JP4711612B2 - Stereotaxic surgery support system - Google Patents
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Description
本発明は、X線CT装置などの画像診断装置を利用した定位脳手術支援システムに関する。 The present invention relates to a stereotaxic surgery support system using an image diagnostic apparatus such as an X-ray CT apparatus.
定位脳手術とは、患者の頭部に、XYZ軸の三次元座標目盛で細長い吸引管等の位置を設定可能な手術用環を取り付け、脳深部の手術目標点に対し三次元座標目標をもって吸引管等を手術目標点に到達させ処置する手術法である。この手術目標点の三次元座標目盛を決めるためには、手術用環に棒状マーカーを内蔵したゲージ板を取り付けておき、手術用環を患者の頭部に装着した状態で、X線CT装置で撮影を行い、頭部断層画像に写ったゲージ板に内臓の棒状マーカー像を利用して座標軸を特定し、脳内の腫瘍や出血位置などの手術目標点の三次元座標目盛を求めている。 Stereotaxic surgery is a method of attaching a surgical ring that can set the position of an elongated suction tube, etc., to the patient's head on the 3D coordinate scale of the XYZ axes, and suctioning with a 3D coordinate target to the surgical target point in the deep brain. This is a surgical method in which a tube or the like reaches a surgical target point and is treated. In order to determine the three-dimensional coordinate scale of the surgical target point, a gauge plate with a built-in bar-shaped marker is attached to the surgical ring, and the surgical ring is mounted on the patient's head, and the X-ray CT apparatus is used. The image is taken and the coordinate axis is specified by using a visceral rod-like marker image on the gauge plate shown in the tomographic image of the head, and a three-dimensional coordinate scale of the surgical target point such as a tumor or bleeding position in the brain is obtained.
従来の定位脳手術装置では、図10に示したようなCT表示画像1を使って、手術目標点のX,Y,Z軸座標目盛を読み取る操作が必要である。求めたX,Y,Z座標目盛を定位脳手術装置に設定して吸引管等の器具の位置決めを行う。この座標目盛を求めるためにCT画像1上で以下の操作を手動で行っていた。次に図7に示すように、左右マーカーのそれぞれの中心部にある大きめのX軸マーカー17a,17b間をマウスでドラッグして水平なX軸を設定する。次に、このX軸の中心を求めてその中心を通るようにマウスをドラッグして垂直なY軸を設定する。このY軸はX軸の垂直二等分線なので、X軸が決まれば自動的に決定することができる。このX軸とY軸の交点が手術用環の中心となる。その後、マウスをクリックして手術目標点30を設定すると自動的にそのクリック位置、つまり手術目標点30のX軸目盛とY軸目盛が表示される。さらに、左右のマーカー群の外側に位置した患者の体軸方向のZ軸マーカー9a,10a間およびZ軸マーカー9b,10b間をそれぞれ測定し、それらの平均値からZ座標目盛も得ている。このZ軸マーカー9a,10a間およびZ軸マーカー9b,10b間の距離は、手術用環の中心から手術目標点のスライス面までの距離であり、この距離に応じてZ軸マーカー間の距離が変化するように構成されている。このようにして手術目標点のX,Y,Z座標目盛全てを得ることができる。
In the conventional stereotaxic device, it is necessary to read the X, Y, and Z axis coordinate scales of the surgical target point using the
しかしながら、上述したマーカー群の各点はCT画像上で小さな点であるため、マウスで正確に位置を決定することが困難である。そこで、従来の定位脳手術支援システムでは、マーカーに対して大まかな関心領域ROIを手動で設定して、ROIの中からCT値をもとにマーカーを探すということが提案されている(例えば、特許文献1参照)。
しかしながら、従来の定位脳手術支援システムは、手動での座標設定の再現性が悪く、また小さなマーカーに対して手動の微妙なマウス移動でROIを設定しなければならず、手術目標点の正確性と煩雑さに問題があった。 However, the conventional stereotactic brain surgery support system has poor reproducibility of manual coordinate setting, and it is necessary to set the ROI by manual delicate mouse movement for a small marker. There was a problem with complexity.
本発明の目的は、X線CT装置等を使用して頭部手術用環のX座標軸の特定、ひいては手術目標点のX座標目盛、Y座標目盛、Z座標目盛の正確な取得ができるようにした定位脳手術支援システムを提供することにある。 An object of the present invention is to use an X-ray CT apparatus or the like so that the X-coordinate axis of the head surgery ring can be specified, and the X-coordinate scale, Y-coordinate scale, and Z-coordinate scale of the surgical target point can be accurately acquired. To provide a stereotaxic surgery support system.
本発明は上記目的を達成するために、X軸とZ軸に対応する複数の棒状マーカーを内蔵するゲージ板と、XYZ軸目盛を有する手術用環を患者の頭部に取り付けた状態で複数のCTスライス像データを取得し、このCTスライス像データの表示像としての頭部像と上記複数のマーカー像から上記目盛により患者の頭部内手術目標点を特定できるようにした定位脳手術支援システムにおいて、上記CTスライス像データ毎に該データから頭部像に相当するデータを除去し上記複数のマーカー像に相当するデータのみを残して、この残存データのみを選択することで上記X軸、Y軸を上記表示像上に描画する処理装置を有し、この処理装置は、上記CTスライス像データ毎に定まる上記手術目標点のZ軸座標値を上記表示像上に表示し、かつ、上記手術目標点を上記X軸とY軸の表示された表示像上において指定することで、上記手術目標点のX軸座標値とY軸座標値も上記表示像上に表示することを特徴とする。 In order to achieve the above object, the present invention provides a plurality of gauge plates with a plurality of rod-shaped markers corresponding to the X-axis and Z-axis, and a surgical ring having XYZ-axis scales attached to the patient's head. A stereotactic brain surgery support system that acquires CT slice image data, and can specify a surgical target point in a patient's head from the head image as a display image of the CT slice image data and the plurality of marker images by the scale. In this case, for each CT slice image data, data corresponding to the head image is removed from the data, and only the data corresponding to the plurality of marker images is left and only the remaining data is selected, whereby the X axis, Y A processing device for drawing an axis on the display image, the processing device displaying the Z-axis coordinate value of the surgical target point determined for each CT slice image data on the display image; By designating the surgical target point on the display image on which the X axis and the Y axis are displayed, the X axis coordinate value and the Y axis coordinate value of the surgical target point are also displayed on the display image. .
また請求項2に記載の本発明では、請求項1記載のものにおいて、上記処理装置は、事前に上記手術目標点の指定をしておくことでXY座標決定直後に上記手術目標点のX軸座標値とY軸座標値を出力することを特徴とする。
Further, in the present invention described in
X軸とZ軸に対応する複数の棒状マーカーを内蔵するゲージ板と、XYZ軸目盛を有する手術用環を患者の頭部に取り付けた状態で、X線CT装置のX線源から患者頭部を介して照射した透過X線を検出器で検出して複数のCTスライス像データを取得し、このCTスライス像データの表示像としての頭部像と上記複数にマーカー像から上記目盛により患者の頭部内手術目標点を特定できるようにした処理装置を有する定位脳手術支援システムにおいて、上記処理装置に、上記CTスライス像データ毎に該データから頭部像に相当するデータを除去する頭部領域除去手段と、この頭部領域除去手段により上記複数のマーカー像に相当するデータのみを残すマーカー位置検出手段と、この残存データのみを選択することで上記X軸、Y軸を上記表示像上に描画するZ座標値自動計算手段およびXY座標軸自動設定手段と、この残存データをもとにZ座標値を自動計算するZ座標値自動計算手段と、を設けたことを特徴とする。 The patient's head from the X-ray source of the X-ray CT apparatus with a gauge plate incorporating a plurality of bar-shaped markers corresponding to the X-axis and Z-axis and a surgical ring having XYZ-axis scales attached to the patient's head A plurality of CT slice image data is acquired by detecting transmitted X-rays irradiated through the head, and a head image as a display image of the CT slice image data and a plurality of marker images are displayed on the scale according to the scale. A stereotactic brain surgery support system having a processing device capable of specifying an intraoperative head target point, wherein the processing device removes data corresponding to the head image from the data for each CT slice image data. An area removing means, a marker position detecting means for leaving only data corresponding to the plurality of marker images by the head area removing means, and selecting only the remaining data, the X axis and the Y axis are To the Z-coordinate value automatic calculation unit and the XY coordinate axis automatic setting means to draw on 示像, and Z-coordinate value automatic calculation means for automatically calculating a Z coordinate value of this residual data on the basis, characterized in that the provided .
さらに請求項4に記載の本発明では、請求項3記載のものにおいて、上記XY座標軸自動設定手段は、事前に上記手術目標点の指定をしておくことでXY座標決定直後に上記手術目標点のX軸座標値とY軸座標値を出力することを特徴とする。
Furthermore, in the present invention described in claim 4, in the apparatus described in
以上説明したように本発明の定位脳手術支援システムによれば、頭部の領域を除去する処理を行うことによって、マーカー群を判別するに際して頭部での誤判定を防止してマーカー群に関する信頼性の高い位置情報を得ることができ、手術目標点のZ座標、X座標軸およびY座標軸を簡単かつ正確に設定することができる。 As described above, according to the stereotaxic surgery support system of the present invention, by performing the process of removing the region of the head, it is possible to prevent misjudgment at the head when discriminating the marker group and to trust the marker group. Position information with high characteristics can be obtained, and the Z coordinate, X coordinate axis, and Y coordinate axis of the surgical target point can be set easily and accurately.
また請求項2に記載の本発明の定位脳手術支援システムによれば、事前に手術目標点の指定をしておくことでXY座標決定直後に手術目標点のX軸座標値とY軸座標値の信頼性の高い出力情報を容易に確認することができる。
According to the stereotaxic surgery support system of the present invention described in
請求項3に記載の本発明の定位脳手術支援システムによれば、従来のX線CT装置の基本的な構成を変えることなく処理装置に種々の手段を付加するだけで、ゲージ板とXYZ軸目盛を有する手術用環を取り付けた患者頭部に対してX線を照射すると、処理装置では検出器を介して取得したCT画像データから頭部領域を除去して複数点のマーカー像のみを得ることができ、マーカー群を判別するに際して頭部領域の存在により生じる誤判定を防止してマーカー群の位置情報の信頼性を向上した定位脳手術支援システムを得ることができる。
According to the stereotaxic surgery support system of the present invention as set forth in
請求項4に記載の本発明の定位脳手術支援システムによれば、従来のX線CT装置の基本的な構成を変えることなく処理装置に種々の手段を付加し、さらに事前に手術目標点の指定をしておくことで、XY座標決定直後に手術目標点のX軸座標値とY軸座標値の信頼性の高い出力情報を容易に確認することができる。 According to the stereotaxic surgery support system of the present invention as set forth in claim 4, various means are added to the processing apparatus without changing the basic configuration of the conventional X-ray CT apparatus, and the surgical target point is set in advance. By specifying, it is possible to easily confirm highly reliable output information of the X-axis coordinate value and the Y-axis coordinate value of the surgical target point immediately after the determination of the XY coordinates.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図1は、本発明の一実施の形態による定位脳手術支援システムの概略構成を示す構成図である。
X線CT装置31は、X線源およびこのX線源から患者に照射した透過X線を検出する検出器を有するスキャナ32と、患者を載置する寝台33と、検出器で検出したデータを処理する処理装置12と、この処理装置12によって再構成した画像等を表示可能な画像表示装置11とを備えて構成されている。この処理装置12は、詳細を後述する第一の二値化画像作成手段20と、頭部領域除去手段21と、マーカー座標算出手段22とからなるマーカー位置検出手段19と、Z座標値自動計算手段23と、XY座標軸自動設定手段24とを備えている。寝台33上の患者7の頭部には、X軸とZ軸に対応する複数の棒状マーカー3を内蔵するゲージ板とXYZ軸目盛を有する手術用環6が取り付けられている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a configuration diagram showing a schematic configuration of a stereotaxic surgery support system according to an embodiment of the present invention.
The
図2は、上述した定位脳手術支援システムの動作を示すフローチャートである。
このフローチャートは、患者の頭部の手術目標点の三次元座標を決めるため複数のマーカー棒を内蔵したゲージ板を有する手術用環を患者頭部に取り付け、取り付けたまま患者の頭部をX線CT装置で撮影し、棒状のマーカー像と共に患者頭部を写した図10に示したような表示画像を得た後の工程を示している。先ず、ステップS1では、CT画像データ内から全てのマーカーを検出してその位置を求めるマーカー位置検出処理を行う。このステップS1は、後述するステップS2〜S7の各工程から成る。このマーカー位置検出処理を行うマーカー位置検出手段19は、ステップS2に示したようにCT画像データを所定CT値の範囲とその他の範囲、例えばCT値で−500から+1800の範囲とその他の範囲とに二値化する第一の二値化画像作成手段20と、ステップS3〜S5で示したように二値化した画像データから頭部に対応する部分を除去する頭部領域除去手段21と、ステップS6およびS7で示したように頭部領域除去手段21によって頭部に対応する部分を除去した画像データからさらに別の第二の二値化処理をして上記マーカーの各点を分離して各マーカー座標を算出するマーカー座標算出手段22とを有している。
FIG. 2 is a flowchart showing the operation of the stereotaxic surgery support system described above.
In this flowchart, a surgical ring having a gauge plate incorporating a plurality of marker bars is attached to a patient's head in order to determine the three-dimensional coordinates of the surgical target point of the patient's head, and the patient's head is X-rayed while attached. FIG. 11 shows a step after obtaining a display image as shown in FIG. 10 taken by a CT apparatus and showing a patient's head together with a rod-shaped marker image. First, in step S1, marker position detection processing is performed to detect all markers from the CT image data and obtain their positions. This step S1 consists of each process of step S2-S7 mentioned later. The marker position detection means 19 for performing the marker position detection process converts the CT image data into a predetermined CT value range and other ranges, for example, a CT value range of −500 to +1800 and other ranges as shown in step S2. First binarized
尚、このフローチャートの処理において、CT画像データに対して二値化や頭部領域除去などの処理を行っているが、これらはもっぱら内部的な処理に使用する画像を作成するものであって、画像表示装置11に表示して作業者に示すための画像を作成するわけではないので、CT画像データまたはCTスライス像データと呼ぶ。画像表示装置11に表示する画像は、図10のような表示画像となる。
In the processing of this flowchart, processing such as binarization and head region removal is performed on the CT image data, but these are exclusively used to create an image used for internal processing. Since an image displayed on the
ステップS2では、マーカー位置検出手段19の第一の二値化画像作成手段20によって第一回目の二値化画像作成処理を行う。このときのCT画像1のデータは、図3に簡略化して示すように患者の頭部2と、その両側のマーカー群3a,3bが含まれている。このCT画像1のデータに対して予め設定した閾値範囲で二値化画像作成処理を行う。
In step S <b> 2, the first binarized image creating process is performed by the first binarized
例えば、この二値化画像作成手段20による二値化画像作成処理は、CT画像データにおけるCT値が−500から+1800の範囲内の画素を一方の値1とし、この範囲外の画素を他方の値0とする。ここで、−500から+1800のCT値を一方の値となるように二値化すると、図3の右側に示すように二値化画像4内の左右のマーカー群3a,3b内の各点が左右毎につながってしまうが、頭部2全体も一つの連続領域とすることができる。しかし、例えば+50から+1800のCT値を一方の値となるように二値化すると、図3の左側に示すように二値化画像は左右のマーカー群3a,3b内の各点を分離することができるが、頭部2の領域が上述した場合のように一つにならず、小領域が多数分離して残ってしまい、マーカー群3a,3bの各点と混同されやすくなり、この結果、誤検出が発生しやすくなる。
For example, in the binarized image creating process by the binarized
CT画像データから頭部2の領域のみを除去する目的で第一の二値化画像4を作成した後、頭部領域除去手段21は、ステップS3で再度マーカー群3a,3bの各点を分離する目的でラベリング処理を行う。このラベリング処理は、図4に示すように第一の二値化画像4に対して、連続領域毎に異なる数値(ラベル)を割り当ててラベリング画像5を得る。ここでは、左方のマーカー群3aの連続領域に例えばラベル値100、頭部2の連続領域にラベル値101、右方のマーカー群3bの連続領域にラベル値102をそれぞれ割り当てる。
After creating the first binarized image 4 for the purpose of removing only the region of the
頭部領域除去手段21は、続くステップS4で連続領域面積算出処理を行う。この連続領域面積算出処理は、上述したラベリング画像5に対してラベリングした連続領域毎にそれぞれの面積(画素数)、つまり連続領域ごとの画素数を算出して、一つの連続領域についてそのラベル値と画素数を一組のデータとして連続領域数N個分を配列PX[ラベル値、画素数]に保存する。
The head
頭部領域除去手段21は、続くステップS5で最大領域削除処理を行う。この最大領域削除処理は、図3に示したCT画像データと、図4に示したラベリング画像5と、連続領域数Nと、ステップS4で算出した連続領域ごとの画素数を用いて、連続した画素数が最も多い頭部2の連続領域を配列PX[ラベル値、画素数]の中から探し、そのラベル値Vを求める。また、ラベリング画像5からラベル値Vと一致する画素に対応するCT画像データ上の画素を−1000に置き換え、一方、一致しない画素はそのままコピーする。このとき、CT表示画像1は上書きせずに別途画像領域を確保し、加工後のCT画像データを別途保持しておくようにする。
The head
その後、マーカー座標算出手段22は、先ずステップS6で第二の二値化画像作成処理を行う。この第二の二値化画像作成処理は、ステップS5での加工後のCT画像データを用い、マーカー群3a,3bを抽出するために二値化処理を行う。このとき、例えば加工後のCT画像におけるCT値が+50から+1800の範囲内の画素を一方の単位1とし、この範囲外の画素を他方の単位0とする。第二の二値化画像作成処理によって図3に示したCT画像1内から頭部2の領域を除去すると共に、左右のマーカー群3a,3bの各点をそれぞれ分離した新たな二値化画像を得ることができる。
Thereafter, the marker coordinate calculation means 22 first performs a second binarized image creation process in step S6. In the second binarized image creation process, the binarization process is performed to extract the
次のステップS7でマーカー座標算出手段22は、距離計測と座標決定の基準点を特定するためにマーカー中心座標算出処理を行う。このマーカー中心座標算出処理は、ステップS6での第二の二値化画像を用い、ラベリング処理によって行う。図5に示すように、第二の二値化画像6において各点の連続領域毎に異なる数値(ラベル)を割り当ててラベリング画像7を得る。ここでは、左右のマーカー群3a,3bの各点に相当する一方の値1の各連続領域にラベル11〜16を割り当てる。続いて、ラベル11〜16を割り当てた各連続領域の中心座標を求める。この中心座標は、各連続領域の重心を中心点とする。これが三次元座標(XYZ軸座標)を決定する手順の第一である。また、その他に簡便なマーカー中心座標算出処理として、連続領域毎に対応するCT画像の画素値を調べて、その領域内の最大値の画素の座標を中心点として算出してもよい。いずれにせよマーカーM個分の求めたマーカー中心座標Qは、Q1[X1,Y1]〜QM[XM,YM]まで存在することになり、配列として保存しておく。
In the next step S7, the marker coordinate calculation means 22 performs marker center coordinate calculation processing in order to specify a reference point for distance measurement and coordinate determination. This marker center coordinate calculation process is performed by a labeling process using the second binarized image in step S6. As shown in FIG. 5, a labeling image 7 is obtained by assigning a different numerical value (label) to each continuous region of each point in the second
上述したラベリング処理とは、つながっている画素(連続成分)内では同じラベル(番号)で、連続成分毎に異なるラベルを割り当てる処理である。このラベリング処理の手法は各種あるが一例を紹介する。先ず、CT画像を走査してラベルが付けられていない画素を見つけ、新しいラベルを付ける。次いで、この画素に連続しているすべての画素に同じラベルを付ける。この操作をラベル付けする画素がなくなるまで続けることにより、一つの連続成分に同じラベルが付けられる。その後、最初に戻って、まだラベルが付けられていない画素があれば、新しいラベルを付けて上述の処理を繰り返す。画像全体の走査が終わったら処理終了である。 The labeling process described above is a process of assigning a different label for each continuous component with the same label (number) in connected pixels (continuous components). There are various labeling methods, but an example is introduced. First, a CT image is scanned to find unlabeled pixels and a new label is applied. Then, the same label is attached to all the pixels that are continuous with this pixel. By continuing this operation until there are no more pixels to label, one continuous component is labeled the same. Thereafter, returning to the beginning, if there is a pixel that is not yet labeled, a new label is attached and the above-described processing is repeated. When the entire image has been scanned, the process ends.
次に、Z座標軸自動計算手段23は、図2に示したステップS8のZ座標自動計算処理を行う。Z軸マーカー自動検出の概念について説明する。図6に示すようにCT画像データから頭部に相当する部分を除去し二値化画像にした状態で、この二値化画像を左上隅8から縦にスキャンし、二つのZ軸マーカー9a,10aを検出したらスキャンを止める。この検出した二つのZ軸マーカー9a,10a間の距離がZ座標軸である。右側についても右上隅からスキャンし、同様に二つのZ軸マーカー9b,10bを検出する。実際には、図2に示したステップS7の処理で求めたマーカー座標の中から、最も左側にある二点と最も右側にある二点を選び出せば、Z軸マーカー9a,10aおよびZ軸マーカー9b,10bを検出したことになる。次に、左右のそれぞれのZ軸マーカー9a,10aおよびZ軸マーカー9b,10b間の距離を算出し、その平均値を平均Z座標値とする。この二点間距離は、画素サイズが画像付帯情報に記録されているので、それを元に計算で求めることができる。
Next, the Z coordinate axis automatic calculation means 23 performs the Z coordinate automatic calculation process of step S8 shown in FIG. The concept of Z-axis marker automatic detection will be described. As shown in FIG. 6, in a state in which the portion corresponding to the head is removed from the CT image data to form a binarized image, the binarized image is scanned vertically from the upper
次に、XY座標軸自動設定手段24によって図2に示したステップS9のX座標軸およびY座標軸を自動設定する。このX座標軸およびY座標軸の自動設定処理では、全マーカーからステップS8で先に抽出したZ座標マーカー9a,9b,10a,10bの四つの点を取り除き、残りのマーカーの中からX軸マーカーを抽出する。このX軸マーカーの抽出方法としては、マーカーの画素数で判別する方法や、マーカーの中央位置で判別する方法などがある。
Next, the XY coordinate axis automatic setting means 24 automatically sets the X coordinate axis and the Y coordinate axis in step S9 shown in FIG. In the automatic setting process of the X coordinate axis and the Y coordinate axis, the four points of the Z coordinate
マーカーの画素数すなわち面積で判別する方法では、図8に示すようにX軸マーカー17a,17bが他のマーカーより少し大きいという特徴があるので、左右のマーカー群から最も大きい面積のマーカーを探すことによってX軸マーカー17a,17bを抽出する。また、マーカーの中央位置で判別する方法では、左右のマーカー群において上下方向の中央に位置するマーカーがX軸マーカーであることを利用して、X軸マーカー17a,17bを抽出する。
In the method of discriminating by the number of pixels, that is, the area of the marker, the
いずれにせよ抽出した左右のX軸マーカー17a,17b間を線で結べば、X軸線分が描画できる。このX軸線分の中点でX軸に直交する垂直二等分線がY軸となる。
In any case, if the extracted left and right
このような定位脳手術支援システムによれば、CT画像データから頭部の領域を除去して複数点のマーカーを表示する全マーカー位置検出手段19を設けたため、頭部の領域を除去することによって、マーカー群を判別するに際して頭部の領域での誤判定を防止することができ、図7のように全自動で手術目標のZ座標値、X座標軸およびY座標軸を得ることができ、小さなマーカーをマウスで把むため手動で細かいマウス移動をする必要がないので、簡単かつ正確にX,Y,Z値を求めることができる。特に、全マーカー位置検出手段19は、CT画像1のデータをCT値で−500から+1800の範囲とその他の画素とに二値化する第一の二値化画像作成手段20と、この二値化した画像から頭部に対応する部分を除去する頭部領域除去手段21と、この頭部領域除去手段21によって頭部に対応する部分を除去した画像から第二の二値化処理をしてマーカーの各点を分離して各マーカー座標を算出するマーカー座標算出手段22とを有して構成することによって、CT画像から頭部全体を精度良く除去して、マーカー群3a,3bを自動判別するに際して頭部2の像に起因する誤判定を防止することができる。
According to such a stereotactic brain surgery support system, since the head region is removed from the CT image data and the all marker position detection means 19 for displaying a plurality of markers is provided, the head region is removed. In the determination of the marker group, it is possible to prevent erroneous determination in the head region, and the Z coordinate value, X coordinate axis and Y coordinate axis of the surgical target can be obtained fully automatically as shown in FIG. Since it is not necessary to manually move the mouse finely with the mouse, the X, Y, and Z values can be obtained easily and accurately. In particular, the entire marker position detecting means 19 includes a first binarized image creating means 20 for binarizing the data of the
図7を参照してCT画像を与えるだけで、自動的にCT画像データ中からマーカーの位置を検出し、Z軸マーカーを判別し、Z軸マーカー間距離を計算して、そのスライスのZ座標値を算出することができる。またX軸マーカーを自動検出し、X軸およびY軸も自動的に決定することができる。従って、最初にマウスで手術目標点30を指定しておけば、その手術目標点30のX,Y,Z座標値が自動的に算出され、計算結果を画面に表示することができるようになる。
By simply giving a CT image with reference to FIG. 7, the position of the marker is automatically detected from the CT image data, the Z-axis marker is determined, the distance between the Z-axis markers is calculated, and the Z coordinate of the slice A value can be calculated. Further, the X-axis marker can be automatically detected, and the X-axis and the Y-axis can be automatically determined. Therefore, if the
次に、本発明の他の実施の形態による定位脳手術支援システムについて説明する。
この実施の形態における定位脳手術支援システムの動作は、図2に示したフローチャートと同じであり、ステップS8のZ座標値自動計算処理およびステップS9のXY座標軸自動設定処理の少なくともいずれか一方を全自動から半自動処理に変えた点で相違している。ここでは、ステップS9に示したXY座標軸自動設定処理を半自動で行う場合を例示している。この例では、左右のマーカー群3a,3bの各点のみを表示したCT表示画像上で、作業者がマウスカーソルを移動させて左方のマーカー群3aのうちのX軸マーカー17aに近づけると、図9に示すようにマウスカーソル18から最短距離にあるマーカー17aを赤色等で強調表示するマーカー強調表示手段を用いる。この強調表示はマウスカーソル18が予め設定した一定距離以内に近づいたときに限って実行するように設定できる。
Next, a stereotaxic surgery support system according to another embodiment of the present invention will be described.
The operation of the stereotaxic surgery support system in this embodiment is the same as that in the flowchart shown in FIG. 2 , and at least one of the Z coordinate value automatic calculation processing in step S8 and the XY coordinate axis automatic setting processing in step S9 is all performed. The difference is from the automatic to semi-automatic processing. Here, a case where the XY coordinate axis automatic setting process shown in step S9 is performed semi-automatically is illustrated. In this example, when the operator moves the mouse cursor on the CT display image displaying only the points of the left and
マーカーがどれか一つ選択されている状態で、赤色等で強調表示されたものがX軸マーカー17aであれば、作業者がマウスボタンをクリックすると、X軸マーカー17aとマウスカーソル18の先端の間を表示線18aで結ぶ。次に、マウスを移動して右方のマーカー群3bにマウスカーソル18を近づけると、マーカー強調表示手段はマウスカーソル18から予め設定した一定距離以内になった最短距離のマーカーを判定し、先の場合と同様にそのマーカーを赤色等で強調表示する。この強調表示されたマーカーがX軸マーカー17bであれば、作業者がマウスボタンをクリックすると、先に選択したX軸マーカー17aと現在選択されているX軸マーカー17b間を線で結ぶことができる。こうしてX軸を得ることができ、この垂直二等分線がY軸となる。尚、マーカー表示強調手段は、X軸マーカー17a,17b強調表示する例について説明したが、これに限らず、マーカー強調表示手段はマーカー3a,3b、軸マーカー9a,9b,10a,10b、その他のマーカーをも強調表示するようにしても良い。
If one of the markers is selected and the one highlighted in red or the like is the
このようなマーカー強調表示手段を用いることによって、マーカー群3a,3bが密接した点の集合であったとしても、所望のマーカーを強調表示することによって所望のマーカーを容易に選定し、間違った座標軸の設定を防ぐことができ、正しいX軸ひいてはY軸を引くことができる。
By using such marker highlighting means, even if the
以上の説明では、患者の頭部に取り付けた手術用環を使用する定位脳手術支援システムとして説明したが、定位脳手術支援システムを組み込んだX線CT装置として構成し、このX線CT装置を用いて手術用環を患者の頭部に取り付けた状態で複数のCTスライス像データを取得する定位脳手術支援システムとしても適用できる。 In the above description, the stereotactic surgery support system using the surgical ring attached to the patient's head has been described. However, the stereotactic surgery support system is configured as an X-ray CT apparatus incorporating the stereotaxic surgery support system. It can also be applied as a stereotactic brain surgery support system that acquires a plurality of CT slice image data with the surgical ring attached to the patient's head.
1 CT画像
2 頭部
3,3a,3b マーカー群
4 二値化画像
5 ラベリング画像
6 手術用環
7 患者
9a,10a Z軸マーカー
9b,10b Z軸マーカー
11 画像表示装置
12 処理装置
17a,17b X軸マーカー
18 マウスカーソル
18a 表示線
19 マーカー位置検出手段
20 二値化画像作成手段
21 頭部領域除去手段
22 マーカー座標算出手段
23 Z座標値自動計算手段
24 XY座標軸自動設定手段
31 X線CT装置
32 スキャナ
33 寝台
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記スライス像から前記頭部の領域を削除して頭部領域削除像を作成する頭部領域削除手段と、
前記頭部領域削除像から前記複数のマーカーが個別に抽出されるように設定された閾値を用いて前記頭部領域削除像を二値化し、二値化された頭部領域削除像から複数のマーカー領域を抽出するマーカー領域抽出手段と、
前記複数のマーカー領域の前記スライス像上の座標を算出するマーカー座標算出手段と、
前記マーカー領域の座標に基づき、予め指定された手術目標点の座標を算出する目標点座標算出手段と、
を備えた定位脳手術支援システムであって、
前記頭部領域削除手段は、前記頭部の領域が連続領域として抽出されるように設定された閾値を用いて前記スライス像を二値化し、二値化されたスライス像から最大領域を前記頭部の領域として抽出し削除することを特徴とする定位脳手術支援システム。 A slice image acquisition means for acquiring a slice image in which a patient's head and a plurality of markers indicating a reference position arranged on a side of the head are captured;
A head region deleting means for deleting the region of the head from the slice image to create a head region deleted image;
The head region deletion image is binarized using a threshold value set so that the plurality of markers are individually extracted from the head region deletion image, and a plurality of binarized head region deletion images are extracted from the binarized head region deletion image. Marker area extraction means for extracting the marker area;
Marker coordinate calculating means for calculating coordinates on the slice image of the plurality of marker regions;
Based on the coordinates of the marker area, target point coordinate calculation means for calculating the coordinates of a surgical target point designated in advance,
A stereotactic brain surgery support system comprising:
The head region deletion means binarizes the slice image using a threshold value set so that the head region is extracted as a continuous region, and determines the maximum region from the binarized slice image. A stereotactic brain surgery support system, which is extracted and deleted as a region of the brain.
前記複数のマーカーは、前記スライス像の横方向に相当するX軸に対応する2つのX軸マーカーを含み、
前記マーカー座標算出手段は、抽出された複数のマーカー領域の中から2つの前記X軸マーカーを抽出して、2つの前記X軸マーカー間を結ぶことによりX軸線分を設定し、前記X軸線分の垂直二等分線をY軸として設定することを特徴とする定位脳手術支援システム。 The stereotaxic surgery support system according to claim 1 ,
The plurality of markers include two X-axis markers corresponding to the X-axis corresponding to the lateral direction of the slice image,
The marker coordinate calculation means extracts two X-axis markers from a plurality of extracted marker regions, sets an X-axis line segment by connecting the two X-axis markers, and sets the X-axis line segment. A stereotaxic surgery support system, characterized in that a vertical bisector of the image is set as the Y axis.
前記複数のマーカーは、前記スライス像の奥行き方向に相当するZ軸に対応する4つのZ軸マーカーを含み、
前記マーカー領域抽出手段は、前記二値化された頭部領域削除像を左上隅及び右上隅から縦にスキャンをして前記Z軸マーカーを検出し、
前記マーカー座標算出手段は、検出された前記Z軸マーカー間の距離を用いてZ座標値を算出することを特徴とする定位脳手術支援システム。 The stereotaxic surgery support system according to claim 2 ,
The plurality of markers include four Z-axis markers corresponding to the Z-axis corresponding to the depth direction of the slice image,
The marker area extraction means scans the binarized head area deletion image vertically from the upper left corner and the upper right corner to detect the Z axis marker,
The stereotaxic surgery support system, wherein the marker coordinate calculation means calculates a Z coordinate value using the detected distance between the Z-axis markers.
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