【手続補正書】
【提出日】平成19年4月11日(2007.4.11)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体に処置などを行う手術具と、
前記被検体および前記手術具の３次元位置姿勢を計測する３次元位置姿勢計測手段と、
前記被検体の断層像情報を記憶する記憶手段と、
前記３次元位置姿勢計測手段により計測された前記被検体および前記手術具の３次元位置姿勢に基づいて、前記記憶手段に記憶された前記被検体の断層像情報から断層像を抽出する断層像抽出手段と、
前記３次元位置姿勢計測手段により計測された前記手術具の３次元位置姿勢を前記断層像抽出手段により抽出された前記断層像上に投影した画像を付加する投影像付加手段と、
前記投影像付加手段により出力された画像を表示する画像表示手段を有することを特徴とする手術ナビゲーション装置。
【請求項２】
前記投影像付加手段は、前記手術具の作用軸の投影像を前記断層像抽出手段により抽出された前記断層像上に付加することを特徴とする請求項１に記載の手術ナビゲーション装置。
【請求項３】
前記手術具は、さらに前記被検体の画像を撮影する手段を有し、前記投影像付加手段は、前記手術具の合焦点位置情報を前記断層像抽出手段により抽出された前記断層像上に付加することを特徴とする請求項１または２に記載の手術ナビゲーション装置。
【請求項４】
前記手術具の画角を表す投影像を前記断層像抽出手段により抽出された前記断層像に付加することを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の手術ナビゲーション装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、図１７の（ｂ），（ｃ）に示すように、硬性鏡には、挿入軸と異なる方向を見るための側視鏡と呼ばれるものがある。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２７】
【課題を解決するための手段】
本発明によると、上記課題を解決するために、被検体に処置などを行う手術具と、前記被検体および前記手術具の３次元位置姿勢を計測する３次元位置姿勢計測手段と、前記被検体の断層像情報を記憶する記憶手段と、前記３次元位置姿勢計測手段により計測された前記被検体および前記手術具の３次元位置姿勢に基づいて、前記記憶手段に記憶された前記被検体の断層像情報から断層像を抽出する断層像抽出手段と、前記３次元位置姿勢計測手段により計測された前記手術具の３次元位置姿勢を前記断層像抽出手段により抽出された前記断層像上に投影した画像を付加する投影像付加手段と、前記投影像付加手段により出力された画像を表示する画像表示手段を有することを特徴とする手術ナビゲーション装置が提供される。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６１】
なお、本実施の形態では１［ｐｉｘｅｌ］の大きさは、１ｍｍになっているものとする。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６２】
また、被検体１の耳や目等の身体上の特徴点や、被検体１に取り付けたマーカ等の座標値が、断層像データ１０に対して定義されるオブジェクト座標系ｍ上で座標値モデルデータ１１として、ナビゲーション情報記憶部９に記憶されている。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６６】
また、図４に示すように、硬性鏡３の光学系を表現するカメラモデルで使用されるカメラ座標系ｃからセンシングプレート４で規定される座標系ｅへの座標変換行列ｅＨｃ１５が求められている。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６７】
なお、硬性鏡３の光学系を表現するカメラモデルで使用されるカメラ座標系ｃの原点は、硬性鏡３の先端２１に一致しており、硬性鏡３の光軸をカメラ座標系ｃのＺ軸としている。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６９】
また、硬性鏡３の後端２０の位置および硬性鏡３の挿入部直径が、カメラ座標系ｃに対して設定され、ナビゲーション情報記憶部９に記憶されている。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９９】
投影するアキシアル断面３０と平行で、この円錐４０の底面４１の中心（合焦点２２）を通る平面４２と円錐４０の底面４１との交線４３の両端４４、４５が、アキシアル断面３０に投影されたときの位置は、以下の式より算出される。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１０１】
ｕｒ１＝ｕ０−（ｆ×ｂ）／ｔａｎφ，  
ｖｒ１＝ｖ０＋（ｆ×ａ）／ｔａｎφ，  
ｕｒ２＝ｕ０＋（ｆ×ｂ）／ｔａｎφ，  
ｖｒ２＝ｖ０−（ｆ×ａ）／ｔａｎφ  
ただし、
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１１８】
例えば、水等を噴射する器具である場合には、本実施の形態の硬性鏡３の光軸２３が水等の噴射方向へ置き換えられる。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１３０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１３０】
図１２に示すように、手術用顕微鏡５０の光学系を表現するカメラモデルで使用されるカメラ座標系ｃからセンシングプレート４で規定される座標系ｅへの座標変換行列ｅＨｃ１５が求められている。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１３１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１３１】
なお、手術用顕微鏡５０の光学系を表現するカメラモデルで使用されるカメラ座標系ｃの原点は、手術用顕微鏡５０の光軸５１の上方、例えば、鏡筒部５２の下端５３から１２００ｍｍ上方に位置しており、手術用顕微鏡５０の光軸５１をカメラ座標系ｃのＺ軸としている。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１３３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１３３】
また、手術用顕微鏡５０の鏡筒部５２の上端５４の位置および下端５３の位置がカメラ座標系ｃに対して設定され、図１に示したナビゲーション情報記憶部９に記憶されているものとする。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１４１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１４１】
また、ナビゲーション制御部８では、オブジェクト座標系ｍ上の座標値へ変換された手術用顕微鏡５０の合焦点５５の位置を用いて、モニタ１３上で表示する三方向の断層像アキシアル断面３０、サジタル断面３１、コロナル断面３２を抽出する。
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１４３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１４３】
次に、オブジェクト座標系ｍ上の座標値へ変換された手術用顕微鏡５０の鏡筒部５２の上端５４の位置と下端５３の位置から生成される手術用顕微鏡５０の位置と姿勢を示す鏡筒部の投影像と光軸５１の投影像とをナビゲーション制御部８で生成した三方向の断層像アキシアル断面３０、サジタル断面３１、コロナル断面３２へ付加する。
【手続補正１７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１４８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１４８】
手術用顕微鏡５０の画角は、カメラ座標系ｃの原点から伸びる２本の直線６１で表現され、ナビゲーション制御部８で生成した三方向の断層像アキシアル断面３０、サジタル断面３１、コロナル断面３２へ付加される。
【手続補正１８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１４９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１４９】
この手順は、第１の実施の形態における硬性鏡３の画角をナビゲーション制御部８で生成した三方向の断層像アキシアル断面３０、サジタル断面３１、コロナル断面３２へ付加する手順のうち、硬性鏡３の先端２１をカメラ座標系ｃの原点に置き換えたものである。
【手続補正１９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１５２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１５２】
なお本実施の形態では、カメラ座標系ｃの原点は断層像の表示範囲外になっており、且つ、ほぼ平行投影に近い光学系になっているので、三方向の断層像アキシアル断面３０、サジタル断面３１、コロナル断面３２へ付加される画角を表す２本の直線は、あたかも２本の平行線であるかのように見える。
【手続補正２０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１５６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１５６】
特に、手術用顕微鏡５０の合焦点５５が断層像へ投影された光軸５１を表す直線６０の端点として明確に表示されているので、術者は、手術用顕微鏡５０の焦点を確実に所望の部位へ合わせることができる。
【手続補正２１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１６６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１６６】
また、手術用顕微鏡５０の合焦点５５を含むように抽出した断層像ではなく、合焦点もしくは手術用顕微鏡５０の鏡筒部５２の下端５３より事前に設定した距離だけ先の点を含むよう抽出した断層像や断層像情報に対して事前に固定的に設定した位置で抽出した断層像に対して手術用顕微鏡５０の鏡筒部５２の投影像や手術用顕微鏡５０の光軸５１、画角を表す直線６１等を付加してもよい。
【手続補正２２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図面の簡単な説明
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の第１の実施の形態による手術ナビゲーション装置の構成を示す図である。
【図２】図２は、図１の被検体１のデータと被検体１自身は、耳や目等の身体上の特徴点や、被検体１に取り付けたマーカ等のオブジェクト座標系ｍ上の座標値モデルデータ１１と、これに対応する特徴点のセンシングプレート２で規定される座標系ｐ上の座標値を計測し、座標変換行列ｍＨｐ１４を算出することで関連づけられていることを示す図である。
【図３】図３は、座標変換行列が、３次元空間での回転動作を表す３行３列の回転成分Ｒと、３次元空間での並進動作を表す３行１列の並進成分Ｔと、定数成分で構成される４行４列の行列であることを示す図である。
【図４】図４は、図１の硬性鏡３の光学系を表現するカメラモデルで使用されるカメラ座標系ｃからセンシングプレート４で規定される座標系ｅへの座標変換行列ｅＨｃ１５が求められていることを示す図である。
【図５】図５は、図１のナビゲーション制御部８において、座標変換行列ｅＨｃ１５、座標変換行列ｐＨｅ１７、座標変換行列ｍＨｐ１４を用いて、硬性鏡３の先端２１の位置、ナビゲーション情報記憶部９に記憶された硬性鏡３の後端２０の位置及び硬性鏡３の合焦点２２の位置をオブジェクト座標系ｍ上の座標値へ変換することを示す図である。
【図６】図６は、図１のナビゲーション制御部８において、オブジェクト座標系ｍ上の座標値へ変換された硬性鏡３の先端２１の位置を用いてモニタ１３上で表示する三方向の断層像を抽出する手順を説明するための図である。
【図７】図７は、硬性鏡３の光軸２３をナビゲーション制御部８で生成した三方向の断層像アキシアル断面３０、サジタル断面３１、コロナル断面３２へ付加する手順の説明の例として、アキシアル断面３０へ硬性鏡３の光軸２３を付加する方法を示す図である。
【図８】図８は、硬性鏡３の画角をナビゲーション制御部８で生成した三方向の断層像アキシアル断面３０、サジタル断面３１、コロナル断面３２へ付加する手順の説明の例としてアキシアル断面３０へ付加する方法を示す図である。
【図９】図９は、硬性鏡３の画角をナビゲーション制御部８で生成した三方向の断層像アキシアル断面３０、サジタル断面３１、コロナル断面３２へ付加する手順の説明の例としてアキシアル断面３０へ付加する方法を示す図である。
【図１０】図１０は、モニタ１３によって、ナビゲーション制御部８より出力された情報を表示する様子を示す図である。
【図１１】図１１は、本発明の第１の実施の形態の変形例として、硬性鏡３の光軸２３を表す直線３６、３７は合焦点２２で線の太さや色、線種を変化させず、合焦点位置に記号３９を付加する場合を示す図である。
【図１２】図１２は、本発明の第２の実施の形態において用いる手術用顕微鏡５０の光学系を表現するカメラモデルで使用されるカメラ座標系ｃからセンシングプレート４で規定される座標系ｅへの座標変換行列ｅＨｃ１５が求められていることを示す図である。
【図１３】図１３は、本発明の第２の実施の形態において用いる手術用顕微鏡５０の鏡筒部５２の投影像が、鏡筒部５２の上端５４と下端５３とを結ぶ直線６２で表現され、手術用顕微鏡５０の光軸が、手術用顕微鏡５０の鏡筒部５２の下端５３と合焦点５５とを結ぶ直線６０で表現され、手術用顕微鏡５０の画角が、直線６１で表現されることを示す図である。
【図１４】図１４は、従来の技術による「実時間透視図表示による内視鏡手術ナビゲーションシステム」において、三方向の断層像上に手術具先端を表わす十字状カーソルを付加して表示する様子を示す図である。
【図１５】図１５は、従来の技術による「実時間透視図表示による内視鏡手術ナビゲーションシステム」において、「透視図」によるナビゲーション表示の例を示す図である。
【図１６】図１６は、先端に突起等の方向性を有する器具を示す図である。
【図１７】図１７の（ａ），（ｂ），（ｃ）は、それぞれ、直視硬性鏡、３０度側視硬性鏡、７０度側視硬性鏡を示す図である。
【符号の説明】
１…被検体、２…センシングプレート、３…硬性鏡、４…センシングプレート、５…センサ情報記憶部、６…センサ制御部、７…センサアセンブリ、８…ナビゲーション制御部、９…ナビゲーション情報記憶部、１０…断層像データ、１１…モデルデータ、１４…座標変換行列ｍＨｐ、１５…座標変換行列ｅＨｃ、１７…座標変換行列ｐＨｅ、２０…硬性鏡３の後端、２１…硬性鏡３の先端、２２…硬性鏡３合焦点、２３…硬性鏡３の光軸、３０…アキシアル断面、３１…サジタル断面、３２…コロナル断面、３３，３４，３５，３８…直線、３９…記号、４０…円錐、４１…円錐４０の底面、４２…底面の４１の中心（合焦点２２）を通る平面、４３…平面４２と円錐４０の底面４１との交線、４４，４５…交線４３の両端、４６…端点４４の投影位置、４７…端点４５の投影位置、４８…合焦点２２の投影位置、５０…手術用顕微鏡、５１…手術用顕微鏡５０の光軸、５２…手術用顕微鏡５０の鏡筒部、５３…鏡筒部５２の下端、５４…鏡筒部５２の上端、５５…カメラ座標系ｃでの合焦点、６０，６１，６２…直線。
【手続補正２３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図２】
2001293006.tif 000001