(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体の関心部位ごとに断層像の画像データーを記憶する画像記憶手段と、手術器具の実空間上の位置を順次検出する実空間座標値検出手段と、前記実空間座標値検出手段からの位置情報を画像空間上の座標値に変換する画像空間座標値算出手段と、前記画像空間座標値算出手段からの位置情報に基づいて前記画像記憶手段から画像データーを順次選択する画像選択手段と、前記画像選択手段によって選択された画像上の、前記画像空間座標値算出手段によって算出された位置に、手術器具の位置を示す所定パターンを重ね合わせる画像合成手段と、前記画像合成手段によって合成された画像を表示する表示手段と、から構成される手術器具位置の表示装置であって、
（ａ）  前記画像記憶手段に格納されている画像から被検体の輪郭を抽出し、その座標値を記憶する画像輪郭抽出手段と、（ｂ）  前記実空間座標値検出手段によって求めた実空間上の被検体の表面位置座標値を複数記憶する表面座標記憶手段と、（ｃ）  画像空間と実空間の座標軸を三次元で平行移動、あるいは回転する座標軸移動手段と、（ｄ）  表面位置座標値群の各点と画像の輪郭座標値とから、画像空間と実空間の不整合係数を求める不整合係数算出手段と、（ｅ）  最も不整合係数の小さい時の平行移動量、回転角度から、実空間上の点の座標値を画像空間上の座標値に変換するための変換行列を作成する変換行列作成手段と、を備えることを特徴とする手術器具の位置表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、外科手術ナビゲーション装置とも呼ばれ、外科手術のために被検体内に内視鏡や吸引管などの手術器具を差し入れた際に、その手術器具が被検体内のどの位置にあるかを表示する装置、特に、手術前に収集したＸ線ＣＴ像、ＭＲＩ像、あるいは透過Ｘ線画像上の位置に、手術器具の実空間上（術野）の位置を正確に対応づけできるようにした手術器具の位置表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
予め収集しておいたＭＲＩ像、Ｘ線ＣＴ像、透過Ｘ線画像上に手術器具の位置を重ね合わせて表示する手術器具の位置表示装置としては、▲１▼ＮＥＵＲＯ−ＮＡＶＩＧＡＴＯＲ（「Ｔｈｒｅｅ  Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ  Ｄｉｇｉｔｉｚｅｒ（Ｎｅｕｒｏｎａｖｉｇａｔｏｒ）  ：Ｎｅｗ  Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ  Ｃｏｍｐｕｔｅｄ  Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ−Ｇｕｉｄｅｄ  Ｓｔｅｒｅｏｔａｘｉｃ  Ｓｕｒｇｅｒｙ  」：Ｅ．Ｗａｔａｎａｂｅ  ｅｔ  ａｌ．：Ｓｕｒｇ  Ｎｅｕｒｏｌ  １９８７；２７：ｐ５４３−ｐ５４７）、▲２▼「医療用三次元定位装置」（特開平０３−１０６３５９号）…ＮＥＵＲＯ−ＳＡＴを用いた定位脳手術支援装置、▲３▼「定位脳手術支援装置」（特開平０３−２６７０５４号）を用いたＣＡＮＳ−ＮＡＶＩＧＡＴＯＲ、▲４▼「体内三次元位置表示装置」（特開平０３−２８４２５３号）などがある。
これら従来例に係る手術器具の位置表示装置では、画像記憶手段に格納された被検体部位の関心部位の位置ごとの断層像の画像データーは、Ｘ線ＣＴ装置などの断層撮影を行なった装置の空間座標（ＣＴ座標系）で表わされている。
【０００３】
したがって、Ｘ線ＣＴ装置、ＭＲＩ装置などで撮影した画像に吸引管や内視鏡などの手術器具の位置を重ね合わせてリアルタイムに表示するためには、手術に先立って、被検体の実空間上（術野）の位置（すなわち、手術器具の位置表示装置の実空間座標…手術器具の位置検出手段を基準とする座標系）を予め撮影しておいた画像上の位置（すなわち、ＣＴ座標系の固有空間座標）に対応づけておく必要がある。この対応付けは、所謂キャリブレーションと称されており、キャリブレーションには被検体の体表上に取り付けられるマーカーと呼ばれる物体が使用される。
通常、このキャリブレーションを行なうには、まず、手術を行なうべき被検体の関心部位の体表面にマーカーを貼り付け、その状態で前記マーカーと共に被検体の関心部位ごとに断層像を収集し、この断層像の画像データーと断層像上に描出されたマーカー位置を画像記憶手段に記憶（格納）する。
【０００４】
つぎに、手術の直前に、手術器具の先端部で前記マーカーを指示することによって、先に記憶したマーカー位置が実空間上のどの位置に対応するかで行なわれる。具体的には手術器具等に取り付けられた位置検出手段からの実空間座標と画像データーのＣＴ座標系の固有空間座標とを対応づけることで行なわれている。そして、この対応付けされたマーカーの実空間座標に基づいて画像データーの実空間座標を決定する。
手術の際には、位置検出手段から得られた手術器具の位置情報（実空間座標）に基づいて断層像の画像データーが表示手段に表示され、さらに手術器具の位置を示す所定パターンが表示手段に重ね合わせ表示される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来の手術器具の位置表示装置が、実空間と画像空間を対応づけるために採用しているマーカーを用いた方法は、次の問題がある。
画像データー収集のための画像撮像時にマーカーを被検体の体表上に貼り付ける必要があり、単なる撮像に比べ操作が煩雑になる。そればかりでなく、画像の撮像時から手術時までのあいだにマーカーの位置を動かしてしまうと、正確なキャリブレーション、すなわち、実空間と画像空間の対応づけが正確にできず、手術適用時の位置ずれの原因となる可能性があり、さらに、緊急の手術などでマーカーを貼り付けて撮像する時間がない場合に、以前撮像した画像を手術に適用することができないなど、多くの制約があった。
【０００６】
本発明の目的は、このような事情に鑑み、マーカーを用いることなく実空間
（術野）と画像空間を対応づけ（キャリブレーション）を正確に行なうことができ、手術に使用する画像の撮像の際の制約を減らし、また、マーカー位置のずれによる表示位置精度の悪化の可能性を低減し、ひいては術者や患者の負担を軽減できる手術器具の位置表示装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は次のような構成をとる。
即ち、予め収集しておいた被検体の関心部位の画像上に、手術中に差し入れられる手術器具の位置を、リアルタイムに重ね合わせ表示する手術器具の位置表示装置において、被検体の関心部位ごとに断層像の画像データーを記憶する画像記憶手段と、手術器具の実空間上の位置を順次検出する実空間座標値検出手段と、前記実空間座標値検出手段からの位置情報を画像空間上の座標値に変換する画像空間座標値算出手段と、前記画像空間座標値算出手段からの位置情報に基づいて前記画像記憶手段から画像データーを順次選択する画像選択手段と、前記画像選択手段によって選択された画像上の、前記位置検出手段によって検出された位置に、手術器具の位置を示す所定パターンを重ね合わせる画像合成手段と、前記画像合成手段によって合成された画像を表示する表示手段と、から構成される手術器具位置の表示装置であって、
（ａ）  前記画像記憶手段に格納されている画像から被検体の輪郭を抽出し、その座標値を記憶する画像輪郭抽出手段と、（ｂ）  前記位置検出手段によって求めた実空間上の被検体の表面位置座標値を複数記憶する表面座標記憶手段と、（ｃ）  画像空間と実空間の座標軸を三次元で平行移動、回転する座標軸移動手段と、（ｄ）  表面位置座標値群と輪郭座標値とから画像空間と実空間の不整合係数を求める不整合係数算出手段と、（ｅ）  最も不整合係数の小さい時の平行移動量、回転角度から、実空間上の点の座標値を画像空間上の座標値に変換するための変換行列を作成する変換行列作成手段と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
また、前記不整合係数算出手段は、前記座標軸移動手段によって任意に平行移動、回転された表面位置座標値群の各点から、同じく任意に平行移動、回転された画像の輪郭座標値のうちの最も近い点への距離を求め、表面位置座標値群の全点の最短距離の総和をもってこれを画像空間と実空間の不整合係数とするものであることを特徴とする。
また、前記画像輪郭抽出手段は、求めた被検体の輪郭座標値のうち、隣り合う座標値の間の点を補間して求める補間手段を備えることを特徴とする。
【０００９】
【作用】
本発明の作用は以下の通りである。
画像輪郭抽出手段は、画像記憶手段に格納されている被検体の画像から被検体の表面の輪郭を抽出し、輪郭を構成する各点の画像空間上の座標値をすべて記憶する。
実空間座標値検出手段は、操作者によってキャリブレーション時に指し示された、被検体表面上の複数の点の実空間上の座標値を順次検出し、表面座標記憶手段に格納する。
座標軸移動手段は、表面座標記憶手段に格納されている被検体表面上の複数点のうちの一点の座標値が、画像輪郭抽出手段に格納されている被検体の輪郭の座標値と一致するように、表面座標記憶手段の全点を平行移動する。この状態で、不整合係数算出手段は、表面座標記憶手段に格納されている各点について、最も近い画像輪郭抽出手段で抽出された最も近い輪郭点への距離を求め、その総和を不整合係数として算出する。
【００１０】
さらに、座標軸移動手段は、表面座標記憶手段に格納されている全点を、先の画像輪郭抽出手段で抽出された輪郭の一点と一致させた点を中心に適当な角度で三次元的に回転させ、不整合係数算出手段によってその都度不整合係数を算出する。画像輪郭抽出手段で抽出され記憶されている輪郭の別の点にも先の表面座標記憶手段内の一点を一致させ、同様に回転を行いながら不整合係数を算出する。このようにして、最も不整合係数の値が小さくなる場合の平行移動量と回転角度から、変換行列作成手段が変換行列を作成する。
結果、実空間上（術野）の位置を画像空間上の位置に対応づけるために、マーカーを使用する必要が無くなるので、手術に使用する画像の撮像の際の制約を減らし、また、マーカー位置のずれによる表示位置精度の悪化の可能性を低減し、ひいては術者や患者の負担を軽減できる手術器具の位置表示装置を提供することができる。
【００１１】
【実施例】
以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。
図１は、本発明に係わる手術器具の位置表示装置の一実施例の概略構成を示す図である。
図１において、符号１は被検体Ｍが載置された手術台である。２は手術中に術者によって被検体Ｍに差し入れられる手術器具である。手術台１上には、三次元方向にそれぞれ磁界を発生する磁気ソース３ａが、被検体Ｍとの相対位置関係が変化しないように配備されている。なお、この磁気ソース３ａは被検体Ｍ自身に取付け固定してもよい。手術器具２の後端部には、磁気ソース３ａから発生された三次元の磁界を検出する磁気センサー３ｂが取り付けられている。
【００１２】
図２に示すように、磁気ソース３ａは、三次元方向Ｘ、Ｙ、Ｚにそれぞれ磁界を発生させる３つのコイル３ａｘ  、３ａｙ  、３ａｚ  から構成されている。磁気ソース３ａは、駆動回路４に接続され、この駆動回路４から交流電流を与えられることにより三次元の磁界Ｈを発生する。磁気センサー３ｂも同様に、互いに直交する３つのコイル３ｂｘ  、３ｂｙ  、３ｂｚ  から構成されている。磁気センサー３ｂは、検出回路５に接続されている。この検出回路５は、各コイル３ｂｘ  、３ｂｙ  、３ｂｚ  からの検出信号を増幅して、適宜のディジタル信号に変換した位置データーを出力する。磁気ソース３ａ、磁気センサー３ｂ、駆動回路４、検出回路５及び後述する実空間座標値検出部７は、本発明における実空間座標値検出手段に相当する。
【００１３】
画像処理コンピュータ６は、手術器具２の画像空間座標値の位置算出、算出された位置に応じた画像の選択、選択された画像上への手術器具２のパターンの合成、また、画像上の被検体の輪郭の抽出とその輪郭の画像空間上の座標値の記憶、被検体表面位置の実空間上の座標値の記憶、画像空間及び実空間の平行移動と回転、不整合係数の算出、変換行列の作成を行うものであり、その内部構成を機能別に大別すると、実空間座標値検出部７、画像空間座標値算出部８、画像選択部９、画像合成部１０、画像輪郭抽出部１１、表面座標記憶部１２、座標軸移動部１３、不整合係数算出部１４、変換行列作成部１５からなる。
【００１４】
実空間座標値検出部７は、検出回路５からの位置データーに基づいて、磁気センサー３ｂの三次元位置（実空間座標）及び方向を算出し、さらに予めデーターとして与えられている手術器具２の大きさを考慮して、最終的には、手術器具２の先端の実空間上の三次元位置座標値及び方向を求めるもので、本発明における実空間座標値検出手段に相当する。なお、上述した磁気ソース３ａおよび磁気センサー３ｂを使って磁気センサー３ｂの実空間座標および方向を算出する手法は、例えば、特開平３−２６７０５４号によって知られているので、ここでの説明は省略する。  画像空間座標値算出部８は、実空間座標値検出部７からの座標値と変換行列作成部１５で作成した変換行列を用いて、画像空間上の座標値を算出するもので、本発明における画像空間座標値算出手段に相当する。
画像選択部９は、画像空間座標値算出部８から与えられた手術器具２の画像空間上の座標値に基づき、画像メモリ１６から所要の断層像を選択するもので、本発明における画像選択手段に相当する。
【００１５】
画像メモリ１６は、被検体Ｍの関心領域内の位置毎に断層像の画像データーを記憶するもので、本発明における画像記憶手段に相当する。
画像合成部１０は、画像選択部９によって選択された画像上の、画像空間座標値算出部８によって算出された位置に、手術器具２の位置を示す所定パターンを重ね合わせるもので、本発明における画像合成手段に相当する。画像合成部１０で合成された画像は、本発明の表示手段に相当するモニタＴＶ１７に与えられる。
画像輪郭抽出部１１は、画像メモリ１６に格納されている被検体の画像の輪郭を自動的に抽出し、その輪郭を構成する各点の画像空間上の座標値を記憶するもので、本発明における画像輪郭抽出手段に相当する。
【００１６】
表面座標記憶部１２は、キャリブレーション時に手術器具２の先端で指し示され実空間座標値検出部７によって検出した被検体表面の複数の点の実空間上の座標値を記憶するもので、本発明における表面座標値記憶手段に相当する。
座標軸移動部１３は、実空間あるいは画像空間の座標軸を平行移動、回転するもので、本発明における座標軸移動手段に相当する。
不整合係数算出部１４は、表面座標記憶部１２に格納されている被検体表面の各点から最も近い画像輪郭への距離の総和、即ち不整合係数を求めるもので、本発明における不整合係数算出手段に相当する。
変換行列作成部１５は、不整合係数の値が最も小さい時の座標軸の平行移動量、回転角度から、実空間上の座標値を画像空間上の座標値に変換する変換行列を作成するものであり、本発明における変換行列作成手段に相当する。
【００１７】
以下、本実施例装置の動作を説明する。
上記構成の装置において、手術器具２の位置を表示するには、装置を動作させるに先立ち画像メモリ１６に断層像を収集記憶させておく必要がある。
図３は画像メモリ１６に記憶される断層像の収集についての図である。
被検体Ｍの関心領域を含むように複数のスライス面Ｓ１  〜Ｓｎ  の断面像をＸ線ＣＴ装置、ＭＲＩ装置などにより撮影する。得られた断層像Ｉ１  〜Ｉｎ  の模式図を図３（ｂ）  に示す。これらの断層像Ｉ１  〜Ｉｎ  は、適宜の固有のファイル名（画像ファイル名）を付されて画像メモリ１６に格納される。
【００１８】
画像輪郭抽出部１１は、画像メモリ１６に格納された被検体の関心部位の画像から被検体の輪郭を抽出し、その輪郭を構成する各点の画像空間上の座標値を全て記憶する。断層像の輪郭を抽出する方法は多種考案されているが、本実施例では閾値処理法を適用する。即ち、図４（ａ）  に示す断層像Ｉ１  〜Ｉｎ  のＶ１から見た画素値のプロファイルを図４（ｂ）  とすると、断層像Ｉｎ  の１ライン目の端のピクセルから他端へ１ピクセルづつ画素値を検査し、予め決められた閾値をはじめて上回るようなピクセルをそのライン上での片方の輪郭点とし、その座標値（Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１）を記憶する。同じラインについて反対側の端から同様に画素値を検査し、同じくはじめて閾値を上回るピクセルを反対側の輪郭点とし、その座標値（Ｘ２，Ｙ２，Ｚ２）を画像輪郭抽出部内のメモリに記憶する。この検査を断層像Ｉ１  の全てのラインについて行い、その断層像の輪郭を得る。同様に全ての断層像Ｉ１  〜Ｉｎ  についてこの処理を行えば、被検体関心領域の画像空間上の輪郭座標値を自動的に得ることができる。このようにして画像輪郭抽出部１１のメモリに図４（ｄ）  に示す輪郭点データーが記憶（格納）される。
【００１９】
尚、本実施例では閾値処理法において、断層像の相対する２方向から画素値検査を進めているが、本発明ではこれに限らず断層像の４方向から画素値検査を進めて精度を向上させても良い。この場合には、図４（ｃ）  に示すようにＶ１から見た検査に加え、Ｖ２から見た検査を行い輪郭に相当するピクセルの座標値を記憶する。さらに、より多くの方向から見た検査をつけ加えても良い。
また、通常断層像はあるスライス厚さを有しており、これが原因で輪郭のスライス厚さ方向の精度が悪化する可能性がある。その場合には、各断層像上の輪郭から各断層像間の輪郭を補間して求める。
【００２０】
図４（ｅ）  に示すように、ある断層像Ｉｉのある輪郭点から、隣の断層像Ｉｉ＋１上の輪郭点の内の最も近い輪郭点に直線を引き、その直線の中点を補間された輪郭とし追加記憶する。即ち、Ｉｉ上の輪郭点の座標値（Ｘｐ，Ｙｐ，Ｚｐ）と、そこから最も近いＩｉ＋１上の輪郭点の座標値（Ｘｑ，Ｙｑ，Ｚｑ）の中点（Ｘｒ，Ｙｒ，Ｚｒ）を
Ｘｒ＝（Ｘｐ＋Ｘｑ）／２    ，  Ｙｒ＝（Ｙｐ＋Ｙｑ）／２    ，  Ｚｒ＝（Ｚｐ＋Ｚｑ）／２
として計算し求める。これを全ての断層像上の輪郭点について行えば、より精度良く輪郭を抽出することができる。隣の断層像上の内の最も近い輪郭点の求め方は容易である。始点となる点から隣の断層像上の輪郭点全てに対し距離を求め、その距離が最も小さくなる点を選べばよい。
また、閾値処理法以外にも、微分等を用いたエッジ検出法や整合法、追跡法など、輪郭抽出のために様々な方法が存在するが、本発明においては、その手法自体を限定するものではない。
【００２１】
さて、手術直前には、実空間上の位置と画像空間上の位置を対応づけるための操作が必要である。
まず、被検体Ｍに磁気ソース３ａを固定し、図５のように、手術器具２で被検体の関心部位の表面を指し示し、その点の磁気ソースを原点とした座標値（ｘｉ，ｙｉ，ｚｉ）を表面座標記憶部１２に記憶する。同様に、少なくとも同一平面上には存在することがない、４点以上の関心部位の表面上の点について、その実空間上の座標値を記憶する。
被検体Ｍの関心部位の表面上の点の実空間座標値が入力されると、座標軸移動部１３は、図６（ａ）  のように、表面座標記憶部１２の先頭に格納されている座標値
（ｘ０，ｙ０，ｚ０）が、座標軸原点に重なるように表面座標記憶部１２内の全点を平行移動する。同様に、画像輪郭抽出部１１に格納されているある座標値（Ｘｊ，Ｙｊ，Ｚｊ）が座標軸原点と重なるように、図６（ｃ）  のように画像輪郭抽出部１１内の全点を平行移動する。具体的には、表面座標記憶部１２内の各点から（ｘ０，ｙ０，ｚ０）を減じ、同様に画像輪郭抽出部１１内の各点から（Ｘｊ，Ｙｊ，Ｚｊ）を減じればよい。
【００２２】
次に、図６（ｂ）  のように、表面座標記憶部１２内の全点を、座標軸原点に一致させた点を中心に回転移動させる。具体的には、回転すべきＥｕｌｅｒ  の角をθ，φ，ψとし、
【数１】
0003552300.tif 000002
なる行列Ｔを各点の座標値に乗じればよい。
この時点で、二つの座標値群は、同一の座標軸上に存在しているのと同義である。何故なら、この二つの座標系のスケールはｍｍ単位で同一であり、原点は（０，０，０  ）で同一であり、また、方向については、回転の結果一致したと仮定し、その場合に０  となるはずの不整合係数を計算するからである。従って、これら二つの座標値群は対等に比較、演算することができるのである。
このように二つの座標系の座標値群をある一点で固定し、適当な角度で回転させた後、図７のように、不整合係数算出部１４で二つの座標系の座標値群の不整合係数を算出する。不整合係数は以下のように算出する。
【００２３】
まず、表面座標記憶部１２内の平行移動されたある点Ａから、画像輪郭抽出部内の平行移動された全ての点への距離１ｋを求める。
１ｋ＝［  （ｘａ−Ｘｋ）２  ＋（ｙａ−Ｙｋ）２  ＋（ｚａ−Ｚｋ）２  ］  １／２  
ただし、ｘａ，ｙａ，ｚａ：Ａ点の移動後の座標値
Ｘｋ，Ｙｋ，Ｚｋ：ある画像輪郭点の移動後の座標値
ｋ＝１…ｌａｓｔ  ｌａｓｔ：画像輪郭総点数
この距離１ｋの中で最も小さい値ｌｍｉｎＡを、表面座標記憶部１２内の各点から画像輪郭への距離とし、表面座標記憶部１２内の全ての点の距離の総和
ｌｍｉｎＡ＋ｌｍｉｎＢ＋ｌｍｉｎＣ＋ｌｍｉｎＤ＋…
を求めこれを不整合係数とする。
【００２４】
同様に、座標軸移動部１３が表面座標記憶部１２内の座標値群を、θ，φ，ψについて全角度で回転させ、それぞれの時の不整合係数を求める。さらに、先の表面座標記憶部１２の同じ点を、画像輪郭抽出部１１内の先とは別の点に一致するように平行移動させ、再びθ，φ，ψについて回転を行い、同様の方法で不整合係数を求める。このようにして、画像輪郭抽出部１１内の全ての点に一致させ、全てのθ，φ，ψの時での不整合係数を求め、その中で最小の不整合係数を持つ時のθ，φ，ψ、（ｘ０，ｙ０，ｚ０）、（Ｘｊ，Ｙｊ，Ｚｊ）を得る。この最小の不整合係数を得るまでのフローチャートを図８に示す。
【００２５】
このようにして求めたθ，φ，ψ、（ｘ０，ｙ０，ｚ０）、（Ｘｊ，Ｙｊ，Ｚｊ）から、変換行列作成部１５は、変換のための式を、次のように求める。
【数２】
0003552300.tif 000003
以上のように断層像の収集及び、実空間上の座標値を画像空間上の座標値に変換する変換行列が作成されると、手術に移行する。
【００２６】
手術中は、常に手術器具２の実空間上の座標値が、所定の時間間隔で実空間座標値検出部７から送られる。画像空間座標値算出部８は、手術器具２の実空間像の座標値と変換行列作成部１５で作成した変換行列を基に、画像空間上の座標値を算出する。画像選択部９は、画像空間上の座標値に応じた画像を画像メモリ１６から選択して取り出す。選択された画像は、画像合成部１０へ送られる。
画像合成部１０は、選択された画像上の、画像空間座標値算出部８で算出された位置に、手術器具２の位置を示す所定パターンを重ね合わせ、その合成画像をモニターＴＶ１７のうちの最も近い点への距離を求め、表面位置座標値群の全点の最短距離の総和をもってこれらのうちの最も近い点への距離を求め、表面位置座標値群の全点の最短距離の総和をもってこれをモニターＴＶ１７に出力する。以上の処理を逐次リアルタイムで実行することによりモニターＴＶ１７には、手術器具２の現在位置を所定パターンで表した画像が順次表示される。
【００２７】
【変形実施例】
１）実施例では、Ｘ線ＣＴ装置で撮影した画像を直接画像メモリに記憶させるようにしたが、Ｘ線ＣＴ装置等で撮影した断層像のフィルムをフィルムリーダーなどで読み取り、画像メモリに記憶させても、また、光磁気ディスクなどの記録媒体から読み取り、画像メモリに記憶させるようにしてもよい。
２）実施例では、磁気ソース３ａ及び磁気センサー３ｂを用いて手術器具２の位置を検出したが、本発明は、これに限定されることなく、例えば、手術器具２を多関節のアームの先端に取り付け、各関節部分でアームの角度を検出することにより、手術器具２の位置を検出するように構成してもよい。このように構成することにより磁気ソース３ａによって、形成されている磁界を乱すような磁性体や導電体などから、構成される器具を使用することができる。
３）実施例では、手術器具２で被検体の体表を指し示すようにしたが、手術器具２とは別に磁気センサー３ｂを取り付けたキャリブレーション用プローブを用い、これでもって被検体の体表を指し示すようにしてもよい。
このようにすれば、手術器具を清潔に保つことができる。
【００２８】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、マーカーを使用することなく実空間（術野）の位置と画像空間上の位置を対応づけることができるので、手術時に使用する画像撮像の際に、マーカーを貼り付ける操作が不要になり、操作者の負担が軽減される。
また、画像撮像時から手術時までの間のマーカー位置ずれによる精度の悪化の可能性を除去することができる。
さらに、単に検査を目的とした画像を撮像している場合、緊急に手術を行う必要が生じても、従来のマーカーを用いる方法ではその画像を手術適用することができなかったが、本発明では、その画像を適用することが可能になる。従って、本装置の手術適用がさらに容易になり、術者、ひいては患者の負担が低減される。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例に係わる手術器具に位置表示装置の概略構成を示す図である。
【図２】磁気ソース及び磁気センサーの説明図である。
【図３】断層像の収集の説明に供する図である。
【図４】被検体の画像の輪郭を自動抽出する画像輪郭抽出部の動作の説明図である。
【図５】被検体表面の実空間座標の検出と記憶を行なう表面座標記憶部の動作説明図である。
【図６】座標軸の平行移動と回転を行なう座標軸移動部の動作説明図である。
【図７】不整合係数の算出する不整合係数算出部の動作説明図である。
【図８】最小の不整合係数を得るまでのフローチャートである。
【符号の説明】
１…手術台                          ２…手術器具
３ａ…磁気ソース                      ３ｂ…磁気センサー
４…駆動回路                        ５…検出回路
６…画像処理コンピュータ            ７…実空間座標値検出部
８…画像空間座標値算出部            ９…画像選択部
１０…画像合成部                      １１…画像輪郭抽出部
１２…表面座標記憶部                  １３…座標軸移動部
１４…不整合係数算出部                １４…変換行列作成部
１６…画像メモリ                      １７…モニタ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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