(57)【要約】【課題】手術支援システムにおいて、簡易な制御処理で画像診断機器座標系とマニピュレータ座標系との統合を可能にして、システムの簡略化を図りつつ使い勝手の向上を図ること。【解決手段】手術支援システム１は、対象部位を含む体腔内の対象領域を撮像する画像診断機器１０１と、画像診断機器１０１で撮像した画像を画面に表示する画像表示装置１１３と、体腔内の対象部位の処置を行うマニピュレータ１０２と、画像表示装置１１３に表示する画像を制御する制御部１３１と、画像診断機器１０１の撮像領域内に位置し且つマニピュレータ１０２の固定側に位置する部分に立体的に設置した少なくとも３点のマーカとを備える。制御部１３１は、マーカの位置をマニピュレータ座標系で計算し、画像診断機器で撮像したマーカの位置を画像診断機器座標系として取得し、マーカの位置に基づいて２つの座標系の変換を行うものである。【選択図】図１
2006015045.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象部位を含む体腔内の対象領域を撮像する画像診断機器と、
前記画像診断機器で撮像した画像を画面に表示する画像表示装置と、
前記体腔内の対象部位の処置を行うマニピュレータと、
前記画像表示装置を制御する制御部とを備える手術支援システムにおいて、
前記画像診断機器の撮像領域内で撮像可能な少なくとも３点のマーカが前記画像診断機器の撮像領域内で且つ前記マニピュレータ駆動時に不動部となる部分に直線状に並ばないように取り付けられており、
前記制御部は、前記マーカの位置をマニピュレータ座標系で計算し、前記画像診断機器で撮像した前記マーカの位置を画像診断機器座標系として取得し、前記マーカの位置に基づいて前記２つの座標系の変換を行うものである
ことを特徴とする手術支援システム。
【請求項２】
請求項１に記載された手術支援システムにおいて、前記マニピュレータ駆動時に不動部となるマーカ配置位置が前記マニピュレータ駆動時に前記マニピュレータ自身の不動部であることを特徴とする手術支援システム。
【請求項３】
請求項２に記載された手術支援システムにおいて、前記マニピュレータは、マニピュレータ駆動部により駆動され、手術時に前記画像診断機器の撮像領域内に位置されるものであり、前記マニピュレータ駆動部は、前記マニピュレータが前記画像診断機器の撮像領域内にある状態で前記画像診断機器の撮像領域外に位置される駆動源と、この駆動源から前記マニピュレータ部に至る動力伝達部とから形成され、前記動力伝達部は、フレキシブルチューブと、このフレキシブルチューブの内部を通るワイヤとからなる蛇管・ワイヤ方式で構成され、前記マーカは手術時に前記画像診断機器の撮像領域内に位置する前記マニピュレータの固定部に取り付けられていることを特徴とする手術支援システム。
【請求項４】
請求項１から３の何れかに記載された手術支援システムにおいて、前記画像診断機器が開放型ＭＲＩ装置であることを特徴とする手術支援システム。
【請求項５】
請求項１から４の何れかに記載された手術支援システムにおいて、前記制御部は、画像診断機器による画像上の対象領域に対し、画像診断機器座標系とマニピュレータ座標系の変換後に、対象部位にあわせてマニピュレータの初期位置姿勢を変更可能であることを特徴とする手術支援システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、手術支援システムに係り、特に手術において患者患部への治療行為を支援する手術支援システムに好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の手術ナビゲーションシステムとして、特開２００３−７９６３７号公報（特許文献１）に示されるものがある。この手術ナビゲーションシステムは、より直感的に３次元的な空間認識を可能とすることができるようにするためになされたものであり、手術対象のボリュームデータを取得するボリュームデータ取得手段と、手術対象を指示するための指示器（ポインタ）と、指示器の先端位置及び指示方向を検出する検出器と、検出された指示器の先端位置及び指示方向に対応してボリュームデータを観測した３次元表現の画像を生成する画像生成手段と、生成された３次元画像を表示する表示手段とを備えて構成したものである。
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−７９６３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上述した特許文献１の手術ナビゲーションシステムでは、患者患部を指示する指示器の診断画像中での位置姿勢と実空間での位置姿勢との対応づけに手間がかかり、システムが複雑化していた。例えば、指示器として光学式ポインタを用いた場合には、ポインタの実空間での位置姿勢を光学的に検出するためのカメラシステムのような検出器をシステムに組み込む必要があり、システムの複雑化の一因となっていた。
【０００５】
本発明の目的は、簡易な制御処理で画像診断機器座標系とマニピュレータ座標系との統合を可能にして、システムの簡略化を図りつつ使い勝手の向上を図ることができる手術支援システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記目的を達成するために、本発明は、対象部位を含む体腔内の対象領域を撮像する画像診断機器と、前記画像診断機器で撮像した画像を画面に表示する画像表示装置と、前記体腔内の対象部位の処置を行うマニピュレータと、前記画像表示装置を制御する制御部とを備える手術支援システムにおいて、前記画像診断機器の撮像領域内で撮像可能な少なくとも３点のマーカが前記画像診断機器の撮像領域内で且つ前記マニピュレータ駆動時に不動部となる部分に直線状に並ばないように取り付けられており、前記制御部は、前記マーカの位置をマニピュレータ座標系で計算し、前記画像診断機器で撮像した前記マーカの位置を画像診断機器座標系として取得し、前記マーカの位置に基づいて前記２つの座標系の変換を行うものである構成にしたことにある。
【０００７】
係る本発明のより好ましい具体的な構成は次の通りである。
（１）前記マニピュレータ駆動時に不動部となるマーカ配置位置が前記マニピュレータ駆動時に前記マニピュレータ自身の不動部であること。
（２）前記マニピュレータは、マニピュレータ駆動部により駆動され、手術時に前記画像診断機器の撮像領域内に位置されるものであり、前記マニピュレータ駆動部は、前記マニピュレータが前記画像診断機器の撮像領域内にある状態で前記画像診断機器の撮像領域外に位置される駆動源と、この駆動源から前記マニピュレータ部に至る動力伝達部とから形成され、前記動力伝達部は、フレキシブルチューブと、このフレキシブルチューブの内部を通るワイヤとからなる蛇管・ワイヤ方式で構成され、前記マーカは手術時に前記画像診断機器の撮像領域内に位置する前記マニピュレータの固定部に取り付けられていること。
（３）前記画像診断機器が開放型ＭＲＩ装置であること。
（４）前記制御部は、画像診断機器による画像上の対象領域に対し、画像診断機器座標系とマニピュレータ座標系の変換後に、対象部位にあわせてマニピュレータの初期位置姿勢を変更可能であること。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の手術支援システムによれば、簡易な制御処理で画像診断機器座標系とマニピュレータ座標系との統合を可能にして、システムの簡略化を図りつつ使い勝手の向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の一実施例について図１から図７を用いて説明する。
【００１０】
まず、本実施例の手術支援システムの全体構成に関して図１を参照しながら説明する。図１は本発明の一実施例の手術支援システムの構成図である。
【００１１】
手術支援システム１は、対象部位を含む体腔内の対象領域を撮像する画像診断機器の一例であるＭＲＩ装置１０１と、ＭＲＩ装置１０１で撮像した画像を画面に表示する画像表示装置１１３と、体腔内の対象部位の処置を行うマニピュレータ１０２と、マニピュレータ１０２を駆動するマニピュレータ駆動部１０７と、画像表示装置１１３に表示する画像を制御する制御部１３１と、ＭＲＩ装置１０１の撮像領域内に位置し且つマニピュレータ１０２の固定側に位置する部分に立体的に設置した少なくとも３点（本実施例では４点）のマーカ２０７、２１０、２１５、２１６とを備えて構成されている。
【００１２】
本実施例では、マニピュレータ１０２は手術時に前記画像診断機器の撮像領域内に位置されるようになっている。マニピュレータ駆動部１０７は、マニピュレータ１０２がＭＲＩ装置１０１の撮像領域内にある状態でＭＲＩ装置１０１の撮像領域外に位置される駆動源の一例である超音波モータ５０７と、このモータ５０７からマニピュレータ１０２に至る動力伝達部とから構成されている（図５参照）。この動力伝達部は、フレキシブルチューブ２０１、２１９、２２０、２２１、２２２と、このフレキシブルチューブ２０１、２１９、２２０、２２１、２２２の内部を通り可撓性を有するワイヤとからなる蛇管・ワイヤ方式で構成されている。さらには、制御部１３１は、ＭＲＩ制御部１１６とマニピュレータ制御部１１５を備えて構成されている。さらには、マーカ２０７、２１０、２１５、２１６は、手術時にＭＲＩ装置１０１の撮像領域内に位置するマニピュレータ１０２の固定部であるフレーム２０８（図２参照）に取り付けられている。
【００１３】
係る手術支援システム１において、ベッド台座１２０に移動可能に設置されたベッド天板１０４に患者１０３が横たわり、この患者１０３の対象部位である患部が、ＭＲＩ装置１０１の撮像可能範囲内にあるように患者の位置を定め、ＭＲＩ装置１０１により患部を含む体腔内の対象領域を撮像する。収集された共鳴信号１１７はＭＲＩ制御部１１６で処理され、画像表示装置１１３に例えば画像１１２のような形で表示される。
【００１４】
術者１１１は、表示された画像１１２を見ながら、操作入力装置１１０により意図した手術操作を入力する。マニピュレータ制御部１１５は、操作入力装置１１０により入力された操作情報１０９を適宜変換し、マニピュレータ１０２の動作指令制御信号の流れ１０８をマニピュレータ駆動部１０７に送る。なお、マニピュレータ制御部１１５は、マニピュレータ駆動部１０７でセンシングされたマニピュレータ１０２の各関節の関節値情報１０８や、操作入力情報１０９等をもとに制御演算を行い、これをマニピュレータ１０２の各関節の制御量に変換してマニピュレータ駆動部１０７に動作指令制御信号の流れ１０８として送っている。図１における情報や信号の流れは伝送路を通して行なわれる。
【００１５】
マニピュレータ駆動部１０７は、その駆動エネルギを蛇管・ワイヤ駆動方式によりマニピュレータ１０２の各関節に伝達し、各関節を駆動する。マニピュレータ１０２の各関節値は、マニピュレータ駆動部１０７に取り付けられているセンサ５０８(図５参照)で検出され、マニピュレータ制御部１１５へ送られる。
【００１６】
そして、マニピュレータ駆動部１０７、マニピュレータ制御部１１５は、ＭＲＩ装置１０１の信号検出を妨げないような方策が採られ、適切な電気的アイソレーションがなされている。例えば、マニピュレータ制御部１１５は、ＭＲＩ装置１０１のシールドルームの外に置かれ、確実にシールドされた制御線・信号線を導波管の中を通してマニピュレータ駆動部１０７に接続するようにしている。なお、シールドルーム内外を接地された導体パネルで遮り、ここにコネクタを取り付けてマニピュレータ制御部１１５とマニピュレータ駆動部１０７との信号等のやり取りをするようにしてもよい。
【００１７】
また、手術用ベッド１０４およびマニピュレータ１０２は適切な材質で製作されているものとする。例えば、強度の必要な金属部分にはチタンやジュラルミン、真鍮等が用いられ、その他の部分には低磁性かつ絶縁体であるエンジニアリングプラスチックなどが使用される。
【００１８】
ＭＲＩ装置１０１の撮像領域内に配置可能な小型のマニピュレータ１０２の詳細について図２及び図３を参照しながら説明する。
【００１９】
ＭＲＩ装置１０１のＲＦ受信コイル１１９の上にかぶさるような形でガイドフレーム１１８が設置されている。このガイドフレーム１１８は、半円弧状の形状をしており、図１に図示したようにベッド天板１０４の両側に取り付けられたガイドレール１０５の任意の位置に固定可能である。このガイドレール１０４上のどこにガイドフレーム１１８を取り付けたかが、センサまたはガイドレール上にとりつけた目盛りなどにより取得可能であり、取得された情報はマニピュレータ制御部１１５に入力される。また、ガイドフレーム１１８上の任意の位置に、固定具２１４を介してマニピュレータ１０２を固定可能である。固定具２１４をガイドフレーム１１８上のどこに取り付けたかも、センサまたはガイドレール上に取り付けた目盛りなどにより取得可能であり、取得された情報はマニピュレータ制御部１１５に入力される。
【００２０】
固定具２１４に取り付けられたマニピュレータフレーム２０８には、ＭＲＩ装置１０１により認識可能なマーカ２０７、２１０、２１５、２１６が立体的に取り付けられている。マニピュレータフレーム２０８に、図示していないベアリングを介して、関節Ａの関節軸２１８が回転可能に取り付けられている。関節軸２１８には、関節Ｂのベース２１１と軸２１８に回転トルクを与えるプーリ２１７とが固定され、それぞれが関節軸２１８の回転と共に回転される。関節Ａの関節軸２１８に回転トルクを与えるために、プーリ２１７には、図示していない樹脂ワイヤが巻きつけられている。このワイヤは、ＰＥＥＫ製フレキシブルチューブ２１９、２２０内を通して、図５に示すようにモータ５０７へ導かれ、フレキシブルチューブ２１９、２２０と共に蛇管・ワイヤ方式を構成している。
【００２１】
なお、モータ５０７はＭＲＩへの影響が少ない超音波モータが用いられ、ＭＲＩ装置１０１の撮像領域外に配置されている。動力伝達部を蛇管・ワイヤ方式とすることにより、モータ５０７とマニピュレータ１０２との距離を離すことができ、マニピュレータ１０２の小型化が可能でなる。フレキシブルチューブ２１９、２２０は、フレキシブルチューブ中を通るワイヤのテンションに耐える剛性を持ちつつ、チューブ全体としては柔軟に変形可能で、関節の動きに応じてチューブの形状を変形可能である。
【００２２】
関節Ｂのベース２１１、リンク２２３、２２５、２２７、２２８、術具軸２０５は、それぞれ軸２０９、２１２、２１３、２２４、２０３、２０４、２２６によって平行リンクを構成している。このため、ベース２１１に対して、リンク２２６またはリンク２２３を軸２０９または軸２１２を回転軸として動かすことにより、術具軸２０５は、ベース２１１に対して、リンク２２５またはリンク２２３と同じ角度を保ちながら動く。
【００２３】
関節Ｂに駆動トルクを与える方法としては、軸２１２に固定されたプーリ３０２に樹脂ワイヤ３０１が巻きつけられ、このワイヤ３０１がフレキシブルチューブ２２１、２２２を通してモータ５０７に接続され、モータ５０７を駆動することによりワイヤ３０１を駆動してプーリ３０２および軸２０９に回転トルクを与えてリンク２２３を動かすようになっている。
【００２４】
術具軸２０５の先端には、術具２０６が取り付けられており、術具２０６を駆動するための構造が術具駆動部２０２に収められている。術具駆動部２０２への力の伝達手段としては、フレキシブルチューブ２０１を有する蛇管・ワイヤ方式が用いられている。
【００２５】
図４は術具駆動部２０２および術具軸２０５、術具２０６の内部構造を示す図である。図４において、ワイヤ４０３、４０４、４１５、４１４は、ＰＥＥＫ製フレキシブルチューブ４０１、４０２、４１６、４１７を経由して、プーリ４０５、４１８に巻きつけられている。このフレキシブルチューブ４０１、４０２、４１６、４１７は、図２におけるフレキシブルチューブ２０１である。プーリ４０５、４１８は、図示していない軸受けによりそれぞれ支えられている。さらに、プーリ４０５、４１８から、術具ブレード４０８、４０９に連結されたプーリには、それぞれワイヤ４０６、４０７およびワイヤ４１２、４１３が導かれワイヤループが形成されている。
【００２６】
係る構成において、ワイヤ４０３、４０４の動きによりプーリ４０５が回転され、その回転トルクがワイヤ４０６、４０７に伝達され、ブレード４０８が軸４１０に対して回転される。同様にワイヤ４１４、４１５の動きによりプーリ４１８が回転され、その回転トルクがワイヤ４１２、４１３に伝達され、ブレード４０９が軸４１０に対して回転される。
このようにブレード４０８、４０９が独立に動くことにより、対象物をつまんだり、軸４１０に対してブレード４０８、４０９を同時に同じ方向に動かしてブレード姿勢をかえたりすることが可能となる。
【００２７】
図５はマニピュレータ駆動部１０７内のモータから蛇管・ワイヤ方式での動力伝達部を示す図である。
【００２８】
ＭＲＩ装置１０１の高磁場環境から影響を受けない光ファイバ式のエンコーダ５０８によりモータ５０７の回転角が取得される。エンコーダ５０８の値を読み取ることにより、マニピュレータ１０２の各関節値が取得される。
【００２９】
モータ軸に直結されたプーリ５０６に巻きつけられた樹脂性ワイヤ５０４、５０５は、それぞれフレキシブルチューブ固定板５０３に固定されたＰＥＥＫ製フレキシブルチューブ５０２、５０１の中を通されマニピュレータ１０２に配置された各関節へ導かれる。
【００３０】
モータ５０７とエンコーダ５０８からなる同様な構造の駆動部は、マニピュレータ１０２の各関節に対応し、関節の数の分だけ用意されており、フレキシブルチューブ２１９と２２０、２２１と２２２、４０１と４０２、４１６と４１７にそれぞれに接続されている。
【００３１】
図６は、ＭＲＩ装置１０１の撮像領域とマニピュレータ１０２の配置の様子を示したものである。図６において、おおよそのＭＲＩ装置１０１の撮像領域６０１を一点鎖線の円で示している。この撮像領域６０１内であってＭＲＩ装置１０１で認識可能なマーカ２０７、２１０、２１５、２１６がマニピュレータフレーム２０８に配置されている。マニピュレータフレーム２０８は、マニピュレータ駆動中動くことがない。
【００３２】
なお、本実施例では、マーカ２０７、２１０、２１５、２１６はマニピュレータフレーム２０８に配置されているので、マニピュレータ１０２の座標系の位置精度を極めて良好に計算することができる。但し、ＭＲＩ装置１０１の撮像領域６０１内であれば、ガイドフレーム１１８上やベッド１０４の天板の中に埋め込まれていてもマーカとしての基本的な機能を満足することができる。また、マーカの数が多くなればなるほど精度は上がる。
【００３３】
ここで、マニピュレータ１０２の座標系原点をOR、座標系を{OR}、ＭＲＩ装置１０１の座標系原点をOM、座標系を{OM}と設定する。図６では、マニピュレータ１０２の座標系原点ORはベッド天板１０４に設定され、ＭＲＩ装置１０１の座標系原点OMについてはＭＲＩ装置１０１による。
【００３４】
図７は、システムを実行する際の一連の流れをフローチャートで示したものである。このフローチャートは、手術直前、手術計画を立てるために、患者１０３のＭＲＩ画像を撮像するところから始まる。
【００３５】
まず、ベッド台座１２０をＭＲＩ装置１０１に対し固定する（ステップ７０１）。但し、ベッド台座１２０とＭＲＩ装置１０１との位置関係が常に固定され決まっている場合はこの動作は必要ない。
【００３６】
次いで、ベッド天板１０４をＭＲＩ装置１０１に入れる前に、ベッド天板１０４のガイドレール１０５にガイドフレーム１１８を取り付け、その取り付け位置を取得する（ステップ７０２）。さらに、ガイドフレーム１１８にマニピュレータ固定具２１４を取り付け、その取り付け位置を取得する（ステップ７０３）。
【００３７】
ステップ７０２、７０３で取得した値、マニピュレータ１０２の各リンク長、及びマニピュレータ１０２の関節値等から、マニピュレータフレーム２０８のマーカ２１５、２１０、２０７、２１６の位置をマニピュレータ座標系{OR}で計算する（ステップ７０４）。
【００３８】
ＭＲＩ装置１０１の撮像領域６０１内に患者１０３の患部が位置するように天板１０４を動かし、この状態でＭＲＩ装置１０１により撮像する（ステップ７０５）。この撮像したＭＲＩ画像より、マーカ２１５、２１０、２０７、２１６を検出し、ＭＲＩ座標系{OM}でのマーカ位置を取得する（ステップ７０６）。マニピュレータ座標系{OR}、ＭＲＩ座標系{OM}、それぞれでマーカ位置が取得できたことにより、これを基準として２つの座標系の変換行列Ｔを求める（ステップ７０７）。
【００３９】
ステップ７０５で取得したＭＲＩ画像上で、マニピュレータ１０２の動作範囲や体内への侵入位置姿勢などから手術計画を立て、マニピュレータ術具２０６の初期位置姿勢をＭＲＩ撮像画面１１２上等で決定する（ステップ７０８）。
【００４０】
指示されたマニピュレータ術具２０６の初期位置姿勢から、マニピュレータ１０２の各関節値やガイドフレーム位置、ガイドレール位置を逆運動学を解く事により求める（ステップ７０９）。ステップ７０９より得られた値に基づき、マニピュレータ１０２の初期位置姿勢をセットアップする（ステップ７１０）。
【００４１】
なお、このとき、ベッドの天板１０４をＭＲＩ撮像範囲の外に出して、ガイドフレーム位置、ガイドレール位置等を設定することができるようになっている。但し、ベッドの足の位置を動かさないようにすることが必要である。マニピュレータ設定後は、ベッド天板は７０５のＭＲＩ撮像時と同じ位置に戻すことが可能である。
【００４２】
高い精度を要求する際は、ステップ７０４に戻ってステップ７０７までの動作を繰り返し、新たな変換行列Ｔを求める（ステップ７１２）。
【００４３】
手術を開始しマニピュレータ駆動中は、変換行列Ｔによりマニピュレータ先端位置姿勢をマニピュレータ座標系{OR}からＭＲＩ座標系{OM}に変換しＭＲＩに送ることにより、マニピュレータ先端位置での断層像取得や、３Ｄボリューム画像上での位置姿勢の表示といったナビゲーションが容易に可能となる（ステップ７１１）。
【００４４】
本実施例の構成・機能を纏めて説明する。本実施例は、対象領域で治療行為を行うためのマニピュレータ１０２を術者１１１が操作入力装置１１０によって操作する手術支援システム１において、ＭＲＩ装置１０１の撮像領域６０１内に配置されたマニピュレータ１０２のベース部分（駆動機構等がついておらず手術ベッド天板に対し不動の部分）に、ＭＲＩ装置１０１による撮像画面中で認識可能なマーカ２０７、２１０、２１５、２１６が配置された手術支援システムからなっている。
【００４５】
マニピュレータ１０２への動力伝達手段として、樹脂性フレキシブルチューブ２０１、２１９、２２０、２２１、２２２を用いた蛇管・ワイヤ方式を用いることにより、ＭＲＩ装置１０１の撮像に影響を与えやすいマニピュレータ駆動部１０７を撮像領域６０１から離すことができると共に、マニピュレータ１０２を撮像領域内に配置できるほど小型化可能とすることができ、マニピュレータベース部に配置したマーカ２０７、２１０、２１５、２１６をＭＲＩ装置１０１で容易に撮像可能とすることができる。
【００４６】
手術ベッド天板１０４に対し不動な部分に配置されたマーカ２０７、２１０、２１５、２１６は、手術ベッド天板１０４に配置した実空間での絶対座標系での位置を既知とすることができる。実空間で既知のマーカ２０７、２１０、２１５、２１６をＭＲＩ装置１０１により撮像し、ＭＲＩ座標空間での座標を取得する。実空間座標と、ＭＲＩ空間座標が分かるマーカが立体的に３点以上あるとき、実空間座標とＭＲＩ空間座標系の変換行列が計算でき、手術ベッド天板１０４に配置された機構の位置姿勢は、ＭＲＩ空間座標系での位置姿勢に変換行列を用いて、容易に変換可能となる。例えば、固定したマーカ２０７、２１０、２１５、２１６は、マニピュレータ１０２のベース部分で既知の場所にあるので、マニピュレータ先端の位置姿勢は、各関節の値（回転関節であれば回転角度、直動関節であれば直動長さ）をセンサによって検出することができるので、幾何学的に計算できる。よって、ＭＲＩ装置１０１により、固定マーカ２０７、２１０、２１５、２１６が撮像でき、ＭＲＩ座標系でその位置を検出できるので、マニピュレータ１０２の各関節値から、マニピュレータ１０２の先端の位置姿勢もＭＲＩ座標系で取得できる。
【００４７】
本実施例によれば、ＭＲＩ装置１０１の撮像領域６０１内に位置し且つマニピュレータ１０２の固定側に位置する部分に立体的に設置した少なくとも３点のマーカ２０７、２１０、２１６を備えると共に、マーカ２０７、２１０、２１６の位置をマニピュレータ座標系で計算し、ＭＲＩ装置１０１で撮像したマーカ２０７、２１０、２１６の位置を画像診断機器座標系として取得し、マーカ２０７、２１０、２１６の位置に基づいて２つの座標系の変換を行う制御部１３１を備えているので、システムの簡略化を図りつつ、簡易な制御処理で画像診断機器座標系とマニピュレータ座標系との統合を可能にして使い勝手の向上を図ることができる。
【００４８】
また、本実施例によれば、カメラシステムのような外部からの位置検出装置や更正ファントムを必要とせずに、ＭＲＩ座標系とマニピュレータ座標系の変換を容易に可能である。マニピュレータ１０２の先端位置をＭＲＩ座標系で取得することにより、マニピュレータ１０２の先端位置での断面画像や、ボリューム画像での先端の位置姿勢を提示することができ、ナビゲーション機能を提供できる。
【００４９】
また、本実施例によれば、マニピュレータ１０２のもつ座標系とＭＲＩ装置１０１がもつ診断画像内での座標系の統合が容易に可能である。また、ＭＲＩ装置１０１とマニピュレータ１０２との座標系が統一されることにより、マニピュレータ１０２の体内への侵入位置・姿勢や対象領域までのアプローチ方法等を診断画像上でシュミレーションした結果に基づいて、マニピュレータ１０２の配置の可否、初期設定位置姿勢の設定などが、容易に行える。
【００５０】
また、本実施例によれば、マニピュレータ１０２への動力伝達手段を、樹脂性フレキシブルチューブ２１９、２２０、２２１、２２２を用いた蛇管・ワイヤ方式を用いることにより、ＭＲＩ装置１０１の撮像に影響を与えやすいマニピュレータ駆動部１０７を撮像領域から離すことができる。さらにマニピュレータ１０２にモータ等駆動部を配置しないことからマニピュレータ１０２自身を小型化できる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の一実施例の手術支援システムの構成図である。
【図２】本実施例におけるマニピュレータの斜視図である。
【図３】図２を異なる角度から要部拡大斜視図である。
【図４】本実施例における術具の駆動機構の斜視図である。
【図５】本実施例におけるマニピュレータ駆動部の斜視図である。
【図６】本実施例におけるＭＲＩ装置とマニピュレータとの位置関係を示す側面図である。
【図７】本実施例の手術支援システムの動作の流れを示すフローチャート図である。
【符号の説明】
【００５２】
１…手術支援システム、１０１…開放型ＭＲＩ装置（画像診断機器）、１０２…マニピュレータ、１０３…患者、１０４…ベッド天板、１０５…レール、１０６…マニピュレータ各関節駆動エネルギ・センサ信号の流れ及びその伝送路、１０７…マニピュレータ駆動部、１０８…制御指令・センサ情報の流れ及びその伝送路、１０９…操作入力部からの操作情報の流れ及びその伝送路、１１０…操作入力装置、１１１…術者、１１２…画像、１１３…画像表示装置、１１４…診断画像情報、撮像指令・撮像条件情報の流れ及びその伝送路、１１５…マニピュレータ制御部、１１６…ＭＲＩ制御部、１１７…診断画像情報、撮像指令・撮像条件情報の流れ及びその伝送路、１１８…ガイドフレーム、１１９…ＲＦコイル、１２０…ベッド台座、１３１…制御部、２０１、２１９、２２０、２２１、２２２…フレキシブルチューブ、２０２…術具駆動部、２０３、２０４、２１０、２１２、２１３、２２４、２２６…軸、２０５…術具軸、２０６…先端術具、２０７、２１０、２１５、２１６…マーカ、２０８…マニピュレータフレーム、２１１…ベース、２１４…マニピュレータ固定具、２１７…プーリ、２１８…関節軸、２２３、２２５、２２７、２２８…リンク、３０１…樹脂ワイヤ、３０２…プーリ、４０１、４０２、４１６、４１７…フレキシブルチューブ、４０３、４０４、４１４、４１５、４０６、４０７、４１２、４１３…樹脂ワイヤ、４０５、４１８…プーリ、４０８、４０９…術具ブレード、４１０…軸、４１９…フレキシブルチューブ固定部、５０１、５０２…フレキシブルチューブ、５０３…フレキシブルチューブ固定板、５０４、５０５…樹脂ワイヤ、５０６…プーリ、５０７…モータ、５０８…光ファイバ式エンコーダ、６０１…撮像領域。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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