JPH0898847A

JPH0898847A - 手術器具の位置表示装置

Info

Publication number: JPH0898847A
Application number: JP6238015A
Authority: JP
Inventors: Shoichi Okamura; 昇一岡村; Takeshi Okumura; 武志奥村; Kunihiko Takemura; 國彦竹村
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 1994-09-30
Filing date: 1994-09-30
Publication date: 1996-04-16
Anticipated expiration: 2019-08-11
Also published as: JP3552300B2

Abstract

(57)【要約】【目的】キャリブレーションを正確に行なえる手術器
具の位置表示装置を得る。【構成】予め収集しておいた被検体の関心部位の画像
上に、手術中に差し入れられる手術器具の位置を、リア
ルタイムに重ね合わせ表示する手術器具の位置表示装置
に画像メモリ16が格納されている画像から被検体の輪郭
を抽出し、その座標値を記憶する画像輪郭抽出部11と、
実空間座標値検出部７によって求めた実空間上の被検体
の表面位置座標値を複数記憶する表面座標記憶部12と、
画像空間と実空間の座標軸を三次元で平行移動、あるい
は回転する座標軸移動部13と、表面位置座標値群の各点
と画像の輪郭座標値とから、画像空間と実空間の不整合
係数を自動的に求める不整合係数算出部14と、最も不整
合係数の小さい時の平行移動量、回転角度から、実空間
上の点の座標値を画像空間上の座標値に変換するための
変換行列を作成する変換行列作成部15を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、外科手術ナビゲーショ
ン装置とも呼ばれ、外科手術のために被検体内に内視鏡
や吸引管などの手術器具を差し入れた際に、その手術器
具が被検体内のどの位置にあるかを表示する装置、特
に、手術前に収集したＸ線ＣＴ像、ＭＲＩ像、あるいは
透過Ｘ線画像上の位置に、手術器具の実空間上（術野）
の位置を正確に対応づけできるようにした手術器具の位
置表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】予め収集しておいたＭＲＩ像、Ｘ線ＣＴ
像、透過Ｘ線画像上に手術器具の位置を重ね合わせて表
示する手術器具の位置表示装置としては、ＮＥＵＲＯ
−ＮＡＶＩＧＡＴＯＲ（「Three Dimensional Digitize
r(Neuronavigator) :New Equipment Computed Tomograp
hy-Guided Stereotaxic Surgery 」:E.Watanabe et a
l.:Surg Neurol 1987;27:p543-p547）、「医療用三次
元定位装置」（特開平０３−１０６３５９号）…ＮＥＵ
ＲＯ−ＳＡＴを用いた定位脳手術支援装置、「定位脳
手術支援装置」（特開平０３−２６７０５４号）を用い
たＣＡＮＳ−ＮＡＶＩＧＡＴＯＲ、「体内三次元位置
表示装置」（特開平０３−２８４２５３号）などがあ
る。これら従来例に係る手術器具の位置表示装置では、
画像記憶手段に格納された被検体部位の関心部位の位置
ごとの断層像の画像データーは、Ｘ線ＣＴ装置などの断
層撮影を行なった装置の空間座標（ＣＴ座標系）で表わ
されている。

【０００３】したがって、Ｘ線ＣＴ装置、ＭＲＩ装置な
どで撮影した画像に吸引管や内視鏡などの手術器具の位
置を重ね合わせてリアルタイムに表示するためには、手
術に先立って、被検体の実空間上（術野）の位置（すな
わち、手術器具の位置表示装置の実空間座標…手術器具
の位置検出手段を基準とする座標系）を予め撮影してお
いた画像上の位置（すなわち、ＣＴ座標系の固有空間座
標）に対応づけておく必要がある。この対応付けは、所
謂キャリブレーションと称されており、キャリブレーシ
ョンには被検体の体表上に取り付けられるマーカーと呼
ばれる物体が使用される。通常、このキャリブレーショ
ンを行なうには、まず、手術を行なうべき被検体の関心
部位の体表面にマーカーを貼り付け、その状態で前記マ
ーカーと共に被検体の関心部位ごとに断層像を収集し、
この断層像の画像データーと断層像上に描出されたマー
カー位置を画像記憶手段に記憶（格納）する。

【０００４】つぎに、手術の直前に、手術器具の先端部
で前記マーカーを指示することによって、先に記憶した
マーカー位置が実空間上のどの位置に対応するかで行な
われる。具体的には手術器具等に取り付けられた位置検
出手段からの実空間座標と画像データーのＣＴ座標系の
固有空間座標とを対応づけることで行なわれている。そ
して、この対応付けされたマーカーの実空間座標に基づ
いて画像データーの実空間座標を決定する。手術の際に
は、位置検出手段から得られた手術器具の位置情報（実
空間座標）に基づいて断層像の画像データーが表示手段
に表示され、さらに手術器具の位置を示す所定パターン
が表示手段に重ね合わせ表示される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来の手術器具の位置
表示装置が、実空間と画像空間を対応づけるために採用
しているマーカーを用いた方法は、次の問題がある。画
像データー収集のための画像撮像時にマーカーを被検体
の体表上に貼り付ける必要があり、単なる撮像に比べ操
作が煩雑になる。そればかりでなく、画像の撮像時から
手術時までのあいだにマーカーの位置を動かしてしまう
と、正確なキャリブレーション、すなわち、実空間と画
像空間の対応づけが正確にできず、手術適用時の位置ず
れの原因となる可能性があり、さらに、緊急の手術など
でマーカーを貼り付けて撮像する時間がない場合に、以
前撮像した画像を手術に適用することができないなど、
多くの制約があった。

【０００６】本発明の目的は、このような事情に鑑み、
マーカーを用いることなく実空間（術野）と画像空間を
対応づけ（キャリブレーション）を正確に行なうことが
でき、手術に使用する画像の撮像の際の制約を減らし、
また、マーカー位置のずれによる表示位置精度の悪化の
可能性を低減し、ひいては術者や患者の負担を軽減でき
る手術器具の位置表示装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は次のような構成をとる。即ち、予め収集し
ておいた被検体の関心部位の画像上に、手術中に差し入
れられる手術器具の位置を、リアルタイムに重ね合わせ
表示する手術器具の位置表示装置において、被検体の関
心部位ごとに断層像の画像データーを記憶する画像記憶
手段と、手術器具の実空間上の位置を順次検出する実空
間座標値検出手段と、前記実空間座標値検出手段からの
位置情報を画像空間上の座標値に変換する画像空間座標
値算出手段と、前記画像空間座標値算出手段からの位置
情報に基づいて前記画像記憶手段から画像データーを順
次選択する画像選択手段と、前記画像選択手段によって
選択された画像上の、前記位置検出手段によって検出さ
れた位置に、手術器具の位置を示す所定パターンを重ね
合わせる画像合成手段と、前記画像合成手段によって合
成された画像を表示する表示手段と、から構成される手
術器具位置の表示装置であって、(a) 前記画像記憶手段
に格納されている画像から被検体の輪郭を抽出し、その
座標値を記憶する画像輪郭抽出手段と、(b) 前記位置検
出手段によって求めた実空間上の被検体の表面位置座標
値を複数記憶する表面座標記憶手段と、(c) 画像空間と
実空間の座標軸を三次元で平行移動、回転する座標軸移
動手段と、(d) 表面位置座標値群と輪郭座標値とから画
像空間と実空間の不整合係数を求める不整合係数算出手
段と、(e) 最も不整合係数の小さい時の平行移動量、回
転角度から、実空間上の点の座標値を画像空間上の座標
値に変換するための変換行列を作成する変換行列作成手
段と、を備えることを特徴とする。

【０００８】また、前記不整合係数算出手段は、前記座
標軸移動手段によって任意に平行移動、回転された表面
位置座標値群の各点から、同じく任意に平行移動、回転
された画像の輪郭座標値のうちの最も近い点への距離を
求め、表面位置座標値群の全点の最短距離の総和をもっ
てこれを画像空間と実空間の不整合係数とするものであ
ることを特徴とする。また、前記画像輪郭抽出手段は、
求めた被検体の輪郭座標値のうち、隣り合う座標値の間
の点を補間して求める補間手段を備えることを特徴とす
る。

【０００９】

【作用】本発明の作用は以下の通りである。画像輪郭抽
出手段は、画像記憶手段に格納されている被検体の画像
から被検体の表面の輪郭を抽出し、輪郭を構成する各点
の画像空間上の座標値をすべて記憶する。実空間座標値
検出手段は、操作者によってキャリブレーション時に指
し示された、被検体表面上の複数の点の実空間上の座標
値を順次検出し、表面座標記憶手段に格納する。座標軸
移動手段は、表面座標記憶手段に格納されている被検体
表面上の複数点のうちの一点の座標値が、画像輪郭抽出
手段に格納されている被検体の輪郭の座標値と一致する
ように、表面座標記憶手段の全点を平行移動する。この
状態で、不整合係数算出手段は、表面座標記憶手段に格
納されている各点について、最も近い画像輪郭抽出手段
で抽出された最も近い輪郭点への距離を求め、その総和
を不整合係数として算出する。

【００１０】さらに、座標軸移動手段は、表面座標記憶
手段に格納されている全点を、先の画像輪郭抽出手段で
抽出された輪郭の一点と一致させた点を中心に適当な角
度で三次元的に回転させ、不整合係数算出手段によって
その都度不整合係数を算出する。画像輪郭抽出手段で抽
出され記憶されている輪郭の別の点にも先の表面座標記
憶手段内の一点を一致させ、同様に回転を行いながら不
整合係数を算出する。このようにして、最も不整合係数
の値が小さくなる場合の平行移動量と回転角度から、変
換行列作成手段が変換行列を作成する。結果、実空間上
（術野）の位置を画像空間上の位置に対応づけるため
に、マーカーを使用する必要が無くなるので、手術に使
用する画像の撮像の際の制約を減らし、また、マーカー
位置のずれによる表示位置精度の悪化の可能性を低減
し、ひいては術者や患者の負担を軽減できる手術器具の
位置表示装置を提供することができる。

【００１１】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。図１は、本発明に係わる手術器具の位置表示装置
の一実施例の概略構成を示す図である。図１において、
符号１は被検体Ｍが載置された手術台である。２は手術
中に術者によって被検体Ｍに差し入れられる手術器具で
ある。手術台１上には、三次元方向にそれぞれ磁界を発
生する磁気ソース3aが、被検体Ｍとの相対位置関係が変
化しないように配備されている。なお、この磁気ソース
3aは被検体Ｍ自身に取付け固定してもよい。手術器具２
の後端部には、磁気ソース3aから発生された三次元の磁
界を検出する磁気センサー3bが取り付けられている。

【００１２】図２に示すように、磁気ソース3aは、三次
元方向Ｘ、Ｙ、Ｚにそれぞれ磁界を発生させる３つのコ
イル3ax 、3ay 、3az から構成されている。磁気ソース
3aは、駆動回路４に接続され、この駆動回路４から交流
電流を与えられることにより三次元の磁界Ｈを発生す
る。磁気センサー3bも同様に、互いに直交する３つのコ
イル3bx 、3by 、3bz から構成されている。磁気センサ
ー3bは、検出回路５に接続されている。この検出回路５
は、各コイル3bx 、3by 、3bz からの検出信号を増幅し
て、適宜のディジタル信号に変換した位置データーを出
力する。磁気ソース3a、磁気センサー3b、駆動回路４、
検出回路５及び後述する実空間座標値検出部７は、本発
明における実空間座標値検出手段に相当する。

【００１３】画像処理コンピュータ６は、手術器具２の
画像空間座標値の位置算出、算出された位置に応じた画
像の選択、選択された画像上への手術器具２のパターン
の合成、また、画像上の被検体の輪郭の抽出とその輪郭
の画像空間上の座標値の記憶、被検体表面位置の実空間
上の座標値の記憶、画像空間及び実空間の平行移動と回
転、不整合係数の算出、変換行列の作成を行うものであ
り、その内部構成を機能別に大別すると、実空間座標値
検出部７、画像空間座標値算出部８、画像選択部９、画
像合成部10、画像輪郭抽出部11、表面座標記憶部12、座
標軸移動部13、不整合係数算出部14、変換行列作成部15
からなる。

【００１４】実空間座標値検出部７は、検出回路５から
の位置データーに基づいて、磁気センサー3bの三次元位
置（実空間座標）及び方向を算出し、さらに予めデータ
ーとして与えられている手術器具２の大きさを考慮し
て、最終的には、手術器具２の先端の実空間上の三次元
位置座標値及び方向を求めるもので、本発明における実
空間座標値検出手段に相当する。なお、上述した磁気ソ
ース3aおよび磁気センサー3bを使って磁気センサー3bの
実空間座標および方向を算出する手法は、例えば、特開
平３−２６７０５４号によって知られているので、ここ
での説明は省略する。画像空間座標値算出部８は、実
空間座標値検出部７からの座標値と変換行列作成部15で
作成した変換行列を用いて、画像空間上の座標値を算出
するもので、本発明における画像空間座標値算出手段に
相当する。画像選択部９は、画像空間座標値算出部８か
ら与えられた手術器具２の画像空間上の座標値に基づ
き、画像メモリ16から所要の断層像を選択するもので、
本発明における画像選択手段に相当する。

【００１５】画像メモリ16は、被検体Ｍの関心領域内の
位置毎に断層像の画像データーを記憶するもので、本発
明における画像記憶手段に相当する。画像合成部10は、
画像選択部９によって選択された画像上の、画像空間座
標値算出部８によって算出された位置に、手術器具２の
位置を示す所定パターンを重ね合わせるもので、本発明
における画像合成手段に相当する。画像合成部10で合成
された画像は、本発明の表示手段に相当するモニタＴＶ
17に与えられる。画像輪郭抽出部11は、画像メモリ16に
格納されている被検体の画像の輪郭を自動的に抽出し、
その輪郭を構成する各点の画像空間上の座標値を記憶す
るもので、本発明における画像輪郭抽出手段に相当す
る。

【００１６】表面座標記憶部12は、キャリブレーション
時に手術器具２の先端で指し示され実空間座標値検出部
７によって検出した被検体表面の複数の点の実空間上の
座標値を記憶するもので、本発明における表面座標値記
憶手段に相当する。座標軸移動部13は、実空間あるいは
画像空間の座標軸を平行移動、回転するもので、本発明
における座標軸移動手段に相当する。不整合係数算出部
14は、表面座標記憶部12に格納されている被検体表面の
各点から最も近い画像輪郭への距離の総和、即ち不整合
係数を求めるもので、本発明における不整合係数算出手
段に相当する。変換行列作成部15は、不整合係数の値が
最も小さい時の座標軸の平行移動量、回転角度から、実
空間上の座標値を画像空間上の座標値に変換する変換行
列を作成するものであり、本発明における変換行列作成
手段に相当する。

【００１７】以下、本実施例装置の動作を説明する。上
記構成の装置において、手術器具２の位置を表示するに
は、装置を動作させるに先立ち画像メモリ16に断層像を
収集記憶させておく必要がある。図３は画像メモリ16に
記憶される断層像の収集についての図である。被検体Ｍ
の関心領域を含むように複数のスライス面Ｓ₁〜Ｓ_nの
断面像をＸ線ＣＴ装置、ＭＲＩ装置などにより撮影す
る。得られた断層像Ｉ₁〜Ｉ_nの模式図を図３(b) に示
す。これらの断層像Ｉ₁〜Ｉ_nは、適宜の固有のファイ
ル名（画像ファイル名）を付されて画像メモリ16に格納
される。

【００１８】画像輪郭抽出部11は、画像メモリ16に格納
された被検体の関心部位の画像から被検体の輪郭を抽出
し、その輪郭を構成する各点の画像空間上の座標値を全
て記憶する。断層像の輪郭を抽出する方法は多種考案さ
れているが、本実施例では閾値処理法を適用する。即
ち、図４(a) に示す断層像Ｉ₁〜Ｉ_nのV1から見た画素
値のプロファイルを図４(b) とすると、断層像Ｉ_nの１
ライン目の端のピクセルから他端へ１ピクセルづつ画素
値を検査し、予め決められた閾値をはじめて上回るよう
なピクセルをそのライン上での片方の輪郭点とし、その
座標値（X1，Y1，Z1）を記憶する。同じラインについて
反対側の端から同様に画素値を検査し、同じくはじめて
閾値を上回るピクセルを反対側の輪郭点とし、その座標
値（X2，Y2，Z2）を画像輪郭抽出部内のメモリに記憶す
る。この検査を断層像Ｉ₁の全てのラインについて行
い、その断層像の輪郭を得る。同様に全ての断層像Ｉ₁
〜Ｉ_nについてこの処理を行えば、被検体関心領域の画
像空間上の輪郭座標値を自動的に得ることができる。こ
のようにして画像輪郭抽出部11のメモリに図４(d) に示
す輪郭点データーが記憶（格納）される。

【００１９】尚、本実施例では閾値処理法において、断
層像の相対する２方向から画素値検査を進めているが、
本発明ではこれに限らず断層像の４方向から画素値検査
を進めて精度を向上させても良い。この場合には、図４
(c) に示すようにV1から見た検査に加え、V2から見た検
査を行い輪郭に相当するピクセルの座標値を記憶する。
さらに、より多くの方向から見た検査をつけ加えても良
い。また、通常断層像はあるスライス厚さを有してお
り、これが原因で輪郭のスライス厚さ方向の精度が悪化
する可能性がある。その場合には、各断層像上の輪郭か
ら各断層像間の輪郭を補間して求める。

【００２０】図４(e) に示すように、ある断層像Iiのあ
る輪郭点から、隣の断層像Ii＋１上の輪郭点の内の最も
近い輪郭点に直線を引き、その直線の中点を補間された
輪郭とし追加記憶する。即ち、Ii上の輪郭点の座標値
（Xp，Yp，Zp）と、そこから最も近いIi＋１上の輪郭点
の座標値（Xq，Yq，Zq）の中点（Xr，Yr，Zr）を Xr=(Xp＋Xq)/2 ， Yr=(Yp＋Yq)/2 ， Zr=(Zp＋Z
q)/2 として計算し求める。これを全ての断層像上の輪郭点に
ついて行えば、より精度良く輪郭を抽出することができ
る。隣の断層像上の内の最も近い輪郭点の求め方は容易
である。始点となる点から隣の断層像上の輪郭点全てに
対し距離を求め、その距離が最も小さくなる点を選べば
よい。また、閾値処理法以外にも、微分等を用いたエッ
ジ検出法や整合法、追跡法など、輪郭抽出のために様々
な方法が存在するが、本発明においては、その手法自体
を限定するものではない。

【００２１】さて、手術直前には、実空間上の位置と画
像空間上の位置を対応づけるための操作が必要である。
まず、被検体Ｍに磁気ソース3aを固定し、図５のよう
に、手術器具２で被検体の関心部位の表面を指し示し、
その点の磁気ソースを原点とした座標値（xi，yi，zi）
を表面座標記憶部12に記憶する。同様に、少なくとも同
一平面上には存在することがない、４点以上の関心部位
の表面上の点について、その実空間上の座標値を記憶す
る。被検体Ｍの関心部位の表面上の点の実空間座標値が
入力されると、座標軸移動部13は、図６(a) のように、
表面座標記憶部12の先頭に格納されている座標値（x0，
y0，z0）が、座標軸原点に重なるように表面座標記憶部
12内の全点を平行移動する。同様に、画像輪郭抽出部11
に格納されているある座標値（Xj，Yj，Zj）が座標軸原
点と重なるように、図６(c) のように画像輪郭抽出部11
内の全点を平行移動する。具体的には、表面座標記憶部
12内の各点から（x0，y0，z0）を減じ、同様に画像輪郭
抽出部11内の各点から（Xj，Yj，Zj）を減じればよい。

【００２２】次に、図６(b) のように、表面座標記憶部
12内の全点を、座標軸原点に一致させた点を中心に回転
移動させる。具体的には、回転すべきEuler の角をθ，
φ，ψとし、

【数１】なる行列Ｔを各点の座標値に乗じればよい。この時点
で、二つの座標値群は、同一の座標軸上に存在している
のと同義である。何故なら、この二つの座標系のスケー
ルはmm単位で同一であり、原点は（0,0,0 ）で同一であ
り、また、方向については、回転の結果一致したと仮定
し、その場合に0 となるはずの不整合係数を計算するか
らである。従って、これら二つの座標値群は対等に比
較、演算することができるのである。このように二つの
座標系の座標値群をある一点で固定し、適当な角度で回
転させた後、図７のように、不整合係数算出部14で二つ
の座標系の座標値群の不整合係数を算出する。不整合係
数は以下のように算出する。

【００２３】まず、表面座標記憶部12内の平行移動され
たある点Ａから、画像輪郭抽出部内の平行移動された全
ての点への距離1kを求める。 1k=[ (xa-Xk)²+(ya-Yk)²+(za-Zk)²] ^1/2 ただし、xa,ya,za：Ａ点の移動後の座標値 Xk,Yk,Zk：ある画像輪郭点の移動後の座標値 k=１…last last:画像輪郭総点数この距離1kの中で最も小さい値lminＡを、表面座標記憶
部12内の各点から画像輪郭への距離とし、表面座標記憶
部12内の全ての点の距離の総和 lminＡ＋lminＢ＋lminＣ＋lminＤ＋… を求めこれを不整合係数とする。

【００２４】同様に、座標軸移動部13が表面座標記憶部
12内の座標値群を、θ，φ，ψについて全角度で回転さ
せ、それぞれの時の不整合係数を求める。さらに、先の
表面座標記憶部12の同じ点を、画像輪郭抽出部11内の先
とは別の点に一致するように平行移動させ、再びθ，
φ，ψについて回転を行い、同様の方法で不整合係数を
求める。このようにして、画像輪郭抽出部11内の全ての
点に一致させ、全てのθ，φ，ψの時での不整合係数を
求め、その中で最小の不整合係数を持つ時のθ，φ，
ψ、（x0，y0，z0）、（Xj，Yj，Zj）を得る。この最小
の不整合係数を得るまでのフローチャートを図８に示
す。

【００２５】このようにして求めたθ，φ，ψ、（x0，
y0，z0）、（Xj，Yj，Zj）から、変換行列作成部15は、
変換のための式を、次のように求める。

【数２】以上のように断層像の収集及び、実空間上の座標値を画
像空間上の座標値に変換する変換行列が作成されると、
手術に移行する。

【００２６】手術中は、常に手術器具２の実空間上の座
標値が、所定の時間間隔で実空間座標値検出部７から送
られる。画像空間座標値算出部８は、手術器具２の実空
間像の座標値と変換行列作成部15で作成した変換行列を
基に、画像空間上の座標値を算出する。画像選択部９
は、画像空間上の座標値に応じた画像を画像メモリ16か
ら選択して取り出す。選択された画像は、画像合成部10
へ送られる。画像合成部10は、選択された画像上の、画
像空間座標値算出部８で算出された位置に、手術器具２
の位置を示す所定パターンを重ね合わせ、その合成画像
をモニターＴＶ17のうちの最も近い点への距離を求め、
表面位置座標値群の全点の最短距離の総和をもってこれ
らのうちの最も近い点への距離を求め、表面位置座標値
群の全点の最短距離の総和をもってこれをモニターＴＶ
17に出力する。以上の処理を逐次リアルタイムで実行す
ることによりモニターＴＶ17には、手術器具２の現在位
置を所定パターンで表した画像が順次表示される。

【００２７】

【変形実施例】

１）実施例では、Ｘ線ＣＴ装置で撮影した画像を直接画
像メモリに記憶させるようにしたが、Ｘ線ＣＴ装置等で
撮影した断層像のフィルムをフィルムリーダーなどで読
み取り、画像メモリに記憶させても、また、光磁気ディ
スクなどの記録媒体から読み取り、画像メモリに記憶さ
せるようにしてもよい。２）実施例では、磁気ソース3a及び磁気センサー3bを用
いて手術器具２の位置を検出したが、本発明は、これに
限定されることなく、例えば、手術器具２を多関節のア
ームの先端に取り付け、各関節部分でアームの角度を検
出することにより、手術器具２の位置を検出するように
構成してもよい。このように構成することにより磁気ソ
ース3aによって、形成されている磁界を乱すような磁性
体や導電体などから、構成される器具を使用することが
できる。３）実施例では、手術器具２で被検体の体表を指し示す
ようにしたが、手術器具２とは別に磁気センサー3bを取
り付けたキャリブレーション用プローブを用い、これで
もって被検体の体表を指し示すようにしてもよい。このようにすれば、手術器具を清潔に保つことができ
る。

【００２８】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、マーカーを使用することなく実空間（術野）
の位置と画像空間上の位置を対応づけることができるの
で、手術時に使用する画像撮像の際に、マーカーを貼り
付ける操作が不要になり、操作者の負担が軽減される。
また、画像撮像時から手術時までの間のマーカー位置ず
れによる精度の悪化の可能性を除去することができる。
さらに、単に検査を目的とした画像を撮像している場
合、緊急に手術を行う必要が生じても、従来のマーカー
を用いる方法ではその画像を手術適用することができな
かったが、本発明では、その画像を適用することが可能
になる。従って、本装置の手術適用がさらに容易にな
り、術者、ひいては患者の負担が低減される。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例に係わる手術器具に位置表示装置の概略
構成を示す図である。

【図２】磁気ソース及び磁気センサーの説明図である。

【図３】断層像の収集の説明に供する図である。

【図４】被検体の画像の輪郭を自動抽出する画像輪郭抽
出部の動作の説明図である。

【図５】被検体表面の実空間座標の検出と記憶を行なう
表面座標記憶部の動作説明図である。

【図６】座標軸の平行移動と回転を行なう座標軸移動部
の動作説明図である。

【図７】不整合係数の算出する不整合係数算出部の動作
説明図である。

【図８】最小の不整合係数を得るまでのフローチャート
である。

【符号の説明】

１…手術台２…手術器具 3a…磁気ソース 3b…磁気センサ
ー４…駆動回路５…検出回路６…画像処理コンピュータ７…実空間座標
値検出部８…画像空間座標値算出部９…画像選択部 10…画像合成部 11…画像輪郭抽
出部 12…表面座標記憶部 13…座標軸移動
部 14…不整合係数算出部 14…変換行列作
成部 16…画像メモリ 17…モニタ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被検体の関心部位ごとに断層像の画像デ
ーターを記憶する画像記憶手段と、手術器具の実空間上
の位置を順次検出する実空間座標値検出手段と、前記実
空間座標値検出手段からの位置情報を画像空間上の座標
値に変換する画像空間座標値算出手段と、前記画像空間
座標値算出手段からの位置情報に基づいて前記画像記憶
手段から画像データーを順次選択する画像選択手段と、
前記画像選択手段によって選択された画像上の、前記画
像空間座標値算出手段によって算出された位置に、手術
器具の位置を示す所定パターンを重ね合わせる画像合成
手段と、前記画像合成手段によって合成された画像を表
示する表示手段と、から構成される手術器具位置の表示
装置であって、(a) 前記画像記憶手段に格納されている
画像から被検体の輪郭を抽出し、その座標値を記憶する
画像輪郭抽出手段と、(b) 前記実空間座標値検出手段に
よって求めた実空間上の被検体の表面位置座標値を複数
記憶する表面座標記憶手段と、(c) 画像空間と実空間の
座標軸を三次元で平行移動、あるいは回転する座標軸移
動手段と、(d) 表面位置座標値群の各点と画像の輪郭座
標値とから、画像空間と実空間の不整合係数を求める不
整合係数算出手段と、(e) 最も不整合係数の小さい時の
平行移動量、回転角度から、実空間上の点の座標値を画
像空間上の座標値に変換するための変換行列を作成する
変換行列作成手段と、を備えることを特徴とする手術器
具の位置表示装置。