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手術対象部位モニターシステム及び手術対象部位モニター方法 NEW

国内特許コード P190016420
整理番号 (S2016-1186-N0)
掲載日 2019年10月25日
出願番号 特願2018-541940
出願日 平成29年7月20日(2017.7.20)
国際出願番号 JP2017026242
国際公開番号 WO2018061423
国際出願日 平成29年7月20日(2017.7.20)
国際公開日 平成30年4月5日(2018.4.5)
優先権データ
  • 特願2016-192395 (2016.9.30) JP
発明者
  • 魯 健
  • 前田 龍太郎
  • 張 嵐
  • 廣島 洋
  • 大河内 信弘
  • 倉田 昌直
  • 奥田 洋一
出願人
  • 国立研究開発法人産業技術総合研究所
  • 国立大学法人筑波大学
発明の名称 手術対象部位モニターシステム及び手術対象部位モニター方法 NEW
発明の概要 内視鏡手術においても、臓器などの手術対象部位の全体を把握しながら、必要な手術部位のおける手術を可能とすることができるようにする。
患者の手術対象部位が、生成した3次元の人工磁場空間内に配置されるように人工磁場を生成する。複数の磁気センサを、患者の手術対象部位の予め定められた複数の場所のそれぞれに装着しておく。記憶部に、手術対象部位の3D画像のデータと、磁気センサの手術対象部位に対する装着場所の位置情報を、手術対象部位の3D画像に対する装着場所の位置情報として記憶する。制御部は、記憶されている3D画像のデータと磁気センサの手術対象部位の3D画像に対する装着場所の位置情報と、複数の磁気センサの出力情報に基づいて、モニター部の表示画面に、患者の手術対象部位の3D画像を、当該手術対象部位の人工磁場空間内における存在状態に対応するように表示画面に表示する。
従来技術、競合技術の概要

近年の外科手術においては、手術を的確に、また、短時間で行えるようにするために、センサ技術やテレビモニターを補助的に用いることが多くなってきている。例えば特許文献1(米国特許明細書No.6,633,773B1)には、例えば心臓などの臓器の表面の組織の再編成の手術に関する発明が開示されている。この特許文献1においては、手術台の下部に人工磁場を発生する電磁石(コイル)を配置すると共に、患者の手術対象部位としての臓器の、手術に関連する特定の位置には参照磁気センサを設けておき、その位置をモニター画面に表示するようにする。

また、特許文献1においては、手術用具としてのカテーテルの先端に磁気センサを装着しておくことで、当該カテーテルを患者の体内の臓器のところまで挿入する際に、その先端の位置を磁気センサで検出し、その検出した位置をモニター画面に表示できるようにする。そして、手術を実行する医師は、モニター画面において、参照磁気センサの位置及びカテーテルの先端に装着されている磁気センサの位置を確認しながら、参照磁気センサの位置を頼りに、臓器のところまでカテーテルを挿入して、必要な手術をするようにしている。

この特許文献1の発明によれば、医師は、参照磁気センサの位置を頼りに、カテーテルを的確に、また、比較的短時間で、目的とする臓器のところまで挿入することができて非常に便利である。

産業上の利用分野

この発明は、内視鏡手術などの低侵襲外科手術において、手術対象部位をモニタリングする際に用いて好適な手術対象部位モニターシステム及び手術対象部位モニター方法に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
患者の手術対象部位が、生成した3次元の人工磁場空間内に配置されるように人工磁場を生成する人工磁場生成装置と、
前記患者の前記手術対象部位の予め定められた複数の場所のそれぞれに装着され、前記装着された場所の前記人工磁場空間内の位置を検出するための複数の磁気センサと、
前記複数の磁気センサからの出力情報を互いに識別可能に取得する表示制御装置と、
を備え、
前記表示制御装置は、
表示画面を備えるモニター部と、
前記患者の手術対象部位の3D画像のデータを記憶すると共に、前記磁気センサの前記患者の前記手術対象部位に対する装着場所の位置情報を、前記手術対象部位の前記3D画像に対する装着場所の位置情報として記憶する記憶部と、
前記記憶部に記憶されている前記3D画像のデータと、前記磁気センサの前記手術対象部位の前記3D画像に対する装着場所の位置情報と、前記複数の磁気センサの出力情報に基づいて、前記モニター部の表示画面に、前記患者の手術対象部位の3D画像を、前記患者の前記手術対象部位の前記人工磁場空間内における存在状態に対応するように表示画面に表示するように制御する制御部と、
を備えることを特徴とする手術対象部位モニターシステム。

【請求項2】
前記表示制御装置の前記制御部は、
前記磁気センサが装着された場所の前記人工磁場空間内の位置が変化したときには、その検出した位置の変化に応じて、前記表示画面に表示されている前記患者の手術対象部位の画像を変化させる
ことを特徴とする請求項1に記載の手術対象部位モニターシステム。

【請求項3】
前記手術は、低侵襲手術である
ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の手術対象部位モニターシステム。

【請求項4】
前記患者の手術対象部位は臓器である
ことを特徴とする請求項1~請求項3のいずれかに記載の手術対象部位モニターシステム。

【請求項5】
前記表示制御装置は、前記複数の前記磁気センサのそれぞれの前記出力情報を接続線を介して取得ための複数個の端子を備え、
前記表示制御装置は、前記複数の磁気センサのそれぞれの出力情報を、前記複数個の端子のいずれの端子を通じて受け取ったかにより、互いに識別可能に取得する
ことを特徴とする請求項1~請求項4のいずれかに記載の手術対象部位モニターシステム。

【請求項6】
前記複数の前記磁気センサと、前記表示制御装置とは無線で接続されており、前記磁気センサのそれぞれは、自センサを識別する識別情報を、前記出力情報に付加して送信し、
前記表示制御装置は、前記複数の磁気センサのそれぞれの出力情報を、前記識別情報により、互いに識別可能に取得する
ことを特徴とする請求項1~請求項4のいずれかに記載の手術対象部位モニターシステム。

【請求項7】
前記表示制御装置は、前記人工磁場生成装置で生成される前記人工磁場空間の各位置と、当該位置における磁場の強さ及び磁場の向きとの対応テーブルを備え、
前記制御部は、前記磁気センサの出力情報から磁場の強さ及び磁場の向きとを検出し、その検出結果により前記対応テーブルを参照することで、対応する前記人工磁場空間における前記磁気センサの位置を検出する
ことを特徴とする請求項1~請求項6のいずれかに記載の手術対象部位モニターシステム。

【請求項8】
前記表示制御装置は、前記患者の前記手術対象部位に装着された前記磁気センサの既定座標軸方向と、前記人工磁場空間の3次元座標軸方向とのずれを校正するための校正用データを取得するためのキャリブレーションを行う機能を備え、
前記制御部は、前記校正用データを用いて、前記磁気センサの前記人工磁場空間内での出力情報を校正する
ことを特徴とする請求項1~請求項7のいずれかに記載の手術対象部位モニターシステム。

【請求項9】
前記キャリブレーションは、前記患者の前記手術対象部位に装着された前記磁気センサに対して、前記人工磁場生成装置による前記人工磁場空間を停止した状態で、磁場の向きが所定の方向で互いに平行な磁場を印加し、その時の前記磁気センサの出力を校正用データとして記憶することにより行い、
前記制御部は、前記記憶した校正用データを用いて、前記磁気センサの前記人工磁場空間内での出力情報を校正する
ことを特徴とする請求項8に記載の手術対象部位モニターシステム。

【請求項10】
前記平行な磁場は、地球磁場である
ことを特徴とする請求項9に記載の手術対象部位モニターシステム。

【請求項11】
前記平行な磁場は、人工磁場である
ことを特徴とする請求項9に記載の手術対象部位モニターシステム。

【請求項12】
前記キャリブレーションは、手術台に載せられた前記患者の前記手術対象部位に装着された前記磁気センサの既定座標軸方向からのずれをマグネティックジャイロセンサーを用いて検出することで行う
ことを特徴とする請求項8に記載の手術対象部位モニターシステム。

【請求項13】
前記人工磁場生成装置は、前記手術対象部位の位置における磁場の強さと磁場の向きとが互いに異なる複数通りの人工磁場空間を、切り替えて生成し、
前記表示制御装置は、前記複数通りの人工磁場空間のそれぞれにおける前記磁気センサの出力情報に基づいて、前記磁気センサの前記人工磁場空間における位置を算出する
ことを特徴とする請求項1~請求項12のいずれかに記載の手術対象部位モニターシステム。

【請求項14】
前記人工磁場空間の前記複数の前記磁気センサが配設されている空間部分に対して、前記患者の外部から外部磁界を印加する手段を設けた
ことを特徴とする請求項1~請求項13のいずれかに記載の手術対象部位モニターシステム。

【請求項15】
手術用具の先端に装着された磁気センサが前記表示制御装置に接続され、前記表示制御装置では、前記手術用具の先端に装着された前記磁気センサの出力情報と、前記手術対象部位に装着あれた複数の磁気センサの出力情報とは識別可能に構成されており、
前記表示制御装置は、前記手術用具の先端に装着された磁気センサに基づいて、前記患者の前記手術対象部位の前記3D画像に対する前記手術用具の先端の位置を、前記表示画面に表示する
ことを特徴とする請求項1~請求項14のいずれかに記載の手術対象部位モニターシステム。

【請求項16】
人工磁場生成装置が、予め定められた複数の場所のそれぞれに磁気センサが装着された患者の前記手術対象部位が、生成した3次元の人工磁場空間内に配置されるように人工磁場を生成する人工磁場生成工程と、
複数の前記磁気センサからの出力情報を互いに識別可能に取得する表示制御装置が、記憶部に記憶されている前記患者の手術対象部位の3D画像のデータ、及び前記手術対象部位の前記3D画像に対する装着場所の位置情報として記憶されている前記磁気センサの前記患者の前記手術対象部位に対する装着場所の位置情報と、前記複数の前記磁気センサの出力情報とに基づいて、モニター部の表示画面に、前記患者の手術対象部位の3D画像を、前記患者の前記手術対象部位の前記人工磁場空間内における存在状態に対応するように表示画面に表示する第1の表示制御工程と、
を有することを特徴とする手術対象部位モニター方法。

【請求項17】
前記表示制御装置が、前記磁気センサが装着された場所の前記人工磁場空間内の位置が変化したことを検出したときに、その検出した位置の変化に応じて、前記表示画面に表示されている前記患者の手術対象部位の3D画像を変化させるように制御する第2の表示制御工程を有する
ことを特徴とする請求項16に記載の手術対象部位モニター方法

【請求項18】
人工磁場生成工程で前記人工磁場空間を生成するに先立ち、前記患者の前記手術対象部位に装着された前記磁気センサの既定座標軸方向と、前記人工磁場空間の3次元座標軸方向とのずれを校正するための校正用データを取得するためのキャリブレーション工程を有し、
前記キャリブレーション工程で取得した前記校正用データを用いて、前記磁気センサの前記人工磁場空間内での出力情報を校正する
ことを特徴とする請求項16または請求項17に記載の手術対象部位モニター方法。

【請求項19】
手術用具の先端に装着された磁気センサが前記表示制御装置に接続され、前記表示制御装置では、前記手術用具の先端に装着された前記磁気センサの出力情報と、前記手術対象部位に装着されている前記複数の前記磁気センサの出力情報とは識別可能に構成されており、
前記表示制御装置は、前記手術用具の先端に装着された前記磁気センサに基づいて、前記患者の前記手術対象部位の前記3D画像に対する前記手術用具の先端の位置を、前記表示画面に表示する第3の表示制御工程を有する
ことを特徴とする請求項16~請求項18のいずれかに記載の手術対象部位モニター方法。

【請求項20】
患者の手術対象部位が、生成した3次元の人工磁場空間内に配置されるように人工磁場を生成する人工磁場生成装置と、前記患者の前記手術対象部位の予め定められた複数の場所にそれぞれ装着され、前記装着された場所の前記人工磁場空間内の位置を検出するための複数の磁気センサと、前記複数の磁気センサからの出力情報を互いに識別可能に取得する表示制御装置とを備える手術対象部位モニターシステムにおける前記表示制御装置が備えるコンピュータに、
前記患者の手術対象部位の3D画像のデータと共に、前記磁気センサの前記患者の前記手術対象部位に対する装着場所の位置情報が、前記3D画像の前記手術対象部位に対する装着場所の位置情報として記憶されている記憶部に記憶されている前記3D画像のデータと、前記1以上の磁気センサの出力情報に基づいて、モニター部の表示画面に、前記患者の手術対象部位の3D画像を、前記患者の前記手術対象部位の前記人工磁場空間内における存在状態に対応するように表示画面に表示する第1の表示制御工程を実行させるためのプログラム。

【請求項21】
請求項20に記載のプログラムにおいて、
前記コンピュータに、さらに、
前記磁気センサが装着された場所の前記人工磁場空間内の位置が変化したことを検出したときに、その検出した位置の変化に応じて、前記表示画面に表示されている前記患者の手術対象部位の3D画像を変化させるように制御する第2の表示制御工程を実行させる
ことを特徴とするプログラム。
国際特許分類(IPC)
Fターム
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出願権利状態 公開
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