JP2001061860A - 治療装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】的確な治療を行うことが可能な治療装置を提供
する。 【解決手段】治療の対象となる生体の状況を検出する検
出手段と、前記生体に治療を治療を施す施術手段と、前
記検出手段からの検出結果に基づいて前記治療の計画を
演算する演算手段による演算結果を表示する表示手段と
を備えた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、患部への治療行為
を支援する治療装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の治療、特に外科的治療は事前に得
られた情報、特に画像計測装置によって得られた画像情
報を利用して診断が行われたのち、その診断結果に基づ
いた治療計画を策定し、それに従って行われていた。

【０００３】一方、近年では術者は術中の計測機器とし
ては超音波スキャナやＸ線透視装置などを利用するよう
になっている。このような計測機器からの情報を用い
て、患者の治療及び治療の支援を行う技術の一例は、特
開平８−２８０７１０号公報に記載のものがある。この
従来技術においては、上記のような計測機器から予め得
られた情報を、治療を行う施術者に表示するものが開示
されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記の超音波スキャナ
は局所的な計測しかできず、全体的な構造を把握するの
は困難であった。また、ＭＲＩやＣＴなどのように任意
の方向からの断層撮像はできず、術者が見たい方向の画
像が得られない場合もあった。一方Ｘ線透視装置は放射
線被曝の問題が無視できないため、繰り返しての撮像に
用いられることはなかった。

【０００５】したがって、上記従来技術においては、患
者や患部の外部構造及び内部構造の実時間提示は行われ
るが、治療の計画の修正や更新は行われていない。

【０００６】このため、これらの画像情報を用いて治療
計画を逐次生成または修正更新することは行われず、術
者が術中実時間で判断を行い手術を遂行していた。

【０００７】しかしながら実際に治療特に外科的治療
（以下、手術）の最中では治療を進めるにつれて患者や
患部の状態が変形などの予想外の変化をすることが往々
にしてあるため、必ずしも事前の計画通りに手術を行う
ことが最善ではない場合や、あるいは計画通りの手術を
行うことができない場合があった。従来技術において
は、このように、術中における患者および患部の変化に
関する対応は最善のものとは言い難く、従来の手術成績
の向上を妨げてしまう点については、考慮されていなか
った。

【０００８】さらにここ数年の動きとしては患部近傍の
断層撮像を行うことのできる画像計測装置を援用して定
位的脳手術における進入方向を計算する方法も試されて
いるが、臨床例としては極めて僅かであり実用となって
いるとは言えない状況である。よしんばＭＲＩやＸ線Ｃ
Ｔを用いてこれを行ったとしても、計算の結果に基づい
た指示が作業の細かさ（分解能）や操作対象点に到達す
るまでの経路の複雑さなどの理由により人間の手技の限
界を超えており、実行できない場合も往々にしてあり得
ることである。

【０００９】経路の複雑さに関しては患部の切り開く部
分である創部を広く取れば改善する。しかし、創部を大
きくすることは、患者への術中、術後の負担を大きくす
ることになるため、創部をむやみに大きくすることは望
ましくない。治療では、患者へのダメージを極力抑える
ために創部をなるべく小さくし、その小さな傷口から術
具と多くの場合内視鏡を挿入し臓器の動きに注意しなが
ら狭い空間で手術を行うことが望ましいのである。

【００１０】一方で、このために、術者は、患部とその
周辺を含めた全体的な構造を知ることが困難な内視鏡か
らの映像を用いなければならず、また、動きが制限され
た空間で術具を取り回しながら実時間で変形し続ける対
象に対して微細で器用な操作をすることが要求され、施
術中の治療計画を的確に更新、修正することは益々困難
となっている点については、上記従来技術においては考
慮されていなかった。

【００１１】また、対象部位によっては開創を行ってか
ら実際に治療のための執刀を行う直前と直後において対
象臓器の動態および機能を計測することができれば不十
分な手当のまま傷口を閉じることが避けられ、手術成績
が格段に向上すると考えられる。例えば心疾患の治療に
おいてはバイパスや弁置換等の前後においてバイパスし
た血管の開存状況や弁置換による心機能の回復状況を知
ることができれば再手術の確率が下げられるなど利点が
多い。

【００１２】従来、このような、心疾患の手術において
は、患部、患者の内部の状態の情報は超音波スキャナで
行われていた。この手段では、血流や拍動の様子などの
動態に関する情報は得られるが、全体的な構造を捉えら
れないため、得られる情報は治療する上では不十分とな
る場合がある。

【００１３】本発明の目的は、使用者である治療を行う
施術者に修正した治療計画を施術中に提示して、より的
確な治療を行うことが可能な治療装置を提供することに
ある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、治療の対象となる生体の状況を検出する
検出手段と、前記生体に治療を治療を施す施術手段と、
前記検出手段からの検出結果に基づいて前記治療の計画
を演算する演算手段による演算結果を表示する表示手段
とを備えたものである。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、図面を用いて、本発明の実
施の例を説明する。

【００１６】図１に、本発明の一実施例の全体の構成を
示す。図中において、１０１は患部、または患者の状態
の情報を得るため手段である計測手段であり、、１０２
は前記得られた情報を提示する手段である表示手段、１
０３は直接患者、患部に接近して治療を施術する施術手
段、１０４は上記得られた情報や予め得られた患者、患
部の情報に基づいて、治療の計画を算出する治療計画手
段である。この治療計画手段中、１０６は治療計画を演
算して算出する治療計画演算手段であり、この演算手段
１０６により算出された計画は、１０５の治療計画制御
部に伝達され、この治療計画制御部１０５は、この治療
計画に基づいて上記施術手段１０３に施術手段の制御指
令を送ったり、表示手段１０２に治療計画の情報や計測
手段１０１からの情報を加工／処理を施した情報を伝達
したりする。

【００１７】１０７は治療計画手段中のデータベースで
あり、上記の計測手段１０１からの情報や予め獲得され
ていた患者、患部の情報が蓄積されている。１０８は治
療計画手段中の命令および情報の伝送経路である。この
治療計画手段１０４は、治療装置本体の外部にあるネッ
トワークとも接続されており、１０９は上記外部のネッ
トワーク群を、１１０はネットワーク間の中継機、１１
１は遠隔された位置にある治療計画用計算機、１１２は
１１１に接続されたデータベースを示している。また、
１１３は治療計画手段１０４からネットワーク群１０９
へ送られる指令や情報獲得の要求指令を示し、１１４は
遠隔された位置にある計算機からの返答を表す。

【００１８】上記において算体とはそれ自身に処理され
るものとそれらの処理手順記述の両方を含むもの、ある
いはどちらか一方を含むもののいずれでもよい。すなわ
ちいわゆる一般的な意味合いでのデータとプログラム
（コード）のうちのいずれか、あるいはその両方から構
成されるオブジェクトを示す。

【００１９】また１１７は治療計画制御部１０５と計測
手段の間の命令や情報の伝送経路、１１８は計測手段と
表示手段との間のデータの伝送経路、１１９は表示手段
と治療計画制御部との間の命令やデータの伝送経路であ
る。１２０は、計測手段が患者および患部の状態を示す
情報を獲得するために施される計測行為であり、実際に
は、計測手段１０１から発されて、伝導または放射され
る電磁波・光・超音波・放射線といたエネルギー等を指
す。１２１は、上記計測行為１２０によって患部、ある
いは患者から発せられるか反応や反動を示し、実際には
熱・光・音・電気・電磁波などの形の信号となる。１２
２は、施術手段１０３による患者や患部への施術行為を
示しており、１２３は、上記施術行為１２２により生起
されtが患部、患者からの反動もしくは反応、１２４
は、表示手段１０２と施術手段１０３との間の命令およ
び情報の伝送経路を示している。

【００２０】１２５は施術手段１０３と治療計画制御部
１０４との間の命令および算体の伝送経路であり、１２
６は装置の使用者である執刀医が施術手段を操作するた
めの操作入力行為を示す。１２７は患者、患部の反応１
２３を執刀医に理解しやすい形に加工、処理されて操作
入力部（後述）を介して与えられる反力や熱などの各種
エネルギの形で表現された情報である。１２８は表示手
段を操作するために各種モードのインターフェイス（後
述）を用いて与える命令である。１２９は、使用者の執
刀医がこれを参照しながら治療を進めるところの、計測
手段１０１によって得られた患者および患部に関する情
報および治療計画手段１０４からの治療計画の情報であ
り、これには治療室以外にいる医師らの意見などを統合
的に提示した、画像・音声・熱などの形で表された情報
も含まれる。１３０は使用者である治療を行う執刀医、
１３１は施術対象である患者を表す。

【００２１】使用者である執刀医１３０は表示手段１０
２から提示される情報１２９および施術手段１０３から
提示される情報１２７を参照しながら操作入力行為１２
６を行うことで、施術手段１０３を介して患部に対して
必要な治療を行う。

【００２２】計測手段１０１は複数の計測方法を有して
おり、治療中に伝送経路１１７を通して治療計画制御部
１０５が与えるタイミングに従って患部および患者の状
態を計測する。計測され得られた情報は伝送経路１１７
を通して治療計画制御部１０５へ送られると同時に、同
じ情報が伝送経路１１８を通して表示手段１０２へ送ら
れる。また、使用者１３０は、表示手段１０２への入力
手段を介して、伝送経路１１８を経由して、命令１２８
の一種である患部、患者の情報を獲得する指令を発した
時にも計測を行い、得られた情報は上記と同様に１０５
治療計画制御部および表示手段１０２へ送られる。

【００２３】計測手段１０１は患者および患部の状態を
示す情報を獲得するために電磁波・光・超音波・放射線
等のエネルギを伝導または放射する。その結果与えられ
たエネルギ１２０によって患部に二次的に励起されたか
もしくは減衰しながら透過・反射または散逸したか、あ
るいは患者もしくは患部より能動的に発せられるかした
熱・光・音・電気・電磁波などの信号１２１が検出され
る。計測手段１０１はこれらの信号に対して適当な処理
を加えることにより目的の情報を得る。詳細は後述す
る。

【００２４】表示手段１０２は主に画像・音声からなる
情報１２９を使用者に提示する。使用者は入力手段であ
るインターフェイス１２８を介して、表示手段の提示す
る情報の内容・種類・見え方などを操作し制御する。表
示手段１０２においては、計測手段１０１によって獲得
された患者および患部に関する情報が提示される。また
それと同時に治療計画手段１０４によって逐次修正更新
され伝送経路１１９を通して送られる治療計画情報が提
示される。

【００２５】この治療計画情報は、治療のプロセス、す
なわち、治療の手順やその動作の情報を含んでいる。施
術手段１０３の挙動を規定するもの、例えば施術手段の
更新されたアプローチの姿勢・移動量や更新された接触
禁止領域などを含む。さらには、施術手段１０３のマニ
ュピレータやレーザ使用のメスといった複数の施術器具
や計測手段１０２の複数の計測器具を使用する順序も含
む。また、本実施例では、施術手段１０３からのマニピ
ュレータの座標情報・動作の量の値といった情報も可視
化・可聴化されて計測手段１０２により表示されるの
で、治療計画情報には上記施術手段１０３に計測手段１
０１より得られた情報を表示する順序も含まれる。詳細
は後述する。

【００２６】施術手段１０３は使用者が治療行為を行う
ために入力する操作を受け付け、解釈し、それに従って
患部に対する治療行為を行う。同時にその行為によって
起こる反作用１２３を検出し、これを操作入力部（後
述）を介して、使用者が理解しやすいような大きさの量
や種類に変換、処理が施されて反力や熱・振動などの各
種エネルギの形で表現された情報１２７を使用者に与え
る、また施術手段１０３は内部の各種機構の状態や術具
等の座標系、あるいは反作用１２３を画像や音声の形に
翻訳した情報を、伝送経路１２４を通して表示手段１０
２に伝える。さらに施術手段１０３は伝送経路１２５を
通して治療計画制御部１０５から内部機構の挙動を規定
するための情報を得る。この情報とは前記のように例え
ば新たなアプローチの姿勢・移動量や更新された接触禁
止領域などをさす。詳細は後述する。

【００２７】治療計画手段１０４はいくつかの要素から
なる。すなわち治療計画制御部１０５、治療計画エンジ
ン１０６、データベース１０７、１０５〜１０７および
後述のネットワーク群の間における算体の伝送経路１０
８である。

【００２８】治療計画制御部１０５は治療計画手段１０
４の動作を調節するものであり、他の手段との情報のや
りとりを行う。まず伝送経路１１７を通して、予め定め
られたタイミングで計測手段１０１に情報獲得要求を発
し、要求に応じて計測手段１０１が獲得した患者や患部
の状態の情報として、画像等の情報を得る。これを伝送
経路１０８を通じてデータベース１０７に格納する。

【００２９】データベース１０７には、現在までに、前
記計測手段１０１及び施術手段１０３や治療の事前に得
られた患者や患部の情報、例えば、患部の位置や形状、
これらを示す画像や、患者、患部の脈拍、血圧、体温と
いったいわゆるバイタルサイン等、を格納してあり、治
療計画演算手段１０６はここにある情報を用いて治療計
画の修正更新を行うための計算をする。計算の際に、患
者の過去の情報を参照する必要が生じた場合は、治療計
画演算手段１０６は伝送経路１０８を通してネットワー
ク群にその情報を送ってくれるように要求１１３を出
す。要求に応じて必要な情報１１４が得られた場合はこ
れを現在データベース１０７が持っている情報に加えて
これを処理し計算を行う。計算結果は伝送経路１０８を
通じて治療計画制御部１０５に送られ、これを受けた治
療計画制御部１０５は伝送経路１１９および伝送経路１
２５を通じて表示手段１０２および施術手段１０３に修
正更新された治療計画の情報を送る。

【００３０】ネットワーク群１０９は情報送信要求１１
３を受けた場合、次のように動作する。

【００３１】送信要求を受けたネットワークは要求され
た情報を持つホストを捜し、それが見つかれば該当ホス
トが情報を返す。見つからなければこのネットワークと
他のネットワークを接続している中継機がより上位のネ
ットワークへ上記の要求を中継する。そうやって次々に
情報を持つホストを捜し、これにたどり着いた時には今
と逆の経路で必要な情報１１４が送られる。なおあると
ころまで中継されても目的のホストが見つからなかった
場合は中継は打ち切られ、中継を打ち切った中継機がそ
の旨を通知して返し、これも今と逆の経路で送られる。

【００３２】図２は本発明の一実施例を示す概略図であ
る。図中において、２０１は開放型ＭＲＩ、２０２は使
用者のための表示手段であるフラットパネルディスプレ
イである。このディスプレイ２０２は、２０３，２０
４，２０５の３つの個別のディスプレイからなり、各々
が本実施例の装置の使用者毎に設定された情報を表示で
きるものである。２０３は助手のためのフラットパネル
ディスプレイ、２０４は麻酔医のためのフラットパネル
ディスプレイ、２０５は操作入力用コンソール、２０６
は超音波スキャナプローブ保持装置、２０７は微細操作
用マニピュレータ保持装置、２０８、２０９は患部吊り
上げ・開胸用保持装置、２１０は三次元位置姿勢測定装
置、２１１はスライド式ベッド、２１２は緊急時に使用
する補助人工心肺、２１３は麻酔医の使用する薬品およ
び用具の置き場、２１４は使用者（執刀医）、２１５は
助手、２１６は麻酔医、２１７は患者、２１８は微細操
作用マニピュレータ、２１９は超音波スキャナプロー
ブ、２２０は治療計画制御用計算機、２２１は治療計画
演算用計算機、２２２は治療計画用データベースマシン
を示す。

【００３３】２０１、２１９はは前記の計測手段１０１
に含まれる。２０２、２０３、２０４は表示手段１０２
に含まれる。２０５、２０６、２０７、２０８、２０
９、２１０、２１１、２１８は施術手段１０３に含まれ
る。補助人工心肺２１２は患者の循環状態が変化した際
に用いるために用意しておく。置き場２１３には麻酔医
が患者の状態を見ながら投与する薬剤やその際に使用す
る用具などを置く。使用者２１４はディスプレイ２０２
によって提示される画像を中心とした情報やコンソール
２０５の操作入力レバーによって発生し伝達される反力
や振動・熱などの力覚・触覚情報の提示を受けながら、
２０６〜２０９の各保持装置の位置姿勢やベッド２１１
の位置を調整し、また必要に応じて開放型ＭＲＩ２０１
や超音波スキャナプローブ２１９による画像情報や三次
元位置測定装置２１０による基準座標における対象点
（患部やマニピュレータ２１８の先端など）の位置姿勢
座標値の獲得を指令し、操作入力レバーを介して微細操
作用マニピュレータ２１８を遠隔操作し治療を行う。２
２０〜２２２は治療計画手段を構成する計算機群であ
り、２２０は治療計画制御部１０５に、２２１は治療計
画エンジン１０６に、２２２はデータベース１０７にそ
れぞれ相当する。

【００３４】これらの計算機群は手術室の内外いずれか
に設置され有線もしくは無線の伝送経路で相互にまた他
の手段に相当する構成要素と結ばれている。なお図が見
にくくなるのを避けるため図中には伝送経路の類および
ネットワーク群などについては図示していない。

【００３５】図３は計測手段１０１の内部構成を示す。
図中において、３０１はＭＲＩ制御部、３０２は超音波
スキャナ制御部、３０３は内視鏡映像信号変換部、３１
９は血圧・脈拍・体温等バイタルサイン信号変換部、３
０４は開放型ＭＲＩ、３０５は微細操作用マニピュレー
タ保持装置、３０６は超音波スキャナプローブ保持装
置、３０７はＭＲＩ本体と制御部との間の命令や信号の
伝送経路、３０８は超音波スキャナ本体と制御部との間
の命令や信号の伝送経路、３０９は内視鏡映像の伝送経
路、３２３はバイタルサイン信号の伝送経路、３１０は
ＭＲＩ画像モニタ、３１１は超音波スキャナ画像モニ
タ、３１２は内視鏡映像モニタ、３２０はバイタルサイ
ンモニタ、３１３はＭＲＩ制御部と治療計画制御部１０
５との間の命令や画像情報の伝送経路、３１４は超音波
スキャナ制御部と治療計画制御部１０５との間の命令や
画像情報の伝送経路、３１５は内視鏡映像信号変換部と
治療計画制御部１０５との間の命令や映像情報の伝送経
路、３２１はバイタルサイン信号変換部と治療計画制御
部１０５との間の命令や映像情報の伝送経路、３１６は
ＭＲＩ制御部と表示手段１０２との間の命令や画像情報
の伝送経路、３１７は超音波スキャナ制御部と表示手段
１０２との間の命令や画像情報の伝送経路、３１８は内
視鏡映像信号変換部と表示手段１０２との間の命令や映
像情報の伝送経路、３２２はバイタルサイン変換部と表
示手段１０２との間の命令や映像情報の伝送経路を示
す。なお図中には血圧・脈拍・体温等の検出手段は図示
していない。

【００３６】ＭＲＩ制御部３０１、超音波スキャナ制御
部３０２、内視鏡映像信号変換部３０３は治療計画制御
部１０５からの命令、もしくは表示手段１０２を経由し
て伝えられる使用者からの命令に従って撮像および動作
状態の変更を行う。治療計画制御部１０５からの命令は
周期的に送られ、一定時間ごとに画像が更新される。使
用者からの命令は非同期的に送られ、その際にも画像が
更新される。

【００３７】ただしいずれの場合も内視鏡映像はビデオ
レートでつねに撮像されているものとする。血圧・脈拍
・体温等バイタルサイン信号は常にモニタされている。
撮像された画像および映像情報は伝送経路３１３〜３１
５、３２１を通って治療計画制御手段１０５へ、また伝
送経路３１６〜３１８、３２２を通って表示手段１０２
へ送られる。この際に送られる情報はビデオ信号のよう
なアナログ信号の形でもよいし、ディジタルデータの形
で送受されてもよい。

【００３８】計測手段１０１はまた微細操作用マニピュ
レータ（後出）の先端位置を検出するためにも用いられ
る。そのために図２１に示すようにマニピュレータ先端
の屈曲部手前にRＦコイルまたは脂肪などの高信号に撮
像される物質２１０１を置く。これをＭＲＩで撮像しこ
の位置を画像から検出することによってマニピュレータ
に対するナビゲーションを行うことができる。さらにＭ
ＲＩ画像中にマニピュレータ先端位置を検出できるた
め、マニピュレータの作業座標との位置合わせを容易に
行うことができる。

【００３９】次に表示手段１０２について説明する。図
４は表示手段１０２の内部構成を示す。図中において、
４０１は画像処理部、４０２は統合化された画像等情報
提示部、４０３は画面制御インターフェイス、４０４は
画像処理部４０１と治療計画制御部１０５との間の命令
や計測手段１０１により得た画像情報の伝送経路、４０
５は画像等情報提示部４０２と治療計画制御部１０５と
の間の命令や治療計画画像情報の伝送経路、４０６は処
理済みの画像情報、４０７は画面制御インターフェイス
４０３を介して入力された使用者の画面制御命令および
計測手段への情報獲得命令の伝送経路、４０８は計測手
段への情報獲得命令の伝送経路を示す。

【００４０】画像処理部４０１は計測手段１０１より送
られた画像情報・映像情報を処理する。情報がアナログ
信号の場合はまずディジタル情報への変換を行う。最初
からディジタル情報で送られた場合は省略できる。次に
変換された各モダリティからの画像情報に対して、平面
的または立体的に描画するために、ノイズ除去・補間計
算・明度や色調の調整・ボリュームレンダリング等の演
算処理を行う。処理の済んだ画像情報は伝送経路４０６
を通して提示部４０２へ、また伝送経路４０４を通して
治療計画制御部１０５へ送られる。提示部４０２は各モ
ダリティ画像情報、治療計画画像・使用者誘導画像情
報、施術手段からのマニピュレータ座標情報・動作情報
を統合し、画面制御インターフェイス４０３を介して使
用者の指示する形式で提示を行う。この際、使用者誘導
情報やマニピュレータ動作情報などは、画像に加えて音
声を併用して提示する。例えばマニピュレータのナビゲ
ーション情報として参照軌道が示された際に、そこから
逸れる動作をした場合の警告音、あるいは治療計画にお
いて接触禁止とされた組織中の領域への接近に対する警
告音、などである。画面制御インターフェイスの詳細は
後述する。

【００４１】図５は施術手段１０３の内部構成を示す。
図中において、５０１は操作入力部、５０２は制御部、
５０３は治療操作部、５０４は操作入力部５０１と制御
部５０２の間で命令やデータを送受するための伝送経
路、５０５は制御部５０２と治療操作部５０３の間で命
令やデータを送受するための伝送経路を示す。

【００４２】操作入力部５０１は使用者の意図に応じて
一意かつ随意に引き起こされるさまざまな身体的・生理
的変化を検出し、その情報を伝送経路５０４を通して制
御部５０２へ送る。身体的・生理的変化としては例えば
身体各部の筋肉の伸縮、眼球の動き、声、あるいは脳波
や脳磁分布、脳内活性部位の分布などが挙げられる。こ
れらを検出する方法の例としては例えば以下のようなも
のがある。すなわち筋肉の伸縮は操作レバーの動きやフ
ットスイッチなどの機構的な手段、もしくは筋電検出な
どの電気的な手段、もしくは筋肉の運動に伴い生成され
る物質の濃度の検出などの化学的な手段などがあり得
る。眼球の動きであればアイトラッカーのような光学的
な手段、声ならばマイクロフォンなどの電気音響的な手
段が考えられる。脳波は脳波計、脳磁分布はｓｑｕｉｄ
を利用した脳磁計、脳内活性部位の分布はファンクショ
ナルＭＲＩでの検出が可能である。

【００４３】操作入力部５０１において検出された情報
を受けた制御部５０２は、それらの情報の種類や値を解
釈し、それに対して予め対応付けておいた操作主体に宛
ててその操作内容を治療操作部５０３に指令する。操作
主体とは保持装置類２０６〜２０９や微細操作用マニピ
ュレータ２１８、ベッド２１１、各種術具・スタビライ
ザ（後出）等をさす。この際にここで指令された内容を
同時に伝送経路１２４を介して表示手段１０２へ送る。
１０２ではこれを画像化し、治療計画画像や実際の運動
学的情報（後出）などと組み合わせて提示を行う。

【００４４】治療操作部５０３はこの指令を受けて、対
応付けられた操作主体を値に従って動かし治療操作を行
う。操作主体のうち、治療操作に際して治療対象から直
接反作用を受けるものはこれを検出し、この情報を制御
部５０２に返す。制御部５０２はこれを解釈し、ノイズ
処理やスケーリングなどの演算処理を施す。検出された
反作用のうち、触覚・力覚によって伝えることが適当と
考えられる情報は操作入力部５０１へ送られ、そこで操
作レバーの動きなどの形で使用者に提示される。この種
の情報としてはマニピュレータの接近時における近接覚
情報や、接触したり術具で把持したりしている際の反
力、先端で検出された患部の温度などが挙げられる。

【００４５】一方、画像や音声の形で提示するのが適当
と考えられる情報は伝送経路１２４を介して表示手段１
０２に送られる。前記の情報は実際の状況に応じて画像
・音声の形でも提示できるようにしておく。同時にその
際１２４へは治療操作部に含まれる各操作主体（例え
ば、後述する微細操作用マニピュレータなど）の運動学
的情報が送られる。これらは併せて１０２において画像
や音声の形で提示される。

【００４６】以上の説明に関する例を以下に示す。

【００４７】操作入力部５０１の一例としてコンソール
２０５のような形式が挙げられる。例えば使用者が施術
手段のうちの一つである微細操作用マニピュレータの位
置姿勢を変えようと意図し、操作レバーを倒すように腕
を中心とした身体各部の筋肉を動かす。操作レバーには
各関節にポテンショメータやエンコーダ、あるいはタコ
メータ等の関節の変位を検出するためのセンサが備えら
れている。

【００４８】操作レバーが倒されたことおよび各関節の
変位は制御部５０２へ通知される。制御部５０２におい
ては、操作レバーを倒すことは微細操作用マニピュレー
タの関節を曲げることと予め対応付けがなされているも
のとする。制御部５０２は微細操作用マニピュレータに
対して各関節を適切に動かすように指令する。指令は関
節空間レベルで行われることも、また操作レバーと微細
操作用マニピュレータの機構が異なっている場合は作業
座標レベルで行われることもある。その場合には意図し
ない不随意な手の動きを除くため、指令値に対するフィ
ルタ処理や、操作レバーとマニピュレータの寸法および
作業の細かさを考慮した指令値のスケーリング（一般的
には異方性の）が行われる。これらの指令値は表示手段
１０２に送られ運動学モデルに基づいて画像化され提示
される。

【００４９】制御部５０２からの操作主体指定と動作指
令を受けて微細操作用マニピュレータが動作する。動作
の際には反作用として、被接触状態の時は近接情報が、
接触・把持状態の時は反力がセンサによって検出され
る。またいずれの状態の時も対象点の温度（もしくは赤
外線の放射量）が検出される。検出されたセンサ情報は
制御部５０２へ送られる。制御部５０２はこれを解釈
し、ノイズ処理やスケーリングなどの演算処理を施す。
検出された反作用のうち、反力と温度の情報は操作入力
部５０１へ送られる。５０１においては反力を操作レバ
ーを駆動することで、温度をレバーを暖める／冷やすこ
とによって使用者に提示する。

【００５０】上記のセンサ情報は使用者の要求があれば
画像・音声による提示を同時に行うものとする。なわち
これらの情報は伝送経路１２４を介して表示手段１０２
に送られ、グラフやCＧなどあるいは合成音声による読
み上げ、または音の音程・音色・音量・音質・和声など
によって提示される。

【００５１】同時にその際１２４へはマニピュレータの
運動学的情報が送られる。これらは併せて１０２におい
て画像や音声の形で提示される。この場合、各関節の変
位・およびそれらのｎ階微分に基づきマニピュレータの
CＧが生成されたり、接触時の反力の情報が、画像では
描画される図形の形状の変化やその速さ、色の種類や明
度・彩度などによって、また音声であれば合成音声によ
る読み上げ、または音の音程・音色・音量・音質・和声
などによって提示される。

【００５２】さらにこの時、治療計画手段１０４中にお
いて、治療計画制御部１０５が治療計画エンジン１０６
に治療手順および各手順を実現するためのマニピュレー
タ等の施術手段の動作を規定する制御情報を計算するよ
うに指示をする。治療計画エンジン１０６は、計測手段
１０１によって治療中に治療計画制御部が逐次指示する
タイミングで獲得されデータベース１０７に蓄積されて
いる現時点までの複数の種類の画像情報およびバイタル
サイン情報に基づいて、対象としている患部を含めた臓
器の位置や姿勢・形状の変化の検出および患者の状態変
化の有無の検出を行い、これらの情報からマニピュレー
タの速度や方向、可動範囲、到達禁止領域など、またあ
るいは術具のひとつであるレーザメスの出力や照射時間
などの情報を計算し導き出す。治療計画制御部はこの情
報を施術手段１０３中の制御部５０２に伝え、５０２は
これをマニピュレータやレーザメスなどの術具の制御情
報として利用する。

【００５３】図６は表示手段の提示する情報の一例を示
す。図中において、６０１はＭＲＩ画像、６０２はＭＲ
Ａ画像、６０３は内視鏡映像、６０４は近接覚情報、６
０５はバイタルサイン情報、６０６は体表の超音波スキ
ャナ画像、６０７はマニピュレータ先端の超音波スキャ
ナ画像、６０８、６０９、６１０は治療計画情報、６１
１は反力情報をそれぞれ示す。

【００５４】ＭＲＩ画像６０１は周期的に撮像され逐次
画像が更新される。通常は形態画像を提示するが、創部
を縫合する前には組織の回復状況等を見るために機能画
像の撮像を行い、提示する。ＭＲＩ画像６０１の上には
治療計画情報６０８が重ねて提示される。図中において
は矢印の始点がマニピュレータ先端現在位置を、矢印自
身が最適進行方向を示す。ＭＲＡ画像６０２は主に術前
の画像を提示するが、創部を縫合する前にも撮像を行
い、血管等の開存状況を見る。

【００５５】内視鏡映像６０３は逐次提示される。内視
鏡映像６０３の上にはマニピュレータセンサ情報である
近接覚情報６０４、反力情報６１１などが提示される。
またそれらと共に治療計画情報６０９が表示される。６
０９は矢印がマニピュレータの最適進行方向を示してい
る。使用者はこの情報を参考にしながら次の動作方向や
移動距離などを考えてマニピュレータを動かす。６０５
はバイタルサイン情報であり、血圧・脈拍・体温などの
変化が逐次連続的に表示される。

【００５６】６０６は体表の超音波スキャナの画像であ
る。 ６０７はマニピュレータ先端に備えられた超音波
スキャナ画像である。これに重ねて治療計画情報６１０
としてマニピュレータ先端の最適進行方向が表示され
る。

【００５７】なお先端に超音波スキャナを備えるマニピ
ュレータは治療操作をするマニピュレータと同一でもよ
いし別でもよい。これについては後述する。

【００５８】ここで各画像情報の位置づけを説明する。
ＭＲＩ画像６０１は患部を含めた全体的な構造を示す。
超音波スキャナ画像６０６、６０７は患部臓器および治
療を行おうとする局所的構造を表示する。特に対象患部
臓器の表面の下すなわち肉眼もしくは光学的手段では見
ることのできない構造を表示できる。それに対して内視
鏡映像６０３は治療中のある一ステップにおいて特に詳
細に目視することが必要な部分を拡大表示している。

【００５９】なおここで示した治療計画情報６０８、６
０９、６１０は非常に簡単な例であり、術中において組
織を操作してゆくうちに起こる、変形や移動といった状
態変化の情報を取り入れて重要組織等の障害物回避問題
を画像情報が更新されるたびに逐次解き直した結果を表
示しているものである。

【００６０】この他にも治療計画情報としては予定され
ている次の一操作による変形のシミュレーション画像や
術前の情報のみで生成しておいた治療シナリオの変更修
正点などを表示する。

【００６１】次に図７を用いて画像等情報提示部４０２
と画面制御インターフェイス４０３の内部構成を説明す
る。図中において、７０１は変調された電磁波もしくは
音波などを受信部に向かって送出するアンテナ、７０２
はマイクロフォンおよび発信機、７０３は受信機および
音声認識部、７０４は認識結果の伝送経路、７０５はフ
ットペダル、７０６はフットペダル入力検出部、７０７
はフットペダル入力結果の伝送経路、７０８は情報提示
制御部、７０９は画像重ね合わせ処理部、７１０は画像
切り替え処理部、７１１は表示手段に対して使用者が送
る各種の命令を情報として含んだ伝送経路もしくは変調
された電磁波・音波などの伝送媒体、７１２は処理の結
果生成された画像・音声等情報をディスプレイに送る伝
送経路を表す。

【００６２】使用者１３０は自らの意図に応じて一意か
つ随意な身体的・生理的変化を引き起こす。これを７０
２および７０５によって検出し、７０２に関してはその
情報を伝送媒体７１１を通して情報提示制御部７０８へ
送る。上記の検出された情報と使用者の要求とは一意に
対応しており、使用者は声や手足の動き、脳波などで情
報提示の内容やレイアウトの変更などを行うことができ
る。身体的・生理的変化としては例えば身体各部の筋肉
の伸縮、眼球の動き、声、あるいは脳波や脳磁分布、脳
内活性部位の分布などが挙げられる。図中にはマイクロ
フォン７０２による声の検出と、フットペダル７０５に
よる下肢筋肉の伸縮の検出を行う例が示されている。

【００６３】なお身体的・生理的変化をを検出する方法
の例としては他に以下のようなものが考えられる。すな
わち筋肉の伸縮は操作レバーの動きなどの機構的な手
段、もしくは筋電検出などの電気的な手段、あるいは筋
肉の運動に伴い生成される物質の濃度の検出などの化学
的な手段があり得る。眼球の動きであればアイトラッカ
ーのような光学的な手段が考えられる。脳波は脳波計、
脳磁分布はｓｑｕｉｄを利用した脳磁計、脳内活性部位
の分布はファンクショナルＭＲＩでの検出が可能であ
る。

【００６４】使用例を以下に説明する。使用者１３０は
画像情報提示の内容を変更するためにマイクロフォン７
０２に向かって発声を行うかあるいは下肢筋肉を動かし
てフットペダル７０５を踏む。マイクロフォンからの入
力は発信機（図示せず）で変調され伝送媒体７１１に乗
せて受信機および音声認識部７０３に送られる。この際
の伝送媒体は導線でもよいし、電波・光・赤外線などの
電磁波あるいは超音波などの空気を伝わるものでもよ
い。特に赤外線や超音波はＭＲＩの磁場との干渉がなく
また手術室の壁や他の機材の散乱を利用して届くことが
できるため、有利である。

【００６５】入力された使用者の要求は受信機および音
声認識部７０３およびフットペダル入力検出部７０６に
おいて認識・解釈され、伝送経路７０４および７０７を
通して情報提示制御部７０８に送る。

【００６６】情報提示制御部７０８には画像処理部４０
１において処理済みのＭＲＩ画像・超音波スキャナ画像
・内視鏡映像の情報が４０６を介して送られてくる。ま
た施術手段１０３の制御部から送られてきたマニピュレ
ータおよびその他の治療操作主体に関する、先端位置姿
勢や座標等の運動学的情報、および近接覚センサ・力覚
センサ・温度センサ等によって検出された、対象点およ
びその近傍での環境情報が１２４を介して送られてく
る。これに加えて、更新された最新の治療計画情報が４
０５を介して送られてくる。これらの情報はアナログ信
号の形で伝送されてもよいし、ディジタル情報の形でも
よい。

【００６７】なお１２４を介して送られてくる、治療操
作主体に関する情報は情報提示制御部７０８においてモ
ダリティ変換が行われ、画像や音声などの形で表現され
る。例えばグラフやCＧなど、あるいは合成音声による
読み上げ、または音の音程・音色・音量・音質・和声な
どによって提示される。治療操作主体がマニピュレータ
の場合は、各関節の変位・およびそれらのｎ階微分に基
づきマニピュレータの機構を三次元的に描画するCＧが
生成されたり、接触時の反力の情報が、画像では描画さ
れる図形の形状の変化やその速さ、色の種類や明度・彩
度などによって、また音声であれば合成音声による読み
上げ、または音の音程・音色・音量・音質・和声などに
よって提示される。

【００６８】情報提示制御部７０８は以上の各情報を統
合・整理し、使用者の要求に沿って内容や提示のレイア
ウトを定め、それを実現するための命令を画像重ね合わ
せ処理部７０９と画像切り替え処理部７１０に送る。７
０９と７１０は７０８からの命令に従って画像をレイア
ウトし、７０８で生成された音声情報と併せて２０２へ
送り、使用者への提示を図る。

【００６９】ここでレイアウトの変更とは図８に示すよ
うに各表示画面への表示内容の入れ換え、治療計画情報
・環境情報の表示／非表示、あるいは図９に示すように
同一の画面内での表示内容の選択、表示の大きさや配置
の変更等を意味する。

【００７０】次に図１０を用いて治療操作部５０３中の
治療操作主体の例を説明する。図１０は微細操作用マニ
ピュレータとそれを保持する保持装置の構成例を示して
いる。図中において、１００１は保持装置、１００２は
微細操作用マニピュレータである。

【００７１】保持装置１００１は多関節のリンク機構で
あり微細操作用マニピュレータ１００２を任意の位置姿
勢で保持できる。機構部分の材料はジュラルミン、チタ
ンなどの非磁性合金もしくは金属、あるいはエンジニア
リングプラスチックやセラミック等の非金属を用いる。
軸受はプラスチックもしくはセラミックの材質のものを
用いる。各関節の駆動には非磁性物質のみで作られた超
音波モータや水圧・空気圧などの流体圧を利用したアク
チュエータを用いる。組み立ては上記の非磁性金属（チ
タンなど）を材料としたネジやボルト・ナット、または
接着剤を用いて行う。以上の構成によりＭＲＩの磁場の
影響を避ける。微細操作用マニピュレータ１００２に関
しても同様の材質や駆動原理を用いる。

【００７２】保持装置およびそれらに保持されるマニピ
ュレータ等は図１１に示すように天井吊りタイプ１１０
１とベッドサイドタイプ１１０２がある。これらを併用
することによって患部がＭＲＩの撮像領域に入った時に
保持装置によって患者の周りが混雑することを避けるこ
とができる。

【００７３】次に図１３を用いて微細操作用マニピュレ
ータの一構成例を示す。図中（a）において、１３０１
はマニピュレータ先端部、１３０２はメス、１３０３は
ナイフ、１３０４は鑷子、１３０５は鉗子をそれぞれ表
す。メス１３０１は患部の切開を、ナイフは組織の剥離
を、鑷子は縫合や吻合のための針の保持を、鉗子は患部
の切開や切除を行うための術具である。１３０２〜１３
０５はマニピュレータ先端部１３０１に着脱可能である
ものとする。

【００７４】また、図中（b）において１３０６は注水
管、１３０７は軟性材質のバルーン、図中（c）におい
て１３０８は生理食塩水出水管、図中（d）において１
３０９は二酸化炭素を吹き出す送気管、図中（e）にお
いて１３１０は内視鏡を表す。生理食塩水出水管１３０
８は患部の洗浄を行うために用いる。送気管１３０９は
出血により患部が見えにくくなった際に血液を周囲に吹
き飛ばすために用いる。内視鏡１３１０は患部の詳細な
映像を得るために用いる。これにはグラスファイバーを
用いた曲げ可能な軟性内視鏡、ガラスの光路を持つ硬性
内視鏡、先端部に電子的な受光部を有する電子内視鏡な
どが用いられる。注水管およびバルーンの使用方法は後
述する。

【００７５】これら１３０１、１３０６〜１３１０は一
本の内筒の中に多数の縦穴を開けて通されている。筒の
断面は図中（f）における１３１１に示すようになって
おり、１３１２は（b）に示した注水管１３０６および
バルーン１３０７を通す穴、１３１３、１３１５は
（c）、（d）に示した生理食塩水出水管１３０８、二酸
化炭素送気管１３０９を通す穴、１３１４、１３１６は
（a）に示すように１３０２〜１３０５のいずれかを装
着したマニピュレータ先端１３０１を通す穴、１３１７
は（e）に示した内視鏡１３１０を通す穴を表す。この
内筒は（f）の下部に示すようにマニピュレータ外筒１
３１８の中に通され、外筒先端においてその外周と外筒
内周の間に超音波スキャナプローブ１３１９が備えられ
ている。図中では内筒と外筒が同心円状に配置されてい
るが、プローブの形状によってこの配置は様々に異な
る。すなわちプローブの形状も図２２（a）中の２２０
１のように中心に穴の開いた円筒とは限らず、たとえば
（b）中の２２０２のように穴の位置が端に偏っていた
り、（c）中の２２０３のように穴がいくつも開いてい
たり、（d）中の２２０４のように穴の形状が円ではな
く多角形などであったりしてもよい。また内筒の先端自
体を超音波スキャナプローブにすることも考えられる。

【００７６】図１４は微細操作用マニピュレータの外観
図を示す。図中において、１４０１はマニピュレータ駆
動部、１４０２はマニピュレータ外筒、１４０３はマニ
ピュレータ関節をそれぞれ表す。

【００７７】対象点がマニピュレータ先端の方を向いて
いる場合は関節１４０３の数は０でもよいが。治療の必
要な点が対象臓器・器官の陰になっている場合がある。
その場合途中に重要組織などが存在するなどの理由か
ら、その点に対して必ずしも直線的にアプローチ可能な
治療計画が立てられないケースも少なくない。その際に
はいくつかの関節を設けた構成にすることによって、先
端の周り込みが可能となり、アプローチできる領域が格
段に広がることになる。

【００７８】なお関節を設けた場合は硬性内視鏡は用い
ることができないので、その場合は軟性内視鏡もしくは
電子内視鏡を用いるものとする。その他の要素１３０
１、１３０６〜１３０９は可撓材料で構成または製作す
ることが可能である。

【００７９】図１５はマニピュレータ関節１４０３の構
成例を示している。図中において、１５０１はジョイン
ト、１５０２は駆動用ワイアをそれぞれ表す。

【００８０】図中において駆動用ワイアは下側のリンク
（外筒）に固定されており、上側のリンクの中を通り駆
動部１４０１まで延びている。駆動用ワイアはジョイン
トをはさんで逆側にもあり、各関節はこれら一対のワイ
アを駆動部１４０１内部のアクチュエータ（図示せず）
によって協調的に引くことによって駆動される。

【００８１】ここで治療対象となっている臓器・器官が
脳や骨格などのように略静止している場合は以上に示し
たようなマニピュレータを駆使して治療を行えばよい
が、心臓や肺など拍動や呼吸動によって対象臓器の変形
や対象点の移動が起こる場合にはこれを抑制する必要が
生じる。

【００８２】以下に患部臓器・器官が柔軟で、形状や位
置が変化する場合のマニピュレータの構成例を示す。こ
こではそのような場合の治療の例として冠動脈バイパス
手術を取り上げる。

【００８３】図１２は冠動脈バイパス手術の際に用いる
患部固定手段を示している。図中において、１２０１は
スタビライザ、１２０２は吸引チューブを示す。

【００８４】スタビライザ表面（患部の周囲との接触
面）には穴が開いており、吸引チューブを介して空気を
吸い込むことによって当該表面は陰圧となり患部周囲を
吸い付ける。スタビライザは微細操作用マニピュレータ
の外筒に固定されている。このことによりにより例え
ば、対象点が心臓の表面のある一部分であったとする
と、その周辺を囲むような形状のスタビライザを用いれ
ば、拍動や呼吸動によって対象点の絶対位置や姿勢が変
わった時にも、マニピュレータ外筒と対象点との相対位
置姿勢は変化しない。従来拍動や呼吸動で対象点が動く
ような臓器では、縫合や吻合といった微細な作業は非常
に難しく、高い位置精度・分解能を有する操作型マニピ
ュレータを以ってしても高いスキルを必要とする作業で
あったが、図１２の構成によってこれが非常に軽減され
る。また後述のように、マニピュレータ外筒の中に内視
鏡が備えてあれば、対象点と内視鏡表面とは相対的に略
静止しているため、臓器自体は動いているにも関わらず
対象点の明瞭な静止映像を得ることができる。

【００８５】さらに図１２に示したような方式で対象点
静止することができ、かつ創部を最小にするためのスタ
ビライザの構成例を図１６〜図１９を用いて説明する。
なおマニピュレータ外筒は経皮的に挿入されまた皮下に
おいて形状を変化させるための空間は確保されるものと
する。

【００８６】図１６はマニピュレータ外筒先端に備えら
れた折り畳み式のスタビライザを表す。図中において、
（a）の１６０１は側面図。（b）の１６０２は正面図、
（c）の１６０３は下面図を表す。（a）、（b）、（c）
の各々において、１６０４は吸引チューブ、１６０５は
吸引パッド、１６０６は吸気流路、１６０７は第一の関
節、１６０８は第二の関節、１６０９は第三の関節をそ
れぞれ表す。

【００８７】吸引チューブ１６０４はマニピュレータ外
筒の中を通り駆動部を経由してフィルタ付きのコンプレ
ッサ（図示せず）に至る。駆動部から先ではチューブは
保持装置の中を通してもよいし、外に配管してもよい。
チューブは可撓性かつ非磁性の材料を用いる。

【００８８】第一の関節１６０７は側面図（a）の１６
０１において紙面に直交する軸方向に回転する。第二の
関節１６０８は第一の関節と直角の軸を中心に回転す
る。第三の関節１６０９は第二の関節と同一の方向の軸
を中心に回転する。各関節は逆止用のラッチ機構を備え
（図示せず）またある角度以上に回転しないようにスト
ッパを備えている。内部には常に初期の形状を保つよう
にねじりバネが内蔵されている。ラッチ機構はワイア等
の伝達機構によりマニピュレータ駆動部から解除するこ
とができる。ラッチが解除されている時にはねじりバネ
の発生するトルクにより各関節は逆方向に動き、初期の
形状に戻ろうとする。

【００８９】吸引パッド１６０５は下面図（c）の１６
０３に示すようにいくつかの部品からなる。スタビライ
ザの初期形状は図１６に示すように折り畳まれているの
で、創部としてはマニピュレータ外筒の通る大きさであ
れば十分であり、スタビライザを備えたことによりより
大きく開創しなければならなくなるといったことがな
い。

【００９０】図１７は図１６に示した折り畳み式スタビ
ライザが開閉する際の各関節およびパッドの動き、形状
の変化を表している。図中において（a）は側面図、
（b）は正面図、（c）は下面図を示す。第一の関節は側
面図（a）の１７０１中の点線から実線へのように紙面
と直交する軸を中心として回転する。第二、第三の関節
は正面図（b）の１７０２に示すようにパッドが吸引し
ようとする面に向かうまで回転する。パッドは下面図
（c）の１７０３に示すように折り畳まれた状態からま
っすぐな状態まで広げることができる。

【００９１】図１８はパッドが開いた状態の裏面を示し
ている。図に示すように裏面は容器を伏せたような吸盤
構造になっている。パッドが開き切った状態では各部品
の側面にあった吸気流路が隣同士で一致し、吸引チュー
ブから吸引が起こると矢印のように空気の吸引が起こ
る。ここで裏面が組織の表面と接触していれば吸着が起
こり、その力によってマニピュレータ外筒と対象点が相
対的に静止するように固定される。これと同時に吸引力
によって各部品が吸気流路において吸い付け合い、パッ
ドは真直な状態に保たれる。各部品の間には前記のねじ
りバネと同様の働きをする弾性ヒンジ１８０１が設けら
れており、外力の加わっていない状態では初期形状すな
わち折り畳まれた形になるようにヒンジの曲げ角度が調
整されている。

【００９２】図１９は折り畳み式のスタビライザを対象
臓器に吸着させる際のシーケンスを示す。図中（a）に
示すようにまず注水管１３０６がマニピュレータ駆動部
において穴から出入りするようにマニピュレータ駆動部
において駆動され、１９０１に示すように注水管とバル
ーン１３０７がマニピュレータ内筒から伸びる。

【００９３】次に図中（b）の１９０２に示すようにバ
ルーンに注水を行うと、バルーンは膨張する際に第二の
関節１６０８、第三の関節１６０９を曲げ、パッドを押
し広げる。同時にバルーンは根元でマニピュレータ外筒
先端にも密着する。この時、マニピュレータ外筒先端に
備えられた超音波プローブ１３１９と対象臓器の間は水
で満たされたバルーンを介して接触している。ここでプ
ローブを働かせて超音波による情報獲得を行う。これに
より臓器内の対象点の位置をより正確に求めることがで
きる。

【００９４】上記の方法で獲得した超音波スキャナ画像
に基づきマニピュレータの位置姿勢を微調整する。その
後図中（c）に示すようにマニピュレータを対象臓器表
面に近づけながら注水管１３０６を介してバルーン内の
水を抜いてゆく。この時点では開きかけていたパッド１
６０５は押し付け力によって臓器表面で開いている。こ
こで吸引を始めると１９０３に示すようにパッドの各部
品が吸引力でお互いに吸い付け合いパッドが伸び切ると
共に臓器表面に対して吸着固定される。

【００９５】固定状態が安定したら図中（d）の１９０
４に示すように斜めからのアプローチができるように第
一の関節を回転させながらマニピュレータ外筒の姿勢を
変える。この後で各種の術具を先端に結合された微細操
作用マニピュレータが内筒の穴から対象点に向かって伸
び、微細な治療操作が行われる。

【００９６】なお対象点の位置や固定範囲によっては、
マニピュレータとスタビライザを別々に適用する必要の
ある場合もある。その場合でもなるべくスタビライザの
ために開く創部を極小に留めることが要求される。従来
のスタビライザは柄の部分に対して対象を押えるあるい
は吸着する部分が直角に曲がった形で固定されているた
め、これを利用する際にはある程度大きく開創しなけれ
ばならなかった。

【００９７】図２０は皮下で変形するスタビライザの別
の例である。図中（a）において、２００１は固定リン
ク、２００２は回転部、２００３は吸着部土台、２００
４は吸盤、２００５は可動リンク、２００６、２００８
はピンジョイント、２００７は伸縮型アクチュエータ、
２００９は吸引用チューブをそれぞれ表す。

【００９８】固定リンク２００１の根元は保持装置に固
定される（図示せず）。微細操作用マニピュレータを同
じ保持装置に固定すれば当該マニピュレータとスタビラ
イザの位置関係は不変になる。よってスタビライザで固
定された組織はマニピュレータに対しても相対的に静止
することになり、マニピュレータによる操作性が著しく
向上する。

【００９９】本スタビライザを用いる際には、挿入時に
吸着部土台とリンクを一直線にしておき小さな幅の創部
から皮下に挿入する。その後伸縮型アクチュエータ２０
０７を伸展方向に駆動することにより、可動リンクが回
転部の端を押し、図中（b）に示すように回転部と一体
になっている吸着部を図中下部の点線姿勢から実線姿勢
へと回転させる。これにより小さな創部から挿入できし
かも対象組織（臓器・器官）を操作主体であるマニピュ
レータに対して確実に静止させることができる。

【０１００】なお、図２１は、マニピュレータ先端をＭ
ＲＩで検出するための方式であって、図２２は、マニピ
ュレータ先端の超音波プローブの穴形状の例を示してい
る。これまでに示したマニピュレータを構成する各要素
あるいは駆動のためのアクチュエータ、もしくは超音波
スキャナプローブ等に関しては全て磁場に対して感応し
ない非磁性物質で構成するのは言うまでもない。構造材
はジュラルミンやチタン合金などの非磁性金属、エンジ
ニアリングプラスチック、アクチュエータは非磁性材料
のみで構成され電磁的な駆動原理を用いないものたとえ
ば超音波モータ、あるいは液圧・空気圧駆動アクチュエ
ータなどを適用する。ワイアには靭性の高い高分子材料
を用いる。術具の部分はセラミック製のものを使用す
る。

【０１０１】次に治療計画手段による、術中における治
療計画の逐次修正更新について図２３を用いて説明す
る。図中において、（a）は表示手段がある一連の手順
のうち第一の状況を示している画像、（b）は第二の状
況を示している画像、（c）は第三の状況を示している
画像を示す。また２３０１は表示手段の一部である画像
提示用ディスプレイ、２３０２は第一の開創であること
を示す表示、２３０３は第二の開創であることを示す表
示、２３０４は第一の開創予定方向を示す表示。２３０
５は第二の開創予定方向を示す表示、２３０６は計測手
段１０１によって得られた対象およびその近傍における
組織の画像、２３０７は大血管等の傷つけてはいけない
重要部位、２３０８は第一の開創を行う際の接触位置お
よび開創の深さを示す表示、２３０９は第二の開創を行
う際の接触位置および開創の深さを示す表示、２３１０
は第一の開創を行った後第二の開創予定が第一の開創予
定に繰り上がることを示す表示、２３１１は新たに繰り
上がった第一の開創予定方向を示す表示、２３１２は図
中（a）においての第一の開創を行う前の重要部位２３
０７のあった位置を示す表示、２３１３は（a）におい
て第一の開創を行った結果生じた創部、２３１４は
（a）において第一の開創を行った結果生じた組織の変
形に伴い移動した重要部位２３０７の新しい位置、２３
１５は（a）において第一の開創を行った後に得られた
画像、２３１６は新たに得られた画像を含めて治療計画
を修正更新した結果以前の計画通りでは開創予定方向が
重要部位へ衝突することを知らせる表示、２３１７は治
療計画を修正更新した結果無効になった開創予定方向を
示す表示、２３１８は新たに計算された開創予定方向に
対してそれが現時点で一番目の操作であることを示す表
示、２３１９は新たに計算された開創予定方向、２３２
０は開創予定方向が新たに計算され修正されたことを知
らせる表示、２３２１は新たに計算された開創予定位置
とその深さを示す表示をそれぞれ表す。

【０１０２】治療中のある時点において図中（a）に表
示されるようにある組織に二個所の開創を行う計画があ
ったとする。ここでまず第一の開創予定方向２３０４お
よびその位置と深さ２３０８に従って開創を行う。開創
の後に計測手段１０１によって画像を獲得し表示する。
すると組織が軟らかい場合自重その他の理由により変形
し、図中（b）にあるように重要部位は第一の開創前に
あった位置２３１２から２３１４へ移動したことが表示
される。移動先の位置は組織の変形する前の計画に基づ
いた第二の開創予定方向の線上にあり、このまま開創を
行うと移動した重要部位を傷つけてしまうことが表示２
３１６を以って使用者に知らされる。そこで治療計画手
段１０４はこの情報に基いて治療計画を修正更新し、図
中（c）に示すように第二の開創予定方向および開創予
定位置と深さをもとの計画２３０３、２３０９から重要
部位を傷付けない位置および方向、深さの２３１９、２
３２１へと移動した旨を表示２３２０を以って表示す
る。これにより状況の変化（ここでは組織の変形）に対
応しつつ治療を続行することができる。ここで挙げた例
は非常に単純であるが、実際は組織変形等は定量的に捉
えるためには非常に大規模な演算を必要とし、また避け
るべき重要部位も非常に複雑な分布となっているため、
人間が咄嗟に考えた程度では容易に解を得られない。こ
れは言わば動的に変化する障害物回避問題であり、上に
挙げた開創予定方向なども高性能な計算機を駆使して数
学的に求解する必要がある。

【０１０３】ここにおいて表示される画像は断層画像で
もよいし、複数枚の断層画像情報をもとにして再構成し
た立体的な画像でもよい。立体的な画像の場合は開創予
定位置は線、方向および深さは面で表されることにな
る。

【０１０４】また状況によっては治療の手順自体を変更
するように計画を修正更新する場合もある。たとえば血
管吻合を予定していた点が開創し触診を行った結果、予
想以上に石灰化しており急遽吻合点を変更するなどとい
ったケースが考えられる。その場合に治療計画手段は治
療中に撮像された画像情報を基に、次の吻合候補点を選
定し使用者に対して提示することができる。

【０１０５】以上の構成によって、画像計測等の術中情
報獲得を行うことができるとともに、計測されたそれら
の画像情報およびバイタルサイン情報の蓄積をもとに、
治療の進行に応じ時々刻々変化する患者および患部の状
態に即して治療計画を修正更新し、かつ、拍動・呼吸動
の影響によって対象臓器・器官の変形や対象点の移動が
生じるようなケースにおいても創部を極小に留めつつ治
療操作を行うことができる。

【０１０６】すなわち、最新の情報と蓄積された情報を
元にして診断と治療計画生成・修正更新を治療行為の最
中（術中）に逐次繰り返し行うことができるため、治療
行為の進行につれて時々刻々変化する患者及び患部の状
態に対してその時点で最善の計画を以って臨むことがで
き、治療成績が著しく向上することを特徴とする治療診
断装置を実現することができる。

【０１０７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
より的確な治療を行うことが可能な治療装置を提供でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の構成図

【図２】本発明の一実施形態

【図３】計測手段１０１の内部構成

【図４】表示手段１０２の内部構成

【図５】施術手段１０３の内部構成

【図６】表示手段の提示する情報の一例

【図７】画像等情報提示部４０２と画面制御インターフ
ェイス４０３の内部構成

【図８】レイアウトの変更の説明図１

【図９】レイアウトの変更の説明図２

【図１０】微細操作用マニピュレータとそれを保持する
保持装置の構成例

【図１１】設置場所の異なる保持装置のタイプ

【図１２】冠動脈バイパス手術の際に用いる患部固定手
段

【図１３】微細操作用マニピュレータの構成例

【図１４】微細操作用マニピュレータの外観

【図１５】マニピュレータ関節１４０３の構成例

【図１６】マニピュレータ外筒先端に折り畳み式のスタ
ビライザを備えた例

【図１７】各関節およびパッドの動き、形状の変化の説
明図

【図１８】パッドが開いた状態の裏面を示す図

【図１９】折り畳み式のスタビライザを対象臓器に吸着
させる際のシーケンス

【図２０】皮下で変形するスタビライザの別の例

【図２１】マニピュレータ先端をＭＲＩで検出するため
の方式

【図２２】マニピュレータ先端の超音波プローブの穴形
状の例

【図２３】治療計画手段により術中における治療計画の
逐次修正更新が必要な例

【符号の説明】

１０１…計測手段、１０２…表示手段、１０３…施術手
段、１０４…治療計画手段、１０５…治療計画手段中の
治療計画制御部、１０６…治療計画手段中の治療計画演
算手段、１０７…治療計画手段中のデータベース、１０
８…治療計画手段中の命令および算体の伝送経路、１１
７…治療計画制御部と計測手段の間の命令および算体の
伝送経路、１１８…計測手段と表示手段との間のデータ
の伝送経路、１１９…表示手段と治療計画制御部との間
の命令およびデータの伝送経路、１２０…計測手段が患
者および患部の状態を示す情報を獲得するために伝導ま
たは放射する電磁波・光・超音波・放射線等のエネル
ギ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 竹内 裕之 東京都千代田区神田駿河台四丁目６番地 株式会社日立製作所医療システム推進本部 内 (72)発明者 山本 悦治 東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 佐野 耕一 神奈川県川崎市麻生区王禅寺1099番地 株 式会社日立製作所システム開発研究所内 (72)発明者 菅 和俊 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 Ｆターム(参考） 4C096 AA18 AB36 AB44 AD03 AD14 AD15 AD19 AD23 DA30 DC36 DD20 EA10 FC20 4C301 CC01 EE12 EE13 FF26 JC13 KK16 KK31

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】治療の対象となる生体の状況を検出する検
   出手段と、前記生体に治療を施す施術手段と、前記検出
   手段からの検出結果に基づいて前記治療の計画を演算す
   る演算手段による演算結果を表示する表示手段とを備え
   た治療装置。
2. 【請求項２】前記演算結果に基づいて前記施術手段の動
   作を調節する制御手段を備えた請求項１記載の治療装
   置。
3. 【請求項３】前記演算結果に基づいて前記施術手段の施
   術手段の姿勢を調節する制御手段を備えた請求項１記載
   の治療装置。
4. 【請求項４】前記演算結果の基づいて計画の変化を表示
   する手段を備えた請求項１乃至３のいずれかに記載の治
   療装置。
5. 【請求項５】前記演算結果に基づいて前記施術手段の動
   作可能な範囲を表示する前記表示手段を備えた請求項１
   乃至４のいずれかに記載の治療装置。