JPH1043159A - 治療用mri装置 - Google Patents

治療用mri装置

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JPH1043159A
JPH1043159A JP8208651A JP20865196A JPH1043159A JP H1043159 A JPH1043159 A JP H1043159A JP 8208651 A JP8208651 A JP 8208651A JP 20865196 A JP20865196 A JP 20865196A JP H1043159 A JPH1043159 A JP H1043159A
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Koji Shimomura
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Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は、術者による作業空間を広く確保で
き、光学手段の操作の自由度を増し、安全でコンパクト
な治療用MRI装置を提供することを最も主要な特徴と
する。 【解決手段】2つのマグネット1,2のうちの一方の第
1のマグネット1に生体及び生体内部の実画像を得る手
術用顕微鏡30を取付けたものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は磁気共鳴を利用した
治療用MRI装置に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、治療用MRI装置として例えば
特開平7−213507号公報にはMRイメージングシ
ステムの開放型主磁石に2つのリングを設け、2つのリ
ング型磁石の隙間のイメージング容積に主磁石の外側に
いる医師が接近できるようにした技術が開示されてい
る。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来構
成のシステムを用いて例えば脳外科マイクロサージェリ
ー(顕微鏡下手術)を行う場合には、2つのリング型磁
石間の隙間へ顕微鏡を配置しなければならない。しかし
ながら、2つのリング型磁石間の隙間の大きさは所定の
間隔に制限されているので、2つのリング型磁石間に配
置された顕微鏡の向きを前後左右方向に動かす顕微鏡操
作に対し、前後方向(リングの中心軸と直交する方向)
には十分なスペースがとれるが左右方向(リングの中心
軸方向)には隙間が十分でないため、制約を受ける。
【0004】そのため、上記従来構成のものにあって
は、例えば脳外科マイクロサージェリーは可能ではある
が、顕微鏡の操作に制限があるので、手術野の確保が困
難となり、盲目的な処置をせざるを得ない場合や、また
手術の中断を余儀なくされるおそれもある。
【0005】本発明は上記事情に着目してなされたもの
で、その目的は、術者による作業空間を広く確保でき、
光学手段の操作の自由度を増し、安全でコンパクトな治
療用MRI装置を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、静磁場を発生
する2つのマグネットと、これらのマグネットによって
発生される静磁場中に置かれた生体に対して所定の周波
数の高周波信号を与える高周波信号供給手段と、前記高
周波信号の供給時に発せられる体内の磁気共鳴信号を受
信して体内の磁気共鳴像を得る検出手段とを備えた治療
用MRI装置において、傾斜磁場を形成する傾斜磁場発
生手段と、前記2つのマグネットのうちの一方の第1の
マグネットに取付けられた生体及び生体内部の実画像を
得るための光学手段と、前記第1のマグネットを生体に
対して移動自在で、且つ任意の位置で固定保持する第1
のマグネット固定保持手段と、前記第1のマグネットの
位置を検出する第1のマグネット位置検出手段と、この
第1のマグネット位置検出手段からの信号に基づき、前
記2つのマグネットのうちの他方の第2のマグネットを
移動させる位置を解析する解析手段と、前記解析手段か
らの信号に基づき、前記解析手段で解析された位置に前
記第2のマグネットを移動させ、その移動位置で固定保
持する第2のマグネット移動保持手段とを具備したこと
を特徴とする治療用MRI装置である。そして、磁気共
鳴イメージングのための静磁場を形成する2つのマグネ
ットの1つに生体及び生体内部の実画像を得るための光
学手段を兼ね備えたため、光学手段の生体へのアプロー
チに制限がなくなり、しかも常に光学手段の光学中心線
上に磁気共鳴イメージング領域が存在するので、光学手
段及び磁気共鳴イメージングの手術野が常に一致し、操
作性が向上するとともに、手術の安全性も向上するもの
である。さらに、マグネットと光学手段を一体化させた
ことと、光学手段及び磁気共鳴イメージングの手術野の
一致により、磁気共鳴イメージングの範囲を必要最小限
として装置全体がコンパクトになるようにしたものであ
る。
【0007】
【発明の実施の形態】以下、本発明の第1の実施の形態
を図1乃至図4を参照して説明する。図1は本実施の形
態の治療用MRI装置全体の外観を示すものである。本
実施形態のMRI装置には、図1に示すように、離間対
向配置された一対のマグネット1,2からなる対極式の
静磁場発生用磁石3が設けられている。この静磁場発生
用磁石3は、例えば常伝導マグネット(超伝導マグネッ
トや、永久磁石であっても良い)で構成されている。そ
して、マグネット1,2の筐体の内部には図3に示すよ
うに静磁場中におかれた患者P(図4参照)に対して所
定の周波数の高周波磁場を与えるRF送信コイル(高周
波信号供給手段)4と、患者内のスピンをもつ励起した
核が発する所定の周波数のMR信号を検出する検出手段
であるMR信号検出コイル(以下RF受信コイルとい
う)5と、MR信号に空間的情報を付与するための微少
な傾斜磁場を発生する傾斜磁場発生コイル(傾斜磁場発
生手段)6とを備えている。
【0008】また、図4に示すように、マグネット1,
2は、手術台7に横たえられた患者Pの所定の部位のみ
に対して局所的な静磁場を発生可能な、好ましくは小型
のものとして形成されている。ここで、2つのマグネッ
ト1,2のうちの一方の第1のマグネット1は第1のマ
グネット固定保持手段8によって生体(患者P)に対し
て移動自在で、術者Sが所望の位置へ自在に移動可能
で、且つ後述する固定機構により所望の位置で固定可能
になっている。さらに、2つのマグネット1,2のうち
の他方の第2のマグネット2は後述する第2のマグネッ
ト移動保持手段9によってその位置と方向を変化させる
ことができるようになっている。
【0009】また、第1のマグネット固定保持手段8に
はMRI装置の本体10の上端部に一端部が第1関節部
11を介して回動可能に連結された第1アーム12と、
この第1アーム12の他端部に下端部が第2関節部13
を介して回動可能に連結された第2アーム14と、この
第2アーム14に一端部が第3関節部15を介して回動
可能に連結された第3アーム16と、この第3アーム1
6の他端部に一端部が第4関節部17を介して回動可能
に連結された第4アーム18と、この第4アーム18の
他端部に一端部が第5関節部19を介して回動可能に連
結された第5アーム20と、この第5アーム20の他端
部に固定されたマグネットホルダ21とが設けられてい
る。そして、第1のマグネット1は、マグネットホルダ
21に固定されている。
【0010】さらに、この第1のマグネット固定保持手
段8の各アーム12,14,16,18,20の各々の
関節部11,13,15,17,及び19内には関節固
定手段(図示しない)および回転角度検知手段(図示せ
ず)が埋設されている。また、マグネットホルダ21に
はハンドル22a,22bが取付けられている。そし
て、第1のマグネット1は、術者Sがハンドル22a,
22bを握り、自在にその位置を移動させることができ
るとともに、術者が所望する位置に第1のマグネット1
を固定することができるようになっている。
【0011】また、第2のマグネット移動保持手段9に
は位置制御アーム部23が設けられている。この位置制
御アーム部23にはMRI装置の本体10の下端部に基
端部が回動可能に連結された第1アーム24と、この第
1アーム24の先端部に基端部が第1関節部25を介し
て回動可能に連結された第2アーム26と、この第2ア
ーム26の先端部に下端部が固定されったL字状の支持
部材27と、このL字状支持部材27の上端部に基端部
が第2関節部28を介して回動可能に連結されたマグネ
ットホルダ29とが設けられている。そして、第2のマ
グネット2は、マグネットホルダ29の上端部に固定さ
れている。
【0012】また、第1のマグネット1には生体及び生
体内部の実画像を得るための手術用顕微鏡(光学手段)
30が一体的に取付けられている。ここで、マグネット
1の上面側にはこの手術用顕微鏡30の接眼レンズ3
1、マグネット1の下面側にはこの手術用顕微鏡30の
対物レンズ(図示しない)がそれぞれ配設されている。
ここで、手術用顕微鏡30の光学軸は、静磁場発生磁石
3により形成される静磁場の磁束と一致され、手術用顕
微鏡30の光学軸がMRIイメージングの中心軸と常に
一致するように設定されている。そして、術者Sが接眼
レンズ31を介して静磁場発生磁石3により生じる静磁
場内の実画像を視ることができるようになっている。
【0013】また、図3は本実施の形態のMRI装置の
MR信号処理や、全体の制御を行うための制御回路32
を示すものである。この制御回路32には、静磁場発生
用磁石3に設けられたRF送信コイル4に接続され、且
つ所定の周波数の高周波磁場を形成するRF送信器33
と、静磁場発生用磁石3に設けられたRF受信コイル5
に接続され、且つRF受信コイル5によって検出された
MR信号をうけるRF受信器34と、RF受信器34と
RF送信器33とに接続され、且つこれらの機器33,
34の送受信帯域の調整を行うチューニング回路35
と、静磁場発生用磁石3に設けられた傾斜磁場発生コイ
ル6に接続された傾斜磁場アンプ36と、傾斜磁場アン
プ36を制御して傾斜磁場強度を調整する制御回路37
と、第1のマグネット1の移動量を検知する第1のマグ
ネット移動量検知回路(第1のマグネット位置検出手
段)38と、第2のマグネット2の位置決めを制御する
第2のマグネット移動制御回路39と、制御回路32を
統括するCPU(解析手段)40と、操作手段としての
コンソール41と、シーケンサ42とが設けられてい
る。
【0014】また、CPU40には、コンソール41、
シーケンサ42、制御回路37、第1のマグネット移動
量検知回路38、第2のマグネット移動制御回路39、
チューニング回路35がそれぞれ接続されている。さら
に、シーケンサ42にはRF送信器33と、傾斜磁場ア
ンプ36とが接続されている。
【0015】そして、術者Sにより移動された第1のマ
グネット1の移動量は、第1のマグネット固定保持手段
8の各関節部11,13,15,17,及び19内に埋
設された回転角度検知手段(図示せず)によって得られ
る回転角度データをMRI装置本体10内に埋設された
CPU40で処理され、CPU40に3次元的に把握さ
れるようになっている。
【0016】さらに、第2のマグネット2は、位置制御
アーム部23によってMRイメージングを得るための最
適位置へと位置決めされるようになっている。ここで、
MRイメージングを得るための最適位置は、CPU40
で処理された第1のマグネット1の3次元的位置に対
し、理想的な第2のマグネット2の位置がCPU40に
て計算され、その計算結果をもとに位置制御アーム部2
3が第2のマグネット2を位置決めするようになってい
る。
【0017】次に、上記構成のMRI装置の動作につい
て説明する。本実施の形態のMRI装置を用いて患者P
の患部の断層像を得ながら同時にマイクロサージェリー
を行う場合には次の操作が行われる。まず、患者Pを手
術台7に寝かせた状態で、術者SがMRI装置のハンド
ル22a,22bを保持し、手術用顕微鏡30の接眼レ
ンズ31をのぞき込みながらマグネット1を手術野へと
移動させる。このとき、術者Sにより移動された第1の
マグネット1の移動量は第1のマグネット移動量検知回
路38によって検知され、この第1のマグネット移動量
検知回路38からの検出データはCPU40に入力され
る。
【0018】さらに、この第1のマグネット1の移動量
の検出データは、第1のマグネット固定保持手段8の各
関節部11,13,15,17,及び19内に埋設され
た回転角度検知手段(図示せず)によって得られる回転
角度データにもとづいてCPU40で処理され、CPU
40に3次元的に把握される。
【0019】そして、このCPU40からの制御信号に
もとづいて第1のマグネット1の動きに追従して第2の
マグネット2が位置制御アーム部23によってMRIイ
メージング最適位置に位置決めされる。ここで、MRイ
メージングを得るための最適位置は、CPU40で処理
された第1のマグネット1の3次元的位置に対し、理想
的な第2のマグネット2の位置がCPU40にて計算さ
れ、その計算結果をもとに位置制御アーム部23によっ
て第2のマグネット2を位置決めされる。
【0020】また、マグネット1を手術野へ移動させた
状態で、術者Sが例えば高周波ピンセット23を操作
し、通常のマイクロサージェリーを行う。このとき、術
者Sは、必要に応じ顕微鏡手術野の断層像を撮る。この
場合、既にマグネット1の動きに追従し、マグネット2
がMRIイメージング最適位置に位置決めされているの
で、即座に断層像を撮ることができる。
【0021】そこで、上記構成のものにあっては磁気共
鳴イメージングのための静磁場を形成する2つのマグネ
ット1,2の1つに生体及び生体内部の実画像を得るた
めの手術用顕微鏡30を一体的に設けたので、手術用顕
微鏡30の生体へのアプローチに従来のような制限がな
くなり、手術用顕微鏡30の操作の自由度を従来に比べ
て高めることができる。
【0022】また、手術用顕微鏡30の光学軸は、静磁
場発生磁石3により形成される静磁場の磁束と一致さ
れ、手術用顕微鏡30の光学軸がMRIイメージングの
中心軸と常に一致するように設定されているので、常に
手術用顕微鏡30の光学中心線上に磁気共鳴イメージン
グ領域が存在する。そのため、手術用顕微鏡30及び磁
気共鳴イメージングの手術野が常に一致し、断層像撮影
を素早く行うことができるので、従来に比べてMRI装
置の操作性が向上するとともに、手術の安全性の向上を
図ることができる。
【0023】さらに、第1のマグネット1と手術用顕微
鏡30を一体化させたことと、手術用顕微鏡30及び磁
気共鳴イメージングの手術野の一致により、磁気共鳴イ
メージングの範囲を必要最小限として装置全体がコンパ
クトになる。また、2つのマグネット1,2を独立して
容易に移動することができるので、局所的に静磁場を形
成してあらゆる手術を安全に行うことができる。
【0024】なお、本実施の形態では、RF送信器33
とRF受信器34を静磁場発生磁石3内に埋設したが、
これらを静磁場発生磁石3の外部、すなわち患者Pの表
面に設置するサーフェースコイルなどへその機能を持た
せることも可能である。
【0025】また、第1のマグネット1の移動量検知
を、例えば特開平7−213507号公報に開示されて
いる光学的位置検出システム(Pixsys Corp
oration製)で検出し、それをCPU40で処理
することも可能である。
【0026】さらに、第2のマグネット2が常に第1の
マグネット1の動きに追従するのではなく、断層像撮影
の時にのみ第2のマグネット2が位置決めされる構成に
してもよく、この場合には手術中の第2のマグネット2
の煩雑な動きがなくなる効果がある。
【0027】また、図5は本発明の第2の実施の形態を
示すものである。本実施の形態では、第1のマグネット
1に取付けられた光学手段として、第1の実施の形態
(図1乃至図4参照)における手術用顕微鏡30に代え
て内視鏡ホルダー51を設けた点が第1の実施の形態と
は異なる。
【0028】この内視鏡ホルダー51には内視鏡52が
着脱自在に取付けられている。この内視鏡52の操作部
にはテレビカメラ53が取付けられている。さらに、テ
レビカメラ53はカメラケーブル54、CCU55を介
してモニタ56へ接続されている。
【0029】また、内視鏡52の操作部にはライトガイ
ドケーブル57の一端部が連結されている。このライト
ガイドケーブル57の他端部は光源装置58に着脱可能
に連結されている。
【0030】次に、上記構成のMRI装置の動作につい
て説明する。本実施の形態のMRI装置を用いて患者P
の患部の断層像を得ながら同時に内視鏡下手術を行う場
合には次の操作が行われる。まず、患者Pを手術台7に
寝かせた状態で、術者SがMRI装置のハンドル22
a,22bを保持し、内視鏡像をモニタ56で観察しな
がら内視鏡52の先端を所望の位置へと誘導する。この
とき、第1の実施の形態と同様に術者Sにより移動され
た第1のマグネット1の動きに追従して第2のマグネッ
ト2が位置制御アーム部23によって移動され、MRI
イメージング最適位置に位置決めされる。なお、MRI
装置による断層像の撮影は、第1の実施の形態と同じで
ある。
【0031】また、本実施の形態において、モニタ56
に映し出される内視鏡像は正立像であるが、内視鏡像を
左右逆さにし、丁度鏡に反射させたような信号を図示し
ない第2のモニタへ映し出すことも可能である。これ
は、内視鏡下手術を行う場合、通常時のように2名の術
者が行う場合に有効である。
【0032】すなわち、内視鏡下手術中は2名の術者は
手術台7上に寝ている患者の左右に位置する。そのた
め、2名の術者が一つのモニタにより、内視鏡画像を観
察する場合、一方の術者にとっては左右逆の映像を視る
こととなる。したがって、このケースでは2台のモニタ
を使用し、1台は正立像を、もう1台は左右逆の鏡像を
映し出すとことにより、患者の左右の術者にそれぞれ正
しい内視鏡画像を観察させることができる。
【0033】また、図6は本発明の第3の実施の形態を
示すものである。本実施の形態では、第2の実施の形態
(図5参照)で示したMRI装置の光源装置58とCC
U55とが一体化されてMRI装置の本体10内に埋設
されている。さらに、2つの液晶モニタ61a,61b
がモニタ支持アーム31にて第1のマグネット固定保持
手段8の第5アーム20へ回動自在に取付けられてい
る。
【0034】また、ライトガイドケーブル57及びカメ
ラケーブル54は第1のマグネット固定保持手段8の第
5アーム20に設けられた接続コネクタ63に接続され
ている。さらに、モニタ56は本体10に設けられた外
部接続端子64と接続されている。
【0035】そして、本実施形態の動作は第2の実施の
形態と略同様である。但し、2つの液晶モニタ61a,
61bを術者Sの近傍に配置し、且つ一方の液晶モニタ
61aに内視鏡画像を、他方の液晶モニタ61bにMR
断層像を映し出すことで、理想的な手術環境を実現でき
る。
【0036】また、液晶モニタ61bのMR断層像で
は、例えば集束超音波治療のモニタリング機能としての
温度変化モニタリングが可能であり、温度変化モニタリ
ングが例えば色変化で確認できても良い。さらに、温度
変化を対象部位と周辺部位との相対温度変化として認識
し、液晶モニタ61bに表示してもよい。
【0037】また、治療対象部位と否治療対象部位との
境界線を認識し、それを強調するような画像処理機能を
含んでも良い。さらに、境界線を、ある幅を持たせて強
調し、それを治療すべき領域に対するサージカルマージ
ンとすることも可能としても良い。
【0038】なお、本発明は上記実施の形態に限定され
るものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々
変形実施できることは勿論である。次に、本出願の他の
特徴的な技術事項を下記の通り付記する。 記 (付記項1) 静磁場を発生する第1と第2の2つのマ
グネットを備え、これらのマグネットによって発生され
る静磁場中に置かれた生体に対して所定の周波数の高周
波信号を与えると共に、その際に発せられる体内の磁気
共鳴信号を受信して体内の磁気共鳴像を得る治療用MR
I装置において、傾斜磁場を形成する傾斜磁場発生手段
と、前記第1のマグネットに取付けられた生体及び生体
内部の実画像を得るための光学手段と、前記第1のマグ
ネットを生体に対して移動自在で、且つ任意の位置で固
定保持する固定保持手段と、前記第1のマグネットの位
置を検出する第1マグネット位置検出手段と、この第1
マグネット位置検出手段からの信号に基づき、前記第2
のマグネットの移動させる位置を解析する解析手段と、
前記解析手段からの信号に基づき、前記第2のマグネッ
トを駆動させ、固定保持する駆動保持手段と、を具備し
たことを特徴とする治療用MRI装置。
【0039】(付記項2) 2つの前記マグネットによ
り形成される静磁場の磁束と、前記光学手段の光学軸が
一致している付記項1の治療用MRI装置。
【0040】(付記項3) 静磁場を発生する2つのマ
グネットを備え、これらマグネットによって発生される
静磁場中におかれた生体に対し所定の周波数の高周波信
号を与えると共に、その際に発せられる体内の磁気共鳴
信号を受信して体内の磁気共鳴像を得るMRI装置であ
って、傾斜磁場を形成する傾斜磁場発生手段を含み、前
記マグネットの1つに生体及び生体内部の実画像を得る
ための光学手段を兼ね備え、前記光学手段を備えた前記
マグネットの位置を生体に対し自在に変化させることが
でき、その位置を任意の位置で固定する固定手段を備
え、前記光学手段を備えた前記マグネットの固定位置に
対し他方のマグネットをどこに位置させるべきか解析す
る解析手段を含み、前記解析手段によって解析された位
置に前記他方のマグネットを動かしそこに固定する駆動
手段を備えた、ことを特徴とする治療用MRI装置。
【0041】(付記項4) 前記静磁場を発生するマグ
ネットが、超伝導マグネットであることを特徴とする付
記項3に記載の装置またはシステム。
【0042】(付記項5) 前記静磁場を発生するマグ
ネットが、常伝導マグネットであることを特徴とする付
記項3に記載の装置またはシステム。
【0043】(付記項6) 前記静磁場を発生するマグ
ネットが、永久磁石であることを特徴とする付記項3に
記載の装置またはシステム。
【0044】(付記項7) 前記光学手段が、手術用顕
微鏡であることを特徴とする付記項3に記載の装置また
はシステム。
【0045】(付記項8) 前記光学手段が、内視鏡で
あることを特徴とする付記項3に記載の装置またはシス
テム。
【0046】(付記項9) 前記内視鏡が、着脱自在に
取付けられていることを特徴とする付記項3に記載の装
置またはシステム。
【0047】
【発明の効果】本発明によれば2つのマグネットのうち
の一方の第1のマグネットに生体及び生体内部の実画像
を得る光学手段を取付けたので、術者による作業空間を
広く確保でき、光学手段の操作の自由度を増し、安全で
コンパクトな治療用MRI装置を提供することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1の実施の形態の治療用MRI装
置全体の斜視図。
【図2】 第1の実施の形態の治療用MRI装置の制御
機器の接続状態を示す概略構成図。
【図3】 第1の実施の形態の治療用MRI装置の制御
回路を示す概略構成図。
【図4】 第1の実施の形態の使用状態を示す斜視図。
【図5】 本発明の第2の実施の形態の治療用MRI装
置全体の斜視図。
【図6】 本発明の第3の実施の形態の治療用MRI装
置全体の斜視図。
【符号の説明】
1 第1のマグネット 2 第2のマグネット 4 RF送信コイル(高周波信号供給手段) 5 MR信号検出コイル(検出手段) 6 傾斜磁場発生コイル(傾斜磁場発生手段) 8 第1のマグネット固定保持手段 9 第2のマグネット移動保持手段 30 手術用顕微鏡(光学手段) 38 第1のマグネット移動量検知回路(第1のマグ
ネット位置検出手段) 40 CPU(解析手段)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 静磁場を発生する2つのマグネットと、
    これらのマグネットによって発生される静磁場中に置か
    れた生体に対して所定の周波数の高周波信号を与える高
    周波信号供給手段と、前記高周波信号の供給時に発せら
    れる体内の磁気共鳴信号を受信して体内の磁気共鳴像を
    得る検出手段とを備えた治療用MRI装置において、 傾斜磁場を形成する傾斜磁場発生手段と、前記2つのマ
    グネットのうちの一方の第1のマグネットに取付けられ
    た生体及び生体内部の実画像を得るための光学手段と、
    前記第1のマグネットを生体に対して移動自在で、且つ
    任意の位置で固定保持する第1のマグネット固定保持手
    段と、前記第1のマグネットの位置を検出する第1のマ
    グネット位置検出手段と、この第1のマグネット位置検
    出手段からの信号に基づき、前記2つのマグネットのう
    ちの他方の第2のマグネットを移動させる位置を解析す
    る解析手段と、前記解析手段からの信号に基づき、前記
    解析手段で解析された位置に前記第2のマグネットを移
    動させ、その移動位置で固定保持する第2のマグネット
    移動保持手段とを具備したことを特徴とする治療用MR
    I装置。
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