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VIRTUAL SURGERY SIMULATION SYSTEM

Patent code P09A015360
Posted date Mar 19, 2010
Application number P2003-146463
Publication number P2004-344491A
Patent number P4129527
Date of filing May 23, 2003
Date of publication of application Dec 9, 2004
Date of registration May 30, 2008
Inventor
  • (In Japanese)藤本 英雄
  • (In Japanese)佐野 明人
Applicant
  • (In Japanese)国立大学法人 名古屋工業大学
Title VIRTUAL SURGERY SIMULATION SYSTEM
Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a virtual surgery simulation system simulating the work of a surgery at the same sight line as the actual surgery without using models.

SOLUTION: When a user stands in front of a three-dimensional image display device 10, puts on a liquid crystal shutter type spectacles 40, and moves a grip 51, this virtual surgery simulation system 1 allows a main PC 20 to display a parallax error image three-dimensionally displayed when looking through the liquid crystal shutter type spectacles 40 on the three-dimensional image display device 10 based on a human model data and surgical appliance model data. Then, the main PC three-dimensionally displays a virtual surgical appliance and the virtual human body overlapped on the grip 51 in front of the user and, when the virtual surgical appliance approaches to the virtual body, the main PC 20 calculates the operation that the virtual surgical appliance is elastically deformed, cuts, or penetrates relative to the virtual human body, displays the virtual human body formed by updating the human model data, and produces a repulsive force at the grip 51 responding to the operation applied to the virtual human body by an inner force sense device 50.

Outline of related art and contending technology (In Japanese)
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
Field of industrial application (In Japanese)
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。
Scope of claims (In Japanese)
【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。
Industrial division
  • Therapeutic hygiene
  • Athletics, amusement
IPC(International Patent Classification)
Drawing

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JP2003146463thum.jpg
State of application right Right is in force
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