JPH11510423A - 画像誘導手術システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 画像誘導手術システムは、手術又は処置されるべき患者（１４）に関する手術器具（１３）の位置を測定する光学位置測定システム（１，２）を含む。データプロセッサ（２）を使用して、手術器具（１３）の位置はモニタ（１６）上に表示される画像の中に再生される。光学位置測定システム（１，２）は、２つのカメラ（１０）を有するカメラユニット（１）を含む。カメラユニット（１）はまた、カメラユニット（１）内のカメラ（１０）の相互の位置に関するデータが記憶されるメモリユニット（３）を含む。

Description

【発明の詳細な説明】 画像誘導手術システム 本発明は、２つ以上のカメラを有するカメラユニットを含み、患者に関する手 術器具の位置を測定する光学測定システムと、 カメラユニット内におけるカメラの相互の位置を記憶する較正メモリとを含む 画像誘導手術システムに関する。 この種類の画像誘導手術システムは、米国特許第５，３８９，１０１号によっ て既知である。 画像誘導手術システムは、手術中に医師に対して患者の人体の手術ゾーン内に おける手術器具の位置を示すために使用される。手術前に、患者の画像（例えば ＣＴ又はＭＲＩ画像）が作成される。手術中、位置測定システムは患者に関する 手術器具の位置を測定し、 データプロセッサは上述の前もって記録された画像中の、手術器具の測定され た位置に対応する位置を計算する。前もって記録された画像はモニタ上に表示さ れ、その中に手術器具の実際の位置が示される。医師は、手術器具を直接見るこ となしに、モニタ上に表示される画像を観察することによって手術器具が手術ゾ ーンの中のどこに配置されているかを知ることができる。モニタ上の画像は、不 必要に組織を損傷する重大な危険なしに、特に重要器官を損傷する危険なしに、 いかにして手術ゾーン内で手術器具を移動させうるかを示す。 この種類の画像誘導手術システムは、脳の手術中に、医師に対して手術器具が 脳のどこにあるかを正確に示すために、神経外科において使用されることが望ま しい。 位置測定システムは、２つのカメラによって異なる方向から手術器具の画像を 記録することによって、手術器具の位置を測定する。データプロセッサは、個々 のカメラからの画像信号と、カメラの相 互の位置とから、手術中の患者に関する手術器具の位置を得る。既知の画像誘導 手術システムのデータプロセッサは、カメラの相互の位置に関するデータが記憶 される較正メモリを含む。データプロセッサは、較正メモリから、手術器具の位 置の計算に必要とされる、カメラの相互の位置をフェッチする。カメラユニット が交換されるときに、多くの時間が無駄にされることは既知の画像誘導手術シス テムの欠点である。 本発明は、迅速に、簡単に交換されうるカメラユニットを有する画像誘導手術 システムを提供することを目的とする。 この目的は、較正メモリがカメラユニット内に収容されることを特徴とする本 発明による画像誘導手術システムによって達成される。 較正メモリには、カメラの相互の位置を表わす位置データがロードされている 。位置データは、カメラがカメラユニット内に取り付けられた後に測定される。 例えばカメラのうちの１つの欠陥のためにカメラが交換されるとき、代わりのカ メラユニットに関する位置データは直ぐに使用可能である。これは、代わりのカ メラユニットもまた当該の位置データがロードされた較正メモリを含むためであ る。本発明による画像誘導手術システムのカメラユニットが交換されるとき、再 びカメラの相互の位置を測定し、較正メモリを再ロードする必要はない。従って 、画像誘導手術システムは実質的にカメラユニットの交換の直後に再び使用する ことが可能であることが達成される。 また、別々の画像誘導手術システムがカメラユニットを共有することが可能で あり、即ち様々なカメラユニットが別々の画像誘導手術システム用の共通ユニッ トとして使用可能である。個々のカメラユニットは、手術器具の測定された位置 に誤差を与える交換を行うことなしに、個々の画像誘導手術システムに対して随 意に使用されうる。 本発明による画像誘導手術システムの望ましい実施例は、較正メ モリにフラッシュＥＰＲＯＭが設けられていることを特徴とする。 フラッシュＥＰＲＯＭは、特に信頼性が高いという利点を与える。更に、現在 のフラッシュＥＰＲＯＭは比較的安価である。 本発明による画像誘導手術システムの更なる望ましい実施例は、カメラユニッ トがマイクロ制御器を含むことを特徴とする。較正メモリ及びマイクロ制御器は 、集積回路内で結合されていることが望ましい。 マイクロ制御器の主な働きは、データプロセッサと較正メモリとの間に通信を 提供することである。フラッシュＥＰＲＯＭは１つの集積回路上でマイクロ制御 器と一体化されうるため、較正メモリには望ましくはフラッシュＥＰＲＯＭが使 用される。 本発明の上記及び他の面は、以下説明される実施例を参照して明らかとなろう 。図中、 図１は、本発明が使用される画像誘導手術システムを示す図であり、 図２は、図１に示される画像誘導手術システムのカメラユニットを示す図であ る。 図１は本発明が使用される画像誘導手術システムを示す。画像誘導手術システ ムは、データプロセッサ２と、２つのカメラ１０を有するカメラユニット１とを 含む。データプロセッサ２はコンピュータ３１を含む。光学位置測定システムは 、カメラユニット１と、データプロセッサ２に含まれるコンピュータ３１とを含 む。カメラは、例えば手術器具１３のハンドル１２の上に取り付けられた赤外線 発光ダイオード（ＩＲＥＤ）である、３つ以上の赤外線源１１によって放射され る赤外線信号を受信する。個々のカメラ１０によって受信されたＩＲＥＤ１１の 画像に基づいて、コンピュータ３１は、手術を受けている患者１４に関する手術 ゾーン内の手術器具１３の位置を決定する。手術器具の位置を計算するため、カ メラ１０の相互の位置もまた必要とされる。これらの位置は、較正メモリ３の中 に記憶される位置データによって表わされる。コンピュータ３１は、較正メモリ ３から必要な位置データを得る。手術器具１３は医師１５によって操作される。 患者１４の手術ゾーンの画像情報は、モニタ１６上に表示される。画像情報は、 例えばデータプロセッサ２のメモリユニット３３の中に記憶されるよう手術の前 に記憶されたＣＴデータ又はＭＲＩデータである。所望であれば、画像情報は手 術の間に再び獲得されえ、例えば必要であれば新しいＣＴ画像又はＭＲＩ画像が 撮像されうる。コンピュータ３１によって計算された手術器具１３の位置は、Ｃ Ｔ画像及び／又はＭＲＩ画像内の対応する位置に変換される。変換された位置と 、ＣＴデータ及び／又はＭＲＩデータは、手術器具１３の位置と共にＣＴデータ 及び／又はＭＲＩデータの画像情報を表わす画像信号を得るデータプロセッサ２ の画像処理ユニット３２へ与えられる。モニタ１６上に表示される画像はまた、 手術ゾーン内の手術器具の位置を示す。医師１５はこのように、手術器具を手術 ゾーン内の所望の位置へ届かせることについて支援される。Ｘ線画像を連続的に 形成することは必要でなく、所望の位置へ届くため、又は手術ゾーン内の手術器 具のより直接なビューを獲得するために多くの組織を除去することもまた必要で ない。画像誘導手術システムは、このシステムなしでは患者に対する不法な危険 なしに手術することが困難である位置に届くことを可能にする。 手術ゾーン内の位置、特にその座標と、表示される画像の位置とを関連させる ために、画像誘導手術システムを較正する必要がある。画像情報の中には所与の マークが含まれる。これらのマークは、例えばＸ線を吸収する小さな対象、又は 磁気共鳴によって認知されうる小さな対象である。画像誘導手術システムの較正 の間に、手術されるべき患者上のマークの位置は、手術器具によって連続的に指 し示され、患者上のマークの位置は、光学位置測定システムによって測定される 。コンピュータ３１は次に、患者上のマークの位置と、 表示される画像の中のマークの再生に対応する位置との間の変換を計算する。こ の変換はまた、手術ゾーンの中の位置と、当該の手術ゾーンの画像情報の再生の 中の位置との間の関係を表わす。 図２は図１に示される画像誘導手術システムのカメラユニットを示す。 カメラ１０は、カメラ間の距離が温度の変動及び／又は衝撃に対して過剰に敏 感でないことを確実にするよう、カメラフレーム２０の中に取り付けられる。カ メラフレーム２０は、チタン合金からなる軽量の支持体２１を含み、アルミニウ ムのシャーシ２２から吊り下げられている。支持体２１は、例えば衝撃吸収体で ある弾力性のある手段２３によってシャーシ２２から吊り下げられている。 カメラをカメラユニットの中に取り付けた後、カメラの相互の位置は正確に測 定される。これらの位置は、較正データセットとして較正メモリ３の中に記憶さ れる。較正セットはマイクロ制御器４によって読み取られ、ケーブル接続を通じ てデータプロセッサ２へ供給される。このためマイクロ制御器４の出力２４はケ ーブル２５に接続される。較正メモリ３は、マイクロ制御器４と共に集積回路５ に一体化されうるフラッシュＥＰＲＯＭであることが望ましい。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． ２つ以上のカメラ（１０）を有するカメラユニット（１）を含み、患者（ １４）に関する手術器具（１３）の位置を測定する光学測定システム（１，１０ ，３１）と、 カメラユニット（１）内におけるカメラ（１０）の相互の位置を記憶する較正 メモリ（３）とを含む画像誘導手術システムであって、 較正メモリ（３）はカメラユニット（１）に収容されることを特徴とする画像 誘導手術システム。 ２． 較正メモリはフラッシュＥＰＲＯＭを設けられていることを特徴とする請 求項１記載の画像誘導手術システム。 ３． カメラユニットはマイクロ制御器を含む請求項１又は２記載の画像誘導手 術システム。 ４． 較正メモリ及びマイクロ制御器は、１つの集積回路に一体化されているこ とを特徴とする請求項３記載の画像誘導手術システム。