手術(shù)輔助裝置以及手術(shù)輔助程序的制作方法
【專利摘要】手術(shù)輔助系統(tǒng)(100)的個(gè)人計(jì)算機(jī)(1)在由體繪制運(yùn)算部(13)生成的三維圖像中，將表示手術(shù)器具(33)的前端的圖像(手術(shù)器具圖像(33a))和從手術(shù)器具前端至切削部位為止的距離進(jìn)行合成后顯示的同時(shí)，進(jìn)行手術(shù)中的導(dǎo)航。
【專利說明】手術(shù)輔助裝置以及手術(shù)輔助程序

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及進(jìn)行手術(shù)中的導(dǎo)航的手術(shù)輔助裝置以及手術(shù)輔助程序。

【背景技術(shù)】
[0002] 在醫(yī)療現(xiàn)場，為了進(jìn)行更適當(dāng)?shù)氖中g(shù)，有效利用能夠進(jìn)行手術(shù)模擬的手術(shù)輔助裝 置。
[0003] 現(xiàn)有的手術(shù)輔助裝置例如具備：斷層圖像信息獲取部，其獲取X射線CT圖像和核 磁共振圖像（MRI圖像）、通過PET(正電子發(fā)射斷層法）得到的圖像等斷層圖像信息；存儲 器，其與斷層圖像信息獲取部相連接；體繪制運(yùn)算部，其與存儲器相連接；顯示器，其顯示 體繪制運(yùn)算部的運(yùn)算結(jié)果；以及輸入部，其對顯示器顯示的顯示對象物進(jìn)行切削指示。
[0004] 例如，在專利文獻(xiàn)1中，公開了以下的手術(shù)輔助裝置：通過將實(shí)際使用的內(nèi)窺鏡的 三維位置的坐標(biāo)與使用斷層圖像生成的三維體圖像數(shù)據(jù)的坐標(biāo)相綜合，并與內(nèi)窺鏡的影像 重疊顯示，從而能夠根據(jù)內(nèi)窺鏡和手術(shù)器具的變化實(shí)時(shí)地在內(nèi)窺鏡圖像上重疊顯示該位置 處的手術(shù)對象區(qū)域的圖像。
[0005] 在先技術(shù)文獻(xiàn) [0006] 專利文獻(xiàn)
[0007] 專利文獻(xiàn)1 :JP專利第4152402號公報(bào)（2008年7月11日登記）


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 但是，在上述現(xiàn)有的手術(shù)輔助裝置中，具有以下的問題。
[0009] g卩，在上述公報(bào)中公開的手術(shù)輔助裝置中，由于能夠?qū)崟r(shí)地在內(nèi)窺鏡圖像上重疊 顯示該位置處的手術(shù)對象區(qū)域的圖像，所以能夠計(jì)算出手術(shù)器具前端與特定區(qū)域之間的距 離。但是，在此公開的只是與不和手術(shù)器具接觸的血管或臟器等部位之間的距離顯示以及 警告，并不是為了手術(shù)中的導(dǎo)航。
[0010] 本發(fā)明的課題在于，提供一種能夠觀察使用手術(shù)器具進(jìn)行切削的切削部位的同時(shí) 實(shí)施手術(shù)中的適當(dāng)?shù)膶?dǎo)航的手術(shù)輔助裝置以及手術(shù)輔助程序。
[0011] 第1發(fā)明涉及的手術(shù)輔助裝置，在觀察內(nèi)窺鏡圖像的同時(shí)使用切削用手術(shù)器具來 進(jìn)行的手術(shù)中，顯示根據(jù)斷層圖像信息生成的三維模擬圖像的同時(shí)進(jìn)行導(dǎo)航，該手術(shù)輔助 裝置具備斷層圖像信息獲取部、存儲器、體繪制運(yùn)算部、內(nèi)窺鏡/手術(shù)器具位置檢測部、配 準(zhǔn)運(yùn)算部、模擬部、距離計(jì)算部以及導(dǎo)航部。斷層圖像信息獲取部獲取患者的斷層圖像信 息。存儲器與斷層圖像信息獲取部相連接，保存斷層圖像信息的體素信息。體繪制運(yùn)算部 與存儲器相連接,基于體素信息，在與視線垂直的方向上對體素信息進(jìn)行采樣。內(nèi)窺鏡/手 術(shù)器具位置檢測部依次檢測內(nèi)窺鏡以及手術(shù)器具的三維位置。配準(zhǔn)運(yùn)算部對由體繪制運(yùn)算 部生成的三維圖像的坐標(biāo)、和在內(nèi)窺鏡/手術(shù)器具位置檢測部中檢測的內(nèi)窺鏡以及手術(shù)器 具的坐標(biāo)進(jìn)行坐標(biāo)合并。模擬部在由體繪制運(yùn)算部生成的三維圖像上將預(yù)定被虛擬地切削 的手術(shù)的切削部分相關(guān)聯(lián)到體素信息上后存儲于存儲器中。距離計(jì)算部計(jì)算出三維圖像上 的手術(shù)器具的處理部與存儲器所保存的表示切削部分的體素信息之間的距離。導(dǎo)航部使用 手術(shù)器具在手術(shù)中的坐標(biāo)顯示三維圖像上的手術(shù)器具的處理部，并與在手術(shù)中顯示的內(nèi)窺 鏡圖像一起顯示處理部與存儲器所保存的表示切削部分的體素信息之間的距離。
[0012] 在此，例如，在使用利用多個(gè)X射線CT圖像生成的三維圖像來顯示了特定的骨骼 或血管、臟器等的周圍的狀態(tài)下實(shí)施切削模擬之后，進(jìn)行使用了內(nèi)窺鏡的手術(shù)時(shí)，依次檢測 實(shí)際手術(shù)中要使用的內(nèi)窺鏡和手術(shù)器具的三維位置，將由多個(gè)X射線ct圖像形成的三維圖 像的坐標(biāo)與內(nèi)窺鏡和手術(shù)器具的實(shí)際的三維位置的坐標(biāo)相合并。并且，在使用三維圖像進(jìn) 行的切削模擬中，計(jì)算出實(shí)際的手術(shù)器具的前端（處理部）相對于被切削的部位的距離，將 與三維圖像一起顯示該距離并告知手術(shù)者，由此根據(jù)切削模擬的實(shí)施而無縫地進(jìn)行手術(shù)導(dǎo) 航。
[0013] 在此，上述斷層圖像包括例如使用)C射線CT或MRI、PET等醫(yī)用設(shè)備獲取到的二維 圖像。此外，上述手術(shù)器具包括對內(nèi)臟或骨骼等進(jìn)行切削的切削器具等。此外，上述處理部 意味著對骨骼或臟器等進(jìn)行切除的手術(shù)器具的鋸齒部分等。
[0014] 由此，例如，在使用內(nèi)窺鏡來切削特定臟器的手術(shù)中，手術(shù)者能夠正確地把握手術(shù) 器具的前端到作為切削對象的部位還剩多少距離的同時(shí)，使切削器具等手術(shù)器具逐漸靠近 切削部位。由此，手術(shù)者在插入手術(shù)器具時(shí)，不會由于不知道手術(shù)器具前端到切削部位為止 的距離而感到不安，能夠?qū)嵤┻m當(dāng)?shù)膶?dǎo)航。
[0015] 第2發(fā)明涉及的手術(shù)輔助裝置是在第1發(fā)明涉及的手術(shù)輔助裝置中，模擬部在實(shí) 施手術(shù)前的切削模擬時(shí)，檢測切削部位的深度并運(yùn)算不連續(xù)性或者深度的變化程度，在變 化程度預(yù)先超過了閾值的情況下，中止切削或者不更新切削數(shù)據(jù)。
[0016] 在此，在模擬部中，設(shè)定虛擬切削動作的閾值，并設(shè)置實(shí)施切削模擬時(shí)的制約。
[0017] 由此，在深度的變化程度等超過了閾值的情況下，能夠在模擬上的畫面中針對該 部位，在切削后的狀態(tài)下使其不再顯示。此外，在更新閾值的同時(shí)實(shí)施切削模擬之際，能夠 避免閾值的值過小而過渡地中止切削。
[0018] 第3發(fā)明涉及的手術(shù)輔助裝置是在第1或第2發(fā)明涉及的手術(shù)輔助裝置中，導(dǎo)航 部利用多點(diǎn)模型（multi-point model)，對三維圖像上的手術(shù)器具的處理部進(jìn)行建模。
[0019] 在此，所謂多點(diǎn)模型是指，對服從于預(yù)測到碰撞的部位的外緣的點(diǎn)進(jìn)行采樣的模 型。
[0020] 由此，例如，如果在實(shí)際手術(shù)器具的規(guī)定位置處設(shè)置對手術(shù)器具進(jìn)行位置或角度 等的探測的傳感器，則能夠以該傳感器的位置為基準(zhǔn)，在虛擬空間上利用多個(gè)點(diǎn)來表現(xiàn)手 術(shù)器具，能夠計(jì)算并顯示從該多個(gè)點(diǎn)至切削部分的距離。
[0021] 第4發(fā)明涉及的手術(shù)輔助裝置是在第1至第3發(fā)明的任一個(gè)發(fā)明涉及的手術(shù)輔助 裝置中，導(dǎo)航部使用設(shè)為對手術(shù)中的手術(shù)器具所切削的部分進(jìn)行表示的體素信息的方向的 分量的向量，作為距離的向量。
[0022]由此，能夠在手術(shù)器具對切削部位逐漸接近的方向上進(jìn)行采樣的同時(shí)，根據(jù)多個(gè) 點(diǎn)所靠近的速度、加速度以及方向來變更顯示模式等，對于手術(shù)者來說，對手術(shù)器具前端與 切削部位之間的位置關(guān)系進(jìn)行了更有效的顯示。
[0023]第5發(fā)明涉及的手術(shù)輔助裝置是在第1至第4發(fā)明的任一個(gè)發(fā)明涉及的手術(shù)輔助 裝置中，導(dǎo)航部從切削部分起按等距離來變更體素的顏色來使其被顯示。
[0024] 在此，在手術(shù)中的導(dǎo)航畫面中，將以切削部分為中心的等距離的范圍作為顏色不 同的球來進(jìn)行顯示。
[0025]由此，在手術(shù)中的導(dǎo)航中，能夠?qū)τ谑中g(shù)者來說，以易于理解的方式來顯示從進(jìn)行 切削的部分到手術(shù)器具前端為止的距離，能夠作為導(dǎo)航的補(bǔ)助。
[0026] 第6發(fā)明涉及的手術(shù)輔助裝置是在第1至第5發(fā)明的任一個(gè)發(fā)明涉及的手術(shù)輔助 裝置中，配準(zhǔn)運(yùn)算部將內(nèi)窺鏡以及手術(shù)器具的坐標(biāo)和三維圖像的坐標(biāo)進(jìn)行坐標(biāo)合并后，確 認(rèn)坐標(biāo)合并的精度，在該精度超過了規(guī)定范圍的情況下，對坐標(biāo)合并的偏差進(jìn)行校正。
[0027] 在此，對將基于多個(gè)X射線CT圖像等而生成的三維圖像的坐標(biāo)、與內(nèi)窺鏡及手術(shù) 器具的實(shí)際坐標(biāo)進(jìn)行合并的配準(zhǔn)的精度進(jìn)行驗(yàn)證，在不滿足規(guī)定精度的情況下，再次實(shí)施 配準(zhǔn)。
[0028] 由此，能夠更正確地在三維圖像中顯示在三維圖像中顯示的內(nèi)窺鏡和手術(shù)器具的 位置。
[0029] 第7發(fā)明涉及的手術(shù)輔助裝置是在第1至第6發(fā)明的任一個(gè)發(fā)明涉及的手術(shù)輔助 裝置中，導(dǎo)航部設(shè)定由體繪制運(yùn)算部生成并由內(nèi)窺鏡獲取的第1顯示區(qū)域、和在實(shí)際手術(shù) 中因手術(shù)器具而導(dǎo)致顯示受限的第2顯示區(qū)域，并顯示該第1顯示區(qū)域和第2顯示區(qū)域。
[0030] 在此，在手術(shù)中顯示于監(jiān)視器畫面等的三維圖像中，執(zhí)行將因插入了內(nèi)窺鏡的手 術(shù)器具而被限制的視野部分也進(jìn)行反映的顯示。
[0031] 由此，以針對由于牽引器等筒狀手術(shù)器具而被限制的部分不會被看到的方式，例 如通過在遮蔽的狀態(tài)下進(jìn)行顯示，從而能夠以與實(shí)際的內(nèi)窺鏡圖像相近似的狀態(tài)下顯示三 維圖像。
[0032] 第8發(fā)明涉及的手術(shù)輔助裝置是在第1至第7發(fā)明的任一個(gè)發(fā)明渉及的手術(shù)輔助 裝置中，還具備顯示三維圖像、表示手術(shù)器具的前端的圖像以及距離的顯示部。
[0033] 在此，作為手術(shù)輔助裝置，具備監(jiān)視器等顯示部。
[0034]由此，在使用了內(nèi)窺鏡的手術(shù)中，能夠使顯示部顯示與實(shí)際的內(nèi)窺鏡的影像相近 似的狀態(tài)的三維圖像的同時(shí)，進(jìn)行手術(shù)輔助。
[0035] 第9發(fā)明涉及的手術(shù)輔助程序，在觀察內(nèi)窺鏡圖像的同時(shí)使用切削用手術(shù)器具進(jìn) 行的手術(shù)中，顯示根據(jù)斷層圖像信息生成的三維模擬圖像的同時(shí)進(jìn)行導(dǎo)航，該手術(shù)輔助程 序使計(jì)算機(jī)執(zhí)行具備以下步驟的手術(shù)輔助方法，該手術(shù)輔助方法具備：獲取患者的斷層圖 像信息的步驟；保存斷層圖像信息的體素信息的步驟；基于體素信息在與視線垂直的方向 上對體素信息進(jìn)行采樣的步驟；依次檢測內(nèi)窺鏡以及手術(shù)器具的三維位置的步驟；對三維 圖像的坐標(biāo)和內(nèi)窺鏡以及手術(shù)器具的坐標(biāo)進(jìn)行坐標(biāo)合并的步驟；計(jì)算出包含在由內(nèi)窺鏡獲 取的影像中的切削部位與手術(shù)器具的前端之間的距離的步驟；以及在三維圖像中使表示手 術(shù)器具的前端的圖像、和手術(shù)器具的前端與切削部位之間的距離合成后被顯示的同時(shí)，進(jìn) 行手術(shù)中的導(dǎo)航的步驟。
[0036] 在此，例如，在使用利用多個(gè)X射線CT圖像生成的三維圖像來顯示了特定的骨骼 或血管、臟器等的周圍的狀態(tài)下實(shí)施切削模擬后，在進(jìn)行使用了內(nèi)窺鏡的手術(shù)時(shí)，依次檢測 實(shí)際在手術(shù)中使用的內(nèi)窺鏡和手術(shù)器具的三維位置，將由多個(gè)X射線CT圖像形成的三維圖 像的坐標(biāo)與內(nèi)窺鏡和手術(shù)器具的實(shí)際的三維位置的坐標(biāo)相合并。并且，通過在使用三維圖 像進(jìn)行的切削模擬中計(jì)算出實(shí)際手術(shù)器具的前端的相對于被切削的部位的距離，并將該距 離與三維圖像一起進(jìn)行顯示，告知手術(shù)者，由此通過切削模擬的實(shí)施而無縫地進(jìn)行手術(shù)導(dǎo) 航。
[0037] 在此，上述斷層圖像包括例如使用X射線CT或MRI、PET等醫(yī)用設(shè)備獲取到的二維 圖像。此外，上述手術(shù)器具包括對內(nèi)臟或骨骼等進(jìn)行切削的切削器具等。
[0038] 由此，例如，在使用內(nèi)窺鏡來對特定的臟器進(jìn)行切削的手術(shù)中，手術(shù)者能夠正確地 把握手術(shù)器具的前端到作為切削對象的部位還剩多少距離的同時(shí)，使切削器具等手術(shù)器具 逐漸靠近切削部位。由此，手術(shù)者在插入手術(shù)器具時(shí)，不會由于不知道手術(shù)器具前端到切削 部位為止的距離而感到不安，能夠?qū)嵤┻m當(dāng)?shù)膶?dǎo)航。
[0039] 第10發(fā)明涉及的手術(shù)輔助裝置在觀察內(nèi)窺鏡圖像的同時(shí)使用切削用手術(shù)器具進(jìn) 行的手術(shù)中，顯示根據(jù)斷層圖像信息生成的三維模擬圖像的同時(shí)進(jìn)行導(dǎo)航，該手術(shù)輔助裝 置具備模擬部和導(dǎo)航部。模擬部在與視線垂直的方向上對患者的斷層圖像信息的體素信息 進(jìn)行采樣而生成的三維圖像上，將預(yù)定被虛擬地切削的手術(shù)的切削部分相關(guān)聯(lián)到體素信息 上來進(jìn)行存儲。導(dǎo)航部計(jì)算出三維圖像上的手術(shù)器具的處理部、與存儲器所保存的表示切 削部分的體素信息之間的距離，使用手術(shù)器具在手術(shù)中的坐標(biāo)來顯示三維圖像上的手術(shù)器 具的處理部，并與手術(shù)中顯示的內(nèi)窺鏡圖像一起顯示處理部與表示切削部分的體素信息之 間的距離。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0040] 圖1是表示本發(fā)明的一實(shí)施方式涉及的包含個(gè)人計(jì)算機(jī)（手術(shù)輔助裝置）的手術(shù) 輔助系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的圖。
[0041] 圖2是表示包含在圖1的手術(shù)輔助系統(tǒng)中的個(gè)人計(jì)算機(jī)的立體圖。
[0042] 圖3是圖2的個(gè)人計(jì)算機(jī)的控制框圖。
[0043]圖4是表示包含在圖3的控制模塊中的存儲器內(nèi)的內(nèi)窺鏡參數(shù)保存部的結(jié)構(gòu)的框 圖。
[0044]圖5是表示圖3的控制模塊所包含的存儲器內(nèi)的手術(shù)器具參數(shù)保存部的結(jié)構(gòu)的框 圖。
[0045]圖6 (a)、（b)是表示圖1的手術(shù)輔助系統(tǒng)所包含的斜視內(nèi)窺鏡以及安裝于該斜視 內(nèi)窺鏡的三維傳感器的側(cè)視圖和俯視圖。
[0046]圖7中，（a)是圖2的個(gè)人計(jì)算機(jī)的動作流程圖，（b)是表示（a)的 S6內(nèi)的流程的 動作流程圖，（c)是表示（a)的S8內(nèi)的流程的動作流程圖。
[0047]圖8是表^圖1的手術(shù)輔助系統(tǒng)的顯示器所顯示的導(dǎo)航畫面的圖。
[0048]圖9是表不圖1的手術(shù)輔助系統(tǒng)的顯示器所顯示的導(dǎo)航畫面的圖。
[0049]圖1〇是表不圖1的手術(shù)輔助系統(tǒng)的顯不器所顯示的導(dǎo)航畫面的圖。
[0050]圖η是表^圖1的手術(shù)輔助系統(tǒng)的顯示器所顯示的導(dǎo)航畫面的圖。
[0051]圖12是表示圖1的手術(shù)輔助系統(tǒng)的顯示器所顯示的導(dǎo)航畫面的圖。
[0052]圖I3(a)、(b)是說明在使用筒狀手術(shù)器具（牽引器）時(shí)從基于鼠標(biāo)操作的二維輸 入向內(nèi)窺鏡三維操作的映射的圖。
[0053]圖14是說明從基于鼠標(biāo)操作的二維輸入向內(nèi)窺鏡的三維操作的映射的圖。
[0054]圖I5是說明反映斜視內(nèi)窺鏡的任意斜視角的體繪制像的顯示的圖。
[0055] 圖16(a)?（c)是表示使斜視內(nèi)窺鏡的前端位置以及視線向量反映至3面圖上時(shí) 的顯示的圖。
[0056]圖17是表示由圖2的個(gè)人計(jì)算機(jī)顯示的斜視內(nèi)窺鏡圖像的圖。
[0057]圖18中，（a)是表示本實(shí)施方式涉及的斜視內(nèi)窺鏡圖像的圖，（b)是表示取代斜視 內(nèi)窺鏡而使用直視內(nèi)窺鏡時(shí)的內(nèi)窺鏡圖像的圖。
[0058] 圖19是表示反映內(nèi)窺鏡圖像的顯示限制區(qū)域的監(jiān)視器畫面的圖。
[0059] 圖20(a)?（c)是表示顯示了以切削對象部位C為中心的內(nèi)窺鏡圖像、從與該部 分相對應(yīng)的三維圖像中提取出的內(nèi)窺鏡視圖、使內(nèi)窺鏡圖像與內(nèi)窺鏡視圖重疊后的圖像的 監(jiān)視器畫面的圖。
[0060] 圖21(a)?（C)是表示顯示了內(nèi)窺鏡圖像、與該部分相對應(yīng)的三維圖像（犯像）、 使內(nèi)窺鏡圖像與VR像重疊后的圖像的監(jiān)視器畫面的圖。
[0061] 圖22是表不顯不了進(jìn)行特征點(diǎn)設(shè)定的配準(zhǔn)（registration)用界面畫面的監(jiān)視器 畫面的圖。
[0062]圖23是說明配準(zhǔn)中的坐標(biāo)變換的圖。
[0063]圖24(a)、（b)是表示配準(zhǔn)中的校正值設(shè)定界面以及體繪制像上的特征點(diǎn)和坐標(biāo) 軸的顯示例的圖。
[0064]圖25中，（a)是表示圖1的手術(shù)輔助系統(tǒng)所包含的手術(shù)器具以及安裝于該手術(shù)器 具的三維傳感器的側(cè)視圖，（b)是利用多點(diǎn)模型以（a)的傳感器為基準(zhǔn)對虛擬空間上的手 術(shù)器具的前端進(jìn)行了建模的側(cè)視圖。
[0065]圖26是表示在虛擬空間中計(jì)算并顯示從圖25(b)的手術(shù)器具的前端至切削部位 的距離的步驟的說明圖。
[0066]圖27是表示示出了虛擬空間中的從切削部位起等距離的區(qū)域的顯示例的圖。 [0067]圖28是說明在切削模擬中實(shí)施了在制約切削的閾值的更新方法中導(dǎo)入了閾值相 加有效點(diǎn)的概念后的切削控制的情況的圖。
[0068]圖29是說明在切削模擬中實(shí)施了在制約切削的閾值的更新方法中未導(dǎo)入閾值相 加有效點(diǎn)的概念的切削控制的情況的圖。
[0069]圖3〇是表示在本發(fā)明的其他的實(shí)施方式涉及的手術(shù)輔助系統(tǒng)中所使用的內(nèi)窺鏡 以及傳感器的側(cè)視圖和俯視圖。
[0070]圖31是表示在本發(fā)明的另一實(shí)施方式涉及的手術(shù)輔助系統(tǒng)中所使用的內(nèi)窺鏡以 及傳感器的側(cè)視圖和俯視圖。

【具體實(shí)施方式】
[0071]如以下，使用圖1?圖29來說明本發(fā)明的一實(shí)施方式涉及的個(gè)人計(jì)算機(jī)（手術(shù)輔 助裝置）。
[0072]另外，在本實(shí)施方式中，說明使用內(nèi)窺鏡以及切削工具等手術(shù)器具來實(shí)施針對腰 椎管狹窄癥的手術(shù)導(dǎo)航的情況，但本發(fā)明并不限于此。
[0073]如圖1所示，本實(shí)施方式涉及的個(gè)人計(jì)算機(jī)1與顯示器（顯示部）2、位置/角度檢 測裝置29、斜視內(nèi)窺鏡（內(nèi)窺鏡）32、定位用發(fā)射器（磁場產(chǎn)生裝置）34 一起構(gòu)成手術(shù)輔助 系統(tǒng)100。
[0074]個(gè)人計(jì)算機(jī)1讀入使計(jì)算機(jī)執(zhí)行本實(shí)施方式的手術(shù)輔助方法的手術(shù)輔助程序而 起到手術(shù)輔助裝置的作用。另外，后面詳述個(gè)人計(jì)算機(jī)1的構(gòu)成。
[0075]顯示器（顯示部）2顯示后面詳述的進(jìn)行手術(shù)中的導(dǎo)航和切削模擬的三維圖像，并 且顯示手術(shù)導(dǎo)航和切削模擬的設(shè)定畫面等。
[0076]另外，作為顯示手術(shù)中的導(dǎo)航的顯示部，由于需要以手術(shù)中的手術(shù)者易于理解的 方式顯示導(dǎo)航畫面，所以除了個(gè)人計(jì)算機(jī)1的顯示器2以外，還同時(shí)使用圖1的手術(shù)輔助系 統(tǒng)100所包含的大型的液晶顯示器102。
[0077]位置/角度檢測裝置29與個(gè)人計(jì)算機(jī)1、定位用發(fā)射器34以及斜視內(nèi)窺鏡32相 連接，基于安裝于斜視內(nèi)窺鏡32、手術(shù)器具33等的三維傳感器32a (參照圖6 (a)等）、三維 傳感器33b(參照圖25(a))的探測結(jié)果，檢測實(shí)際手術(shù)中的斜視內(nèi)窺鏡32、手術(shù)器具 33的 位置和姿勢。
[0078]從進(jìn)行手術(shù)的部分附近的體表部沿著后述的筒狀牽引器31內(nèi)而插入斜視內(nèi)窺鏡 (內(nèi)窺鏡）32,該斜視內(nèi)窺鏡（內(nèi)窺鏡）32獲取手術(shù)部位的影像。此外，在斜視內(nèi)窺鏡32中 安裝有三維傳感器32a。
[0079]定位用發(fā)射器（磁場產(chǎn)生裝置）34配置在患者橫臥的手術(shù)臺的附近，其產(chǎn)生磁場。 由此，由安裝于斜視內(nèi)窺鏡32和手術(shù)器具33的三維傳感器挪和三維傳感器33b檢測量 位用發(fā)射器34所產(chǎn)生的磁場，從而能夠檢測斜視內(nèi)窺鏡μ和手術(shù)器具33的位置和姿勢。 [0080](個(gè)人計(jì)算機(jī)1) 。
[0081]如圖2所示，個(gè)人計(jì)算機(jī)1具備顯示器（顯示部）2、各種輸入部（鍵盤3、鼠標(biāo) 4 以及平板5 (參照圖2))。
[0082] f示器2顯示由X射線CT圖像等多個(gè)斷層圖像形成的骨骼或臟器（在圖2的例 子中，顯不內(nèi)窺鏡圖像）等二維圖像，并且顯不切削模擬的結(jié)果和手術(shù)導(dǎo)航的內(nèi)容。
[0083]此外，如圖3所示，個(gè)人計(jì)算機(jī)1在內(nèi)部形成斷層圖像信息獲取部6等控制模塊。 [0084]在斷層圖像信息獲取部6上經(jīng)由體素（voxel)信息提取部7而連接斷層圖像信息 部8。即，在斷層圖像信息部 8中，從拍攝CT或者M(jìn)RI、PET等斷層圖像的設(shè)備提供斷層圖 像{旨息，該斷層圖像信息是由體素信息提取部 7作為體素信息來提取的。
[0085]存儲器9設(shè)置于個(gè)人計(jì)算機(jī)1內(nèi)，具有體素信息保存部10、體素標(biāo)簽保存部n、顏 色信息保存部I2、內(nèi)窺鏡參數(shù)保存部22和手術(shù)器具參數(shù)保存部24。此外，與存儲器9連^ 體繪制運(yùn)算部（距離計(jì)算部、顯示控制部）13。
[0086]體素信息保存部10保存從體素信息提取部7經(jīng)由斷層圖像信息獲取部6接收的 體素信息。
[0087]體素標(biāo)簽保存部11具有第1體素標(biāo)簽保存部、第2體素標(biāo)簽保存部、第3體素標(biāo) 簽，存部。分別與后述的預(yù)先設(shè)定的CT值的范圍、即成為顯示對象的臟器相對應(yīng)地設(shè)置這 些^ 1?第3體素標(biāo)簽保存部。例如，第1體素標(biāo)簽保存部與顯示肝臟的CT值的范圍相對 應(yīng)，第2體素標(biāo)簽保存部與顯示血管的CT值的范圍相對應(yīng)，第3體素標(biāo)簽保存部與顯示骨 骼的CT值的范圍相對應(yīng)。
[0088] 一顏色信息保存部12在內(nèi)部具有多個(gè)保存部。分別與預(yù)先設(shè)定的CT值的范圍、即 成為顯示對象的骨骼、血管、神經(jīng)、臟器等相對應(yīng)地設(shè)置各保存部。例如，可列舉與顯示肝臟 的CT值的抱圍相對應(yīng)的保存部、與顯示血管的 CT值的范圍相對應(yīng)的保存部、與顯示骨路的 CT值的范圍相對應(yīng)的保存部等。此時(shí)，在各保存部中按照成為顯示對象的每一個(gè)骨骼、血 管、神經(jīng)、臟器而設(shè)定分別不同的顏色信息。例如，在與骨骼相對應(yīng)的CT值的范圍內(nèi)保存白 色的顏色信息，在與血管相對應(yīng)的CT值的范圍內(nèi)保存紅色的顏色信息。
[0089]另外，所謂按照成為顯示對象的每一個(gè)骨骼、血管、神經(jīng)、臟器而設(shè)定的CT值是 指，對人體中的X射線吸收的程度進(jìn)行數(shù)值化而得到的值，表示為將水設(shè)為〇的相對值（單 位：HU)。例如，顯示骨骼的CT值的范圍為500?1000HU，顯示血液的CT值的范圍為30? 50HU，顯示肝臟的CT值的范圍為 6〇?70HU，顯示腎臟的CT值的范圍為30?40HU。
[0090]如圖4所示，內(nèi)窺鏡參數(shù)保存部22具有第1內(nèi)窺鏡參數(shù)保存部22a、第2內(nèi)窺鏡 參數(shù)保存部22b、第3內(nèi)窺鏡參數(shù)保存部22c。在第1?第3內(nèi)窺鏡參數(shù)保存部22a?22c 中，例如分別保存有內(nèi)窺鏡的斜視角、視野角、位置、姿勢等信息。此外，如圖3所示，內(nèi)窺鏡 參數(shù)保存部22與內(nèi)窺鏡參數(shù)設(shè)定部23相連接。
[0091]內(nèi)窺鏡參數(shù)設(shè)定部23經(jīng)由鍵盤3或鼠標(biāo)4進(jìn)行內(nèi)窺鏡參數(shù)的設(shè)定，并將參數(shù)發(fā)送 給內(nèi)窺鏡參數(shù)保存部22。
[0092]如圖5所示，手術(shù)器具參數(shù)保存部24具有第1手術(shù)器具參數(shù)保存部24a、第2手術(shù) 器具參數(shù)保存部24b、第3手術(shù)器具參數(shù)保存部24c。例如，在將手術(shù)器具設(shè)為切削用的電 鉆時(shí)，在第1?第3手術(shù)器具參數(shù)保存部24a?24c中分別保存電鉆的長度、前端形狀、位 置、姿勢等信息?；蛘?，在將手術(shù)器具設(shè)為筒狀的牽引器31時(shí)，分別保存筒狀的牽引器31 的筒形、筒長度、位置、姿勢等信息。此外，如圖2所示，手術(shù)器具參數(shù)保存部24與手術(shù)器具 參數(shù)設(shè)定部25相連接。
[0093]手術(shù)器具參數(shù)設(shè)定部25經(jīng)由鍵盤3或鼠標(biāo)4進(jìn)行牽引器31或電鉆等手術(shù)器具參 數(shù)的設(shè)定，并將參數(shù)發(fā)送給手術(shù)器具參數(shù)保存部24。
[0094]內(nèi)窺鏡和手術(shù)器具位置/姿勢獲取部（內(nèi)窺鏡/手術(shù)器具位置檢測部）26經(jīng)由總 線16接收對內(nèi)窺鏡和手術(shù)器具的位置和角度進(jìn)行檢測的位置/角度檢測裝置29中的檢測 結(jié)果，并將檢測結(jié)果發(fā)送給體繪制運(yùn)算部13、配準(zhǔn)運(yùn)算部27。
[0095]體繪制運(yùn)算部13基于體素信息保存部1〇所保存的體素信息、體素標(biāo)簽保存部u 所保存的體素標(biāo)簽、顏色信息保存部12所保存的顏色信息，獲取與視線垂直且Z方向上的 間隔固定的多個(gè)切片信息。并且，體繪制運(yùn)算部13使該運(yùn)算結(jié)果作為三維圖像而顯示于顯 示器2中。
[0096]此外，體繪制運(yùn)算部I3基于內(nèi)窺鏡參數(shù)保存部22所保存的內(nèi)窺鏡信息、手術(shù)器具 參數(shù)保存部24所保存的手術(shù)器具信息、內(nèi)窺鏡和手術(shù)器具位置/姿勢獲取部26中的檢測 結(jié)果，進(jìn)行將頭際的內(nèi)窺鏡和手術(shù)器具的運(yùn)動與三維圖像相結(jié)合的實(shí)時(shí)顯示。
[0097]進(jìn)一步，體繪制運(yùn)算部13基于上述內(nèi)窺鏡信息以及手術(shù)器具信息，在相對于由內(nèi) 窺鏡得到的圖像信息反映了視野被牽引器31限制的圖像信息的遮蔽狀態(tài)下，使虛擬內(nèi)窺 鏡圖像顯示于顯示器2。具體地，體繪制運(yùn)算部Π 基于內(nèi)窺鏡參數(shù)保存部22所保存的與內(nèi) 窺鏡相關(guān)的信息（斜視角、視野角、位置等）、手術(shù)器具參數(shù)保存部24所保存的與手術(shù)器具 相關(guān)的信息（直徑、長度等），設(shè)定由內(nèi)窺鏡獲取的內(nèi)窺鏡圖像顯示區(qū)域（第1顯示區(qū)域） Al(參照圖10等）和顯示限制區(qū)域（第2顯示區(qū)域）A2(參照圖10等）。
[0098]在此，所謂虛擬內(nèi)窺鏡圖像顯示區(qū)域A1指的是，在實(shí)際的內(nèi)窺鏡手術(shù)中在顯示器 2的監(jiān)視器畫面上顯示的顯示區(qū)域。所謂顯示限制區(qū)域A2指的是，因筒狀牽引器31等手術(shù) 器具的內(nèi)壁部分等，通過內(nèi)窺鏡獲取的顯示被限制的顯示區(qū)域，意味著在內(nèi)窺鏡手術(shù)模擬 上被遮蔽顯示的區(qū)域（參照圖10等）。
[00"]進(jìn)一步，在體繪制運(yùn)算部13上經(jīng)由總線！6而連接深度檢測部15。
[0100]深度檢測部15測量光線投射掃描距離，并且將深度控制部17和體素標(biāo)簽設(shè)定部 18相連接。
[0101]體素標(biāo)簽設(shè)定部18將體素標(biāo)簽保存部n和被切削體素標(biāo)簽計(jì)算顯示部 19相連 接。
[0102]與總線I6連接上述的體繪制運(yùn)算部13以及深度檢測部15以外，還連接存儲器9 內(nèi)的顏色信息保存部12等、窗口坐標(biāo)獲取部20、內(nèi)窺鏡和手術(shù)器具位置/姿勢獲取部26， 并基于從鍵盤3、鼠標(biāo)4、平板5、位置/角度檢測裝置29、內(nèi)窺鏡影像獲取部30等輸入的內(nèi) 容,將三維圖像等顯示于顯示器2。
[0103] 與窗口坐標(biāo)獲取部20連接顏色信息設(shè)定部21和配準(zhǔn)運(yùn)算部27。
[0104] 顏色信息設(shè)定部21與存儲器9內(nèi)的顏色信息保存部12相連接。
[0105]如上所述，內(nèi)窺鏡和手術(shù)器具位置/姿勢獲取部26通過在安裝于斜視內(nèi)窺鏡32 和手術(shù)器具33的三維傳感器32a和三維傳感器33b中對由定位用發(fā)射器34產(chǎn)生的磁場進(jìn) 行檢測，從而獲取與斜視內(nèi)窺鏡32和手術(shù)器具33的位置和姿勢相關(guān)的信息。
[0106]另外，如圖6(a)以及圖6(b)所示，用于檢測斜視內(nèi)窺鏡32的三維的位置和姿勢 的三維傳感器32a被設(shè)置在不會妨礙斜視內(nèi)窺鏡％的把持部的操作的位置上。此外，如圖 25(a)所示，用于檢測手術(shù)器具33的三維的位置和姿勢的三維傳感器 33b被設(shè)置在不會妨 礙手術(shù)器具33的把持部的操作的位置上。
[0107]配準(zhǔn)運(yùn)算部27進(jìn)行用于使在體繪制運(yùn)算部I3中生成的三維圖像、和實(shí)際手術(shù)中 的患者的基準(zhǔn)位置、內(nèi)窺鏡32以及手術(shù)器具33的三維位置及旋轉(zhuǎn)角度一致的運(yùn)算。另外， 針對該配準(zhǔn)運(yùn)算部27的配準(zhǔn)處理（坐標(biāo)變換處理），將在后面詳細(xì)敘述。
[0108]變換矩陣保持部28與配準(zhǔn)運(yùn)算部2了及體繪制運(yùn)算部13相連接，保持多個(gè)在實(shí)施 配準(zhǔn)處理（坐標(biāo)變換處理）時(shí)使用的變換矩陣。
[0109]如上所述，位置/角度檢測裝置29與個(gè)人計(jì)算機(jī)1、定位用發(fā)射器34以及斜視內(nèi) 窺鏡32相連接，并基于安裝于斜視內(nèi)窺鏡32和手術(shù)器具33等的三維傳感器32a (參照圖 6(a)等）和三維傳感器33b中的探測結(jié)果，檢測實(shí)際手術(shù)中的斜視內(nèi)窺鏡32和手術(shù)器具 33的位置和姿勢。 '
[0110]內(nèi)窺鏡影像獲取部30獲取在斜視內(nèi)窺鏡32中獲取到的影像。在內(nèi)窺鏡影像獲取 部30中獲取到的內(nèi)窺鏡的影像經(jīng)由總線16而被顯示于顯示器2、102。
[0111]如上所述，牽引器31是將斜視內(nèi)窺鏡32或電鉆等手術(shù)器具33插入到內(nèi)部的筒狀 構(gòu)件，在實(shí)際手術(shù)中，從手術(shù)部位附近的體表面向患者的體內(nèi)插入并固定該牽引器。
[0112]沿著上述的筒狀牽引器31的內(nèi)周面而插入斜視內(nèi)窺鏡（內(nèi)窺鏡）32,該斜視內(nèi)窺 鏡（內(nèi)窺鏡）32獲取手術(shù)部位的影像。此外，為了在手術(shù)中實(shí)時(shí)地檢測斜視內(nèi)窺鏡％的三 維位置和姿勢，在斜視內(nèi)窺鏡32中安裝有三維傳感器32a。 一
[0113] 如圖6(a)以及圖6(b)所示，在斜視內(nèi)窺鏡32的后端部側(cè)的側(cè)面設(shè)置了丨個(gè)三維 傳感器3如。由此，基于上述的內(nèi)窺鏡參數(shù)保存部22所保存的斜視內(nèi)窺鏡％的長度、形狀， 通過計(jì)算，計(jì)算出斜視內(nèi)窺鏡32的前端位置。另外，在本實(shí)施方式中，作為三維傳感器32 a， 使用1個(gè)6軸傳感器。因此，能夠通過1個(gè)三維傳感器32a對（x，y，z)、y (偏航）、p (俯 仰）、r(旋轉(zhuǎn)）這6個(gè)參數(shù)進(jìn)行定位。
[0114] 在本實(shí)施方式中，手術(shù)器具33使用對手術(shù)部位進(jìn)行切削的電鉆。針對該手術(shù)器具 (電鉆）33,與斜視內(nèi)窺鏡32同樣地，在后端部附近安裝有三維傳感器33b。由此，針對進(jìn)行 切削的手術(shù)器具（電鉆）33的前端（處理部）的位置，也能夠基于手術(shù)器具參數(shù)保存部24 所保存的電鉆的長度和形狀來進(jìn)行計(jì)算。
[0115] 更具體來說，如圖25(a)所示，通過在實(shí)際空間中，將三維傳感器33b安裝于不會 妨礙實(shí)際在手術(shù)中使用的手術(shù)器具33的把持部的位置處，由此，如圖25(b)所示，在虛擬空 間中，利用多點(diǎn)模型對手術(shù)器具圖像33a的前端位置進(jìn)行建模。
[0116] 并且，如圖26所示，與實(shí)際的手術(shù)器具33的操作一致地，基于實(shí)時(shí)對手術(shù)器具33 的位置和姿勢等進(jìn)行探測的結(jié)果，在虛擬空間上，計(jì)算并顯示從手術(shù)器具33的前端的多個(gè) 點(diǎn)到計(jì)劃手術(shù)的切削部位的距離。
[0117] 此外，從手術(shù)器具33的前端的多個(gè)點(diǎn)至計(jì)劃手術(shù)的切削部位的距離，在靠近的方 向上進(jìn)行采樣，根據(jù)多個(gè)點(diǎn)靠近的速度、加速度以及方向，變更顯示模式（參照圖9以及圖 10)。
[0118]由此，手術(shù)者能夠觀察表示導(dǎo)航用的虛擬空間的圖像的同時(shí)更準(zhǔn)確地把握手術(shù)器 具前端相對于切削部位的位置。
[0119] 〈與本手術(shù)輔助方法相關(guān)的控制流程〉
[0120] 在此，針對表示本實(shí)施方式的基于個(gè)人計(jì)算機(jī)1的手術(shù)輔助方法的流程的控制流 程，使用圖7(a)至圖7(c)進(jìn)行說明，如下。
[0121]如圖7(a)所示，在本實(shí)施方式的個(gè)人計(jì)算機(jī)1中，首先，在S1中，如上所述，輸入 來自斷層圖像信息部8的斷層圖像信息，并將該信息提供給體素信息提取部7。
[0122] 接著，在S2中，在體素信息提取部7中，從斷層圖像信息中提取體素信息。提取到 的體素信息經(jīng)由斷層圖像信息獲取部6而被保存到存儲器9的體素信息保存部10中。體 素信息保存部10所保存的體素信息是例如由I(x，y，z，α)構(gòu)成的點(diǎn)的信息。此時(shí)，I為該 點(diǎn)的亮度信息，x、y、z表示坐標(biāo)點(diǎn)，α是透明度信息。
[0123] 接著，在S3中，體繪制運(yùn)算部13基于體素信息保存部10所保存的體素信息，計(jì)算 出與視線垂直且間隔固定的多個(gè)切片信息，并獲取切片信息組。并且，切片信息組至少暫時(shí) 被保存在體繪制運(yùn)算部13內(nèi)。
[0124]另外，所謂上述與視線垂直的切片信息是指與視線正交的面。例如，在使顯示器2 沿著鉛垂方向豎立的狀態(tài)下，在將顯示器設(shè)為與臉部面平行的狀態(tài)下進(jìn)行觀察時(shí)，切片信 息成為與視線垂直的面。
[0125] 如上所述，這樣得到的多個(gè)切片信息保有由I(x，y，z，α )構(gòu)成的點(diǎn)的信息。由此， 關(guān)于切片信息，例如在Ζ方向上配置多個(gè)體素標(biāo)簽14。另外，體素標(biāo)簽14的集合體容納在 體素標(biāo)簽保存部11中。
[0126] 接著，在S4中，在顯示器2中顯示繪制像。此時(shí)，在顯示器2中，通過使用鼠標(biāo)4 等來指定CT值的范圍，從而選擇成為切削對象物的骨骼或血管等來進(jìn)行顯示。
[0127] 接著，在S5中，判定是否從用戶接受了實(shí)施配準(zhǔn)的指示。在此，在接受到配準(zhǔn)指示 的情況下，為了實(shí)施配準(zhǔn)，進(jìn)入A(se)。另一方面，在未接受到配準(zhǔn)指示的情況下，轉(zhuǎn)移至確 認(rèn)是否接受到實(shí)施導(dǎo)航的指示的S7。
[0128] 在S5中接受到配準(zhǔn)指示的情況下，按照圖7(b)所示的流程，實(shí)施配準(zhǔn)。
[0129] g卩，首先，在S61中，指示成為配準(zhǔn)的特征點(diǎn)的位置。具體來說，將容易從體表面確 認(rèn)位置的骨骼的部分，例如，第五棘突、左右髂骨等作為特征點(diǎn)。
[0130] 接著，在S62中，設(shè)為在手術(shù)者或者護(hù)士等把持傳感器的狀態(tài)下從橫臥于手術(shù)臺 上的患者的體表面向這些特征點(diǎn)靠近的位置推壓的狀態(tài)，觀察顯示器102的同時(shí)對傳感器 的位置進(jìn)行微調(diào)整來獲取傳感器位置信息。
[0131] 接著，在S63中，計(jì)算出用于將獲取到的表示傳感器位置的實(shí)際空間坐標(biāo)系變換 為虛擬空間坐標(biāo)系的變換矩陣。
[0132] 如圖23所示，根據(jù)由在虛擬空間內(nèi)指定的3個(gè)特征點(diǎn)（Pvl，P# Pv3)、（Pvl，Pv2, Pv3) 形成的三角形的重心為原點(diǎn)的PvQ、和相對于從傳感器獲取到的實(shí)際空間內(nèi)的對象以由對應(yīng) 的特征點(diǎn)坐標(biāo)（Pd，P r2, prt)、（Pd，pr2, pr3)形成的三角形的重心為原點(diǎn)的Prt，求出坐標(biāo)變換 矩陣。
[0133] 首先，PvQ是在虛擬空間內(nèi)指定的特征點(diǎn)三角形的重心。
[0134] 【數(shù)學(xué)式1】
[0135]

【權(quán)利要求】
1. 一種手術(shù)輔助裝置，在觀察內(nèi)窺鏡圖像的同時(shí)使用切削用手術(shù)器具來進(jìn)行的手術(shù) 中，顯示根據(jù)斷層圖像信息生成的三維模擬圖像的同時(shí)進(jìn)行導(dǎo)航，該手術(shù)輔助裝置具備： 斷層圖像信息獲取部，獲取患者的斷層圖像信息； 存儲器，與所述斷層圖像信息獲取部相連接，保存所述斷層圖像信息的體素信息； 體繪制運(yùn)算部，與所述存儲器相連接，基于所述體素信息，在與視線垂直的方向上對體 素信息進(jìn)行采樣； 內(nèi)窺鏡/手術(shù)器具位置檢測部，依次檢測所述內(nèi)窺鏡以及所述手術(shù)器具的三維位置； 配準(zhǔn)運(yùn)算部，對由所述體繪制運(yùn)算部生成的三維圖像的坐標(biāo)、和在所述內(nèi)窺鏡/手術(shù) 器具位置檢測部中檢測的所述內(nèi)窺鏡及所述手術(shù)器具的坐標(biāo)進(jìn)行坐標(biāo)合并； 模擬部，在由所述體繪制運(yùn)算部生成的三維圖像上將預(yù)定被虛擬地切削的手術(shù)的切削 部分相關(guān)聯(lián)到所述體素信息上后存儲于所述存儲器中； 距離計(jì)算部，計(jì)算出所述三維圖像上的所述手術(shù)器具的處理部與所述存儲器所保存的 表示所述切削部分的所述體素信息之間的距離；以及 導(dǎo)航部,使用所述手術(shù)器具在手術(shù)中的坐標(biāo)來顯示所述三維圖像上的所述手術(shù)器具的 所述處理部，與手術(shù)中顯示的內(nèi)窺鏡圖像一起顯示所述處理部與所述存儲器所保存的表示 所述切削部分的所述體素信息之間的距離。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的手術(shù)輔助裝置，其中， 所述模擬部在進(jìn)行手術(shù)前的切削時(shí)，檢測對象部位的深度并運(yùn)算出不連續(xù)性或者深度 的變化程度，在變化程度超過了規(guī)定閾值的情況下，中止切削或者不更新切削數(shù)據(jù)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的手術(shù)輔助裝置，其中， 所述導(dǎo)航部利用多點(diǎn)模型，對所述三維圖像上的所述手術(shù)器具的處理部進(jìn)行建模。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1?3中任一項(xiàng)所述的手術(shù)輔助裝置，其中， 所述導(dǎo)航部使用設(shè)為對所述手術(shù)中的手術(shù)器具進(jìn)行了切削的部分進(jìn)行表示的體素信 息的方向分量的向量，作為所述距離的向量。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1?4中任一項(xiàng)所述的手術(shù)輔助裝置，其中， 所述導(dǎo)航部從所述切削部分開始按等距離來變更體素的顏色后進(jìn)行顯示。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1?5中任一項(xiàng)所述的手術(shù)輔助裝置，其中， 所述配準(zhǔn)運(yùn)算部將所述內(nèi)窺鏡以及所述手術(shù)器具的坐標(biāo)和所述三維圖像的坐標(biāo)進(jìn)行 坐標(biāo)合并后，確認(rèn)坐標(biāo)合并的精度，在該精度超過了規(guī)定范圍的情況下，對坐標(biāo)合并的偏差 進(jìn)行校正。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1?6中任一項(xiàng)所述的手術(shù)輔助裝置，其中， 所述導(dǎo)航部設(shè)定由所述體繪制運(yùn)算部生成且由所述內(nèi)窺鏡所獲取的第1顯示區(qū)域、和 在實(shí)際的手術(shù)中因所述手術(shù)器具而導(dǎo)致顯示受限的第2顯示區(qū)域，并顯示該第1顯示區(qū)域 和該第2顯示區(qū)域。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1?7中任一項(xiàng)所述的手術(shù)輔助裝置，其中， 該手術(shù)輔助裝置還具備顯示所述三維圖像、表示所述手術(shù)器具的前端的圖像以及所述 距離的顯示部。
9. 一種手術(shù)輔助程序，在觀察內(nèi)窺鏡圖像的同時(shí)使用切削用手術(shù)器具進(jìn)行的手術(shù)中， 顯示根據(jù)斷層圖像信息生成的三維模擬圖像的同時(shí)進(jìn)行導(dǎo)航，該手術(shù)輔助程序使計(jì)算機(jī)執(zhí) 行具備以下步驟的手術(shù)輔助方法，該手術(shù)輔助方法具備： 獲取患者的斷層圖像信息的步驟； 保存所述斷層圖像信息的體素信息的步驟； _ 基于所述體素信息，在與視線垂直的方向上對體素信息進(jìn)行采樣的步驟； 依次檢測所述內(nèi)窺鏡以及手術(shù)器具的三維位置的步驟； _ 對所述三維圖像的坐標(biāo)與所述內(nèi)窺鏡及所述手術(shù)器具的坐標(biāo)進(jìn)行坐標(biāo)合并的步驟； 在所述三維圖像上將預(yù)定被虛擬地切削的手術(shù)的切削部分相關(guān)聯(lián)到所述體素信息上 后存儲在存儲器中的步驟； _ 計(jì)算出所述三維圖像上的所述手術(shù)器具的處理部與所述存儲器所保存的表示所述切 削部分的所述體素信息之間的距離的步驟；以及 使用所述手術(shù)器具在手術(shù)中的坐標(biāo)來顯示所述三維圖像上的所述手術(shù)器具的所述處 理部，與手術(shù)中顯示的內(nèi)窺鏡圖像一起顯示所述處理部與所述存儲器所保存的表示所述切 削部分的所述體素信息之間的距離。
10. -種手術(shù)輔助裝置，在觀察內(nèi)窺鏡圖像的同時(shí)使用切削用手術(shù)器具進(jìn)行的手術(shù)中， 顯示根據(jù)斷層圖像信息生成的三維模擬圖像的同時(shí)進(jìn)行導(dǎo)航，該手術(shù)輔助裝置具備： 模擬部，在與視線垂直的方向上對患者的斷層圖像信息的體素信息進(jìn)行采樣而生成 的三維圖像上，將預(yù)定被虛擬地切削的手術(shù)的切削部分相關(guān)聯(lián)到所述體素信息上后進(jìn)行存 儲；以及 導(dǎo)航部，計(jì)算出所述三維圖像上的所述手術(shù)器具的處理部與存儲器所保存的表示所述 切削部分的所述體素信息之間的距離，使用所述手術(shù)器具在手術(shù)中的坐標(biāo)來顯示所述三維 圖像上的所述手術(shù)器具的所述處理部，并與手術(shù)中顯示的內(nèi)窺鏡圖像一起顯示所述處理部 與表示所述切削部分的所述體素信息之間的距離。
【文檔編號】A61B1/00GK104203142SQ201380016841
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2013年3月26日 優(yōu)先權(quán)日:2012年3月29日
【發(fā)明者】竹村知晃, 今中良一, 今西勁峰, 吉田宗人, 木岡雅彥 申請人:松下健康醫(yī)療器械株式會社, 松下醫(yī)療方案株式會社