JPH04500168A - 特に神経外科手術を誘導するための方法及び装置 - 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】 特に神経外科手術を誘導するための方法及び装置技術分野 本発明は、特に神経外科手術を誘導するための方法及び装置に関するものである 。

背景技術 知られている様に、神経放射線学的診断法は、特に外科医に解剖学的情報を提供 して、患者の病巣、殊に成る種の脳硬膜病賞に達することを可能にするＣＡＴ（ コンピュータＸ線体軸断層撮影及びＭＲ（磁気共鳴）の様な装置の導入及び使用 と共に現在大きな発展を遂げた。

これら及びその他の理由により、定位の条件での神経放射線学的検査の遂行が放 射線学的映像の各素子に予めセントされた手術基準の方式に関する正確な方向づ けを与えることを可能にするので、定位の神経外科技術は著しく発達した。

その様な方式は、主として、特に大脳の病巣に関して用いられるが、このことは 、近い将来に神経外科手術の医療設備の分野における発展と共にその様な方式が 人体のどの部位にもは効率的に用いられないであろうということを意味しない。

従って、本発明に係わる方法の使用がその様な手術にだけ限定されな。いことを 頭において、以下、神経外科手術に言及する。

大脳の病巣の場合には、脳ｉは、放射線学的検査の実施の時から外科的介入の時 までＭＭに関して有意の変形を受けないから、前述した襟にＣＡＴまたはＭＲに より得られた神経解剖学的情報に従って外科医が使用しようとする、大脳病巣に アプローチする異なった定位の経路に基づいた神経外科手術の実施の種々の可能 性を研究及び開発することが可能である。

ＣＡＴまたはＭＲの使用は、現在、病巣または平面の放射線学的映像で割り出さ れたｍｉの座標を決定すること、従って所謂アプローチ経路、即ち、外科医によ り、実際の手術の間に採用される好適及び最善の、時にはより長い指針を画定す る角度を決定することを可能にする。

放射線学的映像に関するアプローチ経路の画定は、現在はＣＡＴまたはＭＲ詰装 置装備された診断コンツルにおいて外科医によって概ね行われる。

種々の連続した放射線学的映像を検査することにより（ＣＡＴに関しては、平行 な断面の複葉の解剖断面を連続して観察することにより、またはＭＲに関しては 半軸性の前面または矢状平面を検査することにより）、外科医は、放射線学的映 像に示される解剖学的要素の３次元の伸長を視覚化し、従って自分の経験に基づ いて手術中に採用すべき外科手術経路を決定して病巣の近くのｍ織を損傷しない 様にしなければならない。

現在用いられているこの手法により、外科医は、十分な正確さをもって、誘導ま たは脳髄の部分を探査しそれに到達することができるが、絶対的な確実性で手術 を計画することを可能にする様な情報は決してもつことができない。

この不利点は、病巣に到達するために種々の解剖学的要素を横切る外科プローブ の経路の軸は、多くの場合、ＣＡＴ放射線写真の平行な断面によって画定される 平面の、または、解剖学的映像が表示されるＭＲの半軸性の前面または矢状平面 の一つに沿っていないという事実から生じる。

このことが、映像の３次元的再構成が外科医の視覚化能力に全面的に委されてい る理由である。

従って、外科医は、現在、ＣＡＴ及びＭＲで与えられた種々の断面を連続して検 査することにより腫瘍へのアブロー千の経路を選ぶが、病巣の完全な量を検査す ることはできない。

問題は、若し例えば介入の目的が治療的処理のために放射線アイソトープのべＬ ／ノドを病巣の中へ入れることであれば、または若し該病巣が取り餘かれるべき であれば、−１厳しくなる。

特にその碌な場合や簡隼な生検サンプリングが行われねばならない場合δこも、 現在の方法では、外科医が、病巣とそれを囲む健康な大脳構造との間で生じる種 々の相互連絡を完全に知ることは困難である。

ＣＡＴまたはＭＲによって作り出された映像からの種々の複葉の解剖学的断面を 連続して検査することにより、病巣の所要の点へ到達するために手術中にとられ るべき理論的経路を決定する困難さは、従って想像できる。

上記に加えて、異なった装置で行われた解剖学的データの種々の決定は、それら をフくり出した装置の異なったコンツル上で互いに別々に表示されるので、単一 の映像に一体化できないということが更に強調される。

例えば、既知の技術は、大脳血管の３次元的視覚化が可能でないから、血管造影 、極度の診断学的有意性の検査により供給された情報をＣＡ、　ＴまたはＭＲに より与えられる映像と同時に評価することを可能にしない。

従って、外科手術経路の血管構造との衝突の可能性を検査することは実際上不可 能である。

光田ｐ薯亘直盈■ 本発明の目的は、ＣＡＴまたはＭＲからの映像の解剖学的再構成で導かれる定位 の方法を用いて病巣、例えば大脳の病巣の除去中に外科的な外傷を著しく減少す ることを可能にする、特に、神経外科手術を誘導するための方法及び７置を提供 することにより、と記の不利点をなくすことである。

この目的の範囲内において本発明の重要な目的は、頭蓋の凸面体に近い病巣に対 して通常生じるものよりも時として長いことがある各科的経路を通ることによっ て、ずっと深い病巣を囲む健康な組織の外傷を防止する外科手術的アプローチの 経路を採用することを可能ムこする特に神経外科手術を誘導するための方法及び 装置を提供することである。

本発明の他の目的は、病巣と共に外科的！１度のある大脳構造、特に主血管、内 包及び核並びに皮質領域を３次元で視覚化することを可能にする特に神経外科手 術を誘導するための方法及び装置を提供することである。

本発明の更に目的とするところは、手術基準に関する列科手術用器具の向きにつ いての情報を与えることを可能にする、特に神経外科手術を誘導するための方法 及び装置をＩｌ供することである。

これらすべての目的は、少なくとも１個の定位検知装置により所要の神経放射線 学的検査を患者の一部分上に行うこと；コンピュータＸ線体軸！ｌＴｌ１ｉ撮影 装置及び／または核磁気共鳴装置からの放射線学的映像をコンピュータの記憶装 置にロードすること；該放射線学的映像上に該定位検知装置によりつくられた基 準点の位置を該コンピュータに記憶させること；咳映像の各々の異なった解剖学 的構造の輪郭を該コンピュータ中で検出すること；該異なった解剖学的構造の輪 郭を該コンピュータ中に記憶させること；該映像の咳異なった解剖学的構造の該 輪郭の概略の３次元映像を外科手段経路を画定する該定位検知装置の及び定位プ ローブの概略の３次元映像と共に可視表示部に表示するために及び該コンピュー タに入れられたすべてのデータを特定のプログラムにより処理することから成る ことを特徴とする特に神経外科手術を誘導するための方法により実質的に達成さ れる。

該方法は、コンピュータＸ線体軸断層逼影装百または定位検出装置に連結された 磁気共鳴装置を有する特に神経外科手術を誘導するための装置であって、該コン ピュータＸ線体軸断ｓｉｎ影装置からのまたは該磁気共鳴装置からの２次元の放 射線学的映像を、可視表示部のついたコンビエ・−タへ送るための手段を有し、 該コンピュータは、該２次元の放射線学的映像を該可視表示部上の３次元の映像 に転換させるだめの及び該定位検出装置の概略の３次元表示のための処理手段を 有することを特徴とする手術用装置によって行われる。

図面の簡単な説明 本発明のその他の特徴及び利点は、本発明に係わる特に神経外科手術用の方法及 び装置についての添付図面における華なる非限定的な実施例により図示されてい る、好適ではあるが限定的でない実施例の説明から明らかになるであろう。

図中、第１図は、本発明に係わる神経外科手術を誘導するための装置の概略斜視 図である。

第２図は、第１図に図示された装置のブロック図である。

第３図は、本発明に係わる装置の表示装置に表示された３次元映像の拡大図であ る。

第４１ＸＩは、本発明に係わるロケータ装置の斜視図である。

第５図は、ディジタル血管造影により得られた立体鏡的投影上のロケータ′に置 の基準点の投影の概略図である。

第６図は、２つの立体鏡的血管造影法による映像上に重ねられた定位プローブを 示す図である。

第７図は、解剖学的３次元映像を１以上の外科器具の方向と一義的な位置関係に おくのに適した関節結合アームの概略図である。

社製’ｐ　ｅｔａ１段 上記した図面を参照して、本発明に係わる方法が、以下の連続したステップによ り与えられる。

定位検知器具、更に正確には定位へルメソト（３）が、外科手術前に愚者（１５ ）を予備的な神経放射線学的検査に付するために、愚者（１５）に先ずかふせら れる。

定位へルメノトは、ロケータ素子（１６）を有しており、それによって該定位へ ルメノトにより形成された手術基準との関係における映像の面の配置を検知及び 割り出すことができる。神経放射線学的検査により映像を歪めたａ′Ｊおおった りすることなしに示されるのに適した材料でつくられた定位ヘルメットを使用す ると、好都合に、−義的且つ正確に複数の基準を決定することを可能にし、そし て、該基準の位１決めによる放射線学的映像の面の位置を決定することができる 。

定位ヘルメットを用いてＭＲまたはＣＡ、　Ｔによりこの様に得られた放射線学 的映像は、コンピュータ（６）へ送られ、後に該コンピュータの表示部に表示さ れる様に記憶装置ヘロードされる。

ひとたびコンピュータがＣＡＴまたはＭＲからの各放射線学的映像の断層面の配 置を捕捉すると、オペレータ、そして更に正確には外科医は、各断面に現れ且つ 自分の見解で手術計画にために関連がある解剖学的構造の輪郭を辿ることができ る。

病理学的組織の範囲、空洞の位置、主脈管及び特徴的な大脳の領域が概ね決定さ れる。

各放射線学的映像にある解剖学的構造の輪郭のこの検出は、勿論、ＣＡＴ上また はＭＲ上で行われる神経放射線学的検査のために用いられる定位ヘルメットの形 の明細がコンピュータに与えられた後に、例えば、ディジタル化パッド（４３） で駆動されるカーソルを用いて手作業で外科医により行われる。

上述した手順は、ＣＡＴまたはＭＲの各放１を線学的映像に対して外ｆ４医によ り繰り返され、そして、仮に種々の組織が相互に浸透し合っていてもそれらの割 り出しを容易にするために、同し種類の組織に関する解剖学的構造に属する輪郭 に同一の色が割り当てられる。

すべての情報がコンピュータにより取得された時に、該コンピュータは、ある特 定のプログラムによって、定位へルメノト及び定位プローブ２１の、そして実際 の手術を行うために外科医により選択される手術経路を画定する３次元の概略の 映像を表示部に表示することができる。

前述した様に、外科医により予め決定された放射線学的映像の解剖学的構造の種 々の輪郭は、定位へルメノトの概略表示により画定された図形の中に３次元で同 時に再現され、そして、映像の回転及び定位プローブの方向を制御するための領 域が、表示部の周辺部に表示される。

最後に、手術中に用いられるヘルメ、ノド上で、手術に入るために外科医により 表示部に選ばれた定位プローブにより画定される経路に相当する角度（４２）及 び深さの値が、矢張り表示部に表示される。

別の方式では、少なくとも６つの自由度をもつ参照数字３０で示される関節アー ムと、形態が変化する場所により連係した位置デテクタ３１とが、コンピュータ に定位へルメノト３に関するアームの向を与えるために使用されることができる 。定位へルメノト３と咳了−ムとは、脚３２により予めセットされたＢ様で連係 されている。

該関節アームにより、３次元解剖学的映像８を、外科医によって手術中に向きが 決められる、１以上の既知の図示されていない外科手術器具の向と一義的な空間 関係で配置することが可能である。

更に詳細には、関節アームは、環状の基板３３と回転自在に連係されており、そ れは、既に述べられた橋に脚３２によって定位へルメフト３と連係している。

アームの第１０ノド状素子３４は、伸縮的に延びることができ、且つ、回転自在 に第２０ノ１′状素子３５を支持している。第２Ｉｌ：１．。

ド状素子３５は、矢張り伸縮的に延びることができ、そして、矢張り関節結合に より自由端で１以上の外科手術器具を受し３るのに適した第３０ンド状素子３６ を支持している。

大脳の血管造影学的放射線学的映像の３次元映像への転換については、本発明に 係わる方法が、以下の連続したステップにより遂行される。

ＣＡＴ及びＭＲが行われるのと同じ位置に配置された定位へルメノトは、普通の ディジタル血管造影のブラウン管の回転の等角点にある様に、最初、位置決めさ れる。

この碌にして、一連の映像捕捉が、画定された立体鏡的投影に従って遂行される 。

ロケータ装置１６は、更に定位へルメノトに連係されており、且つ、環２０から 成っている。そして、該環から３本のロッド１７が咳環の平面に垂直に延びてお り、各ロッドには、小さな鋼球１８が先端についている。

該３本のロッドは、環の周辺上に好都合に互いに隔てられており、そして、異な った角度で互いに重なる合わずに、且つ第５図及び第６図に示される立体鏡的血 管造影順序の異なった位置で映像を投影する様にヘルロントの平面から互いに異 なった高さを有している。

好適な技術的手段では、この様にして得られた映像は、テレビカメラによりディ ジタル化され、そして、外科手術のグラフィックコンピュータへ送られる。

この点で、外科医は、デジタイザバッドのカーソルを用いて、各映像において３ つの球の正確な位！、従って血管造影の映像の捕捉の角を割り出すことができる 。

上記によって、ブラウン管の焦点と定位へルメノトと映像の平面との距離及び明 らかにディジタル血管造影のブラウン管の回転面における定位へルメノトの配置 が一定であり、且つ知られているから、各血管造影の投影の捕捉角を一義的に決 定することが可能である。

この段階で、コンピュータにより各血管造影の投影の各捕捉角に関して定位経路 の投影を計夏すること、及び斯くして各定位的に得られた血管造影の映像の上に それを重ね合わせることは可能である。

この点で、外科医は、ＣＡＴまたはＭＲで検知された情報を用いることにより最 適の外科手術経路を決定し且つ定位的に得られた血管造影の映像上に選ばれた経 Ｂ２１の投影を得ることができる。

これまで述べたところから、２つの立体鏡的映像の適当なガラスによる同時観察 は、血管の構造と外科手術用のプローブとの間の相互関係の３次元の認知を可能 にする。

明らかに、若し外科手術の標的が血管構造であれば、手術の全体の計画は、専ら 血管造影の映像の上で遂行されるであろう。

前述した樟に、参照数字１で概括的に示された、神経外科手術をを誘導するため の装置は、コンピュータ断層造影装置または第１図に図示された様に、患者１５ によって着用される既知の定位ヘルメット３の欅な定位検知装置に連結された磁 気共鳴り置を有している。

装置１は、例えばＭＲからの２次元の放射線学的映像５を可視表示部７のついた コンピュータ６へ送るための手段４を有している。

コンピュータ６は、２次元の映像５を３次元の映像に転換するのに適した処理手 段、更に詳細にはソフトウェアを有しており、その３次元の映像は、定位へルメ ノトの３次元概略表示１０と共に可視表示部９上で視ることができる。

大脳の血管造影映像の３次元処理を行うための装置は、図示されていない既知の 計数型血管造影図を有しており、その中で、患者１５によって着用された定位ヘ ルメット３がブラウエ管の回転の等角点に正確に置かれる。

ロケータ装置１６は、更に、定位へルメノト上で取り外し自在に連係されること ができ、そして、ヘルメットの平面から異なった高さに適切に隔てられて取り付 けられた小さな鋼球１８が先端についた３本のロッド１７を有している。

この様に構成された本発明は、多くの修正及び変形が可能であり、それらのすべ ては、発明の概念の範囲内にあり、そして、すべての細部は、更に技術的に均等 な素子によって置換可能である。

実際に、使用される材料及び寸法は、必要性及び技術水準に応じた何れでもよい 。

国際調査報告 国際調査報告 ＥＰ　８９０１３６２ ＳＡ　３２２３４

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．少なくとも１個の定位検知装置（３）により所要の神経放射線学的検査を患 者（１５）の一部分上に行うこと；コンピュータＸ線体軸断層撮影装置及び／ま たは核磁気共鳴装置からの放射線学的映像（５）をコンピュータ（６）の記憶装 置にロードすること；該放射線学的映像上に該定位検知装置によりつくられた基 準点（１８）の位置を該コンピュータに記憶させること；該映像の各々の異なっ た解剖学的構造（４０）の輪郭を該コンピュータ中で検出すること；該異なった 解剖学的構造の輪郭を該コンピュータ中に記憶させること；該映像の該異なった 解剖学的構造の該輪郭の概略の３次元映像（８）を外科手段経路を画定する該定 位検知装置の及び定位プローブ（２１）の概略の３次元映像と共に可視表示部（ ９）に表示するために及び該コンピュータに入れられたすべてのデータを特定の プログラムにより処理することから成ることを特徴とする、特に神経外科手術を 誘導するための方法。 ２．前記コンピュータが、外科手術が該患者に行われる手術室の直近に収容され ることを特徴とする請求の範囲１に記載の方法。 ３．前記定位検知装置（３）が少なくとも１個の外科用器具の該放射線学的映像 に関する位置を検出するためのロケータ素子（１６）を有することを特徴とする 請求の範囲１に記載の方法。 ４．前記ロケータ素子が、関節結合のアーム（３０）を有し、該アーム（３０） は、予めセットされた態様で該定位検出装置（３）と連係させるための脚（３２ ）を有する環状の基板（３３）と回転自在に連係させられていることを特徴とす る請求の範囲３に記載の方法。 ５．前記関節結合のアームが、第２のロッド状素子（３５）と回転自在に連係さ せられている第１のロッド状素子（３４）を有しており、第２のロッド状素子も 、外科器具を支持するための第３のロッド状素子（３６）を回転自在に支持して おり、且つ該アームは、その形が変化する部位と連係させられている位置検出装 置（３１）を有していることを特徴とする請求の範囲４に記載の方法。 ６．前記第１及び第２のロッド状素子の少なくとも１つが、伸縮式に延びること ができることを特徴とする請求の範囲５に記載の方法。 ７．コンピュータＸ線体軸断層撮影装置及び／または核磁気共鳴装置からの異な った解剖学的構造の輪郭のコンピュータヘの記憶が、ディジタイザパッド（４４ ）のカーソル（４３）を動かすことによって行われることを特徴とする請求の範 囲１に記載の方法。 ８．前記放射線学的映像の異なった解剖学的構造の輪郭が、各種類の組織ごとに 同じ彩色をもつことを特徴とする請求の範囲１に記載の方法。 ９．前記可視表示部が、第１の３次元映像を回転させるための及び外科手術経路 をそれに関連して方向づけるための制御手段（４１）を有することを特徴とする 、請求の範囲１に記載の方法。 １０．前記可視表示部が、角の値（４２）の及び手術の誘導装置の均等な角の値 に対応する外科手術径路の深さの表示をもつことを特徴とする請求の範囲１に記 載の方法。 １１．コンピュータＸ線体軸断層撮影装置または定位検出装置（３）に連結され た磁気共鳴装置（２）を有する特に神経外科手術を誘導するための装置であって 、該コンピュータＸ線体軸断層撮影装置からのまたは該磁気共鳴装置からの２次 元の放射線学的映像（５）を、可視表示部のついたコンピュータ（６）へ送るた めの手段（４）を有し、該コンピュータは、該２次元の放射線学的映像を該可視 表示部（９）上の３次元の映像（８）に転換させるための及び該定位検出装置の 概略の３次元表示のための処理手段を有することを特徴とする手術用装置。 １２．オペレータ側の該３次元映像との相互作用のためのディジタイザパッド（ ４３）を有することを特徴とする請求の範囲１１に記載の装置。 １３．患者に定位ヘルメット（３）を着用させること；該定位ヘルメットとロケ ータ装置（１６）とを連係させること；ディジタル血管造影により画定された立 体鏡的投影により一連の定位の捕捉を行うこと；各立体鏡的投影上に該ロケータ 装置の複数の基準点（１８）を投影させること；コンピュータ（６）に該定位の 捕捉を記憶させること；各立体鏡的血管造影映像中の該基準点を割り出すこと； 各血管造影の投影の捕捉の角度を一義的に決定すること；該各捕捉角のための定 位の径路の投影を計算すること；及び該投影を該血管造影映像上に重ね合わせる ことから成ることを特徴とする特に神経外科手術を誘導するための方法。 １４．前記ヘルメット及びロケータ装置がディジタル血管造影のブラウン管の回 転の等角点に配置されることを特徴とする請求の範囲１３に記載の方法。 １５．前記ロケータ装置が、環状素子（２０）を有し、少なくとも３本のロッド （１７）が該素子から垂直に延び、各ロッドは端部に球（１８）を有しているこ とを特徴とする請求の範囲１３に記載の方法。 １６．前記ロッドが、前記環の周辺に沿って互いに隔てられており、且つ互いに 異なった高さを有することを特徴とする請求の範囲１３に記載の方法。 １７．詳細に説明され且つ図示された特徴の１つ以上を有することを特徴とする 、特に神経外科手術を誘導する方法及び装置。