JPH0852157A - 医療用スタンド装置のたわみ補正構造 - Google Patents

医療用スタンド装置のたわみ補正構造

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JPH0852157A
JPH0852157A JP6187615A JP18761594A JPH0852157A JP H0852157 A JPH0852157 A JP H0852157A JP 6187615 A JP6187615 A JP 6187615A JP 18761594 A JP18761594 A JP 18761594A JP H0852157 A JPH0852157 A JP H0852157A
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Katsushige Nakamura
勝重 中村
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 支持アームがたわんでも、その分のたわみ量
を補正することができる医療用スタンド装置のたわみ補
正構造を提供する。 【構成】 支持アーム5の始点となる連結点αから該支
持アーム5の先端にかけて、支持アーム5に相当する水
平方向長さを有する補正アーム12を取付けると共に、
該補正アーム12の先端は支持アーム5の先端に軸支
し、且つ補正アーム12の基端には支持アーム5の連結
点αを貫通する軸13を設け、前記連結点αに設けた補
正機能付きのエンコーダE3 により、前記軸13の連結
点αに対する相対的回転量を補正した状態で、前記支持
アーム5の連結点αにおける回転量を検出自在としたも
のである。従って、支持アーム5の先端が医療用光学機
器の重量により下方へたわんでも、そのたわみ量を補正
した正確な焦点位置を知ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は重量物である医療用光
学機器を希望する空間位置に停止させることができるバ
ランス式のスタンド装置に関するものであり、特にスタ
ンド装置の連結点の要所にエンコーダを設け、医療用光
学機器の焦点位置を常時検出可能としたものである。
【0002】
【従来の技術】脳外科手術や心臓外科手術の分野には、
「医療用光学機器」としての手術顕微鏡で患部を観察し
ながら手術を行う顕微鏡手術(MICROSURGERY)と称され
ているいるものがある。このような顕微鏡手術では、重
量物である手術顕微鏡を希望する空中位置に保持するた
めに各種のスタンド装置が用いられる(例えば、特開昭
56−32110号公報参照)。この種のスタンド装置
は、一般に平行リンクを利用した保持リンク機構の途中
部分を架台に回動自在(傾動自在)に支持すると共に、
該保持リンク機構の一端に手術顕微鏡を保持し、回動支
点をはさんだ反対側の端部に前記手術顕微鏡の重さを相
殺するためのカウンタウェイトを備えたバランス構造と
なっている。
【0003】そして更に、最近ではこのスタンド装置の
複数の連結点(回動点)にエンコーダを設け、そのエン
コーダからの検出値により手術顕微鏡の焦点位置を計算
し、その焦点位置をCT、MRI等の断層画像中に表示
するシステムが開発されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の技術にあっては、スタンド装置の連結点にエ
ンコーダーを設けて手術顕微鏡の焦点位置を検出する構
造になっているものの、スタンド装置の「たわみ」によ
る誤差までも考慮した正確な検出が行えるようになって
いない。つまり、スタンド装置を構成する平行リンクや
支持アームが完全な剛体であり、たわみ変形が「0」で
あればエンコーダで完全な検出が行えるが、特に医療用
スタンド装置にあっては、水平に延ばした支持アームの
先端に大変に重い手術顕微鏡(場合によっては付属機器
が付加される場合もある)を取付けるため、この支持ア
ームの先端が下方へたわみ、その分、手術顕微鏡の焦点
の上下方向位置が不正確となる。
【0005】この発明はこのような従来の技術に着目し
てなされたものであり、支持アームがたわんでも、その
分のたわみ量を補正することができる医療用スタンド装
置のたわみ補正構造を提供するものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】この発明に係る医療用ス
タンド装置のたわみ補正構造は、上記の目的を達成する
ために、支持アームの始点となる連結点から該支持アー
ムの先端にかけて、支持アームに相当する水平方向長さ
を有する補正アームを取付けると共に、該補正アームの
先端は支持アームの先端に軸支し、且つ補正アームの基
端には支持アームの連結点を貫通する軸を設け、前記連
結点に設けた補正機能付きのエンコーダにより、前記軸
の連結点に対する相対的回転量を補正した状態で、前記
支持アームの連結点における回転量を検出自在としたも
のである。
【0007】
【作用】支持アームの先端が医療用光学機器の重さによ
り下方へたわんだ場合、補正アームの先端も支持アーム
と同様に下方へたわむが、補正アームの基端側の軸は支
持アームの連結点を貫通しているだけなので、補正アー
ムの先端がたわんだ分だけ、軸は支持アームの連結点に
対して相対的に回転する。従って、連結点に設けられた
補正機能付きのエンコーダでは、この相対的な回転量を
補正した状態で支持アームの回転量を検出できるので、
焦点の正しい上下方向位置がわかることになる。
【0008】
【実施例】以下、この発明の好適な実施例を図1〜図4
に基づいて説明する。尚、図中、Xを左右方向(図4参
照)、Yを前後方向、Zを上下方向として説明する。
【0009】この実施例のスタンド装置は、架台1の回
動支点Sに、第1平行リンク2及び第2平行リンク3等
から成る保持リンク機構4の一部(途中部分4a)を軸
支すると共に、第1平行リンク2の上側横アーム2aを
前側に延長して形成した支持アーム5の先端に手術顕微
鏡(医療用光学機器)W1 を保持し、第2平行リンク3
にバランスをとるためのカウンタウェイトW2 を備えた
基本構造となっている。前記支持アーム5は上側に向け
て湾曲形成されており、ドクターの頭部と干渉しにくい
構造となっている。
【0010】具体的には、支持アーム5の先端には垂直
な先端アーム6が軸支されており、該先端アーム6の下
方には、2つの平行リンクを連動させた小型の支持用平
行リンク7が設けられている。そして、この支持用平行
リンク7の最下部に保持されているのが手術顕微鏡W1
であり、該手術顕微鏡W1 の観察角度の変化はこの支持
用平行リンク7を変形させることにより行える。
【0011】そして、支持アーム5の始点となっている
連結点αには、L字形のクランク部材8が軸支されてお
り、このクランク部材8の一端は横サブアーム9を介し
て先端アーム6の上端に連結され、他端は縦サブアーム
10を介して架台1に連結されている。このようなクラ
ンク部材8や横・縦のサブアーム9、10により、保持
リンク機構4が回動支点Sを中心にして回動しても、ク
ランク部材8が回転することがないので、先端アーム6
は常に垂直状態が維持され、結果的に手術顕微鏡W1
支持する支持用平行リンク7も倒れず、常に垂直状態が
維持される。一方、第2平行リンク3には前記手術顕微
鏡W1 等の重量と釣り合うカウンタウェイトW2 が取付
けられているため、手術顕微鏡W1 から手を離しても手
術顕微鏡W1 は空中にそのままバランスして停止した状
態となる。
【0012】また、このような構造をしたスタンド装置
には、手術顕微鏡W1 の焦点fの位置を検出するための
エンコーダE1 〜E9 が各ポイントに設けられている。
まず、架台1の回転部1aには軸β1 での回転量を検出
するエンコーダE1 が設けられている。エンコーダE1
で軸β1 の回転量を検出することにより、焦点fの左右
方向X(図4参照)での位置が分かる。すなわち、架台
1及び保持リンク機構4を軸β1 を中心に回転させるこ
とにより手術顕微鏡W1 が左右に振れることになる。こ
の手術顕微鏡W1 の左右方向への振れは厳密には円弧運
動となるが、この動きは手術顕微鏡W1 で拡大された視
野内における極僅かなものであるため、ほとんど左右方
向への水平移動と認識しても問題ない。
【0013】また、回動支点Sには焦点fの前後方向
(Y方向)での位置を検出するエンコーダE2 が設けら
れている。更に、支持アーム5の始点となっている連結
点αには焦点fの上下方向(Z方向)での位置を検出す
るエンコーダE3 が設けられている。このエンコーダE
3 は本発明の最も特徴的な部分であり、あとで詳しく説
明する。
【0014】加えて、支持アーム5の先端に設けられて
いる支持用平行リンク7にも別のエンコーダE4 、E5
が設けられている。エンコーダE4 は軸β2 での回転量
を検出するものである。この軸β2 での回転量は焦点f
が軸β2 からズレいる場合に有効である(逆言えば、焦
点fが軸β2 に合致している時は不要である)。エンコ
ーダE5 は支持用平行リンク7の変形量から、手術顕微
鏡W1 のβ3 方向への傾きを検出して、支持用平行リン
ク7が図示のような場合には、焦点fの前後方向Yでの
変位を検出するものである。
【0015】また、エンコーダE6 は軸β4 での回転量
を検出するものである。エンコーダE7 は手術顕微鏡W
1 自体の上下位置を検出するリニア式のものである。ま
た、支持用平行リンク7の上側横アーム7aはそれぞれ
長さが可変であり、該上側横アーム7aの長さを変化さ
せることにより、手術顕微鏡W1 を前後方向Yに変位さ
せることができる。エンコーダE8 はこの前後方向Yへ
の移動量を検出するためのリニヤ式のものである。手術
顕微鏡W1 の付け根にはエンコーダE9 が設けられてい
る。このエンコーダE9 は手術顕微鏡W1 のみを独立し
てβ3 方向へ傾けた場合の傾き量を検出するものであ
る。
【0016】そして、以上のようなエンコーダE1 〜E
9 により回転量や変位量を検出すれば、支持アーム5等
の長さは予め固定されたものであるため、手術顕微鏡W
1 の焦点fの位置を計算により求めることができる。従
って、前記エンコーダE1 〜E9 の情報を、CTやMR
I等の断層画像Dを表示するマイクロコンピュータMC
に入力し、該マイクロコピュータMCに表示されている
断層画像D中に、その焦点fを重ね合わせて表示すれ
ば、断層画像D中のターゲット(病巣)と焦点fとの位
置関係が明確になり、手術を行う上で大変に便利であ
る。
【0017】具体的には、患者11の頭部に3点の金属
マーカーMを取り付け、該マーカーMに手術顕微鏡W1
の焦点fを各々合わせてマイクロコンピュータMCにそ
の位置を記憶させ、計算により該3点のマーカーMの原
点(図示せず)を求める。次に、マーカーMを付けたま
ま頭部の断層画像Dをとる。そして、断層画像Dを得た
後に断層画像D中に表示されている3点のマーカーMの
原点を求め、該画面中の原点と先に記憶させた原点とを
合致させることにより、断層画像Dにおける焦点fの表
示がスタンド装置の動きと連動するようになる。つま
り、ドクターは手術中に手術顕微鏡W1 の焦点fが頭部
のどの位置にあるかを瞬時のうちに知ることができる。
【0018】次に、この発明の特徴的構造の説明を図2
〜図4に基づいて説明する。すなわち、支持アーム5の
横には、該支持アーム5と同じ水平方向長さを有する補
正アーム12が設けられている。この補正アーム12も
支持アーム5と同様に若干上方へ湾曲している。そし
て、この補正アーム12の先端は支持アーム5の先端に
軸支されている。また、この補正アーム12の基端には
軸13が設けられており(図4参照)、この軸13は支
持アーム5の連結点αを貫通している。そして、この軸
13は支持アーム5の連結点αにおける回転量を検出す
るためのエンコーダE3 に接続されている。従って、エ
ンコーダE3 では、支持アーム5の連結点αにおける回
転量が、軸13の支持アーム5に対する相対的回転量を
補正した状態で検出可能となる。
【0019】例えば、支持アーム5は、図2に示すよう
に、先端に手術顕微鏡W1 を設けない状態であると、ほ
とんど下方へたわむことはないが、図3のように、先端
に支持用平行リンク7を介して手術顕微鏡W1 を取付け
ると、その手術顕微鏡W1 等の重量により支持アーム5
の先端が大きく下方へたわむ。このように、支持アーム
5の先端が手術顕微鏡W1 等の重量により下方へdだけ
たわんだ場合には、補正アーム12も支持アーム5と同
様に先端側が下方へたわむが、基端側の軸13は支持ア
ーム5の連結点αを貫通しているだけなので、補正アー
ム12の先端が下方へたわんだ分だけ、軸13は支持ア
ーム5の連結点αに対して相対的にθ方向へ回転する。
従って、エンコーダE7 ではこの相対的回転量が補正さ
れた状態で支持アーム5の回転量が検出されることとな
り、この検出回転量から焦点fの正しい上下方向位置を
知ることができる。この実施例によれば、このように手
術顕微鏡W1 の焦点fの上下方向位置を正確に検出でき
るようになるため、該焦点fの位置を断層画像Dに正確
に表示することが可能となり、術者は手術顕微鏡W 1
焦点fの位置と、断層画像Dに示されたターゲット(病
巣)との位置関係を正確に把握できるようになる。
【0020】
【発明の効果】この発明に係る医療用スタンド装置のた
わみ補正構造は、以上説明してきたように、支持アーム
の先端が医療用光学機器の重量により下方へたわんで
も、そのたわみ量を補正した正確な焦点位置を知ること
ができる。従って、断層画像中に焦点位置を正確に表示
することが可能となり、医療用光学機器の正確で且つ有
効的な利用が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の医療用スタンド装置を示す全体側面
図である。
【図2】医療用光学機器を取付けない状態の支持アーム
を示す側面図である。
【図3】医療用光学機器を取付けた状態の支持アームを
示す側面図である。
【図4】支持アームと補正アームとの関係を示す側面図
である。
【符号の説明】
1 架台 2 第1平行リンク 2a 上側横アーム 3 第2平行リンク 4 保持リンク機構 4a 途中部分 5 支持アーム 7 支持用平行リンク 12 補正アーム 13 軸 S 回動支点 f 焦点 W1 手術顕微鏡(医療用光学機器) W2 カウンタウェイト α 連結点 E1 〜E9 エンコーダ

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 互いに連動する第1平行リンク及び第2
    平行リンクから成る保持リンク機構の途中部分を、架台
    の回動支点に取付け、前記第1平行リンクの上側横アー
    ムを水平方向に延長して形成した支持アームの先端に医
    療用光学機器を保持すると共に、第2平行リンクに前記
    回動支点を中心とした回転モーメントを釣り合わせるた
    めのカウンタウェイトを設け、且つ少なくとも第1平行
    リンクの連結点にエンコーダを設けて、医療用光学機器
    の焦点位置を検出自在とした医療用スタンド装置におい
    て、 前記支持アームの始点となる連結点から該支持アームの
    先端にかけて、支持アームに相当する水平方向長さを有
    する補正アームを取付けると共に、該補正アームの先端
    は支持アームの先端に軸支し、且つ補正アームの基端に
    は支持アームの連結点を貫通する軸を設け、前記連結点
    に設けた補正機能付きのエンコーダにより、前記軸の連
    結点に対する相対的回転量を補正した状態で、前記支持
    アームの連結点における回転量を検出自在としたことを
    特徴とする医療用スタンド装置のたわみ補正構造。
  2. 【請求項2】 支持アームの先端に支持用平行リンクを
    介して医療用光学機器を保持すると共に、該支持用平行
    リンクに医療用光学機器の焦点位置を検出するエンコー
    ダを設けた請求項1記載の医療用スタンド装置のたわみ
    補正構造。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002221455A (ja) * 2000-11-12 2002-08-09 Leica Microsystems Ag 平行四辺形支持体と釣り合い機構を持つ架台
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