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仮想手術シミュレーションシステム

国内特許コード P09A015360
掲載日 2010年3月19日
出願番号 特願2003-146463
公開番号 特開2004-344491
登録番号 特許第4129527号
出願日 平成15年5月23日(2003.5.23)
公開日 平成16年12月9日(2004.12.9)
登録日 平成20年5月30日(2008.5.30)
発明者
  • 藤本 英雄
  • 佐野 明人
出願人
  • 国立大学法人 名古屋工業大学
発明の名称 仮想手術シミュレーションシステム
発明の概要

【課題】実際の手術と同様の視線で、模擬物を使わずに手術の作業を模擬して行うことができる仮想手術シミュレーションシステムを提供する。
【解決手段】使用者が、立体映像表示装置10の前に立ち、液晶シャッタ式メガネ40を掛け、グリップ51を動かすと、仮想手術シミュレーションシステム1は、メインPC20で、人体モデルデータ及び手術具モデルデータを基に、液晶シャッタ式メガネ40を通して見たときに立体表示される視差画像を立体映像表示装置10に表示して、グリップ51に重なる仮想手術具及び仮想人体を使用者の眼前に立体表示し、仮想手術具が仮想人体に対して接すると、メインPC20により、仮想手術具が仮想人体に対して弾性変形、又は、切断、又は、刺通した作用を演算して、人体モデルデータを更新した仮想人体を表示し、力覚デバイス50により仮想人体への作用に応じた反発力をグリップ51に発生する。
【選択図】 図1

従来技術、競合技術の概要
従来、学生による手術の技能訓練などにて模擬的に手術を行う方法として、人体を模擬した模擬物(例えば、動物)に対して手術を行う方法が知られている。しかし、動物愛護の観点から、動物を模擬物として用いることが困難になってきており、人工の模擬物を用いる場合でも、模擬物を繰り返し用いることが難しく費用がかかるなどの問題がある。
【0003】
この問題を改善するために、患者を模擬した仮想人体、及び、手術具を模擬した仮想手術具の3次元画像を描画してモニタ画面に表示し、使用者によるモニタ画面の前部に設けられた模擬手術具の操作に対して、連動して仮想手術具を表示し、仮想手術具による作用を仮想人体に対して反映して表示する仮想手術シミュレーションシステムにより、模擬物を用いず仮想空間内の仮想人体に対して手術を行う方法が知られている(特許文献1参照)。
【0004】
【特許文献1】
特許第3198130号公報
産業上の利用分野
本発明は、手術の技能訓練や、手術の事前検討等のために、実際の人体を用いずに手術の作業を行えるようにするための仮想手術シミュレーションシステムに関する。
特許請求の範囲 【請求項1】所定の仮想空間内に立体映像を表示するための映像表示手段と、
前記仮想空間に患者の一部又は全部を模擬した仮想人体を表示するための人体モデルデータ、及び、前記仮想空間に手術具を模擬した仮想手術具を表示するための手術具モデルデータが、前記仮想空間内に表示すべき位置の位置情報を含めて記憶された記憶手段と、
前記仮想空間内における使用者の手又は指の位置を検出する位置検出手段と、前記位置検出手段にて検出される使用者の手又は指の位置に、前記仮想手術具が変位されるように、前記仮想手術具の位置情報を更新する位置情報更新手段と、
前記位置情報更新手段にて位置情報を更新された前記仮想手術具が、前記仮想人体に当接する位置関係になったと判断される場合に、該位置関係で、実際の手術具を実際の人体に当接させた場合の該人体における作用を演算して、該演算結果を前記人体モデルデータに反映するモデルデータ更新手段と、
使用者の視線位置及び視線方向を検出する視線検出手段と、
最新の前記人体モデルデータ及び前記手術具モデルデータにより、前記仮想人体及び前記仮想手術具を、前記視線検出手段にて検出された視線位置及び視線方向から観察される前記仮想空間内の立体映像として、前記映像表示手段により表示する映像制御手段と、
を備えることを特徴とする仮想手術シミュレーションシステム。
【請求項2】前記位置検出手段にて位置を検出される使用者の手又は指に、反発力を与えるための体感手段を備え、
前記モデルデータ更新手段は、前記実際の人体における作用を演算する際に、前記実際の手術具に対する反発力を演算し、該演算結果を基に前記体感手段を介して前記使用者の手又は指に反発力を与える、
ことを特徴とする請求項1に記載の仮想手術シミュレーションシステム。
【請求項3】前記モデルデータ更新手段は、
前記仮想人体に当接する箇所の前記仮想手術具の形状の種類毎に、前記実際の人体における作用を演算するための複数の演算パターンを備え、
前記実際の人体における作用を演算する際には、前記仮想人体に対する前記仮想手術具の当接箇所の形状に応じた前記複数の演算パターンを選択し、前記実際の人体における作用を該演算パターンで演算する、
ことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の仮想手術シミュレーションシステム。
【請求項4】前記立体表示手段は、
前記仮想人体及び前記仮想手術具を、手術台に相当する台上面に、視差が設けられた2つの視差画像として表示する視差画像表示装置と、
使用者の眼前に装着され、前記視差画像を立体視させる立体視眼鏡と、
で構成されることを特徴とする請求項1~請求項3にいずれか記載の仮想手術シミュレーションシステム。
【請求項5】前記記憶手段には、
実在する患者から取得したデータより生成した人体モデルデータが記憶されることを特徴とする請求項1~請求項4にいずれか記載の仮想手術シミュレーションシステム。
【請求項6】現実空間に実在する患者に対して手術具を作用させるために、前記位置検出手段で検出した使用者の手又は指の位置を、所定の外部へ出力する外部出力手段を備えることを特徴とする請求項5に記載の仮想手術シミュレーションシステム。
産業区分
  • 治療衛生
  • 運動娯楽用
国際特許分類(IPC)
画像

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JP2003146463thum.jpg
出願権利状態 権利存続中
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