JP2009201701A - Apparatus for supporting surgical tool guided surgery - Google Patents

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Hidekazu Nakamoto
秀和 仲本
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To display a specific region (a segmentation) and a surgery access path determined before surgery by superimposing them on an MRI image while following and carrying out continuous imaging of a predetermined cross section of a surgical tool guiding instrument in real time within an MRI apparatus by means of a three-dimensional position detector. <P>SOLUTION: An apparatus for supporting surgical tool guided surgery calculates a surgery access path by using a means for following the position of a surgical tool in real time using a medical image diagnostic apparatus such as an MRI apparatus or the like and the three-dimensional position detector, a means for visualizing a specific region using a 3D volume image obtained by the MRI apparatus, and a 3D volume image obtained by the MRI apparatus. The apparatus includes a means for superimposing the specific region on an MRI image, a means for superimposing the surgery access path on an MRI image, and the function for guiding the surgical tool by displaying the direction and the linear distance to a target on the MRI image. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、MRI内において三次元位置検出装置を用いて術具誘導器具の規定断面をリアルタイムに追随・連続撮像しながら、術前に求めた特定領域(セグメンテーション)と手術アクセス経路をMRI画像上に重畳表示する手段を備える術具誘導手術支援装置に関するものである。但し,針位置に対して奥にある場合と手前にある場合には表示色又は線種を変更してディスプレイに表示することで,三次元情報を視覚化でき,術具とターゲットの方向を二次元画像上で合わせる機能を有している。   The present invention uses a three-dimensional position detection device within an MRI to follow a specific cross section of a surgical instrument guiding instrument in real time and continuously image the specific region (segmentation) and surgical access path obtained before surgery on the MRI image. The present invention relates to a surgical instrument guided surgery support device including a means for superimposing and displaying on the surgical tool. However, when the needle is behind or near the needle position, the display color or line type is changed and displayed on the display, so that the three-dimensional information can be visualized. It has a function of matching on a dimensional image.

患者による医療機関の選別及び治療方法の選択肢の広がりにより,低侵襲治療が普及しつつあり,外科手術手技は大切開手術から内視鏡下手術への移行が加速している。一方で内視鏡下手術では,限定された視野と手術空間により手技・適応の制約や術者ストレスの増大という問題を生じている。その解決方法として,内視鏡映像上にセグメンテーション特定領域を表示する機能(特許文献1)が提案されているが,手術に必要な情報は不足している。また,腹部一般の内視鏡外科手術では腹部臓器が術中に変形・移動するため,直視不可能な部位では腫瘍の位置を常に把握することが難しく,術具を腫瘍の位置に誘導するのに多くの時間を要することがあった。   Minimally invasive treatment is becoming widespread due to the selection of medical institutions and treatment options by patients, and the surgical procedure is accelerating the transition from large incision surgery to endoscopic surgery. On the other hand, in endoscopic surgery, the limited field of view and surgical space have caused problems such as restrictions on procedures / adaptations and increased operator stress. As a solution, a function (Patent Document 1) for displaying a segmentation specific area on an endoscopic image has been proposed, but information necessary for surgery is insufficient. In general endoscopic surgery for the abdomen, the abdominal organs are deformed and moved during the operation, so it is difficult to always grasp the position of the tumor at the site where direct viewing is impossible, and the surgical tool is guided to the tumor position. It could take a lot of time.

近年,術中のMRI画像を用いて穿刺針などの術具を目標部位に到達させるInterventional MRI(I-MRI)システムが登場し,いくつかの報告がなされている。具体的には,グラフィカルユーザインタフェースにMRI画像を表示して,画面上のボタンをクリックして,次に撮像する断層面を決定する方法(Magnetic Resonance in Medicine:Real-time interactive MRI on a conventional scanner;AB.Kerr他,38巻,pp.355−367(1997))や,三次元マウスなどを使う方法(米国特許−5512827号公報)などが提案されている。これらの方法では,撮像する断層面の位置や向きをマウスなどの入力手段で調整,設定しなければならず煩雑なので,MRI装置としては,より簡便に撮像する断層面の位置や向きを調整,設定できることが望ましい。その手法として,米国特許−5365927号公報や米国特許−6026315号公報などの断層面指示デバイス(ポインタなど)を用いて撮像する断層面を決定するMRI装置が提案されている(以下,ISC)。   In recent years, an Interventional MRI (I-MRI) system that uses surgical MRI images to bring a surgical tool such as a puncture needle to the target site has appeared, and several reports have been made. Specifically, a method of displaying an MRI image on a graphical user interface, clicking a button on the screen, and determining the tomographic plane to be imaged next (Magnetic Resonance in Medicine: Real-time interactive MRI on a conventional scanner) AB. Kerr et al., 38, pp.355-367 (1997)) and a method using a three-dimensional mouse (US Pat. No. 5,528,827) have been proposed. In these methods, the position and orientation of the tomographic plane to be imaged must be adjusted and set with an input means such as a mouse, which is cumbersome. As an MRI apparatus, the position and orientation of the tomographic plane to be imaged can be adjusted more easily. It is desirable that it can be set. As such a technique, an MRI apparatus for determining a tomographic plane to be imaged using a tomographic plane indicating device (pointer or the like) such as US Pat. No. 5,365,927 and US Pat. No. 6026315 has been proposed (hereinafter, ISC).

米国特許−5365927号公報は,断層面指示デバイスであるポインタに発光ダイオードが設けられ,操作者がポインタで指し示した位置を赤外線カメラで検出したり,関節にセンサが備えられたアームの先端部にポインタを設け,アームの関節の角度などでポインタの位置を検出し,これに基づいて,断層面を自動的に調整するものである。また,米国特許−6026315号公報は,2個の赤外線カメラと3個の反射球を備えたポインタとを使って指示した断層面を自動的に決定して撮像するものである。   In US Pat. No. 5,536,927, a light emitting diode is provided on a pointer which is a tomographic surface indicating device, and the position pointed by the operator is detected by an infrared camera, or at the tip of an arm provided with a sensor at a joint. A pointer is provided, the position of the pointer is detected based on the angle of the joint of the arm, and the tomographic plane is automatically adjusted based on the detected position. U.S. Pat. No. 6,026,315 discloses a method for automatically determining and imaging a tomographic plane indicated by using two infrared cameras and a pointer provided with three reflecting spheres.

例えば(国際公開番号WO 03/026505 A1号公報)があり,図2に示すMRI装置1は,例えば,垂直磁場方式0.3T永久磁石MRI装置1であり,垂直な静磁場を発生させる上部磁石3と下部磁石5,これら磁石を連結するとともに上部磁石3を支持する支柱7,位置検出デバイス9,アーム11,モニタ13,モニタ支持部15,基準ツール17,パーソナルコンピュータ19,ベッド21,制御部23などを含んで構成されている。MRI装置1の図示しない傾斜磁場発生部は,領斜磁場をパルス的に発生させ,最大傾磁場強度15mT/mで,スルーレート20mT/m/msである。更に,MRI装置1は,静磁場中の被検体24に核磁気共鳴を生じさせるための図示しないRF送信器,被検体24からの核磁気共鳴信号を受信する図示しないRF受信器を備え,これらは12.8MHzの共振型コイルである。   For example, there is (International Publication No. WO 03/026505 A1), and the MRI apparatus 1 shown in FIG. 2 is, for example, a vertical magnetic field type 0.3T permanent magnet MRI apparatus 1 and an upper magnet 3 that generates a vertical static magnetic field. And a lower magnet 5, a support 7 for connecting these magnets and supporting the upper magnet 3, a position detecting device 9, an arm 11, a monitor 13, a monitor support unit 15, a reference tool 17, a personal computer 19, a bed 21, and a control unit 23 And so on. A gradient magnetic field generation unit (not shown) of the MRI apparatus 1 generates a gyration magnetic field in a pulse manner, has a maximum gradient magnetic field strength of 15 mT / m, and a slew rate of 20 mT / m / ms. The MRI apparatus 1 further includes an RF transmitter (not shown) for generating nuclear magnetic resonance in the subject 24 in a static magnetic field and an RF receiver (not shown) for receiving a nuclear magnetic resonance signal from the subject 24. Is a 12.8MHz resonant coil.

位置検出デバイス9は,2台の赤外線カメラ25と,赤外線を発光する図示しない発光ダイオードを含んで構成され,断層面指示デバイスであるポインタ27の位置及び姿勢を検出するものである。また,位置検出デバイス9は,アーム11により移動可能に上部磁石3に連結され,図2に示すように,MRI装置1に対する配置を適宜変更することができる。モニタ13,14は,図2に示すように,操作者29が把持するポインタ27により指示された被検体24の断層面の画像や術具36の映像等を表示するもので,モニタ支持部15により,赤外線カメラ25同様上部磁石3に連結されている。基準ツール17は,赤外線カメラ25の座標系とMRI装置1の座標系をリンクさせるもので,3つの反射球35を備え,上部磁石3の側面に設けられている。パーソナルコンピュータ19には,赤外線カメラ25が検出し算出したポインタ27の位置が,位置データとして,例えば,RS232Cケーブル33を介して送信される。制御部23は,ワークステーションで構成され,図示しないRF送信器,RF受信器などを制御する。また,制御部23は,パーソナルコンピュータ19と接続されている。パーソナルコンピュータ19では赤外線カメラ25が検出し算出したポインタ27の位置をMRI装置1で利用可能な位置データに変換し制御部23へ送信し,映像記録装置34で記録する。位置データは,撮像シーケンスの撮像断面へ反映される。新たな撮像断面で取得された画像は液晶モニターに表示される。例えば断層面指示デバイスであるポインタを穿刺針などにとりつけ,穿刺針のある位置を常に撮像断面とする様に構成した場合,モニターには針を常に含む断面が表示されることになる。   The position detection device 9 includes two infrared cameras 25 and a light emitting diode (not shown) that emits infrared light, and detects the position and posture of a pointer 27 that is a tomographic plane indicating device. Further, the position detection device 9 is connected to the upper magnet 3 so as to be movable by the arm 11, and the arrangement relative to the MRI apparatus 1 can be appropriately changed as shown in FIG. As shown in FIG. 2, the monitors 13 and 14 display an image of the tomographic plane of the subject 24 indicated by the pointer 27 held by the operator 29, an image of the surgical instrument 36, and the like. Thus, like the infrared camera 25, it is connected to the upper magnet 3. The reference tool 17 links the coordinate system of the infrared camera 25 and the coordinate system of the MRI apparatus 1, includes three reflecting spheres 35, and is provided on the side surface of the upper magnet 3. The position of the pointer 27 detected and calculated by the infrared camera 25 is transmitted to the personal computer 19 through the RS232C cable 33, for example, as position data. The control unit 23 is composed of a workstation, and controls an RF transmitter, an RF receiver, etc. (not shown). The control unit 23 is connected to the personal computer 19. In the personal computer 19, the position of the pointer 27 detected and calculated by the infrared camera 25 is converted into position data usable by the MRI apparatus 1, transmitted to the control unit 23, and recorded by the video recording apparatus 34. The position data is reflected on the imaging section of the imaging sequence. The image acquired with the new imaging section is displayed on the liquid crystal monitor. For example, when a pointer, which is a tomographic plane indicating device, is attached to a puncture needle or the like and configured so that the position where the puncture needle is located is always an imaging cross section, a cross section always including the needle is displayed on the monitor.

ここで、手術治療精度向上を目的とした手術シミュレーション機能の一環として、手術のアクセス経路を計算・描出する方法(特開2006-149560号公報、特開2002-186588号公報、特開2000-113086号公報、特開2003-30624号公報)も提案されている。   Here, as part of a surgical simulation function for the purpose of improving surgical treatment accuracy, a method for calculating and rendering a surgical access route (Japanese Patent Laid-Open Nos. 2006-149560, 2002-186588, 2000-113086) And Japanese Patent Laid-Open No. 2003-30624) have also been proposed.

特開2007-7041号公報。JP 2007-7041 A.

上記術具追随撮像機能(以下、ISC)は自由な断面を撮像できることから、位置決め撮像が不要で手術治療支援に有効である。しかし、ISCは二次元情報のために奥行き情報(三次元情報)が視覚化できず,術具とターゲットの方向を二次元画像上で合わせていたためターゲット中心(重心)に針を誘導するのが難しかった。   The surgical instrument following imaging function (hereinafter referred to as ISC) is capable of imaging a free cross-section, and therefore positioning imaging is not required and is effective for surgical treatment support. However, because ISC cannot visualize depth information (three-dimensional information) due to two-dimensional information, and the direction of the surgical tool and the target are aligned on the two-dimensional image, the needle is guided to the target center (center of gravity). was difficult.

上記の課題は、次の手段により解決することができる。   The above problem can be solved by the following means.

本発明によれば、MRI等の医療画像診断装置と三次元位置検出装置を用いて術具の位置をリアルタイムに追随する手段と前記MRI装置から得られる3Dボリューム画像を用いた特定領域を描出する手段と前記MRI装置から得られる3Dボリューム画像を用いて手術アクセス経路を算出する術具誘導手術支援装置において、
前記特定領域をMRI画像上に重畳表示する手段と,
前記手術アクセス経路をMRI画像上に重畳表示する手段と,
前記MRI画像上にターゲットまでの方向及び直線距離を表示し,術具を誘導するため機能を備える術具誘導手術支援装置が提供される。
According to the present invention, a means for following the position of a surgical tool in real time using a medical image diagnostic apparatus such as MRI and a three-dimensional position detection apparatus, and a specific region using a 3D volume image obtained from the MRI apparatus are rendered. In the surgical instrument guided surgery support device that calculates the surgical access path using the 3D volume image obtained from the means and the MRI device,
Means for superimposing and displaying the specific region on the MRI image;
Means for superimposing and displaying the surgical access route on an MRI image;
A surgical instrument guided surgery support device having a function for displaying a direction and a linear distance to a target on the MRI image and guiding the surgical instrument is provided.

本発明は、MRI内において三次元位置検出装置を用いて術具誘導器具の規定断面をリアルタイムに追随・連続撮像しながら、術前に求めた特定領域(セグメンテーション)と手術アクセス経路をMRI画像上に重畳表示することである。但し,針位置に対して奥にある場合と手前にある場合には表示色又は線種を変更してディスプレイに表示することで,三次元情報を視覚化でき,術具とターゲットの方向を二次元画像上で合わせる機能を有している。また,ターゲットまでの方向及び直線距離を表示する方法は術具位置に連動して画面上に表示され,手術アクセス経路に誘導するように値を表示する。   The present invention uses a three-dimensional position detection device within an MRI to follow a specific cross section of a surgical instrument guiding instrument in real time and continuously image the specific region (segmentation) and surgical access path obtained before surgery on the MRI image. Is displayed in a superimposed manner. However, when the needle is behind or near the needle position, the display color or line type is changed and displayed on the display, so that the three-dimensional information can be visualized. It has a function of matching on a dimensional image. In addition, the method of displaying the direction to the target and the straight line distance is displayed on the screen in conjunction with the position of the surgical instrument, and a value is displayed so as to guide to the surgical access route.

本発明によれば、MRI内において三次元位置検出装置を用いて術具誘導器具の規定断面をリアルタイムに追随・連続撮像しながら、術前に求めた特定領域(セグメンテーション)と手術アクセス経路をMRI画像上に重畳表示することである。但し,針位置に対して奥にある場合と手前にある場合には表示色又は線種を変更してディスプレイに表示することで,三次元情報を視覚化でき,術具とターゲットの方向を二次元画像上で合わせる機能を有している。また,ターゲットまでの方向及び直線距離を表示する方法は術具位置に連動して画面上に表示され,手術アクセス経路くるように誘導するように値を表示する。   According to the present invention, a specific area (segmentation) and a surgical access path obtained before surgery are obtained while following and continuously imaging a prescribed cross section of the surgical instrument guide instrument in real time using a three-dimensional position detection device in the MRI. It is to superimpose on the image. However, when the needle is behind or near the needle position, the display color or line type is changed and displayed on the display, so that the three-dimensional information can be visualized. It has a function of matching on a dimensional image. Also, the method for displaying the direction to the target and the straight line distance is displayed on the screen in conjunction with the position of the surgical instrument, and a value is displayed so as to guide it to the surgical access route.

つまり,奥行き情報である三次元情報を二次元画像上に重畳(投影)表示することで,手術に必要な情報を増やし,手術精度を向上させる効果もある。また,一つのディスプレイに手術に必要な全ての情報を集約することで,術者の集中力を持続させる効果もあると考える。   In other words, the three-dimensional information that is depth information is superimposed (projected) on the two-dimensional image, thereby increasing the information necessary for the operation and improving the surgical accuracy. In addition, it is considered that there is an effect of maintaining the operator's concentration by consolidating all the information necessary for the operation on one display.

以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

本発明の機能フローを図1に示す。術前作業として、患者をMRIガントリー内に搬入後、MRIによる3D撮像を行い101、特定領域描出(撮像したい領域算出)102及びアクセス経路描出(術前プラニング)を行い103、各手術機器及びIVR-ISC装置を起動する104。MRI画像はモニタ上に連続して表示されており,ISC(針位置)に対してターゲットが手前(若しくは左)方向にある場合は105,特定領域を薄色で重畳表示し106,アクセス経路を実線(又は黄色線)で表示する107。一方,ISC(針位置)に対してターゲットが奥(若しくは右)方向にある場合は109,特定領域を輪郭で重畳表示し110,アクセス経路を波線(又は緑線)で表示する111。いずれの場合もディスプレイ上にはターゲット位置情報が明示されており108,数値による確認もできる。もし,ISC(針位置)に対してターゲットが中心(重心)方向にある場合は112,アクセス経路を太く(又は青線)114,特定領域内部の中心(重心)を濃く表示し115,術者は針位置調整をすることにより116,穿刺と治療が行われる117。ターゲットが複数個ある場合にはこれらの処理を繰り返すこととなり,終了する118。   The functional flow of the present invention is shown in FIG. As pre-operative work, after the patient is brought into the MRI gantry, 3D imaging by MRI is performed 101, specific area drawing (area calculation to be taken) 102 and access route drawing (pre-operative planning) 103, each surgical device and IVR -Start the ISC device 104. MRI images are continuously displayed on the monitor. When the target is in the front (or left) direction with respect to ISC (needle position), 105, the specific area is displayed in light color 106, and the access route is displayed. Displayed with a solid line (or yellow line) 107. On the other hand, when the target is in the back (or right) direction with respect to the ISC (needle position), 109, the specific area is superimposed and displayed 110, and the access path is displayed with a wavy line (or green line) 111. In either case, the target position information is clearly shown on the display 108 and can be confirmed numerically. If the target is in the center (center of gravity) direction with respect to ISC (needle position) 112, the access route is thick (or blue line) 114, the center (center of gravity) inside the specific area is darkly displayed 115, the operator By adjusting the needle position 116, puncture and treatment are performed 117. If there are a plurality of targets, these processes are repeated and the process ends 118.

図3にISC撮像断面構成図を示す。術具36にはポインタ36が装着されており,術具位置検出装置にて術具位置を検出する。検出した位置情報を用いて術具を含む撮像断面301,第一直交断面302,第二直交断面303が構成される。   Fig. 3 shows the ISC imaging cross-sectional configuration diagram. A pointer 36 is attached to the surgical instrument 36, and the surgical instrument position detection device detects the surgical instrument position. An imaging section 301, a first orthogonal section 302, and a second orthogonal section 303 including the surgical tool are configured using the detected position information.

図4にISCによる平行移動時の描写例を示す。患者400の腹部409にかけて,術具を頭方向から足方向へ平行移動401,403,405,407させた時,MRI画像は術具位置に連動して撮像断面がそれぞれ変更される402,404,406,408。この時,画像上には必ず術具が描出される410,411,412,413。   Fig. 4 shows a depiction example when translating by ISC. When the surgical tool is translated 401, 403, 405, 407 from the head direction to the foot direction over the abdomen 409 of the patient 400, the MRI images change their imaging sections in conjunction with the surgical tool position 402, 404, 406, 408, respectively. At this time, the surgical tool is always depicted on the image 410,411,412,413.

図5にISCによる平行移動時(特定領域重畳時)の描写例を示す。図4と同様に患者500の腹部509にかけて,術具を頭方向から足方向へ平行移動501,503,505,507させた時,MRI画像は術具位置に連動して撮像断面がそれぞれ変更される502,504,506,508。この時,画像上には必ず術具が描出される510,511,512,513。ここで,事前にターゲット520を設定することで,画像上にはターゲット位置が投影表示される521,522,523,524。但し,ターゲット位置が術具よりも右にある場合には輪郭のみ表示し521,522,ターゲット位置が術具よりも左にある場合には内部を薄く表示する524。もし,ターゲットと術具位置にズレがない場合にはターゲット523を濃く表示し,術者にターゲットの奥行き情報を色調表示することができる。また,本表示例は初期設定時の表示であり,ターゲット描写設定はユーザが自由に変更できるものとする。   FIG. 5 shows a depiction example at the time of parallel movement by ISC (when a specific area is superimposed). Similar to FIG. 4, when the surgical tool is translated 501, 503, 505, 507 from the head direction to the foot direction over the abdomen 509 of the patient 500, the MRI images change their imaging sections 502, 504, 506, 508 in conjunction with the surgical tool position. At this time, the surgical tool is always drawn on the image 510,511,512,513. Here, by setting the target 520 in advance, the target position is projected and displayed on the image 521,522,523,524. However, when the target position is on the right side of the surgical instrument, only the outline is displayed 521,522, and when the target position is on the left side of the surgical instrument, the interior is displayed lightly 524. If there is no deviation between the target and the surgical tool position, the target 523 is displayed darkly, and the depth information of the target can be displayed in color tone to the surgeon. This display example is a display at the time of initial setting, and the target depiction setting can be freely changed by the user.

図6にISCによる平行移動時(アクセス経路重畳時)の描写例を示す。図4と同様に患者600の腹部609にかけて,術具を頭方向から足方向へ平行移動601,603,605,607させた時,MRI画像は術具位置に連動して撮像断面がそれぞれ変更される602,604,606,608。この時,画像上には必ず術具が描出される610,611,612,613。ここで,事前に手術経路を設定することで,画像上には術具に相対した経路が投影表示される621,622,623,624。但し,求めた手術経路が術具よりも右にある場合には波線表示し621,622,ターゲット位置が術具よりも左にある場合には細い実線表示する624。もし,ターゲットと術具位置にズレがない場合には手術経路623を太く表示し,術者にターゲットの奥行き情報を色調表示することができる。本表示例は初期設定時の表示であり,手術経路描写設定はユーザが自由に変更できるものとする。   FIG. 6 shows a depiction example during parallel movement by ISC (when access routes are superimposed). Similar to FIG. 4, when the surgical instrument is translated 601, 603, 605, 607 from the head direction to the foot direction over the abdomen 609 of the patient 600, the MRI images are changed in their imaging sections 602, 604, 606, 608 in conjunction with the surgical instrument position. At this time, the surgical tool is always depicted on the image 610, 611, 612, 613. Here, by setting the surgical route in advance, the route relative to the surgical tool is projected and displayed on the image 621,622,623,624. However, if the determined surgical route is on the right side of the surgical instrument, a wavy line is displayed 621,622, and if the target position is on the left side of the surgical instrument, a thin solid line is displayed 624. If there is no deviation between the target and the surgical tool position, the surgical path 623 can be displayed thickly, and the depth information of the target can be displayed in color to the surgeon. This display example is a display at the time of initial setting, and it is assumed that the user can freely change the surgical route depiction setting.

図7にISCによる平行移動時(特定領域・アクセス経路重畳時)の描写例を示す。図4と同様に患者700の腹部709にかけて,術具を頭方向から足方向へ平行移動701,703,705,707させた時,MRI画像は術具位置に連動して撮像断面がそれぞれ変更される702,704,706,708。この時,画像上には必ず術具が描出される710,711,712,713。ここで,事前に手術経路及びターゲット720を設定することで,画像上には術具に相対した経路及びターゲット位置が投影表示される721,722,723,724。但し,求めたターゲット・手術経路が術具よりも右にある場合には輪郭721,722・波線731,732表示し,ターゲット位置・手術経路が術具よりも左にある場合には内部を薄く724・細い実線表示する734。もし,ターゲットと術具位置にズレがない場合には内部を濃く723・手術経路733を太く表示し,術者にターゲットの奥行き情報を色調表示することで視覚化することができる。本表示例は初期設定時の表示であり,ターゲット及び手術経路描写設定はユーザが自由に変更できるものとする。   FIG. 7 shows a depiction example at the time of parallel movement by ISC (when a specific area / access route is superimposed). Similar to FIG. 4, when the surgical tool is translated 701, 703, 705, 707 from the head direction to the foot direction over the abdomen 709 of the patient 700, the MRI images change their imaging cross-sections according to the surgical tool position 702, 704, 706, 708, respectively. At this time, the surgical tool is always depicted on the image 710,711,712,713. Here, by setting the surgical path and target 720 in advance, the path and target position relative to the surgical tool are projected and displayed on the image 721,722,723,724. However, when the calculated target / surgical route is to the right of the surgical tool, the contours 721,722 and wavy lines 731 and 732 are displayed. When the target position / surgical route is to the left of the surgical tool, the interior is thinly 724 / thin solid line 734 to display. If there is no deviation between the target and the surgical tool position, the inside can be visualized by darkening the inside 723 and operating path 733 and displaying the target depth information in color. This display example is a display at the time of initial setting, and the user can freely change the target and surgical route drawing setting.

図8に本発明のGUI表示例を示す。画面上801にISC画像部802と各種情報部803があり,機能設定部840,表示画面設定部850がある。最初に3Dスキャン804を行い,手術経路805及び特定領域807を設定する。ISC 809を開始することで,画面802上に画像,ターゲット808,手術経路806,術具位置810及びターゲットまでの位置情報860,861が表示され,ターゲットまでの三次元位置情報を視覚的,数値的に表示することで,二次元画面に三次元情報を加えることができる。特定領域,手術経路は表示/非表示を選択することができ851,852,画像に反映される。また,手術経路を中心とした画面820や特定領域と針を三次元表示した画面830もある。但し,ここで表示される術具822,832,手術経路821,831,ターゲット823,833は同じ位置関係にあるものとする。その他,装置情報,患者情報,各種機能情報,術具情報の詳細を表示する場所もある834。   FIG. 8 shows a GUI display example of the present invention. On the screen 801, there are an ISC image unit 802 and various information units 803, a function setting unit 840, and a display screen setting unit 850. First, a 3D scan 804 is performed, and a surgical route 805 and a specific region 807 are set. By starting ISC 809, an image, a target 808, a surgical route 806, a surgical instrument position 810, and position information 860 and 861 to the target are displayed on the screen 802, and the three-dimensional position information to the target is visually and numerically displayed. By displaying, 3D information can be added to the 2D screen. The display / non-display of the specific area and the operation route can be selected 851,852, and is reflected in the image. There are also a screen 820 centered on the surgical route and a screen 830 displaying a specific area and needle in three dimensions. However, it is assumed that the surgical tools 822 and 832, the surgical routes 821 and 831, and the targets 823 and 833 displayed here are in the same positional relationship. In addition, there are 834 places to display details of device information, patient information, various function information, and surgical tool information.

また、本発明は術者自信(手技)による治療、ロボット/マニピュレータを用いた間接的な手術の何れにも適用可能とすることができる。   Further, the present invention can be applied to both treatment based on operator confidence (manual) and indirect surgery using a robot / manipulator.

本発明の実施形態を示すISC画像重畳フローチャート図。The ISC image superimposition flowchart figure which shows embodiment of this invention. 本発明のIVR-ISC基本構成を示す模式図。The schematic diagram which shows the IVR-ISC basic composition of this invention. 本発明の術具誘導器具におけるISC撮像断面図を示す模式図。The schematic diagram which shows the ISC imaging sectional drawing in the surgical instrument guide instrument of this invention. 本発明の実施形態におけるISC平行移動時の表示例を示す構成図。The block diagram which shows the example of a display at the time of ISC parallel movement in embodiment of this invention. 本発明の実施形態におけるISC平行移動時(特定領域重畳時)の表示例2を示す構成図。The block diagram which shows the example 2 of a display at the time of ISC parallel movement in the embodiment of this invention (at the time of a specific area superimposition). 本発明の実施形態におけるISC平行移動時(アクセス経路重畳時)の表示例3を示す構成図。The block diagram which shows the example 3 of a display at the time of ISC parallel movement (at the time of access path superimposition) in embodiment of this invention. 本発明の実施形態におけるISC平行移動時(特定領域・アクセス経路重畳時)の表示例4を示す構成図。The block diagram which shows the example 4 of a display at the time of ISC parallel movement in the embodiment of this invention (at the time of a specific area | region / access route superimposition). 本発明の実施形態を示すGUI表示例。The GUI display example which shows embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 MRI装置、3 上部磁石、5 下部磁石、7 支柱、9 位置検出デバイス、11 アーム、13 モニタ1、14 モニタ2、15 モニタ支持部、17 基準ツール、19 パーソナルコンピュータ、21 ベッド、23 制御部、24 被検体、25 赤外線カメラ、27 ポインタ、29 操作者、30 術者用モニタ、32 開口部、33 内視鏡、34 映像記録装置、35 反射球、36 術具   1 MRI equipment, 3 Upper magnet, 5 Lower magnet, 7 posts, 9 Position detection device, 11 Arm, 13 Monitor 1, 14 Monitor 2, 15 Monitor support, 17 Reference tool, 19 Personal computer, 21 Bed, 23 Control , 24 Subject, 25 Infrared camera, 27 Pointer, 29 Operator, 30 Operator monitor, 32 Aperture, 33 Endoscope, 34 Video recording device, 35 Reflecting sphere, 36 Surgical tool

Claims (6)

MRI等の医療画像診断装置と三次元位置検出装置を用いて術具の位置をリアルタイムに追随する手段と前記MRI装置から得られる3Dボリューム画像を用いた特定領域を描出する手段と前記MRI装置から得られる3Dボリューム画像を用いて手術アクセス経路を算出する術具誘導手術支援装置において、
前記特定領域をMRI画像上に重畳表示する手段と,
前記手術アクセス経路をMRI画像上に重畳表示する手段と,
前記MRI画像上にターゲットまでの方向及び直線距離を表示し,術具を誘導するため機能を備える術具誘導手術支援装置。
From means for following a position of a surgical tool in real time using a medical image diagnostic apparatus such as MRI and a three-dimensional position detection apparatus, means for rendering a specific region using a 3D volume image obtained from the MRI apparatus, and the MRI apparatus In a surgical instrument guided surgery support apparatus that calculates a surgical access route using the obtained 3D volume image,
Means for superimposing and displaying the specific region on the MRI image;
Means for superimposing and displaying the surgical access route on the MRI image;
A surgical instrument guided surgery support apparatus having a function for displaying a direction and a linear distance to a target on the MRI image and guiding the surgical instrument.
上記特定領域をMRI画像上に重畳表示する手段は術具を含む画像上の相対位置に重畳されたものであり,針位置に対して奥にある場合と手前にある場合には表示色又は線種を変更してディスプレイに表示することを特徴とする請求項1記載の術具誘導手術支援装置。   The means for superimposing and displaying the specific area on the MRI image is superimposed on the relative position on the image including the surgical instrument, and the display color or line is displayed when it is at the back or near to the needle position. 2. The surgical instrument guided surgery support apparatus according to claim 1, wherein the seed is changed and displayed on a display. 上記手術アクセス経路をMRI画像上に重畳表示する手段は術具を含む画像上の相対位置に重畳されたものであり,針位置に対して奥にある場合と手前にある場合には表示色又は線種を変更してディスプレイに表示することを特徴とする請求項1記載の術具誘導手術支援装置。   The means for superimposing and displaying the surgical access path on the MRI image is superimposed on the relative position on the image including the surgical instrument. 2. The surgical instrument guided surgery support device according to claim 1, wherein the line type is changed and displayed on a display. 上記MRI画像上に特定領域が描出された時の重畳表示方法は特定領域及び手術アクセス経路の色又は濃度を変更し明瞭に提示することを特徴とする請求項1記載の術具誘導手術支援装置。   2. The surgical instrument guided surgery support apparatus according to claim 1, wherein the superimposed display method when the specific area is depicted on the MRI image is presented clearly by changing the color or density of the specific area and the surgical access route. . 上記ターゲットまでの方向及び直線距離を表示する方法は上記術具位置に連動して表示されるものであり,上記手術アクセス経路に誘導するように値を表示することを特徴とする請求項1記載の術具誘導手術支援装置。   The method for displaying the direction and the straight line distance to the target is displayed in conjunction with the surgical tool position, and displays a value so as to guide to the surgical access route. Surgical tool guided surgery support device. 上記術具は術者自信(手技)による治療、ロボット/マニピュレータを用いた間接的な手術の何れにも適用可能とすることを特徴とする請求項1記載の術具誘導手術支援装置。   2. The surgical instrument guided surgery support apparatus according to claim 1, wherein the surgical instrument is applicable to both treatment by an operator's confidence (procedure) and indirect surgery using a robot / manipulator.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2014502909A (en) * 2011-01-20 2014-02-06 コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェ Method for determining at least one applicable route of movement for an object within an organization
US20220227000A1 (en) * 2013-03-15 2022-07-21 Intuitive Surgical Operations, Inc. Geometrically appropriate tool selection assistance for determined work site dimensions

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