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技術 医療情報仮想現実システム

出願人 HoloEyes株式会社
発明者 谷口直嗣杉本真樹
出願日 2018年1月23日 (1年3ヶ月経過) 出願番号 2018-516084
公開日 2019年1月31日 (3ヶ月経過) 公開番号 WO2018-139468
状態 特許登録済
技術分野 放射線診断機器 イメージ処理・作成 画像処理 イメージ分析
主要キーワード セグメント区分 位置計測データ 結合動作 空間的範囲 装着物 変形動作 仮想現実システム サーフェース
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2019年1月31日)のものです。
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図面 (16)

課題・解決手段

仮想現実空間に用いられる3次元データを利用するユーザ間のコミュニケーションを円滑にし、共有者間でのデータに関するコミュニケーションを円滑にし、かつ、データの取得対象となる者のプライバシー保護やデータの取扱いの容易さにも適い、データの活用性も高める医療情報仮想現実サーバステムを提供する。仮想現実サーバシステムにおいて、医用画像データを入力する手段と、医用画像データを、生体部位インプラント医療デバイス指標マーカ又は装着物を含む特徴部位毎セグメント区分けする手段と、医用画像データを、セグメントを有する3次元ポリゴンデータへ変換する手段と、3次元ポリゴンデータ又はセグメントにタグ付けする手段と、3次元ポリゴンデータを任意のワールド座標位置に関連付けする手段と、3次元ポリゴンデータをデータベースに保存し、タグ付けされたタグに基づいて出力する手段を備える。

概要

背景

従来から一般的に、病気診断のために、CT(Computed Tomography)やMRI(Magnetic Resonanse Imaging)による検査が多く行われている。CTやMRI検査によって得られる画像には、医学的に有益な情報が多数存在するため、かかる情報を多くの医療機関医療提供者の間で共有することは、医学上の研究・教育のために極めて有益である。しかし、CT画像MRI画像は、DICOM(Digital Imaging and COmmunication in Medicine)と呼ばれる規格で管理され、そこには患者本人個人情報が記録されているため、プライバシー保護の観点から、安易にデータを共有することはできないという問題がある。しかも、一般にデータを共有する場合には、データの活用性を向上させるためタグ付けが行われるが、タグ付けはデータへのアクセスを容易にするものであるから、個人情報が記録された情報にタグ付けを行うことは、プライバシー保護の観点からは、より慎重に行う必要がある。そのため、これまでは、病院垣根を越えて、患者のCT画像やMRI画像の情報を共有するということは行われてこなかった。

一方、近年、バーチャルリアリティなどに関する技術の進歩は目覚ましく、VR仮想現実:Virtual Reality)以外にも、AR(拡張現実:Augmented Reality)やMR複合現実:Mixed Reality)といった概念が存在する。 そこで、仮想現実を用いて仏像等の木造美術品復元を可能とした、仏像の仮想修復システムが知られている(特許文献1を参照)。これは、CTスキャナを用いて断層画像を取得・補正し、複数の2次元断層画像を積層して3次元立体画像構築する。そして、スムージング等によりデータ量を削減して、バーチャルリアリティ画像へ変換するというものである。しかし、上記特許文献1に開示された仏像の仮想修復システムは、2次元断層画像を積層して3次元立体画像を構築し、スムージング等を行うものであるが、例えば、タグ付けを行いやすくするための区分けをするといった工夫は無く、データの活用性や利便性の点で問題がある。

また、仮想現実を用いたシステムとして、手術等の際に、三次元デジタル拡大鏡を利用して、本来、人の目では見えない部分の画像を合成表示することで視覚的に支援をするシステムが知られている(特許文献2を参照)。 これは、2次元の医用画像データを基に、サーフェースポリゴンモデルを作製するものである。しかしながら、上記特許文献2に開示された三次元デジタル拡大鏡システムは、得られた3次元データを当該患者のために用いる限りでは問題は無いが、多数のユーザとデータを共有するためには、3次元画像の活用性を高めるための工夫が必要であるところ、このような工夫は見られないという問題がある。 現状では、2次元の医用画像データを3次元画像データとし、仮想現実空間を作製した場合に、データの活用性を高めるためにセグメント化するといったものは見当たらない。

概要

仮想現実空間に用いられる3次元データを利用するユーザ間のコミュニケーションを円滑にし、共有者間でのデータに関するコミュニケーションを円滑にし、かつ、データの取得対象となる者のプライバシー保護やデータの取扱いの容易さにも適い、データの活用性も高める医療情報仮想現実サーバシステムを提供する。仮想現実サーバシステムにおいて、医用画像データを入力する手段と、医用画像データを、生体部位インプラント医療デバイス指標マーカ又は装着物を含む特徴部位毎セグメントに区分けする手段と、医用画像データを、セグメントを有する3次元ポリゴンデータへ変換する手段と、3次元ポリゴンデータ又はセグメントにタグ付けする手段と、3次元ポリゴンデータを任意のワールド座標位置に関連付けする手段と、3次元ポリゴンデータをデータベースに保存し、タグ付けされたタグに基づいて出力する手段を備える。

目的

本発明は、仮想現実空間に用いられる3次元データを利用するユーザ間のコミュニケーションを円滑にし、共有者間でのデータに関するコミュニケーションを円滑にし、かつ、データの取得対象となる者のプライバシー保護やデータの取扱いの容易さにも適い、データの活用性も高める医療情報仮想現実サーバシステムを提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

医用画像データを入力するデータ入力手段と、前記医用画像データを、生体部位インプラント医療デバイス指標マーカ又は装着物を含む特徴部位毎セグメント区分けするセグメント区分け手段と、前記医用画像データを、前記セグメントを有する3次元ポリゴンデータへ変換する3次元データ変換手段と、前記3次元ポリゴンデータ又は前記セグメントにタグ付けするタグ付け手段と、前記3次元ポリゴンデータを任意のワールド座標位置に関連付けする座標関連付け手段と、前記3次元ポリゴンデータをデータベースに保存し、タグ付けされたタグに基づいて出力するデータ出力手段、を備えたことを特徴とする医療情報仮想現実サーバステム

請求項2

前記医用画像データに紐付けされた個人情報を削除する個人情報削除手段を更に備えたことを特徴とする請求項1に記載の医療情報仮想現実サーバシステム。

請求項3

前記セグメント区分け手段は、前記医用画像データが2次元医用画像データの場合に、画像の濃淡差又は3次元位置座標情報に基づいて、セグメントに区分けすることを特徴とする請求項1に記載の医療情報仮想現実サーバシステム。

請求項4

前記医用画像データは、CT画像データMRI画像データまたは超音波画像データを含む2次元の医用画像データと、前記特徴部位の3次元位置計測データの少なくとも何れかであることを特徴とする請求項1〜3の何れかに記載の医療情報仮想現実サーバシステム。

請求項5

前記セグメント区分け手段は、前記3次元ポリゴンデータの前記セグメントを修正し、修正後のセグメントに区分けする手段を更に備えたことを特徴とする請求項1〜4の何れかに記載の医療情報仮想現実サーバシステム。

請求項6

前記セグメント区分け手段は、セグメントに区分けされた前記医用画像データに基づいて、前記セグメントを修正し、修正後のセグメントに区分けする手段を更に備えたことを特徴とする請求項1〜4の何れかに記載の医療情報仮想現実サーバシステム。

請求項7

前記3次元ポリゴンデータと、前記3次元ポリゴンデータと同一の被験体に関する過去の医用画像データを変換して得られた3次元ポリゴンデータと、の時系列上の変化を一連の時系列データとして、前記データベースに保存することを特徴とする請求項1〜6の何れかに記載の医療情報仮想現実サーバシステム。

請求項8

前記3次元ポリゴンデータの時間変化に伴う形状変化を一連の時系列データとして、前記データベースに保存することを特徴とする請求項1〜6の何れかに記載の医療情報仮想現実サーバシステム。

請求項9

前記3次元ポリゴンデータを用いた仮想現実空間におけるユーザの視野および動作を一連の時系列データとして、前記3次元ポリゴンデータの時系列データに関連付けして前記データベースに保存することを特徴とする請求項1〜8の何れかに記載の医療情報仮想現実サーバシステム。

請求項10

前記3次元ポリゴンデータを用いた仮想現実空間におけるユーザの変形動作に伴う前記特徴部位の3次元形状の変化を一連の時系列データとして、前記3次元ポリゴンデータの時系列データに関連付けして前記データベースに保存することを特徴とする請求項9に記載の医療情報仮想現実サーバシステム。

請求項11

前記セグメントに区分けする前記生体部位は、臓器、血管、病巣、神経、膜、血液を含む液体から選択される少なくとも何れかであることを特徴とする請求項1〜10の何れかに記載の医療情報仮想現実サーバシステム。

請求項12

前記3次元データ変換手段において、変換した前記3次元ポリゴンデータの元となる医用画像データ以外から生成した3次元ポリゴンデータを、前記3次元ポリゴンデータに追加又は重畳するポリゴンデータ追加手段を備えたことを特徴とする請求項1〜11の何れかに記載の医療情報仮想現実サーバシステム。

請求項13

コンピュータを、請求項1の医療情報仮想現実サーバシステムにおける前記データ入力手段、前記セグメント区分け手段、前記3次元データ変換手段、前記タグ付け手段および前記データ出力手段として機能させるための医療情報仮想現実プログラム

請求項14

ユーザに対してインタラクティブに仮想現実空間を表示させるクライアント端末と、請求項1〜12の何れかの医療情報仮想現実サーバシステムとが、ネットワークを介して接続されデータを送受信するシステムであって、前記クライアント端末は、ユーザが入力したタグ情報を前記医療情報仮想現実サーバシステムに送信し、前記医療情報仮想現実サーバシステムは、受信したタグ情報に基づいて3次元ポリゴンデータを抽出して前記クライアント端末へ送信し、前記クライアント端末は、受信した3次元ポリゴンデータに基づいて仮想現実空間を構成して表示し、前記仮想現実空間におけるユーザの動作及び動作に基づく前記仮想現実空間の変化を記録して前記医療情報仮想現実サーバシステムに送信することを特徴とする医療情報仮想現実システム

請求項15

前記クライアント端末には、少なくとも1台のモバイル端末有線又は無線で接続され、前記クライアント端末において作製された仮想現実空間を構成するデータを前記モバイル端末へ送信し、前記モバイル端末において、受信したデータに基づいて仮想現実空間を表示し、前記クライアント端末において表示される仮想現実空間と、前記モバイル端末において表示される仮想現実空間が、同一の仮想現実空間を共有するように表示される、ことを特徴とする請求項14に記載の医療情報仮想現実システム。

請求項16

CT画像データ、MRI画像データまたは超音波画像データの2次元医用画像データと、生体部位、インプラント、医療デバイス、指標マーカ又は装着物の特徴部位の3次元位置計測データ、の少なくとも何れかの医用画像データを用いて、前記特徴部位毎のセグメントに区分けするセグメント区分けステップと、前記医用画像データを、前記セグメントを有する3次元ポリゴンデータへ変換する3次元データ変換ステップと、前記3次元ポリゴンデータ又は前記セグメントにタグ付けするタグ付けステップ、前記3次元ポリゴンデータを任意のワールド座標位置に関連付けする座標関連付けステップ、を備えたことを特徴とする医療情報仮想現実用データの作製方法

請求項17

前記医用画像データに紐付けされた個人情報を削除する個人情報削除ステップを更に備えたことを特徴とする請求項16に記載の医療情報仮想現実用データの作製方法。

請求項18

前記3次元ポリゴンデータに基づいて構成された仮想現実空間におけるユーザの動作及び動作に基づく仮想現実空間の変化が記録された時系列データを前記3次元ポリゴンデータの時系列データに関連付けするステップを更に備えたことを特徴とする請求項16又は17に記載の医療情報仮想現実用データの作製方法。

請求項19

請求項16〜18の何れかに記載の医療情報仮想現実用データの作製方法によって作製された医療情報仮想現実用データ。

技術分野

0001

本発明は、医用仮想現実サーバ及び仮想現実システムに関するものである。

背景技術

0002

従来から一般的に、病気診断のために、CT(Computed Tomography)やMRI(Magnetic Resonanse Imaging)による検査が多く行われている。CTやMRI検査によって得られる画像には、医学的に有益な情報が多数存在するため、かかる情報を多くの医療機関医療提供者の間で共有することは、医学上の研究・教育のために極めて有益である。しかし、CT画像MRI画像は、DICOM(Digital Imaging and COmmunication in Medicine)と呼ばれる規格で管理され、そこには患者本人個人情報が記録されているため、プライバシー保護の観点から、安易にデータを共有することはできないという問題がある。しかも、一般にデータを共有する場合には、データの活用性を向上させるためタグ付けが行われるが、タグ付けはデータへのアクセスを容易にするものであるから、個人情報が記録された情報にタグ付けを行うことは、プライバシー保護の観点からは、より慎重に行う必要がある。そのため、これまでは、病院垣根を越えて、患者のCT画像やMRI画像の情報を共有するということは行われてこなかった。

0003

一方、近年、バーチャルリアリティなどに関する技術の進歩は目覚ましく、VR仮想現実:Virtual Reality)以外にも、AR(拡張現実:Augmented Reality)やMR複合現実:Mixed Reality)といった概念が存在する。 そこで、仮想現実を用いて仏像等の木造美術品復元を可能とした、仏像の仮想修復システムが知られている(特許文献1を参照)。これは、CTスキャナを用いて断層画像を取得・補正し、複数の2次元断層画像を積層して3次元立体画像構築する。そして、スムージング等によりデータ量を削減して、バーチャルリアリティ画像へ変換するというものである。しかし、上記特許文献1に開示された仏像の仮想修復システムは、2次元断層画像を積層して3次元立体画像を構築し、スムージング等を行うものであるが、例えば、タグ付けを行いやすくするための区分けをするといった工夫は無く、データの活用性や利便性の点で問題がある。

0004

また、仮想現実を用いたシステムとして、手術等の際に、三次元デジタル拡大鏡を利用して、本来、人の目では見えない部分の画像を合成表示することで視覚的に支援をするシステムが知られている(特許文献2を参照)。 これは、2次元の医用画像データを基に、サーフェースポリゴンモデルを作製するものである。しかしながら、上記特許文献2に開示された三次元デジタル拡大鏡システムは、得られた3次元データを当該患者のために用いる限りでは問題は無いが、多数のユーザとデータを共有するためには、3次元画像の活用性を高めるための工夫が必要であるところ、このような工夫は見られないという問題がある。 現状では、2次元の医用画像データを3次元画像データとし、仮想現実空間を作製した場合に、データの活用性を高めるためにセグメント化するといったものは見当たらない。

先行技術

0005

特開2002−216102号公報
国際公開パンフレットWO2009/116663号

発明が解決しようとする課題

0006

かかる状況に鑑みて、本発明は、仮想現実空間に用いられる3次元データを利用するユーザ間のコミュニケーションを円滑にし、共有者間でのデータに関するコミュニケーションを円滑にし、かつ、データの取得対象となる者のプライバシー保護やデータの取扱いの容易さにも適い、データの活用性も高める医療情報仮想現実サーバシステムを提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0007

すなわち、本発明の医療情報仮想現実サーバシステムは、仮想現実システムにおいて、下記手段を備える。1)医用画像データを入力するデータ入力手段、2)医用画像データを、生体部位インプラント医療デバイス指標マーカ又は装着物を含む特徴部位毎セグメントに区分けするセグメント区分け手段、3)医用画像データを、セグメントを有する3次元ポリゴンデータへ変換する3次元データ変換手段、4)3次元ポリゴンデータ又はセグメントにタグ付けするタグ付け手段、5)3次元ポリゴンデータを任意のワールド座標位置に関連付けする座標関連付け手段、6)3次元ポリゴンデータをデータベースに保存し、タグ付けされたタグに基づいて出力するデータ出力手段。

0008

本発明の医療情報仮想現実サーバシステムにおいて、医用画像データは、CT画像データMRI画像データまたは超音波画像データを含む2次元の医用画像データと、特徴部位の3次元位置計測データの少なくとも何れかであることが好ましい。ここで、2次元の医用画像データには、単純X線画像データ等も含まれ、3次元位置計測データとしては、例えば、赤外線スキャナにより取得されたデータが含まれる。

0009

本発明の医療情報仮想現実サーバシステムにおいて、セグメントに区分けする生体部位とは、人体の部位に限らず動物における部位も含む趣旨であるが、臓器、血管、病巣、神経、膜、血液を含む液体から選択される少なくとも何れかである。 また、医療デバイスとは、医用画像撮像時に生体と共に撮像され得る医療器具医療機器を広く含み、医療器具の例としては、メス鉗子等があり、医療機器の例としては、人工呼吸器等がある。指標マーカの例としては、手術における切開箇所を指し示すために設けられる物品等があり、装着物の例としては、被験者が着用している衣服等がある。

0010

本発明の医療情報仮想現実サーバシステムにおいて、セグメントに区分けする手段としては、医用画像データをセグメントに区分けする手段が設けられる。従来は、医用画像において、どこが癌であるか、血管であるかといった判断については、人の手のみによって行われてきた。しかしながら、例えば、2次元医用画像データを自動的にセグメント化することで、より効率的に区分けを行うことが可能となる。したがって、ここで、セグメントに区分けする手段としては、自動又は手動の何れの手段も含む。 また、3次元ポリゴンデータを任意のワールド座標位置に関連付けする手段が設けられることにより、任意の位置に3次元ポリゴンデータをワールド座標位置に関連付けて、複数人のユーザが同時に、同一の空間を共有して仮想現実空間を体感することができることとなる。

0011

本発明の医療情報仮想現実サーバシステムは、医用画像データに紐付けされた個人情報を削除する個人情報削除手段を更に備えたことが好ましい。 例えば、CT画像には、通常、被験者の氏名等の個人情報がタグ付けされている。そのため、CT画像をそのまま医療機関の垣根を越えて共有することは、個人のプライバシー保護の点から問題となる。そこで、2次元の医用画像データにタグ付けされた個人情報を削除する手段が設けられ、これにより、多数の医療機関の間でデータを共有することが可能となる。

0012

本発明の医療情報仮想現実サーバシステムにおけるセグメント区分け手段は、医用画像データが2次元の医用画像データの場合に、画像の濃淡差又は3次元位置座標情報に基づいて、セグメントに区分けすることが好ましい。画像の濃淡差又は3次元位置座標情報に基づいて、セグメントに区分けすることにより、精度の高い区分けが可能となる。

0013

本発明の医療情報仮想現実サーバシステムにおいて、セグメント区分け手段は、3次元ポリゴンデータのセグメントを修正し、修正後のセグメントに区分けする手段を更に備えたことが好ましい。3次元ポリゴンデータのセグメントを修正し、修正後のセグメントに区分けする手段が備えられることにより、より精度の高い区分けが可能となる。セグメントに区分けする手段としては、自動又は手動の何れの手段も含む。

0014

本発明の医療情報仮想現実サーバシステムにおいて、セグメント区分け手段は、セグメントに区分けされた医用画像データに基づいて、セグメントを修正し、修正後のセグメントに区分けする手段を更に備えたことが好ましい。ここでの区分けは、コンピュータ画像処理による自動的な区分けだけではなく、医療提供者により行われる手動的な区分けも含み、これにより精度の高い区分けが可能となる。 このように、2次元医用画像データや3次元ポリゴンデータをセグメントに区分けする手段が設けられるだけではなく、区分けされたセグメントを評価・修正する手段が設けられることにより、人がセグメントに区分けした結果をプログラムパターン化して学習し、自動的な区分けの精度を向上させることも可能となっている。

0015

3次元ポリゴンデータは、3次元座標で構成されているため、各座標にタグ付けすることが可能であり、また、区分けされたセグメントにタグ付けすることも可能である。さらに、複数の座標やセグメントをまとめてタグ付けすることも可能である。 このように、パターン化してセグメントに区分けし、タグ付けして管理できることで、検索が容易となり、ユーザの利便性が向上すると共に、共有者のコミュニティにおけるデータの配布集積が容易となる。

0016

本発明の医療情報仮想現実サーバシステムは、3次元ポリゴンデータと、3次元ポリゴンデータと同一の被験体に関する過去の医用画像データを変換して得られた3次元ポリゴンデータとの時系列上の変化を一連の時系列データとして、データベースに保存することが好ましい。仮想現実システムを用いることにより、時間的な経過についてもデータ化して管理することが可能となる。すなわち、例えば、ある特定の被験者の3次元ポリゴンデータであったとしても、手術前後、1年前或は1年後といった時間経過により、病態が変わることがあるので、かかるデータを一連のデータとして、データベースに保存することで、病態を比較することが可能となる。

0017

本発明の医療情報仮想現実サーバシステムは、3次元ポリゴンデータの時間変化に伴う形状変化を一連の時系列データとして、データベースに保存することが好ましい。3次元ポリゴンデータの時系列上の変化とは異なり、例えば、心臓拍動のような短い時間変化に伴う形状変化を一連の時系列データとして、データベースに保存することで、より正確で臨場感のある仮想現実空間を作製することができる。

0018

本発明の医療情報仮想現実サーバシステムは、3次元ポリゴンデータを用いた仮想現実空間におけるユーザの視野および動作を一連の時系列データとして、3次元ポリゴンデータの時系列データに関連付けしてデータベースに保存することもできる。仮想現実システムにおいては、ユーザの視野や動作を直感的に他のユーザに伝えることが可能であることから、これまで言葉では説明しづらかった熟練者の非言語的ノウハウについても、他のユーザにシステムを体験させるだけで、伝授することができる。

0019

本発明の医療情報仮想現実サーバシステムは、3次元ポリゴンデータを用いた仮想現実空間におけるユーザの変形動作に伴う特徴部位の3次元形状の変化を一連の時系列データとして、3次元ポリゴンデータの時系列データに関連付けしてデータベースに保存することもできる。 例えば、臓器と骨のように、生体部位によっても固さ、弾力性等は異なるため、ユーザの分離動作結合動作といった変形動作に伴って、生体部位の3次元形状は多種多様に変化する。また、トレーニングシミュレーションのためには、例えば、ある臓器に該当するセグメントだけを歪ませたり、或は、切ったりといった加工が必要となる場合がある。このような形状の変化を一連の時系列データとして、3次元ポリゴンデータの時系列データに関連付けしてデータベースに保存することで、よりデータの活用性を高めることができる。

0020

本発明の医療情報仮想現実サーバシステムは、3次元データ変換手段において、変換した3次元ポリゴンデータの元となる医用画像データ以外から生成した3次元ポリゴンデータを、3次元ポリゴンデータに追加又は重畳するポリゴンデータ追加手段を更に備えたことが好ましい。例えば、医用画像の撮像時には存在しなかった医療器具をデータに追加し仮想現実空間で表示することで、実際の手術を想定したシミュレーション等が容易となり、ユーザの利便性を高める。 また、3次元データ変換手段においては、変換した3次元ポリゴンデータの一部又は全部を削除する手段が設けられることが好ましい。

0021

本発明の医療情報仮想現実プログラムは、コンピュータを、上記の医療情報仮想現実サーバシステムにおけるデータ入力手段、セグメント区分け手段、3次元データ変換手段、タグ付け手段およびデータ出力手段として機能させるためのものである。

0022

本発明の医療情報仮想現実システムは、ユーザに対してインタラクティブに仮想現実空間を表示させるクライアント端末と、医療情報仮想現実サーバシステムとが、ネットワークを介して接続されデータを送受信するシステムであって、クライアント端末は、ユーザが入力したタグ情報を医療情報仮想現実サーバシステムに送信し、医療情報仮想現実サーバシステムは、受信したタグ情報に基づいて3次元ポリゴンデータを抽出してクライアント端末へ送信し、クライアント端末は、受信した3次元ポリゴンデータに基づいて仮想現実空間を構成して表示し、仮想現実空間におけるユーザの動作及び動作に基づく仮想現実空間の変化を記録して医療情報仮想現実サーバシステムに送信する。 ここで、ユーザの動作には、手の動きだけではなく視点の移動等も含む。そのため、クライアント端末において仮想現実空間を表示できるだけではなく、仮想現実空間におけるユーザの動作等を記録してサーバに保存することにより、例えば、記録されたデータを基にベテラン術者の視点や動きを若手の術者が学ぶといったことが容易となる。

0023

また、本発明の医療情報仮想現実システムは、クライアント端末には、少なくとも1台のモバイル端末有線又は無線で接続され、クライアント端末において作製された仮想現実空間を構成するデータをモバイル端末へ送信し、モバイル端末において、受信したデータに基づいて仮想現実空間を表示し、クライアント端末において表示される仮想現実空間と、モバイル端末において表示される仮想現実空間が、同一の仮想現実空間を共有するように表示される。

0024

仮想現実システムに用いるPC、ヘッドマウントディスプレイコントローラ等は、非常に高価であるため、多数人でのリアルタイムでの利用は、これまで難しかったが、スマートフォン等にアプリケーションインストールすることで、安価で、かつ、容易に、仮想現実空間によって得られる感覚を多数人で共有することができる。ここで、モバイル端末とは、スマートフォン、タブレット端末携帯電話モバイルPC等をいう。なお、クライアント端末は、デスクトップPC等の機器に限られるわけではなく、例えば、タブレット端末などのモバイル端末をクライアント端末として使用することも可能である。

0025

具体的な方法としては、クライアント端末とモバイル端末にそれぞれアプリケーションをインストールし、ネットワークを通じて接続する。ここで、ネットワークとしては、Bluetooth(登録商標)等の無線通信技術が好適に用いられるが、その他の方法であってもよい。 クライアント端末と有線又は無線で接続したヘッドマウントディスプレイ及びコントローラの位置情報を、クライアント端末からモバイル端末へ送信し、クライアント端末で仮想現実空間を見ているユーザと同じ仮想現実空間をモバイル端末でも見ることができる。コントローラの位置情報も同期することで、視野だけではなく、コントローラを使用するユーザの手の動きについても、モバイル端末で、リアルタイムで見ることができる。すなわち、クライアント端末を使用するユーザとモバイル端末を使用するユーザは、同一の仮想現実空間を共有した上で、それぞれの位置情報に合った仮想現実空間を認識することができる。

0026

クライアント端末又はモバイル端末において表示される仮想現実空間としては、それぞれの位置情報に合った仮想現実空間が表示されるが、例えば、モバイル端末の位置情報が取得できない場合には、モバイル端末においてもクライアント端末の位置情報に合った仮想現実空間と同様の仮想現実空間が表示されるといった構成でもよい。

0027

本発明の医療情報仮想現実用データの作製方法は、下記ステップを備える。1)CT画像データ、MRI画像データまたは超音波画像データの2次元医用画像データと、生体部位、インプラント、医療デバイス、指標マーカ又は装着物の特徴部位の3次元位置計測データ、の少なくとも何れかである医用画像データを用いて、特徴部位毎のセグメントに区分けするセグメント区分けステップ、2)医用画像データを、セグメントを有する3次元ポリゴンデータへ変換する3次元データ変換ステップ、3)3次元ポリゴンデータ又はセグメントにタグ付けするタグ付けステップ、4)3次元ポリゴンデータを任意のワールド座標位置に関連付けする座標関連付けステップ

0028

また、本発明の医療情報仮想現実用データの作製方法は、医用画像データに紐付けされた個人情報を削除する個人情報削除ステップを更に備えたことが好ましい。

0029

また、本発明の医療情報仮想現実用データの作製方法は、3次元ポリゴンデータに基づいて構成された仮想現実空間におけるユーザの動作及び動作に基づく仮想現実空間の変化が記録された時系列データを3次元ポリゴンデータの時系列データに関連付けするステップを更に備えたことが好ましい。 ここで、ユーザの動作に基づく仮想現実空間の変化とは、例えば、ユーザが仮想現実空間内で操作した仮想のメスの動きや仮想のメスによって切断された臓器の形状変化といったものであり、ユーザの動作以外の仮想現実空間における変化を広く含む趣旨である。 また、上記方法により作製されたデータと、同一の被験体に関する過去の医用画像データを変換して得られた3次元ポリゴンデータとの時系列上の変化を一連の時系列データとして、データベースに保存するステップが設けられてもよい。

0030

本発明の医療情報仮想現実用データは、上記の何れかの医療情報仮想現実用データの作製方法によって作製されたものである。

発明の効果

0031

本発明の医療情報仮想現実サーバシステムによれば、学習、トレーニング又はシミュレーションの際に、熟練の医療提供者が有する非言語的な知見を他の医療提供者や被験者等に容易に伝えることができ、コミュニケーションが円滑になるといった効果がある。また、3次元ポリゴンデータは、データ量が軽いため、計算処理コストを抑えることができ、安価にサービスを提供できるといった効果がある。しかも、被験者の個人情報はデータベースに保存されないため、プライバシーを保護することもできる。

図面の簡単な説明

0032

実施例1の医療情報仮想現実サーバシステムの機能ブロック図1
実施例1の医療情報仮想現実サーバシステムの機能ブロック図2
実施例1の医療情報仮想現実サーバシステムのシステム構成
実施例2の医療情報仮想現実システムの機能ブロック図
実施例2の医療情報仮想現実システムのシステム構成図
実施例3の医療情報仮想現実システムの機能ブロック図
実施例3の医療情報仮想現実システムのシステム構成図
人体の上肢についてセグメントに区分けされた3次元ポリゴンデータのイメージ図であり、(1)は正面図、(2)は斜視拡大図を示している。
実施例4の医療情報仮想現実システムのシステム構成図
実施例4の医療情報仮想現実システムのデータフロー図
医用画像データのセグメント化のフロー
医用画像データの利用及び集積のフロー図
実施例5の医療情報仮想現実用データの作製フロー図1
実施例5の医療情報仮想現実用データの作製フロー図2
実施例5の医療情報仮想現実用データの作製フロー図3

発明を実施するための最良の形態

0033

以下、本発明の実施形態の一例を、図面を参照しながら詳細に説明していく。なお、本発明の範囲は、以下の実施例や図示例に限定されるものではなく、幾多の変更及び変形が可能である。

0034

図1及び2は、実施例1の医療情報仮想現実サーバシステムの機能ブロック図を示している。図1に示すように、本実施例の医療情報仮想現実サーバシステム1には、入力手段17、区分け手段13、医用画像データ変換手段14、タグ付け手段15、3次元ポリゴンデータ管理手段16及び出力手段18が設けられている。 医療情報仮想現実サーバシステム1は、1つのコンピュータで構成される必要はなく、PCやサーバが有線又は無線で接続された構成でもよい。例えば、図2に示すように、PC3dとサーバ4から成る構成でもよい。ここで、PC3d及びサーバ4にはそれぞれ入力手段17と出力手段18が設けられており、通信可能な構成となっている。また、PCやサーバは、それぞれ複数設けられた構成でもよい。 また、ここでは図示しないが、医療情報仮想現実サーバシステム1には、座標関連付け手段が設けられており、ユーザが3次元ポリゴンデータを利用して仮想現実空間を体感するにあたり、3次元ポリゴンデータを任意のワールド座標位置に関連付けすることができる。 なお、PC及びサーバにおける入力手段及び出力手段については、以下の実施例でも同様であるため、実施例2以降ではかかる記述を省略している。

0035

図3は、実施例1の医療情報仮想現実サーバシステムのシステム構成図を示している。図3に示すように、医療情報仮想現実サーバシステム1は、PC3d及びサーバ4から成り、PC3dとサーバ4はネットワーク5により接続されている。PC3dは医用画像撮像装置2から医用画像データが入力され、図2に示すように、区分け手段13によって3次元ポリゴンデータが生体部位、医療器具又は医療機器毎のセグメントに区分けされる。PC3dに設けられた医用画像データ変換手段14によって医用画像データが3次元ポリゴンデータへと変換される。タグ付け手段15によって、3次元ポリゴンデータ又はセグメントがタグ付けされる。タグ付けがされた3次元ポリゴンデータは、図3に示すように、ネットワーク5を介してサーバ4へと送られる。サーバ4においては、図2に示す3次元ポリゴンデータ管理手段16によって、3次元ポリゴンデータがデータベースに保存され、タグに基づいて出力される。

0036

図3に示すように、3次元ポリゴンデータは、ユーザの求めに応じて出力される。ここではユーザとして医療機関8a、教育機関8b、保健機関8cを例示している。 なお、ここでは、例として医療機関、教育機関又は保健機関を示しているが、共有対象となるユーザはこの限りではなく、その他、営利企業や個人等のユーザも対象となる。また、ネットワーク5により共有されるため、複数の医療機関、研究・教育機関等が加わることが可能である。

0037

図4は、実施例2の医療情報仮想現実システムの機能ブロック図を示している。図4に示すように、本実施例の医療情報仮想現実システム1aは、医用画像撮像装置2、PC3d及びサーバ4から成る。

0038

医用画像撮像装置2には、医用画像データ取得手段11が設けられている。PC3dには、個人情報削除手段12、区分け手段13、医用画像データ変換手段14及びタグ付け手段15が設けられている。また、サーバ4には、3次元ポリゴンデータ管理手段16が設けられている。

0039

図5は、実施例2の医療情報仮想現実システムのシステム構成図を示している。図5に示すように、医療情報仮想現実システム1aは、PC(3a〜3d)、サーバ4、ネットワーク5、ヘッドマウントディスプレイ6及びセンサ7から成る。

0040

医用画像撮像装置2では、図4に示すように、医用画像データ取得手段11を用いて、医用画像取得の対象となる被験者の医用画像データを取得する。取得した医用画像データは、PC3dに設けられた個人情報削除手段12によって、個人情報が削除される。また、区分け手段13によって3次元ポリゴンデータが生体部位、医療器具又は医療機器毎のセグメントに区分けされる。PC3dに設けられた医用画像データ変換手段14によって医用画像データが3次元ポリゴンデータへと変換される。タグ付け手段15によって、3次元ポリゴンデータ又はセグメントがタグ付けされる。タグ付けがされた3次元ポリゴンデータは、図5に示すように、ネットワーク5を介してサーバ4へと送られる。サーバ4においては、図4に示す3次元ポリゴンデータ管理手段16によって、3次元ポリゴンデータがデータベースに保存され、タグに基づいて出力される。

0041

医療機関8aにはPC3aが設けられ、教育機関8bにはPC3b、保健機関8cにはPC3cが設けられている。ここでは、被験者は、医療機関8a、教育機関8b又は保健機関8cにおいて医用画像の撮像を受けたわけではないが、被験者の個人情報が削除された状態でサーバ4にデータが保存されているため、医療機関8a、教育機関8b又は保健機関8cの何れにおいても該データをタグにより検索・利用することが可能である。また、例えば、医療機関8aに設けられた医用画像撮像装置によって医用画像データ取得し、PC3aに予め設けられた個人情報削除手段を用いて個人情報を削除する構成でもよい。

0042

医療機関8aにおいて、サーバ4に保存されたデータが、タグにより出力された場合、ユーザは、PC3aと有線又は無線で接続されたヘッドマウントディスプレイ6及びセンサ7を用いて、仮想現実空間10を体感することができる。仮想現実空間10を体感したデータは、PC3aにより自動で、又は、PC3a或はPC3aと有線又は無線で接続された付属のコントローラ(図示せず)により手動で、タグ付けが行われ、ネットワーク5を介して、サーバ4に送られ、保存される。このようなシステムの利用が繰り返されることにより、ユーザによる利用データ蓄積し、さらに活用性の高いデータベースが構築されることになる。

0043

図6は、実施例3の医療情報仮想現実システムの機能ブロック図を示している。図6に示すように、本実施例の医療情報仮想現実システム1bは、PC(3d,3e)及びサーバ4から成る。

0044

医用画像撮像装置2には、医用画像データ取得手段11が設けられている。PC3dには、個人情報削除手段12が設けられている。また、PC3eには、区分け手段13、医用画像データ変換手段14、タグ付け手段15が設けられている。サーバ4には、3次元ポリゴンデータ管理手段16が設けられている。

0045

図7は、実施例3の医療情報仮想現実システムのシステム構成図を示している。図7に示すように、医療情報仮想現実システム1bは、医用画像撮像装置2、PC(3a〜3e)、サーバ4、ネットワーク5、ヘッドマウントディスプレイ6及びセンサ7から成る。 医用画像撮像装置2では、図6に示すように、医用画像データ取得手段11を用いて、医用画像取得の対象となる被験者の医用画像データを取得する。取得した医用画像データは、PC3dに設けられた個人情報削除手段12によって、個人情報が削除され、図7に示すネットワーク5を介してPC3eへと送られる。PC3eにおいては、図6に示す区分け手段13によって3次元ポリゴンデータが生体部位毎のセグメントに区分けされる。医用画像データ変換手段14によって医用画像データが3次元ポリゴンデータへと変換される。タグ付け手段15によって、3次元ポリゴンデータ又はセグメントがタグ付けされる。3次元ポリゴンデータ管理手段16によって、3次元ポリゴンデータがサーバ4に設けられたデータベースに保存され、タグにより出力可能とされる。

0046

医用画像データから個人情報を削除する手段は、医用画像撮像装置2と有線又は無線で接続されたPC3dに設けられ、PC3dにおいて、個人情報が削除されることにより、個人情報が切り離された状態で、インターネット5に接続されることとなり、プライバシー保護が図られる。医用画像データを3次元ポリゴンデータへと変換する手段は、医用画像撮像装置2と有線又は無線で接続されたPC3dに設けられることは必須ではなく、これとは異なり、インターネット5を介して設けられたPC3e又はサーバ4に設けられてもよい。

0047

医療機関8a、教育機関8b又は保健機関8cにそれぞれPC(3a〜3c)が設けられ、仮想現実空間を体感できる点は実施例2と同様である。

0048

図8は、人体の上肢についてセグメントに区分けされた3次元ポリゴンデータのイメージ図であり、(1)は正面図、(2)は斜視拡大図を示している。図8(1)に示すように、画像中では、肝臓20、門脈21、膵臓22、腎臓23、大動脈24、心臓25、肋骨26、脾臓27、脊椎28及び骨盤29がセグメント化され、表示されている。また、各部位は、それぞれセグメントとして区分けされ、部位の名称がタグ付けされている。そのため、図8(1)に示すように、各部位の名称がテキストで表示され、矢印により、どの箇所がどの部位であるかが明確に認識できるように表示されている。このように、生体部位が色分けされて表示され、各部位の名称がテキストで表示されることにより、視認性やデータの活用性が向上する。

0049

図8(2)は、図8(1)に示した画像を拡大し、やや下方から見た状態を示している。図8(2)に示すように、画像中では、膵臓22、腎臓23、脾臓27及び胆嚢30がセグメント化され、表示されている。各部位のセグメントは3次元ポリゴンデータとして保存され、管理されているため、図8(2)に示すように、見る角度を変えても、各部位の名称がそれぞれの部位を指し示すように表示される。また、図8(2)では、図8(1)には表示されていない胆嚢30が表示されている。このように、表示する角度等によって、表示が必要と考えられる部位の名称だけを表示したり、或は、全て表示したりといったように、ユーザにとって見やすく、かつ、分かりやすい表示を行うことができる。

0050

このようなセグメント化の方法について、図11を参照しながら説明する。図11は、医用画像データのセグメント化のフロー図を示している。図11に示すように、まず、2次元医用画像データを自動で区分けする(S21)。2次元医用画像データを3次元ポリゴンデータへ変換する(S22)。3次元ポリゴンデータを自動で区分けする(S23)。2次元医用画像データを基にした自動的な区分けと、3次元ポリゴンデータを基にした自動的な区分けは、本実施例に示すように両方行ってもよいし、何れか一方のみでもよい。

0051

2次元医用画像データと3次元ポリゴンデータを見比べて評価をする(S24)。自動的な区分けに誤りがない(S25)場合には、区分け結果をデータベースに保存する(S26)。自動的な区分けに誤りがある場合には、手動で区分けを修正する(S27)。例えば、3次元ポリゴンデータを作製した状態で、医療提供者の知見から、特定の臓器、血管等であることが明らかである場合には、3次元ポリゴンデータ中の該当箇所をマーキングする。医療提供者の知見からいかなる臓器か、腫瘍があるか等が明らかでない箇所については、該当箇所に相当する部位の2次元医用画像データと見比べて、3次元ポリゴンデータ中の該当箇所をマーキングする。 区分けの具体的な判断要素としては、画像の濃淡差又は3次元位置座標情報が重要な判断要素となる。 なお、医療提供者による評価・修正は必須ではなく、データの蓄積によって、人の手による修正を必要としないシステムとすることも可能である。

0052

図12は、医用画像データの利用及び集積のフロー図を示している。図12に示すように、本実施例の医療情報仮想現実システムにおいては、データベースを用いて自動で区分けを行う(S31)。次に、医療提供者により評価及び修正を行う(S32)。区分けの結果をデータベースに保存する(S33)。以上のステップを繰り返し行う。 ここで、保存する区分けの結果とは、医療提供者による評価・修正がなされた最終的な結果だけではなく、自動的な区分けと手動的な区分けの結果の差異等も含み、このようなデータが蓄積することにより、より精度の高い自動的な区分けが可能となる。

0053

上記のようなセグメント化を行うことにより、タグ付けが容易となる。タグ付けの方法としては、データの取得対象となった生体全体行うこともできるし、臓器や血管といったセグメント毎に行うこともできる。例えば、年齢についてタグ付けする場合には、生体全体についてタグ付けする。また、腫瘍のある箇所についてタグ付けする場合には、腫瘍のある臓器や、腫瘍のある臓器内にセグメント化された腫瘍箇所についてタグ付けする。 また、各セグメントにとらわれず、特定の3次元座標にタグ付けを行うことも可能であるし、空間的範囲を設定してタグ付けすることも可能である。

0054

タグ付けの種類としては、マーキング、数値入力、テキストでのコメント等が可能である。例えば、生体の年齢等については、数値入力により行うが、定性的なコメントを記録する場合には、テキストでコメントを行うこともできる。さらに、マーカを用いて、3次元空間にマーキングを行うこともできる。

0055

図9は、実施例4の医療情報仮想現実システムのシステム構成図を示している。図9に示すように、医療情報仮想現実システム100は、PC(3a,3d)、スマートフォン(30a〜30c)、サーバ4、ネットワーク5、ヘッドマウントディスプレイ6及びセンサ7から成る。医療機関8aには、PC3a、スマートフォン(30a〜30c)、ヘッドマウントディスプレイ6及びセンサ7が設けられている。スマートフォン(30a〜30c)は、ネットワーク50を介して、PC3aと接続されている。PC3aは、ヘッドマウントディスプレイ6及びセンサ7と有線又は無線で接続されている。スマートフォン(30a〜30c)には、ヘッドマウントディスプレイ6及びセンサ7は接続されていないが、医療情報仮想現実システム100を利用するためのスマートフォン用VRアプリ(図示せず)がインストールされており、PC3a、ヘッドマウントディスプレイ6及びセンサ7を用いて表現される仮想現実空間10を同時に見ることができる構造となっている。

0056

具体的な構造としては、PC3aにインストールされた仮想現実用アプリケーション(図示せず)と、スマートフォン(30a〜30c)にインストールされた仮想現実用アプリケーション(図示せず)をネットワーク50で接続する。本実施例では、ネットワーク50は無線で通信を行うものを示しているが、有線通信でもよい。PC3aの仮想現実用アプリケーション内にセンサ7を用いて取得されたヘッドマウントディスプレイ6の位置情報とコントローラ(図示せず)の情報をスマートフォン(30a〜30c)に向けて送信し、スマートフォン(30a〜30c)ではヘッドマウントディスプレイ6で仮想現実空間10を見ているユーザと同じ仮想現実空間内の位置で仮想現実空間10を見ることができる。また、スマートフォン(30a〜30c)の画面を操作することで角度を変えて仮想現実空間10を見ることもできる。コントローラの位置情報は、コントローラの位置だけではなくコントローラの向きについてもセンサ7によりセンシングされているので、PC3aにおいて仮想現実用アプリケーションを使用しているユーザの手の動きを、リアルタイムにスマートフォン(30a〜30c)が表示する仮想現実空間上で見ることができる。すなわち、ヘッドマウントディスプレイ6やコントローラを使用するユーザとスマートフォン(30a〜30c)を使用するユーザは、同一の仮想現実空間を共有した上で、それぞれの位置情報に合った仮想現実空間を認識することができる。 このように、スマートフォンを利用することにより、多数の参加者がいる場合でも、容易かつ安価に、仮想現実システムを利用することができる。

0057

図10は、実施例4の医療情報仮想現実システムのデータフロー図を示している。図10に示すように、まず、クライアント端末において、検索情報を入力する(S01)。検索情報に関するデータをサーバに送信する(S02)。サーバにおいてデータを受信する(S03)。サーバにおいて、検索を行い、検索結果を抽出する(S04)。サーバからクライアント端末へ検索結果を送信する(S05)。クライアント端末において検索結果を受信する(S06)。クライアント端末において、検索結果に基づき、仮想現実空間を作製する(S07)。作製した仮想現実空間を構成するデータを、クライアント端末からモバイル端末へ送信する(S08)。仮想現実空間を構成するデータをモバイル端末において受信する(S09)。クライアント端末において、仮想現実空間を表示する(S10)。モバイル端末において、仮想現実空間を表示する(S11)。

0058

図13〜15は、実施例5の医療情報仮想現実用データの作製フロー図を示している。まず、図13に示すように、医療情報仮想現実用データを作製する場合は、医用画像データを医療情報仮想現実サーバシステム1に入力する(S41)。次に、CT画像データ、MRI画像データまたは超音波画像データの2次元医用画像データと、生体部位、インプラント、医療デバイス、指標マーカ又は装着物の特徴部位の3次元位置計測データの少なくとも何れかである医用画像データを用いて、特徴部位毎のセグメントに区分けする(S42)。医用画像データを、セグメントを有する3次元ポリゴンデータへ変換する(S43)。3次元ポリゴンデータ又はセグメントにタグ付けする(S44)。3次元ポリゴンデータをデータベースに保存し、タグ付けされたタグに基づいて出力する(S45)。

0059

上記と異なる構成として、医用画像データ中に存在する個人情報を削除する構成が考えられる。例えば、図14に示すように、医用画像データを入力(S51)した後に、個人情報を削除し(S52)、その後、前述した何れかの医用画像データを用いて、特徴部位毎のセグメントに区分けする(S53)。ここで、個人情報の削除は、医用画像データの入力後である必要はなく、既に個人情報が削除された医用画像データを入力する方法でもよい。 なお、セグメントに区分けする(S53)以降のフローは、図13と同様である。

0060

更に上記と異なる構成として、医療情報仮想現実サーバシステム1から出力された3次元ポリゴンデータを利用して、ユーザが仮想現実空間を体感した際のデータを記録し、医療情報仮想現実サーバシステム1へ送信することで、更なる活用性の高いデータベースとする方法が考えられる。例えば、図15に示すように、医療情報仮想現実サーバシステム1からのデータ出力(S65)の後、仮想現実空間におけるユーザの動作等が記録されたデータを、3次元ポリゴンデータの時系列データに関連付けて保存することで、より活用性の高い医療情報仮想現実用データを作製することが可能である(S66)。 なお、医療情報仮想現実サーバシステム1からのデータ出力(S65)以前のフローは、図13と同様である。

0061

本発明は、医療提供者による診断、学習、トレーニング、研究、治療に当たってのチーム内でのコミュニケーション向上、さらには患者への説明を行うためのシステムとして有用である。

0062

1医療情報仮想現実サーバシステム1a,1b,100 医療情報仮想現実システム2医用画像撮像装置3,3a〜3e PC 4サーバ5,50ネットワーク6ヘッドマウントディスプレイ7センサ8a医療機関8b教育機関8c保健機関10仮想現実空間11医用画像データ取得手段 12個人情報削除手段 13区分け手段 14 医用画像データ変換手段 15タグ付け手段 16 3次元ポリゴンデータ管理手段 17入力手段 18 出力手段 20肝臓21門脈22膵臓23腎臓24大動脈25心臓26肋骨27脾臓28脊椎29骨盤30 胆嚢

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