理した加工画像であってもよい。
【００３８】
２）実施例では、キャリブレーション（手術器具の実空間上の位置と画像上の位置との対応付け）に、磁場センサの装着された手術器具を使用しその先端で被検体の体表に付したマーカー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のマーカー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。
【００３９】
３）磁場センサの検出信号に基づいて磁場センサの検出感度の最小検出強度に磁場ソースの発生磁場強度を自動的に調整する図４における実施例では、減衰器率あるいは増幅度を制御することで磁場強度を調整するようにしたが、磁場センサの磁場ソースに対する位置（距離）と、磁場センサの感度で定まる最小検出信号を検出（発生）するに必要な磁場ソースの発生磁場強度との関係をテーブル化し、磁場センサの検出信号に基づいて磁場ソースの発生磁場強度を調整するようにしてもよい。
【００４０】
４）表示画像上に手術器具の位置を示すパターンと共に、手術器具の先端方向を示す仮想延長線等をも表示するようにしてもよい。
【００４１】
【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、磁場ソースが発生する磁場強度を変更／調整することで、磁場領域（範囲）を手術器具の位置検出領域（範囲）に合わせることで、磁場環境を乱す要因となる磁性体を磁場領域（範囲）外に位置させることが可能となり、それにより磁場ソースが発生する磁場が磁性体で乱されないので、手術器具を正確な位置検出ができる。
【００４２】
その結果、手術器具の正確な位置に対応する断層画像を選択し、その画像上に手術器具の位置を示す所定のパターンを表示できるので、手術を効率良く、忠実に行なうことができる手術支援装置を提供できる。
また、手術手法、手術部位によっては、磁場ソースの近傍に磁場センサが近づき過ぎて位置検出精度が劣る場合にも、磁場ソースが発生する磁場強度を調整／変更することで、手術器具の位置を正確に検出することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例に係る手術支援装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】磁気ソース及び磁気センサの説明図である。
【図３】断層像の収集の説明に供する図である。
【図４】本発明の他の実施例の主要部の概略構成を示すブロック図である。
【図５】図４に示す装置の動作の説明用の特性図である。
【符号の説明】
１：手術台 ２：手術器具
３ａ：磁場ソース ３ｂ：磁場センサ
４：駆動回路 ５：検出回路
６：画像処理コンピュータ ７：位置算出部
８：位置情報変換部 ９：変換値算出部
１０：画像選択部 １１：画像メモリ
１２：画像合成部 １３：モニタＴＶ
１４：磁場強度変更スイッチ
２０：定位脳手術装置 ２１：フレーム
２２：頭部固定ピン
３０：ＣＰＵ ３１：磁場強度可変部[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention provides an X-ray CT image obtained by preoperatively collecting the position of a surgical instrument during a surgical operation in which a surgical instrument such as a suction tube or an endoscope is inserted into a subject for a surgical operation or biological sample collection. , An MRI image, or an X-ray fluoroscopic image, and displays the position of the surgical instrument in the subject, so as to assist a surgeon in performing a surgical operation. The present invention relates to a surgery support device, and more particularly to a surgery support device that employs a magnetic field conversion method for detecting a three-dimensional position of a surgical instrument.
[0002]
[Prior art]
In a medical institution such as a hospital, a tomographic image (for example, an MRI image, an X-ray CT image, a transmission X-ray image, or the like) in which an operation target site (a site of interest) such as an organ or a tumor in a subject is captured is referred to. 2. Description of the Related Art During a surgical operation to be performed, a surgical navigation apparatus that superimposes and displays the position of a surgical instrument operated by an operator on a tomographic image for reference has been used. This surgical navigation device detects, for example, the position of a surgical instrument such as a suction tube, a biopsy puncture needle or an incision scalpel, which is in contact with a site of interest, with a position detection mechanism, and detects the position of the surgical instrument with an MRI. It is configured to be superimposed and displayed in real time in a state where it is aligned with the tomographic image of the region of interest obtained by the device or X-ray CT device, so that the operator during surgery can visually confirm the position of the surgical instrument on the tomographic image ing.
[0003]
With this configuration, the surgeon can visually confirm and grasp the current position of the surgical instrument inserted into the subject sufficiently from the superimposed display of the reference tomographic image and the surgical instrument. This makes it possible for the surgeon to operate the surgical instrument properly, so that the operation can be performed quickly.
To this end, the surgical navigation device has devised a highly accurate means for detecting the position of a surgical instrument and a means for displaying the position of the detected surgical instrument, and accurately and easily displays the position of the surgical instrument on a tomographic image. The emphasis is on doing.
Further, the position of the surgical instrument is detected using a magnetic field conversion method disclosed in Japanese Patent No. 2653210 (Japanese Patent Laid-Open No. 3-267054) so as not to hinder the three-dimensional movement of the surgical instrument. Have been.
[0004]
The three-dimensional position detection by the magnetic field conversion method is to fix and install a magnetic field source that generates a radio frequency three-dimensional magnetic field at a fixed position with respect to a patient, and fix and install a magnetic field sensor at a predetermined position of a surgical instrument, The magnetic field formed by the magnetic field source is detected by a magnetic field sensor, and the position of the surgical instrument is detected by calculating the position of the magnetic field sensor with respect to the magnetic field source from the detected signal.
In this kind of support device that detects the position of a surgical instrument by the magnetic field conversion method, the magnetic field source generates a constant magnetic field intensity and sets a wide range of the generated magnetic field so that a wide range of moving positions of the surgical instrument can be detected. Have been.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, there is the following problem in detecting the position of a surgical instrument by a magnetic field conversion method in which a magnetic field of a constant intensity is generated from a magnetic field source.
That is, if a metal (magnetic material) such as a surgical microscope or a metallic suction tube is present in a magnetic field generation region (range) where a magnetic field source is generated, a magnetic field (magnetic field environment) formed by the magnetic field source is disturbed. There is a problem that accurate position detection of the surgical instrument cannot be performed, and the position detection accuracy is reduced.
[0006]
Therefore, even in the case of a surgical operation in which the moving range of the surgical instrument, that is, the position detection range is narrow, if a magnetic field of a region wider than the position detection range of a constant magnetic field intensity from the magnetic field source is generated, the magnetic field generation region (range) If a magnetic material is present, the magnetic field is disturbed (distorted) due to the influence of the magnetic material, and the position detection accuracy is reduced. In order to avoid this, there is a problem that the magnetic substance is located in a magnetic field region (range) formed by the magnetic field source, and it is necessary to pay close attention so that the magnetic field is not disturbed.
Also, if you do not notice that the magnetic field environment is disturbed and perform surgery while relying on the incorrect position of the surgical instrument detected from the disturbed magnetic field, it will damage nerves and blood vessels. There is a fatal problem.
Furthermore, in the position detection of the surgical instrument by the magnetic field conversion method, there is a problem that the position detection accuracy is poor when the magnetic field sensor is too close to the magnetic field source.
[0007]
The present invention has been made in view of the above, and an object thereof is to generate a magnetic field source in consideration of a movement detection range of a surgical instrument and a position detection range determined by a region where a magnetic substance that gives disturbance is located. It is an object of the present invention to provide a surgery support device in which the position of a surgical instrument does not become inaccurate due to disturbance of a magnetic field environment due to disturbance by varying the magnetic field strength.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a surgical operation support device according to the present invention has the following configuration.
In other words, the position of the surgical instrument inserted into the subject is detected by a magnetic field conversion type detecting means including a magnetic field source and a magnetic field sensor, and a portion where the distal end of the surgical instrument is located is photographed based on the detected position information. A surgery support apparatus for selecting image data of a selected tomographic image from image storage means and displaying a predetermined pattern indicating a position of a surgical instrument (tip) on the selected image in a superimposed manner. A magnetic field intensity varying means for varying the intensity of the generated magnetic field of the source is provided.
[0009]
Specifically, image storage means for storing image data of a region of interest of the subject, a magnetic field source for generating a magnetic field driven by a drive circuit fixed to a fixed position with respect to the subject, and a magnetic field fixed to the surgical instrument A sensor, position detecting means for sequentially detecting the position of the surgical instrument based on a signal obtained from the magnetic field sensor, and an image for sequentially selecting image data from the image storage means based on position information from the position detecting means. Selecting means, image synthesizing means for superimposing a predetermined pattern indicating the position of the surgical instrument on the position detected by the position detecting means on the image selected by the image selecting means, and image synthesizing by the image synthesizing means. Display means for displaying an image, the position display device of a surgical instrument comprising: a driving circuit for varying a magnetic field intensity generated by a magnetic field source. It is characterized in Rukoto.
[0010]
Further, it is preferable that the magnetic field intensity varying means or the drive circuit automatically adjusts the generated magnetic field intensity of the magnetic field source according to the detected magnetic field intensity of the magnetic field sensor.
[0011]
[Action]
The operation of the present invention is as follows.
The position of the surgical instrument that is inserted into the subject during the surgical operation and changes momentarily as the operation proceeds is sequentially detected on the real space coordinates, and the position of the surgical instrument on the detected real space coordinates is detected. , On the image space coordinates.
That is, the position of the magnetic field sensor with respect to the magnetic field source arranged at the fixed position is sequentially detected by the position detecting means, and the position calculating section of the position detecting means detects the position of the distal end of the surgical instrument based on the detected position information (data). The position information conversion unit of the position detecting means calculates a real space coordinate value indicating a position and a direction, based on the position information consisting of the real space coordinate value / direction of the magnetic field sensor calculated by the position calculation unit. Is converted into coordinate values indicating a position in the image space, that is, position information on the image.
[0012]
The image selecting means converts image data including a tomographic image of the distal end portion of the surgical instrument based on the positional information of the distal end portion of the surgical instrument provided from the positional information converting section into a surgical site (interest) (Part) Select from image storage means storing image data of tomographic images.
The image synthesizing unit superimposes a predetermined pattern indicating the current position of the surgical instrument on the position indicated by the converted position information obtained by the position information converting unit on the image selected by the image selecting unit. The synthesized image is displayed on the display unit.
The drive circuit drives a magnetic field source to generate a magnetic field, and the drive circuit changes / adjusts a magnetic field intensity generated by the magnetic field source by changing / adjusting electric power supplied to the magnetic field source such as current and voltage. The change / adjustment of the generated magnetic field strength may be performed manually, such as switching a switch, or automatically according to the detected magnetic field strength of the magnetic field sensor.
[0013]
Therefore, by changing / adjusting the magnetic field intensity generated by the magnetic field source, the magnetic field region (range) is adjusted to the position detection region (range) of the surgical instrument during the operation, which causes a disturbance of the magnetic field (magnetic field environment). The magnetic material can be outside the magnetic field region (range), and the magnetic field generated by the magnetic field source is not disturbed, so that the position of the surgical instrument can be accurately detected.
Conversely, when a metal body such as a surgical microscope is disposed near the patient, the magnetic field intensity is changed / adjusted so that the metal body is outside the magnetic field region (range) generated by the magnetic field source. . Thus, the magnetic field generated by the magnetic field source is not disturbed by the influence of the metal body, and accurate position detection of the surgical instrument can be performed.
[0014]
Thus, a tomographic image corresponding to the exact position of the surgical instrument can be selected and a predetermined pattern indicating the position of the surgical instrument can be displayed on the image, so that the operation can be performed efficiently and faithfully.
In addition, depending on the surgical technique and the surgical site, even when the magnetic field sensor is too close to the magnetic field source and the position detection accuracy is poor, the intensity of the magnetic field generated by the magnetic field source is adjusted / changed (weakened) to obtain a surgical instrument. Can be accurately detected.
[0015]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of one embodiment of a surgery support device according to the present invention.
In FIG. 1, reference numeral 1 denotes an operating table on which a subject M is placed. Reference numeral 2 denotes a surgical instrument such as a suction tube inserted into the subject M by the operator during the operation. On the operating table 1, a magnetic source 3a that generates a magnetic field in each of three-dimensional directions is provided so that a relative positional relationship with the subject M does not change. The magnetic field source 3a may be attached and fixed to the subject M itself.
A magnetic sensor 3b that detects a three-dimensional magnetic field generated from a magnetic source 3a is attached to a rear end of the surgical instrument 2.
[0016]
As shown in FIG. 2, the magnetic source 3a includes three coils 3ax, 3ay, and 3az that generate magnetic fields in three-dimensional directions X, Y, and Z, respectively. The magnetic source 3 a 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 also includes three coils 3bx, 3by, and 3bz orthogonal to each other. The magnetic sensor 3b is connected to the detection circuit 5. The detection circuit 5 amplifies the detection signals from the coils 3bx, 3by, and 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 a position calculation unit 7, a position information conversion unit 8, and a conversion value calculation unit 9, which will be described later, correspond to a position detection unit in the present invention.
[0017]
The image processing computer 6 detects the position of the surgical instrument 2, selects an image according to the detected position, synthesizes a predetermined pattern indicating the position of the surgical instrument 2 on the selected image, and a magnetic field sensor 3b for the magnetic field source 3a. When the internal configuration is roughly classified by function, it comprises a position calculation unit 7, a position information conversion unit 8, a conversion value calculation unit 9, an image selection unit 10, and an image synthesis unit 12.
The position calculator 7 calculates the three-dimensional position and direction of the magnetic field sensor 3b with respect to the magnetic field source 3a based on the position data from the detection circuit 5, and furthermore, the tip of the surgical instrument 2 is fixed at a fixed point with respect to the magnetic sensor 3b. Therefore, by giving in advance as initial data of the positional relationship, the size of the surgical instrument 2 is taken into consideration, and finally, the three-dimensional position coordinate value and direction of the distal end of the surgical instrument 2 in the real space are determined. Is what you want.
[0018]
A method for detecting the position of a surgical instrument using a magnetic field conversion method of calculating the real space coordinates and the direction of the magnetic field sensor 3b using the magnetic field source 3a and the magnetic field sensor 3b is described in, for example, Japanese Patent No. 2653210 (Japanese Unexamined Patent Publication No. 3-267054). No.), the description is omitted here.
[0019]
The conversion value calculation unit 9 converts the position information of the magnetic field sensor 3b calculated by the position calculation unit 7 from the real space coordinates / direction into the conversion position information including the position of the tip of the surgical instrument 2 from the size and shape of the surgical instrument 2. The conversion value for performing the conversion is stored in advance.
The position information conversion unit 8 converts the position information from the position calculation unit 7 into position information on an image using the conversion value in the conversion value calculation unit 9.
The image selecting unit 10 obtains required image data (tomographic image) including a tomographic image of a part where the distal end of the surgical instrument is located, based on the positional information of the distal end of the surgical instrument 2 given from the positional information converting unit 8. (Image) is selected from the image memory 11, and corresponds to an image selecting means in the present invention.
[0020]
The image memory 11 stores image data of a tomographic image for each region of interest in the region of interest of the subject M, which is captured in advance by a tomographic apparatus such as an X-ray CT apparatus or an MRI apparatus before the operation. It corresponds to the image storage means in the invention.
The image synthesizing unit 12 superimposes a predetermined pattern indicating the position of the surgical instrument 2 on the position indicated by the converted position information obtained by the position information converting unit 8 on the image selected by the image selecting unit 10. This corresponds to an image synthesizing unit in the present invention. The image synthesized by the image synthesizing unit 12 is provided to a monitor TV 13 corresponding to a display unit in the present invention.
[0021]
Hereinafter, the operation of the apparatus of this embodiment will be described. To display the position of the surgical instrument 2 in the apparatus having the above configuration, it is necessary to collect and store a tomographic image in the image memory 11 before operating the apparatus. FIG. 3 is an explanatory diagram of collecting tomographic images stored in the image memory 11.
[0022]
A plurality of slice planes S including the region of interest of the subject M shown in FIG. 1 ~ S n Is photographed by an MRI apparatus or the like. Obtained tomographic image I 1 ~ I n Is schematically shown in FIG. 3 (b).
These tomographic images I 1 ~ I n Is stored in the image memory 11 with an appropriate unique file name (image file name). At this time, a reference point on the image for “spatial association” (calibration) for associating the position of the surgical instrument in the real space with the position in the image space is also recorded. This spatial association is such that the image data collected and stored in the image memory 11 is represented by the unique spatial coordinates (CT coordinate system) of an apparatus that has performed tomography such as an MRI apparatus. In order to associate the eigenspace coordinates with the real space coordinates of the surgical instrument position display device (coordinate system based on the real space coordinate value detecting means of the surgical instrument), the coordinate values of the surgical instrument in the real space are calculated. This is a process necessary for creating a conversion matrix for converting to a coordinate value in an image space.
[0023]
There are several methods for calibration, and the reference point to be recorded differs depending on the method adopted.
In the case of a 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 simultaneously with the image data. Keep it. In order to adopt a method in which an arbitrary point on the subject surface is used as a reference point for conversion without using a marker, the coordinate values of all points constituting the contour of the subject are recorded from the collected tomographic images. deep. The former method is described in Japanese Patent No. 1848083 (Japanese Patent Publication No. 5-55141) and Japanese Patent No. 2653210 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-267054). 98847, the description of which is omitted here.
[0024]
When the apparatus of this embodiment is applied to an operation, after fixing the magnetic source 3a to the subject M, a reference point position in the real space for spatial correspondence is obtained.
When the method using the marker attached to the subject surface as the reference point is adopted, the marker is indicated by the tip of the surgical instrument 2 to which the magnetic sensor 3b is attached. From the relative position with the magnetic field source 3a, the coordinate value of each three-dimensional position in the real space is obtained.
The coordinate values of the reference points in the real space obtained in this way are respectively associated with the coordinate values of the reference points in the image space that have been recorded (determined) beforehand, and the positions in the real space are obtained. The conversion value for the three-dimensional affine transformation or the conversion matrix is calculated at the position on the image by the conversion value calculation unit 9, and the conversion value is stored in the position information conversion unit 8.
[0025]
When the collection of the tomographic image and the calibration are completed as described above, the operation proceeds to the operation.
During the operation, the magnetic field sensor 3b is fixed, and a surgical instrument 2 such as a suction tube whose tip coordinates can be calculated is inserted into a site of interest (in the body) of the subject M. An alternating current is sent from the drive circuit 4 to the magnetic field source 3a whose position is fixed with respect to the subject M, and respective magnetic fields are generated in three-dimensional directions of X, Y, and Z by the internal coil of the magnetic field source 3a. You. The detection circuit 5 calculates the position of the magnetic field sensor 3b by the magnetic field source 3a from the alternating current, and the position calculation unit 7 sequentially obtains the coordinates (value) of the tip of the surgical instrument 2 in the real space.
[0026]
The coordinates (value) of the distal end of the surgical instrument 2 in the real space are converted into coordinates (values) of the position and direction of the surgical instrument on the tomographic image by the position information conversion unit 8. The image selecting unit 10 selects and extracts a tomographic image corresponding to the coordinate value in the image space of the converted distal end position of the surgical instrument 2 from the image memory 11. The selected image is sent to the image synthesizing unit 12.
The image synthesis unit 12 superimposes a predetermined pattern indicating the position of the surgical instrument 2 on the coordinate position converted by the position information conversion unit 8 on the selected tomographic image, and outputs the synthesized image to the monitor TV 13. .
[0027]
By sequentially executing the above processing in real time, the monitor TV 13 displays the current position of the surgical instrument 2 on the selected image on the image detected by the position calculator 7 and converted by the position information converter 8. Are sequentially displayed, and the operator can perform an operation while checking the position of the surgical instrument 2.
[0028]
Next, the function of changing (adjusting) the intensity of the magnetic field generated by the important magnetic field source 3a of the present invention will be described by taking, as an example, a case where a surgical operation is performed using a suction tube provided with a magnetic field sensor.
[0029]
1) Surgery operation with short suction tube
In this case, the moving (operation) range of the suction tube may be narrow, and the magnetic field generation range by the magnetic field source may be narrow. Therefore, the current supplied to the magnetic field source 3a by operating the magnetic field intensity change switch 14 in FIG. Is reduced, the magnetic field intensity generated by the magnetic field source 3a is weakened, and the magnetic field generation range is narrowed.
As a result, since the magnetic field generated by the magnetic field source 3a does not extend beyond the magnetic field generation range, even if there is a magnetic substance (metal) outside the magnetic field range, it does not affect the magnetic field and the magnetic field may be disturbed. Since accurate position detection is possible, a tomographic image corresponding to the position of an accurate surgical instrument can be selected, and a predetermined pattern indicating the position of the surgical instrument can be displayed on the image, so that the operation can be performed efficiently and faithfully. Can be performed.
[0030]
2) Surgery operation with long suction tube
In this case, since the movement (operation) range of the suction tube is wide, the magnetic field intensity generated by the magnetic field source 3a is increased by operating the magnetic field intensity change switch 14 in FIG. Increase the magnetic field generation range to cover the moving range of the suction tube.
As a result, it is possible to detect the position of the range necessary for the surgical operation. Also in this case, since the magnetic field generated by the magnetic field source 3a does not extend beyond the magnetic field generation range, even if there is a magnetic substance (metal) outside the magnetic field range, it does not affect the magnetic field and the magnetic field is disturbed. Since there is no such detection, accurate position detection can be performed.
[0031]
3) Other
When performing an operation while observing an operation site with an operation microscope, the movement (operation) range of the suction tube is necessarily narrow. Therefore, the magnetic field source 3a is operated by operating the magnetic field intensity change switch 14 in FIG. The magnetic field intensity is adjusted (changed) so that the generated magnetic field does not reach the microscope, that is, the microscope is located outside the magnetic field generation range generated by the magnetic field source 3a.
In addition, even when the magnetic field sensor is too close to the magnetic field source due to the surgical site or the surgical technique, it is possible to prevent a decrease in position detection accuracy by weakening the magnetic field generated by the magnetic field source and narrowing the magnetic field generation range. .
[0032]
FIG. 4 is a diagram showing a configuration of a main part of another embodiment. In this embodiment, the generated magnetic field intensity of the magnetic field source is automatically set to the minimum detection intensity determined by the detection sensitivity of the magnetic field sensor based on the detection signal of the magnetic field sensor. Since the adjustment (control) is performed in a specific manner, the configuration will be described in relation to the operation.
In this embodiment, the magnetic field source 3a is disposed on a frame 21 having a head fixing pin 22 for positioning the head of the stereotaxic apparatus 20. The same components as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.
[0033]
The magnetic field sensor 3b measures magnetic fields in three directions of X, Y, and Z generated by the magnetic field source 3a by the alternating current supplied from the drive circuit 4, and detects the magnetic field strength (Ix, Iy, Iz) and the rotation angle information (α) of the position information. , Β, γ) are generated by the detection circuit 5, and the magnetic field strengths (Ix, Iy, Iz) from the detection circuit 5 are sent to the CPU 30.
The CPU 30 controls a magnetic field strength variable section 31 (attenuator or variable amplification amplifier) that varies the magnetic field strength according to the magnetic field strength, and is necessary for the magnetic field source 3a to detect the detector signal strength by the magnetic field sensor 3b. Generate a magnetic field with a minimum field strength.
[0034]
That is, the position signal intensity from the magnetic field sensor 3b (position detector) to which the suction tube 2 is attached is represented by Isp = √ (Ix 2 + Iy 2 + Iz 2 Assuming that the minimum detected magnetic field strength determined by the sensitivity of the magnetic field sensor 3b is Imin, the CPU 30 controls the magnetic field strength variable unit 31 so that the position signal strength Isp of the magnetic field sensor 3b becomes the minimum detected magnetic field strength Imin. = Imin) is generated by the magnetic field source 3a.
[0035]
Therefore, when the suction tube 2, that is, the magnetic field sensor 3b is positioned at P1 in FIG. 4, the magnetic field generated by the magnetic field source 3a is positioned at G1 and P2 as shown in FIG. When the generated magnetic field strength of the sensor 3a is located at G2 or P3, the position of the magnetic field sensor 3b, in other words, the position of the magnetic field sensor 3b with respect to the magnetic field source 3a (so that the generated magnetic field strength of the magnetic field sensor 3a is G3) According to the distance, the position signal intensity Isp from the magnetic field sensor 3b is controlled so that the magnetic field source 3a generates a magnetic field having a magnetic field intensity that is the minimum detected magnetic field intensity Imin (Isp = Imin) of the magnetic field sensor 3b. In FIG. 5, the vertical axis indicates the generated magnetic field intensity of the magnetic field source, the horizontal axis indicates the position (distance) of the magnetic field sensor with respect to the magnetic field source, and the relations P1 <P2 <P3 and G1 <G2 <G3. .
[0036]
In this way, the magnetic field intensity generated by the magnetic field source (the range of the generated magnetic field) can be minimized, and the influence of metal in the operating field can be minimized.
[0037]
(Modified embodiment)
The present invention may include the following embodiments other than the above embodiment.
1) In the embodiment, the image photographed by the MRI apparatus is directly stored in the image memory. However, the film of the tomographic image photographed by the MRI apparatus or the X-ray CT 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 an image memory. Further, the image stored in the image memory is not limited to a tomographic image, and may be a three-dimensional stereoscopic image or a processed image obtained by processing a two-dimensional or three-dimensional image.
[0038]
2) In the embodiment, a surgical instrument equipped with a magnetic field sensor is used for calibration (associating the position of the surgical instrument in the real space with the position on the image), and the tip of the surgical instrument is attached to the body surface of the subject. Although the marker is pointed out, a spatial association probe to which a magnetic sensor is attached separately from the surgical instrument may be used to indicate the marker on the body surface of the subject. In this way, the surgical instruments can be kept clean.
[0039]
3) Automatically adjusting the generated magnetic field intensity of the magnetic field source to the minimum detection intensity of the detection sensitivity of the magnetic field sensor based on the detection signal of the magnetic field sensor. In the embodiment in FIG. 4, by controlling the attenuator rate or the amplification degree. The magnetic field strength was adjusted, but the relationship between the position (distance) of the magnetic field sensor with respect to the magnetic field source and the generated magnetic field strength of the magnetic field source required to detect (generate) the minimum detection signal determined by the sensitivity of the magnetic field sensor was determined. A table may be used to adjust the generated magnetic field intensity of the magnetic field source based on the detection signal of the magnetic field sensor.
[0040]
4) A virtual extension line or the like indicating the tip direction of the surgical instrument may be displayed on the display image together with the pattern indicating the position of the surgical instrument.
[0041]
【The invention's effect】
As is clear from the above description, according to the present invention, by changing / adjusting the magnetic field intensity generated by the magnetic field source, the magnetic field region (range) is adjusted to the position detection region (range) of the surgical instrument. A magnetic substance that disturbs the magnetic field environment can be positioned outside the magnetic field region (range), so that the magnetic field generated by the magnetic field source is not disturbed by the magnetic substance, so that the surgical instrument can be accurately positioned.
[0042]
As a result, a tomographic image corresponding to the exact position of the surgical instrument can be selected and a predetermined pattern indicating the position of the surgical instrument can be displayed on the image, so that the surgery can be performed efficiently and faithfully. Can be provided.
Also, depending on the surgical technique and the surgical site, even when the magnetic field sensor is too close to the magnetic field source and the position detection accuracy is poor, the position of the surgical instrument can be adjusted by adjusting / changing the magnetic field intensity generated by the magnetic field source. Accurate detection is possible.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a surgery support device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram of a magnetic source and a magnetic sensor.
FIG. 3 is a diagram provided to explain collection of a tomographic image.
FIG. 4 is a block diagram showing a schematic configuration of a main part of another embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a characteristic diagram for explaining the operation of the device shown in FIG. 4;
[Explanation of symbols]
1: Operating table 2: Surgical instrument
3a: magnetic field source 3b: magnetic field sensor
4: Drive circuit 5: Detection circuit
6: Image processing computer 7: Position calculation unit
8: Position information conversion unit 9: Conversion value calculation unit
10: Image selection unit 11: Image memory
12: Image synthesis unit 13: Monitor TV
14: Magnetic field intensity change switch
20: Stereotaxic device 21: Frame
22: Head fixing pin
30: CPU 31: Magnetic field intensity variable section
