JP3608448B2

JP3608448B2 - 治療装置

Info

Publication number: JP3608448B2
Application number: JP24479699A
Authority: JP
Inventors: 不二夫田島; 正克藤江; 裕之竹内; 悦治山本; 耕一佐野; 和俊菅
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1999-08-31
Filing date: 1999-08-31
Publication date: 2005-01-12
Anticipated expiration: 2019-08-31
Also published as: US6557558B1; EP1080695B1; JP2001061860A; EP1080695A1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、患部への治療行為を支援する治療装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の治療、特に外科的治療は事前に得られた情報、特に画像計測装置によって得られた画像情報を利用して診断が行われたのち、その診断結果に基づいた治療計画を策定し、それに従って行われていた。
【０００３】
一方、近年では術者は術中の計測機器としては超音波スキャナやＸ線透視装置などを利用するようになっている。このような計測機器からの情報を用いて、患者の治療及び治療の支援を行う技術の一例は、特開平８−２８０７１０号公報に記載のものがある。この従来技術においては、上記のような計測機器から予め得られた情報を、治療を行う施術者に表示するものが開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記の超音波スキャナは局所的な計測しかできず、全体的な構造を把握するのは困難であった。また、ＭＲＩやＣＴなどのように任意の方向からの断層撮像はできず、術者が見たい方向の画像が得られない場合もあった。一方Ｘ線透視装置は放射線被曝の問題が無視できないため、繰り返しての撮像に用いられることはなかった。
【０００５】
したがって、上記従来技術においては、患者や患部の外部構造及び内部構造の実時間提示は行われるが、治療の計画の修正や更新は行われていない。
【０００６】
このため、これらの画像情報を用いて治療計画を逐次生成または修正更新することは行われず、術者が術中実時間で判断を行い手術を遂行していた。
【０００７】
しかしながら実際に治療特に外科的治療（以下、手術）の最中では治療を進めるにつれて患者や患部の状態が変形などの予想外の変化をすることが往々にしてあるため、必ずしも事前の計画通りに手術を行うことが最善ではない場合や、あるいは計画通りの手術を行うことができない場合があった。従来技術においては、このように、術中における患者および患部の変化に関する対応は最善のものとは言い難く、従来の手術成績の向上を妨げてしまう点については、考慮されていなかった。
【０００８】
さらにここ数年の動きとしては患部近傍の断層撮像を行うことのできる画像計測装置を援用して定位的脳手術における進入方向を計算する方法も試されているが、臨床例としては極めて僅かであり実用となっているとは言えない状況である。よしんばＭＲＩやＸ線ＣＴを用いてこれを行ったとしても、計算の結果に基づいた指示が作業の細かさ（分解能）や操作対象点に到達するまでの経路の複雑さなどの理由により人間の手技の限界を超えており、実行できない場合も往々にしてあり得ることである。
【０００９】
経路の複雑さに関しては患部の切り開く部分である創部を広く取れば改善する。しかし、創部を大きくすることは、患者への術中、術後の負担を大きくすることになるため、創部をむやみに大きくすることは望ましくない。治療では、患者へのダメージを極力抑えるために創部をなるべく小さくし、その小さな傷口から術具と多くの場合内視鏡を挿入し臓器の動きに注意しながら狭い空間で手術を行うことが望ましいのである。
【００１０】
一方で、このために、術者は、患部とその周辺を含めた全体的な構造を知ることが困難な内視鏡からの映像を用いなければならず、また、動きが制限された空間で術具を取り回しながら実時間で変形し続ける対象に対して微細で器用な操作をすることが要求され、施術中の治療計画を的確に更新、修正することは益々困難となっている点については、上記従来技術においては考慮されていなかった。
【００１１】
また、対象部位によっては開創を行ってから実際に治療のための執刀を行う直前と直後において対象臓器の動態および機能を計測することができれば不十分な手当のまま傷口を閉じることが避けられ、手術成績が格段に向上すると考えられる。例えば心疾患の治療においてはバイパスや弁置換等の前後においてバイパスした血管の開存状況や弁置換による心機能の回復状況を知ることができれば再手術の確率が下げられるなど利点が多い。
【００１２】
従来、このような、心疾患の手術においては、患部、患者の内部の状態の情報は超音波スキャナで行われていた。この手段では、血流や拍動の様子などの動態に関する情報は得られるが、全体的な構造を捉えられないため、得られる情報は治療する上では不十分となる場合がある。
【００１３】
本発明の目的は、使用者である治療を行う施術者に修正した治療計画を施術中に提示して、より的確な治療を行うことが可能な治療装置を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、治療装置が治療対象の生体の状況であるポジション情報および機能情報を検出する検出手段と、生体に遠隔操作により治療を施す施術手段と、検出手段が検出したポジション情報および機能情報に基づいて治療の計画を算出する治療計画手段と、この治療計画手段が算出した治療計画を表示する表示手段とを有し、治療計画手段は、検出手段が獲得した情報を格納するデータベースと、検出手段に情報獲得要求を発し、獲得した情報をデータベースに格納させるよう制御する治療計画制御部と、データベースに格納されたデータを用いて治療計画を修正更新する演算手段とを有し、制御手段は記演算手段が作成した更新された治療計画を略実時間で表示手段に表示するものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて、本発明の実施の例を説明する。
【００１６】
図１に、本発明の一実施例の全体の構成を示す。図中において、１０１は患部、または患者の状態の情報を得るため手段である計測手段であり、１０２は前記得られた情報を提示する手段である表示手段、１０３は直接患者、患部に接近して治療を施術する施術手段、１０４は上記得られた情報や予め得られた患者、患部の情報に基づいて、治療の計画を算出する治療計画手段である。この治療計画手段中、１０６は治療計画を演算して算出する治療計画演算手段であり、この演算手段１０６により算出された計画は、１０５の治療計画制御部に伝達され、この治療計画制御部１０５は、この治療計画に基づいて上記施術手段１０３に施術手段の制御指令を送ったり、表示手段１０２に治療計画の情報や計測手段１０１からの情報を加工／処理を施した情報を伝達したりする。
【００１７】
１０７は治療計画手段中のデータベースであり、上記の計測手段１０１からの情報や予め獲得されていた患者、患部の情報が蓄積されている。１０８は治療計画手段中の命令および情報の伝送経路である。この治療計画手段１０４は、治療装置本体の外部にあるネットワークとも接続されており、１０９は上記外部のネットワーク群を、１１０はネットワーク間の中継機、１１１は遠隔された位置にある治療計画用計算機、１１２は１１１に接続されたデータベースを示している。また、１１３は治療計画手段１０４からネットワーク群１０９へ送られる指令や情報獲得の要求指令を示し、１１４は遠隔された位置にある計算機からの返答を表す。
【００１８】
下記において、算体とはそれ自身に処理されるものとそれらの処理手順記述の両方を含むもの、あるいはどちらか一方を含むもののいずれでもよい。すなわち、いわゆる一般的な意味合いでのデータとプログラム（コード）のうちのいずれか、あるいはその両方から構成されるオブジェクトを示す。
【００１９】
また１１７は治療計画制御部１０５と計測手段の間の命令や情報の伝送経路、１１８は計測手段と表示手段との間のデータの伝送経路、１１９は表示手段と治療計画制御部との間の命令やデータの伝送経路である。１２０は、計測手段が患者および患部の状態を示す情報を獲得するために施される計測行為であり、実際には、計測手段１０１から発されて、伝導または放射される電磁波・光・超音波・放射線といったエネルギー等を指す。１２１は、上記計測行為１２０によって患部、あるいは患者から発せられるか反応や反動を示し、実際には熱・光・音・電気・電磁波などの形の信号となる。１２２は、施術手段１０３による患者や患部への施術行為を示しており、１２３は、上記施術行為１２２により生起された患部、患者からの反動もしくは反応、１２４は、表示手段１０２と施術手段１０３との間の命令および情報の伝送経路を示している。
【００２０】
１２５は施術手段１０３と治療計画制御部１０４との間の命令および算体の伝送経路であり、１２６は装置の使用者である執刀医が施術手段を操作するための操作入力行為を示す。１２７は患者、患部の反応１２３を執刀医に理解しやすい形に加工、処理されて操作入力部（後述）を介して与えられる反力や熱などの各種エネルギの形で表現された情報である。１２８は表示手段を操作するために各種モードのインターフェイス（後述）を用いて与える命令である。１２９は、使用者の執刀医がこれを参照しながら治療を進めるところの、計測手段１０１によって得られた患者および患部に関する情報および治療計画手段１０４からの治療計画の情報であり、これには治療室以外にいる医師らの意見などを統合的に提示した、画像・音声・熱などの形で表された情報も含まれる。１３０は使用者である治療を行う執刀医、１３１は施術対象である患者を表す。
【００２１】
使用者である執刀医１３０は表示手段１０２から提示される情報１２９および施術手段１０３から提示される情報１２７を参照しながら操作入力行為１２６を行うことで、施術手段１０３を介して患部に対して必要な治療を行う。
【００２２】
計測手段１０１は複数の計測方法を有しており、治療中に伝送経路１１７を通して治療計画制御部１０５が与えるタイミングに従って患部および患者の状態を計測する。計測され得られた情報は伝送経路１１７を通して治療計画制御部１０５へ送られると同時に、同じ情報が伝送経路１１８を通して表示手段１０２へ送られる。また、使用者１３０は、表示手段１０２への入力手段を介して、伝送経路１１８を経由して、命令１２８の一種である患部、患者の情報を獲得する指令を発した時にも計測を行い、得られた情報は上記と同様に治療計画制御部１０５および表示手段１０２へ送られる。
【００２３】
計測手段１０１は患者および患部の状態を示す情報を獲得するために電磁波・光・超音波・放射線等のエネルギを伝導または放射する。その結果与えられたエネルギ１２０によって患部に二次的に励起されたかもしくは減衰しながら透過・反射または散逸したか、あるいは患者もしくは患部より能動的に発せられるかした熱・光・音・電気・電磁波などの信号１２１が検出される。計測手段１０１はこれらの信号に対して適当な処理を加えることにより目的の情報を得る。詳細は後述する。
【００２４】
表示手段１０２は主に画像・音声からなる情報１２９を使用者に提示する。使用者は入力手段であるインターフェイス１２８を介して、表示手段の提示する情報の内容・種類・見え方などを操作し制御する。表示手段１０２においては、計測手段１０１によって獲得された患者および患部に関する情報が提示される。またそれと同時に治療計画手段１０４によって逐次修正更新され伝送経路１１９を通して送られる治療計画情報が提示される。
【００２５】
この治療計画情報は、治療のプロセス、すなわち、治療の手順やその動作の情報を含んでいる。施術手段１０３の挙動を規定するもの、例えば施術手段の更新されたアプローチの姿勢・移動量や更新された接触禁止領域などを含む。さらには、施術手段１０３のマニュピレータやレーザ使用のメスといった複数の施術器具や計測手段１０２の複数の計測器具を使用する順序も含む。また、本実施例では、施術手段１０３からのマニピュレータの座標情報・動作の量の値といった情報も可視化・可聴化されて計測手段１０２により表示されるので、治療計画情報には上記施術手段１０３に計測手段１０１より得られた情報を表示する順序も含まれる。詳細は後述する。
【００２６】
施術手段１０３は使用者が治療行為を行うために入力する操作を受け付け、解釈し、それに従って患部に対する治療行為を行う。同時にその行為によって起こる反作用１２３を検出し、これを操作入力部（後述）を介して、使用者が理解しやすいような大きさの量や種類に変換、処理が施されて反力や熱・振動などの各種エネルギの形で表現された情報１２７を使用者に与える。また施術手段１０３は内部の各種機構の状態や術具等の座標系、あるいは反作用１２３を画像や音声の形に翻訳した情報を、伝送経路１２４を通して表示手段１０２に伝える。さらに施術手段１０３は伝送経路１２５を通して治療計画制御部１０５から内部機構の挙動を規定するための情報を得る。この情報とは前記のように例えば新たなアプローチの姿勢・移動量や更新された接触禁止領域などをさす。詳細は後述する。
【００２７】
治療計画手段１０４はいくつかの要素からなる。すなわち治療計画制御部１０５、治療計画エンジン１０６、データベース１０７、１０５〜１０７および後述のネットワーク群の間における算体の伝送経路１０８である。
【００２８】
治療計画制御部１０５は治療計画手段１０４の動作を調節するものであり、他の手段との情報のやりとりを行う。まず伝送経路１１７を通して、予め定められたタイミングで計測手段１０１に情報獲得要求を発し、要求に応じて計測手段１０１が獲得した患者や患部の状態の情報として、画像等の情報を得る。これを伝送経路１０８を通じてデータベース１０７に格納する。
【００２９】
データベース１０７には、現在までに、前記計測手段１０１及び施術手段１０３や治療の事前に得られた患者や患部の情報、例えば、患部の位置や形状、これらを示す画像や、患者、患部の脈拍、血圧、体温といったいわゆるバイタルサイン等、を格納してあり、治療計画演算手段１０６はここにある情報を用いて治療計画の修正更新を行うための計算をする。計算の際に、患者の過去の情報を参照する必要が生じた場合は、治療計画演算手段１０６は伝送経路１０８を通してネットワーク群にその情報を送ってくれるように要求１１３を出す。要求に応じて必要な情報１１４が得られた場合はこれを現在データベース１０７が持っている情報に加えてこれを処理し計算を行う。計算結果は伝送経路１０８を通じて治療計画制御部１０５に送られ、これを受けた治療計画制御部１０５は伝送経路１１９および伝送経路１２５を通じて表示手段１０２および施術手段１０３に修正更新された治療計画の情報を送る。
【００３０】
ネットワーク群１０９は情報送信要求１１３を受けた場合、次のように動作する。
【００３１】
送信要求を受けたネットワークは要求された情報を持つホストを捜し、それが見つかれば該当ホストが情報を返す。見つからなければこのネットワークと他のネットワークを接続している中継機がより上位のネットワークへ上記の要求を中継する。そうやって次々に情報を持つホストを捜し、これにたどり着いた時には今と逆の経路で必要な情報１１４が送られる。なおあるところまで中継されても目的のホストが見つからなかった場合は中継は打ち切られ、中継を打ち切った中継機がその旨を通知して返し、これも今と逆の経路で送られる。
【００３２】
図２は本発明の一実施例を示す概略図である。図中において、２０１は開放型ＭＲＩ、２０２は使用者のための表示手段であるフラットパネルディスプレイである。このディスプレイ２０２は、２０３，２０４，２０５の３つの個別のディスプレイからなり、各々が本実施例の装置の使用者毎に設定された情報を表示できるものである。２０３は助手のためのフラットパネルディスプレイ、２０４は麻酔医のためのフラットパネルディスプレイ、２０５は操作入力用コンソール、２０６は超音波スキャナプローブ保持装置、２０７は微細操作用マニピュレータ保持装置、２０８、２０９は患部吊り上げ・開胸用保持装置、２１０は三次元位置姿勢測定装置、２１１はスライド式ベッド、２１２は緊急時に使用する補助人工心肺、２１３は麻酔医の使用する薬品および用具の置き場、２１４は使用者（執刀医）、２１５は助手、２１６は麻酔医、２１７は患者、２１８は微細操作用マニピュレータ、２１９は超音波スキャナプローブ、２２０は治療計画制御用計算機、２２１は治療計画演算用計算機、２２２は治療計画用データベースマシンを示す。
【００３３】
２０１、２１９は、前記の計測手段１０１に含まれる。２０２、２０３、２０４は表示手段１０２に含まれる。２０５、２０６、２０７、２０８、２０９、２１０、２１１、２１８は施術手段１０３に含まれる。補助人工心肺２１２は患者の循環状態が変化した際に用いるために用意しておく。置き場２１３には麻酔医が患者の状態を見ながら投与する薬剤やその際に使用する用具などを置く。使用者２１４はディスプレイ２０２によって提示される画像を中心とした情報やコンソール２０５の操作入力レバーによって発生し伝達される反力や振動・熱などの力覚・触覚情報の提示を受けながら、２０６〜２０９の各保持装置の位置姿勢やベッド２１１の位置を調整し、また必要に応じて開放型ＭＲＩ２０１や超音波スキャナプローブ２１９による画像情報や三次元位置測定装置２１０による基準座標における対象点（患部やマニピュレータ２１８の先端など）の位置姿勢座標値の獲得を指令し、操作入力レバーを介して微細操作用マニピュレータ２１８を遠隔操作し治療を行う。２２０〜２２２は治療計画手段を構成する計算機群であり、２２０は治療計画制御部１０５に、２２１は治療計画エンジン１０６に、２２２はデータベース１０７にそれぞれ相当する。
【００３４】
これらの計算機群は手術室の内外いずれかに設置され有線もしくは無線の伝送経路で相互にまた他の手段に相当する構成要素と結ばれている。なお図が見にくくなるのを避けるため図中には伝送経路の類およびネットワーク群などについては図示していない。
【００３５】
図３は計測手段１０１の内部構成を示す。図中において、３０１はＭＲＩ制御部、３０２は超音波スキャナ制御部、３０３は内視鏡映像信号変換部、３１９は血圧・脈拍・体温等バイタルサイン信号変換部、３０４は開放型ＭＲＩ、３０５は微細操作用マニピュレータ保持装置、３０６は超音波スキャナプローブ保持装置、３０７はＭＲＩ本体と制御部との間の命令や信号の伝送経路、３０８は超音波スキャナ本体と制御部との間の命令や信号の伝送経路、３０９は内視鏡映像の伝送経路、３２３はバイタルサイン信号の伝送経路、３１０はＭＲＩ画像モニタ、３１１は超音波スキャナ画像モニタ、３１２は内視鏡映像モニタ、３２０はバイタルサインモニタ、３１３はＭＲＩ制御部と治療計画制御部１０５との間の命令や画像情報の伝送経路、３１４は超音波スキャナ制御部と治療計画制御部１０５との間の命令や画像情報の伝送経路、３１５は内視鏡映像信号変換部と治療計画制御部１０５との間の命令や映像情報の伝送経路、３２１はバイタルサイン信号変換部と治療計画制御部１０５との間の命令や映像情報の伝送経路、３１６はＭＲＩ制御部と表示手段１０２との間の命令や画像情報の伝送経路、３１７は超音波スキャナ制御部と表示手段１０２との間の命令や画像情報の伝送経路、３１８は内視鏡映像信号変換部と表示手段１０２との間の命令や映像情報の伝送経路、３２２はバイタルサイン変換部と表示手段１０２との間の命令や映像情報の伝送経路を示す。なお図中には血圧・脈拍・体温等の検出手段は図示していない。
【００３６】
ＭＲＩ制御部３０１、超音波スキャナ制御部３０２、内視鏡映像信号変換部３０３は治療計画制御部１０５からの命令、もしくは表示手段１０２を経由して伝えられる使用者からの命令に従って撮像および動作状態の変更を行う。治療計画制御部１０５からの命令は周期的に送られ、一定時間ごとに画像が更新される。使用者からの命令は非同期的に送られ、その際にも画像が更新される。
【００３７】
ただしいずれの場合も内視鏡映像はビデオレートでつねに撮像されているものとする。血圧・脈拍・体温等バイタルサイン信号は常にモニタされている。撮像された画像および映像情報は伝送経路３１３〜３１５、３２１を通って治療計画制御手段１０５へ、また伝送経路３１６〜３１８、３２２を通って表示手段１０２へ送られる。この際に送られる情報はビデオ信号のようなアナログ信号の形でもよいし、ディジタルデータの形で送受されてもよい。
【００３８】
計測手段１０１はまた微細操作用マニピュレータ（後出）の先端位置を検出するためにも用いられる。そのために図２１に示すようにマニピュレータ先端の屈曲部手前にＲＦコイルまたは脂肪などの高信号に撮像される物質２１０１を置く。これをＭＲＩで撮像しこの位置を画像から検出することによってマニピュレータに対するナビゲーションを行うことができる。さらにＭＲＩ画像中にマニピュレータ先端位置を検出できるため、マニピュレータの作業座標との位置合わせを容易に行うことができる。
【００３９】
次に表示手段１０２について説明する。図４は表示手段１０２の内部構成を示す。図中において、４０１は画像処理部、４０２は統合化された画像等情報提示部、４０３は画面制御インターフェイス、４０４は画像処理部４０１と治療計画制御部１０５との間の命令や計測手段１０１により得た画像情報の伝送経路、４０５は画像等情報提示部４０２と治療計画制御部１０５との間の命令や治療計画画像情報の伝送経路、４０６は処理済みの画像情報、４０７は画面制御インターフェイス４０３を介して入力された使用者の画面制御命令および計測手段への情報獲得命令の伝送経路、４０８は計測手段への情報獲得命令の伝送経路を示す。
【００４０】
画像処理部４０１は計測手段１０１より送られた画像情報・映像情報を処理する。情報がアナログ信号の場合はまずディジタル情報への変換を行う。最初からディジタル情報で送られた場合は省略できる。次に変換された各モダリティからの画像情報に対して、平面的または立体的に描画するために、ノイズ除去・補間計算・明度や色調の調整・ボリュームレンダリング等の演算処理を行う。処理の済んだ画像情報は伝送経路４０６を通して提示部４０２へ、また伝送経路４０４を通して治療計画制御部１０５へ送られる。提示部４０２は各モダリティ画像情報、治療計画画像・使用者誘導画像情報、施術手段からのマニピュレータ座標情報・動作情報を統合し、画面制御インターフェイス４０３を介して使用者の指示する形式で提示を行う。この際、使用者誘導情報やマニピュレータ動作情報などは、画像に加えて音声を併用して提示する。例えばマニピュレータのナビゲーション情報として参照軌道が示された際に、そこから逸れる動作をした場合の警告音、あるいは治療計画において接触禁止とされた組織中の領域への接近に対する警告音、などである。画面制御インターフェイスの詳細は後述する。
【００４１】
図５は施術手段１０３の内部構成を示す。図中において、５０１は操作入力部、５０２は制御部、５０３は治療操作部、５０４は操作入力部５０１と制御部５０２の間で命令やデータを送受するための伝送経路、５０５は制御部５０２と治療操作部５０３の間で命令やデータを送受するための伝送経路を示す。
【００４２】
操作入力部５０１は使用者の意図に応じて一意かつ随意に引き起こされるさまざまな身体的・生理的変化を検出し、その情報を伝送経路５０４を通して制御部５０２へ送る。身体的・生理的変化としては例えば身体各部の筋肉の伸縮、眼球の動き、声、あるいは脳波や脳磁分布、脳内活性部位の分布などが挙げられる。これらを検出する方法の例としては例えば以下のようなものがある。すなわち筋肉の伸縮は操作レバーの動きやフットスイッチなどの機構的な手段、もしくは筋電検出などの電気的な手段、もしくは筋肉の運動に伴い生成される物質の濃度の検出などの化学的な手段などがあり得る。眼球の動きであればアイトラッカーのような光学的な手段、声ならばマイクロフォンなどの電気音響的な手段が考えられる。脳波は脳波計、脳磁分布はｓｑｕｉｄを利用した脳磁計、脳内活性部位の分布はファンクショナルＭＲＩでの検出が可能である。
【００４３】
操作入力部５０１において検出された情報を受けた制御部５０２は、それらの情報の種類や値を解釈し、それに対して予め対応付けておいた操作主体に宛ててその操作内容を治療操作部５０３に指令する。操作主体とは保持装置類２０６〜２０９や微細操作用マニピュレータ２１８、ベッド２１１、各種術具・スタビライザ（後出）等をさす。この際にここで指令された内容を同時に伝送経路１２４を介して表示手段１０２へ送る。１０２ではこれを画像化し、治療計画画像や実際の運動学的情報（後出）などと組み合わせて提示を行う。
【００４４】
治療操作部５０３はこの指令を受けて、対応付けられた操作主体を値に従って動かし治療操作を行う。操作主体のうち、治療操作に際して治療対象から直接反作用を受けるものはこれを検出し、この情報を制御部５０２に返す。制御部５０２はこれを解釈し、ノイズ処理やスケーリングなどの演算処理を施す。検出された反作用のうち、触覚・力覚によって伝えることが適当と考えられる情報は操作入力部５０１へ送られ、そこで操作レバーの動きなどの形で使用者に提示される。この種の情報としてはマニピュレータの接近時における近接覚情報や、接触したり術具で把持したりしている際の反力、先端で検出された患部の温度などが挙げられる。
【００４５】
一方、画像や音声の形で提示するのが適当と考えられる情報は伝送経路１２４を介して表示手段１０２に送られる。前記の情報は実際の状況に応じて画像・音声の形でも提示できるようにしておく。同時にその際１２４へは治療操作部に含まれる各操作主体（例えば、後述する微細操作用マニピュレータなど）の運動学的情報が送られる。これらは併せて１０２において画像や音声の形で提示される。
【００４６】
以上の説明に関する例を以下に示す。
【００４７】
操作入力部５０１の一例としてコンソール２０５のような形式が挙げられる。例えば使用者が施術手段のうちの一つである微細操作用マニピュレータの位置姿勢を変えようと意図し、操作レバーを倒すように腕を中心とした身体各部の筋肉を動かす。操作レバーには各関節にポテンショメータやエンコーダ、あるいはタコメータ等の関節の変位を検出するためのセンサが備えられている。
【００４８】
操作レバーが倒されたことおよび各関節の変位は制御部５０２へ通知される。制御部５０２においては、操作レバーを倒すことは微細操作用マニピュレータの関節を曲げることと予め対応付けがなされているものとする。制御部５０２は微細操作用マニピュレータに対して各関節を適切に動かすように指令する。指令は関節空間レベルで行われることも、また操作レバーと微細操作用マニピュレータの機構が異なっている場合は作業座標レベルで行われることもある。その場合には意図しない不随意な手の動きを除くため、指令値に対するフィルタ処理や、操作レバーとマニピュレータの寸法および作業の細かさを考慮した指令値のスケーリング（一般的には異方性の）が行われる。これらの指令値は表示手段１０２に送られ運動学モデルに基づいて画像化され提示される。
【００４９】
制御部５０２からの操作主体指定と動作指令を受けて微細操作用マニピュレータが動作する。動作の際には反作用として、被接触状態の時は近接情報が、接触・把持状態の時は反力がセンサによって検出される。またいずれの状態の時も対象点の温度（もしくは赤外線の放射量）が検出される。検出されたセンサ情報は制御部５０２へ送られる。制御部５０２はこれを解釈し、ノイズ処理やスケーリングなどの演算処理を施す。検出された反作用のうち、反力と温度の情報は操作入力部５０１へ送られる。５０１においては反力を操作レバーを駆動することで、温度をレバーを暖める／冷やすことによって使用者に提示する。
【００５０】
上記のセンサ情報は使用者の要求があれば画像・音声による提示を同時に行うものとする。なわちこれらの情報は伝送経路１２４を介して表示手段１０２に送られ、グラフやＣＧなどあるいは合成音声による読み上げ、または音の音程・音色・音量・音質・和声などによって提示される。
【００５１】
同時にその際１２４へはマニピュレータの運動学的情報が送られる。これらは併せて１０２において画像や音声の形で提示される。この場合、各関節の変位・およびそれらのｎ階微分に基づきマニピュレータのＣＧが生成されたり、接触時の反力の情報が、画像では描画される図形の形状の変化やその速さ、色の種類や明度・彩度などによって、また音声であれば合成音声による読み上げ、または音の音程・音色・音量・音質・和声などによって提示される。
【００５２】
さらにこの時、治療計画手段１０４中において、治療計画制御部１０５が治療計画エンジン１０６に治療手順および各手順を実現するためのマニピュレータ等の施術手段の動作を規定する制御情報を計算するように指示をする。治療計画エンジン１０６は、計測手段１０１によって治療中に治療計画制御部が逐次指示するタイミングで獲得されデータベース１０７に蓄積されている現時点までの複数の種類の画像情報およびバイタルサイン情報に基づいて、対象としている患部を含めた臓器の位置や姿勢・形状の変化の検出および患者の状態変化の有無の検出を行い、これらの情報からマニピュレータの速度や方向、可動範囲、到達禁止領域など、またあるいは術具のひとつであるレーザメスの出力や照射時間などの情報を計算し導き出す。治療計画制御部はこの情報を施術手段１０３中の制御部５０２に伝え、５０２はこれをマニピュレータやレーザメスなどの術具の制御情報として利用する。
【００５３】
図６は表示手段の提示する情報の一例を示す。図中において、６０１はＭＲＩ画像、６０２はＭＲＡ画像、６０３は内視鏡映像、６０４は近接覚情報、６０５はバイタルサイン情報、６０６は体表の超音波スキャナ画像、６０７はマニピュレータ先端の超音波スキャナ画像、６０８、６０９、６１０は治療計画情報、６１１は反力情報をそれぞれ示す。
【００５４】
ＭＲＩ画像６０１は周期的に撮像され逐次画像が更新される。通常は形態画像を提示するが、創部を縫合する前には組織の回復状況等を見るために機能画像の撮像を行い、提示する。ＭＲＩ画像６０１の上には治療計画情報６０８が重ねて提示される。図中においては矢印の始点がマニピュレータ先端現在位置を、矢印自身が最適進行方向を示す。ＭＲＡ画像６０２は主に術前の画像を提示するが、創部を縫合する前にも撮像を行い、血管等の開存状況を見る。
【００５５】
内視鏡映像６０３は逐次提示される。内視鏡映像６０３の上にはマニピュレータセンサ情報である近接覚情報６０４、反力情報６１１などが提示される。またそれらと共に治療計画情報６０９が表示される。６０９は矢印がマニピュレータの最適進行方向を示している。使用者はこの情報を参考にしながら次の動作方向や移動距離などを考えてマニピュレータを動かす。６０５はバイタルサイン情報であり、血圧・脈拍・体温などの変化が逐次連続的に表示される。
【００５６】
６０６は体表の超音波スキャナの画像である。６０７はマニピュレータ先端に備えられた超音波スキャナ画像である。これに重ねて治療計画情報６１０としてマニピュレータ先端の最適進行方向が表示される。
【００５７】
なお先端に超音波スキャナを備えるマニピュレータは治療操作をするマニピュレータと同一でもよいし別でもよい。これについては後述する。
【００５８】
ここで各画像情報の位置づけを説明する。
ＭＲＩ画像６０１は患部を含めた全体的な構造を示す。超音波スキャナ画像６０６、６０７は患部臓器および治療を行おうとする局所的構造を表示する。特に対象患部臓器の表面の下すなわち肉眼もしくは光学的手段では見ることのできない構造を表示できる。それに対して内視鏡映像６０３は治療中のある一ステップにおいて特に詳細に目視することが必要な部分を拡大表示している。
【００５９】
なおここで示した治療計画情報６０８、６０９、６１０は非常に簡単な例であり、術中において組織を操作してゆくうちに起こる、変形や移動といった状態変化の情報を取り入れて重要組織等の障害物回避問題を画像情報が更新されるたびに逐次解き直した結果を表示しているものである。
【００６０】
この他にも治療計画情報としては予定されている次の一操作による変形のシミュレーション画像や術前の情報のみで生成しておいた治療シナリオの変更修正点などを表示する。
【００６１】
次に図７を用いて画像等情報提示部４０２と画面制御インターフェイス４０３の内部構成を説明する。図中において、７０１は変調された電磁波もしくは音波などを受信部に向かって送出するアンテナ、７０２はマイクロフォンおよび発信機、７０３は受信機および音声認識部、７０４は認識結果の伝送経路、７０５はフットペダル、７０６はフットペダル入力検出部、７０７はフットペダル入力結果の伝送経路、７０８は情報提示制御部、７０９は画像重ね合わせ処理部、７１０は画像切り替え処理部、７１１は表示手段に対して使用者が送る各種の命令を情報として含んだ伝送経路もしくは変調された電磁波・音波などの伝送媒体、７１２は処理の結果生成された画像・音声等情報をディスプレイに送る伝送経路を表す。
【００６２】
使用者１３０は自らの意図に応じて一意かつ随意な身体的・生理的変化を引き起こす。これを７０２および７０５によって検出し、７０２に関してはその情報を伝送媒体７１１を通して情報提示制御部７０８へ送る。上記の検出された情報と使用者の要求とは一意に対応しており、使用者は声や手足の動き、脳波などで情報提示の内容やレイアウトの変更などを行うことができる。身体的・生理的変化としては例えば身体各部の筋肉の伸縮、眼球の動き、声、あるいは脳波や脳磁分布、脳内活性部位の分布などが挙げられる。図中にはマイクロフォン７０２による声の検出と、フットペダル７０５による下肢筋肉の伸縮の検出を行う例が示されている。
【００６３】
なお身体的・生理的変化をを検出する方法の例としては他に以下のようなものが考えられる。すなわち筋肉の伸縮は操作レバーの動きなどの機構的な手段、もしくは筋電検出などの電気的な手段、あるいは筋肉の運動に伴い生成される物質の濃度の検出などの化学的な手段があり得る。眼球の動きであればアイトラッカーのような光学的な手段が考えられる。脳波は脳波計、脳磁分布はｓｑｕｉｄを利用した脳磁計、脳内活性部位の分布はファンクショナルＭＲＩでの検出が可能である。
【００６４】
使用例を以下に説明する。使用者１３０は画像情報提示の内容を変更するためにマイクロフォン７０２に向かって発声を行うかあるいは下肢筋肉を動かしてフットペダル７０５を踏む。マイクロフォンからの入力は発信機（図示せず）で変調され伝送媒体７１１に乗せて受信機および音声認識部７０３に送られる。この際の伝送媒体は導線でもよいし、電波・光・赤外線などの電磁波あるいは超音波などの空気を伝わるものでもよい。特に赤外線や超音波はＭＲＩの磁場との干渉がなくまた手術室の壁や他の機材の散乱を利用して届くことができるため、有利である。
【００６５】
入力された使用者の要求は受信機および音声認識部７０３およびフットペダル入力検出部７０６において認識・解釈され、伝送経路７０４および７０７を通して情報提示制御部７０８に送る。
【００６６】
情報提示制御部７０８には画像処理部４０１において処理済みのＭＲＩ画像・超音波スキャナ画像・内視鏡映像の情報が４０６を介して送られてくる。また施術手段１０３の制御部から送られてきたマニピュレータおよびその他の治療操作主体に関する、先端位置姿勢や座標等の運動学的情報、および近接覚センサ・力覚センサ・温度センサ等によって検出された、対象点およびその近傍での環境情報が１２４を介して送られてくる。これに加えて、更新された最新の治療計画情報が４０５を介して送られてくる。これらの情報はアナログ信号の形で伝送されてもよいし、ディジタル情報の形でもよい。
【００６７】
なお１２４を介して送られてくる、治療操作主体に関する情報は情報提示制御部７０８においてモダリティ変換が行われ、画像や音声などの形で表現される。例えばグラフやＣＧなど、あるいは合成音声による読み上げ、または音の音程・音色・音量・音質・和声などによって提示される。治療操作主体がマニピュレータの場合は、各関節の変位・およびそれらのｎ階微分に基づきマニピュレータの機構を三次元的に描画するＣＧが生成されたり、接触時の反力の情報が、画像では描画される図形の形状の変化やその速さ、色の種類や明度・彩度などによって、また音声であれば合成音声による読み上げ、または音の音程・音色・音量・音質・和声などによって提示される。
【００６８】
情報提示制御部７０８は以上の各情報を統合・整理し、使用者の要求に沿って内容や提示のレイアウトを定め、それを実現するための命令を画像重ね合わせ処理部７０９と画像切り替え処理部７１０に送る。７０９と７１０は７０８からの命令に従って画像をレイアウトし、７０８で生成された音声情報と併せて２０２へ送り、使用者への提示を図る。
【００６９】
ここでレイアウトの変更とは図８に示すように各表示画面への表示内容の入れ換え、治療計画情報・環境情報の表示／非表示、あるいは図９に示すように同一の画面内での表示内容の選択、表示の大きさや配置の変更等を意味する。
【００７０】
次に図１０を用いて治療操作部５０３中の治療操作主体の例を説明する。図１０は微細操作用マニピュレータとそれを保持する保持装置の構成例を示している。図中において、１００１は保持装置、１００２は微細操作用マニピュレータである。
【００７１】
保持装置１００１は多関節のリンク機構であり微細操作用マニピュレータ１００２を任意の位置姿勢で保持できる。機構部分の材料はジュラルミン、チタンなどの非磁性合金もしくは金属、あるいはエンジニアリングプラスチックやセラミック等の非金属を用いる。軸受はプラスチックもしくはセラミックの材質のものを用いる。各関節の駆動には非磁性物質のみで作られた超音波モータや水圧・空気圧などの流体圧を利用したアクチュエータを用いる。組み立ては上記の非磁性金属（チタンなど）を材料としたネジやボルト・ナット、または接着剤を用いて行う。以上の構成によりＭＲＩの磁場の影響を避ける。微細操作用マニピュレータ１００２に関しても同様の材質や駆動原理を用いる。
【００７２】
保持装置およびそれらに保持されるマニピュレータ等は図１１に示すように天井吊りタイプ１１０１とベッドサイドタイプ１１０２がある。これらを併用することによって患部がＭＲＩの撮像領域に入った時に保持装置によって患者の周りが混雑することを避けることができる。
【００７３】
次に図１３を用いて微細操作用マニピュレータの一構成例を示す。図中（ａ）において、１３０１はマニピュレータ先端部、１３０２はメス、１３０３はナイフ、１３０４は鑷子、１３０５は鉗子をそれぞれ表す。メス１３０１は患部の切開を、ナイフは組織の剥離を、鑷子は縫合や吻合のための針の保持を、鉗子は患部の切開や切除を行うための術具である。１３０２〜１３０５はマニピュレータ先端部１３０１に着脱可能であるものとする。
【００７４】
また、図中（ｂ）において１３０６は注水管、１３０７は軟性材質のバルーン、図中（ｃ）において１３０８は生理食塩水出水管、図中（ｄ）において１３０９は二酸化炭素を吹き出す送気管、図中（ｅ）において１３１０は内視鏡を表す。生理食塩水出水管１３０８は患部の洗浄を行うために用いる。送気管１３０９は出血により患部が見えにくくなった際に血液を周囲に吹き飛ばすために用いる。内視鏡１３１０は患部の詳細な映像を得るために用いる。これにはグラスファイバーを用いた曲げ可能な軟性内視鏡、ガラスの光路を持つ硬性内視鏡、先端部に電子的な受光部を有する電子内視鏡などが用いられる。注水管およびバルーンの使用方法は後述する。
【００７５】
これら１３０１、１３０６〜１３１０は一本の内筒の中に多数の縦穴を開けて通されている。筒の断面は図中（ｆ）における１３１１に示すようになっており、１３１２は（ｂ）に示した注水管１３０６およびバルーン１３０７を通す穴、１３１３、１３１５は（ｃ）、（ｄ）に示した生理食塩水出水管１３０８、二酸化炭素送気管１３０９を通す穴、１３１４、１３１６は（ａ）に示すように１３０２〜１３０５のいずれかを装着したマニピュレータ先端１３０１を通す穴、１３１７は（ｅ）に示した内視鏡１３１０を通す穴を表す。この内筒は（ｆ）の下部に示すようにマニピュレータ外筒１３１８の中に通され、外筒先端においてその外周と外筒内周の間に超音波スキャナプローブ１３１９が備えられている。図中では内筒と外筒が同心円状に配置されているが、プローブの形状によってこの配置は様々に異なる。すなわちプローブの形状も図２２（ａ）中の２２０１のように中心に穴の開いた円筒とは限らず、たとえば（ｂ）中の２２０２のように穴の位置が端に偏っていたり、（ｃ）中の２２０３のように穴がいくつも開いていたり、（ｄ）中の２２０４のように穴の形状が円ではなく多角形などであったりしてもよい。また内筒の先端自体を超音波スキャナプローブにすることも考えられる。
【００７６】
図１４は微細操作用マニピュレータの外観図を示す。図中において、１４０１はマニピュレータ駆動部、１４０２はマニピュレータ外筒、１４０３はマニピュレータ関節をそれぞれ表す。
【００７７】
対象点がマニピュレータ先端の方を向いている場合は関節１４０３の数は０でもよいが。治療の必要な点が対象臓器・器官の陰になっている場合がある。その場合途中に重要組織などが存在するなどの理由から、その点に対して必ずしも直線的にアプローチ可能な治療計画が立てられないケースも少なくない。その際にはいくつかの関節を設けた構成にすることによって、先端の周り込みが可能となり、アプローチできる領域が格段に広がることになる。
【００７８】
なお関節を設けた場合は硬性内視鏡は用いることができないので、その場合は軟性内視鏡もしくは電子内視鏡を用いるものとする。その他の要素１３０１、１３０６〜１３０９は可撓材料で構成または製作することが可能である。
【００７９】
図１５はマニピュレータ関節１４０３の構成例を示している。図中において、１５０１はジョイント、１５０２は駆動用ワイアをそれぞれ表す。
【００８０】
図中において駆動用ワイアは下側のリンク（外筒）に固定されており、上側のリンクの中を通り駆動部１４０１まで延びている。駆動用ワイアはジョイントをはさんで逆側にもあり、各関節はこれら一対のワイアを駆動部１４０１内部のアクチュエータ（図示せず）によって協調的に引くことによって駆動される。
【００８１】
ここで治療対象となっている臓器・器官が脳や骨格などのように略静止している場合は以上に示したようなマニピュレータを駆使して治療を行えばよいが、心臓や肺など拍動や呼吸動によって対象臓器の変形や対象点の移動が起こる場合にはこれを抑制する必要が生じる。
【００８２】
以下に患部臓器・器官が柔軟で、形状や位置が変化する場合のマニピュレータの構成例を示す。ここではそのような場合の治療の例として冠動脈バイパス手術を取り上げる。
【００８３】
図１２は冠動脈バイパス手術の際に用いる患部固定手段を示している。図中において、１２０１はスタビライザ、１２０２は吸引チューブを示す。
【００８４】
スタビライザ表面（患部の周囲との接触面）には穴が開いており、吸引チューブを介して空気を吸い込むことによって当該表面は陰圧となり患部周囲を吸い付ける。スタビライザは微細操作用マニピュレータの外筒に固定されている。このことによりにより例えば、対象点が心臓の表面のある一部分であったとすると、その周辺を囲むような形状のスタビライザを用いれば、拍動や呼吸動によって対象点の絶対位置や姿勢が変わった時にも、マニピュレータ外筒と対象点との相対位置姿勢は変化しない。従来拍動や呼吸動で対象点が動くような臓器では、縫合や吻合といった微細な作業は非常に難しく、高い位置精度・分解能を有する操作型マニピュレータを以ってしても高いスキルを必要とする作業であったが、図１２の構成によってこれが非常に軽減される。また後述のように、マニピュレータ外筒の中に内視鏡が備えてあれば、対象点と内視鏡表面とは相対的に略静止しているため、臓器自体は動いているにも関わらず対象点の明瞭な静止映像を得ることができる。
【００８５】
さらに図１２に示したような方式で対象点静止することができ、かつ創部を最小にするためのスタビライザの構成例を図１６〜図１９を用いて説明する。なおマニピュレータ外筒は経皮的に挿入されまた皮下において形状を変化させるための空間は確保されるものとする。
【００８６】
図１６はマニピュレータ外筒先端に備えられた折り畳み式のスタビライザを表す。図中において、（ａ）の１６０１は側面図。（ｂ）の１６０２は正面図、（ｃ）の１６０３は下面図を表す。（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の各々において、１６０４は吸引チューブ、１６０５は吸引パッド、１６０６は吸気流路、１６０７は第一の関節、１６０８は第二の関節、１６０９は第三の関節をそれぞれ表す。
【００８７】
吸引チューブ１６０４はマニピュレータ外筒の中を通り駆動部を経由してフィルタ付きのコンプレッサ（図示せず）に至る。駆動部から先ではチューブは保持装置の中を通してもよいし、外に配管してもよい。チューブは可撓性かつ非磁性の材料を用いる。
【００８８】
第一の関節１６０７は側面図（ａ）の１６０１において紙面に直交する軸方向に回転する。第二の関節１６０８は第一の関節と直角の軸を中心に回転する。第三の関節１６０９は第二の関節と同一の方向の軸を中心に回転する。各関節は逆止用のラッチ機構を備え（図示せず）またある角度以上に回転しないようにストッパを備えている。内部には常に初期の形状を保つようにねじりバネが内蔵されている。ラッチ機構はワイア等の伝達機構によりマニピュレータ駆動部から解除することができる。ラッチが解除されている時にはねじりバネの発生するトルクにより各関節は逆方向に動き、初期の形状に戻ろうとする。
【００８９】
吸引パッド１６０５は下面図（ｃ）の１６０３に示すようにいくつかの部品からなる。スタビライザの初期形状は図１６に示すように折り畳まれているので、創部としてはマニピュレータ外筒の通る大きさであれば十分であり、スタビライザを備えたことによりより大きく開創しなければならなくなるといったことがない。
【００９０】
図１７は図１６に示した折り畳み式スタビライザが開閉する際の各関節およびパッドの動き、形状の変化を表している。図中において（ａ）は側面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は下面図を示す。第一の関節は側面図（ａ）の１７０１中の点線から実線へのように紙面と直交する軸を中心として回転する。第二、第三の関節は正面図（ｂ）の１７０２に示すようにパッドが吸引しようとする面に向かうまで回転する。パッドは下面図（ｃ）の１７０３に示すように折り畳まれた状態からまっすぐな状態まで広げることができる。
【００９１】
図１８はパッドが開いた状態の裏面を示している。図に示すように裏面は容器を伏せたような吸盤構造になっている。パッドが開き切った状態では各部品の側面にあった吸気流路が隣同士で一致し、吸引チューブから吸引が起こると矢印のように空気の吸引が起こる。ここで裏面が組織の表面と接触していれば吸着が起こり、その力によってマニピュレータ外筒と対象点が相対的に静止するように固定される。これと同時に吸引力によって各部品が吸気流路において吸い付け合い、パッドは真直な状態に保たれる。各部品の間には前記のねじりバネと同様の働きをする弾性ヒンジ１８０１が設けられており、外力の加わっていない状態では初期形状すなわち折り畳まれた形になるようにヒンジの曲げ角度が調整されている。
【００９２】
図１９は折り畳み式のスタビライザを対象臓器に吸着させる際のシーケンスを示す。図中（ａ）に示すようにまず注水管１３０６がマニピュレータ駆動部において穴から出入りするようにマニピュレータ駆動部において駆動され、１９０１に示すように注水管とバルーン１３０７がマニピュレータ内筒から伸びる。
【００９３】
次に図中（ｂ）の１９０２に示すようにバルーンに注水を行うと、バルーンは膨張する際に第二の関節１６０８、第三の関節１６０９を曲げ、パッドを押し広げる。同時にバルーンは根元でマニピュレータ外筒先端にも密着する。この時、マニピュレータ外筒先端に備えられた超音波プローブ１３１９と対象臓器の間は水で満たされたバルーンを介して接触している。ここでプローブを働かせて超音波による情報獲得を行う。これにより臓器内の対象点の位置をより正確に求めることができる。
【００９４】
上記の方法で獲得した超音波スキャナ画像に基づきマニピュレータの位置姿勢を微調整する。その後図中（ｃ）に示すようにマニピュレータを対象臓器表面に近づけながら注水管１３０６を介してバルーン内の水を抜いてゆく。この時点では開きかけていたパッド１６０５は押し付け力によって臓器表面で開いている。ここで吸引を始めると１９０３に示すようにパッドの各部品が吸引力でお互いに吸い付け合いパッドが伸び切ると共に臓器表面に対して吸着固定される。
【００９５】
固定状態が安定したら図中（ｄ）の１９０４に示すように斜めからのアプローチができるように第一の関節を回転させながらマニピュレータ外筒の姿勢を変える。この後で各種の術具を先端に結合された微細操作用マニピュレータが内筒の穴から対象点に向かって伸び、微細な治療操作が行われる。
【００９６】
なお対象点の位置や固定範囲によっては、マニピュレータとスタビライザを別々に適用する必要のある場合もある。その場合でもなるべくスタビライザのために開く創部を極小に留めることが要求される。従来のスタビライザは柄の部分に対して対象を押えるあるいは吸着する部分が直角に曲がった形で固定されているため、これを利用する際にはある程度大きく開創しなければならなかった。
【００９７】
図２０は皮下で変形するスタビライザの別の例である。図中（ａ）において、２００１は固定リンク、２００２は回転部、２００３は吸着部土台、２００４は吸盤、２００５は可動リンク、２００６、２００８はピンジョイント、２００７は伸縮型アクチュエータ、２００９は吸引用チューブをそれぞれ表す。
【００９８】
固定リンク２００１の根元は保持装置に固定される（図示せず）。微細操作用マニピュレータを同じ保持装置に固定すれば当該マニピュレータとスタビライザの位置関係は不変になる。よってスタビライザで固定された組織はマニピュレータに対しても相対的に静止することになり、マニピュレータによる操作性が著しく向上する。
【００９９】
本スタビライザを用いる際には、挿入時に吸着部土台とリンクを一直線にしておき小さな幅の創部から皮下に挿入する。その後伸縮型アクチュエータ２００７を伸展方向に駆動することにより、可動リンクが回転部の端を押し、図中（ｂ）に示すように回転部と一体になっている吸着部を図中下部の点線姿勢から実線姿勢へと回転させる。これにより小さな創部から挿入できしかも対象組織（臓器・器官）を操作主体であるマニピュレータに対して確実に静止させることができる。
【０１００】
なお、図２１は、マニピュレータ先端をＭＲＩで検出するための方式であって、図２２は、マニピュレータ先端の超音波プローブの穴形状の例を示している。これまでに示したマニピュレータを構成する各要素あるいは駆動のためのアクチュエータ、もしくは超音波スキャナプローブ等に関しては全て磁場に対して感応しない非磁性物質で構成するのは言うまでもない。構造材はジュラルミンやチタン合金などの非磁性金属、エンジニアリングプラスチック、アクチュエータは非磁性材料のみで構成され電磁的な駆動原理を用いないものたとえば超音波モータ、あるいは液圧・空気圧駆動アクチュエータなどを適用する。ワイアには靭性の高い高分子材料を用いる。術具の部分はセラミック製のものを使用する。
【０１０１】
次に治療計画手段による、術中における治療計画の逐次修正更新について図２３を用いて説明する。図中において、（ａ）は表示手段がある一連の手順のうち第一の状況を示している画像、（ｂ）は第二の状況を示している画像、（ｃ）は第三の状況を示している画像を示す。また２３０１は表示手段の一部である画像提示用ディスプレイ、２３０２は第一の開創であることを示す表示、２３０３は第二の開創であることを示す表示、２３０４は第一の開創予定方向を示す表示。２３０５は第二の開創予定方向を示す表示、２３０６は計測手段１０１によって得られた対象およびその近傍における組織の画像、２３０７は大血管等の傷つけてはいけない重要部位、２３０８は第一の開創を行う際の接触位置および開創の深さを示す表示、２３０９は第二の開創を行う際の接触位置および開創の深さを示す表示、２３１０は第一の開創を行った後第二の開創予定が第一の開創予定に繰り上がることを示す表示、２３１１は新たに繰り上がった第一の開創予定方向を示す表示、２３１２は図中（ａ）においての第一の開創を行う前の重要部位２３０７のあった位置を示す表示、２３１３は（ａ）において第一の開創を行った結果生じた創部、２３１４は（ａ）において第一の開創を行った結果生じた組織の変形に伴い移動した重要部位２３０７の新しい位置、２３１５は（ａ）において第一の開創を行った後に得られた画像、２３１６は新たに得られた画像を含めて治療計画を修正更新した結果以前の計画通りでは開創予定方向が重要部位へ衝突することを知らせる表示、２３１７は治療計画を修正更新した結果無効になった開創予定方向を示す表示、２３１８は新たに計算された開創予定方向に対してそれが現時点で一番目の操作であることを示す表示、２３１９は新たに計算された開創予定方向、２３２０は開創予定方向が新たに計算され修正されたことを知らせる表示、２３２１は新たに計算された開創予定位置とその深さを示す表示をそれぞれ表す。
【０１０２】
治療中のある時点において図中（ａ）に表示されるようにある組織に二個所の開創を行う計画があったとする。ここでまず第一の開創予定方向２３０４およびその位置と深さ２３０８に従って開創を行う。開創の後に計測手段１０１によって画像を獲得し表示する。すると組織が軟らかい場合自重その他の理由により変形し、図中（ｂ）にあるように重要部位は第一の開創前にあった位置２３１２から２３１４へ移動したことが表示される。移動先の位置は組織の変形する前の計画に基づいた第二の開創予定方向の線上にあり、このまま開創を行うと移動した重要部位を傷つけてしまうことが表示２３１６を以って使用者に知らされる。そこで治療計画手段１０４はこの情報に基いて治療計画を修正更新し、図中（ｃ）に示すように第二の開創予定方向および開創予定位置と深さをもとの計画２３０３、２３０９から重要部位を傷付けない位置および方向、深さの２３１９、２３２１へと移動した旨を表示２３２０を以って表示する。これにより状況の変化（ここでは組織の変形）に対応しつつ治療を続行することができる。ここで挙げた例は非常に単純であるが、実際は組織変形等は定量的に捉えるためには非常に大規模な演算を必要とし、また避けるべき重要部位も非常に複雑な分布となっているため、人間が咄嗟に考えた程度では容易に解を得られない。これは言わば動的に変化する障害物回避問題であり、上に挙げた開創予定方向なども高性能な計算機を駆使して数学的に求解する必要がある。
【０１０３】
ここにおいて表示される画像は断層画像でもよいし、複数枚の断層画像情報をもとにして再構成した立体的な画像でもよい。立体的な画像の場合は開創予定位置は線、方向および深さは面で表されることになる。
【０１０４】
また状況によっては治療の手順自体を変更するように計画を修正更新する場合もある。たとえば血管吻合を予定していた点が開創し触診を行った結果、予想以上に石灰化しており急遽吻合点を変更するなどといったケースが考えられる。その場合に治療計画手段は治療中に撮像された画像情報を基に、次の吻合候補点を選定し使用者に対して提示することができる。
【０１０５】
以上の構成によって、画像計測等の術中情報獲得を行うことができるとともに、計測されたそれらの画像情報およびバイタルサイン情報の蓄積をもとに、治療の進行に応じ時々刻々変化する患者および患部の状態に即して治療計画を修正更新し、かつ、拍動・呼吸動の影響によって対象臓器・器官の変形や対象点の移動が生じるようなケースにおいても創部を極小に留めつつ治療操作を行うことができる。
【０１０６】
すなわち、最新の情報と蓄積された情報を元にして診断と治療計画生成・修正更新を治療行為の最中（術中）に逐次繰り返し行うことができるため、治療行為の進行につれて時々刻々変化する患者及び患部の状態に対してその時点で最善の計画を以って臨むことができ、治療成績が著しく向上することを特徴とする治療診断装置を実現することができる。
【０１０７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、より的確な治療を行うことが可能な治療装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の構成図
【図２】本発明の一実施形態
【図３】計測手段１０１の内部構成
【図４】表示手段１０２の内部構成
【図５】施術手段１０３の内部構成
【図６】表示手段の提示する情報の一例
【図７】画像等情報提示部４０２と画面制御インターフェイス４０３の内部構成
【図８】レイアウトの変更の説明図１
【図９】レイアウトの変更の説明図２
【図１０】微細操作用マニピュレータとそれを保持する保持装置の構成例
【図１１】設置場所の異なる保持装置のタイプ
【図１２】冠動脈バイパス手術の際に用いる患部固定手段
【図１３】微細操作用マニピュレータの構成例
【図１４】微細操作用マニピュレータの外観
【図１５】マニピュレータ関節１４０３の構成例
【図１６】マニピュレータ外筒先端に折り畳み式のスタビライザを備えた例
【図１７】各関節およびパッドの動き、形状の変化の説明図
【図１８】パッドが開いた状態の裏面を示す図
【図１９】折り畳み式のスタビライザを対象臓器に吸着させる際のシーケンス
【図２０】皮下で変形するスタビライザの別の例
【図２１】マニピュレータ先端をＭＲＩで検出するための方式
【図２２】マニピュレータ先端の超音波プローブの穴形状の例
【図２３】治療計画手段により術中における治療計画の逐次修正更新が必要な例
【符号の説明】
１０１…計測手段、１０２…表示手段、１０３…施術手段、１０４…治療計画手段、１０５…治療計画手段中の治療計画制御部、１０６…治療計画手段中の治療計画演算手段、１０７…治療計画手段中のデータベース、１０８…治療計画手段中の命令および算体の伝送経路、１１７…治療計画制御部と計測手段の間の命令および算体の伝送経路、１１８…計測手段と表示手段との間のデータの伝送経路、１１９…表示手段と治療計画制御部との間の命令およびデータの伝送経路、１２０…計測手段が患者および患部の状態を示す情報を獲得するために伝導または放射する電磁波・光・超音波・放射線等のエネルギ。

Claims

治療の対象となる生体の状況であるポジション情報および機能情報を検出する検出手段（１０１）と、生体に遠隔操作により治療を施す施術手段（１０３）と、前記検出手段が検出したポジション情報および機能情報に基づいて治療の計画を算出する治療計画手段（１０４）と、この治療計画手段が算出した治療計画を表示する表示手段（１０２）とを有し、前記治療計画手段は、前記検出手段が獲得した情報を格納するデータベース（１０７）と、前記検出手段に情報獲得要求を発し、獲得した情報をデータベースに格納させるよう制御する治療計画制御部（１０５）と、前記データベースに格納されたデータを用いて治療計画を修正更新する演算手段（１０６）とを有し、前記制御手段は前記演算手段が作成した更新された治療計画を略実時間で前記表示手段に表示する治療装置。
前記表示手段に表示される治療計画は、治療の手順と前記施術手段の使用順序とを含む請求項１に記載の治療装置。
前記表示手段に表示される治療計画は、施術手段の更新されたアプローチの姿勢および移動量と、更新された接触禁止領域とを含む請求項１に記載の治療装置。
前記施術手段は先端部に治療用の器具を取り付け可能なマニピュレータである請求項１に記載の治療装置。
前記検出手段は、ＭＲＩを有することを特徴とする請求項 1 ないし４のいずれか 1 項に記載の治療装置。