JP2005052304A

JP2005052304A - 頭部手術支援装置

Info

Publication number: JP2005052304A
Application number: JP2003285101A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Saito; 正弘齋藤
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 2003-08-01
Filing date: 2003-08-01
Publication date: 2005-03-03

Abstract

【課題】
磁場ソースと磁場センサを使用して頭部手術用具の位置を正しく案内する装置において、患者が動いても正しく案内支援できる頭部手術支援装置を提供する。
【解決手段】
頭蓋骨と一体化している上顎の歯５に固定される支持ユニットＳＤは、その一端に、歯５に固定するためのクランプ部４を設けると共に、上方に伸びるアーム２、３とこの両アーム２、３の上端に取り付けた保持板６とからなり、この保持板６に磁場ソース１が保持されている。したがって患者の頭部が動いても患者の頭部と磁場ソース１との間には相対的位置の変位はなく正確に支援できる。
【選択図】図２

Description

この発明は、コンピュータ断層撮影（以下ＣＴという）や、核磁気共鳴診断装置（以下ＭＲI）などにおける画像表示部に脳手術中の手術用具の先端位置と方向をリアルタイムで重畳表示し、手術を支援する支援装置に関するものである。

従来の手術支援装置は、頭皮に複数のマーカを貼付し、手術台に固定された患者の頭部に対して定位置に固定した磁場ソースと脳手術用のプローブの適所に固定保持された磁場センサを用いて受信された信号を演算処理して、位置と方向を画像表示部に重畳表示させるようにしている（例えば、特許文献１参照）。また、耳鼻科等の手術時にナビゲータを使用するときには脳外科のように頭蓋骨に食い込ませて頭部の基準位置を設定する磁場ソースや信号源を固定する方法は取らずに耳穴や眉間を使ったヘッドセットを使用するようにしている（例えば、特許文献２参照）。

たとえば脳手術の例を具体的に示すと図３のとおりである。図３にはＣＴ装置等は示されていないが、患者７は手術台９上に載架され頭部８が固定具１０によって固定保持されて手術が行なわれる。固定具１０の支持台１１上には磁場ソース１が設置されている。この磁場ソース１からは相互に識別可能な複数の無線周波数電磁場を放射される。１２は脳手術用具たとえば吸引管でその一部に電磁場を受ける磁場センサ１３が取り付けられている。他方患者７の頭部８には、マーカ１４がいくつか取り付けられており、このマーカ１４はＣＴ画像の上に脳手術中の手術用具の先端位置と方向をリアルタイムで重畳表示させる各種座標変換計算式を算出するために用いられる。そして前記重畳表示されることにより手術における開頭予定範囲と病変部の位置関係、脳室の位置並びに方向確認が可能となり手術が正しく行われる。また実際の手術中の脳手術用具１２の姿勢データを順次記憶させて、前記座標変換式を適用させることによって手術後に経時的な手術の過程を再現し、手術手法の検討を行うことも可能である。
特開平３−２６７０５４号公報（第８頁、第４図）特開平１１−３１８９３７号公報（第１２頁、第２図）

従来の頭部手術支援装置は以上のとおりであるが、磁場ソース１は、頭部８と一体的な関係で固定保持されておらず、頭部８が若干なりとも手術台９上で変位すると、磁場ソース１と頭部８との間に相対的な変位すなわち位置がずれることになる。これでは脳手術用具１２の位置が正確に把握できず手術支援はできない。

この発明は、上述のような課題を解消し簡易な構成によって、確実に磁場ソースを頭部と一体に固定することができる支援装置を提供することを目的とするものである。

本発明は上記課題を解決するために、手術台上の患者の頭部に対して、無線周波数電磁場を放射する磁場ソースと、頭部手術器具の一部に固定され前記磁場ソースから放射された電磁場を検知する磁場センサと、前記磁場センサで受信した信号を解析して磁場ソースを基準とした磁場センサの位置座標と方向を算出する座標読取器を備え、患者の頭部に付されたマーカの位置と、前記頭部手術器具先端の位置と方向を断層画像上に対応づけ脳手術を支援する装置において、前記磁場ソースを、上顎の歯若しくは歯茎部に固定するための固定手段を備えた支持ユニットに保持させたものである。

磁場ソースは支持ユニットに固定されているが、使用にあたっては、その一端は、頭蓋骨と一体化された上顎の歯に固定されることになり、万一患者の頭部が動いたとしても磁場ソースも同様に動き両者間に相対的変化は生じない。そのため、位置と方向の関係のずれが生じない。

この発明は、以上説明したように構成されているので、以下に示すような効果を奏する。上顎の歯に支持ユニットを固定するので、手術中、患者が動いても磁場ソースの位置と患者の頭部の位置とは相対的にずれることなく、精度を保った手術支援が可能となる。また、患者が動いてキャリブレーションをし直す必要がなく、手術を効率的に支援する。

以下、本発明が提供する頭部手術支援装置を図１、図２に示す実施例に基づいて説明する。

図１は患者７の正面から見た図であり、図２は本発明の特徴をあらわす形を示す図である。これらの図に示されるように、患者７の頭部８に対して支持ユニットＳＤが装着される。この支持ユニットＳＤはその基部（下方部）に患者７の上顎の歯５に固定されるクランプ部４が形成され、上方にはアーム２、３を介して保持板６が取り付けられている。そしてこの保持板６に磁場ソース１が保持されている。アーム２、３は患者７の顔の形状に合せて変形できるように可撓性のある材質でつくられている。４Ｆはクランプ部４にねじ込まれたねじでクランプ部４を歯５に強固に固定させる。

またアーム２、３部は、磁場ソース１を取り付けた後の振動を瞬時に吸収する材質及び機能を有するものであり、手術中万一患者７が動いたとしても位置のずれは瞬時に解消され初期設定位置に復元される。

本発明による支持ユニットＳＤは、頭蓋骨と一体化し顔の筋肉伸縮の影響を受けない上顎の歯５に固定される。特にクランプ部４は、上顎の歯５との接触面に滑り止めの溝加工或いはゴム貼付等により上顎の歯５と滑りずれることなく、歯間の溝に勘合する突起を有し固定できる。ネジ込み式に加えてばねの反発力を利用して上顎の歯５をはさみ込むようにすると効果的である。患者７の上顎の歯５の傾き状態に合わせるため回転自在かつ任意の角度で固定可能な機構にしてもよい。なお、図１、図２において１４はリード線を示している。

上顎の歯５を有しない患者７の場合には、クランプ部４を上顎の傷つきやすく滑りやすい歯茎部を安定して保持するために広い面積で歯茎全体の形状に従順する弾性体を挟み込んで固定するユニットにする。

磁場ソース１が軽量小型の場合、アーム２或いはアーム３のどちらか一方だけで固定することも可能である。すなわち中央部に１本設ける形とすることもできる。患者７の顔や口の大きさに合わせてスライド自在かつ任意の位置で固定可能な位置調整機構をアーム部に有してもよい。アーム２、３の長さを患者７の頭部の大きさに合わせて伸縮調整自在とすることもできる。

本発明の活用例として、ＣＴや、ＭＲIなどにおける画像表示部に脳手術中の手術用具の先端位置と方向をリアルタイムで重畳表示し、手術を支援する支援装置に適応することができる。

本発明の実施形態を示す支持ユニットを患者に装着した状態を示す図である。本発明の支持ユニットを取り付けた状態を側面から見た図である。従来における脳手術支援装置の構成を示す図である。

符号の説明

ＳＤ…支持ユニット
１…磁場ソース
２…アーム
３…アーム
４…クランプ部
４Ｆ…ねじ
５…上顎の歯
６…保持板
７…患者
８…頭部
９…手術台
１０…固定具
１１…支持台
１２…脳手術用具
１３…磁場センサ
１４…マーカ

Claims

手術台上の患者の頭部に対して、無線周波数電磁場を放射する磁場ソースと、頭部手術用具の一部に固定され前記磁場ソースから放射された電磁場を検知する磁場センサと、前記磁場センサで受信した信号を解析して磁場ソースを基準とした磁場センサの位置座標と方向を算出する座標読取器を備え、患者の頭部に付されたマーカの位置と、前記頭部手術用具先端の位置と方向を画像表示部に対応づけて表示し脳手術を支援する装置において、前記磁場ソースは、上顎の歯若しくは歯茎部に固定するための固定手段を備えた支持ユニットに保持されていることを特徴とする頭部手術支援装置。