JP5881559B2 - Medical equipment - Google Patents

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  • Apparatus For Radiation Diagnosis (AREA)

Description

本発明は、医療機器に関する。   The present invention relates to a medical device.

患者の体内の患部を採取したり処置したりするためには、当該患部の３次元的な位置を正確に知り、その患部の位置に処置具を正確に移動させる必要がある。そこで、例えば特許文献１には次のような技術が開示されている。この技術では、撮影装置によりマーカーが配置された患者の断層像が撮影され、マーカーと患部との位置が取得される。さらに、マーカーと、患部と、患部にアクセスするバイオプシー針の位置との関係が取得され、バイオプシー針を患部に到達させるための誘導情報が表示部に表示される。術者はこの表示を見ながらバイオプシー針を操作して、その先端を患部に的確に到達させることができる。   In order to collect or treat an affected area in a patient's body, it is necessary to accurately know the three-dimensional position of the affected area, and to accurately move the treatment tool to the position of the affected area. Therefore, for example, Patent Document 1 discloses the following technique. In this technique, a tomographic image of a patient on which a marker is placed is taken by an imaging apparatus, and the positions of the marker and the affected part are acquired. Further, the relationship between the marker, the affected area, and the position of the biopsy needle that accesses the affected area is acquired, and guidance information for causing the biopsy needle to reach the affected area is displayed on the display section. The surgeon can operate the biopsy needle while observing this display, so that the tip of the surgeon can accurately reach the affected area.

特開２０００−０７０２５９号公報JP 2000-070259 A

特許文献１に係る技術では、断層像を必要とする。断層像を得るため、特許文献１に係るシステムは大掛かりになる。一方で、単純な構成の機器を用いて体内の対象物の３次元的な位置を正確に知りたいという要望が存在する。   The technique according to Patent Document 1 requires a tomographic image. In order to obtain a tomographic image, the system according to Patent Document 1 becomes large. On the other hand, there is a desire to accurately know the three-dimensional position of an object in the body using a device having a simple configuration.

そこで本発明は、単純な構成で体内の対象物の３次元的な位置を正確に取得できる医療機器を提供することを目的とする。   Therefore, an object of the present invention is to provide a medical device that can accurately acquire a three-dimensional position of an object in the body with a simple configuration.

前記目的を果たすため、本発明の一態様によれば、医療機器は、体内に対象物が含まれる被検体を透過する放射線を用いて前記被検体の透視画像を取得する透視画像取得部と、前記被検体に対して前記放射線が透過する方向が第１の方向であるときの前記放射線の透過線上であって前記被検体の体表への前記対象物の投影点である第１の投影点の３次元座標、及び、前記被検体に対して前記放射線が透過する方向が前記第１の方向と第１の角度だけ異なる第２の方向であるときの前記放射線の透過線上であって前記体表への前記対象物の投影点である第２の投影点の３次元座標を取得する投影点座標取得部と、前記第１の角度を制御する角度制御部と、前記第１の方向、前記第２の方向、前記第１の投影点の３次元座標、及び前記第２の投影点の３次元座標に基づいて、前記対象物の３次元座標を算出する座標算出部と、を具備する。   To achieve the above object, according to one aspect of the present invention, a medical device includes a fluoroscopic image acquisition unit that acquires a fluoroscopic image of the subject using radiation that passes through the subject including the target in the body; A first projection point which is a projection point of the object onto the body surface of the subject on the radiation transmission line when the direction in which the radiation is transmitted to the subject is the first direction And the body is on the radiation transmission line when the direction in which the radiation passes through the subject is a second direction different from the first direction by a first angle. A projection point coordinate acquisition unit that acquires a three-dimensional coordinate of a second projection point that is a projection point of the object on the table; an angle control unit that controls the first angle; the first direction; A second direction, three-dimensional coordinates of the first projection point, and the second projection. Based on the three-dimensional coordinates of comprises a coordinate calculating unit for calculating three-dimensional coordinates of the object.

本発明によれば、単純な構成で体内の対象物の３次元的な位置を正確に取得できる医療機器を提供できる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the medical device which can acquire the three-dimensional position of the target object in a body correctly with a simple structure can be provided.

本発明の一実施形態に係る医療機器の構成例の概略を示すブロック図。The block diagram which shows the outline of the structural example of the medical device which concerns on one Embodiment of this invention. 一実施形態に係る医療機器による処理の一例を示すフローチャート。The flowchart which shows an example of the process by the medical device which concerns on one Embodiment. 一実施形態に係る医療機器による座標算出方法について説明するための図。The figure for demonstrating the coordinate calculation method by the medical device which concerns on one Embodiment. 一実施形態に係る医療機器による座標算出方法について説明するための図。The figure for demonstrating the coordinate calculation method by the medical device which concerns on one Embodiment. 一実施形態に係る医療機器による座標算出方法について説明するための図。The figure for demonstrating the coordinate calculation method by the medical device which concerns on one Embodiment. 第１の変形例に係る医療機器の構成例の概略を示すブロック図。The block diagram which shows the outline of the structural example of the medical device which concerns on a 1st modification. 第１の変形例に係る穿刺針の穿刺方向と穿刺深さをガイドする画像の一例の概略を示す図。The figure which shows the outline of an example of the image which guides the puncture direction and puncture depth of the puncture needle which concern on a 1st modification. 第１の変形例に係る穿刺針の穿刺方向と穿刺深さをガイドする画像の一例の概略を示す図。The figure which shows the outline of an example of the image which guides the puncture direction and puncture depth of the puncture needle which concern on a 1st modification. 第１の変形例に係る穿刺針の穿刺方向と穿刺深さをガイドする画像の一例の概略を示す図。The figure which shows the outline of an example of the image which guides the puncture direction and puncture depth of the puncture needle which concern on a 1st modification. 第４の変形例に係る医療機器の構成例の概略を示すブロック図。The block diagram which shows the outline of the structural example of the medical device which concerns on a 4th modification.

本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。本実施形態に係る位置特定装置１００の構成例を図１を参照して説明する。図１に示されるように位置特定装置１００は、座標取得装置１１０と、Ｘ線診断装置１２０と、制御装置１３０と、表示装置１４０と、診療台１９０とを備える。   An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. A configuration example of the position specifying device 100 according to the present embodiment will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 1, the position specifying device 100 includes a coordinate acquisition device 110, an X-ray diagnostic device 120, a control device 130, a display device 140, and a medical table 190.

例えば患者であって位置を特定したい検査の対象物を体内に有する被検体６００は、診療台１９０に固定される。座標取得装置１１０は、位置形状測定部１１２と、形状測定センサ１１４とを有する。座標取得装置１１０は、例えばＦＢＧ（Ｆｉｂｅｒ Ｂｒａｇｇ Ｇｒａｔｉｎｇ）センサであり、光ファイバを有する形状測定センサ１１４の光屈折率の変化に基づいてこの光ファイバの歪みを位置形状測定部１１２が算出する。位置形状測定部１１２は、例えば形状測定センサ１１４の根元を原点として、形状測定センサ１１４の歪みを検出することで、形状測定センサ１１４の先端の３次元座標を算出する。被検体６００の体表の任意の点に形状測定センサ１１４の先端があてられることで、位置形状測定部１１２は当該点の３次元座標を取得する。   For example, a subject 600 that is a patient and has a subject to be examined whose position is to be specified in the body is fixed to the treatment table 190. The coordinate acquisition device 110 includes a position shape measurement unit 112 and a shape measurement sensor 114. The coordinate acquisition device 110 is an FBG (Fiber Bragg Grating) sensor, for example, and the position shape measurement unit 112 calculates the distortion of the optical fiber based on the change in the optical refractive index of the shape measurement sensor 114 having an optical fiber. The position shape measuring unit 112 calculates the three-dimensional coordinates of the tip of the shape measuring sensor 114 by detecting the distortion of the shape measuring sensor 114 using, for example, the root of the shape measuring sensor 114 as the origin. By applying the tip of the shape measuring sensor 114 to an arbitrary point on the body surface of the subject 600, the position shape measuring unit 112 acquires the three-dimensional coordinates of the point.

Ｘ線診断装置１２０は、放射線照射部１２２と、放射線映像部１２４と、画像処理部１２６と、Ｃアーム１２８とを有する。Ｃアーム１２８の一端には、Ｘ線を射出する放射線照射部１２２が設けられている。また、Ｃアーム１２８の他端には、Ｘ線を受けて画像信号を生成する放射線映像部１２４が設けられている。Ｃアーム１２８は、放射線照射部１２２と放射線映像部１２４との間に被検体６００が位置するように配置されている。Ｃアーム１２８は、回転することで被検体６００に対する放射線照射部１２２と放射線映像部１２４との位置関係を変化させることができる。画像処理部１２６は、放射線映像部１２４から画像信号を取得し、放射線照射部１２２と放射線映像部１２４との間にある被検体の透過画像を生成する。   The X-ray diagnostic apparatus 120 includes a radiation irradiation unit 122, a radiographic image unit 124, an image processing unit 126, and a C arm 128. One end of the C arm 128 is provided with a radiation irradiation unit 122 that emits X-rays. The other end of the C arm 128 is provided with a radiographic image unit 124 that receives an X-ray and generates an image signal. The C arm 128 is disposed so that the subject 600 is positioned between the radiation irradiation unit 122 and the radiation image unit 124. The C arm 128 can change the positional relationship between the radiation irradiation unit 122 and the radiation image unit 124 with respect to the subject 600 by rotating. The image processing unit 126 acquires an image signal from the radiographic image unit 124 and generates a transmission image of the subject between the radiation irradiation unit 122 and the radiographic image unit 124.

表示装置１４０は、例えば液晶ディスプレイといった一般的なモニタであり、画像を表示し、情報をユーザに提示する。   The display device 140 is a general monitor such as a liquid crystal display, and displays an image and presents information to the user.

制御装置１３０は、演算制御部１３２と、回転角度制御部１３４と、表示制御部１３６とを有する。回転角度制御部１３４は、Ｘ線診断装置１２０のＣアーム１２８の回転角度θを制御する。演算制御部１３２は、位置特定装置１００の各部を制御する。また、演算制御部１３２は、各種演算を行う。例えば、演算制御部１３２は、座標取得装置１１０から取得された被検体の体表面上の座標と、Ｃアーム１２８の回転角度θとに基づいて、被検体６００の体内の対象物の３次元座標を算出する。表示制御部１３６は、表示装置１４０に表示する画像を作成し、表示装置１４０の動作を制御する。   The control device 130 includes an arithmetic control unit 132, a rotation angle control unit 134, and a display control unit 136. The rotation angle control unit 134 controls the rotation angle θ of the C arm 128 of the X-ray diagnostic apparatus 120. The arithmetic control unit 132 controls each unit of the position specifying device 100. In addition, the calculation control unit 132 performs various calculations. For example, the calculation control unit 132 determines the three-dimensional coordinates of the object in the subject 600 based on the coordinates on the body surface of the subject acquired from the coordinate acquisition device 110 and the rotation angle θ of the C arm 128. Is calculated. The display control unit 136 creates an image to be displayed on the display device 140 and controls the operation of the display device 140.

本実施形態に係る位置特定装置１００の動作を図２に示すフローチャートを参照して説明する。本実施形態では、一例として、患者である検査の対象者である被検体６００にある腎結石の位置を特定する場合を示す。被検体６００は、診療台１９０に固定されている。初めに、例えば術者であるユーザは、被検体６００の検査対象となる例えば腎臓が位置する部位の体表面にマーカーシート２１０を貼付する。このマーカーシート２１０には、少なくとも３点の点がマークしてある。本実施形態では、点Ａ、点Ｂ及び点Ｃの３点がマークしてあるものとする。このマーカーシート２１０は、柔軟性と伸縮性があり、被検体６００の体表面に密着する。マーカーシート２１０上の各点の間隔は、例えば１０ｃｍ程度以上となっている。点Ａ、点Ｂ及び点Ｃは、腎結石の位置を表す基準点となる。   The operation of the position specifying device 100 according to the present embodiment will be described with reference to the flowchart shown in FIG. In this embodiment, the case where the position of the kidney stone in the subject 600 who is the subject of the examination that is a patient is specified is shown as an example. The subject 600 is fixed to the medical table 190. First, a user who is an operator, for example, affixes the marker sheet 210 to the body surface of a part where the subject 600 is to be examined, for example, a kidney is located. The marker sheet 210 is marked with at least three points. In the present embodiment, it is assumed that point A, point B, and point C are marked. The marker sheet 210 has flexibility and stretchability and is in close contact with the body surface of the subject 600. The interval between the points on the marker sheet 210 is, for example, about 10 cm or more. Point A, point B, and point C are reference points representing the position of kidney stones.

ステップＳ１０１において、座標取得装置１１０の位置形状測定部１１２は、マーカーシート２１０の点Ａ、点Ｂ及び点Ｃの３次元座標を取得する。このため、ユーザは、例えばＦＢＧ（Ｆｉｂｅｒ Ｂｒａｇｇ Ｇｒａｔｉｎｇ）センサである座標取得装置１１０の形状測定センサ１１４の先端を、マーカーシート２１０の点Ａ、点Ｂ及び点Ｃの位置に順に移動させる。ここで、ユーザは形状測定センサ１１４の先端を例えば点Ａの位置に固定したとき、位置形状測定部１１２にその旨を入力する。位置形状測定部１１２は、形状測定センサ１１４の先端が点Ａにあるときの形状測定センサ１１４の形状を取得する。位置形状測定部１１２は、例えば形状測定センサ１１４の根元を原点として、形状測定センサ１１４の形状に基づいて、形状測定センサ１１４の先端の３次元座標を算出する。このようにして、位置形状測定部１１２は、点Ａの３次元座標を取得する。同様に、位置形状測定部１１２は、点Ｂ及び点Ｃの３次元座標を取得する。なお、座標系は、例えば図１に示されているように、鉛直上向きをＺ軸方向とし、Ｚ軸に垂直なＸ軸及びＹ軸が設定された直交座標系が用いられ得る。位置形状測定部１１２は、点Ａ、点Ｂ及び点Ｃの３次元座標を演算制御部１３２に出力する。ＦＢＧセンサが用いられることで、容易に正確に各点の3次元座標が取得され得る。   In step S <b> 101, the position shape measurement unit 112 of the coordinate acquisition device 110 acquires the three-dimensional coordinates of the points A, B, and C on the marker sheet 210. For this reason, a user moves the front-end | tip of the shape measurement sensor 114 of the coordinate acquisition apparatus 110 which is a FBG (Fiber Bragg Grating) sensor to the position of the point A of the marker sheet | seat 210, the point B, and the point C in order, for example. Here, when the tip of the shape measurement sensor 114 is fixed at the position of the point A, for example, the user inputs that fact to the position shape measurement unit 112. The position shape measuring unit 112 acquires the shape of the shape measuring sensor 114 when the tip of the shape measuring sensor 114 is at the point A. The position shape measuring unit 112 calculates, for example, the three-dimensional coordinates of the tip of the shape measuring sensor 114 based on the shape of the shape measuring sensor 114 using the root of the shape measuring sensor 114 as the origin. In this way, the position shape measuring unit 112 acquires the three-dimensional coordinates of the point A. Similarly, the position shape measuring unit 112 acquires the three-dimensional coordinates of the points B and C. For example, as shown in FIG. 1, the coordinate system may be an orthogonal coordinate system in which the vertical upward direction is the Z-axis direction and the X-axis and the Y-axis perpendicular to the Z-axis are set. The position shape measuring unit 112 outputs the three-dimensional coordinates of the points A, B, and C to the calculation control unit 132. By using the FBG sensor, the three-dimensional coordinates of each point can be easily and accurately acquired.

位置を特定する対象である結石の位置を、放射線照射部１２２から射出される放射線の透過線上であって被検体６００の体表面（マーカーシート２１０）に投影した点を点Ｄと称することにする。ステップＳ１０２において、位置形状測定部１１２は、点Ｄの３次元座標を取得する。   A point obtained by projecting the position of the calculus, which is a target for specifying the position, on the transmission line of the radiation emitted from the radiation irradiation unit 122 and on the body surface (marker sheet 210) of the subject 600 will be referred to as a point D. . In step S102, the position shape measuring unit 112 acquires the three-dimensional coordinates of the point D.

ここで、表示装置１４０には、Ｘ線診断装置１２０で取得された被検体６００の透視画像が表示されている。この透視画像は、Ｘ線診断装置１２０の放射線照射部１２２から射出され、被検体６００を透過してＸ線診断装置１２０の放射線映像部１２４に入射したＸ線を放射線映像部１２４が画像信号に変換し、Ｘ線診断装置１２０の画像処理部１２６で画像処理された画像である。   Here, a fluoroscopic image of the subject 600 acquired by the X-ray diagnostic apparatus 120 is displayed on the display device 140. This fluoroscopic image is emitted from the radiation irradiation unit 122 of the X-ray diagnostic apparatus 120, passes through the subject 600, and enters the radiation image unit 124 of the X-ray diagnostic apparatus 120. It is an image that has been converted and subjected to image processing by the image processing unit 126 of the X-ray diagnostic apparatus 120.

ユーザは、表示装置１４０に表示された透視画像を見ながら、この透視画像上で結石の位置と形状測定センサ１１４の先端の位置とが重なり合うマーカーシート２１０上の位置、すなわち、点Ｄの位置に形状測定センサ１１４の先端を固定する。ユーザは、点Ｄの位置に形状測定センサ１１４の先端を固定したら位置形状測定部１１２にその旨を入力する。このとき、位置形状測定部１１２は、形状測定センサ１１４の形状に基づいて点Ｄの３次元座標を取得する。   While viewing the fluoroscopic image displayed on the display device 140, the user moves to the position on the marker sheet 210 where the position of the calculus and the position of the tip of the shape measurement sensor 114 overlap on the fluoroscopic image, that is, the position of the point D. The tip of the shape measuring sensor 114 is fixed. When the user fixes the tip of the shape measuring sensor 114 at the position of the point D, the user inputs that fact to the position shape measuring unit 112. At this time, the position shape measurement unit 112 acquires the three-dimensional coordinates of the point D based on the shape of the shape measurement sensor 114.

ステップＳ１０３において、位置特定装置１００の演算制御部１３２は、点Ａ、点Ｂ及び点Ｃで構成される仮想平面ＡＢＣに点Ｄを投影した点Ｐの３次元座標を算出する。ここで、点Ｐの３次元座標は、例えば次のように算出される。図３に示されるように、体表面６２０上の点Ｄと結石６１０とを結んだ線が仮想平面ＡＢＣに対して垂直に交わっていると仮定する。このとき、図４に示されるように、線分ＢＡと線分ＢＰとがなす角の角度をα１、線分ＢＡと線分ＢＤとがなす角の角度をα２、線分ＢＤと線分ＢＰとがなす角の角度をα、線分ＢＣと線分ＢＰとがなす角の角度をβ１、線分ＢＣと線分ＢＤとがなす角の角度をβ２とする。このとき、空間最小角度定理によれば、下記式（１）及び（２）が成り立つ。
ｃｏｓα２＝ｃｏｓα１・ｃｏｓα （１）
ｃｏｓβ２＝ｃｏｓβ１・ｃｏｓα （２）
また、余弦定理によれば、下記式（３）及び（４）が成り立つ。
ＡＤ２＝ＡＢ２＋ＢＤ２−２ＡＢ・ＢＤ・ｃｏｓα２ （３）
ＣＤ２＝ＣＢ２＋ＢＤ２−２ＣＢ・ＢＤ・ｃｏｓβ２ （４）
点Ａ、点Ｂ、点Ｃ及び点Ｄの３次元座標が取得されているので、上記式（３）及び（４）より、角度α２及びβ２が算出される。また、角度α１＋β１は、線分ＢＡと線分ＢＣとがなす角の角度である。したがって、角度α２及びβ２並びに上記式（１）及び（２）より、角度αが算出される。角度α及び線分ＢＤに基づけば、点Ｄの仮想平面ＡＢＣへの投影点Ｐの座標が算出される。本実施形態では、点Ａ、点Ｂ及び点Ｃを基準として、点Ｄの座標と投影Ｐの座標とを用いて結石６１０の座標を表現する。 In step S103, the calculation control unit 132 of the position specifying device 100 calculates the three-dimensional coordinates of the point P obtained by projecting the point D onto the virtual plane ABC composed of the point A, the point B, and the point C. Here, the three-dimensional coordinates of the point P are calculated as follows, for example. As shown in FIG. 3, it is assumed that the line connecting the point D on the body surface 620 and the calculus 610 intersects the virtual plane ABC perpendicularly. At this time, as shown in FIG. 4, the angle between the line segment BA and the line segment BP is α1, the angle between the line segment BA and the line segment BD is α2, and the line segment BD and the line segment BP. The angle between the line segment BC and the line segment BP is β1, the angle between the line segment BC and the line segment BD is β2. At this time, according to the minimum space angle theorem, the following equations (1) and (2) hold.
cosα2 = cosα1 · cosα (1)
cosβ2 = cosβ1 · cosα (2)
Further, according to the cosine theorem, the following expressions (3) and (4) are established.
AD 2 = AB 2 + BD 2 −2AB · BD · cos α 2 (3)
CD 2 = CB 2 + BD 2 -2CB · BD · cosβ2 (4)
Since the three-dimensional coordinates of the point A, the point B, the point C, and the point D are acquired, the angles α2 and β2 are calculated from the above equations (3) and (4). The angle α1 + β1 is an angle formed by the line segment BA and the line segment BC. Therefore, the angle α is calculated from the angles α2 and β2 and the above equations (1) and (2). Based on the angle α and the line segment BD, the coordinates of the projection point P of the point D onto the virtual plane ABC are calculated. In the present embodiment, the coordinates of the calculus 610 are expressed using the coordinates of the point D and the coordinates of the projection P with reference to the points A, B, and C.

なお、ここでは、点Ｄと結石６１０とを結んだ線が仮想平面ＡＢＣに対して垂直に交わっていると仮定して、上記式（１）乃至（４）を用いて投影点Ｐの座標を算出する例を示した。一方で、点Ｄと結石６１０とを結んだ線が仮想平面ＡＢＣに対して垂直に交わっていると仮定できない場合は、その角度を補正して投影点Ｐの座標の算出を行う。この場合、仮想平面ＡＢＣに対する点Ｄと結石６１０とを結んだ線の傾きを、仮想平面ＡＢＣに対する放射線照射部１２２の位置関係に基づいて取得する。   Here, assuming that the line connecting the point D and the calculus 610 intersects perpendicularly to the virtual plane ABC, the coordinates of the projection point P are calculated using the above formulas (1) to (4). An example of calculation is shown. On the other hand, when it cannot be assumed that the line connecting the point D and the calculus 610 intersects perpendicularly to the virtual plane ABC, the angle is corrected and the coordinates of the projection point P are calculated. In this case, the inclination of the line connecting the point D and the calculus 610 with respect to the virtual plane ABC is acquired based on the positional relationship of the radiation irradiation unit 122 with respect to the virtual plane ABC.

ステップＳ１０４において、回転角度制御部１３４は、Ｘ線診断装置１２０のＣアーム１２８を角度θだけ傾けさせる。その結果、放射線照射部１２２及び放射線映像部１２４は、被検体６００に対して角度θだけ傾く。このときの、結石の位置を放射線照射部１２２から射出される放射線の透過線上であって被検体６００の体表面（マーカーシート２１０）に投影した点を点Ｅと称することにする。位置形状測定部１１２は、点Ｅの３次元座標を取得する。このため、ユーザは、表示装置１４０に表示された透視画像を見ながら、この透視画像上で結石６１０の位置と形状測定センサ１１４の先端の位置とが重なり合うマーカーシート２１０上の位置、すなわち、点Ｅの位置に形状測定センサ１１４の先端を固定し、位置形状測定部１１２にその旨を入力する。このとき、位置形状測定部１１２は、形状測定センサ１１４の形状に基づいて点Ｅの３次元座標を取得する。   In step S104, the rotation angle control unit 134 tilts the C arm 128 of the X-ray diagnostic apparatus 120 by an angle θ. As a result, the radiation irradiation unit 122 and the radiation image unit 124 are inclined by the angle θ with respect to the subject 600. At this time, the point where the position of the calculus is on the transmission line of the radiation emitted from the radiation irradiation unit 122 and projected onto the body surface (marker sheet 210) of the subject 600 will be referred to as a point E. The position shape measuring unit 112 acquires the three-dimensional coordinates of the point E. For this reason, while viewing the fluoroscopic image displayed on the display device 140, the user is positioned on the marker sheet 210 where the position of the calculus 610 and the position of the tip of the shape measuring sensor 114 overlap on the fluoroscopic image, that is, a point. The tip of the shape measurement sensor 114 is fixed at the position E, and the fact is input to the position shape measurement unit 112. At this time, the position shape measurement unit 112 acquires the three-dimensional coordinates of the point E based on the shape of the shape measurement sensor 114.

ステップＳ１０５において、演算制御部１３２は、回転角度制御部１３４から角度θの値を取得する。演算制御部１３２は、図５に示されるように、点Ｅを通り直線ＤＰとのなす角の角度がθとなる点Ｏの３次元座標を算出する。ここで、点Ｏが、結石６１０の位置となる。   In step S <b> 105, the calculation control unit 132 acquires the value of the angle θ from the rotation angle control unit 134. As shown in FIG. 5, the arithmetic control unit 132 calculates the three-dimensional coordinates of the point O that passes through the point E and has an angle of θ with the straight line DP. Here, the point O is the position of the calculus 610.

ステップＳ１０６において、演算制御部１３２は、点Ｅと点Ｏとの距離、すなわち、体表面６２０から結石６１０までの深さを算出する。また、点Ｅの仮想平面ＡＢＣへの投影点Ｑの３次元座標を求めてもよい。点Ｐ及び点Ｑ並びに角度θを用いて仮想平面ＡＢＣから結石６１０までの深さを算出することもできる。このようにして、マーカーシート２１０に記された点Ａ、点Ｂ及び点Ｃに対する結石６１０の位置が特定される。   In step S <b> 106, the arithmetic control unit 132 calculates the distance between the point E and the point O, that is, the depth from the body surface 620 to the calculus 610. Further, the three-dimensional coordinates of the point Q projected onto the virtual plane ABC may be obtained. The depth from the virtual plane ABC to the calculus 610 can also be calculated using the point P, the point Q, and the angle θ. In this way, the position of the calculus 610 with respect to the points A, B, and C marked on the marker sheet 210 is specified.

ステップＳ１０７において、演算制御部１３２は、結石６１０の位置である点Ｏに係る算出結果を表示装置１４０に表示させる。すなわち、表示制御部１３６は、演算制御部１３２から点Ｏの３次元座標を取得し、点Ｏの３次元座標を表す情報を表示装置１４０に表示させる。   In step S <b> 107, the arithmetic control unit 132 causes the display device 140 to display the calculation result related to the point O that is the position of the calculus 610. That is, the display control unit 136 acquires the three-dimensional coordinates of the point O from the arithmetic control unit 132 and causes the display device 140 to display information representing the three-dimensional coordinates of the point O.

以上のようにして、位置特定装置１００は、処置の対象である結石６１０の位置をユーザに提示することができる。ユーザは、結石６１０の位置を確認しながら、例えば経皮的腎結石砕石術（ＰＮＬ）を実施することができる。本実施形態に係る位置特定装置１００を用いれば、ユーザは、経皮的腎結石砕石術において穿刺針等の処置具を結石の位置に正確に穿刺できる。   As described above, the position identifying device 100 can present the position of the calculus 610 that is a treatment target to the user. The user can perform, for example, percutaneous renal lithotripsy (PNL) while confirming the position of the calculus 610. If the position specifying device 100 according to the present embodiment is used, the user can accurately puncture a treatment tool such as a puncture needle at the position of the calculus in percutaneous nephrolitholithiasis.

なお、上述の説明では、マーカーシート２１０には点Ａ、点Ｂ及び点Ｃの３点が記載されているものとして説明した。しかしながらこれに限らず、点は３点以上であればよい。点数が増えれば演算の精度が向上し、また、計算も容易になる。また、マーカーシート２１０に多数ある点のうち、利用しやすい最低３点の点が用いられるようにしてもよい。また、本実施形態ではマーカーシート２１０を用いたが、体表に点が固定されていればよいので、ユーザが被検体６００の皮膚に目印を書き込んでもよい。   In the above description, the marker sheet 210 has been described as having three points A, B and C. However, the present invention is not limited to this, and the number of points may be three or more. As the number of points increases, the accuracy of calculation improves and the calculation becomes easier. Of the many points on the marker sheet 210, at least three points that are easy to use may be used. In the present embodiment, the marker sheet 210 is used. However, since the point only needs to be fixed on the body surface, the user may write a mark on the skin of the subject 600.

体表面６２０上の点Ａ、点Ｂ及び点Ｃを基準として用いることで、被検体６００における結石６１０の３次元座標が表現され得る。このことは、術者による処置において便利である。例えば、診療台１９０に対して被検体６００が移動しても、点Ａ、点Ｂ及び点Ｃの３次元座標が明らかとなれば、結石６１０の３次元座標が明らかとなる。   By using the points A, B, and C on the body surface 620 as a reference, the three-dimensional coordinates of the calculus 610 in the subject 600 can be expressed. This is convenient in the treatment by the operator. For example, even if the subject 600 moves with respect to the examination table 190, if the three-dimensional coordinates of the points A, B, and C are clarified, the three-dimensional coordinates of the calculus 610 are clarified.

本実施形態では、被検体６００の体表面６２０上の点Ａ、点Ｂ及び点Ｃを結石６１０の座標を表す基準としている。しかし、基準はこれに限らず、例えば点Ｄと点Ｅと角度θを表すための回転軸とを用いて結石６１０の座標を表してもよい。すなわち、放射線照射部１２２の座標が制御されており、かつ、点Ｄと点Ｅとの座標が特定されているため、直線ＤＯと直線ＥＯとが表現される。したがって、放射線照射部１２２と点Ｄと点Ｅとの座標及び角度θを用いて結石６１０の座標Ｏが表され得る。   In this embodiment, point A, point B, and point C on the body surface 620 of the subject 600 are used as a reference representing the coordinates of the calculus 610. However, the reference is not limited to this, and the coordinates of the calculus 610 may be expressed using, for example, the point D, the point E, and the rotation axis for representing the angle θ. That is, since the coordinates of the radiation irradiation unit 122 are controlled and the coordinates of the point D and the point E are specified, the straight line DO and the straight line EO are expressed. Therefore, the coordinate O of the calculus 610 can be expressed using the coordinates and the angle θ between the radiation irradiation unit 122, the point D, and the point E.

このように、例えばＸ線診断装置１２０は、体内に対象物が含まれる被検体を透過する放射線を用いて前記被検体の透視画像を取得する透視画像取得部として機能する。例えば座標取得装置１１０は、第１の投影点の３次元座標、及び第２の投影点の３次元座標を取得する投影点座標取得部として機能する。また、例えば座標取得装置１１０は、前記体表上の少なくとも３点の基準点の３次元座標を取得する基準点座標取得部として機能する。例えば回転角度制御部１３４は、第１の角度を制御する角度制御部として機能する。例えば演算制御部１３２は、第１の方向、第２の方向、前記第１の投影点の３次元座標、及び前記第２の投影点の３次元座標に基づいて、前記対象物の３次元座標を算出する座標算出部として機能する。   Thus, for example, the X-ray diagnostic apparatus 120 functions as a fluoroscopic image acquisition unit that acquires a fluoroscopic image of the subject using radiation that passes through the subject including the target in the body. For example, the coordinate acquisition device 110 functions as a projection point coordinate acquisition unit that acquires the three-dimensional coordinates of the first projection point and the three-dimensional coordinates of the second projection point. Further, for example, the coordinate acquisition device 110 functions as a reference point coordinate acquisition unit that acquires three-dimensional coordinates of at least three reference points on the body surface. For example, the rotation angle control unit 134 functions as an angle control unit that controls the first angle. For example, the arithmetic control unit 132 determines the three-dimensional coordinates of the object based on the first direction, the second direction, the three-dimensional coordinates of the first projection point, and the three-dimensional coordinates of the second projection point. It functions as a coordinate calculation unit for calculating.

［第１の変形例］
上述の実施形態に係る位置特定装置１００は、図６に示されるように、経皮的腎結石砕石術に用いられる処置具の３次元座標の位置を特定できる構成を有していてもよい。すなわち、穿刺針等の処置具１６２と、処置具１６２に取り付けられた例えばＦＢＧセンサである形状測定センサ１６４とが設けられており、形状測定センサ１６４は、位置形状測定部１１２に接続されている。位置形状測定部１１２は、形状測定センサ１６４の出力に基づいて処置具１６２の位置を特定する。位置形状測定部１１２が特定した処置具１６２の位置情報は、位置特定装置１００の演算制御部１３２を介して表示制御部１３６に出力される。 [First Modification]
As shown in FIG. 6, the position specifying device 100 according to the above-described embodiment may have a configuration capable of specifying the position of the three-dimensional coordinates of the treatment tool used in percutaneous renal stone lithotripsy. That is, a treatment instrument 162 such as a puncture needle and a shape measurement sensor 164 that is an FBG sensor, for example, attached to the treatment instrument 162 are provided. The shape measurement sensor 164 is connected to the position shape measurement unit 112. . The position shape measurement unit 112 identifies the position of the treatment instrument 162 based on the output of the shape measurement sensor 164. The position information of the treatment instrument 162 specified by the position shape measuring unit 112 is output to the display control unit 136 via the calculation control unit 132 of the position specifying device 100.

表示制御部１３６は、算出した結石６１０の位置と処置具１６２の位置とに基づいて、処置具１６２の穿刺針の穿刺方向と穿刺深さとをガイドする画像を表示装置１４０に表示させる。表示制御部１３６は、例えば図７に示されるように、結石５１０の位置及び穿刺針５２０の位置と、穿刺針５２０の結石５１０までの挿入すべき方向を表す挿入方向表示５３０とを表示させる。また、表示制御部１３６は、Ｘ線診断装置１２０によって取得されたＸ線画像も同時に表示させてもよい。   The display control unit 136 causes the display device 140 to display an image that guides the puncture direction and puncture depth of the puncture needle of the treatment instrument 162 based on the calculated position of the calculus 610 and the position of the treatment instrument 162. For example, as illustrated in FIG. 7, the display control unit 136 displays a position of the calculus 510 and a position of the puncture needle 520 and an insertion direction display 530 indicating a direction in which the puncture needle 520 is to be inserted to the calculus 510. The display control unit 136 may also display the X-ray image acquired by the X-ray diagnostic apparatus 120 at the same time.

また、表示制御部１３６が表示させる画像は、例えば図８に示されるように、位置関係の３次元方向を明確に示す画像でもよい。また、表示制御部１３６が表示させる画像は、例えば図９に示されるように、位置関係の３次元方向を３次元的表示により示す画像でもよい。   Further, the image displayed by the display control unit 136 may be an image that clearly shows the three-dimensional direction of the positional relationship, as shown in FIG. 8, for example. Further, the image displayed by the display control unit 136 may be an image showing the three-dimensional direction of the positional relationship by a three-dimensional display as shown in FIG. 9, for example.

以上のような表示により、ユーザは、結石５１０と穿刺針５２０との位置関係を把握することができ、さらに、穿刺針を挿入すべき方向に対して、実際に穿刺針５２０が挿入されているか否かを確認しながら処置を行うことができる。   With the display as described above, the user can grasp the positional relationship between the calculus 510 and the puncture needle 520, and whether the puncture needle 520 is actually inserted in the direction in which the puncture needle should be inserted. Treatment can be performed while confirming whether or not.

このように、例えば処置具１６２は、前記対象物にアプローチするように構成された処置具として機能する。例えば形状測定センサ１６４及び位置形状測定部１１２は、前記処置具の３次元座標を取得する処置具座標取得部として機能する。例えば表示制御部１３６は、前記対象物の３次元座標、前記処置具の３次元座標、及び前記アプローチのための前記対象物への前記処置具の挿入方向を表示部に表示させる表示制御部として機能する。   Thus, for example, the treatment instrument 162 functions as a treatment instrument configured to approach the object. For example, the shape measurement sensor 164 and the position shape measurement unit 112 function as a treatment instrument coordinate acquisition unit that acquires the three-dimensional coordinates of the treatment instrument. For example, the display control unit 136 is a display control unit that causes the display unit to display the three-dimensional coordinates of the target object, the three-dimensional coordinates of the treatment tool, and the insertion direction of the treatment tool into the target object for the approach. Function.

［第２の変形例］
上述の実施形態では、点Ａ、点Ｂ、点Ｃ、点Ｄ及び点Ｅの３次元座標の取得には、ＦＢＧセンサを利用した位置形状測定部１１２及び形状測定センサ１１４が用いられている。しかしながらこれに限らず、各点の３次元座標を取得できれば、どのようなセンサが用いられてもよい。例えば３次元座標を検出するための磁気センサが用いられてもよいし、ステレオ撮影を利用した画像処理等によって各点の３次元座標が取得されてもよい。その他の構成は上述の実施形態と同様であり、同様に機能する。 [Second Modification]
In the above-described embodiment, the position shape measuring unit 112 and the shape measuring sensor 114 using the FBG sensor are used to acquire the three-dimensional coordinates of the points A, B, C, D, and E. However, the present invention is not limited to this, and any sensor may be used as long as the three-dimensional coordinates of each point can be acquired. For example, a magnetic sensor for detecting three-dimensional coordinates may be used, or the three-dimensional coordinates of each point may be acquired by image processing using stereo imaging. Other configurations are the same as those in the above-described embodiment, and function in the same manner.

［第３の変形例］
上述の実施形態では、ステップＳ１０４において点Ｅを決定するにあたり、Ｃアーム１２８を角度θだけ回転させている。一方で、Ｃアーム１２８を回転させるのではなく、被検体６００が固定された診療台１９０を角度θだけ傾けることで、被検体６００と放射線照射部１２２との位置関係を角度θだけ変化させてもよい。すなわち、診療台１９０は傾くことができ、回転角度制御部１３４は、診療台１９０の角度を制御する。この場合、Ｃアーム１２８を角度θだけ回転させる代わりに診療台１９０を角度θだけ傾ける以外の動作は上述の実施形態と同様であり、同様に機能する。Ｃアーム１２８を回転させるか、診療台１９０を回転させるかは、装置の構成やその制約、術式に応じた被検体の姿勢や固定の程度等に応じて適切に選択するｋ十ができる。 [Third Modification]
In the above-described embodiment, when the point E is determined in step S104, the C arm 128 is rotated by the angle θ. On the other hand, instead of rotating the C-arm 128, the medical table 190 on which the subject 600 is fixed is tilted by the angle θ, thereby changing the positional relationship between the subject 600 and the radiation irradiation unit 122 by the angle θ. Also good. That is, the medical table 190 can be tilted, and the rotation angle control unit 134 controls the angle of the medical table 190. In this case, operations other than rotating the C arm 128 by the angle θ instead of tilting the medical table 190 by the angle θ are the same as those in the above-described embodiment and function in the same manner. Whether the C-arm 128 is rotated or the medical table 190 is rotated can be appropriately selected according to the configuration of the apparatus, its restrictions, the posture of the subject according to the surgical technique, the degree of fixation, and the like.

［第４の変形例］
上述の実施形態では、被検体６００に点Ａ、点Ｂ及び点Ｃが記載されたマーカーシート２１０が貼付され、ユーザがこの点に形状測定センサ１１４の先端をあてることで位置特定装置１００は、点Ａ、点Ｂ及び点Ｃの３次元座標を取得している。これに対して速やかに点Ａ、点Ｂ及び点Ｃの３次元座標を取得するために、図１０に示されるように、例えばＦＢＧセンサである形状測定センサ１１５の先端にマーカーシート１１６が設けられた点座標取得装置１１８が位置特定装置１００に設けられてもよい。この場合、点座標取得装置１１８において、マーカーシート１１６には、点Ａ、点Ｂ及び点Ｃが記載されており、形状測定センサ１１５が各点の座標を計測できるようにマーカーシート１１６に配置されている。 [Fourth Modification]
In the above-described embodiment, the marker sheet 210 on which the point A, the point B, and the point C are described is attached to the subject 600, and the user specifies the tip of the shape measurement sensor 114 at this point, so that the position specifying device 100 is The three-dimensional coordinates of point A, point B, and point C are acquired. On the other hand, in order to quickly acquire the three-dimensional coordinates of the points A, B, and C, as shown in FIG. 10, a marker sheet 116 is provided at the tip of the shape measurement sensor 115 that is an FBG sensor, for example. The point coordinate acquisition device 118 may be provided in the position specifying device 100. In this case, in the point coordinate acquisition device 118, the point A, the point B, and the point C are described on the marker sheet 116, and are arranged on the marker sheet 116 so that the shape measuring sensor 115 can measure the coordinates of each point. ing.

本変形例によれば、ユーザは、点座標取得装置１１８のマーカーシート１１６を被検体６００に貼付するだけで、位置形状測定部１１２は、点Ａ、点Ｂ及び点Ｃの３次元座標を取得することができる。したがって、ユーザが各点に形状測定センサ１１４をあてる必要がなく、処置が速やかに行われ得る。その他の構成や動作は上述の実施形態と同様であり、同様に機能する。このように、例えば点座標取得装置１１８及び位置形状測定部１１２は、前記体表に添付されるシートに前記基準点に対応してＦＢＧセンサが設けられている測定ユニットである基準点座標取得部として機能する。   According to this modification, the user simply attaches the marker sheet 116 of the point coordinate acquisition device 118 to the subject 600, and the position shape measurement unit 112 acquires the three-dimensional coordinates of the points A, B, and C. can do. Therefore, it is not necessary for the user to apply the shape measurement sensor 114 to each point, and the treatment can be performed promptly. Other configurations and operations are the same as those in the above-described embodiment, and function in the same manner. Thus, for example, the point coordinate acquisition device 118 and the position shape measurement unit 112 are a reference point coordinate acquisition unit that is a measurement unit in which an FBG sensor is provided corresponding to the reference point on a sheet attached to the body surface. Function as.

なお、上記各変形例は、組み合わせて用いられ得る。また、以上で説明した位置特定装置１００は、結石に限らず、Ｘ線で撮影できるものであれば体内の種々のものの位置を特定できる。   In addition, each said modification can be used in combination. The position specifying device 100 described above is not limited to stones, and can specify the position of various objects in the body as long as it can be imaged with X-rays.

本実施形態及びその各変形例に係る位置特定装置１００によれば、Ｘ線診断装置のような２次元投影装置による２つの投影データを用いるのみの簡便な方法で体内の３次元座標を特定することができ、例えばＸ線ＣＴや透視画像と超音波画像とのリアルタイム融合等の大掛かりなシステムを必要としない。   According to the position specifying apparatus 100 according to the present embodiment and each modification thereof, the three-dimensional coordinates in the body are specified by a simple method using only two projection data obtained by a two-dimensional projection apparatus such as an X-ray diagnostic apparatus. For example, a large-scale system such as X-ray CT or real-time fusion of a fluoroscopic image and an ultrasonic image is not required.

１００…位置特定装置、１１０…座標取得装置、１１２…位置形状測定部、１１４…形状測定センサ、１１５…形状測定センサ、１１６…マーカーシート、１１８…点座標取得装置、１２０…Ｘ線診断装置、１２２…放射線照射部、１２４…放射線映像部、１２６…画像処理部、１２８…Ｃアーム、１３０…制御装置、１３２…演算制御部、１３４…回転角度制御部、１３６…表示制御部、１４０…表示装置、１６２…処置具、１６４…形状測定センサ、１９０…診療台、２１０…マーカーシート。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... Position identification apparatus, 110 ... Coordinate acquisition apparatus, 112 ... Position shape measurement part, 114 ... Shape measurement sensor, 115 ... Shape measurement sensor, 116 ... Marker sheet, 118 ... Point coordinate acquisition apparatus, 120 ... X-ray diagnostic apparatus, DESCRIPTION OF SYMBOLS 122 ... Radiation irradiation part, 124 ... Radiation image part, 126 ... Image processing part, 128 ... C arm, 130 ... Control apparatus, 132 ... Calculation control part, 134 ... Rotation angle control part, 136 ... Display control part, 140 ... Display Device: 162 ... treatment tool, 164 ... shape measuring sensor, 190 ... clinical table, 210 ... marker sheet.

Claims (7)

体内に対象物が含まれる被検体を透過する放射線を用いて前記被検体の透視画像を取得する透視画像取得部と、
前記被検体に対して前記放射線が透過する方向が第１の方向であるときの前記放射線の透過線上であって前記被検体の体表への前記対象物の投影点である第１の投影点の３次元座標、及び、前記被検体に対して前記放射線が透過する方向が前記第１の方向と第１の角度だけ異なる第２の方向であるときの前記放射線の透過線上であって前記体表への前記対象物の投影点である第２の投影点の３次元座標を取得する投影点座標取得部と、
前記第１の角度を制御する角度制御部と、
前記第１の方向、前記第２の方向、前記第１の投影点の３次元座標、及び前記第２の投影点の３次元座標に基づいて、前記対象物の３次元座標を算出する座標算出部と、
を具備する医療機器。 A fluoroscopic image acquisition unit that acquires a fluoroscopic image of the subject using radiation that passes through the subject including the target in the body;
A first projection point which is a projection point of the object onto the body surface of the subject on the radiation transmission line when the direction in which the radiation is transmitted to the subject is the first direction And the body is on the radiation transmission line when the direction in which the radiation passes through the subject is a second direction different from the first direction by a first angle. A projection point coordinate acquisition unit that acquires three-dimensional coordinates of a second projection point that is a projection point of the object on the table;
An angle control unit for controlling the first angle;
Coordinate calculation for calculating the three-dimensional coordinates of the object based on the first direction, the second direction, the three-dimensional coordinates of the first projection point, and the three-dimensional coordinates of the second projection point. And
A medical device comprising: 前記体表上の少なくとも３点の基準点の３次元座標を取得する基準点座標取得部をさらに具備し、
前記座標算出部は、前記基準点の３次元座標と前記第１の投影点の３次元座標とに基づいて、前記第１の投影点の前記基準点によって形成される仮想平面への投影点である第３の投影点を算出し、前記第１の方向を前記第１の投影点と前記第３の投影点とによって規定する、
請求項１に記載の医療機器。 A reference point coordinate acquisition unit for acquiring three-dimensional coordinates of at least three reference points on the body surface;
The coordinate calculation unit is a projection point on a virtual plane formed by the reference point of the first projection point based on the three-dimensional coordinate of the reference point and the three-dimensional coordinate of the first projection point. Calculating a third projection point, and defining the first direction by the first projection point and the third projection point;
The medical device according to claim 1. 前記投影点座標取得部は、ＦＢＧセンサである請求項１又は２に記載の医療機器。   The medical device according to claim 1, wherein the projection point coordinate acquisition unit is an FBG sensor. 前記基準点座標取得部は、前記体表に添付されるシートに前記基準点に対応してＦＢＧセンサが設けられている測定ユニットである請求項２に記載の医療機器。   The medical device according to claim 2, wherein the reference point coordinate acquisition unit is a measurement unit in which an FBG sensor is provided corresponding to the reference point on a sheet attached to the body surface. 前記角度制御部は、前記透視画像取得部を移動させることにより前記第１の角度を制御する請求項１乃至４のうち何れか１項に記載の医療機器。   The medical device according to any one of claims 1 to 4, wherein the angle control unit controls the first angle by moving the fluoroscopic image acquisition unit. 前記角度制御部は、前記被検体を固定している台を傾けることにより前記第１の角度を制御する請求項１乃至４のうち何れか１項に記載の医療機器。   The medical device according to any one of claims 1 to 4, wherein the angle control unit controls the first angle by tilting a table on which the subject is fixed. 前記対象物にアプローチするように構成された処置具と、
前記処置具の３次元座標を取得する処置具座標取得部と、
前記対象物の３次元座標、前記処置具の３次元座標、及び前記アプローチのための前記対象物への前記処置具の挿入方向を表示部に表示させる表示制御部と、
をさらに具備する請求項１乃至６のうち何れか１項に記載の医療機器。 A treatment instrument configured to approach the object;
A treatment instrument coordinate acquisition unit for acquiring three-dimensional coordinates of the treatment instrument;
A display control unit for displaying on the display unit the three-dimensional coordinates of the object, the three-dimensional coordinates of the treatment tool, and the insertion direction of the treatment tool to the object for the approach;
The medical device according to any one of claims 1 to 6, further comprising:
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