JP2018508246A - 少なくとも1つの医療機器を伴う外科的処置中に執刀者にイメージ化支援を提供する為の支援デバイス及び方法 - Google Patents
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Abstract
Description
12 カメラ
14 マニピュレータ
16 カメラコントローラ
18 ディスプレイユニット
20 コントローラ
22 イメージ処理ユニット
24 コントロールユニット
26 マニピュレータコントローラ
28 トリガスイッチ
30 インタフェースコントロールユニット
32 グラフィックユーザインタフェース
34 入力デバイス
36 前処理モジュール
38 パラメータ最適化モジュール
40 フローモジュール
42 第1のサブモジュール
44 第2のサブモジュール
46 追跡モジュール
48 セグメント化モジュール
50 機器検知モジュール
Claims (16)
- 少なくとも1つの医療機器を伴う外科的処置中に執刀者にイメージ化支援を提供する為の支援デバイス(10)に於いて、
イメージフレームのシーケンスを含むビデオ信号を生成する為のカメラ(12)と、
前記ビデオ信号に応じ前記イメージフレームの前記シーケンスを表示する為のディスプレイユニット(18)と、
事前に定義した特徴を識別すると共に前記イメージフレームに於ける少なくとも1つの目標構造の位置を示す位置データを抽出する事によって前記少なくとも1つの目標構造を検出する為の機器検知モジュール(50)を有するイメージ処理ユニット(22)であって、前記少なくとも1つの目標構造は、前記イメージフレームに於いて使用されている前記少なくとも1つの医療機器を示すイメージ処理ユニット(22)と、
前記カメラ(12)に連結され、前記カメラ(12)を移動させる為にコントロール信号を通じ動かされるマニピュレータ(14)と、
前記位置データから前記コントロール信号を生成すると共に前記コントロール信号を通じ前記マニピュレータ(14)を動かす為のマニピュレータコントローラ(26)と、
を備え、
前記機器検知モジュール(50)は、前記事前に定義した特徴としてイメージセグメントを識別し、
前記イメージセグメントは、事前に定義した彩度以下の彩度と、前記イメージセグメントの境界を定め、少なくとも1つの直線セクションを有するアウトラインと、によって特徴付けられる
事を特徴とする支援デバイス(10)。 - 前記イメージ処理ユニット(22)は、前記イメージフレームに応じ少なくとも1つのバイナリイメージを生成するセグメント化モジュール(48)を含み、前記機器検知モジュール(50)は、前記少なくとも1つのバイナリイメージに於いて前記イメージセグメントを識別する
請求項1に記載の支援デバイス(10)。 - 前記イメージ処理ユニット(22)は、前記イメージフレームに応じグレイスケールイメージを生成する前処理モジュール(36)を含み、前記グレイスケールイメージのピクセルの夫々に前記イメージフレームに於いて対応したピクセルの彩度を示すグレイスケール値が割り当てられ、
前記セグメント化モジュール(48)は、前記グレイスケールイメージに応じ前記少なくとも1つのバイナリイメージを生成し、前記少なくとも1つのバイナリイメージのバイナリピクセルの夫々に、前記グレイスケールイメージに於いて対応したピクセルの前記グレイスケール値が前記事前に定義した彩度に対応した閾値以下の場合に第1のバイナリ値が割り当てられ、前記グレイスケールイメージに於いて対応したピクセルの前記グレイスケール値が前記事前に定義した彩度に対応した閾値より大きい場合に第2のバイナリ値が割り当てられる
請求項2に記載の支援デバイス(10)。 - 前記機器検知モジュール(50)は、前記少なくとも1つの医療機器のエッジを示す連続エッジラインを形成する為に、前記アウトラインの、同一直線上に配置した複数の直線セクションを組み合わせる
請求項2又は3に記載の支援デバイス(10)。 - 前記少なくとも1つの目標構造を検出する為に、前記機器検知モジュール(50)は、如何なる場合に於いても相互に並列に配置した2つのエッジラインを組み合わせる
請求項4に記載の支援デバイス(10)。 - 前記機器検知モジュール(50)は、前記2つのエッジラインに応じ前記少なくとも1つの医療機器の先端を識別する
請求項5に記載の支援デバイス(10)。 - 前記セグメント化モジュール(48)は、前記グレイスケールイメージの夫々に応じ複数のバイナリイメージを生成し、前記複数のバイナリイメージを生成する為に異なる閾値を使用する
請求項2乃至6の何れか一項に記載の支援デバイス(10)。 - 前記機器検知モジュール(50)は、前記イメージフレームに応じ生成した前記バイナリイメージの相互に対応した直線セクションを識別し、これらの直線セクションを前記少なくとも1つの医療機器のエッジを示す1つのエッジラインを形成する為に組み合わせる
請求項7に記載の支援デバイス(10)。 - 前記イメージ処理ユニット(22)は、複数の逐次フレームを通じ前記機器検知モジュール(50)によって検出した前記少なくとも1つの目標構造を追跡する追跡モジュール(46)を含み、前記マニピュレータコントローラ(26)は、前記少なくとも1つの目標構造が前記複数の逐次フレームを通じ前記追跡モジュール(46)によって既に追跡されている場合に前記マニピュレータ(14)を動かす為に、前記少なくとも1つの目標構造に関する前記位置データを使用し前記イメージフレームに関連した制御信号を生成する
請求項1乃至8の何れか一項に記載の支援デバイス(10)。 - 前記追跡モジュール(46)は、前記機器検知モジュール(50)によって前記イメージフレームに於いて初めて検出した前記少なくとも1つの目標構造にトラッカを割り当て、後続フレームに於いて検出した前記少なくとも1つの目標構造を追跡する為に前記トラッカを使用する
請求項9に記載の支援デバイス(10)。 - 前記イメージ処理ユニット(22)は、前記イメージフレームの前記シーケンスのオプティカルフローを検出するフローモジュール(40)を含み、前記オプティカルフローは、前記イメージフレームの前記シーケンスに含まれる移動情報を示す
請求項1乃至10の何れか一項に記載の支援デバイス(10)。 - 前記追跡モジュール(46)は、前記機器検知モジュール(50)の上流に配置した第1のサブモジュール(42)と、前記機器検知モジュール(50)の下流に配置した第2のサブモジュール(44)と、を含み、
前記第1のサブモジュール(42)は、前記機器検知モジュール(50)によって未だ処理していない次のフレームの為に前記トラッカに関する前記位置データを予測すべく、前記フローモジュール(40)によって検出した前記オプティカルフローを考慮し、
前記機器検知モジュール(50)によって処理した前記次のフレームの為に、前記第2のサブモジュール(40)は、前記機器検知モジュール(50)によって検出した前記トラッカの為の前記位置データに応じ前記第1のサブモジュール(42)によって形成した予測を検査する
請求項9乃至11の何れか一項に記載の支援デバイス(10)。 - 前記前処理モジュール(36)は、前記イメージフレームのホワイトバランス調整を実行する様に設計される
請求項3乃至12の何れか一項に記載の支援デバイス(10)。 - 前記イメージ処理ユニット(22)は、前記イメージフレームを前記前処理モジュール(36)と非同期的に処理し、前記イメージフレームから前記前処理モジュール(36)が前記ホワイトバランス調整を実行するべきか否かを指示する動作情報を生成する前記パラメータ最適化モジュール(38)を含む
請求項13に記載の支援デバイス(10)。 - 前記パラメータ最適化モジュール(38)は、前記イメージフレームの非同期的処理に応じ前記セグメント化モジュール(48)の為の前記閾値を事前に定義する
請求項14に記載の支援デバイス(10)。 - 少なくとも1つの医療機器を伴う外科的処置中に執刀者にイメージ化支援を提供する為の方法に於いて、
カメラ(12)がイメージフレームのシーケンスを含むビデオ信号を生成し、
前記ビデオ信号に応じ前記イメージフレームの前記シーケンスがディスプレイユニット(18)に表示され、
事前に定義した特徴を識別する事によって前記イメージフレームに於いて使用されている前記少なくとも1つの医療機器を示す少なくとも1つの目標構造が検出され、前記イメージフレームに於ける前記少なくとも1つの目標構造の位置を示す位置データが抽出され、
前記位置データからコントロール信号が生成され、前記カメラ(12)を移動させる為に前記カメラ(12)に連結したマニピュレータ(14)を前記コントロール信号を通じ動かし、
前記事前に定義した特徴としてイメージセグメントが識別され、事前に定義した彩度以下の彩度と、前記イメージセグメントの境界を定め、少なくとも1つの直線セクションを有するアウトラインと、によって前記イメージセグメントが特徴付けられる
事を特徴とする方法。
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