(57)【要約】シミュレータ１は、腹腔鏡手術用器具（５）を貫通させて挿入する皮膚状のパネル（４）を有するボディフォーム装置（２）を備える。カメラ（１０）が器具（５）の内部動作のビデオ画像を取り込み、コンピュータ（６）がそれらを処理する。立体三角測量を用いて３Ｄ位置データが生成されかつ関連するビデオ画像と連結される。グラフィックスエンジン（６０）が３Ｄデータを用いて、内部シーンのグラフィック表現を生成する。合成ファンクション（７０）により実画像と記録画像とを合成して、内出血または縫合のような効果を明示できるようにする。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
手術用器具（５）を入れることを可能にするボディフォーム（３）からなるボディフォーム装置（２）と、
照明器（１１）と、
前記ボディフォーム装置内での前記手術用器具の動きの実画像を取り込むためのカメラ（１０）と、
取り込んだ画像を表示するための出力モニタと、
器具位置データを生成しかつ該データを関連するビデオ画像と連結するためのモーション分析エンジン（３５）と、前記位置データに従って生徒の出力メトリクスを生成するための処理ファンクション（５０、５１）とを有するプロセッサとを備える手術トレーニングシミュレータ。
【請求項２】
前記ボディフォーム（２）内のシーンの透視投影を取り込むために取り付けられた複数のカメラを備える請求項１に記載の手術トレーニングシミュレータ。
【請求項３】
カメラが調整ハンドル（２０）を有する請求項１または２に記載の手術トレーニングシミュレータ。
【請求項４】
前記ボディフォーム装置が、皮膚を模した材料からなりかつそれを貫通して器具を挿入することができるパネル（４）を有する請求項１乃至３のいずれかに記載の手術トレーニングシミュレータ。
【請求項５】
前記モーション分析エンジン（２５）が立体三角測量技術を用いて位置データを決定する請求項１乃至４のいずれかに記載の手術トレーニングシミュレータ。
【請求項６】
前記モーション分析エンジン（３５）が、器具の配向軸（３０）及びその線上の直線位置を決定する請求項５に記載の手術トレーニングシミュレータ。
【請求項７】
前記モーション分析エンジン（３５）が器具のマーク（３３）をモニタして、前記配向軸（３０）に関する回転の程度を決定する請求項６に記載の手術トレーニングシミュレータ。
【請求項８】
前記モーション分析エンジン（３５）が最初に前記ボディフォーム装置内の上部空間を表す画像の部分を探索し、かつ前記画像の上部部分にピクセルパターン変更がある場合にのみテンプレートマッチング処理を続行する請求項５または７に記載の手術トレーニングシミュレータ。
【請求項９】
前記モーション分析エンジン（３５）が線形パターンの画素を操作して、立体三角測量を実行する前にカメラレンズの歪みを補正する請求項５乃至８のいずれかに記載の手術トレーニングシミュレータ。
【請求項１０】
前記位置データを受け取りかつそれを用いて、前記ボディフォーム装置内のそれと共通の座標参照空間内にバーチャルリアルティシミュレーションを生成するためのグラフィックスエンジン（６０）を更に備える請求項１乃至１０のいずれかに記載の手術トレーニングシミュレータ。
【請求項１１】
前記グラフィックスエンジン（６０）が、空間、形状、照明効果及び質感の独立した属性を有する物体として各器官をレンダーする請求項１０に記載の手術トレーニングシミュレータ。
【請求項１２】
デフォルトでの前記グラフィックスエンジン（６０）のシーンマネージャーが、１つの実際の前記カメラのカメラアングルからの静的位置におけるすべてのシミュレートされた器官の静的シーンをレンダーする請求項１１に記載の手術トレーニングシミュレータ。
【請求項１３】
前記グラフィックスエンジン（６０）が器具モデルをレンダーし、かつ前記位置データに従って器具の動作をシミュレートする請求項１０乃至１２のいずれかに記載の手術トレーニングシミュレータ。
【請求項１４】
前記グラフィックスエンジンが、シミュレートされた前記器官の空間に前記器具が入ったことを前記器具位置データが示す場合に、器官表面のゆがみをシミュレートする請求項１３に記載の手術トレーニングシミュレータ。
【請求項１５】
前記グラフィックスエンジンが、シミュレートしたカメラアングルをユーザの動きに従って変更するビューマネージャーを有することを特徴とする請求項１０乃至１４のいずれかに記載の手術トレーニングシミュレータ。
【請求項１６】
前記プロセッサーが、オーバレイパラメータ値に従って実画像及び記録画像を合成するための合成ファンクション（７０）を有する請求項１乃至１５のいずれかに記載の手術トレーニングシミュレータ。
【請求項１７】
前記合成ファンクション（７０）が、シミュレートされた画像と実ビデオ画像と合成して、実要素及びシミュレートした要素のコンポジットビデオストリームを提供する請求項１６に記載の手術トレーニングシミュレータ。
【請求項１８】
前記グラフィックスエンジンが出血のような内部手術事象を表すシミュレート画像を生成し、かつ合成ファンクション（７０）が実画像に前記シミュレート画像を合成する請求項１７に記載の手術トレーニングシミュレータ。
【請求項１９】
前記プロセッサーが、メトリックス及び合成画像を同時表示するために合成処理をメトリックスの生成と同期させる請求項１６乃至１８のいずれかに記載の手術トレーニングシミュレータ。
【請求項２０】
前記プロセッサーが位置データを同時に前記グラフィックスエンジン（６０）と処理ファンクション（５０，５１）とに送り、かつ関連する実ビデオ画像を前記合成ファンクション（７０）に送る請求項１９に記載の手術トレーニングシミュレータ。
【請求項２１】
前記グラフィックスエンジン（６０）が低帯域幅の位置データからグラフィック表現を生成し、前記モーション分析エンジン（３５）が前記低帯域幅の位置データを生成し、かつ前記低帯域幅の位置データを遠隔の第２シミュレータに送信するため及び前記第２シミュレータから低帯域幅位置データを受け取るためのインタフェースを更に備える請求項１０乃至２０のいずれかに記載の手術トレーニングシミュレータ。
【請求項２２】
前記グラフィックスエンジンが、前記ボディフォーム装置内に挿入された内視鏡モデルの位置及び配向により視野角が駆動されるシミュレートされた器官のビューをレンダーする請求項１０乃至２１のいずれかに記載の手術トレーニングシミュレータ。
【請求項２３】
前記モーション分析エンジンが、前記ボディーフォーム装置（２）内の実際の物体の動きを、該物体の器具により操作されたときにモニタする請求項１乃至２２のいずれかに記載の手術トレーニングシミュレータ。
【請求項２４】
添付図面に関連して実質的に本明細書に記載されるシミュレータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、腹腔鏡手術のトレーニングに関する。
【背景技術】
【０００２】
手術トレーニングシミュレータを提供することは、米国特許第５６２３５８２号明細書に記載されるように公知である。このシミュレータでは、手術器具がユニバーサルジョイント上に支持され、かつエンコーダが前記器具の回転を三次元でモニタする。しかしながら、このシミュレータは、ジョイントの特徴により制限されて動作が僅かであり、患者の皮膚を通して器具を挿入する実際のシミュレーションが制限され、かつ前記ジョイントの位置と患者の人体の器官との関係がないということから問題があると思われる。ＰＣＴ特許明細書ＷＯ０２／０５９８５９には、検出した相互作用に従って記録済みビデオシーケンスを自動的に検索するシステムを記載している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従って、本発明は、実際の状態により近いものをシミュレートし、かつ／またはユーザにとってより幅広いトレーニングを提供する改良された手術トレーニングシミュレータを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明によれば、手術用器具を入れることを可能にするボディフォームからなるボディフォーム装置と、照明器と、前記ボディフォーム装置内での前記手術用器具の動きの実画像を取り込むためのカメラと、取り込んだ画像を表示するための出力モニタと、器具位置データを生成しかつ該データを関連するビデオ画像と連結するためのモーション分析エンジン及び、前記位置データに従って生徒の出力メトリクスを生成するための処理ファンクションを有するプロセッサとを備える手術トレーニングシミュレータが提供される。
【０００５】
ある実施例では、前記シミュレータが、ボディフォーム内のシーンの透視投影を取り込むために取り付けられた複数のカメラを備える。
【０００６】
別の実施例では、カメラが調整ハンドルを有する。
【０００７】
更に別の実施例では、前記ボディフォーム装置が、皮膚を模した材料からなりかつそれを貫通して器具を挿入することができるパネルを有する。
【０００８】
ある実施例では、前記モーション分析エンジンが立体三角測量技術を用いて位置データを決定する。
【０００９】
別の実施例では、前記モーション分析エンジンが、器具の配向軸及びその線上の直線位置を決定する。
【００１０】
更に別の実施例では、前記モーション分析エンジンが器具のマークをモニタして、前記配向軸に関する回転の程度を決定する。
【００１１】
ある実施例では、前記モーション分析エンジンが最初に前記ボディフォーム装置内の上部空間を表す画像の部分を探索し、かつ前記画像の上部部分にピクセルパターン変更がある場合にのみテンプレートマッチング処理を続行する。
【００１２】
別の実施例では、前記モーション分析エンジンが線形パターンの画素を操作して、立体三角測量を実行する前にカメラレンズの歪みを補正する。
【００１３】
更に別の実施例では、前記手術トレーニングシミュレータが更に、前記位置データを受け取りかつそれを用いて、前記ボディフォーム装置内のそれと共通の座標参照空間内にバーチャルリアルティシミュレーションを生成するためのグラフィックスエンジンを更に備える。
【００１４】
ある実施例では、前記グラフィックスエンジンが、空間、形状、照明効果及び質感の独立した属性を有する物体として各器官をレンダーする。
【００１５】
別の実施例では、デフォルトでの前記グラフィックスエンジンのシーンマネージャーが、１つの実際の前記カメラのカメラアングルからの静的位置におけるすべてのシミュレートされた器官の静的シーンをレンダーする。
【００１６】
更に別の実施例では、前記グラフィックスエンジンが器具モデルをレンダーし、かつ前記位置データに従って器具の動作をシミュレートする。
【００１７】
ある実施例では、前記グラフィックスエンジンが、シミュレートされた前記器官の空間に前記器具が入ったことを前記器具位置データが示す場合に、器官表面のゆがみをシミュレートする。
【００１８】
別の実施例では、前記グラフィックスエンジンが、シミュレートしたカメラアングルをユーザの動きに従って変更するビューマネージャーを有する。
【００１９】
更に別の実施例では、前記プロセッサーが、オーバレイパラメータ値に従って実画像及び記録画像を合成するための合成ファンクションを有する。
【００２０】
ある実施例では、前記合成ファンクションが、シミュレートされた画像と実ビデオ画像と合成して、実要素及びシミュレートした要素のコンポジットビデオストリームを提供する。
【００２１】
別の実施例では、前記グラフィックスエンジンが出血のような内部手術事象を表すシミュレート画像を生成し、かつ合成ファンクションが実画像に前記シミュレート画像を合成する。
【００２２】
更に別の実施例では、前記プロセッサが、メトリックス及び合成画像を同時表示するために合成処理をメトリックスの生成と同期させる。
【００２３】
ある実施例では、前記プロセッサが位置データを同時に前記グラフィックスエンジンと処理ファンクションとに送り、かつ関連する実ビデオ画像を前記合成ファンクションに送る。
【００２４】
別の実施例では、前記グラフィックスエンジンが低帯域幅の位置データからグラフィック表現を生成し、前記モーション分析エンジンが前記低帯域幅の位置データを生成し、かつ前記低帯域幅の位置データを遠隔の第２シミュレータに送信するため及び前記第２シミュレータから低帯域幅位置データを受け取るためのインタフェースを更に備える。
【００２５】
更に別の実施例では、前記グラフィックスエンジンが、前記ボディフォーム装置内に挿入された内視鏡モデルの位置及び配向により視野角が駆動されるシミュレートされた器官のビューをレンダーする。端部の光景および斜めの内視鏡のシミュレートした光景双方を生成することができる。
【００２６】
ある実施例では、前記モーション分析エンジンが、前記ボディーフォーム装置内の実際の物体の動きを、該物体の器具により操作されたときにモニタする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
本発明は、添付図面を参照して単なる実施例として以下に記載されるいくつかの実施態様からより明確に理解することができる。
【００２８】
図１乃至図３に関し、本発明の手術トレーニングシミュレータ１は、プラスチック胴体ボディフォーム３と皮膚を模した柔軟材料からなるパネル４とを有するボディフォーム装置２を備える。パネル４の小穴を貫通して延長する腹腔鏡手術用器具５が図示されている。ボディフォーム装置２はコンピュータ６に接続され、更に出力表示モニタ７と入力用足踏みペダル８とに接続されている。足踏みペダル８の主な目的は、ユーザがその手を用いることを要することなく、マウスのそれに等しい入力を可能にすることである。
【００２９】
図２及び図３に示すように、ボディフォーム装置２は３個のカメラ１０を有し、２個が「上側」端部に設けられかつ１個が「下側」端部に設けられて、器具５が動く空間の透視投影を取り込む。これらは、器具５の位置に関して大きな能力が得られるように配置され、それによって前記器具はパネル４を貫通して、人体の関連する器官の実際の位置に対応するあらゆる所望の位置に延長させることができる。前記カメラの位置は様々に設けることができ、かつその数は２個だけまたは３個より多くすることができる。
【００３０】
２個の蛍光光源１１が、ボディフォーム装置２内の使用空間の外側に取り付けられている。前記光源は４０ｋＨｚで動作するので、（一般に３０〜６０Ｈｚの周波数での）画像の獲得との間で認識し得る干渉を生じない。１個のカメラ１０は、ボディフォーム３から突出する調整ハンドル２０を有するが、別の実施例では、より多くの前記カメラに同様の調整機構を持たせることができる。
【００３１】
カメラ１０はコンピュータ６に接続されて、ボディフォーム３内の器具５の動きの画像を提供する。コンピュータ６はボディフォーム３内の空間の目盛りを持たせた立体三角測量を用いて、各器具５の三次元での位置を追跡する。図４に関し、コンピュータ６は、
（ａ）前記器具の現在の軸方向３０（即ち、線３０の配向）、及び
（ｂ）軸３０に沿って矢印３０の向きにおける前記器具５の挿入の深さ
を決定する。
【００３２】
前記器具の部分３２は斜めのマーク３３を有し、これによってコンピュータ６は、矢印３４によって示される軸３０に関する回転及び挿入の深さをモニタし、かつ各器具５を独自に識別することができる。
【００３３】
図５に関し、カメラ１０はライブ即ち生のビデオをモーション分析エンジン３５へ及びコンピュータ６の処理ファンクション４０へと送る。モーション分析エンジン３５は、各器具について３Ｄ位置データを生成する。これは、論文、Roger Y Tsai著「An Efficient and Accurate Camera Calibration Technique for 3D Machine Vision」, Proceedings of IEEE Conference on Computer Vision and Pattern Recognition、１９８６年米国フロリダ州、マイアミビーチ、第３６４〜３７４頁に記載されているような立体三角測量を用いて実行される。モーション分析エンジン３５は、最初に「皮膚」４の直ぐ下の空間に対応する画像の上部を分析し、かつ器具の形状と類似する形状を有する線形テンプレートを用いてテンプレートマッチングを実行して、前記器具の位置を確認しかつ動きを追跡する。前記エンジン３５は、器具のピクセルの歪みを直してレンズの歪みを補償する。「空箱」画像と器具を挿入した状態で取った画像との差が、前記器具が占める領域を表す。これらの領域を開始点に用いて、前記器具の特徴及びそれらの位置を抽出する。歪みを直した前記ピクセルを用いて立体三角測量により三次元位置データを生成する。前記特徴を前記器具の３Ｄモデルと比較して、各器具の可能性がある姿勢の組を生成する。前記姿勢の組が各器具について単一の生成を生成しない場合には、前記姿勢の組は更に、以前の姿勢や通常は器具が上部から挿入されるという事実のような他の幾何学的制約からの情報を用いて制限される。
【００３４】
また、処理ファンクション４０はトレーニング画像および／またはグラフィックテンプレートを受け取ることができる。前記出力には、実ビデオ、位置メトリクス及びグラフィックシミュレーションの表示またはこれら表示の組み合わせが含まれる。
【００３５】
モーション分析エンジン３５の出力は、関連するビデオ画像とパケットとして有効に連結された３Ｄデータフィールドを有する。パケット４１が図５に示されている。
【００３６】
図６に関し、実際の物理的練習が器具５を用いて操作される或るオペレーションモードでは、カメラ１０が物理的練習の画像を提供する。分析のために、前記画像は、練習で使用された全ての器具及び物体の相対的位置及び配向を含むデータセットと結合される。（エンジン３５により生成される）前記３Ｄデータは、多くの測定を抽出する統計エンジン５０に送られる。これらの測定を結果処理ファンクション５１が用いて、一連の基準に従って利用者の仕事の出来映えを採点するメトリクスの組を生成する。モニタ７が、実画像及び結果の双方を表示する。
【００３７】
図７に関し、グラフィックスエンジン６０が統計分析ファンクション５０に送り込み、次に結果処理ファンクション５１へと送る。このオペレーションモードでは、利用者のビュー即ち光景が前記ボディフォームの内部のライブ画像で構成されないが、その代わりにバーチャルリアルティシミュレーションが見られる。このシミュレーションは、解剖学的に正しい内部器官のシミュレーションとすることができ、または操作されている物体を含む抽象的なシーンにすることができる。前記ボディフォーム内部の前記機器を追跡することによって生成される前記３Ｄ位置及び配向データを用いて、バーチャルリアルティシミュレーション内の器具及び物体の位置を駆動し、かつ利用者の視点の位置及び配向を制御する。
【００３８】
グラフィックスエンジン６０は、空間、形状、照明効果及び質感の属性を有する物体を制作することによって各内部器官を個別的にレンダーする。前記物体は、前記器具が挿入されるまで静的なものである。エンジン６０は、器具５の３Ｄ位置がモデルとされている器官が占有する空間に入った場合に、器官の表面を動かす。デフォルトでのグラフィックスエンジン６０のシーンマネージャが、１つの実際のカメラ１０の位置から見た静的器官の静的シーンをレンダーする。前記グラフィックスエンジンのビューマネージャが、所望のカメラアングルを示す入力を受け付ける。このように、シミュレートされた器官の光景は利用者／または用途が要求するあらゆる選択されたカメラアングルからのものとすることができる。また、前記グラフィックスエンジンは、器具のモデルをレンダーしかつそれを現在の３Ｄデータに従って動かす。このように、シミュレートされた器具が動かされかつシミュレートされた器官の表面が、３Ｄデータに従って変形される。このように、ボディフォーム２の内部がシミュレートされた光景を含む錯視が作り出される。
【００３９】
器具５がボディフォーム２内に配置された場合、その位置及び配向が上述したように追跡される。この３Ｄ位置データを用いて、前記シミュレーション内で前記器具のモデルをどこにレンダーするかを前記グラフィックスエンジンに伝える。３Ｄ位置データのストリームが、実際の器具５の動きと同調して、器具のバーチャルモデルを保持する。前記シミュレーション内では、器具５のバーチャルモデルが次に把握、切断または縫合のような動作を有するシミュレーションの要素と相互作用させることができ、それによって実際の器具５が前記ボディフォーム内のシミュレートされた器官と相互作用する錯視を作り出す。
【００４０】
図８に関し、コンピュータ６の合成ファンクション７０が（パケット４１の形での）ビデオ画像を受け取り、それらを記録済みビデオトレーニングストリームと「合成」する。合成ファンクション７０は、オーバレイ及び背景／前景の割合を管理する設定パラメータに従って前記画像を合成し、または前記画像を並べて表示することができる。
【００４１】
平行して、前記３Ｄデータを静的分析ファンクション５０に送り、更に結果処理ファンクション５１に送る。
【００４２】
このモードでは、生徒が経験したのと同じ物理的空間内での技術を教員が実演することができる。前記画像の合成処理によって、物理的動作を識別するのに役立つ参照画像が生徒に与えられる。また、授業の所定の位置での教育的目標によって、合成の程度に動的な変化がもたらされる。例えば、実演段階では教員のストリームが９０％で生徒のストリームが１０％であるのに対し指導を伴う練習では、教員のストリームが５０％で生徒のストリームが５０％である。トレーニングの後の段階即ち独立した練習では、教員のストリームが０％で生徒のストリームが１００％である。記録された教員ストリームの速度は、生徒の速度と調和するように制御することができる。これは、教員の器具の位置と生徒の器具の位置との対応を維持することによって行われる。
【００４３】
このモードでは、生徒の出来映えが教員のそれと直接比較可能である。この結果は、合成ファンクション７０の出力として、または結果処理ファンクション５１により生成される数値的結果として視覚的に表示することができる。
【００４４】
同期された画像ストリームの表示は、上述したようにまたは並べて表示される画像ストリームとして合成することができる。
【００４５】
各画像ストリームの実行は、
インタリーブする、即ち生徒と教員とを交代する；
同期させる、即ち生徒と教員とが同時に物事を行う；
遅延させる、即ち生徒または教員のストリームを互いに設定された大きさだけ遅延させる；
またはイベント駆動する、即ち画像ストリームまたは授業のスクリプト内の特定のイベントに従って前記ストリームをインタリーブし、同期化しまたは遅延させる
ことができる。
【００４６】
図９に関し、前記３Ｄデータをグラフィックスエンジン６０に送り、それが次にシミュレートした要素を合成ファンクション７０に送る。前記シミュレート要素はビデオデータと合成されて実要素とバーチャル要素の双方で作られたコンポジットビデオストリームを生成する。これによって実際の物理的練習の周囲のコンテキストを強調し得るグラフィック要素の導入を考慮することができ、または生徒からの適当な応答を必要とする（出血する血管や内視鏡の曇りのような）任意の手術的事象を導入を可能にする。また、前記３Ｄデータは、他のモードに関して、上述したように処理するために統計分析エンジン５０に送られる。
【００４７】
図１０に関し、遠隔の生徒側及び教員側の各位置にシステム１が存在する遠距離学習の構成を示している。教員側位置では、前記ボディフォーム内の教員の動作に関するパケット４１のビデオストリームがモーション分析エンジン３５と生徒側表示合成装置とに出力される。エンジン３５はインターネットを介して、教員が用いている器具及び物体の位置及び配向に関する高レベルの情報からなる低帯域幅のストリームを送信する。生徒側位置にあるグラフィックスエンジン６０が、この位置及び配向データを受け取り、教員の器具及び物体のグラフィック表現６３を構築する。次に、このグラフィック表現が、生徒側表示合成装置７０によって生徒のビュー即ち光景に合成される。また、合成装置７０は、生徒のビデオストリームを受け取り、それがまたモーション分析エンジン３５に送られ、それが次に教員側位置にあるグラフィックスエンジン６０へ低帯域幅ストリームを送信する。この後者によって、合成装置７０における生徒のグラフィックストリーム６７が提供される。
【００４８】
このように、前記システムは、低帯域幅のリンクを通じて複雑なマルチメディア教育を送ることができる。現在、手術における遠距離教育を送るために高帯域幅のリンクが要求されている。これは、ビデオストリームが提供されなければならないからである。そのサイズのために、ビデオストリームはインターネットの輻輳により課される遅延を受ける。生徒及び教員の行動の双方を操作下にある器具及び物体の位置及び配向に抽象化することによって、このコンフィギュレーションは低帯域幅のリンクを通じて手術における遠距離教育を考慮している。また、低帯域幅のオーディオリンクを含むことができる。
【００４９】
この機能によって教員は、文字、図的、音声またはシーン中の実演によって生徒の授業の記録にコメントを加えることができる。
【００５０】
教員は、授業のビデオを現場での物体の３Ｄ位置の記録と共に、または現場での物体の３Ｄ位置の記録のみを受け取る。これは、教員にそのワークステーションで再生される。教員は、生徒の授業を再生し、一旦停止し、または巻き戻すことができる。教員は、テキストをオーバレイし、音声をオーバレイすることにより、または器具を用いてそれ自体のグラフィック表現を生徒の授業に挿入することによって、生徒へのフィードバックを記録することができる。
【００５１】
シミュレータ１を用いて、内視鏡の使用をシミュレートすることができる。内視鏡の物理的モデル（単にロッドとすることができる）をボディフォーム装置２内に挿入し、かつその先端部の位置をモーション分析エンジン３５によって三次元で追跡する。これは、シミュレートされた内視鏡カメラの位置として処理され、かつその位置及び配向を用いてシミュレーションのビュー即ち光景の光軸を駆動する。端部の光景及び斜めの内視鏡の光景双方を生成することができる。グラフィックスエンジン６０が、この角度及び光軸からのシミュレートされた器官の内部ビューをレンダーする。利用者に提示されるビュー即ち光景は、実際の内視鏡が用いられかつ実際の人体に挿入されている場合に見られるであろう実際の光景をシミュレートしている。
【００５２】
別のオペレーションモードでは、実際の物体をボディフォーム装置２内に挿入する。器具及び／または物体の３Ｄでの位置はモニタされ、かつ目標と比較される。例えば、或る訓練には、装置２内で球体をある位置から別の位置に動かすことが含まれる。別の例では、実際の物質を縫合するために器具が使用され、かつ前記器具の動きのパターンを分析する。前記装置内の物体は、装置２内のそれらの位置をモニタするために電磁式または光学式センサのようなセンサを組み入れることができる。一例は、器具により装置２内の扉を開くことをモニタして、生徒の器用さを決定する工学的または電子的エンコーダである。
【００５３】
本発明は、上述した実施例に限定されるものでなく、その構造及び詳細において様々に変化させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】使用中の手術トレーニングシミュレータを示す上方から見た斜視図。
【図２】前記シミュレータのボディフォーム装置の横断面図である。
【図３】前記シミュレータのボディフォーム装置の断面図である。
【図４】３Ｄ器具位置を追跡するための方向を示す図である。
【図５】前記シミュレータのコンピュータの一次入力及び出力を示すブロック図である。
【図６】前記シミュレータの動作のための画像処理オペレーションを示すフロー図である。
【図７】前記シミュレータの動作のための画像処理オペレーションを示すフロー図である。
【図８】前記シミュレータの動作のための画像処理オペレーションを示すフロー図である。
【図９】前記シミュレータの動作のための画像処理オペレーションを示すフロー図である。
【図１０】前記シミュレータの動作のための画像処理オペレーションを示すフロー図である。
【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】
2005525598.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
2005525598.tif 000013
2005525598.tif 000014
2005525598.tif 000015