JP4690695B2 - 脳機能検査システム - Google Patents

Description

本発明は、脳機能検査システムに関する。

覚醒下脳手術において、手術の合併症として運動・感覚・言語機能などの障害が生じないようにするには、手術中に脳のどの部分にそのような機能が存在しているのかを検査する必要がある。そのため、気管挿管が不要である静脈麻酔を用い、鎮静剤を投与する。そして、手術中に必要に応じて麻酔深度を浅くすることで、患者を覚醒させる。これによって、患者は手術中に術者と会話でき、また体を動かしたり、手足などに加えられた刺激を感じることができるので、検査が実施できる。

このような覚醒下手術における術中言語機能検査では、患者に課す言語タスクとして、
・聞いた言葉を復唱する、
・品物や動物の絵を見て名称を言う(Naming)、
・かな文字を読み上げる、
・漢字を読み上げる、
などの脳の一部を電気刺激しながら、これらのタスクを行わせる。もしも刺激している部分が言語機能に関連する部位であると、患者は応答できなくなるので、それと分かる。

覚醒下脳手術における脳高次機能検査も行われている。言語野近傍を電気刺激しながら、タスクを課して音声応答を調べる検査を行う。操作者が患者にタスクとして、この場合、紙に書いた図柄を提示する。この例ではドレープが透明であるが、通常は不透明なドレープが用いられるため、ドレープの下は暗く、タスクを照明するなどの工夫が必要になる。

このような覚醒下脳手術における脳機能検査では、患者に見やすいようにタスクを提示することが難しい、「どこを刺激した時に、どんなタスクを課したらどんな応答が出たか」を正確に記録することが難しい、さらに患者が鎮静剤の効果などのために眠くなるなどして目を閉じていたら応答できない、患者がタスクの提示を見ていたかどうかを確認することが難しい、といった様々な問題があげられる。

本発明の目的は、脳機能検査に好適な脳機能検査システムに関する。

本実施形態に係る脳機能検査システムは、手術室内の患者に対して供給されるタスクに関する映像信号を発生するタスク映像信号発生部と、前記患者の顔面を撮影するために前記手術室内に設置されたカメラと、前記患者に対して前記タスクを提示するために、前記映像信号を表示する患者用タスク表示ディスプレイと、前記患者用タスク表示ディスプレイに表示された映像を、前記カメラの映像とともに記録する記録部と、を具備することを特徴とする。

本発明によれば、脳機能検査に好適な脳機能検査システムを提供できる。

以下に本発明の実施形態に係る脳機能検査装置及び手術記録装置について図面を参照して説明する。
図１に示すように、本実施形態に係る手術記録装置２には、複数の映像信号用コネクタ２５−１，２５−２，２５−３，２５−４と、複数の音声信号用コネクタ２６−１，２６−２とが装備される。映像信号用コネクタ２５−１には、脳機能検査装置１の装置本体１１が接続される。手術記録装置２には脳機能検査装置１の装置本体１１から、映像信号用コネクタ２５−１を介して、患者にタスクを提示するための患者用タスク提示ディスプレイ１２と同じ表示画面に関する映像信号が供給される。映像信号用コネクタ２５−２には、脳機能検査対象の患者の顔面を主に撮影するために位置及び向きが設定された患者撮影用カメラ１３が接続される。手術記録装置２には患者撮影用カメラ１３から、患者の表情に関する映像信号が供給される。映像信号用コネクタ２５−３には、撮像機能を有する手術顕微鏡３のカメラが接続される。手術記録装置２には手術顕微鏡３のカメラから、術野に関する映像信号が供給される。さらに、映像信号用コネクタ２５−４には、手術支援機能を有するナビゲータ装置４が接続される。手術記録装置２にはナビゲータ装置４の表示画面に関する映像信号が供給される。

音声信号用コネクタ２６−１には、患者の顔面を主に撮影するために位置及び向きが設定された患者撮影用カメラ１３に付設された主に患者が発した音声を電気信号に変換するためのマイクロホン１８が接続される。手術記録装置２にはマイクロホン１８から主に患者が発した音声に関する音声信号が供給される。音声信号用コネクタ２６−２には、主に執刀医が発した音声を電気信号に変換するためのマイクロホン５が接続される。手術記録装置２にはマイクロホン５から主に執刀医が発した音声に関する音声信号が供給される。

手術記録装置２は、手術記録制御部２１を制御中枢として、４画面合成器２４を有する。４画面合成器２４は、複数の映像信号用コネクタ２５−１，２５−２，２５−３，２５−４に接続される。４画面合成器２４は、図２に示すように、映像信号用コネクタ２５−１，２５−２，２５−３，２５−４を介して供給された複数の映像信号としてここでは患者用タスク提示ディスプレイ１２の表示画面の映像信号、患者撮影用カメラ１３で撮影した患者の映像信号、手術顕微鏡３のカメラで撮影した術野の映像信号、ナビゲータ装置４の表示画面の映像信号を、単一の画面（フレーム）に合成する。単一の画面に合成された映像信号は、手術室内に設置された情報提示もにた２２に送られ表示されるとともに、記録部として例えばビデオテープレコーダ（ＶＴＲ）２３に記録される。マイクロホン５、１８から音声信号用コネクタ２６−１，２６−２を介して供給された複数の音声信号は、図２に示すように、個別に再生可能なように、ビデオテープレコーダ２３に多チャンネルで記録される。

脳機能検査装置１は、装置本体１１、患者用タスク提示ディスプレイ１２、マイクロホン１８が付設された患者撮影用カメラ１３、操作者用タスク確認用ディスプレイ１４を有する。装置本体１１は、複数のタスクデータファイルを記憶するとともに、操作者からの指示に従って一又は複数のタスクを含む映像信号を発生し、患者用タスク提示ディスプレイ１２に供給する。装置本体１１の映像出力は患者用タスク提示ディスプレイ１２とともに操作者用タスク確認用ディスプレイ１４にも分配される。操作者用タスク確認用ディスプレイ１４には、患者用タスク提示ディスプレイ１２と同じ映像が表示される。操作者は、患者に提示されるタスクを操作者用タスク確認用ディスプレイ１４で目視確認することができる。

患者用タスク提示ディスプレイ１２は、典型的には液晶型、プラズマ型、ＥＬ型等の薄型で軽量のパネルディスプレイであり、図３に示すように、マイクロホン１８が付設された患者撮影用カメラ１３とともにスタンド１６に支持され、検査対象の患者から視認できる位置及び向きで設置される。患者撮影用カメラ１３は、検査対象の患者の表情を捉えることができる位置及び向きで、患者用タスク提示ディスプレイ１２とともにスタンド１６に支持される。

手術、検査に際しては、患者はドレープで覆われ、術野だけが清潔領域に露出されている。手術顕微鏡やその他の滅菌できない機器は、透明な滅菌カバー（ビニール袋）で覆われているか、清潔領域に影響を及ぼさない離れた位置に配置されている（図４参照）。上述したよぅに、脳機能検査装置１は、手術中の患者にタスクを提示するタスク提示ディスプレイ１２、提示画像を生成する映像回路とともに画像の提示・切り替え・提示する画像の記録を行うための回路を有する典型的にはパーソナルコンピュータ装置で構成される装置本体１１、画像の提示や切り替えなどの操作を行う操作者に操作情報を提供する操作用ディスプレイ１５、患者に提示している画像を操作者が確認するための操作者用タスク確認ディスプレイ１４、検査中の画像（動画）を記録する患者撮影カメラ１３、提示タスクの一種としての術者の音声、および患者の反応としての患者の音声を記録するマイクロホン１８を有する。脳機能検査装置１と手術記憶装置２とは別体として説明するが、脳機能検査装置１が手術記録装置２又はそれと同等の記憶機能を有する装置を装備していてもよい。

装置本体１１の記憶部（典型的にはハードディスクドライブ）にはあらかじめ複数の画像・音声が登録されており、操作者がその一つを選ぶ操作を行うと、タスクとして画像及び／又は音声が再生され、操作用画面１５にはそれが選択されていることが表示されるとともに、その画像データが映像回路に送られ、映像回路は画像を生成し、タスク提示ディスプレイ１２および操作用タスクモニタ１４に送信し、画像がそれぞれのディスプレイ１２，１４に表示される。装置本体１１では提示する画像の選択のほか、真っ黒、真っ白などの画像を提示することを選択することも可能になっている。また、画像の切り替え方法として、0.5秒など設定された時間だけ画面を真っ黒にした後、次の画像に切り替える方法や、画損をだんだん差し替えていく方法など数種の切り替え方法を選択することができる。

提示する画像は静止画だけでなく動画を提示することも可能である。黒と白のチェック模様が周期的に切り替わる動画像などが視覚野の検査に用いられる。また、聴覚野の検査に用いる様々な音声を提示させる機能も持っている。例えば周期的なクリック音、トーンバーストなど、ホワイトノイズなどのマスク音などが例示される。それぞれの音声は左右別々に選択することが可能である。手術記録装置２は、タスクとして提示する画像・音声と患者撮影カメラ１３の画像・音声のほかに、手術顕微鏡３の画像、図示しないが内視鏡の画像、手術室全体を撮影するように位置されたカメラ画像、手術ナビゲータ装置４の画像など複数の画像を合成部２４で一画面に合成して動画にてＶＴＲ３に記録し、さらに複数の音声データを同時記録できるように構成されている。また、一画面に合成しなくても、映像ファイルを別々に記録し、その際、各ファイルに各々時刻タグを関連つけることで、再生時も時刻を一致させて再生可能に構成されていてもよい。

これら各ファイルに各々時刻タグを関連つけて記録するための記録部および時刻タグに従って同期再生をする同期再生手段としては、好適にはデジタル計算機を用いて構成される。記録部は、映像・音声の各チャンネルのデータを一定時刻毎に分割して、例えば、その先頭時刻をデータに付記してそれぞれファイルに記録する。同期再生手段は、付記された時刻データを参照して、各チャンネルのデータが同時刻となるようにタイミングを合わせて、複数チャンネルのデータを同時に再生する。再生した画像は、複数の表示画面に表示してもよいし、同一画面に並べて表示してもよい。音声データは、複数のチャンネルデータから再選チャンネルを選択して合成し、少数のスピーカに振り分けて再生する。

図４に示すように、執刀医は清潔領域にいるので、直接に脳機能検査装置１を操作することはできない。数センチ角の範囲内の各所を交互に刺激するのは細かい作業なので、術者は通常は手術顕微鏡３を用いる。手術顕微鏡３の光学像は、術者が接眼レンズ（図示しない）を介して観察すると共にビデオカメラ３１でも撮影される。このように執刀医は、術野を手術顕微鏡３あるいはビデオカメラ３１で撮影しながら、患者の脳に電極を当てて電気刺激を行うと同時に、操作者に声を掛けてタスクの提示を指示する。

脳機能検査装置１の操作者は、ドレープの下（不潔領域）に潜って作業する。脳機能検査装置１もここに置かれる。操作者は装置本体１１を操作して、患者にタスクを提示する。操作者と患者は対面するので、患者に向けた患者用タスク提示ディスプレイ１２に何が表示されているのか、操作者には見えない。このため、全く同じ内容を表示する操作者用タスク確認ディスプレイ１４を見て、患者に提示したタスクが何であるかを確認することができる。

患者は操作者の口頭指示に従い、患者用タスク提示ディスプレイ１２を見て、応答を試みる。患者が目を閉じていたり眠っていると、タスクが正しく患者に伝わらない。患者が発した声と、そのときの表情や口の動きはマイクロホン１８の付いた患者撮影カメラ１３によって撮影される。

手術顕微鏡３の映像は、どこを電気刺激したかを示している。患者用タスク提示ディスプレイ１２の映像は、どんなタスクを課したかを示している。マイクロホン付患者撮影カメラ１３の映像と音声は、患者がどんな応答をしたか、また正しくタスクを見ていたかどうかを示している。手術記録装置２はこれらを同時に記録する。そして随時記録を再生して、手術室内の情報提示モニタ２２に表示し、結果を確認することができる。

また、どこを電気刺激したかに関して、手術顕微鏡３の映像だけでなく、手術ナビゲータ装置４の画面に表示されるのと同じ映像をも同時に記録することもできる。手術ナビゲータ装置４は空間的にどの位置（座標）に電気刺激が加えられたかを計測し、そしてそれはＭＲＩやＣＴなどの画像上でどの箇所に該当するかを表示するので、手術顕微鏡３で見える目視の情報とは異なり、三次元解剖学的な位置や、空間的な位置座標を記録するのに適しており、有用だからである。

なお、図５に示すように、タスク映像に、マイクロホン付患者撮影カメラ１３の捉えた映像が合成部１７で一画面に合成され、その両者を操作者用タスク確認ディスプレイ１４で操作者が視認できるようにしてもよい。その場合、手術記録装置２は、患者の生理的現象として例えば心電図（ＥＣＧ）を計測し表示する心電計７を接続するためのコネクタ２５−５をさらに備えて、４画面合成器２４でその心電計の画面を合成するようにしてもよい。また、手術記録装置２は、手術室全体の音声を集音するための集音マイクロホン６を接続するためのコネクタ２６−３をさらに備えて、患者音声及びドクター音声とともにＶＴＲ２３に多チャンネルで記録するようにしてもよい。

なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

本発明の実施形態に係る脳機能検査装置及び手術記録装置の構成を示す図。 図１の手術記録装置の記録処理概要を示す図。 図１の脳機能検査装置の構成を示す図。 図１の脳機能検査装置及び手術記録装置の空間配置を示す図。 本発明の実施形態に係る脳機能検査装置及び手術記録装置の他の構成を示す図。

符号の説明

１…脳機能検査装置、２…手術記録装置、３…手術顕微鏡、４…ナビゲータ装置、５…ドクターマイクロホン、１１…脳機能検査装置本体、１２…患者用タスク提示ディスプレイ、１３…患者撮影カメラ、１４…操作者用タスク確認ディスプレイ、２１…手術記録制御部、２２…モニタ、２３…ビデオテープレコーダ（ＶＴＲ）、２４…４画面合成器、２５…映像信号コネクタ、２６…音声信号コネク。

Claims (10)

1. 手術室内の患者に対して供給されるタスクに関する映像信号を発生するタスク映像信号発生部と、
   前記患者の顔面を撮影するために前記手術室内に設置されたカメラと、
   前記患者に対して前記タスクを提示するために、前記映像信号を表示する患者用タスク表示ディスプレイと、
   前記患者用タスク表示ディスプレイに表示された映像を、前記カメラの映像とともに記録する記録部と、
   を具備することを特徴とする脳機能検査システム。
2. 前記患者用タスク表示ディスプレイに表示された映像と前記カメラの映像とを同一画面に合成する合成部をさらに備えることを特徴とする請求項１記載の脳機能検査システム。
3. 前記記録部には前記患者用タスク表示ディスプレイに表示された映像と前記カメラの映像とがそれぞれ時刻タグとともに記録され、
   前記時刻タグを参照して前記患者用タスク表示ディスプレイに表示された映像と前記カメラの映像とを同時に再生する同期再生手段をさらに備えることを特徴とする請求項１記載の脳機能検査システム。
4. 撮像機能を有する手術顕微鏡を接続するためのコネクタをさらに備え、前記手術顕微鏡の映像は前記患者用タスク表示ディスプレイに表示された映像及び前記カメラの映像とともに前記記録部に記録されることを特徴とする請求項１記載の脳機能検査システム。
5. 前記手術室内に設置されたマイクロホンを接続するための少なくとも一つのコネクタをさらに備え、前記マイクロホンの音声は前記患者用タスク表示ディスプレイに表示された映像及び前記カメラの映像とともに前記記録部に記録されることを特徴とする請求項１記載の脳機能検査システム。
6. 前記マイクロホンは主に前記患者からの音声を電気信号に変換するために設けられることを特徴とする請求項５記載の脳機能検査システム。
7. 前記マイクロホンは前記手術室内全体の音を電気信号に変換するために設けられることを特徴とする請求項５記載の脳機能検査システム。
8. 前記マイクロホンはドクターの音声を電気信号に変換するために設けられることを特徴とする請求項５記載の脳機能検査システム。
9. 手術支援機能を有するナビゲータ装置を接続するためのコネクタをさらに備え、前記ナビゲータ装置の表示画面は前記患者用タスク表示ディスプレイに表示された映像及び前記カメラの映像とともに前記記録部に記録されることを特徴とする請求項１記載の脳機能検査システム。
10. 前記患者の生理的現象を計測し表示する計測装置を接続するためのコネクタをさらに備え、前記計測装置の表示画面は前記患者用タスク表示ディスプレイに表示された映像及び前記カメラの映像とともに前記記録部に記録されることを特徴とする請求項１記載の脳機能検査システム。

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