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JP2024017939A - Medical information processing method, medical appliance, and medical system - Google Patents

Medical information processing method, medical appliance, and medical system Download PDF

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JP2024017939A
JP2024017939A JP2022120917A JP2022120917A JP2024017939A JP 2024017939 A JP2024017939 A JP 2024017939A JP 2022120917 A JP2022120917 A JP 2022120917A JP 2022120917 A JP2022120917 A JP 2022120917A JP 2024017939 A JP2024017939 A JP 2024017939A
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Japan
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medical
medical instrument
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sensor
ray
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JP2022120917A
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Japanese (ja)
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昌快 津雪
Masayoshi Tsuyuki
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Canon Medical Systems Corp
Original Assignee
Canon Medical Systems Corp
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Publication date
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Abstract

To efficiently and accurately acquire the position and attitude of a medical appliance.SOLUTION: A medical information processing method according to an embodiment acquires a sensing result from a sensor for sensing known space information belonging to a medical appliance disposed with respect to an analyte for an inspection or treatment, identifies the position and attitude of the medical appliance based on the sensing result, and controls output of information indicating the identified position and attitude.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本明細書及び図面に開示の実施形態は、医用情報処理方法、医用器具、及び医用システムに関する。 Embodiments disclosed in this specification and the drawings relate to a medical information processing method, a medical instrument, and a medical system.

被検体の体内組織が画像化された医用画像データを生成する医用画像診断装置が存在する。医用画像診断装置としては、X線CT(Computed Tomography)、X線診断装置、超音波診断装置、MRI(Magnetic Resonance Imaging)装置等が挙げられる。X線CT装置は、寝台装置に載置された被検体にX線を照射することでX線検出器が検出したX線に基づく電気信号に基づいて、被検体のアキシャル断層のCT画像データやボリュームデータ等の再構成画像データを生成する。 2. Description of the Related Art There are medical image diagnostic apparatuses that generate medical image data in which internal tissues of a subject are imaged. Examples of medical image diagnostic devices include X-ray CT (Computed Tomography), X-ray diagnostic devices, ultrasound diagnostic devices, and MRI (Magnetic Resonance Imaging) devices. An X-ray CT device irradiates the subject placed on a bed with X-rays and generates CT image data of the subject's axial tomography based on electrical signals based on the X-rays detected by the X-ray detector. Generate reconstructed image data such as volume data.

医用画像診断装置において、ニードル装置等の医用器具の位置及び姿勢を検出する場合がある。当該医用器具の位置及び姿勢は、磁場による検出、ステレオカメラによる検出等により行われる。磁場による検出の場合、検査室に磁場を構成する設備を設ける必要があり、また、周囲に金属が多いと磁場がゆがむ等の問題がある。ステレオカメラによる検出の場合、術者の影になると認識できない、複数のニードルが近接すると干渉する等の問題がある。 In a medical image diagnostic apparatus, the position and orientation of a medical instrument such as a needle device may be detected. The position and orientation of the medical instrument is determined by detection using a magnetic field, detection using a stereo camera, or the like. In the case of detection using a magnetic field, it is necessary to install equipment to create a magnetic field in the examination room, and there are also problems such as the magnetic field being distorted if there are many metals in the surrounding area. In the case of detection using a stereo camera, there are problems such as the operator's shadow being difficult to recognize, and multiple needles coming close to each other causing interference.

特開2006-3263号公報Japanese Patent Application Publication No. 2006-3263

本明細書及び図面に開示の実施形態が解決しようとする課題の一つは、医用器具の位置及び姿勢を効率的に精度よく取得することである。ただし、本明細書及び図面に開示の実施形態により解決しようとする課題は上記課題に限られない。後述する実施形態に示す各構成による各効果に対応する課題を、他の課題として位置づけることもできる。 One of the problems to be solved by the embodiments disclosed in this specification and the drawings is to efficiently and accurately acquire the position and orientation of a medical instrument. However, the problems to be solved by the embodiments disclosed in this specification and the drawings are not limited to the above problems. Issues corresponding to each effect of each configuration shown in the embodiments described later can also be positioned as other issues.

実施形態に係る医用情報処理方法は、被検体に対して配置され検査又は治療に用いられる医用器具であって、当該医用器具が有する、既知の空間情報をセンシングするセンサからのセンシング結果を取得し、センシング結果に基づいて当該医用器具の位置及び姿勢を特定し、特定された位置及び姿勢を示す情報の出力を制御する。 The medical information processing method according to the embodiment acquires sensing results from a sensor that senses known spatial information, which is a medical instrument placed on a subject and used for examination or treatment, which the medical instrument has. , the position and orientation of the medical instrument are specified based on the sensing results, and the output of information indicating the identified position and orientation is controlled.

図1は、実施形態に係る医用器具の構成を示す外観図。FIG. 1 is an external view showing the configuration of a medical instrument according to an embodiment. 図2は、実施形態に係る医用器具の構成及び機能を示すブロック図。FIG. 2 is a block diagram showing the configuration and functions of the medical instrument according to the embodiment. 図3は、実施形態に係る医用器具の動作例をフローチャートとして示す図。FIG. 3 is a flowchart showing an example of the operation of the medical instrument according to the embodiment. 図4は、実施形態に係る医用器具において、医用器具の位置及び姿勢の特定方法を説明するための斜視図。FIG. 4 is a perspective view for explaining a method for identifying the position and posture of a medical instrument according to an embodiment. 図5は、実施形態に係る医用器具の第1変形例において、医用器具の位置及び姿勢の特定方法を説明するための斜視図。FIG. 5 is a perspective view for explaining a method for specifying the position and posture of a medical instrument in the first modified example of the medical instrument according to the embodiment. 図6は、実施形態に係る医用器具の第2変形例において、医用器具の位置及び姿勢の特定方法を説明するための斜視図。FIG. 6 is a perspective view for explaining a method for identifying the position and posture of a medical instrument in a second modified example of the medical instrument according to the embodiment. 図7は、実施形態に係る医用器具の第2変形例の動作をフローチャートとして示す図。FIG. 7 is a flowchart showing the operation of the second modified example of the medical instrument according to the embodiment. 図8は、実施形態に係る医用器具の第3変形例の構成及び機能を示すブロック図。FIG. 8 is a block diagram showing the configuration and functions of a third modified example of the medical instrument according to the embodiment. 図9は、実施形態に係る医用器具の第3変形例において、医用器具の位置及び姿勢の提示方法を説明するための斜視図。FIG. 9 is a perspective view for explaining a method of presenting the position and posture of a medical instrument in the third modified example of the medical instrument according to the embodiment. 図10は、実施形態に係る医用器具の第3変形例において、表示内容のテンプレートの例を示す図。FIG. 10 is a diagram illustrating an example of a template of display content in the third modified example of the medical instrument according to the embodiment. 図11は、実施形態に係る医用器具の第3変形例において、表示例を示す図。FIG. 11 is a diagram showing a display example in the third modified example of the medical instrument according to the embodiment. 図12は、実施形態に係る医用システムの構成を示す概略図。FIG. 12 is a schematic diagram showing the configuration of the medical system according to the embodiment. 図13は、実施形態に係る医用システムの構成及び機能を示すブロック図。FIG. 13 is a block diagram showing the configuration and functions of the medical system according to the embodiment. 図14は、実施形態に係る医用システムの動作例をフローチャートとして示す図。FIG. 14 is a flowchart showing an example of the operation of the medical system according to the embodiment.

以下、図面を参照しながら、医用情報処理方法、医用器具、及び医用システムの実施形態について詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of a medical information processing method, a medical instrument, and a medical system will be described in detail with reference to the drawings.

実施形態に係る医用器具は、バイオプシ(生検)に用いるニードルとニードルホルダとを含むニードル装置や、アブレーションに用いるニードルや、ニードルガイド機能をもった超音波プローブ等を含む。また、実施形態に係る医用システムは、医用器具と、医用画像診断装置とを備える。医用画像診断装置は、医用器具とともに使用されるX線CT装置、X線診断装置、超音波診断装置、MRI装置、核医学診断装置等を含む。
(医用器具)
The medical instruments according to the embodiments include a needle device including a needle and a needle holder used for biopsy, a needle used for ablation, an ultrasonic probe with a needle guide function, and the like. Moreover, the medical system according to the embodiment includes a medical instrument and a medical image diagnostic apparatus. Medical image diagnostic devices include X-ray CT devices, X-ray diagnostic devices, ultrasound diagnostic devices, MRI devices, nuclear medicine diagnostic devices, etc. used with medical instruments.
(Medical equipment)

図1は、実施形態に係る医用器具10の外観を示す。図2は、実施形態に係る医用器具10の構成及び機能を示す。例えば、医用器具10は、バイオプシに用いるニードル11と、ニードルホルダ12とを備える。また、ニードルホルダ12は、センサ13と、メモリ14と、ネットワークインターフェース15と、処理回路16とを備える。 FIG. 1 shows the appearance of a medical instrument 10 according to an embodiment. FIG. 2 shows the configuration and functions of the medical instrument 10 according to the embodiment. For example, the medical instrument 10 includes a needle 11 used for biopsy and a needle holder 12. The needle holder 12 also includes a sensor 13 , a memory 14 , a network interface 15 , and a processing circuit 16 .

ここで、医用器具10のニードルホルダ12は、図1(A)に示すように、センサ13(例えば、3個の面視野のセンサ13a~13c、又は、3個の点視野のセンサ13d~13f)と、メモリ14と、ネットワークインターフェース15と、処理回路16とを備える構造である。又は、ニードルホルダ12は、図1(B)に示すように、ニードルホルダ本体Vに、センサ13と、メモリ14と、ネットワークインターフェース15と、処理回路16とを備える筐体Uを脱着可能なように取り付けた構造である。また、ニードルホルダ12は、図1(C)に示すように、センサ13(例えば、1個の面視野のセンサ13d)と、メモリ14と、ネットワークインターフェース15と、処理回路16とを備える構造をとる場合もある。なお、図1(B)に示すニードルホルダ本体Vに、図1(C)に示す1個の面視野のセンサ13dが設けられていてもよい。 Here, as shown in FIG. 1(A), the needle holder 12 of the medical instrument 10 is equipped with a sensor 13 (for example, three planar field of view sensors 13a to 13c, or three point field of view sensors 13d to 13f). ), a memory 14, a network interface 15, and a processing circuit 16. Alternatively, as shown in FIG. 1(B), the needle holder 12 is configured such that a housing U including a sensor 13, a memory 14, a network interface 15, and a processing circuit 16 is removably attached to the needle holder main body V. This is the structure attached to. Further, as shown in FIG. 1C, the needle holder 12 has a structure including a sensor 13 (for example, one surface field of view sensor 13d), a memory 14, a network interface 15, and a processing circuit 16. In some cases, it may be taken. Note that the needle holder main body V shown in FIG. 1(B) may be provided with one surface field-of-view sensor 13d shown in FIG. 1(C).

ニードル11は、検査又は治療において、被検体(例えば、患者P)の体外から血管又は体腔内や内臓に刺される注射針であり、穿刺針とも呼ばれる。ニードル11は、検査のため患者Pから組織などを採取したり、体内にたまった体液やうみを排出したり、治療のため薬物を注入したりするためのものである。 The needle 11 is an injection needle that is inserted into a blood vessel, a body cavity, or an internal organ from outside the body of a subject (for example, a patient P) during a test or treatment, and is also called a puncture needle. The needle 11 is used to collect tissue etc. from the patient P for testing, to drain body fluids and phlegm accumulated in the body, and to inject drugs for treatment.

ニードルホルダ12は、ニードル11をその体軸方向に進退可能なようにニードル11を保持する。 The needle holder 12 holds the needle 11 so that the needle 11 can move forward and backward in the direction of its body axis.

ニードルホルダ12のセンサ13は、ニードルホルダ12に設けられ、医用器具10周辺の既知の空間情報をセンシングする。後述するように、ニードルホルダ12を使用する検査室には、固定され変位しない内壁、天井、及び什器等の固定部や、変位するが変位後の位置を特定可能な可動部が存在する。センサ13は、固定部又は可動部に設けられる特徴点(図4に図示)、パターン(図5に図示)、走査される輝点(図6に図示)を、既知の空間情報としてセンシングする。 The sensor 13 of the needle holder 12 is provided on the needle holder 12 and senses known spatial information around the medical instrument 10 . As will be described later, in the examination room where the needle holder 12 is used, there are fixed parts such as inner walls, ceilings, and fixtures that are fixed and do not move, and movable parts that are displaced but whose position after displacement can be specified. The sensor 13 senses feature points (shown in FIG. 4) provided on the fixed part or the movable part, patterns (shown in FIG. 5), and scanned bright spots (shown in FIG. 6) as known spatial information.

センサ13は、1個以上のカメラ等の面視野のセンサ(つまり、2次元センサ)を備えるか、又は、3個以上のPD(Photodiode)等の点視野のセンサ(つまり、1次元センサ)を備える。前者について、例えば、検査室内を広く捉えるには画角が狭いカメラがセンサ13として使用される場合、センサ13は、複数のカメラ、例えば、3個のカメラ13a~13c(図1(A),(B)に図示)を備える。3個のカメラ13a~13cを備える場合、3個のカメラ13a~13cの視野範囲で3点を検知すればよいので、1個の場合より固定部や位置特定可能な可動部が術者等によって隠れる可能性が低くなるという利点がある。一方で、例えば、検査室内を広く捉えるには画角の広いカメラ(広角レンズ等のレンズを備えたカメラ)がセンサ13として設けられる場合、センサ13は、1個以上のカメラ、例えば、1個のカメラ13d(図1(C)に図示)を備える。画角の広い1個のカメラ13dを用いる場合も、3個のカメラ13a~13c(図1(A),(B)に図示)を用いる場合と同様に基線を長めにとることができるので、測位精度を向上することができるという利点がある。以下、センサ13がカメラを備える場合の例として、3個のカメラ13a~13cを備える場合について説明するが、3個の場合に限定されるものではない。 The sensor 13 is equipped with a surface field-of-view sensor (that is, a two-dimensional sensor) such as one or more cameras, or a point-field-of-view sensor (that is, one-dimensional sensor) such as three or more PDs (Photodiodes). Be prepared. Regarding the former, for example, if a camera with a narrow field of view is used as the sensor 13 to capture a wide area inside the examination room, the sensor 13 may be equipped with a plurality of cameras, for example, three cameras 13a to 13c (FIG. 1(A), (B)). When three cameras 13a to 13c are provided, it is only necessary to detect three points within the field of view of the three cameras 13a to 13c. This has the advantage of being less likely to be hidden. On the other hand, for example, if a camera with a wide angle of view (a camera equipped with a lens such as a wide-angle lens) is provided as the sensor 13 in order to widely capture the inside of the examination room, the sensor 13 may include one or more cameras, e.g. camera 13d (shown in FIG. 1(C)). Even when one camera 13d with a wide angle of view is used, the baseline can be made longer as in the case where three cameras 13a to 13c (shown in FIGS. 1(A) and 1(B)) are used. This has the advantage that positioning accuracy can be improved. Hereinafter, a case where the sensor 13 includes three cameras 13a to 13c will be described as an example, but the sensor 13 is not limited to three cameras.

そして、3個のカメラ13a~13cによって取得された光学画像に含まれる既知の空間座標(3個以上の特徴点の座標)に基づいて、医用器具10の位置及び姿勢を特定する。この場合について、図4を用いて後述する。又は、3個のカメラ13a~13cによって取得された光学画像に含まれる既知の空間座標(パターンの3個以上の変化点の座標)に基づいて、医用器具10の位置及び姿勢を特定する。この場合について、図5を用いて後述する。 Then, the position and orientation of the medical instrument 10 are specified based on known spatial coordinates (coordinates of three or more feature points) included in the optical images captured by the three cameras 13a to 13c. This case will be described later using FIG. 4. Alternatively, the position and orientation of the medical instrument 10 is specified based on known spatial coordinates (coordinates of three or more changing points of the pattern) included in the optical images captured by the three cameras 13a to 13c. This case will be described later using FIG. 5.

また、センサ13は、画角が極小の3個のカメラ13a~13cを備えてもよい。一方で、空間座標が既知の多数の点r(図6に図示)内で多数の図形(星形、四角形、丸形等を形作る輝点群)を形成する。そして、3個のカメラ13a~13cの各カメラが、多数の図形の中から所定の図形を検知することで、医用器具10の位置及び姿勢を特定する。例えば、カメラ13aが星形の図形を検知し、カメラ13bが四角形の図形を検知し、カメラ13aが丸形の図形を検知すると、検知した図形の種類に応じて、検知した図形の位置をそれぞれ特定することができる。それにより、カメラ13a~31cの視線方向をそれぞれ特定することができるため、医用器具10の位置及び姿勢を特定することができる。なお、極小の画角とは、1個の図形を捉えることができる程度の画角を意味する。 Further, the sensor 13 may include three cameras 13a to 13c with extremely small angles of view. On the other hand, a large number of figures (a group of bright spots forming a star shape, a square, a circle, etc.) are formed within a large number of points r (shown in FIG. 6) whose spatial coordinates are known. Then, each of the three cameras 13a to 13c detects a predetermined figure from among a large number of figures, thereby specifying the position and orientation of the medical instrument 10. For example, when the camera 13a detects a star-shaped figure, the camera 13b detects a square figure, and the camera 13a detects a round figure, the positions of the detected figures are determined according to the type of the detected figure. can be specified. As a result, the viewing direction of each of the cameras 13a to 31c can be specified, so the position and orientation of the medical instrument 10 can be specified. Note that the minimum angle of view means an angle of view that allows one figure to be captured.

他方、センサ13としてPDが使用される場合、検査室内を広く捉えるために、センサ13は、3個以上のPD、例えば、3個のPD13e~13g(図1(A),(B)に図示)を備える。一方で、空間座標が既知の多数の点r(図6に図示)内で1つの輝点が走査される。そして、3個のPD13e~13gの各PDが、走査される輝点の中から所定の輝点を検知することで、医用器具10の位置及び姿勢を特定する。例えば、PD13e~13gが輝点を検知すると、検知した時刻に応じて、検知した輝点の位置をそれぞれ特定することができる。それにより、PD13e~31gの視線方向をそれぞれ特定することができるため、医用器具10の位置及び姿勢を特定することができる。この場合について、図6及び図7を用いて後述する。 On the other hand, when a PD is used as the sensor 13, the sensor 13 is configured using three or more PDs, for example, three PDs 13e to 13g (as shown in FIGS. 1(A) and 1(B) ). On the other hand, one bright spot is scanned within a large number of points r (shown in FIG. 6) whose spatial coordinates are known. Then, each of the three PDs 13e to 13g specifies the position and orientation of the medical instrument 10 by detecting a predetermined bright spot from among the scanned bright spots. For example, when the PDs 13e to 13g detect bright spots, the positions of the detected bright spots can be specified depending on the time of detection. Thereby, the viewing direction of each of the PDs 13e to 31g can be specified, so the position and posture of the medical instrument 10 can be specified. This case will be described later using FIGS. 6 and 7.

ニードルホルダ12のメモリ14は、例えば、RAM(Random Access Memory)、フラッシュメモリ(Flash Memory)等の半導体メモリ素子、ハードディスク、光ディスク等によって構成される。メモリ14は、USB(Universal Serial Bus)メモリ及びDVD(Digital Video Disk)等の可搬型メディアによって構成されてもよい。メモリ14は、処理回路16において用いられる各種処理プログラム(アプリケーションプログラムの他、OS(Operating System)等も含まれる)や、プログラムの実行に必要なデータを記憶する。なお、メモリ14は、記憶部の一例である。 The memory 14 of the needle holder 12 is composed of, for example, a semiconductor memory element such as a RAM (Random Access Memory) or a flash memory, a hard disk, an optical disk, or the like. The memory 14 may be configured by a portable medium such as a USB (Universal Serial Bus) memory and a DVD (Digital Video Disk). The memory 14 stores various processing programs (including an OS (Operating System) and the like in addition to application programs) used in the processing circuit 16 and data necessary for executing the programs. Note that the memory 14 is an example of a storage section.

ニードルホルダ12のネットワークインターフェース15は、パラレル接続仕様やシリアル接続仕様に合わせたコネクタによって構成される。ネットワークインターフェース15は、ネットワーク上の外部装置と情報の送受信を無線又は有線で行なう。なお、ネットワークインターフェース15は、入力部及び出力部の一例である。 The network interface 15 of the needle holder 12 is constituted by a connector conforming to parallel connection specifications or serial connection specifications. The network interface 15 transmits and receives information to and from external devices on the network wirelessly or by wire. Note that the network interface 15 is an example of an input section and an output section.

ニードルホルダ12の処理回路16は、医用器具10の全体の動作を制御する。処理回路16は、専用又は汎用のCPU(Central Processing Unit)、MPU(Micro Processor Unit)、又はGPU(Graphics Processing Unit)等のプロセッサの他、ASIC、及び、プログラマブル論理デバイス等を意味する。プログラマブル論理デバイスとしては、例えば、単純プログラマブル論理デバイス(SPLD:Simple Programmable Logic Device)、複合プログラマブル論理デバイス(CPLD:Complex Programmable Logic Device)、及び、フィールドプログラマブルゲートアレイ(FPGA:Field Programmable Gate Array)等が挙げられる。 Processing circuitry 16 of needle holder 12 controls the overall operation of medical instrument 10. The processing circuit 16 means a dedicated or general-purpose processor such as a CPU (Central Processing Unit), an MPU (Micro Processor Unit), or a GPU (Graphics Processing Unit), as well as an ASIC, a programmable logic device, and the like. Examples of programmable logic devices include simple programmable logic devices (SPLDs), complex programmable logic devices (CPLDs), and field programmable gate arrays (FPGAs). Can be mentioned.

また、処理回路16は、単一の回路によって構成されてもよいし、複数の独立した処理回路要素の組み合わせによって構成されてもよい。後者の場合、メモリは処理回路要素ごとに個別に設けられてもよいし、単一のメモリが複数の処理回路要素の機能に対応するプログラムを記憶するものであってもよい。 Furthermore, the processing circuit 16 may be configured by a single circuit, or may be configured by a combination of a plurality of independent processing circuit elements. In the latter case, a memory may be provided individually for each processing circuit element, or a single memory may store programs corresponding to the functions of a plurality of processing circuit elements.

処理回路16は、メモリ14に記憶された、又は、処理回路16内に直接組み込まれたコンピュータプログラムを読み出して実行することで、取得機能F1と、特定機能F2と、出力制御機能F3と、ニードル制御機能F4とを実現する。なお、機能F1~F4の全部又は一部は、コンピュータプログラムの実行により実現される場合に限定されるものではなく、医用器具10にASIC等の回路として備えられる場合であってもよい。 The processing circuit 16 reads out and executes a computer program stored in the memory 14 or directly incorporated into the processing circuit 16 to obtain an acquisition function F1, a specific function F2, an output control function F3, and a needle. Control function F4 is realized. Note that all or part of the functions F1 to F4 are not limited to being realized by executing a computer program, and may be provided in the medical instrument 10 as a circuit such as an ASIC.

取得機能F1は、患者Pに対して配置され検査又は治療に用いられる医用器具10であって、センサ13からのセンシング結果を取得する機能を含む。 The acquisition function F1 is the medical instrument 10 placed on the patient P and used for examination or treatment, and includes a function of acquiring sensing results from the sensor 13.

特定機能F2は、取得機能F1によって取得されたセンシング結果に基づいて当該医用器具10の位置及び姿勢を特定する機能を含む。ここで、特定機能F2は、センサ13としての面視野のカメラ13a~13c、又は、カメラ13dが検知する特徴点等の座標に基づいて当該医用器具10の位置及び姿勢を特定する(後述する図4及び図5)。又は、特定機能F2は、センサ13としての点視野PD13e~13gが検知する輝点の座標に基づいて当該医用器具10の位置及び姿勢を特定する(後述する図6)。 The specifying function F2 includes a function of specifying the position and orientation of the medical instrument 10 based on the sensing result obtained by the obtaining function F1. Here, the specific function F2 specifies the position and orientation of the medical instrument 10 based on the coordinates of feature points detected by the plane-field cameras 13a to 13c or the camera 13d as the sensor 13 (see the figure below). 4 and Figure 5). Alternatively, the specifying function F2 specifies the position and orientation of the medical instrument 10 based on the coordinates of the bright spots detected by the point field PDs 13e to 13g as the sensors 13 (FIG. 6, which will be described later).

出力制御機能F3は、特定機能F2によって特定された医用器具10の位置及び姿勢を示す情報の出力を制御する機能を含む。例えば、出力制御機能F3は、ニードルホルダ12に取り付けられた出力部としてのスピーカ又はディスプレイ(ともに図示省略)から当該情報を発音又は表示したり、出力部としてのネットワークインターフェース15から当該情報を外部装置に送信したり、出力部としての投影器80(図8に図示)から当該情報を投影したりする。 The output control function F3 includes a function of controlling the output of information indicating the position and orientation of the medical instrument 10 specified by the specific function F2. For example, the output control function F3 may output or display the information from a speaker or display (both not shown) as an output unit attached to the needle holder 12, or output the information from the network interface 15 as an output unit to an external device. or project the information from a projector 80 (shown in FIG. 8) as an output unit.

ニードル制御機能F4は、ニードル11のニードルホルダ12に対する進退動を制御する機能を含む。なお、ニードル11の種類によってはニードルホルダ12に対する進退動を行わない場合があり、その場合ニードル制御機能F4は不要である。 The needle control function F4 includes a function of controlling the forward and backward movement of the needle 11 with respect to the needle holder 12. Note that depending on the type of needle 11, there are cases where the needle 11 does not move forward or backward relative to the needle holder 12, and in that case, the needle control function F4 is not necessary.

続いて、図3を用いて、医用器具10の動作(医用情報処理方法)を説明する。図3は、医用器具10の動作をフローチャートとして示す図である。図3において、「ST」に数字を付した符号はフローチャートの各ステップを示す。 Next, the operation of the medical instrument 10 (medical information processing method) will be explained using FIG. FIG. 3 is a diagram showing the operation of the medical instrument 10 as a flowchart. In FIG. 3, the numbers added to "ST" indicate each step of the flowchart.

まず、取得機能F1は、患者Pに対して配置され検査又は治療に用いられる医用器具10であって、当該医用器具10が有する、既知の空間情報をセンシングするセンサ13からのセンシング結果を取得する(ステップST1)。 First, the acquisition function F1 acquires sensing results from a sensor 13 that senses known spatial information, which is a medical instrument 10 placed on a patient P and used for examination or treatment, which the medical instrument 10 has. (Step ST1).

特定機能F2は、ステップST1によって取得されたセンシング結果に基づいて当該医用器具10の位置及び姿勢を特定する機能を含む。医用器具10の位置及び姿勢の特定方法について図4を用いて説明する。 The specifying function F2 includes a function of specifying the position and orientation of the medical instrument 10 based on the sensing result obtained in step ST1. A method for identifying the position and posture of the medical instrument 10 will be explained using FIG. 4.

図4に示すように、検査室内に、撮像装置(例えば、図12に示す撮像装置50)と、患者Pを載置した寝台装置(例えば、図12に示す寝台装置60)が配置される。そして、術者は、把持する医用器具10の位置及び姿勢を調整しながら患者Pに対してニードル11を穿刺する。その場合、カメラ13a~13c(図1(A)に図示)が検査室内の特徴点を認識することにより、取得機能F1は、センシング結果として、カメラ13a~13cから、既知の空間情報をもつ特徴点を含む光学画像を取得する。特定機能F2は、光学画像に含まれる特徴点に基づいて、検査室内における医用器具10の位置及び姿勢を特定する。 As shown in FIG. 4, an imaging device (for example, the imaging device 50 shown in FIG. 12) and a bed device on which a patient P is placed (for example, the bed device 60 shown in FIG. 12) are arranged in the examination room. Then, the operator punctures the patient P with the needle 11 while adjusting the position and posture of the medical instrument 10 to be held. In that case, the cameras 13a to 13c (shown in FIG. 1A) recognize feature points in the examination room, and the acquisition function F1 acquires features with known spatial information from the cameras 13a to 13c as sensing results. Obtain an optical image containing points. The specific function F2 specifies the position and orientation of the medical instrument 10 in the examination room based on feature points included in the optical image.

例えば、特徴点は、既知の空間情報をもつ固定部上の点、及び/又は、既知の空間情報とそれからの変位量を算出可能な可動部上の点である。特定機能F2は、可動部上の点の変位量を、可動部の駆動機構のロータリエンコンダの出力(医用画像診断装置から取得)に基づいて求めることができる。例えば、固定部は、内壁(又は天井)の角C1や、什器Bの角C2等である。可動部は、チルト可能な撮像装置50の外部カバー上の点C3及びボア(空洞)境界壁等である。なお、特徴点の座標は、予め取得(校正)してメモリ14に記憶させておけばよい。 For example, the feature point is a point on the fixed part that has known spatial information, and/or a point on the movable part that has known spatial information and can calculate the amount of displacement from it. The specific function F2 can determine the amount of displacement of a point on the movable part based on the output of the rotary encoder of the drive mechanism of the movable part (obtained from the medical image diagnostic apparatus). For example, the fixed portion is a corner C1 of an inner wall (or ceiling), a corner C2 of a fixture B, or the like. The movable parts include a point C3 on the external cover of the tiltable imaging device 50, a bore boundary wall, and the like. Note that the coordinates of the feature points may be obtained (calibrated) in advance and stored in the memory 14.

医用器具10の位置及び姿勢を特定は、カメラ13a~13cにより取得された光学画像のパターンサーチにより行われる。カメラ13a~13cで取得された各光学画像には、内壁又は天井に設けられる3個以上、例えば3個の特徴点に基づく図形を含む。パターンサーチにおいて、特定機能F2は、各光学画像を、テンプレート画像のサーチ領域内を一定間隔(ステップ幅)でスライド及び回転させ、相関値が最大の位置及び角度を探すことで、カメラ13a~13cそれぞれの空間位置、つまり、医用器具10の空間位置を特定するとともに、カメラ13a~13cそれぞれの空間位置に基づき医用器具10の姿勢を特定する。又は、特定機能F2は、3個の特徴点を含む多数の光学画像と、各光学画像に対応するカメラ13a~13cの空間位置とを学習させた学習済みモデルに新規の光学画像を入力することで、新規の光学画像に対応するカメラ13a~13cの空間位置、つまり、医用器具10の空間位置を特定してもよい。 The position and orientation of the medical instrument 10 are determined by pattern searching of optical images acquired by the cameras 13a to 13c. Each optical image acquired by the cameras 13a to 13c includes a figure based on three or more, for example three, feature points provided on the inner wall or ceiling. In the pattern search, the specific function F2 slides and rotates each optical image within the search area of the template image at regular intervals (step width), and searches for the position and angle with the maximum correlation value, thereby searching the cameras 13a to 13c. Each spatial position, that is, the spatial position of the medical instrument 10 is specified, and the posture of the medical instrument 10 is specified based on the spatial position of each of the cameras 13a to 13c. Alternatively, the specific function F2 is to input a new optical image to a trained model that has learned a large number of optical images including three feature points and the spatial positions of the cameras 13a to 13c corresponding to each optical image. Then, the spatial positions of the cameras 13a to 13c corresponding to the new optical image, that is, the spatial position of the medical instrument 10 may be specified.

なお、特定機能F2は、カメラ13a~13cの視野範囲にどのような領域を含むか、という情報を用いて3点の特徴点までの距離を測定することで、医用器具10の位置及び姿勢を特定することもできる。また、前述したように画角が広いカメラであれば、センサ13は1つのカメラ13d(図1(C)に図示)であってもよい。広角レンズを備えたカメラ13dを用いると視野が広がるため、3個のカメラ13a~13cを用いる場合と同様に基線長を長くできるというメリットがある。この場合、医用器具10の多様な位置及び姿勢の場合における多様なテンプレート画像を準備することで、特定機能F2は、各テンプレート画像を用いたパターンサーチによりカメラ13d、つまり、医用器具10の位置を特定するとともに、医用器具10の姿勢を特定する。 Note that the specific function F2 determines the position and orientation of the medical instrument 10 by measuring the distances to the three feature points using information about what kind of area is included in the field of view of the cameras 13a to 13c. It can also be specified. Further, as described above, if the camera has a wide angle of view, the sensor 13 may be one camera 13d (shown in FIG. 1C). Since the field of view is expanded when the camera 13d equipped with a wide-angle lens is used, there is an advantage that the base line length can be made longer, similar to the case where the three cameras 13a to 13c are used. In this case, by preparing various template images for various positions and postures of the medical instrument 10, the specific function F2 determines the position of the camera 13d, that is, the position of the medical instrument 10, by pattern search using each template image. At the same time, the posture of the medical instrument 10 is also specified.

図3の説明に戻って、出力制御機能F3は、特定機能F2によって特定された医用器具10の位置及び姿勢を示す情報を、スピーカ(図示省略)、ディスプレイ(図示省略)、投影器80(図8に図示)から出力したり、医用画像診断装置(例えば、図12に示すコンソール装置70)に出力したりする(ステップST3)。そして、術者は、ステップST3に基づく出力に応じて医用器具10の位置及び姿勢を調整する(ステップST4)。 Returning to the explanation of FIG. 3, the output control function F3 transmits information indicating the position and orientation of the medical instrument 10 specified by the specific function F2 to a speaker (not shown), a display (not shown), and a projector 80 (not shown). 8) or a medical image diagnostic apparatus (for example, the console device 70 shown in FIG. 12) (step ST3). Then, the operator adjusts the position and posture of the medical instrument 10 according to the output based on step ST3 (step ST4).

ステップST4による調整の結果、術者は、医用器具10が所定の位置及び姿勢であるか否かを判断する(ステップST5)。なお、ステップST5の判断は、ニードル制御機能F4により行われてもよい。その場合、ニードル制御機能F4は、ステップST4による調整後の医用器具10の現在の位置及び姿勢と、穿刺計画に基づく目標の穿刺位置及び穿刺角度との差が閾値以内であるか否かを判断することで、医用器具10が所定の位置及び姿勢であるか否かを判断する。 As a result of the adjustment in step ST4, the operator determines whether the medical instrument 10 is in a predetermined position and posture (step ST5). Note that the determination in step ST5 may be made by the needle control function F4. In that case, the needle control function F4 determines whether the difference between the current position and posture of the medical instrument 10 after adjustment in step ST4 and the target puncture position and puncture angle based on the puncture plan is within a threshold value. By doing so, it is determined whether the medical instrument 10 is in a predetermined position and posture.

ステップST5の判断でYES、つまり、医用器具10が所定の位置及び姿勢である場合、術者は、撮像装置50による撮像(例えば、CT透視)を行いながら、ニードル制御機能F4は、調整後の医用器具10のニードルホルダ12からニードル11を進ませて患者Pからの組織の採取やアブレーションを開始する(ステップST6)。一方で、ステップST5の判断でNO、つまり、医用器具10が所定の位置及び姿勢でない場合、取得機能F1は、再び、既知の空間情報をセンシングするセンサ13からのセンシング結果を取得する(ステップST1)。このように、ステップST1~ST5を繰り返すことで、医用器具10の位置及び姿勢を示す情報の出力を用いた医用器具10の位置及び姿勢の調整を繰り返すことができる。 If the determination in step ST5 is YES, that is, the medical instrument 10 is in the predetermined position and posture, the surgeon performs the adjustment while performing imaging (for example, CT fluoroscopy) with the imaging device 50. The needle 11 is advanced from the needle holder 12 of the medical instrument 10, and tissue collection and ablation from the patient P are started (step ST6). On the other hand, if the determination in step ST5 is NO, that is, the medical instrument 10 is not in the predetermined position and orientation, the acquisition function F1 again acquires the sensing result from the sensor 13 that senses known spatial information (step ST1 ). In this way, by repeating steps ST1 to ST5, it is possible to repeat the adjustment of the position and orientation of the medical instrument 10 using the output of information indicating the position and orientation of the medical instrument 10.

以上のように、医用器具10によれば、磁場やステレオカメラを用いることなく、医用器具10自身の位置及び姿勢を効率的に精度よく取得することができる。それにより、医用器具10を利用した検査又は治療に要する時間を低減することができる。また、X線を照射しながら医用器具10を利用した検査又は治療を行う場合には、検査又は治療に要する時間の低減により不要被ばくを低減することができるし、手技のやり直しによる不要被ばくを低減することもできる。 As described above, according to the medical instrument 10, the position and orientation of the medical instrument 10 itself can be efficiently and precisely acquired without using a magnetic field or a stereo camera. Thereby, the time required for testing or treatment using the medical instrument 10 can be reduced. Furthermore, when performing an examination or treatment using the medical instrument 10 while irradiating X-rays, unnecessary exposure can be reduced by reducing the time required for the examination or treatment, and unnecessary exposure due to redoing the procedure can be reduced. You can also.

(第1変形例)
特定機能F2による医用器具10の位置及び姿勢の特定方法について、他の方法が用いられてもよい。他の方法について図5を用いて説明する。
(First modification)
Other methods may be used for specifying the position and posture of the medical instrument 10 using the specific function F2. Another method will be explained using FIG. 5.

図5に示すように、検査室内に、撮像装置(例えば、図12に示す撮像装置50)と、患者Pを載置した寝台装置(例えば、図12に示す寝台装置60)が配置される。また、検査室の内壁(又は天井)や撮像装置50のボア境界壁に、座標を特定できるパターンが表示される。パターンとしては、疑似ランダムパターン、グリッド、コード化した座標、複数の組み合わせ等が考えられる。パターンの表示方法は印刷(例えば、壁紙)によるものであってもよいし、投影によるものであってもよい。また、パターンの表示方法は可視光によるものでもよいし、赤外光など可視光以外によるものであってもよい(この場合、カメラ13a~13cは赤外線カメラ)。 As shown in FIG. 5, an imaging device (for example, the imaging device 50 shown in FIG. 12) and a bed device (for example, the bed device 60 shown in FIG. 12) on which the patient P is placed are arranged in the examination room. Furthermore, a pattern that allows the coordinates to be specified is displayed on the inner wall (or ceiling) of the examination room or the bore boundary wall of the imaging device 50. Possible patterns include pseudo-random patterns, grids, coded coordinates, and multiple combinations. The pattern may be displayed by printing (for example, wallpaper) or by projection. Furthermore, the pattern may be displayed using visible light or using other than visible light such as infrared light (in this case, the cameras 13a to 13c are infrared cameras).

術者は、把持する医用器具10の位置及び姿勢を調整しながら患者Pに対してニードル11を穿刺する。その場合、カメラ13a~13c(図1(A)に図示)が検査室内のパターンを認識することにより、取得機能F1は、センシング結果として、カメラ13a~13cから、既知の空間情報をもつパターンを含む光学画像を取得する。特定機能F2は、光学画像に含まれる、座標を特定できるパターンに基づいて、検査室内における医用器具10の位置及び姿勢を特定する。例えば、パターンは、既知の空間情報をもつ固定部、及び/又は、既知の空間情報とそれからの変位量を算出可能な可動部に表示されたものである。特定機能F2は、可動部の変位量を、可動部の駆動機構のローラから得られるロータリエンコンダの出力(医用画像診断装置から取得)に基づいて求めることができる。例えば、固定部は、内壁や、什器B等である。可動部は、チルト可能な撮像装置50の外部カバー及びボア境界壁等である。 The operator punctures the patient P with the needle 11 while adjusting the position and posture of the medical instrument 10 to be held. In that case, the cameras 13a to 13c (shown in FIG. 1A) recognize patterns in the examination room, and the acquisition function F1 acquires patterns with known spatial information from the cameras 13a to 13c as sensing results. Obtain an optical image containing: The specific function F2 specifies the position and orientation of the medical instrument 10 in the examination room based on a pattern included in the optical image that allows the coordinates to be specified. For example, the pattern is displayed on a fixed part that has known spatial information and/or a movable part that can calculate the known spatial information and the amount of displacement from it. The specific function F2 can determine the amount of displacement of the movable part based on the output of the rotary encoder (obtained from the medical image diagnostic apparatus) obtained from the roller of the drive mechanism of the movable part. For example, the fixed portion is an inner wall, fixture B, or the like. The movable parts include the tiltable outer cover of the imaging device 50 and the bore boundary wall.

以上のように、医用器具10の第1変形例によれば、上述したように、磁場やステレオカメラを用いることなく、医用器具10自身の位置及び姿勢を効率的に精度よく取得することができる。 As described above, according to the first modified example of the medical instrument 10, the position and orientation of the medical instrument 10 itself can be efficiently and precisely acquired without using a magnetic field or a stereo camera, as described above. .

(第2変形例)
特定機能F2による医用器具10の位置及び姿勢の特定方法について、他の図4及び図5を用いて説明した光学画像の利用以外の方法が用いられてもよい。他の方法について図6及び図7を用いて説明する。
(Second modification)
Regarding the method of specifying the position and posture of the medical instrument 10 using the specific function F2, a method other than the use of optical images described using other FIGS. 4 and 5 may be used. Another method will be explained using FIGS. 6 and 7.

図6に示すように、検査室内に、撮像装置(例えば、図12に示す撮像装置50)と、患者Pを載置した寝台装置(例えば、図12に示す寝台装置60)が配置される。また、検査室の内壁(又は床)に、指向性のよい光(例えば、レーザ光)を照射する輝点走査型の発光器90が設けられる。例えば、発光器90はプロジェクタであり、ミラーの角度(以下「ミラー角」と呼ぶ)で光の当たる輝点を淡色の天井上で走査することで多数の点rのうち特定の時刻に1つだけを輝点とすることができる。なお、図6は、説明の便宜上、隣り合う点同士の間隔が広くなるように多数の点rを図示し、また、ニードルホルダに取り付けられる点視野の3個のPDのうち1つが輝点r1を検知する時刻t1の状態を図示している。 As shown in FIG. 6, an imaging device (for example, the imaging device 50 shown in FIG. 12) and a bed device (for example, the bed device 60 shown in FIG. 12) on which the patient P is placed are arranged in the examination room. Further, a bright spot scanning type light emitter 90 is provided on the inner wall (or floor) of the examination room to irradiate highly directional light (for example, laser light). For example, the light emitter 90 is a projector, and by scanning a bright spot on a light-colored ceiling at a mirror angle (hereinafter referred to as "mirror angle"), one of many points r is selected at a specific time. It is possible to make only the bright spot the bright spot. For convenience of explanation, FIG. 6 shows a large number of points r so that the distance between adjacent points is wide, and one of the three PDs in the point field of view attached to the needle holder is a bright spot r1. The state at time t1 when detecting is illustrated.

術者は、把持する医用器具10の位置及び姿勢を調整しながら患者Pに対してニードル11を穿刺する。その場合、PD13e~13g(図1(A),(B)に図示)が、時刻情報から空間情報を知ることができる3個以上(例えば、3個)の輝点r1~r3の光(つまり、散乱光)をそれぞれ検知することにより、取得機能F1は、センシング結果として、PD13e~13gからそれぞれ輝点r1~r3を検知したという検知情報(検知時刻を含む)を取得する。取得機能F1は、検知情報に基づいて、PD13e~13gの視線方向をそれぞれ特定することができる。 The operator punctures the patient P with the needle 11 while adjusting the position and posture of the medical instrument 10 to be held. In that case, the PDs 13e to 13g (shown in FIGS. 1(A) and 1(B)) detect the light of three or more (for example, three) bright spots r1 to r3 (i.e., , scattered light), the acquisition function F1 acquires detection information (including detection time) indicating that the bright spots r1 to r3 were detected from the PDs 13e to 13g, respectively, as sensing results. The acquisition function F1 can specify the line-of-sight direction of each of the PDs 13e to 13g based on the detection information.

また、ニードルホルダ12へのPD13e~13g(図1(A),(B)に図示)の取り付け位置は既知であるので、特定機能F2は、PD13e~13gの視線方向とPD13e~13gの相対位置関係とに基づいて、検査室内における医用器具10の位置及び姿勢を特定する。 Furthermore, since the mounting positions of the PDs 13e to 13g (shown in FIGS. 1A and 1B) to the needle holder 12 are known, the specific function F2 is based on the line of sight direction of the PDs 13e to 13g and the relative position of the PDs 13e to 13g. Based on the relationship, the position and orientation of the medical instrument 10 in the examination room are specified.

図6に示す輝点を用いた医用器具10の位置及び姿勢の特定方法について、図7に示すフローチャートを用いて説明する。図7において、「ST」に数字を付した符号はフローチャートの各ステップを示す。なお、図7に示すステップST11~ST16は、図3に示すステップST1の詳細を示す。 A method for specifying the position and orientation of the medical instrument 10 using the bright spots shown in FIG. 6 will be described using the flowchart shown in FIG. 7. In FIG. 7, the numerals appended to "ST" indicate each step of the flowchart. Note that steps ST11 to ST16 shown in FIG. 7 show details of step ST1 shown in FIG. 3.

取得機能F1は、発光器90を制御して、天井上において、輝点の走査を開始させる(ステップST11)。PD13eは、時刻t1において輝点の光を検知する(ステップST12)。次いで、PD13fは、時刻t2において輝点の光を検知する(ステップST13)。次いで、PD13gは、時刻t3において輝点の光を検知する(ステップST14)。取得機能F1は、ステップST11~ST13により光が検知された時刻t1~t3を取得する。 The acquisition function F1 controls the light emitter 90 to start scanning a bright spot on the ceiling (step ST11). The PD 13e detects the light of the bright spot at time t1 (step ST12). Next, the PD 13f detects the light of the bright spot at time t2 (step ST13). Next, the PD 13g detects the light of the bright spot at time t3 (step ST14). The acquisition function F1 acquires times t1 to t3 at which light was detected in steps ST11 to ST13.

他方、取得機能F1は、発光器90から時刻t1~t3にそれぞれ対応する複数のミラー角(多数の点rのうち輝点がいずれなのかに関する情報)を取得する(ステップST15)。取得機能F1は、ステップST15によって取得された時刻t1~t3のミラー角に基づいて、PD13e~13gがそれぞれ検知した輝点r1~r3の座標(多数の点rのそれぞれの座標は検出時刻から換算できる)を特定する(ステップST16)。取得機能F1は、PD13eが光を検知した時刻t1のミラー角に基づいて、PD13eが検知した輝点が多数の点rのうち輝点r1であることを特定することができる。なお、PD13f,13gが光を検知した時刻t2,t3の輝点についても時刻t1の輝点と同様に特定することができる。時刻t2にPD13fで検知した輝点を輝点r2とし、時刻t3にPD13gで検知した輝点を輝点r3とする。 On the other hand, the acquisition function F1 acquires a plurality of mirror angles (information regarding which of the many points r is a bright spot) corresponding to times t1 to t3 from the light emitter 90 (step ST15). The acquisition function F1 calculates the coordinates of the bright spots r1 to r3 detected by the PDs 13e to 13g (the coordinates of each of the many points r are converted from the detection time) based on the mirror angles at times t1 to t3 acquired in step ST15. (step ST16). The acquisition function F1 can specify that the bright spot detected by the PD 13e is the bright spot r1 among the many points r, based on the mirror angle at the time t1 when the PD 13e detects the light. Note that the bright spots at times t2 and t3 when the PDs 13f and 13g detect light can also be identified in the same way as the bright spots at time t1. The bright spot detected by the PD 13f at time t2 is defined as a bright spot r2, and the bright spot detected by the PD 13g at time t3 is defined as a bright spot r3.

取得機能F1は、ステップST16によって特定された輝点r1~r3の座標に基づいて、PD13e~13gの視線方向をそれぞれ特定する(ステップST17)。また、ニードルホルダ12へのPD13e~13gの取り付け位置は既知である。特定機能F2は、ステップST16により特定された3個の輝点r1~r3の座標と、PD13e~13gの相対位置関係とに基づいて、医用器具10の位置及び姿勢を特定する(ステップST2)。 The acquisition function F1 specifies the line-of-sight directions of the PDs 13e to 13g, respectively, based on the coordinates of the bright spots r1 to r3 specified in step ST16 (step ST17). Furthermore, the mounting positions of the PDs 13e to 13g on the needle holder 12 are known. The specifying function F2 specifies the position and orientation of the medical instrument 10 based on the coordinates of the three bright spots r1 to r3 specified in step ST16 and the relative positional relationship of the PDs 13e to 13g (step ST2).

また、図6及び図7を用いて、発光器90がプロジェクタであり、PD13e~13gがプロジェクタによる輝点の光を検知する場合について説明したがその場合に限定されるものではない。例えば、発光器90を検査室の天井に備えられるLCD(Liquid Crystal Display)とし、PD13e~13gがLCDにより点灯された画素の光を検知するように構成されてもよい。LCDは、通常は画素が常時点灯するものであるが、点灯(つまり、輝点)を走査することで多数の画素のうち特定の時刻に1個の画素だけを点灯とすることができる。 Further, although the case where the light emitter 90 is a projector and the PDs 13e to 13g detect light from a bright spot from the projector has been described using FIGS. 6 and 7, the present invention is not limited to this case. For example, the light emitter 90 may be an LCD (Liquid Crystal Display) provided on the ceiling of the examination room, and the PDs 13e to 13g may be configured to detect light from pixels lit by the LCD. In an LCD, pixels are normally lit all the time, but by scanning the lighting (that is, bright spots), it is possible to turn on only one pixel out of a large number of pixels at a specific time.

また、図6及び図7において、発光器90により走査される輝点が単色である場合には、多数の点r内で輝点を1つずつ走査することで、多数の点r内で同一時刻に光る輝点を1つとする必要がある。しかしながら、発光器90により走査される輝点が多色であり、PD13e~13gが色を識別できるカラーセンサであれば、多数の点r内で同一時刻に光る輝点を複数とすることもできる。その場合、多数の点r全体の走査時間を短縮する利点ある。 In addition, in FIGS. 6 and 7, when the bright spots scanned by the light emitter 90 are monochromatic, by scanning the bright spots one by one within the multiple points r, it is possible to It is necessary to have one bright spot that shines at the time. However, if the bright spots scanned by the light emitter 90 are multicolored and the PDs 13e to 13g are color sensors capable of distinguishing colors, it is possible to have multiple bright spots shining at the same time within a large number of points r. . In that case, there is an advantage of shortening the scanning time for the entire number of points r.

以上のように、医用器具10の第2変形例によれば、磁場やステレオカメラを用いることなく、医用器具10自身の位置及び姿勢を効率的に精度よく取得することができる。 As described above, according to the second modification of the medical instrument 10, the position and orientation of the medical instrument 10 itself can be efficiently and precisely acquired without using a magnetic field or a stereo camera.

(第3変形例)
医用器具10の処理回路16は、医用器具の位置又は姿勢を補助するサポート画像を所定場所に向かって投影してもよい。その場合について図8~図11を用いて説明する。
(Third modification)
The processing circuit 16 of the medical device 10 may project a support image toward a predetermined location to assist the position or posture of the medical device. This case will be explained using FIGS. 8 to 11.

図8は、実施形態に係る医用器具10の第3変形例の構成及び機能を示す。例えば、医用器具10は、バイオプシに用いるニードル11と、ニードルホルダ12とを備える。また、ニードルホルダ12は、センサ13と、メモリ14と、ネットワークインターフェース15と、処理回路16とを備える。また、医用器具10は、投影器(プロジェクタ)80の動作を制御する。 FIG. 8 shows the configuration and functions of a third modification of the medical instrument 10 according to the embodiment. For example, the medical instrument 10 includes a needle 11 used for biopsy and a needle holder 12. The needle holder 12 also includes a sensor 13 , a memory 14 , a network interface 15 , and a processing circuit 16 . The medical instrument 10 also controls the operation of a projector 80.

なお、図8において、図1(A)及び図2と同一部材には同一符号を付して説明を省略する。 In FIG. 8, the same members as those in FIGS. 1A and 2 are denoted by the same reference numerals, and their explanations will be omitted.

図8及び図9は、医用器具10と、投影器80とを示す。投影器80は、図9に示すように、鉛直軸(二点破線)の回転と水平軸(一点破線)の回転が可能なように検査室の天井吊り(又は壁吊りなど)で設けられる。投影器80は、医用器具10の現在の位置及び姿勢を、穿刺計画に基づく目標の穿刺位置及び穿刺角度とする向きを示すサポート画像として所定の場所に投影する。目標の穿刺位置及び穿刺角度は、医用画像診断装置(例えば、図12に図示するX線CT装置40)から取得すればよい。なお、投影器80は、出力部の一例である。 8 and 9 illustrate medical instrument 10 and projector 80. FIG. As shown in FIG. 9, the projector 80 is mounted on the ceiling (or wall, etc.) of the examination room so that it can rotate about the vertical axis (double-dashed line) and the horizontal axis (dotted line). The projector 80 projects the current position and orientation of the medical instrument 10 onto a predetermined location as a support image showing the orientation of the target puncture position and puncture angle based on the puncture plan. The target puncture position and puncture angle may be acquired from a medical image diagnostic apparatus (for example, the X-ray CT apparatus 40 shown in FIG. 12). Note that the projector 80 is an example of an output section.

図9に示すように、検査室内に、撮像装置(例えば、図12に示す撮像装置50)と、患者Pを載置した寝台装置(例えば、図12に示す寝台装置60)が配置される。術者は、把持する医用器具10の位置及び姿勢の調整後、患者Pに対してニードル11を穿刺する。その場合、出力制御機能F3は、特定機能F2によって特定された医用器具10の位置及び姿勢を、穿刺計画に基づく医用器具10の目標の穿刺位置及び穿刺姿勢に一致させるための向きを示すサポート画像を投影器80から所定の場所に投影させる。具体的には、出力制御機能F3は、投影器80の鉛直軸回転及び水平軸回転を制御し、穿刺計画に応じた所定場所、例えば、目標の穿刺位置及び穿刺姿勢をもつ仮想医用器具10´の体軸の延長上の内壁(又は天井等)に向かってサポート画像を投影器80から投影させる。なお、投影器80の鉛直軸回転方向及び水平軸回転方向の変化量(向きの変化量)を、投影器80の駆動機構のローラから得られるロータリエンコンダの出力(医用画像診断装置から取得)に基づいて求めることができる。また、サポート画像の投影場所は、穿刺計画により変化するものに限定されるものではなく、内壁等の固定の場所であってもよいし、検査室内のディスプレイ(図示省略)によって表示されてもよい。 As shown in FIG. 9, an imaging device (for example, the imaging device 50 shown in FIG. 12) and a bed device on which a patient P is placed (for example, the bed device 60 shown in FIG. 12) are arranged in the examination room. After adjusting the position and posture of the medical instrument 10 to be held, the operator punctures the patient P with the needle 11. In that case, the output control function F3 outputs a support image showing the orientation for matching the position and orientation of the medical instrument 10 specified by the specific function F2 to the target puncture position and puncture orientation of the medical instrument 10 based on the puncture plan. is projected from the projector 80 onto a predetermined location. Specifically, the output control function F3 controls the vertical axis rotation and horizontal axis rotation of the projector 80, and displays the virtual medical instrument 10' at a predetermined location according to the puncture plan, for example, the virtual medical instrument 10' having the target puncture position and puncture posture. A support image is projected from the projector 80 toward an inner wall (or ceiling, etc.) on the extension of the body axis of the patient. Note that the amount of change in the vertical axis rotational direction and the horizontal axis rotational direction (orientation change amount) of the projector 80 is determined by the output of a rotary encoder obtained from the roller of the drive mechanism of the projector 80 (obtained from the medical image diagnostic apparatus). It can be calculated based on Furthermore, the projection location of the support image is not limited to one that changes depending on the puncture plan, but may be a fixed location such as an inner wall, or may be displayed on a display (not shown) in the examination room. .

例えば、出力制御機能F3は、図10(A),(B)に示す投影パターンのテンプレートを用いて情報を投影器80から投影する。投影パターンは、輝度、コード、線及び点の密度等で表現されたものであってもよい。 For example, the output control function F3 projects information from the projector 80 using projection pattern templates shown in FIGS. 10(A) and 10(B). The projection pattern may be expressed by brightness, code, density of lines, dots, etc.

出力制御機能F3は、医用器具10の目標の穿刺位置及び穿刺角度に一致させるために、テンプレートから生成されたサポート画像(図11(A)に図示)を投影器80から所定場所に向かって投影させる。図11(A)において、上段のテンプレート中の破線矩形の部分を下段に示す。術者は、把持する医用器具10の延長線上がサポート画像の投影場所(例えば、仮想医用器具10´の体軸の延長上の場所)に一致するように、また、投影されたサポート画像の中心がテンプレートの丸の中心に一致するように、把持する医用器具10の位置及び姿勢を変化させる。そうすると、図11(A)の上段に示す破線矩形がテンプレートの丸の中心に近づく。術者は、医用器具10の位置及び姿勢の変化を繰り返し、破線矩形のサポート画像(図11(A)の下段)の中心がテンプレート(図10(A))の丸の中心に到達したと判断すると、患者Pからの組織の採取やアブレーションを開始する。 The output control function F3 projects the support image generated from the template (shown in FIG. 11A) from the projector 80 toward a predetermined location in order to match the target puncture position and puncture angle of the medical instrument 10. let In FIG. 11A, the broken line rectangular portion in the upper template is shown in the lower part. The operator must adjust the center of the projected support image so that the extension of the medical instrument 10 to be held matches the projection location of the support image (for example, the extension of the body axis of the virtual medical instrument 10'). The position and posture of the medical instrument 10 to be gripped are changed so that the position and orientation of the medical instrument 10 coincide with the center of the circle on the template. Then, the broken line rectangle shown in the upper row of FIG. 11(A) approaches the center of the circle on the template. The operator repeats changes in the position and posture of the medical instrument 10, and determines that the center of the dashed rectangular support image (lower row of FIG. 11(A)) has reached the center of the circle on the template (FIG. 10(A)). Then, tissue collection and ablation from patient P are started.

また、出力制御機能F3は、医用器具10の目標の穿刺位置及び穿刺角度に一致させるために、テンプレートから生成されたサポート画像(図11(B)に図示)を投影器80から所定場所に向かって投影させる。図11(B)において、上段のテンプレート中の破線矩形の部分を下段に示す。術者は、把持する医用器具10の延長線上がサポート画像の投影場所(例えば、仮想医用器具10´の体軸の延長上の場所)に一致するように、また、投影されたサポート画像の中心がテンプレートの丸の中心に一致するように、把持する医用器具10の位置及び姿勢を変化させる。そうすると、図11(B)の上段に示す破線矩形がテンプレートの矢印中心に近づく。術者は、医用器具10の位置及び姿勢の変化を繰り返し、破線矩形のサポート画像(図11(B))の中心がテンプレート(図10(B))の矢印中心に到達したと判断すると、患者Pからの組織の採取やアブレーションを開始する。 The output control function F3 also directs the support image generated from the template (shown in FIG. 11(B)) from the projector 80 to a predetermined location in order to match the target puncture position and puncture angle of the medical instrument 10. and project it. In FIG. 11B, the portion of the broken line rectangle in the template in the upper row is shown in the lower row. The operator must adjust the center of the projected support image so that the extension of the medical instrument 10 to be held matches the projection location of the support image (for example, the extension of the body axis of the virtual medical instrument 10'). The position and posture of the medical instrument 10 to be gripped are changed so that the position and orientation of the medical instrument 10 coincide with the center of the circle on the template. Then, the broken line rectangle shown in the upper part of FIG. 11(B) approaches the center of the arrow of the template. The operator repeats changes in the position and posture of the medical instrument 10, and when the operator determines that the center of the dashed rectangular support image (FIG. 11(B)) has reached the center of the arrow on the template (FIG. 10(B)), the patient Start tissue collection and ablation from P.

以上のように、医用器具10の第3変形例によれば、医用器具の現在の位置又は姿勢を目標の穿刺位置及び穿刺角度とするための術者の作業をサポートすることができる。 As described above, according to the third modification of the medical instrument 10, it is possible to support the operator's work to set the current position or posture of the medical instrument to the target puncture position and puncture angle.

(医用システム)
実施形態係る医用システムは、医用器具と、その医用器具と通信可能なように接続される医用画像診断装置とを備える。医用画像診断装置は、医用器具とともに使用されるX線CT装置、X線診断装置、超音波診断装置、MRI装置、核医学診断装置等を含む。以下、特に言及しない限り、実施形態に係る医用システムが医用器具とともに使用されるX線CT装置である場合を例にとって説明する。
(Medical system)
A medical system according to an embodiment includes a medical instrument and a medical image diagnostic apparatus communicably connected to the medical instrument. Medical image diagnostic devices include X-ray CT devices, X-ray diagnostic devices, ultrasound diagnostic devices, MRI devices, nuclear medicine diagnostic devices, etc. used with medical instruments. Hereinafter, unless otherwise specified, an example will be described in which the medical system according to the embodiment is an X-ray CT apparatus used with medical instruments.

なお、X線CT装置によるデータ収集方式には、X線源とX線検出器とが1体として被検体の周囲を回転する回転/回転(R-R:Rotate/Rotate)方式や、リング状に多数の検出素子がアレイされ、X線管のみが被検体の周囲を回転する固定/回転(S-R:Stationary/Rotate)方式等の様々な方式がある。いずれの方式でも本発明を適用可能である。以下、実施形態に係るX線CT装置では、現在、主流を占めている第3世代の回転/回転方式を採用する場合を例にとって説明する。 Data acquisition methods using X-ray CT devices include the Rotate/Rotate (R-R) method, in which the X-ray source and X-ray detector rotate around the subject as a single unit, and the ring-shaped There are various methods such as a stationary/rotate (SR) method in which a large number of detection elements are arrayed in the X-ray tube and only the X-ray tube rotates around the subject. The present invention is applicable to either method. Hereinafter, an X-ray CT apparatus according to an embodiment will be described, taking as an example a case where the third generation rotation/rotation method, which is currently the mainstream, is adopted.

撮像装置は、X線管と、X線検出器と、X線管及びX線検出器を対向配置して回転する回転部(例えば、回転フレーム)と、回転フレームを保持する固定部(例えば、固定フレーム)とを備える架台装置であり、X線の検出データを取得する。また、医用画像診断装置がX線診断装置である場合、撮像装置は、X線管と、X線検出器とを備え、X線の検出データを取得する。また、医用画像診断装置が超音波診断装置である場合、撮像装置は、超音波プローブであり、超音波の反射波に基づく受信信号を取得する。なお、超音波プローブは撮像装置でもあり、位置及び姿勢の検出対象の医用器具でもあり得る。また、医用画像診断装置がMRI装置である場合、撮像装置は、静磁場磁石と、傾斜磁場磁石と、高周波パルス送信部と、MR信号受信部とを備え、MRデータ(MR信号)を取得する。 The imaging device includes an X-ray tube, an X-ray detector, a rotating part (for example, a rotating frame) in which the X-ray tube and the X-ray detector are arranged facing each other and rotates, and a fixed part (for example, for holding the rotating frame). It is a gantry device equipped with a fixed frame) and acquires X-ray detection data. Furthermore, when the medical image diagnostic apparatus is an X-ray diagnostic apparatus, the imaging apparatus includes an X-ray tube and an X-ray detector, and acquires X-ray detection data. Further, when the medical image diagnostic apparatus is an ultrasound diagnostic apparatus, the imaging apparatus is an ultrasound probe and acquires a received signal based on reflected waves of ultrasound waves. Note that the ultrasound probe can also be an imaging device and a medical instrument whose position and orientation are to be detected. Further, when the medical image diagnostic apparatus is an MRI apparatus, the imaging apparatus includes a static magnetic field magnet, a gradient magnetic field magnet, a high frequency pulse transmitting section, and an MR signal receiving section, and acquires MR data (MR signal). .

コンソール装置は、撮像装置の動作を制御するとともに、撮像装置によって取得されたデータに基づいて画像データを生成する。 The console device controls the operation of the imaging device and generates image data based on data acquired by the imaging device.

図12は、実施形態に係る医用システム20の全体構成を示す。図13は、実施形態に係る医用器具10の構成及び機能を示す。医用システム20は、医用器具10と、医用画像診断装置としてのX線CT装置40とを備える。X線CT装置40は、撮像装置50と、寝台装置60と、画像処理装置(例えば、コンソール装置)70とを備える。撮像装置50と、寝台装置60とは、検査室に設置される。撮像装置50は、寝台装置60に載置された撮像対象の患者Pに関するX線の検出データ(「純生データ」とも呼ばれる)を取得する。コンソール装置70は、複数ビュー分の検出データに対して前処理を施すことで生データを生成し、生データに対して再構成処理を施すことでCT画像データを再構成して表示する。 FIG. 12 shows the overall configuration of the medical system 20 according to the embodiment. FIG. 13 shows the configuration and functions of the medical instrument 10 according to the embodiment. The medical system 20 includes a medical instrument 10 and an X-ray CT device 40 as a medical image diagnostic device. The X-ray CT apparatus 40 includes an imaging device 50, a bed device 60, and an image processing device (for example, a console device) 70. The imaging device 50 and the bed device 60 are installed in an examination room. The imaging device 50 acquires X-ray detection data (also referred to as "pure raw data") regarding the patient P to be imaged placed on the bed device 60. The console device 70 generates raw data by performing preprocessing on the detection data for a plurality of views, and reconstructs and displays CT image data by performing reconstruction processing on the raw data.

なお、図12において、説明の便宜上、撮像装置50を左側の上下に複数描画しているが、実際の構成としては、撮像装置50は1つである。 In FIG. 12, for convenience of explanation, a plurality of imaging devices 50 are drawn above and below the left side, but in actual configuration, there is only one imaging device 50.

医用器具10は、図1及び図2に示す医用器具10(第1~第3変形例を含む)と同様に、バイオプシに用いるニードル11と、ニードルホルダ12とを備え、ニードルホルダ12は、センサ13と、メモリ14と、ネットワークインターフェース15と、処理回路16Aとを備える。処理回路16Aは、図2に示す処理回路16と同等の構成を備える。 Similar to the medical instrument 10 shown in FIGS. 1 and 2 (including the first to third modified examples), the medical instrument 10 includes a needle 11 used for biopsy and a needle holder 12, and the needle holder 12 includes a sensor. 13, a memory 14, a network interface 15, and a processing circuit 16A. The processing circuit 16A has the same configuration as the processing circuit 16 shown in FIG.

X線CT装置40の撮像装置50は、X線源(例えば、X線管)51と、X線検出器52と、回転部(例えば、回転フレーム)53と、X線高電圧装置54と、制御装置55と、ウェッジ56と、コリメータ57と、データ収集回路(DAS:Data Acquisition System)58とを備える。なお、撮像装置50は、架台部の一例である。 The imaging device 50 of the X-ray CT apparatus 40 includes an X-ray source (for example, an X-ray tube) 51, an X-ray detector 52, a rotating section (for example, a rotating frame) 53, an X-ray high voltage device 54, It includes a control device 55, a wedge 56, a collimator 57, and a data acquisition circuit (DAS: Data Acquisition System) 58. Note that the imaging device 50 is an example of a gantry.

X線管51は、回転フレーム53に備えられる。X線管51は、X線高電圧装置54からの高電圧の印加により、陰極(フィラメント)から陽極(ターゲット)に向けて熱電子を照射することでX線を発生する真空管である。例えば、X線管51には、回転する陽極に熱電子を照射することでX線を発生させる回転陽極型のX線管がある。 The X-ray tube 51 is provided on a rotating frame 53. The X-ray tube 51 is a vacuum tube that generates X-rays by applying a high voltage from the X-ray high voltage device 54 and irradiating thermoelectrons from a cathode (filament) toward an anode (target). For example, the X-ray tube 51 includes a rotating anode type X-ray tube that generates X-rays by irradiating a rotating anode with thermoelectrons.

なお、実施形態においては、一管球型のX線CT装置にも、X線管とX線検出器との複数のペアを回転リングに搭載したいわゆる多管球型のX線CT装置にも適用可能である。また、X線を発生させるX線源は、X線管51に限定されるものではない。例えば、X線管51に替えて、電子銃から発生した電子ビームを収束させるフォーカスコイル、電磁偏向させる偏向コイル、患者Pの半周を囲い偏向した電子ビームが衝突することによってX線を発生させるターゲットリングを含む第5世代方式によりX線を発生させてもよい。なお、X線管51は、X線照射部の一例である。 In addition, in the embodiment, it can be applied to both a single-tube type X-ray CT device and a so-called multi-tube type X-ray CT device in which multiple pairs of X-ray tubes and X-ray detectors are mounted on a rotating ring. Applicable. Furthermore, the X-ray source that generates X-rays is not limited to the X-ray tube 51. For example, instead of the X-ray tube 51, a focus coil that converges the electron beam generated from the electron gun, a deflection coil that electromagnetically deflects it, a target that surrounds half the circumference of the patient P and generates X-rays when the deflected electron beam collides with it. X-rays may be generated by a fifth generation system including a ring. Note that the X-ray tube 51 is an example of an X-ray irradiation unit.

X線検出器52は、X線管51に対向するように回転フレーム53に備えられる。X線検出器52は、X線管51から照射されたX線を検出し、当該X線量に対応した検出データを電気信号としてDAS58に出力する。X線検出器52は、例えば、X線管の焦点を中心として1つの円弧に沿ってチャネル方向に複数のX線検出素子が配列された複数のX線検出素子列を有する。X線検出器52は、例えば、チャネル方向に複数のX線検出素子が配列されたX線検出素子列がスライス方向(列方向、row方向)に複数配列された構造を有する。 The X-ray detector 52 is provided on the rotating frame 53 so as to face the X-ray tube 51 . The X-ray detector 52 detects the X-rays irradiated from the X-ray tube 51 and outputs detection data corresponding to the X-ray dose to the DAS 58 as an electrical signal. The X-ray detector 52 has, for example, a plurality of X-ray detection element rows in which a plurality of X-ray detection elements are arranged in the channel direction along one circular arc centered on the focal point of the X-ray tube. The X-ray detector 52 has, for example, a structure in which a plurality of X-ray detection element rows in which a plurality of X-ray detection elements are arranged in the channel direction are arranged in the slice direction (column direction, row direction).

また、X線検出器52は、例えば、グリッドと、シンチレータアレイと、光センサアレイとを有する間接変換型の検出器である。シンチレータアレイは、複数のシンチレータを有し、シンチレータは入射X線量に応じた光子量の光を出力するシンチレータ結晶を有する。グリッドは、シンチレータアレイのX線入射側の面に配置され、散乱X線を吸収する機能を有するX線遮蔽板を有する。なお、グリッドはコリメータ(1次元コリメータ又は2次元コリメータ)と呼ばれる場合もある。光センサアレイは、シンチレータからの光量に応じた電気信号に変換する機能を有し、例えば、光電子増倍管(フォトマルチプライヤー:PMT)等の光センサを有する。 Further, the X-ray detector 52 is, for example, an indirect conversion type detector having a grid, a scintillator array, and a photosensor array. The scintillator array includes a plurality of scintillators, and each scintillator includes a scintillator crystal that outputs light in an amount of photons corresponding to the amount of incident X-rays. The grid is disposed on the X-ray incident side of the scintillator array and has an X-ray shielding plate that has a function of absorbing scattered X-rays. Note that the grid is sometimes called a collimator (one-dimensional collimator or two-dimensional collimator). The optical sensor array has a function of converting the amount of light from the scintillator into an electrical signal, and includes optical sensors such as photomultiplier tubes (PMTs).

なお、X線検出器52は、入射したX線を電気信号に変換する半導体素子を有する直接変換型の検出器であっても構わない。また、X線検出器52は、X線検出部の一例である。 Note that the X-ray detector 52 may be a direct conversion type detector having a semiconductor element that converts incident X-rays into electrical signals. Further, the X-ray detector 52 is an example of an X-ray detection section.

回転フレーム53は、X線管51とX線検出器52とを対向支持する。回転フレーム53は、後述する制御装置55による制御の下、X線管51及びX線検出器52を一体として回転させる円環状のフレームである。なお、回転フレーム53は、X線管51及びX線検出器52に加えて、X線高電圧装置54やDAS58を更に備えて支持する場合もある。また、回転フレーム53は、回転部の一例である。 The rotating frame 53 supports the X-ray tube 51 and the X-ray detector 52 so as to face each other. The rotating frame 53 is an annular frame that rotates the X-ray tube 51 and the X-ray detector 52 together under the control of a control device 55, which will be described later. Note that in addition to the X-ray tube 51 and the X-ray detector 52, the rotating frame 53 may further include and support an X-ray high voltage device 54 and a DAS 58. Furthermore, the rotating frame 53 is an example of a rotating section.

このように、X線CT装置40は、X線管51とX線検出器52とを対向させて支持する回転フレーム53を患者Pの周りに回転させることで、複数ビュー、即ち、患者Pの360°分の検出データを収集する。なお、CT画像データの再構成方式は、360°分の検出データを用いるフルスキャン再構成方式には限定されない。例えば、X線CT装置40は、半周(180°)+ファン角度分の検出データに基づいてCT画像データを再構成するハーフ再構成方式を採ってもよい。 In this way, the X-ray CT apparatus 40 rotates the rotating frame 53, which supports the X-ray tube 51 and the X-ray detector 52 facing each other, around the patient P, thereby providing multiple views of the patient P. Collects 360° worth of detection data. Note that the reconstruction method for CT image data is not limited to the full scan reconstruction method using 360° worth of detection data. For example, the X-ray CT apparatus 40 may employ a half-reconstruction method in which CT image data is reconstructed based on detection data for a half-circle (180°) + fan angle.

X線高電圧装置54は、回転フレーム53、又は、回転フレーム53を回転可能に支持する非回転部分(例えば図示しない固定フレーム)に備えられる。X線高電圧装置54は、変圧器(トランス)及び整流器等の電気回路を有する。X線高電圧装置54は、後述する制御装置55による制御の下、X線管51に印加する高電圧を発生する機能を有する高電圧発生装置(図示省略)と、後述する制御装置55による制御の下、X線管51が照射するX線に応じた出力電圧の制御を行うX線制御装置(図示省略)を有する。高電圧発生装置は、変圧器方式であってもよいし、インバータ方式であっても構わない。なお、図12において、説明の便宜上、X線高電圧装置54が、X線管51に対してx軸の正方向の位置に配置されているが、X線管51に対してx軸の負方向の位置に配置されてもよい。 The X-ray high voltage device 54 is provided on the rotating frame 53 or a non-rotating portion (for example, a fixed frame, not shown) that rotatably supports the rotating frame 53. The X-ray high voltage device 54 has electric circuits such as a transformer and a rectifier. The X-ray high voltage device 54 includes a high voltage generator (not shown) that has a function of generating a high voltage to be applied to the X-ray tube 51 under the control of a control device 55, which will be described later. Below, it has an X-ray control device (not shown) that controls the output voltage according to the X-rays irradiated by the X-ray tube 51. The high voltage generator may be of a transformer type or an inverter type. Note that in FIG. 12, for convenience of explanation, the X-ray high voltage device 54 is placed at a position in the positive direction of the x-axis with respect to the X-ray tube 51; It may be placed at a position in the direction.

制御装置55は、処理回路及びメモリと、モータ及びアクチュエータ等の駆動機構とを有する。処理回路及びメモリの構成については、図2に示す医用器具10の処理回路16及びメモリ14と同等であるので説明を省略する。 The control device 55 includes a processing circuit, a memory, and a drive mechanism such as a motor and an actuator. The configurations of the processing circuit and memory are the same as the processing circuit 16 and memory 14 of the medical instrument 10 shown in FIG. 2, so a description thereof will be omitted.

制御装置55は、コンソール装置70又は撮像装置50に取り付けられた、後述する入力インターフェースからの入力信号を受けて、撮像装置50及び寝台装置60の動作制御を行う機能を有する。例えば、制御装置55は、入力信号を受けて回転フレーム53を回転させる制御や、撮像装置50、つまり架台装置をチルトさせる制御や、寝台装置60及び天板63を動作させる制御を行う。なお、撮像装置50をチルトさせる制御は、撮像装置50に取り付けられた入力インターフェースによって入力される傾斜角度(チルト角度)情報により、制御装置55がX軸方向に平行な軸を中心に回転フレーム53を回転させることによって実現される。なお、制御装置55は撮像装置50に設けられてもよいし、コンソール装置70に設けられてもよい。なお、制御装置55は、制御部の一例である。 The control device 55 has a function of receiving input signals from an input interface, which will be described later, attached to the console device 70 or the imaging device 50, and controlling the operations of the imaging device 50 and the bed device 60. For example, the control device 55 receives an input signal and performs control to rotate the rotation frame 53, control to tilt the imaging device 50, that is, a gantry device, and control to operate the bed device 60 and the top plate 63. Note that the control for tilting the imaging device 50 is performed by the control device 55 tilting the rotating frame 53 about an axis parallel to the X-axis direction based on tilt angle information input by an input interface attached to the imaging device 50. This is achieved by rotating the . Note that the control device 55 may be provided in the imaging device 50 or may be provided in the console device 70. Note that the control device 55 is an example of a control section.

また、制御装置55は、コンソール装置70や撮像装置50に取り付けられた、後述する入力インターフェースから入力された撮像条件に基づいて、X線管51の回転角度や、後述するウェッジ56及びコリメータ57の動作を制御する。 The control device 55 also controls the rotation angle of the X-ray tube 51 and the rotation angle of the wedge 56 and collimator 57, which will be described later, based on imaging conditions input from an input interface, which will be described later, attached to the console device 70 and the imaging device 50. Control behavior.

ウェッジ56は、X線管51のX線出射側に配置されるように回転フレーム53に備えられる。ウェッジ56は、制御装置55による制御の下、X線管51から照射されたX線量を調節するためのフィルタである。具体的には、ウェッジ56は、X線管51から患者Pに照射されるX線が予め定められた分布になるように、X線管51から照射されたX線を透過して減衰させるフィルタである。例えば、ウェッジ56(ウェッジフィルタ(Wedge Filter)、ボウタイフィルタ(bow-tie filter))は、所定のターゲット角度や所定の厚みとなるようにアルミニウムを加工したフィルタである。 The wedge 56 is provided on the rotating frame 53 so as to be disposed on the X-ray exit side of the X-ray tube 51. The wedge 56 is a filter for adjusting the amount of X-rays irradiated from the X-ray tube 51 under the control of the control device 55. Specifically, the wedge 56 is a filter that transmits and attenuates the X-rays irradiated from the X-ray tube 51 so that the X-rays irradiated from the X-ray tube 51 to the patient P have a predetermined distribution. It is. For example, the wedge 56 (wedge filter, bow-tie filter) is a filter made of aluminum processed to have a predetermined target angle and a predetermined thickness.

コリメータ57は、X線絞り又はスリットとも呼ばれ、X線管51のX線出射側に配置されるように回転フレーム53に備えられる。コリメータ57は、制御装置55による制御の下、ウェッジ56を透過したX線の照射範囲を絞り込むための鉛板等であり、複数の鉛板等の組合せによってX線の照射開口を形成する。 The collimator 57 is also called an X-ray diaphragm or a slit, and is provided on the rotating frame 53 so as to be disposed on the X-ray emission side of the X-ray tube 51. The collimator 57 is a lead plate or the like for narrowing down the irradiation range of the X-rays transmitted through the wedge 56 under the control of the control device 55, and forms an X-ray irradiation aperture by combining a plurality of lead plates or the like.

DAS58は、回転フレーム53に備えられる。DAS58は、制御装置55による制御の下、X線検出器52の各X線検出素子から出力される電気信号に対して増幅処理を行う増幅器と、制御装置55による制御の下、電気信号をデジタル信号に変換するA/D(Analog to Digital)変換器とを有し、増幅及びデジタル変換後の検出データを生成する。DAS58によって生成された、複数ビュー分の検出データは、コンソール装置70に転送される。 The DAS 58 is provided on the rotating frame 53. The DAS 58 includes an amplifier that performs amplification processing on the electrical signals output from each X-ray detection element of the X-ray detector 52 under the control of the control device 55, and an amplifier that amplifies the electrical signals under the control of the control device 55. It has an A/D (Analog to Digital) converter that converts into a signal, and generates detection data after amplification and digital conversion. Detection data for multiple views generated by the DAS 58 is transferred to the console device 70.

ここで、DAS58によって生成された検出データは、回転フレーム53に設けられた発光ダイオード(LED)を有する送信機から光通信によって撮像装置50の固定フレームに設けられたフォトダイオードを有する受信機に送信され、コンソール装置70に転送される。なお、回転フレーム53から撮像装置50の固定フレームへの検出データの送信方法は、前述の光通信に限らず、非接触型のデータ伝送であれば如何なる方式を採用しても構わない。また、回転フレーム53は、回転部の一例である。 Here, the detection data generated by the DAS 58 is transmitted from a transmitter having a light emitting diode (LED) provided in the rotating frame 53 to a receiver having a photodiode provided in the fixed frame of the imaging device 50 by optical communication. and is transferred to the console device 70. Note that the method of transmitting detection data from the rotating frame 53 to the fixed frame of the imaging device 50 is not limited to the above-mentioned optical communication, and any method of non-contact data transmission may be used. Furthermore, the rotating frame 53 is an example of a rotating section.

寝台装置60は、基台61と、寝台駆動装置62と、天板63と、支持フレーム64とを備える。寝台装置60は、スキャン対象の患者Pを載置し、制御装置55による制御の下、患者Pを移動させる装置である。 The bed device 60 includes a base 61, a bed driving device 62, a top plate 63, and a support frame 64. The bed device 60 is a device on which a patient P to be scanned is placed, and the patient P is moved under the control of the control device 55.

基台61は、支持フレーム64を鉛直方向(y軸方向)に昇降可能に支持する筐体である。 The base 61 is a casing that supports the support frame 64 so as to be movable up and down in the vertical direction (y-axis direction).

寝台駆動装置62は、基台61を鉛直方向(y軸方向)に移動させるモータ又はアクチュエータである。 The bed driving device 62 is a motor or actuator that moves the base 61 in the vertical direction (y-axis direction).

天板63は、支持フレーム64の上面に設けられ、患者Pを載置可能な形状を有する板である。天板63は、天板63を天板63の長軸方向(z軸方向)に移動するモータ又はアクチュエータである天板駆動装置により、天板63を移動可能である。 The top plate 63 is a plate provided on the upper surface of the support frame 64 and has a shape on which the patient P can be placed. The top plate 63 can be moved by a top plate drive device that is a motor or actuator that moves the top plate 63 in the longitudinal direction (z-axis direction) of the top plate 63.

なお、天板駆動装置は、天板63に加え、支持フレーム64を天板63の長軸方向(z軸方向)に移動させてもよい。また、天板駆動装置は、寝台装置60の基台61ごと移動させてもよい。本発明を立位CTに応用する場合、天板63に相当する患者移動機構を移動する方式であってもよい。また、ヘリカルスキャンや位置決め等のためのスキャノ撮像等、撮像装置50の撮像系と天板63の位置関係の相対的な変更を伴う撮像を実行する場合は、当該位置関係の相対的な変更は天板63の駆動によって行われてもよいし、撮像装置50の固定部の走行によって行われてもよく、またそれらの複合によって行われてもよい。 Note that the top drive device may move the support frame 64 in the longitudinal direction (z-axis direction) of the top 63 in addition to the top 63. Further, the top drive device may move the base 61 of the bed device 60 together. When the present invention is applied to standing CT, a method may be adopted in which a patient moving mechanism corresponding to the top plate 63 is moved. Furthermore, when performing imaging that involves a relative change in the positional relationship between the imaging system of the imaging device 50 and the top plate 63, such as scano imaging for helical scanning or positioning, the relative change in the positional relationship is This may be performed by driving the top plate 63, by moving the fixed portion of the imaging device 50, or by a combination thereof.

コンソール装置70は、コンピュータとしての構成を備え、メモリ71と、ディスプレイ72と、入力インターフェース73と、ネットワークインターフェース74と、処理回路75とを備える。なお、コンソール装置70は撮像装置50とは別体として説明するが、撮像装置50にコンソール装置70又はコンソール装置70の各構成要素の一部が含まれてもよい。また、以下の説明では、コンソール装置70が単一のコンソールで全ての機能を実行するものとするが、これらの機能は、複数のコンソールが実行してもよい。 The console device 70 is configured as a computer and includes a memory 71, a display 72, an input interface 73, a network interface 74, and a processing circuit 75. Note that although the console device 70 will be described as being separate from the imaging device 50, the imaging device 50 may include the console device 70 or a part of each component of the console device 70. Further, in the following description, it is assumed that the console device 70 executes all functions with a single console, but these functions may be executed with a plurality of consoles.

メモリ71は、図2に示すメモリ14と同等の構成を備える。また、記憶されるOSに、術者等の操作者に対するディスプレイ72への情報の表示にグラフィックを多用し、基礎的な操作を入力インターフェース73によって行うことができるGUI(Graphic User Interface)を含めることもできる。なお、メモリ71は、記憶部の一例である。 The memory 71 has the same configuration as the memory 14 shown in FIG. Further, the stored OS may include a GUI (Graphic User Interface) that uses graphics extensively to display information on the display 72 for operators such as surgeons, and allows basic operations to be performed using the input interface 73. You can also do it. Note that the memory 71 is an example of a storage section.

ディスプレイ72は、各種の情報を表示する。例えば、ディスプレイ72は、液晶ディスプレイやCRT(Cathode Ray Tube)ディスプレイ、OLED(Organic Light Emitting Diode)ディスプレイ等である。また、ディスプレイ72は、デスクトップ型でもよいし、コンソール装置70本体と無線通信可能なタブレット端末等で構成されることにしてもよい。なお、ディスプレイ72は、出力部の一例である。 The display 72 displays various information. For example, the display 72 is a liquid crystal display, a CRT (Cathode Ray Tube) display, an OLED (Organic Light Emitting Diode) display, or the like. Further, the display 72 may be of a desktop type, or may be configured with a tablet terminal or the like that can communicate wirelessly with the main body of the console device 70. Note that the display 72 is an example of an output section.

入力インターフェース73は、技師等の操作者によって操作が可能な入力デバイスと、入力デバイスからの信号を入力する入力回路とを含む。入力デバイスは、マウス、キーボード、トラックボール、スイッチ、ボタン、ジョイスティック、操作面に触れることで入力操作を行うタッチパッド、表示画面とタッチパッドとが一化されたタッチスクリーン、光学センサを用いた非接触入力回路、音声入力回路等によって実現される。入力デバイスが術者等の操作者から入力操作を受け付けると、入力回路は当該入力操作に応じた電気信号を生成して処理回路75に出力する。また、入力インターフェース73は、撮像装置50に設けられてもよい。また、入力インターフェース73は、コンソール装置70本体と無線通信可能なタブレット端末等で構成されてもよい。なお、入力インターフェース73は、入力部の一例である。 The input interface 73 includes an input device that can be operated by an operator such as a technician, and an input circuit that inputs signals from the input device. Input devices include mice, keyboards, trackballs, switches, buttons, joysticks, touchpads that perform input operations by touching the operating surface, touchscreens that integrate the display screen and touchpad, and non-controllers that use optical sensors. This is realized by a touch input circuit, a voice input circuit, etc. When the input device receives an input operation from an operator such as a surgeon, the input circuit generates an electrical signal according to the input operation and outputs it to the processing circuit 75. Further, the input interface 73 may be provided in the imaging device 50. Furthermore, the input interface 73 may be configured with a tablet terminal or the like that can communicate wirelessly with the main body of the console device 70. Note that the input interface 73 is an example of an input section.

ネットワークインターフェース74は、図2に示すネットワークインターフェース15と同等の構成を備え、ネットワーク上の外部装置と情報の送受信を無線又は有線で行なう。なお、ネットワークインターフェース74は、入力部及び出力部の一例である。 The network interface 74 has the same configuration as the network interface 15 shown in FIG. 2, and transmits and receives information to and from external devices on the network wirelessly or by wire. Note that the network interface 74 is an example of an input section and an output section.

処理回路75は、図2に示す処理回路16と同等の構成を備え、X線CT装置40の全体の動作を制御する。 The processing circuit 75 has the same configuration as the processing circuit 16 shown in FIG. 2, and controls the overall operation of the X-ray CT apparatus 40.

続いて、医用システム20の構成及び機能について図13を用いて説明する。医用システム20は、医用器具10と、図12に示すX線CT装置40とを備える。なお、医用システム20は、発光器90(図6に図示)又は投影器80(図9に図示)をさらに備えてもよい。 Next, the configuration and functions of the medical system 20 will be explained using FIG. 13. The medical system 20 includes a medical instrument 10 and an X-ray CT apparatus 40 shown in FIG. Note that the medical system 20 may further include a light emitter 90 (shown in FIG. 6) or a projector 80 (shown in FIG. 9).

ニードルホルダ12の処理回路16Aは、メモリ14に記憶された、又は、処理回路16A内に直接組み込まれたコンピュータプログラムを読み出して実行することで、ニードル制御機能F4を実現する。また、X線CT装置40の処理回路75は、メモリ71に記憶された、又は、処理回路75内に直接組み込まれたコンピュータプログラムを読み出して実行することで、取得機能F1と、特定機能F2と、出力制御機能F3と、撮像制御機能F5とを実現する。なお、機能F1~F3,F5の全部又は一部は、コンピュータプログラムの実行により実現される場合に限定されるものではなく、X線CT装置40にASIC等の回路として備えられる場合であってもよい。また、機能F1~F3,F5の全部又は一部は、撮像装置50側の処理回路や医用器具10の処理回路16Aによって実現されてもよい。 The processing circuit 16A of the needle holder 12 realizes the needle control function F4 by reading and executing a computer program stored in the memory 14 or directly incorporated into the processing circuit 16A. Further, the processing circuit 75 of the X-ray CT apparatus 40 reads and executes a computer program stored in the memory 71 or directly incorporated into the processing circuit 75, thereby performing the acquisition function F1 and the specific function F2. , realizes an output control function F3 and an imaging control function F5. Note that all or part of the functions F1 to F3 and F5 are not limited to the case where they are realized by executing a computer program, and even when the X-ray CT apparatus 40 is provided as a circuit such as an ASIC. good. Further, all or part of the functions F1 to F3 and F5 may be realized by the processing circuit on the imaging device 50 side or the processing circuit 16A of the medical instrument 10.

ニードルホルダ12のニードル制御機能F4は、上述したように、ニードル11のニードルホルダ12に対する進退動を制御する機能を含む。 The needle control function F4 of the needle holder 12 includes the function of controlling the movement of the needle 11 toward and away from the needle holder 12, as described above.

X線CT装置40の取得機能F1は、ニードルホルダ12からネットワークインターフェース74を介してセンサ13のセンシング結果を取得する機能を含む。特定機能F2は、前述したように、取得機能F1によって取得されたセンシング結果に基づいて当該医用器具10の位置及び姿勢を特定する機能を含む。出力制御機能F3は、前述したように、特定機能F2によって特定された医用器具10の位置及び姿勢を示す情報を出力する機能を含む。 The acquisition function F1 of the X-ray CT apparatus 40 includes a function of acquiring the sensing results of the sensor 13 from the needle holder 12 via the network interface 74. As described above, the specifying function F2 includes a function of specifying the position and orientation of the medical instrument 10 based on the sensing result obtained by the obtaining function F1. As described above, the output control function F3 includes a function of outputting information indicating the position and orientation of the medical instrument 10 specified by the specific function F2.

撮像制御機能F5は、撮像装置50の動作を制御するとともに、撮像装置50によって取得されたX線の検出データに基づいて、画像データとしてCT画像データを生成する機能を含む。また、撮像制御機能F1は、生成された画像データをメモリ71に記憶させたりディスプレイ72に表示させたりすることもできる。 The imaging control function F5 includes a function of controlling the operation of the imaging device 50 and generating CT image data as image data based on the X-ray detection data acquired by the imaging device 50. The imaging control function F1 can also store the generated image data in the memory 71 or display it on the display 72.

続いて、図14を用いて、医用システム20の動作(医用情報処理方法)を説明する。図14は、医用システム20の動作をフローチャートとして示す図である。図14において、「ST」に数字を付した符号はフローチャートの各ステップを示す。なお、図14において、図3に示すステップと同一ステップについては同一符号を付して説明を省略する。 Next, the operation of the medical system 20 (medical information processing method) will be explained using FIG. FIG. 14 is a diagram showing the operation of the medical system 20 as a flowchart. In FIG. 14, the symbol "ST" with a number indicates each step of the flowchart. Note that in FIG. 14, steps that are the same as those shown in FIG. 3 are given the same reference numerals, and descriptions thereof will be omitted.

まず、医用システム20のX線CT装置40は、撮像装置50の動作を制御して、患者Pの撮像を実行して画像データを生成し、画像データに基づいて穿刺計画(目標の穿刺位置及び穿刺角度)を作成する(ステップST71)。 First, the X-ray CT device 40 of the medical system 20 controls the operation of the imaging device 50 to perform imaging of the patient P to generate image data, and based on the image data, a puncture plan (target puncture position and puncture angle) is created (step ST71).

そして、術者は、ステップST3に基づいて出力される医用器具10の位置及び姿勢を示す情報が、ステップST71によって作成された目標の穿刺位置及び穿刺角度に一致するように医用器具10の位置及び姿勢を調整する(ステップST12)。ステップST12において、出力制御機能F3は、穿刺計画用に事前に取得されたCT画像データを介して、医用器具10の現在の位置及び姿勢を示す座標系を、患者Pの座標系に変換することができる。また、出力制御機能F3は、変位量を算出可能な可動部としての天板63の、撮像装置50のボアに対する進退動、上下動、左右動等の変位量に基づいて、患者Pの座標系の校正(キャリブレーション)を行うこともできる。 The operator then positions and positions the medical instrument 10 so that the information indicating the position and posture of the medical instrument 10 output based on step ST3 matches the target puncture position and puncture angle created in step ST71. Adjust the posture (step ST12). In step ST12, the output control function F3 converts the coordinate system indicating the current position and orientation of the medical instrument 10 into the coordinate system of the patient P via CT image data acquired in advance for puncture planning. I can do it. The output control function F3 also controls the patient P's coordinate system based on the amount of displacement of the top plate 63, which is a movable part whose amount of displacement can be calculated, such as forward/backward movement, vertical movement, and left/right movement with respect to the bore of the imaging device 50. It is also possible to perform calibration.

ステップST12による調整の結果、術者は、医用器具10が所定の位置及び姿勢であるか否かを判断する(ステップST5)。なお、上述したとおり、ステップST5の判断は、ニードル制御機能F4により行われてもよい。その場合、ニードル制御機能F4は、ステップST12による調整後の医用器具10の現在の位置及び姿勢と、ステップST71で作成された穿刺計画に基づく目標の穿刺位置及び穿刺角度との差が閾値以内であるか否かに応じて、医用器具10が所定の位置及び姿勢であるか否かを判断する。 As a result of the adjustment in step ST12, the operator determines whether the medical instrument 10 is in a predetermined position and posture (step ST5). Note that, as described above, the determination in step ST5 may be performed by the needle control function F4. In that case, the needle control function F4 determines that the difference between the current position and posture of the medical instrument 10 after adjustment in step ST12 and the target puncture position and puncture angle based on the puncture plan created in step ST71 is within a threshold value. Depending on whether or not the medical instrument 10 is in a predetermined position and posture, it is determined whether or not the medical instrument 10 is in a predetermined position and posture.

なお、実施形態に係る医用システム20が、医用画像診断装置がX線CT装置40においてCT透視下でニードル11の位置及び姿勢を調整するケースについて説明したがそのケースに限定されるものではない。例えば、実施形態に係る医用システム20は、医用画像診断装置としてのX線透視装置において透視下でニードルの位置及び姿勢を調整するケースや、医用画像診断装置としての超音波診断装置において超音波プローブの位置及び姿勢を調整するケースをも含む。 Although the medical system 20 according to the embodiment has been described in a case where the medical image diagnostic apparatus adjusts the position and posture of the needle 11 under CT fluoroscopy in the X-ray CT apparatus 40, the present invention is not limited to this case. For example, the medical system 20 according to the embodiment may be used in a case where the position and posture of a needle are adjusted under fluoroscopy in an X-ray fluoroscope as a medical image diagnostic device, or an ultrasonic probe in an ultrasound diagnostic device as a medical image diagnostic device. This also includes the case of adjusting the position and posture of.

以上のように、医用システム20によれば、磁場やステレオカメラを用いることなく、医用器具10自身の位置及び姿勢を効率的に精度よく取得することができる。それにより、医用器具10を利用した検査又は治療に要する時間を低減することができる。また、X線を照射しながら医用器具10を利用した検査又は治療を行う場合には、検査又は治療に要する時間の低減により不要被ばくを低減することができるし、手技のやり直しによる不要被ばくを低減することもできる。 As described above, according to the medical system 20, the position and orientation of the medical instrument 10 itself can be efficiently and accurately acquired without using a magnetic field or a stereo camera. Thereby, the time required for testing or treatment using the medical instrument 10 can be reduced. Furthermore, when performing an examination or treatment using the medical instrument 10 while irradiating X-rays, unnecessary exposure can be reduced by reducing the time required for the examination or treatment, and unnecessary exposure due to redoing the procedure can be reduced. You can also.

なお、取得機能F1は、取得部の一例である。特定機能F2は、特定部の一例である。出力制御機能F3は、出力制御部の一例である。ニードル制御機能F4は、ニードル制御部の一例である。撮像制御機能F5は、撮影制御部の一例である。 Note that the acquisition function F1 is an example of an acquisition unit. The specific function F2 is an example of a specific part. The output control function F3 is an example of an output control section. The needle control function F4 is an example of a needle control section. The imaging control function F5 is an example of an imaging control section.

以上説明した少なくとも1つの実施形態によれば、医用器具10の位置及び姿勢を効率的に精度よく取得することができる。 According to at least one embodiment described above, the position and orientation of the medical instrument 10 can be efficiently and accurately acquired.

いくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更、実施形態同士の組み合わせを行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。 Although several embodiments have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, substitutions, changes, and combinations of embodiments can be made without departing from the gist of the invention. These embodiments and their modifications are included within the scope and gist of the invention as well as within the scope of the invention described in the claims and its equivalents.

10…医用器具
16,16A…処理回路
20…医用システム
40…医用画像診断装置(例えば、X線CT装置)
70…画像処理装置(例えば、コンソール装置)
75…処理回路
80…投影器
90…発光器
F1…取得機能
F2…特定機能
F3…出力制御機能
F4…ニードル制御機能
F5…撮像制御機能
B…什器
10...Medical instruments 16, 16A...Processing circuit 20...Medical system 40...Medical image diagnostic device (for example, X-ray CT device)
70...Image processing device (for example, console device)
75... Processing circuit 80... Projector 90... Light emitter F1... Acquisition function F2... Specific function F3... Output control function F4... Needle control function F5... Imaging control function B... Fixtures

Claims (12)

被検体に対して配置され検査又は治療に用いられる医用器具であって、当該医用器具が有する、既知の空間情報をセンシングするセンサからのセンシング結果を取得し、
前記センシング結果に基づいて当該医用器具の位置及び姿勢を特定し、
前記特定された位置及び姿勢を示す情報の出力を制御する、
医用情報処理方法。
Obtaining sensing results from a sensor that senses known spatial information, which is a medical device placed on a subject and used for testing or treatment, which the medical device has,
Identifying the position and orientation of the medical device based on the sensing results,
controlling the output of information indicating the identified position and orientation;
Medical information processing method.
被検体に対して配置され検査又は治療に用いられる医用器具であって、
当該医用器具が有する、既知の空間情報をセンシングするセンサと、
前記センサによるセンシング結果に基づく当該医用器具の位置及び姿勢を出力する出力部と、
を備える医用器具。
A medical instrument placed on a subject and used for testing or treatment,
A sensor that senses known spatial information that the medical device has;
an output unit that outputs the position and orientation of the medical instrument based on the sensing result by the sensor;
Medical equipment equipped with.
前記センサからのセンシング結果を取得する取得部と、
前記センシング結果に基づいて当該医用器具の位置及び姿勢を特定する特定部と、
前記特定された位置及び姿勢を示す情報の前記出力部からの出力を制御する出力制御部と、
を備える請求項2に記載の医用器具。
an acquisition unit that acquires sensing results from the sensor;
an identification unit that identifies the position and orientation of the medical instrument based on the sensing results;
an output control unit that controls output of information indicating the identified position and orientation from the output unit;
The medical device according to claim 2, comprising:
請求項2に記載の前記医用器具と、
前記医用器具と通信可能なように接続される、出力部を備える医用画像診断装置と、
を備える医用システムであって、
前記医用器具の前記センサからのセンシング結果を取得する取得部と、
前記センシング結果に基づいて当該医用器具の位置及び姿勢を特定する特定部と、
前記特定された位置及び姿勢を示す情報の、前記医用画像診断装置の前記出力部からの出力を制御する出力制御部と、
を備える医用システム。
The medical device according to claim 2;
a medical image diagnostic device that is communicably connected to the medical instrument and includes an output section;
A medical system comprising:
an acquisition unit that acquires sensing results from the sensor of the medical instrument;
an identification unit that identifies the position and orientation of the medical instrument based on the sensing results;
an output control unit that controls output of information indicating the specified position and orientation from the output unit of the medical image diagnostic apparatus;
A medical system equipped with
前記出力制御部は、前記特定された位置及び姿勢を示す座標系を、前記医用画像診断装置による撮像対象の被検体の座標系に変換する、
請求項4に記載の医用システム。
The output control unit converts a coordinate system indicating the specified position and orientation into a coordinate system of a subject to be imaged by the medical image diagnostic apparatus.
The medical system according to claim 4.
前記出力制御部は、変位量を算出可能な可動部の変位量に基づいて、前記被検体の座標系の校正を行う、
請求項5に記載の医用システム。
The output control unit calibrates the coordinate system of the subject based on the displacement amount of the movable part whose displacement amount can be calculated.
The medical system according to claim 5.
前記センサは、2次元センサであり、
前記取得部は、前記センシング結果として、前記2次元センサから、既知の空間情報をもつ固定部上の点、及び/又は、既知の空間情報とそれからの変位量を算出可能な可動部上の点を特徴点として含む光学画像を取得し、
前記特定部は、前記光学画像に基づいて前記医用器具の位置及び姿勢を特定する、
請求項4に記載の医用システム。
The sensor is a two-dimensional sensor,
The acquisition unit obtains, from the two-dimensional sensor, a point on the fixed part that has known spatial information and/or a point on the movable part from which known spatial information and displacement amount can be calculated, as the sensing result. Obtain an optical image that includes as feature points,
The identification unit identifies the position and orientation of the medical instrument based on the optical image.
The medical system according to claim 4.
前記センサは、2次元センサであり、
前記取得部は、前記センシング結果として、前記2次元センサから、既知の空間情報をもつ固定部、及び/又は、既知の空間情報とそれからの変位量を算出可能な可動部に表示されたパターンを含む光学画像を取得し、
前記特定部は、前記光学画像に基づいて前記医用器具の位置及び姿勢を特定する、
請求項4に記載の医用システム。
The sensor is a two-dimensional sensor,
The acquisition unit obtains, as the sensing result, a pattern displayed from the two-dimensional sensor on a fixed part having known spatial information and/or a movable part from which known spatial information and displacement amount can be calculated. Obtain an optical image containing
The identification unit identifies the position and orientation of the medical instrument based on the optical image.
The medical system according to claim 4.
前記取得部は、印刷、又は、投影により表示された前記パターンを含む光学画像を取得する、
請求項8に記載の医用システム。
The acquisition unit acquires an optical image including the pattern displayed by printing or projection.
The medical system according to claim 8.
前記取得部は、可視光、又は、赤外光により表示された前記パターンを含む光学画像を取得する、
請求項8に記載の医用システム。
The acquisition unit acquires an optical image including the pattern displayed using visible light or infrared light.
The medical system according to claim 8.
輝点走査型の発光器を備え、
前記センサは、1次元センサであり、
前記取得部は、前記センシング結果として、前記1次元センサから、既知の空間情報をもつ輝点を検知したという検知情報を取得し、
前記特定部は、前記検知情報に基づいて前記医用器具の位置及び姿勢を特定する、
請求項4に記載の医用システム。
Equipped with a bright spot scanning type light emitter,
The sensor is a one-dimensional sensor,
The acquisition unit acquires detection information indicating that a bright spot with known spatial information has been detected from the one-dimensional sensor as the sensing result,
The identification unit identifies the position and orientation of the medical instrument based on the detection information.
The medical system according to claim 4.
前記出力部として、前記特定された位置及び姿勢を示す情報を投影するための投影器を備え、
前記出力制御部は、前記特定された位置及び姿勢を示す情報の前記投影器からの投影を制御する、
請求項4乃至11のいずれか1項に記載の医用システム。
The output unit includes a projector for projecting information indicating the specified position and orientation,
The output control unit controls projection of information indicating the identified position and orientation from the projector.
The medical system according to any one of claims 4 to 11.
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