JP2018047240A - 手術支援端末及びプログラム - Google Patents
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Abstract
Description
これらのインプラントを体内の所定位置に取付ける場合、患者に最適の形状及び寸法のものを最適の角度及び位置で設置することが重要である。
また、術中に、患者の骨などに固定されたマーカの位置を光学的に追跡し、当該マーカの絶対座標を利用して骨切り量や骨切り位置等を指示するナビゲーションシステムも開発されている。
患者のインプラントが取付けられる予定の骨の三次元形状に係る基準画像と、前記基準画像に基づく三次元モデル上での前記骨に対するインプラントの取付けを案内支援するための治具の向き及び位置のうちの少なくとも一方を含む治具情報とを取得する第1取得手段と、
患者の前記骨の表面が撮像された撮像画像を逐次取得する撮像画像取得手段と、
前記撮像画像取得手段により逐次取得された撮像画像と前記第1取得手段により取得された基準画像とを照合して、前記撮像画像内での前記骨の姿勢を推定する推定手段と、
前記推定手段により推定された前記撮像画像内での前記骨の姿勢と、前記第1取得手段により取得された前記治具情報とに基づいて、前記撮像画像取得手段により逐次取得された撮像画像に前記治具の向き及び位置のうちの少なくとも一方を仮想的に表す第1拡張現実画像を重畳させて表示部に表示させる第1表示制御手段と、
を備えることを特徴としている。
患者の骨加工される予定の骨の三次元形状に係る基準画像と、前記基準画像に基づく三次元モデル上での前記骨に対する一の骨加工の向き及び位置のうちの少なくとも一方を含む骨加工情報とを取得する第2取得手段と、
患者の前記骨の表面が撮像された撮像画像を逐次取得する撮像画像取得手段と、
前記撮像画像取得手段により逐次取得された撮像画像と前記第2取得手段により取得された基準画像とを照合して、前記撮像画像内での前記骨の姿勢を推定する推定手段と、
前記推定手段により推定された前記撮像画像内での前記骨の姿勢と、前記第2取得手段により取得された前記骨加工情報とに基づいて、前記撮像画像取得手段により逐次取得された撮像画像に前記一の骨加工の向き及び位置のうちの少なくとも一方を仮想的に表す第2拡張現実画像を重畳させて表示部に表示させる第2表示制御手段と、
を備えることを特徴としている。
手術支援端末のコンピュータを、
患者のインプラントが取付けられる予定の骨の三次元形状に係る基準画像と、前記基準画像に基づく三次元モデル上での前記骨に対するインプラントの取付けを案内支援するための治具の向き及び位置のうちの少なくとも一方を含む治具情報とを取得する第1取得手段、
患者の前記骨の表面が撮像された撮像画像を逐次取得する撮像画像取得手段、
前記撮像画像取得手段により逐次取得された撮像画像と前記第1取得手段により取得された基準画像とを照合して、前記撮像画像内での前記骨の姿勢を推定する推定手段、
前記推定手段により推定された前記撮像画像内での前記骨の姿勢と、前記第1取得手段により取得された前記治具情報とに基づいて、前記撮像画像取得手段により逐次取得された撮像画像に前記治具の向き及び位置のうちの少なくとも一方を仮想的に表す第1拡張現実画像を重畳させて表示部に表示させる第1表示制御手段、
として機能させることを特徴としている。
手術支援端末のコンピュータを、
患者の骨加工される予定の骨の三次元形状に係る基準画像と、前記基準画像に基づく三次元モデル上での前記骨に対する一の骨加工の向き及び位置のうちの少なくとも一方を含む骨加工情報とを取得する第2取得手段、
患者の前記骨の表面が撮像された撮像画像を逐次取得する撮像画像取得手段、
前記撮像画像取得手段により逐次取得された撮像画像と前記第2取得手段により取得された基準画像とを照合して、前記撮像画像内での前記骨の姿勢を推定する推定手段、
前記推定手段により推定された前記撮像画像内での前記骨の姿勢と、前記第2取得手段により取得された前記骨加工情報とに基づいて、前記撮像画像取得手段により逐次取得された撮像画像に前記一の骨加工の向き及び位置のうちの少なくとも一方を仮想的に表す第2拡張現実画像を重畳させて表示部に表示させる第2表示制御手段、
として機能させることを特徴としている。
以下に、本発明を適用した実施形態1の手術支援システム100について、図1〜図6を参照して説明する。
図1は、実施形態1の手術支援システム100の概略構成を模式的に示す図である。また、図2は、手術支援システム100が用いられる人工膝関節置換術を説明するための斜視図である。
なお、図2及び後述する図7には、手術台T上での患者Pが固定されていない状態を表しているが、医者が外科手術を施術し易くなるように固定されていても良い。
先ず、病院端末1について、図3を参照して詳細に説明する。図3は、病院端末1の機能的構成を示すブロック図である。
病院端末1は、例えば、PC(Personal Computer)等から構成され、人工膝関節置換術の術前計画を行うためのものである。具体的には、図3に示すように、病院端末1は、中央制御部101と、メモリ102と、記憶部103と、表示部104と、操作部105と、通信制御部106とを備えている。また、病院端末1の各部は、バス107を介して接続されている。
具体的には、記憶部103は、断層画像データI、術前計画用プログラム103a等を記憶している。
なお、断層画像データIは、医療用断層画像診断装置から院内LAN等のネットワークを介して病院端末1に送信されたものであっても良いし、メモリカード等の記憶媒体を介して病院端末1により取得されたものであっても良い。
すなわち、中央制御部101のCPUは、記憶部103から術前計画用プログラム103aを読み出して、この術前計画用プログラム103aに従って、取付け予定の人工膝関節(脛骨側部材や大腿骨側部材等の人工関節構成部材)の形状や寸法、脛骨B1aに刺入される脛骨髄内ロッドの向き及び刺入点の位置、脛骨B1aの骨切り位置、大腿骨B1bに刺入される大腿骨髄内ロッドの向き及び刺入点の位置、大腿骨B1bの骨切り位置等をシミュレーションにより特定する。
すなわち、通信制御部106は、例えば、無線LANモジュール等を有し、外部のアクセスポイント(固定基地局)を経由せずに直接第1手術支援端末2の通信制御部208との間で無線通信回線を構築するPeer to Peer(アドホックモード)で動作する。例えば、通信制御部106は、無線通信回線の通信方式、暗号化情報、チャンネル、IPアドレス等の各種情報を無線通信可能範囲内に存する第1手術支援端末2の通信制御部208に送信して、この第1手術支援端末2の通信制御部208との間で無線LAN等の無線通信回線を構築して信号の送受信を行う。
具体的には、通信制御部106は、患者Pの断層画像データIや、術前計画処理により生成された術前計画データD(図4参照)を第1手術支援端末2の通信制御部208に送信する。
次に、第1手術支援端末2について、図4を参照して詳細に説明する。図4は、第1手術支援端末2の機能的構成を示すブロック図である。
第1手術支援端末2は、例えば、スマートフォン、タブレット等から構成され、人工膝関節置換術の術中支援を行うためのものである。具体的には、図4に示すように、第1手術支援端末2は、中央制御部201と、メモリ202と、記憶部203と、撮像部204と、信号処理部205と、表示部206と、操作部207と、通信制御部208とを備えている。また、第1手術支援端末2の各部は、バス209を介して接続されている。
具体的には、記憶部203は、第1取得プログラム203a、撮像画像取得プログラム203b、推定プログラム203c、第1特定プログラム203d、第1表示制御プログラム203e、断層画像データI、術前計画データD等を記憶している。
すなわち、中央制御部201のCPUは、記憶部203から第1取得プログラム203aを読み出して、この第1取得プログラム203aに従って、第1取得処理を行う。ここで、中央制御部201のCPUは、第1取得プログラム203aとの協働により、第1取得手段として機能する。
すなわち、中央制御部201のCPUは、記憶部203から撮像画像取得プログラム203bを読み出して、この撮像画像取得プログラム203bに従って、撮像画像取得処理を行う。ここで、中央制御部201のCPUは、撮像画像取得プログラム203bとの協働により、撮像画像取得手段として機能する。
すなわち、中央制御部201のCPUは、記憶部203から推定プログラム203cを読み出して、この推定プログラム203cに従って、推定処理を行う。ここで、中央制御部201のCPUは、推定プログラム203cとの協働により、推定手段として機能する。
すなわち、中央制御部201のCPUは、記憶部203から第1特定プログラム203dを読み出して、この第1特定プログラム203dに従って、第1特定処理を行う。ここで、中央制御部201のCPUは、第1特定プログラム203dとの協働により、第1特定手段として機能する。
この場合、例えば、第1手術支援端末2を患者Pの大腿骨B1bの遠位端側の所定位置に所定の固定機構を介して固定(例えば、骨切りにより切除される位置に螺合したり、切除されない位置をクランプしたりして固定;図示略)し、この状態で、当該大腿骨B1bの遠位端側を回動させた際の角速度や角加速度等を第1手術支援端末2の角速度センサ(図示略)を用いて測定することで、当該大腿骨B1bの骨頭中心の位置の絶対座標を算出する。そして、算出された大腿骨B1bの骨頭中心の位置の絶対座標から撮像画像F内の大腿骨B1bの座標系での当該大腿骨B1の骨頭中心の位置を特定するようにしても良い。
すなわち、中央制御部201のCPUは、記憶部203から第1表示制御プログラム203eを読み出して、この第1表示制御プログラム203eに従って、第1表示制御処理を行う。ここで、中央制御部201のCPUは、第1表示制御プログラム203eとの協働により、第1表示制御手段として機能する。
具体的には、中央制御部201のCPUは、推定処理により推定された撮像画像F内での骨B(例えば、脛骨B1aや大腿骨B1b等)の姿勢(好ましくは、姿勢及び位置)と、第1取得処理により取得された治具情報とに基づいて、撮像画像取得処理により逐次取得された撮像画像Fに、治具の向き及び位置のうちの少なくとも一方を拡張現実技術を用いて仮想的に表す第1拡張現実画像AR1を重畳させて表示パネル206aに表示させる(図6(a)及び図6(b)参照)。より具体的には、中央制御部201のCPUは、第1特定処理により特定された撮像画像F内の患者Pの骨Bに対する治具の向き及び位置を仮想的に表す第1拡張現実画像AR1を撮像画像Fに重畳させて表示パネル206aに表示させる。
電子撮像部は、例えば、CCD(Charge Coupled Device)やCMOS(Complementary Metal-oxide Semiconductor)等のイメージセンサ(図示略)から構成され、レンズ部の各種レンズを通過した光学像を二次元の画像信号に変換する。
撮像制御部は、タイミング発生器やドライバ(図示略)等により電子撮像部を走査駆動して、所定周期毎にレンズ部により結像された光学像を電子撮像部により二次元の画像信号に変換させ、当該電子撮像部の撮像領域から1画面分ずつフレーム画像を読み出して信号処理部205に出力させる。
具体的には、信号処理部205は、例えば、フレーム画像のアナログ値の信号に対してRGBの色成分毎に適宜ゲイン調整し、サンプルホールド回路(図示略)でサンプルホールドしてA/D変換器(図示略)でデジタルデータに変換し、カラープロセス回路(図示略)で画素補間処理及びγ補正処理を含むカラープロセス処理を行って、デジタル値の輝度信号Y及び色差信号Cb,Cr(YUVデータ)を生成する。
また、信号処理部205は、生成された輝度信号Y及び色差信号Cb,Crをバッファメモリとして使用されるメモリ202に出力する。
なお、表示パネル206aは、例えば、液晶表示パネルや有機EL表示パネル等から構成されている。
なお、操作部207は、表示部206の表示パネル206aと一体となって設けられたタッチパネル(図示略)を有していても良い。
すなわち、通信制御部208は、例えば、病院端末1の通信制御部106と略同様に、無線LANモジュール等を有し、Peer to Peer(アドホックモード)やインフラストラクチャモードで動作する。
具体的には、通信制御部208は、病院端末1の通信制御部106から送信された患者Pの断層画像データIや術前計画データDを受信する。なお、通信制御部208により受信された断層画像データIや術前計画データDは、記憶部203に出力されて当該記憶部203に記憶される。
以下に、人工膝関節置換術における第1術中支援処理について、図5及び図6を参照して説明する。
図5は、第1手術支援端末2を用いた第1術中支援処理に係る動作の一例を示すフローチャートである。また、図6(a)及び図6(b)は、第1術中支援処理にて第1手術支援端末2の表示パネル206aに表示される表示画面の一例を模式的に示す図である。
具体的には、中央制御部201のCPUは、第1取得プログラム203aに従って、記憶部203から断層画像データIを読み出して取得し、患者Pの脛骨B1a及び大腿骨B1bの三次元形状を表す基準画像の画像データを生成して取得する。また、中央制御部201のCPUは、脛骨B1aや大腿骨B1bに対する人工関節構成部材の取付けを案内支援するための脛骨髄内ロッド、脛骨骨切り案内部材、大腿骨髄内ロッド、大腿骨骨切り案内部材等の治具に係る治具情報を含む術前計画データDを取得する。
具体的には、手術台T上の患者Pの対象骨(例えば、脛骨B1a等)の撮像部204による撮像が開始されると、信号処理部205は、対象骨の表面が撮像されたフレーム画像(撮像画像F)のデジタル値の画像データ(YUVデータ)を逐次生成してメモリ202に出力する。中央制御部201のCPUは、撮像画像取得プログラム203bに従って、信号処理部205により逐次生成された撮像画像Fの画像データをメモリ202から逐次取得する。
具体的には、中央制御部201のCPUは、推定プログラム203cに従って、撮像画像取得処理により逐次取得された撮像画像F(例えば、脛骨B1aの表面形状を表す撮像画像F等)を第1取得処理により取得された基準画像(例えば、脛骨B1aを表す基準画像等)と照合して、第1手術支援端末2に対する患者Pの対象骨(例えば、脛骨B1a等)の姿勢及び位置関係を表す行列を推定する。
具体的には、中央制御部201のCPUは、第1特定プログラム203dに従って、推定処理により推定された撮像画像F内での対象骨(例えば、脛骨B1a等)の姿勢と、第1取得処理により取得された治具情報を含む術前計画データDとに基づいて、撮像画像F内の対象骨の座標系と当該対象骨の三次元モデルの座標系の位置合わせを行って、撮像画像F内の対象骨の座標系での当該対象骨に対する治具の向き及び位置(例えば、脛骨髄内ロッドの向き及び刺入点の位置等)を特定する。
具体的には、中央制御部201のCPUは、第1表示制御プログラム203eに従って、第1特定処理により特定された撮像画像F内の患者Pの対象骨(例えば、脛骨B1a等)に対する治具の向き及び位置を仮想的に表す第1拡張現実画像AR1を撮像画像Fに重畳させて表示パネル206aに表示させる。
これにより、医者は第1拡張現実画像AR1を視認して、脛骨B1aに対する脛骨髄内ロッドの向きや刺入点の位置、脛骨骨切り案内部材の向き及び位置を把握することができる。
ここで、対象骨となる骨Bが他にあると判定されると(ステップS7;YES)、中央制御部201のCPUは、脛骨B1a及び大腿骨B1bのうち、前回対象骨として指定されていない他方の骨B(例えば、大腿骨B1b等)を新たな対象骨として指定した後(ステップS8)、処理をステップS3に戻す。
これにより、医者は第1拡張現実画像AR1を視認して、大腿骨B1bに対する大腿骨髄内ロッドの向きや刺入点の位置、大腿骨骨切り案内部材の向き及び位置を把握することができる。
特に、第1手術支援端末2としては、例えば、スマートフォンやタブレット等の一般的な端末を適用することができ、当該手術支援システム100の導入コストをより低下させることができる。
さらに、ナビゲーションシステムでは必要なマーカが不要となり、手術時間をより短時間化することができるだけでなく、人工膝関節置換術をより低侵襲で行うことができる。
以下に、本発明を適用した実施形態2の手術支援システム100について、図7〜図10を参照して説明する。
なお、以下に説明する以外の点は、上記実施形態1と略同様であり、詳細な説明は省略する。
実施形態2の手術支援システム100は、図7に示すように、人工股関節置換術に用いられるシステムであり、実施形態1と同様に、無線通信回線を介して情報通信可能に接続された病院端末1と、第2手術支援端末2A(図8参照)とを備えている。
なお、図7には、手術台T上にて側臥位状態の患者Pを例示したが、一例であってこれに限られるものではなく、例えば、患者Pは仰臥位状態であっても良い。
病院端末1は、人工股関節置換術の術前計画を行うためのものである以外の点は、上記実施形態1と略同様である。
すなわち、病院端末1の記憶部103は、例えば、人工股関節置換術前に、医療用断層画像診断装置により患者Pの股関節を構成する骨盤(図示略)及び大腿骨B2が撮像された断層画像データIと、人工股関節置換術の術前計画処理用の術前計画用プログラム103aとを記憶している。
すなわち、中央制御部101のCPUは、記憶部103から術前計画用プログラム103aを読み出して、この術前計画用プログラム103aに従って、取付け予定の人工股関節(骨盤側部材(臼蓋カップ)や大腿骨側部材(大腿骨ステム)等の人工関節構成部材)の形状や寸法、臼蓋のリーミング位置やリーミング量、大腿骨B2の骨切り位置等をシミュレーションにより特定する。
また、中央制御部101のCPUは、骨盤の前骨盤平面の傾き、臼蓋の寸法や向き、大腿骨B2の骨頭中心の位置、大腿骨B2の解剖軸等の各種の術中支援パラメータを生成しても良い。
次に、第2手術支援端末2Aについて、図8を参照して詳細に説明する。図8は、第2手術支援端末2Aの機能的構成を示すブロック図である。
第2手術支援端末2Aは、人工股関節置換術の術中支援を行うためのものである以外の点は、上記実施形態1と略同様である。具体的には、図8に示すように、第2手術支援端末2Aの記憶部203は、第2取得プログラム203f、撮像画像取得プログラム203b、推定プログラム203c、第2特定プログラム203g、第2表示制御プログラム203h、断層画像データI、術前計画データD等を記憶している。
すなわち、中央制御部201のCPUは、記憶部203から第2取得プログラム203fを読み出して、この第2取得プログラム203fに従って、第2取得処理を行う。ここで、中央制御部201のCPUは、第2取得プログラム203fとの協働により、第2取得手段として機能する。
すなわち、例えば、人工股関節置換術中に、手術台T上の患者Pの骨盤や大腿骨B2が撮像部204により撮像されると、撮像部204の撮像制御部は、電子撮像部の撮像領域から1画面分ずつフレーム画像を読み出して信号処理部205に出力させる。信号処理部205は、フレーム画像のアナログ値の信号に対して各種の画像信号処理を施して、デジタル値の輝度信号Y及び色差信号Cb,Cr(YUVデータ)を生成してメモリ202に出力する。中央制御部201のCPUは、メモリ202からフレーム画像(撮像画像F)のデジタル値の画像データ(YUVデータ)を逐次取得する。
すなわち、具体的には、中央制御部201のCPUは、撮像画像取得処理により逐次取得された撮像画像F(例えば、骨盤や大腿骨B2の表面形状を表す撮像画像F等)を第2取得処理により取得された基準画像(例えば、骨盤や大腿骨B2を表す基準画像等)と照合して、その照合結果に基づいて撮像画像F内での患者Pの骨Bの姿勢を推定する。
すなわち、中央制御部201のCPUは、記憶部203から第2特定プログラム203gを読み出して、この第2特定プログラム203gに従って、第2特定処理を行う。ここで、中央制御部201のCPUは、第2特定プログラム203gとの協働により、第2特定手段として機能する。
すなわち、中央制御部201のCPUは、記憶部203から第2表示制御プログラム203hを読み出して、この第2表示制御プログラム203hに従って、第2表示制御処理を行う。ここで、中央制御部201のCPUは、第2表示制御プログラム203hとの協働により、第2表示制御手段として機能する。
以下に、人工股関節置換術における第2術中支援処理について、図9及び図10を参照して説明する。
図9は、第2手術支援端末2Aを用いた第2術中支援処理に係る動作の一例を示すフローチャートである。また、図10(a)及び図10(b)は、第2術中支援処理にて第2手術支援端末2Aの表示パネル206aに表示される表示画面の一例を模式的に示す図である。
具体的には、中央制御部201のCPUは、第2取得プログラム203fに従って、記憶部203から断層画像データIを読み出して取得し、患者Pの骨盤及び大腿骨B2の三次元形状を表す基準画像の画像データを生成して取得する。また、中央制御部201のCPUは、骨盤や大腿骨B2一の骨加工の向き及び位置、並びに、一の骨加工後の大腿骨B2に対する大腿骨側部材の取付けのための他の骨加工の向き及び位置に係る骨加工情報を含む術前計画データDを取得する。
具体的には、中央制御部201のCPUは、第2特定プログラム203gに従って、推定処理により推定された撮像画像F内での対象骨(例えば、大腿骨B2等)の姿勢と、第2取得処理により取得された骨加工情報を含む術前計画データDとに基づいて、撮像画像F内の対象骨の座標系と当該対象骨の三次元モデルの座標系の位置合わせを行って、撮像画像F内の対象骨の座標系での当該対象骨に対する一の骨加工(例えば、大腿骨B2の骨切り等)の向き及び位置を特定する。
具体的には、中央制御部201のCPUは、第2表示制御プログラム203hに従って、第2特定処理により特定された撮像画像F内の患者Pの対象骨(例えば、大腿骨B2等)に対する一の骨加工の向き及び位置を仮想的に表す第2拡張現実画像AR2を撮像画像Fに重畳させて表示パネル206aに表示させる。例えば、対象骨が大腿骨B2の場合、中央制御部201のCPUは、撮像画像F内の大腿骨B2の骨頭の骨切りの向き及び位置を仮想的に表す第2拡張現実画像AR2を撮像画像Fに重畳させて表示パネル206aに表示させる(図10(a)参照)。
これにより、医者は第2拡張現実画像AR2を視認して、大腿骨B2の骨頭の骨切りの向き及び位置を把握することができる。
ここで、他の骨加工が必要であると判定されると(ステップS17;YES)、中央制御部201のCPUは、ステップS13と略同様に、一の骨加工後の対象骨の表面が撮像された撮像画像Fを逐次取得する(ステップS18;撮像画像取得処理)。続けて、中央制御部201のCPUは、ステップS14と略同様に、撮像画像F内での一の骨加工後の対象骨の姿勢を推定する(ステップS19;推定処理)。
具体的には、中央制御部201のCPUは、第2特定プログラム203gに従って、推定処理により推定された撮像画像F内での一の骨加工後の対象骨(例えば、大腿骨B2等)の姿勢と、第2取得処理により取得された骨加工情報を含む術前計画データDとに基づいて、撮像画像F内の一の骨加工後の対象骨の座標系と当該対象骨の三次元モデルの座標系の位置合わせを行って、撮像画像F内の一の骨加工後の対象骨の座標系での当該対象骨に対する他の骨加工(例えば、大腿骨B2のリーミング等)の向き及び位置を特定する。
具体的には、中央制御部201のCPUは、第2表示制御プログラム203hに従って、第2特定処理により特定された撮像画像F内の一の骨加工後の対象骨(例えば、大腿骨B2等)に対する他の骨加工の向き及び位置を仮想的に表す第3拡張現実画像AR3を撮像画像Fに重畳させて表示パネル206aに表示させる。例えば、対象骨が大腿骨B2の場合、中央制御部201のCPUは、撮像画像F内の骨切り後の大腿骨B2のリーミングの向き及び位置を仮想的に表す第3拡張現実画像AR3を撮像画像Fに重畳させて表示パネル206aに表示させる(図10(b)参照)。
これにより、医者は第3拡張現実画像AR3を視認して、大腿骨B2のリーミングの向き及び位置を把握することができる。
これにより、医者は第2拡張現実画像AR2を視認して、骨盤の臼蓋のリーミングの向き及び位置を把握することができる。
例えば、インプラントとして、人工膝関節や人工股関節を例示したが、一例であってこれに限られるものではなく、例えば、脊椎ケージや人工椎体など適宜任意に変更可能である。また、例えば、人工膝関節置換術においては、実施形態1のように、髄内ロッドや骨切り案内部材(治具)を用いずに、実施形態2のように、脛骨B1aや大腿骨B1bに対する骨加工の向きや位置を拡張現実技術を用いて仮想的に表すようにしても良い。このとき、骨Bに対する骨加工が複数回行われる場合には、実施形態2のように、一の骨加工後の骨Bの姿勢を推定し、他の骨加工の向きや位置を拡張現実技術を用いて仮想的に表すようにしても良い。
また、第1〜第3拡張現実画像AR1〜AR3を表示する際に、撮像画像Fと基準画像との照合状態を表すために骨Bの三次元モデルも併せて表示パネル206aに表示するようにしても良い。
同様に、上記実施形態2の第2手術支援端末2Aにあっては、第2取得手段、撮像画像取得手段、推定手段及び第2表示制御手段等としての機能が、中央制御部201のCPUにより所定のプログラム等が実行されることにより実現されるようにしたが、所定のロジック回路により実現されても良い。
1 病院端末
2 第1手術支援端末
2A 第2手術支援端末
201 中央制御部(第1取得手段、撮像画像取得手段、推定手段、第1表示制御手段、第1特定手段、第2取得手段、第2表示制御手段、第2特定手段)
203 記憶部
204 撮像部
206 表示部
206a 表示パネル
AR1〜AR3 第1〜第3拡張現実画像
B 骨
B1a 脛骨
B1b、B2 大腿骨
F 撮像画像
Claims (10)
- 患者のインプラントが取付けられる予定の骨の三次元形状に係る基準画像と、前記基準画像に基づく三次元モデル上での前記骨に対するインプラントの取付けを案内支援するための治具の向き及び位置のうちの少なくとも一方を含む治具情報とを取得する第1取得手段と、
患者の前記骨の表面が撮像された撮像画像を逐次取得する撮像画像取得手段と、
前記撮像画像取得手段により逐次取得された撮像画像と前記第1取得手段により取得された基準画像とを照合して、前記撮像画像内での前記骨の姿勢を推定する推定手段と、
前記推定手段により推定された前記撮像画像内での前記骨の姿勢と、前記第1取得手段により取得された前記治具情報とに基づいて、前記撮像画像取得手段により逐次取得された撮像画像に前記治具の向き及び位置のうちの少なくとも一方を仮想的に表す第1拡張現実画像を重畳させて表示部に表示させる第1表示制御手段と、
を備えることを特徴とする手術支援端末。 - 前記推定手段により推定された前記撮像画像内での前記骨の姿勢と、前記第1取得手段により取得された前記治具情報とに基づいて、前記撮像画像内の前記骨に対する前記治具の向き及び位置のうちの少なくとも一方を特定する第1特定手段を更に備え、
前記第1表示制御手段は、前記第1特定手段により特定された前記治具の向き及び位置のうちの少なくとも一方を仮想的に表す前記第1拡張現実画像を前記撮像画像に重畳させて前記表示部に表示させることを特徴とする請求項1に記載の手術支援端末。 - 前記インプラントは、関節を構成する二つの骨のうち、一の骨に対応する人工関節構成部材を含み、
前記治具は、前記一の骨にその関節面側から刺入される髄内ロッドを含み、
前記第1表示制御手段は、前記第1特定手段により特定された前記髄内ロッドの向き及び当該髄内ロッドの刺入点の位置のうちの少なくとも一方を仮想的に表す前記第1拡張現実画像を前記撮像画像に重畳させて前記表示部に表示させることを特徴とする請求項2に記載の手術支援端末。 - 前記インプラントは、関節を構成する二つの骨のうち、一の骨に対応し、当該一の骨の骨切り後に取り付けられる人工関節構成部材を含み、
前記治具は、前記一の骨に取り付けられ、当該一の骨の骨切りを案内する骨切り案内部材を含み、
前記第1表示制御手段は、前記第1特定手段により特定された前記骨切り案内部材の向き及び位置のうちの少なくとも一方を仮想的に表す前記第1拡張現実画像を前記撮像画像に重畳させて前記表示部に表示させることを特徴とする請求項2に記載の手術支援端末。 - 患者の骨加工される予定の骨の三次元形状に係る基準画像と、前記基準画像に基づく三次元モデル上での前記骨に対する一の骨加工の向き及び位置のうちの少なくとも一方を含む骨加工情報とを取得する第2取得手段と、
患者の前記骨の表面が撮像された撮像画像を逐次取得する撮像画像取得手段と、
前記撮像画像取得手段により逐次取得された撮像画像と前記第2取得手段により取得された基準画像とを照合して、前記撮像画像内での前記骨の姿勢を推定する推定手段と、
前記推定手段により推定された前記撮像画像内での前記骨の姿勢と、前記第2取得手段により取得された前記骨加工情報とに基づいて、前記撮像画像取得手段により逐次取得された撮像画像に前記一の骨加工の向き及び位置のうちの少なくとも一方を仮想的に表す第2拡張現実画像を重畳させて表示部に表示させる第2表示制御手段と、
を備えることを特徴とする手術支援端末。 - 前記推定手段により推定された前記撮像画像内での前記骨の姿勢と、前記第2取得手段により取得された前記骨加工情報とに基づいて、前記撮像画像内の前記骨に対する前記一の骨加工の向き及び位置のうちの少なくとも一方を特定する第2特定手段を更に備え、
前記第2表示制御手段は、前記第2特定手段により特定された前記一の骨加工の向き及び位置のうちの少なくとも一方を仮想的に表す前記第2拡張現実画像を前記撮像画像に重畳させて前記表示部に表示させることを特徴とする請求項5に記載の手術支援端末。 - 前記基準画像は、前記第2取得手段により取得された前記骨加工情報に基づいて前記骨に対して仮想的に前記一の骨加工が施された状態の三次元形状に係る基準画像を含み、
前記撮像画像取得手段は、前記一の骨加工後の骨が撮像された撮像画像を逐次取得し、
前記推定手段は、前記撮像画像取得手段により逐次取得された撮像画像と前記第2取得手段により取得された基準画像とを照合して、前記撮像画像内での前記一の骨加工後の骨の姿勢を推定することを特徴とする請求項5又は6に記載の手術支援端末。 - 前記骨加工情報は、前記基準画像に基づく三次元モデル上での前記一の骨加工後の骨に対するインプラントの取付けのための他の骨加工の向き及び位置のうちの少なくとも一方を含み、
前記第2表示制御手段は、更に、前記推定手段により推定された前記撮像画像内での前記一の骨加工後の骨の姿勢と、前記第2取得手段により取得された前記骨加工情報とに基づいて、前記撮像画像取得手段により逐次取得された撮像画像に前記他の骨加工の向き及び位置のうちの少なくとも一方を仮想的に表す第3拡張現実画像を重畳させて前記表示部に表示させることを特徴とする請求項7に記載の手術支援端末。 - 手術支援端末のコンピュータを、
患者のインプラントが取付けられる予定の骨の三次元形状に係る基準画像と、前記基準画像に基づく三次元モデル上での前記骨に対するインプラントの取付けを案内支援するための治具の向き及び位置のうちの少なくとも一方を含む治具情報とを取得する第1取得手段、
患者の前記骨の表面が撮像された撮像画像を逐次取得する撮像画像取得手段、
前記撮像画像取得手段により逐次取得された撮像画像と前記第1取得手段により取得された基準画像とを照合して、前記撮像画像内での前記骨の姿勢を推定する推定手段、
前記推定手段により推定された前記撮像画像内での前記骨の姿勢と、前記第1取得手段により取得された前記治具情報とに基づいて、前記撮像画像取得手段により逐次取得された撮像画像に前記治具の向き及び位置のうちの少なくとも一方を仮想的に表す第1拡張現実画像を重畳させて表示部に表示させる第1表示制御手段、
として機能させることを特徴とするプログラム。 - 手術支援端末のコンピュータを、
患者の骨加工される予定の骨の三次元形状に係る基準画像と、前記基準画像に基づく三次元モデル上での前記骨に対する一の骨加工の向き及び位置のうちの少なくとも一方を含む骨加工情報とを取得する第2取得手段、
患者の前記骨の表面が撮像された撮像画像を逐次取得する撮像画像取得手段、
前記撮像画像取得手段により逐次取得された撮像画像と前記第2取得手段により取得された基準画像とを照合して、前記撮像画像内での前記骨の姿勢を推定する推定手段、
前記推定手段により推定された前記撮像画像内での前記骨の姿勢と、前記第2取得手段により取得された前記骨加工情報とに基づいて、前記撮像画像取得手段により逐次取得された撮像画像に前記一の骨加工の向き及び位置のうちの少なくとも一方を仮想的に表す第2拡張現実画像を重畳させて表示部に表示させる第2表示制御手段、
として機能させることを特徴とするプログラム。
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