(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
患者の身体に直接取り付け可能なベースユニットと、
可動部材であって、該可動部材を通って延びる通路を有し、該ベースユニットに取り付けられかつ該ベースユニットに対する該通路の角度が変わるように回転可能な可動部材と、
ステムであって、該ステムの動きによって可動部材が回転されるように可動部材に固定されたステムと、
可動部材の位置を固定するよう作用可能な施錠部材と、を具備し、
ステムが、ガイドステムを具備し又は該ガイドステムと交換可能であり、該ガイドステムが該ガイドステムを通って延びる通路を有し、該ガイドステムを通って延びる通路が、可動部材を通って延びる通路に概ね整列されている、外科用装置において、
上記ステムが第１及び第２のロケータを備え、各ロケータが互いに離間した箇所において、画像形成装置によりステムの大部分の材料から区別可能であり、それにより該画像形成装置を用いて、上記可動部材を通って延びる通路を予め定められたターゲットまでの軌道に整列させるために、上記ステムを配置できるようにした
装置。
【請求項２】
上記ステムが上記可動部材から取外し可能な上記ガイドステムを具備した請求項１に記載の装置。
【請求項３】
上記ステムが上記可動部材と一体的な上記ガイドステムを具備した請求項１に記載の装置。
【請求項４】
上記ステムが、上記ガイドステム上に配置された位置決めステムであって、上記可動部材の位置が上記施錠部材により固定されたときにガイドステムから取外し可能な位置決めステムを具備した請求項２又は３に記載の装置。
【請求項５】
上記位置決めステムが上記ガイドステムを通って延びる通路内に配置される請求項４に記載の装置。
【請求項６】
上記位置決めステムのねじ山付き部分が、上記ガイドステムを通って延びる通路のねじ山付き部分と係合する請求項５に記載の装置。
【請求項７】
上記ステムが、上記可動部材上に配置された位置決めステムであって、上記可動部材の位置が上記施錠部材により固定されたときに上記ガイドステムと交換されるべく可動部材から取外し可能である位置決めステムを具備した請求項１に記載の装置。
【請求項８】
上記可動部材及び上記ステムを、可動部材を通って延びる通路を横切る平面内において上記ベースユニットに対し移動させるためのステージを具備した請求項１から７までのいずれか一項に記載の装置。
【請求項９】
上記第１及び第２のロケータがそれぞれ、上記可動部材を通って延びる通路の中心線に概ね整列される請求項１から８までのいずれか一項に記載の装置。
【請求項１０】
上記第１及び第２のロケータがそれぞれ、上記可動部材を通って延びる通路の中心線に整列する位置からオフセットされる請求項１から８までのいずれか一項に記載の装置。
【請求項１１】
上記ベースユニットが、該ベースユニットを通って延びる孔であって、上記ベースユニットに対する上記可動部材を通って延びる通路の複数の角度位置において該通路を収容する孔を備えた請求項１から１０までのいずれか一項に記載の装置。
【請求項１２】
上記ベースユニットを通って延びる孔をシールするためのキャップ及びプラグを具備した請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
上記ベースユニットに取り付けられた第１及び第２のベイルを具備し、これらベイルを参照して上記ステムのための位置が画定される請求項１から１２までのいずれか一項に記載の装置。
【請求項１４】
上記第１及び第２のベイルのうち少なくとも一方が上記ベースユニットに回転可能に取り付けられる請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
上記第１及び第２のベイルがそれぞれ、その上にマークを有する請求項１３又は１４に記載の装置。
【請求項１６】
上記ステムを動かすためのアクチュエータを具備した請求項１から１５までのいずれか一項に記載の装置。
【請求項１７】
上記アクチュエータが磁気共鳴画像形成装置に適合した材料から形成されている請求項１６に記載の装置。
【請求項１８】
上記アクチュエータがアクチュエータアセンブリを具備し、該アクチュエータアセンブリが、
第２のベースユニットと、
該第２のベースユニットに対し回転可能に該第２のベースユニットに取り付けられた第２の可動部材と、を具備し、
第２の可動部材を動かすことにより第１の可動部材が対応した動きをするように上記アクチュエータが構成される
請求項１６又は１７に記載の装置。
【請求項１９】
上記アクチュエータアセンブリが、第１のベースユニット及び第１の可動部材から離れている請求項１８に記載の装置。
【請求項２０】
上記アクチュエータアセンブリ並びに第１のベースユニット及び第１の可動部材のアセンブリに接続された少なくとも一つの油圧ラインを具備し、これらアセンブリが中間油圧ラムによって分離される請求項１８又は１９に記載の装置。
【請求項２１】
上記アクチュエータが、
上記ステムを第１の軸線回りに移動させる第１のサブアクチュエータと、
上記ステムを第２の軸線回りに移動させる第２のサブアクチュエータと、
を具備した請求項１６から１９までのいずれか一項に記載の装置。
【請求項２２】
上記第１のサブアクチュエータ及び上記第２のサブアクチュエータが油圧式である請求項２１に記載の装置。
【請求項２３】
上記第１のサブアクチュエータ及び上記第２のサブアクチュエータがそれぞれのワイヤを含む請求項２１に記載の装置。
【請求項２４】
上記第１のサブアクチュエータ及び上記第２のサブアクチュエータがそれぞれのストリングを含む請求項２１に記載の装置。
【請求項２５】
上記アクチュエータが、上記ステムを遠隔位置から動かすように構成される請求項１６に記載の装置。
【請求項２６】
上記アクチュエータが油圧式である請求項２５に記載の装置。
【請求項２７】
油圧プランジャを具備した請求項２６に記載の装置。
【請求項２８】
上記アクチュエータがケーブル操作式である請求項２５に記載の装置。
【請求項２９】
上記ベースユニットが、該ベースユニットを患者の身体に取り付けるためのフランジを具備した請求項１から２８までのいずれか一項に記載の装置。
【請求項３０】
上記フランジが内部に複数の開口を備え、各開口が固定具を受容するためのものである請求項２９に記載の装置。
【請求項３１】
各開口が、上記固定具としての骨ねじを受容するのに適している請求項３０に記載の装置。
【請求項３２】
上記ベースユニットが、上記可動部材に取り付けられた硬質部分と、患者の身体に取り付けられるための可撓性部分とを具備した請求項１から２８までのいずれか一項に記載の装置。
【請求項３３】
上記ベースユニットの上記硬質部分が上記可撓性部分に対し回転可能である請求項３２に記載の装置。
【請求項３４】
上記ベースユニットがリングを具備し、該リングの内周が上記硬質部分に係合され、該リングの外周が上記可撓性部分に係合され、それにより硬質部分が可撓性部分に対し回転可能になるようにした請求項３３に記載の装置。
【請求項３５】
外科用器具を上記ガイドステム及び上記可動部材のそれぞれの通路を通って移動させるためのアクチュエータを具備した請求項１から３４までのいずれか一項に記載の装置。
【請求項３６】
上記第１及び第２のロケータのうちの少なくとも一方が発光ダイオードを具備した請求項１から３５までのいずれか一項に記載の装置。
【請求項３７】
上記第１及び第２のロケータが無フレーム式定位脳手術装置により区別可能である請求項１から３６までのいずれか一項に記載の装置。
【請求項３８】
上記第１及び第２のロケータが、コンピュータ断層撮影又は核磁気共鳴を用いた画像処理により上記ステムの大部分の材料から区別可能である請求項１から３５までのいずれか一項に記載の装置。
【請求項３９】
上記ステムが上記画像処理により検出可能な材料を含んでなり、上記第１及び第２のロケータがそれぞれ、上記画像処理により検出不能な材料を含んでなる請求項３８に記載の装置。
【請求項４０】
上記ステムが上記画像処理により検出可能な材料を含んでなり、上記第１及び第２のロケータがそれぞれ、上記画像処理により検出可能でかつ上記材料から区別可能な手段を具備した請求項３８に記載の装置。
【請求項４１】
上記材料が上記ステムのくぼみ内に含まれる液体である請求項３９又は４０に記載の装置。
【請求項４２】
上記第１及び第２のロケータがそれぞれ、上記画像処理により検出可能な手段を具備した請求項３８に記載の装置。
【請求項４３】
上記第１及び第２のロケータのうち少なくとも一方の上記手段が検出可能な材料を含んでなる請求項４２に記載の装置。
【請求項４４】
上記第１及び第２のロケータのうち少なくとも一方の上記手段が高周波コイルを具備した請求項４２又は４３に記載の装置。
【請求項４５】
上記画像処理が核磁気共鳴を含んでなる請求項３８から４４までのいずれか一項に記載の装置。
【請求項４６】
上記画像処理がコンピュータ断層撮影を含んでなる請求項３８から４３までのいずれか一項に記載の装置。
【請求項４７】
請求項１から４６までのいずれか一項に記載の外科用装置と、ステムの大部分の材料から第１及び第２のロケータを区別するための画像形成装置とを具備したシステム。
【請求項４８】
請求項３７に記載の外科用装置と、上記第１及び第２のロケータを上記ステムの大部分の材料から区別するための手段を有する無フレーム式定位脳手術装置とを具備したシステム。
【請求項４９】
上記区別するための手段が発光ダイオードからの光のための少なくとも二つの検出器を具備した請求項４８に記載のシステム。
【請求項５０】
請求項４５に記載の外科用装置と、上記第１及び第２のロケータを上記ステムの大部分の材料から区別するための核磁気共鳴画像形成装置とを具備したシステム。
【請求項５１】
請求項４６に記載の外科用装置と、上記第１及び第２のロケータを上記ステムの大部分の材料から区別するためのコンピュータ断層撮影装置とを具備したシステム。
【請求項５２】
上記第１及び第２のロケータの位置に関する情報を受け取って該情報から上記ステムの位置を決定するよう構成されたコンピュータを具備し、該コンピュータがまた、上記可動部材を通って延びる通路を、予め定められたターゲットまでの軌道に整列させるのに必要な上記ステムの位置を決定するよう構成されている請求項４７から５１までのいずれか一項に記載のシステム。
【請求項５３】
上記外科用装置が請求項１６から２８までのいずれか一項に記載の外科用装置であり、上記コンピュータが、上記アクチュエータを作動させると共に、
上記第１及び第２のロケータの位置に関する情報を受け取って該情報から上記ステムの位置を決定し、
上記第１のロケータ及び上記予め定められたターゲットの位置を用いて上記可動部材が通過する所望経路を決定し、
上記可動部材内の通路が上記ターゲットの軌道に整列されるまで上記ステムを動かす、
各段階を実行させるよう構成されている請求項５２に記載のシステム。
【請求項５４】
請求項５３に記載のシステムの上記コンピュータを制御して上記段階を実行させるためのコンピュータプログラムを記憶した記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
発明の分野
本発明は外科用作用プラットホームに関する。さらに特に、本発明は患者内における外科用器具及び観察用工具の整列を容易化する外科用作用プラットホームと、この外科用作用プラットホームの使用方法とに関する。
発明の背景
患者に関連付けられた特定の疾病又は欠陥の治療において、患者内の特定のターゲットにアクセスする必要があることが知られている。人間の特定の疾病又は欠陥の治療では、脳の特定の部分にアクセスする必要があることが知られている。現在では、患者の脳内に外科用器具及び観察用工具を挿入するための方法が幾つかある。
ＭｃＫｉｎｎｅｙ他に交付された米国特許第３，０５５，３７０号明細書は脳の特定部分にアクセスできるように外科用器具を設置するのに一般的に使用されている方法の一つを示している。上記米国特許第３，０５５，３７０号明細書の外科用器具は開口を有するボールを含む。この開口の方向は変化可能である。この外科用器具は特定の長さの細長い管を有する。淡蒼球にアクセスして淡蒼球切開術を行うために上記管内にスタイレットが挿入される。頭蓋骨上の特定の標認点においてその頭蓋骨に開口又はバー孔もしくはギザギザ付き孔が形成される。その次に、Ｘ線画像形成が前後（ＡＰ）位置と横方向位置とで行われ、バーの線が前後（ＡＰ）位置と横方向位置との両方に定規によって下方に投影され、その結果として、ニードルが挿入される前にそのニードルの方向を決定可能である。管状部材の縦軸線の方向が適切であると判定されると、表面をボールに押し付けて管状部材を所定位置に施錠又は固定するために、ホルダがさらに開口内にねじ込まれる。軌道の整列を、二つの平面の交差部分で生じる特定の線に沿って測定することは不可能である。この整列は一つの平面を決定するために特定の位置にバー孔を配置することに依存している。Ｘ線が頭蓋骨上における別の平面を基準とした共通の標認点の使用を決定するために使用される。その最終的な結果は淡蒼球切開術のための淡蒼球にスタイレットを位置決めするために知識と経験に基づく推測が使用されているということにある。外科用器具又は観察用工具を方向付けるためにＸ線画像形成を使用する方法の欠点の一つは患者内のターゲットの多くがＸ線では視認不可能であることにある。別の欠点はバー孔が配置されて脳硬膜及び蜘蛛膜が穿孔された後に、頭蓋内内容物が僅かに移動することに係わっている。脳脊髄液がバー孔を介し放出させられると、頭蓋内内容物（例えば、脳）が１ミリメートル以上移動する可能性がある。こうした場合には、意図した軌道はもはや正確ではない。従って、上記の方式には固有の不正確性がある。
幾つかの他の方法も、器具、カテーテル、又は観察用工具を患者の体内に送り込むために使用されている。現在では、外科処置が開頭皮弁又は開頭バー孔を通して行われる。約１４ｍｍのバー孔が頭蓋骨に開けられる。典型的には、フレーム式定位脳手術、無フレーム式定位脳手術、又は定位脳手術なしのフリーハンド作用によってニードル又はプローブがバー孔内を通して脳内に挿入される。
フリーハンド方法は外科医の知識及び判断に非常に大きく依存している。このフリーハンド方法では、外科医が既知の標認点からの幾つかの測定値を使用して挿入位置を決定する。その次に、外科医はその測定された挿入位置を検討して判断を行い、挿入角度を決定し、その後で外科用器具又は外科用工具を挿入する。
フレーム式定位脳手術では、リング状フレームが多数（典型的には三つ又は四つ）のピン又はねじによって患者の頭蓋骨上に取り付けられる。このリング状フレームは３次元データの組を測定するために使用される。このデータの組から、デカルト座標が病変、ピン又はねじの位置と、フレーム上の基準マークとの両方に関して算出される。リング状フレームが大型フレーム内に嵌合される。その次に、この大型フレームが手術室内で患者に取り付けられる。この大型フレームが既知の位置を与え、外科用器具又は観察用工具を案内する。ターゲットに交差するようにバー孔を通して患者内に挿入されなければならない器具を位置決めするために、この大型フレームが使用される。無フレーム式定位脳手術では、リング状フレームの代わりに、複数の既知の位置を測定するために使用可能である患者の頭蓋骨上の複数のマークが使用される。大型フレームがカメラで置き換えられる。このカメラは一般的に、赤外装置又はその類似の装置である。このカメラによって読取り可能である多数のセンサが器具上に配置される。例えば、外科用器具又は工具に、カメラによって追跡される一つ以上の発光ダイオード（ＬＥＤ）が備えられる。外科用器具の位置がその外科用器具又は観察用工具上のＬＥＤからの情報から算出されうる。
両方ともＣａｒｏｌに交付された米国特許第４，９５５，８９１号明細書及び同第４，８０５，６１５号明細書はそれぞれ、コンピューター断層撮影（ＣＴ）走査を伴う定位脳手術の使用を開示している。ＣＴ走査が脳の病変又は特定の部位の正確な位置を測定するために使用される。脳の病変又は特定の部位の正確な位置が測定された後に、仮想固定具が設置される。この仮想固定具は患者上のリング状フレームの位置を複製する。仮想ターゲットが設定又は準備される。この後で、器具がそのターゲットに交差するようにその仮想部上で位置決めされうる。さらに、この仮想部からの情報が、手術室内で器具を正確に位置決めするために使用されうる。
Ｇｈａｊａｒ他に交付された米国特許第４，９９８，９３８号明細書は患者の頭蓋腔内にバー孔を通して器具を挿入することを容易にするための別の外科用装置を開示している。この装置はバー孔内を通過するように構成された端部を有するガイドを含む。別の施錠部材が存在する。本体部材がカテーテル又はスタイレットの挿入を補助するための整列マークを含む。上記の特許第３，０５５，３７０号とは違って、ガイドの経路を調整するための可動部材は存在しない。
現在使用されている方法はいずれも、幾つかの欠点を有する。患者内に外科用器具又は観察用工具を配置するために現在使用されている方法の大半では、その精度が限定されている。特に、現在のフレーム方式、無フレーム方式、又はフリーハンドによる方法はクモ膜下腔の高さ位置に頭蓋及び髄膜を切開する際に生じる脳の（僅かではあるが）実際の移動を計算に入れていない画像形成データ又は解剖学的標認点に基づいて、軌道を計算又は推測する。この本来的な不正確性が、こうした様々な方法の成功を本質的に制限する。言い換えれば、こうした方法は手術用バー孔の配置と髄膜の切開との後で得られるデータを含むためのデータファイル更新手段を全く使用しない。これに加えて、上記方法はいずれも、外科用器具又は工具を配置する外科医の側に多大な判断を要求し、特にターゲットに到達するための軌道の成否に関する直接的なフィードバックを全く提供しない。外科用器具又は観察用工具の配置の補助のために画像形成また走査装置を使用する方法は非常に僅かである。こうした走査装置を使用する唯一の方法は本当の配置をシミュレートするために、仮想フレームと仮想ターゲットとが設定されることを必要とする。簡単に言えば、患者内に外科用器具を正確に配置するために、かつターゲットに到達するように軌道の正否に関する即時的データを提供するために要する時間と労力を最小限にする目的で、可能な限り広範囲にわたって画像形成装置又は走査装置を使用することは上記装置のいずれにおいても行われていないと考えられる。
さらに、別の欠点は現在使用されている装置が遠隔制御又は遠隔起動されないということである。特定の手術環境においては患者が外科医にアクセス不可能である。従って、器具の遠隔制御が可能であることは有利である。こうした環境の一つがＭＲ手術室に関連付けられたＭＲ磁石内の環境である。開放磁石内に患者がいるときには、外科医がその患者に直接的にアクセスしうる。しかし、閉じられた磁石内に患者がいるときには、このように患者に対して外科医が直接的にアクセスすることは不可能だろう。
発明の概要
器具の軌道の整列、器具の案内、及び器具の挿入又は取出を正確に行うための外科的方法と外科用装置とが開示される。この装置はそのベースに可動式に取り付けられている可動部材を有するベースを含む。この可動部材は軌道経路の一部分を形成する通路をその内部に有する。さらに、この可動部材は開口をその内部に有するガイドステムも含む。ガイドステムはこのガイドステム内の開口が可動部材内の通路と概ね整列するように可動部材に取り付けられている。可動部材は位置決めステムを保持するための一体形のガイドステム、又は取り外し可能に取り付けられているガイドステムを含むことが可能である。前者の場合には、軌道整列のために、位置決めステムがガイドステムの開口内に挿入される。後者の場合には、取り外し可能に取り付けられているガイドステムが取り外されて位置決めステムと交換されうる。
位置決めステムはさらに、第１及び第２のロケータ又は位置特定部とを含む。第１のロケータと第２のロケータとが、実質的に一つの線上の二つの点であるように、位置決めステムの二つの異なった部分に関連付けられている。第１のロケータと第２のロケータとは走査システム又は画像形成システムによって位置を発見可能である。位置決めステムは可動部材と一体であるガイドステム内に挿入されるか、又は可動部材に取り外し可能に取り付けられて可動部材の位置決めに使用される。ガイドステム内に挿入された状態又は可動部材に取り外し可能に取り付けられた状態で位置決めステムを移動させることにより、可動部材内の通路が異った軌道に移動される。可動部材内の通路が本体内のターゲットと概ね整列させられると、施錠部材が可動部材をその固定位置に施錠する。
一実施態様では、第１のロケータと第２のロケータとが磁気共鳴画像形成装置によって読取り可能である。ロケータは磁気共鳴画像形成装置によって読取り可能な流体、又は磁気共鳴画像形成装置によって読取り可能な高周波（ＲＦ）源（例えばコイル）を含むことが可能である。後者の具体例では、第１のロケータと第２のロケータとが、磁気共鳴画像形成環境内で電磁信号を検出する小型ＲＦ（ＲＦ）コイルであってもよい。検出される電磁信号が、第１のロケータ及び第２のロケータの位置を発見するために使用されうる。第１のロケータと第２のロケータとによって形成される線は可動部材内の通路の中心線と概ね同一直線であってもよく、又は可動部材内の通路の中心線からオフセットしていてもよい。別の実施態様では、第１のロケータと第２のロケータとは赤外カメラによって読取り可能である発光ダイオードであってもよい。
第１のロケータと第２のロケータとは概ね中実であるプラスチック製位置決めステムの内部に配置されていてもよく、又は別の実施態様では、第１のロケータと第２のロケータとが位置決めステムの内部のＭＲ可視性室内に配置されていてもよい。後者の具体例では、室がＭＲ可視性流体（例えば、常磁性流体）で満たされており、この流体が整列の最初の推定を可能にするために使用されうる。第１のロケータと第２のロケータとは（ＭＲ可視性室とは異なる）ＭＲ可視性であっても、ＭＲ不可視性であってもよく、ＭＲ不可視性である場合には、これらのロケータが位置決めステムのより大きな室内のＭＲ可視性流体のバックグラウンドに対して陰画の画像を表示することになるだろう。室内の流体が容易に位置確認が可能でありかつ位置決めステムを概ね位置合せするのに使用可能である画像を生じさせることが有利である。従って、第１のロケータ及び第２のロケータのＭＲ可視性又はＭＲ不可視性の流体が精確な又は正確な整列のために使用されうる。
ガイドステムと位置決めステムとが可動部材に取り外し可能に取り付けられている実施態様では、可動部材がガイドステム又は位置決めステムを受け入れるねじ山付き開口を含んでもよい。ガイドステムが位置決めステムと相互交換可能であるこの実施態様では、ガイドステムと位置決めステムとの両方の一端にねじ山が付けられている。可動部材の通路の一部分はガイドステム又は位置決めステムのねじ山付き端部を受け入れるための内側ねじ山を有する。ガイドステムが可動部材の一部分として形成されている実施態様では、位置決めステムがガイドステムの開口内に嵌合する。可動部材はベースに対して旋回可能な球である。
別の実施態様では、可動部材はさらに、軌道と交差する方向における二次元的移動を可能にするステージも含む。
その次に、ニードル、プローブ（寒冷療法用プローブ、レーザプローブ、ＲＦ切除用プローブ、マイクロ波間質性療法用プローブ、又は集束超音波療法用プローブ）、カテーテル、内視鏡、又は電極のような外科用器具は患者内のターゲット位置に向けてこうした器具を案内するために可動部材及びガイドステム内の開口内を通して挿入されうる。この実施態様では、外科用器具をターゲット組織から最初に取り出した後に、軌道に交差する方向にステージを調整することによって、軌道自体を変更することなしに外科用器具を再位置決めすることが可能である。
遠隔位置から作動可能である軌道ガイドを有することが有利である。こうした利点には、軌道ガイドに対し調整を加えるためにある特定の環境に対し患者を出し入れすることが不要であるという利点が含まれる。外科医又は技術者が患者上の軌道ガイドにアクセスできない環境で軌道ガイドが使用されるときに、その軌道ガイドの調整又は使用が妨げられずに済む。このことは外科医又は技術者と患者との両者によって認識されている外科処置のために費やされる時間を短縮する。軌道ガイドがＣＴ走査環境内での使用の場合のような他の環境にも適応可能であるということに留意すべきである。ＣＴ走査では、画像形成のためにＸ線照射が使用される。Ｘ線に対する過剰な露出はこうした処置を行う外科医又は技術者にとって懸念すべき問題である。従って、こうした処置が短時間の内に完了することが可能であるように、かつ、軌道ガイドを使用している可能性がある外科医又は技術者が様々な画像形成環境に対する自分の露出を最小限に抑えることが可能であるように、遠隔位置から軌道ガイドを操作することが可能であることは有利である。
遠隔制御式軌道ガイドの第１の好ましい実施態様では、実際の軌道ガイドと遠隔軌道ガイドとが存在する。遠隔軌道ガイドは実際の軌道ガイドの複製である。遠隔軌道ガイドは実際の軌道ガイドを使用することに慣れている外科医又は技術者が、その遠隔ガイドが患者に取り付けられた実際のガイドであるかのように遠隔ガイドを動かすことが可能であるように、実際の軌道ガイドと同じルックアンドフィール、又は視覚及び感触を有する。この目的は遠隔軌道ガイドの動きに、その遠隔軌道ガイドがあたかも実際の軌道ガイドであるかのような感じを与えることである。従って、外科医又は技術者は実際のガイドの使用を学習すれば、遠隔装置の使用の仕方を学習する必要はない。第１の実施態様では、軌道ガイドによって画定される傾斜又は軌道と外科用器具の前進とがケーブル又はフィラメントを使用する機械的装置を使用して可能にされる。
遠隔制御式の軌道ガイドの第２の好ましい実施態様では、第１の油圧シリンダ制御アクチュエータと第２の油圧シリンダ制御アクチュエータとが位置決め部材を位置決めするために使用されてもよい。こうして位置決めが完了して可動部材が施錠され、それによって可動部材が軌道内に施錠されると、第１の油圧シリンダ及びアクチュエータと第２の油圧シリンダ制御アクチュエータとを取り外すことが可能になる。さらに、第３の油圧シリンダ制御アクチュエータが器具の挿入又は取出を制御するために使用されうる。油圧シリンダは特に、患者が外科医から遠隔位置に置かれているときに、可動部材を位置決めして器具を挿入又は除去するために有益である。様々な走査装置が患者に対しアクセス可能にするが、走査作用中に患者に対しアクセスできない様々なタイプの走査装置が存在する。例えば、ＭＲＩタイプの走査装置では、磁界を生じさせる磁石が幾つかの形状を有しうる。こうした磁石の幾つかは走査作用中は磁界の均一な画像形成容積内に患者を位置させるために患者が外科医の手の届く範囲の外に置かれていなければならないように、形成されている。
作用時、まず最初に、患者内のターゲットが選択される。身体内への外科的開口が形成され、ベースがこの開口に挿入され、外科的に固定される。さらに、可動部材と外側施錠用リングとがベースに取り外し可能に取り付けられる。その次に、ターゲットに向かう軌道を形成するように、位置決めステムが可動部材とその内部の通路とを動かす。位置決めステムの線によって表される軌道を決定する第１のロケータ部分と第２のロケータ部分とが走査装置により読み取られる。位置決めステムによって表される線が選択されたターゲットに交差するまで、その位置決めステムが動かされる。位置決めステムを手動で動かしても、第１の油圧シリンダ及びアクチュエータと第２の油圧シリンダ及びアクチュエータとを使用して動かしてもよい。別の実施態様では、位置決めステムがターゲットからオフセットしていてもよい。当然のことながら、位置決めステムの第１の部分と第２の部分との位置の測定は走査装置の中央処理装置とメモリとによって少なくとも部分的に行われる。整列が示されると、可動部材が位置決めステムによって表される軌道を固定する位置に施錠される。その次に、位置決めステムが、可動部材と一体であるガイドステムから取り外されるか、又はガイドステムが可動部材と一体ではない場合には可動部材自体から取り外される。後者の場合には、その後でガイドステムが可動部材に取り付けられる。ガイドステム内の開口とこの開口に概ね整列した可動部材内の通路とが選択されたターゲットと一直線になっている軌道を形成する。外科用器具がそれを通過せしめられる。
遠隔制御が必要である場合には、第３の油圧シリンダとその関連付けられたアクチュエータとが器具の挿入及び取出を制御するために使用されうる。挿入及び取出が手動で行われてもよい。ターゲットが極めて小さいかもしれないときには、器具が極めて小さいターゲットに到達できた時点で、選択されたターゲットが解剖学的分散のために実際には本当のターゲットでないことが判明した場合に、その外科用器具の再位置決めが僅かなオフセットによって行われうる。こうした状況では、平行な軌道に従うことができるようにステージを移動できる。こうした状況では、組織に対する外科的損傷を最小限に抑えるためにステージを使用することが有利であり、かつより安全であるだろう。
可動部材内の開口と（可動部材と一体であるか又は可動部材に取り外し可能に取り付けられている）ガイドステムとは外科用器具と観察用工具とを収容するように構成されている。様々な種類の異った外科用器具と観察用工具とが存在するので、こうした様々な外科用器具と観察用工具とのための様々な直径の開口を有する様々な可動部材及びガイドステムが使用されることになるということが予想される。これに加えて、可動部材と一体であるガイドステムの場合には、ガイドステム内に適切に嵌合する同じ直径を有する別の位置決めステムが使用されるだろう。
診断のために使用される走査装置は患者内に器具を配置するために使用されうる。この場合には、実行のために長時間を要する二つの処置であるフレーム式定位脳手術又は無フレーム式定位脳手術が不要である。従って、以前においては多くの時間を要した処置が軌道ガイドを使用して著しく少ない時間で行われうる。患者上にフレームを配置するために、又は外科用器具の実際の挿入の前に幾つかの選択された箇所の位置を算出するために時間を費やす必要がないので、フレーム式定位脳手術又は無フレーム式定位脳手術に比べて時間が節約される。この処置はより迅速であるばかりでなく、外科用器具が体内に進入するにつれてリアルタイムのフィードバックを提供する。さらに、第１のロケータと第２のロケータとによって画定される線が軌道と同一直線であるかどうかを判定するために、走査装置に関連付けられたコンピュータが軌道を計算する。
外科用器具が第１のロケータ及び第２のロケータなしに他の用途で使用されうる。例えば、人体内にカテーテル及び他の外科用器具を案内するためにクランプによって、通路を有する可動部材が保持されうる。このクランプは可動部材を保持するための一対のカップを含む。このクランプが開放状態にないときには可動部材に係合するようにこのクランプはばね付勢されている。幾つかのクランプが個々のスネーク装置によって、又は複数のクランプを保持する支持ステムによって、患者の身体上に保持されうる。対応する可動部材内へ一つ以上の外科用器具をそれから通すことになるプラットホームを与えるために、複数の可動部材を保持するプレートを患者の身体の上方に保持可能であり、又は患者に取り付けることさえも可能である。こうした構成が特に最小侵襲性外科的処置で使用されうる外科用器具のような、硬質タイプ又は可撓性タイプの外科用器具を使用することが有利であるあらゆるタイプの手術のために、使用されうる。軌道ガイドによって画定される軌道と外科用器具の進行とは走査環境の外側から制御されうる。
【図面の簡単な説明】
本発明をより適切に理解するために、次の添付図面を参照されたい。
図１は患者走査システムのブロック線図である。
図２は軌道ガイドが使用されている患者の側面図である。
図３は取り外し可能に取り付けられたガイド部材が装着されている、軌道ガイドの分解等角図である。
図４は取り外し可能に取り付けられた位置決め部材が装着されている、軌道ガイドの分解等角図である。
図５ａは軌道ガイドの可動部材又はボールの頂面図である。
図５ｂは軌道ガイドの可動部材又はボールの側面図である。
図６ａは軌道ガイドのベースの側面図である。
図６ｂは軌道ガイドのベースの頂面図である。
図７ａは軌道ガイドの施錠部材の頂面図である。
図７ｂは図７ａの線７ｂ−７ｂに沿った、軌道ガイドの施錠部材の切断側面図である。
図８は軌道ガイドのベースに対する取り付けのためのステージを示す分解図である。
図９は軌道ガイドの可動部材と位置決めステムとの別の好ましい実施態様の切断側面図である。
図１０は軌道ガイドのガイドステムを動かすために使用される油圧アクチュエータの側面図である。
図１１はガイドステムに取り付けられている二つの油圧アクチュエータを有する、軌道ガイドのガイドステムの頂面図である。
図１２は油圧シリンダを保持するための第１のクランプの等角図である。
図１３は油圧シリンダを保持するための第１のクランプの等角図である。
図１４は外科用器具と軌道ガイドとの上に油圧シリンダを保持するための第１のクランプと第２のクランプとの分解等角図である。
図１５はベースのためのＲＦコイルを含む取付具である。
図１６は図１５に示されている取付具のためのキャップである。
図１７は軌道ガイドのためのガイドステムの別の実施態様の側面図である。
図１８は核磁気画像形成システムのディスプレイ上に示される画像の説明図である。
図１９は患者に関連付けられている可動部材の動きを制御するために使用される遠隔制御アクチュエータ機構である。
図２０は患者に関連付けられている可動部材と遠隔制御装置に関連付けられている可動部材とを相互接続するために使用される、中間油圧ラムのセットを示す。
図２１は可動部材の動きを制御するために使用されるソフトウェアプログラムのフローチャートである。
図２２は身体内の小さな開口を介し外科的処置を行うためのプロセスを示すフローチャートである。
図２３は可動部材を保持するための外科用器具の頂面図である。
図２４は可動部材を保持するためのスネーククランプの頂面図である。
図２５は複数の外科用器具を保持するプラットホーム又はステムの頂面図である。
図２６は一対のリブに取り付けられている複数の可動部材を含むプレートの頂面図である。
図２７は患者の頭蓋骨を把持するか又はその頭蓋骨のバー孔内に保持されるように構成されている外科用器具の頂面図である。
図２８は図２３の器具の組合せと図２７に示されている器具の組合せである二重器具の頂面図を示す。
図２９は図２３の器具の組合せと図２７に示されている器具の組合せである二重器具の側面図を示す。
図３０は機械式遠隔起動軌道ガイド機構の好ましい実施態様の斜視図を示す。
図３１は図３０に示されている機械式遠隔起動軌道ガイド機構の一部分として使用される第１又は第２の軌道ガイドの一方の斜視図である。
図３２は機械式遠隔起動軌道ガイド機構の一部分として使用される軌道ガイドのベースの頂面図である。
図３３は機械式遠隔起動軌道ガイド機構の一部分として使用される軌道ガイドのガイドステムの側面図である。
図３４は機械式遠隔起動軌道ガイド機構の一部分として使用される軌道ガイドの施錠部材の頂面図である。
図３５は機械式遠隔起動軌道ガイド機構の一部分として使用される軌道ガイドのガイドステムケーブルマウントの頂面図である。
図３６は外科用器具前進機構とガイドステム間に間隔を設けるための間隔スリーブを有する機械式遠隔起動軌道ガイド機構の分解斜視図である。
図３７は機械式遠隔起動軌道ガイド機構と共に使用するための外科用器具前進機構の分解斜視図である。
図３８は拡張器と軌道ガイドとが頭部上で使用されている患者の側面図である。
図３９は拡張器と、取り外し可能に取り付けられているガイド部材とが装着されている、軌道ガイドの分解等角図である。
図４０は拡張器と、取り外し可能に取り付けられている位置決め部材とが装着されている、軌道ガイドの分解等角図である。
図４１ａは軌道ガイドのベースの側面図である。
図４１ｂは軌道ガイドのベースの頂面図である。
図４２は軌道ガイドの別の好ましい実施態様の等角図である。
図４３はコンピュータ断層撮影タイプの患者走査システムのブロック線図である。
図４４は円弧状の位置決めベイルを有する軌道ガイドの別の好ましい実施態様の等角図である。
図４５は円弧状の位置決めベイルを有する軌道ガイドのさらに別の好ましい実施態様の等角図である。
図４６はＣＴ走査環境で軌道ガイドを使用する際の各ステップを示すフローチャートである。
図４７は発光ダイオードを含む軌道ガイドの位置決めステムの側面図である。
図４８はバー孔拡張装置の頂面図である。
図４９は図１０に示されているバー孔拡張装置の側面図である。
図５０はバー孔拡張装置の別の実施態様の頂面図である。
図５１は胴体タイプの軌道ガイドが患者に取り付けられている、磁石内に置かれた患者の端面図である。
図５２は胴体タイプの軌道ガイドが患者に取り付けられている、磁石内に置かれた患者の側面図である。
図５３は胴体タイプの軌道ガイドの側面図である。
図５４は胴体タイプの軌道ガイドの切断側面図である。
図５５は胴体タイプの軌道ガイドの頂面図である。
実施態様の説明
以下の実施態様の詳細な説明では、この説明の一部分を形成する添付図面が参照され、これらの図面には本発明が実施されうる特定の好ましい実施態様が具体例として示されている。これらの実施態様は当業者が本発明を実施できるようにするのに十分詳細に説明されており、従って他の実施態様が使用されてもよいことと、本発明の思想及び範囲から逸脱することなしに構造上、論理上、及び電気上の変更が加えられてよいこととが理解されるべきである。従って、下記の詳細な説明を限定的に解釈すべきでなく、本発明の範囲は添付の請求項だけによって画定される。
本出願は次の米国特許出願を参照して組み込んでいる。
１９９７年８月２８日付で出願された「外科用器具軌道ガイド方法及び装置」なる標題の米国特許出願第０８／９１９，６４９号、
１９９７年５月１５日付で出願された「外科用器具軌道ガイド方法及び装置」なる標題の米国特許出願第０８／８５６，６６４号、及び
１９９８年４月９日付で出願された「磁気共鳴及びコンピュータ断層撮影スキャナでの使用のための軌道ガイド方法及び装置」なる標題の米国特許出願第０９／０５８，０９２号。
図１は患者走査システム１００のブロック線図である。図示されている走査システムは磁気共鳴画像形成（ＭＲＩ）システムのためのものである。ＭＲＩ走査システム１００はコンピュータ１０２を含む。コンピュータ１０２は中央処理ユニット（ＣＰＵ）１０４とメモリ１０６とを含む。ＣＰＵ１０４及びメモリ１０６は画像と、様々な器官又は部分又は画像フィールド内の位置を決定するための多重計算を行う能力を有する。コンピュータ１０２は画像データ処理部分１１０と、システムコントローラ及び波形発生器部分１２０と、ＸＹＺ勾配発生部分１３０とを制御する。ＸＹＺ勾配は増幅され、磁石システム１４０の一部分としてＸ、Ｙ、Ｚ方向に傾斜磁界を与えるために使用される。磁石システム１４０は患者がその内部を通過可能な磁界を生じさせる磁石を含む。この磁石の形状はＭＲＩシステムによって様々である。磁石の形状と、患者がその上に横たわるテーブルに対するその磁石の関係とによって、ＭＲＩが行われているときに外科医が患者にアクセス可能であるかが決まる。ＭＲＩ走査作用中に患者にアクセス可能な程十分に患者の近くに外科医が接近できない多くのタイプのＭＲＩ装置が存在する。
ＭＲＩシステム１００はさらに勾配増幅器１５０も含む。さらに、磁界内でＲＦパルスを発生させて伝送するために磁石システム１４０と組み合わせて使用されるＲＦ増幅器１６０とＲＦコイル１６２との組も含まれている。調査対象の組織からのＭＲ信号を検出するために、同じＲＦコイルか又は別のＲＦコイルが使用される。この検出されたＭＲ信号は次いで、前置増幅器１６４により増幅されてデータ収集システム１７０への伝送のための受信器１６６に受信され、次いで画像データ処理コンピュータシステム１１０に伝送される。フィードバックループの一部分として、データ収集システムはコンピュータ１０２のシステムコントローラ及び波形発生器部分１２０に入力される。このデータは翻訳され、ＭＲＩシステム１００のコンピュータに関連付けられているディスプレイ１８０上に表示される。コンピュータ１０２とＣＰＵ１０４とメモリ１０６とは走査されている患者の一部分の画像を形成するために、ＭＲＩシステム１００から収集されたデータを使用できる。この画像は典型的には、スライスと呼ばれる。例えば、水平スライスと垂直スライスとを、画像形成されている身体又は患者の一部分に関して形成できる。コンピュータはさらに、患者内の様々な要素の考察を容易にするのに必要とされる任意の選択された配向の他のスライスを、医師又は放射線専門医の使用のために再計算し形成することも可能である。例えば、身体内及び特定の器官内の病変を発見することができる。これらのターゲットの考察を容易にするために、様々なスライスを要求できる。デカルト座標系又は極座標系を使用し、収集されたデータから病変又は器官の位置を非常に正確に決定することができる。上記のＭＲスキャナの説明は単に説明のためだけに示されているにすぎず、様々な別のＭＲ走査システムを本明細書で記載することができる。
患者の身体部分によっては外科用器具を非常に正確に配置することが重要である場合がある。例えば、脳神経外科では、カテーテルやニードルのような器具を患者の頭蓋又は頭部の内部に非常に正確に配置することが極めて重要である。図２は軌道ガイド２００が使用されている患者の側面図を示す。この軌道ガイド２００はベースユニット２１０と、可動部材２２０と、施錠部材２３０と、ガイドステム２４０とを含む。ベースユニット２１０は患者の頭蓋骨に取り付けられている。図示されている特定の実施態様では、この取付けは骨ねじによって行われている。しかし、ベース２１０を頭蓋骨に取り付けるための方法には様々なものがあってよいことが考慮されている。例えば、バー孔２５０内にねじ込まれるようにベース２１０にねじ山を設けることもできる。ベース２１０を頭蓋骨に取り付けるためにベース２１０にフランジを追加することも可能である。
可動部材２２０は図２に破線で示されている通路２２２を内部に有する。ガイドステム２４０もその内部に細長い開口２４２を有する。開口２４２も図２に破線で示されている。ガイドステム２４０内の開口２４２と可動部材又はボール２２０内の開口２２２とは患者内のターゲット２７０と交差する線又は軌道２６０を形成する。ガイドステム２４０と可動部材又はボール２２０とは軌道２６０の第１の部分を形成する。外科用器具又は観察用工具をガイドステム２４０の開口２４２内に挿入し、可動部材２２０内の通路内を通過させ、選択された距離だけターゲット２７０に向かって患者内に挿入させうる。ガイドステム２４０内の開口２４２と可動部材２２０内の通路２２２とが、軌道２６０に沿ってターゲット２７０まで外科用器具を案内する。当然のことながら、外科用器具２８０がガイドステム２４０内の開口２４２を介し配置される前に、可動部材２２０が施錠部材２３０によって所定位置に施錠又は固定される。
図３はガイド部材が装着されている軌道ガイド２００の分解等角図を示す。図３に示されているように、軌道ガイド２００はベース２１０と、可動部材２２０と、施錠部材２３０と、ガイド部材２４０とによって構成されている。ベース２１０は円筒状部分２１２とフランジ２１４とを含む。フランジ２１４は複数の皿ねじ用開口２１５、２１６、２１７を含む。これらの皿ねじ用開口２１５、２１６、２１７は患者の頭蓋骨内又は骨内にねじ込まれる骨ねじを受け入れる。円筒状部分２１２は患者のバー孔２５０内に嵌合する。ベースはさらに、半球状の座部２１８も含む。図３には示されていないが、座部２１８で終端する第１の端部とベース２１０の底部で終端する他端とを有する開口がベース２１０内に存在する。
図３に示されているように、可動部材２２０は概ね球状の部材又はボールである。この球状部材又はボールが座部２１８内に嵌合する。この球状部材又はボールは座部２１８内で自由に動く。ボール形状可動部材２２０もその内部に開口２２２を有する。この開口はボール形状可動部材内を貫通する。この開口の一端は内側ねじ山の組を有してよく、これらねじ山をガイドステムもしくはガイド部材２４０又は位置決めステムの上に配置されている係合ねじ山を受けるために使用できる（図４に関して説明される）。
施錠部材２３０もそれを貫通する開口を有する。施錠部材２３０は円筒状の底部部分２３２とフランジ２３４とを含む。施錠部材２３０を貫通する開口は施錠部材が非施錠位置又は非締付け位置にあるときに可動部材２２０の移動を許容するのに十分なだけの空間を有する。図４には示されていないが、施錠部材２３０の円筒状部分２３２の底部は一組の内側ねじ山を含む。この内側ねじ山の組（図７ｂに示されている）はベースユニット２１０上の一組の外側ねじ山に係合する。詳細に後述するように、施錠部材２３０の内側ねじ山がベース２１０上のねじ山に係合されると、施錠部材の一部分が可動部材２２０に係合して可動部材とそれを貫通する通路２２２とを固定位置に固定する。
ガイドステム又はガイド部材２４０も、図３に示されている。ガイドステムは細長い開口２４２を有する。この細長い開口はガイドステム２４０の全長にわたって延びる。ガイドステムの一端は球状の可動部材２２０の内側ねじ山と係合する一組の内側ねじ山を含む。ガイドステム２４０の外側ねじ山が可動部材２２０の内側ねじ山と係合すると、開口２４２が可動部材内の開口２２２と概ね整列される。開口２４２と通路２２２とが、患者内のターゲット２７０までの軌道２６０のための第１の部分又はガイドを形成する。球状形状によってボールが好ましい自在継手タイプの旋回動作可能になるが、可動部材２２０が必ずしも球状要素である必要はないということが留意されなければならない。可動部材２２０とガイドステム２４０とを単一部品として形成できることが留意されるべきである。これにより、ガイドステム２４０のねじ山付き端部と可動部材２２０のねじ山付き内径部２２２とを不要にするだろう。
これに加えて、施錠部材２３０は殆どあらゆる形状に形成されることが可能である。フランジ２３４が、施錠部材を締め付けたり緩めたりするための追加のレバー作用を実現するので、有効である。可動部材２２０に関して施錠位置にされうる任意の形状を使用可能である。
位置決め部材
次に図４について説明すると、この図には、位置決め部材４００を有する軌道ガイド２００の分解等角図が示されている。図４に示されている軌道ガイド２００の部品の多くは図３に示されている部品と同一である。時間を節約するために、同一の要素の説明は繰り返さない。基本的な要素の幾つかが、この説明のために番号を付けられている。図３と図４との相違はガイドステム又はガイド部材２４０が位置決めステムで置き換えられていることにある。この位置決めステム４００は可動部材２２０内の通路２２２の内側の内側ねじ山に係合するためのねじ山を有する端部４１０を含む。位置決めステム４００はさらに、第１のロケータ４２０と第２のロケータ４３０とを含む。第１のロケータ４２０は位置決めステム４００の一端に位置している小さい開口４２２を含む。この小さい開口４２２は図４に破線で示されているが、図１で説明され示されているＭＲＩ走査装置１００のような走査装置によって可視化されうる流体又は物質によって満たされている。流体又は物質が開口４２２内に挿入された後に、その端部がキャップ及び接着剤で密封される。同様に、第２のロケータ４３０は図１に示されているＭＲＩスキャナのようなスキャナによって読取り可能である物質を含む開口４３２を有する。図４に示されているように、第１のロケータ４２０及び第２のロケータ４３０は位置決めステム４００によって形成されている円筒の軸線と同軸である。第１のロケータ４２０と第２のロケータ４３０とを、位置決めステム４００によって形成される円筒の軸線からオフセットした位置に形成できると予想される。
次に図１７について説明すると、この図には、位置決めステム１７００の別の実施態様が示されている。位置決めステム１７００は端部キャップ１７１２、１７１４によってその両端が密封されている実質的に中空の室１７１０を含む。この別の実施態様の位置決めステム１７００の室１７１０内に核磁気共鳴画像形成システムによって読取り可能である流体が収容又は保持されている。室１７１０内には、第１のロケータ１７２０と第２のロケータ１７２２とが収容されている。第１のロケータ１７２０及び第２のロケータ１７２２は核磁気共鳴画像形成システムによって室１７１０内の流体の大部分から識別可能である、別の材料が添加された流体を含んでよい。第１の添加流体を含む室１７１０は容易に位置が確認可能であり、位置決めステムの大ざっぱな整列のために使用される。第１のロケータ１７２０及び第２のロケータ１７２２は可動部材２２０内の開口２２２が患者内のターゲットに対して直線状の軌道上にあるように、位置決めステム１７００をさらに正確に整列するために使用される。位置決めステム１７００は軌道ガイドの可動部材２２０内の開口２２２内に嵌合するようになっている軸端部１７３０を有する。あるいは、第１のロケータ１７２０及び第２のロケータ１７２２を、ＭＲ可視性の欠如のみによりＭＲ画像上に出現する固体材料から形成してもよい。
図１８は核磁気共鳴画像形成システム１００のディスプレイ１８０上に表示されることになっている画像を示す。この画像１８００は室１７１０の形状を反映する二つの長方形を含む。各長方形画像１８００は別の画像１８２０と画像１８２２とを有する。画像１８２０と画像１８２２とを、位置決めステムと軌道ガイドの可動部材２２０内の開口２２２とを正確に整列させるために使用可能であり、それにより可動部材内の開口が人体内のターゲット（例えば２７０）と交わる軌道を形成する。位置決めステム１７００のこの特定の実施態様は中空シリンダ１７１０内の流体の主要本体がさらに容易に発見されかつ大ざっぱな整列のために使用可能なので、有利である。
流体が充填された開口を、走査機構１００によって読取り可能であるＲＦを検出する小さなコイルで置換できる。他の走査システムのために他のトランスデューサを使用できる。様々なトランスデューサ又は要素が別の走査システムの第１のロケータ４２０及び第２のロケータ４３０として機能するだろう。例えば、無フレーム式定位脳手術では、赤外カメラが体腔内の様々な箇所の位置を発見するために使用される。第１のロケータ４２０は赤外カメラによって読取り可能な少なくとも一つのＬＥＤ又は発光ダイオードを含むことが可能である。同様に、少なくとも一つのＬＥＤ又は発光ダイオードを第２のロケータ４３０のために使用できる。一般的に、多数のＬＥＤ又は発光ダイオードが一つのアレイ又は配列体の形に配置される。このアレイ内では、ＬＥＤ又は発光ダイオードが、赤外カメラが位置の相違を識別できるようにＬＥＤが少なくとも僅かな間隔を隔てて配置されている。ロケータとしてＬＥＤ又は発光ダイオードを使用する実施態様では、ＬＥＤが赤外カメラの視界内に配置されなければならない。
第１のロケータ４２０及び第２のロケータ４３０は互いに同じタイプの読取り可能トランスデューサユニットである必要は必ずしもない。例えば、ＭＲ画像形成システムでは、第１のロケータ４２０がＭＲ読取り可能物質で満たされた開口４２２であり、一方、第２のロケータ４３０がＲＦを検出及び／又は放出するコイルであってよい。これらは両方ともＭＲ画像形成システム上で読取り可能である。
可動部材
図５ａ及び図５ｂは可動部材を示しており、これらの図を参照して可動部材について僅かではあるがさらに詳細に説明する。図５ａ及び図５ｂは可動部材２２０が概ね球状の形状であることを示している。可動部材２２０は開口２２２を有する。この開口２２２はより小さい直径の部分２２３と、より大きい直径の部分２２４とを有する。開口２２２のより大きい直径部分２２４の内側表面には、参照番号２２５で示されているようにねじ山が付けられている。より大きい直径の部分２２４とねじ山２２５とが位置決めステム４００又はガイドステム２４０の外側ねじ山付き部分を受け入れる。開口２２２のより小さい直径の部分２２３はニードル、プローブ、カテーテル、内視鏡、又は電極のような器具がその開口を通過可能にするのに十分な大きさの直径を有する。可動部分２２０はデルリンのような生分解性材料で作られている。
図６ａ及び図６ｂは軌道ガイド２００のベース２１０の側面図及び頂面図を示す。ベース２１０は円筒状部分２１２とフランジ２１４とを含む。フランジ２１４は皿ねじ用開口２１５、２１６、２１７と、可動部材２２０を受け入れる座部２１８とを含む。座部２１８は内側ねじ山付き部分６１０を含む開口６００の一部分である。この内側ねじ山付き部分６１０は位置決めステム４００又はガイドステム２４０のどちらかのねじ山を受ける寸法にされている。
次に図７ａ及び図７ｂを参照して、軌道ガイド２００の施錠部材について説明する。この施錠部材２３０は円筒状部分２３２とフランジ２３４とを含む。フランジ２３２の外側表面はねじ山付き外側表面７００を形成するように、ねじ山が付けられている。外側ねじ山付き表面７００に関連付けられたねじ山が、ベース２１０の内側ねじ山付き表面６００に係合する寸法にされている。施錠部材２３０はさらに、施錠部材２３０内を貫通する開口７１０も含む。この施錠部材は施錠表面７２０も有する。この特定の実施態様では、可動部材２２０の平らな表面に係合するように、施錠表面７２０は平らである。ねじ山付き表面７００のねじ山がベース２１０の内側ねじ山６００と容易に係合可能であるように、フランジ２３４が拡張されている。他の幾何学的形状が施錠部材のために使用可能であることと、他の施錠表面が使用可能であることとが考慮される。
作用時、患者は通常の診断医療手順の一部としてＭＲＩ又は磁気共鳴画像形成システム１００のような装置を使用して走査される。患者内の特定の器官の位置を発見するために、又は患者内の病変もしくは他のターゲット２７０の位置を発見するために、スキャナを使用できる。ターゲットが患者頭部内に存在することだけに限定される必要は必ずしもないということが留意されなければならない。外科用器具又は観察用工具を正確に配置することが重要である患者内の他の区域がさらに存在する可能性がある。これに加えて、患者が必ずしも人間に限られないということにも留意されたい。患者はあらゆる生命ある動物を含んでよい。ＭＲＩ又は他の走査システムによりターゲットが発見されて位置確認された後に、軌道ガイド２００のベース２１０を患者に取り付けることができる。このベースがターゲット２７０付近の区域内において患者に取り付けられる。走査装置１００のコンピュータ１０２がターゲット２７０の正確な位置を決定するために使用される。一般的にはデカルト座標系が使用されるが、この正確な位置はあらゆるタイプの座標系において見付けられうる。ベース２１０が患者に取り付けられると、軌道ガイド２００の残り部分がベース２１０に取り付けられる。言い換えれば、可動部材２２０、施錠ガイド、施錠部材２３０、及び位置決めステム４００が付加されて完全な軌道ガイド２００が形成される。
位置決めステム４００の第１のロケータ４２０と第２のロケータ４３０とが走査システム１００によって読み取られ、第１のロケータ４２０と第２のロケータ４３０とによって規定される線がコンピュータ１０２によって算出される。この算出された線は通路２２２とガイドステムの開口２２２との中心線に対応している。この線がターゲット２７０と整列すると、施錠部材が可動部材２２０をその位置に施錠するために使用される。上記線がターゲット２７０と交差しない場合には、第１のロケータ４２０と第２のロケータ４３０とによって形成される線がターゲット２７０と交差するまで、位置決めステム４００が移動させられる。走査作用中に患者と位置決めステム４００とに外科医が容易に到達可能である場合には、位置決めステム４００が手動で動かされて再調整されうる。患者が外科医から離れている場合、又は外科医が患者に手が届かない場合には、油圧アクチュエータ又は他のアクチュエータが位置決めステム４００を動かすために使用されうる。こうした線が形成され終わると、施錠部材２３０が固定される。
可動部材２２０の位置を固定した後に、位置決めステム４００が取り外され、ガイドステム２４０が可動部材２２０に取り付けられる。ガイドステム２４０が可動部材２２０に取り付けられると、軌道２６０が開口２４２と通路２２２とによって形成される。その次に、外科用器具又は観察用工具がガイド開口を介し送り込まれてターゲット２７０と交差するように、ガイドが配置される。
遠隔起動及び制御−第１の実施態様
図３０から図３２は機械式遠隔起動及び制御装置３０００を詳細に示している。この機械式遠隔起動及び制御装置３０００は患者に取り付けられている第１の又は実際の軌道ガイド３００１と、患者から遠隔位置にある第２の軌道ガイド３００２とを含む。第２の軌道ガイド３００２は遠隔軌道ガイド３００２と呼ばれることもある。この第２の軌道ガイド３００２は第１の軌道ガイド３００１の複製である。第１の軌道ガイド３００１と第２の軌道ガイド３００２とはそれぞれ互いに同じルックアンドフィールを有する。従って、遠隔起動制御装置３０００を使用する外科医又は技術者は実際の第１の軌道ガイド３００１と第２の又は遠隔の軌道ガイド３００２の両方のルックアンドフィールを知る必要はなく、第１の軌道ガイド３００１又は第２の軌道ガイド３００２のようなどちらか一方の軌道ガイドがどのように働くかだけを知るだけでよい。
典型的には、第１の軌道ガイド３００２が走査環境３０２０内に位置している患者に取り付けられる。走査環境３０２０は上記の通りのＭＲ画像形成室であっても、さらに詳細に後述するＣＴ走査環境であっても、又は他の任意の走査環境もしくは画像形成環境であってもよい。第２の軌道ガイド３００２が走査環境の外側に存在する。従って、遠隔起動制御装置３０００を使用することによって、外科医又は技術者が走査環境の外側に存在する第２の軌道ガイド３００２を操作することにより、走査環境内に存在する第１の軌道ガイド３００１を操作できる。多くの場合、患者と第１の軌道ガイド３００１とが走査環境内に位置している間は第１の軌道ガイド３００１にアクセスできない。走査環境の外側に位置している第２の軌道ガイド３００２を動かすことによって第１の軌道ガイド３００１を操作することが可能なので、外科医が、走査環境から外に患者を出す必要なしに、第１の軌道ガイド３００１に対して必要な調整を行うことができる。患者を走査環境に出し入れすることにはかなりの時間を要するので、これは外科的手順にとって時間の節約になる。これに加えて、手順が短縮されるので、走査環境のあらゆる有害な側面に対する患者の露出も低減される。さらに、外科医も走査環境に対して露出されない。概観して述べると、ＭＲ及びＸ線適合ケーブル３０３０、３０３２、３０３４が、第２の軌道ガイド３００２又は遠隔軌道ガイドにおける動きを、患者に取り付けられているか又は他の形で関連付けられている第１の軌道ガイド３００１に伝達するために使用される。術語「ケーブル」は第２の軌道ガイド３００２の動きを第１の軌道ガイド３００１に伝達可能なあらゆるタイプの丈夫なワイヤ又は他のフィラメントを意味する。この装置で使用されるフィラメント又はワイヤは走査環境に適合している材料で形成される。例えば、遠隔起動制御装置３０００がＭＲ環境内で使用される場合には、ＭＲ環境内では強い磁界が使用されるので、上記ケーブルのための材料は非磁性材料から形成されていなければならない。図３０が図３７の説明でより詳細に後述されることになっている外科用器具前進アセンブリ３７００も示していることを留意されなければならない。
次に図３１を参照して第１の軌道ガイド３００１と第２の軌道ガイド３００２との詳細について説明する。第１の軌道ガイド３００１と第２の軌道ガイド３００２は互いに同一なので、記述を節約するために、同じものを２回説明するのでなく、一方の軌道ガイドについてだけ詳細に説明することにする。図３１は図３０に示されている機械式遠隔起動軌道ガイド機構の一部分として使用される、第１の軌道ガイド３００１と第２の軌道ガイド３００２とのどちらか一方の斜視図である。軌道ガイド３００１はベース３２００と、ガイドステム３３００とも呼ばれる可動要素と、施錠部材３４００と、ガイドステムケーブルマウント３５００とを含む。ガイドステム３３００はベース３２００内の開口３２１０内に受け入れられるボール状又は丸い端部３３１０を有する。施錠部材３４００はガイドステム３３００のボール状端部３３１０上に嵌合する。施錠部材はベース３２００の開口３２１０内の内側ねじ山３２１２と係合する外側ねじ山付き部分３４１０を有する。施錠部材３４００がねじ込まれてボール状端部３３１０及びベース３２００と係合状態になるまで、ガイドステム３３００のボール状端部３３１０はベース３２００の開口３２１０内で自由に移動又は回動する。ガイドステムケーブルマウント３５００がガイドステム３３００上に嵌合し、施錠部材３４００上に位置する。ベース３２００はケーブル３０３０、３０３２、３０３４を収容する複数の凹部３２２０、３２２２、３２２４を有する。施錠部材３４００がベース３２００と係合状態にあるときは上記凹部が施錠部材３４００によって部分的に覆われ、ケーブル３０３０、３０３２、３０３４のための引き回し経路を形成する。
図３２は機械式遠隔起動軌道ガイド機構３０００の一部分として使用される軌道ガイド３００１のベース３２００の頂面図である。
図３２に示されているように、ベース３２００は開口３２１０を含む。開口３２１０はベース３２００内を完全には貫通しておらず、ガイドステム３３００のボール状端部３３１０を受けるためのポケットである。ボール状端部３３１０がその周囲の線上で上記開口に接触するように、開口３２１０の底部が面取りされている。開口３２１０はさらに、点線３２１２によって示されている内側ねじ山付き部分も有する。これに加えて、ベース３２００はケーブルを受けるための凹部３２２０、３２２２、３２２４を含む。三つの凹部が示されている。特定の構成がより多くのケーブルを使用することを必要とする場合には、追加の凹部を形成可能であることが理解されなければならない。これに加えて、より少ない数のケーブルが使用される場合には、より少ない数の凹部で済むということも理解されなければならない。凹部を完全になくしてベース３２００以外の場所に設けることもできることも想到しうる。ベース３２００はさらに、装着ねじを受けることが可能であるか、又は患者の身体上の任意のタイプのマウントにベース３２００を装着するために使用可能である開口３２３０、３２３２、３２３４を含む。
図３３は機械式遠隔起動軌道ガイド機構３０００の一部分として使用される軌道ガイド３００１のガイドステム３３００の側面図である。ガイドステム３３００はボール状端部３３１０と自由端部３３２０とを有する。自由端部３３２０の付近には、回り止め又は溝３３３０が存在する。ガイドステム３３００はガイドステム３３００の長さにわたって延びる開口３３４０を有する。この開口３３４０は外科用器具がガイドステム３３００内に受け入れられかつガイドステム３３００内を通過できる寸法にされている。開口３３４０は患者内のターゲット２７０に対する軌道と同軸であるように配置されている。軌道ガイド３００１のガイドステム３３００は患者内のターゲット２７０と同軸であるように又はターゲット上になるように移動される可動部材である。
図３４は機械式遠隔起動軌道ガイド機構３０００の一部分として使用される軌道ガイド３００１の施錠部材３４００の頂面図である。この施錠部材はこの施錠部材３４００内を完全に貫通する開口３４２０を有する。開口３４２０はガイドステム３３００内の開口３３４０を患者内のターゲットに対する軌道と整列させるためにガイドステム３３００が再位置決めされることが可能であるように、ガイドステム３３００の動きを可能にする寸法に形成される。この開口は外側ねじ山付き部分３４１０を有する管状部分３４２２の内側に位置している。施錠部材３４００は管状部材３４２２の直径よりも大きい直径を有する円板状部分３４５０を含む。この円板状部分３４５０のより大きい直径によって、外科医又は技術者が施錠部材３４００を締め付けるのがより容易にされる。ベース３２００に対する施錠部材３４００の締め付け能力をさらに強化するために、刻み付き縁のような摩擦縁を上記円板状部分の外径に設けてもよい。円板状部分３４５０はさらに、幾つかの大きな開口３４５１、３４５２、３４５３を有する。開口３４５１、３４５２、３４５３はそれを貫通するケーブル３０３０、３０３２、３０３４のための隙間を与え、かつ施錠部材３４００に隣接して位置するガイドステムケーブルマウント３５００に取り付けられている。
図３５は機械式遠隔起動軌道ガイド機構３０００の一部分として使用される軌道ガイド３００１のガイドステムケーブルマウント３５００の頂面図である。ガイドステムケーブルマウント３５００は中央開口３５１０を含み、この中央開口３５１０の寸法は他方のガイドステムを動かすことによりケーブル３０３０、３０３２、３０３４が引っ張られた状態にされたときにガイドステム３３００に対し力を及ぼすのに十分小さい隙間を伴いつつガイドステム３３００が通過可能にすべく、適切な隙間を伴いつつガイドステム３３００上に嵌合するようにされている。ガイドステムケーブルマウント３５００はケーブル３０３０、３０３２、３０３４の端部を受けるための幾つかの他の開口３５２０、３５２２、３５２４を含む。開口３５２０、３５２２、３５２４はそれぞれガイドステムケーブルマウント３５００の中心から、設定された距離だけ間隔を置かれている。各開口はケーブルの端部を受け入れて保持するためのより大きな直径の部分を含む。ケーブル３０３０、３０３２、３０３４はそれぞれ開口３５２０、３５２２、３５２４内に嵌合するための拡大された端部を有する。
図３６はガイドステム３３００と外科用器具前進機構３７００間に間隔をあけるためのガイド間隔スリーブ３６００を有する機械式遠隔起動軌道ガイド機構３０００の分解斜視図である。ケーブル、フィラメント又はワイヤ３０３０、３０３２、３０３４がケーブルスリーブ３６３０、３６３２、３６３４内を延びる。ケーブルスリーブ３６３０、３６３２、３６３４はそれぞれ第１の軌道ガイド３００１の第１のベース３２００の凹部３２２０、３２２２、３２２４内に嵌合する第１の折り曲げ端部と、第２の軌道ガイド３００２の第２のベース３２００の凹部３２２０、３２２２、３２２４内に嵌合する第２の折り曲げ端部とを有する。第２の軌道ガイド３００２のガイドステム３３００を使用して開口３４４０が患者内のターゲットに対する軌道と同軸であるように第１の軌道ガイド３００１のガイドステム３３００が位置決めされた後に、患者が走査環境３０２０外に出される。方、走査環境の外側では、ガイド部材３３００を所定位置に固定するために施錠部材３４００が締め付けられる。その次の段階は患者が走査環境３０２０の外側にいる間に、外科用器具と外科用器具前進機構３７００（図３７で詳細に説明する）とを加えることである。最初に、外科用器具前進機構３７００の適正な配置のために、幾つかのスペーサが加えられる。外科用器具前進機構は施錠部材３３００内の回り止め又は溝３２２０の上に施錠されるか又はスナップ止めされる部分を有する。第１のガイドマーカキャップ３６０２が施錠部材３４００上に配置される。その次に、ガイド間隔スリーブ３６００が、第１のガイドマーカキャップ３６０２とガイドステム３３００との上に置かれる。最後のスペーサは第２のガイドマーカキャップ３６０４である。これらのスペーサが所定の位置に置かれた後に、外科用器具前進機構３７００がガイドステムと外科用器具との上に置かれる。さらに、外科用器具、軌道ガイド３００１、及び外科用器具前進機構３７００が走査環境３０２０内に戻される。
図３７は機械式遠隔起動軌道ガイド機構３０００と共に使用するための外科用器具前進機構３７００の分解斜視図である。外科用器具前進機構３７００はガイドステム３３００内の回り止め又は溝３２２０上に施錠する前進ガイドマウント３７１０と、器具ガイドマウント３７２０と、器具施錠機構３７３０と、前進スリーブ３７４０と、ケーブル３７５０と、ケーブルを動かすための機構３７６０とを含む。
器具施錠機構３７３０は頂部器具施錠部３７３２と、底部器具施錠部３７３４と、施錠管３７３６とを含む。施錠管３７３６は頂部器具施錠部３７３２と底部器具施錠部３７３４間に配置されている。この施錠管３７３６の外部は頂部器具施錠部３７３２と底部器具施錠部３７３４とによって取り囲まれ限定されている。頂部器具施錠部３７３２と底部器具施錠部３７３４はねじ込みよって互いに係合する。使用時には、器具施錠機構３７３０が器具上に置かれる。頂部器具施錠部３７３２と底部器具施錠部３７３４のどちらか一方を頂部器具施錠部３７３２と底部器具施錠部３７３４の他方内にねじ込むことによって、頂部器具施錠部３７３２及び底部器具施錠部３７３４が互いに向けて動かされる。施錠管３７３６は頂部及び底部が互いに近づけられるように弾性であり、この弾性の管が膨らんで外科用器具を捕らえ又は外科用器具上に施錠する。これによりさらに、器具ガイドマウント３７２０内の開口３７２２内に外科用器具が施錠される。
外側前進スリーブ３７４０は器具ガイドマウント３７２０に取り付けられている。この器具ガイドマウントは前進スリーブ３７４０内の開口に対応する第２の開口を有する。さらに、ガイドステム３３００内の回り止め又は溝３３２０上に施錠する前進ガイドマウント３７１０に取り付けられている内側前進スリーブ３７４２も存在する。この内側前進スリーブ３４７２は外側前進スリーブ３７４０内に嵌合する。ケーブル３７５０が内側前進スリーブ３７４２の一端に取り付けられている。フィラメント又はケーブル３７５０を押すか引くことにより、内側スリーブ３７４２が外側前進スリーブ３７４０に対して相対的に移動可能になる。
前進ガイドマウント３７１０は前進施錠部３７１２と施錠用ピン３７１４とを含む。この前進施錠部３７１２はガイドステム３３００内の回り止め又は溝３３２０内に嵌合する端部を有する。施錠用ピン３７１４は前進施錠部３７１２を所定位置に保持する。前進ガイドマウント３７１０は所定位置に施錠された後では、ガイドステム３３００に対して相対移動しない。
ケーブル３７６０を動かすための機構は内側スリーブ３７６２と、外側スリーブ３７６４と、シリンジリング３７６６と、親指リング３７６８とを含む。ケーブルが内側スリーブ３７６２の一端に取り付けられている。シリンジリング３７６６に対して親指リング３７６８を移動させることによって、内側スリーブ３７６２が外側スリーブ３７６２に対して移動し、一方、ケーブル３７５０がその他端上で移動する。親指リング３７６６をシリンジリング３７６６から引き離す方向に動かすことにより、器具ガイドマウント３７２０が前進ガイドマウント３７１０に向かって移動せしめられる。外科用器具が器具ガイドマウント３７２０に取り付けられているので、外科用器具が患者内に進入する。親指リング３７６８がシリンジリング３７６６に向けて動かされると、外科用器具が患者の身体から取り出される。外科医又は技術者が走査環境内において軌道ガイド内への器具の進入と軌道ガイドからの器具の取出とを制御できるように、親指リング３７６８とシリンジリング３７６６とが走査環境３０２０の外側に置かれる。第１の又は実際の軌道ガイド３００１では、外側前進スリーブ３７４０がその表面上にセンチメートル、ミリメートル又はインチのような寸法単位を表示しているマークを有する。第２の軌道ガイド３００２上では、外側スリーブ３７６２がその表面上にセンチメートル、ミリメートル又はインチのような寸法単位を表示しているマークを有する。こうして、外科医は特定の数の寸法単位だけシリンジリング３７６６に向けて親指リング３７６８を移動させることによって、外科用器具をターゲットの比較的近くに到達させるために走査環境の外側から外科用器具を前進させることが可能である。外科医は使用可能な走査装置を使用して走査環境の外側から外科用器具を監視しながら、ターゲットに向けて前進させることが可能である。こうして、ニードルを身体組織の正確な位置に向けて進められることができる。
この前進機構をあらゆるベースと組み合わせて使用されるように、かつあらゆる軌道ガイドと組み合わせて使用されるように適合化できることが留意されなければならない。例えば、以下に説明されるガイド部材３３００を左右に移動させるための下記の油圧機構をこの前進機構と共に使用できる。これに加えて、この前進機構はあらゆるベースと組み合わせて、又はあらゆる種類の軌道ガイドと共に使用可能である。
遠隔起動及び制御のための油圧アクチュエータ−第２の実施態様
図１０に油圧アクチュエータ１０００を示す。油圧アクチュエータ１０００には、シリンダ１０１０、プランジャ１０２０、油圧ライン１０３０、及び取付機構１０４０が含まれる。プランジャ１０２０には、プランジャの一端にシール１０２２がある。シール１０２２はシリンダからプランジャ１０２０を過ぎた位置に流体が流れるのを防ぐ。流体が流されるか又は油圧ライン１０３０内の流体に流体圧がかかると、流体はシリンダ１０１０に入る。流体がさらにシリンダ１０１０に入ると、プランジャ１０２０はシール１０２２とシリンダ１０１０の底部との間で容量が増加できるような方向に移動する。油圧ライン１０３０内の流体がシリンダから抜かれると、プランジャ及び端部はシール１０２２と共にシリンダ１０１０の底部近くに移動し、シリンダ内により小さい容量が形成されるようにする。その結果、プランジャ１０２０はシリンダ１０１０に入るか又はシリンダ１０１０から取り除かれる流体に応答して移動する。取付機構１０４０を使ってプランジャをガイドステム又は移動もしくは調整の必要な外科用器具に取り付ける。取付機構１０４０はプランジャ１０２０に取り付けられる。この例では、取付機構１０４０はガイドステム２４０全体を包囲するために使用できる輪である。フックやクランプなど他の取付機構も使用できる。図に示す輪の配置によって、プランジャ１０２０がシリンダ１０１０内外を移動するとき、ガイドステムを移動又は調整できる。油圧アクチュエータ１０００の部品すべてを、磁界に影響を受けない材料で形成することができる。すると、図示するような油圧シリンダをＭＲＩ走査環境で使用することができる。他のアクチュエータを非磁気部品で形成及び作成してＭＲＩ環境で作動させることができることも理解される。
図１１は二つの油圧アクチュエータ１０００及び１０００が取り付けられた軌道ガイド１００のガイドステム２４０の頂面図である。油圧アクチュエータ１０００及び１０００’の一方は外科医から離れているとき、ガイドステムの移動に使われる。アクチュエータ１０００からの取付機構１０４０は軌道ガイド１００のガイドステム周囲を通過する。同様に、取付機構１０４０’もガイドステム２４０周囲に取り付けられる。プランジャ１０２０及びプランジャ１０２０’は互いに対して約９０度である。そのため、プランジャはそれぞれガイドステム２４０を動かして身体内のターゲットに向けその軌道を調整することができる。油圧シリンダ１０１０及び１０１０’はそれぞれ固体ベース１１００に取り付けられ又は貼りつけられる。図１１に示すように、シリンダ１０１０及び１０１０’はいずれも略図で示すベース１１００に取り付けられる。ベース１１００にシリンダを取り付ける配置にはあらゆるものが使用できる。例えば、ベース１１００は軌道ガイド１００のベース２１０であってもよい。また、ベース１１００はガイドステム２４０に関してシリンダ１０１０及び１０１０’を堅固に保持するリング構成であってもよい。
作用時、油圧シリンダ１０００及び１０００’は取付機構１０４０及び取付機構１０４０’によってガイドステム２４０に取り付けられる。プランジャ１０２０又は１０２０’を動かすことによってガイドステム２４０を動かすことができる。これらプランジャを動かすことで、施錠部材を使って可動部材を施錠する前に、ガイドステムの姿勢又は軌道を変更することができる。油圧シリンダ１０００及び１０００’がガイドステム２４０をターゲットと揃う位置に動かすと、可動部材を不動にするのに施錠部材を使用可能な位置に患者が移動される。これまで説明した油圧システムを使ってガイドステムを位置決めし、軌道を選択できるようにする。
遠隔起動と制御−第２の好ましい実施態様
図１９に、軌道ガイドシステム２００に関連付けられた可動部材２２０の移動を制御するのに使用される遠隔制御アクチュエータ機構を示す。可動部材２２０を遠隔制御するため、開口１９２２を有する複製又は遠隔可動部材１９２０が設けられる。可動部材２２０は可動部材２２０に取り付けられかつ軌道ガイドのベースに一端が埋め込まれた一連のサブアクチュエータ又は副アクチュエータ１９５０、１９５２、１９５４、１９５６を有する。図１９に示すベース２１０はサブサブアクチュエータ１９５０、１９５２、１９５４、１９５６が取り付けられるリングとして略図的に描かれている。各サブアクチュエータには、油圧ラインが取り付けられる。サブアクチュエータ１９５０には油圧ライン１９６０が、サブアクチュエータ１９５２には油圧ライン１９６２が、サブアクチュエータ１９５４には油圧ライン１９６４が、サブアクチュエータ１９５６には油圧ライン１９６６がそれぞれ取り付けられる。サブアクチュエータ１９５０、１９５２、１９５４、１９５６は可動部材２２０が少なくとも２本の直交軸線内又は直交軸周りで調整されうるよう位置決めされる。２本の直交軸線周りに動きを生成するのに本当に必要あるのは二つのサブアクチュエータのみであることに留意すべきである。図１９には四つ示される。四つ使用されるのは移動の多くが非常に小さく精密であるからである。そのため、一つのサブアクチュエータでもう一つのサブアクチュエータをオフセットし、可動部材２２０の精密で小さい動きを達成することが有利である。可動部材２２０は患者に関連付けられている。
可動部材２２０とベース２１０には、複製又は遠隔アクチュエータ１９７０が取り付けられる。遠隔アクチュエータ１９７０は可動部材１９２０と、可動部材１９２０が回転できるリング１９１０又はベースとを含む。可動部材１９２０には、一連の四つのサブアクチュエータ１９８０、１９８２、１９８４、１９８６が取り付けられる。油圧ライン１９９０はサブアクチュエータ１９８０に取り付けられる。同様に、油圧ライン１９９２はサブアクチュエータ１９８２に、油圧ライン１９９４はサブアクチュエータ１９８４に、油圧ライン１９９６はサブアクチュエータ１９８６に取り付けられる。油圧ライン１９６０、１９６２、１９６４、１９６６は中間アクチュエータ装置２０００に取り付けられる。中間アクチュエータ装置２０００には、油圧ライン１９９０、１９９２、１９９４、１９９６も取り付けられる。中間アクチュエータ装置２０００内では、患者のサブアクチュエータに関連付けられた油圧ラインが遠隔装置１９７０の対向する油圧アクチュエータに取り付けられる。言いかえると、サブアクチュエータ１９５０に関連付けられた油圧ライン１９６０はサブアクチュエータ１９８４に関連付けられた油圧ライン１９９４に取り付けられる。同様に、油圧ライン１９６４は油圧１９９０に、油圧ライン１９６６は油圧ライン１９９２に取り付けられる。可動部材２２０と比較した場合、遠隔装置の対向するサブアクチュエータに油圧ラインを取り付けることで、可動部材１９２０の移動が可動部材２２０の移動に反射する。言いかえると、遠隔装置での可動部材１９２０の移動と患者に関連付けられた可動部材２２０の移動との間には直接的関係がある。
図２０は中間アクチュエータ装置２０００を示す。中間アクチュエータ装置２０００は可動部材１９２０と可動部材２２０とを相互接続するために使用される一組の中間二重油圧ラムを含む。図２０に示すように、油圧ラム２０１０は同一のサブユニット２０１２’、２０１４’によって別の同一の油圧ラム２０１０’に取り外し可能に取り付けられる。四つの油圧ラム２０１０、２０２０、２０３０、２０４０は同じ反射関係にある油圧ラム２０１０’、２０２０’、２０３０’、２０４０’に、従って四つの二重油圧ラムに取り外し可能に取り付けられる。このような二重油圧ラムの一つについて説明する。残りの二重油圧ラムは同じである。それぞれが反射関係にある二重油圧ラムからなる四つの二重油圧ラムを含む中間アクチュエータ装置２０００はシャフト２０１２、２０１２’をそれぞれ含む油圧ラム２０１０、２０１０’を含む。シャフト２０１２、２０１２’の各端部にはそれぞれシール２０１４、２０１４’が設けられる。シール２０１４、２０１４’はプランジャとして考えることもできる。シール２０１４、２０１４’はシャフト２０１２、２０１２’から離れてプランジャ２０１４、２０１４’外部に油圧流体を保つ。例えば、油圧ラム２０１０、２０１０’はシリンダ２０１２、２０１２’に隣接する領域に流体がない。シール２０１４、２０１４’はシリンダ２０１２、２０１２’外部に流体を保持する。流体はシール２０１４、２０１４’外部の灰色の領域として描かれている。
作用時、流体がマイクロアクチュエータ１９８２（図１９）の移動により油圧ライン１９９２の油圧ラム２０１０に向かって移動せしめられると、シリンダ２０１２’、２０１２及びシール２０１４’、２０１４は流体圧の方向に移動する。言いかえると、流体が油圧ライン１９９２に隣接する矢印の方向に移動すると、追加の流体が油圧ライン１９９２を付加されているシール２０１４’近くの油圧ラム２０１０’に流れ、これによって、シリンダ２０１２’、２０１２及びシール２０１４’、２０１４が矢印と同じ方向に移動せしめられる。もう一方の二重油圧ラム２０２０／２０２０’、２０３０／２０３０’、２０４０／２０４０’は同じ方法で作動する。
有利には、中間アクチュエータ装置２０００は様々な油圧ラインの中断部を提供して可動部材２２０及びベース２１０を使い捨て可能となるようにしつつ、患者に関連付けられた軌道ガイドの制御に用いられる可動部材１９２０及びベース１９１０再利用可能にされる。中間アクチュエータ装置２０００も再利用可能部分の一部である。言いかえると、新しい滅菌可動部材２２０及びベース２１０と、滅菌油圧ライン１９６０、１９６２、１９６４、１９６６と、油圧ラム２０１０、２０２０、２０３０、２０４０とを患者に使用することができる。使用後、可動部材２２０、ベース２１０、及び油圧ライン１９６０、１９６２、１９６４、１９６６を捨てることができる。次いで、可動部材２２０とベース２１０と関連付けられた油圧ラインと油圧ラムとを含む新しいアセンブリを次回の使用のために、中間アクチュエータ装置２０００の適切な反射関係にある油圧ラム２０１０’、２０２０’、２０３０’、２０４０’に取り付けることができる。
当然ながら、油圧を用いる必要はない。小さい機械的装置も同様にうまく作動する。このような構成では油圧を、患者に関連付けられた装置に遠隔端で動きを伝えるワイヤ又は他のフィラメントに置き換えることができる。ＭＲ互換偏向装置も使用できる。偏向装置は少なくとも一つの圧電層を含む積層複合材料である。
次に、図１２、図１３及び図１４を参照してガイドステム２４０内の開口２４２及び可動部材２２０の開口２２２を介して外科用器具を導入又は挿入するための油圧システムについて説明する。
図１２に、外科用器具１４００又はガイド手段２４０のいずれか一方に把持するのに用いられるクランプ１２００を示す。図１４では、クランプ１２００は外科用器具１４００に取り付けられる。クランプ１２００は第１のウィング１２１０及び第２のウィング１２２０を含む。第１のウィング１２１０及び第２のウィング１２２０は外科用器具１４００又はガイド手段２４０の外本体のいずれかに一致する弓状形状を有する。ウィング１２１０、１２２０にはウィング１２１０、１２２０が互いに向かって付勢しあうよう、ばねの負荷がかけられている。一方のウィング１２１０はＣ字状ホルダ１２１２及びＰ字状タブ１２１４を含む。Ｃ字状ホルダ１２１２は油圧アクチュエータ１０００のプランジャ１０２０の一部を保持する。タブ１２１４はプランジャ１２２０の端上停止部材を提供する。Ｃ字状ホルダ１２１２も、プランジャ１２２０の端部の移動範囲を限定するよう作用する。プランジャの端部はディスク状端部１０２５を有する。
ここで図１３を参照すると、第２のクランプ１３００が示されている。第２のクランプ１３００は第１のウィング１３１０及び第２のウィング１３２０を含む。第１のウィング１３１０及び第２のウィング１３２０はウィングが互いに付勢しあうよう組み立てられる。ウィング１３１０、１３２０の形状はクランプをガイド手段２４０の外本体に適合させる。クランプ１３００も、油圧シリンダ１０００の円筒状本体１０１０の保持に用いられるホルダ１３１２を含む。
作動時、外科用器具１４００を軌道ガイド１００に挿入又は導入するための油圧システムは以下に説明するように使用される。クランプ１２００が外科用器具１４００又はガイド手段２４０のいずれかに適用される。別のクランプ１３００が外科用器具又はガイド手段２４０の他方に適用される。図１４に示すように、クランプ１２００が外科用器具１４００に適用され、クランプ１３００が軌道ガイド１００のガイド手段２４０に適用される。クランプ１２００、１３００は軽量材料から形成され、さらにＭＲ又は磁気環境で使用できる材料から形成されることに注意すべきである。クランプが所定位置に取り付けられると、油圧シリンダがクランプ１２００のホルダ１２１２及びクランプ１３００のホルダ１３１２に取り付けられる。ホルダ１２１２はプランジャ１２２０を把持又は保持し、一方、ホルダ１３１２は油圧アクチュエータ１０００のシリンダ１０１０を保持する。クランプ１２００、１３００が配置されかつ油圧アクチュエータ１０００がクランプ上に配置されると、流体が油圧シリンダ１０１０内に流入可能になり又はシリンダ１０１０から除去可能になってクランプ１２００、１３００を互いに関し移動させるようになる。図１４に示すように、流体は油圧ライン１０３０を介してシリンダ１０１０から取り除かれ、この油圧ラインは外科用器具１４００に取り付けられたクランプ１２００をガイドステム２４０のクランプ１３００に向けて引く。これによって、外科用器具１４００がガイド手段内にかつ患者の身体内に挿入される。ガイド手段２４０又は外科用器具１４００に過度のトルクが発生しないようにクランプは軽量なければならないことに注意すべきである。ガイド手段又は外科用器具１４００にかかるトルクが大きすぎると、ガイドステム２４０又は外科用器具１４００にかかるトルクのためにガイド手段が整列から外れて再位置決めされることがある。さらに、クランプ１２００、１３００を用いる必要がないことにも注意すべきである。ホルダ１２１２、１３１２及びタブ１２１４を外科用器具１４００及びガイドステム２４０と一体に形成することができる。一組のクランプを使って側面モード又は曲げモードのトルクを防ぐことができることも考慮される。言いかえると、二つの油圧アクチュエータ１０００を並べて使う場合、外科用器具１４００がガイドステム２４０に関して曲がりにくくなる。
油圧制御ガイドを使った実際の作用では、ターゲットに対する外科用器具の先端の位置は高速ＭＲ画像形成技術、いわゆるＭＲＸ線透視法を使ってリアルタイムで監視又は追跡される。プランジャ従って外科用器具の位置はＭＲ磁石内又は外の遠隔場所の精密流体ポンプを介して制御されうる。この制御メカニズムはまた、図１４に示すような手動制御装置１４２０でもよく、又は油圧アセンブリの引き抜きの進行を、ＭＲ画像形成量でターゲット組織内の外科用器具の挿入及び引き抜きのために双方向にできるよう制御しうるコンピュータにインターフェース化されうる。手動制御装置は一つ以上の油圧アクチュエータを含むことができることに注意すべきである。言いかえると、一方で微調整のため少量の油圧油を移動し、他方で粗調整のための大量の油圧油を移動するようにしてもよい。
軌道ガイドの遠隔起動の二つの実施態様について説明したきたことに注意すべきである。本発明はこれまで説明した二つの実施態様のいずれかに代わる他の多くのタイプの遠隔起動を包含する。言いかえると、これまで述べた二つの遠隔起動装置に本発明の範囲内で変更を加えることができる。
ステージ
軌道ガイド２００のベース２１０に、図８に示すようなステージ８００を取り付けることもできる。ステージ８００を使い、ガイド部材又はステム２４０の開口２４２及び可動部材２２０の開口２２２とよって画定される軌道線２６０の中心線と交差する面内をガイド開口が移動される。図８に、軌道ガイドのベース２１０（図２に示す）に取り付けられるステージ８００の分解図を示す。ステージ８００は懸架管８１０、第１の又は下方懸架プラットホーム８２０、中間又は第２の懸架プラットホーム８３０、及び上方又は第３の懸架プラットホーム８４０を含む。懸架管８１０はベース２１０の内側ねじ山と結合する外側ねじ山を含む。外側ねじ山は懸架管の一端８１２近くに位置する。懸架管の他端は第１の又は下方懸架プラットホーム８２０に形成された内側ねじ山と結合する別の外側ねじ山付き部分８１４である。懸架管８１０は可動部材及び取り付けられたガイドステム２４０が懸架管８１０内で自由に動けるようにするフランジ付き本体を有する。第１の懸架プラットホーム８２０は懸架管８１０のねじ山付き端部８１４にねじ込み可能に取り付けられる。第１の懸架プラットホームはギヤ付き領域８２２、８２４を含む。ギヤ付き領域８２２、８２４は第２の又は中間懸架プラットホーム８３０のギヤ付き領域８３２、８３４と係合する。第２の又は中間懸架プラットホーム８３０はギヤ付き領域８２２、８２４、８３２、８３４を介して第１の又は下方懸架プラットホーム８２０に取り付けられる。その結果、中間又は第２の懸架プラットホームはギヤ付き領域８２２、８２４、８３２、８３４を含む面内で第１の懸架プラットホーム８２０に対して動くことができる。第２の懸架又は中間プラットホーム８３０も、第３又は頂部懸架プラットホーム８４０のギヤ付き領域８４６、８４８と係合するギヤ付き領域８３６、８３８を含む。ギヤ付き領域、８３６、８３８、８４６、８４８により、第３懸架プラットホーム８４０が第２の懸架プラットホーム８３０に対して移動可能になる。第３懸架プラットホーム８４０の第１の懸架プラットホーム８３０に対する移動は第２の懸架プラットホーム８３０の第１の懸架プラットホーム８２０に対する移動を横切る横方向である。ステージは軌道ガイド手段１００を使うときに微調整が可能であるため有益である。軌道ガイド手段が使用されるとき、浮腫や腫れ物など組織の変化のためターゲットがわずかに移動したか、あるいはＭＲ又は他の画像から選択した解剖学的ターゲットが実際は生理学的ターゲットでないことを発見するためにのみ、器具１４００を身体内のターゲットに配置することがある。このような状況では、軌道は正しくても、直線的にわずかに変位している。ステージ８００を使って軌道ガイド手段を直線的に動かすことで、軌道が保持される。従って、平行軌道が形成されて外科用器具を人体に再挿入すると共にターゲットに当てることができるようになる。軌道を平行に再位置決めするためにステージを直線、曲線又は他の移動で作用できるようにするギヤ機構には多数の種類がある。
図９に、ボール端部９１０及びガイドステム端部９３０を有する可動要素９２０の断面図を示す。可動要素９２０はベース２１０及び施錠部材２３０内部に嵌合する。図示のように、可動要素９２０は可動要素９２０の長さを横切る通路９２２を有する。図９はまた、位置決めステム４００を示す。位置決めステム４００は通路９２２内にすべり嵌めするよう寸法決めされている。位置決めステムは第１のロケータ４２０及び第２のロケータ４３０を含むが、ねじ山付き端部を備えていない。可動要素９２０を正しく位置決めするため、位置決めステム４００は通路９２２内に配置される。第１のロケータ４２０及び第２のロケータ４３０の形成する線がターゲット２７０と整列したコンピュータ１０２が判断するまで可動要素９２０及び位置決めステム４００は移動される。整列されたら、施錠部材２３０を使って可動要素９２０をその位置に施錠する。施錠されると、位置決めステム４００が取り外される。このようにして、通路９２２が患者内のターゲット２７０への軌道２６０に一致するか同一線上となる。
コンピュータ制御
遠隔アクチュエータは較正すれば、整列作用の実行及びガイドステムを介する装置の導入にさえ使えるコンピュータプログラムで制御可能である。これを利用可能にする方法論にはいくつかある。ターゲットのＭＲ画像形成座標と、整列体上の二つ以上のマイクロコイル又はガイドステムのＭＲ画像形成座標を使って、コンピュータプログラムを書いて遠隔起動軌道ガイドをターゲットと整列するよう命令できる。このようなソフトウェアプログラムの重要な構成要素は画像上のＭＲ位置とＭＲスキャナのボア開口中の物理的位置とを正確かつ効率的に測定できるシステムの能力である。基準のすべての位置的ポイントを正確に参照して精密な空間的位置合わせを達成するには様々な直線的変換が必要である。さらに、ＭＲ画像固有の幾何学的歪みを定量化し補正する必要がある。
図２１に、可動部材２２０内の開口２２２と身体内の選択ターゲット２７０との整列のコンピュータ制御を実行するのに使用されるコンピュータソフトウェアのフローチャートを示す。第１のステップは参照番号２１１０に示すように、患者内の選択されたターゲットの位置を見つけることである。患者内のターゲット２７０の位置は核磁気共鳴システム固有の座標系にある場合があり、他の座標系に変換しなければならない場合がある。例えば、特定の核磁気共鳴画像形成システムに関連付けられた座標系を、極座標又は「ｘ」、「ｙ」及び「ｚ」のカルテシアン座標に変換しなければならない場合がある。次のステップは参照番号２１１２に示すように、選択されたターゲットに最も近い第１又は第２のロケータに対する通路の一端の位置を見付けることである。第１又は第２のロケータは可動部材２２０の開口２２２の一端に付設されあるいは同一線上にあることが多い。その他の場合、第１又は第２のロケータは開口からオフセットされる。そのため、第１又は第２のロケータの位置を数学的に移動又は補正して開口２２２の一端及び可動部材２２０の位置に対応するようにしなければならない。次のステップは患者内の選択されたターゲットと開口２２２の端部と可動部材２２０とで画定される線の数式を決定することである。線の数式がわかって第１のロケータと第２のロケータ間の距離がわかったら、選択されたターゲットから最も離れた第１又は第２のロケータの正確な位置を計算できる。最も離れた第１又は第２のロケータが開口、又は可動部材を通る通路と同一線上の線からオフセットしていると、これも数学的に補正されうる。次のステップは参照番号２１１６に示すように、第２のロケータが計算又は決定された位置にあるように可動部材を動かすことである。第２のロケータがその決定位置になった後、参照番号２１１８の決定ボックスに示すように、システムは開口がターゲットと整列されたか否かをチェックする。通路がターゲットと整列されていない場合、可動部材が再位置決めされるか、参照番号２１１２で示すステップが繰り返され、ステップ２１１４、２１１６が繰り返される。通路がターゲットと整列されると、参照番号２１２０に示すようにプログラムは終了する。可動部材２２０の調整が完了した後、クランプ又は他の手段を使って可動部材を堅固に固定し、それにより外科用器具が可動部材の開口２２２を通過できるようにされる。
ＲＦコイル付きベース
図１５に、ベースへの取付具１５００を示す。取付具は平坦で、剛性でも柔軟でもよく、円状又は他の幾何形状もしくは非幾何形状でもよい。取付具は施錠構成部品と同じようにベースにねじ込まれるように構成される。取付具１５００はベース部材２１０と係合するねじ山付き端部１５１０を有する。取付具１５００内には、ＭＲスキャナを使って直下組織を画像形成するためのＲＦコイル１５２０がある。コイル１５２０からのリード１５２２、１５２４はＭＲ走査システムに取り付けられる。図では、コイル１５２０は円状だが、この構成に限定されない。直下組織からの信号を検出できるコイル構成には様々なものがある。代表的なプリアンプ及びその他のコイル１５２０を機能させるのに必要な電気部品は図示しない。一実施態様では、これら構成部品をシリコンチップ上に構成して非常に小さくすると共に２本のワイヤのみが取付具から出てＭＲスキャナに接続されるようにすることができる。別の実施態様では、電気部品をより伝統的な方法で物理的に取付具内に含ませることができる。いずれの実施態様でも、薬品又は熱療法などの治療法の搬送を監視するために、直下組織の画像形成及び分光学が可能にされる。さらに、取付具に含まれるコイルはガイドステムと可動部材を使うときに、上記に説明するように直下組織に埋め込まれた搬送装置上のコイルと共に機能することができる。
図１６を見ると、ベース２１０をその位置に残すことが望ましい場合、プラグ１６１０を有するキャップ１６００をベース２１０を密封するのに使うことができる。典型的には、キャップ１６００はプラグ１６１０を含み、それにより外科的開口の空間を埋めて組織又は体液の逃げを防ぐようにされている。キャップ１６００及びプラグ１６１０をねじ山付き接続又は圧力ばめ接続などあらゆる手段でベースに取り付けることができる。キャップ及びプラグを、薬品搬送装置などの埋め込み可能な医療装置と共に用いることができ、そこではキャップ１６００及びプラグ１６１０はリザーバ及びポンプ機構を含みうる。別の実施態様では、脳室へのシャントカテーテルの配置を可能にするため軌道ガイドを用いた場合、キャップ１６００及びプラグ１６１０は髄液シャントのドレナージ管へのコネクタとして機能できる。
小切開処置
現在、多くの外科処置が約２ｍｍのツイストドリル孔を介して行われている。これは上記で前に述べたバー孔よりもはるかに小さい。２ｍｍの孔を外科処置に用いる場合、処置終了時に縫合の必要はない。このような小さい寸法のドリル孔は小さい切開又は頭皮又は上半身に小さい外傷で形成することができる。小孔手法は患者内に比較的大きいターゲットを有する領域の生検に用いることが多い。言いかえると、２ｍｍ孔の使用はターゲットが比較的大きい場合に一般的なものである。治療台には固定装置が取り付けられる。固定装置には、手又は遠隔制御で簡単に再位置決めされるフレキシブルスネークを含むことができる。遠隔ボタンを放すと、スネークはその最後の位置を保持する。
図２２に示すように、まず、ステップ２２０２に示すように患者内のターゲットが選択される。軌道ガイドの可動部材はステップ２２０４に示すように、スネークを使い患者の身体の近く及び患者内のターゲット近くに位置決めされて軌道ガイド２００を保持される。参照番号２２０６に示す次のステップは身体内のターゲットに可動部材内の通路を整列させることである。これは核磁気共鳴画像形成又はＣＴスキャナ又は赤外線又は他の適当な手段を使って行うことができる。上述の方法は患者の身体内のターゲットに可動部材の通路を整列させるときに用いられる。図２２に示すように、ステップ２２０８は第１のロケータ、ステップ２２１０は第２のロケータを配置するものである。可動部材の開口の軌道はステップ２２１２に示すように、第１のロケータ及び第２のロケータの位置に基づく。次のステップはステップ２２１４に示すように、開口２２２の軌道が患者内のターゲットと整列されるまで、可動部材２２０を動かすことである。整列されたら、ステップ２２１６に示すように、開口２２２にツイストドリルが通される。次いで、ステップ２２１８に示すように身体内に開口が形成される。ステップ２２２０に示すようにツイストドリルが取り外され、外科用器具が開口２２２及び身体内の開口を通ってターゲットまで通される。外科用ドリル、生検ニードル、観察工具もしくはその他の外科器具、熱療法プローブ、又はその他の診断もしくは治療装置を患者の身体内に通過可能にするガイド器具を別のスネークで固定する。他方のスネークは外科用器具を遠隔位置から導入又は引き抜きできる油圧ピストンを保持するクランプを保持する。このように、器具を前進させながら外科用器具を所定の深さ又はＭＲ走査上で視覚化される点まで導入するために、装置は標準ＭＲスキャナのボア外部から非常に簡単に遠隔使用されうる。この単純な装置は非常な精密さ及び正確さで用いることができる。身体内に導入される固有の部品はなく、反復する介入に用いることができる。この装置は完全に外部的で、身体内に導入する唯一の構成部品は実際、外科用器具自体である。
この装置は完全にＭＲ互換であると共にＸ線透過であるべきである。まず、整列ステムがガイド構成部品内に配置される。整列ステムが流体により満たされが、ルーチンのＭＲ、ＣＴ又はその他のＸ線撮影手順で簡単に視覚化される。ＭＲ用の流体は生理食塩水又はその他の流体でよい。Ｘ線目的では、バリウムその他のこのような化合物でドープ処理されうる。
以前は何時間も必要だった手順を、軌道ガイド２００を使って実質的に少ない時間で実行することができる。例えば、従前の手順はＭＲ又はＣＴ走査、基準マーカによるコンピュータのデータ再構築、軌道の計算、定位フレーム装置の配置などに相当なセットアップ時間を必要とする。軌道ガイド２００では、これら手順を数分で行うことができる。さらに、配置後のステムの位置決めをＭＲＩその他の走査装置で見ることができるため、この手順ははるかに正確かつ安全であるが、定位システムは既往データしか有さず、配置後のこのような機能はない。定位手順では、計算を行い、計算のみに基づいて配置手順を実行する。正確と推定され、外科用器具がターゲットまで挿入されたかターゲットから外れたかを判断する方法はない。ターゲットから外れると、セットアップのステップを繰り返さなければならない。言いかえると、定位手順はターゲットから外れたかターゲットに一致したかに関する即時あるいは即時に近いフィードバックの利点がない。走査読み取り可能装置を使う上記手順では、即時又は即時に近いフィードバックが得られる。フィードバックは例えばＭＲＩ走査システムで計算した次の画像と共に到達する。ターゲット２７０も走査装置１００で発見可能であり、かつ走査装置と関連付けられたコンピュータ１０２が軌道を計算して第１のロケータ４２０及び第２のロケータ４３０で画定される線が軌道２６０と同一線上であるかを判断するので、ここで説明される手順はより正確である。
この新しい軌道ガイド２００については多くの使用法が考えられる。例えば、外科用器具を使って患者の身体の一定の部分にアクセスすることができる。人間の患者の頭を例に取ると、軌道ガイド２００を使って脳のある部分に器具を搬送して生検を行うことができる。器具を使って脳室シャント又はドレーンの配置のために脳室部分及び脳脊髄液にアクセスすることができる。軌道ガイドを使って神経外科医が脳室内視鏡検査をできるようにもできる。このような内視鏡検査の器具には、一般に脳の一部を表示するための光ファイバが含まれる。この器具は剛性でも柔軟でもよい。軌道ガイド２００を、アルツハイマー病、多発性硬化症、ハンティングトン舞踏病、パーキンソン病又はその他の神経変性病など様々な脳の疾患又は疾病の処置又は調査にも用いることができる。パーキンソン病の患者にある震顫の制御には淡蒼球が一つの鍵となる。処置によっては電極を使ってこの器官に電気信号を送り、パーキンソン病の影響を減少させるか、除去している。さらに、外科用器具を使って淡蒼球切断（即ち、淡蒼球病変）を実行できる。同様に、他のターゲットとして視床及び視床下部核が含まれる。外科医によっては、脳幹の核あるいは非核領域を含む追加のターゲットが考慮されることがある。別の外科処置として、脳内の腫瘍物質除去がある。軌道ガイド２００の助けで搬送される器具を使い、腫瘍を発見して除去することができる。もう一つの処置に、卒中又は他の医学的条件によって脳内に形成された病変の除去がある。
軌道ガイドの他の使用法
これまで、脳に関連付けられた処置を説明した。外科用工具の正確な配置によって恩恵を受ける脳以外の部分にも実行できる外科的処置は他にも多数ある。特に、軌道ガイドによって可能となる最小限に侵入的な療法によって、心臓及び肺条件が改善されることが予想される。このような処置では、軌道ガイドは多くの場合身体入口であり、ターゲットに向かう特定の軌道の施錠に用いることも用いないこともできる。さらに、このような処置には、一つ以上の軌道ガイドの使用が必要となる場合があり、各入口に一つ以上の軌道ガイドが含まれる複数の身体入口構成を必要とする場合がある。このような療法では、外科用器具又は観察工具を挿入されて外科医が外科処置を実行できるようにされる。同様に、軌道ガイドによって特定又は一般的なターゲットにプローブを送って寒冷療法、レーザー療法、ＲＦ切除、マイクロ波間隙療法、焦点超音波療法又はその他の療法が実行される。これらの療法はすべて、ＭＲ走査装置などの画像形成装置と共に身体の様々な部分で現在行われている。ＣＴスキャナも同様に利用することができる。軌道ガイドはこれら療法のすべてで様々なターゲットへの器具の搬送を容易にする。
図２３は可動部材を保持するための外科用器具の頂面図である。外科用器具２３００は上述のように他の外科処置に使うことができる。外科用器具２３００には、第１のアーム２３１０及び第２のアーム２３２０が含まれる。第１のアーム２３１０は枢動点２３３０で第２のアーム２３２０に旋回可能に接続される。第１のアーム２３１０は一端にハンドル２３１２を、他端にカップ２３１４を有する。カップ２３１４は必ずしもアーム２３１０の端部に取り付けられる必要はないが、アーム端部に近づけることができる。第２のアーム２３２０は一端にハンドル２３２２、他端にカップ２３２４を有する。通路又は開口２２２を有する可動部材２２０がカップ２３１４、２３２４の間に保持される。可動部材２２０はボール又は概ね球状である。カップ２３１４、２３２４は概ね球状の可動部材２２０の半径に近い半径を有する。カップ２３１４、２３２４はまた、弾性その他の素材でライニングされて可動部材２２０に対するカップの把持が強化されうる。可動部材２２０の寸法は一つに限定されず、これよりも大きい及び小さい球状可動部材は可動部材２２０の半径に近い半径を有するカップ２３１４、２３２４を有する特別な外科用器具を必要としうることに注意すべきである。ハンドル２３１２、２３２２間に、付勢又はばね要素２３４０を配置する。ばね要素２３４０はハンドル２３１２とハンドル２３２２間に圧縮保持される。ばね要素２３４０はそのため、アーム２３１２をアーム２３２２から離すよう付勢し、アーム２３２２はカップ２３２４に向かってカップ２３１４を付勢する。外科用器具２３００はばね又は付勢要素２３４０に対抗する力がない場合、カップ２３１４、２３２４が可動部材２２０に係合してこれを一つの位置に固定し、外科用器具が可動部材２２０の開口２２２を通過できるように構成される。ばね要素又は付勢要素２３４０を、第１のアーム２３１２又は第２のアーム２３２２のいずれかに取り付けられた円弧状部分に取り付けることができる。ばね又は付勢要素２３４０を円弧状部材上に配置することができる。反対側のアームに結合又は受取部材を取り付けることができる。反対側のアームは円弧状部材が開口を通過できるようにするための開口を含むこともできる。外科用器具２３００にストップ又は停止部を設けるのは一般的である。ストップ２３５０は可動部材２２０とカップ２３１４、２３２４間に発生する移動量を制限する。カップ２３１４、２３２４間の移動量を制限することにより、球状可動部材２２０を外科用器具２３００から取り外すことができなくなる。これによって、手術の重要な部分のときに可動部材２２０が不注意で落下するのを阻止される。ストップ２３５０を付勢要素２３４０に組み込むか、図２３に示すようにアーム２３２２又は２３１２に沿ったあらゆる位置に組み込むことができる。言いかえると、ストップ２３５０は可動部材２２０に関してカップ２３１４、２３２４の潜在的な弛みを制限しながら、ばね要素２３４０が張力を維持して可動部材２２０をその場に保持する。
図２４に、可動部材２２０を保持するための別のクランプを示す。このクランプはスネーククランプとしてよく知られるものである。クランプ２４００はスネーク端部２４１０及び顎端部２４２０を含む。顎端部２４２０はわずかに開閉して顎の間に位置決めされた可動部材２２０が移動できるようにする二つ以上の顎の組を含む。図２４に示すように、クランプ２４００の顎端部２４２０に関連付けられた二つの顎２４２２、２４２４がある。スネーク端部２４１０は互いに接続されてクランプが移動されかつ調整されかつ選択された位置に位置決めされうる複数の円弧状部分を含む。スネーク端部２４１０は手術台又はその他の固定構造に把持するためのクランプを含む。作用時、外科用器具２４００を台に把持することができる。スネーク端部２４１０を動かして顎端部２４１０を患者に関し所望の位置に位置決めできる。個々の顎２４２４、２４２２の間に配置された可動部材２２０を移動可能にするために個々の顎を開けることができる。
図２５は２３００又は２４００など複数の外科用器具を保持するプラットホーム又はバー２５００の頂面図である。バー２５００は外科手術台２５１０の枠のような堅固な物体に締め付けられる。バー２５００を一端又は両端において取り付けて外科用器具２３００又は２４００を取り付けるための堅固なプラットホームを提供することができる。
図２６は複数の可動部材２２０を含むプレート２６００の頂面図である。図２６に示すプレート２６００は一対の人体の肋骨２６０２、２６０４に取り付けられる。プレート２６００は開口２６１０、２６１２又は肋骨２６０２内まで延びる固定具を有する。プレート２６００の他端は固定具がそれを通過して第２の肋骨２６０４まで延びることができる一対の開口２６２０、２６２２を有する。開口２６１０、２６２０は離間され、その間隔は肋骨２６０２、２６０４の間隔に対応する。同様に、開口２６１２、２６２２の間も、肋骨２６０２、２６０４の間隔に対応するよう離間される。プレート２６００は複数のカップ２６３０、２６３２、２６３４を含み、それぞれが可動部材２２０を受ける。カップ２６３０、２６３２、２６３４は異なる半径を有してそれぞれ対応した半径を有する可動部材を受け取るようにすることができる。施錠部材を備えて可動部材をその場に施錠することができる。プレート２６００は心臓手術用が予定されているが、他の使用にも適合できる。
図２７は患者の頭蓋骨のバー孔内に把持又は保持するよう構成された外科用器具２７００の頂面図である。バー孔は一般に半径１４ｍｍである。現在、多くの外科処置は開頭フラップ又は開頭バー孔を介し実行されている。ニードル又はプローブはバー孔から脳に通すのが一般的である。外科用器具２７００は図２８を参照して図示及び説明するように、一般的に使用される他の外科用器具である。外科用器具２７００は第１のアーム２７１０及び第２のアーム２７２０を含む。第１のアーム２７１０は枢動点２７３０で第２のアーム２７２０に旋回可能に接続される。第１のアーム２７１０は一端にハンドル２７１２、他端に管状半体２７１４を有する。カップ２７１４は必ずしもアーム２７１０の端部に取り付けられる必要はないが、アーム端部に近づけられうる。第２のアーム２７２０は一端にハンドル２７２２、他端に管状半体２７２５を有する。管状態半体２７１４、２７２４はバー孔の半径に近い外径を有する。ハンドル２７１２、２７２２の間には付勢又はばね要素２７４０を配置する。ばね要素２７４０はハンドル２７１２とハンドル２７２２間に圧縮保持される。ばね要素２７４０はそのため、管状半体２７１２を管状半体２７２２から離すよう付勢し、半体２７２２はバー孔縁に向かって管状半体２７１４及び管状半体２７２４を付勢する。ばね又はバイアス要素２７４０に対抗する力がない場合、管状半体２７１４、２７２４がバー孔縁に係合してこれをバー孔に関し一つの位置に固定するように外科用器具２７００が構成される。器具２７００はまた、ハンドル間の移動量を制限するストップ２７５０を有する。
図２３の器具２３００の組み合わせ及び図２７に示す器具２７００の組み合わせである二重器具２８００の頂面図が図２８に、側面図が図２９に示される。器具２７００及び器具２３００を共通の枢動軸線２８３０を介し互いに取り付ける。器具２７００は患者の頭蓋骨内のバー孔内に二重器具を保持する。器具２３００のカップ２３１４、２３２４は器具２７００の管状半体２７１４、２７２４の上方及び患者の頭のバー孔の上方に可動部材２２０を保持する。器具２７００をバー孔内に位置決めしたら、器具２３００のハンドルを強制的に開いて可動部材２２０を選択された角度又は軌道に調整することができる。他の器具を、管状半体２７１４、２７２４間の可動部材内の開口２２２及び患者の頭蓋骨のバー孔に通すことができる。
患者のある部分内では、外科用器具を非常に正確に配置することが重要である。例えば、神経外科では、カテーテルやニードルなどの器具を患者の頭骨又は頭内に非常に正確に配置することが極めて重要である。図３８に、軌道ガイド３８００を使用している患者の側面図を示す。軌道ガイド３８００はベースユニット３８１０、可動部材２２０、施錠部材２３０、及びガイドステム２４０を含む。ベースユニット３８１０を患者の頭蓋骨に取り付ける。図示の特定の実施態様では、ボーンスクリュによって取り付けられる。患者にバー孔は必要ない。この実施態様では、バー孔が必要ないよう可動部材２２０は患者の身体から離れて保持されている。
可動部材２２０は図２に点線で示された通路２２２を内部に有している。ガイドステム２４０はまた、細長い長寸開口２４２を内部に有している。開口２４２も図３８に点線で示されている。ガイドステム２４０及び可動部材２２０が正しく位置せしめられたとき、ガイドステム２４０内の通路２２２及び可動部材又はボール２２０内の開口２２２は患者内のターゲット２７０と交差する軌道２６０を形成する。ガイドステム２４０及び可動部材又はボール２２０は軌道２６０の第１の部分を形成する。ベースユニット３８１０は可動部材２２０が自由に移動するのを許容する座部又はソケット３８１８を含む。座部３８１８はベース３８１０上のフランジ３８１４から離間して位置せしめられる。また、座部３８１８はフランジ３８１４に対し持ち上げられている。座部の下方には、器具が通過し得る開口がある。持ち上げられた座部３８１８及び下方の開口は頭蓋骨内のバー孔の代替物として機能する。
開口２４２及び開口２２２を整列させて軌道２６０を形成した後、患者に小開口を形成すべくツイストドリルが使用される。ツイストドリルは軌道２６０に沿い、開口２４２及び開口２２２を通過せしめられる。ドリル孔が患者内に形成された後、外科用器具又は観察用工具がガイドステム２４０の開口２４２内に挿入されて可動部材２２０内の通路と、軌道２６０に沿い形成されたドリル孔とを通過され得る。選択された距離だけ患者内に外科用器具又は観察用工具を更に挿入すると、工具はターゲット２７０に当たり、又はターゲット２７０上もしくは近くに配置される。ガイドステム２４０の開口２４２及び可動部材２２０の通路２２２は外科用器具を軌道２６０に沿ってターゲット２７０へと案内する。ガイド部材２４０の開口２４２を貫通して外科用器具２８０を配置する前に、施錠部材２３０により可動部材２２０が所定位置に固定されることは当然である。
図３９はガイド部材が設置された軌道ガイド３８００の分解斜視図を示している。図３９に示されるように、軌道ガイド３８００はベース３８１０、可動部材２２０、施錠部材２３０、及びガイド部材２４０を備えている。ガイド部材２４０は可動部材２２０に対してねじ込み可能に取付けされてよく、又はガイド部材は可動部材２２０と一体成形され得る。ベース３８１０は円筒状部分３８１２及びフランジ３８１４を含んでいる。フランジは一連の耳部の様に見える。フランジ３８１４の各耳は複数の皿ねじ用開口３８１５、３８１６、３８１７を含んでいる。皿ねじ用開口３８１５、３８１６、３８１７は患者の頭蓋骨又は骨格内にねじ込まれる骨ねじを受容する。フランジ３８１４はまた、ガイド部材２４０を位置決めすべく使用されるマーク２１９も含み得る。ベースはフランジ３８１４と反対側においてベースの端部上に半球状座部３８１８も含んでいる。フランジ３８１４は座部３８１８から離間された平面内にある。図３には示されていないがベース３８１０内には、座部３８１８において第１の端が終端すると共にベース３８１０の底部において終端する他端を有する開口がある。開口は本質的に、代替的なバー孔である。
図３９に示されるように、可動部材２２０は本質的に球状部材又はボールである。球状部材又はボールは座部３８１８に嵌合する。ボール形状可動部材２２０はまた、内部に開口２２２を有している。開口はボール形状可動部材を通過する。開口の一端は一組の内側ねじ山を有してよく、これらねじ山は（図４０を参照して論ぜられる）ガイドステムもしくはガイド部材２４０又は位置決め用ステム上に配置された結合用ねじ山を受容すべく使用され得る。
施錠部材２３０もまた、それを貫通する開口を有している。施錠部材２３０は円筒状底部２３２及びフランジ２３４を含んでいる。施錠部材２３０を貫通する開口は施錠部材が非施錠位置又は非締め付け位置にあるときに可動部材２２０の移動を許容するのに十分な空間を有する。図４には示されていないが、施錠部材２３０の円筒状部分２３２の底部は一組の内側ねじ山を含んでいる。この一組の内側ねじ山は（図７ｂに示される）ベースユニット３８１０上の一組の外側ねじ山と係合する。後で詳述されるように、施錠部材２３０の内側ねじ山がベース３８１０のねじ山と係合されると、施錠部材の一部は可動部材２２０に係合して可動部材とこれを貫通する通路２２２を固定位置に固定する。
図３９にはガイドステム又はガイド部材２４０も示されている。ガイドステムは内部に長寸開口２４２を有している。長寸開口はガイドステム２４０の長さに沿って貫通する。ガイドステムの一端は球状可動部材２２０の内側ねじ山と係合する一組の外側ねじ山を含んでいる。ガイドステム２４０の外側ねじ山が可動部材２２０の内側ねじ山と係合したとき、開口２４２は可動部材内の通路２２２と概ね整列される。開口２４２及び通路２２２は患者内のターゲット２７０への軌道２６０に対する第１の部分又はガイドを形成する。球形状はボールが好適な自在継手式揺動動作を有することが許容するが、可動部材２２０は必ずしも球状要素である必要はないことに注意すべきである。前述のように、可動要素２２０及びガイドステム２４０は一体部品として形成され得る。この様にすれば、ガイドステム２４０のねじ山付き端部及び可動部材２２０のねじ山付き内径２２２の必要性が排除される。
更に、施錠部材２３０は殆ど任意の形状で形成され得る。施錠部材の締付又は解放に対する付加的なレバー作用を許容するという点で、フランジ２３４は有用である。可動部材２２０に対し施錠位置へと回転され又は配置され得る任意の形状が使用可能である。
位置決め部材
図４０を参照すると、位置決め部材４００を備えた軌道ガイド３８００の分解斜視図が示されている。位置決め部材４００はまた、位置決めステムとも称され得る。図４に示される軌道ガイド３８００の多くの部品は図３９に示されたものと同一である。時間節約のために、共通要素の説明は反復しない。この説明のために、基本要素の幾つかには番号が付されている。図３９と図４０との違いはガイドステム又はガイド部材２４０が位置決めステム４００により置換されていることである。位置決めステム４００は可動部材２２０内の通路２２２内の内側ねじ山と係合するねじ山を担持する端部４１０を含んでいる。
可動部材
図５ａ及び図５ｂは軌道ガイド３８００において可動部材として使用される可動部材を示している。
図４１ａ及び図４１ｂは軌道ガイド３８００のベース３８１０の側面図及び頂面図を示している。ベース３８１０は円筒状部分３８１２及びフランジ３８１４を含んでいる。フランジ３８１４は皿ねじ用開口３８１５、３８１６、３８１７を備えた耳部と、可動部材２２０を受容する座部３８１８とを含んでいる。フランジ３８１４は任意の形状とされ得ることに注意すべきである。図示されるように、座部３８１８はフランジ３８１４の平面に対し概ね平行な平面内にある。座部３８１８はフランジ３８１４に対し持ち上げられている。座部３８１８はベース３８１０の一端上にあり、フランジ３８１４はベース３８１０の他端上にある。座部とフランジ間には、内側ねじ山部分６１０を含む開口４１００がある。内側ねじ山部分４１１０は位置決めステム４００又はガイドステム２４０のいずれかのねじ山を受容する寸法とされている。フランジ３８１４は第１の弧状ベイル４４１０及び第２の弧状ベイル４４２０（これらの弧状ベイルは図４４及び図４５に示されている）を含み得るが、これらのベイルは患者内のターゲット２７０と交差する軌道２６０を位置決めステム４００が画定するように位置決めステム４００を整列するのに使用される。フランジ２１４は三角形状として示されているが、フランジは殆どの任意形状とされ得ることに注意すべきである。
図７ａ及び図７ｂは軌道ガイド３８００に使用される施錠部材２３０を示している。
一体的なガイドステム及び可動部材
図４２はボール端部４２１０及びガイドステム端部４２３０を有する可動要素４２２０の斜視図を示している。可動要素２２０はベース３８１０及び施錠部材２３０に嵌合する。図示されるように可動要素４２２０は可動要素４２２０の長さを横断する通路４２２２を有している。換言すると、通路４２２２はガイドステム端部４２３０及びボール端部４２１０を貫通する。図４２はまた、位置決めステム４００も示している。位置決めステム４００は通路４２２２内に遊嵌されるような寸法とされている。
図１から図４２に示される種々のガイドステム及び位置決めステムは任意のタイプの身体スキャナと共に使用され得る。各位置決めステムはＭＲ視認可能部分を備え得ると共に、１９９７年８月２８日出願の「外科用器具用軌道ガイド方法及び装置」と称された米国特許出願第０８／９１９，６４９号で論ぜられたものと類似したＭＲ画像形成装置の助けにより位置決めされ得る。図１から図４２に示される各ガイドステムはまた、ＣＴスキャナと共にでも使用され得る。ＣＴスキャナは至る所で入手可能である。
ＣＴスキャナ
図４３は患者走査システム４３００のブロック線図である。図示された特定の走査システムはコンピュータ断層撮影（ＣＴ）システムを示している。ＣＴ走査システム４３００はコンピュータ４３０２を含んでいる。コンピュータ４３０２は中央処理装置（ＣＰＵ）４３０４及びメモリ４３０６を含んでいる。ＣＰＵ４３０４及びメモリ４３０６は画像と、様々な器官又は部分又は画像フィールド内の位置を決定するための多重計算を行う能力を有する。コンピュータ４３０２は画像データ処理部分４３１０を制御する。コンピュータ４３０２はまた、所望の平面に沿った画像を復元する。Ｘ線管４３２０は多数回／秒でパルス駆動される。Ｘ線管を横切って複数の検出器４３３０が配備される。最も一般的には、検出器４３３０はフォトダイオードである。
各データは解釈されてＣＴシステム４３００のコンピュータと関連付けられたディスプレイ４３４０上に示される。コンピュータ４３０２、ＣＰＵ４３０４、及びメモリ４３０６はＣＴシステム４３００から獲得されたデータを使用し、Ｘ線照射に晒されている患者の部分の画像を構築し得る。画像は典型的にはスライスと称される。例えば、水平スライス及び垂直スライスが画像形成されつつある身体又は患者の部分から形成され得る。コンピュータはまた、医師及び放射線技師による使用のために、患者内の種々の要素の考察を容易化する上で必要な任意に選択された配向の他のスライスを再計算して構築し得る。例えば、身体及び一定の器官内における損傷／病巣を発見し得る。これらのターゲットの考察を容易化すべく、種々のスライスが要求され得る。獲得されたデータから、デカルト座標系又は極座標系を使用して損傷／病巣又は器官の位置が極めて正確に決定され得る。
作用時において、コンピュータ断層撮影スキャナのＸ線ビームは人体又は対象を貫通通過すると共に、検出器アレイにより収集され、ビームは対象領域を通過する「スライス」の等価体を生成すべく回転される。回転の間に収集されたＸ線情報は次にコンピュータにより、「内部構造」を復元すべく使用されると共に、結果的な画像がテレビ画面上に表示される。この技術は内部構造を視認する非侵襲的方法を示すと共に、多くの革新的な診断手法を有している。例えば脳内において、コンピュータ断層撮影は容易に腫瘍及び出血を位置決めでき、それにより神経学的緊急事態を評価するための即時情報を提供し得る。
基本的にスキャナガントリはＸ線管と、これら管に対向する検出器アレイと、人間（又は対象体）が配置される中央開口とから構成される。Ｘ線は通常は２〜３ｍｓだけ持続するショートバーストで生成され、Ｘ線ビームは内部構造の「不可視画像」を含んでいる。検出器の役割はコンピュータに次いで供給されるこの情報を収集することである。コンピュータは検出器から収集された情報に基づき、画像を復元する。一つの画像を計算するのに十分な情報を獲得すべく、最新のスキャナは９０，０００示度（３００個のパルス×３００個の検出器）をも獲得し得る。ＣＴ走査装置は至る所で入手可能である。ＣＴ走査装置４３００に対する上記説明は単なる例示的なものである。
ＣＴ走査装置４３００と共に使用されるべく、図４０の位置決めステム４００はＸ線照射により検出可能なドープ剤によりドープされて改良される。ドープ剤は位置決めステムの管状くぼみにより収納されるバリウム含有液体とされ得る。このようなドープ剤はまた、位置決めステムの材料内から形成され得る。ドープ剤が検出可能であることから、位置決めステム４００はＣＴ走査の結果として視認可能である。使用可能なドープ剤の一つはバリウムである。また、ＣＴ走査装置４３００のディスプレイ４３８０上に検出可能な画像を生成すべく、位置決めステム４００の全体又は位置決めステムの選択部分がドープされ得る。例えば、位置決めステム４００の全体をドープするのではなく、位置決めステムの端部４２０、４３０がドープされ得る。位置決めステムの二つの端部はＣＴ走査装置４３００により検出されて可動部材２２０の開口２２２を貫通する現在の軌道に対応する線を画定するのに使用され得る。
次に図４４を参照し、図４０に示される装置の更なる改良を説明する。この改良はＣＴスキャナのみが利用可能であるときに使用され得る整列器具を提供する。代替実施態様において、もしＣＴ走査装置が利用可能であれば、それはＭＲ走査などの更に高価な方法の代替実施態様として使用され得る。位置決めステム４００は上述のようにドープされる。ベース３８１０の円筒状部分３８１２には、リング４４５０が取付けられる。リング４４５０は円筒状部分３８１２に対して移動する。リング４４５０には、第１の弧状ベイル４４１０及び第２の弧状ベイル４４２０が取付けられる。弧状ベイル４４１０は物理的マーク４４１２を有している。弧状ベイル４４２０は物理的マーク４４２２を有している。ベイル４４１０又は４４２０の少なくとも一方は少なくとも三つの点においてドープされることから、これらの三つの点はＣＴ走査で視認可能な平面を決定する。弧状ベイル４４１０、４４２０はベイル４４１０、４４２０の移動を防止すべく堅固に締着され得る固定具によりフランジ３８１４に対して固定される。ベイル４４１０、４４２０はまた、それらが可動部材２２０の上方に所定距離だけ延伸して施錠部材２３０に対する間隙を許容するように形成される。
同様に、ＣＴ走査システム１００と共に使用されるように、図４２に示された軌道ガイド２００’の位置決めステム４００’はＸ線照射により検出可能なドープ剤でドープされる。ドープ剤は検出可能であることから、位置決めステム４００’はＣＴ走査の結果として視認可能である。使用され得るドープ剤の一つはバリウムである。ＣＴ走査装置４３００のディスプレイ４３８０上に検出可能な画像を生成すべく、位置決めステム４００’の全体又は位置決めステムの選択部分がドープされ得る。例えば、位置決めステム４００’の全体をドープするのではなく、位置決めステムの端部４２０’、４３０’がドープされ得る。位置決めステムの二つの端部はＣＴ走査装置４３００により検出されると共に、ガイド部材端部４２３０の開口とボール状端部４２１０の開口４２２２とを貫通する現在の軌道に対応する線を画定すべく使用され得る。
位置決めステム４００’の第１の端４２０及び第２の端部４３０’は同一材料によりドープされる必要はない。これにより、ＣＴ走査装置に関連付けられたコンピュータ４３０２は一層容易に端部４２０’、４３０’を識別し得る様になる。本実施態様において位置決めステム４００’はガイドステム端部４２３０内に挿入される。可動部材４２２０、より詳細には可動部材４２２０内の開口４２２２は開口４２２２がターゲット２７０に対する所望の軌道２６０と整列されるまで移動される。一旦整列されたなら、（実施態様を更に明確に示すべく図４２にでは不図示の）施錠部材２３０がボール状端部４２１０を所定位置に施錠する。位置決めステム４００’は取外されると共に、外科用器具がガイド部材端部内に通される。
更に別の実施態様においては、可動部材４２２０の部分がＸ線照射で可動部材を読取可能かつ視認可能とするドープ剤によりドープされる。可動部材４２２０はボール及び延長ガイドステム端部４２３０を含んでいる。ガイドステム端部４２３０の全て又は一部がドープされ得る。可動部材４２２０の開口４２２２の両端部もまたドープされ得る。その場合に両端部は開口４２２２により画定された線又は軌道２６０を位置特定するのに使用され得る。本実施態様においては位置決めステム４００’の真の必要性はない。可動部材４２２０が適切に整列されたと決定されたとき、可動部材４２２０は所定位置に施錠されると共に、外科用器具又は工具が開口４２２２内に直接的に通される。
図４５はリング４４５０を有するベース３８１０を有する軌道ガイド２００’を示している。リング４４５０には、弧状ベイル４４１０及び弧状ベイル４４２０が取付けられる。これらの弧状ベイルはそれらがベース３８１０に対し回転可能に移動し得るようにリング４４５０に取付けられる。ベイル４４１０、４４２０はその場合、リング４４５０に対して回転され得る。この取り付けはベイル４４１０、４４２０を、それらが一つの位置に留まるように締着し得るものである。また、ベイル４４１０、４４２０はベイル４４１０又は４４２０の少なくとも一方の位置を調節すべく施錠部材２３０が緩められ得るように位置せしめられる。ベイル４４１０又は４４２０の少なくとも一方は平面を画定するＣＴ読取可能部分を含んでいる。好適には、ベイル４４１０又は４４２０の一方の縁部はＣＴ走査により読取可能である。ベイル４４１０又は４４２０の縁部は平面を画定する弧状線である。ベイル４４１０はマーク４４１２を有すると共に、ベイル４４２０はマーク４４２２を有している。ベイル４４１０、４４１２によって、操作者が可動部材４２２０を再位置決めして可動部材内の開口４２２２が軌道２６０と整列する様に軌道ガイドに対し調節できるようになる。
ＣＴ走査及び軌道ガイドの使用方法
作用時、患者はＣＴ走査装置４３００によりＣＴ走査されて患者自身内の特定器官が位置特定され、又は患者内の任意の他の損傷／病巣又はターゲット２７０が位置特定される。ターゲットが患者の頭部内に必ずしも制限されないことに注意すべきである。外科用器具又は観察用工具を正確に配置すべき重要な他の領域も患者内に存在し得る。更に、患者は人間とは限らないことに注意すべきである。患者には一切の生存動物が含まれ得る。
ＣＴ走査装置４３００を使用することによりターゲット２７０が見付けられて位置特定されたならば、軌道ガイド３８００のベース３８１０が患者に対して取付けられ得る。ベースはターゲット２７０の近傍の領域において患者に固定される。走査装置４３００のコンピュータ４３０２はターゲット２７０の正確な場所を決定すべく使用される。正確な場所は任意のタイプの座標系で特定され得るが、通常はデカルト座標系が使用される。ベース３８１０が患者に取付けられたならば、軌道ガイド３８００の残りの部分がベース３８１０に対して取付けられる。換言すると、可動部材３８２０、固定ガイド、施錠部材３８３０、及び位置決めステム４００が付加されて完全な軌道ガイド３８００が形成される。
次に図４６を参照すると、ステップ４６００により示されるように、位置決めステム４００又は４００’が最初に位置せしめられる。ステップ４６０２により示されるようにＣＴ走査が実行されて最初に位置決めステム４００又は４００’及びターゲット２７０が位置特定される。位置決めステム４００又は４００’により形成された線又は軌道はＣＴ走査装置４３００により読取られる。軌道２６０は患者に最も近接した位置決めステム４００又は４００’の端部４３０又は４３０’とターゲット２７０との間の線を決定することにより決定される。コンピュータ４３０２は軌道２６０と、ドープされた位置決めステム４００、４００’により形成される線との間の差を決定する。コンピュータ４３０２は位置決めステム４００又は４００’が軌道２６０に対応するよう外科医が位置決めステム４００又は４００’を再位置決めするための調節分を決定する。調節分はベース３８１０に取付けられた弧状ベイル４４１０、４４２０上での増分４４１２、４４２２に対応する。
コンピュータ４３０２はまた、ベイル４４１０又は４４２０の一方の縁部に対応する平面も決定する。コンピュータは次に、当該処理を行っている外科医又は操作者によりなされ得る調節を出力し得る。弧状ベイル４４１０又は４４２０の一方の縁部により画定された平面が与えられたならば、他方のベイル４４２０又は４４１０の位置が決定され得る。
医師は一方のベイル４４１０を固定位置に残置することを指示される。実際、一方のベイル４４１０は固定位置に留まり得る。他方のベイル４４１０の縁部は固定されたベイル４４１０のマーク４４１２へと移動される。マーク４４２２を備えた縁部はマーク４４１２へと移動される。ベイル４４２０は次に、所定位置に固定される。次に、外科医は位置決めステム４００又は４００’が軌道２６０に対応するように、位置決めステム４００又は４００’を第２のベイル４４２０上のマーク４４２２へと移動する。この一連のステップは軌道がターゲット４６０４と整列するように位置決めステムの位置を調節するステップに対応する。
次に、ガイドステムを使用して器具が挿入される。軌道ガイド３８００の場合、位置決めステムはガイドステムにより置換される。軌道ガイド３８００’の場合には、位置決めステム４００’が取外されてから、可動部材内に器具が配置される。ステップ４６０７により示されるように、器具は患者内に選択距離だけ挿入される。選択距離は軌道２６０に沿うターゲット２７０までの距離である。
次に、ステップ４６０６により示されるように更なるＣＴ走査が行われて器具がターゲット２７０にあることが確認される。器具がターゲット２７０に到達していなければ、ニードルは更なる選択距離だけ挿入される（ステップ４６０５）。
位置決めステム４００又は４００’を再位置決めする手順はターゲット２７０の寸法と、バー孔が形成されるか否かとに僅かに依存して変更され得る。軌道ガイド３８００、３８００’はバー孔を必要としないが、バー孔と共に使用され得る。バー孔が形成されるのであれば、頭蓋骨の内容物はバー孔を介した流体喪失の結果として僅かに移動し得る。ターゲット２７０が腫瘍などのように大寸であれば、軌道２６０を再チェックする必要がないこともある。ターゲットが小寸であれば、ツイストドリル開口のみが頭蓋骨内に形成されるとしても軌道の再チェックが必要となり得る。
無フレーム式定位脳手術環境
発光ダイオード（ＬＥＤ）に対する検出器がある環境において、図４０に示された軌道ガイド３８００又は図４２に示された軌道ガイド２００’はこの処理を達成するのに使用され得る。図４７は位置決めステム４００の長さに沿って配置された二つ以上のＬＥＤ４７１０、４７２０を備えた軌道ガイド３８００の位置決めステム４００を示している。位置決めステム４００を再位置決めするのに弧状ベイル４４１０、４４２０を使用するのではなく、ＬＥＤ４７１０、４７２０を位置特定するのに一つ以上のＬＥＤ検出器４７３０、４７４０が使用される。位置決めステム４６０４が軌道２６０をターゲット２７０に対し整列するように位置決めステムを調節するステップはＬＥＤ４７１０、４７２０が軌道２６０と一直線である線を形成するまで位置決めステム４００を手動で移動させることにより達成される。コンピュータ４３０２はターゲット２７０と、患者に最も近接した位置決めステム４００の端部との間の線に対する数式を決定することにより、軌道２６０を決定する。位置決めステム４００はＬＥＤ４７１０、４７２０が軌道２６０と整列されるまで移動される。位置決めステムは（直接的に又は遠隔的に）手動で、又はコンピュータの制御下などで自動的に移動され得る。ＬＥＤの位置は位置決めステム４００の移動がリアルタイムで監視され得るように、比較的に高周波において検出器４７３０、４７４０により決定され得る。ＬＥＤ４７１０、４７２０が軌道２６０と整列されたならば、コンピュータ４３０２は位置決めステム４００が正しく位置せしめられたことを示す信号を出力する。軌道ガイド２００’に対し同一の手順が追随される。位置決めステム４００’はＬＥＤ４７１０、４７２０を備える。位置決めステム４００’が一旦正しく位置せしめられたならば、コンピュータ４３０２からの信号は正しく位置せしめられた位置決めステム４００’を示す。可動部材４２２０は次に所定位置に施錠される。位置決めステム４００’が取外されると共に、可動部材４２２０内の開口４２２２には器具が通される。
詳細に依存して手順が僅かに変更され得ることは勿論である。軌道ガイド２００、２００’はバー孔を要しないが、バー孔と共に使用され得る。バー孔がこの処理の間に形成されるのであれば、頭蓋骨の内容物はバー孔を介した流体喪失の結果として僅かに移動する。ターゲット２７０が腫瘍のように大寸であれば、軌道２６０の再チェックが不要なこともある。ターゲットが内部淡蒼球のように小寸であれば、工具又は器具をターゲット２７０へと挿入する前に軌道の再チェックが必要なこともある。軌道２６０が決定されたならば、器具又は工具は軌道ガイド２００、２００’内に選択距離だけ挿入される。選択距離は軌道ガイドとターゲット２７０間の距離に等しい。次に、器具又は工具の位置はＸ線照射を使用してチェックされて工具又は器具がターゲット２７０に到達したか否かが決定される。
磁気共鳴画像形成方法
軌道ガイド３８００、３８００’はＭＲ画像環境でも使用され得る。このような環境において、位置決めステム４００又は４００’はＭＲ画像形成装置により読取可能なドープ剤を備える。無フレーム式定位脳手術環境に対して上述した処理はここで使用される処理と類似している。ＭＲ画像形成装置は位置決めステム４００の位置を決定すると共に、患者に最も近接した位置決めステムの部分と実際のターゲット２７０との間の軌道を決定するのに使用される。位置決めステム４００は手動により又は遠隔装置の助けにより移動される。位置決めステム４００はターゲット２７０と、患者に最も近接した位置決めステム４００の端部との間の軌道２６０に対して位置決めステム４００が一直線となる様に位置せしめられるまで、移動される。
図４８に示された基本手順は位置決めステムの位置を調節するステップ４６０４において変更される。ＣＴ走査装置のみを使用する場合、位置決めステム４００は弧状ベイル４４１０、４４２０を使用して調節される。軌道ガイドがＭＲ環境で使用される場合、ＭＲ走査装置は位置決めステム４００の位置を発見するのに使用される。いずれの環境においても位置決めステム４００は無フレーム式定位脳手術に関連づけられて使用され得るものであり、その場合にＬＥＤ検出器は位置決めステムの位置を特定するのに使用される。位置決めステムが軌道２６０と一直線に適切に配置されたならば、器具は軌道ガイド２００、２００’を貫通してターゲット２７０に向け特定距離だけ挿入される。その後に更なる走査が行われ、器具がターゲットの箇所にあることが確認される。これらは前述の図示ステップであり、図４６のステップ４６０６、４６０８に対応する。
図１０から図１４、図１９から図２２及び図３０から図３７はＭＲ案内作用下で使用され得る軌道ガイド２００’の遠隔制御形式を図示説明するものである。
他の器具に対するバー孔拡張器アダプタ
次に、図４８から図５０を参照してバー孔拡張器を詳述する。図４９はバー孔拡張装置４８００の頂面図である。図４９はバー孔拡張器４８００の側面図である。バー孔拡張器４８００は一組のフランジ４８２０、４８２２、４８２４を備えた管状本体４８１０から形成される。管状本体４８１０の高さは約１ｃｍである。管状本体４８１０は管状本体と工具間に間隙を許容することにより患者の身体内への工具の挿入を許容する高さを有している。管状本体４８１０はフランジ端部４８１２及びバー孔端部４８１４を有している。フランジ４８２０、４８２２、４８２４はバー孔拡張器４８００を患者に取付けるために使用される。フランジ端部４８１２は患者と接触するバー孔拡張器４８００の端部である。バー孔端部４８１４は患者の身体から所定距離に位置せしめられる。バー孔拡張器４８００は基本的に、患者に形成されるべきバー孔に対する代替的開口を提供する。管状本体のバー孔端部４８１４はバー孔端部４８１４がバー孔を複製するような寸法とされる。バー孔端部４８１４の内径は標準的なバー孔と同一である。欧州人は一つの標準的直径を有すると共に、世界中のその他の人々は別の標準的直径を有することに注意すべきである。バー孔端部４８１４はまた、内側ねじ山４８１６を含み得ることから、バー孔にねじ込まれる工具もまた拡張器４８００のバー孔端部４８１４内にねじ込まれ得る。内側ねじ山は必ずしも必要でないことに注意すべきである。従って、拡張器４８００はまた、バー孔に対して通常的に取付けられる工具に対する汎用アダプタとも見做され得る。
作用時において、医師／外科医は最初に、拡張器４５００を患者の身体上に位置せしめる。一例として、医師／外科医は最初に拡張器を患者の頭部上に位置せしめる。バー孔拡張器は幾つかの骨ねじを使用して所定位置に保持される。各骨ねじは各フランジ４８２０、４８２２、４８２４の開口を貫通する。選択された工具は次にバー孔拡張器４８００のバー孔端部４５１４に取付けられる。取付けられる工具は上述のような軌道ガイド、又は１９９７年８月２８日に出願されて「外科用器具用軌道ガイド方法及び装置」と称された米国特許出願第０８／９１９，６４９号に記述されるような軌道ガイドとされ得る。工具は従来から、患者の身体のバー孔への取付けを必要としている任意の工具でよい。バー孔拡張器４８００の使用に伴う利点は外科医が患者にバー孔を形成する必要がもはや不要である、という事実に由来する。バー孔を形成する必要がないということは処理が短時間となることを意味する。これにより、脊柱及び頭蓋骨からの流体喪失が少なくなることから、頭部内のターゲット又は内容物の移動も少なくなる。数個の小寸の骨ねじに加え、患者の身体に形成される唯一の開口は小寸のツイストドリル孔である。ツイストドリル孔は約２ｍｍの直径を有している。これは先に論じた１２〜１５ｍｍのバー孔よりも相当に小寸である。この小寸のドリル孔は僅かな切開で頭皮又は上半身領域に最小限の外傷で形成され得る。従って、バー孔拡張器が使用されると、患者の外傷は少なくかつ苦痛も少ない。
図５０はバー孔拡張器４８００の別の実施態様の頂面図である。殆どの構成要素は図４８に示された拡張器４８００と同一であり、同一番号が付されている。相違点は各フランジが第１のヘッドバンド５０１０及び第２のヘッドバンド５０１２に置換されていることにある。これは図４８に示された拡張器４８００と比較したとき、４本の長寸脚部を形成する。患者の身体に対する拡張器の適切な取付けのために、３本の長寸脚部も使用され得る。各ヘッドバンドの両端部には、骨ねじのための開口がある。骨ねじはバー孔拡張器４８００を患者に固定する上で不要なこともある。図示実施態様はバー孔拡張器４８００を患者に取付ける僅か２通りの例に過ぎないことに注意すべきである。バー孔拡張器４８００を安定的に取付ける多くの手法がある。更に、バー孔は通常は頭蓋内腔への進入のために使用されるが、この拡張器４８００は患者の身体の他の部分に対する類似手術に対しても容易に使用され得る。これまでは数時間を要した処理はバー孔拡張器及び軌道ガイド３８００により相当に短時間で実行され得る。
この新規な軌道ガイド３８００に対しては多くの用途が企図される。例えば、患者の身体の一定部分にアクセスすべく外科用器具が使用され得る。一例として人間患者の頭部を使用すると、軌道ガイド３８００は生体組織採取検査のために脳の所定領域に器具を投入するのに使用され得る。脳室シャント又はドレンの配置のために脳の脳室領域及び脳脊髄液にアクセスするのにも、器具は使用され得る。軌道ガイドはまた、神経外科医が脳室内視鏡検査を実行するためにも使用され得る。このような内視鏡検査における器具は脳の一部を視認する光ファイバを含むのが典型的である。器具は剛体又は可撓とされ得る。軌道ガイド３８００はまた、アルツハイマー病、多発性硬化症、ハンティングトン舞踏病、パーキンソン病及びその他の神経退行性疾病などの、脳の種々の他の障害又は疾病を治療又は検査するためにも使用され得る。淡蒼球はパーキンソン病の患者が有し得る震えを制御する一つのキーである。一定の処置においてはこの器官に対して電気信号を投入することによりパーキンソン病の影響を減少又は排除するのに、電極が使用される。これに加え、淡蒼球切断術（即ち、淡蒼球を破壊する）を実行するのに外科用器具が使用され得る。同様に、他のターゲットとしては視神経床及び視床下核が挙げられる。外科医に依っては脳幹の核領域及び非核領域を含む付加的ターゲットも考慮され得る。別の外科処置は脳内の腫瘍物質の除去である。腫瘍は軌道ガイド３８００の助けにより投入された器具を使用することにより位置特定されて排除され得る。更に他の処理は脳卒中又は他の医療状態に依り脳内に形成される損傷／病巣の除去である。
軌道ガイドの他の用途
上述したのは頭部及び脳に関する処理である。外科用器具の正確な配置により恩恵を受ける脳以外に関して実行され得る他の多くの外科処置がある。特に、軌道ガイドにより可能とされ得る侵襲が最小限の治療により、心臓及び肺の状態が改善されると予期される。このような処理においては軌道ガイドは身体入口と同様のものであると共に、ターゲットへの特定軌道に固定されてもよく、されなくてもよい。このような処理は更に、一つ以上の軌道ガイドの使用を必要とし、又は各入口が一つ以上の軌道ガイドを含むという複数の身体入口配置構成を必要とし得る。このような療法において外科用器具又は観察用工具は外科医が外科処置を実行し得るように挿入され得る。同様に、軌道ガイドにより特定ターゲット又は総括的ターゲットに対してプローブを投入し、寒冷療法、レーザ療法、ＲＦ融除、マイクロ波組織内治療、集中超音波療法及び他の療法が実行される。現在においてこれらの療法は全て、ＣＴ走査装置４３００などの画像形成装置と関連して身体の種々の部分で行われている。これらの療法の全てにおいて軌道ガイド３８００は種々のターゲットに対する器具の投入を容易なものとする。これに加え、バー孔拡張器４５００を使用すると、患者の身体内への工具の進入を必要とする処理が更に促進される。
図５１から図５５は身体入口として使用され得る軌道ガイド５１００を示している。図５１はＭＲスキャナ５１００内に位置せしめられた患者の端面図である。患者の身体には、身体入口型の軌道ガイド５１１０が所定位置に取付けられている。図５２はＭＲスキャナ５１００内に位置せしめられた患者の側面図である。図５２に示されるように、身体入口型の軌道ガイドは患者に関して所定角度で位置せしめられていることから、身体入口型の軌道ガイド５１１０の全体合計高さは従来のＭＲスキャナ５１００内に嵌合する。可動部材４２２０が身体に関し直交して位置せしめられたなら、可動部材４２２０はＭＲスキャナ５１００と干渉することもある。最も確かなことは可動部材４２２０が身体に対し直交して位置せしめられたなら、外科用器具は可動部材４２２０内に配置され得ないということである。カテーテルなどの外科用器具は可動部材４２２０の長手開口又は通路４２２２を貫通して延びる。患者に対し直交したとすれば、ＭＲスキャナ５１００と、可動部材４２２０の開口４２２２内に配置されつつある外科用器具との間に十分な空間はない。上記の身体入口型軌道ガイド５１１０は可動要素４２２０又はガイド部材２４０又は位置決め部材４００を備え得ることに注意すべきである。可動部材４２２０は患者に関して回転可能であることから、外科用器具は患者に関して外科医が取り得る任意の位置から可動部材４２２０内に配置され得る。開放磁石を有する走査環境では、傾斜付きベースは不要である。身体入口型の位置決め器に対するベースは垂直表面を備え、又は患者の身体に対し概ね平行な表面を備えて形成され得る。
図５３から図５５は身体入口型軌道ガイド５１１０を更に詳細に示している。図５３は身体入口型軌道ガイド５１１０の側面図であり、かつ図５４は身体入口型軌道ガイド５１１０の破断側面図である。可動要素４２２０は通路４２２２を含んでいる。可動要素４２２０はまた、ガイドステム端部４２３０及びベース端部４２１０も有している。ベース端部４２１０はボール形状である。身体入口型軌道ガイド５１１０は内部に開口又は通路５１２２を有するベース５１２０を含んでいる。通路５１２２は患者の身体及び患者のターゲット２７０へと外科用器具が通されるのを許容する。通路５１２２の一端には、カップ５１２４がある。カップ５１２４はカップが位置決め部材４２２０のボール状端部４２１０を把持するような寸法とされている。カップ５１２４はまた、ボール状端部４２１０の大径を越えて延伸し、可動部材４２２０のボール状端部４２１０を更に把持する部分も含み得る。ベース５１２０はまた、傾斜部分５１２６及び平坦ベース部分５１２８を含んでいる。平坦ベース部分５１２８は円状であると共に、第１のフランジ５１３０及び第２のフランジ５１３２を含んでいる。プラスチックリング５１４０は平坦ベースの第１のフランジ５１３０と第２のフランジ５１３２間のスロットと係合するフィンガ５１４２を含んでいる。フィンガ５１４２は第１のフランジ５１３０と第２のフランジ５１３２間のスロットに係合することから、ベース５１２０はプラスチックリング５１４０に関して回転又は揺動し得る。プラスチックリング５１４０は可撓接着用パッチ５１５０に結合され又は取付けられている。可撓接着用パッチは患者の種々の身体部分に合致し得る可撓材料から形成される。可撓接着用パッチの一側には、接着剤材料が配置される。接着剤は傾斜ベース部分５１２６に最も近接した可撓接着用パッチ５１５０と反対側の表面５１５２上に配置される。可撓接着用パッチ５１５０は患者に対して結腸瘻バッグを固定するのに使用され得る生体適合性材料、又は類似の材料により形成される。図５５は即時施錠機構５４００を含む実施態様を示している。ベースはハイピッチねじ山を備えている。また、施錠機構５４００はこれと対応するハイピッチねじ山を備えている。施錠機構５４００はねじ山付きベース部分に関して施錠機構５４００を回転するための単一アーム又はノブ５４１０も備えている。ノブ５４１０は患者から離間して位置せしめられることから、外科医はノブ５４１０に対し容易にアクセスし得る。ハイピッチのねじ山長さが使用されることから、ベースに関する所定位置に可動要素４２２０を施錠する上ではノブの僅かな回転のみが必要である。
図５５は身体入口型軌道ガイド５１１０の頂面図である。可動部材４２２０はガイドステム端部４２３０と、カップ５１２４内に位置せしめられたボール状端部４２１０とを含んでいる。ベースは傾斜ベース部分５１２６により傾斜されると共に、平坦ベース部分５１２８に対して取付けられる。平坦ベース部分はプラスチックリング部分５１４０に取付けられるが、プラスチックリング部分５１４０は可撓性身体パッチ５１５０と結合される。
作用時において、身体入口型軌道ガイド５１１０は次の様に使用される。最初に外科医は患者の身体内のターゲット２７０の概略的な箇所を決定する。ターゲット２７０の近傍で患者に対して切開が行われる。身体入口型軌道ガイド５１１０は次に切開部上に配置されることから、ベース５１２０内の通路５１２２は患者に形成された切開部上に位置せしめられる。通路５１２２は患者内のターゲットと切開部との間の線に概略的に整列される。可撓接着用パッチ５１５０が患者に取付けられて切開部をシールすると共に、身体入口型軌道ガイド５１１０に対する安定取付点を提供する。可動部材４２２０は軌道ガイド５１１０のベース５１２０内のカップ５１２４に関して再位置決めされ得る。ベース５１２０の全体がプラスチックリング５１４０及び可撓接着用パッチ５１５０に関して移動され得る。外科医は可撓接着用パッチに関してベースを移動することにより、患者と、患者周りに位置せしめられるＭＲスキャナとに関して種々の位置からの作用の融通性を獲得する。医師は最初に、ターゲットに関してベース５１２０を概略的に位置決めする。ベース５１２０はプラスチックリング及び可撓接着用パッチに関して回転され得ることから、外科医が切開部及び患者に関する任意の位置を取ることを可能とする。次に通路４２２２は可動部材４２２０内の開口又は通路４２２２内に配置される外科用器具がターゲット２７０と交差するのを確かなものとするために移動され得る。可動部材は１９９７年８月２８日に出願されて「外科用器具用軌道ガイド方法及び装置」と称された米国特許出願第０８／９１９，６４９号で論ぜられたものと同様に、可動部材の位置決めを助けるＲＦマイクロコイルを備え得る。
身体入口型軌道ガイド５１１０はターゲット２７０が比較的に大寸である場合に使用されることに注意すべきである。換言すると、軌道ガイド５１１０は比較的に大寸の器官である肝臓の生検材料を採取するために使用され得る。従って、ガイド部材４２２０が僅かに所定位置から外れても、サンプルは肝臓の僅かに異なる部分から由来し、依然として有効である。施錠部材を配備することは可能であるが、図示された身体入口型軌道ガイド５１１０は可動部材４２２２に対する施錠部材を特徴としない。カップ５１２４は可動部材４２２０のボール状端部４２１０を堅固に保持してボール状端部４２１０が殆どの条件下で移動しない様にされる。前述のように、身体入口型軌道ガイド５１１０は比較的に大寸のターゲット２７０に関して使用されることから、呼吸に起因する逸脱に依る可動部材の僅かな移動は大寸のターゲット２７０内への外科用器具の配置に対して影響を与えない。通路４２２２及び通路５１２２を貫通してターゲット２７０まで外科用器具が挿入されると共に手術が実行されたなら、外科用器具は取外される。身体パッチ５１５０もそのときに取外され得る。身体パッチ５１５０を取外すことにより、軌道ガイド５１１０全体も取外される。次に切開部が外科医により縫合又は包帯されて手術が終了する。身体入口型軌道ガイド５１１０の主な利点は手術がＣＴ又はＭＲ環境で比較的に迅速になされ得ることである。また、身体パッチ５１５０は該当領域を清潔かつ清浄に維持するものでもある。これまでは困難又は不可能であり又は長時間を要した手術は今や容易にかつ効率的に実行され得る。
身体入口型の軌道ガイド５１１０に対しては他の多くの用途が企図される。軌道ガイド５１１０は腹部もしくは骨盤又はそれらの近傍における器官を生体組織採取検査し又はこのような器官に対して治療を提供するのに使用され得る。肝臓生体組織採取検査、腎臓生体組織採取検査、膵臓生体組織採取検査、副腎生体組織採取検査が挙げられる。これに加え、一定の処置は生体組織採取検査及び治療の両者を必要とする。最初に生体組織採取検査のニードルが使用されてから、治療に使用される器具が生体組織採取検査用ニードルに対し置換される。治療を加える器具としては熱的融除用の器具、及びＴＩＰＳ（経頸静脈性肝内門脈体循環短絡術）などの、種々の器官に対して短絡を提供する器具が挙げられる。軌道ガイド５１１０はまた、胆汁排出を行うべく使用され得ると共に、骨盤又は腹部における又はそれらの近傍における他の生体組織採取検査及び処置を行うためにも使用され得る。軌道ガイド５１１０はまた、患者の背部における処置又は脊柱の近傍における処置に対しても使用され得る。神経ブロック、硬膜外注射、小関節面注射、仙腸関節注射、及び脊髄切開術は軌道ガイド５１１０により行われ得る処置の一例に過ぎない。頭部及び首部における非脳処置及び生体組織採取検査もまた、軌道ガイド５１１０を使用して達成され得る。三叉神経痛は軌道ガイド５１１０を使用して処置され得る。肋膜、肺及び縦隔腔の生体組織採取検査、及び肺の体積を減少させる気腫の除去は軌道ガイドを経皮的に使用して行われ得る。軌道ガイド５１１０はまた、胎児水頭症の分水及び胎児水腎症の処置などの胎児手術に対しても使用され得る。これらは身体入口型軌道ガイド５１１０を使用してなされ得る可能的処理の一例に過ぎない。装置を使用して、他の幾多の処理が達成される。更に、装置は他の将来的な外科処置を生み出すものである。
上記説明は例示を意図しており、限定的なものでないことは理解されよう。当業者であれば、上記説明に鑑みて他の多くの実施態様が明らかであろう。従って、本発明の範囲は添付の請求の範囲に対する権利付与の全範囲における均等物に従いながら、請求の範囲を参照して決定されるべきである。
【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５ａ】
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【図５ｂ】
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【図６ａ】
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【図６ｂ】
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【図７ａ】
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【図７ｂ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１Ａ】
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【図４１Ｂ】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
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【図５１】
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【図５２】
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【図５３】
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【図５４】
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【図５５】
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