JPH09173352A - 医用ナビゲーションシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 患者の体内または体表の指定領域が医用画像
上のどの領域に相当するかを表示し、容易にこれらの対
応関係を把握可能にした医用ナビゲーションシステムを
提供する。 【解決手段】 外形計測手段が計測した被検体の外形計
測情報と医用画像撮影手段が撮影した前記被験体の医用
画像情報とに基づいて、外形計測情報と医用画像情報と
の相対的な位置関係を相対位置演算手段で演算し、外形
計測情報と医用画像情報とを同時に表示手段４に表示す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、医用ナビゲーショ
ンシステムに関し、特に患者の外形形状と該患者の体表
または体内の患部とを関連付けて表示する医用ナビゲー
ションシステムに関する。

【０００２】

【従来の技術】患者に対する手術には各種のものがあ
り、例えば外科手術、患者に対する侵襲が少ないという
理由から普及してきた内視鏡的な手術、脳神経外科で行
われるマイクロサージャリ、脳外科で行われる定位脳手
術等が知られている。

【０００３】 前記外科手術を行う場合には、前もっ
て手術計画が立てられる。この手術計画の立案に際し、
各種医用画像診断装置（ＣＴ装置，ＭＲＩ装置，核医学
装置，超音波装置，Ｘ線装置等）によって撮影された医
用画像に基づき、患部の位置と形状を把握し、更に患部
の周囲に存在する各種臓器の位置も把握した上で、患者
に与える侵襲を最小限にするような手術の進入方向・切
開領域が計画される。このようにして立案された手術計
画は、医師がカルテに描いた図（シェーマ）として記録
され、或いは医用画像のフィルム上に直接描いた図（マ
ーク）として記録される。

【０００４】そして、実際に外科手術を行うに際して
は、前記記録された手術計画に従って患者の体位を決
め、患者の体に直接切開線を描いた後、手術が進められ
る。患者の体に切開線を描く場合には、医師は自ら記録
した手術計画案と患者自体の位置関係を、医学的な知識
と経験とに基づいて把握し対応づけている。

【０００５】なお、切開領域が広い場合には、初めに決
めた切開領域や手術の進入方向が計画通りにいかない場
合でも、手術を進める過程で手術野を見ながら修正する
ことが可能である。しかし、患部組織と正常組織との視
覚的判別が困難な場合などは、切開・切除した組織を調
べながら少しずつ手術を進めなくてはならない。

【０００６】 前記内視鏡的な手術やマイクロサージ
ャリでは、術者の視野は非常に限定されたものとなり、
計画通りに手術が進んでいるか否かを確認することが困
難である。

【０００７】 前記定位脳手術では、医師は患部を目
で見ることなく、穿刺針を確実に患部まで進めなくては
ならない。そのために術前に患者の頭部にフレームを固
定したのちＣＴ装置またはＭＲＩ装置によって画像撮影
を行い、この撮影によって得た医用画像に基づき患部と
フレームとの位置関係を求め、該フレームを基準として
穿刺針の進入方向と深さが決定される。この場合、医用
画像と患者自体の位置関係はフレームを介して関係付け
られるので、患者の体外から正確に患部の位置を特定で
きる。

【０００８】このフレームは、患者の頭皮からピンを頭
蓋骨にねじ込んで固定し、そののちＣＴ撮影やＭＲＩ撮
影、手術計画、手術という手順を踏む必要がある。

【０００９】 最近では、手術中にＣＴ撮影或いはＭ
ＲＩ撮影を行うことによって、正しく患部が切除されて
いるか否かを確認することが行われるようになってき
た。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記
〜の場合にはそれぞれ次のような欠点がある。

【００１１】前記およびの場合には、担当医師の知
識と経験とに基づいて画像と患者との位置的な関係付け
がとられているため、確実性に乏しく、手術の成否が医
師の技術に左右されるおそれがあった。従って、術者
（医師）は十分に訓練と経験を積む必要がある。

【００１２】前記の場合には、フレームの固定から実
際の手術を行うまでの間、患者はしばらくフレームをつ
け続けなくてはならず、その間患者に負担をかけること
になる。

【００１３】前記の場合には、手術室にＣＴ装置やＭ
ＲＩ装置を持ち込まなくてはならず、手術自体が大がか
りになる。

【００１４】そこで、本発明の目的は、患者の体内また
は体表の指定領域が医用画像上のどの領域に相当するか
を表示し、容易にこれらの対応関係を把握可能にした医
用ナビゲーションシステムを提供することである。

【００１５】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に請求項１記載の発明は、被験体の外形を計測する外形
計測手段と、前記被検体の医用画像を撮影する医用画像
撮影手段と、前記外形計測手段が計測した被検体の外形
計測情報と前記医用画像撮影手段が撮影した前記被験体
の医用画像情報とに基づいて、前記外形計測情報と医用
画像情報との相対的な位置関係を演算する相対位置演算
手段とを備えたことを特徴とする。

【００１６】請求項１記載の発明によれば、相対位置演
算手段は、外形計測手段が計測した被検体の外形計測情
報と、医用画像撮影手段が撮影した被験体の医用画像情
報とに基づいて、前記外形計測情報と医用画像情報との
相対的な位置関係を演算する。

【００１７】また、請求項２記載の発明は、前記医用画
像撮影手段が撮影した医用画像を表示する表示手段と、
前記被験体に対して直接所望の部分を指定する被検体所
望部分指定手段と、該被検体所望部分指定手段により指
定された被検体の部分に対応する箇所を、前記表示手段
に表示された医用画像上にマークするマーク手段とを備
えたことを特徴とする。

【００１８】請求項２記載の発明によれば、被検体所望
部分指定手段により被験体の所望の部分を指定する。マ
ーク手段は、被検体所望部分指定手段により指定された
被検体の部分に対応する箇所を、表示手段に表示された
医用画像情報上にマークする。

【００１９】また、請求項３記載の発明は、前記医用画
像撮影手段が撮影した医用画像を表示する表示手段と、
該表示手段に表示された医用画像上の所望の箇所を指定
する医用画像所望箇所指定手段と、該医用画像所望箇所
指定手段により指定された所望箇所に対応する箇所を、
前記被検体上に照射する照射手段とを備えたことを特徴
とする。

【００２０】請求項３記載の発明によれば、医用画像所
望箇所指定手段は表示手段に表示された医用画像上の所
望の箇所を指定する。照射手段は医用画像所望箇所指定
手段により指定された所望箇所に対応する箇所を、被検
体上に照射する。

【００２１】また、請求項４記載の発明は、前記被検体
に関する画像を表示する表示手段と前記被験体の外観を
撮影する外観撮影手段とを備え、該外観撮影手段により
撮影された映像情報と、前記外形計測手段により計測さ
れた外形計測情報と、前記医用画像撮影手段により撮影
された医用画像情報との相対的な位置関係に基づき、前
記映像情報と医用画像情報とを重ね合わせて前記表示手
段に表示する表示制御手段を備えたことを特徴とする。

【００２２】請求項４記載の発明によれば、表示制御手
段は、外観撮影手段により撮影された映像情報と、外形
計測手段により計測された外形計測情報と、医用画像撮
影手段により撮影された医用画像情報との相対的な位置
関係に基づき、映像情報と医用画像情報とを重ね合わせ
て表示する。

【００２３】また、請求項５記載の発明は、前記被験体
の体位の変化があった場合には、前記外形計測手段によ
り再度外形を計測し、前記被験体と医用画像との相対的
な位置関係を算出する再算出手段を備えたことを特徴と
する。

【００２４】請求項５記載の発明によれば、再算出手段
は、被験体の体位の変化があった場合には、外形計測手
段により再度外形を計測し、被験体と医用画像との相対
的な位置関係を再算出する。

【００２５】また、請求項６記載の発明は、前記表示手
段が、少なくとも前記映像情報と医用画像情報のいずれ
か一方を表示すると共に、前記被検体を直接観察が可能
にされたことを特徴とする。

【００２６】請求項６記載の発明によれば、例えば図８
に示すように、医師は、ディスプレイ３３に映し出され
た表面表示画像等を観察できると共に、ハーフミラー３
４を介して直接患者の開頭部を観察することができる。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の医用ナビゲーショ
ンシステムを図示の実施形態例に基づいて詳細に説明す
る。

【００２８】図１は本実施形態例のハードウェア構成を
示すブロック図である。

【００２９】図１に示すように、医用ナビゲーションシ
ステムＮＳは、システム全体を管理するシステムコント
ローラ（ＣＰＵ）１と、人体の外形形状を計測する形状
計測部２と、医用画像に画像処理を行う画像処理部３
と、医用画像或いは画像処理部３によって処理を施され
た画像を表示する画像表示部４と、画像データを記憶す
る画像記憶部５と、人体の体表面または体内の位置を指
し示す第１ポインティング装置６と、画像表示部４に表
示される画像上で目的とする患部の位置を指し示す第２
ポインティング装置７と、人体の或る位置を光照射で指
示するライトガイド８と、医師の頭に取り付けられた表
示画面に表示された画像を観察するヘッドマウンテッド
ディスプレイ１３と、前記各装置を接続するバス９とを
備えて構成されている。

【００３０】また、前記形状計測部２にはカメラ１０が
取り付けられており、該カメラ１０により計測処理を行
った時点での患者の計測部位を中心とする姿を撮影す
る。また、本システムは、画像データ入力インタフェー
ス１１を介してＣＴ装置，ＭＲＩ装置等の各種画像診断
装置（モダリティ）とオンラインで接続され、該各種画
像診断装置が撮影した画像データを取り込むことも可能
であるし、ＭＤＤ（Magneto Optical Disk Drive），Ｏ
Ｄ（Optical Disk Drive）等を介して画像データをオフ
ラインで取り込むことも可能である。

【００３１】次に、本システムの動作を脳外科手術の場
合を例として説明する。

【００３２】（１）患者の外形形状の計測，外観画像の
撮影，位置座標の計測，指定座標の指示について（図
２，図３参照） 図２に示すように、手術室には患者２１の頭部を固定す
るための固定器具２２が取り付けられた手術台２３と、
医用ナビゲーションシステムＮＳと、その他通常用いら
れるモニタリング装置などの装置，器具等が設置されて
いる。

【００３３】患者２１は手術台２３に寝かされ、頭部を
固定器具２２によって固定される。この場合、患者２１
の頭蓋骨に直接固定器具２２のピンをねじ込むので、確
実に患者２１の頭部の位置を固定することが可能であ
る。脳外科の手術においては、患者の体位の取り方の如
何によって手術の難易度が左右されるので、患者の体位
・頭部の固定方向は、術前計画に沿って決められる。

【００３４】患者２１の頭部が固定された後、医用ナビ
ゲーションシステムＮＳを用いて、患部２１の頭部外形
の計測を行い、形状情報の収集を行う（図４（ａ）参
照）。この形状情報は、形状計測装置２がもつ座標系に
基づいて各計測点の座標値が計測される。即ち、ここで
の計測点は、例えば図４（ａ）に表すような顔面上に等
間隔の格子状にサンプリングしてもよいし、図４（ｂ）
のように輪郭データとしてサンプリングしてもよい。更
に、計測した頭部の外観をカメラ１０によって撮影し、
映像情報を得る。

【００３５】しかし、前述の如く形状計測装置２がもつ
座標系に基づいて各計測点の座標値は計測されるが、患
者自体がもつ座標系に基づく座標値であるほうが都合が
よい。これは手術を進める際に、直観的に位置関係が理
解しやすくなるからである。そのために、頭部形状計測
時に患者２１の頭部を固定している固定器具２２の形状
も合わせて計測し、図３に示すように、固定器具２２の
任意の位置に定められた同一直線上にない３点Ｖ₁ ，Ｖ
₂ ，Ｖ₃ に基づいた座標系を設け、形状計測装置２の座
標系にある計測座標をこの新しい座標系の座標値に変換
する。

【００３６】また、患者２１の体の位置を指し示す第１
ポインティング装置６は、固定器具２２または手術台２
３に取り付けられる。第１ポインティング装置６の先端
の位置は、該第１ポインティング装置６に予め設定され
ている座標系の座標値として予め判明している。例え
ば、第１ポインティング装置６が複数の棒を関節で屈曲
自在に接続して構成される場合には、各棒の長さと関節
の回転量によって第１ポインティング装置６の空間的な
位置が求められる。更に、第１ポインティング装置６の
先端に一番近い関節の空間的な位置と先端位置を求める
ことによって、第１ポインティング装置６の指し示す方
向も検出可能である。

【００３７】このような第１ポインティング装置６を用
いて固定器具２２の座標系を設定した固定器具２２上の
３点Ｖ₁ ，Ｖ₂ ，Ｖ₃ を計測し、患者２１の形状情報と
同様にポインティング装置６が指し示す点の座標を固定
器具２２の座標系に変換することが可能である。

【００３８】前記ライトガイド８は固定器具２２に伸縮
自在の支持具８ａを介して取り付けられ、固定器具２２
の座標系（図３参照）における或る方向または或る点の
位置を、光を当てることによって指し示すことが可能で
ある。

【００３９】ライトガイド８によって、“方向”を指し
示す場合には、支持具８ａを指定された方向に移動させ
る。例えば、支持具８ａが、図２，図３に示すような形
状の場合には、固定器具２２の座標系を球座標に変換す
ることで、容易にライトガイド８の位置を求めることが
できる。また、ライトガイド８が支持された位置におい
て、該ライトガイド８からの照射光を一定方向に走査す
れば、“面”の指定が可能となる。

【００４０】ライトガイド８によって“点”を指し示す
場合には、“点”の存在する方向は支持具８ａの移動に
よって示すことができ、支持具８ａを基準とする奥行き
情報は、ライトガイド８から出る光を１方向だけでな
く、角度をもたせて２方向から光を当てることにより、
２つの光が１つに重なる点として示すことができる（図
６（ａ）参照）。

【００４１】以上のように、患者２１の頭部を固定する
固定器具２２に基づき、患者２１の外形形状の計測，外
観画像の撮影，位置座標の計測，指定座標の指示が可能
である。

【００４２】（２）医用画像について 一方、画像診断装置１２（図１参照）が撮影した医用画
像を患者に対応させる際の座標系は、画像撮影時に決め
られた座標系に基づいている。例えば、ＣＴ画像，ＭＲ
Ｉ画像においては、１スライスの断層画像は撮影装置の
ガントリの中央を原点とした直交座標系上で定義され、
患者は寝台上に寝て、ヘッドレスト上に頭をのせた状態
で撮影が行われる。従って、座標系も患者の体位も、手
術のとき（図２参照）とは一致しないので、前記医用画
像と患者の実体（図２参照）との位置関係を明確にする
必要がある。

【００４３】本例の医用ナビゲーションシステムＮＳで
は、画像診断装置１２が撮影した医用画像から患者の外
形形状（外形輪郭）を抽出し（図４（ｂ）参照）、この
抽出画像と手術前に計測した患者の外形形状（形状情
報）（図４（ａ）参照）との相関を求めることによっ
て、医用画像と患者の実体との位置関係を求める。

【００４４】次に、この位置関係の求め方を説明する。

【００４５】先ず、医用画像からの患者の外形輪郭（図
４（ｂ））の抽出を行うには、医用画像を対象として閾
値によって患者の実体部分とその他の背景（空気）の部
分を区別する。閾値の決定には、医用画像のヒストグラ
ム（画像の信号値に対する画素数の分布をグラフ化した
もの）を求め、背景部分のモード値と背景部分のピーク
の半値幅より次式によって算出する。

【００４６】

【数１】閾値＝背景部分のモード値＋ｋ×背景部分のピ
ーク値の半値幅 ｋ：経験値 患者実体部分の信号値が背景の信号値よりも大きい場合
ｋ＝２．５である。

【００４７】医用画像中で閾値より高い値をもつ画素に
“１”、閾値よりも低い値をもつ画素に“０”を割り当
てることによって、患者実体部分と背景（空気）部分が
“１”または“０”の値で区別される。

【００４８】“１”または“０”で表された医用画像の
“１”と“０”の境界を抽出することにより、患者の外
形抽出が可能となる（図４（ｂ）参照）。なお、境界抽
出法については、画像処理関連の文献に多々紹介されて
いる。

【００４９】抽出された患者の外形輪郭（図４（ｂ）参
照）は、医用画像上の画素の集合として表現される。こ
の輪郭画素の座標は医用画像のもつ座標系に従って以下
のように求められる。

【００５０】図５に示すように、画像の第一画素の座標
（０ｘ、０ｙ、０ｚ）と列方向の１

【外１】 目、行方向でｊ番目の位置にある場合、この画素の座標
は

【数２】（０ｘ＋Ｃｘ＊ｉ＋Ｒｘ＊ｊ，０ｙ＋Ｃｙ＊ｉ
＋Ｒｙ＊ｊ，０ｚ＋Ｃｚ＊ｉ＋Ｒｚ＊ｊ） となる。

【００５１】画像上の外形形状と患者の外形形状との相
関は、画像上の各外形輪郭点から一番近い計測外形形状
までの点間の距離の平均或いは平均二乗和として計算す
る。従って、相関値が小さいほど２つの外形形状が一致
することになる。

【００５２】このとき注意しなくてはならないのが、比
較，相関をとる領域が同一でなくてはならないことであ
る。例えば、医用画像の撮影領域が下顎部分から頭頂ま
で頭全体にわたるのに対して、鼻から頭頂にかける頭の
前方部分の限られた領域しか形状計測ができなかった場
合などでは、医用画像から抽出した輪郭点に対応する形
状情報が無い場合がある。このときは、計測した形状情
報に対応させるため、相関の計算を行う輪郭点の制限が
必要となる。

【００５３】これには、用いる医用画像から作成した三
次元表面表示画像（図５参照）を画像処理部３にて作成
し、操作者が画像表示部４に表示されたこの三次元表面
表示画像を見ながら領域の選択を行うようにする。領域
の選択手段としては、図２中に示す第２ポインティング
装置（マウス）７によって画像表示部４上の（円形、矩
形、自由形状）領域を指定するようにする。または、医
用画像撮影時の体位情報から自動的に対応領域を限定す
るようにしてもよい。

【００５４】次に、以上のようにして求めた形状の相関
に基づき、医用画像と患者実体との位置関係を次のよう
にして導き出す。

【００５５】医用画像は医用画像診断装置１２に基づく
座標系に存在し、患者実体は固定器具２２に基づく座標
系に存在する。

【００５６】

【外２】 標系がいずれも実寸法の座標系である場合には、変換行
列は、三軸方向の回転と三軸方向の平行移動によって表
現される。

【００５７】

【外３】 ここで、医用画像から抽出された輪郭画素をＰ_i 、この
画素の座標を位置ベク

【外４】 た点の座標に一番近い計測外形の点を探索し、２つの点
間の距離を計算する。

【００５８】この処理を指定された領域内にある全ての
輪郭画素について全て求め相関値Ｃを算出する。

【００５９】

【外５】 は最適化と呼ばれ、現在までに最急降下法、やきなまし
法、滑降シンプレックス法などさまざまな方法が提案さ
れている。最適化の方法としてこれら既に提案されてい
る方法のいずれを用いてもよい。

【００６０】（３）画像表示部４に表示された医用画像
上で指し示した位置が、患者実体のどの位置に相当する
かを表示する方法（図６参照） 図６に示すように、画像表示部４には、医用画像（ＣＴ
装置，ＭＲＩ装置等の複数の断層画像）（図６（ｂ））
や、医用画像から画像処理部４で作成されたＭＰＲ画像
（図６（ｃ））や、三次元表面表示画像（図６（ｄ））
や、ＭＩＰ画像（図６（ｄ））等が表示される。なお、
ＭＰＲ画像とは、Multi-Planer Reconstruction の略で
あり、複数の連続断層画像から任意の平面或いは曲面の
画像を再構成した画像である。また、ＭＩＰ画像とは、
Maximum(Minimum) Intensity Projection の略であり、
複数の連続断層画像に対し、仮想的に投影面を設定し、
投影面上に投影方向に沿った連続断層画像中の最大（或
いは最小）画素値を投影して再構成した画像、主に血管
造影画像に対して行われる。

【００６１】ここで、操作者は前述の医用画像中から目
的とする患部の位置や手術の際に目印となる解剖学的特
徴点を含む断層画像を選択したり（図６（ｂ）に矢印で
示す）、ＭＰＲ画像では目的とする領域が含まれる断面
を選択する（図６（ｃ）に矢印で示す）。３次元表面表
示画像やＭＩＰ画像では、前述の断層画像やＭＰＲ画像
とは異なり立体画像であるので、画像上で奥行きの選択
ができない（図６（ｄ））。何故なら、表面表示画像や
ＭＩＰ画像上で奥行き（視線方向）に対して手前、奥の
位置を指定しようとしても正確に奥行きの位置を指定す
ることはできないからである。

【００６２】そこで、これらの３次元表面表示画像やＭ
ＩＰ画像が表示されているときには、切削画像とその切
削深さを示すリファレンス画像の表示を行う（図６
（ｄ））。そして、３次元表面表示画像やＭＩＰ画像を
手術の進入方向に合わせて表示方向を変更した後、切開
領域に相当するＲＯＩ(Region Of Interest)画像上に設
定する。このＲＯＩに相当する部分を画像上で仮想的に
切削する処理を行う。切削深さはリファレンス画像上に
表示される深さカーソルを移動することによって指定す
る。このリファレンス画像はＲＯＩを設定した画像に対
して直交方向から見た３次元表面表示画像やＭＩＰ画像
やＭＰＲ画像である。

【００６３】第２ポインティング装置（マウス）７（図
２参照）によって画像表示部４に表示されている断層画
像，ＭＰＲ断面，切削断面に点、或いは円形，矩形，自
由形状の領域を指定する。設定された点や領域の座標値
は医用画像の座標系で表され

【外６】 換された座標値の位置に対応する患者２１の頭部の箇所
を、ライトガイド８により照射する。

【００６４】これによって、術者は医用画像上で設定し
た患部に正確に到達することが可能となる。

【００６５】また、前述の如く脳外科の手術の場合、患
者の体位，頭の位置，手術の進入方向が手術に大きく影
響するので、目的の患部領域を指定したときの表面表示
画像，ＭＩＰ画像の表示方向と同じ方向、つまり計画し
た手術進入方向を術者にライトガイド８によって指し示
すことができる。

【００６６】（４）患者の体表或いは体内で指し示した
位置が、医用画像上のどの位置に相当するかを表示する
方法（図７参照） 第１ポインティング装置６で指示された患者実体内の座
標は、固定器具２２の

【外７】 の座標系に変換する。座標表示部に表示されている画像
上の変換された座標に相当する位置に、例えば十字マー
クのようなグラフィックを重ねて表示する（図７（ｂ）
参照）。

【００６７】本システムでは第１ポインティング装置６
が指し示す方向も検出できるので、第１ポインティング
装置６が示す方向と同じ方向で表面表示画像やＭＩＰ画
像の表示も行う（図７（ｄ））。もちろん表面表示画
像，ＭＩＰ画像は任意の方向からの表示も可能である。

【００６８】これによって術者は自らが指し示した患者
の位置，方向が画像のどこに相当するかを知ることがで
きる。

【００６９】また、本システムでは患者の形状情報と同
時に外観も同時に撮影できるので、該外観画像を、形状
情報を用いて医用画像の座標系に変換し、更に画像表示
部４に表示されている表面表示画像やＭＩＰ画像に重ね
合わせて表示したり（特に頭部皮膚の表面表示画像の場
合は重ね合わせるだけでなくマッピング（ＣＧ用語、３
次元形状に画像を貼り付けること）を行ってもよい）、
左右に並べて表示することによって、実際に目で見える
患者の様子と医用画像との関係がより判然とするように
なる。なお、外観画像を撮影するときに、例えば切開線
を皮膚上にマーキングしておけば、マーキングした領域
と医用画像との対応づけが可能となる。

【００７０】更に、手術中には患者の体位や固定位置を
変えなくてはならない場合も生じる

【外８】 用画像との位置関係を保ち、ナビゲーションすることが
可能である。

【００７１】（５）ヘッドマウンテッドディスプレイ 画像表示手段としては、前記図２に示したタイプの画像
表示部（モニタ）４以外に、他のタイプのものがある。

【００７２】図８および図９は、この他のタイプの一例
としてのヘッドマウンテッドディスプレイ１３の使用状
況を示す概念図および要部構成図である。

【００７３】図８および図９に示すように、ヘッドマウ
ンテッドディスプレイ１３は、医師が頭に被るヘルメッ
ト３１と、このヘルメット３１の前方部に設けられた観
察部３２とを備えている。

【００７４】ヘルメット３１の頭頂部には医師の頭の位
置を検出する位置センサ３５が配置されている。また、
観察部３２の天井部には右目用と左目用のディスプレイ
３３ａ，３３ｂが配置され、各ディスプレイ３３ａ，３
３ｂの下方には該ディスプレイ３３ａ，３３ｂに対して
４５°の位置にそれぞれハーフミラー３４ａ，３４ｂが
配置されている。

【００７５】このような構成のヘッドマウンテッドディ
スプレイ１３を用いれば、医師はディスプレイ３３ａ，
３３ｂに表示された開頭部の表面表示画像やＭＩＰ画像
やＭＰＲ画像をハーフミラー３４ａ，３４ｂに反射させ
て観察すると共に、ハーフミラー３４ａ，３４ｂを透過
して直接患者の開頭部をも観察することができる。この
場合、表示された表面表示画像中に切開線や腫瘍画像を
表示するようにすれば、表面表示画像を参考にしながら
手術を進めることが可能となる。なお、ヘッドマウンテ
ッドディスプレイ以外の表示手段としては、例えば、ゴ
ーグルを用いたり、脳外科用顕微鏡中にハーフミラーを
用いて、前述のように表面表示画像等と直接観察とを同
時に行えるようにしてもよい。

【００７６】なお、本実施形態例では、形状情報として
患者の体表を用いているが、皮膚切開後に現れる頭蓋骨
の表面形状を計測し、これを用いても良い。

【００７７】また、本実施形態例は、脳外科においての
み適用可能であるのではなく、患者の固定器具２２、固
定部位を変えることによって、様々の分野に応用可能で
あることは勿論である。

【００７８】更に、放射線治療計画時においても本発明
を適用することが可能である。放射線を照射する場合に
は、予め患部の位置を医用画像を用いて確認し、照射方
向と照射野が決定され、患者の体に照射野を示すマーク
が描かれる。これは前に述べた脳外科のときの切開領域
を決定する場合と同じである。

【００７９】

【発明の効果】以上説明したように各請求項記載の発明
によれば、外形計測手段が計測した被検体の外形計測情
報と医用画像撮影手段が撮影した被験体の医用画像情報
とに基づいて、外形計測情報と医用画像情報との相対的
な位置関係を相対位置演算手段で求め、相互の位置関係
を表示手段に表示し、所望の被検体の部分に対応する箇
所を表示手段に表示し、表示手段上に表示された所望箇
所に対応する箇所を被検体に照射するようにしているの
で、患者の体内または体表の指定領域が医用画像上のど
の領域に相当するかを容易に把握することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態例のシステム構成図である。

【図２】同システムを患者に適用する場合の概念図であ
る。

【図３】同システムのライトガイド，固定器具の座標系
を説明する図である。

【図４】同システムにおいて、（ａ）は同システムを用
いて計測した形状情報、（ｂ）は医用画像から抽出した
外形輪郭を、それぞれ示す図である。

【図５】同システムにおいて、医用画像の座標系を示す
図である。

【図６】同システムにおいて、画像上で指示した位置に
相当する点をライトガイドにて照らした状態を説明する
図である。

【図７】同システムにおいて、患者上で第１ポインチン
グ装置で指示した位置に相当する点を画像上に表示する
図である。

【図８】図１に示したヘッドマウンテッドディスプレイ
の使用状況を示す概念図である。

【図９】同ヘッドマウンテッドディスプレイの構成図で
ある。

【符号の説明】 ２ 形状計測部（外形計測手段） ３ 画像処理部（相対位置演算手段、マーク手段、表示
制御手段、再算出手段） ４ 画像表示部（表示手段） ５ 画像記憶部 ６ 第１ポインチング装置（被検体所望部分指定手段） ７ 第２ポインチング装置（医用画像情報所望箇所指定
手段） ８ ライトガイド（照射手段） １０ カメラ（外観撮影手段） １２ 画像診断装置（医用画像撮影手段） １３ ヘッドマウンテッドディスプレイ（表示手段） ２１ 患者 ２２ 固定器具 ２３ 手術台

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０６Ｔ 17/40 Ｇ０６Ｆ 15/62 ３５０Ｋ 1/00 ３９０Ｂ

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被験体の外形を計測する外形計測手段
   と、 前記被検体の医用画像を撮影する医用画像撮影手段と、 前記外形計測手段が計測した被検体の外形計測情報と前
   記医用画像撮影手段が撮影した前記被験体の医用画像情
   報とに基づいて、前記外形計測情報と医用画像情報との
   相対的な位置関係を演算する相対位置演算手段とを備え
   たことを特徴とする医用ナビゲーションシステム。
2. 【請求項２】 前記医用画像撮影手段が撮影した医用画
   像を表示する表示手段と、 前記被験体に対して直接所望の部分を指定する被検体所
   望部分指定手段と、 該被検体所望部分指定手段により指定された被検体の部
   分に対応する箇所を、前記表示手段に表示された医用画
   像上にマークするマーク手段とを備えたことを特徴とす
   る請求項１記載の医用ナビゲーションシステム。
3. 【請求項３】 前記医用画像撮影手段が撮影した医用画
   像を表示する表示手段と、 該表示手段に表示された医用画像上の所望の箇所を指定
   する医用画像所望箇所指定手段と、 該医用画像所望箇所指定手段により指定された所望箇所
   に対応する箇所を、前記被検体上に照射する照射手段と
   を備えたことを特徴とする請求項１記載の医用ナビゲー
   ションシステム。
4. 【請求項４】 前記被検体に関する画像を表示する表示
   手段と前記被験体の外観を撮影する外観撮影手段とを備
   え、 該外観撮影手段により撮影された映像情報と、前記外形
   計測手段により計測された外形計測情報と、前記医用画
   像撮影手段により撮影された医用画像情報との相対的な
   位置関係に基づき、前記映像情報と医用画像情報とを重
   ね合わせて前記表示手段に表示する表示制御手段を備え
   たことを特徴とする請求項１記載の医用ナビゲーション
   システム。
5. 【請求項５】 前記被験体の体位の変化があった場合に
   は、前記外形計測手段により再度外形を計測し、前記被
   験体と医用画像との相対的な位置関係を算出する再算出
   手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の医用ナビ
   ゲーションシステム。
6. 【請求項６】 前記表示手段は、少なくとも前記映像情
   報と医用画像情報のいずれか一方を表示すると共に、前
   記被検体を直接観察が可能にされたことを特徴とする請
   求項２乃至請求項４記載の医用ナビゲーションシステ
   ム。