JP6974030B2 - レジストレーションマーカー、レジストレーションマーカーの活用プログラム、及びロボットシステムの作動方法 - Google Patents
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Description
レジストレーションマーカーは、得られた二次元画像群からマーカーの位置・角度を算出するものである。ロボットのレジストレーションに限らず、位置取得のための医用撮影用マーカーは提案されている。例えば特許文献1のマーカーは、非造影剤で形成されたベース及び3つの球体から構成されており、撮影したCT画像から三次元画像を構築し、撮影された画像上において基準点を特定することが可能である。またCT画像とロボットのレジストレーション方法に関しては、特許文献2がCTから照射されるレーザーマーカーを用いた方法を提案している。
前記斜角柱体を2つ以上備え,これらの配置、寸法、ロボット及びそれに類する他機器に対する位置関係とCT画像による断面に現れる平行四辺形の形状変化ならびにCT画像の解像度を予め記憶しておく処理と、
前記レジストレーションマーカーをロボット及びそれに類する他機器における予め定めた位置に設置して撮影したCT画像データにおいて現れた前記斜角柱体の断面となる平行四辺形の幾何量を記憶するための画像表示処理と、
を含むことを特徴とするレジストレーションマーカーの活用プログラムである。
前記記憶された幾何量から上記(1)に記載のレジストレーションマーカーの基準平面の、CT撮像基準面座標系に対する回転角度を算出して記憶する処理と、
前記記憶された回転角度によってロボット及びそれに類する他機器をレジストレーションマーカーの基準平面とCT撮像基準面座標系が平行になるような動作命令と、
を含むことを特徴とするレジストレーションマーカーの活用プログラムである。
前記動作命令によってレジストレーションマーカーの基準平面座標系とCT撮像基準面座標系が平行なった状態において再度取得されたCT画像において上記(5)に記載のプログラムにより記憶された幾何量によりレジストレーションマーカーの基準平面のCT撮像基準面がこの座標平面に垂直な方向に離れた距離を算出して記憶する処理と、
前記記憶された距離によってロボットをレジストレーションマーカーの基準平面とCT撮像基準面座標系が一致するような動作命令と、
を含むことを特徴とするレジストレーションマーカーの活用プログラムである。
図1〜5を参照して、マーカー1は、樹脂材料、たとえばPEEK樹脂で形成された板状のベース2を有している。
なお、削り出しによる一体成型に代え、ベース2の四方側面に各斜角柱3、4、5、6を重ねて接着する構成としてもよい。
最初に、ロボットのエンドエフェクタにマーカー1を取り付け、CT撮像が可能な位置まで動かす。プラグラムがスタートすると、まずマーカー1の規格寸法が記憶されているか否かの判別がされ、マーカー1の規格寸法が記憶されていない場合、規格寸法の入力が求められる。
マーカー1の規格寸法とは、図1で説明したマーカー1のベース2の各四辺の長さ、斜角柱3、4、5、6の外形寸法である。
2 ベース
3、4、5、6 斜角柱体
7 マーカーの基準平面で撮像した際の撮像面
8 撮像面7がベース1に垂直な方向に移動した撮像面
9 撮像面7がベース1に垂直な方向に移動した撮像面
10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21 平行四辺形断面
Claims (10)
- 医用画像を撮影する平面に対して略平行となる位置関係で設置されるベースと、
前記ベースを含む基準平面の法線方向に延伸する垂直平面内において前記ベースに対して予め定められた勾配で延伸する斜角柱体と、を備えていて、
前記ベースと前記斜角柱体とは医用撮像装置で造影可能な材料で形成されたレジストレーションマーカー。 - 医用画像を撮影する平面に対して略平行となる位置関係で設置されるベースと、
前記ベースを含む基準平面の法線方向に延伸しかつ互いに平行ではない複数の垂直平面のそれぞれの面内において前記ベースに対して予め定められた勾配で延伸する複数の斜角柱体と、を備えていて、
前記ベースと前記斜角柱体とは医用撮像装置で造影可能な材料で形成されたレジストレーションマーカー。 - 前記垂直平面と平行ではない非平行平面内において前記ベースに対して予め定められた勾配で延伸する他の斜角柱体を更に備えている請求項1に記載のレジストレーションマーカー。
- 医用画像を撮影する平面に対する角度および変位を測定可能であり、前記医用画像は、CT画像又はMRI画像を含むことを特徴とする請求項1〜3の何れか1項に記載のレジストレーションマーカー。
- 医療画像を撮影する平面に対する異なる2方向の角度と前記ベースに垂直な方向の位置を共に測定可能なことを特徴とする、請求項1〜4の何れか1項に記載のレジストレーションマーカー。
- 請求項1〜5のいずれか1項に記載のレジストレーションマーカーを活用するためのプログラムであって、
前記斜角柱体を4つ以上備え,これらの配置、寸法、ロボット又はそれに類する他機器に対する位置関係と前記医用画像による断面に現れる平行四辺形の形状変化ならびに前記医用画像の解像度を予め記憶しておく処理と、
前記レジストレーションマーカーをロボット又はそれに類する他機器における予め定めた位置に設置して撮影した前記医用画像において現れた前記斜角柱体の断面となる平行四辺形の幾何量を記憶するための画像表示処理と、
を含むことを特徴とするレジストレーションマーカーの活用プログラム。 - 前記画像表示処理で記憶された前記幾何量から前記レジストレーションマーカーの基準平面の、前記医用画像の基準面座標系に対する回転角度を算出して記憶する処理と、
記憶された前記回転角度によってロボット又はそれに類する他機器を、前記レジストレーションマーカーの前記基準平面と前記医用画像の基準面座標系とが平行になるように動作させる動作命令と、
を含むことを特徴とする請求項6に記載のレジストレーションマーカーの活用プログラム。 - 前記動作命令によって前記レジストレーションマーカーの前記基準平面の座標系と前記医用画像の基準面座標系とが平行なった状態において再度取得された前記医用画像において前記幾何量により前記レジストレーションマーカーの前記基準平面と前記医用画像の基準面とが当該基準面の座標平面に垂直な方向に離れた距離を算出して記憶する処理と、
記憶された前記距離によって前記ロボットを、前記レジストレーションマーカーの前記基準平面と前記医用画像の基準面座標系とが一致するように動作させる動作命令と、
を含むことを特徴とする請求項7に記載のレジストレーションマーカーの活用プログラム。 - 請求項1〜5のいずれか1項に記載のレジストレーションマーカーを活用するためのプログラムであって、
ロボットのエンドエフェクタに取付けられた状態の前記レジストレーションマーカーを前記医用撮像装置で撮影し医用画像を取得する処理Bと、
前記処理Bで取得された前記医用画像に現れた前記斜角柱体の断面の幾何量を得る処理Cと、
前記処理Cで取得された前記幾何量に基づいて、前記医用画像の基準面座標系に対する前記レジストレーションマーカーの前記基準平面の回転角度を取得する処理Dと、
前記処理Dで取得された前記回転角度に基づいて、前記基準平面が前記基準面座標系に平行になるように前記ロボットに対し前記エンドエフェクタを駆動する指令を行う処理Eと、
前記処理Eで移動された前記レジストレーションマーカーを前記医用撮像装置で撮影し得られた医用画像に現れた前記斜角柱体の断面の幾何量に基づいて、前記基準平面と前記基準面座標系との距離を取得する処理Fと、
前記処理Fで取得された前記距離に基づいて、前記基準平面が前記基準面座標系に一致するように前記ロボットに対し前記エンドエフェクタを駆動する指令を行う処理Gと、
をコンピュータに実行させるレジストレーションマーカーの活用プログラム。 - 医用撮像装置と前記医用撮像装置に並設されたロボットとを備えるロボットシステムにおいて前記医用撮像装置と前記ロボットとの位置関係を設定するレジストレーションを行うための前記ロボットシステムの作動方法であって、
前記医用撮像装置の頭尾方向に対して傾斜し互いに平行ではない方向に延在する複数の柱状体を備えるレジストレーションマーカーが前記ロボットの所定部位に取付けられた状態で前記医用撮像装置により撮像された前記柱状体の断層画像を取得する工程と、
前記断層画像に現れる複数の前記柱状体の断面の状態に基づいて前記医用撮像装置と前記ロボットの前記所定部位との位置関係を認識する工程と、を備える、ロボットシステムの作動方法。
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