(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
患者の身体中へのプローブの導入を誘導する画像化装置用の定位誘導装置であって、
画像化装置にしっかりと連結されたベース部材及び画像化装置に対して可動の自由端部を備えた定位アーム部材と、定位アーム部材の自由端部に設けられ、プローブ挿入経路を定めるガイドチャンネルを含む第１のエンドエフェクタ部材と、定位アーム部材の自由端部に設けられていて、プローブ挿入経路に沿って光誘導ビームを発生する光源を含む第２のエンドエフェクタ部材とを有する、
ことを特徴とする定位誘導装置。
【請求項２】
第１のエンドエフェクタ部材及び第２のエンドエフェクタ部材はそれぞれ、定位アーム部材の自由端部に選択的に着脱自在に取り付けられる、
請求項１記載の定位誘導装置。
【請求項３】
第１のエンドエフェクタ部材は、第１の装置識別信号を定位アーム部材を介して画像化装置に与え、第２のエンドエフェクタ部材は、第２の装置識別信号を定位アーム部材を介して画像化装置に与える、
請求項１又は２記載の定位誘導装置。
【請求項４】
第１のエンドエフェクタ部材を定位アーム部材に連結する第１の電気機械的カプラと、第２のエンドエフェクタ部材を定位アーム部材に連結する第２の電気機械的カプラとを有し、第１の電気機械的カプラは、第２のガイドチャンネルを有する第３のエンドエフェクタを定位アーム部材の自由端部に連結し、第２の電気機械的カプラは、第２の光源を有する第４のエンドエフェクタを定位アーム部材の自由端部に連結し、第３のエンドエフェクタは、第３の装置識別信号を定位アーム部材を介して画像化装置に与え、第４のエンドエフェクタは、第４の装置識別信号を定位アーム部材を介して画像化装置に与える、
請求項３記載の定位誘導装置。
【請求項５】
第１及び第２のエンドエフェクタ部材は、定位アーム部材の自由端部にそれぞれ別々に回動自在に取り付けられ、患者の身体中へのプローブの導入を容易にするよう第２のエンドエフェクタを上方に且つプローブ挿入経路から遠ざかって回動できる、
請求項１ないし４のいずれか１項に記載の定位誘導装置。
【請求項６】
ガイドチャンネルは、患者の身体中へのプローブの導入を容易にするようプローブ挿入経路に対し且つ第１のエンドエフェクタ内へ引っ込み自在である、
請求項１ないし５のいずれか１項に記載の定位誘導装置。
【請求項７】
ガイドチャンネルは、プローブ挿入経路に対して実質的に弧状の経路又は実質的に直線状の経路をたどって引込み自在である、
請求項６記載の定位誘導装置。
【請求項８】
ガイドチャンネルは、常態では閉鎖した向きに付勢された一対の対向した鉗子フィンガ相互間に形成されている、
請求項６又は７記載の定位誘導装置。
【請求項９】
誘導装置は、ＣＴスキャナー画像化装置に用いられる、
請求項１ないし８のいずれか１項に記載の定位誘導装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、定位誘導装置（stereotactic guide）に関し、特に医療診断用画像化及び最小侵襲性外科手術に用いられる定位誘導装置に関する。本発明は特に、ＣＴスキャナーと機械式アーム誘導式最小侵襲性外科用器具と組合わせて利用されるので、特にこれと関連して説明する。しかしながら、本発明は、三次元画像を生じさせることができる磁気共鳴画像法（ＭＲＩ）又他の画像化システムと関連した介入外科用器具の誘導にも適用できることが理解されるべきである。本発明は又、最小侵襲性外科的処置を行っている間、患者の或る部分をモニターできるリアルタイム画像化システムと共に用いられる他の外科用器具にも適用できる。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
従来、使用者がカテーテル、ドレナージ管又は生検（生体組織検査）プローブを患者の身体内に正確に配置できるようにするために、ＣＴスキャナーと共に使用される数種類の外科用器具誘導装置が提案されてきた。米国特許第４，７３３，６６１号明細書は、気泡水準器を備えた平らなベースを有し、それによりこのベースを水平位置に保つようにする手持ち誘導装置を開示している。針ガイドが、ベースに回動自在に取り付けられた支持アームに設けられ、針ガイドは、カテーテルを患者の身体中へ挿入する際にカテーテルを所望の角度で摺動自在に支持する。誘導装置は、ベース上に形成されていて、ＣＴスキャナー装置によって投射された横方向光ビームと整列するように構成された基準線を有している。意図していないどの標的にも損傷を与えることなく、患者身体内に生検針を正確に挿入するよう誘導装置を用いることは可能であるかもしれないが、この誘導装置の一つの大きな欠点は、誘導装置の信頼性が、誘導装置のベースに設けられた基準線とＣＴスキャナーによって投射された横方向光ビームと正確な整列を人間にたよっている点である。したがって、人による整列段階に依存しない外科用器具誘導装置を提供することが望ましい。
【０００３】
米国特許第４，５８３，５３８号明細書は、針又プローブを種々の選択可能な計算された角度で保持するように構成された自立形生検ガイドを提案している。この米国特許によって提案された装置を用いる際、ＣＴスキャン上の一点に正確に相関する患者の身体上の基準点が求められる。これは、ＣＴスキャン上で横断面が識別できる患者の皮膚上に置かれる位置決め装置によって達成される。この場合、ＣＴスキャン上における位置決め装置の測定値を、患者の上に置かれた位置決め装置に相関させる。次に、自立形生検ガイドをこれらの計算に従って調節する。この米国特許によって教示された装置の欠点の１つは、患者の身体の基準点をＣＴスキャン上の選択された点と相関させるのに時間が必要なことである。更に、このように点を相関させる際及び自立形誘導装置の調節中に或る程度の不正確さが生じる。したがって、ＣＴスキャナー装置にしっかりと取り付けられ、それにより誘導装置、患者用寝台及び患者の三次元画像の座標系相互間の正確且つ自動的な相関が自動的に確立されるようにする生検又は他の外科用器具誘導装置を提供することが望ましい。
【０００４】
米国特許第５，６２８，３２７号明細書及び第４，６５１，７３２号明細書は、レーザ誘導式生体組織検査法又は他の介入処置に用いられるレーザ装置を支持する種々の装置を提案している。しかしながら、上記の装置のうち、レーザとカニューレを組み合わせた誘導装置（以下、「レーザ・カニューレ組合せ型誘導装置」という）に関するようなものは存在しない。さらに、上記教示の中で、互換性のある外科用器具誘導装置を示唆するようなものは存在しない。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、患者の身体中へのプローブの導入を誘導する画像化装置用の定位誘導装置が提供される。誘導装置は、ＣＴスキャナー装置にしっかりと連結された第１のベース端部を備えた定位アーム部材を有する。誘導装置は、定位アーム部材の自由端部に設けられた第１及び第２のエンドエフェクタ部材を有する。第１のエンドエフェクタ部材は、プローブ挿入経路を定めるガイドチャンネルを含む。第２のエンドエフェクタ部材は、プローブ挿入経路に沿って光誘導ビームを発生する光源を含む。光誘導ビームはガイドチャンネルと協働して、同時に行われる機械式介入処置とレーザ誘導式介入処置を容易にする。
本発明は、上述の問題を解決するプローブ、例えば外科用器具の新規な誘導装置を提供する。
【０００６】
また、本発明は、上記定位誘導装置の使用方法を提供する。この方法は、光誘導ビーム及びガイドチャンネルを用いてプローブ挿入経路を定め、プローブをプローブ挿入経路と整列させた常態で患者の身体に位置決めし、ガイドチャンネルを実質的に直線状又は実質的に弧状の経路をたどってプローブ挿入経路に対して引っ込め、前記光誘導ビームを用いてプローブをプローブ挿入経路に沿って患者の身体内へ前進させてプローブをプローブ挿入経路に沿って誘導することを特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態を例示として、添付の図面を参照して以下に詳細に説明する。
まず最初に図１を参照すると、患者用寝台又は支持体１０が、ベース部分１４に対して長手方向運動自在に取り付けられた患者支持面１２を有している。ベース部分１４は、患者支持面１２を昇降させたり、患者支持面を長手方向に移動させるモータを有している。患者支持体の高さ及び長手方向位置を表わす電気信号を発生させるための位置エンコーダも設けられている。患者支持体は、既知の固定位置に設けられた校正マーカ１６を有している。
手術計画即ちプラニング用の、好ましくは診断用容量（三次元）画像化装置１８が、患者用寝台と軸方向に整列した状態で設けられ、患者支持面１２の上に載っている患者又は被験者を、三次元画像化装置のボア２０内へ、そしてこれを通って移動させることができるようになっている。図示の実施形態では、三次元画像化装置は、予め選択された平面内で繰返し円形移動できるよう取り付けられたＸ線管を有するＣＴスキャナーである。Ｘ線管は、扇形の放射線ビームを、放射線透過材料のリング２２を通し、そして患者支持体１２、被験者の関心領域を通し、そしてＸ線管と反対側に位置したリング又は円弧の形に配列された放射線検出器まで照射する。Ｘ線管が予め選択された平面内を回転すると、一連のデータラインが生成され、このデータラインは、制御卓２４内に設けられた再構成プロセッサによって少なくともスライス画像に再構成される。制御卓は代表的には、画像化装置１８が配置された走査室に隣接する遮蔽室内に遠隔配置されている。より詳細には、この好ましい実施形態では、患者支持体１２が、Ｘ線管が被験者の周りを回転している時に長手方向に移動し、したがって患者の選択された体積部分が螺旋経路又は一連のスライスに沿って走査されるようになる。Ｘ線管の位置は、回転位置エンコーダによってモニターされ、患者支持体の長手方向位置は患者用寝台１０の中に設けられた長手方向位置エンコーダによってモニターされる。再構成プロセッサは、発生したデータラインから容積画像（volumetric image：三次元画像）を再構成する。制御卓２４は代表的には、一又は二以上のモニター２６及び種々の標準型オペレータ入力装置２７、例えばキーボード、トラックボール、マウス等を有している。介入者の制御卓２８が、図示のようにＣＴスキャナーの上部に設けられた軌道上で頭上から支持されている。
【０００８】
機械式アーム組立体３０が、全体的に図示されているような診断用三次元画像化装置２０の上部に取り付けられた長円形の軌道システム３４上で動くことができる支持キャリジ３２により頭上から支持されている。支持キャリジは好ましくは、長円形軌道上の一又は二以上の所定の固定位置に係止でき、したがって本発明による互換可能な外科用器具誘導装置１００上に支持された最小侵襲外科用器具３６を外科手術の準備の際又は実施の際介入者によって、モニターされた位置及び向きに位置決めできるようになる。図１に示す外科用器具は、本発明の第１の実施形態であって、以下に説明するレーザ・カニューレ組合せ型誘導装置１０２によって支持されたレーザ誘導式生検針３８を有している。しかしながら、全体的に見て、誘導装置及びこれによって支持された外科用器具の位置及び向きは、機械式アーム組立体３０の位置及び長円形軌道システム３４上の支持キャリジ３２の位置によって決定される。
【０００９】
フレームレス定位機械式アーム組立体３０は、全体が図２に示されており、これは、複数のアームセグメントを有し、これらアームセグメントは、これらの間に継手を形成するピボット部材によって相互に連結されている。このように、アームの自由端部４０は、必要に応じて多数の向きに選択的に動くことができ、それにより外科用器具３６を患者支持体１２上の種々の所望位置に位置決めすることができる。ベース部材４２は、適当な締結具、エポキシ樹脂等を用いてガントリ３２にしっかりと連結されている。ベース継手４４は、符号Ａで示した方向への一次支持キャリジ４６の回転を可能にする。同様に、アームの不動のベース端部から、肩継手４８は、符号Ｂの方向における上腕部材５０の回転を可能にし、肘継手５２は、符号Ｃで示した方向における下腕部材５４の回転を可能にし、前腕継手５６は、符号Ｄで示した方向におけるナックル部材５８の回転を可能にし、最後に手首継手６０は、符号Ｅで示す方向における手首部材６２の回転を可能にする。
【００１０】
画像化装置の基準フレームに対する手首部材６２の位置及び向き、並びに画像化装置によって得られた三次元画像表示を決定するために、少なくとも１つの位置レゾルバ（図示せず）、好ましくは光学式インクレメンタルエンコーダが、互いに対するアームセグメントの小刻みな関節運動及び回転をモニターするように機械式アーム組立体３０の各継手のところに設けられている。光学式インクレメンタルエンコーダは、周知の方法で種々のアーム部材の移動量及び相対位置を表わすフィードバックパルスを発生する。フィードバックパルスは、アーム組立体の多数の部材を貫通して延びる適当なワイヤ又は可撓性遮蔽ケーブルを用いて画像化装置制御回路に戻される。
上述したことに加えて、本発明によれば、画像化装置基準フレームに対する外科用器具の位置及び向き、並びに画像化装置によって得られる三次元画像表示を決定するために、各互換性外科用器具誘導装置１００は、独特な識別信号を出力するように構成されている。この信号は画像化装置制御回路によって用いられ、それにより、手首部材６２に連結された一又は二以上の誘導装置に一致する種々の物理的寸法及び他の機能パラメータを検索するためのルックアップテーブルを割り出す。このようにすると、物理的寸法及び他の機能パラメータは、レゾルバ及びエンコーダによって測定された機械的相互接続と一緒になって、ＣＴスキャナー、それゆえにＣＴスキャナーによって獲得された画像に対する誘導装置１００の位置及び向きの正確な指示をもたらす。
【００１１】
定位アーム組立体３０のベース部材４２の前方側部には、画像化装置ホームポジション格納ポート６４が設けられている。図２に示す向きでは、アーム組立体を支持した状態の支持キャリジ３２は、画像化装置１８の患者支持面１２上の校正マーカ領域１６に対して既知の所定の関係をなして正確に位置決めされている。好ましくは、校正マーカ領域１６とホームポジション格納ポート６４との間の数学的関係は、代表的には画像化装置の当初の据付けの際に整備技術者によって行われる校正ファントム（calibration phantom)を用いて校正操作中に永続的に確立される。専用アーム格納連結部材（図示せず）が、各介入手順間で機械式アーム組立体をホームポジション格納ポート６４に連結するようになっている。画像化装置内の適当なソフトウェアにより、アームがホームポジション格納ポート６４に戻るまで新たな介入手順が開始されないようにする。患者支持体に対する誘導装置１００の相対的向き及び位置を確認するための特別な予防措置として、外科用器具又はポインタの先端部を校正マーカ領域１６に接触させ、電気信号が患者支持体位置と外科用器具位置が事実上両方とも空間内の同一箇所にあることを指示しているかどうかの評価を行う。
【００１２】
誘導装置１００の形式及び機械式アーム組立体３０の位置をモニターするための他の機構を用いることも本発明の範囲に属する。例えば、想像線で示すように、複数の第１のトランスミッタ、例えば発光ダイオード６６が、機械式アーム組立体３０に一定の既知の関係で取り付けられている。複数の第２のトランスミッタ、例えば発光ダイオード６８が、誘導装置１００に取り付けられている。複数の第２のトランスミッタは、各誘導装置に対して独特の識別信号を発生するようになった少なくとも１つのトランスミッタを含む。アレイ状に配置されたレシーバ７０が、好ましくは部屋の天井に取り付けられたＣＴスキャナーに一定の関係で取り付けられている。別の形式の誘導装置１００を機械式アーム組立体３０に取り付けるたびに、発光ダイオードエミッタ６６，６８を動作させ、生じた信号をレシーバによって受信する。誘導装置の形式並びに誘導装置を取り付けた機械式アーム組立体の位置及び向きは、識別信号を復号し、位置信号に関して幾何学的な三角測量法を用いることにより正確且つ迅速に計算される。誘導装置を複数の、好ましくは三又は四以上のマーカ、例えばＣＴスキャナーの座標系に対して一定の既知の関係で設けられた校正マーカ領域１６内の幾つかのマーカ上に位置決めすることにより、誘導装置の座標系、それゆえに外科用器具の座標系を、ＣＴスキャナーの座標系及び患者用寝台の座標系と容易に相関させることができる。
【００１３】
次に図３を参照すると、器具の座標回路７２が、器具空間内における、特に器具の座標系における外科用器具３６の位置及び軌道を決定する。器具座標回路は、誘導装置識別回路７４及び機械式アーム組立体位置回路７６を有している。誘導装置識別回路７４は、機械式アームに連結された一又は二以上の誘導装置から装置識別信号を受け取り、バックアップテーブル７８の割出しを行って寸法及び機能に関する情報を検索する。機械式アーム組立体位置回路７６は、器具空間内の機械式アームの位置及び向きの変化を表わす信号を受け取るために機械式アーム組立体３０のインクレメンタルレゾルバに接続されている。器具−プラニングスキャナー相関プロセッサ８０が、外科用器具３６と三次元スキャナー１８の座標系相互間の相関又は変換を決定する。相関又は変換は通常は、偏差、特に患者支持体の軸線に沿う偏差、角度偏差又は回転、及びスケーリングを用いて記述される。一実施形態では、校正用器具を、三次元スキャナー座標系に対して既知の関係で設けられた一組の、好ましくは８つの互いに間隔を置いたマーカに接触させる。マーカは好ましくは、患者用寝台上の校正マーカ領域１６内に設けられた校正ファントムの形態である。器具座標系内の校正用器具の座標を各マーカに接触させながら測定することにより、２つの座標系中の６又は７以上の共通点が求められる。共通点の重心（barycentre）、中心（centroid）又は他の特性点を求めることにより、２つの座標系相互間の偏差が求められる。各座標系における重心から各点までの光線相互間の角度の差を求めることにより、角度偏差が求められる。各座標系における重心と対応の点との間の物理的変位の差を求めることにより、スケーリングファクタが求められる。当然のことながら、器具と三次元スキャナーが機械的に結合されている図示の実施形態のようなシステムでは、三次元スキャナーと器具座標系相互間の変換又は関係は、一度校正するだけで足り、しかる後、校正部品相互間の機械的相互連結状態から予め決定される。マーカの接触は一度行えば十分であり、その次にこれを用いるだけで器具とＣＴスキャナーの座標が介入手順相互間で心ずれ状態になっていないことが確かめられる。
【００１４】
上述の類似数学的又は既知の機械的関係を用いると、器具と患者用寝台の相関プロセッサ８２は、患者用寝台と外科用器具との間の相関又は変換を決定する。好ましくは、複数のマーカを備えた上述の校正ファントムを患者用寝台上の既知の位置に位置決めすると、相関プロセスのための両座標系中の多数の対応関係にある点が得られる。ファントムの画像を利用すると、患者用寝台空間とプラニング又はリアルタイム画像座標系との間の変換を導き出すことができる。
患者用寝台内に設けられた寝台レゾルバ８４は、患者用寝台を昇降させたとき及び患者支持体１２を軸方向に移動させた時の外科用器具と患者用寝台との間の相関関係に対する垂直方向及び長手方向の偏差の原因となる。器具と患者の相関プロセッサ８６は、外科用器具システムと患者座標系との間の相関関係を決定する。好ましくは、これは、外科用器具を患者の上の三又は四以上の既知の基準点に配置することによって行われる。かかる点としては、容易に識別可能な解剖学的構造、例えば鼻の先端、骨の特徴的な箇所、三次元画像プロセス等の実施中に整列する基準マーカが挙げられるかもしれない。
【００１５】
器具と三次元画像座標系変換プロセッサ８８が、外科用器具からプラニング画像プロセッサ８０への相関又は変換を受け取る。器具と三次元画像プロセッサは、アーム空間内における入力位置及び向きに関する座標に基づいて動作し、これらを三次元画像データ空間へ変換したりその逆の変換を行う。三次元又はプラニングデータ空間内の外科用器具の位置を求めることにより、器具の位置及び向きを三次元プラニング画像データ上に重ね合わせることができる。
医療的処置を行っている間、患者は、三次元プラニングスキャナー内に入れられ、三次元画像が生成される。三次元画像を三次元又はプラニングデータ記憶装置９０内に記憶する。特に患者用寝台が動いてスパイラル又はスライスデータを生成するときにプラニングデータの発生中における患者用寝台の位置は、三次元プラニングデータと関連して記憶され、したがってデータは、患者用寝台座標系と相関されるようになる。患者の身体に対するアームの自由端部の位置は、三次元プラニング画像データ記憶装置又はビデオプロセッサ９２を制御し、データの選択されたスライス、投影画像、表面レンダリング、又は他の従来型の表示がプラニング画像表示装置９４上への表示のために発生するようになる。好ましくは、プラニング画像表示装置は、共通交点を通る対応関係をなす矢状冠状軸方向且つ斜めのスライスを含む。
【００１６】
プラニング画像表示は外科処置前に発生するので、外科用器具のプラニング動作は好ましくは、プラニング画像中に表示される。外科用器具の座標及び軌道は、器具とプラニング画像変換プロセッサ８０に伝送され、プラニング画像座標系に変換される。プラニング画像座標系内の器具の位置及び軌道は、ビデオプロセッサ９２に伝えられ、このビデオプロセッサ９２は外科用器具の位置及び軌道をＣＴデータ表示装置上に重ね合わせる。定位アーム組立体３０の位置及び向きは、介入者の制御卓に伝えられ、この介入者制御卓は、カーソル位置信号及び仮想針表示を生じさせ、これらはプラニング画像座標系９４に変換されてビデオプロセッサ９２に伝えられ、それにより可動カーソル点及び仮想針表示をプラニングデータ表示装置９４上に発生させる。好ましくは、カーソルは、三次元画像表示装置９４上の同時に表示された横方向、冠状及び矢状投影の交点に位置する。オペレータが定位アーム組立体の自由端を三次元画像データ空間を通って移動させ、そして機械式アーム組立体３０の外科用器具３６を患者の上の標的領域上に移動させると、矢状、冠状及び横方向投影図は、それに応じて自動的に変化する。
【００１７】
図２をもう一度参照すると、本発明の第１の好ましい実施形態による互換性外科用器具誘導装置１００が、機械式アーム組立体３０の自由端部４０に取り付けられた状態で示されている。図示の互換性外科用器具誘導装置は、レーザ光放出源１０８を担持している上方に設けられた上側エンドエフェクタ部材１０４及び一対の対向したカニューレ針ガイド１１０，１１２を担持している下方に設けられた下側エンドエフェクタ部材１０６から成るレーザ・カニューレ組合せ型誘導装置１０２である。対向した針ガイドは、以下に詳細に説明する引込み自在な鉗子ユニット１１４によって図示の位置を取るよう互いに付勢される。上側及び下側エンドエフェクタ１０４，１０６はそれぞれ、別個の識別信号をそれぞれの電気機械的コネクタ１１６，１１８を介して器具座標回路７２に与えるようになっており、電気機械的コネクタ１１６，１１８は、上側及び下側エンドエフェクタを機械式アーム組立体３０の手首部材６２に連結できるようにしている。
【００１８】
図４は、レーザ・カニューレ組合せ型誘導装置１０２を詳細に示している。この図を参照すると、上側エンドエフェクタ部材１０４は、剛性の中空管部材１２０で形成され、この中空管部材１２０は、レーザ光源１０８と、第１の電気機械的コネクタ１１６の相互嵌込み式プラグ部分１２６内に配置された第１の組をなす電気的ピン１２４との間で多数の給電ワイヤ１２２を収納するようになっている。本発明の好ましい実施形態によれば、手首部材６２は、対をなす第１と第２の相互嵌込み式ソケット部分１３０，１３２を有し、これらソケット部分はそれぞれ、組をなす電気的接続ピン１３４，１３６を備えている。手首部材６２の第１の組をなす電気的接続ピン１３４は、上側エンドエフェクタ部材１０４を手首部材に連結したときに、相互嵌込み式プラグ部分１２６に形成されている第１の組をなす電気的ピン１２４に電気的且つ機械的に接続するようになっている。好ましくは、手首部材６２に設けられている雄ネジに螺合する雌ネジ付きナット１３８が上側エンドエフェクタ部材１０４に設けられる。
【００１９】
給電ワイヤ１２２を介するレーザ光源１０８への電力供給に加えて、第１の組をなす電気的ピン１２４は、剛性中空管１２９内に設けられた識別用抵抗器１４０に接続されている。本発明によれば、識別用抵抗器１４０は、上述のようにルックアップテーブル７８への割出しとして用いるための独特のアナログ識別値を器具座標回路７２に与える。さらに、本発明によれば、各互換性外科用器具誘導装置１００は、各誘導装置にとって一つしかないアナログ抵抗値を有する識別用抵抗器を備えている。誘導装置を一意的に識別する他の均等物、例えば接触クロージャ、ＤＩＰスイッチ等をそのまま用いることができる。
引き続き図４を参照するが、次に下側エンドエフェクタ部材１０６に注目すると、細長い剛性中空管１４２が、カニューレペア１１０，１１２を手首部材６２に連結できるようにしている。後で明らかになる理由で、管１４２は好ましくは中空である。その目的は、図４で見て左の方向における鉗子ユニット１１４の側方引込みを可能にすることにある。
【００２０】
上側エンドエフェクタ部材と関連して上述したのと良く似たように、好ましくは下側エンドエフェクタ部材にとって一つしかないアナログ抵抗値を備えた識別用抵抗器１４４が、下側エンドエフェクタ部材の相互嵌込み式プラグ部分１２８に設けられた一組の電気的ピン１４６に接続されている。電気的ピン１４６は、手首部材６２の相互嵌込み式ソケット部分１３２に設けられた対応関係にある相互嵌込み式電気的接続ピン１３６に係合するようになっている。雌ネジ付きナット１４８が、周知の方法で手首部材に形成された対応関係にある雄ネジに係合して下側エンドエフェクタ部材１０６を手首部材にしっかりと締結するようになっている。
引き続き図４を参照すると共に更に図５ａ及び図５ｂを参照すると、レーザ光源１０８は好ましくは、コヒーレントな光ビーム１５０をカニューレペア１１０，１２２の対向面に形成された針ガイド１５２中へ差し向けるような手法で上側エンドエフェクタ部材１０４上に設けられている。周知のレーザ誘導式外科手術法によれば、針ガイド１５２及び光ビーム１５０は、上側エンドエフェクタ部材及び下側エンドエフェクタ部材上で互いに正確に整列する状態で差し向けられている。その点に関し、針ガイドが介入処置の際、繰り返し用いられた後に摩耗し、それにより外科用器具誘導装置の正確度を損なうことがないようにするために、カニューレペアは好ましくは、使用後そのたびごとに処分する。好ましくは、カニューレペア部材１１０，１１２は、弾性レキサン（Lexan)又はポリカーボネートで作られており、適当な締結具、例えば図示のようなマッシュルーム形リベットの組を用いて鉗子ユニットの第１及び第２のバネ部材１６０，１６２に取外し自在に連結されている。これらリベットは好ましくは、第１及び第２のバネ部材１６０，１６２に永続的に取り付けられる。好ましい実施形態によれば、各介入処置後、使用したカニューレペアを取り外して処分し、しかる後、新品のカニューレペアを滑り込ませてリベット１６４の組と取外し自在な係合状態になるようにする。また、本発明によれば、第１及び第２のバネ部材のバネ定数は、患者の予想外の動きが起こった場合でもカニューレペアが分離できるように選択されている。好ましくは、バネ定数は、外科用器具を正確に誘導するほど剛性であると共に患者の予想外の動きに応答して外科用器具を解除するよう幾分可撓性であるように選択される。
【００２１】
図５ａは、引込み自在な鉗子ユニット１１４を伸長位置で示し、図５ｂは、鉗子ユニットをその引込み位置で示している。一対の対向した位置合わせ穴１６６，１６８が図示のように全体として下側エンドエフェクタ部材１０６の中空管１４２に設けられている。対向した位置合わせ穴は、第１のバネ部材１６０及び第２のバネ部材１６２にそれぞれ取り付けられた対応関係にある対をなす係止ピン１７０，１７２を受け入れるようになっている。係止ピンは、弾性的に付勢された対向関係にある第１のバネ部材１６０と第２のバネ部材１６２の力に抗して容易に手動操作でき、それにより係止ピンを管１４２に形成された対応関係にある対向した位置合わせ穴１６６，１６８から離脱させる。係止ピンを互いに絞ると、第１及び第２のバネ部材１６０，１６２のカニューレペア部材１１０，１１２は互いに離れ、針又は生検プローブを解放し、これを患者体内の標的部位と整列させることができる。ガイドシャットル１７４が、第１及び第２のバネ部材を互いに連結していて、鉗子ユニット１１４を図５ｂに示す位置まで下側エンドエフェクタ部材１０６内に引っ込めるときに第１及び第２のバネ部材の前縁を中空管１４２内で誘導するようになっている。
【００２２】
図６は、多種多様な介入処置の種々の必要性に対応するように画像化装置の手首部材上における上側エンドエフェクタ部材と下側エンドエフェクタ部材の互換性を説明するために本発明に従って構成されたレーザ・カニューレ組合せ型誘導装置１０２′の第２の好ましい実施形態を示している。その点に関し、図示のように、上側エンドエフェクタ部材１０４′と下側エンドエフェクタ部材１０６′は、レーザ光源１０８′とカニューレペア１１０′，１１２′との間に大型介入器具を受け入れるような実質的に互いに異なる形に配置されている。上側エンドエフェクタ部材１０４′及び下側エンドエフェクタ部材１０６′はそれぞれ、誘導装置の物理的特性を実質的に上述した仕方で器具座標回路７２に連絡させる識別用抵抗器（図示せず）を担持している。
【００２３】
図７は、本発明のレーザ・カニューレ組合せ型誘導装置の更に別の実施形態を示している。図示の実施形態は、生検部分への器具の接近性を良好にするよう下側部材を上側部材中へ湾曲同軸状に引っ込めるようになっている。この図７を参照すると、上側エンドエフェクタ部材２０４及び下側エンドエフェクタ部材２０６は実質的に“Ｃ”字形になっていて、上側エンドエフェクタ部材で担持されたレーザ光源２０８と、下側エンドエフェクタ部材で担持されたカニューレペア２１０，２１２との間に開口端を構成している。図示の別の好ましい実施形態によれば、下側エンドエフェクタ部材２０６は、実質的に誘導装置２０２のＣ字形の形にならった弧状経路に沿って上側エンドエフェクタ部材２０４内へ入れ子式に引っ込むことができる。機械式係止機構とスライド装置から成る任意適当な構成を用いて下側エンドエフェクタ部材を図示の位置に係止したり、上側エンドエフェクタ部材内への円滑な引込みを容易にしても良い。しかしながら、係止ピン２７０，２７２及びガイドシャットルを実質的に上述した仕方で用いるのが好ましい。
【００２４】
次に図８を参照すると、本発明のさらに別の実施形態が示されている。この図８を参照すると、レーザ・カニューレ組合せ型誘導装置３０２は、機械式アーム組立体３０の手首部材６２を中心として別々に回転できる上側エンドエフェクタ部材３０４及び下側エンドエフェクタ部材３０６を有している。上側エンドエフェクタ部材３０４は、レーザ光源３０８を担持し、下側エンドエフェクタ部材３０６は、カニューレペア３１０，３１２を担持している。下側エンドエフェクタ部材３０６は、上述の鉗子ユニット１１４の直線引込み動作に代わる手段として、想像線で示す生検部分３１１から選択的に回転自在に移動できる。適当な係止ピン部材及び他の機械的位置合わせ装置を用いても、下側エンドエフェクタ部材３０６の伸長（下方へ回転）位置と引込み（上方へ回転）位置を選択的に達成できる。
【００２５】
最後に図９を参照すると、本発明のさらに別の実施形態が示されている。この図９を参照すると、Ｖ字形針誘導装置４０２が機械式アーム組立体３０の手首部材６２に係合するようになっている。針誘導装置は、自由端部にガイドカニューレ４０６を備えた細長い延長部材４０４を含む。ガイドカニューレは形状が実質的に円筒形であり、これにはＶ字形の溝が設けられている。Ｖ字形の溝は、針ガイド軌道４１０を定め、これは介入者が生検プローブ、カテーテル又は他の細長い外科用器具を誘導する際に役立つ。図示の別の好ましい実施形態では、Ｖ字形針ガイドの軌道４１０は、頭上から上側エンドエフェクタ部材４１４により支持されたレーザ光源（図示せず）が発生するレーザ光ビームガイド４１２と同軸状に一致するようになっている。レーザ光源は、実質的に上述した仕方で上側エンドエフェクタ部材４１４上に支持されている。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるＣＴスキャナー及び互換性外科用器具誘導装置の略図である。
【図２】本発明に従って構成された誘導装置を担持した機械式アーム組立体の斜視図である。
【図３】図１の装置を用いて実施される手術計画用画像処理の略図である。
【図４】本発明の第１の好ましい実施形態に従って構成された外科用器具誘導装置の一部分を横断面とした側面図である。
【図５ａ】図４に示す誘導装置の下側アーム部分の伸長位置を示す図である。
【図５ｂ】図４に示す誘導装置の下側アーム部分の引込み位置を示す図である。
【図６】本発明の第２の好ましい実施形態に従って構成された互換性外科用器具誘導装置の側面図である。
【図７】本発明の変形例による“Ｃ”字形外科用器具誘導装置の斜視図である。
【図８】本発明のさらに別の実施形態による互換性外科用器具誘導装置の斜視図である。
【図９】本発明のさらに別の実施形態による互換性外科用器具誘導装置の斜視図である。
【符号の説明】
１８  ＣＴスキャナー
３０  機械式アーム組立体
３２  支持キャリジ
３６  外科用器具
３８  レーザ誘導式生検針
１００  定位外科用器具誘導装置
１０２  レーザ・カニューレ組合せ型誘導装置
１０４，１０６  エンドエフェクタ部材
１０８  レーザ光源
【図１】
0004267113.tif 000002
【図２】
0004267113.tif 000003
【図３】
0004267113.tif 000004
【図４】
0004267113.tif 000005
【図５ａ】
0004267113.tif 000006
【図５ｂ】
0004267113.tif 000007
【図６】
0004267113.tif 000008
【図７】
0004267113.tif 000009
【図８】
0004267113.tif 000010
【図９】
0004267113.tif 000011