JP2002524191A - フレームレス定位手術のための装置 - Google Patents

フレームレス定位手術のための装置

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JP2002524191A JP2000569718A JP2000569718A JP2002524191A JP 2002524191 A JP2002524191 A JP 2002524191A JP 2000569718 A JP2000569718 A JP 2000569718A JP 2000569718 A JP2000569718 A JP 2000569718A JP 2002524191 A JP2002524191 A JP 2002524191A
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ハインズ・ブライアン
オリバー・アンドレ
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ハインズ・ブライアン
オリバー・アンドレ
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Abstract

(57)【要約】 この装置は、剛性かつ半円形のヘッドクランプと、このクランプを患者の頭蓋骨に不動に固定するための3本の固定ピンと、クランプを患者がおかれる手術台に不動に固定するためのコネクタと、締め付け可能な継手を有するとともに複数の可能な位置の1つにおいてヘッドクランプに固定される関節アームと、関節アームの末端に固定される2連チャック要素とを備える。2連チャックは、チャック本体内に並んで設けられた空洞内に配置される2個のボールコレットと、各ボールコレットに対する2個のロックネジとを有する。第1のロックネジはボールコレットを所定の選択された方向においてロックし、第2の別個のロックネジは、コレットを通じて挿入された長尺の器具を所定の調整された軸方向の位置において解放可能にロックする。第1及び第2のロック要素は互いに独立に作動せられる。コンピュータガイドプローブ及び複数の外科器具をボールコレットに摺動挿入し、調整される軸方向の所定の位置、及び選択される所定の方向にロックすることが可能である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】 (発明の分野) 本発明はフレームレス定位手術及びコンピュータ補助下の手術のための装置及
び器具に関する。
【0002】 (発明の背景) 患者の脳に対して外科器具を正確に位置決定及び方向決定するための各種の装
置が知られている。器具は、電極や他の類似の外科手術によって生検を行ったり
癲癇性部位を記録するために脳内の正確な位置に挿入することが可能である。
【0003】 本発明の共同発明者の一人であるアンドレ・オリビエ医師(Andre Ol
ivier,M.D.)及びギレス・バートランド医師(Gilles Ber
tland,M.D.)による、標題名が「定位及び頭蓋内手術のための新規な
ヘッドクランプ」(“A new headclamp for stereo
tactic and intracranial procedures”)
であるアプライドニューロフィジオロジー誌(Journal of Appl
ied Neuro−Physiology)、第46巻、272〜275頁(
1983)に掲載の論文には、定位及び頭蓋内手術のために患者の頭部に固定さ
れる半円形のヘッドクランプについて述べられている。このヘッドクランプは、
本発明に基づく装置の一部をなすものであるが、当時にあっては以前より知られ
ているLeksell定位フレームと組み合わせて使用されていた。
【0004】 1965年に発行された、標題が「神経外科用のアクセサリ」(“Acces
sories for neurosurgery”)である広告宣伝用のリー
フレットは、2個の回動可能な部分からなるヘッドクランプであって、患者の頭
蓋骨に係合させ、頭蓋骨上の所定の位置にヘッドクランプを固定するための3本
のバネ装填ピンを有するヘッドクランプについて述べている。アメリカンスタリ
ライザー社(American Sterilizer)によって製造されるこ
のヘッドクランプは、この文書においてより詳細に説明される3つの基本的な神
経取り付け要素とともに使用されるように構成されている。
【0005】 発明者ジーン−イブス・バービエ(Jean−Yves Barvier)及
びクリストファー・J・モラン(Christopher J.Moran)に
よる、発明の名称が「コンピュータ補助トモグラフィを利用した外科用針の頭蓋
内挿入」(“Cranial insertion of surgical
needle utilizing computer−assisted t
omography”)である1984年8月14日付の米国特許第4,465
,069号には、ゴム製クッションによって患者の頭部に固定されるとともにリ
ングマウントによって手術台に固定されるリングについて述べられている。この
リングによって器具ガイドが調節可能に支持される。
【0006】 発明者マーク・P・キャロル(Mark P.Carol)による、発明の名
称が「定位手術を行うための方法及び装置」(“Method and app
aratus for performing stereotactic s
urgery”)である、1989年2月21日付の米国特許第4,805,6
15号では、タッピンネジによって患者の頭骸骨に固定されるように構成された
位置決め取り付け具について述べられている。この位置決め取り付け具は、任意
の選択された方向位置に止めネジによって固定することが可能なボールコレット
を有する。このボールコレットはピンなどの外科器具を摺動させて挿入するため
の通孔を有する。
【0007】 発明者マーク・P・キャロル(Mark P.Carol)による、発明の名
称が「定位手術を行うための方法及び装置」(“Method and app
aratus for performing stereotactic s
urgery”)である、1990年9月11日付の米国特許第4,955,8
91号には、上述の米国特許第4,805,615号におけるものと基本的に同
様の位置決め機構が示されている。
【0008】 共同発明者トーマス・A・ラッセル(Thomas A.Russell)及
びハリー・E.リー・Jr(Harry E.Lee Jr.)による、発明の
名称が「外部固定子装置」(“External fixator appar
atus”)である、1995年8月22日付の米国特許第5,443,464
号では、骨折部を安定させるための装置であって、ボールコレットを有するダブ
ルチャックと、2本の保持ピンを受容する保持ナットとを備える装置について述
べられている。各ボールコレットはスリットを有し、ピンの軸方向の位置及び方
向は1個の保持ナットによってロックされる。
【0009】 発明者アントニオ・M・カルボ(Antonio M.Calvo)による、
発明の名称が「外科手術のための定位システム」(“Stereotactic
system for surgical procedures”)である
、1997年4月8日付の米国特許第5,618,288号では、複数の固定ネ
ジによって患者の頭部に固定されるとともに外科器具を案内かつ保持するための
スライダが取り付けられた円弧状部材を支持するフレームについて述べられてい
る。
【0010】 発明者ダグラス・D・リアル(Douglas D.Real)による、発明
の名称が「神経外科用ヘッドフレームとともに使用するための定位ガイド装置」
(“Stereotactic guide apparatus for u
se with neurosurgical headframe”)である
、1997年7月22日付の米国特許第5,649,936号には、患者の頭骸
骨の内部に高い精度で外科器具を案内するための別の種類の装置について述べら
れている。
【0011】 共同発明者マークキャロル(Mark Carol)、ジェームズ・L・デイ
(James L.Day)、エリック・G・ミラー(Erik G.Mill
er)、及びロバート・J・ライカー(Robert J.Riker)による
、発明の名称が「神経外科定位手術のための装置」(“Apparatus f
or neurosurgical stereotactic proced
ures”)である、1997年12月9日付の米国特許第5,695,501
号には、患者の頭骸骨内の選択された標的に、任意の選択径路に沿って外科器具
を案内するための装置について述べられている。この装置は、前述の米国特許第
4,805,615号ならびに同第4,955,891号に述べられるものと同
様の位置決め機構と、患者の頭部を手術台や椅子に対して固定するためのヘッド
クランプとを備える。ヘッドフレームには関節アームが固定され、アームの末端
において、ボール−ソケット機構と調整ボールとを有するプローブ保持機構が支
持される。プローブ保持機構は患者の頭部の周囲に配され、径路の評価、外科器
具の案内、または半球状システムの取り付けを行うために所定の位置に選択的に
ロックすることが可能である。しかし、この構成では、外科器具の先端部を高い
精度で患者の脳内の所望の標的に配置することが可能な位置決め機構は与えられ
ない。
【0012】 (発明の目的) 本発明の一般的な目的は、患者の頭骸の表面の全体に対して最大のアクセス性
を有するフレームレス定位ガイディングシステムを提供することにある。
【0013】 本発明の別の目的は、上記の特徴を有するとともに、コンピュータ補助アセン
ブリにより、高い精度にて同時に2以上の位置において頭骸骨に穿通することが
可能なガイディング装置を提供することにある。
【0014】 本発明の別の目的は、上記の特徴を有するとともに、操作が非常に容易である
装置を提供することにある。
【0015】 本発明の別の目的は、外科器具を正確な空間位置に保持するためのチャックを
提供することにある。
【0016】 本発明の別の目的は、外科器具により正確かつ安全に頭蓋穿通するためのガイ
ドとして用いられるチャックを提供することにある。
【0017】 本発明の別の目的は、2連チャックであって、一方のチャックが安定化ピンを
保持するために使用され、他方のチャックを通じて外科器具が案内される2連チ
ャックを提供することにある。
【0018】 本発明の別の目的は、器具の方向が第1のロック機構によって設定され、器具
の軸方向の位置が第2の独立して動作するロック機構によって設定されるチャッ
クを提供することにある。
【0019】 本発明の別の目的は、2連チャックであって、一方のチャックにおいて安定化
係止ピンを固定する一方で、他方のチャックを通じてドリルを案内することが可
能な2連チャックを提供することにある。
【0020】 (発明の概要) 本発明のフレームレス定位装置は、剛性かつ半円形のヘッドクランプと、該ヘ
ッドクランプによって担持されるとともに互いに離れて配置され且つヘッドクラ
ンプの中心に向けて内側に延びる少なくとも3本の固定ピンであって、前記クラ
ンプを患者の頭蓋骨から外側に離れた位置において前記頭蓋骨に固定するために
患者の頭蓋骨に適用される固定ピンと、前記クランプを患者の支持面に不動に固
定するためにクランプの一端に配されるコネクタと、基端と末端とを有する関節
アームと、前記基端に配され、前記関節アームを前記ヘッドクランプに固定する
取り付け機構と、前記関節アームの末端に固定される2連チャック機構とよりな
り、前記関節アームは、前記チャックを前記患者の頭骸骨に近い任意の空間位置
に固定するための複数のアーム部分及び締め付け可能な継手を有し、前記チャッ
クは本体と、前記本体内に配置され長尺の手術器具を軸方向に案内することが可
能なボールコレットと、前記ボールコレットを選択された方向において解放可能
にロックするための第1のロック機構と、前記長尺の器具を所定の選択された軸
方向の位置において解放可能にロックするための第2のロック機構であって、前
記第1及び第2のロック機構は互いに独立に作動させられるものである。
【0021】 好ましくは、前記クランプは、間隔をおいて配置されるとともに内側が螺刻さ
れた複数の通孔であって前記クランプの中心に向かって径方向に延びる通孔を有
し、前記取り付け機構は前記通孔のいずれか1つに固定することが可能である。
【0022】 好ましくは、前記固定ピンは、外側が螺刻された円筒状本体であって前記通孔
のいずれか1つに固定することが可能な円筒状本体を有する。
【0023】 好ましくは、前記固定ピンは該ピンにより患者の頭蓋骨に作用せられる圧力を
制限するためのバネ装填されたツメ歯機構を有する。
【0024】 好ましくは、前記コネクタは星形コネクタ(starburst connector)である。
【0025】 本発明は更に、神経外科用ヘッドクランプとともに使用される定位ガイド装置
を提供するものである。この装置は、基端と末端とを有する関節アームと、前記
アームを前記ヘッドクランプに固定するために前記基端に配される取り付け機構
と、前記関節アームの末端に固定される2連チャック機構であって、前記アーム
は、前記チャックを前記患者の頭部に近い所定の空間位置に固定するための複数
のアーム部分及び締め付け可能な継手を有し、前記チャックは本体を有するチャ
ック機構と、前記本体内において中心点を中心として回転可能なボールコレット
であって、内部を通じて長尺の手術器具を軸方向に案内することが可能なボール
コレットと、前記ボールコレットを所定の選択された方向において解放可能にロ
ックするための第1のロック機構と、前記長尺の器具を所定の選択された軸方向
の位置において解放可能にロックするための第2のロック機構であって、前記第
1及び第2のロック機構は互いに独立に作動させられる。
【0026】 本発明は更に、神経外科定位手術のための2連チャックを提供するものである
。この2連チャックは、本体と、関節アームの末端に前記本体を不動に固定する
ための本体延長部とよりなり、本体は対向する基面及び2つの側面を備えた四角
形状の断面を有し、前記2つの基面の一方において第1の円形の空洞開口を有す
る円筒状本体空洞と、前記2つの基面の他方を着脱可能に覆うとともに前記第1
の空洞開口に整合する第2の円形の空洞開口を有するカバープレートであって、
前記第1及び第2の円形の空洞開口は前記円筒状本体空洞の径よりも小さい径を
有するカバープレートと、直径方向の通孔を有し、前記本体空洞内に滑りばめに
より配置されて中心点を中心として自由回転可能なボール部材と、前記本体に配
され、前記ボール部材をボール部材の通孔の所定の選択された方向位置において
固定するために前記側面の一方から突出するボール締め付け部材と、前記通孔内
に延びるとともに前記ボール部材に不動に固定されるスリーブであって、外側が
螺刻されるとともに長手方向のスリットを有し、前記空洞開口の少なくとも一方
を通じて前記本体から突出する自由端部を有するスリーブと、前記自由端部を包
囲してこれに螺着されるロックナットであって、締りばめにより前記スリットを
有する自由端部を所定の選択された長手方向の位置に固定するロックナットと、
前記スリーブの内部に滑りばめされるような断面のサイズ及び形状を有する外科
器具とを有することにより、前記ボール締め付け部材及び前記ロックナットをそ
れぞれ動作させることによって前記本体に対する前記外科器具の正確な方向決定
及び長手方向の位置決定を順次かつ独立して行うことが可能である。
【0027】 好ましくは、2個の上記のチャックが互いに並んで前記本体内に配される。
【0028】 本発明は更に、定位手術の際に患者の頭骸骨にヘッドクランプを取り付けるた
めの固定ピンを提供するものである。この固定ピンは、基端と末端とを有しかつ
外部が螺刻された円筒状の本体と、前記基端を形成する尖鋭先端部と、前記本体
と同軸に配される環状ツメ歯の1対の協働する組であって、一方の組は前記本体
の前記末端を形成し、他方の組は浮動環状部材を形成するツメ歯の組と、ガイデ
ィングロッドであってこの上を前記他方の組が軸方向に案内されるとともに該他
方の組は係止され、ガイディングロッドは軸方向に動くことが可能であって前記
本体の前記末端によって案内されるとともに本体の端部内に回転可能に取り付け
られるガイディングロッドと、外側が螺刻された円筒状の大径部であって、前記
浮動リングから外側に離間し、前記ガイディングロッドに固定される円筒状大径
部と、前記ガイディングロッド、中間の前記大径部、及び前記浮動リングを包囲
する圧縮バネであって、浮動リングを付勢して前記ツメ歯の一方の組に係合させ
る圧縮バネと、前記大径部に螺着されるスリーブ状の作動ノブであって、前記ツ
メ歯の組を自由に包囲するとともに前記本体に回転可能に係合する作動ノブと、
前記作動ノブを前記ガイディングロッド上の軸方向に調整された位置において固
定するためのロックネジとを備えることにより、前記圧縮バネによって前記浮動
環状部材に作用せられる圧縮力を調整することが可能である。
【0029】 本発明は更に、フレームレス定位手術において使用するための定規を提供する
ものである。この定規は、第1及び第2の平行な端面と該端面に直行する通孔と
を有する本体と、該本体に固定されるとともに前記第1の端面から第1の方向に
突出する管であって、前記通孔と同軸でありかつ該通孔に連通する管と、前記本
体に固定されるとともに前記第1の方向とは逆の第2の方向に前記第2の端面か
ら突出する、目盛りを有する定規ストリップであって、前記通孔の軸に対し平行
でありかつ該軸の近くに位置するエッジを有するストリップとを備え、前記定規
ストリップは、前記通孔及び前記管内に挿入された手術器具上の選択された点の
前記第2の端面からの距離を示すように度盛りされる。
【0030】 本発明は更に手持ち式パワードリルツールの回転可能なチャックに装着するた
めのドリルを提供するものである。このドリルは、回転可能なチャック係合ヘッ
ドを有するとともに螺旋状に溝が形成された円筒状本体を有し、前記本体はガイ
ディングスリーブ内に摺動可能に嵌合するように構成され、前記ヘッドには前記
本体に向かって内側にテーパが付けられて前記回転可能なチャックのみによって
保持される末端自由縁を形成することにより、前記本体を前記回転可能なチャッ
クの回転軸に対して傾斜させることが可能である。
【0031】 好ましくは、前記ヘッドは多角形の断面を有する。
【0032】 好ましくは、係止カラーが前記本体を囲繞するとともに該本体上で摺動可能で
あり、手動により作動される解放可能なクランプ機構が前記カラーに配されるこ
とにより、前記本体上の長手方向に調整された所定の位置において前記カラーを
解放可能に固定することが可能である。
【0033】 本発明は更に、定位手術において使用するための頭皮穿孔器を提供するもので
ある。この頭皮穿孔器は、基端と末端とを有する円筒状ロッドを有し、前記基端
には環状切開エッジによって囲まれる中央凹部が形成される。 (発明の詳細な説明)
【0034】 図1を参照すると、半円形かつ剛性のヘッドクランプ2は患者の頭部Hを所定
の間隔をおいて囲むように構成されている。ヘッドクランプ2は折り曲がった端
部4を有し、その端部4は公知の構成を有する四角形ブロック状の星形コネクタ
6に設けられた切り欠き7内に挿入されて固定される。星形コネクタブロックは
その3つの面において歯状形成されたリング8を有し、多動作椅子や手術台(図
に示されていない)に固定されるアームAに対して選択的に連結される。
【0035】 ヘッドクランプ2は、少なくとも3本の固定ピン12を選択的に受容するため
に、所定の角度をなし所定間隔をおいて設けられるとともに径方向内側に向けて
螺刻された通孔10を有する。固定ピン12はヘッドクランプから内側に向けら
れ、互いに直角をなして患者の頭蓋骨に係合することによりヘッドクランプ2内
において頭部を不動に固定する。
【0036】 図6を参照すると、固定ピン12のそれぞれは、通孔10のいずれにも螺入す
ることが可能な、外側に螺刻を有する円筒状本体14と、尖鋭な先端部16とを
有する。先端部16は、溝18内にO−リング(図に示されていない)が配され
ることにより中空の本体14の末端内に堅く装着される。本体14の基端にはツ
メ歯が形成された環20が設けられ、環20の下部には溝22が形成される。本
体14と同軸に配されるガイドシャフト24の末端は、ツメ歯環20の中央の空
洞に自由に挿入されて案内される。ガイドシャフト24は中間大径部26を有す
る。中間大径部26は外側に螺刻を有し、その基端においてパワードリルのチャ
ック内に挿入されるための六角ナットによって終端する。
【0037】 ローレットが施されたスリーブ状のノブ30は内側に螺刻を有し、ガイドシャ
フト24の中間大径部26上に調整可能に螺着することができる。止めネジ31
はノブ30を大径部26の調整位置に固定するうえで機能する。スリーブ状作動
ノブ30の末端は本体14の溝22に回転可能に係合する肩32を形成する。浮
動するツメ歯担持リング34及び圧縮コイルバネ36がガイドシャフト24を包
囲する。バネ36が浮動ツメ歯リング34と大径部26との中間に配置される。
浮動リング34の歯はバネ36によって環20のツメ歯と係合するように付勢さ
れる。浮動リング34はノブ30が有するロックネジ(図に示されていない)を
受けるためのキー溝35を有し、これにより浮動リング34の回転は防止される
が、浮動リング34のノブ30に対する軸方向の運動は妨げられない。ノブ30
は調整された軸方向の所定の相対位置にまで大径部26上に螺装され、止めネジ
31によりロックされる。これにより固定ピンによって患者の頭蓋骨に作用せら
れる最大圧力が決定される。
【0038】 固定ピン12の本体14は所望の圧力が得られるまでノブによりヘッドクラン
プ2の通孔10内に螺入され、このとき不動ツメ歯リング34の歯は、ツメ歯環
20の歯に摺接し始める。したがって固定ピンによって患者の頭蓋骨に作用せら
れる所定の最大圧力を上回る圧力が作用することはない。
【0039】 ノブ30を手動により回転させる代りに、ピン本体14はパワードリルによっ
てヘッドクランプの通孔10に螺入することが可能であり、パワードリルのチャ
ックがガイドシャフト24の六角ナット28に対して係合する。
【0040】 図1を参照すると、関節アーム38は、ヘッドフレーム2の通孔10のいずれ
か1つに選択的に固定される。この関節アームは、基部継手40、ロックリング
42、第1のアーム部分44、中間継手46、外側継手50を有する第2のアー
ム部分48、及び、外側継手50から延びる第3のアーム部分(図に示されてい
ない)を備える。各継手40,46,50は締め付けノブ52によって調整位置
に締結することが可能である。各アーム部分はそれぞれの継手において3軸を中
心として回動可能である。
【0041】 基部継手40は、通孔10のいずれかに螺入される螺刻ニップルを有し、ニッ
プル上に螺着されるロックリング42によって所定位置にロックされる。
【0042】 末端側のアーム部分すなわち第3のアーム部分は、2連チャック54が螺着さ
れるように外側に螺刻を有するロッドからなる。
【0043】 この2連チャック54は、第3のアーム部分を受容するために内側が螺刻され
た孔60を有する本体延長部58を備えた本体56からなる。本体56は、両側
の基面62、及び、互いに並んで設けられた2個の円筒状空洞64を有する。各
空洞は、基面62の一方において開口68を形成する段差66を有する。カバー
プレート70がネジ72によって基面に固定される。カバープレート70は、2
個の円筒状空洞64にそれぞれ整合するように互いに並んで設けられる2個の開
口74を有する。開口68及び74は、空洞64の径よりも小さい、同じ径を有
する。円筒状空洞64はそれぞれ、滑りばめによりボールコレット76を受容す
る。ボールコレット76は、内側に螺刻を有する直径方向の通孔78を有する。
ボールコレット76は円筒状空洞64内で自由回転が可能であるが、段差66及
びカバープレート70の内面に対して当接するために円筒状空洞64内で軸方向
に変位させることはできない。
【0044】 外側に螺刻を有するスリーブ80が各ボールコレット76の通孔78に螺入さ
れる。スリーブ80は、外側が螺刻されるとともに長手方向のスリットが形成さ
れた自由端部82を有する。ボールコレットロックネジ84が本体76の側面の
一方において両ボールコレット76のそれぞれに螺入され、ボールコレットを調
整された回転位置に解放可能にロックする。ロックネジ84は充分なトルクを与
えるための2アームヘッド86を有する。
【0045】 ロックナット88は、長手方向のスリットを有する自由端部82上に締まりば
めにて螺着され、スリーブ80内に摺動可能に嵌入される任意の円筒状外科器具
を軸方向の調整位置に固定する。
【0046】 例として、図2に示される円筒状コンピュータプローブ90を2個のチャック
の一方のスリーブ80内に軸方向に挿入し、ロックネジ84を螺入して本体56
内のボールコレット76を締め付けることによりプローブ90を所望の方向にお
いてロックする。この後、コンピュータプローブ90をスリーブ80内で軸方向
に位置決めし、所望の軸方向の位置が得られた時点でロックナット88を螺入し
てプローブ90に対して自由端部82による内側に向けた把握力を与える。
【0047】 このプローブ90はコンピュータガイドプローブである。プローブ90は、画
面及びキーボードを備えたコンピュータ102に接続されるケーブル100によ
って動力を供給される複数の発光ダイオードLED94が配された大径外側ハン
ドル92を有する。少なくとも2個のカメラ104が手術室内に間隔をおいて配
置され、LED94を撮影してデータをコンピュータ102に送る。コンピュー
タ102により、手術室内におけるプローブの空間的配置を常に求めて表示する
ことが可能である。
【0048】 コンピュータ102は、例として磁気共鳴画像法による患者の頭部の走査から
得られた3次元画像データが予めロードされるとともに、整合用のソフトウェア
を有し、これにより実際に患者の脳内の病変や構造の正確な部位に、特定の径路
に沿ってプローブを配置することが可能である。こうしたシステムは既に知られ
ているものである。
【0049】 こうしたコンピュータガイドシステムの別の公知の構成が、やはりブレインラ
ブ・ユーエスエー社(Brain Lab U.S.A Inc.)(米国、カ
リフォルニア州、パロアルト、ハンソンウェー3120所在)(3120 Ha
nson Way,Palo Alto,California,U.S.A)
によって製造販売されている。このシステムでは、LED94の代りにリフレク
タマーカ球がプローブハンドル上に取り付けられ、カメラが前記マーカ球の反射
像を撮影し、この画像がプローブの空間配置に変換されてコンピュータ画面上に
表示される。必然的に、更なるこうしたマーカを頭部の選択された位置に貼り付
けて、コンピュータ画面上でプローブと仮想頭部とを整合させることが可能であ
る。
【0050】 プローブ90の他に、プローブ90の後に続いて多くの器具を2連チャック5
4のスリーブ80に順次挿入することが可能である。こうした器具は安定化ピン
106、頭皮穿孔器108、ドリル116、定規ガイド128、及び脳カニュー
レを有する。
【0051】 ピン106は患者の頭部の頭皮に係合させるための尖鋭な先端部を備えた円筒
状本体を有する。
【0052】 頭皮穿孔器108は、チャックスリーブ80内に摺動可能に配することが可能
であるようなサイズに構成されたロッド110からなり、末端において大径ヘッ
ド112を有し、基端において中央凹部114を有する。凹部により環状の切開
エッジが形成される。頭皮穿孔器は次のようにして使用される。すなわち、頭皮
穿孔器は2連チャック54のスリーブ80内に案内され、チャックによって所望
の空間位置及び方向に保持されて、頭皮の小部分を切り出すために回転させられ
る。
【0053】 ドリル116(図8参照)をスリーブ80を通じて案内することもできる。こ
のドリルは、スリーブ80に摺動可能に嵌合するようなサイズに構成された円筒
状本体118を有し、末端において回転チャック係合ヘッド120を有する。ヘ
ッド120は本体118に向かって内側にテーパが付けられている。このテーパ
付けされたヘッド120により、ドリル116を回転させるために用いられる手
持ち式パワーツールの回転可能なチャックの間において、チャックの中心軸に対
して手持ち式パワーツールを若干ずらすことが可能であるため、ドリル116を
、チャック54に過剰なねじり力を与えることなく、スリーブ80によって積極
的に案内することが可能である。したがって患者の頭蓋骨に円形ではないドリル
孔が形成されることが防止される。係止カラー122により頭蓋骨板または硬膜
内にドリルビット116が穿通する深さが制限される。係止カラー122は径方
向のスリット124を有し、ネジ126がスリット124を横断して螺入される
ことによりドリルの調整された位置にカラーを締結することが可能である。
【0054】 定規ガイド128は、内側端面132及び外側面134を有する円筒状本体1
30を有し、内側端面132と外側面134とは互いに平行でありかつ本体の中
心軸に対して直交している。通孔136が本体130の中心軸方向に延び、ガイ
ド管138が本体130に対して固定され、内側端面132から突出する。ガイ
ド管138は通孔136と同軸であり、通孔136に連通する。例として、剛性
を高めるための半円柱状の断面を有する定規ストリップまたはバー140が本体
130に固定され、本体の外側面134から延出する。定規バー140は、ミリ
メータにて表され、本体130から遠ざかる方向に0〜7cmに増大する目盛り
142を有する。定規バー140の読み取りエッジは通孔136の中心軸の近傍
に位置しかつこれに平行である。カニューレ144が通孔136及びガイド管1
38内に滑りばめにより挿入されている。このカニューレは両端において開放し
、止めネジ150によってカニューレ144上の調整位置に固定される位置イン
ジケータ148が取り付けられている。位置インジケータは目盛り142に重な
るインジケータ指示突起154を備える本体152を有する。
【0055】 別の止めネジ156が本体130内に螺入され、カニューレ144を本体内の
長手方向の調整位置にロックする。ガイド管138は2連チャック54のスリー
ブ80に摺動可能に嵌合することが可能であるようなサイズに構成されている。
【0056】 図1を参照すると、半円形状のヘッドクランプ2が少なくとも3本の固定ピン
12によって患者の頭部に不動に固定されている状態が示されている。固定ピン
12の内の2本は互いに対向し、ヘッドクランプから径方向内側に向けられてい
る。このヘッドクランプは頭部Hから外側に間隔をおいて配され、したがって、
ヘッドクランプの下にあたる部分を含む頭部表面の全体に事実上アクセスするこ
とが可能である。関節アーム38と2連チャック54とは、占有空間が小さく、
したがって外科医の作業の妨害が最小に留められたアセンブリを構成する。
【0057】 更に、2または3個の関節アーム38と2連チャック54とのアセンブリを、
固定ピン12によって占有されていない、利用可能な通孔10においてフレーム
上に配置することが可能である。したがって、同じ定位手術において患者の頭部
または患者の脳内の複数の部位(例として左右対称の)に到達することが可能で
ある。
【0058】 関節アーム38の締め付けノブ52は、2連チャック54を患者の頭蓋骨から
離間した必要な位置に不動に配置するうえで片手で容易に操作することが可能で
ある。関節アーム38の3個の継手を有するシステムにより、極めて広い範囲の
自由運動が可能である。特別に構成されたレンチを使用して、一旦コンピュータ
と関節アームとの間に最適な径路が相関づけられた場合に継手38を更に締め付
ける。
【0059】 2連チャック54の各チャックは、挿入された器具を方向決定するためにボー
ルコレットロックネジ84によって不動にロックすることが可能であり、次いで
器具を、第1のロックネジ84とは独立した器具固定ネジ88によって長手方向
の調整位置に固定することが可能である。
【0060】 器具ロックネジ88はスリーブ80の末端から突出するため、器具ロックネジ
88をドリル116上の係止カラー122と組み合わせて使用してドリルの頭骸
骨への穿通量の微調整を行い、誤って硬膜に穿通することを防止することが可能
である。通常外部チャックは可視プローブ90を受容して最良の径路を選択する
ために使用され、これにより適当な角度を維持するとともに定規要素128のカ
ニューレ144のようなカニューレや電極を標的に挿入することが可能である。
【0061】 内部チャックは通常、頭骸骨に適用されてドリル116によって頭骸骨を安全
に貫通するために必要な支持を与える安定化ピン106を受容するうえで機能す
る。この尖鋭ピン106は、外部チャックを用いて定規ガイド128を適当な方
向及び空間位置に保持する一方で2連チャック54を所望の空間位置に正確に維
持するうえでも有用である。
【0062】 疑わしいが確認はされていない癲癇病巣の存在を検出し、癲癇発作の初期の発
症を研究するための、本発明の装置を使用した深さ電極の設置について述べる。
【0063】 標的の選択(MRI画像法に基づく)は手術の前日か、もしくは患者が眠らさ
れ、手術の準備が行われる間に行うことが可能である。コンピュータソフトウェ
アを使用し、右を示すRAなどの識別コードによって、到達すべき構造に一連の
ドット及びタグを配する。小脳扁桃などの深部の標的を選択するためには2次元
のソフトウェアプログラム再構成ディスプレイが用いられる。表面の皮質(硬膜
外の)標的に対しては3次元再構成が用いられるが、これは3次元再構成により
回及び溝の解剖学的構造が高い精度にて示されることによる。
【0064】 関節アームの使用により、ソフトウェアの径路モードを使用して標的への径路
を適当に選択することが可能である。コンピュータガイドプローブ90を操作し
て無血管通路を通じて末端の標的に管路を到達させる。著明な血管にぶつかった
場合、ボールコレット76を操作して角度を変化させる。この時点で、小型のレ
ンチによって関節アームの継手を締め付けることによってプローブを固定する。
示されるように頭骸骨に対して尖鋭安定化ピンを挿入することにより、更なる安
定化を図ることが可能である。
【0065】 内側チャックのスリーブ80内にガイドとして挿入される頭皮穿孔器108を
用いることで直径約3ミリメートルの頭皮小部分が除去される。
【0066】 コンピュータソフトウェアが径路モードにある場合、頭蓋穿孔部位の骨の厚さ
を正確に評価することが可能である。ドリル116を使用して骨に穿孔する際、
係止機構122によってドリル116が誤って進み過ぎて硬膜に穿孔することは
防止されるが、内板には完全に穿孔することが可能である。電池を動力とする市
販の低速回転ドリルの使用によりドリルビットを良好に制御することが可能であ
る。この後、中空の固定骨ペグを孔に挿入し、ペグの幅が小さい方の端部を、ペ
グの肩が頭蓋骨に当接するまでドリル孔に徐々に打ち込んで固定する。ペグが電
極径路に対して完全に一直線上にない場合、この時点でこれを修正する。
【0067】 骨ペグの目的は2つある。すなわち第1には、ペグの外側端部が、挿入の長さ
、すなわちペグの位置と末端の標的の位置との間の距離を測定するための参照点
となることである。ペグの第2の重要な役割は、記録電極を完全に固定すること
である。
【0068】 骨ペグを介して硬膜の凝固を行うことが可能である。先端部を除いて絶縁され
た尖鋭な凝固電極を用いて硬膜に穿孔する。この電極をチャックを有するシャフ
ト内で操作する。硬膜の特性抵抗に達すると小電流が流れ、この際3〜4ミリメ
ートルの距離にわたって若干の圧力が維持される。典型的な硬膜の降伏が感じら
れたならば電極を抜脱する。この時点で、コンピュータ制御プローブ90によっ
てペグの外側延長部の位置と予め選択された標的の位置とを記録することにより
、ソフトウェアを用いて頭骸骨ペグの外側リングと最終標的部位との間の距離が
計算される。
【0069】 次いで定規ガイド128をチャックに挿入し、脳カニューレ144を、先端が
頭骸骨ペグの外側延長部に接触するまで挿入する。ここでこの点と標的点との間
の距離がカニューレに沿って測定され、カニューレに固定されたインジケータ係
止機構148によってマークされる。
【0070】 ここで脳カニューレ144を標的に達するまで硬膜の開口を通じて徐々に推し
進める。次いで脳カニューレのスタイレットを記録電極に交換する。記録電極の
末端は鰐口クランプにより標的に固定される。このクランプは、ここまでにすで
に安定化の役割を終えた尖鋭ピン106の代りに内側チャックに挿入されたロッ
ドに取り付けられる。この時点で内側チャックを外側チャックに対して平行とし
、鰐口クランプと記録電極との間の距離を均一に保つことが可能である。
【0071】 カニューレを抜脱し、記録電極が標的上に留置された後、骨ペグの末端側延長
部及び電極の周囲にアクリル混合物を導入することにより電極を最終的に固定す
ることができる。電極は挿入システムによって制限されることはなく、例として
右小脳扁桃に対するRAなどの、末端に固定されたタグによって識別される。
【0072】 同様に複数の電極を挿入することが可能であり(左右対称に同時に)、これら
の電極は束として接続され、最後に頭部包帯の外部に出される。
【図面の簡単な説明】
【図1】 従来のコンピュータ補助ガイドシステムとともに用いられる本発明の装置を示す
斜視図。
【図2】 関節を有するアームの末端に配される2連チャックであって、コンピュータプロ
ーブと安定化ピンとを保持するチャックを示す斜視図。
【図3】 本発明に基づく2連チャックを示す側立面図。
【図4】 本発明に基づく2連チャックを示す端部立面図。
【図5】 本発明に基づく2連チャックを示す縦断面図。
【図6】 本発明に基づく固定ピンの1つを示す展開立面図及び部分縦断面図。
【図7】 本発明に基づく頭皮穿孔器を示す斜視図。
【図8】 本発明に基づく係止機構を有するドリルを示す斜視図。
【図9】 本発明に基づく定規ガイドを示す斜視図。
【符号の説明】
2 ヘッドクランプ 4 端部 6 星形コネクタ 7 切り欠き 8 リング 10 通孔 12 固定ピン 14 円筒状本体 16 先端部 18 溝 20 環 22 溝 24 ガイドシャフト 26 中間大径部 28 六角ナット 30 ノブ 31 設定ネジ 32 肩 34 浮動リング 35 キー溝 36 圧縮コイルバネ 38 関節アーム 40 基部継手 42 ロックリング 44 第1のアーム部分 46 中間継手 48 第2のアーム部分 50 外側継手 54 2連チャック 56 本体 58 本体延長部 60 孔 62 両側の基面 64 円筒状空洞 66 段差 68 開口 70 カバープレート 72 ネジ 74 開口 76 ボールコレット 78 通孔 80 スリーブ 82 自由端部 84 ボールコレットロックネジ 86 アームヘッド 88 ロックナット 90 コンピュータプローブ 94 LED 102 コンピュータ 106 安定化ピン 108 頭皮穿孔器 110 ロッド 112 大径ヘッド 114 中央凹部 116 ドリル 118 円筒状本体 120 係合ヘッド 122 係止カラー 124 スリット 126 ネジ 128 定規ガイド 130 円筒状本体 132 内側端面 134 外側面 136 通孔 138 ガイド管 140 定規バー 142 目盛り 144 カニューレ 148 位置インジケータ 150 設定ネジ 154 インジケータ指示突起 156 設定ネジ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY, DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I T,LU,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GW,ML, MR,NE,SN,TD,TG),AP(GH,GM,K E,LS,MW,SD,SL,SZ,UG,ZW),E A(AM,AZ,BY,KG,KZ,MD,RU,TJ ,TM),AL,AM,AT,AU,AZ,BA,BB ,BG,BR,BY,CA,CH,CN,CU,CZ, DE,DK,EE,ES,FI,GB,GD,GE,G H,GM,HR,HU,ID,IL,IN,IS,JP ,KE,KG,KP,KR,KZ,LC,LK,LR, LS,LT,LU,LV,MD,MG,MK,MN,M W,MX,NO,NZ,PL,PT,RO,RU,SD ,SE,SG,SI,SK,SL,TJ,TM,TR, TT,UA,UG,US,UZ,VN,YU,ZA,Z W (72)発明者 オリバー・アンドレ カナダ国 H2V 2H8 ケベック州 アウトレモン, モント−ロイアル ブー ルバール 1254 Fターム(参考) 4C060 FF26

Claims (16)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 剛性かつ半円形のヘッドクランプと、該ヘッドクランプによ
    って担持されるとともに互いに離れて配置され且つヘッドクランプの中心に向け
    て内側に延びる少なくとも3本の固定ピンであって、前記クランプを患者の頭蓋
    骨から外側に離れた位置において前記頭蓋骨に固定するために患者の頭蓋骨に適
    用される固定ピンと、前記クランプを患者の支持面に不動に固定するためにクラ
    ンプの一端に配されるコネクタと、基端と末端とを有する関節アームと、前記基
    端に配され、前記関節アームを前記ヘッドクランプに固定する取り付け機構と、
    前記関節アームの末端に固定される2連チャック機構とよりなり、前記関節アー
    ムは、前記チャックを前記患者の頭骸骨に近い任意の選択された空間位置に固定
    するための複数のアーム部分及び締め付け可能な継手を有し、前記チャックは本
    体と、前記本体内に配置され長尺の手術器具を軸方向に案内することが可能なボ
    ールコレットと、前記ボールコレットを選択された方向において解放可能にロッ
    クするための第1のロック機構と、前記長尺の器具を選択された軸方向の位置に
    おいて解放可能にロックするための第2のロック機構を有し、前記第1及び第2
    のロック機構は互いに独立に作動させられるものである定位装置。
  2. 【請求項2】 前記クランプは、間隔をおいて配されるとともに前記クラン
    プの中心に向かって径方向に延びる内側が螺刻された複数の通孔を有し、前記取
    り付け機構は前記通孔のいずれか1つに固定することが可能である請求項1に記
    載の定位装置。
  3. 【請求項3】 前記固定ピンは、前記通孔のいずれか1つに固定することが
    可能な外側が螺刻された円筒状本体を有するものである請求項2に記載の定位装
    置。
  4. 【請求項4】 前記固定ピンは該ピンにより患者の頭蓋骨に作用せられる圧
    力を制限するためのバネ装填されたツメ歯機構を有する請求項3に記載の定位装
    置。
  5. 【請求項5】 前記コネクタは星形コネクタ(starburst connector)である
    請求項4に記載の定位装置。
  6. 【請求項6】 神経外科用ヘッドクランプとともに使用される定位ガイド装
    置であって、基端と末端とを有する関節アームと、前記アームを前記ヘッドフレ
    ームに固定するために前記基端に配される取り付け機構と、前記関節アームの末
    端に固定されるチャック機構とよりなり、前記アームは、前記チャックを前記患
    者の頭部に近い複数の空間位置に固定するための複数のアーム部分及び締め付け
    可能な継手を有し、前記チャックは本体と、前記本体内において中心点を中心と
    して回転可能なボールコレットであって、内部を通じて長尺の手術器具を軸方向
    に案内することが可能なボールコレットと、前記ボールコレットを選択された方
    向において解放可能にロックするための第1のロック機構と、前記長尺の器具を
    選択された軸方向の位置において解放可能にロックするための第2のロック機構
    を有し、前記第1及び第2のロック機構は互いに独立に作動させられるものであ
    る装置。
  7. 【請求項7】 神経外科定位手術のためのチャックであって、本体と、関節
    アームの末端に前記本体を不動に固定するための本体延長部とよりなり、本体は
    対向する基面及び対向する2つの側面を備えた四角形状の断面を有し、前記2つ
    の基面の一方において第1の円形の空洞開口を有する円筒状本体空洞と、前記2
    つの基面の他方を着脱可能に覆うとともに前記第1の空洞開口に整合する第2の
    円形の空洞開口を有するカバープレートであって、前記第1及び第2の円形の空
    洞開口は前記円筒状本体空洞の径よりも小さい径を有するカバープレートと、直
    径方向の通孔を有し、前記本体空洞内に滑りばめにより配置されて中心点を中心
    として自由回転可能なボール部材と、前記本体に配され、前記ボール機構をボー
    ル機構の通孔の所定の選択された方向位置において固定するために前記側面の一
    方から突出するボール締め付け部材と、前記通孔内に延びるとともに前記ボール
    機構に不動に固定されるスリーブであって、外側が螺刻されるとともに長手方向
    のスリットを有し、前記空洞開口の少な<とも一方を通じて前記本体から突出す
    る自由端部を有するスリーブと、前記自由端部を包囲してこれに螺着されるロッ
    クナットであって、締りぱめにより前記スリットを有する自申端部を所定の選択
    された長手方向の位置に固定するロックナットと、前記スリーブの内部に滑りぱ
    めされるような断面のサイズ及び形状を有する外科器具とを有することにより、
    前記ボール締め付け部材及び前記ロックナットをそれぞれ動作させることによっ
    て前記本体に対する前記外科器具の正確な方向決定及び長手方向の位置決定を順
    次かつ独立して行うことが可能であるチャック。
  8. 【請求項8】 前記ロックナットは前記スリーブの前記自由端部から突出す
    る請求項7に記載のチャック。
  9. 【請求項9】 請求項7に記載のチャックが2個並んで前記本体に配されて
    いる2連チャック。
  10. 【請求項10】 請求項8に記載のチャックが2個並んで前記本体に配され
    ている2連チャック。
  11. 【請求項11】 前記固定ピンは、基端と末端とを有しかつ外部が螺刻され
    た円筒状の本体と、前記基端を形成する尖鋭先端部と、前記本体と同軸に配され
    る環状ツメ歯の1対の協働する組であって、一方の組は前記本体の前記末端を形
    成し、他方の組は浮動環状部材を形成するツメ歯の組と、ガイディングロッドで
    あってこの上を前記他方の組が軸方向に案内されるとともに該他方の組は回転に
    抗して係止され、ガイディングロッドは軸方向に動くことが可能であって前記本
    体の前記末端によって案内されるとともに該末端内に回転可能に取り付けられる
    ガイディングロッドと、外側が螺刻された円筒状の大径部であって、前記浮動リ
    ングから外側に離間し、前記ガイディングロッドによって形成される円筒状大径
    部と、前記ガイディングロッド、中間の前記大径部、及び前記浮動リングを包囲
    する圧縮バネであって、浮動リングを付勢して前記ツメ歯の一方の組に係合させ
    る圧縮バネと、前記大径部に螺着されるスリーブ状の作動ノブであって、前記ツ
    メ歯の組を自由に包囲するとともに前記本体に回転可能に係合する作動ノブと、
    前記作動ノブを前記ガイディングロッド上の軸方向に調整された位置において固
    定するためのロックネジとを備えることにより、前記圧縮バネによって前記浮動
    環状部材に作用せられる圧縮カを調整することが可能である請求項1に記載の定
    位装置。
  12. 【請求項12】 フレームレス定位手術において使用するための定規であっ
    て、第1及び第2の平行な端面と該端面に直行する通孔とを有する本体と、該本
    体に固定されるとともに前記第1の端面から第1の方向に突出する管であって、
    前記通孔と同軸でありかつ該通孔に連通する管と、前記本体に固定されるととも
    に前記第1の方向とは逆の第2の方向に前記第2の端面から突出する、目盛りを
    有する定規ストリップであって、前記通孔の軸に対し平行でありかつ該軸の近く
    に位置するエッジを有するストリップとを備え、前記定規は、前記通孔及び前記
    管内に挿入された手術器具上の選択された点の、前記第2の端面からの距離を示
    すように度盛りされ、前記定規は、頭蓋骨上の進入点に対して参照される所定の
    末端標的への脳カニューレの穿通の深さを計算するためのものである定規。
  13. 【請求項13】 手持ち式パワードリルツールの回転可能なチャックに装着
    するためのドリルを更に備え、該ドリルは回転可能なヘッドを有するとともに螺
    旋状に溝が形成された円筒状本体を有し、前記ヘッドは前記回転可能なチャック
    によって係合可能であり、前記円筒状本体はガイディングスリーブ内に摺動可能
    に嵌合するように構成され、前記ヘッドには前記円筒状本体に向かって内側にテ
    ーパが付けられて前記回転可能なチャックのみによって保持される末端自由縁を
    形成することにより前記本体を前記回転可能なチャックの回転軸に対して傾斜さ
    せることが可能である請求項7に記載のチャック。
  14. 【請求項14】 前記ヘッドは多角形の断面を有する請求項13に記載のド
    リルビット。
  15. 【請求項15】 前記本体を囲綾するとともに該本体上で摺動可能な係止カ
    ラーと、前記カラーに設けられ、手動により作動される解放可能なクランプ機構
    であって、前記本体上の長手方向に調整された所定の位置において前記カラーを
    解放可能に固定するクランプ機構とを更に備える請求項13に記載のドリルビッ
    ト。
  16. 【請求項16】 定位手術において使用するための頭皮穿孔器であって、基
    端と末端とを有する円筒状ロッドと、前記末端に固定される大径ヘッドとを有し
    、前記基端には環状切開エッジによって囲まれる中央凹部が形成される頭皮穿孔
    器を更に備える請求項1に記載の定位装置。
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