JP2000507130A - 磁気共鳴像形成による外科手順 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 患者を手術のために受け入れる手術台と、手術の進行を外科医師団がモニタ出来るように外科医師団が分析するために外科手順を通して一連の時間に患者の一部の像を得るための磁気共鳴像形成装置とを含む外科手順において使用する装置が提供されている。強い磁界の磁石および手術台が、患者が手術台の上の適所に留まっている間に患者の一部を磁界中へ位置させる形状と配置にされ、磁石が手術台とその上の患者とから離隔し、外科医師団が外科手順を実行しうるようにする第１の位置と患者の前記部分に磁界を付与する第２の位置との間で移動するように装着されている。手術台は概ね静止状態にあり、磁石のみが手術台の隣接する端部から離隔した位置まで動き外科医師団が患者に近接するために手術台の隣接した端部の周りと、手術台の各側間で動きうるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】 磁気共鳴像形成による外科手順 本発明は手術が進行するにつれて外科医師団が像を繰り返し発生させ得るよう に手術手順の間周期的に患者の磁気共鳴像形成を可能にする、外科手順において 使用する装置に関する。 本装置は外科医師団が手術の進行を検出するために更新した像を得る必要のあ る、脳あるいは脊柱の神経外科学のために、専用的ではないが、特に設計された ものである。 近代的な神経外科では、例えば一次的頭蓋腫瘍あるいは脊髄腫瘍、頭蓋骨およ び頭蓋基底の障害、動静脈奇形、海綿性血管腫および頭蓋動脈瘤を含む脳血管障 害、および炎症状態のような多様な複雑な状態を外科処置することを包含してい る。過去３０年に亘り、神経外科の効率と安全性とを大きく改善してきた多数の 技術開発がなされてきた。神経麻酔術の改良により、神経外科医は今では止血の 改善を必要とする動かせない患者に日常的に対応している。手術用顕微鏡は照射 度と倍率とが改善され、精細な血管や神経構造に対する障害を神経外科医が避け うるようにして脳の下面や内部の様相を観察しうるようにしている。手術用顕微 鏡と共に手術用器具の精度が上がってきている。 これらの変化と同時に、宇宙探索産業内での努力と姿勢とが大きな起爆剤とな って著しい技術革新が行われた。コンピュータ化したＸ線断層撮影法、磁気共鳴 、陽電子放射断層撮影法、および磁気波処理は脳の構造および機能面の事象の理 解を大いに深めている。データにより術前の構造変更を更に包括的に理解出来る ようにし、手術手順の間の安全性と精度とを高めている。像形成データが多数の 装置により定位空間中へ組み込まれ、計画および大脳貫通ナビゲーションに対す る正確なポイントアクセスおよび容量の理解を可能とし、これら全て手術作業区 画サイズを驚異的に低減させる。 手術中の磁気共鳴（ＭＲ）装置はこれらの技術開発を拡大し、手術の危険性の 低減、従って患者の病率の低減をもたらせている。そのような改良結果は最終的 に、入院期間の長さを含む、病室の必要性を低減する。脳外科に対するコスト低 減の技術的適用を示すことは、北米において医療機関を小型化しようとする傾向 に対して特に重要である。 手術の間に従来の造影血管写像を得ることが出来る。しかしながら、これは放 射性の造影剤を脳動脈に注入する必要があり、危険を伴う。約２０年前に導入さ れたが、神経外科医はこの方法は危険を伴い、かつ患者と病院のスタッフとの双 方に放射線を当てるため、その採用には消極的であった。更に、３次元の像形成 が欠如するためその効用が減少する。核医学のコンピュータ化した断層撮影法の ようなその他の技術も放射線材料あるいはイオン化した放射線の使用を含むため 、患者、医師、および看護婦を危険に曝す。例えば、コンピュータ化した断層撮 影法（ＣＴ）や術中の超音波のような像形成モダリティは脳血管に関する十分な 情報を提供しない。約０．５テスラ以上の磁界強度での磁気共鳴像形成は血管造 影を可能とするが、前述の技術ではこのような能力を提供することができない。 ゼネラルエレクトリック社(The General Electric Company)(GE)は多数の研究 者と共に介入術中システムを開発中である。シーメンス社(Siemens)は対話型Ｍ Ｒシステムと称するものを開発済みである。双方のシステムは開放磁石の概念に もとづいているが、多数の技術的問題を呈している。前記システムは高価である ので、数種の色々な手術の間に機能しうるＭＲ装置を提供しようと試みられてい る。 磁界にある本ＧＥシステムは二重ドーナッツ形であり、２個のドーナッツの平 面に対して患者が垂直に位置される磁石に基づいている。このシステムでは２人 のみの医療スタッフが２個のドーナッツの間に立って近接して立ち会うことが出 来るようにしている。磁界強度は０．５テスラであって、患者と手術医師は常に 磁界中にある。二重ドーナッツ形磁石が０．５テスラ以上の磁界で作動しうるか 疑問であり、このことはＭＲ血管造形がそのようなシステムにより実行可能な検 査法としては基本的に排除されることを意味し、神経外科手術の間その効用を著 しく低下させる。更に、外科において使用される全ての方法、例えば、顕微鏡や 外科用メスが磁界に存在し、そのためこのような環境に適合するように特別設計 する必要がある。更に、神経外科は一般に大人数の医師団を必要とし、その殆ど が患者に接近することを要し、従って磁石の形状によって接近が制限され、これ は本装置を受け入れにくくする。 シーメンス社の開放磁石の概念は人が磁石の中にいる間に手術を行なうように 設計されている。従って、この装置ではＧＥの装置と同じ欠点を有している。 磁石が従来のものであり、従って固定されているような装置が現在提案されて いる。しかしながら、この装置は患者が磁石の中へ入ることを必要としている。 患者は殆どの場合、モニタを装着して、挿管しているので患者を不必要な危険を 伴って動かすことになるのでこの動きは問題である。 従って、本発明の一目的は、医療スタッフを邪魔したり、制限することなく手 術を通して各種の段階において希望に応じて血管造影とか分光のような諸々の技 術で、かつ高度の磁界磁気共鳴像形成システムの使用に関する全ての利点を提供 して磁気共鳴形像を繰り返し行いうる、外科手順において使用する改良された装 置を提供することである。 本発明の一局面によれば、外科手術のために患者を受け入れる手術台と、外科 医師団が手術の進行をモニタするために外科医師団が分析しうるように手術の過 程を通して一連の時間に患者の一部の像を得るための磁気共鳴像形成装置であっ て、高度の磁界とその勾配とを発生させる磁石と、磁界を制御し、かつ変動させ る制御装置と、磁界に応答して患者の一部からの核磁気共鳴信号を引き出し、検 出する無線周波数（ＲＦ）伝送および検出装置であって、患者の一部に隣接して 位置させるＲＦプローブを含む装置と、検出した信号を復号化し、かつ表示する コンピュータおよびディスプレイモニタ装置とを含み、前記磁石と手術台とが患 者が手術台の上に留まっている間患者の一部を磁界中へ位置させるような形状と 配置にされており、更に手術台と患者とから離れ外科医師団が手術を実行出来る ようにする第１の位置と磁界の一部を患者の一部に付与する第２の位置との間で 運動するように磁石を装着する手段とを含む外科手順において使用する装置が提 供される。 前記手術台と装着手段とは、該手術台と患者とが概ね静止した状態に留まり、 磁石のみが運動するように配置されることが好ましい。 手術台と装着手段とは手術医師団が患者に接近するために手術台の隣接端部の 周りで、かつ手術台の各側まで動きうるように手術台の隣接端部から離れた位置 まで磁石が動くように配置されることが好ましい。 磁石は、患者の一部がその中心まで入る概ね円筒形の内孔を画成するように形 成され、手術台が直立した取り付け基台と、その上に装着された台上面とを含み 、該台上面が前記基台から円筒形孔まで延びている片持部分を有することが好ま しい。 最短像形成時間を促進するための高速運動に必要な超伝導磁気共鳴像形成磁石 の加速や減速は磁石を損傷させる原因となり、あるいは磁石に含まれたエネルギ が爆発的に解放されうるようにする危険性がある。更に、磁石が運動するとその 磁界を変動させる。そのような変動は２秒続き、あるいは運動が停止した後も数 分継続する可能性があり、そのため得られた像を著しく質を落とし、それらを価 値のないものとする。このように、磁石は所望の加速や減速に耐えうる必要があ り、そのため、磁石には像形成過程に対して必要とされる磁界変動が存在する中 で満足に作動するように磁界を安定化させる手段を備えることが好ましい。 患者の上および手術台の上で磁石が運動するようにするために、手術台の設計 が重要である。このように、手術台はその台上面に対して横方向の軸心の周りで 手術台の台上面を傾斜させ、患者を神経手術をしうるように患者の頭部を十分持 ち上げるのに十分な角度まで患者を傾ける手段を含むことが好ましく、手術台の 台上面と円筒形の孔とは、患者の頭部が前記孔の中心に位置し、一方傾斜した手 術台の台上面が前記孔の一端中へ突出するように配置される。また、手術台の台 上面は患者の頭部を支持するために端部でヒンジ接続された部分を含むことが好 ましく、前記ヒンジ部分は手術台の台上面に対して横方向の軸心の周りで枢動し 、患者の頭部と肩部のみを神経手術しうるのに十分な高さまで持ち上げるように 基台から外方に離隔されていることが好ましい。また、片持部分は患者を受け取 るために平坦な板と、前記板の下側に取り付けられ、該板より狭幅で該板を支持 し、一方手術台の台上面が前記孔の円形断面内に装嵌するようその寸法を最小に することが好ましい。 更に、手術台は、該台に対して横方向に複数の平行に膨らませ可能なチューブ と、マットレスからの患者に対する加圧点を変えるためにチューブを交互に膨ら ませたり、へこませたりする手段とからなるマットレスを含むことが好ましい。 更に、手術台は、例えば銅のような電気抵抗性の低い材料の層でコーティング することが好ましい、例えば、チタニウムのような高度に電気抵抗性で非強磁性 材料から作られた部分を含むことが好ましい。 効果的な装置を達成するためには、患者の周りに位置されたＲＦプローブを含 む、ＲＦ伝送および検出装置の部分は、手術に干渉せず、患者が動く必要のない ように配置されるべきである。このために、ＲＦプローブは、磁石において作動 し、患者の一部を動かせる必要なく、磁石の外側で手術過程のために患者の一部 に近接しうるようにする形状と配置にされている。 ＲＦプローブは患者の一部の一方の側に位置する第１のプローブ要素と、患者 の一部の反対側に位置する第２のプローブ要素とを含み、第１の要素は手術の過 程に対して患者に近接しうるように取り外し可能である。前記要素は配線された 相互接続を外すことなく、第１の要素を取り外せるように配線により相互接続さ れていないことが好ましい。第１と第２の要素とはそれぞれ、複数の平行の平コ イルを含み、プローブを調整し、適合させるために少なくとも１個のコイルを動 かすための手段が設けられている。 設置を簡単にするために、ＲＦプローブを周りの変動から遮断するＲＦ遮断層 は磁石の外側にくる患者や手術台の部分の周りに巻き付けられた導電性の可撓性 織布層からなることが好ましい。 この方法では磁石が動くので、磁石が動いた後、像形成が行われる前に磁界を 安定化させる手段を設けることが好ましく、この手段は磁界の変動を検出し、磁 石の磁界を制御する手段からなる。 前記検出手段は磁石の内孔内に装着され、該内孔と共軸線関係のコイルと、前記 孔と共軸線関係で、該孔に沿って、コイルの大きさより大きい距離だけ延びてお り、導電層はコイルと電気的に容量接続され、非強磁性材料から形成され、磁界 の変動を検出するのに十分な帯域を有する電流がコイルを流れうるようにし、か つ像形成技術に必要な磁界の変動に干渉しないように選択した電気抵抗値と厚さ とを有している。 ＲＦプローブを周りの変動から遮断するＲＦ遮断層は導電性層を含むことが好 ましい。 本発明の一実施例を添付図面を参照して以下説明する。 第１図は本発明による装置を含む手術室の上面図、 第２図は休止位置にある、第１図に示す磁石とその支持装置との側面図、 第３図は第１図に示す磁石と支持装置との後面図、 第４図は像形成位置にある磁石を示す、第１図に示す手術台の側面図、 第５図は長手方向軸線の周りで傾動した位置において手術台を示す、第４図に 示す手術台と磁石との端面図、 第６図は第４図と第５図とに示す手術台の上面図、 第７図は第６図の線７−７に沿って見た拡大した断面図、 第８図は調整された位置にある手術台と磁石遮断装置の詳細を示す、第４図と 類似の図面、 第９図は第１図に示す手術台上で横臥するためのマットレスの上面図、 第１０図は第９図の線１０−１０に沿って見た断面図である。 第１図に示す手術室（ＯＲ）は、その上で手術を行い、一般的に手術室の中央 に位置し、蛍光灯１１と天井に装着の照明装置１２とにより適当に照明された手 術台１０を含む。磁気共鳴像形成磁石１４が天井にある支持軌条１５、１６にお いて手術室内で長手方向に運動するように手術室内に装着され、磁石の休止位置 １７を提供し、磁石が手術台１０と協働する手術位置まで運動しうるようにする 。 像形成装置は更に、手術室内で殺菌状態を保つために個別のコンピュータ室３ ２に装着された制御装置と共に、手術台１０上の患者に位置したＲＦ検出プロー ブ組み立て体１８を含む。制御装置は磁石１４の制御と、ＲＦ検出器１８によっ て検出された信号を分析すると共にＲＦプローブに供給された信号を制御し、像 形成装置を制御し、外科医師団が観察するために手術台１０の上方に位置した１ 個以上の一連のモニタ上で像の出力を提供する。外科医師団が近接しうるように 入力端子１９が手術室に位置している。制御装置はまた、従来の仕方で血管造影 あるいは分光を制御する。 モニタ２０は磁石によって発生した磁界に対して抵抗性があるようにＬＣＤデ ィスプレイシステムを使用したタイプである。ディスプレイはＭＲＩシステムか らの最新の像のディスプレイと、外科医師団に対して適当なその他のディスプレ イと共に従来の外科顕微鏡からのディスプレイを含みうる。 コンピュータ室はプローブに対する電磁干渉を低減するために手術室から遮断 されることが好ましい。 磁石１４は磁石を動かすことに伴う加速や減速による応力を許容するように配 置されたタイプの市販され、遮断されたＭＲＩ磁石である。磁石は、該磁石内で 、円筒形で、直径が６５センチ程度である利用可能な空間を提供する、８０セン チ程度の径の円筒形内孔２１を画成する。磁石は孔の中心において１．５テスラ の磁界強度を提供しうる。磁石は１．５メートル程度の長さであり、形像すべき 患者の部分が長手方向と横方向の双方において中心の位置あるいは概ね中心にく るように磁石を動かしうるに十分な短さである。このように、磁石は手術台上の 患者を完全に囲み、患者が前記孔中へ端部のみから入り、そのため孔内で動くた めの空間の量は極めて制限されている。効果的な像形成並びに血管造影あるいは 分光を行なうに必要な、通常１．５テスラ程度である磁界強度を提供するために 、磁石は像形成すべき患者の部分を完全に囲み、かつ患者のその部分を囲み、そ の部分の両側まで延びる完全な円筒体を画成する必要がある。 そのような磁石の詳細は当該技術分野の専門家には周知であるので、ここには 含めていない。磁石１４は該磁石が端板から懸垂されうるようにする仕方で磁石 の端面にボルト止めされた一対の端板２２、２３に担持されている。前記端板は 各端板の各端に向かって離隔され、水平および長手方向の梁２６によって形成さ れた長方形のフレーム構造体まで各端板から延びている、各端板に対して２個の 垂直の支持柱２４に溶接されている。 フレーム２５はローラ２７によって軌条１５および１６に支持されている。こ のように、各軌条はフレームの長さに亘って２対のローラが係合している。各軌 条はＩビームからなり、ローラがＩビームの底フランジの上を走行し磁石の運動 を、側方への運動が極めて規制されている長手方向の運動において精密に制御す る。前記構造体は補強支柱２８、２９を含み、該支柱は、磁石が軌条に沿って運 動する際に、磁石が傾いたり、捩じれるのを阻止するために端板２２、２３を支 持するフレーム構造体をしっかりと、かつ長方形に保持する。ローラ２７はフレ ーム２５の頂部に装着された適当なブラケット３０に支承されている。各Ｉビー ム１５、１６は該ビームの上側フランジに取り付けられ、手術室の端部の壁にあ る適当な支持構造体から跨るように配置されている各トラス３１に溶接されてい る。このように、手術室は軌条１５および１６のための垂直の支持柱に邪魔され ず磁石が手術室の全長に亘り、かつ手術室の一方の端壁近傍の休止位置から手術 台と作業関連する手術室の中央まで運動出来るようにする。磁石はまた、手術台 の諸々の位置を可能とするためにブラケット３０を調整することにより垂直方向 に運動することも可能である。 図示のように、休止位置はコンピュータ室３２と垂直壁３３との間に位置して おり、そのため磁石は手術室のそれ以外のところから離れた領域において駐留す る。壁３３にはハンドル３４が設けられ、磁石を休止位置から像形成位置まで、 そしてそこから休止位置まで運動させるためにチェイン駆動装置と協働する。ハ ンドルは必要に応じ、適当な駆動モータに代えてもよい。 手術台が第４図と、第５図と、第６図とに示されており、床に取り付けられ、 そこから直立しているペデスタル台座を含む。ペデスタル台座は、ハンドクラン クによって駆動されるウオームとホイールの形態の調整装置３６によって昇降し うる垂直に調整可能のポスト３５を受け入れるスリーブ部分３４を上端において 提供している。前記ポスト３５の頂部において、突起３８において円筒形スリー ブ３７を担持している横方向の支持ピン３６が設けられている。スリーブ３７は ピン３６に対して直角に延び、スリーブの前端３９からスリーブの後端４０まで 延びている。突起はスリーブがピン３６の周りで、従って手術台の長さ方向に対 して横方向で、かつ水平のピンの軸心の周りを枢動しうるようにし、スリーブの 角度の調整は支持ピン機構３６に類似の調整機構３６Ａによって実行される。 スリーブ３７の内部には、スリーブ３７の長手方向軸線の周りを回転可能なビ ーム４１が設けられており、ビームはスリーブ３７の各端部３９、４０を越えて 突出している。スリーブ内部でのビームの角度は調整装置３６と類似のハンドル 調整装置３６Ｂによって調整される。ビーム４１はその前端においてプレート４ ２に、後端においてプレート４３に装着されており、前記プレート４２、４３は 手術台の長さに対して平行で、かつ横方向である。プレート４２、４３の頂部に は長手方向に延びる平坦な金属製台上面が装着されている。第６図に示すように 、台上面を形成しているプレートは端部４４Ｂと４４Ｃとを備えた第１の全体的 に長方形の部分４４Ａを含み、前記端部４４Ｃから突出した別の狭幅の部分４４ Ｄを備えている。主要な長方形部分と、狭幅の部分とは１枚のプレートから形成 され、平坦で頑丈な状態にある。主要なプレート部分は横方向の支持板４２、４ ３によって、かつ後端でプレート４２に溶接され、側縁部４４Ｅおよび４４Ｆか ら内方に離隔されている狭幅部分に沿って突出しているビーム４５によって平坦 な状態で支持されている。第７図において断面図で示すビーム４５は垂直の側部 ４５Ａと４５Ｂ並びに凸形の基部４５Ｃとを備えたチャンネルによって画成され ている。チャンネルとプレートとが、支柱３５とピン３６とから前方に突出した 手術台の部分が片持ちされるように十分な強度を提供する構造ビームを画成され るように側部４５Ａと４５Ｂとの上縁部はプレートに溶接されている。内孔２１ の直径の円弧がプレートの縁部を通り、かつチャンネルの中間において該チャン ネルの最下方点を通るのでチャンネルがプレートより狭幅であるビームの形状に よって前記構造体が磁石の芯に嵌合するようにしうる。 ビーム４５はプレート４２のしっかりと接続された第１の部分と、枢動ピン４ ６において第１の部分に枢着された第２のヒンジ接続の部分４５Ｄとに分割され ている。プレート４４も同様に平坦であり、ピン４６まで剛性であり、前記ピン において、ビームのヒンジ接続の部分４５Ｄの頂部に位置する第２のヒンジ接続 部分４４Ｇに分割されている。前記ヒンジ接続部分４４Ｇの前縁部４４Ｈにおい て、患者の肩を支え、プローブ近傍の金属の量を減らすためにテフロンのシート あるいは類似の材料で形成されている別のプレート４７が取り付けられている。 前記プレート４７の下において、ビーム４５Ｄは傾斜部分４５Ｅを含み、該傾斜 部分は下方へ延び、ビームの主要部分に対して平行であるが、そこから下方に離 隔されている別の部分４５Ｆに接続されている。 ビームの主要部分に対するビームの前記部分４５Ｆの角度は、第４図と第８図 とを比較すれば分かるように、４８で指示し、前記部分４５Ｆを調整し、次いで 所定位置に緊締しうるようにする手動クランプ装置を作動させることにより調整 することが出来る。 第５図に示すように、支柱３５は磁石の位置を許容したり、外科医師団の要求 に応じて高さを高くするように上昇させることが可能である。この調整はクラン ク装置３６によって行われる。更に、手術台の長手方向軸線の周りのプレート４ ４の角度はクランク３６Ｂを作動させ、台上面を図示のように一方の側に、ある いは必要に応じて、手術の間外科医師団の要求に応じるように患者の角度を変え るために調整することが出来る。患者を傾ける場合、患者は台上面あるいはプレ ート４４の上で所定位置に革ひもでしばっておく。 本発明の装置は、神経外科用に専用的ではないが、特に設計されたものであり 、神経外科においては、手術現場での頭部の静水圧を、患者の心臓が指示する所 定必要限度内に保つように患者の心臓の上方所定垂直距離だけ頭部を持ち上げる 必要のあることは周知である。 第４図に示すように、患者の身体を手術台の上でうつ伏せにして、頭部の必要 な高さは１０度程度ピン３６の周りで傾けることにより得られる。この位置にお いて、ビーム部分４５Ｆはビームの主要部分に対して平行に保たれる。第４図に おいて、磁石の外形は点線で示されており、従って、手術台の角度によってビー ムの部分４５Ｆを僅かに上方に持ち上げ、磁石の孔内へ丁度入りうるようにする ことが認められる。この位置において、かつ支柱３５の必要な高さにおいて、ビ ームの底部は、磁石が概ね支柱３５に達すると、磁石の口において孔の縁部から 丁度離れる。このため、患者が動かない状態にあり、磁石を所定位置まで動かす 前に手術台が固定位置に留まっている間に患者が磁石の中央の位置まで入り込む ようにしうる。 第８図においては、患者は仰向けになった状態で示されている。患者の心臓よ り上方の患者の頭部の必要な高さを得るために、台上面はその主要部分が水平と なるようにピン３６に対して調整される。しかしながら、この位置において、ビ ームの部分４５Ｆがピン４６の周りで調整され、１０度程度の角度だけ上方に傾 動されビームに支持された患者の頭部を、水平方向の台上面に位置した状態の患 者の胸部に対して、後述のように持ち上げる。このために、ピン４６は心臓が位 置している胸部の部分の前方あるいは下方に位置するようにビームの長さの概ね 中間に位置している。前記部分４５Ｆの角度を調整することによりビーム部分４ ５Ｅおよび４５Ｆの間の接続部をビームの主要部分に概ね等しい高さまで上方に 持ち上げることによりビームを磁石の最下面から丁度離れている間に磁石の中へ 送入することが可能で、再び、患者の頭部を磁石の中央へ持ってくる。 さて、第６図と第７図とを参照すれば、ビーム部分４５Ｄで患者の頭部Ｈを支 持する装置と、頭部Ｈを囲むＲＦプローブ１８の構造も示されている。 頭部の固定には、周知であり、市販されているため、極く概略的に示している 従来の頭部クランプ５０が含まれる。クランプ５０はビーム部分４５Ｄに装着さ れたクランプマウント５２にボルト止めされた底側プレート５１を含む。クラン プマウントはビーム部分４５Ｄの上板５６の孔５５を通して突出する支柱５４に 担持された上側取り付け板５３からなる。前記支柱５４の下端は前記板５６の下 側に取り付けられた支持部材５７に取り付けられ、支持部材５７は支柱５４が垂 直方向に摺動出来るようにし、また支持部材５７内で球形ベアリング５８の周り で２度旋回出来るようにしている。このように、支柱５４は垂直方向に運動する ことが可能で、また、必要に応じて、クランプ５０の側板５１を患者の頭部を外 科医師団が決める方向に保持するように位置づけるために側方および前後に傾動 することが可能である。クランプ支持装置のプレート５３はまた該プレート５３ を、従って頭部クランプ装置を傾動させ得る球形ベアリング５９を含んでいる。 このように、患者の頭部はビームの部分４５Ｄの上方において支持されているが 、支柱５４の長さだけそこから離隔されている。 図示の便宜上、頭部固定装置およびＲＦプローブ支持装置の詳細は第４図、第 ５図および第８図においては省略している。 手術の過程の間頭部に外科医師団が近接しうるようにするために、ＲＦプロー ブは、上側部分１８Ａと下側部分１８Ｂとを含む２個の部分に分割されている。 上側部分１８Ａは、像形成時必要に応じて頭部の上方に位置される、２個の平 行の、円形で調和したコイル１８Ｃと１８Ｄとからなり、前記コイルは像形成に 必要な時は頭部の上方に位置する。下方部分１８Ｂは３個のコイル１８Ｅ，１８ Ｆおよび１８Ｇを含む。コイルは図示のように直径が異なる。このように、コイ ル１８Ｄと１８Ｅとは概ね同じ直径であり、コイル１８Ｄおよび１８Ｅよりも小 さい。コイル１８Ｆはコイル１８Ｅおよび１８Ｇの双方よりも小さく、かつこれ らのコイルの間に位置している。 前記上側部分１８Ａのコイル１８Ｃと１８Ｄとはブラケット６０にしっかりと 取り付けられ、該ブラケットはコイルの直径の周りの離隔位置においてコイルと 係合し、これらのコイルを相互に対して固定関係に保持する。ブラケットの数は 変更可能なことは勿論であるが、図示のように１８０度の間隔で２個のブラケッ トが配置されている。実際には、そのようなブラケットは３個が安定性を最大に するために使用される。 各ブラケットは、各ブラケットから下方へ延び、プレート５６に担持された急 速開放固定機構６２に係合している接続脚６１を含む。このように、上側検出部 材１８Ａはベースプレートの脚と係合することにより適所に直ちに係合すること が可能で、単に上側コイルと脚とを垂直方向上方に持ち上げることにより直ちに 取り外すことが可能で、患者の上方に持ち上げられ、必要でないとき収容すべく 取り外すことが可能である。 患者が磁石に位置されると、上側コイルは必要な検出過程のために必要位置へ 極めて迅速に位置させることが可能で、上側コイルは、像形成過程が完了し、外 科医師団が手術に復帰すると患者から極めて迅速に取り外すことが可能である。 コイル１８Ｅはブラケット６３に装着され、該ブラケットはこれらのコイルを 個定位置に保持し、ブラケットはベースプレート５６に直接取り付けられている 。このように、下側検出部分は手術の間適所に留まっており、外科医師が手術個 所へ近接するのに干渉しない。しかしながら、それは必要に応じて取り外すこと が出来る。 コイル１８Ｇは油圧昇降装置６４に装着されており、該装置はコイルを垂直方 向に運動させてＲＦプローブの同調を実行する。コイル１８Ｆは同様に油圧昇降 装置６４Ｃに装着されＲＦプローブを適合させる。油圧アクチュエータ６４と６ ４Ｃとはプラスチック材から形成され、それぞれ、ベースプレートに装着された シリンダと適当なカラーによりピストンをコイルの装着したピストンとを含む。 従って、シリンダへ適当な流体を供給することによりコイル１８Ｇおよび１８Ｆ の垂直運動あるいは捩れ運動を、ポンプ６４Ａおよび６４Ｂを制御することによ り上方および下方に行なわせる。ポンプはＲＦ検出装置を自動的に同調させるた めに別の電子回路（図示せず）を備えたコンピュータ１９によって制御される。 コイルへの唯一の電気的接続はコイル１８Ｆまで延び、該コイルからＲＦ検出 装置の受入部分まで、そこからコンピュータまで延び検出装置の出力を検出する 接続である。配線された接続は何ら無いという意味ではコイル間には何ら電気的 接続はないが、ＲＦプローブが作動するようにさせ誘導効果があることは勿論で ある。 このＲＦ検出装置の更に詳細は、１９９０年に発行され、本発明の発明者の一 人の共著である、ラーンドジャーナル誌の［医学における磁気共鳴］（Learned Journal“Magnetic Resonance in Medicine”）において［高感度、高Ｂ１、代 謝産物の定量化のための均質プローブ］（“A High Sesitivity，High B1、 Homogeneity Probe for Quantitation of Metabolites”）という名称の論文に 開示されている。 本明細書に図示し、かつ説明しているように、一組のコイルが頭部の下方に、 かつ頭部の上方に一組のコイルが装着されている。しかしながら、２個の部分に 分割され一部が手術の間に直ちに近接しうるように取り外し可能にするプローブ において種々の装置を使用しうることが認められる。例えば、コイルは、各々頭 部の各側に位置させて垂直方向に装着することが出来る。 手術台が、極めて強い磁石の磁界が近づいてきたとき、その磁界の侵入に適し たものとするために、手術台はこの要求に合致した材料で作ることが必要である 。このように、手術台は非強磁性である必要がある。更に、手術台は高度の電気 抵抗を有している必要がある。最後に、手術台は負荷される力を吸収するのに十 分な構造的安定性と強度とを有している必要がある。これらの要件に対して特に 選択された材料はチタニウムである。磁石が近づくにつれて、手術台に強い電流 が発生するのを阻止するために高度の電気抵抗が必要である。そのような電流の 方は、潜在的に手術台の危険な動きをもたらせ得る大きな力を発生させうる。 しかしながら、チタニウムは高度の電気抵抗性を備えているがＰＦプローブの 効率的な作動とは相容れない。この矛盾を克服するために、ベースプレート５６ の構造要素を形成するチタニウムと、ベースプレート近傍のビーム４５Ｄの部分 とは１０ミクロン以下の厚さの銅の層７０で被覆している。この銅の層は、磁石 が近づくにつれて強い電流が形成するようにするには不十分であって、プローブ による信号検出効率の低下を排除するに十分厚い（ＲＦの表皮深さの５倍以上） 。 さて、第８図を参照すれば、磁石用のＲＦ遮断は、磁石が位置している室に銅 のライニングを設けるという従来使用されてきた技術ではなくて、磁石の領域に 対して局所的であるタイプのものである。このような装置においては、遮蔽は３ 個の要素から構成される。第１の要素は適当な厚さで、磁石１４の孔２１の内部 に抵抗性が付与されている層７１からなる。導電性層７１は円筒形であって、孔 の内面全体を網羅している。これはプラスチックの被覆層（図示せず）によって 保護されている。前記遮蔽の第２の要素は患者の下側部分の周りに巻き付けられ る導電性の織布袋からなる。前記袋は、該袋が患者の周りにかつ、手術台の下部 分の上を巻き付けられるように開放している前記袋の開放した口７３を含む。前 記袋は基本的には口７３から離れたところで閉鎖されている。しかしながら、支 柱３５のある領域におけるスリットが、袋が支柱の周りで巻き付けられ、適当な 閉鎖体によって閉鎖されうるように設けられている。このタイプの導電性織布は 現在市販されており、適当なそのような織布は平方当たり１オーム程度の電気表 面抵抗が必要である。 手術過程の間前記袋は患者の上の適所に留まっており、該袋から延び、その周 りの離隔位置において磁石１４の適当なフレーム要素に接続する一連の電気接続 ストラップ７４を含む。前記ストラップは磁石が適所に持ってこられると接続さ れ、磁石が取り外されると外されることによって磁石は移動させても袋は患者の 上に留まることが出来る。 遮蔽の第３の要素は患者とは反対側の端部において磁石の開放した口の上に懸 垂した、導電性織布のカーテン７５である。このように、袋、フォイル層、およ びカーテンが局部的に遮蔽して浮遊信号がＲＦ検出装置１８による検出に干渉し ないようにする。 磁石が休止位置から像形成工程のために手術台まで動くにつれて、磁石は、そ の後磁石内の磁界に影響を与える種々の強磁性成分の領域を通過する。加速や減 速も磁界に影響を与えうる。周知のように、従来のＭＲＩ方法においては、磁界 は極めて繊細に変動し、制御されない外部の変動がＭＲＩ装置の正確な像を発生 させる能力に深刻な影響を与えている。従って、所望の変動を与える前に、迅速 に磁界を所望の値まで安定させておき、そして所望の変動の後も磁界がその値に 対して安定した状態に留まることが重要である。 更に、像形成を行ないうる時間は極めて制限されているので、そのような安定 化は短時間で行われることが重要である。手術過程においては、外科医師団は１ ０分から１５分程度の休憩を定期的にとるが、外科医師の通常の手順をわずらわ せることがないようにその時間内に磁石を動かせて像形成要素を適用する段階を 全て含んで像形成を完了しておくことが必須である。 従って、磁石を適正に安定化させて従来の仕方で像形成を進行させうるように 最初の数秒以内に磁石が安定化することが重要である。 このためには、磁界と、磁界内の特に何らかの変動を検出するために孔２１内 の電気コイル７６が設けられている。これらのコイルは該コイルからの出力を統 合して磁界の変動に対するデータを取得する必要があるため、磁界の変動速度を 検出する。このようにして、コイルからの出力は配線７７に沿ってコンピュータ に伝送され、計算を行なうか、あるいは当該技術分野の専門家には熟知のアナロ グで統合される。磁石の磁界はコンピュータからの配線７８に沿って磁界シフト コイルを含みうる磁界要素に電流を供給することにより制御される。制御の詳細 については当該技術分野の専門家には周知なのでここでは詳細には説明していな い。 コイル７６による検出帯域を高めるために、導電層７１が容量的にコイルに結 合され伝送ラインを提供し、導電特性抵抗を備えたコイル端に電気的に接続され 、コイルがコイル端の間の代表的な電圧発生による磁界の変動に迅速に応答する に必要な状態を提供する。しかしながら、例えばフォイルでよい導電性層は像形 成工程を始めるのに必要な磁界の必然的な変動には干渉し得ない。前記層は磁界 の均質性にも干渉し得ない。後者の理由から前記層は非強磁性であることが必要 である。 更に、前述の必要な特性を得るためには、厚さおよび抵抗性は以下の公式に従 って選択する必要がある。もしも、τが像形成工程に関わる磁界の変動定数であ るとすれば、ａはフォイルが位置している半径であり、ρはフォイルの抵抗であ り、τはその厚さであるとすれば下式が示されうる。 ρ／τ≫４Ｘ１０^-7ａ／τ このように、もしもａ＝０．３メータであるとすれば、τ＝５００マイクロ秒で あり、ρ／τ≫２．４Ｘ１０^-4である。この条件は種々の方法で満足させること が可能である。例えば、銅のような良好な導電体は１マクロメータの厚さで孔に 付与することが可能である。取り扱いを容易にするための好適な方法は厚さが２ ５マイクロメータのステンレス鋼、あるいはその他の高度の抵抗性のフォイルを 使用することである。 そのよな伝送配線を使用することにより、磁気共鳴の過程によって発生する磁 界の必然的な一時的変動に続いて、例えば５０マイクロ秒の間に数秒間磁界を安 定させることが出来る。磁石の運動による変動は基本的にはこの時間内に除去さ れる。患者からは離れているが、患者の領域内にある小型のサンプルおよびプロ ーブから得た補助的なパルス化した核磁気共鳴信号によってより長い安定化を図 ることが出来る。そのような［パルス化したフィールド周波数ロック］ （“pulsed field frequency lock”)は磁気共鳴技術分野の専門家には熟知であ るのでそれ以上は検討しないこととする。代替的に、フィールド周波数ロックを 使用することは過去のものであり、磁気共鳴信号によってフィールド周波数がゆ っくりと変動することの影響はコンピュータによって修正することが可能である 。 磁石内での患者および手術台のために利用しうる空間の大きさは極めて制限さ れているので、手術台で使用する形式の従来のパッデイングは収容不可能である 。第９図と第１０図とは、２５ミリ程度の厚さの比較的薄いが、患者の臥床姿勢 による潰瘍形成に対する必要な保護を与える修正されたマットレスを示している 。 手術台のプレート４４の上で使用するマットレスは８０で指示され、並置され 、マットレス全体の上面と底面とがビニールシート８２、８３で被覆されている 一連のゴムチューブ８１からなる。チューブはマットレスの長さに対して横方向 に延び、マットレスの全長に亘り、平行に並置されている。前記チューブは交互 に２つのグループに相互に関連している。マットレスの各側に沿って導管８４、 ８５が設けられている。導管８４は２本の平行の供給パイプ８５、８６を含む。 導 管８５も同様に２本の供給パイプ（図示せず）を含んでいる。一方のパイプは一 方のグループのチューブに関連し、他方のパイプは他のグループのチューブと関 連している。導管８５のパイプはチューブを膨らませるように作用し、導管８４ のパイプはチューブをへこませるよう作用する。このように、交互のチューブが ３−５分程度の時間にわたり交互にふくまされたり、へこまされたりする。この ように、患者への加圧点は周期的に修正され、血液の供給の低下を発生させる加 圧点を防止する。 磁石および像形成装置は、複数の種々の手術個所で磁石の周りの種々の点にお いても使用することが可能で、磁石は手術場所での像形成手順と、その場所での 外科医師に必要とされるといつでも中央位置から各々の位置まで動かせることが 可能である。このようにすれば像形成装置のコスト効率を上げることは勿論であ る。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，Ｓ Ｄ，ＳＺ，ＵＧ)，ＵＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ， ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，Ｇ Ｂ，ＧＥ，ＨＵ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ， ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，Ｎ Ｚ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ， ＶＮ (72)発明者 サザーランド，ガーネット，アール. カナダ国 ティ２ピー ２ジー４ アルバ ータ，カルガリー，エルボウ リバー イ ーステイツ 53，ボックス 60，アール. アール．ナンバー１，サイト ６ (72)発明者 ロバーツ，フランクリン，エイ. カナダ国 アール３ジェイ １ゼット２, マニトバ，ウイニペッグ，ダグラス パー ク ロード 187

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 手術のために患者を受け入れる手術台と、 外科医師団が手術の進行をモニタしうるように外科医師団が分析するために手 術の過程の一連の時間において患者の一部の像を取得する磁気共鳴像形成装置と を含む、外科手順において使用する装置において、前記磁気共鳴像形成装置が、 強い磁界を発生させる磁石と、 前記磁界を制御し、変動させる制御装置と、 磁界に応答して、患者の一部から核磁気共鳴信号を引き出し、かつ検出する無 線周波数伝送および検出装置であって、患者の前記部分の近傍に位置させるＲＦ プローブを含む装置と、 検出された信号を復号化し、表示するためのコンピュータおよびディスプレイ モニタ装置とを含み、 前記磁石と手術台とが患者が手術台の上の適所に留まっている間に患者の一部 を前記磁界中へ位置させるような形状と配置にされており、 かつ、手術台とその上の患者とから離隔され、外科医師団が手術を実行しうる ようにさせる第１の位置と患者の一部に磁界を付与する第２の位置との間で運動 するように磁石を装着する手段とを含むことを特徴とする外科手順において使用 する装置。 ２． 前記手術台と装着手段とが、該手術台と患者とが概ね静止状態にあり、 磁石のみが運動するように配置されていることを特徴とする請求の範囲第１項に 記載の装置。 ３． 前記手術台と装着手段とが、外科医師団が患者に近接するために手術台 の隣接する端の周りを、かつ手術台の各側まで動きうるように磁石が手術台の隣 接する端部から離隔した位置まで動くように配置されていることを特徴とする請 求の埴第１項に記載の装置。 ４． 前記磁石が患者の一部がその中央に送入される概ね円筒形の内孔を画成 する形状にされており、手術台が直立した取り付け基台とその上に装着された台 上面とを含み、前記台上面が前記取り付け基台から円筒形の孔中へ延びている片 持部分を有していることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の装置。 ５． 前記台上面を手術台の第１の長手方向軸線の周りで前記台上面を傾斜さ せ患者を一方の側に傾かせるための第１の手段が設けられていることを特徴とす る請求の範囲第４項に記載の装置。 ６． 神経手術を可能にするために患者の頭部を持ち上げるのに十分な角度ま で患者を傾かせるために前記台上面に対して横方向の第２の軸線の周りで前記台 上面を傾斜させるための第２の手段が設けられており、前記台上面と円筒形の孔 とは、傾斜した台上面が前記孔の一端へ突出している間に患者の頭部が前記孔の 中央に位置しうるように配置されていることを特徴とする請求の範囲第４項に記 載の装置。 ７． 前記台上面が患者の頭部を支持するために端部においてヒンジ接続の部 分を含み、前記ヒンジ接続部分は患者の頭部と肩のみを神経手術が可能な高さま で持ち上げるように前記台上面に対して横方向の軸線の周りで枢動し、かつ取り 付け台から外方に離隔していることを特徴とする請求の範囲第６項に記載の装置 。 ８． 前記片持部分が患者を受けれる平坦なプレートと、前記プレートの下側 に装着され、前記プレートよりも狭幅で、孔の円形断面に嵌合する台上面の寸法 を最小にしながら前記プレートを支持するチャンネルとを含むことを特徴とする 請求の範囲第４項に記載の装置。 ９． 前記手術台が、前記プレートを通して突出する支柱と、前記チャンネル 内の前記支柱の旋回支持手段とを含む、患者の頭部の支持手段を含むことを特徴 とする請求の範囲第８項に記載の装置。 １０． 前記手術台が、該手術台に対して横方向の複数の平行で膨らませ可能 なチューブと、マットレスからの患者に対する加圧点を変動させるためにチュー ブを交互に膨らませたり、へこませたりする手段とを含むマットレスを含むこと を特徴とする請求の範囲第１項に記載の装置。 １１． 前記手術台が高い電気抵抗性があり、非強磁性の材料から作られた部 分を含むことを特徴とする請求の範囲第１項に記載の装置。 １２． ＲＦプローブに隣接した手術台の部材の少なくとも１個はより低い電 気抵抗性の材料の層でコーティングされていることを特徴とする請求の範囲第１ １項に記載の装置。 １３． ＲＦプローブが、磁石内で作動可能で、患者の一部を動かせる必要な く磁石の外での外科手順のために患者に近接出来るようにする形状と配置にされ ていることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の装置。 １４． ＲＦプローブが患者の一部の一方の側を位置決めする第１のプローブ 要素と、前記部分の反対側を位置決めする第２のプローブ要素とを含み、前記第 １の要素が外科手順のために患者に近接しうるように取り外し可能であることを 特徴とする請求の範囲第１３項に記載の装置。 １５． 前記プローブ要素が配線した電気接続がないため前記第１の要素が何 ら配線された接続を外すことなく取り外すことが可能であることを特徴とする請 求の範囲第１４項に記載の装置。 １６． 前記第１と第２の要素とが各々、複数の平行の平坦なコイルからなり 、前記プローブを同調させ、適合させるために前記コイルの少なくとも一方を動 かせる手段が設けられていることを特徴とする請求の範囲第１４項に記載の装置 。 １７． 磁石を動かせた後で像形成を行なう前に、磁石の磁界を安定させる手 段が設けられていることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の装置。 １８． 前記安定化手段が磁界の変動を検出する手段と、磁石の磁界を制御す る手段とを含むことを特徴とする請求の範囲第１７項に記載の装置。 １９． 前記磁石が円筒形の内穴を画成し、前記検出手段が前記磁石の内孔内 に装着され、該孔と共軸関係のコイルと、前記内孔と共軸であり、前記孔に沿っ てコイルよりも大きい距離まで延びており、前記コイルと容量的に電気接続され 、非強磁性材料である材料から形成されている導電性層とを含み、像形成技術に 対して必要な磁界の変動と干渉しないように磁界の変動を検出するのに十分な帯 域を有している電流をコイルに流しうるように選択された電気抵抗と厚さとを有 していることを特徴とする請求の範囲第１８項に記載の装置。 ２０． ＲＦプローブを周りの変動から遮断するＲＦ遮断層であって、導電性 層を含むＲＦ遮断層が設けられていることを特徴とする請求の範囲第１９項に記 載の装置。 ２１． ＲＦプローブを周りの変動から遮断するＲＦ遮断層であって、患者や 手術台の磁石の外側にある部分の周りに巻き付けられた導電性の可撓性の織布層 を含んでいるＲＦ遮断層が設けられていることを特徴とする装置。