Pat
J-GLOBAL ID：200903065339949123
物体の相対的位置を突き止めるシステム
Inventor：
Applicant, Patent owner：
Agent (1)：
佐々木 功 (外1名)
Gazette classification：公表公報
Application number (International application number)：1994523546
Publication number (International publication number)：1996509144
Application date： Apr. 22, 1994
Publication date： Oct. 01, 1996
Summary：
【要約】本システムは、三次元空間内で、移動可能な或る物体(12)の第2移動可能物体(11)に関する相対的な位置を突き止めて表示する。第1物体(12)上の少なくとも2つの参照部位(14,16)及び第2物体(11)上の少なくとも3つの基準点(73-75)が、規定固定整合システム(80)内の位置センサ(20,22,24)により測定可能である。参照部位乃至基準点(14,16,73-75)の位置から、固定整合システム(80)における2つの物体(11,12)の位置及び向きをコンピュータ(36)が決定する。2つの物体(11,12)の位置及び向きから、規定局在整合システムに関して第1物体(12)の相対的な位置及び向きを、第2物体(11)との固定的な関係において、コンピュータ(36)は更に決定する。コンピュータ(36)は、第2物体(11)に関して予め撮影されたイメージ・データのグラフ的なモデル上に、第1物体(12)の位置及び向きを示すグラフ的なイメージ乃至標識を表示する。
Claim (excerpt)：
(1)移動可能な第2物体に関して移動可能な第1物体の現在位置及び向きを決定し且つ上記の第2物体に関して予め撮影されたイメージ上に上記第1物体に関する相当する位置及び向きをグラフ的に表示するシステムであって、 現在時三次元固定整合システムと、 上記の固定整合システム内に情報の格納されている上記の両移動可能物体、即ち第1及び第2物体から離隔配置された上記の現在時三次元固定整合システムに関して空間的固定関係において配置された少なくとも3つの放射センサ手段と、 上記の第2物体に関して固定状態を維持するが、上記の固定整合システム内で上記の第2物体に沿って移動可能な三次元局在整合システムと、 第2物体に関して空間的に固定された関係にあり且つ上記の局在整合システムにおいて公知の整合状態にあって、共通面には配置されていない、少なくとも3つの放射エミッタ手段と、 上記の第2物体に関して予め撮影された三次元イメージ・データと、 上記の第1物体上に設けられ且つ互いに離隔配置された少なくとも2つの放射エミッタ手段と、 上記の第2物体及び上記の固定整合システムに関して上記の第1物体を移動させる第1移動手段と、 上記の第1物体及び上記の固定整合システムに関して上記の第2物体を移動させる第2移動手段と、 上記の第1及び第2物体上の上記放射エミッタ手段と上記の固定整合システムに対して固定関係にある上記の放射センサ手段との間において放射を伝達する手段と、 或る1つの放射エミッタ手段から放射された放射物と他の放射エミッタ手段から放射された放射物とを区別する手段と、 上記の第1物体上の上記放射エミッタ手段の内の少なくとも2つと上記の固定整合システムに対して固定関係にある上記放射センサ手段との間に伝達される上記放射の関数として、上記の第1物体上の上記放射エミッタ手段の各々の位置を独立に決定する手段と、 上記の第1物体上の上記放射エミッタ手段の内で少なくとも2つの放射エミッタ手段に関して決定された位置を積分することにより、上記の固定整合システムに関する上記第1物体上における任意の部位の位置及び向きを決定する手段と、 上記の第2物体に関連付けられた上記放射エミッタ手段と上記の固定整合システムに対して固定関係にある上記放射センサ手段との間に伝達される上記放射の関数として、上記の第2物体に関連付けられた上記放射エミッタ手段の各々の位置を独立に決定する手段と、 上記の第2物体に関連した上記放射エミッタ手段に関して決定された位置を積分することにより、上記の固定整合システムにおける上記第2物体の位置及び向きを決定する手段と、 上記の局在整合システムにおける上記第2物体の位置及び向きを決定する手段と、 上記の第2物体に関する既に撮影されていた上記の三次元イメージ・データを上記の局在整合システムに導いて、上記の第2物体の現在位置及び向きを予め撮影されていた上記のイメージ・データに整合させる手段と、 上記の第2物体に関して決定された現在位置及び向きを、同一の固定整合システム内で、上記の第1物体に関して決定された現在位置及び向きと合体し、斯くて上記の第1物体に関する現在位置及び向きを予め撮影された上記の三次元イメージ・データとの関連において合体する手段と、 上記の第1物体に関する位置及び向きの決定を充分な頻度を以って繰り返し行ない、第2物体に関連して第1物体の移動を、その時点で表示可能にする手段と、 上記の第2物体に関する位置及び向きの決定を充分な頻度を以って繰り返し行ない、上記の第2物体の移動した位置及び向きと、移動した上記第2物体の位置及び向きに一致し且つ上記第1物体の現在位置及び向きに相当するイメージの正確な現時点での位置決めを予め撮影された上記のイメージ・データに関して可能にする、予め撮影されている上記の三次元イメージ・データに関する画像との相関を、その時点でもたらす手段とを具備しており、 上記の第1物体と第2物体の位置及び向きに関する繰り返し決定及び合体並びに上記の第2物体に関する上記位置及び向きと予め撮影されている上記三次元イメージ・データとの相関の結果として、上記の第1物体及び/又は第2物体の上記固定整合システムに関する移動にも拘らずに、予め撮影されている上記のイメージ・データ上に、上記の第1物体を代表するイメージが、その時点で正確に位置決めされることを特徴とする、システム。 (2)上記の第1物体と第2物体とが交差しており、上記の第1物体と上記の第2物体とが交差する部位に相当する、予め撮影されている三次元イメージ・データを表示する手段と、該イメージ表示上に、正確な現在時における上記第1物体を代表するイメージを表示する手段とを更に具備していることを特徴とする、請求の範囲第1項に記載のシステム。 (3)上記第1物体の位置及び向きを決定する頻度に対して、上記第2物体の位置及び向きを決定する頻度が約0.01-100倍であることを特徴とする、請求の範囲第1項に記載のシステム。 (4)上記第2物体の位置及び向き、上記第2物体の位置及び向きと上記イメージ・データとの合体並びに上記第1物体の位置及び向きとが実質的に連続して決定されることを特徴とする、請求の範囲第1項に記載のシステム。 (5)上記の予め撮影されている三次元イメージ・データが、予め決定され且つ位置及び向きが知られている、第2物体の一連の且つ本質的には二次元のスライス像に関するものであることを特徴とする、請求の範囲第1項に記載のシステム。 (6)上記の放射エミッタ手段が上記第1及び第2物体上に配置されており、上記のセンサ手段が上記第1及び第2物体から離隔して且つ上記固定整合システムに対して固定関係において配置されていることを特徴とする、請求の範囲第1項に記載のシステム。 (7)上記のセンサ手段が上記第1及び第2物体上に配置されており、上記のエミッタ手段が上記第1及び第2物体から離隔して且つ上記固定整合システムに対して固定関係において配置されていることを特徴とする、請求の範囲第1項に記載のシステム。 (8)上記の放射が電磁放射であることを特徴とする、請求の範囲第1項に記載のシステム。 (9)上記の放射が光であることを特徴とする、請求の範囲第8項に記載のシステム。 (10)波長の異なる光が異なる各エミッタ手段から放射されることを特徴とする、請求の範囲第9項に記載のシステム。 (11)上記の放射が、異なる上記のエミッタ手段から繰り返し状態で順次放射されるパルスであることを特徴とする、請求の範囲第8項に記載のシステム。 (12)上記の放射が音波であることを特徴とする、請求の範囲第1項に記載のシステム。 (13)上記の放射エミッタ手段及び上記のセンサ手段が直線的及び回転的慣性運動を検出する手段を具備していることを特徴とする、請求の範囲第1項に記載のシステム。 (14)予め撮影された上記のイメージ・データが、手術処理中に使用するには適さない手段により作成されたものであることを特徴とする、請求の範囲第1項に記載のシステム。 (15)上記の第1物体が手術用プローブであり且つ上記の第2物体が被施術患者であり、上記の手術用プローブの一部が患者の体内に挿入され、挿入操作者が挿入されたプローブ部分を見ることができないようになされることを特徴とする、請求の範囲第1項に記載のシステム。 (16)上記の第1物体上であって患者の体内に挿入されない部分に少なくとも2つのエミッタ手段が配置されており、患者の体内に挿入されるプローブの先端から、上記のように配置されたエミッタ手段迄の距離が知られていることを特徴とする、請求の範囲第15項に記載のシステム。 (17)上記のイメージ・データが磁気共鳴イメージ・データ、コンピュータ断層映像データ、超音波照射データ又はX線照射データから選択されたものであることを特徴とする、請求の範囲第1項に記載のシステム。 (18)上記の第2物体が患者であり且つ上記の第1物体が操作用顕微鏡であって、上記のイメージ・データが上記操作用顕微鏡の視野に投影されることを特徴とする、請求の範囲第1項に記載のシステム。 (19)上記の第2物体が人体の解剖部位であることを特徴とする、請求の範囲第1項に記載のシステム。 (20)解剖部位が頭部であることを特徴とする、請求の範囲第19項に記載のシステム。 (21)上記の第2物体上に複数個の基準点があり、これらが解剖学的特徴を区別し、上記の第2物体に関連した上記のエミッタ手段に対して固定された空間的関係になされていることを特徴とする、請求の範囲第19項に記載のシステム。 (22)断続的に操作されるが、上記の第2物体に関する上記の第1物体の相対的移動及び上記の固定整合システムに関する上記の第2物体の移動を測定するに充分な頻度にて操作されることを特徴とする、請求の範囲第1項に記載のシステム。 (23)上記の予め撮影されている三次元イメージ・データに対して真正な関係にある上記の第1物体の現時点での移動をモニタする手段を包含していることを特徴とする、請求の範囲第2項に記載のシステム。 (24)上記の予め撮影されている三次元イメージ・データから上記第1物体の現在時位置に相当するスライス像を選択して、現時点の第1物体を代表するイメージを上記のイメージ・スライス像上に位置させるようになされている手段を包含していることを特徴とする、請求の範囲第1項に記載のシステム。 (25)予め撮影されているイメージ及び上記の第1物体を代表するイメージの表示を有限期間にわたり静止する手段を包含していることを特徴とする、請求の範囲第1項に記載のシステム。 (26)上記の予め撮影されている三次元イメージ・データである一連のスライス像であって、上記の第1物体の変更位置に相当し且つ上記の固定整合システムに関する、その時点での上記第2物体の移動を正確に反映するスライス像を連続的に表示する手段を包含していることを特徴とする、請求の範囲第1項に記載のシステム。 (27)第2物体に関して移動可能な第1物体の現在位置及び向きを決定し且つ上記の第2物体に関して予め撮影されたイメージ上に上記第1物体に関する相当する位置及び向きをグラフ的に表示するシステムであって、 現在時三次元固定整合システムと、 現在時三次元固定整合システムに関して空間的固定関係にあり、上記の固定整合システム内に情報が格納されている上記の第1及び第2物体から離隔配置されている少なくとも3つの放射センサ手段と、 上記の第2物体に関して固定されている三次元局在整合システムと、 第2物体に関して空間的に固定された関係にあり且つ上記の局在整合システムにおいて公知の整合状態にあって、共通面には配置されていない、少なくとも3つの測定マーカと、 上記の測定マーカを包含する上記の第2物体を幾何学的に記述する、予め撮影された三次元イメージ・データと、 上記の第1物体上に配置された少なくとも2つの離隔配設電磁放射エミッタと、 上記の第2物体及び上記の固定整合システムに関して上記の第1物体を移動させる第1移動手段と、 上記の第1物体上の上記放射エミッタ手段と上記の固定整合システムに対して固定関係にある上記の放射センサ手段との間において放射を伝達する手段と、 或る1つの放射エミッタ手段から放射された放射物と他の放射エミッタ手段から放射された放射物とを区別する手段と、 上記の第1物体上の上記放射エミッタ手段の内の少なくとも2つと上記の固定整合システムに対して固定関係にある上記放射センサ手段との間に伝達される上記放射の関数として、上記の第1物体上の上記放射エミッタ手段の各々の位置を独立に決定する手段と、 上記の第1物体上の上記放射エミッタ手段の内で少なくとも2つの放射エミッタ手段に関して決定された位置を積分することにより、上記の固定整合システムに関する上記第1物体上における任意の部位の位置及び向きを決定する手段と、 上記の第2物体上の各測定マータの位置を上記の固定整合システムにおいて独立に決定する手段と、 上記の第2物体上の上記測定マータに関して決定された位置を積分することにより、上記の固定整合システムにおける上記第2物体の位置及び向きを決定する手段と、 上記の第2物体に関する、予め撮影されていた三次元イメージ・データを導いて、上記の第2物体の現在位置及び向きを予め撮影されていた上記のイメージ・データと整合させる手段と、 上記の第2物体に関して決定された現時点位置及び向きと、同一の固定整合システム内で、上記の第1物体に関して決定された現在位置及び向きとを合体し、斯くて上記の第1物体に関して決定された現在位置及び向きを、予め撮影されていた三次元イメージ・データとの関連において合体する手段と、 上記の第1物体に関する現在位置及び向きを充分な頻度を以って繰り返し決定して、第2物体に関連して第1物体の移動を表示可能にする手段とを具備しており、 上記の第1物体と第2物体の位置に関する繰り返し決定及び合体並びに上記の第2物体に関する上記位置及び向きと予め撮影されている上記三次元イメージ・データとの相関の結果として、上記の第1物体を代表するイメージが、上記の第1物体の上記固定整合システムに関する移動にも拘らずに、予め撮影されている上記のイメージ・データ上に、その時点で正確に位置決めされることを特徴とする、システム。 (28)上記の第1物体と第2物体とが交差しており、上記の第1物体と上記の第2物体とが交差する部位に相当する、予め撮影されている三次元イメージ・データを表示する手段と、該イメージ表示上に、正確な上記第1物体を代表するイメージを、その時点で表示する手段とを更に具備していることを特徴とする、請求の範囲第27項に記載のシステム。 (29)上記第2物体の位置及び向き、上記イメージ・データ及び上記第1物体の位置及び向きとの合体並びに上記の第1物体の位置及び向きと上記のイメージ・データとの相関が実質的に連続して決定されることを特徴とする、請求の範囲第27項に記載のシステム。 (30)上記の予め撮影されている三次元イメージ・データが、第2物体の一連の且つ本質的には二次元のスライス像に関するものであることを特徴とする、請求の範囲第27項に記載のシステム。 (31)上記の放射エミッタ手段が上記第1及び第2センサ手段上に配置されていて、上記の第1及び第2物体から離隔せしめられておりて且つ上記固定整合システムに対して固定関係において配置されていることを特徴とする、請求の範囲第27項に記載のシステム。 (32)上記のセンサ手段が上記第1物体上に配置されており、上記の放射エミッタ手段が上記第1物体から離隔して且つ上記固定整合システムに対して固定関係において配置されていることを特徴とする、請求の範囲第27項に記載のシステム。 (33)上記の放射が光であることを特徴とする、請求の範囲第27項に記載のシステム。 (34)上記の放射が可視光であることを特徴とする、請求の範囲第33項に記載のシステム。 (35)異なる波長の光が異なる個々のエミッタ手段から放射されることを特徴とする、請求の範囲第33項に記載のシステム。 (36)上記の放射が、異なる上記のエミッタ手段から繰り返し状態で順次放射されるパルスであることを特徴とする、請求の範囲第33項に記載のシステム。 (37)上記の放射エミッタ手段及び上記のセンサ手段が直線的及び回転的慣性運動を検出する手段を具備していることを特徴とする、請求の範囲第27項に記載のシステム。 (38)予め撮影された上記のイメージ・データが、手術処理中に使用するには適さない手段により作成されたものであることを特徴とする、請求の範囲第27項に記載のシステム。 (39)上記の第1物体が手術用プローブであり且つ上記の第2物体が被施術患者であり、上記の手術用プローブの一部が患者の体内に挿入され、挿入操作者が恩者の体内に挿入されたプローブ部分を見ることができないようになされることを特徴とする、請求の範囲第27項に記載のシステム。 (40)上記の第1物体上であって患者の体内に挿入されない部分に少なくとも2つのエミッタ手段が配置されており、患者の体内に挿入されるプローブの先端から、上記のように第1物体上に配置されたエミッタ手段迄の距離が知られていることを特徴とする、請求の範囲第39項に記載のシステム。 (41)上記のイメージ・データが磁気共鳴イメージ・データ、コンピュータ断層映像データ、超音波照射データ又はX線照射データから選択されたものであることを特徴とする、請求の範囲第27項に記載のシステム。 (42)上記の第2物体が患者であり且つ上記の第1物体が操作用顕微鏡であって、上記のイメージ・データが上記操作用顕微鏡の視野に投影されることを特徴とする、請求の範囲第27項に記載のシステム。 (43)上記の第2物体が人体の解剖部位であることを特徴とする、請求の範囲第27項に記載のシステム。 (44)解剖部位が頭部であることを特徴とする、請求の範囲第43項に記載のシステム。 (45)上記の第2物体上に複数個の基準点があり、これらが解剖学的特徴を区別し、上記の第2物体に対して固定された空間的関係になされていることを特徴とする、請求の範囲第43項に記載のシステム。 (46)断続的に操作されるが、上記の第2物体に関する上記の第1物体の相対的移動を測定するに充分な頻度にて操作されることを特徴とする、請求の範囲第27項に記載のシステム。 (47)上記の予め撮影されている三次元イメージ・データに対して真正な関係にある上記の第1物体の現在時での移動をモニタする手段を包含していることを特徴とする、請求の範囲第28項に記載のシステム。 (48)上記の予め撮影されている三次元イメージ・データから上記第1物体の現在位置に相当するスライス像を選択して、現在時点の第1物体を代表するイメージを上記のイメージ・スライス像上に位置させるようになされている手段を包含していることを特徴とする、請求の範囲第27項に記載のシステム。 (49)予め撮影されているイメージ及び上記の第1物体を代表するイメージの表示を有限期間にわたり静止する手段を包含していることを特徴とする、請求の範囲第27項に記載のシステム。 (50)上記の予め撮影されている三次元イメージ・データである一連のスライス像であって、上記第2物体に関する上記第1物体の変更位置に相当し且つ上記の固定整合システムに関する、その時点での上記第2物体の位置及び向きを正確に反映するスライス像を連続的に表示する手段を包含していることを特徴とする、請求の範囲第27項に記載のシステム。 (51)第2物体に関して移動可能な第1物体の現在位置及び向きを決定し且つ上記の第2物体に関して予め撮影されたイメージ上に上記第1物体に関する相当する位置及び向きをグラフ的に表示するシステムであり、 現在時三次元固定整合システムと、 該現在時三次元固定整合システムに関して空間的固定関係にあり、上記の固定整合システム内に情報が格納されている上記の両物体から離隔配置されている少なくとも3つの放射センサ手段と、 上記の第2物体に関して固定されている三次元局在整合システムと、 上記の第2物体に関して空間的に固定された関係にあり且つ上記の局在整合シ・・・
IPC (9)：
A61B 19/00 510
, A61B 5/00
, A61B 5/055
, A61B 6/03 360
, A61B 8/14
, A61B 10/00
, G01B 11/00
, G01B 11/26
, G06T 7/00
A61B 19/00 510
, A61B 5/00 D
, A61B 6/03 360 Z
, A61B 8/14
, A61B 10/00 E
, G01B 11/00 H
, G01B 11/26 H
, A61B 5/05 382
, G06F 15/62 415
Cited by examiner (9)
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