JPH05305073A

JPH05305073A - 挿入具の位置検出表示装置

Info

Publication number: JPH05305073A
Application number: JP4112855A
Authority: JP
Inventors: Hiroki Moriyama; 宏樹森山
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1992-05-01
Filing date: 1992-05-01
Publication date: 1993-11-19

Abstract

(57)【要約】【目的】治療器具、内視鏡等の生体内挿入具に、簡易
な部材を取り付けるだけで、その位置検出と表示が精度
良く行える挿入具の位置検出表示装置を提供すること。【構成】生体３内に挿入される治療器具１に複数の信
号部材７、８、９を設け、その治療器具１とは非接触
で、信号部材７、８、９の位置を検出する複数の受信部
材１１、１２を設けた。また、治療対象となる生体３に
は、ＣＴやＭＲＩ等の断層撮影装置で検知できる材料か
ら成り、断層撮影時の基準座標の印となるマーク部材
４、５、６を複数設けた。さらに、複数の信号部材７、
８、９の位置から生体３内に挿入される治療器具１の位
置を推定し、その位置を断層撮影像の基準座標における
位置に変換し、断層撮影像と重ね合わせて表示する構成
となっている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、生体内に挿入される治
療器具等の挿入具の先端側の位置を検出し、断層画像上
にその位置をスーパインポーズ表示する挿入具の位置検
出表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】医療における手術等の治療行為に対して
は事前にＸ線、ＣＴ、ＭＲＩ等の画像診断より得られた
断層画像データをモニタ上に写し出し、その画像をもと
に、治療を進める際の器具の位置が画像上のどの位置に
あるか、又はどの位置を移動しているのかを表示するこ
とが行われることがある。

【０００３】従来は、治療器具に、特開昭５７ー１２２
８５８号に開示されたパンタグラフのような、複数のポ
テンショメータ付アームを取り付け、それによって器具
の３次元位置を検出し、モニターの断層画像上にその位
置を写していた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来技術では、治療器
具を動かす自由度に対応した数のポテンショメータが必
要であり、それらポテンショメータが多くなればなるほ
ど誤差が集積され、精度が悪くなった。また、治療器具
には、常に大きな位置検出装置が取り付いているため、
医師の微細な操作の妨げとなっていた。また、通常使わ
れている器具に適応できなかった。

【０００５】さらに、複数の治療器具を同時に検出・表
示しようとする時、それら治療器具の数に対応した数の
装置を用意せねばならず、治療器具の数が増えるとシス
テムが煩雑になりすぎる欠点があった。

【０００６】本発明は上述した点にかんがみてなされた
もので、生体内挿入具に、簡易な部材を取り付けるだけ
で、その位置検出と表示が精度良く行え、さらに、１台
の装置でも複数の挿入具の位置検出を大がかりにするこ
となく可能な挿入具の位置検出表示装置を提供すること
を目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段および作用】上記問題点を
解決するために、生体内挿入具に複数の信号部材を設
け、その生体内挿入具とは非接触で、その信号部材の位
置を検出する複数の受信部材を設けた。また、治療対象
となる生体には、ＣＴやＭＲＩ等の断層撮影装置で検知
できる材料から成り、断層撮影時の基準座標の印となる
マーク部材を複数設けた。

【０００８】さらに、複数の信号部材の位置から生体内
挿入具先端の位置を推定し、その位置を断層撮影像の基
準座標における位置に変換し、断層撮影像と重ね合わせ
て表示する手段とを設けることにより、複数の器具の位
置検出を大がかりなシステム構成を必要としないで、精
度良く位置検出を行い、検出した位置を断層撮影像と重
ね合わせて表示できる。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。本発明の第１実施例を説明する前に、図１及び図
２を用いて本発明の概略の構成及び計測の手順につい
て、まず説明する。図１に示す概念的構成図において、
例えば、治療器具１の先端点２の位置をＣＴ撮影より得
られた断層画像上にモニタリングする構成について説明
する。

【００１０】まず、治療対象となる生体３に金属球等
の、ＣＴ、ＭＲＩ装置等の断層撮影装置で撮影可能なマ
ーク部材４，５，６を張り付け、それら３つのマーク部
材４，５，６が形成する平面を基準断面として（例えば
マーク部材５が原点）、ＣＴ装置等で撮影を行う。従っ
て、これにより得られる断層像データは、すべてその基
準断面を基にした座標系におけるものである。この断層
像データは表示装置に取り込まれて表示される。

【００１１】一方、治療器具１の一部には、信号部材
７，８，９が取り付けられた信号板１０が装着され、そ
れらとは非接触でそれら信号部材７，８，９を認識でき
るＴＶカメラ等の受信部材１１，１２が設けられてい
る。受信部材１１，１２は、それぞれに固有の２次元の
受信座標系Ｏ1−ｘ1ｙ1，Ｏ2−ｘ2ｙ2を持っており、認
識された信号部材７，８，９の位置は、この受信座標系
で表わされる。

【００１２】受信座標系Ｏ1−ｘ1ｙ1，Ｏ2−ｘ2ｙ2にお
いて、それぞれの平面ｘ1ｙ1，ｘ2ｙ2に垂直で、それぞ
れの原点Ｏ1，Ｏ2を通る線を受信軸１３，１４とする。
２つの受信部材１１，１２は、それらの受信軸１３，１
４が直交するように設置されている。

【００１３】この時、その受信軸１３，１４の交点を原
点Ｏaとし、受信軸１３をＹa軸、受信軸１４をＸa軸と
し、ＸaＹa平面に垂直にＺa軸をとれば、３次元の絶対
座標系Ｏa−ＸaＹaＺaが形成され、受信部材１１，１２
の位置関係が固定されている限り、受信座標系Ｏ1−ｘ1
ｙ1，Ｏ2−ｘ2ｙ2と絶対座標系Ｏa−ＸaＹaＺaの位置関
係も固定となる。以後、受信部材１１，１２によって受
信された信号部材７，８，９の２次元受信座標値はすべ
て３次元の絶対座標値に変換できる。

【００１４】計測手順を図２に示す。手術等の治療行為
中に、治療器具１が治療対象となっている生体の断層像
のどこに位置しているかを検知して断層像上に表示する
計測手順は、大きく分けて図２のように３つの手順１
５，１６，１７を順に踏むことになる。最初の手順１５
は、３つの信号部材７，８，９と器具先端点２の位置関
係を求めるための計測処理である。

【００１５】次の手順１６は、治療対象となっている生
体上のマーク部材４，５，６（この３点より、生体座標
系Ｏb−ＸbＹbＺbが形成される）と絶対座標系との位置
関係を求めるための計測処理である。手順１７は、受信
部材１１，１２によって受信部材７，８，９を計測する
ことによって、最終的に生体座標系Ｏb−ＸbＹbＺb上で
の器具先端点２の位置を算出して表示する処理である。

【００１６】これら、３つの手順１５，１６，１７の中
でのデータ処理の流れを説明する。まず、手順１５につ
いて説明する。ここでは図１のように、信号部材１８が
張り付いた板１９を用意する。この信号部材１８に治療
器具１の先端点２を当てた状態で、信号部材７，８，
９，１８の位置を受信部材１１，１２により計測する。

【００１７】計測されたデータは、２次元の受信座標値
（（ｘ1i，ｙ1i），（ｘ2i，ｙ2i））（ここで４つの信
号部材１８，７，８，９に対応してi=1〜4である。）で
あるが、前述したように、これらはすべて３次元の絶対
座標値（ｘai，ｙai，ｚai）に変換処理される（図２の
処理２０）。

【００１８】ここで信号部材７，８，９の絶対座標値を
用いて、信号部材８を原点Ｏsとし、信号部材７，８を
結ぶ線をＸs軸とし、信号部材７，８，９の形成する平
面がＸsＹs平面となるようにＹs軸をとり、ＸsＹs平面
に垂直にＺs軸をとれば、治療器具１に固有の信号座標
系Ｏs−ＸsＹsＺsを形成することができ、その信号座標
系Ｏs−ＸsＹsＺsと絶対座標系Ｏa−ＸaＹaＺaとの関係
式Ｒsaが得られる（図２の処理２１）。

【００１９】ここで、器具先端点２に当てられた信号部
材１８は、信号部材７，８，９と同時に計測されている
ので、器具先端点２の位置は、その絶対座標値を関係式
Ｒsaによって信号座標値（ｘs1，ｙs1，ｚs1）として表
わすことができる（図２の処理２２）。この値は、治療
器具１と信号板１０の位置関係が固定されている限り、
変化しない。

【００２０】次に、手順１６について説明する。まず、
治療対象の生体３をベッド等に固定する。生体３には、
ＣＴ撮影時に張り付けたマーク部材４，５，６がそのま
ま張り付いている。治療器具１の先端点２をマーク部材
４に当て、信号部材７，８，９の位置を受信部材１１，
１２で計測すれば、前述の処理２０により、信号部材
７，８，９の絶対座標値が得られる。

【００２１】そこで前述の処理２１により、信号座標系
を形成し、絶対座標系との関係式Ｒsaを得る。ここで、
手順１５で求めておいた器具先端点２の信号座標値（ｘ
s1，ｙs1，ｚs1）を関係式Ｒsaにより、絶対座標値（ｘ
a1，ｙa1，ｚa1）に変換処理する（図２の処理２３）。
これで、器具先端点２を当てているマーク部材４の絶対
座標値が得られたので、同様にしてマーク部材５，６に
も順に器具先端点２を当てて計測することにより、マー
ク部材５，６の絶対座標値を得る。

【００２２】ここで、それら３点の絶対座標値を用い
て、マーク部材５を原点とし、マーク部材５，６を結ぶ
線をＸb軸とし、マーク部材４，５，６の形成する平面
がＸbＹb平面となるようにＹb軸をとり、Ｘb Ｙb平面に
垂直にＺb軸をとることにより、生体座標系Ｏb−ＸbＹb
Ｚbを形成することができ、この生体座標系Ｏb−ＸbＹb
Ｚbと絶対座標系Ｏa−ＸaＹaＺaとの関係式Ｒabが得ら
れる（図２の処理２４）。この生体座標系Ｏb−Ｘb
ＹbＺbは、ＣＴ撮影時の基準座標系と同一のものであ
る。この生体座標系Ｏb−ＸbＹbＺbと絶対座標系Ｏa−
ＸaＹaＺaの位置関係は、生体３が動かず、受信部材１
１，１２が動かない限り固定となる。

【００２３】以上の手順１５，１６は治療前に行ってお
く計測処理であり、１度行えば生体３もしくは受信部材
１１，１２が動かず、器具１と信号板１０の位置関係が
変わらない限り、治療中は再度行わなくてよい。最後
に、治療中の計測処理である手順１７について説明す
る。

【００２４】まず、ある時点での器具１の信号部材７，
８，９の位置を受信部材１１，１２で計測すれば、前述
の処理２０により、信号部材７，８，９の絶対座標値が
得られる。そこで前述の処理２１により、信号座標系を
形成し、絶対座標系との関係式Ｒsaを得る。そして前述
の処理２３により、手順１５で求めておいた器具先端点
２の信号座標系（ｘs1，ｙs1，ｚs1）を関係式Ｒsaによ
り絶対座標値（ｘa1，ｙa1，ｚa1）に変換処理する。

【００２５】さらに、その値を手順１６で求めた生体座
標系Ｏb−ＸbＹbＺbと絶対座標系Ｏa−ＸaＹaＺaの関係
式Ｒabによって、生体座標値（ｘb1，ｙb1，ｚb1）に変
換処理し（図２の処理２５）、表示装置に表示されたＣ
Ｔ断層像上（＝生体座標系上）に重ね合わせるようにし
て、点や矢印等でグラフィック表示する（図２の処理２
６）。

【００２６】この手順１７の計測処理を時々刻々、高速
度で繰り返し行うことにより、器具先端点２が生体内に
あっても、その位置をＣＴ断層像上にリアルタイムで表
示できる。次に第１実施例を具体的に説明する。この第
１実施例における治療器具の位置検出システムの構成を
図３に示す。

【００２７】例えば、脳外科分野で本システムを使用す
る場合、患者の頭部２７には、ＣＴの画像診断において
認識できる金属等の材料から成るマーカ２８，２９，３
０が装着されている。また、治療に用いる治療器具３１
には、３つの信号部材３２，３３，３４が取り付けられ
た信号板３５が装着されている。ここでの信号部材は、
例えば色マーカ（それぞれ色は異る）等があげられる。

【００２８】患者の頭部２７や治療器具３１と少し距離
をおいた所には、受信部材として２台のＣＣＤカメラ３
６，３７が、それらの位置を固定させているカメラ支持
部材３８に設置されている。これら２台のＣＣＤカメラ
３６，３７は、その受信像を送るカメラケーブル３９，
４０によって、計測装置４１に接続されている。さら
に、計測装置４１はその検出データを転送できるように
コンピュータ４２につながり、コンピュータ４２は画像
や演算結果を表示するためのモニタ４３につながってい
る。

【００２９】さらに、ＣＴやＭＲＩ等の画像診断より得
られた画像フィルム４４のデータを入力するイメージス
キャナ等の画像入力装置４５がコンピュータ４２に接続
され画像データが送られる。

【００３０】２台のＣＣＤカメラ３６，３７の位置関係
は、前述と同様、一定距離で２つの光軸が直交するよう
に固定されている。なお、カメラ支持部材３８は、天井
に設置するものでも良いし、床に設置するものでも良
い。また、治療器具３１は、硬性内視鏡であっても良い
し、硬性内視鏡チャンネルやトラカール外套管に挿入さ
れる鉗子であっても良い。

【００３１】次に作用を説明する。まず、治療前に、患
者の頭部２７にＣＴで認識可能な金属等から成るマーカ
２８，２９，３０を装着し、その３点が同一断面に入る
断層像が基準となるように（＝前述した生体座標系で）
ＣＴ撮影を行い、複数の断層像（複数の矢状断面、前額
断面があっても良い）を得る。従ってそれらの断層像が
写された画像フィルム４４の中には、マーカ２８，２
９，３０が認識されたマーカ像２８ａ，２９ａ，３０ａ
を含む断層像が含まれている。これら画像フィルム４４
の断層像データは、画像入力装置４５により、コンピュ
ータ４２へ送られる。断層像データはモニタ４３に表示
される。

【００３２】そこで、マーカ２８，２９，３０が写って
いる断層像上のマーカ像２８ａ，２９ａ，３０ａの位置
をマウス等を用いて入力する。そうすることで、コンピ
ュータ４２が、モニタ４３上の画像における生体座標系
を記憶する。

【００３３】一方、治療器具１の先端点２の位置を検出
し、生体座標値として算出する方法は、図１，図２を用
いて前述した方法と同じである。計測装置４１により、
受信部材３６，３７で認識された各信号部材３２，３
３，３４の２次元受信座標値はコンピュータ４２に送ら
れ、コンピュータ４２において、図２に示したすべての
処理がなされる。

【００３４】こうして算出された時々刻々の器具先端点
２の生体座標値が、モニタ４３において断層像データ
（＝生体座標系）上にリアルタイムで点や矢印等により
グラフィック表示される。計測中（治療中）に患者の頭
部２７が動いてしまった場合は、速やかに、図２の計測
処理手順１６を再度行えば良い。

【００３５】また、画像入力装置４５がなくとも、ＣＴ
撮影装置でその撮影像（データ）が磁気ディスク等の記
憶部材に記憶され、それをコンピュータで読み込んでも
いいし、あるいは、ＣＴ撮影装置とコンピュータ４２が
直接つながれていて、撮影像データが直接コンピュータ
４２に送られてもいい。

【００３６】また、マーカ２８，２９，３０に色をつけ
て、信号部材３２，３３，３４と同様の色マーカ（色は
異る）としておけば、信号部材３２，３３，３４と同時
にマーカ２８，２９，３０の時々刻々の位置を検出でき
るため、マーカ２８，２９，３０の形成する生体座標に
対する器具先端点２の時々刻々の相対変位を算出でき
る。従って、患者の頭部２７が動いていても断層像（＝
生体座標）上に器具先端点２の位置を表示できる。

【００３７】さらに、図４に示すように、生体４６の中
に複数の治療器具４７，４８，４９が挿入される場合に
も、上述と同様な作用により、２台のＣＣＤカメラ３
６，３７によって、それぞれの信号部材４７ａ，４７
ｂ，４７ｃ，４８ａ，４８ｂ，４８ｃ，４９ａ，４９
ｂ，４９ｃを同時計測すれば、生体４６の中にある器具
先端点４７ｄ，４８ｄ，４９ｄをリアルタイムで同時に
位置検出し、断層像上にモニタ表示することも可能であ
る。

【００３８】また、マーカ２８，２９，３０は必ずしも
このように３つの標点である必要はなく、断層撮影装置
で撮影でき、かつ３次元座標を設定できる形になってお
り、断層撮影時も生体内挿入具の位置計測時も生体に対
してその位置が固定されるものであれば何でも良い。こ
の第１実施例による効果は以下のようになる。

【００３９】通常使用されている生体内挿入具に簡易な
部材（信号部材）を装着するだけで、その先端点位置を
非接触で計測し、画像診断像上に表示できる。また、生
体内挿入具が複数となっても、それぞれの器具に対応し
た数の信号部材を装着するだけで、１台の検出表示装置
（２台のＣＣＤカメラを備えている。）で同時計測でき
るため、装置或いはシステムが大がかりにならない。

【００４０】第２実施例の構成を図５に示す。全体的な
構成は第１実施例とほぼ同じであるが、第２実施例で
は、信号部材として、赤外線発光ダイオード（ＬＥＤ）
５０，５１，５２を用いた。

【００４１】これらＬＥＤ５０，５１，５２にはそれぞ
れリード線５３，５４，５５によりＬＥＤ制御装置５６
に接続されている。ＬＥＤ制御装置５６はケーブル５７
により計測装置５８につながっている。

【００４２】受信部材としては、赤外線半導体カメラ５
９，６０がカメラ支持部材６１によりその位置関係（図
１と同様の位置関係）が固定されている。赤外線半導体
カメラ５９，６０はケーブル６２，６３により計測装置
５８に接続されている。計測装置５８は、Ａ／Ｄ変換器
６４を介してコンピュータ６５につながっている。この
コンピュータ６５にはモニタ６５ａが接続されている。

【００４３】３つのＬＥＤ５０，５１，５２は、信号板
６６に取り付けられ、信号板６６は治療器具６７に装着
されている。前実施例でも述べたように、治療器具６７
は、硬性内視鏡であっても良いし、硬性内視鏡チャンネ
ルとかトラカール外套管に挿入される処置具であっても
良い。次に作用を説明する。

【００４４】第２実施例の作用は、第１実施例と同じ部
分が多いので、違うところだけ説明する。まず、ＬＥＤ
５０，５１，５２はＬＥＤ制御装置５６によって時分割
で赤外線を発光する。それを赤外線半導体カメラ５９，
６０で発光し、計測装置５８から２次元座標データがＡ
／Ｄ変換器６４を介してコンピュータ６５に送られる。
それ以外の処理手順はすべて第１実施例と同じである。

【００４５】この第２実施例は以下の効果を有する。第
１実施例の効果に加え、本実施例による方法では、信号
部材の数が多くても時分割で発光される赤外線をその分
割周波数と同期させて計測するため、受信部材が確実か
つ速やかに（高周波数で）各信号部材の位置を検出でき
る。

【００４６】次に本発明の第３実施例を図６を参照して
説明する。本実施例の構成は、第１実施例とほとんど同
じであるが、第１実施例の構成に、さらに色マーカ等の
信号部材６８，６９，７０，７１の取り付けられた基準
座標部材７２が加わっている。２台のＣＣＤカメラ７
３，７４はカメラ支持部材７５によって固定されている
が、その位置関係は、第１，２実施例とは異って、操作
者が任意の位置関係で設定できるようになっている。そ
れ以外は、すべて第１実施例と同じ構成である。

【００４７】次に作用を説明する。本実施例の作用は、
第１実施例の作用とほとんど同じであるが、異る部分に
ついてのみ説明する。

【００４８】第１，２実施例では、２台のカメラの位置
関係が光軸直交で固定されており、その光軸直交点が絶
対座標系Ｏa−ＸaＹaＺaの原点Ｏaとなっており、それ
ぞれの光軸が、Ｘa軸，Ｙa軸と一致していた。しかし、
本実施例では２台のカメラの位置関係を任意としている
ため、まず最初に絶対座標系を形成しなくてはならな
い。そこで、図２の手順１５を行う前に、図６にあるよ
うな基準座標部材７２を計測空間中に置く。

【００４９】この基準座標部材７２に設けられている信
号部材６８，６９，７０，７１は、それぞれの位置関係
が既知であり、信号部材６８を原点Ｏaとして、信号部
材６９，７０，７１がＸa，Ｙa，Ｚa軸に対応した絶対
座標系を形成している。従って、これらの信号部材６
８，６９，７０，７１の位置を２台のＣＣＤカメラ７
３，７４で計測しておけば、２次元受信座標系Ｏ1−ｘ1
ｙ1，Ｏ2−ｘ2 ｙ2と絶対座標系Ｏa−ＸaＹaＺaとの関
係が求められる。その後は基準座標部材７２を計測空間
より取り除いても良い。

【００５０】これ以外は、第１実施例の作用と全く同じ
である。この実施例は以下の効果を有する。第１実施例
の効果に加え、２台の受信座標系をハードウェア的に精
度良く固定する必要がないので、カメラ支持部材の製
作、取り扱いが容易になる。次に本発明の第４実施例を
説明する。

【００５１】第１実施例と異なる構成についてのみ、図
７を用いて説明する。本実施例では、生体７６に挿入さ
れる生体内挿入具７７の軸とほぼ垂直に信号板７８が装
着されている。信号板７８には、それぞれの色が異なる
色マーカ７９，８０，８１が取り付けられている。

【００５２】また、受信部材としては、３台のＣＣＤカ
メラ８２，８３，８４が設置されている。これら３台の
ＣＣＤカメラ８２，８３，８４の位置関係は、例えば第
１実施例と同様に、ＣＣＤカメラ８２と８３の光軸があ
る距離において直交し、ＣＣＤカメラ８３と８４の光軸
がある距離において直交するように、ハードウェア的に
定められている。それ以外は、すべて第１実施例と同様
である。

【００５３】次に作用を説明する。全体的には第１実施
例と同様であるが、本実施例においては、色マーカ７
９，８０，８１が、ＣＣＤカメラ８３，８４で見えてい
る時は、その２台で計測を行い、仮に生体内挿入具７７
の後端をＣＣＤカメラ８２の方向に傾けて、ＣＣＤカメ
ラ８４では色マーカ７９，８０，８１の内いずれか１つ
でも認識できなくなった時（かくれてしまって）、ＣＣ
Ｄカメラ８２，８３により色マーカ７９，８０，８１の
位置を計測する。

【００５４】同様にＣＣＤカメラをさらに多数にした場
合は、それらの内で色マーカ７９，８０，８１がすべて
見えているものを２台選択して計測すれば良い。この実
施例は以下の効果を有する。

【００５５】以上のようにすることによって、予備の受
信部材が増えるほど、生体内挿入具の広範囲の移動（回
転を含む）に対応できる。また、予備の受信部材が増え
るほど、計測中の操作者の体の一部が信号部材（色マー
カ）と受信部材（ＣＣＤカメラ）の間をさえぎっても、
予備の受信部材で見えていれば（最低計２台で見えてい
れば良い）、計測を続行できる。

【００５６】また、信号板７８を取り付ける位置も、第
１実施例では生体内挿入具の側面（軸にほぼ平行）であ
ったが、本実施例のように軸にほぼ垂直に設ければ、生
体内挿入具の軸周りの回転に対しても常に同じような方
向を向いていることになり、計測ミスが起こりにくくな
る。

【００５７】次に本発明の第５実施例を説明する。第１
実施例と異なる構成のみ、図８を用いて説明する。全体
的構成は第１実施例と同じだが、本実施例においては、
図８（ａ）に示すように生体内挿入具８５の先端部の一
側面がナイフ状の刃になっている。このような生体内挿
入具に対して、信号板８６が装着され、信号板８６に
は、色マーカ等の信号部材８７，８８，８９が取り付け
られている。

【００５８】ここで信号部材８７は、生体内挿入具８５
の軸９０に対して、先端部のナイフ状の刃の向いている
方向と同一の方向に向けて取り付けられている。また、
信号部材８９は、軸９０上に取り付けられている。これ
以外の構成はすべて第１実施例と同様である。

【００５９】次に作用を説明する。全体的に第１実施例
と同様であるが、本実施例では、生体内挿入具８５の先
端位置を検出できるだけではなく、信号部材８７が生体
内挿入具８５の先端部の刃と同方向に合わせて取り付け
られ、また、信号部材８９が軸９０上にあるため、生体
内挿入具８５の先端点位置だけでなく、軸９０の位置
と、先端部の刃の向いている方向をも常に算出できる。

【００６０】そこで図８（ｂ）に示すように、モニタ９
１の断層像上に、生体内挿入具８５の先端点位置９２だ
けでなく、軸９０の位置を表わすライン９３と刃先の向
いている方向を表わすライン９４を表示できる。ライン
９３とライン９４は、色を別にしておけば、さらに見や
すくなる。またさらに、その断層面に対する刃先の向い
ている方向を角度の数値として、ライン９４の表示と同
時に、モニタ９１のどこかに表示していても良い。

【００６１】この実施例は以下の効果を有する。第１実
施例の効果に加え、生体内挿入具の先端点だけでなく、
その軸や軸周りの回転運動も検出し、断層像上に表示で
きる。

【００６２】図９は本発明の第６実施例を示す。この実
施例は立体顕微鏡の観察の下で、脳内の腫瘍の除去等の
手術を行うマイクロリサージェリ装置１００である。患
者１０１の頭部は固定部材１０２で固定され、この頭部
の頭蓋骨に形成した穿孔を通して手術用スレーブマニュ
ピュレータ１０３の先端が取り付けられる。

【００６３】この手術用スレーブマニュピュレータ１０
３の先端側には立体顕微鏡が内蔵されており、その立体
顕微鏡の接眼部にはＴＶカメラが装着され、信号処理手
段で信号処理された後、立体映像化マルチスクリーン１
０４に立体顕微鏡の観察像を立体画像１０５として表示
できるようになっている。

【００６４】この立体映像化マルチスクリーン１０４に
はＣＴ装置で撮像した患者１０１の頭部のＣＴ立体画像
１０６も表示されるようになっている。上記手術用スレ
ーブマニュピュレータ１０３における立体顕微鏡の両側
にはマイクログリッパ１０７、１０８の基端を保持する
保持機構が設けられ、その保持機構の駆動機構が制御部
１０９に内蔵されている。

【００６５】又、この制御部１０９には遠隔操作用マス
タマニュピュレータ１１１が接続され、この遠隔操作用
マスタマニュピュレータ１１１の先端にその基端が取り
付けた操作部材１１２、１１３を術者１１４が把持して
操作することにより、この遠隔操作用マスタマニュピュ
レータ１１１の先端の操作部材１１２、１１３の動きに
連動してマイクログリッパ１０７、１０８が、以下の座
標位置検出機構により３次元的に動くようになってい
る。

【００６６】上記患者１０１の頭部にはマーク部材１２
１、１２２、１２３が設けてあり、該マーク部材１２
１、１２２、１２３で基準断面が設定され、ＣＴ装置で
撮像されたマーク部材１２１、１２２、１２３の像位置
１２１ａ、１２２ａ、１２３ａはＣＴ立体画像１０６上
で表示され、患者１０１の頭部の任意位置がこの基準断
面を基にした座標系で決定される。

【００６７】又、マイクログリッパ１０７、１０８には
例えば３つのマーク部材がそれぞれ形成されており、こ
れらのマーク部材の位置はＴＶカメラ１２４、１２５に
より手術用スレーブマニュピュレータ１０３における透
明部分１０３ａを通して検出されるようになっている。
これらの３つのマーク部材の他に（３つの内の１つに対
して軸方向に一定距離隔てて、先端位置を検出するのに
用いられる）第４のマーク部材（単数でも複数でも良
い）も形成されており、この第４のマーク部材の位置の
検出からマイクログリッパ１０７、１０８の先端座標位
置を検出できるようになっている。

【００６８】又、遠隔操作用マスタマニュピュレータ１
１１の先端の操作部材１１２、１１３の座標位置を検出
するためにＴＶカメラ１２６、１２７が設けてあり、操
作部材１１２、１１３に設けたマーク部材を検出して、
制御部１０９に出力する。この制御部１０９は操作部材
１１２、１１３の傾きを含めた先端位置を検出し、手術
用スレーブマニュピュレータ１０３側のマイクログリッ
パ１０７、１０８の基端を移動等してその先端の位置を
制御する。

【００６９】例えば、初期状態において、操作部材１１
２、１１３の先端の座標位置に対してマイクログリッパ
１０７、１０８の先端の座標位置が設定された場合、操
作部材１１２、１１３の先端の座標位置を原点としてマ
イクログリッパ１０７、１０８の先端の座標位置を表す
相対座標系が決定される。この初期状態から操作部材１
１２、１１３の先端が移動するとその移動をＴＶカメラ
１２６、１２７で検出し、マイクログリッパ１０７、１
０８の先端も移動するように制御部１０９は位置制御を
行い、マイクログリッパ１０７、１０８の先端の相対座
標位置が変化しないように制御部１０９は手術用スレー
ブマニュピュレータ１０３を制御するようになってい
る。この場合、相対座標位置が変化しないようにＴＶカ
メラ１２４、１２５による位置検出の出力信号を用い
る。その他の作用・効果は第１実施例などと略同様であ
る。この実施例は挿入具を遠隔的に制御できる。

【００７０】

【発明の効果】通常使用されている生体内挿入具に、簡
易な部材を装着するだけで、その位置検出とモニタリン
グを行うことができ、また、複数の生体内挿入具の位置
を検出する場合でも、それぞれの生体内挿入具に対応し
た複数の信号部材を設けるだけで、大がかりなシステム
を必要とすることなく生体内挿入具の位置を精度よく検
出でき、それを断層像上に表示できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の概念的構成を示す説明図。

【図２】本発明による３次元位置の検出及び表示の手順
を示すフローチャート図。

【図３】本発明の第１実施例の構成を示す説明図。

【図４】第１実施例の変形例の構成を示す説明図。

【図５】本発明の第２実施例の構成を示す説明図。

【図６】本発明の第３実施例の構成を示す説明図。

【図７】本発明の第４実施例の構成を示す説明図。

【図８】本発明の第５実施例の構成を示す説明図。

【図９】本発明の第６実施例の構成を示す説明図。

【符号の説明】

１…治療器具２…先端点３…生体４、５、６…マーク部材７、８、９…信号部材１０…信号板１１、１２…受信部材１３、１４…受信軸１５、１６、１７…手順１９…板

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】生体内に挿入される挿入具の先端部が、
その生体部位の解剖学的断層像のどこに位置しているか
を断層像上に表示する挿入具の位置検出表示装置におい
て、生体に対して固定された位置に設けられ、断層撮影装置
で撮影可能で断層撮影時の基準座標の印となるマーク部
材と、挿入具に設けた複数の信号部材と、前記信号部材の位置を非接触で検出する複数の受信部材
と、前記信号部材の位置より前記挿入具の先端部の位置を推
定する推定手段と、前記挿入具の先端部の位置を断層撮
影像の基準座標における位置に変換する変換手段と、前記断層撮影像を取り込んで表示する表示装置と、表示された前記断層撮影像上に前記挿入具の先端部の位
置を重ね合わせて表示する表示手段と、を具備すること
を特徴とする挿入具の位置検出表示装置。