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SURGICAL OPERATION SUPPORT SYSTEM

Patent code P110002355
File No. S2009-0456-N0
Posted date Apr 13, 2011
Application number P2009-047462
Publication number P2010-200869A
Patent number P5569711
Date of filing Mar 1, 2009
Date of publication of application Sep 16, 2010
Date of registration Jul 4, 2014
Inventor
  • (In Japanese)山本 清二
  • (In Japanese)高井 利久
  • (In Japanese)林本 悦一
  • (In Japanese)三浦 曜
Applicant
  • (In Japanese)国立大学法人浜松医科大学
Title SURGICAL OPERATION SUPPORT SYSTEM
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a surgical operation support system, where relatively quick and accurate positioning is possible between patient's 3D surface shape data obtained by measurement with a 3D surface shape scanner and his/her 3D inner shape data obtained beforehand in the event of changes in the patient's body position in addition to his/her skin surface shapes during operation.
SOLUTION: The operation support system 1 includes a 3D surface shape scanner 20 for measuring the 3D surface shape of a patient 60 and an arithmetic device 40 to deal with data from the 3D surface shape scanner. The arithmetic device stores beforehand the patient's 3D inner shape data obtained from a 3D tomographic scanner 30. The arithmetic device includes a means to position between the 3D inner shape data and the 3D surface shape data by applying the data among the 3D inner shape data, for the body regions having a small distance between the bone structure and skin surfaces, and the 3D surface shape data corresponding to these body regions.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)



従来から、手術前にX線CT装置等で撮像された3次元断層画像と、体内に挿入される手術器具の先端位置等を示す画像とを合成して表示して、術者を支援する手術支援システムが知られている。2つの画像を合成するには、2つの画像の元となる座標データを同一の座標系のデータとするためのデータ処理が必要である。以後、2つの座標データを同一の座標系のデータにするデータ処理を、データの位置合わせ、と端的に表現する。例えば特許文献1および2には、本発明者らによる手術支援システムが記載されおり、3次元表面形状スキャナによる測定により取得された3次元表面形状データと、予め3次元断層スキャナによる測定により取得された3次元内部形状データ(3次元断層データ)とを位置合わせする技術が記載されている。また、3次元表面形状スキャナにより、手術器具に取り付けられた位置姿勢検出用の標識部を測定して、手術器具の位置姿勢を算出し、患者の3次元表面形状データと手術器具の先端位置の座標データとを位置合わせする技術も記載されている。これらの技術により、3次元内部形状データと手術器具の先端位置の座標データとを位置合わせすることができる。





3次元断層像と体内に挿入される手術器具の特定位置を示す画像とを合成して表示することが記載された他の従来技術としては特許文献3および4が挙げられる。

特許文献3には、手術ナビゲーション装置において、使用中の硬性内視鏡の光軸方向を3次元断層画像上に表示する技術が記載されている。

特許文献4には、患者の体内に挿入される内視鏡挿入部の先端から患者体内の術部までの距離を測定する距離測定手段(スポット光照射による三角測量法や超音波センサ等)を有する内視鏡を用いて、内視鏡で観察している場所を決定し、術前CT/MRI像に表示する技術が記載されている。

上記特許文献3および4では、3次元表面形状スキャナにより患者の3次元表面形状データおよび内視鏡の位置姿勢を取得する代わりに、患者と内視鏡に発光素子などのマーカーを取り付け、これらのマーカーの座標を位置センサにより検出することを行っている。しかしながらこのシステムでは3次元断層画像の取得を患者にマーカーをつけたまま実施したり、患者に取り付けたマーカーと患者の顔面における特徴点との関係を取得する必要があるため、患者に不便を強いることになったり、システムが複雑になってしまう。また、患者につけたマーカーの位置が変化すると合成の精度も悪くなってしまう。よって特許文献1および2に示された3次元表面形状スキャナを用いた手術支援システムは簡便さ、精度のよさの点で優れていると言える。

Field of industrial application (In Japanese)



本発明は、3次元表面形状スキャナによる測定により取得された3次元表面形状データと、3次元断層スキャナによる測定により取得された3次元内部形状データとの位置合わせ行う手段を有している手術支援システム、並びに、前記手術支援システムにおける位置合わせ方法および位置合わせプログラムに関する。

Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】
 
患者の3次元表面形状を測定し、3次元表面形状データを取得する3次元表面形状スキャナと、前記3次元表面形状スキャナからのデータを処理する演算装置と、を有する手術支援システムであって、
前記演算装置には、予め3次元断層スキャナによる測定により取得された前記患者の3次元内部形状データが記憶されており、
前記演算装置は、前記3次元内部形状データのうち患者の移動や患者への手術器具挿入によって皮膚の表面形状が実質的に変化しない程度に骨格と皮膚表面との距離が小さい部位のデータと、前記部位に対応する前記3次元表面形状データとにより、前記3次元内部形状データと前記3次元表面形状データとの位置合わせを行う手段を有している、手術支援システム。

【請求項2】
 
前記3次元表面形状データは前記3次元表面形状スキャナにより所定の時間間隔で随時取得され、前記3次元内部形状データと前記3次元表面形状データとの位置合わせ情報は随時更新される、請求項1記載の手術支援システム。

【請求項3】
 
前記演算装置は、前記3次元内部形状データから患者の移動や患者への手術器具挿入によって皮膚の表面形状が実質的に変化しない程度に骨格と皮膚表面との距離が小さい部位のデータを抽出する手段と、前記3次元表面形状スキャナにより取得された3次元表面形状データから、前記抽出された3次元内部形状データに対応する3次元表面形状データをマッチングにより検出することにより座標変換係数を算出する手段と、前記算出した座標変換係数により前記3次元内部形状データと前記3次元表面形状データとの位置合わせを行う手段とを有している、請求項1または2記載の手術支援システム。

【請求項4】
 
3次元表面形状スキャナによる測定により取得された3次元表面形状データと、3次元断層スキャナによる測定により取得された3次元内部形状データとの位置合わせをするプログラムであって、
前記3次元内部形状データのうち患者の移動や患者への手術器具挿入によって皮膚の表面形状が実質的に変化しない程度に骨格と皮膚表面との距離が小さい部位のデータと、前記部位に対応する前記3次元表面形状データとにより、前記3次元内部形状データと前記3次元表面形状データとの位置合わせを行うステップを有する、位置合わせプログラム。
IPC(International Patent Classification)
Drawing

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JP2009047462thum.jpg
State of application right Registered
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