JP2015066021A - Three-dimensional navigation image generation device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a 3D navigation image generation device that enables easy reference to an operation plan created in a preoperative conference, etc. according to a situation changing every moment during an operation.SOLUTION: A 3D navigation image generation device includes: an operation field 3D image forming device 3 for acquiring an operation field 3D image showing an affected part under treatment; a navigation 3D image generation device 6 for generating a navigation 3D image in which a marker that gives an instruction on an operation procedure is given to a volume rendering 3DCG image of the affected part generated prior to the operation; a 3Din3D image combining device 9 for generating a 3Din3D image that displays a navigation 3D image formed in correspondence with the depth and the display range of the operation field 3D image by fitting it into the operation field 3D image; and a 3D image display device 11. An image is displayed in which the navigation 3D image is fitted into a part of the operation field 3D image.

Description

本発明は、手術用ロボット、手術用顕微鏡、3D内視鏡など、患部の立体映像を観察しながら行う手術のために、患部の立体映像に手術を幇助するナビゲーション映像を付加する3Dナビゲーション映像生成装置に関する。   The present invention generates a 3D navigation image that adds a navigation image for assisting surgery to a stereoscopic image of an affected part for an operation performed while observing the stereoscopic image of the affected part, such as a surgical robot, a surgical microscope, and a 3D endoscope. Relates to the device.

手術を支援する手法として、手術対象となる患部に集まるインドシアニングリーンなどの蛍光発光物質を施して、患部を蛍光表示させて明示する方法がある。これにより処置すべき対象位置が明確になり、除去すべき患部の残存を防止する効果がある。しかし、患部を傷つけると発光物が散乱し、かえって処置対象位置の識別が困難になることもある。
また、術前に患部のCTもしくはレントゲン写真を取得して、その映像を患者の患部に投影して処理対象位置を明確にすることにより、開腹位置などをナビゲートする方法もある。しかし、この方法も、実体と投影映像の位置合わせの困難や、術時の患部の変動、映像と実体の識別の困難などにより、必ずしも有効とはいえない。
As a technique for assisting surgery, there is a method in which a fluorescent light-emitting substance such as indocyanine green that collects in an affected area to be operated is applied to clearly display the affected area with a fluorescent display. As a result, the target position to be treated is clarified, and there is an effect of preventing the remaining affected area to be removed. However, if the affected area is injured, the luminescent material is scattered, which may make it difficult to identify the treatment target position.
There is also a method of navigating the laparotomy position and the like by acquiring a CT or X-ray photograph of the affected area before the operation and projecting the image on the affected area of the patient to clarify the processing target position. However, this method is not always effective due to difficulty in aligning the entity and the projected image, variation in the affected area during surgery, difficulty in identifying the image and the entity, and the like.

さらに、患者の手術を実施する前に、患部のCT画像からボリュームレンダリング装置を用いて3DCG化した立体映像を生成し、その映像をタブレット型表示装置にダウンロードして、術中は手術補助者が操作する表示装置を参照しながら施術する手法もある。しかし、施術者と手術補助者の意思の疎通が難しく施術の局面に適切な映像を表示させ難い問題がある。
また、患者の手術を実施する前に術前カンファランスを行い、患部の3DCG化した立体映像を用いて手術計画を立ててから手術に臨む方法を採用することが多くなっているが、こうして得られた手術計画も術中は映像として参照することができず、術者の記憶に頼る他なかった。
In addition, before performing the patient's surgery, a 3D image converted to 3DCG is generated from the CT image of the affected area using a volume rendering device, and the image is downloaded to a tablet-type display device. There is also a technique for performing treatment with reference to the display device. However, there is a problem that it is difficult to communicate between the practitioner and the operation assistant, and it is difficult to display an appropriate video image during the operation.
In addition, there are many cases where a preoperative conference is performed before a patient's surgery is performed and a surgical plan is made using a 3D CG image of the affected area and then the operation is started. It was impossible to refer to the surgical plan as an image during the operation, and it was necessary to rely on the memory of the surgeon.

なお、特許文献1には、術具誘導手術支援装置が開示されている。医療画像装置で得た3Dボリューム画像上に参照ポイントを登録しておいて、施術中に得る断面像の画像中の術具位置と参照ポイント位置のずれに対応して3Dボリューム画像の座標軸を修正することにより、3Dナビゲーションを被検体の動きに追随させることが記載されている。   Patent Document 1 discloses a surgical instrument guided surgery support device. The reference point is registered on the 3D volume image obtained by the medical imaging device, and the coordinate axis of the 3D volume image is corrected in accordance with the deviation of the surgical tool position and the reference point position in the cross-sectional image obtained during the operation. By doing so, it is described that 3D navigation follows the movement of the subject.

特開2012−227714号公報JP 2012-227714 A

そこで、本発明が解決しようとする課題は、術中に刻々変化する状況に合わせて、患部の立体映像(3D映像)と共に人手術前カンフェランスなどで立案した手術計画を容易に参照できるようにした3Dナビゲーション映像生成装置を提供することである。   Therefore, the problem to be solved by the present invention is to make it possible to easily refer to a surgical plan designed by human preoperative surgery etc. together with a stereoscopic image (3D video) of an affected part in accordance with a situation that changes every time during the operation. A navigation video generation apparatus is provided.

本発明に係る3Dナビゲーション映像生成装置は、施術中の患部を表示する術野3D映像を取得する術野3D映像形成装置と、術前に生成した患部のボリュームレンダリング3DCG映像に手術手順を指示するマーカを付与したナビゲーション3D映像を生成するナビゲーション3D映像生成装置と、術野3D映像の奥行きに対応するとともに表示範囲を対応させて形成したナビゲーション3D映像を術野3D映像の一部にはめ込んで表示する3Din3D映像を生成する3Din3D映像合成装置と、3D映像表示装置を備え、術野3D映像にナビゲーション3D映像をはめ込んだ映像を表示することを特徴とする。   The 3D navigation video generation apparatus according to the present invention instructs a surgical procedure to a surgical field 3D video forming apparatus that acquires a surgical field 3D video that displays an affected area during a procedure, and a volume rendering 3DCG video of the affected area that is generated before surgery. A navigation 3D video generation device that generates a navigation 3D video with a marker, and a navigation 3D video that corresponds to the depth of the surgical field 3D video and that corresponds to the display range, and is embedded in a part of the surgical field 3D video. A 3Din3D video synthesizing device for generating 3Din3D video and a 3D video display device, and displaying a video in which a navigation 3D video is inserted into an operative field 3D video.

本発明のDナビゲーション映像生成装置は、3D顕微鏡や3D内視鏡を使った手術、あるいはダビンチ外科手術システム(商標名)などの手術支援ロボットなどにおける3D映像表示装置に適用するもので、術野3D映像の中にナビゲーション3D映像を同時に表示するので、術中の患部映像とナビゲーション映像の対応関係を容易に判断することができ、また、執刀医が施術中に術野の映像から目を離さずにナビゲーションを受けることができる。   The D navigation image generation device of the present invention is applied to a 3D image display device in a surgical support robot such as a surgery using a 3D microscope or a 3D endoscope, or a Davinci surgical system (trade name). The navigation 3D video is displayed in the 3D video at the same time, so the correspondence between the affected area video during the operation and the navigation video can be easily judged, and the surgeon keeps an eye on the video of the surgical field during the operation. You can receive navigation.

また、ナビゲーション3D映像の表示位置や大きさあるいは表示領域を調整できるように構成することにより、ナビゲーション3D映像が術野3D映像の邪魔にならないように配置してより的確に施術を支援することができる。
さらに、ナビゲーション3D映像の奥行きを術野3D映像の奥行きに対応するように調整することにより、術者に対し違和感の少ないナビゲーションをすることができる。
Further, by configuring the navigation 3D video so that the display position, size, or display area of the navigation 3D video can be adjusted, the navigation 3D video can be arranged so as not to obstruct the operative field 3D video, thereby supporting the surgery more accurately. it can.
Furthermore, by adjusting the depth of the navigation 3D video so as to correspond to the depth of the surgical field 3D video, navigation with less discomfort to the surgeon can be performed.

また、3Din3D映像をサイドバイサイド形式の視差3D映像信号で形成するようにすると、従来形式の映像表示装置やテレビジョン放送に使用する映像信号を適用することが可能になるため、従来形式の録画収録装置や放送装置を活用して、容易に録画再生や映像放送をすることができる。   In addition, when 3Din3D video is formed with side-by-side parallax 3D video signals, conventional video display devices and video signals used for television broadcasting can be applied. And broadcast devices can be used to easily record and play back and broadcast video.

本発明の3Dナビゲーション映像生成装置を利用することにより、事前のカンファレンス結果を記憶に頼って復元しながら施術する代わりに、ナビゲーション映像を参照しながら的確に施術することができる。したがって、患部の位置や執刀位置を的確に把握して計画に則った施術が可能になるので、術時間の短縮が図れ手術の成功率が向上する。ひいては、低侵襲を実現し、回復期間や入院期間の短縮に寄与することとなる。   By using the 3D navigation video generation device of the present invention, it is possible to perform a precise treatment while referring to the navigation video instead of performing the treatment while restoring the previous conference result by relying on the memory. Therefore, since the position of the affected part and the position of the surgical site can be accurately grasped and the operation can be performed according to the plan, the operation time can be shortened and the success rate of the operation can be improved. As a result, minimal invasiveness is realized, which contributes to shortening the recovery period and hospitalization period.

さらに、本発明の3Dナビゲーション映像生成装置は、施術中の映像に基づいて状況に即応した手術手順を入力して表示させることも可能で、遠隔コーチングに利用することができる。
また、本発明の3Dナビゲーション映像生成装置は、録画収録機能を備えて、手術状況を再現表示する高度な教育映像を制作することができ、医療技術の底上げに貢献することができる。
Furthermore, the 3D navigation video generation apparatus of the present invention can also input and display a surgical procedure that responds to the situation based on the video during the operation, and can be used for remote coaching.
In addition, the 3D navigation video generation apparatus of the present invention has a recording and recording function, can produce high-level educational video that reproduces and displays a surgical situation, and can contribute to raising the level of medical technology.

本発明の1実施例に係る3Dナビゲーション映像生成装置の原理を示す構成図である。It is a block diagram which shows the principle of the 3D navigation image | video production apparatus which concerns on one Example of this invention. 本実施例に係る3Dナビゲーション映像生成装置により得られる立体映像の例を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the example of the stereo image obtained by the 3D navigation image | video production apparatus which concerns on a present Example. 本実施例に係る3Dナビゲーション映像生成装置における立体映像構成手順を示す工程図である。It is process drawing which shows the stereo image structure procedure in the 3D navigation image | video production apparatus which concerns on a present Example. 本実施例により構成された立体映像表示画像の例を示す写真である。It is a photograph which shows the example of the stereoscopic video display image comprised by the present Example.

本発明の3Dナビゲーション映像生成装置は、顕微鏡、内視鏡など手術を支援する映像装置に表示される患部を撮影した術野3D映像にナビゲーション3D映像を挿入した3Din3D映像を形成して表示するものである。ナビゲーション3D映像は、通常は術前に取得した患部の立体映像に手術手順にしたがって指標となる位置を指示した3D映像である。患部の立体映像として、たとえば、CT映像やNMR映像などの断面像から作成したボリュームレンダリング3DCG映像などを使うことができる。   The 3D navigation video generation apparatus of the present invention forms and displays a 3Din3D video in which a navigation 3D video is inserted into an operative field 3D video obtained by imaging an affected area displayed on a video device that supports surgery such as a microscope or an endoscope. It is. The navigation 3D image is usually a 3D image in which a position serving as an index is indicated in accordance with a surgical procedure on a stereoscopic image of an affected area acquired before surgery. As the stereoscopic image of the affected area, for example, a volume rendering 3DCG image created from a cross-sectional image such as a CT image or an NMR image can be used.

術野3D映像にナビゲーション3D映像をはめ込んで3Din3D映像化するに当たって、計画された手術手順に従って取得すべき術野3D映像の予定を立てる。そして、予定された術野3D映像に対応して、同じ視野に表示するナビゲーション3D映像の範囲や大きさを決定し、画面中の表示位置を決定する。このとき、術野3D映像の奥行きに対応して、表示するナビゲーション3D映像の奥行きを調整することが好ましい。奥行きの調整は、左右視差の量を調整することにより行うことができる。   When the navigation 3D image is inserted into the 3D image and converted into the 3Din 3D image, the operation field 3D image to be acquired is scheduled according to the planned surgical procedure. Then, the range and size of the navigation 3D video to be displayed in the same field of view are determined in correspondence with the planned surgical field 3D video, and the display position on the screen is determined. At this time, it is preferable to adjust the depth of the navigation 3D image to be displayed in accordance with the depth of the operative field 3D image. The depth can be adjusted by adjusting the amount of left-right parallax.

以下、図面を参照して、実施例に基づいて本発明の3Dナビゲーション映像生成装置を詳細に説明する。
図1は、本発明の1実施例に係る3Dナビゲーション映像生成装置の構成を説明する図面である。
Hereinafter, with reference to the drawings, a 3D navigation video generation device of the present invention will be described in detail based on an embodiment.
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a 3D navigation video generation apparatus according to an embodiment of the present invention.

本実施例の3Dナビゲーション映像生成装置は、術野3D映像形成装置3と、ボリュームレンダリング生成装置6と、3Din3D映像合成装置9と、映像表示装置11から構成される。術野3D映像形成装置3は、3D画像入力用の左目カメラ1および右目カメラ2が接続され、手術中の患部を撮影して立体映像化する。立体映像化された映像信号は入力モニター4に送られて術野3D映像として表示される。
術野3D映像信号は、また3Din3D映像合成装置9に送られる。
The 3D navigation video generation apparatus according to the present embodiment includes an operative field 3D video formation apparatus 3, a volume rendering generation apparatus 6, a 3Din3D video synthesis apparatus 9, and a video display apparatus 11. The operative field 3D image forming apparatus 3 is connected to a left-eye camera 1 and a right-eye camera 2 for inputting a 3D image, and images a diseased part during surgery to form a stereoscopic image. The three-dimensional video signal is sent to the input monitor 4 and displayed as a surgical field 3D video.
The surgical field 3D video signal is also sent to the 3Din3D video synthesis device 9.

ボリュームレンダリング生成装置6には、CT撮像装置5と操作卓7が接続されている。CT撮像装置5は、患部の断面像を形成して画像信号を出力する。CT撮像装置に代えて、NMR(核磁気共鳴装置)などを使用することもできる。CT撮像装置5の画像出力はボリュームレンダリング生成装置6でボリュームレンダリングを受けて、3DCG画像信号が生成され、操作用モニター8に立体画像として表示される。   A CT imaging device 5 and a console 7 are connected to the volume rendering generation device 6. The CT imaging device 5 forms a cross-sectional image of the affected area and outputs an image signal. An NMR (nuclear magnetic resonance apparatus) or the like can be used instead of the CT imaging apparatus. The image output of the CT imaging device 5 is subjected to volume rendering by the volume rendering generation device 6 to generate a 3DCG image signal, which is displayed on the operation monitor 8 as a stereoscopic image.

CT撮像装置5は、術前に患者の患部に係るX線CT画像を取得して、ボリュームレンダリング生成装置6に送る。ボリュームレンダリング生成装置6では、X線CT画像から患部を3次元表示する3D映像に構成して、操作用モニター8にボリュームレンダリング像を表示させる。
なお、ボリュームレンダリング像は、術前に取得したX線CT画像などの断面像に基づいて、何度でも再構成することができる。また、表示形態の異なるいくつかのボリュームレンダリング映像から適宜なボリュームレンダリング像を選んで記憶しておき、必要に応じて表示することができる。
The CT imaging device 5 acquires an X-ray CT image related to the affected area of the patient before the operation, and sends it to the volume rendering generation device 6. In the volume rendering generation device 6, the affected part is formed into a 3D image for three-dimensional display from the X-ray CT image, and the volume rendering image is displayed on the operation monitor 8.
The volume rendering image can be reconstructed any number of times based on a cross-sectional image such as an X-ray CT image acquired before surgery. In addition, an appropriate volume rendering image can be selected and stored from several volume rendering images having different display forms, and can be displayed as necessary.

執刀医や手術補助医あるいは手術指導医などは、操作用モニター8に表示された患部のボリュームレンダリング像に基づいて、事前のシミュレーションやカンファランスをすることによって、適切な手術計画を策定することができる。   A surgeon, a surgical assistant, or a surgical instructor can formulate an appropriate surgical plan by performing a prior simulation or conference based on the volume rendering image of the affected area displayed on the operation monitor 8. it can.

操作卓7は、タッチパネル、キーボード、パソコンコントローラ、ジョイスティック、などを利用し、操作用モニター8に表示されるボリュームレンダリング像に基づいて、映像表示範囲や大きさを指示したり、映像を回転させたり、患部のボリュームレンダリング像中に指標となるポインターを配置したり術具の位置や姿勢を指定したりするために使用される。また、左目用映像と右目用映像の視差量を操作することにより、映像の奥行き量を調整することもできる。   The console 7 uses a touch panel, a keyboard, a personal computer controller, a joystick, etc., and instructs the video display range and size based on the volume rendering image displayed on the operation monitor 8 and rotates the video. It is used to place a pointer as an index in the volume rendering image of the affected area and to specify the position and posture of the surgical instrument. Further, the depth amount of the video can be adjusted by manipulating the parallax amount between the left-eye video and the right-eye video.

このようにして、ボリュームレンダリング像に適宜な指標を配置して施術方法や手術計画に則った執刀位置などを指示するナビゲーション3D映像が形成され、ボリュームレンダリング生成装置6に保存される。ナビゲーション3D映像は、必要に応じて引き出して操作用モニター8あるいは3Din3D映像合成装置9に伝送することができる。   In this way, a navigation 3D image is formed by placing an appropriate index on the volume rendering image and instructing a surgical method or a surgical position in accordance with a surgical plan, and is stored in the volume rendering generation device 6. The navigation 3D video can be extracted and transmitted to the operation monitor 8 or the 3Din3D video composition device 9 as necessary.

3Din3D映像合成装置9は、リアルタイムで取得された術野3D映像信号と術前に形成されたナビゲーション3D映像信号を受信して、術野3D映像の一部にナビゲーション3D映像が上書き表示された3Din3D映像を生成する。3Din3D映像の映像信号は、3D映像表示装置11に送信して3D映像として表示させることができる。   The 3Din3D video synthesizing device 9 receives the operative field 3D video signal acquired in real time and the navigation 3D video signal formed before the operation, and the 3Din3D in which the navigation 3D video is overwritten and displayed on a part of the operative field 3D video. Generate video. The video signal of 3Din3D video can be transmitted to the 3D video display device 11 and displayed as 3D video.

図2は、3Din3D映像合成装置9が形成する3Din3D映像の概念を示す図面である。3Din3D映像は、術野3D映像の一部にナビゲーション3D映像が嵌め込まれている。
術野3D映像は、撮影位置や撮影方向、映像の拡大縮小などを調整して、手術を的確に支援できるような映像を取得するように制御することができる。
FIG. 2 is a diagram showing a concept of 3Din3D video formed by the 3Din3D video synthesizing device 9. In the 3Din3D video, the navigation 3D video is inserted into a part of the operative field 3D video.
The operative field 3D image can be controlled so as to acquire an image that can accurately support the operation by adjusting the imaging position, the imaging direction, the enlargement / reduction of the image, and the like.

ナビゲーション3D映像の表示領域は、コントローラなどを操作することにより、大きさを変更したり、水平方向あるいは垂直方向に移動して位置決めしたりすることができる。したがって、術野3D映像に表示された対象部位を避けて、適宜の大きさのナビゲーション3D映像を適宜の位置に配置することができる。   The display area of the navigation 3D image can be changed in size or positioned by moving in the horizontal direction or the vertical direction by operating a controller or the like. Therefore, it is possible to arrange the navigation 3D image having an appropriate size at an appropriate position while avoiding the target portion displayed in the operative field 3D image.

また、ナビゲーション3D映像は、手動操作により任意に回転させたり画面のアスペクト比を維持したまま拡大縮小したりして、手術をナビゲーションするために適合した映像とすることができる。なお、ナビゲーション3D映像の奥行き量を術野3D映像の奥行き量と対応させることにより、両映像の対応する部分が同等の立体感覚を与えるようにして、円滑な施術を支援するようにすることが好ましい。   In addition, the navigation 3D image can be an image suitable for navigating the operation by arbitrarily rotating the image by a manual operation or scaling the image while maintaining the aspect ratio of the screen. In addition, by associating the depth amount of the navigation 3D image with the depth amount of the surgical field 3D image, the corresponding portions of both images give an equivalent stereoscopic sensation so as to support smooth treatment. preferable.

なお、ナビゲーション3D映像は、手術計画に即して予め表示する場面を時系列的に決めておくことができるが、さらに、コントローラなどの操作により、早送り、巻き戻し、停止などを選択して制御することができ、また、事前に付したマーカを選択してその位置にジャンプさせることができる。このようにして、術野に適したナビゲーションが可能になる。   The navigation 3D image can be displayed in time series in advance in accordance with the surgical plan, but it can also be controlled by selecting fast forward, rewind, stop, etc. by operating the controller. It is also possible to select a marker attached in advance and jump to that position. In this way, navigation suitable for the surgical field becomes possible.

図3は、3Dナビゲーション映像生成装置において、3Din3D映像を構成するための手順を示す工程図である。
左目カメラ1で取得した左術野映像31と右目カメラ2で取得した右術野映像32は、それぞれ横方向に圧縮し、サイドバイサイドに配置して、TV映像信号として伝送できる術野3D映像33に変成する。
FIG. 3 is a process diagram showing a procedure for constructing a 3Din3D video in the 3D navigation video generation device.
The left operative field image 31 acquired by the left-eye camera 1 and the right operative field image 32 acquired by the right-eye camera 2 are respectively compressed in the lateral direction and arranged side by side into an operative field 3D image 33 that can be transmitted as a TV image signal. Metamorphosis.

また、対象領域の断面像からボリュームレンダリングにより生成された3D映像に各種指標を付与して形成されたナビゲーション3D映像に係る左ナビゲーション映像34と右ナビゲーション映像35は、術野3D映像中の一部に表示するためそれぞれ同量だけ画像圧縮し、サイドバイサイドに配置された術野3D映像中の左右の対応する位置に配置して、サイドバイサイドに配置されたナビゲーション3D映像36とする。ナビゲーション3D映像における映像表示領域以外の部分は黒化して、術野3D映像と重ねたときにノイズが生じないようにすることが好ましい。   A left navigation image 34 and a right navigation image 35 related to the navigation 3D image formed by adding various indexes to the 3D image generated by volume rendering from the cross-sectional image of the target area are part of the operative field 3D image. The image is compressed by the same amount for display on the left and right sides, and arranged at corresponding positions on the left and right in the operative field 3D video arranged side by side, to obtain a navigation 3D video 36 arranged side by side. It is preferable that the portion other than the video display area in the navigation 3D video is blackened so that no noise is generated when the navigation 3D video is overlaid with the surgical field 3D video.

術野3D映像33とナビゲーション3D映像36は、同じ1面に重ねられて、3Din3D映像37となる。このとき、術野3D映像33におけるナビゲーション3D映像36の映像部分が填まる部分は黒化させて、ナビゲーション3D映像が見にくくなることを防止することが好ましい。
また、術野3D映像33とナビゲーション3D映像36の境界部分には、黒化などによる緩衝帯を配して立体視による目の疲労を抑制するようにすることが好ましい。
The operative field 3D image 33 and the navigation 3D image 36 are overlapped on the same surface to become a 3Din3D image 37. At this time, it is preferable to prevent the navigation 3D image from becoming difficult to see by blackening a portion of the operative field 3D image 33 where the image portion of the navigation 3D image 36 is filled.
Further, it is preferable to provide a buffer band due to blackening or the like at the boundary between the operative field 3D image 33 and the navigation 3D image 36 so as to suppress eye fatigue due to stereoscopic viewing.

図4は、こうして構成された3Din3D映像37の1コマを例示する写真である。
3Din3D映像37は、3D映像表示装置11において、左右分離されてそれぞれ左3D映像38と右3D映像39として表示され、それぞれ立体メガネなどの手段により人の左目と右目で視差像として観察され、立体映像として認識される。3D映像表示装置は、裸眼立体視ができるものであってもよい。
FIG. 4 is a photograph illustrating one frame of the 3Din3D video 37 thus configured.
The 3Din3D video 37 is separated into left and right by the 3D video display device 11 and displayed as a left 3D video 38 and a right 3D video 39, respectively, and is observed as a parallax image with a left eye and a right eye of a person by means of stereoscopic glasses or the like. Recognized as a video. The 3D video display device may be capable of autostereoscopic viewing.

3D映像表示装置11は、術者が観察できる場所に配置するばかりでなく、術者以外の者が観察するため教室やカンファレンスの場などに設置してもよい。なお、3D映像表示装置11は、3Dメガネ式あるいは裸眼式の各種デスプレー装置に限らず、スクリーンに投影して3D表示し大勢で同時に観察できる表示装置であってもよい。   The 3D image display device 11 may be installed not only in a place where the surgeon can observe but also in a classroom or conference place for observation by a person other than the surgeon. Note that the 3D video display device 11 is not limited to various 3D glasses-type or naked-eye type display devices, and may be a display device that can be projected onto a screen and displayed in 3D for simultaneous observation.

また、遠隔コーチング伝送装置10を介して3Din3D映像生成装置9を支配してナビゲーション3D映像を制御することにより、手術室外から遠隔で指示を与えることができるようにしてもよい。
さらに、3Din3D映像37の映像信号は、必要に応じて録画収録装置12に送って記録し、編集や再生ができるようにしてもよい。
Alternatively, the 3Din3D video generation device 9 may be controlled via the remote coaching transmission device 10 to control the navigation 3D video so that an instruction can be given remotely from outside the operating room.
Further, the video signal of the 3Din3D video 37 may be sent to the recording / recording apparatus 12 for recording as necessary so that the video signal can be edited and reproduced.

本実施例の3Dナビゲーション映像生成装置は、患部の立体映像を表す術野3D映像の視野内に、この術野3D映像が表現する奥行き情報に対応するナビゲーション3D映像を同時に表示することができるので、施術中の執刀医が患部の映像とナビゲーション映像を違和感を持たずに観察でき、またナビゲーション映像を参照するときにも術野から目を離さないようにすることができる。   The 3D navigation video generation apparatus of the present embodiment can simultaneously display a navigation 3D video corresponding to the depth information represented by the surgical field 3D video in the field of view of the surgical field 3D video representing the stereoscopic video of the affected area. The operating surgeon can observe the video of the affected area and the navigation video without feeling uncomfortable, and can keep an eye on the surgical field when referring to the navigation video.

また、ナビゲーション3D映像を適宜の位置に移動したり表示領域を拡大縮小したりして、患部の映像を妨げないようにすることができる。なお、術野3D映像が表現する奥行き情報に対して違和感のないナビゲーション3D映像を得るようにして、円滑な施術を支援することができる。
このため、手術を確実、安全に遂行するために大きく貢献し、手術時間を短縮させるとともに手術による侵襲を抑制して、手術の質を向上させることができる。
Further, the navigation 3D image can be moved to an appropriate position or the display area can be enlarged or reduced so as not to disturb the image of the affected area. In addition, smooth operation can be supported by obtaining a navigation 3D video that does not give a sense of incongruity to the depth information represented by the surgical field 3D video.
For this reason, it greatly contributes to performing the surgery reliably and safely, shortens the operation time, suppresses the invasion by the operation, and improves the quality of the operation.

本実施例の3Dナビゲーション映像生成装置では、執刀医や手術補助医が操作卓を操作して、現在進行している術野に必要な、あるいは手術を進行させる上で必要とされるナビゲーション3D映像を選択して表示させることができるので、スムーズな施術が可能となる。
なお、手術計画に従って、予め、マーカポイントをナビゲーション3D映像に埋め込んでおき、執刀の進行に合わせてナビゲーション映像を展開推移させるようにすることもできる。
In the 3D navigation video generation apparatus of the present embodiment, the surgeon or the operation assistant operates the console, and the navigation 3D video necessary for the currently operating surgical field or necessary for the operation to proceed. Can be selected and displayed, so that smooth treatment can be performed.
According to the surgical plan, marker points can be embedded in the navigation 3D video in advance, and the navigation video can be developed and changed according to the progress of the operation.

サイドバイサイド形式の3Din3D映像は、遠隔への伝送が可能で、また、記録収録ができるので、施術中に遠隔地から手術を指導するリモートコーチングを可能とし、また手術の実態を表す教育教材として活用することもできる。
なお、3Dのナビゲーション映像が得られないときには、ナビゲーション映像が2D映像であっても、術野3D映像に埋め込むことで、従来と比較して格段の支援効果を生むことができることは、いうまでもない。
Side-by-side 3Din3D video can be transmitted remotely and recorded and recorded, enabling remote coaching to guide surgery from a remote location during the procedure, and use it as an educational material that represents the actual state of surgery. You can also.
Needless to say, when a 3D navigation video cannot be obtained, even if the navigation video is a 2D video, embedding it in the 3D video of the operative field can produce a much greater support effect than before. Absent.

本発明は、3D表示した術野の映像に基づいて手術を行う場において、的確にナビゲーションやコーチングを行うことができる3Dナビゲーション映像生成装置を提供するもので、医療および医学に大きな貢献をもたらすものである。   The present invention provides a 3D navigation video generation device capable of performing accurate navigation and coaching in a place where surgery is performed based on 3D-displayed surgical field images, which greatly contribute to medicine and medicine. It is.

1 左目カメラ
2 右目カメラ
3 術野3D映像形成装置
4 入力モニター
5 CT撮像装置
6 ボリュームレンダリング生成装置
7 操作卓
8 操作用モニター
9 3Din3D映像合成装置
10 遠隔コーチング伝送装置
11 3D映像表示装置
12 録画収録装置
31 左術野映像
32 右術野映像
33 術野3D映像
34 左ナビゲーション映像
35 右ナビゲーション映像
36 ナビゲーション3D映像
37 3Din3D映像
38 左3D映像
39 右3D映像
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Left-eye camera 2 Right-eye camera 3 Surgery field 3D image formation apparatus 4 Input monitor 5 CT imaging device 6 Volume rendering production device 7 Console 8 Operation monitor 9 3Din 3D image composition device 10 Remote coaching transmission device 11 3D image display device 12 Recording recording Device 31 Left operation field image 32 Right operation field image 33 Operation field 3D image 34 Left navigation image 35 Right navigation image 36 Navigation 3D image 37 3Din 3D image 38 Left 3D image 39 Right 3D image

特開2009−279209号公報JP 2009-279209 A

Claims (5)

施術中の患部を表示する術野3D映像を取得する術野3D映像形成装置と、
術前に生成した患部のボリュームレンダリング3DCG映像に手術手順を指示するマーカを付与したナビゲーション3D映像を生成するナビゲーション3D映像生成装置と、
術野3D映像の奥行きに対応するとともに表示範囲を対応させて形成したナビゲーション3D映像を術野3D映像の一部にはめ込んで表示する3Din3D映像を生成する3Din3D映像合成装置と、
3D映像表示装置を備え、
該3D映像表示装置に術野3D映像にナビゲーション3D映像をはめ込んだ映像を表示する3Dナビゲーション映像生成装置。
An operative field 3D image forming device for acquiring an operative field 3D image for displaying an affected area during treatment;
A navigation 3D image generation device for generating a navigation 3D image in which a marker for instructing a surgical procedure is added to a volume rendering 3DCG image of an affected area generated before surgery;
A 3Din3D video synthesizing device that generates a 3Din3D video that displays a navigation 3D video that corresponds to the depth of the surgical field 3D video and that corresponds to the display range and that is embedded in a part of the surgical field 3D video;
A 3D video display device,
A 3D navigation video generation device for displaying a video in which a navigation 3D video is inserted into an operation field 3D video on the 3D video display device.
前記3Din3D映像はサイドバイサイド形式の2視差立体表示方式の3D映像信号により形成されることを特徴とする請求項1記載の3Dナビゲーション映像生成装置。   The 3D navigation video generation apparatus according to claim 1, wherein the 3Din3D video is formed by a 3D video signal of a two-parallax stereoscopic display system in a side-by-side format. 前記3Din3D映像合成装置には、さらに録画収録装置が接続され、該録画収録装置が前記3Din3D映像の映像信号を記録して、必要なときに再生できることを特徴とする請求項1又は2記載の3Dナビゲーション映像生成装置。   3. The 3D according to claim 1, wherein a recording / recording device is further connected to the 3Din3D video composition device, and the recording / recording device records the video signal of the 3Din3D video and can reproduce it when necessary. Navigation video generation device. 前記3Din3D映像合成装置には、さらに遠隔コーチング伝送装置が接続され、必要なときに該遠隔コーチング伝送装置を介して前記3Din3D映像を操作することができることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の3Dナビゲーション映像生成装置。   The 3Din3D video composition device is further connected to a remote coaching transmission device, and the 3Din3D video can be operated via the remote coaching transmission device when necessary. The 3D navigation video generation device according to item 1. 前記ボリュームレンダリング生成装置には、さらに前記術野3D映像に嵌め込んだナビゲーション3D映像の表示領域の拡大縮小、水平方向の移動および位置決め、垂直方向の移動および位置決めを指示する操作卓が接続されることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の3Dナビゲーション映像生成装置。   The volume rendering generation device is further connected to a console for instructing the enlargement / reduction of the display area of the navigation 3D video inserted in the operative field 3D video, horizontal movement and positioning, vertical movement and positioning. The 3D navigation video generation device according to any one of claims 1 to 4, wherein the 3D navigation video generation device is provided.
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017136275A (en) * 2016-02-05 2017-08-10 富士フイルム株式会社 Image registration apparatus, method, and program
JP2018098752A (en) * 2016-12-14 2018-06-21 浩志 伊藤 Naked eye three-dimensional stereoscopic display device
JP2019154886A (en) * 2018-03-15 2019-09-19 ソニー・オリンパスメディカルソリューションズ株式会社 Medical display control apparatus and display control method
US10477709B2 (en) 2016-06-07 2019-11-12 Mitsubishi Electric Corporation Housing and rubber plug for power conversion equipment
CN110574366A (en) * 2017-05-24 2019-12-13 古野电气株式会社 Image generation device
JP2020522369A (en) * 2017-06-04 2020-07-30 ブレイン ナビ バイオテクノロジー カンパニー リミテッド Method and system for determining one or more points on a surgical path

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0268027A (en) * 1988-09-02 1990-03-07 Hitachi Medical Corp X-ray television apparatus for endoscopic diagnosis
JPH11309A (en) * 1997-06-12 1999-01-06 Hitachi Ltd Image processor
JP2001104333A (en) * 1999-10-07 2001-04-17 Hitachi Ltd Surgery support device
JP2001204738A (en) * 2000-01-26 2001-07-31 Olympus Optical Co Ltd Navigation system for medical operation
JP2004181229A (en) * 2002-11-20 2004-07-02 Olympus Corp System and method for supporting remote operation
JP2005278888A (en) * 2004-03-29 2005-10-13 Olympus Corp Procedure support system
JP2007007041A (en) * 2005-06-29 2007-01-18 Hitachi Medical Corp Surgery support
JP2008000282A (en) * 2006-06-21 2008-01-10 Olympus Medical Systems Corp Procedure image recording control system and surgery system
JP2010274044A (en) * 2009-06-01 2010-12-09 Olympus Corp Surgery support apparatus, surgery support method, and surgery support program
JP2012045198A (en) * 2010-08-27 2012-03-08 Hitachi Medical Corp Treatment support device, and treatment support system
JP2013150873A (en) * 2005-10-20 2013-08-08 Intuitive Surgical Inc Auxiliary image display and manipulation on computer display in medical robotic system

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0268027A (en) * 1988-09-02 1990-03-07 Hitachi Medical Corp X-ray television apparatus for endoscopic diagnosis
JPH11309A (en) * 1997-06-12 1999-01-06 Hitachi Ltd Image processor
JP2001104333A (en) * 1999-10-07 2001-04-17 Hitachi Ltd Surgery support device
JP2001204738A (en) * 2000-01-26 2001-07-31 Olympus Optical Co Ltd Navigation system for medical operation
JP2004181229A (en) * 2002-11-20 2004-07-02 Olympus Corp System and method for supporting remote operation
JP2005278888A (en) * 2004-03-29 2005-10-13 Olympus Corp Procedure support system
JP2007007041A (en) * 2005-06-29 2007-01-18 Hitachi Medical Corp Surgery support
JP2013150873A (en) * 2005-10-20 2013-08-08 Intuitive Surgical Inc Auxiliary image display and manipulation on computer display in medical robotic system
JP2008000282A (en) * 2006-06-21 2008-01-10 Olympus Medical Systems Corp Procedure image recording control system and surgery system
JP2010274044A (en) * 2009-06-01 2010-12-09 Olympus Corp Surgery support apparatus, surgery support method, and surgery support program
JP2012045198A (en) * 2010-08-27 2012-03-08 Hitachi Medical Corp Treatment support device, and treatment support system

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017136275A (en) * 2016-02-05 2017-08-10 富士フイルム株式会社 Image registration apparatus, method, and program
US10477709B2 (en) 2016-06-07 2019-11-12 Mitsubishi Electric Corporation Housing and rubber plug for power conversion equipment
JP2018098752A (en) * 2016-12-14 2018-06-21 浩志 伊藤 Naked eye three-dimensional stereoscopic display device
CN110574366A (en) * 2017-05-24 2019-12-13 古野电气株式会社 Image generation device
CN110574366B (en) * 2017-05-24 2021-05-28 古野电气株式会社 Image generation device
JP2020522369A (en) * 2017-06-04 2020-07-30 ブレイン ナビ バイオテクノロジー カンパニー リミテッド Method and system for determining one or more points on a surgical path
JP7095079B2 (en) 2017-06-04 2022-07-04 ブレイン ナビ バイオテクノロジー カンパニー リミテッド A system that determines one or more points on the surgical route
JP2019154886A (en) * 2018-03-15 2019-09-19 ソニー・オリンパスメディカルソリューションズ株式会社 Medical display control apparatus and display control method
JP7134656B2 (en) 2018-03-15 2022-09-12 ソニー・オリンパスメディカルソリューションズ株式会社 Medical display control device and display control method

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