JPH11318938A - 画像案内手術システム - Google Patents

画像案内手術システム

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JPH11318938A
JPH11318938A JP11092300A JP9230099A JPH11318938A JP H11318938 A JPH11318938 A JP H11318938A JP 11092300 A JP11092300 A JP 11092300A JP 9230099 A JP9230099 A JP 9230099A JP H11318938 A JPH11318938 A JP H11318938A
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JP
Japan
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sight
marker device
marker
mirror
image
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Application number
JP11092300A
Other languages
English (en)
Inventor
Michael Harald Kuhn
ハーラルト クーン ミヒャエル
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Koninklijke Philips NV
Original Assignee
Koninklijke Philips Electronics NV
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Filing date
Publication date
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    • A61B90/36—Image-producing devices or illumination devices not otherwise provided for
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 検出器装置とマーカ装置との間に間接視線を
確立し、位置測定システムの連続的且つ正確な動作を確
実しうる画像案内手術システムを提供することを目的と
する。 【解決手段】 本発明は、検出器装置及びマーカ装置を
含む光学位置測定システムを含む画像案内手術システム
に関する。例えば２つのカメラと１つの３つのＬＥＤを
有するマーカ装置とを含む既知の光学位置測定システム
では、システムの信頼性のある連続的な動作を確実に
し、外科医に対して処置中に器具又はマーカ装置によっ
て与えられる他の部分の現在の位置に関する情報を連続
的に与えることを確実にするため、直接視線は検出器装
置とマーカ装置との間に連続的に存在せねばならない。
直接視線の阻止は、位置測定システムの動作に負の影響
を有する。これらの欠点は本発明によれば、検出器装置
とマーカ装置との間に間接視線を確立するために少なく
とも１つのミラーを与えることによって防止される。従
って、常に少なくとも１つの視線が存在することが確実
にされる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本願は、検出器装置及びマー
カ装置を含む位置測定システムを有する画像案内手術シ
ステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】上述の種類のシステムはＷＯ−Ａ１−９
７／４０７６３号に記載されている。可視光線又は赤外
光線を検出することが可能な２つのカメラは、空間中で
不動であるようスタンドに取り付けられている。処置用
の器具には、カメラによって検出されうる光を発するダ
イオードが設けられている。カメラを使用し、器具の位
置はカメラに結合された座標系の中で決定されうる。こ
の位置は、画像が例えばコンピュータ断層撮影（ＣＴ）
又は磁気共鳴断層撮影（ＭＲ）によって前もって捕捉さ
れている場合、所定の変形マトリックスによって画像位
置に変換されうる。カメラ座標を画像座標へ変換する上
記の変換マトリックスを決定するために、画像捕捉中に
患者の上にマーカが設けられ、このマーカはまた画像の
中でもやはり可視であるよう再生される。続いて、マー
カに対してダイオードを有する器具又はダイオードを有
する別個のインジケータ器具が接近され、それによりカ
メラ座標の中においてこれらの器具の位置が検出され
る。カメラ座標と画像座標との間の必要なリンクはこの
ように確立され、処置中の器具の位置は画像の中に表示
されうる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】この種類の位置測定シ
ステムは、脳外科手術において、処置されている患者の
脳の中における器具の現在の位置を画像中で外科医に対
して示すために使用されることが望ましい。しかしなが
ら既知のシステムでは、検出器装置（カメラ）とマーカ
装置（ＬＥＤ）との間で直接視線が、位置測定システム
の連続的且つ正確な動作を確実にするために、例えば立
ち会っているスタッフ又は他の装置によって阻止されえ
ないという欠点がある。従って、本発明はこの点に関し
て上述のシステムを改善させることを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】この目的は、検出器装置
とマーカ装置との間に間接視線を確立するためにミラー
が設けられていることによって達成される。従って、任
意の時点において、少なくとも１つの視線が存在し、マ
ーカ装置の現在の位置が任意の時点において既知である
ことが達成される。ミラーは検出器装置に対して静止す
るよう配置されえ、例えば検出器装置に固定に、又は天
井に対して固定に接続されるが、また摺動可能及び調整
可能でありうる。マーカ装置と検出器装置との間にミラ
ーを通じた間接視線のみが存在するとき、係る自在なミ
ラー装置の場合、請求項２に従ってミラーの位置及び向
きを決定するためにマーカ装置はミラー上にも設けられ
ることが望ましい。
【０００５】請求項３に開示される有利な実施例は、動
作信頼性を増加させるのに役立つ。マーカ装置は、任意
の視線方向から適切な数のマーカが常に認識されるよう
設計され、従ってそれらのマーカの位置の信頼性のある
正確な決定が可能にされることが望ましい。本発明の更
なる実施例は、検出された位置をマーカ装置に関連づけ
る手段を設けられている。これらの手段は、例えばマー
カが異なるもの（異なる周波数で送信する、不均一な長
さの時間に亘って送信する、又は幾何学的観点から異な
って配置されるもの）であり、及び／又は時間について
連続して動作されうることを含みうる。
【０００６】
【発明の実施の形態】以下、添付の図面を参照して本発
明を説明する。処置されるべき患者１は、患者台２の上
に配置され、マーカ装置５は患者１の脊椎１７上に配置
されている。検出器装置を構成し、２つのＣＣＤカメラ
３１，３２を含むカメラ装置３は、患者台２に隣接して
配置されるスタンドに取り付けられる。また、３つのマ
ーカ９（可視光線又は赤外光線を発する発光ダイオー
ド）を設けられた手術器具４が図示されている。直接視
線４ｄはカメラ３１，３２と手術器具４のＬＥＤ９との
間に存在し、それによりＬＥＤ９の空間中の位置が決定
されえ、そこから手術器具４の空間中の位置が決定され
うる。このため、検出器装置３には、空間中の点光源の
立体的な測定のための適当な電子システムが設けられて
いる。このため、ＬＥＤ９は、例えば時間について連続
的に光を短く発するよう、適当に駆動される。
【０００７】マーカ装置５はまたカメラ３１，３２に対
して直接視線５ｄを有する２つのＬＥＤ５１を含み、そ
れによりマーカ装置５の位置、従って脊椎１７の位置も
また決定されうる。手術器具４が破線によって示される
位置６を占める場合、又は直接視線４ｄ，５ｄが例えば
立ち会っているスタッフ又は他の装置によって阻止され
ねばならないときにも位置が決定されることを可能にす
るために、ミラー７は患者の上方に例えば天井に固定に
取り付けられる。このミラーを通じて、間接視線６ｉ及
び５ｉは手術器具６のＬＥＤ又はマーカ装置５とカメラ
３１，３２との間に夫々確立されうる。このため、マー
カ装置５はまたミラー７に対向する側面にマーカ５２
（３つのＬＥＤ）を設けられている。手術器具６又はマ
ーカ装置５の位置を決定するために、カメラ３１，３２
はミラー７の中のＬＥＤの仮想光点を測定する。これら
の点は続いて適当な評価電子回路を使用して、手術器具
６又はマーカ装置５（及び脊椎１７）の実際位置及び向
きへ変換される。このため、ミラー７の正確な位置及び
向きが知られねばならない。この位置及び向きは、例え
ば前もって又は瞬時に、ミラー７の上に設けられカメラ
３１，３２に対して直接視線を有するマーカ装置８によ
って測定されうる。
【０００８】例えば、光点がカメラ３１，３２によって
検出される空間領域に基づいて、当該の時点においてミ
ラー７の中に仮想の光の位置が決定されているのか、Ｌ
ＥＤの実際の光の位置が決定されているのかが検出され
うる。他の可能性は、ＬＥＤをミラー７へ、器具４又は
６へ、マーカ配置上へ連続的に制御し、それにより関係
が決められることからなる。
【０００９】例えば適当なアルゴリズムを使用して、同
一のＬＥＤに関連する仮想の光点の位置が実際の光の点
と共に決定される場合、実際の位置は、仮想の光の点か
ら決定される位置によって確認されえ、それにより測定
精度は評価されうる。検出器装置３はデータ及び制御導
線１６を通じて制御及び評価ユニット１０へ接続され
る。このユニットは特に、カメラ３１，３２によって測
定される位置データを評価し実際の位置を決定するため
の算術ユニット１１と、前もって決定された画像データ
を記憶するための画像記憶ユニット１２と、手術器具４
及びマーカ装置５（又は脊椎１７）の現在の位置が常に
再生される画像を決定するための画像処理ユニット１３
とを含む。係る画像は、処置中に常にモニタ１４上に瞬
間的に表示されえ、例えば手術器具１５が画像中に再生
される。
【００１０】ＬＥＤを設けられたミラーが静止している
上述の配置は、検出器装置が空間中で常にランダムに移
動され、新たに較正されうること、即ちミラーのＬＥＤ
に対する空間中の位置が任意の時間において再び決定さ
れうるという利点を提供する。しかしながら、ミラーの
他の配置もまた可能である。検出器装置の視野を増加さ
せるために幾つかのミラーを設けることもまた可能であ
り、それによって更により高い動作信頼性が得られる。
【００１１】検出器装置及びマーカ装置の特定的な構成
は、本発明に対して特殊な効果を有さない。図示される
２つのラインカメラの代わりに、夫々が１次元位置を決
定する３つのカメラが使用されうる。マーカ装置のため
に使用されるマーカの数及び種類はまた異なりうる（例
えば１つのマーカ装置につき３つ以上のＬＥＤが使用さ
れうる。マーカの位置を決定するために適当なカメラ又
は他の検出装置によって認識される同定パターンを有す
るマーカが使用されうる）。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による画像案内手術システムを示す図で
ある。
【符号の説明】
１ 患者 ２ 患者台 ３ カメラ装置 ４ 手術器具 ４ｄ 直接視線 ５ マーカ装置 ５ｄ 直接視線 ５ｉ 間接視線 ６ 手術器具 ６ｉ 間接視線 ７ ミラー ８ マーカ装置 ９ マーカ １０ 制御及び評価ユニット １１ 算術ユニット １２ 画像記憶ユニット １３ 画像処理ユニット １４ モニタ １５ 手術器具 １６ データ及び制御導線 １７ 脊椎 ３１，３２ ＣＣＤカメラ ５１ ＬＥＤ ５２ マーカ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 590000248 Ｇｒｏｅｎｅｗｏｕｄｓｅｗｅｇ １, 5621 ＢＡ Ｅｉｎｄｈｏｖｅｎ， Ｔｈ ｅ Ｎｅｔｈｅｒｌａｎｄｓ

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 検出器装置（３）及びマーカ装置（４，
    ５，６）を含む光学位置測定システムを有する画像案内
    手術システムであって、 検出器装置（３）とマーカ装置（４，５，６）との間に
    間接視線（５ｉ，６ｉ，）を確立するために、少なくと
    も１つのミラー（７）が設けられていることを特徴とす
    るシステム。
  2. 【請求項２】 上記ミラー（７）の位置及び向きを決定
    するためにミラー（７）上にマーカ装置（８）が設けら
    れていることを特徴とする、請求項１記載のシステム。
  3. 【請求項３】 上記マーカ装置（５）は、上記検出器装
    置（３）に対して直接視線（５ｄ）及び間接視線（５
    ｉ）が存在するよう配置された複数のマーカを含むこと
    を特徴とする、請求項１記載のシステム。
  4. 【請求項４】 検出された位置をマーカ装置（４，５，
    ６，８）に関連づけるための手段が設けられていること
    を特徴とする、請求項１記載のシステム。
  5. 【請求項５】 上記マーカ装置（４，５，６，８）は、
    異なる構成を有する、及び／又は時間について連続的に
    制御されうることを特徴とする、請求項４記載のシステ
    ム。
JP11092300A 1998-04-17 1999-03-31 画像案内手術システム Pending JPH11318938A (ja)

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DE19817039A DE19817039A1 (de) 1998-04-17 1998-04-17 Anordnung für die bildgeführte Chirurgie
DE19817039:4 1998-04-17

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EP (1) EP0950380A1 (ja)
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