JP5944376B2 - 磁気共鳴撮像の間の器具誘導 - Google Patents

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Description

本発明は、対象物に影響を与える影響手順を準備するための、準備装置及び準備方法に関する。本発明は更に、対象物コイル及び器具誘導デバイスに関する。これらは、対象物に影響を与える影響手順を準備するため、互いに協調するよう構成される。本発明は、対象物を撮像する磁気共鳴撮像システムにも関する。
ＵＳ２００９／０１１２０８２Ａ１号は、患者の頭に係合し、及びこれを固定する頭支持装置、及び、患者の頭に固定されるよう構成されるターゲティングフレームを開示する。
ターゲティングフレームは、生体内で患者の頭蓋骨における穿頭孔を通り介入デバイスの配置を誘導するよう構成される協調するターゲティングカニューレを含む。更に、ターゲティングフレームは、磁気共鳴（ＭＲ）画像において見える基準マーカーを有する。頭支持装置及びターゲティングフレームは、別々の要素である。頭支持装置及びターゲティングフレームを用いることにより介入的な手順を準備するのに必要な時間は、かなり長い。
本発明の目的は、対象物に影響を与える影響手順を準備する準備装置を提供することである。そこでは、影響手順を準備するのに必要な時間が減らされることができる。
第１の本発明の側面において、対象物に影響を与える影響手順を準備する準備装置が与えられる。この準備装置は、
上記対象物の磁気共鳴画像を生成する対象物コイルと、
上記対象物に影響を与える器具を誘導する器具誘導デバイスと、
上記磁気共鳴画像において見えるマーカーと、
既知の空間関係において上記器具誘導デバイスを上記対象物コイルに取り付ける取付要素とを有する。
それらが互いに対して取り付けられる場合、上記器具誘導デバイス及び上記対象物コイルの間の空間関係が知られるので、ＭＲ画像に基づき計画される影響軌跡と上記器具誘導デバイスとをレジストレーションするための、時間のかかるレジストレーション手順が、回避されることができる。特に、器具誘導デバイスが器具を誘導する器具誘導座標系における影響軌跡の座標、影響手順が定位手順である場合には好ましくは、定位座標系における定位座標が、ＭＲ画像空間において計画された影響軌跡の空間位置、ＭＲ画像、即ちＭＲ画像空間におけるマーカーの空間位置、器具誘導座標系におけるマーカーの空間位置、及び対象物コイルと器具誘導デバイスとの間の既知の空間関係から容易に決定可能である。
対照的に、前述の従来技術では、頭支持装置及びターゲティングフレームは、演繹的な未知の空間関係を持つ別々の要素である。従って、計画された軌跡に基づきターゲティングカニューレが介入デバイスの配置を誘導することを可能にするためには、ターゲティングフレームをＭＲ画像にレジストレーションするレジストレーション手順が必要とされる。これは、追加的な労力を必要とし、時間がかかる。従って、従来技術において、斯かる介入手順を準備する時間はかなり長い。
器具誘導デバイスは好ましくは、対象物コイルに一体化される。
対象物コイルは好ましくは、無線周波数（ＲＦ）コイルである。
対象物は、好ましくは人の頭である。この場合、対象物コイルは好ましくは、頭の磁気共鳴画像を生成するよう構成され、器具誘導デバイスは好ましくは、頭に影響を与える器具を誘導するよう構成される。特に、対象物コイルは好ましくは、磁気共鳴画像において見える、一体化された定位基準点であるマーカーを持つＲＦヘッドコイルである。
準備装置は好ましくは、特に人の頭に適用される定位手術手順を準備するよう構成される。準備装置は好ましくは更に、準備された定位手術手順を実行するよう構成される。
取付要素は好ましくは、着脱可能な態様で器具誘導デバイス及び対象物コイルを互いに対して取り付けるよう構成される。例えば、取付要素は、対象物コイルにおける受け要素（receiving element）及び器具誘導デバイスにおける対応する適合要素により形成されることができる。逆もまた真である。適合要素は、受け要素へとフィットされるよう構成される。マーカーが、対象物コイルに構成される場合、対象物コイルに対して器具誘導デバイスを取り付けることなしに、影響手順を完全に準備することが可能である。この場合、器具誘導デバイスが対象物コイルに最終的に取り付けられるとき、器具誘導デバイスは既にレジストレーションされている。なぜなら、器具誘導デバイス及び対象物コイルの間の空間関係が既知だからである。従って、器具誘導デバイスが対象物コイルに最終的に取り付けられたあと、影響手順の準備中に、追加的なレジストレーション手順なしに、対象物に対するより簡単なアクセスが提供されることができる。更に、器具誘導デバイス及び対象物コイルが着脱可能な態様で互いに対して取り付けられることができるので、異なる対象物コイルを持つ器具誘導デバイスが用いられることができ、異なる器具誘導デバイスを持つ対象物コイルが用いられることができる。
準備装置は、１つ又は複数のマーカーを有することができる。このマーカーは、対象物コイルに対する既知の空間位置に配置される。
上記器具誘導デバイスが、上記器具を保持する器具ホルダと、上記器具ホルダを担持する器具ホルダ担体とを有することが好ましい。この場合、上記器具誘導デバイス及び上記対象物コイルが既知の空間関係にあるよう、上記取付要素は、上記対象物コイル及び上記器具ホルダ担体を互いに対して取り付けるよう構成される。例えば、受け要素は、対象物コイル上に提供されることができる。これは、取付要素を形成するため、器具ホルダ担体を受けるよう構成される。器具ホルダ担体は好ましくは、プレートであり、特に、対象物コイルの端部に取り付けられるエンドプレートである。好ましくは、エンドプレートは、ユニークで機械的に堅牢な態様で、対象物コイル上に容易に適合されることができる。マーカーは、器具ホルダ担体上に提供されることもできる。
器具誘導デバイスは、例えば所望の軌跡に沿って器具を動かすため、対象物コイルに対して器具が移動されることを可能にするよう構成される。例えば、器具誘導デバイスは、人の頭蓋骨又は別の対象物へと介入的な器具を動かすよう構成されることができる。
上記器具ホルダ及び上記器具ホルダ担体が、上記対象物コイルに対して上記器具を動かすため、上記器具ホルダが、上記器具ホルダ担体に対して移動されることを可能にするよう構成されることが更に好ましい。
好ましくは、器具ホルダ担体は、プレートであり、特にエンドプレートである。プレート及び器具ホルダは、器具ホルダがプレートの平面において並進されることを可能にするよう構成される。器具ホルダが、特に、器具ホルダの部分が、器具ホルダ担体に対して回転されることを可能にするよう、器具誘導デバイスが構成されることが更に好ましい。例えば、器具が、対象物コイルに対して、特に対象物に対して回転されることを可能にするため、器具ホルダは、外側部分と、外側部分に対して回転可能で、器具を直接保持する内側部分とを有することができる。これは、対象物コイル内、特に対象物内における器具の様々な軌跡を可能にする。
上記マーカーが、上記対象物コイル及び上記器具誘導デバイスの少なくとも１つに取り付けられることが更に好ましい。特に、上記マーカーが、上記対象物コイル内に構成される。好ましくは、マーカーは、対象物コイルの内部にしっかりと固定される。これは、マーカーが、対象物コイルの撮像野内で、対象物の近くにうまく存在することを確実にする。
準備装置は好ましくは更に、上記対象物を保持する対象物保持構造を有する。上記対象物コイルが、上記対象物保持構造内に構成されることが好ましい。これは対象物コイルが、対象物の近くに配置されることができることを更に確実にする。この場合、対象物は、対象物コイル内に配置される。対象物コイルは好ましくは、保持開口部と、対象物保持構造とを有する。対象物保持構造は、対象物コイル内の対象物を適所に保持するため、保持開口部を貫通する対応する保持要素を有する。
対象物保持構造は好ましくは、所望の位置において対象物を固定するよう構成される。対象物保持構造は好ましくは、対象物コイル内の固定された位置に対象物を固定するクランプ構造を有する。対象物保持構造は、対象物特有の形状、特に、患者特有の生体構造を収容するよう形状において適合可能であり、好ましくは人の頭を適所に保持するよう構成される。
取付要素は、器具誘導デバイスを対象物コイルに直接に又は別の要素を介して即ち間接的に取り付けるよう構成されることができる。例えば、器具誘導デバイス及び対象物コイルは、一緒に直接取り付けられることができるか、又は、例えば、対象物保持構造若しくは別の要素を介して取り付けられることができる。その結果、器具誘導デバイスと対象物との間の空間関係が、知られる。器具誘導デバイス及び対象物コイルの間の空間関係が知られる場合、器具誘導デバイスにより誘導される器具と対象物コイルとの間の空間関係が知られるよう、器具誘導デバイスは構成される。
準備装置は、器具誘導デバイスが対象物へと器具を誘導することを可能にするため、対象物において開口部を生成する開口部生成ユニットを有することができる。例えば、器具ホルダ担体、特にエンドプレートが、対象物に開口部を穿孔する穿設ユニットを具備することができる。一方、器具ホルダ担体は、対象物コイルに取り付けられる。
上記対象物保持構造が、より変形可能な領域とあまり変形可能でない領域とを有し、上記対象物コイルは、上記対象物保持構造の上記あまり変形可能でない領域で上記対象物保持構造に取り付けられることが更に好ましい。これは、器具誘導デバイス及び対象物コイルの間の空間関係において、対象物保持構造により対象物を保持する、特に対象物を固定することの可能な影響を減らす。例えば、対象物コイルへの対象物保持構造の変形の可能な転移は、減らされることができる。対象物に影響を与える影響手順を準備する精度は、従って、増加されることができる。
本発明の更なる側面において、対象物を撮像する磁気共鳴撮像システムが与えられる。そこでは、磁気共鳴撮像システムが、請求項１に記載の準備装置の上記対象物コイルからの磁気共鳴信号を用いることにより、上記対象物の磁気共鳴画像を生成するよう構成される。
本発明の更なる側面において、対象物に影響を与える器具を誘導する器具誘導デバイスと協調する対象物コイルが与えられ、そこでは、上記対象物コイルが、上記対象物の磁気共鳴画像を生成するよう構成され、既知の空間関係において上記器具誘導デバイスを上記対象物コイルに取り付ける取付要素を有する。対象物コイルは好ましくは更に、磁気共鳴画像において見えるマーカーを有する。
本発明の更なる側面において、対象物コイルと協調する器具誘導デバイスが与えられる。そこでは、上記器具誘導デバイスが、対象物に影響を与える器具を誘導するよう構成され、既知の空間関係において上記器具誘導デバイスを上記対象物コイルに取り付ける取付要素を有し、上記対象物コイルは、上記対象物の磁気共鳴画像を生成するよう構成される。器具誘導デバイスは好ましくは更に、磁気共鳴画像において見えるマーカーを有する。
本発明の更なる側面において、対象物に影響を与える影響手順を準備する準備方法が与えられ、そこでは、上記準備方法が、請求項１に記載の準備装置を用いるよう構成され、
上記対象物コイルを用いて、上記対象物及び上記マーカーの磁気共鳴画像を生成するステップと、
上記対象物が影響を与えられる影響位置を、上記生成された磁気共鳴画像内の影響位置を表す、提供された影響位置画像領域、上記生成された磁気共鳴画像、上記マーカーの位置、及び上記対象物に影響を与える間存在する、上記器具誘導デバイスと上記対象物コイルとの間の既知の空間関係、に基づき決定する、ステップと、
上記対象物に影響を与える上記決定された影響位置に基づき、上記器具誘導デバイスにより上記器具を誘導するため、上記取付要素により上記器具誘導デバイスを上記対象物コイルに取り付けるステップとを有する。
影響位置は好ましくは、影響軌跡であり、特に手術軌跡である。軌跡は好ましくは、器具ホルダの横方向及び縦方向の位置及び好ましくは角方向を提供する定位座標において決定される。
ステップのシーケンスは、修正されることができる。例えば、器具誘導デバイスが対象物コイルに取り付けられたあと、影響位置が決定されることができる。更に、器具誘導デバイスが、磁気共鳴画像において見えるマーカーを有する場合、器具誘導デバイスを対象物コイルに取り付けるステップが、磁気共鳴画像を生成する前に、特に、対象物を配置する前に実行されることができる。この方法は更に、特に磁気共鳴画像を生成する前に、対象物コイルの対象物保持構造内に対象物を配置するステップを有することができる。
影響位置画像領域は、人により提供される及び／又は自動的に提供されることができる。この場合例えば、ターゲット位置及びターゲット位置から外側への軌跡が規定されることができる。例えば、軌跡に沿って大きな血管を回避することにより、及び経心室（trans-ventricular）及び経脳溝（trans-sulcal）軌跡を防止することにより、神経学的損傷が最小になる態様で、ターゲット位置から外側への軌跡が決定されることができる。軌跡の選択及び最適化は、磁気共鳴画像のコンテキストにおいて、候補軌跡の視覚検査により実行されることができる。好ましくは、個別の軌跡の最適な評価を持つため、選択された候補軌跡に沿って方向付けられる平面に沿って、３次元磁気共鳴画像が再フォーマットされる。生成された磁気共鳴画像において影響位置を表す影響位置画像領域が提供される場合、生成された磁気共鳴画像におけるマーカーの位置に基づき、この座標系に対するマーカーの位置に基づき、及び器具誘導デバイスと対象物コイルとの間の既知の空間関係に基づき、簡単な幾何学的な考慮によって、器具誘導デバイスが器具ガイドを動かす座標系に対して、特に、定位座標系に対して、影響位置が決定されることができる。
請求項１の準備装置、請求項９の磁気共鳴撮像システム、請求項１０の対象物コイル、請求項１１の器具誘導デバイス及び請求項１２の準備方法が、従属項において規定される類似する及び／又は同一の好ましい実施形態を持つ点を理解されたい。
本発明の好ましい実施形態は、個別の独立項と従属項との任意の組合せとすることもできる点を理解されたい。
対象物に影響を与える影響手順を準備する準備装置の実施形態を概略的及び例示的に示す図である。 対象物に影響を与える影響手順を準備する準備装置の実施形態を概略的及び例示的に示す図である。 対象物に影響を与える影響手順を準備する準備装置の実施形態を概略的及び例示的に示す図である。 磁気共鳴撮像システムを概略的及び例示的に示す図である。 対象物に影響を与える影響手順を準備する準備方法を例示的に示すフローチャートを示す図である。 対象物に影響を与える影響手順を準備する準備装置の更なる実施形態を概略的及び例示的に示す図である。 レール要素を持つ対象物コイルを概略的及び例示的に示す図である。 対象物コイルに対して器具誘導デバイスを動かすスライド要素と共にレール要素を概略的及び例示的に示す図である。 対象物に影響を与える影響手順を準備する準備装置の更なる実施形態を概略的及び例示的に示す図である。
本発明のこれら及び他の側面が、以下に説明される実施形態から明らかとなり、これらの実施形態を参照して説明されることになる。
図１は、対象物に影響を与える影響手順を準備する準備装置１を切断表示において概略的及び例示的に示す。準備装置１は、対象物の磁気共鳴画像を生成する対象物コイル３及び対象物を保持する対象物保持構造４を有する。準備装置は更に、磁気共鳴画像において見え、及び対象物コイル３内に配置されるマーカー９を持つ構造２を有する。構造２は、複数の棒を有する。ここで、Ｚ形状の棒９は、２つの平行な平面に配置され、磁気共鳴画像において見えるコントラスト流体で充填される。これらのＺ形状のマーカー９は、定位ｚ座標の非常に簡単な取得を可能にする。即ち、マーカー９の水平要素を表す点に対する軸方向の磁気共鳴画像におけるＺ形状のマーカー９の対角線要素を表す点の高さから、対象物コイルの主軸に沿った定位座標の取得を可能にする。他の実施形態では、他の形状を持つ他のマーカーが用いられることができる。例えば、画像コントラスト提供マーカーの代わりに、アクティブマーカーが用いられることができる。これは、より高い精度をもたらすことができる。
本実施形態において、準備装置１は、定位脳手術を準備するよう構成される。即ち、対象物は、人の頭である。ここで、対象物コイル３は、ＲＦヘッドコイルであり、対象物保持構造４が、この頭を適所に定位保持するよう構成される。ＲＦヘッドコイル３は、頭及びマーカー９の磁気共鳴画像を生成するよう構成される。このマーカーは好ましくは、磁気共鳴画像において見える一体化された定位基準点である。マーカー９が、頭の近くの既知の空間位置においてＲＦヘッドコイル３の撮像野内にうまく存在することを確実にするため、マーカー９は、ＲＦヘッドコイル３の内部にしっかりと固定される。
対象物保持構造４は、ＲＦヘッドコイル３内の固定された位置に頭を固定するクランプ構造を提供するよう構成される。特に、対象物保持構造４は、頭クランプロッド１４、１５である保持要素を有する。これらは、ＲＦヘッドコイル３内の頭を適所に保持するため、ＲＦヘッドコイル３における保持開口部１７を貫通することができるよう、構成される。保持要素１４、１５は、ＲＦヘッドコイル３が配置される支持構造体１８により支持される。この場合、支持構造体１８もＲＦヘッドコイル３を支持するよう、支持構造体１８は、ＲＦヘッドコイル３の部分を囲む。更に、ＲＦヘッドコイルは、コイル支持体１９上に構成され、及びこれにより支持される。支持構造体１８は好ましくはＵ型である。しかしながら、他の実施形態において、支持構造体は、別の形状を持つことができる。例えば、追加的な棒が、支持構造体の上に提供されることができる。その結果、支持構造体が、Ｏ形状を持つ。追加的な棒は、より剛性を提供することができる。
対象物コイルは好ましくは、例えば、支持構造体１８又はコイル支持体１９を介して磁気共鳴撮像システムに直接又は間接的に取り付け可能である。本実施形態において、対象物コイル及び磁気共鳴撮像システムの間の取り付けが、しっかりしている必要はない。なぜなら、定位座標のレジストレーションは、マーカーの視覚化と、対象物コイル及び器具誘導デバイスの間の既知の空間関係とに依存するからであり、及び従来技術の手順とは対照的に、磁気共鳴画像座標における完全な再整列配置が必要でないからである。
図１は、準備装置１の切断表示を示すので、対象物コイルは、半円筒形状を持つようにみえる。しかしながら、この実施形態において、対象物コイル３は好ましくは円筒形状である。しかし、対象物コイルは、対象物の磁気共鳴画像を生成するのに適した別の形状を持つこともできる。マーカー９及び対象物保持構造４を持つ構造２に関して、これらの構造の部分は、図１において切断されていない。
準備装置１は更に、対象物７に影響を与える器具を誘導する器具誘導デバイス５を有する。このデバイスは、既知の空間関係において要素１０を取り付けることにより、対象物コイル３に取り付けられることができる。図１において、器具誘導デバイス５が対象物コイル３に取り付けられる前の、準備装置１が示される。準備装置１の背部表示を概略的及び例示的に示す図２において、取付要素１０により対象物コイル３に取り付けられる器具誘導デバイス５が示される。この実施形態において、器具誘導デバイス５は、脳手術を実行する手術器具を誘導するよう構成される。取付要素１０は、着脱可能な態様で互いに対して器具誘導デバイス５及び対象物コイル３を取り付けるよう構成される。この実施形態において、取付要素１０は、ＲＦヘッドコイル３の内側表面におけるリセスにより形成される。これは、エンドプレート１２である器具ホルダ担体を受ける対象物コイル３上の受け要素である。器具誘導デバイス５は、器具を保持する器具ホルダ１１と、この器具ホルダ１１を担持するエンドプレート１２である器具ホルダ担体とを有する。エンドプレート１２は、ユニークで機械的に堅牢な態様で、ＲＦヘッドコイル３に容易に適合されることができる。
対象物内、特に頭内の所望の軌跡に沿って器具を動かすため、ユーザ及び／又は自動移動ユニットが、対象物コイル３に対してこの器具を動かすことを可能にするよう、器具誘導デバイス５は構成される。この実施形態において、対象物コイル３に対して器具を動かすため、ユーザ及び／又は自動移動ユニットが、器具ホルダ担体１２に対して、即ち、エンドプレート１２に対して器具ホルダ１１を動かすことを可能にするよう、器具ホルダ１１及び器具ホルダ担体１２は構成される。エンドプレート１２及び器具ホルダ１１は、エンドプレート１２の平面において器具ホルダが並進されることを可能にするよう構成される。器具誘導デバイス５は更に、器具ホルダ１１又は器具ホルダ１１の部分が、エンドプレート１２に対して回転されることを可能にするよう構成される。これは、対象物コイル３内、特に頭内の器具の種々の軌跡を可能にする。
この実施形態において、準備装置は、水平及び垂直方向においてエンドプレート１２に提供される開口部２５内で器具ホルダ１１を並進させるスライド構成３９を有する。スライドフレーム２０が提供される。これは、水平方向２１においてスライドレール２３、２４上をスライドするよう構成される。スライドフレーム２０は、エンドプレート１２内の開口部２５の水平側に与えられるスライドレール２３、２４上で転がる及び／又はスライドするロール２２を有することができる。このスライドフレーム２０において、器具ホルダ１１は、垂直スライドレール２７、２８に沿って垂直方向２６にスライドすることができる。器具ホルダ１１も、垂直スライドレール２７、２８上でスライドする及び／又は転がるスライドロール２９を有することができる。
明確さのため、図２は、準備装置１のいくつかの要素だけを、特にエンドプレート１２における開口部２５内の器具ホルダの動きを説明するのに必要な要素だけを示す点に留意されたい。
器具ホルダ１１は好ましくは、器具ホルダにより保持される器具が、エンドプレート１２に対して回転及び傾斜されることを可能にするよう構成される。例えば、器具ホルダは、外側部分３５及び内側部分３６を有することができる。この内側部分は、外側部分３５に対して回転可能及び／又は傾斜可能である。回転可能な内側部分３６は、固定ネジといった固定部材を使用することにより、外側部分３５に対する所望の回転位置及び／又は傾斜位置に固定されることができる。回転可能な内側部分３６は、丸くされることができ、器具を受ける円筒状受け要素４０を有することができる。器具ホルダは例えば、ＤＥ １９８ ０８ ２２０ Ａ１号の図１〜３に示されるように構築されることができる。この文書は、参照により含まれる。
図３は、準備装置１のいくつかの要素を一部断面表示で概略的及び例示的に示す。図３において、頭７を持つ人８が、ＲＦヘッドコイル３内に配置される。開口部３８が、頭７の頭蓋骨において穿孔され、器具６、本実施形態において脳手術器具６が、図３における破線により示されるエンドプレート１２上に担持される器具ホルダ１１内に保持される。器具６は、軌跡３７に沿ってターゲット位置８９まで移動及び誘導されることができる。図３は、準備装置１のいくつかの要素だけ、及び特にいくつかの要素の部分だけを示す点に留意されたい。例えば、図３は、マーカー９の一部だけを示す。
磁気共鳴画像を生成するため、準備装置１内に配置される頭７を持つ人８は、図４において概略的及び例示的に示される磁気共鳴撮像システム内に構成される。
図４に概略的及び例示的に示される磁気共鳴撮像システム１３は、準備装置１の対象物コイル３からの磁気共鳴信号を用いて、人８の頭７の磁気共鳴画像を生成するよう構成される。磁気共鳴撮像システム１３は、人８の頭７を有する撮像領域においてＢ０場を生成する主磁石４１を含む。グラジエントコイル４２は、Ｂ０場にわたり通常は３つの直交軸に沿って傾斜磁場を誘導する。全身ＲＦコイル４３は、撮像領域内の人８、特に頭７における共鳴を励起及び操作するため、ＲＦパルスを送信する。全身ＲＦコイル４３を使用する代わりに、より小さなＲＦコイルが使用されることができる。これは、実質的に人８の頭７における共鳴だけを励起及び操作するため、ＲＦパルスを送信する。また、Ｂ０場にわたり傾斜磁場を誘導するグラジエントコイルが、実質的に人８の頭７だけをカバーする撮像領域における傾斜磁場を誘導するよう構成されることができ、また、主磁石は、人の頭を含むほど十分に大きいが、好ましくはそれほど大きくはない撮像領域においてだけ、Ｂ０場を生成するよう構成されることができる。図４において破線のボックスにより概略的に示される準備装置１の対象物コイル３は、人８の頭７から共鳴信号を受信する。オプションで、対象物コイル３は、共鳴を誘導及び／又は操作することもできる。シークエンスコントローラ４４は、選択された磁気共鳴撮像シークエンスを実現するため、ＲＦ及びグラジエントコイル４２を制御する。シークエンスメモリ４５は、これらのシークエンスを格納する。磁気共鳴レシーバ４６は、準備装置１の全身ＲＦコイル４３及び対象物コイル３から磁気共鳴信号を受信し、再構成プロセッサ４７は、人８の頭７の磁気共鳴画像へと受信した共鳴信号を再構成する。この画像は、マーカー９も示す。ユーザインタフェースを持つコンピュータ４８は、実行される撮像シークエンス、再構成処理、画像フォーマットなどをオペレータが選択することを可能にし、再構成画像を表示する。
以下において、対象物に影響を与える影響手順を準備する準備方法の実施形態が、図５に示されるフローチャートを参照して、例示的に説明されることになる。
ステップ１０１において、対象物は、対象物保持構造４内に配置される。好ましくは、人７の頭８は、ＲＦヘッドコイル３内に配置され、対象物保持構造４のクランプ構造を用いて、ＲＦヘッドコイル３内の固定位置に固定される。すると、ステップ１０２において、対象物及びマーカーの磁気共鳴画像が、ＲＦヘッドコイルを用いることにより生成される。特に、磁気共鳴撮像システム１３は、ＲＦヘッドコイル３に一体化される１つ又は複数のマーカー９に対する人の生体構造を視覚化する３次元磁気共鳴画像を生成するため、準備装置１と共に使用される。この実施形態において定位手順が記載されるので、１つ又は複数のマーカーは、定位マーカーと考えられることができる。
ステップ１０３において、対象物が影響を受ける影響位置が、生成された磁気共鳴画像における影響位置を表す、与えられた影響位置画像領域、生成された磁気共鳴画像、マーカーの位置、及び、対象物に影響を与える間、特に、好ましい定位脳手術の間、存在することになる、器具誘導デバイスと対象物コイルとの間の既知の空間関係、に基づき決定される。この空間関係は既知である。なぜなら、上記準備装置１を使用することにより、器具誘導デバイスが対象物コイルに付けられたあと、これらのデバイス間の空間関係が既知だからである。影響位置は好ましくは、影響軌跡であり、特に外科的軌跡である。影響位置画像領域、特に影響軌跡画像領域は、対象物の磁気共鳴画像に基づき影響手順を計画する人により与えられることができる。特に、ユーザインタフェースを持つ図４に示されるコンピュータ４８のようなコンピュータは、ユーザが、生成された磁気共鳴画像内の影響位置画像領域、特に影響軌跡画像領域を定めることを可能にするよう構成されることができる。更に、このコンピュータ又は別の計算ユニットは、規定された影響位置画像領域から影響位置を決定するよう構成されることができる。例えば、規定された影響位置画像領域は、器具ホルダの水平及び垂直位置並びに角度方位を与える定位座標へと変換されることができる。ここで、定位座標は決定された影響位置を定める。
ステップ１０４において、器具誘導デバイス５は、対象物８に影響を与えるため、決定された影響位置に基づき、器具誘導デバイス５により器具６が誘導されることを可能にするため、取付要素１０により対象物コイル２に付けられる。特に、器具ホルダ１１を持つエンドプレート１２が、ＲＦヘッドコイル３に適合され、器具ホルダは、計画された軌跡に基づき配置される。即ち並進及び／又は回転及び／又は傾斜される。すると、影響手順、特に脳手術が開始されることができ、器具６は、決定された軌跡に沿って、移動及び誘導されることができる。
上述の実施形態において、１つ又は複数のマーカーが対象物コイル３内に構成されるが、マーカーは、準備装置の別の部分に与えられることもできる。ある実施形態において、磁気共鳴画像において見える定位マーカーである１つ又は複数のマーカーが、器具誘導デバイス、特に器具ホルダ担体上に与えられる。すると、磁気共鳴画像が生成される前に、器具ホルダ担体は対象物コイルに付けられる。特に、人の頭は、ＲＦヘッドコイル内部に配置され、クランプ構造を用いてＲＦヘッドコイルにおける固定位置に固定される。器具ホルダ担体は、一意かつ機械的に堅牢な態様でＲＦヘッドコイルに配置され、人の生体構造及び１つ又は複数の定位マーカーを視覚化する３次元磁気共鳴画像が取られる。影響位置画像領域、特に外科軌跡画像領域が、磁気共鳴画像において与えられ、影響位置を決定するため、影響位置画像領域は、器具ホルダの水平及び垂直位置並びに角度方位を与える定位座標へと変換される。器具ホルダは、決定された影響位置に基づき、特に計画された軌跡に基づき、配置される。器具は、器具ホルダ内に構成されるか、又は、器具は、器具ホルダ内にすでに構成されている。この器具は、決定された影響位置に基づき、器具誘導デバイスにより移動及び誘導される。
図６は、対象物に影響を与える影響手順を準備する準備装置の更なる実施形態を概略的及び例示的に示す。準備装置２０１は、ＲＦヘッドコイルである対象物コイル２０３を有する。対象物コイル２０３は、人の頭である対象物２０７の磁気共鳴画像を生成するよう構成される。準備装置２０１は更に、頭２０７に影響を与える器具２０６を誘導する器具誘導デバイス２０５を有する。明確さのため図６において図示省略されるマーカーが、対象物コイル２０３内に与えられる。マーカーは、生成された磁気共鳴画像において見え、上述したように整列目的で使用される。図６は更に、頭クランプロッド２１４、２１５を示す。これは、所望の位置に頭２０７を固定するため、対象物コイル２０３における対応する開口部を通り突出する。器具誘導デバイス２０５は、器具２０６を保持する器具ホルダ２１１及び器具ホルダ２１１を担持する器具ホルダ担体２１２を有する。器具２０６が所望の手術軌跡に沿って所望のターゲット位置へと頭２０７における開口部２３８を通り誘導されることができるよう、器具ホルダ２１１及び器具ホルダ担体２１２は適合される。
器具ホルダ担体２１２は、参照ライン２５３に対する所望の角位置α１に器具ホルダ２１１を構成するため器具ホルダ２１１がこれに沿って移動されることができるアーク要素２５１を有する。参照ラインは、本実施形態では、対象物コイル２０３の中央軸に平行で、頭２０７における開口部２３８に当たる。開口部を介して、器具２０６が誘導される。器具ホルダ２１１は、固定ネジといった固定部材を使用することにより、所望の角位置α１に固定されることができる。器具ホルダ担体２１２は更に、アーク要素２５１が付けられるロッド２６４、２６５を有する。特に、アーク要素２５１は、ロッド２６４、２６５の第１の端部に付けられ、ロッド２６４、２６５の対向する第２の端部は、器具ホルダ担体２１２の回転軸２６０、２６１に付けられる。ロッド２６４、２６５の第２の端部は、回転軸２６０、２６１に付けられ、その結果、アーク要素２５１を持つロッド２６４、２６５が、回転軸２６０、２６１の周りで回転されることができ、回転軸２６０、２６１に沿って、即ちｘ方向に沿って並進されることができる。器具ホルダ担体２１２は更に、取付要素２１０を介して対象物コイル２０３に付けられるスライド要素２４０、２４１を有する。回転軸２６０、２６１は、スライド要素２４０、２４１に付けられ、回転軸２６０、２６１が、回転軸２６０、２６１に垂直なｙ、ｚ方向において移動されることができるよう、スライド要素２４０、２４１は適合される。器具誘導デバイス２０５及び対象物コイル２０３の間、特に器具２０６を持つ器具ホルダ２１１及び対象物コイル２０３の間の空間関係は、定位座標においてターゲット位置及び対応する手術軌跡を決定する間、既知である。図６においてα２で示される回転軸２６０、２６１の周りのロッド２６４、２６５の回転位置は、固定ネジといった固定要素により固定されることができ、スライド要素２４０、２４１における回転軸２６０、２６１のｙ、ｚ位置も、固定ネジといった固定要素により固定されることができる。ロッド２６４、２６５の第２の端部は、リング要素２６２、２６３を有することができる。この要素は、ロッド２６４、２６５が回転軸２６０、２６１の周りで回転されることを可能にするよう回転軸２６０、２６１を受ける。
図７に概略的及び例示的に示されるように、対象物コイル２０３は、そのサイドに一体化されるレール要素２７０を持つ。これは、例えば１つの要素として対象物コイル２０３の筐体へと製造される。レール要素２７０は、図８により詳細に概略的及び例示的に示される。レール要素２７０は、レール２７１及びメートルスケール２７２を有する。レール２７１は、スライド要素２４０の溝２７４により受けられる。これは、スライド要素２４０が、ｚ方向において対象物コイル２０３に対して並進されることを可能にする。所望の位置がセットされるとき、スライド要素２４０は、固定ネジといった固定要素によりレール要素２７０に対して固定されることができる。回転軸２６０がスライド要素２４０に対してｙ方向において移動可能であるよう、回転軸２６０を持つプレート２７６は、スライド要素２４０に取り付けられる。この実施形態において、スライド要素２４０は、２つの垂直スライド２７７、２７８を有する。この上で、プレート２７６が、ｙ方向にスライドすることができる。対象物コイル２０３に対してｙ方向に回転軸２６０を持つプレート２７６を移動させるのに、回転機構が使用されることができる。この場合、ｙ位置は、調整ねじ２７５を使用することにより修正されることができる。この実施形態において、レール２７１及び溝２７４は、取付要素２１０を形成する。スライド要素２４０は、メートルスケール２７２におけるｚ位置を示すポインタ２８７を持つ開口部２８８を有する。
レール要素は、レール及びメートルスケールを有するプレートとすることができる。このプレートは、対象物コイルの外側表面上に、特に、対象物コイルの筐体の外側表面上に与えられる。しかしながら、レール要素は、プレートなしで、レールを有し、オプションでメートルスケールを有することもできる。即ち、レールは、対象物コイルの外側表面上に、特に、対象物コイルの筐体の外側表面上に直接与えられることができる。
図９は、対象物に影響を与える影響手順を準備する準備装置の更なる実施形態を概略的及び例示的に示す。準備装置３０１は、ＲＦヘッドコイルである対象物コイル３０３を有する。対象物コイル３０３は、人の頭である対象物３０７の磁気共鳴画像を生成するよう構成される。準備装置３０１は更に、頭３０７に影響を与える器具３０６を誘導する器具誘導デバイス３０５を有する。明確さのため図９において図示省略されるマーカーが、対象物コイル３０３内に与えられる。マーカーは、生成された磁気共鳴画像において見え、上述したように整列目的で使用される。図９は更に、対象物コイル３０３における対応する開口部を通り突出する頭クランプロッド３１５を示す。この開口部は、図９において図示省略される。図９は、準備装置３０１の断面側面図を実質的に示す。従って、頭３０７を固定する第１の頭クランプロッド３１５と共に使用される、第２の頭クランプロッドは、図９において図示省略される。
器具誘導デバイス３０５は、器具３０６を保持する器具ホルダ３１１及び器具ホルダ３１１を担持する器具ホルダ担体３１２を有する。器具３０６が所望の手術軌跡に沿って所望のターゲット位置へと頭３０７における開口部３３８を通り誘導されることができるよう、器具ホルダ３１１及び器具ホルダ担体３１２は適合される。
器具ホルダ担体３１２は、回転軸３５３に対する所望の角位置α１に器具ホルダ３１１を構成するため器具ホルダ３１１がこれに沿って移動されることができるアーク要素３５１を有する。固定ネジといった固定部材が、所望の角位置α１に器具ホルダ３１１を固定するために与えられる。アーク要素３５１は、アーク要素３５１が回転軸３５３の周りで回転されることを可能にする円形レール３５０上に支持される。円形レール３５０は、円形開口を持つｘｙ段３４６に付けられる。このｘｙ段３４６は、回転軸３５３を囲むいくつかの、特に４つの取付けピン３４２、３９１に移動可能に取り付けられる。ｘｙ段３４６は、ｘ方向及びｙ方向における対象物コイル３０３に対して円形レール３５０を並進させることができる。これらの方向は、回転軸３５３に対して垂直である。更に、取付けピン３４２、３９１は、取付要素３１０、３９０を介して、対象物コイル３０３に付けられる。回転軸３５３に平行なｚ方向において対象物コイル３０３に対して、ｘｙ段３４６が移動されることができるよう、取付要素３１０、３９０は適合される。取付要素３１０、３９０は、取付けピン３４２、３９１を受ける受け穴３８０、３８１を持つ穴要素３９２、３９３により形成される。固定ネジといった固定要素は、穴要素３９２、３９３に対して、及び従って対象物コイル３０３に対して、所望のｚ位置で取付けピン３４２、３９１を固定するために与えられる。取付けピン３４２、３９１は、ｚ方向における器具誘導デバイス及び対象物コイルの間の空間関係を示すメートルスケールを有することができる。メートルスケールは、ｘｙ段上に与えられることもできる。この場合、器具ホルダ３１１及び対象物コイル３０３の間の空間関係は、このメートルスケールから知られることができる。準備装置は、所望の位置に器具ホルダ３１１を固定するための、即ち対象物コイル３０３に対してｘｙ段３４６を固定するための固定ネジといった固定要素と、対象物コイル３０３に対する取付けピン３４２、３９１と、ｘｙ段３４６に対するアーク要素３５１と、アーク要素３５１に対する器具ホルダ３１１とを有する。
円形レール３５０は、アーク要素３５１及び従って器具ホルダ３１１が、３６０度の角範囲にわたり回転軸３５３の周りで回転されることを可能にするよう構成される。この回転は、図９においてα２により示される。器具ホルダ３１１、アーク要素３５１、リング要素３４６及び円筒状要素３４２を有する器具誘導デバイスは、取付要素３１０を介して対象物コイル３０３にしっかりと付けられることができる。器具誘導デバイスは、３つの垂直な方向における制御可能な並進、回転軸３５３の周りの構造可能な回転及びアーク要素３５１に沿った器具ホルダ３１１の制御可能な運動を可能にする。
患者の脳において針、インプラント又は他の器具といった器具の正確な送達のため、一般に定位神経外科が使用される。一般に、定位手順は、以下のステップを有する。第１に、定位フレームが、患者の頭蓋骨に付けられる。すると、取付けられたフレームを持つ患者の術前３次元画像取得が、例えば、磁気共鳴撮像システム又はコンピュータ断層撮影撮像システムを用いて実行される。定位マーカー又は基準点が、取得された３次元画像において特定され、定位空間が、レジストレーション手順を実行することにより規定される。その後、ターゲット及び関連付けられる軌跡が規定され、人は手術が行われる手術室に移動される。手術開始のとき、アーク及び器具ガイドが、フレームに付けられ、規定された軌跡に沿ったものにされる。定位フレームの主な利点は、術前に決定された軌跡に沿って器具の信頼性が高い機械誘導を提供することにあり、及び長期の外科的実務における使用において問題が生じていない点にある。更に、定位手術は、大規模な開頭を必要とせず、器具を挿入するための小さな穿頭孔だけを必要とする。こうして、患者の外傷が限定される。しかしながら、この既知の定位フレームを使用する複数の不利な点は、以下の通りである。ａ）フレームの設置及び定位空間に対するレジストレーションに時間がかかる。ｂ）そのサイズが原因で、デバイスは、侵襲的であり、使いづらい。ｃ）フレームの存在が、ＲＦヘッドコイルにフィットしにくくする。ｄ）基本的に、外科的アプローチが、完全に術前画像に依存し、「盲目的に」実行される。その結果、例えば、生体構造における術前変化（「脳シフト」）又は器具の曲げ／逸脱がわからず、説明されることもできない。本発明による準備装置は、これらの不利な点のうちの少なくとも１つを克服する。
この準備装置は好ましくは、定位フレームの便利な取付け及びレジストレーションを実現するよう構成される。ここで、器具は、ＭＲＩスキャナ内で、対象物、特に、人の頭に挿入されることができ、この対象物は好ましくは、ＭＲスキャナの中及び外へ移動される必要がない。更に、上述した従来技術とは対照的に、好ましくは、この器具誘導デバイスは、対象物、特に人の頭に取り付けられる必要がない。従って、この準備装置が使用される場合、好ましいことに、この扱いにくい及び時間のかかる手順は必要でなくなる。
１つ又は複数のマーカーは、例えば、造影剤流体又はアクティブマーカーで満たされる棒である。
上記の実施形態では、準備装置が、人の頭に対する手術手順を準備するよう構成されるものとして記載されていたが、準備装置は、人若しくは動物の別の部分、又は、技術的なオブジェクトといった別の対象物に影響を与える影響手順を準備するよう構成されることもできる。
上記の実施形態では、特定の取付要素が、器具誘導デバイス及び対象物コイルを既知の空間関係において互いに対して付けるものとして記載されていたが、この取り付けが対象物コイル及び器具誘導デバイスの間の既知の空間関係を確実にする限り、ネジ又は他の取付要素といった別の種類の取付けを生成する他の取り付け要素が使用されることができる。
特定の磁気共鳴撮像システム及び磁気共鳴画像を生成する対応する手順が図４を参照して上述されていたが、生成された磁気共鳴画像が、対象物及び少なくとも１つのマーカーを示す限り、他の磁気共鳴撮像システム及び磁気共鳴画像を生成する対応する手順が使用されることができる。
対象物は好ましくは、対象物コイルワイヤが収容される対象物コイル筐体を有する。取付要素、特に、受け要素又はレール要素のような取り付け要素の部分が、対象物コイルの対象物コイル筐体上に与えられることができる。
器具ガイドが対象物コイルに付けられた後、器具誘導デバイス及び対象物コイルの間の、特に、器具ホルダ及び対象物コイルの間の、及び従って、器具及び対象物コイルの間の空間関係は既知となる。ある実施形態において、準備装置は、空間関係を示すメートルスケールを有する。
図面、開示及び添付された請求項の研究から、開示された実施形態に対する他の変形が、請求項に記載の本発明を実施する当業者により理解され、実行されることができる。
請求項において、単語「有する」は他の要素又はステップを除外するものではなく、不定冠詞「ａ」又は「ａｎ」は複数性を除外するものではない。
単一のユニット又はデバイスが、請求項において列挙される複数のアイテムの機能を満たすことができる。特定の手段が相互に異なる従属項に記載されるという単なる事実は、これらの手段の組み合わせが有利に使用されることができないことを示すものではない。
請求項における任意の参照符号は、発明の範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。
本発明は、対象物に影響を与える影響手順を準備する準備装置に関する。準備装置は、対象物の磁気共鳴画像を生成する対象物コイルと、対象物に影響を与える器具を誘導する器具誘導デバイスと、磁気共鳴画像において見えるマーカーと、既知の空間関係において器具誘導デバイスを対象物コイルに付ける取付要素とを有する。器具誘導デバイス及び対象物コイルの間の空間関係は、それらが互いに付けられる場合、知られるので、磁気共鳴画像に基づき計画される影響軌跡と、器具誘導デバイスとをレジストレーションするための時間のかかるレジストレーション手順が回避されることができる。

Claims (11)

  1. 対象物に影響を与える影響手順を準備する準備装置であって、
    前記対象物の磁気共鳴画像を生成する対象物コイルと、
    前記対象物に影響を与える器具を誘導する器具誘導デバイスと、
    前記磁気共鳴画像において見えるマーカーと、
    既知の空間関係において前記器具誘導デバイスを前記対象物コイルに取り付ける取付要素とを有し、
    前記器具誘導デバイスが、前記器具を保持する器具ホルダと、前記器具ホルダを担持する器具ホルダ担体とを有し、前記器具ホルダ担体が前記対象物コイルの端部に取り付けられるエンドプレートである、準備装置。
  2. 前記器具誘導デバイス及び前記対象物コイルが既知の空間関係にあるよう、前記取付要素は、前記対象物コイル及び前記器具ホルダ担体を互いに対して取り付けるよう構成される、請求項１に記載の準備装置。
  3. 前記器具ホルダ及び前記器具ホルダ担体が、前記対象物コイルに対して前記器具を動かすため、前記器具ホルダが、前記器具ホルダ担体に対して移動されることを可能にするよう構成される、請求項１に記載の準備装置。
  4. 前記マーカーが、前記対象物コイル及び前記器具誘導デバイスの少なくとも１つに取り付けられる、請求項１に記載の準備装置。
  5. 前記マーカーが、前記対象物コイル内に構成される、請求項４に記載の準備装置。
  6. 前記準備装置が更に、前記対象物を保持する対象物保持構造を有する、請求項１に記載の準備装置。
  7. 前記対象物コイルが、前記対象物保持構造内に構成される、請求項６に記載の準備装置。
  8. 前記対象物保持構造が、より変形可能な領域とあまり変形可能でない領域とを有し、前記対象物コイルは、前記対象物保持構造の前記あまり変形可能でない領域で前記対象物保持構造に取り付けられる、請求項６に記載の準備装置。
  9. 対象物を撮像する磁気共鳴撮像システムであって、請求項１に記載の準備装置の対象物コイルからの磁気共鳴信号を用いることにより、前記対象物の磁気共鳴画像を生成するよう構成される、磁気共鳴撮像システム。
  10. 対象物に影響を与える器具を誘導する器具誘導デバイスと協調する対象物コイルであって、前記対象物コイルが、前記対象物の磁気共鳴画像を生成するよう構成され、既知の空間関係において前記器具誘導デバイスを前記対象物コイルに取り付ける取付要素を有し、
    前記器具誘導デバイスが、前記器具を保持する器具ホルダと、前記器具ホルダを担持する器具ホルダ担体とを有し、前記器具ホルダ担体が前記対象物コイルの端部に取り付けられるエンドプレートである、対象物コイル。
  11. 対象物コイルと協調する器具誘導デバイスであって、前記器具誘導デバイスが、対象物に影響を与える器具を誘導するよう構成され、既知の空間関係において前記器具誘導デバイスを前記対象物コイルに取り付ける取付要素を有し、前記対象物コイルは、前記対象物の磁気共鳴画像を生成するよう構成され、
    前記器具誘導デバイスが、前記器具を保持する器具ホルダと、前記器具ホルダを担持する器具ホルダ担体とを有し、前記器具ホルダ担体が前記対象物コイルの端部に取り付けられるエンドプレートである、器具誘導デバイス。
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