(57)【要約】【課題】手術の負担を軽減でき（腫瘍親和性物質の投与を要さず）、かつ、正常な脳組織と脳腫瘍とを適切に判別することができる脳手術支援システムを提供する。【解決手段】脳手術支援システム１は、脳腫瘍手術の施術箇所を撮影可能に配置された撮影用カメラ１０と、撮影用カメラ１０で撮影された映像をリアルタイムでモニタ１２に表示させる映像表示装置１１と、を備え、映像表示装置１１は、映像に含まれる画像データから、脳腫瘍が有する視覚的特徴要素を判別する視覚的特徴要素判別部１１１と、画像データのうち視覚的特徴要素が存在する脳腫瘍画像領域を抽出するとともに、抽出した脳腫瘍画像領域を強調してモニタ１２に表示させる強調処理部１１２と、を備える。【選択図】図２
2018051190.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
脳腫瘍手術の施術箇所を撮影可能に配置された撮影用カメラと、
前記撮影用カメラで撮影された映像をリアルタイムでモニタに表示させる映像表示装置と、
を備え、
前記映像表示装置は、
前記映像に含まれる画像データから、脳腫瘍が有する視覚的特徴要素を判別する視覚的特徴要素判別部と、
前記画像データのうち前記視覚的特徴要素が存在する脳腫瘍画像領域を抽出するとともに、抽出した前記脳腫瘍画像領域を強調して前記モニタに表示させる強調処理部と、
を備える脳手術支援システム。
【請求項２】
前記視覚的特徴要素判別部は、
前記視覚的特徴要素として、脳腫瘍が有する色調を判別する
請求項１に記載の脳手術支援システム。
【請求項３】
前記視覚的特徴要素判別部は、
前記視覚的特徴要素として、脳腫瘍の新生血管に基づく斑点模様を判別する
請求項１又は請求項２に記載の脳手術支援システム。
【請求項４】
硬度検出手段を更に備え、
前記強調処理部は、
前記硬度検出手段により、脳腫瘍が有する硬度に応じた所定の判定条件を満たす硬度が検出された位置を強調して前記モニタに表示する
請求項１から請求項３の何れか一項に記載の脳手術支援システム。
【請求項５】
脳腫瘍手術の施術箇所を撮影可能に配置された撮影用カメラと、前記撮影用カメラで撮影された映像をリアルタイムでモニタに表示させる映像表示装置と、を備える脳手術支援システム作動方法であって、
前記映像に含まれる画像データから、脳腫瘍が有する視覚的特徴要素を判別する視覚的特徴要素判別ステップと、
前記画像データのうち前記視覚的特徴要素が存在する脳腫瘍画像領域を抽出するとともに、抽出した前記脳腫瘍画像領域を強調して前記モニタに表示させる強調表示ステップと、
を有する脳手術支援システム作動方法。
【請求項６】
脳腫瘍手術の施術箇所を撮影可能に配置された撮影用カメラと、前記撮影用カメラで撮影された映像をリアルタイムでモニタに表示させる映像表示装置と、を備える脳手術支援システムにおける前記映像表示装置を、
前記映像に含まれる画像データから、脳腫瘍が有する視覚的特徴要素を判別する視覚的特徴要素判別部、
前記画像データのうち前記視覚的特徴要素が存在する脳腫瘍画像領域を抽出するとともに、抽出した前記脳腫瘍画像領域を強調して前記モニタに表示させる強調処理部、
として機能させるプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、脳手術支援システム、脳手術支援システム作動方法及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
現在行われている脳腫瘍を摘出する手術は、他臓器癌の手術と異なり、正常な脳組織を可能な限り残す必要があるため、脳腫瘍を精度よく過不足なく取り除くことが要求される。脳組織と腫瘍組織との切り分けは客観的な判断が困難であり、通常は、色調や硬さなどの術者の主観及び経験と勘による判別がほとんどである。そのため、脳腫瘍の手術の上達には、豊富な経験を積むことが必要不可欠であり、“職人芸”に近い側面があった。
【０００３】
しかしながら、全ての脳外科医があらゆる脳腫瘍の症例を扱うことは現実的に困難である。例えば、神経膠腫（グリオーマ）等の希少疾患は、特に手術の経験を得られる医師が限られてくる。そのため、多くの医師が脳腫瘍手術の十分な経験を積むことができない状況が発生している。
このような手術を支援するシステムとして、特許文献１には、腫瘍部を高精度でしかも術中リアルタイムで計測可能な腫瘍画像検出方法と腫瘍画像検出装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１９５３７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載の技術によれば、術中においてリアルタイムに脳組織と腫瘍組織とを客観的に判別する技術が開示されている。しかしながら、特許文献１に開示される技術は、予め投与された腫瘍親和性物質から放出される蛍光を測定する工程を含む（例えば、段落０００９、００１０等の記載）。そうすると、腫瘍親和性物質を投与する工程を必須とするため、脳腫瘍手術の作業工程が増し、患者及び術者の負担が大きくなる。
【０００６】
本発明の目的は、手術の負担を軽減でき（腫瘍親和性物質の投与を要さず）、かつ、正常な脳組織と脳腫瘍とを適切に判別することができる脳手術支援システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１の態様の脳手術支援システムは、脳腫瘍手術の施術箇所を撮影可能に配置された撮影用カメラと、前記撮影用カメラで撮影された映像をリアルタイムでモニタに表示させる映像表示装置と、を備え、前記映像表示装置は、前記映像に含まれる画像データから、脳腫瘍が有する視覚的特徴要素を判別する視覚的特徴要素判別部と、前記画像データのうち前記視覚的特徴要素が存在する脳腫瘍画像領域を抽出するとともに、抽出した前記脳腫瘍画像領域を強調して前記モニタに表示させる強調処理部と、を備える。
【０００８】
本態様では、施術箇所が映された画像データから脳腫瘍の視覚的な特徴要素を判別し、判別した特徴要素を含む脳腫瘍画像領域を抽出する。そして、脳手術支援システムは、抽出された脳腫瘍画像領域を強調して、術中リアルタイムにモニタに表示する。これにより、施術を行う医師はモニタを視認することで脳腫瘍が存在する領域を把握することができる。したがって、執刀する医師の脳手術経験が少ない場合であっても、正常な脳組織と脳腫瘍とを適切に切り分けることができる。
【０００９】
第２の態様の脳手術支援システムは、前記視覚的特徴要素判別部が、前記視覚的特徴要素として、脳腫瘍が有する色調を判別する。
【００１０】
本態様では、脳腫瘍特有の色調を有する部分が強調して表示される。そのため、周辺に比べて特有な色調を有する脳腫瘍の部分を医師が把握することができる。したがって、医師が行う脳腫瘍部分の判別を支援することができる。
【００１１】
第３の態様の脳手術支援システムは、前記視覚的特徴要素判別部が、前記視覚的特徴要素として、脳腫瘍の新生血管に基づく斑点模様を判別する第１又は第２の態様の脳手術支援システムである。
【００１２】
本態様では、脳腫瘍特有の斑点模様を有する部分が強調して表示される。そのため、周辺に比べて特有な斑点模様を有する脳腫瘍の部分を医師が把握することができる。したがって、医師が行う脳腫瘍部分の判別を支援することができる。
【００１３】
第４の態様の脳手術支援システムは、硬度検出手段を更に備え、前記強調処理部は、前記硬度検出手段により、脳腫瘍が有する硬度に応じた所定の判定条件を満たす硬度が検出された位置を強調して前記モニタに表示する第１から第３の様態の何れかの脳手術支援システムである。
【００１４】
本態様では、脳腫瘍特有の硬度を有する位置が強調して表示されるため、周辺に比べて硬度の高い脳腫瘍の部分を医師が視覚的に把握することができる。したがって、医師が行う脳腫瘍の視覚的特徴と物理的特徴を用いた脳腫瘍部分の総合的判別を支援することができる。
【００１５】
第５の態様の脳手術支援システム作動方法は、脳腫瘍手術の施術箇所を撮影可能に配置された撮影用カメラと、前記撮影用カメラで撮影された映像をリアルタイムでモニタに表示させる映像表示装置と、を備える脳手術支援システム作動方法であって、前記映像に含まれる画像データから、脳腫瘍が有する視覚的特徴要素を判別する視覚的特徴要素判別ステップと、前記画像データのうち前記視覚的特徴要素が存在する脳腫瘍画像領域を抽出するとともに、抽出した前記脳腫瘍画像領域を強調して前記モニタに表示させる強調表示ステップと、を有する。
【００１６】
本態様では、脳手術支援システムは、施術箇所が映された画像データから脳腫瘍の視覚的な特徴要素を有する領域を判別し、判別した領域を含む脳腫瘍画像領域を抽出するように作動する。そして、脳手術支援システムは、抽出された脳腫瘍画像領域を強調して、術中リアルタイムにモニタに表示するように作動する。これにより、施術を行う医師はモニタを視認することで脳腫瘍が存在する領域を把握することができる。したがって、執刀する医師の脳手術経験が少ない場合であっても、正常な脳組織と脳腫瘍とを適切に切り分けることができる。
【００１７】
第６の態様のプログラムは、脳腫瘍手術の施術箇所を撮影可能に配置された撮影用カメラと、前記撮影用カメラで撮影された映像をリアルタイムでモニタに表示させる映像表示装置と、を備える脳手術支援システムにおける前記映像表示装置を、前記映像に含まれる画像データから、脳腫瘍が有する視覚的特徴要素を判別する視覚的特徴要素判別部、前記画像データのうち前記視覚的特徴要素が存在する脳腫瘍画像領域を抽出するとともに、抽出した前記脳腫瘍画像領域を強調して前記モニタに表示させる強調処理部、として機能させる。
【００１８】
本態様では、脳手術支援システムの映像表示装置は、施術箇所が映された画像データから脳腫瘍の視覚的な特徴要素を判別し、判別した箇所を含む脳腫瘍画像領域を抽出するように機能する。そして、脳手術支援システムの映像表示装置は、抽出された脳腫瘍画像領域を強調して、術中リアルタイムにモニタに表示するように機能する。これにより、施術を行う医師はモニタを視認することで脳腫瘍が存在する領域を把握することができる。したがって、執刀する医師の脳手術経験が少ない場合であっても、正常な脳組織と脳腫瘍とを適切に切り分けることができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の脳手術支援システム、脳手術支援システム作動方法及びプログラムによれば、手術の負担を軽減でき（腫瘍親和性物質の投与を要さず）、かつ、正常な脳組織と脳腫瘍とを適切に判別することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】第１の実施形態に係る脳手術支援システムの全体構成を示す図である。
【図２】第１の実施形態に係る脳手術支援システムの機能構成を示す図である。
【図３】第１の実施形態に係る脳手術支援システムで撮影されたリアルタイムの映像を示す図である。
【図４】第１の実施形態に係る脳手術支援システムにおけるリアルタイムの映像に境界線を加えた表示を示す図である。
【図５】第１の実施形態に係る脳手術支援システムにおけるリアルタイムの映像に塗り表示を加えた表示を示す図である。
【図６】第２の実施形態に係る脳手術支援システムで撮影されたリアルタイムの映像を示す図である。
【図７】第２の実施形態に係る脳手術支援システムにおけるリアルタイムの映像に境界線を加えた表示を示す図である。
【図８】第２の実施形態に係る脳手術支援システムにおけるリアルタイムの映像に塗り表示を加えた表示を示す図である。
【図９】第３の実施形態に係る脳手術支援システムの全体構成を示す図である。
【図１０】第３の実施形態に係る脳手術支援システムの機能構成を示す図である。
【図１１】第３の実施形態に係る脳手術支援システムで撮影されたリアルタイムの映像を示す図である。
【図１２】本発明の実施形態に係る脳手術支援システム作動方法のフローチャートである。
【図１３】本発明の実施形態に係る脳手術支援システムの変形例の機能構成を示す図である。
【図１４】本発明の実施形態に係る脳手術支援システムの別の変形例の機能構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明に係る各種実施形態について、図面を用いて説明する。
【００２２】
＜第１の実施形態＞
本発明に係る脳手術支援システムの第一実施形態について、図１〜図５を参照して説明する。
【００２３】
（脳手術支援システムの構成）
図１に示すように脳手術支援システム１は、撮影用カメラ１０と、映像表示装置１１と、モニタ１２と、を備えている。
【００２４】
撮影用カメラ１０は、脳腫瘍手術の施術箇所を撮影可能に配置される。撮影用カメラ１０は、施術を行う医師が施術箇所を観察するために用いる顕微鏡と一体化されている態様であってもよい。
【００２５】
映像表示装置１１は、撮影用カメラ１０で撮影された映像をリアルタイムでモニタ１２に表示させる。
【００２６】
モニタ１２は、例えば液晶ディスプレイ等のディスプレイモニタである。
【００２７】
図２に示すように、映像表示装置１１は、内部にＣＰＵ１１ａを備えている。
ＣＰＵ１１ａは、映像表示装置１１の動作全体を司るプロセッサである。ＣＰＵ１１ａは、予め用意されたプログラムに従って動作することで、映像表示処理部１１０、視覚的特徴要素判別部１１１、及び、強調処理部１１２としての各種機能を発揮する。
【００２８】
映像表示処理部１１０は、撮影用カメラ１０で撮影された映像をリアルタイムで（ライブ映像として）モニタ１２に表示させる処理を行う。
【００２９】
視覚的特徴要素判別部１１１は、撮影用カメラ１０で撮影された映像に含まれる画像データ（映像を構成する１フレーム分の画像）から、脳腫瘍が有する視覚的特徴要素を判別する。
【００３０】
強調処理部１１２は、画像データのうち視覚的特徴要素が存在する脳腫瘍画像領域を抽出するとともに、抽出した脳腫瘍画像領域を強調してモニタ１２に表示させる。
本実施形態では、撮影用カメラ１０で撮影されたリアルタイムの映像に、脳腫瘍画像領域を強調する表示を重ねてモニタ１２に表示する。
【００３１】
視覚的特徴要素判別部１１１及び強調処理部１１２で行う画像処理について詳しく説明する。
脳腫瘍は、正常な脳組織に比べて少し異なる色調を有する。具体的には、図３に示すように白色に近い色調ＣＷＨを有する正常な脳組織に比べて、脳腫瘍は、少し灰色気味の色調ＣＧＲを有している。本実施形態ではこのような正常な脳組織と脳腫瘍との色調の違いを利用して、脳腫瘍画像領域が強調表示される。なお、図３に示すように、医師はメス、ピンセット、鉗子、脳ヘラ、剪刀等の手術器具１５によって手術を行っている。
まず、視覚的特徴要素判別部１１１において、脳腫瘍が有する色調を判別する。例えば、予め正常な脳組織に対応する白色に近い色調ＣＷＨを設定し、撮影用カメラ１０で撮影されたリアルタイムの映像に含まれる画像データにおいて、色調ＣＷＨに比べて灰色気味の色調ＣＧＲを有する画素を判別する。
【００３２】
そして、強調処理部１１２において、灰色気味の色調ＣＧＲを有すると判別された画素に対して、ラベリング処理やノイズ除去処理等を行って、脳腫瘍画像領域を抽出する。さらに強調処理部１１２では、図４に示すように、当該映像に対し、脳腫瘍画像領域の外周に境界線ＢＤの表示を加えて、脳腫瘍画像領域を強調表示する。境界線ＢＤを用いて強調表示を行えば、脳腫瘍画像領域内は、脳腫瘍の画像がそのまま表示されるため、医師は、境界線ＢＤに留意しながら、脳腫瘍の状態をリアルタイムで確認することができる。
変形例として、図５に示すように、撮影用カメラ１０で撮影されたリアルタイムの映像に対し、当該映像に含まれる画像データのうち抽出された映像脳腫瘍画像領域を塗りつぶした塗り表示ＦＰを加えて、脳腫瘍画像領域を強調表示してもよい。他の変形例として、塗り表示ＦＰを加えるのではなく、撮影用カメラ１０で撮影されたリアルタイムの映像が透けて見えるように、抽出された脳腫瘍画像領域に弱い色調を加えて、脳腫瘍画像領域を強調表示してもよい。
【００３３】
（脳手術支援システムの作用効果）
本実施形態の脳手術支援システムの作用・効果について説明する。
脳腫瘍、特に神経膠腫は脳細胞そのものから発生しているため、正常な脳組織を巻き込むように存在している。故に、正常な脳組織の損傷による神経合併症を出さないで、必要十分なだけ脳腫瘍をとるという難しい手術が必要となる。術中所見として、脳腫瘍は正常な脳組織とほぼ同じ色を呈しており、判別は容易でないが、経験を積むと、脳腫瘍の色調に軽度の異なりがあることが分かり、正常な脳組織と区別できる。しかしこの域に達するには、経験の少ない脳外科医にとっては困難で、どう解決するかが課題である。
一つの解決手段として、経験を有する脳外科医による、指導があるわけだが、希少疾患である脳腫瘍の経験が豊富であると呼べる脳外科医の人数は限られている。
そこで、本実施形態では、画像処理を用いることによって、上記軽度の異なりを、画像処理でリアルタイムに強調する。
【００３４】
本実施形態の脳手術支援システムは、施術箇所が映された画像データから脳腫瘍の視覚的な特徴要素を判別し、判別した箇所を含む脳腫瘍画像領域を抽出する。そして、本実施形態の脳手術支援システムは、抽出された脳腫瘍画像領域を強調して、術中リアルタイムにモニタに表示する。これにより、施術を行う医師はモニタを視認することで脳腫瘍が存在する領域を把握することができる。
したがって、執刀する医師の脳手術経験が少ない場合であっても、正常な脳組織と脳腫瘍とを適切に切り分けることができる。
また、正常な脳組織と脳腫瘍とを判別する作業は、極めて注意の必要な判別であるから、本実施形態における脳腫瘍画像領域の強調表示は、経験を有する医師にとっても、判別作業の負担が軽減されることとなり手術の負担が軽減される。
【００３５】
特に本実施形態は、腫瘍親和性物質を投与する工程を必須としないため、脳腫瘍手術の作業工程が少なく、患者及び術者の負担が小さい。
【００３６】
＜第２の実施形態＞
本発明に係る脳手術支援システムの第２の実施形態について、図６〜図８を参照して説明する。
【００３７】
本実施形態の脳手術支援システムは、第１の実施形態と基本的に同じであるが、脳腫瘍の色調に代えて、脳腫瘍の新生血管に基づく斑点模様を利用して脳腫瘍を判別する点が異なっている。
【００３８】
脳腫瘍は、図６に示すように、正常な脳組織に比べて新生血管に基づく斑点模様ＤＴＰを有している。本実施形態ではこのような脳腫瘍の斑点模様ＤＴＰを利用して、脳腫瘍画像領域が強調表示される。具体的には、撮影用カメラ１０で撮影されたリアルタイムの映像に含まれる画像データにおいて、「新生血管に基づく斑点模様ＤＴＰ」を判別し、斑点模様ＤＴＰを構成する画素を判別する。
【００３９】
以下、斑点模様ＤＴＰの判別について詳しく説明する。
まず、新生血管に基づく斑点模様ＤＴＰが、各斑点の大きさがどの程度なのか、どのようなピッチ（周期）で並んでいるのかを調べ、新生血管に基づく斑点模様として抽出したい斑点模様の斑点の大きさや斑点ピッチ（斑点周期）を事前に特定しておく。
特定された斑点模様の斑点の大きさや斑点ピッチが、視覚的特徴要素判別部１１１に予め設定される。視覚的特徴要素判別部１１１は、設定された斑点の大きさや斑点ピッチと一致する斑点模様を、「新生血管に基づく斑点模様ＤＴＰ」として判別する。変形例として予め脳腫瘍の新生血特有の斑点模様を模式化したテンプレートを準備しておき、当該テンプレートと類似のパターンを有する領域を、「新生血管に基づく斑点模様ＤＴＰ」と判別してもよい。
【００４０】
そして、強調処理部１１２において、新生血管に基づく斑点模様を構成すると判別された画素に対して、ラベリング処理やノイズ除去処理等を行うことによって、脳腫瘍画像領域を抽出する。さらに第１の実施形態と同様に、強調処理部１１２では、図７に示すように、当該映像に対し、脳腫瘍画像領域の外周に境界線ＢＤの表示を加えて、脳腫瘍画像領域を強調表示する。
変形例として、図８に示すように、撮影用カメラ１０で撮影されたリアルタイムの映像に対し、当該映像に含まれる画像データのうち抽出された映像脳腫瘍画像領域を塗りつぶした塗り表示ＦＰを加えて、脳腫瘍画像領域を強調表示してもよい。他の変形例として、塗り表示ＦＰを加えるのではなく、撮影用カメラ１０で撮影されたリアルタイムの映像が透けて見えるように、抽出された脳腫瘍画像領域に弱い色調を加えて、脳腫瘍画像領域を強調表示してもよい。
本実施態様では、脳腫瘍特有の斑点模様を有する部分が強調して表示される。そのため、周辺に比べて特有な斑点模様を有する脳腫瘍の部分を医師が把握することができる。
【００４１】
＜第３の実施形態＞
本発明に係る脳手術支援システムの第３の実施形態について、図９〜図１１を参照して説明する。
【００４２】
本実施形態の脳手術支援システムは、第１又は第２の実施形態と基本的に同じであるが、視覚的特徴要素判別部に加え、硬度検出手段を更に備える点が異なっている。
【００４３】
図９及び図１０に示すように、脳手術支援システム１００は、撮影用カメラ１０と、映像表示装置１１と、モニタ１２と、硬度検出手段１３と、を備えている。
【００４４】
硬度検出手段１３は、先端にプローブ１３ａを備える。硬度検出手段１３は、プローブ１３ａから超音波を発振するとともに、プローブ１３ａから超音波を検出する。
したがって、硬度検出手段１３は、脳腫瘍を含む脳組織に向かって、超音波を発振するとともに、当該脳組織から超音波を検出する。そして、共振周波数の変化や振動振幅の変化等を検出することによって、硬度を検出する。
【００４５】
本実施形態では、プローブ１３ａを脳組織表面に接触させて、接触箇所の脳組織の硬度を検出する。プローブ１３ａは接触箇所を走査することによって、脳組織の硬度分布を検出することができる。ただし、プローブ１３ａを脳組織表面に向けるだけで、接触させなくとも脳組織の硬度を検出できるなら、脳組織表面に接触させなくてもよい。
【００４６】
硬度判別部１１３において脳組織の硬度分布を検出するには、硬度検出時のプローブ１３ａの各位置と脳組織の各位置との対応付けを行う必要がある。当該対応付けは、以下のようにして行う。
【００４７】
本実施形態では、撮影用カメラ１０で撮影された画像データに映りこんだプローブ１３ａの位置を利用し、プローブ１３ａの各位置と脳組織の各位置との対応付けを行う。
例えば、図１１のように、撮影用カメラ１０で撮影された画像データにプローブ１３ａ及び脳組織が映りこんでいる場合を考える。
この時に検出された硬度ＨＡは、画像データに映り込んだプローブ１３ａの位置Ａにおける硬度であって、画像データに映り込んだ位置Ａの脳組織の硬度とされる。そして、プローブ１３ａの接触箇所を走査することによって、脳組織の各位置における硬度から硬度分布を検出する。
【００４８】
さらに硬度判別部１１３は、検出された硬度分布から、脳腫瘍が有する硬度に応じた所定の判定条件を満たす硬度が検出された位置を判別する。
具体的には、予め脳腫瘍が有する硬度と脳腫瘍を有さない硬度とを判別するしきい値が予め設定され、当該しきい値によって、脳組織の硬度分布から、脳腫瘍の硬度を有する位置が判別される。
そして、脳手術支援システム１００は、撮影用カメラ１０で撮影された画像データのうち、判別された脳腫瘍の硬度を有する位置を強調してモニタ１２に表示する。
【００４９】
脳腫瘍の硬度を有する領域の強調表示と、視覚的特徴要素が存在する脳腫瘍画像領域の強調表示とは、モニタ１２に重ねて表示してもよいし、切り替えて表示してもよい。さらに、それぞれの強調表示は、互いに色やパターンを変えたものであってもよい。
変形例として、脳腫瘍の硬度を有する位置に対応する領域と、視覚的特徴要素が存在する脳腫瘍画像領域との共通領域を抽出し、当該共通領域を強調表示してもよい。
【００５０】
上記のとおり本実施形態では、撮影用カメラ１０で撮影された画像データに映りこんだプローブ１３ａの位置を利用し、プローブ１３ａの各位置と脳組織の各位置との対応付けを行っている。変形例として、撮影用カメラ１０の位置及びプローブ１３ａの位置をそれぞれの位置検出手段で検出し、共通の基準や基準座標に基づき、撮影された脳組織の各位置と硬度分布の各位置とを一致させてもよい。
【００５１】
本実施形態では、脳腫瘍特有の硬度を有する領域が強調表示されるため、周辺に比べて硬度の高い脳腫瘍の部分を医師が視覚的に把握することができる。したがって、医師が行う脳腫瘍の視覚的特徴と物理的特徴を用いた脳腫瘍部分の総合的判別を支援することができる。
【００５２】
本実施形態の硬度検出手段１３は、超音波を用いて脳組織の硬度を検出しているが、他の手段を用いて硬度を検出してもよい。例えば、プローブ１３ａに押圧部及び圧力センサを隣接させて設け、押圧部及び圧力センサを脳組織表面の隣接する位置にそれぞれ接触させて、接触箇所の脳組織の硬度を検出するものであってもよい。この場合、押圧部で押圧する押圧力に対する圧力センサで検出する反力の差や比を比較すれば、脳組織の硬度を検出することができる。
【００５３】
本実施形態の硬度検出手段１３は、手術器具１５とは別にプローブ１３ａを設けているが、手術器具１５の先端にプローブ１３ａを設けて硬度検出手段１３を構成してもよい。手術器具１５の先端にプローブ１３ａを設ければ、手術器具１５の扱いだけで脳組織の硬度を検出することができる。
【００５４】
＜脳手術支援システム作動方法＞
本発明に係る各実施形態の脳手術支援システム作動方法について、図１２を参照して説明する。
【００５５】
まず、撮影用カメラ１０は、脳腫瘍手術の施術箇所を撮影可能に配置され、脳腫瘍を含む脳組織を撮影する（Ｓ１：撮影ステップ）。
次に、視覚的特徴要素判別部１１１は、映像に含まれる画像データから、脳腫瘍が有する視覚的特徴要素を判別する（Ｓ２：視覚的特徴要素判別ステップ）。視覚的特徴要素としては、上記のとおり「脳腫瘍が有する色調」や「脳腫瘍の新生血管に基づく斑点模様」を判別する。
最後に、強調処理部１１２は、画像データのうち視覚的特徴要素が存在する脳腫瘍画像領域を抽出するとともに、抽出した脳腫瘍画像領域を強調してモニタ１２に表示させる（Ｓ３：強調表示ステップ）。このとき、映像表示処理部１１０は、ステップＳ１〜Ｓ３にわたって、撮影用カメラ１０で撮影された映像をリアルタイムでモニタ１２に表示させている。したがって、モニタ１２に表示されている撮影用カメラ１０で撮影された映像に対し、強調処理部１１２による強調表示が重ねて表示される。
【００５６】
なお、上述の各実施形態においては、脳手術支援システム１、１００のＣＰＵ１１ａの各種機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより各種処理を行うものとしている。ここで、上述したＣＰＵ１１ａの各種処理の過程は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータが読み出して実行することによって上記各種処理が行われる。また、コンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、半導体メモリ等をいう。また、このコンピュータプログラムを通信回線によってコンピュータに配信し、この配信を受けたコンピュータが当該プログラムを実行するようにしても良い。
【００５７】
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものとする。
【００５８】
本実施形態では、脳腫瘍画像領域を強調する表示を、撮影されたリアルタイムの映像に合わせてリアルタイムで脳腫瘍画像領域を抽出することによって、強調表示を更新している。変形例として、強調表示は更新せず、特定の瞬間、例えば手術直後の映像から抽出された脳腫瘍画像領域の強調表示を固定して表示してもよい。この場合、手術直後の映像から抽出された脳腫瘍画像領域の強調表示が固定されて、撮影用カメラ１０で撮影されたリアルタイムの映像に重ねて表示される。したがって、術者は、術中の出血で徐々に不鮮明になりゆく脳腫瘍領域を、手術直後に認識された脳腫瘍領域の位置を参照しながら判断できるため、正常な脳組織と脳腫瘍を見極めることが容易になる。
【００５９】
本実施形態では、施術を行う医師が施術箇所を観察するために用いる顕微鏡と別個にモニタ１２を設け、モニタ１２に表示される撮影用カメラ１０で撮影された映像に対し、抽出した脳腫瘍画像領域を強調している。変形例として、顕微鏡をモニタとして、顕微鏡に表示される撮影用カメラ１０で撮影された映像に対し、抽出した脳腫瘍画像領域を強調してもよい。
【００６０】
第１の実施形態では、脳腫瘍が有する色調に基づき脳腫瘍画像領域を抽出し、第２の実施形態では、脳腫瘍の新生血管に基づく斑点模様に基づき脳腫瘍画像領域を抽出している。
変形例として、脳腫瘍が有する色調及び脳腫瘍の新生血管に基づく斑点模様の総合判別に基づき脳腫瘍画像領域を抽出してもよい。
具体例を挙げると、撮影されたリアルタイムの映像に含まれる画像データにおいて、色調ＣＧＲを有する画素と、斑点模様ＤＴＰを構成する画素との総和（和集合）を、“脳腫瘍が有する視覚的特徴要素を有する画素”と判別する。そして、“脳腫瘍が有する視覚的特徴要素を有する画素”と判別された画素に対して、ラベリング処理やノイズ除去処理等を行うことによって、脳腫瘍画像領域を抽出する。
他の具体例として、色調ＣＧＲを有する画素であって、斑点模様ＤＴＰを構成する画素（積集合）を、“脳腫瘍が有する視覚的特徴要素を有する画素”と判別してもよい。
さらにこれらの総合評価の要素に、検出された脳腫瘍の硬度を有する位置や脳機能といった他の要素を加えてもよい。
【００６１】
本実施形態は、腫瘍親和性物質を投与する工程を必須としないため、脳腫瘍手術の作業工程が少なく、患者及び術者の負担が小さい。変形例として、腫瘍親和性物質を投与が許される場合は、予め腫瘍親和性物質を投与し、腫瘍親和性物質から放出される蛍光を撮影するものであってもよい。この場合、腫瘍親和性物質から放出される蛍光を含む画像データから“脳腫瘍が有する視覚的特徴要素を有する画素”を判別し、脳腫瘍画像領域を強調表示する。
【００６２】
変形例として、脳手術支援システムは、電子カルテシステムに接続されてもよい。
例えば、図１３に示す脳手術支援システム１’のように、映像表示装置１１’’が備える接続インターフェイス１１４を病院内の電子カルテシステム２０に接続することによって、脳手術支援システム１’は、接続された電子カルテシステム２０から各情報を抽出してもよいし、脳手術支援システムで判別した視覚的特徴要素や表示する映像を電子カルテシステム２０に転送してもよい。判別した視覚的特徴要素や表示する映像を電子カルテシステム２０に転送すれば、電子カルテシステム２０は、転送された判別した視覚的特徴要素や表示する映像を、電子カルテ情報の一部として管理することができる。
【００６３】
別の変形例として、脳手術支援システムは、専用回線やインターネットを介して他のシステムに接続されてもよい。
例えば、図１４に示す脳手術支援システム１’’のように、映像表示装置１１’’が備える接続インターフェイス１１４をインターネット４０と接続することによって、脳手術支援システム１’’は、インターネット４０を介して、病院外部の病院外システム３０と通信してもよい。脳手術支援システム１’’と病院外システム３０とで通信できれば、病院外システム３０からの遠隔診断あるいは遠隔治療が可能となる。
【符号の説明】
【００６４】
１：脳手術支援システム
１’：脳手術支援システム
１’’：脳手術支援システム
１０：撮影用カメラ
１１：映像表示装置
１１’：映像表示装置
１１’’：映像表示装置
１１ａ：ＣＰＵ
１２：モニタ
１３：硬度検出手段
１３ａ：プローブ
１５：手術器具
２０：電子カルテシステム
３０：病院外システム
４０：インターネット
１００：脳手術支援システム
１１０：映像表示処理部
１１１：視覚的特徴要素判別部
１１２：強調処理部
１１３：硬度判別部
１１４：接続インターフェイス
Ａ：位置
ＢＤ：境界線
ＣＧＲ：色調
ＣＷＨ：色調
ＤＴＰ：斑点模様
ＦＰ：塗り表示
ＨＡ：硬度
【図１】
2018051190.tif 000003
【図２】
2018051190.tif 000004
【図３】
2018051190.tif 000005
【図４】
2018051190.tif 000006
【図５】
2018051190.tif 000007
【図６】
2018051190.tif 000008
【図７】
2018051190.tif 000009
【図８】
2018051190.tif 000010
【図９】
2018051190.tif 000011
【図１０】
2018051190.tif 000012
【図１１】
2018051190.tif 000013
【図１２】
2018051190.tif 000014
【図１３】
2018051190.tif 000015
【図１４】
2018051190.tif 000016