(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
スライス状に計測された医用画像データを３次元形状に再構成することにより、３次元再構成画像として表示装置に出力する３次元再構成画像処理手段と、
手技動作入力装置で操作者が操作する手術器具の動きに合わせて移動する手術器具画像を生成することにより、前記３次元再構成画像処理手段による３次元再構成画像と同時に表示するために前記表示装置に出力する手術器具画像生成手段と、
内視鏡を用いた手術または切開手術の選択を行う選択手段と、
前記手術器具の位置が関心領域に接近したことを接近情報提示手法により聴覚、視覚、圧覚、触覚の少なくとも一つに変換して提示するとともに、前記選択手段により選択された手術に応じて前記手技動作入力装置の操作範囲及び前記表示装置への表示形態を変える接近情報提示手段と、
を備えたことを特徴とする手術シミュレーション装置。
【請求項２】
前記接近情報提示手段は、前記３次元再構成画像における画像空間内で前記手術器具の位置が関心領域、接触禁止領域に接近したときに、前記手技動作入力装置から反力を提示するか、または前記接触禁止領域に進入できないように前記手技動作入力装置が動かないようにする機能を備えていることを特徴とする請求項１に記載の手術シミュレーション装置。
【請求項３】
前記接近情報提示手段は、前記手術器具が関心領域に接近したとき、関心領域からの距離、または、操作者によって定義された関心領域位置からの距離に応じて警告信号の強度を変化させて提示出力することを特徴とする請求項１に記載の手術シミュレーション装置。
【請求項４】
前記接近情報提示手段は、前記選択手段において内視鏡を用いた手術が選択された場合に、前記手術器具画像と内視鏡枠との接触に基づいて前記手技動作入力装置を停止するまたは前記手技動作入力装置から反力を提示することを特徴とする請求項１に記載の手術シミュレーション装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、Ｘ線ＣＴ、ＭＲＩ、ＭＲＡ等の、スライス状画像から３次元再構成された画像上で、手技動作入力装置と連動する画像空間内の仮想手術器具を操作して、手術シミュレーションを行う手術シミュレーション装置に関し、特に、手技動作入力装置により操作される仮想手術器具の位置と関心領域との位置関係を提示する手術シミュレーション装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
Ｘ線ＣＴ像やＭＲＩ、ＭＲＡ像等のスライス状画像を用いて手術のシミュレーションやナビゲーションを行うことは、術前の手術計画を立てたり、あるいは術中の支援を行う上で重要な作業である。
【０００３】
なお、本明細書においては、実際に術式を行う際の手術ナビゲーションを含んで、シミュレーションと称する。
これらの作業は、ある間隔ごとに連続するスライス状に計測された画像を用いて、これらの画像から病変部や、血管、神経等の重要構造物、侵襲不可構造物等を抽出し、視覚化した上で、侵襲不可構造物を避けて作業を行うために支援を行うものである。
【０００４】
手術ナビゲーションを行う際の、上記目的のために、特開平８−１０２６６号公報に示されるように、手術中に手術器具の位置を検出し、検出された位置に対応するスライス画像を選択して、その画像上に手術器具の位置を示すパターンを重ね合わせて表示するとともに、手術器具が危険構造物に近づいたときに警告信号を発する手法がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
手術シミュレーションを行う際に、より現実性を高めるためには、３次元形状を表示することが有効である。
３次元形状を提示することにより、現実との差異を低減することができ、より正確なシミュレーションを行うことができるようになるからである。
【０００６】
ところが、上述した従来例においては、スライス画像上に手術器具を示すのみのものであり、３次元的な形状及び、３次元的な位置関係が分かり難いものとなっている。
【０００７】
また、上述した従来例においては、注意構造物との距離がある一定の距離以内になったときに警告信号を発するものであるが、これでは、注意構造物との微妙な距離の変化を知ることはできない。
【０００８】
そこで、本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、断層画像から３次元再構成を行い、３次元形状を提示した上で手技動作入力装置を用いた操作を表示装置上で行い、関心領域への接近度を提示することができるようにすることにより、現実性の高い手術シミュレーションを行うことができるようにした手術シミュレーション装置を提供することを目的としている。
【０００９】
【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、下記のような手段及び作用・効果による手術シミュレーション装置が提供される。
（手段１）
スライス状に計測された医用画像データを３次元形状に再構成することにより、３次元再構成画像として表示装置に出力する３次元再構成画像処理手段と、手技動作入力装置で操作者が操作する手術器具の動きに合わせて移動する手術器具画像を生成することにより、前記３次元再構成画像処理手段による３次元再構成画像と同時に表示するために前記表示装置に出力する手術器具画像生成手段と、内視鏡を用いた手術または切開手術の選択を行う選択手段と、前記手術器具の位置が関心領域に接近したことを接近情報提示手法により聴覚、視覚、圧覚、触覚の少なくとも一つに変換して提示するとともに、前記選択手段により選択された手術に応じて前記手技動作入力装置の操作範囲及び前記表示装置への表示形態を変える接近情報提示手段と、を備えたことを特徴とする手術シミュレーション装置。
【００１０】
（手段１の作用・効果）
内視鏡を用いた手術または切開手術では、手術器具の動作範囲及び表示される画像が異なるものとなるが、手術シミュレーションを行う上で、それぞれの場合を想定して設定を行うことにより、それぞれの手術に対応した手術シミュレーション装置を構成することができ、操作者の操作する手術器具が病変部や、危険領域に近づいたときに、３次元的に表示された画像を見ながら手術器具画像が、病変部や、危険領域からどの程度離れているかを示すことができるため、正確な手術シミュレーションを行うことができる。
【００１１】
（手段２）
前記接近情報提示手段は、前記３次元再構成画像における画像空間内で前記手術器具の位置が関心領域、接触禁止領域に接近したときに、前記手技動作入力装置から反力を提示するか、または前記接触禁止領域に進入できないように前記手技動作入力装置が動かないようにする機能を備えていることを特徴とする（１）に記載の手術シミュレーション装置。
【００１２】
（手段２の作用・効果）
手術シミュレーションを行う上で、操作者の手術器具が病変部や、危険領域に近づいたときに、手技動作入力装置から操作者の手に反力を返し、侵襲してはならない領域に近づいていることを力覚として操作者に提示することができ、より現実に近い形で手術シミュレーションを行うことができる。
【００１３】
（手段３）
前記接近情報提示手段は、前記手術器具が関心領域に接近したとき、関心領域からの距離、または、操作者によって定義された関心領域位置からの距離に応じて警告信号の強度を変化させて提示出力することを特徴とする（１）に記載の手術シミュレーション装置。
【００１４】
（手段３の作用・効果）
手術シミュレーションを行う上で、操作者の手術器具が病変部、または、危険領域に近づいたことを段階的に、手に伝達することができるために、病変部や、危険領域にどの程度近づいているか、または、その領域に近づいているのか、または遠ざかっているかを認識することができるので、より正確なシミュレーションを行うことができる。
（手段４）
前記接近情報提示手段は、前記選択手段において内視鏡を用いた手術が選択された場合に、前記手術器具画像と内視鏡枠との接触に基づいて前記手技動作入力装置を停止するまたは前記手技動作入力装置から反力を提示することを特徴とする（１）に記載の手術シミュレーション装置。
（手段４の作用・効果）
手術シミュレーションを行う上で、内視鏡を用いた場合のシミュレーションで、手術器具を操作するとき、手術器具が内視鏡の内枠に接触したときに接触したことを提示することにより、実際には動かすことのできない範囲に手術器具が移動しようとしたときにそれより外側には動かすことができないように提示し、実際の手術場面を模擬的に示すことができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本発明の一実施の形態による手術シミュレーション装置の構成を示すブロック図である。
【００１６】
図１に示すように、手技動作入力装置１は、手術器具を模倣した器具が自由に動くことができるように配置されており、位置、方向検出装置２により、その位置、向き等が検出され、演算装置３に入力される。
【００１７】
演算装置３は、以下の手術器具画像生成装置４、検査画像入力装置５、３次元再構成（画像）処理装置６、重ね合わせ処理装置７、表示装置８、及び距離算出装置９から構成されている。
【００１８】
手術器具画像生成装置４では、位置、方向検出装置２によって検出された手技動作入力装置１による手術器具の位置座標、向き情報に基づいて、仮想的な手術器具画像生成のための演算を行う。
【００１９】
この手術器具画像生成装置４で生成された仮想的な手術器具画像は、後述する表示装置８の画面上で手技動作入力装置１を操作者が操作する通りに画像生成及び、移動を行うことができる。
【００２０】
また、演算装置３には、図２に示されたようなある間隔ごとにスライス状に計測された検査画像が検査画像入力装置５を介して入力され、この検査画像に対して３次元再構成（画像）処理装置６で３次元再構成処理を行う。
【００２１】
そして、重ね合わせ処理装置７で、この検査画像の３次元再構成化画像と前記手術器具画像生成装置４による手術器具画像との合成画像を生成し、この合成画像を表示装置８で同一画面上に表示を行う。
【００２２】
３次元再構成（画像）処理装置６においては、入力されたスライス状検査画像が、各スライス画像ごとに平滑化のためのフィルタリング処理や、閾値処理、特徴領域抽出、セグメンテーション処理を行った上で、３次元的に再構成され、表示装置８に表示される。
【００２３】
この表示装置８における表示法としては、操作者の指示により、サーフェスレンダリング、またはボリュームレンダリングのどちらを用いることもできる。
３次元再構成（画像）処理装置６における３次元再構成の手法としてサーフェスレンダリングは、セグメンテーションを行った画像において、領域の境界における等値面生成の処理を経て行われる。
【００２４】
この場合、セグメンテーションにおいて、異なる領域においては透過度を変えて、内部構造まで見えるようにレンダリングを行うこともできる。
また、ボリュームレンダリングの場合であれば、各セグメンテーション領域毎に色を変えて表示するようにする。
【００２５】
また、これらの３次元再構成画像は、予め、スライス状画像から、病変部や、侵襲してはならない血管、神経等の機能領域など、手術を行うときに注意を払うべき関心領域を設定し、各領域ごとのセグメンテーションも行われているものとする。
【００２６】
この関心領域設定作業は、自動、または手動でスライス画像の閾値処理を行ったり、操作者が独自に関心領域を設定したりすることもできる。
また、ＣＴやＭＲＩ、ＭＲＡ、ＳＰＥＣＴ画像等、複数の検査画像を同一の３次元空間内に融合する処理を行った後で、その融合された画像を表示装置８上に表示することもできる。
【００２７】
また、表示装置８はＣＲＴ、ＬＣＤ等の２次元表示装置のみでなく、ステレオ画像表示等を行うことができる３次元表示装置を用いることもできる。
この場合、手術器具画像の先端と関心領域との距離は距離算出装置９内で常に計算しておき、その情報は表示装置８上に表示されると共に、距離を判断することにより、警告信号発生装置１０により警告信号を使用者に提示するようになつている。
【００２８】
すなわち、警告信号発生装置１０は、手術器具画像の先端と関心領域との距離が予め設定しておいた距離より小さくなつたときに、警告信号を発生する。
ここで、関心領域には体積があるので、関心領域と手術器具画像との距離を計算する際には、関心領域の中心として、重心を用いることや、操作者の指定した点を関心領域の中心と定義することにより、手術器具画像との距離と定義することや、さらには、関心領域の表面と手術器具画像との最短距離を関心領域との距離として定義することもできる。
【００２９】
警告信号は、表示装置８によるディスプレイ上の、警告信号提示領域の色の変化、即ち、色相や濃度の変化として提示したり、画面全体をフラッシュさせたりして、視覚的に表示するように変換することも、音声発生装置から出力できるように変換することもできる。
【００３０】
さらには、図１の警告信号発生装置１０で発生した警告信号を手技動作入力装置１に力フィードバックを与え、操作者へ力覚、圧覚、触覚として提示する機構を備えることもできる。
【００３１】
また、特に脳神経外科の分野においては、図３に示すように、関心領域に関しては、例えば、ある１枚の断面画像に関してこの図のようにセグメンテーションが行われているとしたとき、領域１１，１２のような、侵襲してはならない危険領域と、領域１３に示すような病変部領域とでは異なる表示を行い、シミュレーションを行う上で、どの部分をターゲットとする位置かを把握しやすいような表示を行うものとする。
【００３２】
例えば、表示装置８によるディスプレイに表示される色を、ターゲットとする部分とそれ以外の部分とで、変える方法等を用いることができる。
このように、複数の関心領域を設定した場合、各関心領域ごとに重要度に対応する接近距離の閾値設定を行い、それぞれ設定した値に基づいて警告信号の発生の仕方を変えることもできる。
【００３３】
図４は、このときの危険信号発生の流れを示すフローチャートである。
すなわち、図４に示すように、ステップ１４で一定間隔の時間ごとに手術器具の位置座標入力を行い、ステップ１５からステップ１６との間のループにおいて、ステップ１７ですべての関心領域との距離算出を行い、ステップ１８で各領域との閾値との比較、判断を行い、距離が閾値より小さい場合に、ステップ１９でその領域に対応した警告信号を発する。
【００３４】
これらのステップ１４〜１６の作業が本発明による手術シミュレーションの最中、一定時間ごとに繰り返し行われる。
また、図５に示すように、関心領域に接近したことを警告する際に、接近の度合いによつて警告信号の大きさも変化させることができる。
【００３５】
すなわち、図５中、関心領域１〜３として示されるように、各関心領域ごとに、距離一警告信号強度曲線を異なる関数として設定することもできるし、または、各領域ごとに、その接近情報信号の種類を変えることもできる。
【００３６】
このように、各関心領域ごとに異なる関数として設定しておくことにより、関心領域の重要度による重みと関心領域の大きさによる重みとを重ね合わせた関数としての設定が可能である。
【００３７】
例えば、図５に示すように、領域としては小さいが重要度が高い場合には、関心領域１の曲線のように急な勾配を持つ関数を当てはめ、大きな領域で関心度もそれほど高くない場合には関心領域２として表した曲線のような関数を当てはめることができる。
【００３８】
信号の強度が大きく、かつ、手術器具を動かしたときの信号強度の変化率が大きければ、危険度が高く、慎重な動作が要求されるということになる。
このようにして、操作者は信号を知覚することにより、危険度を知ることができる。
【００３９】
ここで、求められている手術器具と各関心領域までの距離値は、それぞれ、図６に示すように、常に、表示装置８によるディスプレイ面にも表示しておくものとし、警告信号とともに視覚化される。
【００４０】
また、本発明では、サーフェスレンダリンングやボリュームレンダリング等の３次元表示を行うのみでなく、図７に示すように、切開方向の情報についての適当な間隔ごとのスライス状の画像情報を提示する機能を備えている。
【００４１】
この機能は、図１の３次元再構成装置６において処理されるものであり、図７の例では、副画面の方に、適当な間隔ごとの連続的なスライス画像が表示され、主画面の方に、３次元再構成された画像が表示されている。
【００４２】
この機能によつて、操作者は、これから切開すべき位置や方向を定めるための目安とすることができる。
また、特に、脳外科手術のシミュレーションを行う場合、３次元再構成化、及び、関心領域の設定を行った後で、侵襲経路の設定を行い、その経路に沿って手術シミュレーションを行うことも可能である。
【００４３】
図８に示すように、領域２０で示される位置にある病変部への手術シミュレーションで、領域２１，２２に示すような危険領域がある場合、領域２３に示すような手術経路を設定した上で、この経路に沿って侵襲を行うシミュレーションを行うことができる。
【００４４】
なお、シミュレーションを行う手術の種類には、直接、体内を切開する手術や、直接的な切開は行わずに、内視鏡と手術器具を体内に刺し、内視鏡を観察しながら手術を行う方法等があり、各手術において、それぞれ手術器具の動作範囲は異なる。
【００４５】
すなわち、直接的な手法では、手術器具の動作範囲は広く、逆に、内視鏡を用いた手術では手術器具の動作範囲は狭くなる。
そこで、手術シミュレーションを行うときにも、各手法に対して場合分けを行ってシミュレーションを行う必要がある。
【００４６】
従って、本発明のシミュレーション装置においても、手技動作入力装置１の動作範囲を場合分けにより、選択可能にしておく。
すなわち、直接的手術のシミュレーションの場合には、例えば、手技動作入力装置の可動範囲として、該装置の中心位置、またほ平衡位置を中心として、１５ｃｍ以内に設定する。
【００４７】
また、内視鏡的手術のシミュレーション時には、例えば、手技動作入力装置１の可動範囲として、該装置の中心位置、またほ平衡位置を中心として、３０ｍｍ以内を可動範囲とする。
【００４８】
そして、このように設定された可動範囲より外側には移動することができないように、手技動作入力装置１の可動範囲を設定しておくものとする。
なお、上述したようなこれらの手術手法により、表示される画像も異なるものとなり、直接的手法の手術シミュレーションにおいては、通常の等倍画像の表示を行うものとする。
【００４９】
しかるに、内視鏡を用いる手術シミュレーションにおいては、内視鏡により見える像は拡大されていたり、内視鏡による収差により画像が歪んでいることもあるので、表示される画像にも変形処理を施すことにより実際に内視鏡を見ながら操作を行つているのと同様な表示を行うようにする。
【００５０】
このときには、手技動作入力装置１から入力された信号により、表示装置８上に表示される手術器具画像の拡大率、動き方に対しても表示画像の変形操作と同様な処理を施した上で表示を行うものとする。
【００５１】
内視鏡を用いて行う手術では、視野は内視鏡内枠の内部であるので、視野も、図９における領域２４に示すように円形にし、その内側に手術器具画像２５，２６が図示のように表示されるように設定する。
【００５２】
このとき、視野外は点線で示すなどして、視野外の情報についても表示が行えるようにしておくものとする。
さらに、内視鏡手術においては、体内に、内視鏡と、内視鏡、または、手術器具を差し込むためのガイド枠を用いるが、手術器具が、内視鏡や、ガイド枠と接触したとき、現実では、手術器具がそれ以上動かなかったり、反力を受けたりする。
【００５３】
そこで、内視鏡手術のシミュレーションでは、この動作のシミュレーションを行う必要がある。
従って、この場合には、内視鏡、またはガイド枠と手術器具画像との距離も常にモニタしておいて、手術器具のガイド用の筒に手術器具が接触したときに、手技動作入力装置１がそれ以上外側には動かないようにするか、または手技動作入力装置１に強い反力を提示するようにすることもできる。
【００５４】
すなわち、図１０に示すように、円筒状ガイド枠２７の内側で手術器具２８，２９を操作する場合に、手術器具２８、または手術器具２９と円筒状ガイド枠２７の内側との距離を常にモニタしておき、接触を検知した場合に、手技動作入力装置１に強い反力を返すようなフィ一ドバック信号を与え、手技動作入力装置１がそれ以上外側には動かないようにする。
【００５５】
または、円筒状ガイド枠２７が内視鏡である場合には、図示のような、別な方向から挿入した手術器具３０が、内視鏡枠２７に接触した場合にも、上述と同様に反力を提示することもできる。
【００５６】
このときのフローチャートは図１１に示す通りである。
すなわち、ステップ３１で手術器具画像と、ガイド枠または内視鏡との距離ｄの計算を行い、ステップ３２でｄ＝０かどうかの判断を行い、ステップ３３で手技動作入力装置１へのフィードバック信号を発生する。
【００５７】
これ以外の処理ステップは、図４に示した警告信号発生の流れ図の処理ステップと同様であるので、ここではそれらの説明を省略するものとする。
そして、以上のような実施の形態に基づいて説明してきた本明細書には、以下のような態様及び作用・効果を有する本発明による手術シミュレーション装置が含まれている。
【００５８】
（１）  スライス状に計測された医用画像データを３次元形状に再構成することにより、３次元再構成画像として表示装置に出力する３次元再構成画像処理手段と、
手技動作入力装置で操作者が操作する手術器具の動きに合わせて移動する手術器具画像を生成することにより、前記３次元再構成画像処理手段による３次元再構成画像と同時に表示するために前記表示装置に出力する手術器具画像生成手段とを有して手術シミュレーションを行う手術シミュレーション装置であって、
前記手術器具の位置が関心領域に接近したことを接近情報提示手法により聴覚、視覚、圧覚、触覚の少なくとも一つに変換して提示する機能を有する接近情報提示手段を備えたことを特徴とする手術シミュレーション装置。。
【００５９】
（発明１の作用・効果）
手術シミュレーションを行う上で、操作者の行う手術器具が病変部や、危険領域に近づいたときに、３次元的に表示された画像を見ながら手術器具画像が、病変部や、危険領域からどの程度離れているかを示すことができるため、正確な手術シミュレーションを行うことができる。
【００６０】
（２）  前記接近情報提示手段は、前記３次元再構成画像における画像空間内で前記手術器具の位置が関心領域、接触禁止領域に接近したときに、前記手技動作入力装置から反力を提示するか、または前記接触禁止領域に進入できないように前記手技動作入力装置が動かないようにする機能を備えていることを特徴とする（１）に記載の手術シミュレーション装置。
【００６１】
（発明２の作用・効果）
手術シミュレーションを行う上で、操作者の手術器具が病変部や、危険領域に近づいたときに、手技動作入力装置から操作者の手に反力を返し、侵襲してはならない領域に近づいていることを力覚として操作者に提示することができ、より現実に近い形で手術シミュレーションを行うことができる。
【００６２】
（３）  前記接近情報提示手段は、前記手術器具が関心領域に接近したとき、関心領域からの距離、または、操作者によって定義された関心領域位置からの距離に応じて警告信号の強度を変化させて提示出力することを特徴とする（１）に記載の手術シミュレーション装置。
【００６３】
（発明３の作用・効果）
手術シミュレーションを行う上で、操作者の手術器具が病変部、または、危険領域に近づいたことを段階的に、手に伝達することができるために、病変部や、危険領域にどの程度近づいているか、または、その領域に近づいているのか、または遠ざかっているかを認識することができるので、より正確なシュミレーションを行うことができる。
【００６４】
（４）  前記３次元再構成画像処理手段は、前記医用データとして脳内医用画像を用いるときに、病変部領域と、重要な血管または、神経等の侵襲不可領域を区別し、頭部表皮から病変部への経路を設定する経路設定手段を備え、前記接近情報提示手段は、前記経路設定手段によって設定された経路に沿って手術シミュレーションを行う課程で、侵襲不可領域への接近情報を提示する機能を有することを特徴とする（１）に記載の手術シミュレーション装置。
【００６５】
（発明４の作用・効果）
病変部への侵襲経路が予め設定された形で、手術シミュレーションを行うため、より現実に近い形でシミュレ一ションを行うことができる。
【００６６】
（５）  前記手術シミュレーションが、内視鏡を用いて行う手術か、または、直接体内を切開する手術かの選択を行う選択手段を有し、前記接近情報提示手段は、前記選択手段によって選択された各手術の場合分けにより前記手技動作入力装置の操作範囲、及び、前記表示装置への表示形態を変える機能を有したことを特徴とする（１）に記載の手術シミュレーション装置。
手術シミュレーシヨン装置。
【００６７】
（発明５の作用・効果）
手術シミュレーションを行う上で、内視鏡を用いて行う手術では手術器具の動作範囲が狭く、また、直接体内切開手術では手術器具の動作範囲が広くなるように、それぞれの場合において手術器具の動作する範囲は異なるため、それぞれの場合を想定して設定を行うことにより、様々な手術に対応した手術シミュレーション装置を構成することができる。
【００６８】
（６）  前記接近情報提示手段は、前記手術シミュレーションとして内視鏡を用いて行う手術のシミュレーションを行うとき、前記手術器具画像が内視鏡枠に接触したときに、それを検知して、前記手技動作入力装置をそれ以上動かないようにするか、または大きな反力を提示することを特徴とする（１）に記載の手術シミュレーション装置。
【００６９】
（発明６の作用・効果）
手術シミュレーションを行う上で、内視鏡を用いた場合のシミュレーションで、手術器具を操作するとき、手術器具が内視鏡の内枠に接触したときに接触したことを提示することにより、実際には動かすことのできない範囲に手術器具が移動しようとしたときにそれより外側には動かすことができないように提示し、実際の手術場面を模擬的に示すことができる。
【００７０】
【発明の効果】
従って、以上詳述したように、本発明によれば、内視鏡を用いた手術か切開手術かの選択を行い、選択された手術に応じて手技動作入力装置の操作範囲及び表示装置への表示形態を変更した上で、断層画像から３次元再構成を行って３次元形状を提示した上で手技動作入力装置を用いた操作を表示装置上で行い、関心領域への接近度を提示することができるようにすることにより、現実性の高い手術シミュレーションを行うことができるようにした手術シミュレーション装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の一実施の形態による手術シミュレーション装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、本発明の一実施の形態による手術シミュレーション装置において、演算装置３の３次元再構成（画像）処理装置６に検査画像入力装置５を介して入力されて３次元再構成処理が施される検査画像としてある間隔ごとにスライス状に計測された検査画像を示す図である。
【図３】図３は、本発明の一実施の形態による手術シミュレーション装置において、特に、脳神経外科の分野における関心領域として、例えば、ある１枚の断面画像に関して図示のようにセグメンテーションが行われているとしたとき、シミュレーションを行う上で、どの部分をターゲットとする位置かを把握しやすいような表示を行う場合を例示する図である。
【図４】図４は、本発明の一実施の形態による手術シミュレーション装置において、複数の関心領域を設定した場合、各関心領域ごとに重要度に対応する接近距離の閾値設定を行い、それぞれ設定した値に基づいて警告信号の発生の仕方を変えるようにしたときの危険信号発生の流れを示すフローチャートである。
【図５】図５は、本発明の一実施の形態による手術シミュレーション装置において、関心領域に接近したことを警告する際に、接近の度合いによつて警告信号の大きさも変化させる場合を例示する図である。
【図６】図６は、本発明の一実施の形態による手術シミュレーション装置において、求められている手術器具と各関心領域までの距離値を、それぞれ、図示のように、常に、表示装置８によるディスプレイ面にも表示しておくものとし、警告信号と、ともに視覚化される場合を例示する図である。
【図７】図７は、本発明の一実施の形態による手術シミュレーション装置において、切開方向の情報についての適当な間隔ごとのスライス状の画像情報を提示する場合を例示する図である。
【図８】図８は、本発明の一実施の形態による手術シミュレーション装置において、特に、脳外科手術のシミュレーションを行う場合、３次元再構成化、及び、関心領域の設定を行った後で、侵襲経路の設定を行い、その経路に沿って手術シミュレーションを行う場合を例示する図である。
【図９】図９は、本発明の一実施の形態による手術シミュレーション装置において、手技動作入力装置１から入力された信号により、表示装置８上に表示される手術器具画像の拡大率、動き方に対しても表示画像の変形操作と同様な処理を施した上で表示を行う場合を例示する図である。
【図１０】図１０は、本発明の一実施の形態による手術シミュレーション装置において、内視鏡手術のシミュレーションを行う場合に、図示のように、円筒状ガイド枠２７の内側で手術器具２８，２９を操作する場合を例示する図である。
【図１１】図１１は、本発明の一実施の形態による手術シミュレーション装置において、内視鏡手術のシミュレーションを行う場合に、接触検知時に、手技動作入力装置１に強い反力を返すようなフィ一ドバック信号発生の流れを示すフローチャートである。
【符号の説明】
１…手技動作入力装置、
２…位置、方向検出装置、
３…演算装置、
４…手術器具画像生成装置、
５…検査画像入力装置、
６…３次元再構成（画像）処理装置、
７…重ね合わせ処理装置、
８…表示装置、
９…距離算出装置、
１０…警告信号発生装置。
【図１】
0004063933.tif 000002
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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