JP2011056070A - 手術ナビゲーションシステム及びこれに用いる磁気センサ装着具 - Google Patents

Abstract

【課題】術者の触覚と画像情報を統合して、より安全で且つ正確な手術を行うことができる手術ナビゲーションシステムを提供する。
【解決手段】手術の対象部位を示す３次元モデルのイメージデータを含むターゲットデータを記憶するための記憶部１０４と、術者の第２指に装着される磁気センサ１１６を含んでおり、当該第２指の先端が手術空間において位置する空間座標及び第２指が指示する方向を検出する基準位置検出部と、前記ターゲットデータが示す３次元モデルの空間座標を、前記手術空間の空間座標に一致させる空間座標一致部１２０と、前記ターゲットデータに基づいて、術者の第２指の指示方向を含む第１断層面Ｐ１、及び、この第１断層面Ｐ１と直交し且つ術者の第２指の先端を含む第２断層面Ｐ２を生成する画像生成部とを備えた手術ナビゲーションシステム。
【選択図】図１

Description

本発明は手術ナビゲーションシステム及びこれに用いる磁気センサ装着具に関する。さらに詳しくは、低侵襲手術において術野の画像を提供することにより手術支援を行う手術ナビゲーションシステム及びこれに用いる磁気センサ装着具に関する。

近年、手術時における患者の負担を軽くするとともに術後の回復を早めるために、切開する領域をできるだけ少なくした低侵襲手術が各種の外科手術において用いられている。この低侵襲手術では、直接目で見ることができない部位に針を穿刺したり、当該部位を切除したりすることがあるが、このような場合に、術者の操作を支援するために超音波診断装置や、術野に挿入した内視鏡から得られる画像が用いられている。

このような画像としては、できるだけ高精度なものが望ましく、そのために種々の提案がなされている。例えば、特許文献１には、現在得られている超音波断層像と、この超音波断層像と同じ部位についてのＸ線ＣＴ装置やＭＲＩ装置などによる解剖学的画像との位置合わせを自動的に行うことができる超音波診断装置が開示されている。

特許文献１記載の装置によれば、Ｘ線ＣＴ装置やＭＲＩ装置など、超音波診断装置以外の画像診断装置で得られた同様の部位の画像を、フィルムや印画紙に記録した状態ではなく、超音波断層像と並べて又は重ねて、直接的に利用することができる。超音波画像では被検体の深いところが分かりにくくなるのに対し、Ｘ線ＣＴ装置やＭＲＩ装置で得られる画像は血管や神経などの細部を描出するのに適していることから、特許文献１記載の技術はイメージングを最大限に利用するものといえる。

特開平１０−１５１１３１号公報

しかしながら、画像だけに頼る方法では、手術の精度にも限界がある。
術者（医師）は、その指先の感覚（触覚）から多くの情報を得ることができ、例えば、指先が触れる部位に固いものが存在すること、血管の脈動、骨が向こうに存在すること、靭帯の位置などを触覚により感じ取ることができるのであるが、画像だけに頼る方法では、かかる術者の触覚を活かすことができない。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、術者の触覚と画像情報を統合して、より安全で且つ正確な手術を行うことができる手術ナビゲーションシステム及びこれに用いる磁気センサ装着具を提供することを目的としている。

本発明の手術ナビゲーションシステムは、手術の対象部位を示す３次元モデルのイメージデータを含むターゲットデータを記憶するための記憶部と、
術者の第２指に装着される磁気センサを含んでおり、当該第２指の先端が手術空間において位置する空間座標及び第２指が指示する方向を検出する基準位置検出部と、
前記ターゲットデータが示す３次元モデルの空間座標を、前記手術空間の空間座標に一致させる空間座標一致部と、
前記ターゲットデータに基づいて、術者の第２指の指示方向を含む第１断層面、及び、この第１断層面と直交し且つ術者の第２指の先端を含む第２断層面を生成する画像生成部と
を備えていることを特徴としている。

本発明の手術ナビゲーションシステムでは、術者の第２指の指示方向を含む第１断層面、及び、この第１断層面と直交し且つ術者の第２指の先端を含む第２断層面が画像生成部により生成される。したがって、術者は、自己の第２指が触っているもの、及び、その先にあるものの解剖構造を画像により確認することができるので、かかる画像を、触覚により経験的に得られる情報と総合することで、手術をより正確に行うことができる。これにより、手術の精度及び安全性を向上させることができる。

すなわち、従来の画像だけのナビゲーションではなく、術者の指の触覚と、その指が触れている部位及びその向こうの解剖構造をＣＴやＭＲＩのボリュームデータから再構築した画像との両方を手術ガイダンスに用いることができるので、低侵襲外科手術を含むあらゆる外科手術の精度及び安全性を向上させることができる。

術者が、その第２指を伸ばし、第１指を当該第２指と直交する方向に伸ばし、且つ、第３指を前記第２指と直交する方向に曲げて伸ばした状態において、第１指をｘ軸、第２指をｚ軸、第３指をｙ軸と仮定すると、前記第１断層面が、ｚｙ平面の解剖構造を示し、前記第２断層面が、第２指の先端を含むｘｙ平面の解剖構造を示すものとすることができる。この場合、ｚｙ平面は、術者の第２指が指示する方向を含む平面であり、当該第２指が触れている部位の向こうにある部位を含む平面である。一方、ｘｙ平面は、術者の第２指の先端が触れている部位を含む平面である。このようなｚｙ平面及びｘｙ平面の解剖構造を表示することで、術者の第２指が触れている部位及びその向こうの情報を得ることができる。

前記磁気センサが、術者の第２指の中手指節関節（ＭＰ関節）と近位指節関節（ＰＩＰ関節）の間の指の基節部に装着されるのが好ましい。この場合、手術時における術者の指の動きへの影響が小さく、又、装着に伴う違和感も比較的少ない。したがって、術者は第２指を円滑に動かすことができ、手術をスムーズに行うことができる。なお、磁気センサは、遠位指節関節（ＤＩＰ関節）と近位指節関節（ＰＩＰ関節）の間の指の中節部に装着してもよい。

前記術者の第２指の指示方向を、当該第２指の中手指節関節と近位指節関節の間の指の基節部の指示方向とすることができる。
前記画像生成部は、術者の第２指が曲げられて当該第２指の末節骨の縦軸が、磁気センサの縦軸に対してＷ度だけ手掌側に偏移した場合に、前記末節骨の縦軸を基準にするべく、磁気センサの縦軸よりＷ度だけ手掌側に偏移した軸に直交する断層面を生成するように構成されているのが好ましい。この場合、術者が第２指の関節を曲げた際にも対応することができる。

本発明の磁気センサ装着具は、前記手術ナビゲーションシステムにおいて、前記磁気センサを術者の第２指に装着するための装着具であって、
前記磁気センサを保持する保持部と、
この保持部に保持された磁気センサが術者の第２指に対して相対移動しないように、前記保持部を術者の第２指に固定する固定部
とからなることを特徴としている。

本発明の磁気センサ装着具では、保持部と固定部という簡単な構成により、術者の第２指に対して相対移動しないように磁気センサを当該術者の第２指に装着することができる。

前記保持部は、磁気センサを内部に挿入することができる筒体からなり、
前記固定部は、術者の第２指を内部に挿入することができる円筒体からなり、
前記筒体と前記円筒体は、当該筒体の軸と円筒体の軸とが互いに平行になるように配設されているのが好ましい。この場合、円筒体に第２指を挿入し、筒体内部に磁気センサを挿入することにより、簡単に磁気センサを術者の第２指に装着することができる。

前記保持部及び固定部が合成樹脂により一体成形されているのが好ましい。この場合、一体ものであるので構成が簡単であり、取扱いや保存が容易である。また、合成樹脂の一体成形であるので、低コストで作製することができる。

前記保持部及び固定部が弾性を有する変形可能な合成樹脂で一体成形されており、前記筒体は、磁気センサを圧入することができる大きさの孔を有しており、前記円筒体は、術者の第２指を圧入することができる大きさの孔を有しているのが好ましい。この場合、筒体内に磁気センサを圧入し、そして円筒体内に第２指を圧入するだけで、合成樹脂の弾性によって圧入された磁気センサ及び第２指がしっかりと保持されるので、磁気センサ装着具が指に沿ってずれたり、指の周りを回転したりすることがない。したがって、磁気センサと第２指との位置関係を一定に保つことができるので、所定の画像（術者の第２指の指示方向を含む第１断層面、及び、この第１断層面と直交し且つ術者の第２指の先端を含む第２断層面）を正確に得ることができる。

前記円筒体は弾性部材で作製されており、且つ、軸方向に沿ってスリットが形成されているのが好ましい。この場合、弾性部材からなる円筒体にスリットが形成されているので、少し力を加えることで円筒体の径を大きくすることができる。したがって、円筒体の直径を術者の第２指の太さよりも少し小さめにしておき、装着時に円筒体を広げて第２指に装着することで、装着後はその弾性により円筒体を第２指に固定することができる。したがって、磁気センサ装着具が指に沿ってずれたり、指の周りを回転したりすることがなく、所定の画像を正確に得ることができる。

前記保持部は、磁気センサに設けられた被係止部に係止可能なる係止部を有しているのが好ましい。この場合、磁気センサを所定位置に配設した後に、当該磁気センサの被係止部に保持部の係止部を係止させることで、簡単に磁気センサを保持部に保持させることができる。

前記固定部は、術者の第２指に巻かれるベルトと、当該第２指に密接するようにベルト長さを調節し得る調節手段とで構成されているのが好ましい。この場合、調節手段によりベルト長さを調節して当該ベルトを術者の第２指に密接させることで、磁気センサを当該第２指に装着することができる。

前記調節手段を、面ファスナーとすることができる。この場合、簡単にベルトを術者の第２指に密接させることができる。

前記磁気センサを無線式磁気センサとすることができる。この場合、磁気センサからの情報を発信するための配線が不要であるので、構成が簡略化され、又、手術時に術者は指を滑らかに動かすことができる。

本発明の手術ナビゲーションシステム及びこれに用いる磁気センサ装着具によれば、術者の触覚と画像情報を統合して、より安全で且つ正確な手術を行うことができる。

本発明の手術ナビゲーションシステムの一実施の形態のブロック図である。 本発明の磁気センサ装着具の第１実施形態の斜視説明図である。 図２に示される磁気センサ装着具の使用状態説明図である。 本発明の手術ナビゲーションシステムにより得られる第１断層面の画像例を示す図である。 本発明の手術ナビゲーションシステムにより得られる第２断層面の画像例を示す図である。 本発明の磁気センサ装着具の第２実施形態の斜視説明図である。 本発明の磁気センサ装着具の第３実施形態の斜視説明図である。 本発明の磁気センサ装着具の第４実施形態の斜視説明図である。 本発明の磁気センサ装着具の第５実施形態の斜視説明図である。

以下、添付図面を参照しつつ、本発明の手術ナビゲーションシステム及びこれに用いる磁気センサ装着具の実施の形態を詳細に説明する。
〔手術ナビゲーションシステム〕
図１は、本発明の一実施の形態に係る手術ナビゲーションシステムのブロック図である。この手術ナビゲーションシステムは、探触子１０１、超音波送受信部１０２、Ａ／Ｄ変換部１０３、記憶部１０４、表示回路部１０５、表示部１０６、制御部１０７、操作部１０８、画像データ記録部１０９、及び入出力インターフェース１１１を備えている。また、３次元空間内での位置を求めるための磁気発生器１１５及び磁気センサ１１６、これらと前記制御部１０７とを接続する入出力インターフェース１１４、及び外部からの画像データを入力する画像データ入力部１１０をも備えている。

探触子１０１は、被検体内の所望部位に向けて超音波を送波するとともにその反射波を受波するものであり、その内部には振動子が配設されている。超音波送受信部１０２は、前記探触子１０１を制御して超音波を送波させるとともに受波した反射波から反射エコー信号を検出するものであり、内部にはパルス発生器、受信増幅器及びそれらの制御回路が配設されている。

Ａ／Ｄ変換部１０３は、前記超音波受信部１０２から出力される反射エコー信号を入力してデジタル信号に変化するものである。
記憶部１０４は、Ａ／Ｄ変換部１０３から出力される画像データ、及び画像データ入力部１１０から入力される画像データを記憶するものである。

表示回路部１０５は、記憶部１０４から読み出された画像データをアナログ信号に変換して表示用の映像信号とするものであり、その内部にはＤ／Ａ変換器及び映像信号変換回路が配設されている。
表示部１０６は、表示回路部１０５から出力される映像信号を入力して画像として表示するものである。

画像データ記録部１０９は、表示部１０６の画面に表示された画像や、記憶部１０４に記憶されている画像データなどを記録するものである。
制御部１０７は、前述した各構成要素の制御、及び入力された画像データの加工などを行うものであり、例えばＣＰＵからなる。

操作部１０８は、制御部１０７に接続され、診断情報などの各種データや操作指令を入力するものであり、例えばキーボードやジョイスティックなどからなる。
前記制御部１０７には、入出力インターフェース１１４を介して磁気発生器１１５及び磁気センサ１１６が接続されている。これら制御部１０７、入出力インターフェース１１４、磁気発生器１１５及び磁気センサ１１６、さらには探触子１０１、超音波送受信部１０２及びＡ／Ｄ変換部１０３により、後述する空間座標一致部１２０が主に構成されている。

画像データ入力部１１０は、Ｘ線ＣＴ装置やＭＲＩ装置などの画像診断装置において該当する被検体について予め記録された記録媒体を読み込む装置、又はネットワークにおけるホストコンピュータなどからなる。画像データ入力部１１０は、制御部１０７により制御され、ボリュームスキャンによる複数のＸ線ＣＴ像や、ＭＲＩ装置による複数のＭＲＩ像などの立体画像データのうち必要な画像データを記憶部１０４に与えるものである。

基準位置検出部として機能する磁気発生器１０５及び磁気センサ１０６は、術者の第２指の先端が手術空間のどこに位置しており、どちらを向いているのかを知るための情報を得るものであり、各々固有の３軸直交系の座標空間を有している。そして、磁気発生器１０５で設定される座標空間での磁気センサ１０６の位置を知ることができるとともに、当該磁気センサ１０６の３軸直交系の座標軸間のねじれ（オイラー角など）を知ることができる。

磁気発生器１０５は、例えば被検体が寝るテーブルの任意の位置に固定され、磁気センサ１０６は、術者の第２指における、例えば中手指節関節と近位指節関節の間の指の基節部に、後述する磁気センサ装着具を用いて装着される（図３参照）。中手指節関節と近位指節関節の間に装着する場合、手術時における術者の指の動きへの影響が小さく、又、装着に伴う違和感も比較的少ない。したがって、術者は第２指を円滑に動かすことができ、手術をスムーズに行うことができる。

<キャリブレーション>
本発明の手術ナビゲーションシステムの使用に際しては、例えば以下のようにして、超音波断層像を用いて実際の手術空間を、術前に予め求めておいた被検体のＭＲＩ画像などの空間と一致させる。

磁気発生器１０５により設定される手術空間における磁気センサ１０６の位置ベクトルは、当該磁気発生器１０５の座標系内での位置座標を求めることができるペン型のスタイラスセンサを用いて求めることができる。そして、磁気発生器１０５と被検体との位置関係が一定であり、且つ、探触子１０１と磁気センサ１０６との位置関係が一定であれば、磁気発生器１０５と磁気センサ１０６との相対位置関係はリアルタイムで計測できるので、被検体に対する探触子１０１の相対位置を知ることができる。この場合、操作上、実際に基準となる位置は術者の第２指の先端であるので、磁気センサ１０６の原点の位置が当該術者の第２指の先端になるようにプログラミングしておく。すなわち、直交する２つの断層面を作成する際の原点が術者の第２指の先端となるようにしておく。また、キャリブレーション時には探触子１０１と術者の第２指の先端とが被検体のほぼ同じ位置するように操作する。

超音波断層像の画素の位置と、Ｘ線ＣＴ装置やＭＲＩ装置などで得られた立体画像中の画素の位置とを一致させるための座標変換は、立体画像中の画素を探触子１（術者の第２指の先端）の原点となる位置で指し示し、空間内で対応する位置として記録するというキャリブレーションを同一平面内に存在しない４点以上について行うことで可能であり、これにより探触子１の位置や超音波断層像上の画素と対応する立体画像中の画素を探し出すことができる。

このようなキャリブレーションを行うことで、被検体の空間座標と、予め撮像しておいた立体画像の空間とを一致させることができる。そして、本発明では、画像生成部として機能する制御部１０７において、画像データ入力部１１０から入力された画像データ（ターゲットデータ）に基づいて、図３に示されるように、術者の第２指の指示方向を含む第１断層面Ｐ１、及びこの第１断層面Ｐ１と直交し且つ術者の第２指の先端を含む第２断層面Ｐ２が生成され、表示部１０６に表示される。

術者が、その第２指を伸ばし、第１指を当該第２指と直交する方向に伸ばし、且つ、第３指を前記第２指と直交する方向に曲げて伸ばした状態において、第１指をｘ軸、第２指をｚ軸、第３指をｙ軸と仮定すると、前記第１断層面Ｐ１は、ｚｙ平面の解剖構造を示し、前記第２断層面Ｐ２は、第２指の先端を含むｘｙ平面の解剖構造を示す。この場合、ｚｙ平面は、術者の第２指が指示する方向を含む平面であり、当該第２指が触れている部位の向こうにある部位を含む平面である。一方、ｘｙ平面は、術者の第２指の先端が触れている部位を含む平面である。このようなｚｙ平面及びｘｙ平面の解剖構造を表示することで、術者の第２指が触れている部位及びその向こうの情報を得ることができる。

図４は第１断層面Ｐ１の画像例を示しており、図５は第２断層面Ｐ２の画像例を示している。これらの画像は、例えば表示部１０６に並べて表示され、術者の第２指の先端の位置及び向きに応じて変化する、直交する２つの画像を表示させることができる。

したがって、術者は、自己の第２指が触っているもの、及び、その先にあるものの解剖構造を第１断層面Ｐ１及び第２断層面Ｐ２の両画像によりリアルタイムで確認することができるので、触覚により経験的に得られる情報と総合することで、手術をより正確に行うことができ当該手術の精度及び安全性を向上させることができる。
初期設定では、磁気センサ装着具は、「指の基節部」又は「指の中節部」に装着しておいて、第２指のどの関節も曲げないで（すなわち、末節骨、基節骨の縦軸を一定にするべく、まっすぐに伸ばして）第２指全体をｘ軸として、設定している。
しかしながら、さらに、ナビゲーションソフトウエアをアレンジして、術者が指の関節を曲げた際にも対応できるように、例えば、第２指の指先の末節骨の縦軸が、磁気センサの縦軸に対してＷ度だけ手掌側に偏移したときにも、当該指先の末節骨の縦軸を基準にするべく、磁気センサの縦軸からＷ度だけ手掌側に偏移した軸に直交する画像（第２断層面）を表示させることも可能である。

本発明の手術ナビゲーションシステムでは、従来の画像だけのナビゲーションではなく、術者の指の触覚と、その指が触れている部位及びその向こうの解剖構造を、ＣＴやＭＲＩのボリュームデータから再構築した画像との両方を手術ガイダンスに用いることができるので、低侵襲外科手術を含むあらゆる外科手術の精度及び安全性を向上させることができる。

〔磁気センサ装着具〕
<第１実施形態>
図２は、本発明の手術ナビゲーションシステムにおいて用いられる磁気センサ装着具の第１実施形態の斜視説明図である。この磁気センサ装着具１は、保持部２と、固定部３とで構成されており、図３に示されるように、術者の第２指に装着される。より詳細には、磁気センサ装着具１は、術者の第２指の中手指節関節と近位指節関節の間の指の基節部に装着されるのが好ましい。この場合、手術時における術者の指の動きへの影響が小さく、又、装着に伴う違和感も比較的少ない。したがって、手術をスムーズに行うことができる。なお、磁気センサは、遠位指節関節と近位指節関節の間の指の中節部に装着してもよい。

保持部２は、磁気センサ（図示せず）を内部に挿入することができる筒体からなっており、本実施形態では、軸方向に貫通して形成された丸孔４内に磁気センサが挿入される。
固定部３は、保持部２に保持された磁気センサが術者の第２指に対して相対移動しないように、すなわち、指に沿って前後にずれたり、指の廻りを回転したりしないように、当該保持部２を術者の第２指に固定するものである。本実施形態における前記固定部３は、術者の第２指を挿入することができる円筒体からなっており、この円筒体の丸孔５内に術者の第２指が挿入される。

保持部２と固定部３は、合成樹脂により一体成形されている。より詳細には、保持部２を構成する筒体の周面と固定部３を構成する円筒体の周面とが、当該筒体の軸と円筒体の軸とが互いに平行になるように一体化されている。つまり、筒体の軸と円筒体の軸とが同一平面に位置するように保持部２と固定部３とが一体化されている。これにより、磁気センサを筒体の丸孔４内に挿入することで、当該磁気センサの座標軸のうちの一軸（例えば、直方体形状の磁気センサの場合、その長手方向に沿った軸）を術者の第２指の向きと一致させることができる。

合成樹脂としては、例えばポリウレタン、シリコーン樹脂、ポリエチレン、ポリアセタール、ポリテトラフルオロエチレン、ポリアミド系樹脂などを用いることができるが、人体に無毒・衛生的であり、滅菌法としての、加熱・エチレンオキサイドガス法・過酸化水素ガスプラズマ法・オートクレーブ法・放射線法・化学的消毒法などの、各種滅菌法の少なくとも何れかが可能であり、耐久性や耐環境性に優れている点より、特に、耐熱温度が１００度以上あるエンジニアプラスチックである、ポリアセタール、ポリカーボネート、ポリイミドなどを用いるのが好ましい。なお、保持部２及び固定部３の材質としては、合成樹脂以外にも、天然ゴムや合成ゴムを用いることができ、また、ステンレス、真鍮、クロムメッキした鋼などの金属を用いることもできる。さらに、保持部２及び固定部３の一方を合成樹脂で作製し、他方を合成樹脂以外のもので作製することもできる。

保持部２と固定部３を合成樹脂で一体成形すると、磁気センサ装着具１の構成が簡単になり、その取扱いや保存が容易になるという利点がある。また、合成樹脂の一体成形であるので低コストで作製できるという利点もある。

合成樹脂の中でも、弾性を有する変形可能な合成樹脂（例えば、ポリアミド、ポリプロピレン、ポリエチレンなど）で保持部２と固定部３を一体成形するのが好ましい。この場合、筒体は、磁気センサを圧入することができる大きさの孔を有するものとし、円筒体は、術者の第２指が圧入することができる大きさの孔を有するものとする。これにより、筒体内に磁気センサを圧入し、そして円筒体内に第２指を圧入するだけで、合成樹脂の弾性によって圧入された磁気センサ及び第２指がしっかりと保持されるので、磁気センサ装着具がずれたり、指の周りを回転したりすることがない。

なお、筒体の丸孔４の内径及び円筒体の丸孔５の内径は、本発明において特に限定されるものではなく、それぞれ磁気センサのサイズ及び術者の第２指の太さに応じて適宜選定すればよいが、例えば、丸孔４の内径は１〜８ｍｍとし、丸孔５の内径は１０〜２０ｍｍとすることができる。また、保持部２及び固定部３の軸方向の長さＬは、磁気センサ装着具１を術者の第２指の中手指節関節と近位指節関節との間に装着する場合、両関節の動き易さを考慮すると、通常、１０〜２５ｍｍ程度に設定される。

<第２実施形態>
図６は、本発明の磁気センサ装着具の第２実施形態の斜視説明図である。この磁気センサ装着具１１が第１実施形態に係る磁気センサ装着具１と異なる点は、保持部１２の孔１４が丸孔ではなく、断面矩形の孔であることである。その他の構成は共通しているので、簡単のため、それらについての説明は省略する。
磁気センサが直方体形状である場合は、当該直方体の断面形状に合せて、保持部の孔の断面形状を矩形に設定するのが好ましい。

<第３実施形態>
図７は、本発明の磁気センサ装着具の第３実施形態の斜視説明図である。この磁気センサ装着具２１では、固定部２３を構成する円筒体が弾性材料で作製されており、且つ、軸方向に沿ってスリット２６が形成されている。弾性材料としては、合成樹脂であってもよいし、金属であってもよい。

固定部２３を構成する円筒体は、スリット２６が形成されているので、少し力を加えることで当該円筒体の径を大きくすることができる。したがって、円筒体の直径を術者の第２指の太さよりも少し小さめにしておき、装着時に円筒体を広げて第２指に装着することで、装着後はその弾性により第２指に固定される。その結果、磁気センサ装着具がずれたり、指の周りを回転したりすることがない。また、スリット２６を形成することで円筒体の径を一定の範囲内で調節することができるので、同一仕様の磁気センサ装着具２１であっても、指の太さが異なる術者が使用することが可能になる。

<第４実施形態>
図８は、本発明の磁気センサ装着具の第４実施形態の斜視説明図である。この磁気センサ装着具３１では、固定部３３が、術者の第２指に巻かれるベルト３６と、当該第２指に密接するベルト長さを調節する調節手段３７とで構成されている。調節手段３７としては、例えば、一般的な腕時計に採用されている、先端が膨出したピン３８と、このピン３８の先端膨出部を圧入可能な幅のスリット又は長穴３９とを用いることができる。ピン３８が長穴３９に圧入されていない開放状態（図８の（ｂ））で、術者の第２指をベルト３６内に入れ、ついでピン３８を長穴３９に圧入することで当該ベルト３６を術者の第２指に密接させることができる（図８の（ａ））。これにより、簡単に磁気センサを術者の第２指に装着することができる。なお、図８の（ｂ）では、長穴３９を分かりやすくするためにベルト３６の一部を破断した状態で描いている。

<第５実施形態>
図９は、本発明の磁気センサ装着具の第５実施形態の斜視説明図である。この磁気センサ装着具４１では、固定部４３が、術者の第２指に巻かれるベルト４６と、当該第２指に密接するベルト長さを調節する調節手段とで構成されており、当該調節手段として面ファスナー４７が用いられている。面ファスナー４７は、一方のベルト片４６ａの内面に設けられたフック状に起毛されたファスナー４７ａと、他方のベルト片４６ｂの外面に設けられたループ状に起毛されたファスナー４７ｂとからなっている。術者の第２指の所定位置に保持部４２を配設し、ついで一方のベルト片４６ａのファスナー４７ａを、他方のベルト片４６ｂのファスナー４７ｂに当接させることで、ベルト４６を術者の第２指に密接させることができる（図９の（ａ）参照）。これにより、簡単に磁気センサを術者の第２指に装着することができる。

〔その他の変形例〕
なお、本発明の磁気センサ装着具は、前述した実施形態に限定されるものではなく、種々の変更が可能である。例えば、前述した実施形態では、保持部に設けた孔（貫通孔）で磁気センサを保持しているが、貫通していない凹部ないしは凹所で磁気センサを保持することもできる。また、孔の断面形状も円形や矩形以外に多角形など、磁気センサの断面形状や当該磁気センサの保持し易さを考慮して、適宜選定することができる。
また、磁気センサの保持は、保持部に設けた孔内に当該磁気センサを挿入したり圧入したりする方法に限定されるものではなく、例えば、磁気センサに設けた凸部からなる被係止部と、保持部に設けた前記凸部に対応する凹部からなる係止部とを係止させる方法でもよい。この場合、磁気センサに凹部を設け、保持部に凸部を設けても良い。

また、磁気センサ装着具は、洗浄及び消毒により再使用するタイプのものであってもよいし、１回の使用で廃棄するディスポタイプのものであってもよい。

また、磁気センサとしては、図示した有線式のもの以外に無線式のものを用いることができる。無線式の磁気センサの場合、磁気センサからの情報を発信するための配線が不要であるので、構成が簡略化され、又、手術時に術者は指をスムーズに動かすことができる。

１ 磁気センサ装着具（第１実施形態）
２ 保持部
３ 固定部
４ 丸孔
５ 丸孔
１１ 磁気センサ装着具（第２実施形態
１２ 保持部
１４ 孔
２１ 磁気センサ装着具（第３実施形態）
２３ 固定部
３１ 磁気センサ装着具（第４実施形態）
３３ 固定部
３６ ベルト
３７ 調節手段
３８ ピン
３９ 長穴
４１ 磁気センサ装着具（第５実施形態）
４３ 固定部
４６ ベルト
４７ 面ファスナー
１０１ 探触子
１０２ 超音波送受信部
１０３ Ａ／Ｄ変換部
１０４ 記憶部
１０５ 表示回路部
１０６ 表示部
１０７ 制御部
１０８ 操作部
１１０ 画像データ入力部
１１５ 磁気発生器
１１６ 磁気センサ
１２０ 空間座標一致部
Ｐ１ 第１断層面
Ｐ２ 第２断層面

Claims (14)

1. 手術の対象部位を示す３次元モデルのイメージデータを含むターゲットデータを記憶するための記憶部と、
   術者の第２指に装着される磁気センサを含んでおり、当該第２指の先端が手術空間において位置する空間座標及び第２指が指示する方向を検出する基準位置検出部と、
   前記ターゲットデータが示す３次元モデルの空間座標を、前記手術空間の空間座標に一致させる空間座標一致部と、
   前記ターゲットデータに基づいて、術者の第２指の指示方向を含む第１断層面、及び、この第１断層面と直交し且つ術者の第２指の先端を含む第２断層面を生成する画像生成部と
   を備えていることを特徴とする手術ナビゲーションシステム。
2. 術者が、その第２指を伸ばし、第１指を当該第２指と直交する方向に伸ばし、且つ、第３指を前記第２指と直交する方向に曲げて伸ばした状態において、第１指をｘ軸、第２指をｚ軸、第３指をｙ軸と仮定すると、前記第１断層面が、ｚｙ平面の解剖構造を示し、前記第２断層面が、第２指の先端を含むｘｙ平面の解剖構造を示す請求項１に記載の手術ナビゲーションシステム。
3. 前記磁気センサが、術者の第２指の中手指節関節と近位指節関節の間の指の基節部に装着される請求項１又は２に記載の手術ナビゲーションシステム。
4. 前記術者の第２指の指示方向が、当該第２指の中手指節関節と近位指節関節の間の指の基節部の指示方向である請求項３に記載の手術ナビゲーションシステム。
5. 前記画像生成部は、術者の第２指が曲げられて当該第２指の末節骨の縦軸が、磁気センサの縦軸に対してＷ度だけ手掌側に偏移した場合に、前記末節骨の縦軸を基準にするべく、磁気センサの縦軸よりＷ度だけ手掌側に偏移した軸に直交する断層面を生成するように構成されている請求項１に記載の手術ナビゲーションシステム。
6. 請求項１〜５のいずれかに記載の手術ナビゲーションシステムにおいて、前記磁気センサを術者の第２指に装着するための装着具であって、
   前記磁気センサを保持する保持部と、
   この保持部に保持された磁気センサが術者の第２指に対して相対移動しないように、前記保持部を術者の第２指に固定する固定部
   とからなることを特徴とする磁気センサ装着具。
7. 前記保持部は、磁気センサを内部に挿入することができる筒体からなり、
   前記固定部は、術者の第２指を内部に挿入することができる円筒体からなり、
   前記筒体と前記円筒体は、当該筒体の軸と円筒体の軸とが互いに平行になるように配設されている請求項６に記載の磁気センサ装着具。
8. 前記保持部及び固定部が合成樹脂により一体成形されている請求項６又は７に記載の磁気センサ装着具。
9. 前記保持部及び固定部が弾性を有する変形可能な合成樹脂で一体成形されており、前記筒体は、磁気センサを圧入することができる大きさの孔を有しており、前記円筒体は、術者の第２指を圧入することができる大きさの孔を有している請求項６に記載の磁気センサ装着具。
10. 前記円筒体は弾性部材で作製されており、且つ、軸方向に沿ってスリットが形成されている請求項７に記載の磁気センサ装着具。
11. 前記保持部は、磁気センサに設けられた被係止部に係止可能な係止部を有している請求項６に記載の磁気センサ装着具。
12. 前記固定部は、術者の第２指に巻かれるベルトと、当該第２指に密接するようにベルト長さを調節し得る調節手段とで構成されている請求項６に記載の磁気センサ装着具。
13. 前記調節手段が、面ファスナーである請求項１２に記載の磁気センサ装着具。
14. 前記磁気センサが無線式磁気センサである請求項６〜１３のいずれかに記載の磁気センサ装着具。

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