JPH01146543A - Ｍｒｉ定位脳手術装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ 〈産業上の利用分野） 本発明は、磁気共鳴　（Ｍ　Ｒ：　ｍａｇｎｅｔｉｃｒ
ｅｓｏｎａｎｃｅ　）現象を利用して被検者の異なる部
位の診断情報を得る磁気共鳴診断装置（以下ｒＭＲＩＪ
と称する。）で適用される定位脳手術装置に関し、特に
、実空間上の座標と画像上の座標とを一致させることを
可能としたＭＲＩ定位脳手術装置に関する。

（従来の技術） 定位脳手術（５ｔｅｒｏｔａｘｙ）は、脳神経外科臨床
で脳ＩＩｆｌｓ等の疾患部を除去、破壊、排出するため
に用いられる施術であり、Ｘ線ＣＴｌ１層像や磁気共鳴
による断層像を用いて手術目標点を同定し、この同定し
た手術目標点に対して穿刺することにより行なわれる。

以下、磁気共鳴診断装置を用いて手術目標点を同定する
定位脳手術について第３図を参照して説明する。

すなわち、患者の頭部Ｐ　ｌ−１にフレーム２１を装着
し、その後フレーム２１に手術用具２２を取付ける。そ
して、この状態で磁気共鳴診断Ｈａｆｆの診断空間ＤＳ
に導入し、スキャンを行う。第４図は上述のスキャンに
よって生成され、表示された断層像を示している。

ここで、磁気共鳴診断装置の概要を説明する。

すなわち、磁気共鳴現象は、Ｄ磁場中に置かれた零でな
いスピン及び磁気モーメントを持つ原子核が特定の周波
数の電磁波のみを共鳴的に吸収・放出する現象であり、
γを原子核の種類に固有の磁気回転比、また、Ｈｏ’ａ
−静磁場強度とすると、この原子核は下記式に示す角周
波数ω０で共鳴する。

ωＯ舅γ１１０ 以上の原理を利用して生体診断を行う方法は、上述の共
鳴吸収の後に誘起される上記と同じ周波数の電磁波を信
号処理して例えば被検体の断層像等を得るようにしてい
る。

この場合、磁気共鳴による診断情報の収集は、１１ｇ１
ｍ場中に配置した被検体の全部位を励起し且つ信号、収
集することかできるものであるが、装置構成上の制約や
イメージング像の臨床上の要請から、実際は特定のスラ
イス面に対する励起とその信号収集を行うようにしてい
る。

第５図は上述の原理を利用した磁気共鳴診断装置の一般
的な構成を示す図である。

第５図に示すように、被検者Ｐをその内部に収容するマ
グネットアセンブリＭＡは、被検者Ｐに対して作用させ
る高強度静磁場を発生する例えば超電導方式又は常電導
方式の静磁場コイル１と、励起・信号収集部位に関し位
置情報を付与するためＸ、Ｙ、Ｚ軸方向に沿う傾斜！ｉ
場を発生する３つの傾斜磁場コイル２と、励起と信号収
集を行うための例えば送信と受信とを兼用した送受信コ
イル３とを備えている。

また、静磁場コイル１の励磁制御や冷媒供給制御を行う
静磁場制御系４を有している。Ｘ、Ｙ。

Ｚ軸傾斜磁場コイル２はＸ、Ｙ、Ｚ軸傾斜磁場電源５．
６．７により励磁制御されるようになっている。送受信
コイル３はその送信（励起）に際しては送信器８により
駆動され、受信（信号収集）に際しては受信器９により
駆動されるようになっている。

また、Ｘ、Ｙ、Ｚ軸傾斜磁場電＋１！５，６．７や送信
器８、受信器９による傾斜磁場及び送受信信号の発生シ
ーケンスを実施するシーケンサ１０と、このシーケンサ
１０及び寝台等の付属機器を含む全システムを統括制御
及び信号処理するコンピュータシステム１１、生成働を
表示する表示系１２とを備えている。

さて、ｔｎＳ図に示すように、フレーム２１に手術用具
２２を取付けることにより、頭部ＰＨを定位脳手術する
ことはできるようになるが、手術目標点の同定が必要で
ある。

すなわち、第４図の画像を見て手術目標点Ｔが決まった
とする。この点Ｔは、第３図上でどこに位置するもので
あるかを知る必要がある。そして、画像上の点Ｔと実際
の点ｔとを一致させることにより、手術用具２２を用い
て穿刺を行うことができるようになる。

上述の手術目標点の画像上と実際上とにおける同定には
、第３図における診断空間Ｏ８上の座標と、第４図にお
ける画像上の座標との対応を知る必要がある。このため
、フレーム２１の両サイドにはゲージ板２３Ａ、２３Ｂ
を取付けている。

この場合、フレーム２１の座標系−ゲージ板２３Ａ、２
３Ｂの座標系（Ｘ、Ｖ、Ｚ）と、画像の座標系−傾斜磁
場コイルの座標系（Ｘ、Ｙ、Ｚ）とは別々のものである
から、第４図においてゲージ板２３Ａ、２３Ｂの像２３
／Ｍ、２３Ｂ−を見て、その（Ｘ、Ｙ、Ｚ）系での位置
を知ることによって、（Ｘ、Ｙ、Ｚ’）系→　（ｘ、ｙ
、ｚ）系の変換を求めるのである。これにより、頭部像
ＰＩ−１＝と実際の頭部ＰＨとの対応並びに画像上の手
術目標点Ｔ（Ｘｔ、Ｙｔ、Ｚｔ　’）と実際の手術目標
点ｔ（ｘｔ、ｙｔ、ｚｔ）とを一致させることができ、
手術目標点ｔに対して手術用具２２を用いて穿刺が行な
える。

−以上は実際の物体が、形状及び位置関係ともに画像に
正しく現れている前提の下での説明であるが、実際は静
磁場及び傾斜磁場の歪みにより、実際の物体は形状及び
位置関係ともに画像に正しく現われないものである。す
なわち、第６図に示すように静磁場強度Ｈａは空間的に
一様であるべきであるが、歪んでいる。また、第７図に
示すように傾斜磁場強度Ｇは空間的にリニアであるべき
であるが、歪んでいる。これらにより画像は位置ズレを
生じたものとなっている。

すなわち、第８図に示すように、静磁場強度Ｈａ＋傾傾
斜磁場強度−ラーモア周波数に相当する磁場強度は、リ
ニア特性を示すべきところが位置によって歪んでいる。

従って、図示Ａ点は磁場強度ＡｏであるべきなのにＡｎ
　　−である。また、ＡＯ−は位１ｍＡ−点の磁場強度
であるべきだから、第９図（ａ）に示すように真の画像
と第９図（ｂ）に示すように実際の画像とではＡとＡ′
のように違った位置に現れてしまう。しかも、静磁場強
度１−１　ａの歪み及び傾斜磁場強度Ｇの歪みは磁場中
心から離れるに従って急激に大ぎくなるものであるため
、特に問題となる。

ｔ　Ｃわち、ゲージ板２３Ａ、２３Ｂはフレーム２１の
両サイドに取付けているので、例えばフレーム２１の中
心が磁場中心であると、ゲージ板２３Ａ、２３Ｂの像２
３／Ｍ、２３Ｂ−は歪みが大きい。従って、画像上に現
れたゲージ板２３Ａ。

２３Ｂの像２３Ａ′、２３Ｂ−の画像上での位置をいく
らＶｉ密に測っても誤差が大きいものとなる。

一方、手術対象領域は高々１００φ以内の小領域である
ため、磁場中心の近くに手術目標点をもってくることが
できる。よって、磁場中心の近くに手術目標点をもって
くることにより手術目標点の歪みは小さくすることがで
きる。

以上によれば、手術目標点の周囲では画像は歪んでいな
いが、ゲージの画像が歪んでいる結果、正確に（Ｘ、Ｙ
、Ｚ）系座標と（Ｘ、　ｙ、Ｚ）系座標との座標変換を
行うことができす、引いては、正しく手術目標点に穿刺
を行うことができない、という問題点があった。

（発明が解決しようとする問題点） このように従来の技術においては、実空間上にゲージを
置いて、スキャンによって得られる画像に現れているゲ
ージ像を参照して手術目標点の同定を行うようにしてい
るが、静磁場及び傾斜磁場の歪みよって画像そのものが
歪んでいるので、不正確な同定となってしまう、という
問題点かあつ　ｌこ　。

そこで本発明の目的は、実空間上の座標と画像上の座標
とを一致させることができ、正しく手術目標点に穿刺を
行うことができるようにしたＭＲＩ定位脳手術装置を提
供することにある。

［発明の目的コ （問題点を解決するための手段） 本発明は上記問題点を解決し且つ目的を達成するために
次のような手段を講じた構成としている。すなわち、本
発明は、被検者の頭部に着脱自在に装着されるフレーム
と、このフレームを磁気共鳴診断装置のマグネットアッ
センブリの傾斜磁場コイルユニット内壁に支持すると共
に前記フレームの位置を傾斜磁場の中心に対応させて支
持する支持部材と、航記フレームに設けられる定位脳手
術用具とを具備したことを特徴とする。

（作用） このような構成によれば、頭部が装着されるフレームを
傾斜磁場コイルユニット内壁に支持すると共にフレーム
の位置を傾斜磁場の中心に対応させて支持しているので
、機械的に頭部の実空間上の座標と画像上の座標とを一
致させることにより、画像の歪みの無い位置にて両座標
の対応位置精度を向上させることができるようになる。

（実施例） 以下本発明にかかるＭＲＩ定位脳手術装置の一実施例を
、第１図及び第２図を参照して説明する。第１図は正面
図、第２図は斜視図である。両図において、磁気共鳴診
断装置は、−膜内な構成が採用できるものであり、本実
施例の主要部は傾斜磁場ロイルの軸方向中心部に設けら
れるものであるため、ここでは傾斜磁場コイルユニット
の軸方向の一部分を示している。

図に示すように、静磁場及び傾斜磁場の強度の歪みが最
も小さい傾斜磁場コイル３４の軸方向の磁場中心に相当
する軸方向中心部にフレーム取付は治具３０を設けてい
る。このフレーム取付は治具３０は中心部に環状のベー
ス３１があり、このベース３１の周方向１２ｏ０毎に支
柱３２を設けている。これら支柱３２の径方向端部は例
えばリベット３３により磁気共鳴診断装置のマグネット
アッセンブリの傾斜磁場コイルユニット３４の内壁に支
持される。環状のベース３１の内側にはフレームアタッ
チメント３５が配置され、このフレームアタッチメント
３５は環状のベース３１の径方向の異なる３箇所に設け
た位置決め用ねじ３６により支持され且つ（Ｘ、ｙ、ｚ
＞方向にて位置決めされている。

このフレームアタッチメント３５の径方向の異なる３箇
所には、突起３７及びねじ穴３８が形成され、突起３７
に対してはフレーム３９の穴４゜が対応し、ねじ穴３８
に対してはフレーム３９の貫通孔４１を介してねじ４２
が対応している。

フレーム３９は、患者の頭部ＰＨに着脱自在に装着され
るものであり、第３図のフレーム２１に相当する。そし
て、フレーム３９には図示はしない第３図の手術用具２
２が取付けられる。なお、フレーム３９をフレームアタ
ッチメント３５に取付けるときには、既にフレーム３９
を頭部ＰＨに装着したものとなっている。なお、上述し
た部材は、全て非磁性材であることが好ましい。

次に上記の如く構成された本実施例の作用について説明
する。すなわち、フレーム３９をアタッチメント３５及
びフレーム取付は治具３０を介して傾斜磁場コイル３４
に固定しているので、フレーム３９と傾斜磁場コイル３
４との位置関係が一義的に定まったものとなる。また、
一般に手術目標点はフレーム３９の中心部に存在し、そ
してフレーム３９の中心をねじ３６により傾斜磁場コイ
ル３４の磁場中心に設定することができるので、フレー
ム３９の座標系（Ｘ、Ｖ、Ｚ）と、画像の座標系−傾斜
磁場コイル３４の座標系（Ｘ、Ｙ。

２）とを一致させることができる。すなわち、歪みのな
い画像上で知り得た手術目標点を、実際の頭部ＰＨ上で
直ちに同定することができ、この正確に同定できた手術
目標点に対して手術用具を用いて穿刺が行なえるように
なる。

上記において、傾斜磁場コイル３４を磁気共鳴診断装置
のマグネットアセンブリに固定しておき、傾斜磁場コイ
ル３４内にフレーム３９を装着した患者を入れ、フレー
ム３９をフレームアタッチメント３５を結合する方法が
ある。

また、傾斜磁場コイル３４が磁気共鳴診断８置のマグネ
ットアセンブリに固定されていなく、先ず、マグネット
アセンブリの外で傾斜磁場コイル３４にフレーム３９を
取付けた後、フレーム３９に患者の頭部を装着し、傾斜
磁場コイル３４．フレーム３９．患者の組をマグネット
アセンブリ内に入れる方法がある。

また、送受信コイル（送受信兼用の構成したもの又は送
信と受信とを別に構成したもの）と傾斜磁場コイルとの
組合せは次の例を適用できる。すなわち、傾斜磁場コイ
ルに予めコイルを組込んでおき、その後フレームを組込
むようにしてもよい。

また、フレームにコイルを組込んでおき、これらを纏め
て傾斜磁場コイルに組込むようにしてもよい。

さらに、フレーム、傾斜磁場コイルとは全く別途にコイ
ルを配置するようにしてもよい。

なお、第１図及び第２図の構成で、手術作業空間を大き
く確保するためフレームアタッチメント３５を手術目標
点の同定後に取外しできるように、フレ−ムアタッチメ
ント３５とフレーム取付は冶具３０とを、フレームアタ
ッチメント３５とフレーム３９とのように、突起と穴と
を形成し、位置決め精度を高め着脱容易なように構成し
てもよい。

この他本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実
施できるものである。

［発明の効果］ 以上のように本発明では、被検者の頭部に着脱自在に装
着されるフレームと、このフレームを磁気共鳴診断装置
のマグネットアッセンブリの傾斜磁場コイルユニット内
壁に支持すると共に前記フレームの位置を傾斜１１１！
の中心に対応させて支持する支持部材と、前記フレーム
に設けられる定位脳手術用具とを具備したことにより、
機械的に頭部の実空間上の座標と画像上の座標とを一致
させ得、しかも画像の歪みが無い位置にて両座標の対応
位置精度を向上させることができるようになり、よって
、正しく手術目標点に穿刺を行うことができるようにし
たＭＲＩ定位脳手術装置を提供できるものである。

【図面の簡単な説明】

び第４図は従来例を示す図、第５図は一般的な磁気共鳴
診断装置の構成を示す図、第６図〜第９図は静磁場及び
傾斜磁場の歪みと画像の歪みと関係を示す図である。 ３０・・・フレーム取付は治具、３１ベース、３２・・
・支柱、３３・・・リベット、３４・・・傾斜磁場ユニ
ット、３５・・・フレームアタッチメント、３６・・・
ねじ、３７・・・突起、３８・・・ねじ穴、４ｏ・・・
穴、４１・・・貫通孔、４２・・・ねじ。 出願人代理人　　弁理士　鈴江武彦 第１図 第２図 Ｓ 第３図 第４図 第５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 被検者の頭部に着脱自在に装着されるフレームと、この
   フレームを磁気共鳴診断装置のマグネットアッセンブリ
   の傾斜磁場コイルユニット内壁に支持すると共に前記フ
   レームの位置を傾斜磁場の中心に対応させて支持する支
   持部材と、前記フレームに設けられる定位脳手術用具と
   を具備したことを特徴とするＭＲＩ定位脳手術装置。