JP4674948B2 - 手術ナビゲーション装置および手術ナビゲーション装置の作動方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、手術ナビゲーション装置および手術ナビゲーション装置の作動方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、術前にＣＴやＭＲＩなどの断層像撮影手法により患部周辺のスライス画像を取得し、それをコンピュータグラフィックス等の手法を用いて３次元再構成した画像を用いて手術ナビゲーションを行なっている。
【０００３】
また、術中においては、モバイルＣＴやオープンＭＲＩ等の手法によりリアルタイムモニタ像としてのスライス画像を得ている。
【０００４】
例えば特開平９−１７３３５２号は、患者の体内または体表の指定領域が医用画像上のどの領域に相当するかを表示し、これらの対応関係を容易に把握可能にした医用ナビゲーションシステムを開示している。また、特開平１０−５２４５号公報は、手術器具の先端部付近の血管を検知する血管検知手段と、この血管検知手段で検知された血管の存在を術者に告知する告知手段とを備えて、手術中の術者の負担を軽減した外科手術支援装置を開示している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、術中の撮影により得られるリアルタイムモニタ像は、概して術前画像と比較して高精細な画像が得られない。そこで、術前に撮影した高精細な画像を術中において使用することが考えられるが、患部の形状は術前と術中とで微妙に変形してしまうので術前に取得した高精細な画像をそのまま術中における患部の画像として使用することができなかった。
【０００６】
本発明はこのような課題に着目してなされたものであり、その目的とするところは、術前に撮影した患部の高精細な画像を変形して記憶しておくことにより、術中においても当該患部の高精細な画像を用いてリアルタイムに手術を行なうことができる手術ナビゲーション装置および手術ナビゲーション装置の作動方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、第１の発明は、手術ナビゲーション装置であって、医用画像診断装置によって取得された被検体の２次元画像を記憶する２次元画像記憶手段と、前記被検体の２次元画像に基づいて生成された３次元画像を、予測される被検体の変形に基づき所定のパラメータを用いて変形する３次元画像変形手段と、前記３次元画像変形手段により変形された３次元変形画像を記憶する変形画像記憶手段と、 被検体の３次元画像を取得する３次元画像取得手段と、前記３次元画像取得手段により取得された被検体の３次元画像と、前記変形画像記憶手段に記憶された３次元変形画像との比較に基づいて、前記取得された被検体の３次元画像に最も類似した被検体の３次元変形画像を前記変形画像記憶手段から選択して出力する変形画像選択手段と、前記変形画像選択手段から出力された被検体の３次元変形画像からデータ画像を生成するデータ画像生成手段と、前記データ画像生成手段からのデータ画像と、前記被検体を観察して得られる被検体画像とを重畳して画像表示装置に出力する画像重畳手段と、を有する。
【０００８】
また、第２の発明は、手術ナビゲーション装置であって、医用画像診断装置によって取得された被検体の２次元画像を記憶する２次元画像記憶手段と、前記被検体の２次元画像に基づいて生成された３次元画像を、予測される被検体の変形に基づき所定のパラメータを用いて変形する３次元画像変形手段と、前記３次元画像変形手段により変形された３次元変形画像を記憶する変形画像記憶手段と、被検体の３次元画像を取得する３次元画像取得手段と、被検体及び被検体に対して観察を行う手術具の位置姿勢を検出する位置姿勢検出手段と、前記位置姿勢検出手段からの手術具の位置姿勢情報に基づき、前記３次元画像取得手段により取得された被検体の３次元画像から、前記手術具の観察視野に対応する部分の３次元画像を抽出する３次元画像抽出手段と、前記位置検出手段からの手術具の位置姿勢情報に基づき、前記変形画像記憶手段から前記手術具の観察視野に対応する部分の３次元変形画像を抽出する変形画像抽出手段と、前記３次元画像抽出手段からの３次元画像と前記３次元変形画像抽出手段からの３次元変形画像との比較に基づいて、前記３次元画像抽出手段からの３次元画像に最も類似する３次元変形画像を選択する変形画像選択手段と、前記変形画像選択手段から出力された被検体の３次元変形画像からデータ画像を生成するデータ画像生成手段と、前記データ画像生成手段からのデータ画像と、前記手術具からの被検体画像とを重畳して画像表示装置に出力する画像重畳手段と、を有する。
【０００９】
また、第３の発明は、手術ナビゲーション装置であって、医用画像診断装置によって取得された被検体の２次元画像を記憶する２次元画像記憶手段と、前記被検体の２次元画像に基づいて生成された３次元画像を、予測される被検体の変形に基づき前記３次元画像を所定のパラメータを用いて変形する３次元画像変形手段と、前記３次元画像変形手段により変形された３次元変形画像を記憶する変形画像記憶手段と、被検体の３次元画像を取得する３次元画像取得手段と、被検体及び被検体に対して観察を行う手術具の位置姿勢を検出する位置姿勢検出手段と、前記位置姿勢検出手段からの手術具の位置姿勢情報に基づき、前記３次元画像取得手段により取得された被検体の３次元画像から、前記手術具の観察視野に対応する部分の２次元画像を抽出する２次元画像抽出手段と、前記位置検出手段からの手術具の位置姿勢情報に基づき、前記変形画像記憶手段から前記手術具の観察視野に対応する部分を投影して２次元変形画像を抽出する変形画像抽出手段と、前記２次元画像抽出手段からの２次元画像と前記変形画像抽出手段からの２次元変形画像との比較に基づいて、前記２次元画像抽出手段からの２次元画像に最も類似する２次元変形画像を前記変形画像抽出手段から選択する変形画像選択手段と、前記変形画像選択手段から出力された被検体の２次元変形画像からデータ画像を生成するデータ画像生成手段と、前記データ画像生成手段からのデータ画像と、前記手術具からの被検体画像とを重畳して画像表示装置に出力する画像重畳手段と、を有する。
【００１０】
また、第４の発明は、第１〜３の発明のいずれか１つにおいて、前記医用画像診断装置の解像度は、前記３次元画像取得手段の解像度よりも高い。
【００１１】
また、第５の発明は、第１〜３の発明のいずれか１つにおいて、前記医用画像診断装置は手術前の被検体の２次元画像を取得し、前記３次元画像取得手段は手術中の被検体の３次元画像を取得する。
【００１２】
また、第６の発明は、第１〜３の発明のいずれか１つにおいて、前記２次元画像記憶手段に記憶された被検体の２次元画像に対して処理すべき３次元関心領域を設定する関心領域設定手段をさらに有し、前記３次元画像変形手段は前記関心領域設定手段で設定された被検体の３次元関心領域における３次元画像を変形処理し、変形された３次元画像が前記変形画像記憶手段に記憶される。
【００１３】
また、第７の発明は、手術ナビゲーション装置の作動方法であって、医用画像診断装置が被検体を取得し、取得した２次元画像を２次元画像記憶手段に記憶する工程と、３次元画像変形手段が、前記被検体の２次元画像に基づいて生成された３次元画像を、予測される被検体の変形に基づき所定のパラメータを用いて変形し、得られた３次元変形画像を変形画像記憶手段に記憶する工程と、３次元画像取得手段が被検体の３次元画像を取得する工程と、変形画像選択手段が、前記３次元画像取得手段により取得された被検体の３次元画像と、前記変形画像記憶手段に記憶された３次元変形画像との比較に基づいて、前記取得された被検体の３次元画像に最も類似した被検体の３次元変形画像を前記変形画像記憶手段から選択して出力する工程と、データ画像生成手段が、前記変形画像選択工程において選択された被検体の３次元画像からデータ画像を生成する工程と、画像重畳手段が、前記データ画像生成工程で生成されたデータ画像と、前記被検体を観察して得られる被検体画像とを重畳して画像表示装置に出力する工程と、を有する。
【００１４】
また、第８の発明は、手術ナビゲーション装置の作動方法であって、医用画像診断装置が被検体を取得し、取得した２次元画像を２次元画像記憶手段に記憶する工程と、３次元画像変形手段が、前記被検体の２次元画像に基づいて生成された３次元画像を、予測される被検体の変形に基づき所定のパラメータを用いて変形し、得られた３次元変形画像を変形画像記憶手段に記憶する工程と、３次元画像取得手段が、被検体の３次元画像を取得する工程と、位置姿勢検出手段が、被検体及び被検体に対して観察を行う手術具の位置姿勢を検出する工程と、３次元画像抽出手段が、前記位置姿勢検出工程で得られた手術具の位置姿勢情報に基づき、前記３次元画像取得工程で取得された被検体の３次元画像から、前記手術具の観察視野に対応する部分の３次元画像を抽出する工程と、変形画像抽出手段が、前記位置検出工程で得られた手術具の位置姿勢情報に基づき、前記変形画像記憶手段から前記手術具の観察視野に対応する部分の３次元変形画像を抽出する工程と、変形画像選択手段が、前記３次元画像抽出工程で得られた３次元画像と前記３次元変形画像抽出工程で得られた３次元変形画像との比較に基づいて、前記３次元画像抽出工程で得られた３次元画像に最も類似する３次元変形画像を選択する工程と、データ画像生成手段が、前記変形画像選択工程で選択された被検体の３次元変形画像からデータ画像を生成する工程と、画像重畳手段が、前記データ画像生成工程で得られたデータ画像と、前記手術具からの被検体画像とを重畳して画像表示装置に出力する工程と、を有する。
【００１５】
また、第９の発明は、手術ナビゲーション装置の作動方法において、医用画像診断装置が被検体を取得し、取得した２次元画像を２次元画像記憶手段に記憶する工程と、３次元画像変形手段が、前記被検体の２次元画像に基づいて生成された３次元画像を、予測される被検体の変形に基づき所定のパラメータを用いて変形し、得られた３次元変形画像を変形画像記憶手段に記憶する工程と、３次元画像取得手段が、被検体の３次元画像を取得する工程と、位置姿勢検出手段が、被検体及び被検体に対して観察を行う手術具の位置姿勢を検出する工程と、２次元画像抽出手段が、前記位置姿勢検出工程で得られた手術具の位置姿勢情報に基づき、前記３次元画像取得工程で取得された被検体の３次元画像から、前記手術具の観察視野に対応する部分の２次元画像を抽出する工程と、変形画像抽出手段が、前記位置検出工程で得られた手術具の位置姿勢情報に基づき、前記変形画像記憶手段から前記手術具の観察視野に対応する部分を投影して２次元変形画像を抽出する工程と、変形画像選択手段が、前記２次元画像抽出工程で得られた２次元画像と前記２次元変形画像抽出工程で得られた２次元変形画像との比較に基づいて、前記２次元画像抽出工程で得られた２次元画像に最も類似する２次元変形画像を選択する工程と、データ画像生成手段が、前記変形画像選択工程で選択された被検体の２次元変形画像からデータ画像を生成する工程と、画像重畳手段が、前記データ画像生成工程で得られたデータ画像と、前記手術具からの被検体画像とを重畳して画像表示装置に出力する工程と、を有する。
【００１６】
また、第１０の発明は、第７〜第９のいずれか１つの発明において、前記３次元画像を、予測される被検体の変形に基づき所定のパラメータを用いて変形し、得られた３次元変形画像を変形画像記憶手段に記憶する工程は、上記記憶された被検体の３次元画像に関心領域を設定し、この関心領域の３次元画像について変形処理し記憶する工程を含む。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して詳細に説明する。
【００１８】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る手術ナビゲーション装置の構成を示す図である。図１において、医用画像記憶手段としての術前画像記憶部８には、術前に医用画像診断装置としてのモニタリング機器（オープンＭＲＩ）１によって測定された被検体２の高精細即ち高解像度の２次元画像（スライス画像）が記憶される。オブジェクト生成部９は、この２次元画像から３次元画像を生成する。
【００１９】
オブジェクト変形部１０は、変形パラメータデータベース１１に格納されている変形パラメータを用いて、処理すべき３次元関心領域を設定する関心領域設定手段で設定された被検体の３次元関心領域における３次元画像を変形する。変形画像記憶手段としての変形オブジェクトデータベース１３は、これら変形された３次元画像を複数（Ａ〜Ｄ）記憶する。
【００２０】
モニタリング機器１のコントローラ１ａは、術中において検出器１ｂにより検出された被検体２の画像を３次元画像に変換する３次元画像測定手段としての機能を有する。
【００２１】
ＣＣＤカメラ等の光検出器４ａで構成される位置センサ４と、ＬＥＤ等の光源３ａで構成される発光部３と、位置演算部７とは、被検体２および被検体２に対して観察を行なう手術具としての硬性鏡５の位置姿勢を検出する位置姿勢検出手段を構成する。
【００２２】
３次元画像抽出部１９は、位置演算部７で求められた硬性鏡５の位置姿勢情報に基づき、コントローラ１ａにより測定された被検体２の３次元画像から、硬性鏡５の観察視野に対応する部分の３次元画像を取り出す。
【００２３】
一方、変形画像抽出部１８は、位置演算部７で求められた硬性鏡５の位置姿勢情報に基づき、変形オブジェクトデータベース１３から硬性鏡５の観察視野に対応する部分の３次元画像を取り出す。
【００２４】
比較演算部１７は、３次元画像抽出部１９と変形画像抽出部１８からの３次元画像とを比較演算する。変形画像選択部１４は、比較演算結果に基づいて３次元画像抽出部１９からの３次元画像に最も類似する３次元画像を出力する。比較演算部１７と変形画像選択部１４とは変形画像選択手段を構成する。
【００２５】
データ画像生成手段としての仮想像生成部１２は、上記選択して出力された被検体の３次元画像からデータ画像を生成する。
【００２６】
画像重畳部１５は、仮想像生成部１２からのデータ画像と、上記硬性鏡５で検出されカメラコントロールユニット（ＣＣＵ）６で画像処理された被検体２の画像とを重畳して画像表示装置（ＣＲＴ）１６に出力する。
【００２７】
図３は上記した構成を有する手術ナビゲーション装置の作用を説明するためのフローチャートである。まず術前の処理について説明する。
【００２８】
術前処理を開始（ステップＳ１）すると、まずモニタリング機器（オープンＭＲＩ）１によって被検体２の高精細な術前撮影画像（スライス画像）を測定（ステップＳ２）して術前画像記憶部８に記憶する。次に、特願平１１−２９６６８３号で提案された方法により、記憶されている術前画像の中から関心領域を設定する（ステップＳ３）。次にオブジェクト生成部９において関心領域の２次元画像を３次元画像に再構成する（ステップＳ４）。次に予測される変形に関する変形条件（変形パラメータ）を設定し（ステップＳ５）、オブジェクト変形部１０において当該変形条件を参照して３次元画像に対して変形処理を施す（ステップＳ６）。
【００２９】
次に変形された３次元画像から特徴量を算出し（ステップＳ７）、変形された３次元画像である変形オブジェクトデータ、使用した変形パラメータ、特徴量を変形オブジェクトデータベース１３に蓄積する（ステップＳ８）。そして必要数の変形データが変形オブジェクトデータベース１３に蓄積されたときに（ステップＳ９）、術前処理を終了する（ステップＳ１０）。
【００３０】
次に術中の処理について説明する。
【００３１】
術中処理を開始（ステップＳ２０）すると、まずモニタリング機器（オープンＭＲＩ）１によって被検体２の術中撮影画像（スライス画像）を測定する（ステップＳ２１）。次に、特願平１１−２９６６８３号で提案された方法により、術前画像の中から関心領域を設定する（ステップＳ２２）。次にコントローラ１ａにより当該関心領域の２次元画像を３次元画像に再構成する（ステップＳ２３）。
【００３２】
次に再構成された３次元画像から特徴量を算出して（ステップＳ２４）、変形オブジェクトデータベース１３に蓄積されている変形オブジェクトデータとの間の類似性を比較演算部１７で算出する（ステップＳ２５）。このときの類似性算出結果に基づいて最適な変形オブジェクトデータを選択し（ステップＳ２６）、これに硬性鏡５からの被検体２の画像を重畳して画像表示装置（ＣＲＴ）１６に表示してナビゲーションを行なう（ステップＳ２７）。その後術中処理を終了する（ステップＳ２８）。
【００３３】
上記した第１実施形態によれば、予め高解像度の医用画像装置で被検体の画像を計測しておき、手術中は低解像度の画像を元にして、変形した高解像度画像を表示することができる。そのため、手術中に計測困難な高解像度の被検体の画像を元にリアルタイムで手術ナビゲーションを行なうことができる。
【００３４】
また、手術具の観察視野に対応する部分のみの３次元画像を比較して類似する画像を選択するので、被検体の３次元画像全体を比較するよりも少ない演算量で類似度を計算することができ、高速で被検体のデータ画像を出力することができる。
【００３５】
（第２実施形態）
図２は、本発明の第２実施形態に係る手術ナビゲーション装置の構成を示す図である。図２において、医用画像記憶手段としての術前画像記憶部１０８には、術前に医用画像診断装置としてのモニタリング機器（オープンＭＲＩ）１０１によって測定された被検体２の高精細即ち高解像度の２次元画像（スライス画像）が記憶される。オブジェクト生成部１０９は、この２次元画像から３次元画像を生成してオブジェクト変形部１１０に送る。
【００３６】
オブジェクト変形部１１０は、変形パラメータデータベース１１１に格納されている変形パラメータを用いて、処理すべき３次元関心領域を設定する関心領域設定手段で設定された被検体の３次元関心領域における３次元画像を変形する。変形画像記憶手段としての変形オブジェクトデータベース１３は、これら変形された３次元画像を複数（Ａ〜Ｄ）記憶する。
【００３７】
モニタリング機器１０１のコントローラ１０１ａは、術中において検出器１０１ｂにより検出された被検体１０２の画像を３次元画像に変換する３次元画像測定手段としての機能を有する。
【００３８】
ＣＣＤカメラ等の検出器１０４ａで構成される位置センサ１０４と、ＬＥＤ等の光源１０３ａで構成される発光部１０３と、位置演算部１０７とは、被検体１０２および被検体１０２に対して観察を行なう手術具としての硬性鏡１０５の位置姿勢を検出する位置姿勢検出手段を構成する。
【００３９】
２次元画像抽出部１１９は、位置演算部１０７で求められた硬性鏡１０５の位置姿勢情報に基づき、コントローラ１０１ａにより測定された被検体１０２の３次元画像から、硬性鏡１０５の観察視野に対応する部分の２次元画像を取り出す。
【００４０】
一方、２次元変形画像抽出手段としての変形投影像生成部１１８は、位置演算部１０７で求められた硬性鏡１０５の位置姿勢情報に基づき、変形オブジェクトデータベース１１３から硬性鏡１０５の観察視野に対応する部分を投影し、２次元画像を取り出す。
【００４１】
比較演算部１１７は、２次元画像抽出部１１９と変形投影像生成部１１８からの２次元画像を比較演算する。変形画像選択部１１４は、比較演算結果に基づいて２次元画像抽出部１１９からの２次元画像に最も類似する２次元画像を選択し、その２次元画像に対応する３次元画像を出力する。
【００４２】
データ画像生成手段としての仮想像生成部１１２は、上記出力された被検体１０２の３次元画像からデータ画像を生成する。
【００４３】
画像重畳部１１５は、仮想像生成部１１２からのデータ画像と、上記硬性鏡１０５で検出されカメラコントロールユニット（ＣＣＵ）１０６で画像処理された被検体１０２の画像を重畳して画像表示装置（ＣＲＴ）１１６に出力する。
【００４４】
図４は上記した構成を有する手術ナビゲーション装置の作用を説明するためのフローチャートである。術前の処理であるステップＳ１０１〜Ｓ１１０は前記した図３のステップＳ１〜Ｓ１０と同一であるのでここでの説明は省略する。
【００４５】
次に術中の処理について説明する。
【００４６】
術中処理を開始（ステップＳ１２０）すると、まずモニタリング機器（オープンＭＲＩ）１０１によって被検体１０２の術中撮影画像（スライス画像）を測定する（ステップＳ１２１）。次に、特願平１１−２９６６８３号で提案された方法により、術前画像の中から関心領域を設定する（ステップＳ１２２）。次に当該関心領域の２次元画像から特徴量を算出する（ステップＳ１２４）。次に視線方向を算出し（ステップＳ１２４−１）、算出された視線方向の画像を生成する（ステップＳ１２４−２）。次に生成された画像と、変形オブジェクトデータベース１３に蓄積されている変形オブジェクトデータとの間の類似性を比較演算部１１７で算出する（ステップＳ１２５）。このときの類似性算出結果に基づいて最適な変形オブジェクトデータを選択し（ステップＳ１２６）、これに硬性鏡１０５からの被検体１０２の画像を重畳して画像表示装置（ＣＲＴ）１１６に表示してナビゲーションを行なうことにより（ステップＳ１２７）、術中処理を終了する（ステップＳ１２８）。
【００４７】
上記した第２実施形態によれば、２次元画像同士の類似度を比較して、最も類似する変形画像を選択するので、３次元画像の類似度を計算する場合よりも演算量が少なくてすむ。そのため高速でデータ画像を出力することができる。
【００４８】
【発明の効果】
発明によれば、予め高解像度の医用画像装置で被検体の画像を計測しておき手術中は低解像度の画像を元にして、変形した高解像度画像を表示することができる。そのため、手術中に計測困難な高解像度の被検体の画像を元にリアルタイムで手術ナビゲーションを行なうことができる。
【００４９】
また、発明によれば、手術具の観察視野に対応する部分のみの３次元画像を比較して類似する画像を選択するので、被検体の３次元画像全体を比較するよりも少ない演算量で類似度を計算することができ、高速で被検体のデータ画像を出力することができる。
【００５０】
さらに、発明によれば、２次元画像同士の類似度を比較して、最も類似する変形画像を選択するので、３次元画像の類似度を計算する場合よりも演算量が少なくてすむ。そのため高速でデータ画像を出力することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１実施形態に係る手術ナビゲーション装置の構成を示す図である。
【図２】 本発明の第２実施形態に係る手術ナビゲーション装置の構成を示す図である。
【図３】 図１に示す構成を有する手術ナビゲーション装置の作用を説明するためのフローチャートである。
【図４】 図２に示す構成を有する手術ナビゲーション装置の作用を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
１ モニタリング機器（オープンＭＲＩ）
２ 被検体
３ 発光部
４ 位置センサ
５ 硬性鏡
６ ＣＣＵ
７ 位置演算部
８ 術前画像記憶部
９ オブジェクト生成部
１０ オブジェクト変形部
１１ 変形パラメータデータベース
１２ 仮想像生成部
１３ 変形データベース
１４ 変形画像選択部
１５ 画像重畳部
１６ 画像表示装置（ＣＲＴ）
１７ 比較演算部
１８ 変形画像抽出部
１９ ３次元画像抽出部
【発明の属する技術分野】
本発明は、手術ナビゲーション装置および手術ナビゲーション装置の作動方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、術前にＣＴやＭＲＩなどの断層像撮影手法により患部周辺のスライス画像を取得し、それをコンピュータグラフィックス等の手法を用いて３次元再構成した画像を用いて手術ナビゲーションを行なっている。
【０００３】
また、術中においては、モバイルＣＴやオープンＭＲＩ等の手法によりリアルタイムモニタ像としてのスライス画像を得ている。
【０００４】
例えば特開平９−１７３３５２号は、患者の体内または体表の指定領域が医用画像上のどの領域に相当するかを表示し、これらの対応関係を容易に把握可能にした医用ナビゲーションシステムを開示している。また、特開平１０−５２４５号公報は、手術器具の先端部付近の血管を検知する血管検知手段と、この血管検知手段で検知された血管の存在を術者に告知する告知手段とを備えて、手術中の術者の負担を軽減した外科手術支援装置を開示している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、術中の撮影により得られるリアルタイムモニタ像は、概して術前画像と比較して高精細な画像が得られない。そこで、術前に撮影した高精細な画像を術中において使用することが考えられるが、患部の形状は術前と術中とで微妙に変形してしまうので術前に取得した高精細な画像をそのまま術中における患部の画像として使用することができなかった。
【０００６】
本発明はこのような課題に着目してなされたものであり、その目的とするところは、術前に撮影した患部の高精細な画像を変形して記憶しておくことにより、術中においても当該患部の高精細な画像を用いてリアルタイムに手術を行なうことができる手術ナビゲーション装置および手術ナビゲーション装置の作動方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、第１の発明は、手術ナビゲーション装置であって、医用画像診断装置によって取得された被検体の２次元画像を記憶する２次元画像記憶手段と、前記被検体の２次元画像に基づいて生成された３次元画像を、予測される被検体の変形に基づき所定のパラメータを用いて変形する３次元画像変形手段と、前記３次元画像変形手段により変形された３次元変形画像を記憶する変形画像記憶手段と、 被検体の３次元画像を取得する３次元画像取得手段と、前記３次元画像取得手段により取得された被検体の３次元画像と、前記変形画像記憶手段に記憶された３次元変形画像との比較に基づいて、前記取得された被検体の３次元画像に最も類似した被検体の３次元変形画像を前記変形画像記憶手段から選択して出力する変形画像選択手段と、前記変形画像選択手段から出力された被検体の３次元変形画像からデータ画像を生成するデータ画像生成手段と、前記データ画像生成手段からのデータ画像と、前記被検体を観察して得られる被検体画像とを重畳して画像表示装置に出力する画像重畳手段と、を有する。
【０００８】
また、第２の発明は、手術ナビゲーション装置であって、医用画像診断装置によって取得された被検体の２次元画像を記憶する２次元画像記憶手段と、前記被検体の２次元画像に基づいて生成された３次元画像を、予測される被検体の変形に基づき所定のパラメータを用いて変形する３次元画像変形手段と、前記３次元画像変形手段により変形された３次元変形画像を記憶する変形画像記憶手段と、被検体の３次元画像を取得する３次元画像取得手段と、被検体及び被検体に対して観察を行う手術具の位置姿勢を検出する位置姿勢検出手段と、前記位置姿勢検出手段からの手術具の位置姿勢情報に基づき、前記３次元画像取得手段により取得された被検体の３次元画像から、前記手術具の観察視野に対応する部分の３次元画像を抽出する３次元画像抽出手段と、前記位置検出手段からの手術具の位置姿勢情報に基づき、前記変形画像記憶手段から前記手術具の観察視野に対応する部分の３次元変形画像を抽出する変形画像抽出手段と、前記３次元画像抽出手段からの３次元画像と前記３次元変形画像抽出手段からの３次元変形画像との比較に基づいて、前記３次元画像抽出手段からの３次元画像に最も類似する３次元変形画像を選択する変形画像選択手段と、前記変形画像選択手段から出力された被検体の３次元変形画像からデータ画像を生成するデータ画像生成手段と、前記データ画像生成手段からのデータ画像と、前記手術具からの被検体画像とを重畳して画像表示装置に出力する画像重畳手段と、を有する。
【０００９】
また、第３の発明は、手術ナビゲーション装置であって、医用画像診断装置によって取得された被検体の２次元画像を記憶する２次元画像記憶手段と、前記被検体の２次元画像に基づいて生成された３次元画像を、予測される被検体の変形に基づき前記３次元画像を所定のパラメータを用いて変形する３次元画像変形手段と、前記３次元画像変形手段により変形された３次元変形画像を記憶する変形画像記憶手段と、被検体の３次元画像を取得する３次元画像取得手段と、被検体及び被検体に対して観察を行う手術具の位置姿勢を検出する位置姿勢検出手段と、前記位置姿勢検出手段からの手術具の位置姿勢情報に基づき、前記３次元画像取得手段により取得された被検体の３次元画像から、前記手術具の観察視野に対応する部分の２次元画像を抽出する２次元画像抽出手段と、前記位置検出手段からの手術具の位置姿勢情報に基づき、前記変形画像記憶手段から前記手術具の観察視野に対応する部分を投影して２次元変形画像を抽出する変形画像抽出手段と、前記２次元画像抽出手段からの２次元画像と前記変形画像抽出手段からの２次元変形画像との比較に基づいて、前記２次元画像抽出手段からの２次元画像に最も類似する２次元変形画像を前記変形画像抽出手段から選択する変形画像選択手段と、前記変形画像選択手段から出力された被検体の２次元変形画像からデータ画像を生成するデータ画像生成手段と、前記データ画像生成手段からのデータ画像と、前記手術具からの被検体画像とを重畳して画像表示装置に出力する画像重畳手段と、を有する。
【００１０】
また、第４の発明は、第１〜３の発明のいずれか１つにおいて、前記医用画像診断装置の解像度は、前記３次元画像取得手段の解像度よりも高い。
【００１１】
また、第５の発明は、第１〜３の発明のいずれか１つにおいて、前記医用画像診断装置は手術前の被検体の２次元画像を取得し、前記３次元画像取得手段は手術中の被検体の３次元画像を取得する。
【００１２】
また、第６の発明は、第１〜３の発明のいずれか１つにおいて、前記２次元画像記憶手段に記憶された被検体の２次元画像に対して処理すべき３次元関心領域を設定する関心領域設定手段をさらに有し、前記３次元画像変形手段は前記関心領域設定手段で設定された被検体の３次元関心領域における３次元画像を変形処理し、変形された３次元画像が前記変形画像記憶手段に記憶される。
【００１３】
また、第７の発明は、手術ナビゲーション装置の作動方法であって、医用画像診断装置が被検体を取得し、取得した２次元画像を２次元画像記憶手段に記憶する工程と、３次元画像変形手段が、前記被検体の２次元画像に基づいて生成された３次元画像を、予測される被検体の変形に基づき所定のパラメータを用いて変形し、得られた３次元変形画像を変形画像記憶手段に記憶する工程と、３次元画像取得手段が被検体の３次元画像を取得する工程と、変形画像選択手段が、前記３次元画像取得手段により取得された被検体の３次元画像と、前記変形画像記憶手段に記憶された３次元変形画像との比較に基づいて、前記取得された被検体の３次元画像に最も類似した被検体の３次元変形画像を前記変形画像記憶手段から選択して出力する工程と、データ画像生成手段が、前記変形画像選択工程において選択された被検体の３次元画像からデータ画像を生成する工程と、画像重畳手段が、前記データ画像生成工程で生成されたデータ画像と、前記被検体を観察して得られる被検体画像とを重畳して画像表示装置に出力する工程と、を有する。
【００１４】
また、第８の発明は、手術ナビゲーション装置の作動方法であって、医用画像診断装置が被検体を取得し、取得した２次元画像を２次元画像記憶手段に記憶する工程と、３次元画像変形手段が、前記被検体の２次元画像に基づいて生成された３次元画像を、予測される被検体の変形に基づき所定のパラメータを用いて変形し、得られた３次元変形画像を変形画像記憶手段に記憶する工程と、３次元画像取得手段が、被検体の３次元画像を取得する工程と、位置姿勢検出手段が、被検体及び被検体に対して観察を行う手術具の位置姿勢を検出する工程と、３次元画像抽出手段が、前記位置姿勢検出工程で得られた手術具の位置姿勢情報に基づき、前記３次元画像取得工程で取得された被検体の３次元画像から、前記手術具の観察視野に対応する部分の３次元画像を抽出する工程と、変形画像抽出手段が、前記位置検出工程で得られた手術具の位置姿勢情報に基づき、前記変形画像記憶手段から前記手術具の観察視野に対応する部分の３次元変形画像を抽出する工程と、変形画像選択手段が、前記３次元画像抽出工程で得られた３次元画像と前記３次元変形画像抽出工程で得られた３次元変形画像との比較に基づいて、前記３次元画像抽出工程で得られた３次元画像に最も類似する３次元変形画像を選択する工程と、データ画像生成手段が、前記変形画像選択工程で選択された被検体の３次元変形画像からデータ画像を生成する工程と、画像重畳手段が、前記データ画像生成工程で得られたデータ画像と、前記手術具からの被検体画像とを重畳して画像表示装置に出力する工程と、を有する。
【００１５】
また、第９の発明は、手術ナビゲーション装置の作動方法において、医用画像診断装置が被検体を取得し、取得した２次元画像を２次元画像記憶手段に記憶する工程と、３次元画像変形手段が、前記被検体の２次元画像に基づいて生成された３次元画像を、予測される被検体の変形に基づき所定のパラメータを用いて変形し、得られた３次元変形画像を変形画像記憶手段に記憶する工程と、３次元画像取得手段が、被検体の３次元画像を取得する工程と、位置姿勢検出手段が、被検体及び被検体に対して観察を行う手術具の位置姿勢を検出する工程と、２次元画像抽出手段が、前記位置姿勢検出工程で得られた手術具の位置姿勢情報に基づき、前記３次元画像取得工程で取得された被検体の３次元画像から、前記手術具の観察視野に対応する部分の２次元画像を抽出する工程と、変形画像抽出手段が、前記位置検出工程で得られた手術具の位置姿勢情報に基づき、前記変形画像記憶手段から前記手術具の観察視野に対応する部分を投影して２次元変形画像を抽出する工程と、変形画像選択手段が、前記２次元画像抽出工程で得られた２次元画像と前記２次元変形画像抽出工程で得られた２次元変形画像との比較に基づいて、前記２次元画像抽出工程で得られた２次元画像に最も類似する２次元変形画像を選択する工程と、データ画像生成手段が、前記変形画像選択工程で選択された被検体の２次元変形画像からデータ画像を生成する工程と、画像重畳手段が、前記データ画像生成工程で得られたデータ画像と、前記手術具からの被検体画像とを重畳して画像表示装置に出力する工程と、を有する。
【００１６】
また、第１０の発明は、第７〜第９のいずれか１つの発明において、前記３次元画像を、予測される被検体の変形に基づき所定のパラメータを用いて変形し、得られた３次元変形画像を変形画像記憶手段に記憶する工程は、上記記憶された被検体の３次元画像に関心領域を設定し、この関心領域の３次元画像について変形処理し記憶する工程を含む。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して詳細に説明する。
【００１８】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る手術ナビゲーション装置の構成を示す図である。図１において、医用画像記憶手段としての術前画像記憶部８には、術前に医用画像診断装置としてのモニタリング機器（オープンＭＲＩ）１によって測定された被検体２の高精細即ち高解像度の２次元画像（スライス画像）が記憶される。オブジェクト生成部９は、この２次元画像から３次元画像を生成する。
【００１９】
オブジェクト変形部１０は、変形パラメータデータベース１１に格納されている変形パラメータを用いて、処理すべき３次元関心領域を設定する関心領域設定手段で設定された被検体の３次元関心領域における３次元画像を変形する。変形画像記憶手段としての変形オブジェクトデータベース１３は、これら変形された３次元画像を複数（Ａ〜Ｄ）記憶する。
【００２０】
モニタリング機器１のコントローラ１ａは、術中において検出器１ｂにより検出された被検体２の画像を３次元画像に変換する３次元画像測定手段としての機能を有する。
【００２１】
ＣＣＤカメラ等の光検出器４ａで構成される位置センサ４と、ＬＥＤ等の光源３ａで構成される発光部３と、位置演算部７とは、被検体２および被検体２に対して観察を行なう手術具としての硬性鏡５の位置姿勢を検出する位置姿勢検出手段を構成する。
【００２２】
３次元画像抽出部１９は、位置演算部７で求められた硬性鏡５の位置姿勢情報に基づき、コントローラ１ａにより測定された被検体２の３次元画像から、硬性鏡５の観察視野に対応する部分の３次元画像を取り出す。
【００２３】
一方、変形画像抽出部１８は、位置演算部７で求められた硬性鏡５の位置姿勢情報に基づき、変形オブジェクトデータベース１３から硬性鏡５の観察視野に対応する部分の３次元画像を取り出す。
【００２４】
比較演算部１７は、３次元画像抽出部１９と変形画像抽出部１８からの３次元画像とを比較演算する。変形画像選択部１４は、比較演算結果に基づいて３次元画像抽出部１９からの３次元画像に最も類似する３次元画像を出力する。比較演算部１７と変形画像選択部１４とは変形画像選択手段を構成する。
【００２５】
データ画像生成手段としての仮想像生成部１２は、上記選択して出力された被検体の３次元画像からデータ画像を生成する。
【００２６】
画像重畳部１５は、仮想像生成部１２からのデータ画像と、上記硬性鏡５で検出されカメラコントロールユニット（ＣＣＵ）６で画像処理された被検体２の画像とを重畳して画像表示装置（ＣＲＴ）１６に出力する。
【００２７】
図３は上記した構成を有する手術ナビゲーション装置の作用を説明するためのフローチャートである。まず術前の処理について説明する。
【００２８】
術前処理を開始（ステップＳ１）すると、まずモニタリング機器（オープンＭＲＩ）１によって被検体２の高精細な術前撮影画像（スライス画像）を測定（ステップＳ２）して術前画像記憶部８に記憶する。次に、特願平１１−２９６６８３号で提案された方法により、記憶されている術前画像の中から関心領域を設定する（ステップＳ３）。次にオブジェクト生成部９において関心領域の２次元画像を３次元画像に再構成する（ステップＳ４）。次に予測される変形に関する変形条件（変形パラメータ）を設定し（ステップＳ５）、オブジェクト変形部１０において当該変形条件を参照して３次元画像に対して変形処理を施す（ステップＳ６）。
【００２９】
次に変形された３次元画像から特徴量を算出し（ステップＳ７）、変形された３次元画像である変形オブジェクトデータ、使用した変形パラメータ、特徴量を変形オブジェクトデータベース１３に蓄積する（ステップＳ８）。そして必要数の変形データが変形オブジェクトデータベース１３に蓄積されたときに（ステップＳ９）、術前処理を終了する（ステップＳ１０）。
【００３０】
次に術中の処理について説明する。
【００３１】
術中処理を開始（ステップＳ２０）すると、まずモニタリング機器（オープンＭＲＩ）１によって被検体２の術中撮影画像（スライス画像）を測定する（ステップＳ２１）。次に、特願平１１−２９６６８３号で提案された方法により、術前画像の中から関心領域を設定する（ステップＳ２２）。次にコントローラ１ａにより当該関心領域の２次元画像を３次元画像に再構成する（ステップＳ２３）。
【００３２】
次に再構成された３次元画像から特徴量を算出して（ステップＳ２４）、変形オブジェクトデータベース１３に蓄積されている変形オブジェクトデータとの間の類似性を比較演算部１７で算出する（ステップＳ２５）。このときの類似性算出結果に基づいて最適な変形オブジェクトデータを選択し（ステップＳ２６）、これに硬性鏡５からの被検体２の画像を重畳して画像表示装置（ＣＲＴ）１６に表示してナビゲーションを行なう（ステップＳ２７）。その後術中処理を終了する（ステップＳ２８）。
【００３３】
上記した第１実施形態によれば、予め高解像度の医用画像装置で被検体の画像を計測しておき、手術中は低解像度の画像を元にして、変形した高解像度画像を表示することができる。そのため、手術中に計測困難な高解像度の被検体の画像を元にリアルタイムで手術ナビゲーションを行なうことができる。
【００３４】
また、手術具の観察視野に対応する部分のみの３次元画像を比較して類似する画像を選択するので、被検体の３次元画像全体を比較するよりも少ない演算量で類似度を計算することができ、高速で被検体のデータ画像を出力することができる。
【００３５】
（第２実施形態）
図２は、本発明の第２実施形態に係る手術ナビゲーション装置の構成を示す図である。図２において、医用画像記憶手段としての術前画像記憶部１０８には、術前に医用画像診断装置としてのモニタリング機器（オープンＭＲＩ）１０１によって測定された被検体２の高精細即ち高解像度の２次元画像（スライス画像）が記憶される。オブジェクト生成部１０９は、この２次元画像から３次元画像を生成してオブジェクト変形部１１０に送る。
【００３６】
オブジェクト変形部１１０は、変形パラメータデータベース１１１に格納されている変形パラメータを用いて、処理すべき３次元関心領域を設定する関心領域設定手段で設定された被検体の３次元関心領域における３次元画像を変形する。変形画像記憶手段としての変形オブジェクトデータベース１３は、これら変形された３次元画像を複数（Ａ〜Ｄ）記憶する。
【００３７】
モニタリング機器１０１のコントローラ１０１ａは、術中において検出器１０１ｂにより検出された被検体１０２の画像を３次元画像に変換する３次元画像測定手段としての機能を有する。
【００３８】
ＣＣＤカメラ等の検出器１０４ａで構成される位置センサ１０４と、ＬＥＤ等の光源１０３ａで構成される発光部１０３と、位置演算部１０７とは、被検体１０２および被検体１０２に対して観察を行なう手術具としての硬性鏡１０５の位置姿勢を検出する位置姿勢検出手段を構成する。
【００３９】
２次元画像抽出部１１９は、位置演算部１０７で求められた硬性鏡１０５の位置姿勢情報に基づき、コントローラ１０１ａにより測定された被検体１０２の３次元画像から、硬性鏡１０５の観察視野に対応する部分の２次元画像を取り出す。
【００４０】
一方、２次元変形画像抽出手段としての変形投影像生成部１１８は、位置演算部１０７で求められた硬性鏡１０５の位置姿勢情報に基づき、変形オブジェクトデータベース１１３から硬性鏡１０５の観察視野に対応する部分を投影し、２次元画像を取り出す。
【００４１】
比較演算部１１７は、２次元画像抽出部１１９と変形投影像生成部１１８からの２次元画像を比較演算する。変形画像選択部１１４は、比較演算結果に基づいて２次元画像抽出部１１９からの２次元画像に最も類似する２次元画像を選択し、その２次元画像に対応する３次元画像を出力する。
【００４２】
データ画像生成手段としての仮想像生成部１１２は、上記出力された被検体１０２の３次元画像からデータ画像を生成する。
【００４３】
画像重畳部１１５は、仮想像生成部１１２からのデータ画像と、上記硬性鏡１０５で検出されカメラコントロールユニット（ＣＣＵ）１０６で画像処理された被検体１０２の画像を重畳して画像表示装置（ＣＲＴ）１１６に出力する。
【００４４】
図４は上記した構成を有する手術ナビゲーション装置の作用を説明するためのフローチャートである。術前の処理であるステップＳ１０１〜Ｓ１１０は前記した図３のステップＳ１〜Ｓ１０と同一であるのでここでの説明は省略する。
【００４５】
次に術中の処理について説明する。
【００４６】
術中処理を開始（ステップＳ１２０）すると、まずモニタリング機器（オープンＭＲＩ）１０１によって被検体１０２の術中撮影画像（スライス画像）を測定する（ステップＳ１２１）。次に、特願平１１−２９６６８３号で提案された方法により、術前画像の中から関心領域を設定する（ステップＳ１２２）。次に当該関心領域の２次元画像から特徴量を算出する（ステップＳ１２４）。次に視線方向を算出し（ステップＳ１２４−１）、算出された視線方向の画像を生成する（ステップＳ１２４−２）。次に生成された画像と、変形オブジェクトデータベース１３に蓄積されている変形オブジェクトデータとの間の類似性を比較演算部１１７で算出する（ステップＳ１２５）。このときの類似性算出結果に基づいて最適な変形オブジェクトデータを選択し（ステップＳ１２６）、これに硬性鏡１０５からの被検体１０２の画像を重畳して画像表示装置（ＣＲＴ）１１６に表示してナビゲーションを行なうことにより（ステップＳ１２７）、術中処理を終了する（ステップＳ１２８）。
【００４７】
上記した第２実施形態によれば、２次元画像同士の類似度を比較して、最も類似する変形画像を選択するので、３次元画像の類似度を計算する場合よりも演算量が少なくてすむ。そのため高速でデータ画像を出力することができる。
【００４８】
【発明の効果】
発明によれば、予め高解像度の医用画像装置で被検体の画像を計測しておき手術中は低解像度の画像を元にして、変形した高解像度画像を表示することができる。そのため、手術中に計測困難な高解像度の被検体の画像を元にリアルタイムで手術ナビゲーションを行なうことができる。
【００４９】
また、発明によれば、手術具の観察視野に対応する部分のみの３次元画像を比較して類似する画像を選択するので、被検体の３次元画像全体を比較するよりも少ない演算量で類似度を計算することができ、高速で被検体のデータ画像を出力することができる。
【００５０】
さらに、発明によれば、２次元画像同士の類似度を比較して、最も類似する変形画像を選択するので、３次元画像の類似度を計算する場合よりも演算量が少なくてすむ。そのため高速でデータ画像を出力することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１実施形態に係る手術ナビゲーション装置の構成を示す図である。
【図２】 本発明の第２実施形態に係る手術ナビゲーション装置の構成を示す図である。
【図３】 図１に示す構成を有する手術ナビゲーション装置の作用を説明するためのフローチャートである。
【図４】 図２に示す構成を有する手術ナビゲーション装置の作用を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
１ モニタリング機器（オープンＭＲＩ）
２ 被検体
３ 発光部
４ 位置センサ
５ 硬性鏡
６ ＣＣＵ
７ 位置演算部
８ 術前画像記憶部
９ オブジェクト生成部
１０ オブジェクト変形部
１１ 変形パラメータデータベース
１２ 仮想像生成部
１３ 変形データベース
１４ 変形画像選択部
１５ 画像重畳部
１６ 画像表示装置（ＣＲＴ）
１７ 比較演算部
１８ 変形画像抽出部
１９ ３次元画像抽出部
Claims (10)
- 医用画像診断装置によって取得された被検体の２次元画像を記憶する２次元画像記憶手段と、
前記被検体の２次元画像に基づいて生成された３次元画像を、予測される被検体の変形に基づき所定のパラメータを用いて変形する３次元画像変形手段と、
前記３次元画像変形手段により変形された３次元変形画像を記憶する変形画像記憶手段と、
被検体の３次元画像を取得する３次元画像取得手段と、
前記３次元画像取得手段により取得された被検体の３次元画像と、前記変形画像記憶手段に記憶された３次元変形画像との比較に基づいて、前記取得された被検体の３次元画像に最も類似した被検体の３次元変形画像を前記変形画像記憶手段から選択して出力する変形画像選択手段と、
前記変形画像選択手段から出力された被検体の３次元変形画像からデータ画像を生成するデータ画像生成手段と、
前記データ画像生成手段からのデータ画像と、前記被検体を観察して得られる被検体画像とを重畳して画像表示装置に出力する画像重畳手段と、を有することを特徴とする手術ナビゲーション装置。 - 医用画像診断装置によって取得された被検体の２次元画像を記憶する２次元画像記憶手段と、
前記被検体の２次元画像に基づいて生成された３次元画像を、予測される被検体の変形に基づき所定のパラメータを用いて変形する３次元画像変形手段と、
前記３次元画像変形手段により変形された３次元変形画像を記憶する変形画像記憶手段と、
被検体の３次元画像を取得する３次元画像取得手段と、
被検体及び被検体に対して観察を行う手術具の位置姿勢を検出する位置姿勢検出手段と、
前記位置姿勢検出手段からの手術具の位置姿勢情報に基づき、前記３次元画像取得手段により取得された被検体の３次元画像から、前記手術具の観察視野に対応する部分の３次元画像を抽出する３次元画像抽出手段と、
前記位置検出手段からの手術具の位置姿勢情報に基づき、前記変形画像記憶手段から前記手術具の観察視野に対応する部分の３次元変形画像を抽出する変形画像抽出手段と、
前記３次元画像抽出手段からの３次元画像と前記３次元変形画像抽出手段からの３次元変形画像との比較に基づいて、前記３次元画像抽出手段からの３次元画像に最も類似する３次元変形画像を選択する変形画像選択手段と、
前記変形画像選択手段から出力された被検体の３次元変形画像からデータ画像を生成するデータ画像生成手段と、
前記データ画像生成手段からのデータ画像と、前記手術具からの被検体画像とを重畳して画像表示装置に出力する画像重畳手段と、を有することを特徴とする手術ナビゲーション装置。 - 医用画像診断装置によって取得された被検体の２次元画像を記憶する２次元画像記憶手段と、
前記被検体の２次元画像に基づいて生成された３次元画像を、予測される被検体の変形に基づき前記３次元画像を所定のパラメータを用いて変形する３次元画像変形手段と、
前記３次元画像変形手段により変形された３次元変形画像を記憶する変形画像記憶手段と、
被検体の３次元画像を取得する３次元画像取得手段と、
被検体及び被検体に対して観察を行う手術具の位置姿勢を検出する位置姿勢検出手段と、
前記位置姿勢検出手段からの手術具の位置姿勢情報に基づき、前記３次元画像取得手段により取得された被検体の３次元画像から、前記手術具の観察視野に対応する部分の２次元画像を抽出する２次元画像抽出手段と、
前記位置検出手段からの手術具の位置姿勢情報に基づき、前記変形画像記憶手段から前記手術具の観察視野に対応する部分を投影して２次元変形画像を抽出する変形画像抽出手段と、
前記２次元画像抽出手段からの２次元画像と前記変形画像抽出手段からの２次元変形画像との比較に基づいて、前記２次元画像抽出手段からの２次元画像に最も類似する２次元変形画像を前記変形画像抽出手段から選択する変形画像選択手段と、
前記変形画像選択手段から出力された被検体の２次元変形画像からデータ画像を生成するデータ画像生成手段と、
前記データ画像生成手段からのデータ画像と、前記手術具からの被検体画像とを重畳して画像表示装置に出力する画像重畳手段と、を有することを特徴とする手術ナビゲーション装置。 - 前記医用画像診断装置の解像度は、前記３次元画像取得手段の解像度よりも高いことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の手術ナビゲーション装置。
- 前記医用画像診断装置は手術前の被検体の２次元画像を取得し、前記３次元画像取得手段は手術中の被検体の３次元画像を取得することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の手術ナビゲーション装置。
- 前記２次元画像記憶手段に記憶された被検体の２次元画像に対して処理すべき３次元関心領域を設定する関心領域設定手段をさらに有し、前記３次元画像変形手段は前記関心領域設定手段で設定された被検体の３次元関心領域における３次元画像を変形処理し、変形された３次元画像が前記変形画像記憶手段に記憶されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の手術ナビゲーション装置。
- 医用画像診断装置が被検体を取得し、取得した２次元画像を２次元画像記憶手段に記憶する工程と、
３次元画像変形手段が、前記被検体の２次元画像に基づいて生成された３次元画像を、予測される被検体の変形に基づき所定のパラメータを用いて変形し、得られた３次元変形画像を変形画像記憶手段に記憶する工程と、
３次元画像取得手段が被検体の３次元画像を取得する工程と、
変形画像選択手段が、前記３次元画像取得手段により取得された被検体の３次元画像と、前記変形画像記憶手段に記憶された３次元変形画像との比較に基づいて、前記取得された被検体の３次元画像に最も類似した被検体の３次元変形画像を前記変形画像記憶手段から選択して出力する工程と、
データ画像生成手段が、前記変形画像選択工程において選択された被検体の３次元画像からデータ画像を生成する工程と、
画像重畳手段が、前記データ画像生成工程で生成されたデータ画像と、前記被検体を観察して得られる被検体画像とを重畳して画像表示装置に出力する工程と、を有することを特徴とする手術ナビゲーション装置の作動方法。 - 医用画像診断装置が被検体を取得し、取得した２次元画像を２次元画像記憶手段に記憶する工程と、
３次元画像変形手段が、前記被検体の２次元画像に基づいて生成された３次元画像を、予測される被検体の変形に基づき所定のパラメータを用いて変形し、得られた３次元変形画像を変形画像記憶手段に記憶する工程と、
３次元画像取得手段が、被検体の３次元画像を取得する工程と、
位置姿勢検出手段が、被検体及び被検体に対して観察を行う手術具の位置姿勢を検出する工程と、
３次元画像抽出手段が、前記位置姿勢検出工程で得られた手術具の位置姿勢情報に基づき、前記３次元画像取得工程で取得された被検体の３次元画像から、前記手術具の観察視野に対応する部分の３次元画像を抽出する工程と、
変形画像抽出手段が、前記位置検出工程で得られた手術具の位置姿勢情報に基づき、前記変形画像記憶手段から前記手術具の観察視野に対応する部分の３次元変形画像を抽出する工程と、
変形画像選択手段が、前記３次元画像抽出工程で得られた３次元画像と前記３次元変形画像抽出工程で得られた３次元変形画像との比較に基づいて、前記３次元画像抽出工程で得られた３次元画像に最も類似する３次元変形画像を選択する工程と、
データ画像生成手段が、前記変形画像選択工程で選択された被検体の３次元変形画像からデータ画像を生成する工程と、
画像重畳手段が、前記データ画像生成工程で得られたデータ画像と、前記手術具からの被検体画像とを重畳して画像表示装置に出力する工程と、を有することを特徴とする手術ナビゲーション装置の作動方法。 - 医用画像診断装置が被検体を取得し、取得した２次元画像を２次元画像記憶手段に記憶する工程と、
３次元画像変形手段が、前記被検体の２次元画像に基づいて生成された３次元画像を、予測される被検体の変形に基づき所定のパラメータを用いて変形し、得られた３次元変形画像を変形画像記憶手段に記憶する工程と、
３次元画像取得手段が、被検体の３次元画像を取得する工程と、
位置姿勢検出手段が、被検体及び被検体に対して観察を行う手術具の位置姿勢を検出する工程と、
２次元画像抽出手段が、前記位置姿勢検出工程で得られた手術具の位置姿勢情報に基づき、前記３次元画像取得工程で取得された被検体の３次元画像から、前記手術具の観察視野に対応する部分の２次元画像を抽出する工程と、
変形画像抽出手段が、前記位置検出工程で得られた手術具の位置姿勢情報に基づき、前記変形画像記憶手段から前記手術具の観察視野に対応する部分を投影して２次元変形画像を抽出する工程と、
変形画像選択手段が、前記２次元画像抽出工程で得られた２次元画像と前記２次元変形画像抽出工程で得られた２次元変形画像との比較に基づいて、前記２次元画像抽出工程で得られた２次元画像に最も類似する２次元変形画像を選択する工程と、
データ画像生成手段が、前記変形画像選択工程で選択された被検体の２次元変形画像からデータ画像を生成する工程と、
画像重畳手段が、前記データ画像生成工程で得られたデータ画像と、前記手術具からの被検体画像とを重畳して画像表示装置に出力する工程と、を有することを特徴とする手術ナビゲーション装置の作動方法。 - 前記３次元画像を、予測される被検体の変形に基づき所定のパラメータを用いて変形し、得られた３次元変形画像を変形画像記憶手段に記憶する工程は、上記記憶された被検体の３次元画像に関心領域を設定し、この関心領域の３次元画像について変形処理し記憶する工程を含むことを特徴とする請求項７〜９のいずれか１つに記載の手術ナビゲーション装置の作動方法。
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