JP2894694B2

JP2894694B2 - 頭部手術支援装置及び手術部位指示装置

Info

Publication number: JP2894694B2
Application number: JP63064113A
Authority: JP
Inventors: 虔一郎杉田; 敬奥寺; 栄君島; 恒吉田
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1988-03-17
Filing date: 1988-03-17
Publication date: 1999-05-24
Anticipated expiration: 2014-05-24
Also published as: JPH01236046A

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は、Ｘ線CTスキャナ装置や磁気共鳴診断装置等
の断層撮影装置による頭部の撮影画像上の病変部を実際
の被検者に対して同定して該同定部位を手術の対象とす
る頭部手術支援装置及び手術部位指示装置に関する。

（従来の技術）Ｘ線CTスキャナ装置や磁気共鳴診断装置等の断層撮影
装置によれば、体の所望の位置の断層像を無侵襲にて得
ることができる。そしてこの種の装置による断層像を観
察することにより体の内部の病変部を無侵襲且つ高精度
にて発見することができ、特に難病とされる脳腫瘍等の
頭部疾患に対する脳外科の診断や治療（手術も含む）で
はその効果は著しいものがある。

一例として、Ｘ線CTスキャナ装置を利用した脳腫瘍の
手術を説明する。先ず、Ｘ線CTスキャナ装置を用いて一
枚若しくは異なる部位の多数枚の断層像を撮影して被検
者における脳腫瘍部位を発見する。手術に当たって、術
者は、脳腫瘍部位が現われている断層像を記憶に止め且
つこれを手掛りとして、執刀により頭を開いて脳腫瘍部
位に対して手術を行うようにしている。

（発明が解決しようとする課題）しかし乍、上述の方法で、開頭した後に脳腫瘍部位に
メス等を至らせるまでの途中には血管等が存在するの
で、この血管を避け且つ他の部位に傷を付けないよう手
術を進める必要があるが、これは専ら術者の勘や熟練に
よるところが大きく、正確な手術を行う上で問題であっ
た。

また、次のような問題点もある。すなわち、開頭によ
り頭蓋骨内の圧力が低下したり、水分等の分布の変化を
来たすことにより、開頭後は患部の形状や位置が、元
（開頭前）の形状や位置から変化やずれを生じることが
ある。特に患部が脳の奥の方にあるほど、この変化やず
れは顕著である。このため、開頭前に撮影した断層像上
の患部と、開頭後の実際上の患部とは対応がとりずらく
なり、この点でも正確な手術を行う上での障害となって
いた。

そこで本発明の目的は、画像上と術野上の脳腫瘍等の
頭部疾患の形状及び位置を正確に同定し得るようにした
頭部手術支援装置及び手術部位指示装置を提供すること
にある。

［発明の構成］（課題を解決するための手段）本発明は上記課題を解決し且つ目的を達成するために
次のような手段を講じたこを特徴としている。すなわ
ち、本発明による頭部手術支援装置は、被検体を断層撮
影すると共に当該撮影画像中の所望点のX,Y,Z座標デー
タを算出するものであって、前記被検者の頭部をガント
リ内の撮影領域に導入可能な寝台部を備えてなる断層撮
影装置と、この断層撮影装置の前記寝台部に着脱自在に設けら
れ、当該断層撮影装置により算出された前記所望点のX,
Y,Z座標データに基づいて多方向レーザ光の交点にて術
野上の前記被検者の頭部に対し前記所望点に対応する位
置を指示するレーザポインタ装置とを備え、前記レーザポインタ装置は、前記寝台部に設けられ、前記被検者の頭部を支持する
支持部材と、この支持部材に設けられるものであって、X,Y,Z軸直
線移動機構及び前記多方向レーザ光の交点を前記所望点
のX,Y,Z座標データに対応するX,Y,Z座標点に設定すべく
前記所望点のX,Y,Z座標データに基づいて当該機構のX,
Y,Z軸方向の移動量を設定するX,Y,Z軸調整つまみと有す
る直線移動機構と、この直線移動機構に設けられ、前記X,Y,Z軸の各軸を
回転中心として３回転軸方向に回動する回転移動機構
と、この回転移動機構に設けられ前記多方向レーザ光を発
光するレーザヘッド部材とを具備することを特徴とす
る。

また、本発明による手術部位指示装置は、断層撮影装
置により撮影し表示された被検者の頭部画像上の所望点
のX,Y,Z座標データに基づいて、多方向レーザ光の交点
を、前記所望点のX,Y,Z座標データに対応する術野上の
前記頭部のX,Y,Z座標点に設定するための手術部位指示
装置において、前記断層撮影装置の寝台部に設けられ、前記被検者の
頭部を支持する支持部材と、この支持部材に設けられるものであって、X,Y,Z軸直
線移動機構及び前記多方向レーザ光の交点を前記所望点
のX,Y,Z座標データに対応するX,Y,Z座標点に設定すべく
前記所望点のX,Y,Z座標データに基づいて当該機構のX,
Y,Z軸方向の移動量を設定するX,Y,Z軸調整つまみと有す
る直線移動機構と、この直線移動機構に設けられ、前記X,Y,Z軸の各軸を
回転中心として３回転軸方向に回動する回転移動機構
と、この回転移動機構の他端部に設けられ前記多方向レー
ザ光を発光するレーザヘッド部材とを具備することを特
徴とする。

（作用）このような構成の本発明の頭部手術支援装置及び手術
部位指示装置によれば、断層撮影装置により被検体の頭
部撮影画像中の所望点のX,Y,Z座標データが算出される
と、操作者は、当該X,Y,Z座標データに基づいてX,Y,Z軸
調整つまみを操作するだけで、多方向レーザ光の交点
を、前記X,Y,Z座標データに対応するX,Y,Z座標点に容易
且つ簡単にして設定することができる。

また、本発明によれば、開頭の前後の断層像を撮影す
ることができ、開頭前の断層像で患部を把握することが
できる上、開頭後の断層像上の患部は、術野上にて多方
向レーザ光の交点にて指示することができので、術者
は、画像上と術野上の脳腫瘍等の頭部疾患の形状及び位
置を正確に同定し得るようになる。

さらに、本発明によれば、直線移動機構部を固定した
状態にあって、多方向レーザ光の交点を同一位置に置き
つつ該交点を回転中心として回転移動機構を動作させる
ことができるので、手術中に患部の顕微鏡観察等を行う
ためにレーザポインタ装置又は手術部位指示装置の或る
要素が作業の邪魔になるときは、簡単な操作にて該交点
を同一位置に置きつつ該当する要素を退けることがで
き、顕微鏡観察等の作業を阻害することがなくなり、有
利となる。

（実施例）以下本発明にかかる頭部手術支援装置の一実施例を図
面を参照して説明する。

第１図は本実施例の主要な要素である断層撮影装置と
してＸ線CTスキャナ装置の構成を示す図であり、Ｘ線CT
スキャナ装置CTの主要部をなすガントリ１と、被検者Ｐ
の頭部PHをガントリ１内の撮影領域に導入可能な寝台２
と、この寝台２に設けられ頭部PHを支持する頭部支持機
構３とを備えたものとなっている。

頭部支持機構３は第２図のように構成されている。第
２図は頭部支持機構３を頭部PHとの関係にて示すもので
あって、第２図（ａ）は正面図、第２図（ｂ）は側面
図、第２図（ｃ）は平面図である。第２図において、略
Ｕ字形状支持枠3aは支持体3bにて被検者載置板2bの端部
に固着されている。頭部PHは略Ｕ字形状支持枠3aの内方
に置かれ且つ複数点で支え部材3cにより支持されてい
る。略Ｕ字形状支持枠3aの両端部側にはその伸長方向に
摺動可能にして摺動具3d1,3d2が設けられている。ま
た、摺動具3d1,3d2には術野上のX,Y座標と画像上のX,Y
座標とを対応させるためのスケールマーカ４（4A,4B）
が着脱可能に設けられている。このスケールマーカ４は
その内部にY,Z軸設定用の略Ｚ字形状溝4aを形成したも
のであり、スケールマーカ4A,4Bとの中間点をＸ軸の零
点とし、この点から体軸方向をＺ軸とし、この点から顔
面方向をＹ軸としている。つまり、この頭部支持機構３
は３次元の座標軸が埋め込まれた構成となっている。

第３図は、被検者Ｐの頭部PHをガントリ１内の撮影領
域に導入した状態で、第２図の二点鎖線でスライスした
ときのモニタＭ上の断層像表示である。ここで、モニタ
Ｍの画像上で図示斜線部が患部であると画像観察により
認定することができる。この場合、頭部支持機構３は３
次元の座標軸が埋め込まれた構成となっているので、図
示斜線部の中心部を手術ターゲット（患部）Ｔとするべ
くトラックボール等により画像上で指示することによ
り、図示しないコンピュータは断層像中のスケールマー
カ像の一座標を参考にして画像上での患部座標データを
算出し、例えばモニタＭの端にX,Y,Z軸座標データを表
示することができる。なお、第３図におけるOIは、第２
図での術野上の座標原点Ｏに対する画像上の座標原点で
あり、PHIは術野上の頭部PHに対する画像上の頭部画像
である。

また、３次元座標軸が埋め込まれた頭部支持機構３
は、その摺動具3d1（又は3d2）に対して着脱自在にレー
ザポインタ装置LPを取付けることができるようになって
いる。このレーザポインタ装置LPは、２つのレーザヘッ
ドLHa,LHbを有し、この２つのレーザヘッドLHa,LHbから
投光された２つのレーザ光la,lbの交点LCを術野上の頭
部PHに対し与えることができるようになっている。

また、レーザポインタ装置LPは、２つのレーザヘッド
LHa,LHbの対、引いては２つのレーザ光la,lbの交点LCを
X,Y,Z軸方向に直線移動できる機構を備えた構成となっ
ており、またX,Y,Z軸方向に直線移動できる機構を固定
したとき同一位置に交点LCを置きつつ該交点LCを回転中
心として各部の要素をα，β，γ方向に回転移動できる
機構を備えた多軸移動アーム構成となっている。

以下、レーザポインタ装置LPを第５図及び第６図を参
照して説明する。

第５図は静止状態でのレーザポインタ装置LPの構成を
頭部支持機構３との取付け関係の上で示しており、第５
図（ａ）は正面図、第５図（ｂ）は側面図である。第６
図は各移動アームを動作した状態でのレーザポインタ装
置LPの構成を頭部支持機構３との取付け関係の上で示し
ており、第６図（ａ）は正面図、第６図（ｂ）は側面
図、第６図（ｃ）は平面図である。

第５図及び第６図に示すように、頭部支持機構３の一
方の摺動具3d1に、取付けアーム５が着脱自在に取付け
られている。この取付けアーム５にはボールスクリュー
6a,調整つまみ6b等からなるＺ軸方向直線移動機構６
と、ボールスクリュー7a,調整つまみ7b,ロッド7c等から
なるＹ軸直線移動機構７が設けられている。ここで、Ｚ
軸方向直線移動機構６の調整つまみ6bを回すことによ
り、ボールスクリュー6aが動作してＹ軸直線移動機構７
及びこれに設けられた部材を図示Ｚ軸方向に移動できる
ようになっている。また、Ｙ軸方向直線移動機構７の調
整つまみ7bを回すことにより、ボールスクリュー7aが動
作してロッド7c及びこれに設けられた部材を図示Ｙ軸方
向に移動できるようになっている。

Ｙ軸直線移動機構７のボールスクリュー7aに連なるロ
ッド7cには、ウォームギヤ8a,調整つまみ8b,回転ロッド
8c,ハンドル8d等からなるα方向回転移動機構８が設け
られている。そして、回転ロッド8cは一端部がウォーム
ギヤ8aに嵌合され、他端側はロッド９の一端側に固定さ
れており、調整つまみ8bを回すことによりウォームギヤ
8aが動作してロッド９を図示α方向に２つのレーザ光l
a,lbの交点LCを回転中心として傾動（回動）するように
なっている。また、ハンドル8dを動作することによって
もロッド９を図示α方向に例えば45゜,90゜の大きな角
度で傾動できるようになっている。

ロッド９の他端側には、ボールスクリュー10a,調整つ
まみ10b等からなるＸ軸直線移動機構10が設けられてい
る。そして、Ｘ軸方向直線移動機構10の調整つまみ10b
を回すことにより、ボールスクリュー10aが動作してボ
ールスクリュー10aに設けられたβ方向回転移動機構11
をなす円弧アーム11aを含む部材を図示Ｘ軸方向に移動
できるようになっている。ここで、円弧アーム11aに連
なってこれに摺動可能にしてアーム12が設けられ、つま
み12aを緩めることによりアーム12を円弧アーム11から
図示β方向に２つのレーザ光la,lbの交点LCを回転中心
として引出し（回動）自在となる。

また、アーム12の端部にはγ方向回転移動機構13が設
けられている。すなわち、アーム12の端部にヘッド支持
具12bが設けられ、このヘッド支持具12bには、両端部に
２つのレーザヘッドLHa,LHbを設けたγ方向回転移動機
構13をなす円弧状ヘッドアーム13aが摺動自在に設けら
れており、図示γ方向に２つのレーザ光la,lbの交点LC
を回転中心として回転移動させることができる構成とな
っている。ここに、αβγ方向の回転は、図５より明ら
かなように、α方向回転はＸ軸を回転中心とした回転で
あり、β方向回転はＺ軸を回転中心とした回転であり、
γ方向回転はＹ軸を回転中心とした回転としてそれぞれ
規定される。

以上において、Ｘ軸方向直線移動機構10,Y軸方向直線
移動機構7,Z軸方向直線移動機構６のそれぞれのつまみ1
0b,7b,6bを回すことにより、各要素をX,Y,Z軸方向に直
線的に移動でき、そして２つのレーザヘッドLHa,LHbか
らの２つのレーザ光la,lbの交点LCをX,Y,Z軸方向に直線
移動できるようになる。またＸ軸方向直線移動機構10,Y
軸方向直線移動機構7,Z軸方向直線移動機構６を固定し
たとき同一位置に交点LCを置きつつ該交点LCを回転中心
として各部の要素をα，β，γ方向に回転移動できるよ
うになる。

次に上記の如く構成された本実施例にかかる頭部手術
支援装置を用いた手術の手順を説明する。すなわち、第
１図に示すように、寝台２の被検者載置板2bをガントリ
１の撮影領域から退けた状態にして、被検者Ｐを被検者
載置板2bに乗せて、第２図に示すように、頭部支持機構
３に頭部PHを置いて支え部材3cにより該頭部PHを複数点
で支持する。

次に、撮影により断層像をモニタＭ上に表示し、術者
は脳腫瘍部位を発見する。そして、頭部PHI対して執刀
して脳腫瘍部位に対応する部位の頭蓋骨を開く。

上述の開頭の後に、頭部PHをガントリ１の撮影領域に
進ませて、Ｘ線CTスキャナ装置CTにより前回撮影した部
位にほぼ相当する部位の断層像を撮影し、頭部PHをガン
トリ１の撮影領域から退け、手術のための作業空間を確
保する。この撮影による断層像は第３図に示すように、
モニタＭ上に表示される。ここで、頭部支持機構３は３
次元の座標軸が埋め込まれた構成となっているので、図
示斜線部の中心部を手術ターゲットＴとするべくトラッ
クボール等により画像上で指示すると、図示しないコン
ピュータは前記３次元座標軸を参考にして画像上での座
標データが算出され、モニタＭには患部の中心である手
術ターゲットＴの画像上のX,Y,Z軸座標データが表示さ
れる。

次に術者は、模式的に示した第７図のように、頭部支
持機構３にレーザポインタ装置Ｐを取付ける。この後、
術者は、手術ターゲットＴの画像上のX,Y,Z軸座標デー
タに基づき、Ｘ軸方向直線移動機構10,Y軸方向直線移動
機構7,Z軸方向直線移動機構６のそれぞれのつまみ10b,7
b,6bを回して、各要素をX,Y,Z軸方向に直線的に移動さ
せて２つのレーザヘッドLHa,LHbからの２つのレーザ光l
a,lbの交点LCを前記X,Y,Z軸座標データに対応するX,Y,Z
座標点に定める。

上述の座標点を定めた状況を示したのが第８図であ
り、頭蓋骨を開いた状態では交点LCは現われなく、２つ
のレーザ光la,lbの２の光点a,bが大きく離間して現われ
ている。これは、未だターゲットに接近していないこと
を示しているので、この旨を術者は了解することができ
る。従って、術者は、２つのレーザ光la,lbの２の光点
a,bの離間が小さくなる方向にメス等を進めることがで
き、最終的に２つのレーザ光la,lbの交点LCが現われた
位置つまり患部に到達することができる。この結果、患
部にメスが到達したことにより適切なる除去手術等を行
なうことができる。

以上のように本実施例によれば、開頭の前後の断層像
を撮影することができ、開頭前の断層像で患部を把握す
ることができる。また、開頭後にあっては術野上の患部
の形状や位置は変化するももの、開頭状態にあって断層
像を撮影でき、しかも断層像上の患部を、術野上にて２
つのレーザ光la,lbの交点LCにて指示することができる
ので、術者は、画像上と術野上の脳腫瘍等の頭部疾患の
形状及び位置を、手術を進行させつつ正確に同定し得る
ようになる。

また、２つのレーザ光la,lbの交点LCを術野上のター
ゲットに定めた状態、つまりＸ軸方向直線移動機構10,Y
軸方向直線移動機構7,Z軸方向直線移動機構６を固定し
ている状態にあって、交点LCを同一位置に置きつつ該交
点LCを回転中心として各部の要素をα，β，γ方向に回
転移動できるので、手術中に患部の顕微鏡観察等を行う
ためにレーザポインタ装置LPのある要素が作業の邪魔に
なるときには、簡単な操作にて交点LCを同一位置に置き
つつ該当する要素を退けることができ、有利である。

本発明は上記実施例に限定されるものではなく、例え
ば、断層撮影装置としては、磁気共鳴診断装置等を用い
ることができ、レーザヘッド及びレーザ光は２つのもの
に特定するものではない。この他、本発明の要旨を逸脱
しない範囲で種々変形して実施できるものである。

［発明の効果］以上のように本発明によれば、画像上と術野上の脳腫
瘍等の頭部疾患の形状及び位置を正確に同定し得る頭部
手術支援装置及び手術部位指示装置を提供できるもので
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかる頭部手術支援装置の一実施例の
構成を示す図、第２図は同実施例における頭部支持機構
の構成を示す図、第３図は同実施例における撮影画像を
示す図、第４図は同実施例における頭部支持機構とレー
ザポインタ装置との関係を示す図、第５図及び第６図は
同実施例におけるレーザポインタ装置の詳細な構成を示
す図、第７図及び第８図は同実施例の作用を示す図であ
る。 CT……Ｘ線CTスキャナ装置、LP……レーザポインタ装
置、LHa,LHb……レーザヘッド、la,lb……レーザ光、LC
……レーザ光交点、１……ガントリ、２……寝台、３…
…被検者支持機構、４……スケールマーカ、５……アー
ム、６……Ｚ軸方向直線移動機構、７……Ｙ軸方向直線
移動機構、８……α方向回転移動機構、９……ロッド、
10……Ｙ軸方向直線移動機構、11……β方向回転移動機
構、12……アーム、13……γ方向回転移動機構。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者君島栄栃木県大田原市下石上1385番の１株式会社東芝那須工場内 (72)発明者吉田恒栃木県大田原市下石上1385番の１株式会社東芝那須工場内 (56)参考文献特開昭62−270148（ＪＰ，Ａ) 特表平１−503123（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) A61B 19/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】被検体を断層撮影すると共に当該撮影画像
中の所望点のX,Y,Z座標データを算出するものであっ
て、前記被検者の頭部をガントリ内の撮影領域に導入可
能な寝台部を備えてなる断層撮影装置と、この断層撮影装置の前記寝台部に着脱自在に設けられ、
当該断層撮影装置により算出された前記所望点のX,Y,Z
座標データに基づいて多方向レーザ光の交点にて術野上
の前記被検者の頭部に対し前記所望点に対応する位置を
指示するレーザポインタ装置とを備え、前記レーザポインタ装置は、前記寝台部に設けられ、前記被検者の頭部を支持する支
持部材と、この支持部材に設けられるものであって、X,Y,Z軸方向
それぞれに直線移動するためのX,Y,Z軸移動機構及び前
記多方向レーザ光の交点を前記所望点のX,Y,Z座標デー
タに対応するX,Y,Z座標点に設定すべく前記所望点のX,
Y,Z座標データに基づいて当該機構のX,Y,Z軸方向の移動
量を設定するX,Y,Z軸調整つまみを有する直線移動機構
部と、この直線移動機構部に設けられ、前記X,Y,Z軸の各軸を
回転中心として３回転軸方向に回動する回転移動機構
と、この回転移動機構に設けられ前記多方向レーザ光を発光
するレーザヘッド部材とを具備することを特徴とする頭
部手術支援装置。
【請求項２】断層撮影装置により撮影し表示された被検
者の頭部画像上の所望点のX,Y,Z座標データに基づい
て、多方向レーザ光の交点を、前記所望点のX,Y,Z座標
データに対応する術野上の前記頭部上のX,Y,Z座標点に
設定するための手術部位指示装置において、前記断層撮影装置の寝台部に設けられ、前記被検者の頭
部を支持する支持部材と、この支持部材に設けられるものであって、X,Y,Z軸方向
それぞれに直線移動するためのX,Y,Z軸移動機構及び前
記多方向レーザ光の交点を前記所望点のX,Y,Z座標デー
タに対応するX,Y,Z座標点に設定すべく前記所望点のX,
Y,Z座標データに基づいて当該機構のX,Y,Z軸方向の移動
量を設定するX,Y,Z軸調整つまみを有する直線移動機構
部と、この直線移動機構部に設けられ、前記X,Y,Z軸の各軸を
回転中心として３回転軸方向に回動する回転移動機構
と、この回転移動機構の他端部に設けられ前記多方向レーザ
光を発光するレーザヘッド部材とを具備することを特徴
とする手術部位指示装置。