JP7609443B2 - Perforation device - Google Patents
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Description
本発明は、穿孔装置に関する。 The present invention relates to a drilling device .
従来、手術での骨の孔(穴)あけ手術、建築土木工事での木材、金属の板、柱等の孔(穴)あけ、コンクリートブロック塀の孔(穴)あけ等、被穿孔対象を穿孔する場合に、現実の像に仮想の画像を反映させる現実を拡張する拡張現実技術(Augmented Reality技術、略してAR技術)を使ってシミュレーションすることにより穿孔方向や穿孔位置を決めて実視野における現実の画像と重ね合わせて穿孔する穿孔方法が提案されている。 Conventionally, when drilling an object such as in surgery to drill holes in bones, in wood, metal plates and pillars in construction and civil engineering work, or in concrete block walls, a drilling method has been proposed in which augmented reality (AR) technology is used to extend reality by reflecting a virtual image onto a real image, and a simulation is used to determine the drilling direction and position, and the drilling is performed by superimposing the image on the real image in the real field of view.
AR技術を用いたこのような穿孔方法として特許文献1に開示される方法がある。この方法では、患者の歯槽歯(被穿孔対象)をドリルで穿孔してフィクスチャーの埋入れをするインプラント治療をおこなう場合、被穿孔対象をCT撮影する。次に、CT撮影により得られたCT撮影画像を使ってフィクスチャー埋入のシミュレーションをしてフィクスチャー埋入位置を決め、その位置をCT撮影画像上で計測する。次に、CT撮影テンプレートにシミュレーションにより決めたフィクスチャー埋入位置及び埋入方向を示すマークを付ける。次に、患者の口腔内から型取り(印象)した上顎の実寸大のモックアップ(石膏模型)を作成し、このモックアップにマウスピースを装着する。次に、マウスピースにマークを付けこのマークをガイドとして穿孔シミュレーション位置にワイヤを植立する。(以上が前準備)。
次に、実際に患者の歯槽歯に穿孔する場合には、マーカを付けたマウスピースを、患者の残存歯部に装着して、患者の口腔内を撮影し、その撮影映像に、フィクスチャーのシミュレーションイメージ画像を重複して表示する。フィクスチャーのシミュレーションイメージ画像をガイドとしてドリルの位置決めをして穿孔する。
A method of drilling using AR technology is disclosed in
Next, when actually drilling the patient's alveolar teeth, the mouthpiece with the marker is attached to the patient's remaining teeth, the patient's oral cavity is photographed, and the simulation image of the fixture is superimposed on the photographed image. The drill is positioned using the simulation image of the fixture as a guide to drill the holes.
従来のこのような穿孔方法は、被穿孔対象をCT撮影し、モックアップ(石膏模型)を作成して穿孔のシミュレーションをし、現実の像にシミュレーションした仮想の画像を重畳してシミュレーションに沿った穿孔をする方法であり、穿孔位置や穿孔方向に誤差を生じ難い点で優れている。 Conventional drilling methods involve taking CT scans of the object to be drilled, creating a mock-up (plaster model) to simulate drilling, and then superimposing the simulated virtual image on the real image to drill holes in accordance with the simulation. This has the advantage of being less likely to result in errors in the drilling position or direction.
しかし、従来の穿孔方法では、CT撮像、モックアップ作成、フィクスチャーシミュレーション等をおこなう必要があり、大掛かりな設備(又は複雑な工程)が必要となる問題があった。
本発明はかかる問題に鑑みてなされたものであり、大掛かりな設備(又は複雑な工程)を必要とせずに的確な穿孔をすることが可能な穿孔装置及び穿孔方法、並びに、穿孔された被穿孔対象を適切に固定することが可能な固定機構を提供することを目的とする。
However, conventional drilling methods require CT imaging, mock-up creation, fixture simulation, etc., and have the problem of requiring large-scale equipment (or complex processes).
The present invention has been made in consideration of such problems, and aims to provide a drilling device and a drilling method capable of accurate drilling without the need for large-scale equipment (or complicated processes), as well as a fixing mechanism capable of properly fixing the drilled object.
[1]本発明の穿孔装置は、被穿孔対象を穿孔する穿孔装置であって、透視又は撮像される現実の像を目視可能なディスプレイと、穿孔用工具と、穿孔目印用治具と、前記穿孔用工具及び前記穿孔目印用治具の外観情報を取得する外観情報取得手段と、前記外観情報取得手段により取得された前記穿孔用工具及び前記穿孔目印用治具の前記外観情報を参照して、穿孔方向延長線及び穿孔終点(穿孔の終点)を含む仮想3次元画像(仮想の3次元画像)を作成し、当該仮想3次元画像を前記現実の像に反映させて前記ディスプレイに表示させる制御手段と、を備えることを特徴とする。 [1] The drilling device of the present invention is a drilling device for drilling an object to be drilled, and is characterized in that it comprises a display on which a real image obtained by see-through or imaging can be visually viewed, a drilling tool, a drilling mark jig, an appearance information acquisition means for acquiring appearance information of the drilling tool and the drilling mark jig, and a control means for creating a virtual three-dimensional image (virtual three-dimensional image) including a drilling direction extension line and a drilling end point (end point of drilling) by referring to the appearance information of the drilling tool and the drilling mark jig acquired by the appearance information acquisition means, and reflecting the virtual three-dimensional image in the real image and displaying it on the display.
このようにすると、穿孔装置は、透視又は撮像される現実の像を目視可能なディスプレイと、穿孔用工具等の外観情報を取得する外観情報取得手段、外観情報取得手段により取得された穿孔用工具等の外観情報を参照して穿孔方向延長線及び穿孔終点を含む仮想3次元画像を作成し当該仮想3次元画像を現実の像に反映させてディスプレイに表示させる制御手段、等を備えるため、穿孔方向延長線及び穿孔終点に基づいて(を用いて、を目当てとして、をガイドとして)穿孔すればよく、被穿孔対象のCT撮影、モックアップ(石膏模型)作成、穿孔シミュレーション等のための大掛かりな設備を必要とせずに的確な穿孔をすることが可能な穿孔装置となる。
また、穿孔目印用治具や穿孔用工具の配置位置(姿勢)を変えると、穿孔終点や穿孔方向延長線を原則として変えることができるため、穿孔時の被穿孔対象の状態に応じた臨機応変の的確な穿孔が可能となる。換言すれば、実際に穿孔する段階で被穿孔対象の状態が事前に想定したのと異なるような場合であっても大掛かりな設備を必要とせずに的確な穿孔をすることが可能となる。
In this way, the drilling device is equipped with a display on which a real image obtained by transmission or imaging can be visually observed, an appearance information acquisition means for acquiring appearance information of the drilling tool, etc., a control means for creating a virtual three-dimensional image including a drilling direction extension line and a drilling end point by referring to the appearance information of the drilling tool, etc. acquired by the appearance information acquisition means, and displaying the virtual three-dimensional image on the display by reflecting it in a real image, etc., so that it is sufficient to perform drilling based on the drilling direction extension line and the drilling end point (using, as an aim, as a guide), and the drilling device can perform accurate drilling without requiring large-scale equipment for CT imaging of the object to be drilled, creation of a mock-up (plaster model), drilling simulation, etc.
In addition, by changing the position (attitude) of the drilling mark jig or the drilling tool, the drilling end point and the drilling direction extension line can be changed in principle, so that it is possible to flexibly and accurately drill holes according to the state of the object to be drilled at the time of drilling. In other words, even if the state of the object to be drilled at the actual drilling stage is different from that assumed in advance, it is possible to accurately drill holes without requiring large-scale equipment.
なお、本発明は現実の像に、仮想3次元画像を反映させるものである意味でAR技術を応用した発明である。
ここで、「現実の像」とは、現実に存在する物の像であり、「仮想3次元画像」とは、現実には存在しない又は見えないがCPU(又はコンピューター、ソフトウエア)が作り出した3次元画像をいう。「目視可能」とは、焦点距離よりも遠くにできる実像、又はその反対に焦点距離よりも近くにできる虚像のどちらが目視可能であってもよい趣旨である。
また、本願において「外観情報」とは、穿孔用工具等の「外形情報」及び「特徴情報」を含む。「外観」とは外から見た様子であることから、「外観情報」とは穿孔用工具等を外から見ることにより直接又は間接的に得られる3次元画像情報等の情報を指す。
「外形情報」とは、穿孔用工具等の外形(外形の一部を含む)に関する情報をいう。「外形」とは外から見た形であることから、「外形情報」とは穿孔用工具等を外から見る形により得られる情報を指す。例えば、穿孔用工具等の端部における楕円、三角、四角等の輪郭形状、あるいは角部がある場合における当該角部の輪郭形状等の情報である。(穿孔用工具が図1等で後述するドリル34であれば、ドリルビット自体の凹凸形状、ドリルビットがチャックに取り付けらた取り付け部の直角形状、穿孔用工具本体のドリルビット側端部の直角形状、把持部35端部の四角形状等である。)
「特徴情報」とは、穿孔用工具等の外観の特徴的な情報である。例えば、穿孔用工具等にマーク(目印用マーク、認識用マーク、識別用マーク)を付したときのマークの位置、形(形状)、模様、マークの意味、あるいは外観上の特徴的な情報(曲がっている等の特徴的な情報)である。「外形情報」と「特徴情報」とは必ずしも明確に区別されるものではなくある外観が両者を兼ねる場合もある。
「前記穿孔用工具及び前記穿孔目印用治具の前記外観情報を参照して、穿孔方向延長線及び穿孔終点を含む仮想3次元画像を作成し」とは、例えば、穿孔用工具の外形又は工具の外部に設けられたマークの位置等の外観情報を参照して、穿孔用工具の穿孔方向延長線の仮想3次元画像を作成したり、穿孔目印用治具の外形又は穿孔目印用治具の外部に設けられたマークの位置等の外観情報を参照して、穿孔目印用治具の穿孔終点の仮想3次元画像を作成することをいう。
なお、外観情報取得手段としては、例えば、撮像手段(カメラ)、レーザー、赤外線、超音波等を使用する形状計測センサー等がある。
Incidentally, the present invention is an application of AR technology in the sense that it reflects a virtual three-dimensional image onto a real image.
Here, a "real image" is an image of an object that actually exists, and a "virtual 3D image" is a 3D image that does not exist in reality or is invisible but is created by a CPU (or computer, software). "Visible" means that either a real image that is farther away than the focal distance, or a virtual image that is closer than the focal distance, can be visible.
In addition, in this application, "appearance information" includes "shape information" and "characteristic information" of the drilling tool, etc. Since "appearance" is the appearance as seen from the outside, "appearance information" refers to information such as three-dimensional image information that can be obtained directly or indirectly by looking at the drilling tool, etc. from the outside.
"Shape information" refers to information about the outer shape (including part of the outer shape) of a drilling tool, etc. Since an "outer shape" is a shape seen from the outside, "shape information" refers to information obtained by looking at a drilling tool, etc. from the outside. For example, it is information about the contour shape of an ellipse, triangle, square, etc. at the end of the drilling tool, etc., or the contour shape of the corner if there is a corner. (If the drilling tool is a
"Characteristic information" is characteristic information about the appearance of a drilling tool, etc. For example, it is the position, shape (form), pattern, meaning of a mark (a mark for identification, a mark for recognition) when the drilling tool, etc. is marked, or characteristic information about the appearance (characteristic information such as curvature). "External shape information" and "characteristic information" are not necessarily clearly distinguished, and a certain appearance may combine both.
"Creating a virtual three-dimensional image including a drilling direction extension line and a drilling end point by referring to the appearance information of the drilling tool and the drilling mark jig" means, for example, creating a virtual three-dimensional image of the drilling direction extension line of the drilling tool by referring to appearance information such as the outer shape of the drilling tool or the position of a mark provided on the outside of the tool, or creating a virtual three-dimensional image of the drilling end point of the drilling mark jig by referring to appearance information such as the outer shape of the drilling mark jig or the position of a mark provided on the outside of the drilling mark jig.
The appearance information acquiring means may be, for example, an imaging means (camera), or a shape measuring sensor that uses laser, infrared rays, ultrasonic waves, or the like.
また、本発明の穿孔装置においては、前記穿孔用工具には、当該穿孔用工具の前記外観情報として第1マークが設けられ、前記制御手段は、前記第1マークを参照して前記穿孔方向延長線を作成して前記ディスプレイに表示させることが好ましい。In addition, in the drilling device of the present invention, it is preferable that the drilling tool is provided with a first mark as the appearance information of the drilling tool, and the control means creates the drilling direction extension line by referring to the first mark and displays it on the display.
このようにすると、制御手段は、穿孔用工具に設けられた第1マークを参照して穿孔方向延長線を作成すればよいため、作成が容易で、大掛かりな設備を必要とせずに的確な穿孔をすることがより一層容易になる。In this way, the control means only needs to create a drilling direction extension line by referring to the first mark provided on the drilling tool, making it easier to create and making it even easier to perform accurate drilling without the need for large-scale equipment.
また、本発明の穿孔装置においては、前記穿孔用工具には、穿孔方向に基づいて前記第1マークが複数設けられ、前記制御手段は、前記穿孔方向延長線を、前記複数の第1マークの位置情報を参照して作成し前記ディスプレイに表示させることが好ましい。In addition, in the drilling device of the present invention, it is preferable that the drilling tool is provided with a plurality of first marks based on the drilling direction, and the control means creates the drilling direction extension line by referring to position information of the plurality of first marks and displays it on the display.
このようにすると、制御手段は、穿孔方向に基づいて設けられた複数の第1マークの位置情報を参照して穿孔方向延長線を作成すればよいため、作成が容易で、大掛かりな設備を必要とせずに的確な穿孔をすることがより一層容易になる。 In this way, the control means only needs to create a drilling direction extension line by referring to the position information of multiple first marks set based on the drilling direction, making it easier to create and even easier to perform accurate drilling without the need for large-scale equipment.
また、本発明の穿孔装置においては、前記穿孔目印用治具には、当該穿孔目印用治具の前記外観情報として第2マークが設けられ、前記制御手段は、前記穿孔終点を、前記第2マークを参照して作成して前記ディスプレイに表示させることが好ましい。In addition, in the drilling device of the present invention, it is preferable that the drilling marking jig is provided with a second mark as the appearance information of the drilling marking jig, and the control means creates the drilling end point by referring to the second mark and displays it on the display.
このようにすると、制御手段は、穿孔目印用治具に設けられた第2マークを参照して穿孔終点を作成すればよいため、作成が容易で、大掛かりな設備を必要とせずに的確な穿孔をすることがより一層容易になる。In this way, the control means only needs to create the drilling end point by referring to the second mark provided on the drilling marker jig, making it easier to create and even easier to perform accurate drilling without the need for large-scale equipment.
また、本発明の穿孔装置においては、前記穿孔目印用治具には、治具の長手方向(穿孔終点方向)に向かって前記第2マークが複数設けられ、前記制御手段は、前記穿孔終点を、前記複数の前記第2マークの位置情報を参照して作成し前記ディスプレイに表示させることが好ましい。In addition, in the drilling device of the present invention, it is preferable that the drilling marking jig has a plurality of second marks provided in the longitudinal direction of the jig (drilling end point direction), and the control means creates the drilling end point by referring to position information of the plurality of second marks and displays it on the display.
このようにすると、制御手段は、治具の長手方向(穿孔終点方向)に向かって設けられた複数の第2マークの位置情報を参照して、穿孔終点を作成すればよいため、作成が容易で、大掛かりな設備を必要とせずに的確な穿孔をすることがより一層容易になる。In this way, the control means only needs to create the drilling end point by referring to the position information of multiple second marks arranged in the longitudinal direction of the jig (the direction of the drilling end point), which makes it easier to create and makes it even easier to perform accurate drilling without the need for large-scale equipment.
[2]本発明の穿孔装置においては、前記制御手段は、前記穿孔方向延長線の前記仮想3次元画像、及び、前記穿孔終点の前記仮想3次元画像を、穿孔時に、前記ディスプレイに表示させることが好ましい。 [2] In the drilling device of the present invention, it is preferable that the control means displays the virtual three-dimensional image of the drilling direction extension line and the virtual three-dimensional image of the drilling end point on the display during drilling.
このようにすると、穿孔方向延長線の仮想3次元画像、及び、穿孔終点の仮想3次元画像が、穿孔時にディスプレイに表示されるため、穿孔と関係のない場合にはこれらの表示がされないのでディスプレイがより一層見易い穿孔装置を提供することができる。In this way, a virtual three-dimensional image of the extension line of the drilling direction and a virtual three-dimensional image of the drilling end point are displayed on the display during drilling, and these images are not displayed when they are not related to drilling, making it possible to provide a drilling device with an even easier-to-view display.
[3]本発明の穿孔装置においては、前記制御手段は、前記穿孔方向延長線の前記仮想3次元画像、及び、前記穿孔終点の前記仮想3次元画像を、前記現実の像と異なる表示態様で前記ディスプレイに表示させることが好ましい。 [3] In the drilling device of the present invention, it is preferable that the control means displays the virtual three-dimensional image of the drilling direction extension line and the virtual three-dimensional image of the drilling end point on the display in a display mode different from the actual image.
このようにすると、現実の像と、仮想3次元画像(穿孔方向延長線及び穿孔終点)との区別をすることが容易になるため、より一層的確な穿孔をすることが可能となる。 In this way, it becomes easier to distinguish between the real image and the virtual three-dimensional image (the extension line of the drilling direction and the drilling end point), making it possible to perform more accurate drilling.
ここで、「異なる表示態様」とは、例えば、穿孔用工具、穿孔目印用治具等の外観が白黒色調である場合に、仮想3次元画像(穿孔方向延長線及び穿孔終点)をそれと異なる色調(赤、青等)で表示させる、点滅していない場合に点滅して表示させる等の表示態様をいう。 Here, "different display modes" refers to display modes such as, for example, when the appearance of a drilling tool, drilling marking jig, etc. is black and white, displaying the virtual three-dimensional image (the drilling direction extension line and the drilling end point) in a different color tone (red, blue, etc.) from that, or displaying it in a flashing manner when it is not flashing.
[4]本発明の穿孔装置においては、更に、前記穿孔用工具の穿孔方向延長線が、前記穿孔終点を通過すること、又は、通過しないこと、を通知する通過通知手段を備えることが好ましい。 [4] In the drilling device of the present invention, it is preferable to further provide a passing notification means for notifying that the drilling direction extension line of the drilling tool passes or does not pass the drilling end point.
このようにすると、穿孔方向延長線が穿孔終点を通過するか否かが分かるため、的確な穿孔をすることがより一層容易になる。 In this way, it is possible to know whether the extension line of the drilling direction passes through the drilling end point, making it even easier to drill accurately.
[5]本発明の穿孔装置においては、更に、前記穿孔用工具の穿孔部の先端が、前記穿孔終点に近づいたこと、又は、到達したこと、を通知する穿孔通知手段 を備えることが好ましい。 [5] In the drilling device of the present invention, it is preferable to further provide a drilling notification means for notifying that the tip of the drilling portion of the drilling tool has approached or reached the drilling end point.
このようにすると、穿孔用工具の穿孔部の先端が穿孔終点に近づいたこと、又は到達したことが分かるため、的確な穿孔をすることがより一層容易になる。
例えば、穿孔部の先端が穿孔終点に近づくと穿孔の速度を緩める、先端が穿孔終点に到達すると穿孔を終了する等により、不十分な穿孔や過度な穿孔を抑制し的確な穿孔をすることが可能となる。
In this way, it is possible to know when the tip of the drilling part of the drilling tool is approaching or has reached the drilling end point, making it easier to perform accurate drilling.
For example, by slowing down the drilling speed as the tip of the drilling part approaches the end point of drilling, or by terminating drilling when the tip reaches the end point of drilling, it is possible to prevent insufficient or excessive drilling and perform accurate drilling.
[6]本発明の穿孔装置においては、前記制御手段は、前記穿孔目印用治具の先端が前記被穿孔対象に接触する治具接触点、又は、前記治具接触点と前記穿孔用工具が穿孔を開始する穿孔開始点とを結ぶ直線上で前記治具接触点から一定の距離離隔した点、を前記穿孔終点として前記ディスプレイに表示させることが好ましい。
なお、「治具接触点」は「穿孔目標点」と言い換えることもできる。
[6] In the drilling device of the present invention, it is preferable that the control means displays on the display as the drilling end point a jig contact point where the tip of the drilling mark jig comes into contact with the object to be drilled, or a point a certain distance away from the jig contact point on a straight line connecting the jig contact point and the drilling start point where the drilling tool starts drilling.
The "jig contact point" can also be called the "drilling target point."
このようにすると、穿孔目印用治具の先端が被穿孔対象に接触する治具接触点、又は治具接触点と穿孔用工具が被穿孔対象の穿孔を開始する穿孔開始点とを結ぶ直線上で治具接触点から一定の距離離隔した点、が穿孔終点となるため、治具接触点や穿孔開始点の位置を変えることにより、穿孔終点を容易に決定したり変更することができ、大掛かりな設備を必要とせずに的確な穿孔をすることがより一層容易になる。
例えば、治具接触点を穿孔終点とする場合は、穿孔目印用治具の先端を被穿孔対象に接触させることで、穿孔終点を容易に決定したり変更したりすることができる。
また、例えば、治具接触点と穿孔開始点とを結ぶ直線上で治具接触点から一定の距離離隔した点を穿孔終点とするのは、被穿孔対象を貫通する穿孔ではなく、穿孔目印用治具の先端を差し込むことが困難な穿孔(例えば、被穿孔対象の表面から一定の距離離隔した点乃至一定の深さの点で穿孔を止めるような穿孔、言わば表面から一定の深さの穿孔)のような場合に便利である。
In this way, the drilling end point is the jig contact point where the tip of the drilling mark jig comes into contact with the object to be drilled, or a point a certain distance away from the jig contact point on a line connecting the jig contact point and the drilling start point where the drilling tool begins drilling into the object to be drilled.Therefore, by changing the position of the jig contact point or the drilling start point, the drilling end point can be easily determined or changed, making it even easier to perform accurate drilling without the need for large-scale equipment.
For example, in the case where the jig contact point is set as the drilling end point, the drilling end point can be easily determined or changed by contacting the tip of the drilling mark jig with the object to be drilled.
In addition, for example, setting the drilling end point to a point a certain distance away from the jig contact point on a straight line connecting the jig contact point and the drilling start point is convenient in cases where the drilling is not done entirely through the object to be drilled, but where it is difficult to insert the tip of the drilling marker jig (for example, drilling that stops at a point a certain distance away or at a certain depth from the surface of the object to be drilled, in other words drilling to a certain depth from the surface).
なお、本発明の穿孔装置においては、更に、前記穿孔方向延長線と、前記治具接触点・前記穿孔開始点間を結ぶ直線と、穿孔する方向が前記治具接触点・前記穿孔開始点間を結ぶ直線(穿孔終点を通る直線)とが一致するするとき、一致することを通知する通知手段を備えることが好ましい。In addition, in the drilling device of the present invention, it is preferable to further provide a notification means for notifying that the drilling direction extension line coincides with a straight line connecting the jig contact point and the drilling start point, and that the drilling direction coincides with a straight line connecting the jig contact point and the drilling start point (a straight line passing through the drilling end point).
このようにすると、穿孔方向が、治具接触点・穿孔開始点間を結ぶ直線、つまり、穿孔終点を通る直線に基づいていることが分かるため、より一層的確な穿孔をすることが可能となる。 In this way, it is possible to perform more accurate drilling because it is clear that the drilling direction is based on the straight line connecting the jig contact point and the starting point of drilling, i.e., the straight line passing through the end point of drilling.
[7]本発明の穿孔装置においては、前記制御手段は、前記治具接触点の像を前記ディスプレイに表示させることが好ましい。 [7] In the drilling device of the present invention, it is preferable that the control means displays an image of the jig contact point on the display.
このようにすると、治具接触点の像がディスプレイに表示されるため、穿孔終点を決定したり、変更したりすることが、より一層容易になる。In this way, an image of the jig contact point is shown on the display, making it even easier to determine or change the drilling end point.
[8]本発明の穿孔装置においては、前記ディスプレイは透視により現実の像を目視可能なディスプレイであることが好ましい。
ここで、「透視により」とは、シースルーで、ディスプレイの向こう側にある現実の像が目視可能なことをいう。ディスプレイの向こう側にある現実の像はストレートに直視できる像の他、例えば、鏡で反射された(鏡に映った)像であってもよい。
[8] In the punching device of the present invention, it is preferable that the display is a display that allows an actual image to be viewed by see-through.
Here, "through vision" means that the real image on the other side of the display can be seen through the display. The real image on the other side of the display can be an image that can be seen directly, or it can be an image reflected by a mirror (reflected in a mirror).
このようにすると、透視により現実の像を目視可能なディスプレイであるため、現実の像をそのまま目視でき、現実の像の歪み、解像度の低下等が生じにくくなる。 In this way, since the display allows the real image to be viewed through perspective, the real image can be viewed as it is, and distortion of the real image, loss of resolution, etc. are less likely to occur.
[9]本発明の穿孔装置においては、前記ディスプレイはヘッドマウントディスプレイであることが好ましい。 [9] In the drilling device of the present invention, it is preferable that the display is a head-mounted display.
このようにディスプレイがヘッドマウントディスプレイであると、ディスプレイ(ヘッドマウントディスプレイ)が穿孔する者(術者等)が頭部に装着されるため、頭の動きに合わせて変化する現実の像とそれに反映(重畳)された穿孔終点等の仮想3次元画像を見ることができるため穿孔作業をしやすく、より一層的確な穿孔をすることが可能となる。例えば、術者が人間や動物の骨に孔(穴)を開けたり、大工が木材に孔(穴)孔を開けるような場合に有用である。 When the display is a head-mounted display, the person drilling the hole (the surgeon, etc.) wears the display (head-mounted display) on his or her head, and can see a real image that changes with the movement of the head and a virtual 3D image of the drilling end point reflected (superimposed) on it, making the drilling easier and enabling more accurate drilling. For example, this is useful when a surgeon drills holes in human or animal bones, or when a carpenter drills holes in wood.
[10]本発明の穿孔装置においては、前記ディスプレイは撮像により現実の像を目視可能なディスプレイであることが好ましい。
ここで、「撮像により」とは、撮像手段で撮像した現実の像がディスプレイに表示されることにより目視可能なことをいう。
[10] In the punching device of the present invention, it is preferable that the display is a display that allows a real image to be visually observed by imaging.
Here, "by imaging" means that an actual image captured by imaging means is displayed on a display and can be viewed.
このようにすると、撮像された穿孔用工具等の外観情報を参照して仮想3次元画像(穿孔方向延長線、穿孔終点)を作成することが容易である。また、撮像された画像を表示させるとともに、それに穿孔方向延長線、穿孔終点等の仮想3次元画像を反映(重畳)させて、ディスプレイに表示させることがより一層容易になる。In this way, it is easy to create a virtual three-dimensional image (extension line of the drilling direction, drilling end point) by referring to the appearance information of the captured drilling tool, etc. Also, it becomes easier to display the captured image and reflect (superimpose) the virtual three-dimensional image of the drilling direction extension line, drilling end point, etc. on the display.
[11]本発明の穿孔装置においては、前記制御手段は、前記穿孔終点の表示について、前記穿孔目印用治具の配置位置が変化しても表示位置が変わらないように前記ディスプレイに表示させることが好ましい。 [11] In the drilling device of the present invention, it is preferable that the control means displays the drilling end point on the display so that the display position does not change even if the position of the drilling mark jig is changed.
このようにすると、穿孔目印用治具の配置が変化しても穿孔終点の表示位置が変わらないため、穿孔する者が穿孔目印用治具の配置を維持する(保つ)ための身体の束縛が開放される。
例えば、穿孔する者が、穿孔目印用治具を一方の手(左手)に把持し(持って)、穿孔用工具を他方の手(右手)に把持して穿孔する場合、穿孔目印用治具を一方の手で所定の位置に配置して穿孔終点の表示位置を決定すると、その後に一方の手を穿孔目印用治具から離すことによりその配置位置が変化しても穿孔終点の表示位置は変化しないため、一方の手を自由に使うことが可能となる。
In this way, the indicated position of the drilling end point does not change even if the position of the drilling marker jig is changed, so the person drilling is freed from the physical constraints of maintaining (holding) the position of the drilling marker jig.
For example, when a person performing drilling holds (holds) a drilling marking jig in one hand (left hand) and a drilling tool in the other hand (right hand), if the person places the drilling marking jig in a predetermined position with one hand to determine the display position of the drilling end point, then even if the hand is subsequently removed from the drilling marking jig and its position changes, the display position of the drilling end point does not change, allowing the other hand to be used freely.
[12]本発明の穿孔装置においては、更に、前記穿孔目印用治具の前記被穿孔対象に対する配置位置を維持する配置維持手段を備えることが好ましい。 [12] In the drilling device of the present invention, it is preferable to further provide a position maintaining means for maintaining the position of the drilling mark jig relative to the object to be drilled.
このようにすると、穿孔目印用治具の被穿孔対象に対する配置位置が維持される(保たれる、固定される)ため、穿孔する者が穿孔目印用治具の配置を維持するための身体の束縛が開放され、より一層穿孔に注力することが可能となる。
例えば、穿孔作業の間に、穿孔する者が穿孔目印用治具を手に持ってその配置位置(姿勢)を維持している必要がなく、そのような身体の束縛から解放される。
In this way, the position of the drilling marker jig relative to the object to be drilled is maintained (kept, fixed), so the person drilling is freed from the physical constraints of maintaining the position of the drilling marker jig, allowing him or her to concentrate more on the drilling.
For example, during the drilling operation, the person drilling the hole does not need to hold the drilling mark jig in his/her hand and maintain its position (posture), and is freed from such physical constraints.
[13]本発明の穿孔装置においては、前記外観情報取得手段は撮像手段であることが好ましい。
「撮像手段」とは、例えば、静止画(スチル写真)や動画(映画、テレビ、ビデオ等)の像を撮るカメラ(撮影機)をいう。撮影手段と言い換えることもできる。
[13] In the punching device of the present invention, it is preferable that the appearance information acquisition means is an imaging means.
The term "imaging means" refers to, for example, a camera (camera) that takes still images (still photos) or moving images (movies, television, videos, etc.). It can also be called imaging means.
このように、外観情報取得手段が撮像手段であると、対象物を撮像(撮影)することによりその外観情報をより一層容易に取得できる。
また、撮像した現実の像をディスプレイに表示させると、外観情報の取得に加え、現実の像のディスプレイへの表示もより一層容易である。
In this way, when the appearance information acquisition means is an imaging means, the appearance information of the object can be acquired even more easily by imaging (photographing) the object.
Furthermore, when the captured real image is displayed on a display, it becomes easier to not only obtain appearance information but also to display the real image on the display.
[14]本発明の穿孔装置においては、前記穿孔装置は、更に、前記被穿孔対象に検出波を照射して前記被穿孔対象の2次元透視画像を取得する2次元透視画像取得手段を備え、前記制御手段は、前記被穿孔対象の前記2次元透視画像を前記現実の像又は前記仮想3次元画像に反映させて前記ディスプレイに表示させることが好ましい。 [14] In the perforation device of the present invention, it is preferable that the perforation device further includes a two-dimensional perspective image acquisition means for irradiating the object to be perforated with a detection wave and acquiring a two-dimensional perspective image of the object to be perforated, and that the control means reflects the two-dimensional perspective image of the object to be perforated in the real image or the virtual three-dimensional image and displays it on the display.
ここで、2次元透視画像取得手段とは、例えば、被穿孔対象に、X線やレーザー光を含む電磁波、超音波等の検出波を照射して、その透過、吸収、反射、光音響等の状態から被穿孔対象の2次元透視画像(障害物で遮られた外形、破断部等の内部構造等)を検出するX線撮像装置、超音波撮像装置、光超音波撮像装置等をいう。Here, the two-dimensional fluoroscopic image acquisition means refers to, for example, an X-ray imaging device, an ultrasound imaging device, a photo-ultrasonic imaging device, etc., which irradiates the object to be perforated with detection waves such as electromagnetic waves including X-rays and laser light, ultrasound, etc., and detects a two-dimensional fluoroscopic image of the object to be perforated (such as the external shape blocked by obstacles, internal structure such as broken parts, etc.) from the state of transmission, absorption, reflection, photoacoustic, etc.
このようにすると、2次元透視画像取得手段により被穿孔対象の2次元透視画像が取得され、現実の像又は仮想3次元画像に反映させてディスプレイに表示されるため(2次元透視画像取得は3次元透視画像取得のような大掛かりな設備を必要としないこと、2次元透視画像を使用することにより現実の像への仮想3次元画像の反映(重畳)がより一層位置精度(位置補正を含む)よくおこなえること、障害物で遮られた箇所も2次元透視画像で表示されること、等により)大掛かりな設備を必要とせずに的確な穿孔をすることが、より一層容易になる。 In this way, a two-dimensional perspective image of the object to be drilled is acquired by the two-dimensional perspective image acquisition means and reflected in a real image or a virtual three-dimensional image and shown on the display (two-dimensional perspective image acquisition does not require the large-scale equipment required for three-dimensional perspective image acquisition, the use of two-dimensional perspective images allows the reflection (superimposition) of the virtual three-dimensional image on the real image to be performed with even greater positional accuracy (including position correction), areas blocked by obstacles can also be displayed in the two-dimensional perspective image, etc.), making it even easier to perform accurate drilling without the need for large-scale equipment.
[15]本発明の穿孔装置においては、前記2次元透視画像取得手段はX線撮像装置であることが好ましい。 [15] In the perforation device of the present invention, it is preferable that the two-dimensional radioscopic image acquisition means is an X-ray imaging device.
このようにすると、2次元透視画像取得手段として広く普及しているX線撮像装置を使用すればよいため、大掛かりな設備を必要とせずに的確な穿孔をすることが、より一層容易になる。In this way, it is possible to use an X-ray imaging device, which is widely used as a means for acquiring two-dimensional fluoroscopic images, making it even easier to perform accurate drilling without the need for large-scale equipment.
[16]本発明の穿孔方法は、人間の生体以外の被穿孔対象を穿孔する穿孔方法であって、透視又は撮像される現実の像を目視可能なディスプレイを準備する工程、穿孔用工具を準備する工程、穿孔目印用治具を準備する工程、前記穿孔用工具及び前記穿孔目印用治具の外観情報を取得し、前記外観情報を参照して、穿孔方向延長線及び穿孔終点を含む仮想3次元画像を作成し、当該仮想3次元画像を前記現実の像に反映させて前記ディスプレイに表示させる工程、及び前記穿孔方向延長線及び前記穿孔終点に基づいて前記被穿孔対象を穿孔する工程、を含むことを特徴とする。 [16] The drilling method of the present invention is a drilling method for drilling a target object other than a human living body, and is characterized in that it includes the steps of: preparing a display on which a real image obtained by see-through or imaging can be visually viewed; preparing a drilling tool; preparing a drilling marker jig; acquiring appearance information of the drilling tool and the drilling marker jig, creating a virtual three-dimensional image including a drilling direction extension line and a drilling end point by referring to the appearance information, reflecting the virtual three-dimensional image in the real image and displaying it on the display; and drilling the target object based on the drilling direction extension line and the drilling end point.
このようにすると、透視又は撮像される現実の像を目視可能なディスプレイが準備され、穿孔方向延長線及び穿孔終点を含む仮想3次元画像が現実の像に反映してディスプレイに表示されるため、穿孔方向延長線及び穿孔終点に基づいて穿孔すればよく、被穿孔対象のCT撮影工程、モックアップ(石膏模型)作成工程、穿孔シミュレーション工程等の複雑な工程を必要とせずに的確な穿孔をすることが可能な穿孔方法を提供することが可能となる。In this way, a display is prepared on which the real image obtained by viewing through a fluoroscopy or imaging can be visually observed, and a virtual three-dimensional image including the drilling direction extension line and the drilling end point is reflected in the real image and displayed on the display. Therefore, drilling can be performed based on the drilling direction extension line and the drilling end point, making it possible to provide a drilling method that enables accurate drilling without requiring complex processes such as a CT scan of the object to be drilled, a mock-up (plaster model) creation process, and a drilling simulation process.
[17]本発明の固定機構は、上記のいずれかの穿孔装置を用いて穿孔された貫通孔を有する被穿孔対象を固定する固定機構であって、それぞれ頭部と、一対のネジ部と、を有する第1及び第2スクリューを、それぞれの前記ネジ部を先頭にして、前記貫通孔の異なる孔口から前記貫通孔に挿入し、前記頭部間に前記被穿孔対象を挟んだ状態で前記一対のネジ部を嵌合することにより、前記被穿孔対象を固定することを特徴とする。
ここで、一対のネジ部とは、一方が雄ネジ、他方が雌ネジのように、互いに嵌合する関係のあるネジで構成された部分をいう。貫通孔の異なる孔口とは、貫通孔の2つの異なる孔口(一方及び他方の孔口)をいう。
[17] The fixing mechanism of the present invention is a fixing mechanism for fixing an object to be drilled having a through hole drilled using any of the above-mentioned drilling devices, characterized in that first and second screws, each having a head and a pair of threaded portions, are inserted into the through hole from different openings of the through hole, with the respective threaded portions leading, and the object to be drilled is fixed by engaging the pair of threaded portions with the object to be drilled sandwiched between the heads.
Here, the term "pair of threaded portions" refers to a portion constituted by threads that fit together, such as one male thread and the other female thread, and the term "different openings of a through hole" refers to two different openings (one opening and the other opening) of a through hole.
このようにすると、例えば、被穿孔対象が破断等して複数に分かれているような場合であっても、それらの複数箇所(複数に分かれた被穿孔対象)を通るように形成された貫通孔に対し、第1及び第2スクリューがそれぞれネジ部を先頭にして、貫通孔の異なる孔口から貫通孔に挿入され、それらの頭部間に被穿孔対象(複数に分かれた被穿孔対象)が挟まれ、それらのネジ部が貫通孔の中で嵌合されることにより、複数に分かれた被穿孔対象を一体的に固定(しっかり固定)される。また、第1及び第2スクリューは、尖部を有するネジ部が被穿孔対象の内側にあり、尖部を有しない頭部が外側にあるため、固定後、ネジ部の尖部によるケガ等の抑制が可能となる。ネジ部の尖部が被穿孔対象の表面に露出しないので、尖部によるケガ等の抑制が可能となる。このように、穿孔された被穿孔対象を安全性も含め適切に固定することが可能となる。In this way, even if the object to be drilled is broken or split into multiple pieces, the first and second screws are inserted into the through holes formed to pass through the multiple locations (the split object to be drilled), with the threaded parts at the top, from different openings of the through holes, and the object to be drilled (the split object to be drilled) is sandwiched between the heads of the screws, and the threaded parts are fitted together in the through holes to fix (securely fix) the split object to be drilled as a whole. In addition, since the threaded parts with the tips of the first and second screws are located inside the object to be drilled and the heads without tips are located outside, it is possible to prevent injuries caused by the tips of the threaded parts after fixing. Since the tips of the threaded parts are not exposed on the surface of the object to be drilled, it is possible to prevent injuries caused by the tips. In this way, it is possible to properly fix the drilled object, including ensuring safety.
[18]本発明の固定機構においては、前記被穿孔対象・前記第1スクリューの前記頭部間、又は前記被穿孔対象・前記第2スクリューの前記頭部間、の少なくとも一方に、前記被穿孔対象の前記貫通孔に対応する場所に孔を有するプレートを配置し、前記第1及び第2スクリューの前記頭部間に前記プレートを介して前記被穿孔対象を挟んだ状態で前記一対のネジ部を嵌合することにより、前記被穿孔対象を固定することが好ましい。 [18] In the fixing mechanism of the present invention, it is preferable to place a plate having a hole at a location corresponding to the through hole of the object to be drilled between at least one of the heads of the object to be drilled and the first screw, or between the object to be drilled and the heads of the second screw, and fix the object to be drilled by engaging the pair of screw portions with the object to be drilled sandwiched between the heads of the first and second screws via the plate.
このようにすると、第1及び第2スクリューの頭部間に2枚のプレートに挟持される形で(プレートを介して)被穿孔対象が挟まれ被穿孔対象が固定されるため、例えば、被穿孔対象の材質が脆かったり、被穿孔対象が破断しているような場合であっても、プレートに挟持される形で(プレートを介して)それらを一体的に固定できる等、被穿孔対象をより一層適切に固定することが可能となる。In this way, the object to be drilled is fixed by being clamped between the two plates (via the plates) between the heads of the first and second screws, so that even if the material of the object to be drilled is brittle or the object to be drilled is broken, it is possible to fix the object to be drilled more appropriately by clamping it between the plates (via the plates) and fixing it together.
なお、「生体」とは、生物の生きている体をいう。生物は、人間、動物(犬、猫等)、魚等である。生体の例としては、人間や動物の骨がある。生体の穿孔としては、例えば、人間や動物の手術での骨のドリルや刺入ピンによる穿孔(穴あけ)がある。「人間を含まない生体」とは、生体から人間を除く趣旨である。 Note that "living organism" refers to the living body of an organism. Living organisms include humans, animals (dogs, cats, etc.), and fish. An example of a living organism is the bones of a human or animal. An example of trepanning a living organism is the perforation (making of a hole) of a bone with a drill or insertion pin during surgery on a human or animal. "Living organisms not including humans" is intended to exclude humans from living organisms.
以下、本発明の穿孔装置及び穿孔方法について、図に示す各実施形態に基づいて説明する。各図面は模式図であり、必ずしも実際の形状、構造、構成、工程等を厳密に反映するものではない。以下に説明する各実施形態は、特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、各実施形態の中で説明されている諸構成要素及びその組み合わせの全てが本発明に必須であるとは限らない。以下の説明においては実質的に同等とみなせる構成要素に関しては実施形態をまたいで同じ符号を用い、再度の説明を省略する場合がある。 The drilling device and drilling method of the present invention will be described below based on the embodiments shown in the drawings. The drawings are schematic diagrams and do not necessarily strictly reflect the actual shape, structure, configuration, process, etc. The embodiments described below do not limit the invention related to the claims. Furthermore, not all of the components and combinations thereof described in each embodiment are essential to the present invention. In the following description, the same symbols are used across embodiments for components that can be considered to be substantially equivalent, and repeated explanations may be omitted.
[実施形態1]
図1~図7を用いて、実施形態1に係る穿孔装置及び穿孔方法について説明する。
まず、図1~図4を用いて説明する。図1を用いて実施形態1に係る穿孔装置100の概要について、図2を用いて穿孔目印用治具4について、図3を用いて穿孔用工具3について、図4を用いてハードウエア回路構成の概要について説明する。
[Embodiment 1]
A punching device and a punching method according to a first embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 7. FIG.
First, explanation will be given with reference to Figures 1 to 4. An overview of the
穿孔装置100の概要
図1に示す実施形態1に係る穿孔装置100は、図1に示すように、術者M(穿孔する者)が、生体(人間又は動物)を被穿孔対象Wとして、穿孔用工具3で被穿孔対象W(骨W1)をドリルで穿孔する穿孔装置である。
穿孔装置100は、透視又は撮像される現実の像11(図6参照)を目視可能なディスプレイ1と、穿孔用工具3と、穿孔目印用治具4と、撮像手段7(穿孔用工具3等の外観情報を取得する外観情報取得手段)と、穿孔方向延長線31及び穿孔終点41を含む仮想3次元画像12を作成し現実の像11に反映させてディスプレイ1に表示させる制御手段2と、を備える。術者Mは、ディスプレイ1で見える現実の像11に反映された穿孔方向延長線31及び穿孔終点41を含む仮想3次元画像12に基づいて穿孔用工具3で穿孔する。なお、穿孔装置100では、ディスプレイ1で現実の像11に仮想3次元画像12が反映されて見える一種の拡張現実(AR)技術を使用している。
ここで、現実の像11とは現実に存在する実在の物の像であり、これに対比されるのが、実際には存在せず制御手段2(CPU21)が作り出した物である仮想3次元画像12である。穿孔終点41と穿孔方向延長線31は、制御手段2がディスプレイ1上に作り出した仮想3次元画像12であり、現実の像11ではない。図1においては、本願の発明を理解しやすくするため、実世界では見えない仮想3次元画像12(穿孔終点41と穿孔方向延長線31)を図中に描いている。 Overview of the
The
Here, the
図1に示されるように、ディスプレイ1はヘッドマウントディスプレイ6とした。ディスプレイ1では現実の像11が目視可能であるが、ディスプレイ1としては、透視(半透視も含む、シースルー)により現実の像11を目視可能にしたタイプと、撮像手段7により撮像された現実の像11をディスプレイ1に表示させることにより目視可能にしたタイプとがある。いずれのタイプのディスプレイ1でもよく、これらは、例えば、液晶パネル、EL(Electro Luminescence)パネル等を用いて容易に構成できる。
ディスプレイ1により現実の像11が目視されるとともに、ディスプレイ1に穿孔終点41と穿孔方向延長線31の仮想3次元画像12が表示される。ディスプレイ1(ヘッドマウントディスプレイ6)には、外観情報取得手段としても撮像手段(カメラ)7が装着されている。ディスプレイ1及び撮像手段(カメラ)7と制御手段(コントローラー)2との間はケーブル61で結ばれ、一方から他方へ信号の送信、受信、又は両者間での信号の送受信がされる。
なお、撮像した現実の像11をディスプレイ1に表示させる場合には、撮像手段(カメラ)7は、外観情報取得手段としての機能の他に、ディスプレイ1に表示させるために現実の像11を撮像する機能も有する。
As shown in Fig. 1, the
A
In addition, when the captured
図2に示すように、穿孔目印用治具4は、針部44と把持部45とを有する。穿孔目印用治具4(ここでは針部44)には、第2マーク42が、例えば、凹凸、印刷、マークを印刷したシール貼り付け等により、設けられている。制御手段2は、第2マーク42(外観情報)を撮像手段7により撮像させ、針部44の先端43までの距離46を演算(算出)して(外観情報を参照して)穿孔終点41を決定しディスプレイ1に表示させる。
なお、制御手段2は、第2マーク42の代わりに穿孔目印用治具4の外形(外形全体、外形の一部のどちらでもよい)を撮像手段7により撮像させ、その外観情報を参照して穿孔終点41を決定しディスプレイ1に表示させるようにしてもよい。
2, the
In addition, the control means 2 may cause the imaging means 7 to capture an image of the outer shape (either the entire outer shape or part of the outer shape) of the
また、図1及び図3に示すように、術者Mが右手に把持する穿孔用工具3は電動ドリルであり、被穿孔対象Wを穿孔するドリル34(ドリルビット)と、穿孔用工具3を把持するための把持部35とを有し、ドリル34はアッタチメント取り付け部37(チャック)で把持部35に取り付けられている。把持部35には電動用のバッテリー(図示せず)が内蔵されている。穿孔用工具3(ここではドリル34)には、第1マーク32が、先端33から一定の距離36の場所に、例えば、凹凸、印刷、マークを印刷したシール貼り付け等により、設けられている。制御手段2は、第1マーク32を撮像手段7により撮像させ、ドリル34の穿孔方向を演算(算出)して穿孔方向延長線31を決定しディスプレイ1に表示させる。
As shown in Figs. 1 and 3, the
術者Mは、左手で穿孔目印用治具4の把持部45を把持し、針部44の先端を骨W1の穿孔終点41に接触させる。骨W1が露出している場合にはそのまま接触させ、外側に筋肉W2等がある場合には筋肉W2を貫いて先端を骨W1に接触させる。符号430は穿孔目印用治具4(穿孔目印用治具4の針部44の先端)が骨W1に接触する点(治具接触点)であり、実施形態1では治具接触点430を穿孔終点41としている。
制御手段2は、穿孔用工具3の場合と同様に、例えば、穿孔用工具3の第1マーク32又は穿孔用工具3の外形(外形の全部又は一部)を(外観情報)を撮像手段7により撮像させて、穿孔用工具3の外観情報を取得し、穿孔目印用治具4の外観情報を参照して、穿孔終点41の仮想3次元画像12を作成し、現実の像11に反映してディスプレイ1に表示させる。また、制御手段2は、穿孔用工具3の外観情報を参照して、穿孔方向延長線31の仮想3次元画像12を作成し、現実の像11に反映してディスプレイ1に表示させる。
術者Mは、穿孔する際に、穿孔終点41及び穿孔方向延長線31を穿孔案内(ガイド)とすることにより、大掛かりな設備を必要とせずに的確な穿孔をすることが可能となる。
The surgeon M holds the gripping
As in the case of the
When drilling a hole, the surgeon M can use the
穿孔装置100の回路等の概要
図4に示されるように、ディスプレイ1と、撮像手段(カメラ)7とは、ケーブル61を介して制御手段2により接続されている。
制御手段2はマイクロコンピュータにより構成され、CPU(Central Processing Unit:演算処理装置)21、ROM(Read Only Memory、読み出し専用のメモリー)22、RAM(Random Access Memory、任意に読み書きできるメモリー)23、I/O(Input/Output controller、入出力コントローラー)24、及びそれらを電気的に結ぶマイコンの内部バス25とを有する。ROM22には、表示制御、入出力制御を含めた各種の制御、演算等を行うためのプログラム(処理、制御等をするために組まれた一連の命令)や各種データが格納されている。RAM23には諸データやプログラムがメモリー展開され、CPU21が各種処理を行うためのワーク用のメモリーとして使用される。CPU21は、CPU21に対する命令(処理)を記述したプログラムを読み込んで実行する。As shown in FIG. 4 , which shows an outline of the circuitry of the
The control means 2 is composed of a microcomputer, and includes a CPU (Central Processing Unit) 21, a ROM (Read Only Memory) 22, a RAM (Random Access Memory) 23, an I/O (Input/Output controller) 24, and an
制御手段(マイクロコンピュータ)2の内部バス25は、インターフェース26を介してケーブル61に接続されており、ケーブル61は外部バスとしての役割を果たす。ケーブル61には、ディスプレイ1、撮像手段(カメラ)7等が接続されており、制御手段2は、ケーブル61を介してこれらから各種データ等の信号を受け取ったり、これらに各種データや制御信号等の信号を出力したりする。なお、制御手段2とは、プログラムを読み込み、ディスプレイ1に表示させる等の機能を実行するCPU21ということもできる。The
穿孔方法
図5と図6とを用いて、実施形態1に係る穿孔装置100の穿孔方法を説明する。
図5は、実施形態1に係る穿孔装置100の穿孔方法を説明するためのフローチャートである。図6は、実施形態1に係る穿孔装置100で穿孔する場合にディスプレイ1に見える様子を説明するための図である。図6(A)は、現実の像11と、それに反映された穿孔終点41の仮想3次元画像12がディスプレイ1で見える様子を説明するための図で、図6(B)は、穿孔方向延長線31の仮想3次元画像12がディスプレイ1で更に見える様子を説明するための図である。 Drilling Method The drilling method of the
Fig. 5 is a flow chart for explaining the drilling method of the
なお、図6(A)及び図6(B)においては、ディスプレイ1の表示部を指して符号11が付けられている。これは、ディスプレイ1で目視可能な像(目視される像)は、シースルー等の透視によって目視される像又は撮像手段7により撮像された像のどちらであれ、その大部分が、仮想の像ではなく現実の像であることを示すためである。一方、括弧内に符号12が付けられたのが仮想の像(仮想3次元画像)である。(他の図も同様)
In addition, in Figures 6(A) and 6(B), the display section of the
また、図6で、骨W1を示す実線の左右方向に点線が描かれ、穿孔終点41を通って左右方向にも点線が描かれているが、これは本発明を理解しやすくするために描いた骨W1の位置を示す点線であり、ディスプレイ1上で表示される訳ではない。In addition, in Figure 6, dotted lines are drawn to the left and right of the solid line indicating bone W1, and dotted lines are also drawn to the left and right through the
実施形態1に係る穿孔装置100の穿孔方法は、
工程(a):透視又は撮像される現実の像11を目視可能なディスプレイ1を準備する工程、
工程(b):穿孔用工具3を準備する工程、
工程(c):穿孔目印用治具4を準備する工程、
工程(d):穿孔用工具3及び穿孔目印用治具4の外観情報を取得し、前記外観情報を参照して、穿孔方向延長線31及び穿孔終点41を含む仮想3次元画像12を作成し、当該仮想3次元画像12を現実の像11に反映させてディスプレイ1に表示させる工程、及び
工程(e):穿孔方向延長線31及び穿孔終点41に基づいて被穿孔対象W(W1)を穿孔する工程、
を含む。
The punching method of the
Step (a): preparing a
Step (b): preparing a
Step (c): preparing a
Step (d): acquiring appearance information of the
Includes.
工程(a)は、透視又は撮像される現実の像11を目視可能なディスプレイ1を準備する工程である。
この工程では、透視又は撮像される現実の像11を目視可能なディスプレイ1を準備する。ディスプレイ1としては、例えば、AR(Augmented Reality、拡張現実)グラス(ディスプレイ)は当然として、その他に、MR(Mixed Reality、複合現実)グラス、VR(Virtual Reality)グラス等を用いることができる。これらのグラスは何を表示するかが異なるだけで、透視又は撮像される現実の像11に穿孔方向延長線31及び穿孔終点41を含む仮想3次元画像12を反映させるようにして使用すればよい。
Step (a) is a step of preparing a
In this step, a
工程(b)は、被穿孔対象Wに穿孔を行うための穿孔用工具3を準備する工程である。
この工程では、被穿孔対象W(W1)に穿孔を行うための穿孔用工具3を準備する。なお、この工程では、制御手段2は、例えば、撮像手段7に穿孔用工具3を撮影させることにより、穿孔に先立って、予め、穿孔用工具3の外観の3次元情報を取得しておくようにすることが好ましい。または、予め、穿孔用工具3の外観のCAD3次元情報を例えばROM22に格納しておくようにすることが好ましい(ROM22の代わりに、例えば、光ディスク、HDD、ROM22以外の各種の半導体メモリー等でもよい)。
Step (b) is a step of preparing a
In this step, a
工程(c)は、(穿孔終点41を指示するための)穿孔目印用治具4を準備する工程である。
この工程では、(穿孔終点41を指示するための)穿孔目印用治具4を準備する。なお、この工程では、制御手段2は、例えば、撮像手段7に穿孔目印用治具4を撮影させることにより、穿孔に先立って、予め、穿孔目印用治具4の外観の3次元情報を取得するようにすることが好ましい。または、予め、穿孔目印用治具4の外観のCAD3次元情報をROM22に格納しておくようにすることが好ましい。
Step (c) is a step of preparing a drilling mark jig 4 (for indicating the drilling end point 41).
In this step, a drilling mark jig 4 (for indicating a drilling end point 41) is prepared. In this step, it is preferable that the control means 2 acquires three-dimensional information of the appearance of the
工程(d)は、穿孔用工具3及び穿孔目印用治具4の外観情報を取得し、前記外観情報を参照して、穿孔方向延長線31及び穿孔終点41を含む仮想3次元画像12を作成し、当該仮想3次元画像12を現実の像11に反映させてディスプレイ1に表示させる工程である。
この工程では、撮像手段7が穿孔用工具3等の外観情報を取得し、制御手段2が、当該外観情報を参照して、穿孔方向延長線31等を含む仮想3次元画像12を作成し、当該仮想3次元画像12を現実の像11に反映させてディスプレイ1に表示させる。
この工程は、例えば、図5のS11~S31のステップが該当する。
Step (d) is a step of acquiring appearance information of the
In this process, the imaging means 7 acquires appearance information of the
This process corresponds to, for example, steps S11 to S31 in FIG.
これらのステップは、「撮像手段7が穿孔用工具3等の外観情報を取得し、制御手段2が、当該外観情報を参照して・・仮想3次元画像12を作成し、当該仮想3次元画像12を現実の像11に反映させてディスプレイ1に表示させる」に関するステップであり、簡単に説明する。
まず、撮像手段7として、単眼カメラを用い、撮像手段7が取得乃至参照する外観情報として、穿孔用工具3乃至穿孔目印用治具4(穿孔用工具3等)に付された第1マーク32乃至第2マーク42(マーク32等)を用いる場合について説明する。
制御手段2は、例えば、撮像手段7に穿孔用工具3の周囲を一周まわって撮影させることにより、穿孔に先立って、予め、穿孔用工具3等の外観の3次元画像情報を取得させ記憶させておく。あるいは設計CADの3次元画像情報を記憶させておいてもよい。このようにして、穿孔用工具3等の外観全体の3次元画像情報、及びマーク32等の3次元画像情報を予め取得乃至記憶する。これによりそれらの相対的な位置関係に関する3次元画像情報も同時に取得乃至記憶することとなる。
These steps relate to "the imaging means 7 acquiring appearance information of the
First, we will explain the case where a monocular camera is used as the imaging means 7, and the
The control means 2, for example, causes the imaging means 7 to capture images of the
そして、穿孔時に、制御手段2は、撮像手段7によりマーク32等を撮影させ、その撮影画像を、予め取得済の既知3次元画像(情報)と比較する。この撮影は撮像手段7とマーク32等との相対的位置を変えて複数回おこなうことが好ましい。単眼カメラの場合、撮像で得られる画像は2次元画像であり、撮影位置を変えることで3次元画像情報を取得することができるためである。
そして、マーク32等の3次元画像を、その既知3次元画像を基に、その撮影画像の大きさに合わせて作成する。
そして、その仮想3次元画像の位置を、その撮影画像の位置に合わせる。
そして、その仮想3次元画像の形(形状)を、その撮影画像の形に合わせる。同じ形であればそのまま合わせ、歪んだ形であれば歪めるようにする。
このようにして作成したマーク32等の仮想3次元画像がその撮影画像に一致するように重畳されない場合は、上記操作を複数回繰り返し、できるだけ一致するようにする。大きさ、位置、形を合わせる順番は任意である。
そして、マーク32等の仮想3次元画像に基づき、穿孔方向延長線31を含む仮想3次元画像12を作成して、穿孔用工具3の現実の像11に反映させてディスプレイ1に表示させる。
During drilling, the control means 2 causes the imaging means 7 to capture an image of the
Then, a three-dimensional image of the
Then, the position of the virtual three-dimensional image is aligned with the position of the photographed image.
Then, the shape (form) of the virtual 3D image is matched to the shape of the captured image. If the shapes are the same, they are matched as is, but if the shapes are distorted, they are distorted.
If the virtual three-dimensional image of the
Then, based on the virtual three-dimensional images of the
なお、撮像手段7が取得乃至参照する外観(情報)は、マーク32等に限られず、例えば、穿孔用工具3等の外形(情報)であってもよい。穿孔用工具3等の端部における四角等の輪郭形状、あるいは穿孔用工具3等に角部がある場合における当該角部の輪郭形状等(の情報)等である。マーク32等に代えてこのような外観(情報)を用いてもマーク32等を用いた場合と同様に穿孔方向延長線31を含む仮想3次元画像12を作成して、穿孔用工具3の現実の像11に反映させてディスプレイ1に表示させることができる。The appearance (information) acquired or referenced by the imaging means 7 is not limited to the
また、撮像手段7として単眼カメラの代わりに、例えば、ヘッドマウントディスプレイ6の両側にカメラを設置したステレオカメラを用いてもよい。ステレオカメラを用いると、人間の両眼に相当する2以上の視点を使用することにより、いわば三角測量を用いた3次元計測乃至3次元画像作成をおこなうことが容易である。撮像位置を変えなくても3次元画像情報を取得することができる。
In addition, instead of a monocular camera as the imaging means 7, for example, a stereo camera with cameras installed on both sides of the head-mounted
また、撮像手段7として単眼カメラの代わりに、例えば、レーダー波を発射する半導体レーザーと、穿孔用工具3等から反射する光を受光する受光素子とを用いて、発射から受光までの時間や、元の波と反射された波の位相差から距離を算出することにより穿孔用工具3等の3次元計測乃至3次元画像作成をするようにしてもよい。
In addition, instead of a monocular camera as the imaging means 7, for example, a semiconductor laser that emits radar waves and a light receiving element that receives light reflected from the
再び上記S11~S31のステップ(工程)の説明に戻る。この工程では、例えば、まず、術者Mにより、穿孔目印用治具4を用いた穿孔終点の指示が行われる(S11、「S」は「ステップ」の意味、以下同様)。図6(A)にディスプレイ1で見える様子が示されている。符号41は穿孔終点の仮想3次元画像12である。符号11は透視(シースルー)又は撮像によりディスプレイ1で目視される現実の像であり、符号41で示される穿孔終点の3次元画像以外の像は現実の像11である。ここでは、わかりやすくするため針部44の先の目視できない箇所を(被穿孔対象Wに隠れた、先端43に至る箇所)を点線で示している。制御手段2は、この隠れた箇所の針部44について、仮想3次元画像12としてディスプレイ1に表示させてもよい。術者Mが左手で穿孔目印用治具4の把持部45を把持して針部44を被穿孔対象Wに刺すと、先端43が筋肉W2の下の骨W1に接触する。術者Mは適当な接触点を穿孔終点41とする。
Returning to the explanation of steps S11 to S31 above. In this step, for example, first, the operator M indicates the end point of drilling using the drilling mark jig 4 (S11, "S" means "step", the same below). Figure 6 (A) shows what is seen on the
穿孔時に、制御手段2が、穿孔方向延長線31等を含む仮想3次元画像12を、被穿孔対象等の現実の像11に反映させてディスプレイ1に表示させると、穿孔する際に穿孔案内表示とすることができる。ここで、「穿孔時」とは、これから穿孔をするとき又は穿孔しているときをいう。例えば、術者Mが、穿孔を開始しようとするとき、穿孔用工具3に設けられたスイッチ(図示せず)を押下することにより、制御手段2(PU21)に穿孔方向延長線の表示指令信号を出すと、制御手段2は、ディスプレイ1に穿孔方向延長線31を表示させる。また、例えば、術者Mが、穿孔を開始しようとするとき、穿孔目印用治具4に設けられたスイッチ(図示せず)を押下することにより、制御手段2(PU21)に穿孔終点の表示指令信号を出すと、制御手段2は、ディスプレイ1に穿孔終点41を表示させる。また、例えば、術者Mが、穿孔を開始しようとするとき、ディスプレイ1(ヘッドマウントディスプレイ6)に設けられたスイッチ(図示せず)を押下することにより、制御手段2(PU21)に穿孔方向延長線及び穿孔終点の表示指令信号を出すと、制御手段2は、ディスプレイ1に穿孔方向延長線31及び穿孔終点41を表示させる。
このようにして、制御手段2は、穿孔時に、穿孔方向延長線31等を含む仮想3次元画像12を、被穿孔対象等の現実の像11に反映させてディスプレイ1に表示させる。
When drilling, the control means 2 reflects the virtual three-
In this way, the control means 2 displays on the display 1 a virtual three-
なお、術者Mが新人であったり慣れていない者等(以下「新人等」という)であり、穿孔目印用治具4の先端43が被穿孔対象W(骨W1)の適切な場所に接触していない場合には、例えば、一旦、術者Mに代わって習熟者であったり高度な技能を有する者(以下「習熟者等」という)が穿孔目印用治具4の先端43を被穿孔対象W(骨W1)の適切な場所に接触させ、その状態を維持したまま、習熟者等が新人等の術者Mに穿孔目印用治具4を引き渡すようにして的確な場所を穿孔終点41とするようにしてもよい。In addition, if the surgeon M is a new or inexperienced person (hereinafter referred to as a "new or experienced person") and the
次に、制御手段2は、撮像手段7(カメラ)に、穿孔目印用治具4の先端43が被穿孔対象W(骨W1)における穿孔終点41に接触した状態で、穿孔目印用治具4(第2マーク42)を撮影させる(S13)。これにより、撮像手段7(及び制御手段2)は、穿孔目印用治具4の外観情報を取得する。第2マーク42が被穿孔対象W(骨W1)の外に露出して撮像できる状態であることが必要である。Next, the control means 2 causes the imaging means 7 (camera) to capture an image of the drilling mark jig 4 (second mark 42) with the
そして、制御手段2は、予め取得してある穿孔目印用治具4の外観情報(3次元情報)に対して、撮影された(穿孔目印用治具4の)第2マーク42の外観情報(3次元情報)を参照して(両者を比較して)穿孔終点41の仮想3次元画像12を作成する(S15)。制御手段2は、撮像手段7に、(穿孔目印用治具4の)第2マーク42の外観情報(3次元情報)を撮影させることにより、撮像手段7を外観情報を取得する外観情報取得手段として機能させる。
なお、ここでは、穿孔目印用治具4には針部44の長軸方向(穿孔終点方向)に基づいて第2マーク42が複数設けられており、複数の第2マーク42と針部44の長軸方向とで形成される平面内にある針部の先端43が穿孔終点41であることから、制御手段2は、事前に入手してある外観情報に対して複数の第2マーク42(S13で撮影・撮像されることにより取得された穿孔目印用治具4の外観情報)を参照して、穿孔終点41を作成する。
The control means 2 then creates a virtual three-
In this case, the
そして、制御手段2は、穿孔終点41の仮想3次元画像12をディスプレイ1に表示させる(S17)。
図6(A)に示されるように、制御手段は、ディスプレイ1に、ディスプレイ1を通して(シースルーして)見える又は撮像手段7によって撮像され表示される現実の像11に、仮想3次元画像12(穿孔終点41の仮想3次元画像12)を反映して表示させる。また、穿孔目印用治具4の(針部44の)先端43の骨W1に接触している点を穿孔終点41(仮想3次元画像12)として表示させる。
Then, the control means 2 causes the
6(A), the control means displays on the display 1 a virtual three-dimensional image 12 (virtual three-
なお、制御手段2がディスプレイ1に穿孔終点41等を表示させるには、例えば、RAM23の各記憶素子をディスプレイ1の各画素に対応させ(カラー表示の場合は各画素に対して3原色(R、G、B)に対応し3つの記憶素子を対応させ)、記憶素子の記憶内容を書き替え、ディスプレイ1駆動用のドライバーで記憶素子の記憶内容に対応してディスプレイ1を表示駆動させればよい。または、RAM23の代わりに、ディスプレイ1(ヘッドマウントディスプレイ6)に搭載した、例えば半導体メモリーのような記憶手段用いてディスプレイ1の各画素に対応した記憶をさせ、ディスプレイ1駆動用のドライバーでディスプレイ1を表示駆動させてもよい。In order for the control means 2 to display the
一方、穿孔用工具3について、術者Mは、穿孔用工具3を被穿孔対象Wに向けて穿孔方向を定めて配置する(S21)。
なお、術者Mが新人等であり、穿孔用工具3の穿孔方向が適切な方向でない場合には、一旦、術者Mに代わって習熟者等が穿孔用工具3を適切な方向に向け、その方向を維持したまま、習熟者等が新人等の術者Mに穿孔用工具3を引き渡すようにしてもよい。
On the other hand, regarding the
In addition, if the surgeon M is a novice, etc., and the drilling direction of the
次に、制御手段2は、撮像手段7(カメラ)に、穿孔用工具3が被穿孔対象Wに向けて穿孔方向を定めて配置された(構えられた)状態で撮影させる(S23)。これにより撮像手段7(制御手段2)は穿孔用工具3の外観情報を取得する。この場合、第1マーク32が被穿孔対象W(骨W1)の外に露出して撮像できる状態であることが必要である。制御手段2は、穿孔用工具3予め取得してある穿孔用工具3の外観情報(3次元情報)に対して、撮影された穿孔用工具3の第1マーク32の外観情報(3次元情報)を参照して(両者を比較して)穿孔方向延長線31の仮想3次元画像12を作成する(S25)。制御手段2は、撮像手段7に、(穿孔用工具3の)第1マーク32の外観情報(3次元情報)を撮影させることにより、撮像手段7を、外観情報の取得をする外観情報取得手段として機能させる。
ここでは、穿孔用工具3には穿孔方向に基づいて第1マーク32が複数設けられているため、制御手段2は、穿孔方向延長線31を、事前に入手してある外観情報に対して複数の第1マーク32(S23で撮影・撮像されることにより取得された穿孔用工具3の外観情報)を参照して作成する(複数の第2マーク42を参照して穿孔終点41を作成するのと同様)。
Next, the control means 2 causes the imaging means 7 (camera) to take an image of the
Here, since the
制御手段2は、S17と同様に、穿孔方向延長線31の仮想3次元画像12をディスプレイ1に表示させる(S27、図6(B)参照)。
As in S17, the control means 2 causes a virtual three-
このようにして、制御手段2は、ディスプレイ1から透視される、又は撮像手段7により撮像されディスプレイ1に表示する現実の像(被穿孔対象W、穿孔用工具3、穿孔目印用治具4等の現実の像)11に、仮想3次元画像(穿孔終点41、穿孔方向延長線31の仮想3次元画像)12を反映させて(重畳させて)ディスプレイ1に表示させる(S31、図6(B)参照)。In this way, the control means 2 reflects (superimposes) the virtual three-dimensional image (virtual three-dimensional image of the
なお、ディスプレイ1が現実の像11がディスプレイで透視される像又は撮像された像であり、穿孔終点41及び穿孔方向延長線31の仮想3次元画像12に加えて、穿孔用工具3及び/又は穿孔目印用治具4の仮想3次元画像12をそれらの現実の像に重ねて表示させる場合、制御手段2は、穿孔用工具3及び/又は穿孔目印用治具4の仮想3次元画像12の位置、傾き及び大きさ(倍率)を現実の像11に合わせるようにしてディスプレイ1に表示させる。また、制御手段2は、穿孔終点41及び穿孔方向延長線31の他に、穿孔用工具3及び/又は穿孔目印用治具4の外観の一部(または全部)について仮想3次元画像12を作成し、現実の像11に重ねて表示させてもよい。こうすると、これらの仮想3次元画像12の位置、傾き及び大きさ(倍率)が現実の像111と一致しており、穿孔終点41及び穿孔方向延長線31が正しいか否かが容易に認識できる。In addition, when the
また、制御手段2は、穿孔方向延長線31及び穿孔終点41の仮想3次元画像12を、現実の像11と異なる表示態様でディスプレイ1に表示させ、これらが現実の像11ではないことを一層容易に認識できるようにしてもよい。異なる表示態様とは、例えば、現実の像11が白黒を基調とする色調である場合に、その色調と異なる色(赤色、青色、金色、銀色)で表示させる、点滅表示させる等である。制御手段2は、穿孔方向延長線31の仮想3次元画像12と、穿孔終点41の仮想3次元画像12とを、同じ表示態様(例えば、同じ色。同じ点滅)で表示させてもよいし、異なる表示態様(例えば、異なる色。一方を点滅させ、他方を点滅させない)で表示させてもよい。In addition, the control means 2 may display the virtual three-
また、穿孔用工具3の配置位置(姿勢、傾き等)が変化すると、制御手段2は、撮像手段7による撮像でその変化を検出し、その変化に対応して穿孔方向延長線31の方向を変化させてディスプレイ1に表示させる。また、穿孔目印用治具4の配置位置が変化すると、制御手段2は撮像手段7による撮像でその変化を検出し、その変化に対応して穿孔終点41の位置を変えてディスプレイ1に表示させる。Furthermore, when the position (posture, inclination, etc.) of the
ディスプレイ1としては、透視により現実の像11を目視可能なディスプレイ、又は現実の像11を撮像手段7により撮影(撮像)した像を表示するディスプレイのどちらでもよい。
ディスプレイ1が、シースルー等の透視により現実の像11を目視可能なディスプレイである場合、ディスプレイ1で見える主たる像はディスプレイ1をシースルー等した現実の像11である。
また、ディスプレイ1が、現実の像11を撮像手段7により撮像(撮影)した像を表示するディスプレイである場合、目視可能なディスプレイである場合、ディスプレイ1で見える主たる像は撮像手段7により撮像された現実の像11である。
The
When the
Furthermore, when the
制御手段2は、シースルー等で透視される又は撮像され表示される現実の像11に、穿孔方向延長線31及び穿孔終点41を含む仮想3次元画像12を反映(重畳)して表示させる。
制御手段2が、ディスプレイ1に対し、現実の像11に仮想3次元画像12を反映(重畳)させて表示させるのは、穿孔方向延長線31及び穿孔終点41のみでもよいが、その他の仮想3次元画像12も反映(重畳)させて表示させてもよい。
The control means 2 reflects (superimposes) a virtual three-
The control means 2 may display on the display 1 a virtual three-
例えば、穿孔用工具3や穿孔目印用治具4等で術者Mが目視できない部分の仮想3次元画像12を作成して表示させてもよい。このようにすると、穿孔用工具3等の見えない部分が仮想3次元画像12として表示されるため、より一層的確な穿孔が可能となる。For example, a virtual three-
また、例えば、穿孔用工具3や穿孔目印用治具4等で術者Mが目視できる部分(撮像手段7が撮像できる部分)の仮想3次元画像12を作成して表示させてもよい。このようにすると、穿孔用工具3等の仮想3次元画像12がそれらの現実の像11と一致すれば、穿孔方向延長線31の延長方向や穿孔終点41の位置が正確であることが分かり、より一層的確な穿孔が可能となる。逆に一致しなければ、穿孔方向延長線31の延長方向や穿孔終点41の位置が不正確である可能性があることから不的確な穿孔を抑制することが可能となる。
Also, for example, a virtual three-
なお、工程(d)を、
工程(d1):穿孔用工具3の外観情報を取得し、前記外観情報を参照して、穿孔方向延長線31を含む仮想3次元画像12を作成し、当該仮想3次元画像12を現実の像11に反映させてディスプレイ1に表示させる工程。
工程(d2):穿孔目印用治具4の外観情報を取得し、前記外観情報を参照して、穿孔終点41を含む仮想3次元画像12を作成し、当該仮想3次元画像12を現実の像11に反映させてディスプレイ1に表示させる工程。
のようにしてもよい。
つまり、穿孔方法を、工程(a)、工程(b)、工程(c)、工程(d1)、工程(d2)及び工程(e)、を含む穿孔方法としてもよい。
The step (d) is
Step (d1): A step of acquiring appearance information of the
Step (d2): A step of acquiring appearance information of the
It may be done like this.
In other words, the perforation method may be a perforation method including steps (a), (b), (c), (d1), (d2) and (e).
工程(e)は、穿孔方向延長線31及び穿孔終点41に基づいて被穿孔対象W(W1)を穿孔する工程である。
この工程は、図5のS33が該当する。
この工程では、術者Mは、穿孔方向延長線31及び穿孔終点41(の仮想3次元画像12)を穿孔案内(ガイド)表示としてこれらの表示に基づいて穿孔する(S33)。
Step (e) is a step of drilling the object W (W1) to be drilled based on the drilling
This step corresponds to S33 in FIG.
In this step, the surgeon M performs drilling based on the drilling
穿孔用工具3及び穿孔目印用治具4の配置(配置位置)
図7は、実施形態1に係る穿孔装置100で穿孔する場合の穿孔用工具3及び穿孔目印用治具4の配置を説明するための図である。ディスプレイ1の四角で囲まれた部分が目視される。
図7(A)に示すように、穿孔用工具3と穿孔目印用治具4の配置(配置位置)が、撮像手段7との関係で、第1マーク32は撮像できるが、第2マークが撮像できない配置位置の場合(図中の撮像手段7からの点線矢印を参照。なお、この点線矢印は分かり易くするために描いたもので、実際には表示されない。)には、穿孔方向延長線31の仮想3次元画像12は作成できるが、穿孔終点41の仮想3次元画像12は作成できない。そのため的確な穿孔をすることが困難になる。 Arrangement (arrangement position) of the
7 is a diagram for explaining the arrangement of the
7A, when the arrangement (position) of the
一方、図7(B)に示すように、穿孔用工具3と穿孔目印用治具4の配置位置が、撮像手段7との関係で、第1マーク32及び第2マークの双方が撮像できる配置位置の場合(図中の撮像手段7からの点線矢印を参照。なお、この点線矢印は分かり易くするために描いたもので、実際には表示されない。後述の図14及び図15でも同様)には、穿孔方向延長線31及び穿孔終点41の仮想3次元画像12が作成できる。そのため的確な穿孔をすることが可能となる。
そこで、術者Mは、図7(B)に示すように、穿孔用工具3及び穿孔目印用治具4を、撮像手段7との関係で、第1マーク32及び第2マークが撮像手段7で撮像できるように配置する。撮像手段7がディスプレイ1(ヘッドマウントディスプレイ6)に搭載されるのではなく、別の場所に搭載、設置等されている場合も同様である。
On the other hand, as shown in Fig. 7(B), when the position of the
7(B), the surgeon M positions the
第2マーク42の変形例
図8は、実施形態1に係る穿孔装置100における(穿孔目印用治具4の)第2マーク42の変形例を説明するための図である。図8(A)~図8(G)はそれぞれの変形例を説明するための図である。
図8(A)では、第2マーク42は針部44の外周に設けることで、直線状に設けられている。図8(B)では、第2マーク42は把持部45に直線状に設けられている。図8(C)では、第2マーク42は把持部45に複数の第2マーク42を結んだ直線が針部44の長軸方向に基づいて設けられている。図8(D)では、第2マーク42は把持部45に3つ、針部44の軸方向に対して対称に設けられている。図8(E)では、第2マーク42は針部44と把持部45とに分散して設けられている。図8(F)では、第2マーク42は模様又は記号として把持部45に設けられている。図8(G)では、第2マーク42は把持部45の広い範囲でわたって模様状に設けられている。8A to 8G are diagrams for explaining modified examples of the second mark 42 (of the drilling marker jig 4) in the
In Fig. 8(A), the
第1マーク32の変形例
図9は、実施形態1に係る穿孔装置100における(穿孔目印用治具4の)第1マーク32の変形例を説明するための図である。図9(A)~図9(G)はそれぞれの変形例を説明するための図であり、図8(A)~図8(G)と同様である。
図9(A)では、第1マーク32はドリル34の外周に設けることで、直線状に設けられている。図9(B)では、第1マーク32は把持部35に直線状に設けられている。図9(C)では、第1マーク32は、把持部35の複数の第1マーク32はドリル34の長軸方向に基づいて設けられている。図9(D)では、第1マーク32は把持部35に3つ、ドリル34の軸方向に対して対称に設けられている。図9(E)では、第1マーク32はドリル34と把持部35とに分散して設けられている。図9(F)では、第1マーク32は模様又は記号として把持部35に設けられている。図9(G)では、第1マーク32は把持部35の広い範囲でわたって模様状に設けられている。 Modifications of the
In Fig. 9(A), the
上記の穿孔装置100は、上記[1][2][3][6][8][9][10][13]で述べた効果を有する。
また、穿孔方法は、上記[14]で述べた効果を有する。
The
The perforation method also has the effects described in [14] above.
[実施形態2]
図10は、実施形態2に係る穿孔装置200を説明するための図である。実施形態2はディスプレイ1に見える様子を示す図10で説明し、その他の箇所の図は省略する(他の実施形態でも同様)。
実施形態2に係る穿孔装置200は、基本的には実施形態1に係る穿孔装置100と同様であるが、穿孔用工具3の穿孔方向延長線31が穿孔終点41を通過すること、又は穿孔用工具3の穿孔方向延長線31が穿孔終点41を通過しないことを通知する通過通知手段を更に備える点が異なる。穿孔装置200では、ディスプレイ1に穿孔終点通過通知表示部84aが設けられ、穿孔方向延長線31が穿孔終点41を通過するかしないかの表示をする通過通知手段としている。
[Embodiment 2]
Fig. 10 is a diagram for explaining a
The
図10(A)に示されるように、穿孔用工具3の穿孔方向延長線31が穿孔終点41を通過する場合には、制御手段2は、「〇」の印と、「穿孔方向延長線が穿孔終点を通過する」のメッセージを穿孔終点通過通知表示部84aに表示させる。
一方、穿孔用工具3の穿孔方向延長線31が穿孔終点41を通過しない場合には、図10(B)に示されるように、制御手段2は、「×」の印と、「穿孔方向延長線が穿孔終点を通過しない」のメッセージを穿孔終点通過通知表示部84aに表示させる。
なお、「〇」「×」のような印とメッセージはどちらか一方でもよい。
また、制御手段2は、音(ブザー、音楽、音声等)を併用させてもよい。
As shown in Figure 10 (A), when the drilling
On the other hand, if the drilling
In addition, it is acceptable to have either a mark such as "o" or "x" or a message.
The control means 2 may also use sound (buzzer, music, voice, etc.).
実施形態2に係る穿孔装置200は、上記[4]で述べた効果を有する。
なお、実施形態2に係る穿孔装置200は、穿孔方向延長線31が穿孔終点41を通過するかしないかの表示をする通過通知手段(穿孔終点通過通知表示部84a)を備える点以外の点においては実施形態1に係る穿孔装置100と同様であるため、実施形態1に係る穿孔装置100又は穿孔方法が有する効果のうち該当する効果も有する。
The
In addition, the
[実施形態3]
図11は、実施形態3に係る穿孔装置300を説明するための図である。
実施形態3に係る穿孔装置300は、基本的には実施形態1に係る穿孔装置100と同様であるが、穿孔用工具3の穿孔部の先端が穿孔終点41に近づいたこと、又は到達したことを通知する穿孔通知手段、を更に備える点が異なる。穿孔装置300では、ディスプレイ1に穿孔終点距離通知表示部(85a、85b)を設け、穿孔用工具3の穿孔部の先端が穿孔終点41に近づいたこと、又は到達したことを通知する穿孔通知手段としている。
[Embodiment 3]
FIG. 11 is a diagram for explaining a
The
実施形態2に係る穿孔装置200は、図11(A)に示されるように、穿孔用工具3の穿孔部の先端が穿孔終点41に近づいた場合には、制御手段2は、穿孔終点距離通知表示部85aに、「(穿孔部先端)穿孔終点まで5mm」を表示させる。また、制御手段2は、穿孔方向延長線31の近傍に、ドリル34の先端から穿孔終点41に向けた矢印と、「あと5mm」の表示をさせる(穿孔終点距離通知表示部85b)。
一方、穿孔用工具3の穿孔部の先端が穿孔終点41に到達した場合には、図11(B)に示されるように、制御手段2は、「(穿孔部先端)穿孔終点に到達」の表示をさせる(穿孔終点距離通知表示部85a)。また、制御手段2は、穿孔方向延長線31の近傍に、「到達」の表示をさせる(穿孔終点距離通知表示部85b)。
なお、穿孔終点距離通知表示部85a及び85bはどちらか一方でもよい。穿孔終点距離通知表示部85bの表示は、矢印のような図形又は「あと5mm」のようなメッセージのどちらか一方でもよい。
また、制御手段2は、音(ブザー、音楽、音声等)を併用させてもよい。
11(A), when the tip of the drilling part of the
On the other hand, when the tip of the drilling part of the
The display of the drilling end point distance
The control means 2 may also use sound (buzzer, music, voice, etc.).
実施形態3に係る穿孔装置300は、上記[5]で述べた効果を有する。
なお、実施形態3に係る穿孔装置300は、穿孔用工具3の穿孔部の先端が穿孔終点41に近づいたこと、又は到達したことを通知する穿孔通知手段、を更に備える点以外の点においては実施形態1に係る穿孔装置100と同様であるため、実施形態1に係る穿孔装置100又は穿孔方法が有する効果のうち該当する効果も有する。
The
In addition, the
[実施形態4]
図12は、実施形態4に係る穿孔装置400を説明するための図である。
実施形態4に係る穿孔装置400は、基本的には実施形態1に係る穿孔装置100と同様であるが、穿孔目印用治具4の被穿孔対象Wに対する配置位置を維持する配置維持手段(穿孔目印用治具取付具48)を備える点が異なる。
[Embodiment 4]
FIG. 12 is a diagram for explaining a
The
実施形態4に係る穿孔装置400は、図12に示されるように、穿孔目印用治具取付具48が複数の把持部(48a、48c)を有する。そして、複数の把持部の中の1つの把持部48aが穿孔目印用治具4を把持でき、別の把持部48cが被穿孔対象Wを把持できるように構成されている。それぞれの把持部(48a、48c)はバネ(48f、48g)を有し、その力で穿孔目印用治具4及び被穿孔対象Wをそれぞれ把持する。これらの把持部(48a、48c)はアーム(48b、48d)に連結され、当該アーム(48b、48d)が回転可能なジョイント48eで連結されることにより、把持部48a・48c間の位置関係が一定に維持され(保たれ)、術者Mは穿孔目印用治具4を把持していなくても、穿孔目印用治具4の被穿孔対象Wに対する配置位置(姿勢)が維持される(穿孔目印用治具4の先端43の被穿孔対象W(W1)へ接触する点の位置が維持される)。そして、穿孔終点41の表示位置も維持される。
なお、バネ(48f、48g)の代わりにボルト・ナットのような部材が用いられてもよい。
12, the
In addition, members such as bolts and nuts may be used in place of the springs (48f, 48g).
実施形態4に係る穿孔装置400は、上記[12]で述べた効果を有する。
なお、実施形態4に係る穿孔装置400は、穿孔目印用治具4の被穿孔対象Wに対する配置位置を維持する配置維持手段(穿孔目印用治具取付具48)を更に備える点以外の点においては実施形態1に係る穿孔装置100と同様であるため、実施形態1に係る穿孔装置100又は穿孔方法が有する効果のうち該当する効果も有する。
The
The
[実施形態5]
図13は、実施形態5に係る穿孔装置500を説明するための図である。
実施形態5に係る穿孔装置500は、基本的には実施形態1に係る穿孔装置100と同様であるが、穿孔目印用治具4の被穿孔対象Wに対する配置位置を維持する配置維持手段を備える点が異なる。
なお、実施形態5に係る穿孔装置500(図13参照)は、被穿孔対象Wに対する配置位置を維持する配置維持手段を有する点では、実施形態4に係る穿孔装置400(図12参照)と同様であるが、実施形態4では被穿孔対象Wに対する配置位置を維持する配置維持手段(穿孔目印用治具取付具48)は穿孔目印用治具4と別体であるのに対し、実施形態5では被穿孔対象Wに対する配置位置を維持する配置維持手段(穿孔目印用治具取付具49A、49B)は穿孔目印用治具(4A、4B)と一体化されている点が異なる。
[Embodiment 5]
FIG. 13 is a diagram for explaining a
The
The
図13は、実施形態5に係る穿孔装置500を説明するための図で、図13(A)は穿孔目印用治具4Aが被穿孔対象W(W1)に対し所定の場所へ配置された状態をディスプレイ1で見える様子を説明するための図で、図13(B)は当該配置された状態を説明するための図で、図13(C)は当該配置された箇所の断面図であり、図13(D)は変形例の説明図である。
Figure 13 is a diagram for explaining the
実施形態5に係る穿孔装置500においては、図13(A)、図13(B)及び図13(C)に示されるように、穿孔目印用治具(4A)は被穿孔対象Wに対する配置位置を維持する配置維持手段(穿孔目印用治具取付具49A)と一体化され、これにより穿孔目印用治具(4A)の被穿孔対象Wに対する配置位置(姿勢)が維持されている。
穿孔目印用治具4Aは、ネジ部45a(雌ネジ)と、針部44aとを有し、回転させることにより先端43aが被穿孔対象W(W1)に穿孔する。針部44aがなく、先端43aまでネジ部45a(雌ネジ)で構成されていてもよい。ネジ部45a(雌ネジ)は穿孔方向の全体にわたって設ける必要はなく一部に設けてもよい。
In the
The
穿孔目印用治具取付具49Aは、ネジ部49a2(雌ネジ)と、ひさし部(ネジ部49a2の周囲にひさしのように差し出た部分)49a1とを有する。ネジ部49a2(雌ネジ)は、穿孔目印用治具4Aに設けられたネジ部45a(雄ネジ)と対応する構成(ネジのピッチ、凹凸等)となっている。ひさし部49a1は、被穿孔対象W(W1)に対向する箇所が平面、曲面(凹面、凸面)等の面になっており、表面が面の被穿孔対象W(W1)の配置位置を一定に維持する助けとする。なお、被穿孔対象W(W1)との間に更に接着材(粘着材を含む)が設けられていてもよい。また、被穿孔対象W(W1)の面に凹凸が形成されていれば、それに対応する凹凸を設け、両者が噛み合うようにしてもよい。
穿孔目印用治具4Aは、穿孔方向と交わる方向に所定回数の回転をさせる(ネジを回す)ことにより、先端43aが被穿孔対象W(W1)へ穿孔する深さが調整され、ひさし部49a1で穿孔目印用治具4Aの被穿孔対象W(W1)に対する配置位置が維持される。このように、いわば一種の虫ピン又は画びょうのように構成されている。
The drilling
By rotating the
なお、穿孔目印用治具4Aには、先端43aが被穿孔対象Wの内部に侵入して穿孔終点に到達した場合でも被穿孔対象Wの外側になるような場所に、第2マーク42aが設けられている。In addition, the
図13(D)を用いて、実施形態5に係る穿孔装置500の変形例を説明する。
この変形例では、穿孔目印用治具4Bを用いるが、これは、図13(A)~(C)に示される穿孔目印用治具取付具49A(穿孔目印用治具4A)の代わりに、図13(D)に示されるように、穿孔目印用治具取付具49Aを用いたものである。穿孔目印用治具取付具49Bは、穿孔目印用治具取付具49Aに吸盤49a3が付加(追加)されたものである。吸盤49a3は、中央のネジ部49a2の周囲で穿孔目印用治具4Bと接合され、その他の箇所が接合されていない。穿孔目印用治具取付具49Bを被穿孔対象W(W1)に押し当てることにより、吸盤49a3・被穿孔対象W(W1)間の空気が抜け、穿孔目印用治具4B(穿孔目印用治具取付具49B)が被穿孔対象W(W1)に吸着される。
なお、図13(A)~(D)では、ネジ部45aが雄ネジで、ネジ部49a2が雌ネジであったが、ネジ部45aが雌ネジで、ネジ部49a2が雄ネジであってもよい。
A modified example of the
In this modification, a
In addition, in FIGS. 13A to 13D, the threaded
実施形態5に係る穿孔装置500は、上記[12]で述べた効果を有する。
なお、実施形態5に係る穿孔装置500は、穿孔目印用治具(4A、5B)の被穿孔対象Wに対する配置位置を維持する配置維持手段(穿孔目印用治具取付具49A、49B)を更に備える点以外の点においては実施形態1に係る穿孔装置100と同様であるため、実施形態1に係る穿孔装置100又は穿孔方法が有する効果のうち該当する効果も有する。
The
The
[実施形態6]
図14は、実施形態6に係る穿孔装置600を説明するための図である。
実施形態6に係る穿孔装置600は、基本的には実施形態1に係る穿孔装置100と同様であるが、制御手段2は、穿孔終点41の表示について、穿孔目印用治具4の配置位置が変化しても表示位置が変わらないようにディスプレイ1に表示させる点で、実施形態1に係る穿孔装置100と異なる。
[Embodiment 6]
FIG. 14 is a diagram for explaining a
The
実施形態6に係る穿孔装置600は、図14(A)に示されるように、穿孔目印用治具4の配置がされた場合に、制御手段2により、当該配置位置から決定された表示位置の穿孔終点41がディスプレイ1に表示される。穿孔用工具3も穿孔方向が穿孔終点41に向けて配置され、制御手段2により、穿孔方向延長線31がディスプレイ1に表示される。これは、実施形態1に係る穿孔装置100と同様である。
As shown in Fig. 14(A), in the
しかし、実施形態6では、その後に穿孔目印用治具4の配置位置が変化しても、制御手段2は、穿孔終点表示位置維持指令を受けると、当該所定の配置位置において決定された穿孔終点41の表示位置を変化させずにディスプレイ1に表示させる(図14(B)参照)。
術者Mは、ある穿孔終点41(又はある穿孔終点41及びある穿孔方向延長線31)の表示位置を、物理的な穿孔終点41の位置に関係なく、そのまま維持したい場合(ある点での表示位置を維持したい場合)、穿孔終点表示位置維持指令命令を出す。例えば、術者Mが、穿孔用工具3に設けたスイッチ(図示せず)を押下することにより穿孔終点表示位置維持指令(信号)を出する、CPU21(制御手段2)が当該指令が出たことを検知して当該指令を実行することにより、穿孔終点41(又はある穿孔終点41及びある穿孔方向延長線31)のある表示位置での表示が維持される。
However, in
When the surgeon M wishes to maintain the display position of a certain drilling end point 41 (or a certain
なお、この場合、穿孔終点表示(位置)維持モード表示部88aを設けて「穿孔終点表示維持モード」と表示させ、制御手段2が、穿孔目印用治具4の配置位置に関係なく穿孔終点41の表示位置を維持する穿孔終点表示維持モードであることを表示すると便利である。
図14(B)は、制御手段2が、当該所定の配置位置において決定された穿孔終点41の表示位置を変化させずにディスプレイ1に表示させる様子を示した図である。この場合、術者Mが左手に把持していた穿孔目印用治具4を離し(撤去等し)、穿孔目印用治具4が被穿孔対象Wに向けられていない(所定の配置がされていない)にもかかわらず、制御手段2は、一旦決定された穿孔終点41の表示位置を変化させることなくそのままディスプレイ1に表示させる。
In this case, it is convenient to provide a drilling end point display (position) maintenance
14(B) is a diagram showing a state in which the control means 2 displays the determined end point of
また、一旦、穿孔終点41が決定されても、被穿孔対象W(W1)が動くことにより、最適として決定された穿孔終点41の位置(場所)が実際には変化しているにもかかわらず、変化する前と同じ位置を表示し続ける場合があるが、このような場合、制御手段2は、穿孔終点41が正しい表示位置に表示されていない可能性があることをディスプレイ1に表示させ警告するようにしてもよい。
被穿孔対象W(W1)が動いたか否かは、例えば、被穿孔対象W(W1)に、第3マークW3(被穿孔対象の位置変化検出用マーク)を、マークを付けたシールの貼り付け、マークの手書き等で、被穿孔対象W(W1)に設け、その様子を撮像手段7で撮像することで検出できる。
Furthermore, even if the
Whether or not the object W (W1) to be punched has moved can be detected, for example, by providing a third mark W3 (a mark for detecting a change in the position of the object W (W1)) to the object W (W1) to be punched by attaching a sticker with the mark or by writing the mark by hand, and then capturing an image of this state with the imaging means 7.
穿孔終点41が正しい表示位置に表示されていない可能性があることの表示は、例えば、制御手段2は、ディスプレイ1に、警告表示部88b、bbcを設け、「警告 正しく表示されていません」「被穿孔対象が変化しました 穿孔終点や穿孔方向延長線が正しく表示されていない可能性があります」のような警告表示させるようにしてもよい。または、正しく表示されていない可能性がある穿孔終点41や穿孔方向延長線31が表示されている領域を警告領域表示部88dとして囲ったり、その中を白、黒、灰色する、色付けする、斜め線を入れる、網模様を付ける等の表示をして警告するようにしてもよい。
なお、88b、88c、88dは、88b単独、88c単独、88d単独、88bと88cとの組み合わせ、88bと88dとの組み合わせ、又は88cと88dとの組み合わせでもよい。
また、制御手段2は、音(ブザー、音楽、音声等)を併用させてもよい。
For example, the control means 2 may display a warning such as "Warning: Not displayed correctly" or "The object to be drilled has changed. The drilling end point or drilling direction extension line may not be displayed correctly" on the
In addition, 88b, 88c, and 88d may be 88b alone, 88c alone, 88d alone, a combination of 88b and 88c, a combination of 88b and 88d, or a combination of 88c and 88d.
The control means 2 may also use sound (buzzer, music, voice, etc.).
実施形態6に係る穿孔装置600は、上記[11]で述べた効果を有する。
なお、実施形態6に係る穿孔装置600は、制御手段2が、穿孔終点41の表示位置について、一旦決定された穿孔終点41の表示位置は、穿孔目印用治具4の配置位置が変化してもその表示位置が変わらないようにディスプレイ1に表示させる以外の点においては実施形態1に係る穿孔装置100と同様であるため、実施形態1に係る穿孔装置100又は穿孔方法が有する効果のうち該当する効果も有する。
The
The
[実施形態7]
図15は、実施形態7に係る穿孔装置700(700A、700B)を説明するための図である。図15(A)は穿孔装置700Aを、図15(B)は700Bを説明するための図である。
実施形態7に係る穿孔装置700(700A、700B)は、基本的には実施形態1に係る穿孔装置100と同様であるが、実施形態1では治具接触点430を穿孔終点41としたのに対し、実施形態7では、治具接触点430と、穿孔用工具3が被穿孔対象W(W1)の穿孔を開始する穿孔開始点38とを結ぶ直線上で治具接触点430から一定の距離440離隔した点、を穿孔終点41とした点が異なる。
[Embodiment 7]
Fig. 15 is a diagram for explaining a punching device 700 (700A, 700B) according to
The drilling device 700 (700A, 700B) of
実施形態7に係る穿孔装置700Aでは、図15(A)に示されるように、制御手段2は、治具接触点430と、穿孔用工具3が被穿孔対象W(W1)の穿孔を開始する穿孔開始点38と、を結ぶ直線431上で治具接触点430から一定の距離440離隔した点を穿孔終点41とディスプレイ1に表示させる。In the
例えば、被穿孔対象W(W1)の中の血管、神経等の傷つきやすい組織を損傷させないため、穿孔用工具3を被穿孔対象W(W1)の深くまで穿孔させなかったり、孔(穴)を貫通させずに途中で穿孔を止めたい場合がある。このような場合、例えば、術者Mが、穿孔用工具3に設けたスイッチ(図示せず)を押下することにより、治具接触点430と、穿孔用工具3が被穿孔対象W(W1)の穿孔を開始する穿孔開始点38と、を結ぶ直線431上で治具接触点430から一定の距離440離隔した点を穿孔終点41とすることを指令する信号を出し、CPU21がそれを受領することにより指令が実行される。一定の距離440については、予め、ROM22に記憶させておく、又は術者Mが穿孔用工具3に設けたスイッチ(図示せず)を使ってCPU21に伝える。すると、制御手段2は、治具接触点430から一定の距離440離隔した点を穿孔終点41としてディスプレイ1に表示させる。
なお、治具接触点430と穿孔開始点38とを結ぶ直線431(両点を通る直線)は穿孔方向延長線31と一致する直線である。
For example, in order to avoid damaging sensitive tissues such as blood vessels and nerves in the drilling target W (W1), it may be necessary to stop drilling the
In addition, a
この場合、制御手段2が、治具接触点430も、ディスプレイ1に表示させるようにすると、穿孔終点41を決定したり変更することがより一層容易になる。更に、制御手段2が、治具接触点430を穿孔終点41と異なる大きさ、色等が異なる表示態様でディスプレイ1に表示させると両者を区別しやすい。
また、穿孔方向延長線31の表示が穿孔開始点38・穿孔終点41間の仮想3次元画像12の表示だけの場合、制御手段2は、治具接触点430・穿孔終点41間の直線の仮想3次元画像12をディスプレイ1に表示させるようにしてもよい。両直線を線の色、太さ等が異なる表示態様で表示させてもよい。
In this case, if the control means 2 causes the
In addition, when the display of the drilling
図15(B)に示される穿孔装置700Bは、制御手段2が、治具接触点430と、穿孔用工具3が被穿孔対象W(W1)の穿孔を開始する穿孔開始点38と、を結ぶ直線431上で治具接触点430から一定の距離440離隔した点を穿孔終点41とディスプレイ1に表示させる点は、図15(A)に示される穿孔装置700Aと同様であるが、図15(A)では穿孔目印用治具4の針部44の長手方向(の直線)は直線431と一致しないのに対し、図15(B)では直線431と一致する点が異なる。直線431は穿孔方向延長線31と言い換えることもできる。
The
なお、穿孔目印用治具4の針部44の長手方向(の直線)が直線431(穿孔方向延長線31)と一致する場合、一致しない場合の表示と異なるような表示態様(例えば、点滅しない表示から点滅させる表示にする、線の太さを太くする、色を変える等)にするように、制御手段2がディスプレイ1に表示させると、的確な穿孔をすることがより一層容易になる。
その他の点は、図15(A)に示される穿孔装置700Aと同様にする。
Furthermore, if the control means 2 causes the
Other points are the same as those of the
実施形態7に係る穿孔装置は、上記[6][7]で述べた該当する効果を有する。
なお、実施形態7に係る穿孔装置700(700A、700B)は、治具接触点430・穿孔開始点38を結ぶ直線上で治具接触点430から一定の距離440離隔した点を穿孔終点41とした点以外の点については実施形態1に係る穿孔装置100と同様であるため、実施形態1に係る穿孔装置100又は穿孔方法が有する効果のうち該当する効果も有する。
The punching device according to the seventh embodiment has the effects described in [6] and [7] above.
In addition, the drilling device 700 (700A, 700B) of
[実施形態8]
実施形態8に係る穿孔装置は、基本的には実施形態1に係る穿孔装置100と同様であるが、穿孔用工具3の代わりに骨ワイヤーを使用する点で、実施形態1に係る穿孔装置100と異なる。
[Embodiment 8]
The drilling device of
実施形態8に係る穿孔装置では、穿孔用工具3の代わりに骨ワイヤーを使用する以外の点は実施形態1に係る穿孔装置100と同様であるため、説明を省略する。The drilling device of
従来、被穿孔対象W(W1)が様々な部位において骨折の変形が大きくて不安定な場合、手術治療として経皮的骨ワイヤー刺入術をおこなう。そして、術中の骨ワイヤー刺入方向及び深さの目安は、目視及びX線透視による。
これに対し、実施形態8のようにすると、大掛かりな装置を要さずに、骨ワイヤー刺入方向及び深さを的確に把握することが可能となる。
また、従来は、手術中に骨折整復をおこなった後に骨ワイヤー刺入をおこなうため、仮に手術前にCT撮像する場合、CT画像をそのまま使用することはできなかった。
これに対し、実施形態8のようにすると、手術前にCT撮像する必要がなく的確な骨ワイヤー刺入をおこなうことが可能となる。
特に、手術経験の少ない医師は、どの方向に、どの位の深さで骨ワイヤー刺入してよいか分からない課題があるが、実施形態8のようにすると、こうした課題を解消することが可能となる。
また、X線を用いて撮影する場合には医師(術者M)及び患者(被穿孔対象W)の放射能被爆の課題があるが、実施形態8のようにすると、こうした課題を解消することが可能となる。
Conventionally, when the subject W (W1) has large fracture deformations and is unstable in various parts, percutaneous bone wire insertion is performed as a surgical treatment. The direction and depth of bone wire insertion during the operation are determined by visual inspection and X-ray fluoroscopy.
In contrast to this, in the eighth embodiment, it is possible to accurately grasp the direction and depth of bone wire insertion without requiring a large-scale device.
Conventionally, since bone wires are inserted after fracture reduction during surgery, if CT imaging is performed before surgery, the CT image cannot be used as is.
In contrast to this, in the eighth embodiment, it is possible to perform accurate bone wire insertion without the need for CT imaging before surgery.
In particular, doctors with little surgical experience have the problem of not knowing in which direction and to what depth to insert the bone wire, but by using the method of
Furthermore, when taking images using X-rays, there is a problem of exposure of the doctor (operator M) and the patient (subject W to be perforated) to radiation, but by using the method of
なお、実施形態8に係る穿孔装置は、穿孔用工具3の代わりに骨ワイヤーを使用する点以外の点については、実施形態1に係る穿孔装置100と同様であるから、実施形態1に係る穿孔装置100又は穿孔方法が有する効果のうち該当する効果も有する。In addition, the drilling device of
[実施形態9]
図16は、実施形態9に係る穿孔装置900を説明するための図である。
実施形態9に係る穿孔装置900は、基本的には実施形態1に係る穿孔装置100と同様であるが、穿孔する者が術者Mではなく大工M9である点、及び、被穿孔対象が生体ではなく木材W9(木材の板W91、W92)である点が異なる。
[Embodiment 9]
FIG. 16 is a diagram for explaining a
The
実施形態9に係る穿孔装置900は、図16に示されるように、被穿孔対象W9(W91、W92)は木材W9(木材の板W91、W92)である。穿孔装置900は、大工M9が被穿孔対象W9(木材)の板W91及びW92を重ねてこれらを穿孔してその孔(穴)にボルトを通してナットで固定する工事をするための穿孔装置である。
As shown in Fig. 16, the
実施形態9に係る穿孔装置900は、穿孔する者が術者Mではなく大工M9である点、及び、被穿孔対象が生体ではなく木材W9(木材の板)である点以外の点においては実施形態1に係る穿孔装置100と同様であるため、実施形態1に係る穿孔装置100又は穿孔方法が有する効果のうち該当する効果を有する。The
[実施形態10]
図17は、実施形態10に係る穿孔装置1000を説明するための図である。実施形態10に係る穿孔装置1000は、基本的には実施形態1に係る穿孔装置100と同様であるが、穿孔する者が術者Mではなく鉄骨工事作業者M10である点、及び、被穿孔対象が生体ではなく鉄骨W10である点が異なる。
[Embodiment 10]
17 is a diagram for explaining a
実施形態10に係る穿孔装置1000は、図17に示されるように、被穿孔対象W10は鉄骨(鉄骨の柱)である。穿孔装置1000は、鉄骨工事作業者M10が被穿孔対象である鉄骨W10を穿孔してその孔(穴)に電線又はパイプを通す工事をするための穿孔装置である。
As shown in Fig. 17, the
実施形態10に係る穿孔装置1000は、穿孔する者が術者Mではなく鉄骨工事作業者M10である点、及び、被穿孔対象が生体ではなく鉄骨W10である点以外の点においては実施形態1に係る穿孔装置100と同様であるため、実施形態1に係る穿孔装置100又は穿孔方法が有する効果のうち該当する効果を有する。The
[実施形態11]
図18は、実施形態11に係る穿孔装置1100を説明するための図である。実施形態11に係る穿孔装置1100は、基本的には実施形態1に係る穿孔装置100と同様であるが、穿孔する者が術者Mではなくコンクリート塀工事作業者M11である点、及び、被穿孔対象が生体ではなくコンクリート塀W11である点が異なる。
[Embodiment 11]
18 is a diagram for explaining a
実施形態11に係る穿孔装置1100は、図18に示されるように、被穿孔対象W11はコンクリート塀である。穿孔装置1100は、コンクリート塀工事作業者M11が穿孔対象であるコンクリート塀であるW11を穿孔して案内板を設置する工事をするするための穿孔装置である。
As shown in Fig. 18, the
実施形態11に係る穿孔装置1100は、穿孔する者が術者Mではなくコンクリート塀工事作業者M11である点、及び、被穿孔対象が生体ではなくコンクリート塀W11である点以外の点においては実施形態1に係る穿孔装置100と同様であるため、実施形態1に係る穿孔装置100又は穿孔方法が有する効果のうち該当する効果も有する。The
[実施形態12]
図19は、実施形態12に係る穿孔装置1200を説明するための図である。実施形態12に係る穿孔装置1200は、基本的には実施形態1に係る穿孔装置100と同様であるが、更に、被穿孔対象W1に検出波84を照射して被穿孔対象W1の2次元透視画像8を取得する2次元透視画像取得手段81を備え、当該2次元透視画像8は現実の像11又は仮想3次元画像12に反映(重畳)してディスプレイ1に表示される点が異なる。
[Embodiment 12]
19 is a diagram for explaining a
実施形態12においては、2次元透視画像取得手段81としてX線撮像装置を用いた(図19参照)。2次元透視画像取得手段81(X線撮像装置)は、検出波84(X線)を検出波発生部82(X線管)から発生させて被穿孔対象W1に照射し、被穿孔対象W1を透過した検出波84(X線)を検出部83(イメージ管)で検出して可視化し2次元透視画像8とする。そして、制御手段2は、汎用的な画像認識技術により、2次元透視画像8を現実の像11又は仮想3次元画像12に反映させてディスプレイ1に表示させる。
なお、検出波84(X線)の被穿孔対象W1への照射は、穿孔時に常時又は連続的におこなってもよいが、必ずしもそうする必要はない。例えば、X線被ばくのリスクを低減するため、1回だけおこなう、2回、3回のように回数の上限を決めておこなう、等としてもよい。
In the twelfth embodiment, an X-ray imaging device is used as the two-dimensional fluoroscopic image acquisition means 81 (see FIG. 19). The two-dimensional fluoroscopic image acquisition means 81 (X-ray imaging device) generates a detection wave 84 (X-ray) from a detection wave generation unit 82 (X-ray tube) and irradiates the perforation target W1, and detects the detection wave 84 (X-ray) that has passed through the perforation target W1 with a detection unit 83 (image tube) to visualize it and obtain a two-dimensional
The detection wave 84 (X-ray) may be irradiated to the object W1 to be drilled all the time or continuously during drilling, but this is not necessarily required. For example, in order to reduce the risk of X-ray exposure, the
図20は、実施形態12に係る穿孔装置1200を説明するための図であり、図20(A)~(D)は、穿孔の各段階においてディスプレイ1で見える様子を説明するための図である。
Figure 20 is a diagram for explaining the
まず、被穿孔対象W1に検出波84が照射される前には図20(A)のように見える。First, before the
そして、検出波84が照射されると、被穿孔対象W1の2次元透視画像8(点線で示す被穿孔対象W1の外形及びその斜めの破断部)が、被穿孔対象W1等の現実の像11(又はその仮想3次元画像12)に反映(重畳)して表示される(図20(B)参照)。Then, when the
次に、術者Mは、被穿孔対象W1の2次元透視画像8等を見ながら穿孔目印用治具4を動かして穿孔終点41を決定する(図20(C)参照)。決定された穿孔終点41は制御手段2により丸印(又は赤色)でディスプレイ1上に表示される。Next, the surgeon M moves the
そして、術者Mは、現実の像11に反映(重畳)して表示された穿孔終点41の仮想3次元画像12、被穿孔対象W1の2次元透視画像8等を見ながら穿孔用工具3を動かして、穿孔方向延長線31が穿孔終点41を通過するようにする(図20(D)参照)。通過すると、制御手段2により穿孔終点41は例えば四角印(又は緑色)に変化する。
Then, the surgeon M moves the
なお、術者Mにより穿孔終点41が決定されたら、穿孔目印用治具4が被穿孔対象W1から離れたり、被穿孔対象W1が移動したりしても、穿孔終点41を被穿孔対象W1の移動に合わせて移動させ、穿孔終点41が被穿孔対象W1に対して相対的に同じ場所を示す表示をさせてもよい。このような制御は、例えば、制御手段2が、汎用の画像認識技術等を用いて、被穿孔対象W1の2次元透視画像8に対する穿孔終点41を特定することによ
りおこなうことができる。
In addition, once the
上記した実施形態12に係る穿孔装置1200は、上記[14]で述べた効果を有する。
なお、実施形態12に係る穿孔装置1200は、更に、2次元透視画像取得手段81を備え、被穿孔対象W1の2次元透視画像8を表示させる点以外の点においては実施形態1に係る穿孔装置100と同様であるため、実施形態1に係る穿孔装置100が有する効果のうち該当する効果も有する。
また、2次元透視画像取得手段がX線撮像装置であると、上記[15]で述べた効果も有する。
The
In addition, the
Furthermore, if the two-dimensional fluoroscopic image acquisition means is an X-ray imaging device, the effect described in [15] above is also achieved.
[実施形態13]
図21は、実施形態13に係る穿孔装置1300を説明するための図であり、図21(A)~(D)は、穿孔の各段階においてディスプレイ1で見える様子を説明するための図である。実施形態13に係る穿孔装置1300は、実施形態12に係る穿孔装置1200を、より一層具体化した実施形態である。以下、図21を用いて説明する。
[Embodiment 13]
Fig. 21 is a diagram for explaining a
[0 2次元透視画像8の表示]
図21(A)には、実施形態12で説明した図20(B)と同様に、2次元透視画像取得手段81により取得された被穿孔対象W1の2次元透視画像8(点線)が、制御手段2により、現実の像11に反映されて表示され、ディスプレイ1で見える様子が示されている。ディスプレイ1上には、骨W1の筋肉W2との境界(上下方向の2本の点線)、骨W1の骨折部(斜め方向の点線)等が2次元透視画像8で表示されている。
[0 Display of 2D perspective image 8]
21(A), like Fig. 20(B) described in the 12th embodiment, shows a state in which a two-dimensional fluoroscopic image 8 (dotted line) of a drilling target W1 acquired by a two-dimensional fluoroscopic
[1 穿孔目印用治具先端部の固定]
まず、術者Mは、被穿孔対象W1の2次元透視画像8等が表示されたディスプレイ1を見ながら穿孔目印用治具4を被穿孔対象(W、W1)の適当な場所に刺してその先端部を固定する(図21(B)参照)。そして、術者Mは治具接触点430(被穿孔対象W1との接触点)を穿孔終点41と決定する。
[1 Fixing the tip of the drilling mark jig]
First, the surgeon M, while watching the
[2 穿孔目印用治具4の画像認識]
そして、制御手段2により、穿孔目印用治具4の外観等の画像認識が行われる。画像認識は、例えば、術者Mによる、指令ボタン(図示せず)を用いた画像認識指令、穿孔終点41の決定指令等に基づき行われるようにしてもよい。
[2 Image Recognition of Drilling Mark Jig 4]
Then, the control means 2 performs image recognition of the appearance, etc., of the
[3 穿孔終点41の仮想3次元画像表示]
次に、制御手段2は、穿孔目印用治具4の認識画像(例えば、外観、第2マーク42(図示せず)等の認識画像)を基に、被穿孔対象W1の現実の像11に反映(重畳)させて穿孔終点41の仮想3次元画像12を、ディスプレイ1上に、例えば丸印(又は赤色)で表示させる(図21(B)参照)。穿孔終点41の当該表示は、術者Mによる穿孔終点41の表示指令、穿孔終点41の決定指令等に基づき行われるようにしてもよい。
[3. Virtual 3D image display of drilling end point 41]
Next, the control means 2 reflects (superimposes) the virtual three-
また、例えば、被穿孔対象(W1)や穿孔目印用治具4が多少動いた場合(移動した場合)であっても、それらの画像を基にして、その動きに合わせて穿孔終点41を動かして正しい場所を表示させるようにしてもよい。また、一旦決定された穿孔終点41が移動して移動前後の点を結ぶ距離が一定以上となった場合に、警告メッセージを表示する、穿孔終点41の表示を消す、警告音を出す等により、警告するようにしてもよい。
In addition, even if the object to be drilled (W1) or the
[4 穿孔方向延長線31の仮想3次元画像表示]
次に、術者Mは、被穿孔対象W1の2次元透視画像8等が表示されたディスプレイ1を見ながら穿孔方向を探る(図21(C)参照)。
ここで、穿孔用工具3についても、穿孔目印用治具4と同様に、制御手段2により、外観等の画像認識が行われる。
そして、画像認識された外観等の画像を基に、穿孔方向延長線31の仮想3次元画像12が、現実の像11等に重畳されてディスプレイ1上に表示される。なお、この表示は、例えば、術者Mによる穿孔方向延長線31の表示指令等があった場合に行われるようにしてもよい。
[4. Virtual 3D image display of drilling direction extension line 31]
Next, the surgeon M searches for the drilling direction while looking at the
Here, like the
Then, based on the image of the appearance etc. obtained by image recognition, a virtual three-
そして次の操作、制御等が行われる。
[5 穿孔方向延長線31が穿孔終点41を通過するように調整]
[6 穿孔終点41の表示変化]
これらについて説明すると、術者Mは、被穿孔対象W1の2次元透視画像8等が表示されたディスプレイ1を見ながら、穿孔方向延長線31が穿孔終点41を通過するように、ドリル34の穿孔方向を調整する。制御手段2は、この様子を、当該通過前には図21(C)のように表示するが、通過すると図21(D)のように、穿孔終点41を例えば四角印(又は緑色)に変化させ、穿孔方向が正しい(適切である)ことを示す。
Then the next operation, control, etc. is carried out.
[5. Adjust so that the drilling
[6. Display change of drilling end point 41]
To explain these, while looking at the
[7 穿孔終点41に向けた穿孔]
次に、術者Mは穿孔方向延長線31に沿って穿孔する。
ここで、穿孔する途中で、実際の穿孔方向がずれて穿孔方向延長線31が穿孔終点41を通過しなくなった場合には、制御手段2は、例えば、穿孔終点41の表示を消す、元の表示(丸印又は赤色、図21(C)参照)に戻す、警告音を出す、等して穿孔方向が正しくないことを知らせるようにしてもよい。
[7 Drilling toward drilling end point 41]
Next, the surgeon M performs drilling along the drilling
Here, if the actual drilling direction shifts during drilling and the drilling
[8 穿孔終点41への穿孔到達]
そして、穿孔が穿孔終点41に到達すると、制御手段2は、穿孔終点41の表示を例えば×印(又は黄色)に変化させ、到達したことを知らせる(図21(E)参照)。
[8. Reaching the Perforation End Point 41]
Then, when the perforation reaches the
なお、実施形態12と同様に、術者Mにより穿孔終点41が決定されたら、穿孔目印用治具4が被穿孔対象W1から離れたり、被穿孔対象W1が移動したりしても、穿孔終点41が被穿孔対象W1に対して相対的に同じ場所を示すように表示させてもよい。
As in
上記した実施形態13に係る穿孔装置1300は、実施形態12に係る穿孔装置1200を、より一層具体的にしたものであるため、実施形態12に係る穿孔装置1200が有する効果のうち該当する効果を有する。
なお、穿孔方向延長線31の穿孔終点41への通過/非通過に対応して穿孔終点41の表示を変化させるようにすると、穿孔方向が正しいか否かを容易に知ることが可能となる。
あるいは、穿孔終点41への穿孔の到達/非到達に対応して穿孔終点41の表示を変化させるようにすると、穿孔の到達/非到達を容易に知ることが可能となる。
The above-mentioned
Furthermore, by changing the display of the
Alternatively, if the display of the punching
[実施形態14]
図22は、実施形態14に係る穿孔装置1400を説明するための図である。
実施形態14に係る穿孔装置1400は、基本的には実施形態13に係る穿孔装置1300と同様であるが、治具接触点430を穿孔終点41とするのではなく、穿孔進行方向と逆方向に治具接触点430から一定の距離(L1)離れた点を穿孔終点41とする点が異なる(図22(D)参照)。
[Embodiment 14]
FIG. 22 is a diagram for explaining a
The
[0 2次元透視画像8の表示]
この工程における操作、制御等は、実施形態13(図21(A)参照)と同様である(図22(A)参照)。
[0 Display of 2D perspective image 8]
The operation, control, etc. in this step are similar to those in the thirteenth embodiment (see FIG. 21(A)) (see FIG. 22(A)).
[1 穿孔目印用治具先端部の固定]
この工程における操作、制御等は、実施形態13(図21(B)参照)と同様である(図22(B)参照)。
[1 Fixing the tip of the drilling mark jig]
The operation, control, etc. in this step are similar to those in the thirteenth embodiment (see FIG. 21(B)) (see FIG. 22(B)).
[2 穿孔目印用治具4の画像認識]
この工程における操作、制御等については、実施形態13と同様、制御手段2により穿孔目印用治具4の外観等の画像認識が行われる。
[2 Image Recognition of Drilling Mark Jig 4]
As for the operation and control in this process, similarly to the thirteenth embodiment, the control means 2 performs image recognition of the appearance of the
[3 穿孔終点41の仮想3次元画像表示]
この工程における操作、制御等は、実施形態13と同様である。なお、制御手段2は、治具接触点430の仮想3次元画像12をディスプレイ1上に例えば丸印(又は赤色)で表示する(図22(B)参照)。
[3. Virtual 3D image display of drilling end point 41]
The operation, control, etc. in this step are the same as those in embodiment 13. The control means 2 displays the virtual three-
[4 穿孔方向延長線31の仮想3次元画像表示]
実施形態13と同様に、制御手段2は、穿孔方向延長線31の仮想3次元画像12をディスプレイ1上に表示する(図22(C)参照)。
[4. Virtual 3D image display of drilling direction extension line 31]
As in the thirteenth embodiment, the control means 2 displays a virtual three-
そして次の操作、制御等が行われる。
[5-1 穿孔方向延長線31が治具接触点430を通過するように調整]
[6 治具接触点430の表示変化]
[6-2 穿孔終点41の表示]
これらについて説明すると、実施形態13と同様に、術者Mは、穿孔方向延長線31が穿孔終点41を通過するように、ドリル34の穿孔方向を調整する。制御手段2は、この様子を、当該通過前には図22(C)のように表示させるが、通過すると図22(D)のように、治具接触点430の表示を例えば四角印(又は緑色)に変化させ、穿孔方向が正しい(適切である)ことを示す。
Then the next operation, control, etc. is carried out.
[5-1 Adjustment so that the drilling
[6. Change in display of jig contact point 430]
[6-2 Display of drilling end point 41]
To explain these, similarly to the thirteenth embodiment, the surgeon M adjusts the drilling direction of the
それと同時に、制御手段2は、穿孔方向延長線31上で、穿孔進行方向(図上の右方向)と逆方向(左方向)に、治具接触点430から一定の距離L1離れた点を、穿孔終点41として例えば菱形(又は青色)で表示させる(図22(D)参照)。この穿孔終点41は穿孔が治具接触点430に至る前の、言わば穿孔の寸止め位置である。制御手段2は、例えば、治具接触点430を中心に距離l1を半径とする円435を描き、円435と穿孔方向延長線31とが交わる点を穿孔終点41とするようなソフトウエアのアルゴリズムにより穿孔終点41を求めて表示させる。At the same time, the control means 2 displays a point on the drilling
[7 穿孔終点41に向けて穿孔]
次に、術者Mは、実施形態13と同様に、穿孔方向延長線31に沿って穿孔する。
[7 Drilling towards drilling end point 41]
Next, the surgeon M performs drilling along the drilling
[8 穿孔終点41への穿孔到達]
そして、穿孔が穿孔終点41に到達すると、制御手段2は、治具接触点430の表示を、例えば三角印(又は黄色)に変化させる(図22(E)参照)。
なお、制御手段2は、治具接触点430の表示を変化させる代わりに、実施形態13と同様に、穿孔終点41の表示を例えば×印(又は黄色)に変化させるようにしてもよい。
[8. Reaching the Perforation End Point 41]
Then, when the drilling reaches the
It should be noted that the control means 2 may change the display of the
また、術者Mにより穿孔終点41が決定されたら、実施形態12と同様に、穿孔目印用治具4が被穿孔対象W1から離れたり、被穿孔対象W1が移動したりしても、穿孔終点41が被穿孔対象W1に対して相対的に同じ場所を示す表示をさせてもよい。
Furthermore, once the
上記した実施形態14に係る穿孔装置1400は、穿孔進行方向と逆方向に、治具接触点430から一定の距離離れた点を穿孔終点41とする点以外の点については実施形態13に係る穿孔装置1300と同様であるため、実施形態13に係る穿孔装置1300が有する効果のうち該当する効果を有する。
また、治具接触点430から一定の距離離れた点を穿孔終点41とするため、穿孔目印用治具4の先端が被穿孔対象W1に接触できない場所であっても穿孔終点41とすることが可能となる、過剰穿孔(例えば被穿孔対象W1を貫通するまで穿孔されること)を抑制できる、等の効果も有する。
The
In addition, since the
[実施形態15]
図23は、実施形態15に係る穿孔装置1500を説明するための図で、図24は、実施形態15においてプレートPがある場合の穿孔等を説明するための図である。
実施形態15に係る穿孔装置1500は、基本的には実施形態13に係る穿孔装置1300と同様であるが、被穿孔対象(W1)の外側にプレートPが配置される点が異なる(図23、図24参照)。
ここで、プレートPは、スクリュー95(ネジ)により被穿孔対象W1にネジ留めされ、被穿孔対象W1の骨折した箇所等を固定するために用いられる。なお、スクリュー95のプレートPへの挿入案内のため、プレートPには孔P01が設けられている(図24(B)、(C)参照)。なお、スクリュー95は、その先端が被穿孔対象W1の外に飛び出さないようにする方法(図24(B)参照)の他、少し飛び出すようにする方法(図24(C)参照)がある。前者の方法によれば、尖部によるケガ等が抑制され、後者の方法によれば、被穿孔対象W1(その骨皮質)とスクリュー95で効きがより一層強くなる(なお、この実施形態では尖部が筋肉W2で覆われているため尖部によるケガ等は生じ難い)。プレートP及びスクリュー95には、例えば、ステンレス、チタン等の金属、セラミックス、プラスチック等の材質の材料を用いることができる。プレートP及びスクリュー95の両者が異なる材質の材料の場合は熱膨張率の違いにより固定が緩みやすいが、同じ材質の材料にするとそのような緩みを低減できる。
[Embodiment 15]
FIG. 23 is a diagram for explaining a
The
Here, the plate P is screwed to the drilling target W1 by a screw 95 (thread) and is used to fix the fractured part of the drilling target W1. In addition, a hole P01 is provided in the plate P to guide the
実施形態13の[0 2次元透視画像8の表示]~[8 穿孔終点41への穿孔到達]は、実施形態15でも基本的に同様である。実施形態15の図23(A)~(E)は、実施形態13の図21(A)~(E)にそれぞれ対応し、それらと基本的に同様である。 [0 Display of 2D fluoroscopic image 8] to [8 Reaching perforation end point 41] in embodiment 13 are basically the same in embodiment 15. Figures 23(A) to (E) in embodiment 15 correspond to Figures 21(A) to (E) in embodiment 13, respectively, and are basically the same as those.
しかしながら、被穿孔対象(W1)の外側には、孔P01を有するプレートPが配置されているため、術者Mは、被穿孔対象W1を穿孔する前に、まずドリル34をプレートの孔P01に挿入する。そして、術者Mが穿孔用工具3を動かし、穿孔方向延長線31が(暫定的な)穿孔終点41を通過するように調整するのは実施形態13と同様であるが、実施形態13と異なり、穿孔案内用のプレートの孔P01により、ドリル34(穿孔方向延長線31)の穿孔方向が目的場所と異なる方向に振れる場合がある(穿孔方向が振れやすい場合がある)(図24(A)参照)。
そのため、術者Mは、被穿孔対象W1の2次元透視画像8を見ながら、ドリル34(穿孔方向延長線31)の振れる方向に合わせて(振れる方向の範囲内で)穿孔終点41の場所として適当な場所を探りながら治具接触点430を移動させ、適当な穿孔終点41及び穿孔方向延長線31を決定して穿孔する(図23(B)~(E)参照)。もしくは、プレートP自体の場所を移動し、穿孔方向を目的場所に合わせる。これらの方法を併用することもやぶさかではない。なお、穿孔方向延長線31が穿孔終点41を通過したり、穿孔が穿孔終点41に到達すると穿孔終点41の表示が変化するのは実施形態13と同様である(図23(D)(E)参照)。
However, since a plate P having a hole P01 is disposed on the outside of the object to be drilled (W1), the operator M first inserts the
Therefore, while looking at the two-
そして、穿孔が終了すると、術者Mは、被穿孔対象W1に開けられた孔W21にスクリュー95をねじ込み、プレートPを被穿孔対象W1に固定する(図24(B)、(C)参照)。
Then, when drilling is completed, the surgeon M screws the
上記した実施形態15に係る穿孔装置1500は、被穿孔対象(W1)の外側にプレートPが配置される点以外の点については実施形態13に係る穿孔装置1300と同様であるため、実施形態13に係る穿孔装置1300が有する効果のうち該当する効果を有する。
なお、被穿孔対象W1の2次元透視画像8があると、それを見ることにより、プレートの孔P01によって穿孔方向延長線31が振られるような場合であっても、適当な穿孔終点41及び穿孔方向延長線31を決定することができるため、より一層的確な穿孔をすることが可能となる。
The
Furthermore, if there is a two-
[実施形態16]
図25は、実施形態16に係る穿孔装置1600を説明するための図である。 図25(A)は穿孔装置1600による穿孔を説明するための図で、図25(B)は穿孔された被穿孔対象W1の固定について説明するための図である。
実施形態16に係る穿孔装置1600は、基本的には実施形態15に係る穿孔装置1500と同様であるが、プレートP’の孔P01’に対するドリル34(又はスクリュー95’)の方向が一定になるようなプレートP’が被穿孔対象W1の外側に配置されている点が異なる。
このようなプレートP’の例としては、例えば、プレートP’の孔P01’の径(又は形状)がドリル34の径とほぼ同じ(又はガタが生じない形状)のものや、所謂ロッキングプレート(対応するドリル34又はスクリュー95’との間に一対の雄雌ネジが形成されているプレート)がある。
[Embodiment 16]
Fig. 25 is a diagram for explaining a
The
Examples of such plates P' include those in which the diameter (or shape) of the hole P01' in the plate P' is approximately the same as the diameter of the drill 34 (or has a shape that does not cause any play), and so-called locking plates (plates in which a pair of male and female threads are formed between the
被穿孔対象W1の外側に当該プレートP’がある場合、その孔P01’にドリル34(又はスクリュー95’)を当てると、ドリル34(又はスクリュー95’)の方向が振れず一義的に定まる(図25(A)参照)。そして、制御手段2は、一義的に決まる穿孔方向延長線31の仮想3次元画像12をディスプレイ1上に表示させる。術者Mは、穿孔方向延長線31の、被穿孔対象W1の外側との交点に穿孔目印用治具4の先端を当てる。すると制御手段2は、当該交点を治具接触点430として、その仮想3次元画像12をディスプレイ1上に表示させる。この治具接触点430を穿孔終点としてもよい。しかし、実施形態14の穿孔装置1400(図22参照)と同様に、穿孔進行方向と逆方向に治具接触点430から一定の距離(L1)離れた点を穿孔終点41としてもよい。更に、穿孔が穿孔終点41に達すると、治具接触点430(又は穿孔終点41)の表示(形、色等)を変化させるようにしてもよい(図25(A)参照)。
その他の点は、実施形態15(又は実施形態14)と同様であるので説明を省略する。
When the plate P' is located outside the drilling target W1, when the drill 34 (or the screw 95') is applied to the hole P01', the direction of the drill 34 (or the screw 95') is determined uniquely without deflection (see FIG. 25(A)). Then, the control means 2 displays a virtual three-
Other points are the same as those of the fifteenth embodiment (or the fourteenth embodiment), so the explanation will be omitted.
穿孔された被穿孔対象W1には、スクリュー95’が、被穿孔対象W1の骨折部をまたがるように形成された孔(穿孔された孔)に配される。そして、プレートP’と相まって被穿孔対象W1の骨折部を固定する(図25(B)参照)。In the drilled object W1, a screw 95' is placed in a hole (drilled hole) formed so as to straddle the fractured part of the drilled object W1. Then, in combination with the plate P', the fractured part of the drilled object W1 is fixed (see FIG. 25 (B)).
上記した実施形態16に係る穿孔装置1600は、プレートP’の孔P01’に対するドリル34(又はスクリュー95’)の方向が一定になるようなプレートP’が被穿孔対象W1の外側に配置されている以外の点については、実施形態15(又は14)に係る穿孔装置1500(又は1400)と同様であるため、実施形態15(又は14)に係る穿孔装置1500(又は1400)が有する効果のうち該当する効果を有する。The
[実施形態17]
図26は、実施形態17に係る固定機構1700を説明するための図である。図26(A)には孔W21に第1及び第2スクリュー(95A、95B)を挿入する前の様子、図26(B)には挿入する際の様子、図26(C)には被穿孔対象W1を固定する様子、がそれぞれ孔W21を中心とする断面図で図示されている。
[Embodiment 17]
Fig. 26 is a diagram for explaining a
実施形態17を理解しやすくするため、この断面図は正確な断面図で図示していない。例えば、本来は孔W21の向こう側に見えるもの等は省略して図示している。なお、ディスプレイ1上には穿孔終点41と穿孔方向延長線31の仮想3次元画像12が表示される。そして、実施形態12~15で説明した2次元透視画像取得手段81(例えば、X線撮像装置)を使用しない場合には、第1及び第2スクリュー(95A、95B)の断面等はディスプレイ1に表示されない。しかし、当該2次元透視画像取得手段81(例えば、X線撮像装置)を使用する場合は、図26で示されるのと同様の表示がされる。To facilitate understanding of embodiment 17, this cross-sectional view is not an accurate cross-sectional view. For example, the illustration omits things that would normally be visible on the other side of hole W21. A virtual three-
図26に示す固定機構1700は、それぞれ、頭部(95A3、95B3)と、互いに嵌合可能な関係にある一対のネジ部(95A1、95B1)と、を有する第1及び第2スクリュー(95A、95B)を、それぞれネジ部を先頭にして貫通孔(W21)の異なる孔口(図上の上下の孔口)から貫通孔(W21)に挿入し、それらの頭部間(95A3・95B3間)に被穿孔対象(W1)を挟んだ状態で一対のネジ部(95A1、95B1)を貫通孔(W21)の中で嵌合させることにより、被穿孔対象(W1)を固定する固定機構である。The
詳しく説明すると、被穿孔対象W1には、これまでに説明したいずれかの実施形態の穿孔装置(100等)で穿孔された孔W21(貫通孔)が形成されている(図26(A)参照)。To explain in more detail, a hole W21 (through hole) is formed in the object W1 to be drilled by any of the embodiments of the drilling device (100, etc.) described so far (see Figure 26 (A)).
そして、術者Mは、ディスプレイ1上に表示される穿孔終点41及び穿孔方向延長線31の仮想3次元画像12等をガイドとして、第1及び第2スクリュー(95A、95B)を、貫通孔の孔W21に挿入する(図26(B)参照)。
これらの第1及び第2スクリュー(95A、95B)は、ネジ部(95A1、95B1)、頭部(95A3、95B3)、及び、これらの間に必要に応じて設けられる円筒部(95A2、95B2)とを有する。第1スクリュー95Aのネジ部95A1は、円柱形状に形成された円筒形状部の外周部に設けられ、第2スクリュー95Bのネジ部95B1は、外周が孔W21に入り内周が上記円柱形状の外周に対応する円筒形状部の内周部に設けられている。ネジ部(95A1、95B1)は、一方が雄ネジ、他方が雌ネジで、両ネジは互いに嵌合するように形成されている。第1及び第2スクリュー(95A、95B)は、孔W21(貫通孔)の両方の孔口からそれぞれネジ部(95A1、95B1)を先頭に挿入される。
なお、両ネジの頭部(95A3、95B3)は、例えば球面、非球面、平面等で尖部を有さない。一方、ネジ部(95A1、95B1)は先頭部分に尖部(ネジの凹凸を含む)を有する。
Then, the surgeon M uses the virtual three-
These first and second screws (95A, 95B) have threaded portions (95A1, 95B1), heads (95A3, 95B3), and cylindrical portions (95A2, 95B2) provided between them as necessary. The threaded portion 95A1 of the
The heads of both screws (95A3, 95B3) are, for example, spherical, aspherical, flat, etc. and do not have a sharp point. On the other hand, the threaded portions (95A1, 95B1) have a sharp point (including thread irregularities) at the leading end.
そして、術者Mは、第1及び第2スクリュー(95A、95B)を孔W21にネジ部側から孔W21(貫通孔)に挿入し、ネジ部(95A1、95B1)を孔W21の中で嵌合させる。一方、頭部(95A3、95B3)は孔W21の口で引っ掛かって留まるため、被穿孔対象W1が頭部間(95A3・95B3間)に挟まって固定される(図26(C)参照)。Then, the surgeon M inserts the first and second screws (95A, 95B) into the hole W21 (through hole) from the threaded side, and engages the threaded portions (95A1, 95B1) in the hole W21. Meanwhile, the heads (95A3, 95B3) are caught and retained at the mouth of the hole W21, so that the object W1 to be drilled is sandwiched and fixed between the heads (95A3, 95B3) (see FIG. 26C).
上記の固定機構1700は、上記[16]で述べた効果を有する。
なお、実施形態12、13等のように、更に2次元透視画像取得手段81(X線撮像装置)を用いると、術者Mは、2次元透視画像8を見ることにより、より一層適切に固定することが可能となる。
The
In addition, as in
[実施形態18]
図27は、実施形態18に係る固定機構1800を説明するための図である。実施形態18に係る固定機構1800は、基本的には実施形態17に係る固定機構1700と同様であるが、被穿孔対象W1を、その外側に配置したプレート(P1、P2)を介して固定する点が異なる。
[Embodiment 18]
27 is a diagram for explaining a
図27(A)には孔W21を穿孔する様子、図27(B)には穿孔された孔W21に第1及び第2スクリュー(95A、95B)を挿入する様子、図27(C)には被穿孔対象W1を固定する様子、がそれぞれ図示されている。なお、被穿孔対象W1は広い領域(被穿孔対象W1の上下間の2本の一点鎖線で挟まれた領域)で破砕乃至粉砕されている。27(A) shows the drilling of hole W21, FIG. 27(B) shows the insertion of first and second screws (95A, 95B) into the drilled hole W21, and FIG. 27(C) shows the fixing of the drilled object W1. The drilled object W1 is crushed or pulverized in a wide area (the area between the two dashed lines between the top and bottom of the drilled object W1).
被穿孔対象W1に孔W21を穿孔する場合、術者Mは、まず、プレート(P1、P2)を準備する(図27(A)参照)。第1及び第2プレート(P1、P2)は、両方準備してもよいが、一方(P1)だけでもよい。ここで説明する実施形態18では両方を準備する。When drilling a hole W21 in a drilling target W1, the surgeon M first prepares plates (P1, P2) (see FIG. 27(A)). The first and second plates (P1, P2) may both be prepared, or only one (P1) may be prepared. In the embodiment 18 described here, both are prepared.
これらの第1及び第2プレート(P1、P2)は、第1及び第2スクリュー(95A、95B)の頭部(95A2、95B2)が通過できない大きさ又は形状の孔(P11、P21)を有する。術者Mは、第1及び第2プレート(P1、P2)を被穿孔対象W1の外側(両側)に、破砕等で分断されて複数に分かれた被穿孔対象W1を覆うように配置する。These first and second plates (P1, P2) have holes (P11, P21) of a size or shape that the heads (95A2, 95B2) of the first and second screws (95A, 95B) cannot pass through. The surgeon M places the first and second plates (P1, P2) on the outside (both sides) of the target W1 to be drilled so as to cover the target W1 to be drilled that has been divided into multiple pieces by fracturing or the like.
次に、術者Mは、穿孔用工具3のドリル34の先端部を第1プレートP1の孔P11に当てる。このとき、孔P11によりドリル34の方向が変わって穿孔方向延長線31の方向が変化しやすい(振れやすい)ため、術者Mは、穿孔方向延長線31の方向変化に合わせ、第1プレートP1もしくは第2プレートP2の位置を適切に動かし、穿孔終点41の場所を変更する。または、穿孔方向延長線31の方向を穿孔終点41に再度合わせる。この穿孔終点41の場所が、第2プレートP2の孔P21の場所となる。術者は、ドリル34を動かしながら、被穿孔対象W1の状態を考慮しつつ、穿孔方向延長線31の方向、及び穿孔終点41の場所を決定し、その決定に沿って適当な場所に第1及び第2プレート(P1、P2)を配置する。このような配置位置に沿って術者Mは被穿孔対象W1を穿孔して孔P21(貫通孔)を形成する。Next, the surgeon M places the tip of the
次に、術者Mは、第1及び第2スクリュー(95A、95B)を、ネジ部(95A1、95B1)を先頭にして、孔W21(貫通孔)に、その異なる孔口からそれぞれ挿入する(図27(B)参照)。Next, the surgeon M inserts the first and second screws (95A, 95B) into hole W21 (through hole) from different openings thereof, with the threaded portions (95A1, 95B1) leading (see Figure 27 (B)).
次に、術者Mは、第1及び第2スクリュー(95A、95B)のネジ部(95A1、95B1)を孔W21の中で嵌合させる(図27(C)参照)。このとき、その頭部(95A2、95B2)はプレート(P1、P2)の孔(P11、P21)の孔口で留まり、それ以上孔W21の中に進めない。これにより、被穿孔対象W1は、プレート(P1、P2)を介して、第1及び第2スクリュー(95A、95B)の頭部間(95A3・95B3間)に挟まり固定される。Next, the surgeon M fits the threaded portions (95A1, 95B1) of the first and second screws (95A, 95B) into the holes W21 (see FIG. 27(C)). At this time, the heads (95A2, 95B2) remain at the mouths of the holes (P11, P21) of the plates (P1, P2) and cannot advance any further into the hole W21. As a result, the object W1 to be drilled is sandwiched and fixed between the heads (95A3, 95B3) of the first and second screws (95A, 95B) via the plates (P1, P2).
実施形態18に係る固定機構1800は、上記[17]で述べた効果を有する。
また、実施形態18に係る固定機構1800は、被穿孔対象W1を、その外側に配置したプレート(P1、P2)を介して固定する点以外の点については、実施形態17に係る固定機構1700と同様であるため、実施形態17に係る固定機構1700が有する効果のうち該当する効果も有する。
The
In addition, the
[実施形態19]
実施形態19は、実施形態12~18における術者Mの代わりに大工(木工作業者)とし、被穿孔対象W1を骨の代わりに木材(破断した木材の板又は柱)とする実施形態である(図面なし)。
このようにしても、被穿孔対象W1を骨の代わりに木材にする点が異なるだけなので、実施形態12~18の効果のうち該当する効果を有する。
[Embodiment 19]
In embodiment 19, the surgeon M in
This method has the same effect as the twelfth to eighteenth embodiments, except that the object W1 to be drilled is made of wood instead of bone.
[実施形態20]
実施形態20は、実施形態12~18における術者Mの代わり鉄骨工事作業者とし、被穿孔対象W1を骨の代わりに鉄骨(破断した鉄骨)とする実施形態である(図面なし)。
このようにしても、被穿孔対象W1を骨の代わりに鉄骨にする点が異なるだけなので、実施形態12~18の効果のうち該当する効果を有する。
[Embodiment 20]
In the twentieth embodiment, the surgeon M in the twelfth to eighteenth embodiments is replaced by a steel frame construction worker, and the object W1 to be drilled is a steel frame (broken steel frame) instead of a bone (not shown).
This method has the same effect as the
[実施形態21]
実施形態21は、実施形態12~18における術者Mの代わりにコンクリート塀工事作業者とし、被穿孔対象W1を骨の代わりにコンクリート塀(破断したコンクリート塀)とする実施形態である(図面なし)。
このようにしても、被穿孔対象W1を骨の代わりにコンクリート塀にする点が異なるだけなので、実施形態12~18の効果のうち該当する効果を有する。
[Embodiment 21]
In
This method has the same effect as the
以上、本発明を上記の実施形態に基づいて説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではない。その趣旨を逸脱しない範囲において種々の形態において実施することが可能である。例えば、下記に示すような変形も可能である。 Although the present invention has been described above based on the above embodiment, the present invention is not limited to the above embodiment. It can be embodied in various forms without departing from the spirit of the invention. For example, the following modifications are also possible.
(1)上記した実施形態1~21においては、制御手段2が穿孔用工具3又は穿孔目印用治具4の外観情報を参照するのに撮像手段7を用いたが、例えば、レーザー、赤外線、超音波等を使用する形状計測センサーを用いてもよい。
(2)上記した実施形態1~8においては、撮像手段7(外観情報取得手段)は1つであるが、複数であってもよい。複数の場合、3次元の外観情報は、より一層得やすくなる。
(3)上記した実施形態1~21においては、1つの撮像手段7(外観情報取得手段)を備え、その撮像手段7で、撮像したり、外観情報を参照したりしたが、撮像手段7は撮像として用い、その他に、外観情報を参照する外観情報取得手段(別の撮像手段又は形状計測センサー)を備えるようにしてもよい。
(4)上記した実施形態1~21においては、撮像手段7はディスプレイ1(ヘッドマウントディスプレイ6)に搭載されているが、例えば、床、壁、天井、地面、塀、三脚、スタンド(キャスターがあるもの又はキャスター付のもの)等に搭載されていてもよい。
(5)上記した実施形態1~21においては、ディスプレイ1はヘッドマウントディスプレイ6でありヘッドに搭載されるが、ヘッドマウントディスプレイ6ではなく、例えば、床、壁、天井、地面、塀、三脚、スタンド(キャスターがあるもの又はキャスター付のもの)等に搭載されるディスプレイ1であってもよい。
(6)上記した実施形態1~21においては、穿孔用工具3と穿孔目印用治具4を把持する者(術者M等)は同じ者であったが、それぞれ異なる者が把持してもよい。
(7)上記した実施形態12~15においては、2次元透視画像取得手段81がX線撮像装置で、検出波84がX線、検出波発生部82がX線管、検出部83がイメージ管であるが、2次元透視画像取得手段81が超音波撮像装置、検出波84が超音波、検出波発生部82が超音波発生器、検出部83が反射波検出手段であってもよい。
あるいは、2次元透視画像取得手段81が光超音波撮像装置、検出波84がレーザー光(パルス光)、検出波発生部82がレーザー光発生器、検出部83がレーザー光が照射された箇所から発せられる超音波を検出する超音波検出器であってもよい。
(1) In the above-mentioned
(2) In the above-described first to eighth embodiments, the imaging means 7 (appearance information acquisition means) is one, but a plurality of imaging means may be used. In the case of a plurality of imaging means, it becomes easier to obtain three-dimensional appearance information.
(3) In the above-mentioned
(4) In the above-mentioned
(5) In the above-described
(6) In the above-described
(7) In the above-mentioned
Alternatively, the two-dimensional fluoroscopic image acquisition means 81 may be an optical ultrasonic imaging device, the
W…被穿孔対象、W1…被穿孔対象(骨)、W2…筋肉、W3…第3マーク、W9…被穿孔対象(木材)、W91…被穿孔対象(木材の板)、W92…被穿孔対象(木材の板)、W10…被穿孔対象(鉄骨)、W11…被穿孔対象(コンクリート塀)、W21…孔、M…穿孔する者(術者)、M9…穿孔する者(大工)、M10…穿孔する者(鉄骨工事作業者)、M11…穿孔する者(コンクリート塀工事作業者)、100、200、300、400、500、600、700(700A、700B)、800、900、1000、1100、1200、1300、1400、1500…穿孔装置、1600、1700…固定機構、1…ディスプレイ、11…現実の像、12…仮想3次元画像、2…制御手段、21…CPU、22…ROM、23…RAM、24…I/O、25…内部バス、26…インターフェース、3…穿孔用工具、31…穿孔方向延長線、32…第1マーク、33…先端、34…ドリル(ドリルビット)、35…把持部、36…距離、37…アッタチメント取り付け部(チャック)、38…穿孔開始点、4…穿孔目印用治具、41…穿孔終点、42…第2マーク、43…先端、44…針部、45…把持部、46…距離、48…穿孔目印用治具取付具、48a…把持部、48b…アーム、48c…把持部、48d…アーム、48e…ジョイント、48f…バネ、48g…バネ、4A…穿孔目印用治具、43a…先端、44a…針部、45a…ネジ部(雄ネジ)、42a…第2マーク、49A…穿孔目印用治具取付具、49a1…ひさし部、49a2…ネジ部(雌ネジ)、49B…穿孔目印用治具取付具、48a3…吸盤、430…治具接触点、6…ヘッドマウントディスプレイ、61…ケーブル、7…撮像手段(カメラ)、8…2次元透視画像、81…2次元透視画像取得手段、82…検出波発生部、83…検出部、84…検出波、84a…穿孔終点通過通知表示部、85a…穿孔終点距離通知表示部、85b…穿孔終点距離通知表示部、88a…穿孔終点表示維持モード表示部、88b…警告表示部、88c…警告表示部、95、95’…スクリュー、95A…第1スクリュー、95B…第2スクリュー、95A1、95B1…ネジ部、95A2、95B2…頭部、95A3、95B3…円筒部、P、P’…プレート、P01、P01’…孔、P1…第1プレート、P2…第2プレート、P11、21…孔 W...object to be drilled, W1...object to be drilled (bone), W2...muscle, W3...third mark, W9...object to be drilled (wood), W91...object to be drilled (wooden board), W92...object to be drilled (wooden board), W10...object to be drilled (steel frame), W11...object to be drilled (concrete wall), W21...hole, M...person to drill (surgeon), M9...person to drill (carpenter), M10...person to drill (steel frame worker), M11...person to drill (concrete wall worker), 100, 200, 300, 400, 500, 600, 700 (700A, 700B), 800, 900, 1000, 1100, 1200, 1300, 1400, 1500...Drilling device, 1600, 1700...Fixing mechanism, 1...Display, 11...Real image, 12...Virtual three-dimensional image, 2...Control means, 21...CPU, 22...ROM, 23...RAM, 24...I/O, 25...Internal bus, 26...Interface, 3...Drilling tool, 31...Drilling direction extension line, 32...First mark, 33...Tip, 34...Drill (drill bit), 35...Grip, 36...Distance, 37...Attachment mounting part (chuck), 38...Drilling start point, 4...Drilling mark jig, 41...Drilling end point, 42...Second mark, 43...Tip, 44...Needle part, 4 5...gripping portion, 46...distance, 48...perforation mark jig attachment, 48a...gripping portion, 48b...arm, 48c...gripping portion, 48d...arm, 48e...joint, 48f...spring, 48g...spring, 4A...perforation mark jig, 43a...tip, 44a...needle portion, 45a...screw portion (male thread), 42a...second mark, 49A...perforation mark jig attachment, 49a1...eaves portion, 49a2...screw portion (female thread), 49B...perforation mark jig attachment, 48a3...suction cup, 430...jig contact point, 6...head mounted display, 61...cable, 7...imaging means (camera), 8...two-dimensional perspective image, 81 ...two-dimensional fluoroscopic image acquisition means, 82...detection wave generation unit, 83...detection unit, 84...detection wave, 84a...drilling end point passing notification display unit, 85a...drilling end point distance notification display unit, 85b...drilling end point distance notification display unit, 88a...drilling end point display maintenance mode display unit, 88b...warning display unit, 88c...warning display unit, 95, 95'...screw, 95A...first screw, 95B...second screw, 95A1, 95B1...threaded portion, 95A2, 95B2...head, 95A3, 95B3...cylindrical portion, P, P'...plate, P01, P01'...hole, P1...first plate, P2...second plate, P11, 21...hole
Claims (7)
前記穿孔装置は、
透視又は撮像される現実の像を目視可能で、撮像手段が装着されたヘッドマウントディスプレイであるディスプレイと、
片手で把持可能な穿孔用工具と、
穿孔目印用治具と、
前記撮像手段を用いて前記穿孔用工具及び前記穿孔目印用治具の外観情報を取得する外観情報取得手段と、
前記外観情報取得手段により取得された前記穿孔用工具及び前記穿孔目印用治具の前記外観情報を参照して、穿孔方向延長線及び穿孔終点を含む仮想3次元画像を作成し、当該仮想3次元画像を前記現実の像に反映させて前記ディスプレイに表示させる制御手段と、
を備える穿孔装置であって、
前記制御手段は、前記穿孔終点の表示について、前記穿孔目印用治具の配置が変化しても表示位置が変わらないように前記ディスプレイに表示させる穿孔終点表示維持モードでの表示制御が可能で、当該モードで表示するときには前記穿孔終点表示維持モードである旨を表示させ、前記被穿孔対象が動くことにより、前記穿孔終点の位置が実際には変化しているにもかかわらず、変化する前と同じ位置を表示し続ける場合、前記穿孔終点が正しい表示位置に表示されていない可能性があることを警告表示させることを特徴とする穿孔装置。 A perforation device for perforating a living body that is a perforation target,
The punching device is
A display that is a head-mounted display on which a see-through or imaged real image can be viewed and on which an imaging means is attached;
A drilling tool that can be held in one hand;
A drilling marking tool;
an appearance information acquisition means for acquiring appearance information of the drilling tool and the drilling mark jig using the imaging means;
a control means for creating a virtual three-dimensional image including a drilling direction extension line and a drilling end point by referring to the appearance information of the drilling tool and the drilling mark jig acquired by the appearance information acquisition means, and for reflecting the virtual three-dimensional image on the real image and displaying it on the display;
A drilling device comprising:
The control means is capable of controlling the display of the drilling end point in a drilling end point display maintenance mode in which the display is caused to display the end point so that the display position does not change even if the position of the drilling marker jig is changed, and when displaying in this mode, it displays an indication that the drilling end point display maintenance mode is being used, and if the position of the drilling end point has actually changed due to movement of the object to be drilled, but the same position as before the change continues to be displayed, a warning is displayed to the effect that the drilling end point may not be displayed in the correct position.
前記穿孔装置は、
透視又は撮像される現実の像を目視可能で、撮像手段が装着されたヘッドマウントディスプレイであるディスプレイと、
片手で把持可能な穿孔用工具と、
穿孔目印用治具と、
前記撮像手段を用いて前記穿孔用工具及び前記穿孔目印用治具の外観情報を取得する外観情報取得手段と、
前記外観情報取得手段により取得された前記穿孔用工具及び前記穿孔目印用治具の前記外観情報を参照して、穿孔方向延長線及び穿孔終点を含む仮想3次元画像を作成し、当該仮想3次元画像を前記現実の像に反映させて前記ディスプレイに表示させる制御手段と、
を備える穿孔装置であって、
前記制御手段は、
前記穿孔用工具及び前記穿孔目印用治具について、前記撮像手段により撮影された撮影画像を、予め取得済の既知3次元画像と比較し、前記穿孔用工具及び前記穿孔目印用治具の仮想3次元画像を前記既知3次元画像を基に、位置、大きさ及び形状を前記撮影画像に合わせ、前記形状が歪んでいれば歪めるようにして作成し、当該作成された前記穿孔用工具及び前記穿孔目印用治具の前記仮想3次元画像を、前記現実の像に重畳させて前記ディスプレイ上に表示させることを特徴とする穿孔装置。 A perforation device for perforating a living body that is a perforation target,
The punching device is
A display that is a head-mounted display on which a see-through or imaged real image can be viewed and on which an imaging means is attached;
A drilling tool that can be held in one hand;
A drilling marking tool;
an appearance information acquisition means for acquiring appearance information of the drilling tool and the drilling mark jig using the imaging means;
a control means for creating a virtual three-dimensional image including a drilling direction extension line and a drilling end point by referring to the appearance information of the drilling tool and the drilling mark jig acquired by the appearance information acquisition means, and for reflecting the virtual three-dimensional image on the real image and displaying it on the display;
A drilling device comprising:
The control means
A drilling device characterized in that an image captured by the imaging means for the drilling tool and the drilling mark jig is compared with a known three-dimensional image previously obtained, a virtual three-dimensional image of the drilling tool and the drilling mark jig is created based on the known three-dimensional image by matching the position, size and shape to the captured image and distorting the shape if it is distorted, and the created virtual three-dimensional image of the drilling tool and the drilling mark jig is displayed on the display by superimposing it on the real image.
前記穿孔装置は、
透視又は撮像される現実の像を目視可能で、撮像手段が装着されたヘッドマウントディスプレイであるディスプレイと、
片手で把持可能な穿孔用工具と、
穿孔目印用治具と、
前記撮像手段を用いて前記穿孔用工具及び前記穿孔目印用治具の外観情報を取得する外観情報取得手段と、
前記外観情報取得手段により取得された前記穿孔用工具及び前記穿孔目印用治具の前記外観情報を参照して、穿孔方向延長線及び穿孔終点を含む仮想3次元画像を作成し、当該仮想3次元画像を前記現実の像に反映させて前記ディスプレイに表示させる制御手段と、
を備える穿孔装置であって、
前記穿孔目印用治具は、
細長いネジ部、前記ネジ部の先に設けられた針部、及び、前記ネジ部の周囲に設けられた吸盤付きのひさし部を有し、
前記ネジ部の回転によって、前記被穿孔対象へ穿孔する深さが調整され、前記吸盤付きの前記ひさし部によって、当該穿孔目印用治具が前記被穿孔対象に吸着され、当該穿孔目印用治具の前記被穿孔対象に対する配置位置が維持されるように構成されていることを特徴とする穿孔装置。 A perforation device for perforating a living body that is a perforation target,
The punching device is
A display that is a head-mounted display on which a see-through or imaged real image can be viewed and on which an imaging means is attached;
A drilling tool that can be held in one hand;
A drilling marking tool;
an appearance information acquisition means for acquiring appearance information of the drilling tool and the drilling mark jig using the imaging means;
a control means for creating a virtual three-dimensional image including a drilling direction extension line and a drilling end point by referring to the appearance information of the drilling tool and the drilling mark jig acquired by the appearance information acquisition means, and for reflecting the virtual three-dimensional image on the real image and displaying it on the display;
A drilling device comprising:
The drilling mark jig is
The needle has a long and thin screw portion, a needle portion provided at the tip of the screw portion, and a visor portion with a suction cup provided around the screw portion,
This drilling device is characterized in that the depth of drilling into the object to be drilled is adjusted by rotating the screw portion, the drilling mark jig is adsorbed to the object to be drilled by the eaves portion with the suction cup, and the position of the drilling mark jig relative to the object to be drilled is maintained.
前記制御手段は、前記穿孔方向延長線の前記仮想3次元画像、及び、前記穿孔終点の前記仮想3次元画像を、前記現実の像と異なる表示態様で前記ディスプレイに表示させることを特徴とする穿孔装置。 The punching device according to any one of claims 1 to 3 ,
The drilling device is characterized in that the control means displays the virtual three-dimensional image of the drilling direction extension line and the virtual three-dimensional image of the drilling end point on the display in a display mode different from the actual image.
前記穿孔装置は、更に、
前記穿孔用工具の穿孔方向延長線が、前記穿孔終点を通過すること、又は、通過しないこと、を通知する通過通知手段
を備えることを特徴とする穿孔装置。 The punching device according to any one of claims 1 to 3 ,
The punching device further comprises:
A drilling device comprising: a passage notification means for notifying that an extension line of the drilling direction of the drilling tool passes through or does not pass through the drilling end point.
前記穿孔装置は、更に、
前記穿孔用工具の穿孔部の先端が、前記穿孔終点に近づいたこと、又は、到達したこと、を通知する穿孔通知手段
を備えることを特徴とする穿孔装置。 The punching device according to any one of claims 1 to 3 ,
The punching device further comprises:
A drilling device comprising: a drilling notification means for notifying that a tip of the drilling part of the drilling tool is approaching or has reached the drilling end point.
前記制御手段は、前記穿孔目印用治具の先端が前記被穿孔対象に接触する治具接触点、又は、前記治具接触点と前記穿孔用工具が穿孔を開始する穿孔開始点とを結ぶ直線上で前記治具接触点から一定の距離離隔した点、を前記穿孔終点として前記ディスプレイに表示させることを特徴とする穿孔装置。 The punching device according to any one of claims 1 to 3 ,
The control means of the drilling device is characterized in that it displays on the display as the drilling end point a jig contact point where the tip of the drilling mark jig comes into contact with the object to be drilled, or a point located a certain distance away from the jig contact point on a straight line connecting the jig contact point and the drilling start point where the drilling tool begins drilling.
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