(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
手術に際して術者が用いる顕微鏡、手術を受ける患者が載せられるテーブル、前記テーブルを変位させる変位手段、前記変位手段による前記テーブルの変位量を検出する検出手段、及び前記テーブル上に載せられた患者の特定の手術位置が前記テーブルの変位動作の前後においてほぼ同一位置を維持するようにする為の制御手段を具備するテーブル装置の制御方法であって、
前記制御手段が、前記テーブル上に設定した基準点（Ｘｒ，Ｙｒ，Ｚｒ）と前記顕微鏡のマーカーとが一致するよう前記テーブルを変位させた際の前記検出手段による検出値と、手術位置（Ｘ０，Ｙ０，Ｚ０）と前記顕微鏡のマーカーとが一致するよう前記テーブルを変位させた際の前記検出手段による検出値との差分（ΔＸ０，ΔＹ０，ΔＺ０）を求めるステップＡと、
前記制御手段が、前記ステップＡで得た差分（ΔＸ０，ΔＹ０，ΔＺ０）と前記基準点（Ｘｒ，Ｙｒ，Ｚｒ）とを基にして前記手術位置（Ｘ０，Ｙ０，Ｚ０）を求めるステップＢと、
前記制御手段が、前記ステップＢで得た前記手術位置（Ｘ０，Ｙ０，Ｚ０）と前記テーブルの横転・縦転の中心位置と前記テーブルの横転・縦転の回転角度とから、変位量（ΔＸ，ΔＹ，ΔＺ；（但し、ΔＸは前記横転による前記手術位置のＸ方向における変位量、ΔＹは前記縦転による前記手術位置のＹ方向における変位量、ΔＺは前記横転・縦転による前記手術位置のＺ方向における変位量））を求めるステップＣと、
前記制御手段が、前記テーブルが（−ΔＸ，−ΔＹ，−ΔＺ）だけ平行移動するよう前記変位手段を作動せしめるステップＤ
とを具備することを特徴とするテーブル装置の制御方法。
【請求項２】
患者の手術に際して用いられるテーブル装置であって、
前記テーブル装置は、
手術に際して術者が用いる顕微鏡と、
手術を受ける患者が載せられるテーブルと、
前記テーブルを変位させる変位手段と、
前記変位手段による前記テーブルの変位量を検出する検出手段と、
前記テーブル上に載せられた患者の特定の手術位置が前記テーブルの変位動作の前後においてほぼ同一位置を維持するようにする為の制御手段
とを具備してなり、
前記制御手段は、
前記テーブル上に設定した基準点（Ｘｒ，Ｙｒ，Ｚｒ）と前記顕微鏡のマーカーとが一致するよう前記テーブルを変位させた際の前記検出手段による検出値と、手術位置（Ｘ０，Ｙ０，Ｚ０）と前記顕微鏡のマーカーとが一致するよう前記テーブルを変位させた際の前記検出手段による検出値との差分（ΔＸ０，ΔＹ０，ΔＺ０）を求める演算部と、
前記差分（ΔＸ０，ΔＹ０，ΔＺ０）と前記基準点（Ｘｒ，Ｙｒ，Ｚｒ）とを基にして前記手術位置（Ｘ０，Ｙ０，Ｚ０）を求める演算部と、
前記手術位置（Ｘ０，Ｙ０，Ｚ０）と前記テーブルの横転・縦転の中心位置と前記テーブルの横転・縦転の回転角度とから、変位量（ΔＸ，ΔＹ，ΔＺ；（但し、ΔＸは前記横転による前記手術位置のＸ方向における変位量、ΔＹは前記縦転による前記手術位置のＹ方向における変位量、ΔＺは前記横転・縦転による前記手術位置のＺ方向における変位量））を求める演算部と、
前記テーブルが（−ΔＸ，−ΔＹ，−ΔＺ）だけ平行移動するよう前記変位手段を作動せしめる制御部
とを具備する
ことを特徴とするテーブル装置。
【請求項３】
顕微鏡の照準位置情報を断層像座標系に座標変換する演算手段と、患者の断層像を表示する表示手段と、この表示手段の表示画面上に照準位置を表示する手段とを更に備えたことを特徴とする請求項２のテーブル装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、手術、特に、脳神経外科などで行われる顕微鏡手術に際して、術者の視野を一定に確保した状態で、術者の移動を伴わず、患者と顕微鏡との相対的な角度を変更できる手術台装置に関する。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】
脳神経外科で行われる顕微鏡手術に際して、術者の視野を一定に確保した上での患者と顕微鏡との相対的な角度の変更は、固定された患者の頭部に対して、顕微鏡と共に術者が移動することにより行われている。
このような動作、すなわち顕微鏡を動かしながら顕微鏡に合わせて術者自身の位置や姿勢が頻繁に変わる動作は、過多な肉体的・精神的負担を術者に強いることになる。なぜならば、前記した位置や姿勢を頻繁に変える動作によって、術者自身が、所謂、船酔い状態に陥ることがあるからである。尚、このような状態に陥ると、手術の進行が延滞し、患者の負担が増大するであろうことは容易に予想される。
【０００３】
又、手術用のナビゲーション装置が設けられている場合には、顕微鏡を動かしながら顕微鏡に合わせて術者自身の位置や姿勢が頻繁に変わる動作は、ナビゲーション装置によって制約を受ける。よって、手術自体も困難になる。
従って、本発明が解決しようとする課題は、術者の視野を確保すると共に、術者自身の位置や姿勢を頻繁に変化させずとも、患者との相対的な角度を変更でき、手術が容易に行える手術台装置を提供することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
前記の課題は、
手術に際して術者が用いる顕微鏡、手術を受ける患者が載せられるテーブル、前記テーブルを変位させる変位手段、前記変位手段による前記テーブルの変位量を検出する検出手段、及び前記テーブル上に載せられた患者の特定の手術位置が前記テーブルの変位動作の前後においてほぼ同一位置を維持するようにする為の制御手段を具備するテーブル装置の制御方法であって、
前記制御手段が、前記テーブル上に設定した基準点（Ｘｒ，Ｙｒ，Ｚｒ）と前記顕微鏡のマーカーとが一致するよう前記テーブルを変位させた際の前記検出手段による検出値と、手術位置（Ｘ０，Ｙ０，Ｚ０）と前記顕微鏡のマーカーとが一致するよう前記テーブルを変位させた際の前記検出手段による検出値との差分（ΔＸ０，ΔＹ０，ΔＺ０）を求めるステップＡと、
前記制御手段が、前記ステップＡで得た差分（ΔＸ０，ΔＹ０，ΔＺ０）と前記基準点（Ｘｒ，Ｙｒ，Ｚｒ）とを基にして前記手術位置（Ｘ０，Ｙ０，Ｚ０）を求めるステップＢと、
前記制御手段が、前記ステップＢで得た前記手術位置（Ｘ０，Ｙ０，Ｚ０）と前記テーブルの横転・縦転の中心位置と前記テーブルの横転・縦転の回転角度とから、変位量（ΔＸ，ΔＹ，ΔＺ；（但し、ΔＸは前記横転による前記手術位置のＸ方向における変位量、ΔＹは前記縦転による前記手術位置のＹ方向における変位量、ΔＺは前記横転・縦転による前記手術位置のＺ方向における変位量））を求めるステップＣと、
前記制御手段が、前記テーブルが（−ΔＸ，−ΔＹ，−ΔＺ）だけ平行移動するよう前記変位手段を作動せしめるステップＤ
とを具備することを特徴とするテーブル装置の制御方法によって解決される。
【０００５】
又、患者の手術に際して用いられるテーブル装置であって、
前記テーブル装置は、
手術に際して術者が用いる顕微鏡と、
手術を受ける患者が載せられるテーブルと、
前記テーブルを変位させる変位手段と、
前記変位手段による前記テーブルの変位量を検出する検出手段と、
前記テーブル上に載せられた患者の特定の手術位置が前記テーブルの変位動作の前後においてほぼ同一位置を維持するようにする為の制御手段
とを具備してなり、
前記制御手段は、
前記テーブル上に設定した基準点（Ｘｒ，Ｙｒ，Ｚｒ）と前記顕微鏡のマーカーとが一致するよう前記テーブルを変位させた際の前記検出手段による検出値と、手術位置（Ｘ０，Ｙ０，Ｚ０）と前記顕微鏡のマーカーとが一致するよう前記テーブルを変位させた際の前記検出手段による検出値との差分（ΔＸ０，ΔＹ０，ΔＺ０）を求める演算部と、
前記差分（ΔＸ０，ΔＹ０，ΔＺ０）と前記基準点（Ｘｒ，Ｙｒ，Ｚｒ）とを基にして前記手術位置（Ｘ０，Ｙ０，Ｚ０）を求める演算部と、
前記手術位置（Ｘ０，Ｙ０，Ｚ０）と前記テーブルの横転・縦転の中心位置と前記テーブルの横転・縦転の回転角度とから、変位量（ΔＸ，ΔＹ，ΔＺ；（但し、ΔＸは前記横転による前記手術位置のＸ方向における変位量、ΔＹは前記縦転による前記手術位置のＹ方向における変位量、ΔＺは前記横転・縦転による前記手術位置のＺ方向における変位量））を求める演算部と、
前記テーブルが（−ΔＸ，−ΔＹ，−ΔＺ）だけ平行移動するよう前記変位手段を作動せしめる制御部
とを具備する
ことを特徴とするテーブル装置によって解決される。
【０００７】
更には、顕微鏡の照準位置情報を断層像座標系に座標変換する演算手段と、患者の断層像を表示する表示手段と、この表示手段の表示画面上に照準位置を表示する手段とを備えさせることによっても解決される。
すなわち、上記のように構成させたテーブル装置（手術台装置）を用いた場合、例えば脳神経外科などで行われる顕微鏡手術に際して、術者の視野を一定に確保した状態で、術者の移動を伴わず、患者と顕微鏡との相対的な角度を変更できる。
【０００８】
従って、術者が手術を行い易い姿勢で、高精度な脳神経外科の顕微鏡手術を実現できる。そして、手術に際しての術者にとっての負担が少ないから、手術をスムーズに実施でき、手術時間の短縮が図れる。このことは、取りも直さず、患者の負担を軽減することになる。
更には、手術台の各軸の平行移動量や回転角度を測定し、これをＡ／Ｄ変換して得たデジタル情報を座標変換処理し、三次元空間に対して患者の頭部の位置や姿勢を求めることが出来るので、手術用のナビゲーション装置を特に設けなくても済む。このことは、顕微鏡使用に対する空間的な制約が小さくなる。
【０００９】
又、顕微鏡の照準位置情報を断層像座標系に座標変換する演算手段と、患者の断層像を表示する表示手段と、この表示手段の表示画面上に照準位置を表示する手段とを備えさせることによって、定位脳手術時の位置決め機能を奏させることが出来る。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明になるテーブル装置（手術台装置）は、テーブルと、前記テーブルを変位させる変位手段と、前記変位手段による前記テーブルの変位量を検出する検出手段と、前記テーブル上に置かれたものにおける特定の位置が該テーブルの変位動作の前後においてほぼ同一位置を維持するようにする為、前記検出手段による変位量に基づいて前記変位手段を作動させる制御手段とを具備する。特に、患者の手術に際して用いられるテーブル装置であって、手術に際して術者が用いる顕微鏡と、手術を受ける患者が載せられるテーブルと、前記テーブルを変位させる変位手段と、前記変位手段による前記テーブルの変位量を検出する検出手段と、前記テーブル上に載せられた患者の特定の手術位置が該テーブルの変位動作の前後においてほぼ同一位置を維持するようにする為、前記検出手段による変位量に基づいて前記変位手段を作動させる制御手段とを具備する。更には、患者の手術に際して用いられるテーブル装置であって、手術に際して術者が用いる顕微鏡と、手術を受ける患者が載せられるテーブルと、前記テーブルを変位させる変位手段と、前記変位手段による前記テーブルの変位量を検出する検出手段と、前記テーブル上に載せられた患者の特定の手術位置が該テーブルの変位動作の前後においてほぼ同一位置を維持するようにする為、前記テーブル上に設定した基準点と前記顕微鏡の照準とが一致するよう前記テーブルを動かした際の検出手段による変位量、前記手術位置と前記顕微鏡の照準とが一致するようテーブルを動かした際の検出手段による変位量、及び術者からの指示によって前記テーブルを動かした際の検出手段による変位量から所定の演算を行い、この演算結果に基づいて前記変位手段を作動させるよう構成された制御手段とを具備する。又、顕微鏡の照準位置情報を断層像座標系に座標変換する演算手段と、患者の断層像を表示する表示手段と、この表示手段の表示画面上に照準位置を表示する手段とを具備する。
【００１１】
以下、更に詳しく説明する。
図１は、本発明になる手術台装置の概略図である。
図１中、１は手術台である。この手術台１は、（Ｘ，Ｙ，Ｚ）空間におけるＺ軸（垂直）方向において昇降可能であり、かつ、Ｘ軸方向（手術台１の幅方向）およびＹ軸方向（手術台１の長手方向）において水平面内を移動できるよう構成されている。更には、横転（Ｙ軸の回りで回転）および縦転（Ｘ軸の回りで回転）できるように構成されている。すなわち、駆動手段２によって、手術台１が上記のような各々独立した動作を出来るように構成されている。
【００１２】
手術台１にはポテンシオメータ３が設けられている。そして、駆動手段２による手術台１の変位量がポテンシオメータ３によって検出される。すなわち、ポテンシオメータ３によって、手術台１のＺ軸方向における昇降長、Ｘ軸方向における移動長、Ｙ軸方向における移動長、更には横転角度や縦転角度が検出される。
４は、入力手段と、記憶手段と、演算手段と、前記入力手段、記憶手段や演算手段を制御する制御手段とを持つパーソナルコンピュータである。このパーソナルコンピュータ４には、Ａ／Ｄコンバータを介して、ポテンシオメータ３によって検出された手術台１のデジタル変位量が入力される。そして、演算手段によって所定の演算が行われ、この演算結果に基づいた制御情報が出力される。この制御情報は駆動手段２に入力され、手術台１を所定量だけ変位させるようになる。
【００１３】
尚、上記演算手段による演算は次のようにして行われる。
術者によるジョインスティック若しくはプッシュスイッチ５の操作によって、駆動手段２が作動し、手術台１が横転させられたとする。この場合、Ｙ軸方向における変位は無い。変位するのはＸ値とＺ値である。
手術台１の横転（回転）中心を（Ｘb ，Ｚb ）、手術位置を（Ｘ0 ，Ｚ0 ）、横転（回転）中心から手術位置までの距離をＲ、横転による手術位置のＸ方向における変位量をΔＸ、横転による手術位置のＺ方向における変位量をΔＺ、標準座標のＸ軸に対する不動点ベクトルの角度をα、手術台１の回転角度をθとすると、
（Ｘ0 −Ｘb ）2 ＋（Ｚ0 −Ｚb ）2 ＝Ｒ2                 （１）
ΔＸ＝Ｒcos(α) −Ｒcos(α−θ)                         （２）
ΔＺ＝Ｒsin(α−θ) −Ｒsin(α)                         （３）
の式が成立する。
【００１４】
ここで、（Ｘ，Ｙ，Ｚ）空間において、手術位置（つまり、不動点）を（Ｘ0 ，Ｙ0 ，Ｚ0 ）とすると、（Ｘ0 ，Ｙ0 ，Ｚ0 ）は次の操作によって導かれる。
すなわち、手術台１上に設定した基準点（Ｘr ，Ｙr ，Ｚr ）と顕微鏡のマーカー（照準）とが一致するよう手術台１を動かした時に検出されるポテンシオメータ３による値と、手術位置（Ｘ0 ，Ｙ0 ，Ｚ0 ）と顕微鏡のマーカー（照準）とが一致するよう手術台１を動かした時に検出されるポテンシオメータ３による値との差を（ΔＸ0 ，ΔＹ0 ，ΔＺ0 ）とすると、
Ｘ0 ＝Ｘr ＋ΔＸ0 
Ｙ0 ＝Ｙr ＋ΔＹ0 
Ｚ0 ＝Ｚr ＋ΔＺ0 
となる。
【００１５】
従って、手術に先立って、
▲１▼  先ず、手術台１上に設定した基準点と顕微鏡のマーカー（照準）とが一致するよう手術台１を移動させ、この時、ポテンシオメータ３の出力を読み取り、
▲２▼  次いで、手術位置と顕微鏡のマーカー（照準）とが一致するよう手術台１を移動させ、この時、ポテンシオメータ３の出力を読み取る
ことによって、ΔＸ0 ，ΔＹ0 ，ΔＺ0 が得られる。
【００１６】
又、予め、基準点（Ｘr ，Ｙr ，Ｚr ）は特定されている。
よって、手術位置（Ｘ0 ，Ｙ0 ，Ｚ0 ）が特定される。
又、回転中心（Ｘb ，Ｙb ，Ｚb ）も既知データである。
従って、上記データを基にして演算手段による演算が行われ、Ｒが求められるから、その他に回転角度が判れば、横転による手術位置のＸ方向における変位量ΔＸ、横転による手術位置のＺ方向における変位量ΔＺを算出できる。
【００１７】
同様にすれば、縦転による手術位置のＹ方向における変位量ΔＹ、縦転による手術位置のＺ方向における変位量ΔＺを算出できる。
これら、ΔＸ，ΔＹ，ΔＺが回転によって変位する量であるから、この変位量だけ手術台１を平行移動させてやれば、手術位置は回転の前後において同じ位置、つまり不動点となる。
【００１８】
すなわち、横転させた場合の横転角度を検出し、これを基にしてΔＸ，ΔＺを演算により算出し、そして−ΔＸ，−ΔＺ分だけＸ方向，Ｚ方向において手術台１を平行移動させれば、（Ｘ，Ｙ，Ｚ）空間における手術位置は不動点となる。
又、縦転させた場合の縦転角度を検出し、これを基にしてΔＹ，ΔＺを演算により算出し、そして−ΔＹ，−ΔＺ分だけＹ方向，Ｚ方向において手術台１を平行移動させれば、（Ｘ，Ｙ，Ｚ）空間における手術位置は不動点となる。
【００１９】
そして、回転によって生じた変位量だけ逆の方向に平行移動させてやれば、手術位置が不動点となるから、術者の視野を一定に確保した状態で、術者の移動を伴わず、患者と顕微鏡との相対的な角度を変更できたことになる。
従って、術者が手術を行い易い姿勢で、高精度な脳神経外科の顕微鏡手術を実現できる。そして、手術に際しての術者にとっての負担が少ないから、手術をスムーズに実施でき、手術時間の短縮が図れる。このことは、取りも直さず、患者の負担を軽減することになる。
【００２０】
更には、手術台の各軸の平行移動量や回転角度を測定し、これをＡ／Ｄ変換して得たデジタル情報を座標変換処理し、三次元空間に対して患者の頭部の位置や姿勢を求めることが出来るので、手術用のナビゲーション装置を特に設けなくても済む。このことは、顕微鏡使用に対する空間的な制約が小さくなる。
【００２１】
【効果】
術者が手術を行い易い姿勢で、高精度な脳神経外科の顕微鏡手術を実現できる。そして、手術に際しての術者にとっての負担が少ないから、手術をスムーズに実施でき、手術時間の短縮が図れる。このことは、取りも直さず、患者の負担を軽減することになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明になる手術台装置の概略図
【符号の説明】
１        手術台
２        駆動手段
３        ポテンシオメータ
４        パーソナルコンピュータ
【図１】
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