JPH069573B2 - 体内３次元位置表示装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、体内３次元位置表示装置に関するもので、特
に、開頭手術などの際、目的とする病巣部位に到達する
のに最適な穴の位置を決定するために、プローブの仮想
先端位置をＣＲＴ上に表示されたＣＴ断面画像上に重畳
表示するようにした手術用位置検出装置に関するもので
ある。

［従来の技術］ 近年、Ｘ線ＣＴやＭＲＩなどの画像診断技術の進展に伴
い、頭蓋内の病変部位が高い精度で決定できるようにな
った。しかしながら、決定された病変部位に手術操作を
加える段階では、医師の持つ解剖学的知識をたよりにＣ
Ｔ画像と実際の手術位置とのおおまかな対応関係を考え
つつ、試行錯誤の上に開頭位置の決定、及び病巣部の摘
出などが行われていた。このような実際の手術操作位置
とＣＴ画像上の病巣位置との正確な対応関係を付けるた
めには、多関節アーム先端の３次元先端位置をＣＴ画像
と重畳表示する装置が有効であることが知られている
（特開昭６２−３２７）。

［発明が解決しようとする問題点］ ところが、上記の従来の装置ではアームの先端が実際の
病変位置に到達してはじめて、アーム先端位置表示用矢
印が目的とする病変部と重畳表示される機構であったた
め、頭蓋骨に実際に穴を開ける以前にアームの指し示す
方向、３次元位置と病変部との立体的位置関係を正確に
把持することができず、開頭位置決定等のシミュレーシ
ョン動作に十分活用できないという問題点があった。

この発明は実際に頭蓋内部にはアーム先端を挿入しなく
ても、アーム先端の位置をＣＴ画像等と重畳表示するこ
とのできる装置を提供せんとするものである。

［問題点を解決するための手段］ この発明はプローブと、該プローブ伸長時の３次元先端
位置を検出し、体内断層像と同一の座標系に変換する座
標変換演算器と、断層像及びプローブ位置マーカを重畳
表示する画像表示器より構成され、プローブの体表面上
に押し当てたときのプローブ伸長時仮想先端位置を体内
断層像上に表示する手段を設けたことを特徴とするもの
である。

［作用］ 実際には挿入されていない仮想先端位置をＣＴ画像等に
表示されてた病変部と重畳表示できるため、体表面から
深部にある病変部までの経路について実際の開頭前に疑
似操作が可能となり、的確な開頭手術が可能となる。

［実施例］ 本発明の実施例の一例を図面に基づいて説明する。

第１図はセンサーアームを示すもので、手術台の架台１
に設置されたアーム基台２に５個のアーム２ａ，２ｂ，
２ｃ，２ｄ，２ｅ，２ｆが夫々関節４ａ，４ｂ，４ｃ，
４ｄ，４ｅ，４ｆを介して屈折自在に連結されている。
プローブ３が先端のアーム２ｆに出没可能に取付られ、
第４図に示すように締付けチャック５で固定されてい
る。従って締付けチャック５を緩めプローブ３を手で出
し入れすることにより任意の長さだけプローブ長を短縮
することができ、この時の長さＬを短縮距離読み取り目
盛りＳによって正確に知ることができる。各関節４ａ〜
４ｆには回転角を検出するポテンショメータが取付ら
れ、各ポテンショメータの出力は、第３図に示すＡ／Ｄ
変換器７に入力される。Ａ／Ｄ変換器７の出力は座標変
換器８に送られ、ここでＣＴ画像データベース９より送
られるＣＴ撮影時の座標との変換行列を求め、その変換
行列によりプローブ３の先端位置をＣＴ画像上の位置に
変換し、画像表示装置（ＣＲＴ）１０に出力する。かく
て表示装置１０のＣＲＴ画像中にプローブ３の先端位置
が第５図に示すように十字マークで表示される。

第２図はプローブ３の先端Ｐを仮りに頭蓋１２内の病変
部位Ｔに挿入したとした時の先端Ｐの位置及びアームの
位置を示す。プローブ３の先端Ｐと頭皮部との間の長さ
をＬとする、第１図において、プローブ３を手により長
さＬだけアーム２ｆ内に挿入してチャック５を締め、プ
ローブ３の先頭を頭皮に当てた場合、アーム２ｆ，２
ｅ，…の位置は第２図の位置と変わらない。従って第５
図に示すＣＴ画面には病変部位に達したプローブの仮想
先端位置が十字マークで示される。尚、同図に於て仮想
先端が二つのＣＴスライス面にまたがるとき、十字の大
きい方がその面により近いことを示すものである。画面
右下の帯状インジケータＩは現在の仮想先端と実先端と
の距離Ｌを指し示すものである。

以上の実施例ではプローブ長自体を機械的に短縮するこ
とで“仮想先端”を実現しているが、同様の効果はプロ
ーブ長を固定とし、第３図鎖線部に示す仮想先端位置算
出器１１によってアーム先端を長さＬだけ計算上延長し
て画像表示することでも実現できる。

［発明の効果］ 以上の説明から明らかなように、この発明の体内３次元
位置表示装置は、アーム先端部のプローブ長の機械的短
縮もしくはソフトウェア上行われるプローブ長の仮想延
長操作によって設定された仮想先端の位置をＣＴ画像等
と重畳表示する様に構成したので、実際には挿入されて
いない仮想先端位置をＣＴ画像等に表示された病変部と
重畳把握できるため、体表面から深部にある病変部まで
の経路について実際に開頭前に疑似操作が可能となり、
的確な開頭手術の計画及び実施に有効である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す概略図、第２図はプロ
ーブ仮想先端の概念を示す説明図、第３図は装置全体の
ブロックダイヤグラム、第４図はアーム先端部の構造を
示す拡大図、第５図は仮想先端表示画面の例を示すスケ
ッチである。 １……架台、２……アーム基台、２ａ，２ｂ，２ｃ，２
ｄ，２ｅ，２ｆ……アーム、３……プローブ、４ａ，４
ｂ，４ｃ，４ｄ，４ｅ，４ｆ……関節、５……締付けチ
ャック、７……Ａ／Ｄ変換器、８……座標変換器、９…
…ＣＴ画像データベース、１０……画像表示装置、１１
……仮想先端位置算出器、１２……頭蓋。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】予め撮影された体内断層像の座標情報を供
   給する手段と、センサーアームと、該センサーアームの
   先端に取付けられたプローブと、該プローブ伸長時の３
   次元先端位置を検出し、供給された体内断層像の座標系
   に変換する座標変換演算器と、断層像及びプローブ位置
   マーカを重畳表示する画像表示器と、プローブを体表面
   上に押し当てたときプローブを伸長したと仮想する仮想
   先端位置を検出する手段と、検出された仮想先端位置を
   体内断層像上に表示する手段を設けたことを特徴とする
   体内３次元位置表示装置。
2. 【請求項２】仮想先端位置検出手段は、プローブがセン
   サーアームの中の没入可能に取付けられたいることより
   なる請求項１による装置。
3. 【請求項３】仮想先端位置検出手段は、仮想先端位置算
   出器よりなる請求項１による装置。