JPH09507131A

JPH09507131A - 電算機支援顕微鏡外科手術のための設備と前記設備の使用法

Info

Publication number: JPH09507131A
Application number: JP7508490A
Authority: JP
Inventors: ドルゥエ，エルヴェ
Original assignee: ディーメドインターナショナルエス．アー．
Priority date: 1993-09-07
Filing date: 1994-09-06
Publication date: 1997-07-22
Also published as: FR2709656A1; DE69422631D1; DE69422631T2; DK0722299T3; US5755725A; WO1995007055A1; EP0722299B1; GR3033219T3; FR2709656B1; ES2145151T3; ATE188601T1; PT722299E; EP0722299A1

Abstract

(57)【要約】本発明は、一方の端が固定座標系Ｒ_cに連結されている連接ツール支柱を含むタイプの、電算機支援顕微鏡外科手術のための設備において、前記システムが前記固定座標系Ｒ_c内のツールの座標を決定する手段と、画像Ｒ_iの座標系内の画像システムに由来する画像が記録された画像データベースとから成り、固定座標系Ｒ_c内の患者の座標系Ｒ_pの位置に応じて電気信号を出力する固定座標系Ｒ_cと連結した少なくとも2個のセンサーと、2次元センサーからの情報に応じてツールの座標系Ｒ_oを患者の座標系Ｒ_pおよび画像の座標系Ｒ_iと対応させるための計算機と、前記計算機が制御画面上の画像座標系Ｒ_i内でツールの位置を視覚化するために信号を発生して、前記固定座標Ｒ_c内のツールの座標と画像データベースからくる情報を決定し、制御ボックスから来る制御信号に応じてツールの位置と移動を制御するための手段を具備することを特徴とする設備に関するものである。

Description

【発明の詳細な説明】電算機支援顕微鏡外科手術のための設備と前記設備の使用法本発明は電算機支援定位顕微鏡外科手術のための設備に関するものである。現状技術現状技術においてかかる設備は周知である。例えば、フランス特許FR2651670 には病変部の位置を正確に突き止める方法とその方法を実施するための装置が開示されている。本発明は病変部の正確な位置決定装置と方法に関するものである。本発明による方法は検査する器官を実施する生検と同じ位置に固定する過程と、生検装置に対して決定された位置を占める非対称の1点に集まる3本の不透明な線を備えた少なくとも1つの透明な長方形を介して器官のコンピュータ断層撮影軸方向切断（ＸＹ）を実施する過程と、選択した病変部の断面について前記不透明な線によって横断された2つの区分（AB、AC）の長さを測定する過程と、採取位置で少なくとも1枚のネガを実施する過程と、前記ネガの上に３本の不透明な痕跡を復元する過程と、前記ネガの上に測定した区分（AB、AC）の長さを移して選択した病変部断面に対応する病変部の基底線を決定する過程とから成ることを特徴とする。この方法の実施には患者を完全に固定することが必要である。番号FR2686499で公開された別のフランス特許には、標的の治療を制御するために標的内にまたはその近傍に埋め込まれたマーカー要素を用いる身体内の病変部などの標的の治療装置が記載されている。この治療装置は、・病変部の治療手段と、・例えば機械的に、または電気的に、治療手段に接続した、病変部の位置決め手段と、・位置決め手段を用いて治療手段に対する病変部の位置を計算する手段と、・治療手段の作動手段：とから成る。位置決め手段は病変部の内部に埋め込まれた少なくとも1つのマーカー要素の位置決めを実現する。計算手段はX、Y、Z軸に沿って任意の位置の中で空間内で移動する治療手段を位置づけるために使用される治療手段に対するマーカー要素（M0、M1、M2、M3）の位置の座標を計算する。この装置は病変部の正確な治療の実現を可能にする。かかる装置は、使用のために、煩わしい外科前準備を必要とする。フランス特許FR2682778は電算機支援定位顕微鏡外科手術のための顕微鏡と、その運転のための方法を開示している。この顕微鏡は光学データを検出する検出器と、位置識別システムと、前記システムの信号を評価するプロセス制御装置とから成る。このシステムは顕微鏡の光学系の中に組み込まれた光学式のシステムであり、装置から出力された信号を2次元図形表示に変換する装置を備えている。先行技術の別の特許である、特許PCT／FR090／00714は主座標系が患者のベッドに結びつけられている設備を開示している。患者は保持ヘルメットまたは同等の手段によってベッドに対して固定されている。先行技術のこの文書はシステムが構造SNHとSRの座標系R2に対して、結びつけられた位置決めの、2で示された手段を備えていることを記載している。例として、頭部は手術台に固定されている。この解決法は完全に満足できるものではない、なぜなら保持手段が可能な接近経路を狭め、外科医にやっかいな制約を課すので、患者の位置は手術の最初から決定的であると見なさなければならないからである。さらに、手術台は決して絶対的な機械強度を示すことはない、また患者と仮想画像の間の相関は特定の手術に十分な精度を示さない。特許WO92／06644は放射源とあらかじめ得られた画像の一致手段を含む放射線治療設備を記載している。この文書には出願人の発明の固定座標系に相当する座標系の使用が記載されていないが、先行技術のこの文書が意図している用途を考えれば不要である。本発明の目的本発明の目的は、画像取得段階と外科目的のための画像の利用段階を分離することを可能にする、人間工学的使用の設備を提案することによってこれらの不便を解消することである。技術の現状において、やっかいな、あるいは外傷性の介入を必要としない診断を目的とする画像取得システムは術中を目的として使用することはできない。なぜなら、術中の造影には患者にとっても手術スタッフにとっても制約の多い定位技術を利用する必要があるからである。これらの技術には、既知の固定座標系に対する画像を取得し、画像の十分な校正を可能にし、所与の座標系に対して患者の頭部、またもっと一般的には手術領域の固定を確保するために不可欠なフレームの形の機械構造を埋め込むという苦痛を伴う過程が特に含まれている。本発明の目的は、外科医に外科医の手術計画を実時間で誘導するための情報を提供するために医用造影システムによって得られた数値画像と患者の間の相関を保証することである。手術によってはミリメートル単位の、さらにはそれ以下の相関精度が必要になる。この目的を達成するために、本発明による設備は患者、造成システムまたは視覚化システムとは完全に独立した構造に結びつけられた固定座標系Rrである絶対座標系を含んでいる。本発明のもう1つの目的は外科医が、入院中いつでも、さらには別の病院施設内で、簡単な手順で、麻酔されていない自律の患者に対する画像取得を実施し、必要ならば、複数個の補助造影技術を利用することを可能にすることである。本発明は特に、一方の端が固定座標系Ｒ_cと一体である連接ツール支柱を含むタイプの設備に関するものであり、前記システムは前記固定座標系Ｒ_c内のツールの座標(点の位置と準ベクトルの方向)を決定する手段と、画像Ｒ_iの座標系内の画像システムに由来する画像が記録された画像データベースとから成る。本発明による設備は固定座標系Ｒ_c内の患者の座標系Ｒ_pの位置に応じて電気信号を出力する固定座標系Ｒ_cと連結した少なくとも2個のセンサーと、前記センサーからの情報に応じてツールの座標系Ｒ_oを患者の座標系Ｒ_pおよび画像の座標系Ｒ_iと対応させるための計算機と、前記計算機が制御画面上の画像座標系Ｒ_i内でツールの位置を視覚化するために信号を発生して、前記固定座標系Ｒ_c内のツールの座標と画像ベースに由来する情報を決定し、制御ボックスから来る制御信号に応じてツールの位置と移動を制御するための手段とから成る。かかる設備は患者を手術棟に輸送する前に、手術に先立って取得した1つまたは複数個の画像の利用を可能にし、また外科手術の進行との関連において画像を実時間で利用することを可能にする。固定座標系は完全に独立した座標系であり、患者の座標系、画像の座標系およびツールの座標系のいずれからも切り離されている。固定座標系は絶対かつ恒久的座標系である。これは例えば、天井、床または壁などの手術棟の構造要素に結びつけられている。この固定座標系は患者の移動の可能性も、ツールの移動の可能性も制限することなしに、あらゆる状況において、変形の異なる行列が計算できる恒久的かつ安定した基準を保証するように選択される。第1の変型によれば、センサーは固定座標系Ｒ_cと連結した、その観察野が外科手術領域を含むように配置された少なくとも2台の取得撮像機によって構成される。有利には、前記固定座標系Ｒ_c内のツールの座標を決定するための手段は固定座標系Ｒ_cと連結した、その観察野がツールの可動空間を含むように配置された少なくとも2台の取得撮像機によって構成される。推奨実施態様によれば、設備はツールホルダーと連結した、少なくとも４つの非共面点光源を備えた、幾何的に定義された三角面を備え、前記三角面の可動性空間は取得撮像機の視野内に含まれる。有利には、設備はさらに患者と連結した、少なくとも４つの非共面点光源を備えた、幾何的に定義された三角面を備え、前記三角面の可動性空間は取得撮像機の視野内に含まれる。本発明は付属の図面を参照して、以下の説明を読むことによっていっそうよく理解できるだろう。図1は設備の全体図を表している。本発明の設備は、・連接した支柱（1）と；・ツールホルダーステージ（2）と；・3台の撮像機（3、4、5）の集合と；・基準三角面（21、31）と；・計算機（8）と；・数値化した画像記憶装置（9）と；・視覚化画面（10）：とから成る。連接支柱（1）は例えば手術室の天井などの固定座標系Ｒ_cと連結した基部（11 ）を備えている。連接支柱（1）は記載した例では「平行デルタ3軸」型のシステムによって構成されている。それは独立して制御される電動機（15）によって基部（11）に接続された3本の腕（12、13、14）の最初の系列を具備している。3本の腕（12、13、 14）の最初の系列は玉継ぎ手（16）によって第2の系列の腕（17、18、19）に接続されている。腕（17から19）の先端は回転軸を介して基礎（20）と連結されている。腕は基部（11）と平行な面内で2本ずつ120度離されている。腕（17から19）の先端は2本ずつ垂直な3本の回転軸を含む機構（20）に接続され、最後の回転軸の先端は外科医器具の結合手段を備えたツールホルダーステージ（2）を支えている。この基礎はさらに、幾何的は位置が正確にわかっている、発光ダイオードなどの、4つの発光点（22から25）の組み合わせなどで構成された三角面（21）を備えている。この三角面（21）の移動は固定座標軸Ｒ_c内の三角面（21）の重心の位置とその方向をいつでも計算し、従って、固定座標系Ｒ_cからツールホルダー座標系Ｒ_o の間の移行行列を求めることを可能にする電気信号を出力する撮像機（3、4、5 ）の集合によって取得される。発光ダイオードは、実施態様によれば、順次通電されるので、検出は同期して行われる。患者（30）も三角面（31）を担持し、それによって撮像機（3、4、5）の集合は固定座標軸Ｒ_c内の三角面（31）の重心の位置とその方向をいつでも計算し、従って、固定座標系Ｒ_cから患者座標系Ｒ_pの間の移行行列を求めることを可能にする電気信号を出力する。画像取得前に患者の上に設置され、整列していない4点に配置されたインプラントの形で幾何学的に定義された三角面を実現することもできる。その場合これらのインプラントは使用する撮像システムによる検出を可能にする材料で実現される。インプラントは例えばチタンで実現される。外科手術のための設備の使用の方法は次の通りである。患者は、準備の後、画像取得機器を備えた第1の室内に入る。この室内で、既知の仕方で、患者の計装、原画像の取得、実現された画像の確認が行われる。画像は数値化され、画像データベース内に記憶される。これらの画像が、ついで、患者のいないときに、画像の校正とセグメント化、画像の索引作成と、必要ならば軌道と手術計画のプログラミングによって、作業台から利用される。患者は次に手術室に輸送される。手術室内では順次・患者の準備・ツールホルダー装置の計装；・画像取得過程で取り付けた計装を保存して、患者の設置；・患者の補足計装；・各種の座標系の対応の実施；・外科手術および手術画像の記録：が行われる。外科手術中は補足計装だけが見えるが、撮像過程で設置した最初の計装はシーツまたは視界の下に隠れている。次いで患者は手術室の外に移され、その間に手術画像が作業台で利用される。撮像システムによる画像取得のプロセスはより具体的には、・頭部に計装する場合は患者の毛を剃る過程と；・必要ならば撮像室に輸送する前に患者を麻酔する過程と；・三角面（15）またはインプラントを設置する過程と；・患者を撮像システム内に位置づける過程と；・画像取得の実施過程と；・特に記録された画像のそれぞれの上の指標の可視性と、解像度と、その後の外科手術に必要な情報に関して、画像ベース内に記録された画像を確認する過程と；・患者を外に出す過程：とから成る。画像は、ＭＲＩ、血管造影、Ｘ線造影、コンピューター造影、などの既知のあらゆる撮像手段によって取得できる。数値化された画像はデータベース内に保存され、必要ならば遠くの現場からネットワークによってアクセスできる。このように記録された画像は、・使用するイメージャーの仕様による画像の校正；・2D／3Dまたは3Dで利用するための画像のセグメント化；・対応させるための指標点の必要な割り出し；・特に標的、可能な進入経路および器具の軌道の探索によって、また場合によっては、2Dあるいは3Dの異なる戦略のシミュレーション、およびこのようにして実験した進行軸の記憶によって、手術段階で利用するために、画像データベース内に含まれる画像の特性点の位置決め：を行うために処理される。画像処理と画像データベースの仮想利用のこの過程の後で、患者は手術室内に輸送される。あらかじめ取得した情報を外科医が利用できるためには、患者の上の手術領域に対応する中間指標内の、画像に対するツールの軸の位置と相対的方向を知ることが必要である。このために、本発明は取得した、患者に結びつけられる画像とツールの対応を可能にする。位置決めはツールと患者の位置にかかわらず実施されなければならない。ツールの位置決めに使われる三角面（21）はツールホルダー基部に非動または可動に固定されている。固定手段はツールの支柱に対する三角面（21）の位置の恒久性を保証するために連接がないことが望ましい。連結はクリップ留めで実現できる。患者の位置決めは、標準化された硬質三角面の設置、非整列インプラントの設置、さらには位置決め探針による、手術領域の近傍での、患者の表面の特性点の指定、など様々な仕方で実現できる。この最後の解決法は、撮像機システムによって検出できる2つの基準点を担持した、形状認識によって移動を追跡できる、患者の様々な特性点の位置を指定し、従って記憶することのできる探針の形の指示器（32）を使用することにある。この特性領域は鼻、目尻、または顎である。かかるゾンデ（32）は尖端領域（35）で集結している探針の形状の本体を備え、撮像機（3、4、5）から出力される信号の分析によってゾンデ（32）の位置と方向を決定できる少なくとも２つの発光点（33、34）を備えている。座標系の対応は以下に詳しく説明する。よく理解できるように次の記号を使用する： ^aＰ指標Ｒ_a内の定められた点； ^aＴ_b 指標Ｒ_a内で、関係式^aＰ=^aＴ_b ^bＰによって、指標Ｒ_b内の定められた点の座標を表すことを可能にする同質変換行列（4行、4列）。他方、上記の様々な指標は：Ｒ_o ツールの指標；Ｒ_i 画像の指標；Ｒ_c 撮像機の指標；Ｒ_pr ゾンデの指標；Ｒ_pg 患者の大まかな指標；Ｒ_pc 患者の補正指標；Ｒ_mi 整列していない少なくとも4点によって定義される幾何的指標（iは１からｎまで変わる）；Ｒ_m1 ツールに結びつけられる幾何的指標；Ｒ_m2 患者に結びつけられる幾何的指標。他方、ゾンデの指標Ｒ_pr内で得られた点Ｐ_jの集合によって定義される表面を^p ^r Ｓ、画像の指標Ｒ_i内で得られた点Ｐ_jの集合によって定義される表面をⁱＳで表す。第1の過程：画像指標と患者指標の対応付け座標系の対応付けの第1の過程は画像指標と患者指標の間の移行の行列ⁱＴ_p/pc を計算することである。設備の使用の一例によれば、画像指標Ｒ_i内の既知の目立つ点を指すのにゾンデ（32）を使用する。ゾンデ（32）の先端の座標は構造と、ゾンデによって担持された発光点（33、34）を検出する撮像機（3、4、5）によって出力される情報の処理によって知られる。このようにして、次式によって撮像機の指標内のゾンデ（32）の先端（35）の座標が表される： ^cＰ_{ゾンデの先端}＝^cＴ_pr ^prＰ_{ゾンデの先端} 従って、撮像機の座標系とゾンデの座標系の間の移行の行列が計算できる。他方、いずれの場合にも、撮像機（3から5）によって識別可能で、患者の指標Ｒ_pcを定義する非整列の4つの点を含むインサートまたは三角面（31）を用いる。これらの点ⁱＰ_jは画像指標Ｒ_i内で既知であり、その中で座標が^prＰ_jであるゾンデの指標Ｒ_pr内で、ゾンデ（32）によって測定される。ゾンデの先端が三角面（31）の点の1つ、またはインサートの1つを指すとき、2つの座標の間に同一性の関係がある： ^prＰ_j＝^prＰ_{ゾンデの先端} 従って、変換ⁱＴ_prは画像データベースの点ⁱＰ_jとゾンデによって測定された点^pcＰ_jの間の関係によって決定される。指標Ｒ_pcに対して、使用の原則によって固定の中間指標Ｒ_m2を使用し、変換行列ⁱＴ_m2を決定する。この行列ⁱＴ_m2は画像データベースの点ⁱＰ_jとゾンデによって測定された点^m2Ｐ_jの間の関係によって決まる。なぜなら、ゾンデ（32）の先端が点Ｐ_jに向けられたとき、次の関係式が確認される： ^m2Ｐ_j＝^m2Ｔ_c(ｔ)^cＴ_pr(ｔ)^prＰ_{ゾンデの先端} そのとき、最小二乗法によってⁱＴ_m2が求められる：実施の変型において、表面対応法を用いて、三角面（31）の設置またはインサートの設置が避けられる。このために次の2つの連続する過程を実施する：第1の過程では、患者の上に4つの目立つ点の印を付ける（例えば鼻、目、など）。これによって前述の変型に似た状況になる、なぜなら座標ⁱＰ_jが画像指標Ｒ_i 内で既知である、非共面点Ｐ_jを配置するからである。変換ⁱＴ_pgは画像データベースの点ⁱＰ_jとゾンデ（32）で測定した点^pgＰ_jの間の関係によって求められる。上述の場合と同じく、指標Ｒ_pgとＲ_pcに対して固定の中間指標Ｒ_m2を使用する。このとき得られる「大まかな」変換(ⁱＴ_m2)_gによって得られる数ミリメートル程度の精度は、臨床使用には不十分である。第2の過程では、ゾンデ（32）によって、手術の領域に近い、複数個の目立つ点に印を付けて患者の補正指標Ｒ_pcを定義する。この作業によって2つの表面が対応づけられる：・ｎ≧ｊ≧４でゾンデ^prＳ（^prＰ_j）による取得で定義された患者の実表面、解像度はｎが大きいほどあがる；・画像指標内に定義された、このために画像データバンクの一部だけを選択して大まかな変換(ⁱＴ_m2)_gを用いる、実表面にもっとも近い患者の画像に結びつけられる表面ⁱＳ。^prＳ｛^prＰ_j｝ここでｎ≧ｊ≧４このとき次の関係式が得られる： ^m2Ｐ_j＝^m2Ｔ_c(ｔ)^cＴ_pr(ｔ)^prＰ_{ゾンデの先端} ここで、^prＰ_{ゾンデの先端}＝^prＰ_j そのとき、最小二乗法によってⁱＴ_m2が求められる：第2の渦程：ツールの指標と固定指標の対応付け座標系の対応付けの第2の過程はツール指標と固定指標の間の移行の行列^cＴ_o を計算することである。・ツールの指標Ｒ_oと固定指標Ｒ_m1の間の関係式を与える変換^m1Ｔ_oは構造から既知である。指標Ｒ_o内の点^oＰの座標は指標Ｒ_m1内で次式によって表現できる： ^m1Ｐ＝^m1Ｔ_o ^oＰ・固定指標Ｒ_m1と指標Ｒ_cの間の関係式を与える変換^cＴ_m1は赤外線測定によって実時間で知られる。指標Ｒ_m1内の点^m1Ｐの座標は指標Ｒ_c内で次の関係式で表される： ^cＰ＝^cＴ_m1(ｔ)^m1Ｐ従ってツールに結びつけられる点^oＰの座標は測定固定指標Ｒ_c内で次式によって実時間で表わされる： ^cＰ＝^cＴ_m1(ｔ)^m1Ｔ_o ^oＰ指標Ｒ_oは三角面（21）によって定義されるので、ツール指標Ｒ_oと撮像機指標Ｒ_cの間の実時間の関係式が得られる。変換行列の計算を可能にする式の解固定指標Ｒ_m1が少なくとも４つの非共面点^m1Ｐ₁から^m1Ｐ₄によって定義される。撮像機（３から５）は、そのなかでの座標が^cＰ₁から^cＰ₄である、撮像機座標系内のこれらの４つの点を検出する。 ^cＰ_j＝^cＴ_m1 ^m1Ｐ_j、ここでｊ＝１から４となる関係式^cＴ_m1を求める。理論的に、｜｜^cＰ_j−^cＴ_m1 ^m1Ｐ_j｜｜＝０従って、誤差が最小になる^cＴ_m1を求める、そこから：最小値は微分によって求められる。^c Ｔ_m1は12個の目立つ要素の均質な4×４行列である。次の関係式が導かれる：また12の未知数の3×4＝12の等式の系が得られるｋ＝１から３のとき：ｋは線の指数ｌ＝１から４のとき、ｌは列の指数従ってこの式で、Ｔ_k,1 Ｔ_k1 Ｔ_k2 Ｔ_k3 Ｔ_k4 で得られる等式の系は独立した３つの下位系に分解されるこの等式の系の解は本発明による設備の計算機によって知られているアルゴリズムによって実現されるが、当業者は適切な電算機による解法を使用することができるので、本明細書では詳しく述べない。第3の過程：画像指標と撮像機指標の対応付け座標系の対応付けの次の過程は患者に結び付けられた指標Ｒ_m2と画像指標Ｒ_i の間の移行の行列^m2Ｔ_i(ｔ)を実時間で計算することである。・ゾンデ（32）の指標Ｒ_prと撮像機指標Ｒ_cの間の関係式を与える変換^cT_prは赤外線測定によって実時間で知られる。指標Ｒ_pr内の点^prＰの座標は指標Ｒ_c内で次式によって表現できる： ^cＰ＝^cＴ_pr(t) ^prＰ・固定指標Ｒ_m2と指標Ｒ_cの間の関係式を与える変換^cＴ_m2は赤外線測定によって実時間で知られる。指標Ｒ_m2内の点^m2Ｐの座標は指標Ｒ_c内で次の関係式で表される： ^cＰ＝^cＴ_m2(ｔ)^m2Ｐ、ここで^cＴ_m2(ｔ)は^cＴ_m1(ｔ)と同様に求められる。・ゾンデ（32）の先端の座標^cＰ_{ゾンデの先端}は構造から指標Ｒ_pr内で知られる。これは次の関係式で表される： ^cＰ_{ゾンデの先端}＝^cＴ_pr(ｔ)^prＰ_{ゾンデの先端} 従ってそれらは指標Ｒ_m2内で次式によって表わされる： ^m2Ｐ_{ゾンデの先端}＝^m2Ｔ_c ^cＴ_pr(ｔ)^prＰ_{ゾンデの先端} 第4の過程：画像指標とツール指標の対応付け対応付けの最後の過程は指標Ｒ_oと指標Ｒ_iの間の関係を求めることである。このため、次のことがわかっている：・第2の過程：変換^m1Ｔ_o（構造より既知）と^cＴ_m1(t)（赤外線測定により実時間で決定）によって撮像機の指標内のツールの位置；・第3の過程：対応付けの際に求められた、変換ⁱＴ_m2による固定指標Ｒ_m2と画像指標Ｒ_iの間の相関。・赤外線測定により実時間で決定された、^cＴ_m2(t)の逆の変換^m2Ｔ_c(t)による固定指標Ｒ_cに対する指標Ｒ_m2の位置。次の変換が得られ ⁱＴ_o(t)＝ⁱＴ_m2 ^m2Ｔ_c(t) ^cＴ_m1(t) ^m1Ｔ₀ 問題の点に対応する断面を実時間で表示できる。また、画像データベース内で定義された標的に対してツールを実時間で制御することのできるⁱＴ_o(t)の逆の、変換^oＴ_i(t)も得られる。以上の如く本発明を例として説明したが、それによって本発明はいっさい制限されない。当業者は数多くの変型もしくは応用を提案することができるがそれをもって本発明の範囲を逸脱することはできない。

【手続補正書】特許法第１８４条の８【提出日】１９９５年１０月１１日【補正内容】請求の範囲１．一方の端が第1の座標系Ｒ_cに連結されていろ連接ツール支柱を含むタイプの、電算機支援顕微鏡外科手術のための設備において、画像Ｒ_iの座標系内の画像システムに由来する画像が記録された画像データベースとから成り、第1の座標系Ｒ_c内の患者の座標系Ｒ_pの位置に応じて電気信号を出力する第1の座標系と連結した少なくとも１個の２次元センサーと、2次元センサーからの情報に応じてツールの座標系Ｒ_oを患者の座標系Ｒ_pおよび画像の座標系Ｒ_iと対応させるための計算機と、制御画面上の画像座標系Ｒ_i内でツールの位置を視覚化するために信号を発生し、制御ボックスから来る制御信号に応じてツールの位置と移動を制御するための計算機、前記第1の座標系Ｒ_cが患者と画像座標系とは独立した固定座標系であり、前記固定座標Ｒ_c内のツールの座標を決定する手段を具備することを特徴とする設備。２．請求項１に記載の電算機支援顕微鏡外科手術のための設備において、 2次元センサーが固定座標系Ｒ_cと連結した、その観察野が外科手術領域を含むように配置された少なくとも2台の取得撮像機によって構成されることを特徴とする設備。３．請求項１または２に記載の電算機支援顕微鏡外科手術のための設備において、前記固定座標系Ｒ_c内のツールの座標を決定するための手段が固定座標系Ｒ_c と連結した、その観察野がツールの可動空間を含むように配置された少なくとも 2台の取得撮像機によって構成されることを特徴とする設備。４．前記請求項のいずれか一つに記載の電算機支援顕微鏡外科手術のための設備において、ツールと連結した、少なくとも４つの非共面点光源を備えた、幾何的に定義された三角面を備え、前記三角面の可動性空間が取得撮像機の視野内で既知であることを特徴とする設備。５．前記請求項のいずれか一つに記載の電算機支援顕微鏡外科手術のための設備において、患者と連結した、少なくとも４つの非共面点光源を備えた、幾何的に定義された三角面を備え、手術の過程の全体において、前記三角面の可動性空間が取得撮像機の視野内で既知であることを特徴とする設備。６．請求項１に記載の電算機支援顕微鏡外科手術のための設備において、指示先端（35）を備えたゾンデ（32）と、指示先端（35）に対する位置が幾何的に決定された少なくとも2つの発光点（33、34）をさらに備えることを特徴とする設備。７．あらかじめ記録された画像に対する顕微鏡外科ツールの位置を視覚化する方法において、・^m1Ｔ_oがツール指標Ｒ_oと構造によって既知の指標Ｒ_m1の間の関係を与える変換の行列を意味し、 ^cＴ_m1(t)が固定指標Ｒ_m1と時間ｔの指標Ｒ_cの間の関係を与える変換の行列を意味するとき、構造より既知の変換^m1Ｔ_oと光学測定により実時間で決定された、^cＴ_m1(t)によって指標Ｒ_c内のツールの位置を指標Ｒ_cに結びつけられた撮像機によって求める過程と；・患者に結び付けられる指標Ｒ_m2と画像指標Ｒ_iの間の移行の行列ⁱＴ_m2を求める過程と；・光学測定により実時間で決定された、変換^m2Ｔ_c(t)による指標Ｒ_cに対する指標Ｒ_m2の位置を求める過程と；・問題の点に対応する断面を実時間で表示することを可能にする変換 ⁱＴ_o(t)＝ⁱＴ_m2 ^m2Ｔ_c(t) ^cＴ_m1(t) ^m1Ｔ₀ を計算する過程：とを含むことを特徴とする方法。８．画像データベースに対して顕微鏡外科ツールを制御する方法において、・構造より既知の変換^m1Ｔ_oと光学測定により実時間で決定された、^cＴ_m1(t) によって撮像機の指標Ｒ_c内のツールの位置を求める過程と；・指標Ｒ_m2と画像指標Ｒ_iの間の移行の行列ⁱＴ_m2を求める過程と；・光学測定により実時間で決定された、変換^m2Ｔ_c(t)による固定指標Ｒ_cに対する指標Ｒ_m2の位置を求める過程と；・変換 ⁱＴ_o(t)＝ⁱＴ_m2 ^m2Ｔ_c(t) ^cＴ_m1(t) ^m1Ｔ₀ を計算する過程と；・画像データベース内で定義された標的に対してツールを実時間で制御することのできるⁱＴ_o(t)の逆の、変換^oＴ_i(t)を計算する過程：とを含むことを特徴とする方法。

Claims

【特許請求の範囲】１．一方の端が第1の座標系に連結されている連接ツール支柱を含むタイプの、電算機支援顕微鏡外科手術のための設備において、前記システムが前記第1の座標系内のツールの座標を決定する手段と、画像Ｒ_i の座標系内の画像システムに由来する画像が記録された画像データベースとから成り、第1の座標系内の患者の座標系Ｒ_pの位置に応じて電気信号を出力する第1 の座標系と連結した少なくとも2個のセンサーと、2次元センサーからの情報に応じてツールの座標系Ｒ_oを患者の座標系Ｒ_pおよび画像の座標系Ｒ_iと対応させるための計算機と、制御画面上の画像座標系Ｒ_i内でツールの位置を視覚化するために信号を発生し、制御ボックスから来る制御信号に応じてツールの位置と移動を制御するための計算機を備え、前記第1の座標系が患者と画像座標系とは独立した固定座標系であり、前記固定座標Ｒ_c内のツールの座標と画像データベースからくる情報を決定する手段を具備することを特徴とする設備。２．請求項１に記載の電算機支援顕微鏡外科手術のための設備において、 2次元センサーが固定座標系Ｒ_cと連結した、その観察野が外科手術領域を含むように配置された少なくとも2台の取得撮像機によって構成されることを特徴とする設備。３．請求項１または２に記載の電算機支援顕微鏡外科手術のための設備において、前記固定座標系Ｒ_c内のツールの座標を決定するための手段が固定座標系Ｒ_c と連結した、その観察野がツールの可動空間を含むように配置された少なくとも 2台の取得撮像機によって構成されることを特徴とする設備。４．前記請求項のいずれか一つに記載の電算機支援顕微鏡外科手術のための設備において、ツールと連結した、少なくとも４つの非共面点光源を備えた、幾何的に定義された三角面を備え、前記三角面の可動性空間が取得撮像機の視野内で既知であることを特徴とする設備。５．前記請求項のいずれか一つに記載の電算機支援顕微鏡外科手術のための設備において、患者と連結した、少なくとも４つの非共面点光源を備えた、幾何的に定義された三角面を備え、手術の過程の全体において、前記三角面の可動性空間が取得撮像機の視野内で既知であることを特徴とする設備。６．請求項１に記載の電算機支援顕微鏡外科手術のための設備において、指示先端（35）を備えたゾンデ（32）と、指示先端（35）に対する位置が幾何的に決定された少なくとも2つの発光点（33、34）をさらに備えることを特徴とする設備。７．あらかじめ記録された画像に対する顕微鏡外科ツールの位置を視覚化する方法において、・構造より既知の変換^m1Ｔ_oと光学測定により実時間で決定された、^cＴ_m1(t) によって撮像機の指標Ｒ_c内のツールの位置を求める過程と；・固定指標Ｒ_m2と画像指標Ｒ_iの間の移行の行列ⁱＴ_m2を求める過程と；・光学測定により実時間で決定された、変換^m2Ｔ_c(t)による固定指標Ｒ_cに対する指標Ｒ_m2の位置を求める過程と；・問題の点に対応する断面を実時間で表示することを可能にする変換 ⁱＴ_o(t)＝ⁱＴ_m2 ^m2Ｔ_c(t) ^cＴ_m1(t) ^m1Ｔ_o を計算する過程：とを含むことを特徴とする方法。８．画像データベースに対して顕微鏡外科ツールを制御する方法において、・構造より既知の変換^m1Ｔ_oと光学測定により実時間で決定された、^cＴ_m1(t) によって撮像機の指標Ｒ_c内のツールの位置を求める過程と；・固定指標Ｒ_m2と画像指標Ｒ_iの間の移行の行列ⁱＴ_m2を求める過程と；・光学測定により実時間で決定された、変換^m2Ｔ_c(t)による固定指標Ｒ_cに対する指標Ｒ_m2の位置を求める過程と；・変換 ⁱＴ_o(t)＝ⁱＴ_m2 ^m2Ｔ_c(t) ^cＴ_m1(t) ^m1Ｔ_o を計算する過程と；・画像データベース内で定義された標的に対してツールを実時間で制御することのできるⁱＴ_o(t)の逆の、変換^oＴ_i(t)を計算する過程：とを含むことを特徴とする方法。