JP2001204739A

JP2001204739A - 顕微鏡下手術支援システム

Info

Publication number: JP2001204739A
Application number: JP2000018866A
Authority: JP
Inventors: Hitoshi Karasawa; 均唐沢; Yasuo Goto; 康雄後藤; Masahiro Kudo; 正宏工藤; Toshiya Sugai; 俊哉菅井; Masaaki Ueda; 昌章植田; Takashi Shioda; 敬司塩田; Koji Shimomura; 浩二下村; Takeaki Nakamura; 剛明中村
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2000-01-27
Filing date: 2000-01-27
Publication date: 2001-07-31

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、手術器具の位置を出来るだけ手術中
の実際の患者の解剖学的形態に近い画像上に重ね合わせ
て表示でき、ナビゲーションの精度を向上することがで
きる顕微鏡下手術支援システムを提供することを最も主
要な特徴とする。【解決手段】手術中に患者５の頭蓋骨６の位置と、現在
の手術器具３の位置とをそれぞれ検出し、頭蓋骨６の位
置に対する手術器具３の現在位置の相対位置情報を超音
波観察装置１３によって検出する。さらに、超音波観察
装置１３から出力される第１の位置情報と術前に撮影し
た患者の頭蓋骨６の解剖学的断層像１６に表示されてい
る第２の位置情報とを比較して頭蓋骨６の位置ずれ状態
を位置データ補正装置１８によって検出し、この位置デ
ータ補正装置１８からの情報をもとに手術器具３の位置
を三次元位置解析装置１０によって補正するものであ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、手術前に撮影した
ＣＴなどの断層画像上に手術器具の三次元位置を表示す
ることで顕微鏡下手術を支援する顕微鏡下手術支援シス
テムに関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、脳外科などの顕微鏡下手術の際
に使用される従来のナビゲーションシステムとしては特
開平５−３０５０７３号公報に開示されるシステムが知
られている。

【０００３】この種のナビゲーションシステムでは一般
には手術用顕微鏡の観察下で、この手術用顕微鏡と併用
して内視鏡、処置具、吸引管などの手術器具が使用され
る。ここで、内視鏡、処置具、吸引管などの手術器具上
にはＬＥＤなどの信号部材がこの手術器具の手元側の１
つの側面上に設けられている。さらに、患者から離れた
位置にはデジタイザと呼ばれるＣＣＤカメラなどの受信
装置が設置されている。そして、顕微鏡下手術の際には
手術器具上のＬＥＤなどの信号部材を、受信装置で認識
することで手術器具の三次元位置を演算し、手術前に撮
影したＣＴなどの断層画像上に手術器具の三次元位置を
表示することで手術を支援する構成になっている。

【０００４】また、脳外科などの顕微鏡下手術の際に
は、患者の頭蓋骨に穴を開けたり、頭蓋骨の一部を取り
外して頭蓋骨内部の空間を開放する処置を行った後、脳
などの内部組織の切除などの操作をするようになってい
る。そして、手術中、頭蓋骨内部の顕微鏡下手術のため
の狭い空間内には斜視の内視鏡を入れて顕微鏡の死角を
補ったり、病変部の極近くから観察する作業が行われ
る。このとき、頭蓋骨内部の狭い空間内で観察方向を変
えるためには内視鏡の本体部を回転させる作業が行われ
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】一般に、脳外科などの
顕微鏡下手術では、患者の頭蓋骨に穴を開けたり、取り
外して頭蓋骨内部の空間を開放したり、或いは脳などの
内部組織の切除などの操作を行った場合には、頭蓋骨の
位置や、向きが変わったり、頭蓋骨内部の組織の相互の
位置関係が変化する。このため、手術前に撮影したＣＴ
などの手術前の患者の解剖学的断層像と、手術中の頭蓋
骨内部の実際の組織の位置とは位置関係が異なる場合が
あるので、手術前に撮影したＣＴなどの手術前の患者の
解剖学的断層像上に手術器具の現在位置を表示した場合
には手術中の頭蓋骨内部の実際の組織の位置と手術器具
の現在位置との位置関係とは違う、誤った位置情報を示
すことになる問題がある。

【０００６】本発明は上記事情に着目してなされたもの
で、その目的は、手術器具の位置を出来るだけ手術中の
実際の患者の解剖学的形態に近い画像上に重ね合わせた
状態で表示することができ、ナビゲーションの精度を向
上することができる顕微鏡下手術支援システムを提供す
ることにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、顕微鏡下手術
の際に、術部に挿入される手術器具の三次元位置を検出
して術部の解剖学的断層像上に前記手術器具の三次元位
置を表示する顕微鏡下手術支援システムにおいて、手術
中に患者の頭蓋骨の位置と、現在の手術器具の位置とを
それぞれ検出し、前記頭蓋骨の位置に対する前記手術器
具の現在位置の相対位置情報を検出する検出手段と、こ
の検出手段から出力される第１の位置情報と術前に撮影
した患者の頭蓋骨の解剖学的断層像に表示されている第
２の位置情報とを比較して前記頭蓋骨の位置ずれ状態を
検出する位置ずれ状態検出手段と、この位置ずれ状態検
出手段からの情報をもとに前記手術器具の位置を補正す
るキャリブレーション手段とを具備することを特徴とす
る顕微鏡下手術支援システムである。そして、本発明で
は、顕微鏡下手術中に患者の頭蓋骨の位置の第１の位置
情報を検出して術前に撮影した術部の解剖学的断層像の
頭蓋骨の位置の第２の位置情報とを重ね合せ、手術前の
解剖学的断層像の頭蓋骨の位置に対する現在の患者の頭
蓋骨の位置のずれを算出した後、術部に挿入される手術
器具の三次元位置にこの頭蓋骨の位置ずれ状態を加えた
上で、手術前の解剖学的断層像上に手術器具の位置を重
ね合わせて表示するようにしたものである。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の第１の実施の形態
を図１および図２を参照して説明する。図１は本実施の
形態の顕微鏡下手術支援システム１を使用する脳外科な
どの顕微鏡下手術の作業状態を示すものである。この脳
外科などの顕微鏡下手術では図１に示すように患者５の
頭蓋骨６の一部に穴７を開け、この頭蓋骨６の穴７を通
して病変部８にアプローチして病変部８の観察や、処置
を行なうようになっている。

【０００９】また、顕微鏡下手術支援システム１には手
術用顕微鏡２と、この手術用顕微鏡２の視野内で使用さ
れる手術器具３と、患者５から離れた位置に設置された
デジタイザ９とが設けられている。ここで、手術器具３
は、患者５の頭蓋骨６の一部に開けられた穴７を通して
病変部８にアプローチして観察や処置を行なうための器
具で、内視鏡、鉗子、送水吸引管など何でもよい。

【００１０】さらに、この手術器具３には患者５の体内
に挿入される挿入部３ａの基端部に手元側の操作部３ｂ
が連結されている。この手元側の操作部３ｂには位置信
号を発信する例えばＬＥＤなどの信号素子４が複数設け
られている。

【００１１】また、手術器具３の内部にはプローブ挿入
チャンネル１１が形成されている。このプローブ挿入チ
ャンネル１１には患者５の頭蓋骨６の位置と形状を観察
するための超音波観察用プローブ１２が手術器具３の手
元側の操作部３ｂから挿脱可能に挿入されている。この
超音波観察用プローブ１２は手術器具３のプローブ挿入
チャンネル１１内を通り、挿入部３ａの先端部からこの
超音波観察用プローブ１２の先端部が外部側に延出され
た状態で、位置決めされている。この超音波観察用プロ
ーブ１２の手元側端部は超音波観察装置（検出手段）１
３に接続されている。そして、超音波観察用プローブ１
２からの出力信号が超音波観察装置１３に入力され、こ
の超音波観察装置１３で手術中の頭蓋骨６の位置と形態
および手術器具３との位置関係を示す像１４を得ること
ができるようになっている。

【００１２】また、デジタイザ９には、手術器具３の信
号素子４の信号を受信する受信部材として２台のＣＣＤ
カメラ９ａ、９ｂが設けられている。このデジタイザ９
は図２に示すように三次元位置解析装置（キャリブレー
ション手段）１０に接続されている。そして、この三次
元位置解析装置１０ではデジタイザ９から送られる手術
器具３の信号素子４の受信信号の入力時に手術器具３の
位置を画像表示するための三次元位置データに変換する
ようになっている。

【００１３】さらに、三次元位置解析装置１０にはワー
クステーション１５と、モニター１７と、位置データ補
正装置（位置ずれ状態検出手段）１８とがそれぞれ接続
されている。ここで、ワークステーション１５には手術
前にＣＴ（computerized tomography）：コンピュータ
断層撮影や、ＭＲＩ（magnetic resonance imagin
g）：磁気共鳴映像法などで撮影した患者５の頭蓋骨６
の内部の解剖学的断層像１６が三次元画像データとして
予め貯えられている。なお、この患者５の頭蓋骨６の内
部の解剖学的断層像１６はワークステーション１５から
必要に応じて取出すことができるようになっている。

【００１４】また、位置データ補正装置１８には超音波
観察装置１３が接続されている。さらに、この位置デー
タ補正装置１８は三次元位置解析装置１０との間で情報
を相互にやりとりするためのフィードバック回路１９を
介して三次元位置解析装置１０と接続されている。そし
て、ワークステーション１５から三次元位置解析装置１
０を介してモニター１７に出力される信号によってモニ
ター１７に患者５の頭蓋骨６の内部の解剖学的断層像１
６が表示されるとともに、この患者５の頭蓋骨６の内部
の解剖学的断層像１６と手術器具３の位置とが重ね合せ
て表示されるようになっている。

【００１５】次に、上記構成の作用について説明する。
本実施の形態の顕微鏡下手術支援システム１を使用して
脳外科などの顕微鏡下手術の作業を行う場合には図１に
示すように患者５の頭蓋骨６の一部に穴７を開け、この
頭蓋骨６の穴７を通して病変部８にアプローチして病変
部８の観察や、処置が行なわれる。このとき、手術用顕
微鏡２が病変部８に向けてセットされるとともに、手術
器具３が頭蓋骨６の穴７を通して病変部８にアプローチ
して病変部８の観察や、処置が行なえる位置まで挿入さ
れる。ここで、手術器具３は手術用顕微鏡２の視野内に
挿入される状態にセットされる。

【００１６】また、手術中、デジタイザ９によって手術
器具３の信号素子４の信号が受信される。このとき、デ
ジタイザ９で受信した手術器具３の信号素子４の信号は
三次元位置解析装置１０によって三次元位置データに変
換され、この三次元位置データがワークステーション１
５に貯えられた患者５の頭蓋骨６の内部の解剖学的断層
像１６上に重ね合される。

【００１７】また、手術器具３に保持された超音波観察
用プローブ１２からの出力信号は超音波観察装置１３に
入力される。そして、この超音波観察装置１３では手術
中の頭蓋骨６の位置と形態および手術器具３との位置関
係を示す像１４が得られる。

【００１８】さらに、この超音波観察装置１３からの出
力信号は位置データ補正装置１８に入力される。そし
て、この位置データ補正装置１８では、超音波観察装置
１３から出力される超音波観察像１４から術中の頭蓋骨
６の位置と手術器具３の位置関係（第１の位置情報）Ａ
を計算し、また、三次元位置解析装置１０から術前の解
剖学的断層像１６とそれに重ね合わされた手術器具３の
情報を受け取って手術前の解剖学的断層像１６の中の頭
蓋骨６と手術器具３の位置関係（第２の位置情報）Ｂを
計算する。さらに、位置関係Ａと位置関係Ｂの位置ずれ
を割り出して位置ずれの情報を三次元位置解析装置１０
に送り返す。

【００１９】また、三次元位置解析装置１０では、この
位置データ補正装置１８から送られるズレの情報に基い
て手術前の解剖学的断層像１６上の手術器具３の位置を
補正してモニター１７上に表示する。

【００２０】そこで、上記構成のものにあっては次の効
果を奏する。すなわち、本実施の形態では顕微鏡下手術
中に超音波観察用プローブ１２からの出力信号に基いて
超音波観察装置１３によって患者５の頭蓋骨６の位置の
第１の位置情報を検出し、術前に撮影した術部である病
変部８のＣＴや、ＭＲＩなどで撮影した患者５の頭蓋骨
６の内部の解剖学的断層像１６における頭蓋骨６の位置
の第２の位置情報とを重ね合せ、手術前の解剖学的断層
像１６の頭蓋骨６の位置に対する現在の患者５の頭蓋骨
６の位置のずれを位置データ補正装置１８で算出した
後、術部に挿入される手術器具３の三次元位置にこの頭
蓋骨６の位置ずれデータを加えて補正した上で、三次元
位置解析装置１０によって手術前の解剖学的断層像１６
上に手術器具３の位置を重ね合わせてモニター１７上に
表示するようにしたものである。そのため、手術中に患
者５の頭蓋骨６の位置や、向きが変わったり、頭蓋骨６
の内部の組織相互の位置関係が変化しても、手術中に得
られる超音波観察像１４から頭蓋骨６と手術器具３の位
置関係を計算して、手術前の解剖学的断層像１６への手
術器具３の位置情報の重ね合せにフィードバックするこ
とにより、手術器具３の位置をリアルタイムに正確にモ
ニター１７上に表示できるので、ナビゲーションの精度
が向上する効果がある。

【００２１】また、図３（Ａ）は本発明の第２の実施の
形態を示すものである。本実施の形態は第１の実施の形
態（図１および図２参照）の顕微鏡下手術支援システム
１における手術器具３の具体例として内視鏡２１を使用
したものである。

【００２２】この内視鏡２１には細長い挿入部２２と、
この挿入部２２の基端部に連結された手元側端部２３と
が設けられている。さらに、この内視鏡２１の内部には
手元側端部２３から挿入部２２の先端側に伸びる観察光
学系２４が設けられている。この観察光学系２４の先端
には対物レンズ２５が設けられている。この対物レンズ
２５としては、手術用顕微鏡２の死角を観察し易いよう
に、真っ直ぐ前方を観察する直視レンズや、斜め前を観
察する斜視レンズ、あるいは斜め後方を観察できる後方
視レンズなどのバリエーションが準備されている。

【００２３】さらに、観察光学系２４と平行に手元側端
部２３から挿入部２２の先端側に伸びる図示しない照明
用光学系が設けられている。そして、図示しない光源装
置からの照明光がこの照明用光学系を通して挿入部２２
の先端側に導かれ、観察部位を照明することができるよ
うになっている。

【００２４】また、観察光学系２４の手元端には接眼レ
ンズ２６が配設されている。さらに、内視鏡２１の手元
側端部２３には接眼レンズ２６の後方にＴＶカメラ２７
が取り付けられている。そして、接眼レンズ２６に表示
される内視鏡像がＴＶカメラ２７によって撮影されるよ
うになっている。

【００２５】また、内視鏡２１の内部には手元側端部２
３から挿入部２２の先端側まで連通するチャンネル２８
が設けられている。このチャンネル２８内には、超音波
観察装置１３（図２参照）のプローブ２９が挿入される
ようになっている。そして、超音波観察用のプローブ２
９はこのチャンネル２８によってガイドされて手元側端
部２３から挿入部２２の先端側まで導かれるようになっ
ている。

【００２６】さらに、超音波観察用のプローブ２９の基
端部にはこのプローブ２９の挿入量を規制するストッパ
ー３０が配設されている。ここで、内視鏡２１の手元側
端部２３にはチャンネル２８の基端部にプローブ２９の
位置決め用の突き当て面３１が形成されている。そし
て、内視鏡２１のチャンネル２８内にプローブ２９が挿
入された際に、図３（Ａ）に示すようにプローブ２９の
先端が内視鏡２１の先端面から所定の長さＣだけ突き出
た時点で、プローブ２９のストッパー３０がチャンネル
２８の基端部の突き当て面３１に突き当てられてプロー
ブ２９の挿入量が規制されるように設定されている。

【００２７】そこで、本実施の形態ではプローブ２９と
手術器具３である内視鏡２１の先端位置を一定に固定で
きるので、手術中、超音波観察像１４の中の頭蓋骨６の
位置と手術器具３である内視鏡２１との位置関係を正確
に計算することが出来る効果がある。

【００２８】また、図３（Ｂ）は本発明の第３の実施の
形態を示すものである。本実施の形態は第１の実施の形
態（図１および図２参照）の顕微鏡下手術支援システム
１における手術器具３の具体例として送水吸引管３３を
使用したものである。

【００２９】この送水吸引管３３は手元から先端まで伸
びる送水・吸引用のチャンネルを有する第１の管状部材
３４と、手元から先端まで伸びて超音波観察装置のプロ
ーブをガイドする第２の管状部材３５とから構成されて
いる。

【００３０】また、第１の管状部材３４の手元端には送
水チューブあるいは吸引チューブを接続するための第４
の口金３６が配設されている。さらに、この第１の管状
部材３４の一部には内部の管路を外気に開放させる調節
穴３８が設けられている。そして、この調節穴３８によ
って吸引圧を調節することができるようになっている。

【００３１】また、第２の管状部材３５の手元端にはプ
ローブ２９を挿入するための第２の口金３７が配設され
ている。そして、第２の管状部材３５の管内にプローブ
２９が挿入された際に、プローブ２９の先端が第２の管
状部材３５の先端面から所定の長さＣだけ突き出た時点
で、プローブ２９のストッパー３０が第２の口金３７に
突き当てられてプローブ２９の挿入量が規制されるよう
に設定されている。

【００３２】そこで、本実施の形態ではプローブ２９と
手術器具３である送水吸引管３３の先端位置を一定に固
定できるので、手術中、超音波観察像１４の中の頭蓋骨
６の位置と手術器具３である送水吸引管３３との位置関
係を正確に計算することが出来る効果がある。

【００３３】また、図４は本発明の第４の実施の形態を
示すものである。本実施の形態は第１の実施の形態（図
１および図２参照）の顕微鏡下手術支援システム１にお
ける手術器具３を次の通り変更したものである。

【００３４】すなわち、本実施の形態の手術器具４１に
は細長い挿入部４２と、この挿入部４２の基端部に連結
された手元側端部４３とが設けられている。この手元側
端部４３は、手術器具４１の中心線方向に延設された三
角柱状に形成されている。

【００３５】さらに、この手元側端部４３の３つの平面
４３ａ、４３ｂ、４３ｃにはそれぞれに信号発信手段４
４ａ、４４ｂ、４４ｃが設けられている。ここで、各平
面４３ａ、４３ｂ、４３ｃの信号発信手段４４ａ、４４
ｂ、４４ｃにはそれぞれ３つ一組のＬＥＤなどの信号部
材が設けられている。

【００３６】また、各信号発信手段４４ａ、４４ｂ、４
４ｃが発信する信号は手術台から離れた位置に設置され
ているデジタイザ９（図１参照）で検出され、三次元位
置情報に変換されるようになっている。なお、３組の信
号発信手段４４ａ、４４ｂ、４４ｃを識別するために、
それぞれの信号発信パターンを異なるように設定しても
よい。

【００３７】そこで、上記構成のものにあっては次の効
果を奏する。すなわち、本実施の形態では三角柱状に形
成されている手元側端部４３の３つの平面４３ａ、４３
ｂ、４３ｃにそれぞれに信号発信手段４４ａ、４４ｂ、
４４ｃを設けたので、手術中に手術器具４１を回転させ
ても、３つの平面４３ａ、４３ｂ、４３ｃのうちのいず
れか１つ、あるいは２つが必ずデジタイザ９が配置され
ている方向に向いている状態で保持させることができ
る。そのため、常に安定して信号発信手段４４ａ、４４
ｂ、４４ｃの信号を検出することができる効果がある。

【００３８】また、手術器具４１の手元側端部４３の３
組の信号発信手段４４ａ、４４ｂ、４４ｃの信号の発信
パターンを変えることにより、手術器具４１の回転位置
を検出することができる。

【００３９】さらに、本発明は上記実施の形態に限定さ
れるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種
々変形実施できることは勿論である。次に、本出願の他
の特徴的な技術事項を下記の通り付記する。記（付記項１）術部に挿入される手術器具の三次元位置
を検出して術部の解剖学的断層像上に表示する顕微鏡下
手術支援システムにおいて、手術中に患者の頭蓋骨の位
置を検出する検出手段と、術前に撮影した術部の解剖学
的断層像に手術中の頭蓋骨の像を重ね合せて両者のズレ
を検出する手段と、ズレの情報をもとに手術器具の位置
を補正するキャリブレーション手段と、から構成される
ことを特徴とする顕微鏡下手術支援システム。

【００４０】（付記項２）顕微鏡および術部に挿入さ
れる手術器具の三次元位置を検出して術部の解剖学的断
層像上に表示する顕微鏡下手術支援システムにおいて、
手術器具の長軸に対して回転方向にずれた少なくとも２
つ以上の側面上に、それぞれ信号発信手段あるいは信号
受信手段を設けたことを特徴とする顕微鏡下手術支援シ
ステム。

【００４１】（付記項３）付記項１において手術中の
頭蓋骨位置を検出する手段が超音波観察装置であること
を特徴とする顕微鏡下手術支援システム。

【００４２】（付記項４）付記項１において手術器具
に手術中の頭蓋骨の位置を検出するためのプローブをガ
イドするチャンネルを設けたことを特徴とする顕微鏡下
手術支援システム。

【００４３】（付記項５）付記項２において手術器具
に設けられた２つ以上の信号手段がそれぞれ異なった信
号を発信する信号発信手段であることを特徴とする顕微
鏡下手術支援システム。

【００４４】（付記項６）術部に挿入される手術器具
の三次元位置を検出して術部の解剖学的断層像上に表示
する顕微鏡下手術の支援システムにおいて、手術中に患
者の頭蓋骨の手術器具に対する相対位置情報を検出する
検出手段と、この検出手段による前記相対位置情報と術
前に撮影した患者の頭蓋骨の解剖学的断層像に表示され
ている手術器具の位置情報とを比較して前記二つの頭蓋
骨の位置情報を基準に互いの手術器具の位置ずれを検出
する手段と、この位置ずれの情報をもとに手術器具の位
置を補正するキャリブレーション手段とを具備すること
を特徴とする顕微鏡下手術支援システム。

【００４５】（付記項１〜６の従来技術）従来の脳外
科などの顕微鏡下手術の際に使用されるナビゲーション
システムとしては特開平５−３０５０７３号に開示され
るシステムが知られている。

【００４６】一般には手術用顕微鏡と併用して手術用顕
微鏡の観察下で使用される内視鏡、処置具、吸引管など
の手術器具上に設けられたＬＥＤなどの信号部材を、患
者から離れた位置に設置されたデジタイザと呼ばれるＣ
ＣＤカメラなどの受信装置で認識することで手術器具の
三次元位置を演算し、手術前に撮影したＣＴなどの断層
画像上に表示することで手術を支援する。

【００４７】また、一般に内視鏡、処置具、吸引管など
の手術器具には、特開平５−３０５０７３号に開示され
るように手術器具の手元側の１つの側面上に信号部材が
設けられていた。

【００４８】また、顕微鏡下手術のための狭い空間内に
斜視の内視鏡を入れて顕微鏡の死角を補ったり病変部の
極近くから観察する際は、観察方向を変えるために本体
部を回転させる。また、狭い空間内で内視鏡や処置具で
観察や微細な手術操作を行なっている最中、術者は顕微
鏡の拡大像に全神経を集中しながら、顕微鏡の視野に入
らない手術器具の手元側で手術器具の位置や向きを変え
て先端の位置や向きをコントロールしている。

【００４９】（付記項１が解決しようとする課題）一
般に脳外科などの顕微鏡下手術では、患者の頭蓋骨に穴
を開けたり取り外して頭蓋骨内部の空間を開放したり、
脳などの内部の組織の切除などの操作をすると、頭蓋骨
の位置や向きが変わったり、組織相互の位置関係が変化
する。このため、手術前の患者の解剖学的断層像上に手
術器具の現在位置を表示しても手術中の実際の組織と手
術器具の位置関係とは違う、誤った位置情報を示すこと
になってしまう。

【００５０】（付記項１の目的）手術器具の位置を出
来るだけ手術中の患者の解剖学的形態に近い画像上に重
ね合わせることでナビゲーションの精度を向上すること
である。

【００５１】（付記項２が解決しようとする課題）ま
た、顕微鏡手術のための狭い空間内に斜視の内視鏡を入
れて、顕微鏡の死角を補ったり、病変部の極近くから観
察する場合は、観察方向を変えるために本体部を回転さ
せる必要がある。また、狭い空間内に内視鏡や処置具を
などの手術器具の先端を入れて微細な手術操作を行なっ
ている最中、術者は顕微鏡拡大像に全神経を集中して、
顕微鏡の視野に入らない手術器具の手元側で位置や向き
を変えている。

【００５２】このため、手術中、手術器具が回転して手
元部に設けられたＬＥＤなどの信号部材がデジタイザか
ら隠れて検出できない位置にくるのを避けることができ
ない。

【００５３】（付記項２の目的）手術器具の向きに係
らず、常に良好にデジタイザで信号を検出できることが
可能な顕微鏡下手術支援システムの提供である。

【００５４】（付記項１の課題を解決するための手段）
手術中にナビゲーションシステムを構成する位置検出
手段で患者の頭蓋骨の位置を検出して術前に撮影した術
部の解剖学的断層像の頭蓋骨と重ね合せ、手術前の解剖
学的断層像に対する現在の患者の頭蓋骨の位置のズレを
算出した後、術部に挿入される手術器具の三次元位置に
このズレを加えた上で、手術前の解剖学的断層像上に手
術器具の位置を重ね合わせて表示するようにした。

【００５５】（付記項１の効果）手術中に患者の頭蓋
骨の位置や向きが変わったり、組織相互の位置関係が変
化しても手術中の解剖学的形態により近い断層像上に手
術器具の三次元位置を重ね合わせて表示でき、ナビゲー
ションの精度が向上する。

【００５６】（付記項２の課題を解決するための手段）
手術器具の長軸に対して回転方向にずれた少なくとも
２つ以上の側面上に、それぞれ信号発信手段あるいは信
号受信手段を設けた。

【００５７】（付記項２の効果）また、手術中に内視
鏡や処置具などの手術器具を回転させても、手術器具に
設けられた信号部材の信号をデジタイザで常に確実に認
識でき、手術器具の三次元位置データが常に安定した状
態で得られ、術者が安心して手技に専念できる。

【００５８】

【発明の効果】本発明によれば手術中に患者の頭蓋骨の
位置と、現在の手術器具の位置とをそれぞれ検出し、頭
蓋骨の位置に対する手術器具の現在位置の相対位置情報
を検出手段によって検出し、この検出手段から出力され
る第１の位置情報と術前に撮影した患者の頭蓋骨の解剖
学的断層像に表示されている第２の位置情報とを比較し
て頭蓋骨の位置ずれ状態を位置ずれ状態検出手段によっ
て検出するとともに、この位置ずれ状態検出手段からの
情報をもとにキャリブレーション手段によって手術器具
の位置を補正するようにしたので、手術中に患者の頭蓋
骨の位置や、向きが変わったり、頭蓋骨の内部組織の相
互の位置関係が変化した場合でも手術器具の位置を出来
るだけ手術中の実際の患者の解剖学的形態に近い画像上
に重ね合わせた状態で表示することができ、ナビゲーシ
ョンの精度を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態の顕微鏡下手術支
援システムを使用する脳外科などの顕微鏡下手術の作業
状態を示す概略構成図。

【図２】第１の実施の形態の顕微鏡下手術支援システ
ム全体の概略構成図。

【図３】（Ａ）は本発明の第２の実施の形態の顕微鏡
下手術支援システムで使用される手術器具としての内視
鏡を示す要部の縦断面図、（Ｂ）は本発明の第３の実施
の形態の顕微鏡下手術支援システムで使用される手術器
具としての送水吸引管を示す斜視図。

【図４】本発明の第４の実施の形態を示すもので、
（Ａ）は手術器具の具体例を示す要部の縦断面図、
（Ｂ）は（Ａ）のＸ方向の矢視図。

【符号の説明】

２手術用顕微鏡３手術器具５患者６頭蓋骨８病変部１０三次元位置解析装置（キャリブレーション手
段）１２超音波観察用プローブ１３超音波観察装置（検出手段）１４超音波観察像１６解剖学的断層像１８位置データ補正装置（位置ずれ状態検出手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者工藤正宏東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号オリンパス光学工業株式会社内 (72)発明者菅井俊哉東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号オリンパス光学工業株式会社内 (72)発明者植田昌章東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号オリンパス光学工業株式会社内 (72)発明者塩田敬司東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号オリンパス光学工業株式会社内 (72)発明者下村浩二東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号オリンパス光学工業株式会社内 (72)発明者中村剛明東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号オリンパス光学工業株式会社内Ｆターム(参考） 4C301 CC01 FF04 FF21 KK12

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】顕微鏡下手術の際に、術部に挿入される
手術器具の三次元位置を検出して術部の解剖学的断層像
上に前記手術器具の三次元位置を表示する顕微鏡下手術
支援システムにおいて、手術中に患者の頭蓋骨の位置と、現在の手術器具の位置
とをそれぞれ検出し、前記頭蓋骨の位置に対する前記手
術器具の現在位置の相対位置情報を検出する検出手段
と、この検出手段から出力される第１の位置情報と術前に撮
影した患者の頭蓋骨の解剖学的断層像に表示されている
第２の位置情報とを比較して前記頭蓋骨の位置ずれ状態
を検出する位置ずれ状態検出手段と、この位置ずれ状態検出手段からの情報をもとに前記手術
器具の位置を補正するキャリブレーション手段とを具備
することを特徴とする顕微鏡下手術支援システム。