JP3550966B2

JP3550966B2 - Surgical equipment

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Publication number: JP3550966B2
Application number: JP22909797A
Authority: JP
Inventors: 和俊菅; 正克藤江; 隆一篠村; 耕一佐野; 裕之竹内
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1996-09-18
Filing date: 1997-08-26
Publication date: 2004-08-04
Anticipated expiration: 2017-08-26
Also published as: JPH10146341A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、核磁気共鳴画像装置（ＭＲＩ装置：ＭａｇｎｅｔｉｃＲｅｓｏｎａｎｃｅＩｍａｇｉｎｇ）によって得られる情報と内視鏡などの局所を撮像する手段によって得られる情報とを利用して、同一の手術台上で治療或いは手術を可能にする医療機器又は医療施設に関する。
【０００２】
【従来の技術】
特開平７−１９４６１６号公報には、被検体に挿入されるカテーテルのような挿入物の挿入状態をリアルタイムで確認できるようにし、挿入物の挿入操作を正しく行えるようにした手術支援システムが提案されている。この手術支援システムは、微動可能な天板を有する寝台とＸ線断層像撮影装置（Ｘ線ＣＴ装置）を備え、天板上に固定された被検体に対し、断層画像の撮影や３次元画像の生成を行うことができる。
【０００３】
さらに特開平８−１４０９５８号公報には、オープンガントリー型ＭＲＩ装置の検査環境の下で治療を行うことが提案されている。
【０００４】
また特開平７−１９４６０９号公報には、医療用マスタースレーブ式マニピュレータと内視鏡を用いて治療を行う装置が提案されている。
【０００５】
このように、体外から非侵襲で体内にある患部の計測や検査を可能にしたシステムや、体表を大きく切開しないで手術ができるような低侵襲手術を目的とした装置がそれぞれ提案されてきている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術のうち、特開平７−１９４６１６号公報に記載された手術支援システムでは、患者に対して非侵襲で３次元の計測ができるが、手術に利用することについては考慮されていない。手術は長時間におよぶことがあり、長時間に亙って患部の撮影を行えることが必要である。また細部の詳細な画像が得られることも必要である。Ｘ線ＣＴ装置の場合、医療スタッフの被爆の問題があり、術中に長時間に亙って計測を続けることは困難であり、また手術に要求される詳細な（肉眼で見ているような）患部の画像を得ることも困難である。
【０００７】
また、Ｘ線ＣＴ装置を手術支援システムとして利用する場合、Ｘ線ＣＴ装置で術前に患部の検査を行い、手術後にＸ線ＣＴ装置で検査行って手術効果を確認するという利用方法が一般的である。しかし、手術後の検査で効果が確認できなかった場合、再手術が必要になる。これは、患者、医師双方にとって負担が大きい。
【０００８】
特開平８−１４０９５８号公報に記載されたオープンガントリー型ＭＲＩ装置を手術に利用する場合、長時間に亙る手術中の医療スタッフの被爆の問題は解消される。しかし、手術に要求される詳細な（肉眼で見ているような）患部の画像を得ることが困難なことにかわりはない。さらにこの公報では、医師がＭＲＩ装置の極近くで治療を行うことが示されているが、高磁場による不慮の事故や万一金属を持ち込んだ場合などの影響を考えると、医師が近づかずに手術ができることが望ましい。
【０００９】
一方、特開平７−１９４６０９号公報に記載されたマニピュレータを用いて低侵襲で手術を行う場合、手術位置で体表を大きく切開せず、マニピュレータの作動領域の近傍を内視鏡で観察する。このとき、内視鏡視野は狭く、手術領域の極限られた範囲しか見えず、手術領域或いは患部を広い範囲で観察することができない。
【００１０】
また、高度な医療が可能な装置或いはシステムができても、医療の現場では安全性が全てに優先する。このため、診断技術とマニピュレータを駆使した手術装置においても、安全性を保つことが重要である。
【００１１】
本発明の目的は、患部の詳細な画像を得て高い精度の手術を可能にするとともに、この手術中に、より広い範囲を撮影した画像によって患部の関係部位を観察することを可能にすることによって、安全性の高い手術を可能にした手術装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、術具を支持する操作マニピュレータと、この操作マニピュレータを操作者が操作するための操作入力手段と、術具の作業領域を局所的に観察する映像手段と、手術台と、これら各手段を制御する機器管理制御装置とを備えた手術装置において、映像手段の撮影領域よりも広い範囲を計測可能な核磁気共鳴画像装置と操作マニピュレータ及び映像手段を支持する支持体とを備え、核磁気共鳴画像装置の計測対象領域が手術台の面上に位置するように配置するとともに術具を核磁気共鳴画像装置の計測対象領域内で操作可能に配置し、核磁気共鳴画像装置による計測と術具による手術とを手術台上で可能にし、支持体は手術台の長手方向に沿う側端部にこの手術台の長手方向に移動可能かつ取り外し可能に設けられており、機器管理制御装置に接続され核磁気共鳴画像装置と映像手段とが撮影した画像を統合する画像統合装置と、核磁気共鳴画像装置と映像手段とが撮影した画像及び統合した画像を切換える画像切換入力装置とを有するものである。
【００１３】
そして好ましくは、画像統合装置から出力される画像を表示する立体モニタと操作入力手段とを有する操作卓を設け、この操作卓と操作マニピュレータが操作者の視野角内に位置するように操作卓と操作マニピュレータを配置する。また好ましくは、操作マニピュレータが操作卓の前面または最前部よりも後ろ側に位置するように操作卓を配置する。
【００１４】
核磁気共鳴画像装置は、上下に分けて配された円筒状の磁気発生装置と、これらの磁気発生装置の間隔を維持するように支持する支柱とを有し、操作卓を手術台の長手方向において、核磁気発生装置の支柱よりも操作マニピュレータ及び映像手段を支持する支持体側に配置するのがよく、機器管理制御装置は、核磁気共鳴画像装置による計測と術具の操作とが互いに排他的に実行されるように、核磁気共鳴画像装置による計測モードと術具の操作モードとを切り換えるのがよい。
【００２２】
映像手段は手術領域の極限られた範囲を詳細に画像表示（モニタ）し、術者の操作を支援する。術者はこの詳細な画像を観察しながら高い精度を必要とする手術を行うことができる。また、この手術中に、前記映像手段の画像よりも広い領域の画像を核磁気共鳴画像装置から得ることができるので、前記映像手段の画像の範囲外での変化や問題にも速やかに対応できる。
【００２３】
このような映像手段の例としては、内視鏡とその撮影した画像を表示するディスプレイがある。
【００２４】
【発明の実施の形態】
本発明の第１の実施例を、図を用いて説明する。図１は、オープンガントリー型のＭＲＩ装置１を用いて、その計測対象領域に、手術台１０を設けた実施例を示している。
【００２５】
ＭＲＩ装置１は、ほぼ円筒形の上下２つに分かれた磁気発生器１２と、それを支える支柱１１と、図示していないが、これを制御するＭＲＩ制御装置からなっている。この装置の計測対象領域は、磁気発生器１２に挟まれた間の一様磁界領域内の空間で、円筒形の円の中心付近に設定されている。
【００２６】
手術台１０は、このＭＲＩ装置１の計測対象領域に、患部のある手術位置を持っていくために、図１に示すように手術台の長手方向に平行に、送入、送出が可能になっている。これにより、容易に患部の位置を調整できる。
【００２７】
支持装置９は、患部の体表組織を持ち上げ、術野を確保するための腹壁を持ち上げる装置（腹壁持ち上げ装置）を兼ねている。これと共に、内視鏡装置２、超音波スキャナ装置３を患部に侵入させ、位置・姿勢を外部から制御できる機構部を支持する。さらに、手術のために治療具を患部に侵入させ、位置・姿勢を外部から制御できる操作マニピュレータ４を支持する。
【００２８】
内視鏡２は、操作卓５に設置している内視鏡制御装置によって制御し、患部の画像をを得る。
【００２９】
超音波スキャナ装置３は、やはり操作卓６に設置した超音波スキャナ制御装置によって制御し、内蔵などの臓器内部の超音波画像を得る。これらの制御装置は、必ずしも操作卓に設置する必要はなく、独立あるいは、まとめて近い側の操作卓に設置しても良いし、管理装置８に設置しても良い。
【００３０】
操作マニピュレータ４は、その先端に鉗子やレーザーメスなどの治療に用いる治療具を取り付け、その位置・姿勢を、外部の操作入力装置のある操作卓５や６から、医師の操作入力装置の操作によって制御される。
【００３１】
ここで言う術具とは、医師の操作入力により遠隔で動かすことのできるマニピュレータ機能を持ち、その先端に手術のための道具をとりつけているものを表している。つまり、位置・姿勢を外部から制御できる内視鏡装置、超音波スキャナ装置や、やはり位置・姿勢を外部から制御できる鉗子、レーザーメスなどの治療具を備えたマニピュレータ等をいう。
【００３２】
したがって、医師が操作する操作入力装置によって、医師の意図を位置や姿勢の変化で取り込み、この情報によって、術具の位置や姿勢は制御されている。いわゆるマスター・スレーブマニピュレータシステムを形成している。術具、または、手術道具を支持する装置には、触覚や力を検出する手段が設けてあり、術具が組織から受ける力や触覚情報は、医師の操作する操作入力装置にフィードバックされる。
【００３３】
局所的な映像手段としては、内視鏡装置、超音波スキャナ装置などの撮像装置がある。内視鏡は、やはり位置・姿勢を変化できる支持装置によって支持されており、医師の指示によって、その位置や姿勢を医師の望むように変化する。同様に、超音波スキャナも、位置・姿勢を変化できる支持装置によって支持されており、医師の指示によって、その位置や姿勢を医師の望むように変化する。
【００３４】
支持装置９は、手術台１０の長手方向に沿う両側部に取り付ける。ＭＲＩ装置１を検査のみに用いる場合には、これを取り外すことができる。また、手術台１０の両側部には、長手方向に沿うようにガイドレール１７が設けてあり、支持装置９を患者１９０の手術する部位（患部）に合わせて、最適な位置に移動させることもできる。
【００３５】
主操作卓５は、主術者１００が使用するもので、操作マニピュレータ４を操作するために、操作入力装置や、ＭＲＩ装置１の断層画像や内視鏡２の画像や超音波画像やその他の医療情報を表示させるディスプレイが備えられている。さらに、術前のＭＲＩ画像やガイダンス情報を表示する。立体モニタ５１は、ＭＲＩ装置の情報や超音波画像の立体画像を立体的に表示できる。また、サブモニタ５２は、断層画像や超音波画像を表示しておくためのモニタである。画像の切り替えには、ペダルなどを用いて手を使わずに切り替えることができるようになっている。
【００３６】
副操作卓６は、副術者１１０が使用するもので、主術者と同等の機能を持たせる。主術者に変わって、操作マニピュレータ４を操作するための操作入力装置や画像表示用のモニタを持っている。
【００３７】
医療情報モニタ７は、主に麻酔医１２０が用いるもので、患者の生命維持、及び、生体機能のモニタに用いる。
【００３８】
機器管理制御装置８は、手術装置の各装置とつながっていて、装置間のデータのやり取り、及び、各装置の機能をモニタし、異常が起こった場合、医療スタッフにそれを連絡するとともに、必要な場合には、装置を速やかに停止させる。
【００３９】
図２は、本実施例を概念的な構成で示したものである。図２には、オープンガントリー型のＭＲＩ装置１の外観も示している。オープンガントリー型のＭＲＩ装置１の情報は、直接サブモニタ５２に画像として表示するほかに、画像情報統合装置８１に入いる。また、内視鏡２の内視鏡画像も画像情報統合装置８１に入いる。さらにまた、超音波スキャナの画像情報も画像情報統合装置８１に入いる。画像情報統合装置８１は、これらの画像を再構成して、立体画像として、立体モニタ５１に表示する。画像の切り替えには、ペダルのような画像切り替え装置５４からの信号によって、画像情報統合装置８１によって切り替える。
【００４０】
また、操作マニピュレータ４は、操作入力装置４１からの医師により操作の情報により、操作マニピュレータ制御装置４２によって、位置・姿勢を制御される。
【００４１】
ＭＲＩ装置１、内視鏡２、超音波スキャナ３や画像情報統合装置８１や操作マニピュレータ制御装置４２、さらには、医療情報モニタ７は、機器管理制御装置８に接続され、各機器との情報のやり取りや機器の異常の監視を行う。
【００４２】
本実施例での手術に際しては、図３に示すように、まず、手術台１０をＭＲＩ装置の計測対象領域から送出した位置で、患者を手術台に固定し、患部の手術位置に対して、支持装置９を最適な位置に移動させ、手術台に固定する。次に、患部部位の術野を確保するために、体表組織を持ち上げる。これには、体表（主に腹壁など）に複数の小さな穴をあけ、そこから、支持装置９に設けている腹壁持ち上げ用の部材を挿入し、腹壁を上部に持ち上げる。持ち上げた状態で、固定する。さらに、内視鏡２や超音波スキャナ３、及び操作マニピュレータを同じく、体表にあけた小さな穴から、挿入する。腹壁持ち上げ用部材の進入穴と同じ穴を用いても良い。体表の侵襲をできるだけ小さくするには、腹壁持ち上げ用ジグの進入穴と、内視鏡や超音波スキャナ、操作マニピュレータなどの術具の挿入用穴を共有することが望ましい。これにより、内視鏡を１本、超音波スキャナを１本、操作マニピュレータを４本用いる手術でも、全部で６カ所の穴でよい。さらに、生命維持、及び生体監視用のセンサを患者に取り付ける。
【００４３】
患者への装置の設定を終えると、図４のように、手術台をＭＲＩ装置の計測対象領域に送入し、患部を計測対象領域に位置させる。この状態で、最初にＭＲＩ装置により、患部部位の断層画像を計測する。これにより、患部の状態、取り付けた術具の位置、姿勢の関係を把握する。術具を操作し、患部に対して、もっともよく観察できる位置に内視鏡を移動させ、患部への治療を開始する。
【００４４】
患部が、内臓内部の場合、超音波スキャナを内視鏡を見ながら、対象臓器に接触させ、超音波画像を得る。さらに、ＭＲＩ装置を稼働させ、詳細な位置関係の把握と、患部の画像を得て、超音波画像と画像統合する事で、より正確な位置関係を得ることができる。
【００４５】
このようにして得た患部の位置情報に基づき、医師は、操作入力装置のマスターアームを操り、スレーブアームである操作マニピュレータを所望の位置・姿勢に制御し、治療を行う。途中、必要であれば、ＭＲＩ装置で計測を行い、その他の術具を駆使して、位置や患部の状態を確認しながら、治療を行う。
【００４６】
機器管理制御装置８は、各機器間で絶えず情報のやり取りを行い、データ交換している。従って、どこからでも必要なデータを入手できる。また、常時機器の状態を監視し、特定の機器が異常を発生した場合には、速やかに警報を発するとともに、異常箇所を表示し、医療スタッフに対処を求める。これにより、データの利用を容易にし、手術装置の安全性を高める。
【００４７】
治療によっては、鉗子やレーザーメスのみでなく、縫合装置、吸引管、洗浄管、燒結装置、超音波治療器などを用いる。これらは、すべて、操作マニピュレータに設けてある導入管を通して、または、操作マニピュレータと差し替えて、用いられる。
【００４８】
治療措置が終了するか、または、途中段階において、治療操作の正否や効果確認のため、ＭＲＩ装置で、ＭＲＩ断層画像を得る。血液の流れなどから、縫合が完全か、内臓が機能を始めたかなど、治療の正否や効果が確認できる。また、予想外の領域に出血がある場合などにも確認することができ、内視鏡のみでは、分からなかった内視鏡の視野外での出血などを発見できる。
【００４９】
これにより、手術途中での種々の処置が確実に行われたことを確認しながら手術を行うことができ、手術後の検査による再手術の可能性が下がる。その結果として、患者の負担を軽減できる。また、内視鏡のみではわかりにくかった視野外の出血を事前に発見でき、手術の安全性が向上する。
【００５０】
ペダルまたは、キー入力、または、音声入力などにより、画像情報の切り替えを術者が容易に行える。切り替えの指示としては、次のものがあげられる。内視鏡カメラの位置・姿勢の移動、超音波スキャナの位置・姿勢の移動、さらには、映し出される映像データの変更、例えば、ＭＲＩ装置の画像の横断面を縦断面に変えたり、ＭＲＩ装置の画像からＸ線ＣＴの画像に変えたり、縮小したり、拡大したり、視点を変えたり、ズーム点を代えたりできる。
【００５１】
マニピュレータの操作は、医師が、内視鏡や超音波スキャナ、さらには、ＭＲＩ装置の画像を見ながら、操作を判断して行う。医師が快適に操作できるように、操作入力装置は、術具との対比が分かりやすいように設計されている。例えば、内視鏡画像に映るマニピュレータの映像は、位置的には、中央にあっても、姿勢が操作入力装置と対応していなければ、操作性が低下する。このため、操作入力装置は、できる限り内視鏡に映るマニピュレータの姿勢に近い姿勢を再現できるようになっている。このためには、操作入力装置のマニピュレータ部は、その姿勢が、画面に映っているスレーブマニピュレータと同じ姿勢がとれる構造になっている。
【００５２】
ＭＲＩ装置の高磁場内に存在する支持体、術具などは、弱磁性体、またはセラミック、または合成樹脂など、高磁場下でも磁場の影響を受けず、また、ＭＲＩ装置の計測に障害を与えないものでつくられている。これらを駆動するアクチュエータについても、非磁性材料、弱磁性材料、セラミックまたは樹脂等の材料で、油圧・水圧などによる電磁力以外の駆動原理で駆動する。
【００５３】
操作マニピュレータ４で構成されている術具や内視鏡、超音波スキャナ、そしてＭＲＩ装置などは、集中して機器管理制御装置８によってその機能を制御する。
【００５４】
ＭＲＩ計測中は、その検出結果に影響がでないように、操作マニピュレータ４、術具や内視鏡、超音波スキャナは、電気的に停止状態にあり、動作しない機械的ロック状態とするように制御する。また、操作マニピュレータ、術具や内視鏡、超音波スキャナ動作中は、ＭＲＩ計測要求が、医師から指示されても、動作中の表示と警告を表示し、これら動作中装置の停止を勧告する。機器管理制御装置によって、これら装置の停止状態が検出されて初めて、ＭＲＩ装置の計測を許可するように制御する。
【００５５】
機器管理制御装置８は、常時異常を検出できるように、各機器に対し状態監視を行っている。これにより、全体システムの信頼性を確保する。
【００５６】
手術者や副術者のそれぞれには、複数の画像モニターが用意されている。３画面の例を示しているが、それぞれの画面には、役割、映像データの指定がなされており、１つのモニタでマルチウィンドウにした場合に起こる、どこになにがでてくるかが曖昧になったり、ウィンドウの重なりによって、隠れた部分ができてしまうことを極力さけるシステムになっている。このうちの１つは、立体視ができるモニタになっている。
【００５７】
本実施例におけるもう一つの特徴は、各装置の配置にある。
【００５８】
本実施例では、マニピュレータの操作位置と治療位置とが分離しているため、術者が操作入力を行う位置をどうするかが安全性を考える上で重要になる。術者が患者の様子を把握しながら、かつ患者の容体が急変したときに迅速に行動できるシステムの構築が必要である。このために、医師が患者の状態を最小の視線の移動で確認できるように、医師から患者を見通すことのできる位置に各装置が必ず存在するように配置する。
【００５９】
さらに、その配置において、ＭＲＩ装置の磁場の影響を受けず、かつ、影響を与えないように、所定の磁場強度以下の領域に配置する。例えば、所定磁場強度が５ガウスとすると、ＭＲＩ装置周辺の磁場分布において、この磁場強度より小さい領域で、かつ、医師が患者を見通せる位置にあるように手術支援システムの各装置を配置する。
【００６０】
図１において、領域を区切る線１５は、所定磁場強度の等磁場強度線を示している。所定の磁場強度の等磁場強度線１５を境界として、この境界の外側に配置する。
【００６１】
これにより、各装置に対する磁場の影響は許容レベル以下になり、医師の患者に対する注意力は最大となる。
【００６２】
ここでいう各装置とは、当然高磁場下で動く術具や支持体などではなく、医師が操作を入力する操作入力装置、内視鏡２や超音波スキャナ３やＭＲＩ装置１の画像をモニタする装置、機器管理制御装置８、麻酔医モニタ７など直接磁場下に置く必要がなく、また、磁場の影響を受けやすいブラウン管等を含む装置のことである。
【００６３】
上記の各装置の配置に関する原則は以下に述べる他の実施例でも同様である。
【００６４】
本発明に係る手術装置には少なくとも１つ以上の操作卓があり、本実施例の手術装置では主・副の操作卓５、６がある。これらは、主操作卓５と手術位置とが主術者の視野角内に配置され、また、副操作卓６と手術位置とが副術者の視野角内になるように配置される。
【００６５】
一般的には、視野角は１８０度、すなわち真正面から左右にそれぞれ９０度程度と考えられる。このとき、操作マニピュレータ４が、操作卓５、６の前面或いは最前部よりも後ろ側に存在するように操作卓を配置すれば、操作卓５、６と手術位置とが術者１００、１１０の視野角内に配置されることになる。すなわち、図１の操作卓５の一点鎖線Ａよりも後ろ側に、或いは、操作卓６の一点鎖線Ｂよりも後ろ側に操作マニピュレータ４が存在するようにすればよい。
【００６６】
また、核磁気共鳴画像装置は、上下に分けて配された円筒状の磁気発生装置と、これらの磁気発生装置１２の間隔を維持するように支持する支柱１１とを有するオープンガントリー型のＭＲＩ装置の場合、操作卓５、６を、手術台１０の長手方向において、支柱１１よりも支持装置９側に配置すれば、操作卓５、６と手術位置とが術者１００、１１０の視野角内に配置されることになる。
【００６７】
上述の説明では視野角を約１８０度として、この範囲内に操作卓５、６と手術位置とが存在するようにしたが、より好ましくは、９０度以内に配置するとよい。これにより、頭を左右に振ることなく、しかも視認性が確実に向上する。さらに好ましくは、術者から見て、操作卓５、６と手術位置とが一直線上に並ぶことが理想的でる。このとき、操作卓５、６の高さは邪魔にならないよう低い方が好ましい。
【００６８】
さらに、主装置卓５および副操作卓６は、磁場強度に依存して限定された領域内に配置される。例えば、磁場強度として５ガウスをしきい値とした場合、５ガウス以下の領域が、磁場強度に依存して限定された領域内にあたる。
【００６９】
また、麻酔医モニタも、その磁場強度に依存して限定された領域に配置する。すなわち、麻酔医モニタは、その磁場強度が所定磁場強度より大きな領域の外に、配置する。
【００７０】
上記の所定磁場強度は各装置に許されている磁場強度によって変わるものである。
【００７１】
また、従来のＭＲＩ装置は操作室が計測室とは別室で設けられていた。しかし本実施例では、ＭＲＩ装置が配置される手術室内に特別な壁を設けることなくＭＲＩ装置の操作装置を配置することにより、緊急の場合に医師が患者に近づきやすく安全性が高くなり、操作性が向上する。
【００７２】
図５は、第２の実施例を示している。これは、左右に分離したオープンガントリー型のＭＲＩ装置での手術台を設けた本発明の実施例である。磁気発生装置は１ａは、図のように、左右に分離し、その１つずつはドーナツ型になっていて、ドーナツ型の中心部に患者や手術台が送入される。この場合でも、ＭＲＩ装置の構造を除けば、その他の装置は図１と同様の構成、配置である。
【００７３】
この場合には、支持装置９や術具なしに、通常の手術も可能である。
【００７４】
また、この場合、低侵襲手術のために各装置を取り付けるには、手術台に患者を固定した状態で、患部の手術位置をＭＲＩ装置の計測対象領域に手術台を送入して位置させ、その後に、支持装置や術具を取り付けることが可能である。
【００７５】
さらに、図５のような装置構成のＭＲＩ装置に対しても、所定の磁場強度以下の領域に、操作卓を配置する。すなわち、磁場強度が所定の磁場強度より大きな領域の外に、操作卓を配置する。
【００７６】
分離型のオープンガントリー型ＭＲＩ装置においては、主術者１００は、分離している電磁コイルに挟まれた空間の手術台１０に対して、一方に位置する。また、副術者１１０は、主術者１００とは、手術台１０を挟んで反対側に位置する。このとき、麻酔医１２０は、じゃまにならない分離している電磁コイル１ａの一方の、患者１９０を目視できる位置に配置する。麻酔医１２０の医療情報モニタ７は、患者１９０の生体のモニタがし易いように、かつ、磁場の影響が小さい磁場強度に依存して限定された領域内で、術者などと干渉しない位置に配置する。本実施例では、医療情報モニタ７を手術台１０の長手方向で患者の頭部側の延長線上に配置する。
【００７７】
図６は、第３の実施例を示したものである。中空円筒状のＭＲＩ装置に手術台を設けたものである。この場合には、図１の場合と同じように、患者を手術台に固定し、各機器を取り付けたあとで、手術台をＭＲＩ装置の計測対象領域へ移動させる。この場合でも、図１の場合と全く同様に機能させることができる。
【００７８】
また、図６のような装置構成のＭＲＩ装置に対しても、やはり所定の磁場強度以下の領域に、操作卓を配置する。すなわち、磁場強度が所定の磁場強度より大きな領域の外に、操作卓を配置する。
【００７９】
図７は、第４の実施例を示したものである。ＭＲＩ装置が専用の手術室７０１に設置されている場合のものである。本実施例においても主術者１００の操作卓５、副術者１１０の操作卓６、麻酔医１２０の医療情報モニタ７は患者を見通せる位置に配置する。このため、専用の手術室７０１の壁面７０２には適当な場所に窓を設けるか、壁全体を透明にする。また、手術室７０１の壁面７０２は磁気強度を考慮して設けられる。このとき、手術室７０１の壁面７０２に磁気シールド効果をもたせても良い。専用の手術室７０１にＭＲＩ装置１ｂを設置し、術具を制御・操作する機器を手術室７０１外に設置することで、金属性のものを身に付けていないかどうかチェックしていない者でも術具を制御・操作することが可能になる。
【００８０】
本実施例は特に磁場強度が強い場合に有効であり、操作卓は所定の磁場強度以下の領域に配置されることになる。すなわち、磁場強度が所定の磁場強度より大きな領域の外に、操作卓が配置される。
【００８１】
本実施例において、壁７０２を可撓性の透明なカーテンにすることにより、術者に対してＭＲＩ装置への接近について注意を促すことができ、さらに緊急の場合に術者が患者に接近するときの迅速性を損なうことがない。
【００８２】
図８には、第５の実施例を示している。頭部の手術を行う場合の装置の設置の一例を示している。頭部用の術具は、手術台の長手方向の一端に取り付けられている。さらに、ＭＲＩ装置に対しての手術台の設定や患者の設置には、より医師が確認しやすいように、開口部の大きな方に術具を配置できるようにしている。
【００８３】
この場合においてもＭＲＩ装置に対しても、やはり所定の磁場強度以下の領域に、操作卓を配置する。すなわち、磁場強度が所定の磁場強度より大きな領域の外に、操作卓を配置する。この装置において、磁場強度に依存して限定された領域内で、主術者は、ワイドオープン側に位置する。また、副術者は、ワイドオープン側、あるいはまた、バックオープン側に位置する。さらにまた、麻酔医は、バックオープン側に位置する。
【００８４】
上述の各実施例において、支持装置９や術具は、樹脂または、セラミック、または、磁気による影響が小さい材料（金属でも、アルミニウムや非磁性ステンレスなど）によって構成されている。
【００８５】
また、これらの実施例における手術台は、検査用の寝台と差し替え、または、追加取り付けなどによって設置しても良い。
【００８６】
図９を用いて、本発明にかかる手術装置のＭＲＩ装置による計測と術具操作の切換について説明する。図９のフローチャートに示される制御は、医師からの要求（操作卓５，６のスイッチ操作など）によって、機器管理制御装置９がＭＲＩ装置１、マスタ・スレーブマニピュレータ制御装置４２、超音波スキャナ装置３、内視鏡装置２等の各装置からのステータス情報を受け取り、逆に各装置に対して、制御信号を送ることによって実行される。
【００８７】
ＭＲＩ装置では、強磁場を発生するため、術具操作時にＭＲＩ装置での計測を行うと、計測中の術具動作に伴い、正しい画像情報を得られない可能性が生じる。また、ＭＲＩ装置の計測は、内視鏡装置と併用しているため、手術中を通じて連続的に行う必要はない。したがって、ＭＲＩ装置の計測と、マニピュレータを含む術具の使用は、通常、排他的に操作することが望ましい。ただし、ごく限られた場所での使用では同時に使えるモードを用意しておく。
【００８８】
図９は、排他的な使用時のフローチャートを示している。ステップＳ９０１、Ｓ９０４からＳ９０８は、ＭＲＩ装置で計測する場合の判断・制御フローを示している。また、ステップＳ９０３、Ｓ９０９からＳ９１３は、術具を使うときの制御フローを示している。Ｙは、肯定を、Ｎは否定を表している。
【００８９】
まず、医師の操作として、ＭＲＩ装置の計測を行うか、術具を使用するかの選択を行う。（Ｓ９０２，Ｓ９０３）このような選択は、医師が操作卓５，６などに備えられたスイッチを切り替えることによって行う。または、音声など手によらない切換入力手段によって切り替えても良い。
【００９０】
ＭＲＩ装置での計測が選択された場合、機器管理制御装置は、ＭＲＩ装置が計測中かどうかを最初にステータス情報から判断する（Ｓ９０４）。計測中の場合は、継続して計測を行えばよい。計測中でない場合、術具が使用中かどうかをやはり、術具のステータス情報から判断する。（Ｓ９０５）術具が使用中の場合、その状態を表示して注意を促すとともに、術具使用停止処理にはいる。（Ｓ９０７）次に、術具停止を確認後、ＭＲＩ装置の計測を開始することを表示し、計測動作に入る。術具を使用中でなければ、即座に、ＭＲＩ装置の計測を開始する。
【００９１】
また、術具を使用する場合には、術具が使用中かを判断し、使用中なら、継続する。（Ｓ９０９）使用中でなければ、ＭＲＩ装置が計測中かを判断し（Ｓ９１０）、使用中であれば、計測停止動作にはいる（Ｓ９１２）。その後、術具の使用を開始する。また、計測中でなければ、即座に術具使用を開始する（Ｓ９１３）。
【００９２】
このフローチャートによれば、ＭＲＩ装置の計測と術具の使用を排他的に制御することができる。また、このフローでは、ＭＲＩ装置も術具も使用しない状態を仮定しているが、通常の状態をどちらかにしておくことも可能である。
【００９３】
本実施例の他、ＭＲＩ装置での計測を中断するよう機器管理制御装置９に指示するスイッチを操作卓５、６に設けてもよい。
【００９４】
上述の各実施例では、手術する部位の局所的な映像手段として、内視鏡を使用している。しかし、この内視鏡のように、テレビカメラ（ＴＶカメラ）で撮影したような、すなわち肉眼で観察したような画像または映像が得られるものであれば、たの画像取り込み装置であってもかまわない。いずれにしても、この映像手段は、手術を行いやすいように鮮明な画像であることが好ましい。
【００９５】
本発明に係る上述の実施例の手術装置により、外部からＭＲＩ装置によって患部の状態を把握しながら、手術を行うので、医療スタッフのＸ線被爆がない。
【００９６】
支持手段を手術台の長手方向に移動できるので、手術位置に最適な位置に容易に設置できる。
【００９７】
また、手術部位によっては、長手方向の一端に術具や支持体を設置することで、手術部位に応じた最適な位置に容易に設置することができる。
【００９８】
さらに、支持手段を取り外すことができるため、洗浄や消毒が容易である。また、容易にＭＲＩ装置として検査にも供する事ができ、手術装置の利用率を高めることができる。
【００９９】
手術台をＭＲＩ装置の計測対象領域に送入、送出できることで、容易に、患者の患部の手術位置を計測対象領域に位置させることができ、医療スタッフの負担が低減できる。
【０１００】
さらにまた、低侵襲手術を行いながら、内視鏡のみでなく、ＭＲＩ装置を併用することで、内視鏡の視野外の出血を事前に発見でき、手術の安全性が向上する。
【０１０１】
医師は、操作入力装置で、操作マニピュレータを制御し、治療自体は。操作マニピュレータによる手術のため、体液接触の機会が少ないので、院内感染の防止に効果がある。
【０１０２】
医療スタッフは、内視鏡画像や、超音波画像、ＭＲＩ画像を見ながら作業できるが、画像統合装置によって、術前に検査で得た膨大な情報を術中に随時確認することができ、手術の安全性を高めることができる。
【０１０３】
それぞれの機器は、機器管理制御装置で絶えず監視され手いるため、安全性を確保できる。
【０１０４】
外部からＭＲＩ装置によって患部の状態を把握しながら、手術を行うので、手術の治療効果を確認しながら、手術が行えるので、手術の信頼性が向上する。
【０１０５】
また、高信頼な低侵襲手術が可能となるので、入院期間が短縮でき、全体としての医療費が削減できる。
【０１０６】
マニピュレータによる治療操作が行えるため、手術感染防止や院内感染の防止に効果がある。
【０１０７】
さらに、ＭＲＩ装置下での手術が低侵襲で行えるため、入院期間短縮による医療費の低減や機械利用による省人化、そして、高度な治療テクニックが一般化される等の効果がある。
【０１０８】
また、医師は患者やＭＲＩ装置に近づかなくても作業することができ、高磁場の影響を小さくすることができる。さらに、医師が患者を見通す位置に位置でき、かつ所定の磁場強度以下の領域において、各装置を配置する。これにより、各装置は、磁場の影響が最小になり、医師の注意は患者に対して、最大となる。
【０１０９】
ここでいう各装置とは、当然高磁場下で動く術具や支持体などではなく、医師が操作を入力する操作入力装置、内視鏡や超音波スキャナ、ＭＲＩ装置の画像をモニタする装置、機器管理制御装置、麻酔医モニタなど直接磁場下に置く必要がなく、また磁場の影響を受けやすいブラウン管等を含む装置のことである。
【０１１０】
【発明の効果】
本発明によれば、手術を行う患部の詳細な画像を観察しながら高い精度の手術を行うことができるとともに、この手術中に、より広い範囲を撮影した画像によって患部の関係部位を観察することができるので、安全性の高い手術が可能な手術装置を提供できる。
【０１１１】
本発明によれば、手術位置と操作卓とが術者の視野角内に存在するように操作卓を配置したことにより、患者への注意力が損なわれにくくなり、安全性の高い手術が可能な手術装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例の配置説明図。
【図２】本発明の第１の実施例の構成図。
【図３】本発明の第１の実施例の術前の状態の説明図。
【図４】本発明の第１の実施例の術中の状態の説明図。
【図５】本発明の第２の実施例の配置説明図。
【図６】本発明の第３の実施例の配置説明図。
【図７】本発明の第４の実施例の配置説明図。
【図８】本発明の第５の実施例の配置説明図。
【図９】本発明に係る手術装置のＭＲＩ計測と術具操作の切換を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１…ＭＲＩ装置、２…内視鏡装置、３…超音波スキャナ装置、４…操作マニピュレータ、７…麻酔医モニタ、８…機器管理制御装置、１５…所定磁場強度の等磁場強度境界、４１…操作入力装置、４２…マスター・スレーブマニピュレータ制御装置、５１…統合立体画像モニタ、５２…参照用２次元画像モニタ、５４…画像切換入力装置、８１…画像統合装置、８２…生体センサ
１００…主術者、１１０…副術者、１２０…麻酔医、１９０…患者。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention utilizes the information obtained by a nuclear magnetic resonance imaging apparatus (MRI apparatus: Magnetic Resonance Imaging) and the information obtained by a local imaging means such as an endoscope to perform treatment or treatment on the same operating table. The present invention relates to a medical device or a medical facility that enables an operation.
[0002]
[Prior art]
Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 7-194616 proposes a surgery support system in which the insertion state of an insert such as a catheter to be inserted into a subject can be confirmed in real time, and the insert operation can be performed correctly. ing. This surgery support system includes a bed having a finely movable top plate and an X-ray tomographic imaging device (X-ray CT device), and captures a tomographic image and a three-dimensional image of a subject fixed on the top plate. Can be generated.
[0003]
Further, Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-140958 proposes that a treatment be performed in an examination environment of an open gantry type MRI apparatus.
[0004]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-194609 proposes an apparatus for performing treatment using a medical master-slave manipulator and an endoscope.
[0005]
In this way, systems that enable noninvasive measurement and examination of the affected area inside the body from outside the body and devices for minimally invasive surgery that allow surgery without greatly incising the body surface have been proposed. I have.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
Among the above-mentioned prior arts, the surgery support system described in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 7-194616 enables non-invasive three-dimensional measurement of a patient, but does not consider use for surgery. Surgery can take a long time, and it is necessary to be able to image the affected area for a long time. It is also necessary that detailed images can be obtained. In the case of the X-ray CT apparatus, there is a problem of exposure to medical staff, it is difficult to continue measurement for a long time during the operation, and the detailed (such as the naked eye) required for the operation is required. It is also difficult to obtain an image of the affected area.
[0007]
In addition, when an X-ray CT apparatus is used as a surgery support system, it is common to use an X-ray CT apparatus to inspect an affected part before surgery, and to perform an examination with an X-ray CT apparatus after surgery to confirm the effect of surgery. It is. However, if the effect cannot be confirmed by postoperative examination, reoperation is necessary. This places a heavy burden on both the patient and the physician.
[0008]
When an open gantry type MRI apparatus described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-140958 is used for surgery, the problem of exposure of medical staff during surgery for a long time is solved. However, it is still difficult to obtain a detailed (as seen by the naked eye) image of the affected area required for surgery. In addition, this publication states that doctors provide treatment in the immediate vicinity of the MRI apparatus. However, considering the effects of accidents caused by high magnetic fields and the effects of bringing in metals, etc. It is desirable to be able to perform surgery.
[0009]
On the other hand, when performing surgery in a minimally invasive manner using the manipulator described in JP-A-7-194609, the body surface is not greatly incised at the surgery position, and the vicinity of the operating area of the manipulator is observed with an endoscope. At this time, the field of view of the endoscope is narrow, so that only a very limited range of the operation region can be seen, and the operation region or the affected part cannot be observed in a wide range.
[0010]
In addition, even if a device or system capable of performing advanced medical care is made, safety takes precedence in medical practice. For this reason, it is important to maintain safety in surgical devices that make full use of diagnostic techniques and manipulators.
[0011]
An object of the present invention is to obtain a detailed image of an affected part and to perform a highly accurate operation, and to allow a related part of the affected part to be observed by an image photographing a wider area during the operation. Accordingly, it is an object of the present invention to provide a surgical apparatus which enables highly safe surgery.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
To achieve the above objectives,An operation manipulator for supporting an operation tool, operation input means for operating the operation manipulator by an operator, an image means for locally observing a work area of the operation tool, an operating table, and control of these means A surgical apparatus having a device management control device, comprising: a nuclear magnetic resonance imaging apparatus capable of measuring a wider area than an imaging area of the imaging means; an operation manipulator; and a support for supporting the imaging means, the nuclear magnetic resonance imaging apparatus comprising: The measurement target area is positioned on the surface of the operating table, and the surgical tool is operably arranged within the measurement target area of the nuclear magnetic resonance imaging apparatus. The support is provided at the side end along the longitudinal direction of the operating table so as to be movable and detachable in the longitudinal direction of the operating table, and is connected to the device management control device. By having an image integration unit and a magnetic resonance imaging apparatus and the video means for integrating the images captured, and a magnetic resonance imaging apparatus and the image switching input device and the video unit switches the image and integrated image photographedThings.
[0013]
And preferably, an operation console having a stereoscopic monitor and an operation input means for displaying an image output from the image integration device is provided, and the operation console and the operation manipulator are arranged so that the operation console is located within a viewing angle of the operator. Arrange the operation manipulator. Also preferably, the console is arranged such that the operation manipulator is located on the front side of the console or behind the frontmost portion.
[0014]
The nuclear magnetic resonance imaging apparatus has a cylindrical magnetic generator that is arranged vertically and a support column that supports the magnetic generator so as to maintain an interval between these magnetic generators. In the apparatus, it is preferable that the operation manipulator and the support for supporting the imaging means are disposed closer to the support than the support of the nuclear magnetic generator, and the device management and control device performs measurement by the nuclear magnetic resonance imaging apparatus and operation of the surgical tool mutually exclusive. It is preferable to switch between the measurement mode by the nuclear magnetic resonance imaging apparatus and the operation mode of the surgical instrument so that the operation is performed in the following manner.
[0022]
The image means displays an image (monitor) of an extremely limited range of the operation area in detail, and supports the operation of the operator. The operator can perform an operation requiring high accuracy while observing the detailed image. In addition, during the operation, an image of a larger area than the image of the imaging means can be obtained from the nuclear magnetic resonance imaging apparatus, so that changes and problems outside the range of the image of the imaging means can be promptly dealt with. .
[0023]
An example of such an image means is an endoscope and a display for displaying an image taken by the endoscope.
[0024]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
A first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows an embodiment in which an operating table 10 is provided in a measurement target area using an open gantry type MRI apparatus 1.
[0025]
The MRI apparatus 1 includes a substantially cylindrical magnetic generator 12 divided into upper and lower parts, a support 11 for supporting the same, and an MRI controller (not shown) for controlling the same. The measurement target area of this device is a space in a uniform magnetic field area between the magnetic generators 12, and is set near the center of a cylindrical circle.
[0026]
The operating table 10 can be moved in and out in parallel with the longitudinal direction of the operating table as shown in FIG. 1 in order to bring the operation position with the affected part to the measurement target area of the MRI apparatus 1. ing. Thereby, the position of the affected part can be easily adjusted.
[0027]
The support device 9 also serves as a device (abdominal wall lifting device) that lifts the body surface tissue of the affected part and lifts the abdominal wall for securing an operation field. At the same time, the endoscope device 2 and the ultrasonic scanner device 3 are made to penetrate into the affected part, and a mechanism that can control the position and posture from outside is supported. Further, the treatment manipulator 4 is made to penetrate the affected part for the operation, and the operation manipulator 4 capable of controlling the position and posture from outside is supported.
[0028]
The endoscope 2 is controlled by an endoscope control device installed on the console 5 to obtain an image of the affected part.
[0029]
The ultrasonic scanner device 3 is also controlled by an ultrasonic scanner control device installed on the console 6 to obtain an ultrasonic image of an internal organ or the like. These control devices do not necessarily need to be installed on the console, and may be installed independently or collectively on the near console, or may be installed on the management device 8.
[0030]
The operation manipulator 4 has a treatment tool such as a forceps or a laser scalpel attached to the tip thereof, and the position and posture of the treatment manipulator 4 can be changed from a console 5 or 6 having an external operation input device by operating a doctor's operation input device. Controlled.
[0031]
The surgical tool referred to here refers to a tool having a manipulator function that can be moved remotely by a doctor's operation input and having a surgical tool attached to its tip. That is, it refers to an endoscope device and an ultrasonic scanner device whose position and posture can be controlled from the outside, a manipulator equipped with a treatment tool such as a forceps and a laser scalpel that can also control the position and posture from the outside, and the like.
[0032]
Therefore, the operation input device operated by the doctor captures the intention of the doctor by changing the position and posture, and the position and posture of the surgical tool are controlled by this information. A so-called master / slave manipulator system is formed. A device for supporting a surgical tool or a surgical tool is provided with means for detecting tactile sensation or force, and the force or tactile information received by the surgical tool from tissue is fed back to an operation input device operated by a doctor.
[0033]
Examples of local imaging means include imaging devices such as an endoscope device and an ultrasonic scanner device. The endoscope is also supported by a supporting device that can change its position and posture, and changes its position and posture as desired by the doctor according to instructions from the doctor. Similarly, the ultrasonic scanner is also supported by a supporting device that can change its position and posture, and changes its position and posture as desired by the doctor according to instructions from the doctor.
[0034]
The support device 9 is attached to both sides of the operating table 10 along the longitudinal direction. When the MRI apparatus 1 is used only for examination, it can be removed. Further, guide rails 17 are provided on both sides of the operating table 10 along the longitudinal direction, and the support device 9 can be moved to an optimal position in accordance with a part of the patient 190 to be operated (affected part). it can.
[0035]
The main console 5 is used by the main operator 100, and is used to operate the operation manipulator 4 by using an operation input device, a tomographic image of the MRI apparatus 1, an image of the endoscope 2, an ultrasonic image, and other information. A display for displaying medical information is provided. Further, it displays a preoperative MRI image and guidance information. The stereoscopic monitor 51 can stereoscopically display information of the MRI apparatus and a stereoscopic image of an ultrasonic image. The sub monitor 52 is a monitor for displaying a tomographic image and an ultrasonic image. The image can be switched without using a hand using a pedal or the like.
[0036]
The auxiliary console 6 is used by the auxiliary operator 110 and has the same function as the main operator. Instead of the main operator, it has an operation input device for operating the operation manipulator 4 and a monitor for displaying images.
[0037]
The medical information monitor 7 is mainly used by the anesthesiologist 120, and is used for maintaining a patient's life and monitoring biological functions.
[0038]
The device management control device 8 is connected to each device of the surgical device, exchanges data between the devices, monitors the function of each device, and, when an abnormality occurs, informs the medical staff of the abnormality and provides necessary information. In such a case, stop the device immediately.
[0039]
FIG. 2 shows this embodiment in a conceptual configuration. FIG. 2 also shows the appearance of the open gantry type MRI apparatus 1. The information of the open gantry type MRI apparatus 1 is directly displayed as an image on the sub-monitor 52 and also enters the image information integration apparatus 81. The endoscope image of the endoscope 2 also enters the image information integration device 81. Furthermore, the image information of the ultrasonic scanner also enters the image information integration device 81. The image information integrating device 81 reconstructs these images and displays them on the stereoscopic monitor 51 as stereoscopic images. The image is switched by the image information integrating device 81 according to a signal from the image switching device 54 such as a pedal.
[0040]
The position and orientation of the operation manipulator 4 are controlled by the operation manipulator control device 42 based on operation information from the operation input device 41 by a doctor.
[0041]
The MRI apparatus 1, the endoscope 2, the ultrasonic scanner 3, the image information integrating apparatus 81, the operation manipulator control apparatus 42, and the medical information monitor 7 are connected to the apparatus management control apparatus 8, and the information of each apparatus is Monitors exchanges and device abnormalities.
[0042]
In the operation in the present embodiment, as shown in FIG. 3, first, the patient is fixed to the operating table at a position where the operating table 10 is sent out from the measurement target area of the MRI apparatus. The support device 9 is moved to an optimal position and fixed to the operating table. Next, the body surface tissue is lifted in order to secure the operative field at the affected site. For this purpose, a plurality of small holes are made in the body surface (mainly the abdominal wall, etc.), and a member for lifting the abdominal wall provided in the support device 9 is inserted therefrom, and the abdominal wall is lifted upward. Fix it in the lifted state. Further, the endoscope 2, the ultrasonic scanner 3, and the operation manipulator are similarly inserted from small holes made in the body surface. The same hole as the entry hole of the abdominal wall lifting member may be used. In order to minimize the invasion of the body surface, it is desirable to share a hole for inserting a jig for lifting the abdominal wall and a hole for inserting an operating tool such as an endoscope, an ultrasonic scanner, and an operation manipulator. Thus, even in an operation using one endoscope, one ultrasonic scanner, and four operation manipulators, a total of six holes may be used. Further, sensors for life support and living body monitoring are attached to the patient.
[0043]
When the setting of the apparatus for the patient is completed, the operating table is sent to the measurement target area of the MRI apparatus, and the affected part is positioned in the measurement target area, as shown in FIG. In this state, first, the tomographic image of the affected part is measured by the MRI apparatus. Thereby, the relationship between the state of the affected part, the position of the attached surgical instrument, and the posture is grasped. By operating the surgical tool, the endoscope is moved to a position where the patient can best observe the diseased part, and treatment for the diseased part is started.
[0044]
When the affected part is inside the internal organs, the ultrasonic scanner is brought into contact with the target organ while looking at the endoscope to obtain an ultrasonic image. Furthermore, a more accurate positional relationship can be obtained by operating the MRI apparatus, grasping a detailed positional relationship, obtaining an image of the affected part, and integrating the image with the ultrasonic image.
[0045]
Based on the position information of the affected part obtained in this way, the doctor operates the master arm of the operation input device, controls the operation manipulator as the slave arm to a desired position / posture, and performs treatment. On the way, if necessary, measurement is performed with an MRI apparatus, and treatment is performed using other surgical tools while checking the position and the state of the affected part.
[0046]
The device management control device 8 constantly exchanges information between devices to exchange data. Therefore, necessary data can be obtained from anywhere. In addition, the status of the device is constantly monitored, and when an abnormality occurs in a specific device, an alarm is promptly issued, an abnormal location is displayed, and medical staff is requested to take action. This facilitates the use of data and enhances the safety of the surgical device.
[0047]
Depending on the treatment, a suturing device, a suction tube, an irrigation tube, a sintering device, an ultrasonic treatment device, or the like is used in addition to the forceps and the laser scalpel. These are all used through an introduction pipe provided in the operation manipulator or in place of the operation manipulator.
[0048]
An MRI tomographic image is obtained by an MRI apparatus in order to confirm the correctness of the treatment operation and the effect at the end of the treatment or at an intermediate stage. From the blood flow, the success or failure of the treatment, such as whether the suture is complete or the internal organs have started functioning, can be confirmed. In addition, it can be confirmed even when there is bleeding in an unexpected area. For example, bleeding outside the visual field of the endoscope, which could not be understood by the endoscope alone, can be found.
[0049]
Thus, the operation can be performed while confirming that various treatments have been performed during the operation without fail, and the possibility of performing a reoperation by an inspection after the operation is reduced. As a result, the burden on the patient can be reduced. In addition, bleeding outside the visual field, which is difficult to understand with an endoscope alone, can be found in advance, and the safety of the operation is improved.
[0050]
The operator can easily switch the image information by pedal, key input, voice input, or the like. The switching instruction is as follows. Movement of the position / posture of the endoscope camera, movement of the position / posture of the ultrasonic scanner, and further change of projected video data, for example, changing the cross section of the image of the MRI apparatus to a vertical section, An image can be changed to an X-ray CT image, reduced, enlarged, a viewpoint changed, or a zoom point changed.
[0051]
The operation of the manipulator is performed by the doctor while judging the operation while viewing the image of the endoscope, the ultrasonic scanner, and the image of the MRI apparatus. The operation input device is designed so that the doctor can easily understand the contrast with the surgical tool so that the doctor can operate it comfortably. For example, even if the image of the manipulator shown in the endoscope image is located at the center, if the posture does not correspond to the operation input device, the operability deteriorates. For this reason, the operation input device can reproduce a posture as close as possible to the posture of the manipulator reflected on the endoscope. For this purpose, the manipulator section of the operation input device has a structure in which the posture can be the same as that of the slave manipulator shown on the screen.
[0052]
Supports, surgical tools, etc. that exist in the high magnetic field of the MRI apparatus are not affected by the magnetic field even under a high magnetic field, such as a weak magnetic substance, ceramic, or synthetic resin, and also impair the measurement of the MRI apparatus. Made of nothing. The actuators for driving these are also driven by a non-magnetic material, a weak magnetic material, a ceramic, a resin, or the like, using a driving principle other than electromagnetic force by hydraulic pressure or water pressure.
[0053]
Surgical instruments, endoscopes, ultrasonic scanners, MRI devices, and the like that are configured by the operation manipulators 4 are centrally controlled by the device management control device 8 to control their functions.
[0054]
During the MRI measurement, the operation manipulator 4, the surgical tool, the endoscope, and the ultrasonic scanner are controlled to be in a mechanically locked state in which they are electrically stopped and do not operate so that the detection result is not affected. I do. In addition, during operation of the operation manipulator, the surgical tool, the endoscope, and the ultrasonic scanner, even if an MRI measurement request is instructed by a doctor, a display indicating that the operation is in progress and a warning are displayed, and a recommendation to stop these operating devices is made. . Only after the stop state of these devices is detected by the device management control device is controlled to permit the measurement of the MRI device.
[0055]
The device management control device 8 monitors the status of each device so that an abnormality can be always detected. This ensures the reliability of the entire system.
[0056]
A plurality of image monitors are prepared for each of the surgeon and the accessory surgeon. Although an example of three screens is shown, each screen specifies a role and video data, and it is unclear where what will occur when a single monitor is used for multi-windowing. It is a system that minimizes the possibility of creating hidden parts due to overlapping or overlapping windows. One of them is a monitor capable of stereoscopic viewing.
[0057]
Another feature of the present embodiment lies in the arrangement of each device.
[0058]
In the present embodiment, since the operation position of the manipulator and the treatment position are separated, it is important to consider the position where the operator performs the operation input in consideration of safety. It is necessary to construct a system that allows the surgeon to grasp the state of the patient and act quickly when the patient's condition changes suddenly. For this purpose, the devices are always arranged at positions where the doctor can see the patient so that the doctor can check the condition of the patient with minimal movement of the line of sight.
[0059]
Further, in the arrangement, the magnetic field is not affected by the magnetic field of the MRI apparatus, and is arranged in a region having a predetermined magnetic field strength or less so as not to be affected. For example, assuming that the predetermined magnetic field strength is 5 Gauss, the devices of the surgery support system are arranged in a region smaller than the magnetic field strength in the magnetic field distribution around the MRI device and at a position where the doctor can see the patient.
[0060]
In FIG. 1, a line 15 that separates the regions indicates an iso-magnetic field intensity line having a predetermined magnetic field intensity. The isomagnetic field strength line 15 having a predetermined magnetic field strength is set as a boundary and arranged outside the boundary.
[0061]
As a result, the influence of the magnetic field on each device is below an acceptable level, and the doctor's attention to the patient is maximized.
[0062]
Here, each device is not an operating tool or a support that moves under a high magnetic field, but an operation input device for inputting an operation by a doctor, and monitors images of the endoscope 2, the ultrasonic scanner 3, and the MRI device 1. It is a device that does not need to be directly placed under a magnetic field, such as a device that performs the operation, the device management control device 8, and the anesthesiologist monitor 7, and includes a cathode ray tube or the like that is easily affected by the magnetic field.
[0063]
The principle of the arrangement of each device described above is the same in other embodiments described below.
[0064]
The surgical apparatus according to the present invention includes at least one or more consoles, and the surgical apparatus according to the present embodiment includes main and auxiliary consoles 5 and 6. These are arranged such that the main console 5 and the operation position are within the viewing angle of the main operator, and the auxiliary console 6 and the operation position are within the viewing angle of the auxiliary operator.
[0065]
In general, the viewing angle is considered to be 180 degrees, that is, about 90 degrees from the front directly to the left and right. At this time, if the operation consoles are arranged so that the operation manipulator 4 is located on the front side of the operation consoles 5 and 6 or behind the foremost portion, the operation consoles 5 and 6 and the operation positions of the operators 100 and 110 are changed. It will be located within the viewing angle. That is, the operation manipulator 4 may be located behind the dashed-dotted line A of the console 5 in FIG. 1 or behind the dashed-dotted line B of the console 6.
[0066]
Further, the nuclear magnetic resonance imaging apparatus is an open gantry type MRI apparatus having a cylindrical magnetic generator arranged vertically and a support 11 for supporting the magnetic generators 12 so as to maintain an interval therebetween. In this case, if the consoles 5 and 6 are arranged closer to the support device 9 than the support 11 in the longitudinal direction of the operating table 10, the consoles 5 and 6 and the operation position are within the viewing angle of the operators 100 and 110. Will be placed.
[0067]
In the above description, the viewing angles are set to about 180 degrees, and the operation consoles 5 and 6 and the operation position exist within this range. However, it is more preferable that the operation consoles are arranged within 90 degrees. As a result, the visibility is reliably improved without shaking the head left and right. More preferably, it is ideal that the consoles 5, 6 and the operation position are aligned on a straight line from the viewpoint of the operator. At this time, it is preferable that the height of the operation consoles 5 and 6 be low so as not to be in the way.
[0068]
Further, the main console 5 and the sub console 6 are arranged in a limited area depending on the magnetic field strength. For example, when 5 gauss is set as the threshold as the magnetic field strength, an area of 5 gauss or less corresponds to an area limited depending on the magnetic field strength.
[0069]
An anesthesiologist monitor is also arranged in a limited area depending on the magnetic field strength. That is, the anesthesiologist monitor is arranged outside the region where the magnetic field strength is larger than the predetermined magnetic field strength.
[0070]
The above-mentioned predetermined magnetic field strength changes depending on the magnetic field strength allowed for each device.
[0071]
In the conventional MRI apparatus, the operation room is provided in a separate room from the measurement room. However, in the present embodiment, by arranging the operating device of the MRI apparatus without providing a special wall in the operating room where the MRI apparatus is installed, the doctor can easily approach the patient in an emergency and the safety is increased, and the operation is improved. The performance is improved.
[0072]
FIG. 5 shows a second embodiment. This is an embodiment of the present invention in which an operating table is provided with an open gantry type MRI apparatus which is separated into right and left. The magnetic generator 1a is separated into right and left as shown in the figure, and each of them is in a donut shape, and a patient or an operating table is fed into the center of the donut. Even in this case, except for the structure of the MRI apparatus, the other apparatuses have the same configuration and arrangement as in FIG.
[0073]
In this case, normal surgery can be performed without the support device 9 or the surgical tool.
[0074]
In this case, in order to attach each device for minimally invasive surgery, while the patient is fixed on the operating table, the operating position of the affected part is sent to the measurement target area of the MRI apparatus, and the operating table is moved and positioned. After that, it is possible to attach the support device and the surgical tool.
[0075]
Further, the console is arranged in an area of a predetermined magnetic field strength or less for the MRI apparatus having the apparatus configuration as shown in FIG. That is, the console is arranged outside a region where the magnetic field strength is larger than the predetermined magnetic field strength.
[0076]
In the separation type open gantry type MRI apparatus, the main operator 100 is located on one side with respect to the operating table 10 in the space sandwiched between the separated electromagnetic coils. The accessory surgeon 110 is located on the opposite side of the operating table 10 from the main surgeon 100. At this time, the anesthesiologist 120 arranges one of the separated electromagnetic coils 1a out of the way at a position where the patient 190 can be viewed. The medical information monitor 7 of the anesthesiologist 120 is located at a position that does not interfere with the surgeon or the like within an area limited depending on the magnetic field strength where the influence of the magnetic field is small so that the living body of the patient 190 can be easily monitored. Deploy. In the present embodiment, the medical information monitor 7 is arranged on an extension of the head side of the patient in the longitudinal direction of the operating table 10.
[0077]
FIG. 6 shows a third embodiment. An operating table is provided on a hollow cylindrical MRI apparatus. In this case, as in the case of FIG. 1, the patient is fixed to the operating table, and after attaching each device, the operating table is moved to the measurement target area of the MRI apparatus. Even in this case, it is possible to function exactly as in the case of FIG.
[0078]
Also, in the MRI apparatus having the apparatus configuration as shown in FIG. 6, an operator console is also arranged in a region below a predetermined magnetic field strength. That is, the console is arranged outside a region where the magnetic field strength is larger than the predetermined magnetic field strength.
[0079]
FIG. 7 shows a fourth embodiment. This is a case where the MRI apparatus is installed in a dedicated operating room 701. Also in this embodiment, the console 5 of the main operator 100, the console 6 of the auxiliary operator 110, and the medical information monitor 7 of the anesthesiologist 120 are arranged at positions where the patient can be seen. For this reason, a window is provided at an appropriate place on the wall surface 702 of the dedicated operating room 701, or the entire wall is made transparent. The wall 702 of the operating room 701 is provided in consideration of the magnetic strength. At this time, the wall surface 702 of the operating room 701 may have a magnetic shielding effect. By installing the MRI apparatus 1b in the dedicated operating room 701 and installing devices for controlling and operating surgical tools outside the operating room 701, even those who have not checked whether they are wearing metal objects It becomes possible to control and operate the surgical tool.
[0080]
This embodiment is particularly effective when the magnetic field strength is strong, and the console is arranged in an area below a predetermined magnetic field strength. That is, the console is arranged outside a region where the magnetic field strength is larger than the predetermined magnetic field strength.
[0081]
In this embodiment, by making the wall 702 a flexible transparent curtain, the operator can be alerted to the approach to the MRI apparatus, and the operator can approach the patient in an emergency. There is no loss of speed.
[0082]
FIG. 8 shows a fifth embodiment. 1 shows an example of installation of a device when performing a head operation. The surgical tool for the head is attached to one end in the longitudinal direction of the operating table. Furthermore, in setting the operating table or setting the patient with respect to the MRI apparatus, the surgical tool can be arranged in the larger opening so that the doctor can easily confirm the setting.
[0083]
In this case as well, for the MRI apparatus, an operator console is also arranged in a region where the magnetic field intensity is lower than a predetermined value. That is, the console is arranged outside a region where the magnetic field strength is larger than the predetermined magnetic field strength. In this device, the main surgeon is located on the wide open side within an area limited depending on the magnetic field strength. The accessory surgeon is located on the wide open side or the back open side. Furthermore, the anesthesiologist is located on the back open side.
[0084]
In each of the above-described embodiments, the support device 9 and the surgical tool are made of resin, ceramic, or a material that is less affected by magnetism (metal, aluminum, non-magnetic stainless, or the like).
[0085]
Further, the operating table in these embodiments may be replaced with a bed for examination, or installed by additional attachment.
[0086]
With reference to FIG. 9, a description will be given of the switching between the measurement and the operation of the surgical instrument by the MRI apparatus of the surgical apparatus according to the present invention. The control shown in the flowchart of FIG. 9 is performed by the device management control device 9 by the MRI device 1, the master / slave manipulator control device 42, and the ultrasonic scanner device 3 in response to a request from a doctor (switch operation of the consoles 5 and 6). This is performed by receiving status information from each device such as the endoscope device 2 and sending control signals to each device.
[0087]
Since the MRI apparatus generates a strong magnetic field, if measurement is performed by the MRI apparatus during operation of the surgical tool, there is a possibility that correct image information cannot be obtained due to the operation of the surgical tool during the measurement. Further, since the measurement by the MRI apparatus is used together with the endoscope apparatus, it is not necessary to continuously perform the measurement during the operation. Therefore, it is usually desirable to exclusively operate the measurement of the MRI apparatus and the use of the surgical tool including the manipulator. However, prepare a mode that can be used at the same time for use in very limited places.
[0088]
FIG. 9 shows a flowchart for exclusive use. Steps S901 and S904 to S908 show a determination / control flow when measurement is performed by the MRI apparatus. Steps S903 and S909 to S913 show a control flow when using the surgical tool. Y represents affirmation and N represents negation.
[0089]
First, as a doctor's operation, a selection is made as to whether to measure the MRI apparatus or to use a surgical tool. (S902, S903) Such selection is made by the doctor switching switches provided on the consoles 5, 6, and the like. Alternatively, switching may be performed by a switching input unit that does not rely on hands such as voice.
[0090]
When measurement by the MRI apparatus is selected, the device management control apparatus first determines from the status information whether the MRI apparatus is measuring (S904). When the measurement is being performed, the measurement may be continuously performed. If the measurement is not being performed, whether the surgical tool is in use is also determined from the status information of the surgical tool. (S905) When the surgical tool is in use, the state is displayed to call attention, and the operation tool stop processing is started. (S907) Next, after confirming that the surgical tool has stopped, it is displayed that the measurement of the MRI apparatus is to be started, and the measurement operation is started. If the surgical tool is not in use, measurement of the MRI apparatus is started immediately.
[0091]
When using a surgical tool, it is determined whether the surgical tool is in use. (S909) If it is not in use, it is determined whether the MRI apparatus is measuring (S910). If it is in use, the measurement is stopped (S912). After that, use of the surgical tool is started. If the measurement is not being performed, the use of the surgical tool is immediately started (S913).
[0092]
According to this flowchart, the measurement of the MRI apparatus and the use of the surgical tool can be exclusively controlled. Further, in this flow, a state is assumed in which neither the MRI apparatus nor the surgical tool is used, but the normal state can be set to either.
[0093]
In addition to the present embodiment, switches for instructing the device management control device 9 to interrupt the measurement by the MRI apparatus may be provided on the consoles 5 and 6.
[0094]
In each of the above-described embodiments, an endoscope is used as a local image means of a part to be operated. However, as long as the endoscope can obtain an image or a video as photographed by a television camera (TV camera), that is, as observed with the naked eye, any other image capturing device may be used. Absent. In any case, it is preferable that the image means is a clear image so that the operation can be easily performed.
[0095]
The surgical apparatus of the above embodiment according to the present invention performs an operation while grasping the condition of the affected part from the outside with an MRI apparatus, so that there is no X-ray exposure of medical staff.
[0096]
Since the support means can be moved in the longitudinal direction of the operating table, it can be easily installed at a position optimal for the operation position.
[0097]
In addition, depending on a surgical site, by installing a surgical tool or a support at one end in the longitudinal direction, it is possible to easily install the surgical device at an optimal position according to the surgical site.
[0098]
Further, since the supporting means can be removed, cleaning and disinfection is easy. In addition, the MRI apparatus can be easily used for inspection, and the utilization rate of the surgical apparatus can be increased.
[0099]
Since the operating table can be sent to and sent from the measurement target area of the MRI apparatus, the operation position of the affected part of the patient can be easily positioned in the measurement target area, and the burden on the medical staff can be reduced.
[0100]
Furthermore, by using not only an endoscope but also an MRI apparatus while performing minimally invasive surgery, bleeding outside the field of view of the endoscope can be found in advance, and the safety of the operation is improved.
[0101]
The doctor controls the operation manipulator with the operation input device, and the treatment itself. Since the operation is performed by the operation manipulator, there is little chance of contact with body fluid, which is effective in preventing hospital-acquired infection.
[0102]
Medical staff can work while viewing endoscopic images, ultrasound images, and MRI images. However, the image integration device allows the enormous information obtained during the preoperative examination to be checked at any time during the operation, and Safety can be improved.
[0103]
Each device is constantly monitored by the device management control device, so that safety can be ensured.
[0104]
Since the operation is performed while grasping the condition of the affected part from the outside using an MRI apparatus, the operation can be performed while confirming the therapeutic effect of the operation, so that the reliability of the operation is improved.
[0105]
In addition, since highly reliable minimally invasive surgery can be performed, the length of hospital stay can be shortened, and overall medical costs can be reduced.
[0106]
Since the treatment operation can be performed by the manipulator, it is effective in preventing surgical infection and hospital infection.
[0107]
Furthermore, since the operation under the MRI apparatus can be performed in a minimally invasive manner, there are effects such as reduction of medical expenses by shortening the hospitalization period, labor saving by using machines, and generalization of advanced treatment techniques.
[0108]
Further, the doctor can work without approaching the patient or the MRI apparatus, and the influence of the high magnetic field can be reduced. Further, each device is arranged in a region where the doctor can see the patient and is below a predetermined magnetic field strength. This allows each device to minimize the effects of the magnetic field and maximize the physician's attention to the patient.
[0109]
Here, each device is not a surgical tool or a support that moves under a high magnetic field, but an operation input device for inputting an operation by a doctor, an endoscope, an ultrasonic scanner, a device for monitoring an image of an MRI device, A device that does not need to be directly placed under a magnetic field, such as a device management control device or an anesthesiologist monitor, and that includes a cathode ray tube or the like that is easily affected by the magnetic field.
[0110]
【The invention's effect】
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, while observing the detailed image of the affected part which performs an operation, highly accurate surgery can be performed, and during this surgery, the part concerned of an affected part is observed with the image which imaged a wider range. Therefore, it is possible to provide a surgical apparatus capable of performing a highly safe operation.
[0111]
According to the present invention, by arranging the console so that the operation position and the console are present within the operator's viewing angle, attention to the patient is less likely to be impaired, and highly safe surgery is possible. It is possible to provide a simple surgical device.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a layout explanatory view of a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a configuration diagram of a first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is an explanatory view of a state before operation according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is an explanatory view of an intraoperative state of the first embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a layout explanatory view of a second embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a layout explanatory view of a third embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a layout explanatory view of a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a layout explanatory view of a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a flowchart showing switching between MRI measurement and operation of a surgical instrument of the surgical apparatus according to the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... MRI apparatus, 2 ... Endoscope apparatus, 3 ... Ultrasonic scanner apparatus, 4 ... Operation manipulator, 7 ... Anesthesiologist monitor, 8 ... Equipment management control apparatus, 15 ... Isomagnetic field strength boundary of predetermined magnetic field strength, 41 ... Operation input device, 42: Master / slave manipulator control device, 51: Integrated three-dimensional image monitor, 52: Reference two-dimensional image monitor, 54: Image switching input device, 81: Image integration device, 82: Biosensor
100: main operator, 110: accessory operator, 120: anesthesiologist, 190: patient.

Claims

An operation manipulator for supporting the operation tool, operation input means for operating the operation manipulator by an operator, an image means for locally observing a work area of the operation tool, an operating table, and control of these means A surgical management device having a device management control device
A nuclear magnetic resonance imaging apparatus capable of measuring a wider range than the imaging area of the imaging means, a support for supporting the operation manipulator and the imaging means, and a measurement target area of the nuclear magnetic resonance imaging apparatus is an operating table. The surgical table is arranged so as to be positioned on a surface and the surgical instrument is operably arranged within a measurement target area of the nuclear magnetic resonance imaging apparatus, and the measurement by the nuclear magnetic resonance imaging apparatus and the operation by the operating tool are performed on the operating table. The support is provided at a side end along the longitudinal direction of the operating table so as to be movable and detachable in the longitudinal direction of the operating table, and is connected to the device management control device and is connected to the nuclear magnetic field. An image integration device that integrates images captured by the resonance imaging device and the imaging device; and an image switching input that switches between an image captured by the nuclear magnetic resonance imaging device and the imaging device and an integrated image. Surgical apparatus characterized by having a location.

An operation console having a three-dimensional monitor for displaying an image output from the image integration device and the operation input means is provided, and the operation console and the operation manipulator are arranged so that the operation manipulator is located within a viewing angle of an operator. The surgical apparatus according to claim 1, wherein the operation manipulator is arranged .

The surgical console according to claim 2, wherein the console is arranged such that the operation manipulator is located behind the front surface or the frontmost portion of the console .

The nuclear magnetic resonance imaging apparatus has a cylindrical magnetic generator arranged vertically and a support for supporting the magnetic generator so as to maintain an interval between the magnetic generators. The surgical apparatus according to claim 1, wherein the operation manipulator and the imaging means are disposed closer to a support than a support of the nuclear magnetic generator in a longitudinal direction of the apparatus.

The device management control device switches between a measurement mode using the nuclear magnetic resonance imaging apparatus and an operation mode of the surgical tool so that the measurement by the nuclear magnetic resonance imaging apparatus and the operation of the surgical tool are executed exclusively. The surgical apparatus according to claim 1, wherein measurement by a magnetic resonance imaging apparatus and surgery by an operating tool are enabled on the same operating table .