(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
超顕微手術を行うべき患者の眼球を固定する手段と、
前記眼球上の所定点の位置にマークを付す手段と、
手術具を位置に関する位置精度、すなわちイ）前記手術具の先端が前記所定点で前記眼球に進入することを可能にし、この後ロ）前記所定点の周りに前記手術具を回動させることを可能にし、位置精度で動かし得るようにこの手術具を支持する手術具支持位置決め手段であって、前記手術具の先端が前記眼球内部における任意の希望位置に位置決めして超顕微手術を行うことができる該手術具支持位置決め手段と、
前記工具支持位置決め手段に作動するように関連し、また前記手術具の位置と、作動とを操作し、外科医の手を前記手術具から物理的に隔絶する遠方制御手段と
を具え、
この構造により、使用中、外科医が前記遠方制御手段によりこの手術具の先端を位置決めし、次にこの手術具の先端を操作して超顕微手術を実施し得ることを特徴とする眼球の超顕微手術システム。
【請求項２】
所定点の位置にマークを付す手段が空間内に点を画成する手段から成る請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
空間内に点を画成する前記手段が異なる平面内に支持される少なくとも２個のレーザから成り、これ等レーザのそれぞれのレーザビームが空間内で交差し、このレーザビームの交差点が空間内に画成された前記点になるように前記２個のレーザが配置されている請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
空間内の前記点を前記所定点に合致させ得るよう前記眼球と、空間内の前記点とを互いに相対的に動かす手段を更に具える請求項３に記載のシステム。
【請求項５】
前記眼球と、空間内の前記点とを互いに相対的に動かす手段は患者の頭の位置を固着するヘッド固着手段と、前記遠方制御手段の制御を受けて３個の直交する平面内で前記ヘッド固着手段を動かす手段とを具える請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
前記手術具支持位置決め手段は、さらに、前記所定点の周りに前記手術具を回動させるようこの手術具に他の２個の運動自由度を与える立体空間マニプレータを有する構成とし、この立体空間マニプレータに、前記手術具並進テーブルを支持した請求項５に記載のシステム。
【請求項７】
前記手術具の構造上の欠陥、又はこの手術具の先端の形状の欠陥を補正するため、この手術具の先端の位置を調整し得るよう、前記立体空間マニプレータ上で少なくとも１個の運動の自由度を有するように前記手術具並進テーブルを支持した請求項６に記載のシステム。
【請求項８】
前記手術具を操作し、又は働かせるため、前記遠方制御手段の制御を受ける少なくとも１個のアクチュエータを前記手術具並進テーブルに更に設けた請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
前記所定点でそれぞれのレーザビームが相互に互いに交差するように配置された１対のレーザを前記手術具並進テーブルに支持し、前記所定点でそれぞれのレーザビームが相互に互いに交差するように前記１対のレーザを含む平面とは異なる平面内に配置された第２対のレーザを前記立体空間マニプレータに支持した請求項６に記載のシステム。
【請求項１０】
前記入力装置をジョイスティック、及び／又はキーボードとした請求項１に記載のシステム。
【請求項１１】
前記手術具は、マイクロカッタ、マイクロ鉗子、マイクロ解剖器具、又はマイクロインプランタを含む任意の外科手術具とし、前記手術具支持位置決め手段により支持するものとした請求項１記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
発明の分野
本発明は超微細な手術、特に、通常、網膜組織、又はその付近、視神経、及び網膜前室での眼球の繊細な超顕微手術において、眼球外科医を助ける外科手術装置に関するものである。
【０００２】
発明の背景
網膜は眼球の後方内面をライニングする非常に小さい組織である。それは厚さが僅か0.25〜0.3mmであり、面積は１５平方センチである。西欧諸国では、網膜の病気は治療不能の盲目の主要な原因となっている。精密に決定された網膜位置に、また血管内のような特定の深さに、又は網膜の特定の細胞に、５ミクロンより良好な精度で生物学的治療、又は手術を加えることができることは生命にかかわる要求である。現在、このような生物学的治療、又は手術をこのような精度で達成することはできず、従って、網膜の特殊な薬による治療、及びその他の治療は行うことができない状態である。網膜の小さな区域のみを標的とする時は、全身の循環系を通じて薬を与えることは不可能であり、また、網膜内の特定の位置でなく、眼球の含有物内に強力な薬剤を投与することは好ましくない作用を生ずる。
【０００３】
直径が数ミクロンという面積の組織に、繊細な操作を行おうとする現在の眼球の超顕微外科手術は、外科医が顕微鏡下に、手動操作で、外科手術具を正確に制御することができないため、成功率が限定されている。最も落ち着いた手でも生理的な震えは避けることができず、静止していても、その震えは約５ミクロンの振幅を有し、毎秒７〜１２サイクルの周波数を有する。３０分の活動後であると、この生理的な震えは毎秒４〜６サイクルの周波数で、２〜５ｍｍの振幅に増大する。
【０００４】
種々の眼科研究所では、血管のビボカニューレ挿入、及び組織プラスミノゲン活性剤（TPA）のような凝塊除去剤の注入によって、（主に動物の）網膜の動脈、及び静脈の閉塞を治療しているが（Allf、及びde Juan Jr、1987年）、通常、２０％又はそれ以下という非常に低い成功率のため、人間に対する通常の外科治療でのこの技術の適用は妨げられている。この成功率の低さは、動脈、即ち血管の閉塞の場合、微小カニューレ挿入を試みた時、外科医が血管を損傷させてしまうからである。血管の大きさ（通常約100ミクロン）に比較し、微小カニューレ挿入装置は相対的に大きい（通常20〜50ミクロン）。
【０００５】
Hunter等は角膜、及び水晶体手術を自動化するようにした複雑な遠方操作による顕微外科手術ロボットを発表している（Hunter等、1994年）。しかし、このシステムは網膜の超顕微外科手術の自動化には適しない。
【０００６】
特に動物実験において、眼科外科医を助ける手動システムは長年にわたり知られており、そのシステムはマイクロピペットのような外科手術具を支持するため、立体空間システムを組み込んでいて、局部平面において眼球窩内に手術具を入れる点に合致する回動点の周りに、手術具軸を指向させている（Toth等、1992年、及びBenner等、1993年）。しかし、このようなシステムは生理的な震えを外科手術具の先端から完全に分離しておらず、しかも手動操作のため必然的に手術に時間を要し、人間の手術に適用する実用性に欠ける欠点がある。
【０００７】
発明の要約
本発明の目的は患者から外科医の手を分離し、位置決め精度と位置決め速度とを向上させ、眼球の超顕微手術に適用する実用化された眼球の超顕微手術システムを得るにある。
【０００８】
本発明眼球の超顕微手術システムは、超顕微手術を行うべき患者の眼球を固定する手段と、
前記眼球上の所定点の位置にマークを付す手段と、
手術具を位置に関する精度で動かし得るようにこの手術具を支持する手術具支持位置決め手段と、
外科医の手を前記手術具から物理的に分離して、前記手術具の位置と操作とを遠方制御する遠方制御手段とを具え、
この構成により、使用中、前記所定点で前記手術具の先端が眼球に入るよう外科医が前記遠方制御手段によりこの手術具の先端を位置決めし得ると共に、前記所定点の周りに前記手術具を回動させることができ、この手術具の先端をこの眼球内の任意希望する位置に位置決めし、次にこの手術具の先端を操作して超顕微手術を実施し得ることを特徴とする。
【０００９】
所定点の位置にマークを付す手段が空間内に点を画成する手段から成るのが好適である。
空間内の前記点を前記所定点に合致させ得るよう前記眼球と、空間内の前記点とを互いに相対的に動かす手段を前記システムが更に具えるのが好適である。
【００１０】
空間内に点を画成する前記手段が異なる平面内に支持される少なくとも２個のレーザから成り、これ等レーザのそれぞれのレーザビームが空間内で交差し、このレーザビームの交差点が空間内に画成された前記点になるように前記２個のレーザが配置されているのが好適である。
【００１１】
前記眼球と、空間内の前記点とを互いに相対的に動かす手段は患者の頭の位置を固着するヘッド固着手段と、前記遠方制御手段の制御を受けて３個の直交する平面内で前記ヘッド固着手段を動かす手段とを具えているのが好適である。
【００１２】
前記手術具支持位置決め手段は前記所定点の周りに前記手術具を回動させるようこの手術具に２個の運動の自由度を与える立体空間マニプレータと、前記手術具に少なくとも１個の他の運動の自由度を与え、前記所定点を通じて前記眼球の内方、及び外方に前記手術具を直線状に動かすことができるよう前記立体空間マニプレータに支持される手術具並進テーブルとを具えているのが好適である。
【００１３】
前記手術具の構造上の欠陥、又はこの手術具の先端の形状の欠陥を補正するためこの手術具の先端の位置を調整し得るよう、前記立体空間マニプレータ上で少なくとも１個の運動の自由度を有するように前記手術具並進テーブルを支持しているのが好適である。
【００１４】
前記手術具を操作し、又は働かせるため、前記遠方制御手段の制御を受ける少なくとも１個のアクチュエータを前記手術具並進テーブルに更に設けるのが好適である。
【００１５】
前記所定点でそれぞれのレーザビームが相互に互いに交差するように配置された１対のレーザを前記手術具並進テーブルに支持し、前記所定点でそれぞれのレーザビームが相互に互いに交差するように前記１対のレーザを含む平面とは異なる平面内に配置された第２対のレーザを前記立体空間マニプレータに支持するのが好適である。
【００１６】
前記工具支持位置決め手段に作動するように関連するコンピュータを前記遠方制御手段に設け、前記手術具の位置と、作動とを操作し、制御するための外科医からの命令を受信するジョイスティック、及び／又はキーボードを前記コンピュータに設けるのが好適である。
添付図面を参照して、例として本発明の実施例を説明する。
【００１７】
好適な実施例の詳細な説明
図１は眼球の超顕微手術のためのシステム１０の一実施例の機能ブロック線図を示す。このシステム１０は超顕微手術を実施しようとする患者の眼球１４を固定する手段１２を有する。眼球を固定する手段１２は通常、アイリングの形状であり、手術を開始する前に、このアイリングを患者の眼球にクランプする。
【００１８】
眼球の手術を行う時、網膜、及び視神経、又は前室の角膜のための平面部として知られる強膜上の４個の位置のうちの１個を通じて、外科手術具を挿入するのが好適である。マーカ１６を使用して４個の利用できる位置Ｐの１個にマークを付し、この位置で切開を行い、眼球１４の強膜を通じて外科手術具を眼球窩内に通す。
【００１９】
この超顕微手術システム１０に使用する全ての手術具は手術具支持位置決め手段１８によって支持され、位置決めされ、操作される。この手術具支持位置決め手段１８は立体空間マニプレータ２０と、この立体空間マニプレータ２０に支持される手術具並進テーブル２２とを具える。立体空間マニプレータ２０を使用して、手術具並進テーブル２２上の外科手術具を位置決めし、この手術具の先端を眼球１４上の点Ｐに配列させることができる。次に手術具並進テーブル２２を操作し、点Ｐを経て手術具を眼球１４内に直線状に動かす。その後、立体空間マニプレータ２０、及び／又は手術具並進テーブル２２を別個に又は組み合わせて使用し、手術具を点Ｐの周りに回動し、手術具の先端を任意希望の位置に位置決めし、次に、手術具を操作して超顕微手術を行う。
【００２０】
通常は、患者をこのシステム１０に固着している時は、マーカ１６によってマークを付した空間内の点に、点Ｐは合致していない。マーカ１６により眼球１４上に眼で見えるように点Ｐを付すため、ヘッド位置決め手段２４によって患者の頭を動かし、マーカ１６が眼球１４上に点Ｐのマークを正確に付すことができるようにする。眼球１４に焦点を合わせる手術顕微鏡２８を通じて、外科医２６は眼球１４の内部、外部を見ることができる。外科医２６は眼球を見ながら手術具支持位置決め手段１８に保持した手術具を遠方制御手段３０によって操作することができる。遠方制御手段３０はコンピュータ３２、制御入力装置、ジョイスティック３４、３５、及びキーボード３６を有する。遠方制御手段３０の一部である測定制御ユニット３８はマーカ１６、立体空間マニプレータ２０、手術具並進テーブル２２、及びヘッド位置決め手段２４等とコンピュータ３２との間を接続する作用を有する。測定制御ユニット２８はコンピュータ３２からの命令を通じてこれ等の構成部分のそれぞれを制御し、またこれ等の装置の作動状態をコンピュータ３２に知らせる。
【００２１】
図２はアイリング１２、立体空間マニプレータ２０、手術具並進テーブル２２、ヘッド位置決め手段２４、及び眼球１４の点Ｐの構造、及び相互の代表的な位置関係を線図的に非常に簡単化した形状で示している。
【００２２】
立体空間マニプレータ２０はＬ字状ベース４０を具え、このＬ字状ベース４０は水平平面内にある底板４０Ａと、垂直平面内に延在する直立板４０Ｂとから成る。アーム４２を直立板４０Ｂ上に取り付け、直立板４０Ｂに垂直に、底板４０Ａに平行に延在する軸線ＸＸの周りにアーム４２を回転し得るようにする。アーム４２には摺動移動台４８を支持する弓形部４６を設ける。摺動移動台４８に固着したブラケット４９に手術具並進テーブル２２を取り付け、先端５１を有する外科手術具５０を手術具並進テーブル２２によって支持する。眼球１４上の手術具進入点が点Ｐに合致する位置まで、ヘッド位置決め手段２４内に固着された患者の頭５２を移動させるため、ヘッド位置決め手段２４を底板４０Ａ上に支持する。
【００２３】
立体空間マニプレータ２０を非常に詳細に図３、及び図４に示す。これ等の図面から、アーム４２は直角な形状をしていて、一端は取付けリング５４で終わっていることが明らかである。この取付けリング５４は軸線ＸＸの周りにアーム４２が回転可能なようにアーム４２を直立板４０Ｂに取り付けている。軸線ＸＸの周りのアーム４２の実際の回転は、直立板４０Ｂに固定されたステップモータ５６によって行われる。ステップモータ５６はジョイスティック３４、又はキーボード３６を通じて外科医２６から制御信号を受信する。弓形部４６の曲線に沿って移動台４８は一側から一側に摺動することができる。
【００２４】
また特に、アーム４２が水平平面内にある時、移動台４８が湾曲部４６に沿って摺動する際、移動台４８は一定の定まった半径Ｒで垂直軸線ＹＹの周りに実際上、回転する。点Ｐは軸線ＸＸ、及びＹＹの交点にある。湾曲部４６、及び移動台４８は共にＲに等しい曲率半径を有する。従って、移動台４８上に固定され、又は支持された任意の点Ｗに関して、この点Ｗから点Ｐまでの距離は、アーム４２が軸線ＸＸの周りに回転しても、また移動台４８が湾曲部４６に沿って移動しても一定に留まる。このことは次に説明するようにマーカ１６にとって重要である。
【００２５】
超顕微手術を開始する時、手術具の切開進入点が点Ｐに合致するように眼球１４を設置する。図３において、眼球１４Ｒ、１４Ｌは眼球１４によって示された実際の手術位置に対する患者の眼球の代表的な離間距離を表している。ヘッド位置決め手段２４（図１、及び図２参照）を操作して、眼球１４について示された位置まで眼球１４Ｒ、１４Ｌを動かす。
【００２６】
移動台４８の摺動をステップモータ５８によって行う。このステップモータ５８もジョイスティック３４、及び／又はキーボード３６を介する外科医２６の制御下にある。NEWPORT CORPORATIONによって製造されるモデルNo．BG 160のようなゴニオメータを立体空間マニプレータ２０として使用することができる。
【００２７】
図４は図３に示す立体空間マニプレータ２０の端面図であるが、手術具並進テーブル２２を仮想線で取付け位置に示し、また釣合わせシステム６０も示す。テーブル２２の長手方向が水平線に対して約４０°の角度で移動するように、手術具並進テーブル２２を移動台４８に取り付ける。
【００２８】
手術具並進テーブル２２の一層の詳細を図５〜図７に示す。外科手術具５０をラック６１上に着座させ、プレスブロック６２（図６、及び図７参照）によって外科手術具５０を所定位置にクランプする。連結ブラケット６３Ａによってラック６１、従って手術具５０を摺動台６４に取り付ける。また圧電駆動装置６９の抜差し自在軸６８を別個のブラケット６３Ｂによって摺動体６４に取り付ける。摺動台６４は軸受ブロック６６内に着座している。圧電駆動装置６９を付勢することによって、軸６８を駆動し、摺動体６４を直線運動させ、従って手術具５０を前進、又は後退させる。手動ハンドル（図示せず）を使用して、摺動継手６５によってラック６１と摺動体６４との間に更に直線運動を行わせる。これにより、外科手術の開始前に、手術具の製作上の欠陥（即ち先端５１が完全に真直ぐでないとか、先端が本体に対して中心をずれているなどの欠陥）から必要になる手術具５０の先端５１の位置の微調整が可能になる。
【００２９】
図５に一層明瞭に示すように、手術具５０の両側に縦方向に延在する１対の親ねじ７０を本体６６に連結する。摺動体７２を両方の親ねじ７０の間に横方向に延在し、これ等の親ねじ７０に螺合させる。摺動体７２に凹所７４を設け、手術具５０の作動プランジャ７７のヘッド７６をこの凹所内に収容する。各親ねじ７０の各上端に歯車７８を固着する。歯車７８間に配置され、歯車７８に噛合する歯車８０を設け、（図５、及び図７にのみ示す）ステップモータ８２によってこの歯車８０を駆動する。本体６６に取り付けられて、この本体６６から直立して延びる壁ボード８４にステップモータ８２を取り付ける。壁ボード８４内に着座する軸受８１と推力レース７９とに各親ねじ７０の一端を保持する。各親ねじの反対端を軸受ブロック８３（図６参照）に回転自在に保持する。
【００３０】
ステップモータ８２を作動させることによって歯車８０を回転し、この歯車８０によって歯車７８にトルクを与え、従って対応する親ねじ７０を回転させる。親ねじ７０が回転すると、この親ねじ７０の回転方向に応じた方向に親ねじに沿って摺動体７２が直線状に動く。このようにして、プランジャ７７を押圧し、又は引張り、手術具５０を作動させる。
【００３１】
手術具並進テーブル２２のベース８６（図６、及び図７参照）を下にあるブラケット８８に枢着する。ブラケット８８を摺動ブラケット９０に固着する。ブラケット９０を固定ブラケット９２に固着し、ブラケット４９を介して、この固定ブラケット９２を立体空間マニプレータ２０の移動台４８に取り付ける。ブラケット８８によって手術具並進テーブル２２をピン９４の周りに回動させることができる。このピン９４はテーブル２２の長さの方向に対し横方向に水平平面内に延在する。ピン９４の周りの回動の角度は手動の親指ハンドル９５により、又はコンピュータ３２を通じて外科医２６の制御下にあるステップモータ（図示せず）により、又はその他のアクチュエータ（空気アクチュエータ、又は液圧アクチュエータ）により行うことができる。親指ハンドル９５を設ける場合には、ロックナット９７を設け、ピン９４の周りのテーブル２２の位置をロックする。
【００３２】
親指ねじ９６の回転によって、テーブル２２の長さの方向に垂直な側方にテーブル２２の位置調整を行えるように、ブラケット９０の形態を定める。しかし、代案の実施例では、ブラケット９０の運動をコンピュータ３２を介して、ステップモータにより、又は他のアクチュエータにより制御することができる。ブラケット８８、及び／又はブラケット９０によって行うことができるテーブル２２に対する位置調整、及び摺動体６４、及びベアリングブロック６６との間の位置調整を行い、手術具５０、特に手術具の手術先端５１の製造時の欠陥を修正する。特に、これ等の調整は先端が精密に真直ぐでないか、中心がずれている先端５１を修正するために行われる。ボルト１０２を介してブロック９２に固定された下にある取付けレール１００にねじ９８（図７参照）によってブラケット９０を固着する。
【００３３】
点Ｐを視覚で見えるように示すためのマーカ１６は、手術具５０の両側に手術具並進テーブル２２上に取り付けられた第１対のレーザ１０４（図５、及び図６参照）と、立体空間マニプレータ２０の直立板４０Ｂに固着された第２対のレーザ１０６とを具える。レーザ１０４、１０６のそれぞれのレーザビームが点Ｐで交差するように、これ等レーザを設定する。
【００３４】
レーザ１０６を直立板４０Ｂに固着するから、最初に設定した後は、アーム４２の回転と共に動くことはない。しかし、レーザ１０４はブラケット１０５によってブロック９２に取り付けられているから、アーム４２、及び移動台４８と共に動く。この移動によってもレーザ１０４からのビームが点Ｐからそれることはない。これは軸線ＸＸ、ＹＹ、半径Ｒ、及び点Ｗ（図３参照）の間の上述の関係に起因する。レーザ１０４は移動台４８、及びアーム４２と共に移動するように固着されているから、点Ｐを通過するようにレーザ１０４を一旦配列すると、アーム４２が軸線ＸＸの周りに回転し、移動台４８が軸線ＹＹの周りに移動しても、レーザビームは常に点Ｐを通過する。
【００３５】
最初に述べたように、点Ｐは手術具５０の先端５１を眼球１４内に通す眼球１４上の点を画成している。レーザ１０４、１０６からのビームの交差点は自由空間内の１点であり、一方、点Ｐは眼球１４上の物理的な位置である。レーザビームの交点を点Ｐに合致させるためには、点Ｐがレーザビームの交差点に合致する位置まで患者の頭５２を動かすことが一般に必要である。
【００３６】
図２に関連して以前に説明したように、まず患者の頭５２をヘッド位置決め手段２４に固着し、次に点Ｐがレーザビームの交差点に合致して点Ｐが眼球１４上に見えるようになるように、ヘッド位置決め手段によって患者の頭５２を動かすことによって、このことは達成される。この目的のため、ヘッド位置決め手段２４はＸＹＺ位置決め装置１１２に固着されたブレース１１０を具える。それぞれＸ方向、Ｙ方向、及びＺ方向のＸＹＺ位置決め装置の移動は、ジョイスティック３５（図１参照）、及び／又はキーボード３６を介して外科医２６によって制御される別個のステップモータ、又はDCモータ（図示せず）によって行われる。
【００３７】
ステップモータ５６に加わる負荷を減らすため、釣合わせシステム６０（図４参照）をアーム４２に作動可能に連結する。モータ５６に加わる負荷は軸線ＸＸの周りのアーム４２の回転位置によって著しく変化することは明らかである。アーム４２がほぼ水平平面内にある時、モータ５６に加わる負荷は最大であり、一方、アーム４２が垂直平面内にある時、モータ５６に加わる負荷は最小である。釣合わせシステム６０は、ばねで負荷を受ける１対のプーリ１１４を具え、このプーリの周りに鋼ワイヤ１１６を延在させる。この鋼ワイヤ１１６を１対のローラ１１８に通し、次に取付けリング５４に取り付ける。一体のラチェット（図示せず）、及び爪１２０を使用することによって、プーリ１１４のばねに所定の引張力までプリロードを加えることができる。垂直位置から水平位置までのアーム４２の回転の程度が大きい程、ワイヤ１１６の張力は一層大きくなり、従って釣合わせ効果は一層大きくなる。
【００３８】
立体空間マニプレータ２０、手術具並進テーブル２２、ステップモータ、及びシステム１０のその他の構成部分はシステムの全体としての位置決め精度が５ミクロン以下になるよう寸法公差を有するように選択するのが好適である。これは現在市販されていて入手できる装置について達成することができる。例えば、以前に述べたように、立体空間マニプレータ２０はNEWPORT CORPORATIONから入手できるBG 160ゴニオメータの形にすることができ、手術具５０の直線運動を行わせる駆動装置６９としてはBURLEIGHのリニヤトランスレータのような圧電駆動装置を有するリニヤ位置決め装置がある。
【００３９】
顕微手術を行っている間、特殊な機能を行わせるため、手術具並進テーブル２２によって支持する手術具５０を変更することができる。例えば、眼球１４の強膜を通して点Ｐの位置に孔をあけるため、手術具として最初にダイヤモンドドリルを使用する。網膜の層に特殊な薬剤を注入するのが望ましい場合には、手術具５０をマイクロピペットに交換し、網膜の層の１個に望ましい薬剤を超微小注射することができる。また、瘢痕組織を除去するのが望ましい場合には、手術具５０を１対のマイクロシザースにすることができる。
【００４０】
システム１０の操作の方法を詳細に説明する。
最初に、患者の眼球１４をアイリング１２によるクランプによって固定し、次に患者の頭５２をヘッドブレース１１０に固着する。レーザ１０４、１０６を付勢し、空間内に１点を画成する。この点は最終的に切開口と、手術具５０の回動点Ｐとを形成する点である。外科医２６がジョイスティック３５、又はキーボード３６を介してＸＹＺ位置決め装置１１２を作動させ、レーザ１０４、１０６の交差点が互いに合致して、これにより、眼球１４上に点Ｐをマークする位置まで眼球１４を動かす。外科医２６は顕微鏡２８を通じて、点Ｐがレーザ１０４、１０６の交差するビームに合致していることを見ることができる。適切な外科手術具５０をテーブル２２に固定し、ジョイスティック３４によって立体空間マニプレータ２０、及び手術具並進テーブル２２を介して手術具５０を動かすことにより、手術具５０の先端５１を眼球１４上の点Ｐに接触させることにより、点Ｐに切開口、即ち孔を形成する。ジョイスティック３４を更に操作することによって、外科医２６は圧電モータ６９を付勢し、手術具５０の先端を直線的に動かして、点Ｐにおいて眼球１４に手術具を挿通させる。
【００４１】
網膜の層に特殊な薬剤の超微小注射を行うのが望ましい場合、テーブル２２上の手術具５０をまず眼球１４から後退させ、次にマイクロピペットに交換する。マイクロピペットの先端を点Ｐに配列し、次に再び圧電駆動装置６９を操作することによってマイクロピペットの先端を直線的に眼球１４内に動かす。軸線ＸＸの周りのアーム４２の回転と、移動台４８の摺動との組み合わせにより、点Ｐの周りにマイクロピペットを回動させることによって、超微小注射を行うべき特定の位置に到達することができる。点Ｐは手術具５０のための回動点を形成しているから、このような運動によって、眼球の強膜にいかなる圧力も誘起しない。マイクロピペットの先端が希望する位置にある時、そこで外科医２６はジョイスティック３４、又はキーボード３６を介してステップモータ８２を作動させ、親ねじ７０を回転し、これにより、摺動体７２を強制的に下方に直線的に動かし、マイクロピペットのプランジャ７７を押圧して、薬剤の希望する量を送給する。
【００４２】
次に、ジョイスティック３４、又はキーボード３６を介して、外科医２６の制御によって再びマイクロピペットを後退させ、切開点Ｐを縫合する。
【００４３】
外科手術具５０の全ての運動は外科医２６が遠方制御手段３０を操作することによって達成し得ることは明らかである。使用中、外科医の手によって実際上、外科手術具５０を動かすことはない。手術具５０の欠陥を修正する必要があれば、手術具５０を眼球１４内に挿入する前に、ブラケット８８、９０による手術具並進テーブル２２の調整を行う。このようにして、外科医の手は外科手術具５０から物理的に分離している。更に、このシステムの構成部分の位置的精度に起因し、外科医は通常の手の震えによる無関係な損傷を起こす恐れがなく、精密な超顕微手段を行うことができる。
【００４４】
人間の眼より著しく小さいラットの眼について今日まで行った実験では、現在市販されていて、入手できる構成部分を使用して、システム１０は１ミクロン程度の位置的精度と反復性とで、好結果で作動することができる。
【００４５】
遠方制御装置３０に、更にコンピュータ３２に、ディジタル化タブレットを加えることにより、システム１０によって行われる外科手術を半自動化、又は完全自動化することができる。特に、外科医２６はディジタル化タブレット上に、顕微鏡２８から生じた網膜の影像の投影を見ることができる。外科医はこの影像から、網膜上の手術位置を立体可視的に確認することができる。手術具５０の挿入点Ｐに関して適切な局所平面の確認ができるよう、手術の状態の３次元座標をコンピュータ３２に送ることができる。ディジタル化タブレットによって２次元、又は３次元を選択する外科医２６によって、点Ｐの３次元位置に手術具の先端を入れ、顕微鏡２８の焦点合わせ素子の位置を報告するエンコーダ（図示せず）を介して、第３の寸法をコンピュータ３２に通知する。代わりに、Hunter等が眼球、及び角膜の外面の立体感を出すために使用したように（Hunter等、1993年）、この測定を行うためレーザ表面走査装置（図示せず）を使用することができる。即ち、外科医２６はキーボード３６、及び（もしあれば）ディジタル化タブレットを介して、手術具５０の先端５１についての特定の位置を特定することができ、コンピュータ３２、及び測定制御ユニット３８のプログラムされた制御の許で立体空間マニプレータ２０、及び手術具並進テーブル２２を作動させ、眼球１４内の希望する位置に手術具５０の先端５１を配置する。
システム１０の他の変形では、感覚フィードバックをジョイスティック３４に設け、外科手術具５０の先端に接触する組織の反力によって、外科手術具５０の先端に作用する力を外科医２６が感知することができるようにする。
【００４６】
更に、眼球１４の位置を変えるため、モータ、又はアクチュエータ（図示せず）によってアイリング１２を駆動するようにすることができる。
【００４７】
ここに図示し、説明したシステム１０において、特殊な機能を遂行するため、手術具並進テーブル２６上の手術具５０を手動で交換することができる。しかし、例えば手術具並進テーブル２２に順次、固着し得る多数の異なる手術具を装填したタレット装置によって、手術具５０を自動的に交換し得るようにすることが考えられる。
【００４８】
使用に当たり、本発明によるシステム１０の実施例は人間の眼の外科手術を行う現在の手動技術より大きな利点を有する。このシステム１０の高い位置決め精度によって網膜血管、又は網膜組織に薬剤を注射することができ、損傷、又は出血を生ずることなく、網膜下の組織、又は血管内に化合物を注入することができる。また、このシステムは半自動化ができ、手術時間の短縮が可能であるため、局部麻酔を行って外来患者の眼球外科手術が可能である。研究の段階で発達した眼球手術の全種類は今や日常の外科治療に実行し得るようになっており、このような手術の成功割合が著しく向上することが期待される。
【００４９】
システム１０は現在の多くの眼球外科治療に使用することができ、年齢に関係する有斑退化（米国で４０才以上の3000万人に発生）、網膜血管閉塞（米国で1000人中2.1人に発生）、緑内障、及び網膜炎色素崩壊症のような病気のための外科装置における制御された局部的治療の新しい分野に道を開くものである。
【００５０】
本発明が適用できる未来の外科技術としては、組織処理した内皮細胞移植組織のような網膜移植（Nathan等、1995年）、網膜剥離を治療するための網膜前隔膜の移植、血管治療のための遺伝子療法（Willard等、1994年）、人工固定具の移植（Roush、1995年）、及びエキサイマレーザ注入がある。
【００５１】
外科手術システムの分野の当業者には、本発明に種々の変更を加え得ることは明らかである。例えば、マイクロカッタ、マイクロ鉗子、マイクロ解剖器具、又はマイクロインプランタを含む任意の外科手術具をシステム１０に装填して操作することができる。また、高解像度三次元カメラを顕微鏡２８と共に使用することによって、外科医は遠方制御による手術を行うため、このシステム１０を使用することができる。例えば手術を実施する場所から数キロメートル、又は実際の手術は外国で行われるというように、患者から遠方の位置で外科手術を実施することができる。患者と同一の室内に外科医がいる必要はない。本発明は次に記載する請求の範囲から明らかな本発明の範囲内において、これ等の変更、及びその他の変更を加えることができる。
【００５２】
引用文献
以上の説明に引用した文献は次の通りである。
Allf、及びde Juan Jr、1987年
B.E．ALLF、及びEs．de Juan Jr．、In Vivo Cannulation of Retinal Vessels、Greafe’s Arch Clin Exp Opthalmol(1987年)225:221-225
Benner等、1993年
Jeffrey D Benner等、A．Glass Micropipette Holder for Opthalmic Surgical Procedures、American Journal of Opthalmology Vol 116 No．4 511-512(1993年)
Hunter等、1993年
Ian W．Hunter等A Teleoperated Microsurgical Robot and Associated Virtual Environment for Eye Surgery、Presence Vol 2 No 4 Fall 1993、265-280
Nathan等、1995年
Nathan等、Proc Natl Acad Sci USA 92:8130-8134(1995年)
Roush、1995年
W．Roush、Science 268:637-638(1995年)
Toth等、1992年
Cynthia A．Toth等、Ultramicrosurgical Removal of Subretinal Hemorrhage in Cats、American Journal of Opthalmology、113:175-182(1992年)
Willard等、1994年
J．E．Willard等、Circulation 89:2190-2197(1994年)
【００５３】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明眼球の超顕微手術システムの一実施例の機能ブロック線図である。
【図２】図１に示したシステムの手術具支持位置決め手段と、ヘッド固着手段との線図的図面である。
【図３】図１に示したシステムに組み込んだ立体空間マニプレータの斜視図である。
【図４】張力システムを組み込み、手術具並進テーブルを仮想線で示した図３に示す立体空間マニプレータの端面図である。
【図５】外科手術具を取り付けた図４に示す手術具並進テーブルの可能な一形式の概念平面図である。
【図６】外科手術具を取り付けていない手術具並進テーブルの前面図である。
【図７】図６に示す手術具並進テーブルの一部を断面とする側面図である。
【図８】図１に示すシステムに使用する眼球上の所定点の位置をマークする手段の一部を断面とする側面図である。
【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５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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