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各プロジェクトの周辺動向 - 新エネルギー・産業技術総合開発機構
第 1 回「次世代単色Ｘ線診断・治療シス テム（中間評価） 、「診断支援型血管内３ 次元イメージングシステム」（中間評 価）及び「心疾患・治療統合支援システ ム」（中間評価）分科会 資料 8 「次世代単色 X 線診断・治療システム」、 「診断支援型血管内 3 次元イメージングシステム」 、 「心疾患診断・治療統合支援システム」 各プロジェクトの周辺動向 ∼目次∼ １． 開発対象装置の社会的ニーズ及び市場環境..........................................................................1 （１） 国民医療費、疾病に関する概況........................................................................................................... 1 （２） 病院経営の概況 ...................................................................................................................................... 3 （３） 医療診断機器産業の概況 ...................................................................................................................... 4 1） 国内市場.................................................................................................................................................... 4 2） 輸出入構造................................................................................................................................................ 6 ２． 次世代単色 X 線診断・治療システム....................................................................................8 ２．１ 当該技術分野の開発トレンド..........................................................................................8 （１） 単色Ｘ線を用いた血管造影 .................................................................................................................. 8 （２） 単色Ｘ線ＣＴ ........................................................................................................................................ 10 （３） 単色Ｘ線の発生方法 ............................................................................................................................ 10 ２．２ 論文・特許の動向............................................................................................................ 11 （１） 論文 ........................................................................................................................................................ 11 （２） 特許出願動向 ........................................................................................................................................ 15 ２．３ 国内外の主な類似研究開発例........................................................................................16 （１） 国内の研究開発動向 ............................................................................................................................ 17 1） 経済産業省.............................................................................................................................................. 17 2） 文部科学省.............................................................................................................................................. 18 （２） 外国の研究開発動向 ............................................................................................................................ 19 1） 米国 ......................................................................................................................................................... 19 2） 欧州 ......................................................................................................................................................... 19 ３． 診断支援型超音波血管内三次元イメージングシステム....................................................21 ３．１ 当該技術分野の開発トレンド........................................................................................21 （１） 三次元超音波画像装置 ........................................................................................................................ 21 （２） 血管内超音波画像（IVUS） ............................................................................................................... 23 ３．２ 論文・特許 .......................................................................................................................24 （１） 論文 ........................................................................................................................................................ 24 （２） 特許出願動向 ........................................................................................................................................ 25 ３．３ 国内外の主な類似研究開発例........................................................................................26 （１） 国内の研究開発動向 ............................................................................................................................ 27 1） 厚生省...................................................................................................................................................... 27 2） 科学技術庁.............................................................................................................................................. 27 3） 大学 ......................................................................................................................................................... 28 （２） 外国の研究開発動向 ............................................................................................................................ 29 1） 米国 ......................................................................................................................................................... 29 2） 欧州 ......................................................................................................................................................... 33 ４． 心疾患診断・治療統合支援システム ...................................................................................37 ４．１ 当該技術分野の開発トレンド........................................................................................37 （１） Intraoperative MRI ................................................................................................................................. 37 1） OPEN MRI を前提としたアプローチ .................................................................................................. 37 2） OPEN MRI を前提としないアプローチ .............................................................................................. 39 （２） 低侵襲外科手術用マニュピレータ..................................................................................................... 40 ４．２ 論文・特許 .......................................................................................................................42 （１） 論文 ........................................................................................................................................................ 42 （２） 特許出願動向 ........................................................................................................................................ 42 ４．３ 国内外の主な類似研究開発例........................................................................................43 （１） 国内の研究開発動向 ............................................................................................................................ 44 1） 経済産業省.............................................................................................................................................. 44 2） 厚生省...................................................................................................................................................... 49 3） 科学技術庁.............................................................................................................................................. 50 （２） 外国の研究開発動向 ............................................................................................................................ 52 1） 米国 ......................................................................................................................................................... 52 2） 欧州 ......................................................................................................................................................... 56 付帯資料 類似技術開発特許 .............................................................................................................61 （１） 単色 X 線関連 ....................................................................................................................................... 62 （２） リアルタイム三次元超音波画像装置関連......................................................................................... 69 （３） 手術用マニュピレータ、手術中 MRI 関連 ....................................................................................... 77 １．開発対象装置の社会的ニーズ及び市場環境 （１）国民医療費、疾病に関する概況 我が国の国民医療費は図表 1 に示すように年々増加の一途をたどっている。また、対国民 所得比も昭和 50 年代から一旦増加率が鈍化したが、平成に入って一転して増加率が再び上 昇している。その要因は、国民所得そのものの伸びは鈍化しても、医療費自体は所得と無関 係な硬直化した支出費目であることであるが、いずれにせよ、医療費の増加は国の財政、国 民の負担増加であることに変わりはない。医療の質を落とすことなく、医療費の増加を抑制 することは喫緊の課題である。 図表 1 我が国の国民医療費の推移とその対国民所得比の推移 出所）厚生労働省 平成 11 年度国民医療費の概況 また、我が国は世界でも前例のない超高齢化社会へといち早く向かって行くが、当然のこ とながら、医療費の増加も伴う。 -1- 図表 2 先進諸国の高齢化率の推移 出所）厚生労働省、平成 12 年版厚生白書 しかし、医療費の増加要因を社会の人口構成の高齢化のみにその原因を帰することはでき ない。図表 2 に示すように、日本の医療費は他先進国と比較して高齢化率故に高くなると説 明、あるいは想定することはできない。むしろ、医療の質等に関わる部分が大きいことは指 摘されなければならない。その意味で、米国の医療費水準が突出していることが目立つ。 図表 3 高齢化率と医療費水準の相関関係の国際比較（1960 年∼90 年） 出所）医療保険の現状と改革 -2- ＭＥ産業が高い付加価値を求めて開発を推進する先端的な診断装置の普及設置は、逆に医 療費の上昇を招く可能性もある。医療費と社会の高齢化率の観点から注目されなければなら いのは、むしろ図表 3 に示すように循環器系疾患の医療費に占める割合の高さが、高齢者と 一般では大きく異なる点にある。65 歳未満の循環器系疾患の医療費率が 13％であるの対し て、65 歳以上では 34％と一般診療医療費構成の約 1／3 を占めている。 図表 4 年齢２区分別各上位５傷病別一般診療医療費構成割合（％） 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100% 循環器系の疾患 総数 23.2 10.8 8.1 8.0 7.8 42.0 新生物 消化器系の疾患 65歳未満 13.0 11.1 10.6 9.0 8.7 47.7 呼吸器系の疾患 筋骨格系及び結合 組織の疾患 65歳以上 34.0 11.1 出所）厚生労働省、平成 10 年度 9.2 7.3 6.7 31.8 その他 国民医療費の概況 （２）病院経営の概況 病院の開設数及び廃止数の年次推移を図表 4 に示した。推移を見て明らかなように、近年 病院経営が厳しさを増している。平成 10 年の開設数は 103 施設、廃止数は 168 施設で、廃 止が開設を 65 施設上回っている。平成 6 年から平成 10 年までの開設数は 390 施設、廃止数 は 897 施設で病院の統合・廃止傾向が続いている。 図表 5 病院の開設・廃止数の年次推移 150 100 50 64 63 75 85 103 0 -50 -100 179 181 201 平成６年 平成７年 平成８年 168 168 平成９年 平成１０年 -150 -200 -250 -3- 開設数 廃止数 （３）医療診断機器産業の概況 1）国内市場 我が国の医療用具産業の市場規模は生産・輸入計で 23,420 億円（平成 10 年）である。最 大の市場は画像診断システムで、全体の約 2 割を占める（図表 6） 。 更に画像診断システムの市場内訳を図表 7 に示した。中でもＸ背線ＣＴ装置、MRI と並ん で、超音波画像診断装置は市場規模で拮抗する三本柱とも言える。X 線 CT 装置は 96 年を ピークに市場は飽和している。MRI は 97 年に一旦、市場が縮小したがその後もちなおしつ つある。 図表 6 医療用具の市場構成 歯科用機器 2% 治療用又は手術用 機器 4% 医用検体検査機器 6% 施設用機器 2% 鋼製器具 1% 衛生材料及び衛生 用品 0% 画像診断システム 20% 眼科用品及び関連 製品 6% 歯科材料 6% 処置用機器 13% 画像診断用X線関 連装置及び用具 7% 家庭用医療機器 10% 生体機能補助・代 行機器 11% データ出所）薬事工業生産動態統計年報 -4- 生体現象計測・監 視システム 12% 図表 7 画像診断システムの市場規模推移 70,000 医用Ｘ線ＣＴ装置 超音波画像診断装置 60,000 磁気共鳴画像診断装置（MRI） 50,000 百万円 40,000 血管造影装置システム（DSA・DFを含む） 30,000 20,000 骨塩定量測定装置 核医学診断装置 10,000 外科用Ｘ線テレビ装 置 医用サーモグラフィー 0 93年度 94年度 95年度 96年度 97年度 98年度 99年度 データ出所）薬事工業生産動態統計 ①超音波画像診断装置 超音波画像診断装置は、技術的はパワードップラ、カラードプラ、造影エコー法、細径プ ローブによる体腔内走査法、ハーモニックエコー法、三次元画像表示など技術革新が続き、 98 年までの順調な市場拡大に寄与してきたが、98 年から金額ベースで 500 億円強で頭打ち の傾向が出ている。 ハイエンド機種は東芝、アジレント、Vingmed、ATL、アキュソン、GE などで大半を占め ており、研究用として用いられるケースもあるため販売価格は比較的安定しているが、納入 先が基幹施設に限定されるため、急速な拡大は期待できない。一方、腹部汎用機種について は参入メーカーも多く価格競争が激しくなってきていると言われている1。 ②MRI MRI はソフト・ハードは共に着実な進化を重ねており、一部領域においては CT、アンギ オ、核医学装置に迫る高速撮像・高分解能を実現している。このような技術革新と適用範囲 の拡大によって MRI は中規模以上クラスの施設に急速に普及し、現在では画像診断装置の 一つとして不可欠な装置として位置付けられている。しかし 97、98 年を境にこの勢いが徐々 1 ㈱アールアンドディ、「医療機器・用品年鑑 2001 年版（市場分析編）」 -5- に弱まりつつあり、以降マーケットは僅かな縮小傾向が続いている。 設置台数の内訳は、超電導タイプ 2,658 台、永久磁石タイプ 852 台、常電導タイプ 30 台 となっている。また超電導タイプ 2,658 台のうち低・中磁場の 0.5 テスラ以下が 1,308 台、 高磁場の 1.0 テスラ以上が 1,350 台という内訳である。 ③診断用 X 線装置 診断用 X 線装置については、①一般 X 線透視撮影装置、②循環器用透視撮影装置、③一 般 X 線撮影装置が大きなマーケットを形成している。X 線画像診断装置は画像のデジタル 化が急速に進んでおり、①画像分解能を重視した DR（デジタルラジオグラフィー∼消化器 系、一般撮影など）、②画像分解能を重視した DSA（デジタルサブストラックションアンギ オグラフィー∼脳外科、心臓、腹部血管など）に大きく分類できる。また、IVR（インター ベンショナルラジオロジー）に代表されるように診断領域から治療への応用も広がっている。 IVR 対応・専用機や CT・MRI などさまざまなモダリティーによる複合システムの開発が進 められ、IVR 用システムは一つのマーケットを確実に形成しつつある。 図表 8 画像診断機器の台数ベース市場推移 93 年度 94 年度 95 年度 96 年度 97 年度 98 年度 99 年度 超音波画像診断装置 8,142 8,664 9,000 9,536 9,924 9,301 9,476 超音波ｲﾒｰｼﾞﾝｸﾞｼｽﾃﾑ 30 44 39 74 84 108 70 医用Ｘ線ＣＴ装置 880 848 971 1,157 1,100 1,110 1,191 磁気共鳴画像診断装置 349 359 369 412 369 379 390 血管造影装置システム 211 219 238 255 272 262 262 DSA（DF） 199 209 232 248 257 254 - 核医学診断装置 159 125 152 127 106 118 133 （MRI） データ出所）薬事工業生産動態統計 2）輸出入構造 次に、医用用具産業の市場トレンドを輸出入の点から見ると、国内出荷は 1995 年から拡 大基調にあるが、生産はさほど伸びておらず輸入が増加している。1990 年には輸入と輸出 が同規模であったが、1999 年には輸入が倍増している。1990 年代後半は、医療用具産業の 国際競争が活発化し、世界的な企業再編が進んだ。その中で、日本企業の相対的な地盤沈下 が起きているが、国内市場においてもその影響が顕著であることの証左である。 -6- 図表 9 医療用具の生産・出荷・輸出・輸入推移 25,000 20,000 億円 15,000 10,000 5,000 0 1989年 1990年 1991年 1992年 1993年 生産 1994年 輸入 1995年 輸出 1996年 1997年 1998年 1999年 国内出荷 データ出所）薬事工業生産動態統計 図表 10 画像診断機器の輸出入構造 1.00 0.90 画像診断用超音波装置 0.80 輸出／（国内出荷＋輸入） 0.70 0.60 0.50 0.40 画像診断用装置全体 0.30 診断用Ｘ線装置 核磁気共鳴ＣＴ装置 0.20 医療用具・装置全体 0.10 画像診断用核医学装置 0.00 0.00 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 輸入／（国内出荷＋輸入） 出所）薬事工業生産動態統計をもとに作成 図表 10 には画像診断機器の輸出入構造の特徴を示した。画像診断用装置は医療用具産業 全体の中でも、輸出型であるが、画像診断用超音波装置は特に輸出が活発であり、我が国の ME 産業では国際競争力があるものの一つではある。 -7- ２．次世代単色 X 線診断・治療システム ２．１ 当該技術分野の開発トレンド 放射光は、光速近くまで加速した電子が磁場で曲げられるときに、その接線方向に発生す る赤外からＸ線にわたる強力な電磁波である。医療分野においても応用できるＸ線源として 注目されているが、Ｘ線用撮影用としての放射光の特徴は、波長が連続で白色であること、 輝度がＸ線管の 103∼1010 倍以上高いこと、ビームの形状は扁平で指向性が良く、分光結晶 を用いて単色Ｘ線を生成できることである。 単色Ｘ線の医療でのアプリケーションとしては、現在、①単色Ｘ線を用いた血管造影、② 単色Ｘ線ＣＴの２つの分野を中心として研究開発が進められている。 （１）単色Ｘ線を用いた血管造影 単色Ｘ線により薄い造影剤の高感度撮影技術の開発が進められている。特に、従来、放射 光の医学的利用を目指す研究としては、冠状動脈の低侵襲撮影を目的とする研究が中心をな してきた。冠状動脈は心臓の筋肉に血液を供給している動脈で、動脈硬化が進むと狭心症、 心筋梗塞の原因となる。現在行われている冠状動脈検査では、カテーテルを直接冠状動脈に 挿入し、そこからヨウ素造影剤を注入してＸ線像が撮影される（選択的冠状動脈造影）。し かし、この方法は侵襲性が大きく（検査による致死的合併症が 0.14%の頻度で発生） 、より 低侵襲な検査法が望まれてきた。 このような目的から放射光を用いた血管造影に対する取り組みは、静脈からの造影剤を注 入する経静脈冠動脈造影法（IVCAG）として、1980 年代からアメリカ・ドイツ・日本で開 発が進められてきた。IVCAG において、放射光が必要される理由は、静脈から造影剤を注 入すると造影剤は冠状動脈に達するまでに希釈されるが、造影剤のヨード（K 吸収端エネル ギー＝33.17keV）に吸収されやすい単色Ｘ線を用いることにより、検出能を 10 倍程度高め ることができるためである（図表 11、12） 。 図表 11 選択的冠動脈造影と IVCAG との比較 画質 選択的冠動脈造影 IVCAG 優れる 劣る （高解像度、コントラスト大） 検査時間 長い 短い 患者の負担 多い 少ない 合併症 希に重篤な合併症 出所）大塚他「 放射光を用いた経静脈冠動脈造影」,BME Vol.11，No7，1997 -8- 少ない 図表 12 造影剤（ヨード）と生体組織のＸ線質量吸収係数 出所）日本エム・イー学会編、「Ｘ線イメージング」 IVCAG については、欧米と日本とでは異なった撮影システムによる開発が行われてきた。 欧米では放射光を幅の狭い１次元の単色 X 線に分光し、これを用いて走査式撮影を行って いる。そのため、患者を上下に移動させながら撮影する必要があり、また、得られる画像は 数枚の静止画像である。一方、日本では放射光をシリコン結晶で非対称に Bragg 反射させ二 次元の単色 X 線に拡大分光して、実時間で撮影する方法を開発した。 図表 13 欧米方式と日本方式の比較 欧米方式 （1 次元スキャン方式） 利点 ･十分な光子数を得られる ・高解像度の検出器がある ･エネルギー差分が可能 ･被曝線量が少ない？ ･動画像を得ることができる （30 枚/秒） 欠点 ･位置決めが難しい ･撮影のタイミングが難しい ･スキャンのため一枚の画像の作成 に約 1 秒要する （合成静止画像） ･狭窄病変の描出に不利？ ･光子数が不足 ･Image Intensifier とテレビカメラが 必要 ･エネルギー差分が難しい ・被曝線量が多い 日本方式 ･位置決めが容易 （二次元リアルタイム方 ･撮影のタイミングが容易 式） ･狭窄病変の描出の適する ･準定量的血流解析ができる 出所）大塚他「放射光を用いた経静脈冠動脈造影」,BME Vol.11，No7，1997 両撮影方式にはそれぞれ利点・欠点があるが（図表 13） 、実時間式撮影の利点は、動画像 -9- を得ることができるため情報量が多く、また、心拍動に伴うアーチファクトがない点である。 したがって、実時間 IVCAG は、走査式 IVCAG 比べ、微細な冠動脈病変の描出に優れると 思われる。反面、実時間式撮影では幅の狭い放射光ビームを面状に拡大するためより強度な 放射光が必要でありことが課題である。 尚、冠動脈病変の非侵襲的な診断法として、MRI（Magnetic Resonance Imaging）が注目さ れているが、図表 14 に示すように空間分解能、侵襲性等に長短がある。 図表 14 描出範囲 画素の大きさ 撮影時間 侵襲性 合併症 被爆線量 MR 冠動脈造影法と経静脈冠動脈造影法（IVCAG）との比較 MR 冠動脈造影法 IVCAG 近位部のみ 近位部から末梢まで >1mm2 0.1mm×0.1mm 長い 短い なし 軽度あり 多少あり なし （造影剤アレルギーなど） なし 多い 出所）大塚他「放射光を用いた経静脈冠動脈造影」,BME Vol.11，No7，1997 （２）単色Ｘ線ＣＴ 単色Ｘ線の医療応用に関しては、種々の単色Ｘ線ＣＴの開発も盛んである。放射光を利用 した新しいＸ線ＣＴとしては、高空間分解能透化型ＣＴ、濃度高分解能透化型ＣＴ、蛍光Ｘ 線ＣＴ、散乱Ｘ線ＣＴなど、種々のものが提案、開発されているが、中でも位相型Ｘ線ＣＴ は、ヨウ素などの造影剤を用いず、高空間分解能（数十μm レベル）で生体組織像を撮像可 能であり注目されている。 （３）単色Ｘ線の発生方法 単色Ｘ線を発生させる方法には以下のものがある。 ・放射光をモノクロメータで分光する方法 モノクロメータ法は三次高調波が単色度を劣化させること、および広い照射野を得る ことが困難な点が弱点である。 ・金属元素に放射光を照射して得られる蛍光Ｘ線を利用する方法 蛍光Ｘ線法はＫβ線を減弱させることにより、Ｋα線の成分を相対的に増加させ、結 果的に単色度を上げることが可能な上、広い照射野も容易に得られる。 ・チャネリング放射光を用いる方法 また、近年、高エネルギー電子が結晶に入射するときに起こるチャネリング放射光な -10- ど、新しい X 線源に関する研究も進展しつつある。 ２．２ 論文・特許の動向 （１）論文 図表 15 に単色 X 線に関わる論文数の推移を示す。 図表 15 単色Ｘ線に関する論文数の推移 45 45 43 40 36 35 31 30 25 28 25 25 23 21 22 21 20 15 10 5 0 1990年 1991年 1992年 1993年 1994年 1995年 1996年 1997年 1998年 1999年 2000年 出所）データベース：JICST、キーワード：単色Ｘ線 また、図表 16 に最近の放射光の医療用途に関する論文概要を示した。 図表 16 最近の放射光の医療用途に関する論文内容（JICST 1999 年、2000 年） 年 1999 著者・文献名 大塚定徳 (筑波大 臨床 医学系) タイトル 静注法による冠動脈造影 法の臨床応用 臨床結果 と展望 放射光 VOL.12,NO.5 PAGE.359‐362 -11- 抄録 放射光を用いた冠動脈造影法を開発し た｡患者に約 40ml の造影剤を注入し,単 色 X 線を照射して撮影する｡12 人の患者 に実施した結果によると,静注法による 冠動脈造影から冠動脈近位部への形態 学的評価が可能であり,臨床的に有用で あった｡また,静注法による冠動脈狭窄 が疑われた 2 例では,その後に動注法に よる冠動脈造影を行い,2 例とも狭窄が 認められ PTCA 治療を行った｡静注法によ る冠動脈撮像に対する患者の受け入れ は良好であった｡造影像の鮮明度をより 兵藤一行 (高ｴﾈﾙｷﾞｰ加 速器研究機構 物質構造 科研) 放 射 光 ,VOL.12,NO.5 PAGE.353‐358 1999 取越正己, 遠藤真広 (放医研) 静注法による冠動脈造影 法の臨床応用 放射光単 色 X 線を用いた冠動脈診 断ｼｽﾃﾑの開発 ｼｽﾃﾑ開発 の立場から 画像診断の最前線 視覚 でとらえる機能と形態 放射光 NIRS‐M (Natl Inst Radiol Sci) NO.132 PAGE.50‐62 1999 望月亮, 山口孝一 (NHK ｴﾝｼﾞﾆｱﾘﾝｸﾞｻｰﾋﾞｽ); 谷 岡健吉, 久保田節 (NHK 技研) ﾊｲﾋﾞｼﾞｮﾝおよびｽｰﾊﾟｰﾊｰ ﾌﾟｶﾒﾗの医療への応用 3 例 映像情報ﾒﾃﾞｨｱ学会技術 報告 VOL.23,NO.32(IPU99 19‐22) PAGE.1‐4 1999 梅谷啓二, 八木直人, 鈴 木芳雄 (高輝度光科学 研究ｾ) 電子情報通信学会技術 研究報告 VOL.99,NO.143(EID99 1‐14) PAGE.77‐82 199 SPring‐8 での単色 X 線 を用いた医学診断応用の 研究 微小血管造影,ﾏｲｸ ﾛﾄﾓｸﾞﾗﾌｨ,屈折ｺﾝﾄﾗｽﾄｲﾒｰ ｼﾞﾝｸﾞ -12- 改善するための方法としては,放射光の 強度を増して画像の S/N 比を上げるこ と,ならびに高性能の検出器を開発する ことが必要がある｡ PF‐AR において二次元撮像系としてｲﾒｰ ｼﾞｲﾝﾃﾝｼﾌｧｲﾔ‐ﾃﾚﾋﾞ系(II‐TV 系)を用い た冠動脈診断の臨床応用を筑波大学と KEK PF と共同で行った｡ﾏﾙﾁﾎﾟｰﾙｳｨｸﾞﾗｰﾋﾞ ｰﾑﾗｲﾝ:ARNE1 に臨床応用のための専用ﾊｯ ﾁを設置した｡心臓の撮像のために縦方 向の単色 X 線ﾋﾞｰﾑ幅を 130mm 以上にする 必要があるので,縦 655mm,横 80mm の大き な分光結晶を用いた｡この臨床応用によ って二次元撮像系の利点を確認するこ とができた｡ 放射光の癌診療を中心とした医学応用 の可能性を概説した｡単色 X 線 CT による 重粒子線癌治療の高度化では X 線 CT 像 によるﾀｰｹﾞｯﾄ領域の決定を示した｡癌の 早期診断に超拡大 X 線撮影による新生血 管像の観察が有効で,性状診断も可能と 示唆した｡蛍光 X 線ｲﾒｰｼﾞﾝｸﾞでは癌部位 における微量金属元素の分布から正常 との鑑別診断が可能だった｡ﾏﾝﾓｸﾞﾗﾌｨｰ, ｴﾈﾙｷﾞｰ差分気管支造影,X 線顕微鏡,放射 光による冠動脈造影,放射光による新し い放射線治療等を説明した｡医学応用に 必要な X 線光子ﾌﾗｯｸｽを計算し,表にまと めた｡ ﾊｲﾋﾞｼﾞｮﾝ(HV)による｢脳腫よう等手術支 援ｼｽﾃﾑ｣を開発し,2 例の脳腫よう手術に 用いてその効果を確認した｡このｼｽﾃﾑで は,手術打台に設置した HV 小型ｶﾒﾗで患 部を撮影し,執刀医が小型高精細液晶画 面を見ながら手術を進めた｡また,暗い 手術空間でも微細な観察が可能な高解 像度 HV ｶﾒﾗと HV 表示装置による立体視 ｼｽﾃﾑを用いて眼科手術に威力を発揮し た｡さらに,新ｽｰﾊﾟｰ HARP 撮像管と単色 X 線を組合わせたｼｽﾃﾑを開発し,直径 40∼ 50μm の微小血管の撮影や悪性腫ようの 新生血管の撮影に成功した｡ 従来の医用 X 線撮影では,解像度 50∼ 100μm のﾌｨﾙﾑ/増感紙系や,解像度 100∼ 200μm の X 線ｲﾒｰｼﾞｲﾝﾃﾝｼﾌｧｲｱ/TV ｶﾒﾗ系 や,解像度 500μm 程度の X 線 CT などを 用い,被写体での X 線吸収を画像ｺﾝﾄﾗｽﾄ とした吸収ｺﾝﾄﾗｽﾄ法での撮影を行って いる｡これに対し,放射光を利用した場 合は,解像度 10∼50μm での微小血管造 影やﾏｲｸﾛﾄﾓｸﾞﾗﾌｨに加えて,X 線の屈折や 干渉に伴うｺﾝﾄﾗｽﾄを利用した撮影など が可能である｡これは,放射光を分光器 で単色化した X 線ﾋﾞｰﾑが,平行性が高く 可干渉性を有するためである｡ SPring‐8 では,まずｶﾞﾝ診断を対象とし 大塚定徳 (筑波大 臨床 医学系) 診断の進歩 6. 放射光 を用いた冠動脈造影法 Annual Review 循環器 VOL.1999 PAGE.132‐136 1999 永田泰昭 (新日本製鉄) 非破壊検査 VOL.48,NO.6 PAGE.340‐345 1999 2000 年 TOKUMORI K, TOYOFUKU F, KANDA S (KyushuUniv., Fukuoka, JPN); BABA S, MITO Y (Matsushita Industrial Equipment Co., Osaka, JPN); HYODO K, ANDO M (Inst. Material Structure Sci. High Energy Accelerator Res. Organization, Ibaragi, JPN); UYAMA C (Hiroshima International Univ.,Hiroshima‐ken, JPN) Proc Annu Int Conf IEEE EngMed Biol Soc VOL.22nd,NO.Vol.4 PAGE.2987‐2989 2000 SHIMOZATO T, TAMIYA T, TABUSHI K, KOYAMA S, YOSHIOKA S (Nagoya Univ. School ofHealth Sci.); URUGA T (JASRI); BAN S, NAMITO Y (KEK); IKEGAMI T (Asahi TechnoglassCo.) ｼﾝｸﾛﾄﾛﾝ放射光の利用 放射光を利用した高分解 能単色 X 線 CT 装置 ｼﾝｸﾛﾄﾛﾝ放射励起蛍光 X 線を使用した単色 X 線 CT 単色 X 線による放射線‐ 光ﾙﾐﾈｾﾝｽ線量計の線形性 の評価 -13- て,ｶﾞﾝ発生に伴う微小な新生血管の画 像化や,特に肺ｶﾞﾝ診断を目的とした屈 折ｺﾝﾄﾗｽﾄ法での撮影などを予定してい る｡ ﾖｰﾄﾞに吸収されやすいｴﾈﾙｷﾞｰ(33.3KeV) の単色 X 線を放射光から分光し,造影剤 の静脈内注入により冠動脈造影を行う｡ 造影ｼｽﾃﾑはｽｷｬﾝ方式とﾘｱﾙﾀｲﾑ方式があ り,造影剤を肘または頚静脈内に注入し て行う｡小型のｼﾝｸﾛﾄﾛﾝ施設を用い,水平 方向に照射する｡ﾘｱﾙﾀｲﾑ式では冠動脈を 動画像として描出し,病変の評価が可能 であった｡今後の課題および放射光を用 いた微小冠動脈造影について述べた｡ 放射光を用いた X 線 CT(SR‐CT)ｼｽﾃﾑの構 成と原理について述べた｡放射光をｽﾘｯﾄ で 10μm∼数 10μm に絞り,回転試料に照 射し,試料を透過した X 線を結晶分光器 に入射し,不要な回折線と散乱線を除去 し,X 線検出器で測定した｡CT 画像の再構 成時間は,画素数が 512×512 の場合約 240 秒であった｡焼結鉱中の微小空孔の SR‐CT による画像を示した｡K 吸収端差 分法の適用例として,ﾖｳ素溶液濃度測定 の結果を示した｡ 優れた利点を有する単色 X 線 CT 用とし て,種々のｼｽﾃﾑが開発されているが,人 体のような大きな対象を画像化するｼｽﾃ ﾑは未だ開発されていない｡本稿は,大き な対象を扱うﾌｧﾝﾋﾞｰﾑ単色 X 線 CT ｼｽﾃﾑの 開発を報告した｡本 CT ｼｽﾃﾑは,蛍光 X 線 源,回転ﾃｰﾌﾞﾙ,CdTe ｱﾚｲ検出器,およびﾊﾟ ｰｿﾅﾙｺﾝﾋﾟｭｰﾀからなっている｡さらに,ﾌｧ ﾝﾄﾑ実験の結果も併せて報告した｡ 放射線‐光ﾙﾐﾈｾﾝｽ線量計 GD‐403 の特性 を低ｴﾈﾙｷﾞｰ光子の個人監視のためにｼﾝｸ ﾛﾄﾝ照射から得られる単色 X 線を用いて 調べた｡8∼20keV の範囲の低ｴﾈﾙｷﾞｰ X 線 に焦点を当て,光子ﾌﾙｴﾝｽと線量当量と の間の GD‐403 の線形性について調べ た｡GD‐403 をﾀﾌｳｫｰﾀﾌｧﾝﾄﾑ中に置き,ｽﾃｯ ﾌﾟﾓｰﾀにより 110∼150mm の距離を移動さ せた｡その結果,1cm,3mm,70μm の深さに 医学物理 VOL.20,NO.4 PAGE.151‐158 2000 豊福不可依 (九州大学 医療技短大); 徳森謙二 (九大 大学院) おける線量当量はそれぞれ 8∼20keV,13 ∼20keV,13∼20keV の範囲で線形性を示 した｡ 21 世紀の放射線技術学 序章 VI 放射光による 単色 X 線 CT 日本放射線技術学会雑 誌 VOL.56,NO.6 PAGE.792‐797 2000 足立伸一, 宮武秀行, PARK S‐Y, 神谷信夫, 城宜嗣, 井上頼直 (理 研); 小口拓世, 谷田肇 (高輝度光科学研究ｾ); 飯塚哲太郎 (法政大 工) 日本結晶学会誌 VOL.42,NO.1 PAGE.106‐113 2000 一色麻衣子, 大石泰生 (高輝度光科学研究ｾ); 尾関智二 (東京工大 大 学院); 鈴谷賢太郎 (原 研); 田村剛三郎, 乾雅 祝 (広島大) SPring-8 利用者情報 VOL.5,NO.2 PAGE.94‐99 2000 兵藤一行, 安藤正海 (高ｴﾈﾙｷﾞｰ加速器研究機 構 物質構造科研) SPring‐8 での構造研究 今何ができるか 理研ﾋﾞ ｰﾑﾗｲﾝ II(BL44B2)の現状 高ｴﾈﾙｷﾞｰ X 線回折ﾋﾞｰﾑﾗｲ ﾝ (BL04B2) の試 験 調整 運 転状況 (高輝度光科学 研究ｾﾝﾀｰ S) 放射光単色 X 線を用いた 医学診断ｼｽﾃﾑの開発 心 臓診断ｼｽﾃﾑの臨床応用 映像情報ﾒﾃﾞｨｱ学会技術 報告 VOL.24,NO.17(IPU2000 8‐20) PAGE.31‐34 2000 宇山親雄 (国立循環器 病ｾ 研) 医学のあゆみ 別 冊 (2 月 PAGE.17‐21 2000 ﾊﾞｲｵｲﾒｰｼﾞﾝｸﾞ 医用画像 技術の最前線 放射光と 臨床診断画像 ) -14- 標題について以下の項目を解説した｡1) 単色 X 線 CT(I)の特徴,2)放射光の単色 化,3)蛍光 X 線(II)｡1)では I を利用した X 線の物質による減弱,CT 値の定量性に ついて述べ,造影剤と生体組織の質的減 弱係数を呈示した｡2)では結晶回折によ る白色 X 線の単色化,蛍光 X 線ﾀｰｹﾞｯﾄと ﾌｨﾙﾀ,3)では II を用いた I の概略図,頭 部ﾌｧﾝﾄﾑの I の像を呈示した｡ 標記ﾋﾞｰﾑﾗｲﾝは広いｴﾈﾙｷﾞｰ範囲の X 線利 用が特色で,蛋白質結晶の単色 X 線回折 測定,白色 X 線回折測定,及び生体希薄試 料の蛍光 XAFS 測定が可能である｡その光 学系と実験ｽﾃｰｼｮﾝの仕様と性能を述べ た｡さらに蛋白質の X 線結晶構造解析,原 子分解能構造解析,反応中間体構造解 析,及び XAFS 実験の結果を示した｡ 高ｴﾈﾙｷﾞｰ X 線回折ﾋﾞｰﾑﾗｲﾝの試験調整の 運転状況について報告した｡湾曲ﾓﾉｸﾛﾒｰ ﾀ結晶 Si(111)による 38keV 以上の高ｴﾈﾙ ｷﾞｰ単色 X 線を用いた X 線回折と散乱実 験について述べた｡ﾗﾝﾀﾞﾑ系物質用高ｴﾈﾙ ｷﾞｰ X 線回折計,湾曲型ｲﾒｰｼﾞﾝｸﾞﾌﾟﾚｰﾄ自 動回折計,超臨界金属流体 X 線小角散乱 実験装置および高ｴﾈﾙｷﾞｰ放射光用ｲﾒｰｼﾞ ﾝｸﾞﾌﾟﾚｰﾄ回折計の実験系について述べ た｡ ｼﾝｸﾛﾄﾛﾝ放射光からｼｬｯﾀを経由して分光 Si 結晶により単色 X 線を抽出し,患者心 臓部に照射する標記ｼｽﾃﾑについて述べ た｡分光器光学系,X 線ｼｬｯﾀ,撮像系,臨床 用放射線ｲﾝﾀｰﾛｯｸからなる｡分光光学系 は,Si(311)面で斜め入射により単色に 変換するとともに,縦 120∼150mm×横 75mm に拡大する｡ｼｬｯﾀは 4∼6 ﾐﾘ秒に制御 する｡撮像系は II 付 CCD で,分解能は 2.5 ∼3lp/mm である｡造影剤が希釈されても 十分なｺﾝﾄﾗｽﾄが得られ,照射回数も少な い利点がある｡冠動脈の形態だけでな く,心臓の動きの評価も可能である｡ 従来の管球 X 線源による画像は,光電吸 収,ﾋﾞｰﾑ硬化などの効果を複合的にみて いたが,放射光から得られる単色 X 線の 利用でこれらが分離してみられるよう になった｡静脈注入冠状動脈造影法のｴﾈ ﾙｷﾞｰ差分の原理,撮影方式について述べ た｡単色 X 線 CT では,蛍光 X 線と単色 X 線源,単色 X 線 CT の基礎実験,超高空間 分離能 X 線 CT,高･濃度分解能 X 線 CT(微 小量元素の高感度検出),SPring‐8 医学 利用ﾋﾞｰﾑﾗｲﾝの提案について述べた｡ （２）特許出願動向 国内特許については医療、医用、医学分野に限定して、キーワードを単色Ｘ線とすると、 46 件の特許・実用新案の出願が公開されている。最も出願が多いのは日立製作所であり、 その他、島津製作所：（株）等が目立つ（詳細リストは付帯資料参照） 。 -15- ２．３ 国内外の主な類似研究開発例 図表 17 国内外の主な類似研究開発例（手術支援システム） 1985 1990年 1995年 2000年 99～ 03 医療福祉機器技術研究開発 国 産 業 経 済 省 次 世 代 単 色 X 線 診 断 ・治 療 シ ス テ ム （医 福 研 -浜 松 ホ トニ ク ス ㈱ 、(財 )NHKエ ン ジ ニ ア リン グ サ ー ビ ス ） 97～ Ｘ線 位 相 情 報 による画 像 形 成 とその 医 療 応 用 に 関 す る研 究 （㈱ 日 立 製 作 所 他 ） 97～ 02 内 文 部 科 学 省 小 型 高 輝 度 放 射 源 の 開 発 とその 利 用 に 関 す る研 究 （産 技 総 研 ） 80年 代 ～ 高 エ ネ ル ギ ー 加 速 器 研 究 機 構 フ ォ トンフ ァ ク トリー 、（財 ）高 輝 度 光 科 学 研 究 セ ンター Spring8(97年 ～ )の シ ンク ロトロン放 射 光 を 利 用 し、大 学 、国 研 等 が IVCAGを 中 心 に医 療 応 用 研 究 を実 施 80年 代 ～ NSLS施 設 を 利 用 し、大 学 、国 研 等 が IVCAGを 中 心 に 医 療 応 用 研 究 を 実 施 87～ 90 米 国 NSF 研究 資金 放 射 光 を用 いた 非 侵 襲 血 管 造 影 の 基 礎 的 検 討 （Adelphi Technology, Inc） 91～ 94 エ ネルギ ー 差 分 法 用 モノ クロメー タ開 発 （Adelphi Technology, Inc） 海 80年 代 ～ HASYLAB,/DESY（ドイツ）、ESRF（フ ラ ンス ）施 設 を 利 用 し、大 学 、国 研 等 が IVCAGを 中 心 に 医 療 応 用 研 究 を 実 施 （特 に HASYLAB,/DESYを 用 い たNIKOS-system） 外 欧 州 EU 研究 開発 資金 97～ 99 INTAS -16- （１）国内の研究開発動向 1）経済産業省 ①Ｘ線位相情報による画像形成とその医療応用に関する研究 科学技術振興調整費総合研究 研究期間（第Ｉ期） 平成 9 年度∼11 年度（現在、第Ⅱ期実施中） 研究代表者 百生 敦（日立製作所 基礎研究所） 研究内容 1）大視野位相Ｘ線撮影システムの研究 Ｘ線干渉光学系と調整機構の開発 2ｃｍ角以上の干渉図形を生成できる分離型Ｘ線干 渉計を開発。 要素技術として、粗調整を容易にする結晶ブロックの作製法の考案、結晶ブロックの 角度微調整のためのピエゾ素子駆動の滑り機構を採用したステージの開発、振動に強い ステージ全体構成の考案、さらにステージドリフトによる干渉縞の揺らぎを抑えるため、 干渉縞位置検出方式をフィードバック安定化する技術開発など。 放射光を用いた実験では 2.5 cm (横)× 1.5 cm (縦)の干渉縞の生成（Ｘ線エネルギー 17.7 keV、縞鮮明度 38%）に成功した。縦のサイズは放射光ビームの大きさで決まって おり、太いビームが使える実験ステーションでは 2cm 以上が達成できる見込み。 また、この分離型Ｘ線干渉計を用いてウサギ腎臓切片の位相コントラスト画像（位相 マップ）の取得に成功し、腎臓内の管構造が描出できることを確かめた。 また、高分解能Ｘ線干渉計の作製法と評価に関する研究に関しては、干渉計の結晶板 を薄くするためのエッチング装置を開発した。240 ミクロンまで薄くしたものを試作し、 放射光を用いてテストした。Ｘ線干渉信号の安定化技術に関する研究に関しては、当初 の目標値を上回る 0.001 秒の角度変化を測定できる偏光利用のマイケルソン型干渉計を 開発した。 2）Ｘ線位相画像を医療応用するための基礎的研究 大型干渉計装置の作製をめざして、2ｃｍ程度の大型の資料を撮影できる一体型の干 渉計システム（定盤、資料保持、フード、検出器保持台よりなる）を作製した。視野 25mm×１5mm、干渉縞の鮮明度が 0.6 から 0.8 で、位相画像形成できる性能を有する大 型干渉計を作製した。また、画像処理研究では、25mm×15mm で人肝細胞癌の大視野 投影像が得られた。病理組織像上の種々の構造（癌組織、壊死部、出血壊死、繊維組織、 -17- 正常肝臓内の血管構造）を観察可能であった。また、位相コントラスト造影法に関する 研究では、ラット肝臓内血管を、ヨウ素等の造影剤を用いず、肝臓内に含まれる血液自 身、生理食塩水で描出しうることを確認した。50μm 程度の血管まで投影像として撮影 可能であった。また、位相型 CT を用い血管の三次元的な構築が可能となった。 ②小型高輝度放射源の開発とその利用に関する研究 実施機関 産業技術総合研究所（電子技術総合研究所） 研究期間 Ｈ9 年度∼Ｈ14 年度 （研究開発の内容） 小型蓄積リングや電子リニアックのような比較的小型の装置を用いて、指向性、高単色性 のハード X 線源の開発を行なうことを目的とする。また同時に、超大型施設でも輝度が不 足する数百 keV 以上のエネルギー領域においても、充分に高輝度の線源を開発する。 蓄積リングを用いた遠赤外自由電子レーザー逆コンプトン散乱ハード X 線発生装置の開 発に着手する。具体的には、遠赤外光用光キャビティの製作･設置を行う。また、蓄積リン グに薄膜標的を設置して電子寿命の評価を行なうとともに、薄膜標的の厚さの最適化を図る。 2）文部科学省 高エネルギー加速器研究機構フォトンファクトリー、（財）高輝度光科学研究センター Spring8(97 年∼)のシンクロトロン放射光を利用し、大学、国研等が IVCAG を中心に医療応 用研究が実施してきた。 -18- （２）外国の研究開発動向 1）米国 ①ＮＳＦ 米国では、NSF により放射光を利用した血管造影機器の開発について資金援助がなされて きた。 The Application of Transition Radiation to Non-invasive Angiography 実施期間 1987 年 8 月∼1990 年 5 月 予算 $224,389 (推定) 実施者 Adelphi Technology, Inc （研究開発内容） angiography における遷移放射光の価値を証明することを目的として実施。この診断の放 射線医学のエリアの中で、 特定の興味はヨードの K 吸収端に近いエネルギーにおいて単色 X 線撮影の使用に基づいた冠状動脈 angiography の非侵襲的検査法の開発。 A Multilayer Mirror/Monochromator for Dual-Energy Digital Subtraction Angiography 実施期間 1991 年 8 月∼1994 年 12 月 予算 $268,607 (推定) 実施機関 Adelphi Technology, Inc （研究開発内容） ヨードの K 吸収端を利用したエネルギー差分法による血管造影のために、大型多層反射 型モノクロメータの開発。 2）欧州 ①NIKOS-system（HASYLAB, DESY） 非侵襲の冠状動脈血管造影は、ハンブルグシンクロトロン放射能研究施設(Hamburg Synchrotron Radiation Laboratory HASYLAB) を用い て、 University of Siegen 、University Hospital Hamburg - Eppendorf、Heart Center Bevensen の研究チームによって積極的に進められ てきた。2001 年 1 月現在、379 名の IVCAG 撮影が実施され、臨床的データ蓄積されている -19- 2 。 本研究へは、"ACCESS TO HASYLAB"プロジェクトにより EU が資金援助している。尚、 医療応用ではないが、HASYLAB における非侵襲冠動脈血管造影の検出系の研究成果を基礎 と して 、EU は "TMR （Detector development for time resolved small angle scattering and fluorescence holography）"において高分解能蛍光Ｘ線ホログラフィ用の検出系開発に資金提 供している。 ②INTAS プロジェクト名称： Development of monochromatic x-ray radiation sources 開発期間： 1997 年 10 月∼1999 年 9 月 支援類型： ― 予算： 60000.00 ECU 開発実施： ○Research Center Rossendorf e.V. （ドイツ）、University of Aarhus （デンマーク） 、 Yerevan Physics Institute（アルメニア）、Institute of Applied Problems of Physics of the National Academy of Sciences（アルメニア） （研究開発内容） チャネリング放射光を用いることにより、シンクロトロンを用いない低コスト・高輝度の 単色Ｘ線源を開発することが狙い。先進国における心筋梗塞診断等の医療応用を射程に置い ている。研究はチャネリング放射を作り出す結晶に対する外部励起（超音波、温度傾斜）の 効果に関する理論的検討及び実験。 2 本研究チームは、IVCAG の臨床的有効性は実証されており、今後は医療現場への導入のため、 IVCAG に利用可能な小型Ｘ線源の開発が必要としている （PRESS RELEASE – Hamburg, 29.1.2001, DESY-PR） 。 -20- ３．診断支援型超音波血管内三次元イメージングシステム ３．１ 当該技術分野の開発トレンド （１）三次元超音波画像装置 複雑な人体内部の構造を低侵襲かつ立体的に表示することは医師の疾病判断の大きな助 けになる。現在の疾病判断における各種検査画像の役割の大きさは、言うまでもないが、複 数枚の二次元画像から、患者の身体内部を頭の中に立体的に構成し、的確な疾病判断を行う には、長年の訓練と経験が必要になる。また、このような立体的像は、その医師の頭の中に のみ存在するため、治療チームでその情報を共有したり、経験の浅い者にその方法を継承す ることも容易ではない。また、病変部の定量化（正確な体積計測など）も可能となる。 このようなニーズから、近年、各種の検査画像を高度な情報処理技術を用いて、三次元構 成する試みが活発化している。このような試みは、高い空間分解能をもつ画像診断装置を中 心に先行しており、X 線 CT 装置や MRI 装置が三次元表示機能を標準的に装備し、実用化が 進展している。しかし、X 線 CT 装置、MRI 装置等は侵襲度が高かったり、撮像そのものに 時間がかかるためリアルタイム性に欠けるなどの弱点もある。 一方、医用超音波はパルスエコー法やパルスドプラ法を基礎に急速な発展をとげ、現在で は、B モードエコー断層装置とカラードプラ診断装置が臨床の場に不可欠な診断装置になっ ている。しかし、超音波装置は、①X 線 CT 装置、MRI 装置と比べて空間解像度が低い、② 断層方向の可変性と操作の簡便性のゆえに、画像生成の自動化に不可欠なプローブ位置(送 受波位置)に関する正確な情報を与える装置構造ではないため、処理が複雑になり、リアル タイム計測可能という超音波法の利点が十分に生かせない、などの理由により三次元画像装 置開発は遅れていた。しかし、最近のハードウェアの急速な発展がこの流れを変え、三次元 超音波（3D-US）という研究分野が形成されつつある。 このような現況から、欧米では 1990 年代に種々の R&D 型ベンチャー企業が公的な資金 援助を得て、商品化に乗り出した（類似研究開発の状況―外国の研究開発動向参照）。しか し、1990 年代後半には既に商品化揺籃期を終えて、装置の本格的普及に向けた企業の動き が見られるようになった。ME 機器の世界的大手である GE MEDICAL SYSTEMS が、欧州の 三次元超音波関連企業を相次いで買収、資本参加したことに象徴的に現れている3。 3 1998 年ノルウェーの Vingmed 社を買収、2001 年 4 月 EchoTech 3D Imaging Systems（ドイツ） を買収、2001 年 7 月 Kretztechnik 社（オーストラリア）の株式の 65.4%を取得。これらはいずれ も三次元超音波装置開発を EU の資金援助を受けて進めてきた企業。 -21- 三次元超音波装置への期待は、ME 業界の現状をも反映している。即ち、X 線 CT、MRI （磁気共鳴画像装置）などの画像診断装置は付加価値が高く、医療機器メーカーの主力製品 となっているが、MRI が市場に出てから 20 年近く経て、CT や MRI のような汎用性のある 大型新製品の姿が見えてこないなかで、脳の機能診断など特定用途の機器の開発による高付 加価値化が進んできた。こうした機器は、汎用の診断目的ではなく、がん、エイズ、アルツ ハイマーなど治療法の確立が急がれる特定の病気の診断・治療に対応するのが特徴である。 しかし、それだけに使用医療機関は限られ、製品化されたとしても、需要はそれ程多くは望 めない。このような背景から、次世代の大型汎用診断機器の有力候補として、欧米を中心に 三次元超音波画像診断装置の開発競争が進んできた。 現在 US 検査で用いられている主な三次元画像の表示法は、胎児の顔など表面の形状観察 に用いるサーフェスレンダリング法と、主に脈管の表示に使う MIP 法、脈管、胎児、骨格 等全般を表示するボリウムレンダリング法などがある。また、B モード画像とカラー（パワ ー）ドプラ法による血流像を組み合わせ任意の方向から三次元画像が観察でき、任意断面の 再構成画像が表示できる装置も開発された。特に磁器センサを用いプローブの情報も取り込 む方式は鮮明で歪みのない三次元画像を得ることができる。 図表 18 超音波三次元表示法の比較 表示方法 有用性 問題点 Surface Rendering 法 ・表面の反射波を拾う 投影法 ・物体の体表面を画像 化する ・高速処理が可能であ る ・前後位置の把握が容 易である ・内部情報がない ・ノイズカットが難し い Volume Rendering 法 Maximum Intensity Projection 法 ・透過光を連想させた投影 ・投影方向の最大値のみを表示する投影 法 法 ・物体の中身を表示対象と した方式 ・最大値のみの演算のため、データが少 ・内部情報がある なく、装置を安値にできる ・前後位置の把握が容易で ・比較的ノイズに強い ある ・計算量が膨大なため、装 置が高価 ・ノイズカットが難しい ・Color Doppler, Power Doppler 法で血管 表示可能な部位 ・腫瘍性病変 対象 （特に腫瘍周囲から腫瘍 内の血行動態） ・血管系病変 出所）藤田保健衛生大、堀口他、 「新医療」1999 年 5 月号 ・エコーフリー領域に 有用 ・胆道系 ・血管 ・静止画で３D 表示の認識が困難 ・前後位置の把握が比較的難しい ・内部情報が少ない ・Color Doppler, Power Doppler 法で血管 表示可能な部位 ・腫瘍性病変 （特に腫瘍辺縁から腫瘍外の血行動態、 腫瘍と周囲血管の関係） ・血管系病変 現在の超音波三次元装置の問題点として指摘されているのは次の諸点である。 ①診断装置のハード面の問題としては二次元画像においてはあまり大きな問題となら -22- ないアーチファクトでも三次元になると画像を大きく劣化させる原因となること。 ②Doppler 法においては流速格差のある幾つかのレベルの血管を同時に描出する必要性 があること。 ③超音波三次元では CT や MRI と異なり得られた画像の位置情報が乏しいこと。この 問題に関しては、近年開発された磁場による位置センサー方式である程度解決されつ つあるがこの方式では、外部専用コンピューターによる画像処理が必要なため、画像 の再構成に時間がかかり、リアルタイム性が落ちることが今後解決すべき問題と思わ れる。 （２）血管内超音波画像（IVUS） 一方、必ずしも低侵襲と言い難いが、近年、超音波画像診断において進展著しいのが、体 腔内へ超音波プローブを導入して画像を得る検査方法である。殊に、細径超音波プローブを 用いた血管内超音波画像（IVUS）は、90 年代に入って有力な循環器系の検査手法として急 速にその地位を固めつつある。 血管病変に対する画像診断としては、まず表面超音波診断機器、CT-scan、MRI などを中 心とした非観血的手法による無侵襲的診断法、および血管造影がある。殊に、従来より動脈 硬化性病変等に対する診断および評価に血管造影は不可欠な検査法とされてきた。しかし、 内膜肥厚や plaque を直接観察したものではないこと、狭窄の定量化は隣接した血管径に対 する％表示であり、誤差の生じやすい要因であること、などの欠点が問題となってきた。 一方、カテーテルを挿入するという侵襲的診断法ではあるが、血管内部を直接観察する方 法として、血管内視鏡が用いられる。しかし、血管内視鏡の場合、①血管排除法、②焦点深 度の設定、③色調固定、④病変の定量化、⑤血管内膣面より外側の情報は得られない、⑥血 管の全体像を把握できない、⑦屈曲蛇行した血管、高度狭窄および閉塞病変の末梢側の観察 もできない、などがあげられる。 IVUS は構造上の相違により、機械走査型および電子走査型に分類される。前者はさらに 超音波ビームを 360 度回転して断層画像を得るミラー回転型、振動子そのものをカテーテル の側面に装着し、これを回転させる振動子回転型に分けられる。後者は多数の振動子（64 ∼128 素子）をカテーテルの軸に配列し、電気的に順に発振させることにより画像構成する 電子走査型である。カテーテルは通常、X 線透視下において誘導される。 血管内エコーで得られる画像は壁内組織の形、性状などをかなり正確に描出することがで きる。通常の体表からの診断とは異なり、探触子から数 cm に関心領域があるため 20∼30 ［MHz］の高周波の超音波を用いることができ、空間分解能が高くなる。 IVUS の課題としては、①カテーテルの屈曲性および径の改良、②カテーテルの前方観察 およびカラーフロー表示、③三次元構築画像、④システムの低価格化、などがあげられてる。 -23- 図表 19 血管画像の診断対比 色調 画像表示 全体像 定量化 組織診断 血管内面 血管壁内 保険 価格 血管造影 白黒 二次元 ＋＋＋ ＋＋＋ 血管内視鏡 カラー 三次元 − ＋ ＋ ＋ 可 ＋＋＋＋ ＋＋＋ − 不可 ＋＋ 血管内エコー（IVUS） 白黒 二∼三次元 − ＋＋＋ ＋＋ ＋＋＋ 可 ＋＋＋ 出所）星野・緑川（福島県立医科大） 、 「医学のあゆみ」 、Vol186、No.5 1998.8.1 ３．２ 論文・特許 （１）論文 図表 20 IVUS 及び三次元超音波画像検査に関する論文数の推移 100 96 92 90 85 80 76 70 文 献 数 60 58 50 40 35 32 29 30 25 6 12 11 10 7 7 1991年 1992年 3 0 20 17 20 10 31 1990年 7 8 1994年 1995年 5 1993年 IVUS 1996年 1997年 1998年 三次元超音波検査 注）データベース：MEDLINE、キーワード：IVUS、ULTRASONOGRAPHY、3-D -24- 1999年 2000年 図表 20 に血管内超音波画像（IVUS）と三次元超音波画像に関する論文件数の推移を示し た（但し、機器開発だけでなく臨床応用報告等も含む。また、三次元超音波画像はリアルタ イム） 。共に、1990 年代に入って研究が活発化した新興・有望技術であることがよくわかる。 三次元超音波技術に関して、研究が本格化したのは 90 年代後半であり、今後、急速に論文 数が増加することが予想される。殊に、リアルタイム三次元に関しては、未だ論文数はさほ ど多くはないが、今後の課題として指摘する文献が目立つため、今後、三次元超音波画像装 置の研究開発の中心的テーマの一つなるものと思われる。 （２）特許出願動向 国内特許については医療、医用、医学分野に限定して、検索式を(超音波*三次元*リアル タイム)とすると、54 件の特許・実用新案の出願が公開されている。最も出願が多いのは東 芝・東芝医用システムエンジニアリング、日立製作所・日立メデイコであり、その他、ジ− イ−横河メデイカルシステム等が目立つ（詳細リストは付帯資料参照）。 -25- ３．３ 国内外の主な類似研究開発例 図表 21 国内外の主な類似研究開発例（超音波三次元画像診断装置） 1985 産 業 経 済 省 1990年 1995年 2000年 98～ 02 医療福祉機器技術研究開発 診 断 支 援 型 超 音 波 血 管 内 3次 元 ｲﾒｰｼﾞﾝｸﾞｼｽﾃﾑ （医 療 福 祉 機 器 研 究 所 -㈱ 東 芝 、富 士 写 真 光 機 ㈱ ） 国 厚 生 労 働 省 内 文 部 科 学 省 日本学術振興会 未来開拓学術研究推進事業 97～ 02 超 音波 診 断と治 療の 革 新的 基 礎技 術 の開 発 NSF 87～ 米 国 NIH NSF 研究 資金 Duke大 学 NIH 92～ 00 Duke大 学 （2-D Array Transduc ers for Medical Diagnostic Ultorasoun d） NIH 97～ 04 Duke大 学 （High Resolution Three Dimen sional Ultraso und Imaging） 海 NIH 97～ 98 NIH 00～ 01 B UR DETTE M EDICA L SYSTEMS社 欧 外 州 93～ 96 EU 研究 開発 資金 Tho mson（ESPR IT ULTIMA ） 96～ 00 Oslo大 ／ Thomson/V ingMed（ESPR IT NICE） 96～ 97 Kre tztechnik他 （ESPR IT 3DULTRA ） 96～ 98 CA RDI-A SSIST 00～ 02 Nucletron他 （IST-MITTUG） 民 間 GE、 Siemens、Phlips各 ｸﾞﾙ ｰﾌﾟが 次 世 代 の 超 音 波 主 力 商 品 と し て 、 （リ ア ル タイ ム ）三 次 元 超 音 波 画 像 シ ス テ ム に 研 究 開 発 ・注 力 -26- （１）国内の研究開発動向 1）厚生省 ①血管内超音波エコー法による虚血性心疾患治療効率化支援システム機器の開発に関 する研究 主任研究者：山岸正和（国立循環器病センター心臓血管内科部門） 研究区分 厚生科学研究費補助金 先端的厚生科学研究分野 高度先端医療研究事業（治療機 器等開発研究分野） 研究年度 1998（平成 10） 研究費（円） 10,525,000 2）科学技術庁 ①日本学術振興会 未来開拓学術研究推進事業 複合領域・生体の計測と制御 超音波 診断と治療の革新的基礎技術の開発 大阪大医学部堀教授をプロジェクトリーダーとする超音波画像診断技術に関するプロジ ェクトで、その他参加大学は、奈良先端科学技術大学院大学、東京大学大学院医学系研究科、 工学系研究科、名城大学、愛媛大学、鈴鹿医療科学大学である。実施期間は 1997 年 8 月∼ 2002 年 3 月。 プロジェトは下記の 3 つのテーマを含んでいる。 ①信号処理技術のブレイクスルー：球面波音源や開口合成法の利用及び生体組織特性を 考慮した信号処理系を駆使した画像診断法の開発、 ②三次元超解像技術による診断法：超音波検波法の改良による画素情報の高密度化に加 えて超音波三次元画像の解像力と処理速度の飛躍的向上による画像情報を高度に利 用できる環境の研究、 ③新しい超音波治療技術：ドラッグ・デリバリー・システム開発や低出力超音波の細胞 機能と細胞周期調節に対する効果の検討など超音波エネルギーによる治療応用の可 能性の研究 この内、②では、従来からの三次元技法を応用した現存の三次元超音波は、処理が繁雑で 三次元画像を得るまでの時間がかかりすぎるため、臨床現場でうまく機能していないとの認 識から、超音波特有の性質を利用して、超音波独特の三次元映像法を開発し、高速で簡便な 三次元超音波診断装置を実現しようとするものである。 -27- 図表 22 超音波振動子の写真 図表 23 三次元超音波画像―胎児の横顔 3）大学 ①奈良先端科学技術大学院大学千原グループ 文部省科学研究費 1995-6 年度 基盤研究 A 「心臓・冠血管微細構造組織の超音波三次元可視化装置の試作」(分担) http://chihara.aist-nara.ac.jp/people/STAFF/oshiro/micromotor/index-j.html http://isw3.aist-nara.ac.jp/RCAST/magazine/1998/chihara/ -28- （２）外国の研究開発動向 1）米国 ①デューク大学グループ（Volumetrics） 米国においてはデューク大学がリアルタイム超音波三次元画像装置の開発において、中心 的な役割を果たしている。同大学は 1987 年に米国科学財団（NSF）から研究補助金を受け、 心血管病診断に適用可能な新技術のフィージービリティー検討に着手した。 心臓は体表からおよそ 10∼15cm の深さに位置しているが、一般的な超音波スキャナ画像 で、観察できるのは 12cm 程度が限度であったためである。また、心臓全体の画像をリアル タイムで表示するために、超音波エコーデータを分析するためには、より高速なデジタル信 号処理チップの開発も必要とされた。 1994 年に同グループは 20cm までの深度で、心臓全体の画像を得る装置を開発し、R&D ベンチャー企業の 3D Ultrasound 社（現 Volumetrics Medical Imaging 社）に技術提供し、商用 化を図った。製品第１号は 1998 年に 250,000 ドルで NIH と Cleveland Clinic に出荷されたが、 出荷先は研究機関に限られ4、市場にポジションを確保できずいる。 図表 24 VOLUMETRICS Model 1 のトランスデューサー 出所）Ecoscan Ultrasound Holding 社ホームページ（http://www.ecoscan.com/） 4 その他の出荷先は University of California San Diego, Mayo Clinic, University of Alabama Birmingham, Columbia University, Northwestern University, the European SpaceAgency, University of Freiburg, the University of Texas Medical Branch。日本では大阪市立大学に出荷されている。 -29- 図表 25 VOLUMETRICS Model 1 のシステム外観 出所）Ecoscan Ultrasound Holding 社ホームページ（http://www.ecoscan.com/） 図表 26 Volumetrics を用いた volume rendering 像（左心室のカテーテル像） 出所）Time magazine in December 2000 なお、同大学が超音波三次元画像システムに関して、NIH から資金援助を受けた主なプロ ジェクトは以下の通りであり、1997 年から始まったプロジェクトでは高解像度化がターゲ -30- ットとなっている。 ○2-D Array Transducers for Medical Diagnostic Ultrasound（1992 年∼2000 年） PZT セラミックの二次元アレイトランデューサを用いた医用超音波画像の向上が目的。こ れにより、多層材料を用いた多数のアクティブチャネルを持った二次元アレイトランデュー サが、より高感度、高周波、安価なシステム構築を可能とする。また、これにより、画像化 する深度を増し、より高い周波数の使用によって空間解像度を改善することを目的とした。 ○HIGH RESOLUTION THREE DIMENSIONAL ULTRASOUND IMAGING（1997 年∼ 2004 年） 本プロジェクトにより、高解像度リアルタイム三次元超音波画像システム（RTVI）が継 続されている。 開発ポイントは以下の通り。 ・二次元アレイのマルチビーム伝送システムを最適化 ・画像化と解剖学的な特定を改善する容量データのレンダリングを可能とする高速スキ ャンコンバージョンシステム ・解像度と画像品質改善のために、ケーブルサイズを増すことなく 1000 以上のチャン ネルを使えるトランスデューサー用 IC の開発。 ②BURDETTE MEDICAL SYSTEMS 社5 米国国立癌研究所は、前立腺癌治療のガイダンスシステムとして、リアルタイム三次元超 音波画像システムを開発する BURDETTE MEDICAL SYSTEMS 社に資金提供をしている。 システムはバーチャル・リアリティー視覚化インタフェースを含んでいる。 現 在 の 経直 腸 的超 音 波断 層 法 によ る ガイ ダ ンス シ ス テム を 用い た 密封 小 線 源治療 (Brachytherapy)6の実施結果は併発症発生率が高いため、リアルタイム三次元超音波システム によって、治療用放射線源の移植を支援することにあり、97 年から 2 年間の資金援助を行 った（プロジェクト名称：REAL TIME 3-DIMENSIONAL BRACHYTHERAPY GUIDANCE SYSTEM） 。また、リアルタイム三次元超音波画像システムを用いた前立腺癌の密封小線源 移植の自動化システムについて、2000 年から再び同社に 2 年間の資金援助を行っている（プ 5 http://www.burdettemedical.com/ 6 密封小源治療はガンマ線の出る放射性物質の入った針や管を病巣部に置いて照射するもの。放 射性物質としては、現在イリジウム線源が主に用いられる。ガン組織に放射線を多量に照射でき るため、効果が高い治療法とされている。 -31- ロジェクト名称：Real-Time Robotic Image-Guided Prostate Brachytherapy）。 但し、本研究開発は R&D ベンチャー支援的な資金によるもので、新規な要素技術開発を 含むものではない。 ③NSBRI（National Space Biomedical Research Institute） NSBRI は宇宙空間での遠隔医療・診断を目的とした Smart Medical Systems プロジェクト において、三次元超音波診断装置を開発している7。 研究開発内容は以下の通り。 ・画像再構成技術、リアルタイム技術を用いた三次元超音波画像取得手法 ・事前に得られた MRI 画像、超音波画像と併せて、二、三次元の解剖学的情報な画像を構 成する技術開発。 ・連続撮影された二次元、三次元の超音波画像から解剖学的な変化を自動的に抽出するツー ルの開発。 ・三次元超音波画像の最適な圧縮アルゴリズム開発及び二次元画像圧縮アルゴリズムの改善 ・最小の訓練で検査初心者が三次元超音波画像データセットが得られるようにする。 ④Lerner Research Institute 同研究所の Whitaker Biomedical Imaging Laboratory8では、リアルタイム三次元超音波スキ ャナを開発している。また、IVUS では、リアルタイム三次元血管化システムも開発してい る（米国内特許出願中） 。本 IVUS 開発においては、biplane angiography による被検者のＸ被 爆、及び biplane angiography 装置そのものが高価であることが IVUS の普及を妨げていると の認識に立ち、その克服を研究課題として挙げている。 図表 27 リアルタイム三次元血管化システム 7 http://www.nsbri.org/Research/2001-2003/MedSysProj7.html 8 http://www.lerner.ccf.org/bme/ip/vascular/realtime3d.html -32- ⑤コロラド大学 コロラド大学は、国立心臓・肺・血液研究所（NATIONAL HEART, LUNG, AND BLOOD INSTITUTE）から、資金援助を受けて、種々のモダリィティを相補的に用いて、三次元画像 を統合・構成するシステムの開発を行っている（プロジェクト名称：3D CORONARY RECONSTRUCTION AND MULTIMODALITY FUSION、実施期間：2000 年 5 月∼2004 年 4 月） 。最初のターゲットは心臓冠動脈のＸ線血管像影と IVUS の統合にある。 2）欧州 欧州では EU が各種研究支援プログラムを通じて、資金提供を行っている。リアルタイム 三次元超音波画像システムに関する主なプロジェクトは下記の通りである。 ①EU ESPRIT-NICE9 プロジェクト名称： Real-time 3d ultrasound imaging systems with advanced transducer arrays 開発期間： 1996 年 10 月∼1999 年 9 月 支援類型： コストシェアリング 開発費用： 総額 2.45 百万 ECU、内、1.40 百万 ECU を補助 開発実施： Thomson Microsonics 社（フランス） 、Thomson-Csf Lcr（フランス）、 Vingmed Sound As（ノルウェー）、オスロ大学（ノルウェー） 本プロジェクトは、欧州におけるリアルタイム三次元超音波画像システムに関する主導的 なもので、研究開発の目的は、医療用途として最適な品質を確保しつつ、エレメント数 2000 ∼3000 程度に対して、可能な限りチャンネル数を最小にする配列レイアウトパターンを見 いだすことにあった。その他、具体的な開発項目としては下記の通りである。 ・高周波で作動する高密度二次元アレイを考慮した電気音響構造の設計 ・トランデューサーアレイの製造に関する要素技術の確立 ・十分なチャンネル数をサポートするコンパクトなビームフォーマーの開発。 ・プローブとビームフォーマーのインテグレーション、ファントムによる画像品質に関 するデータ取得 なお、NICE に先行して、1993 年から 1996 年にわたって、THOMSON 社をメインコント 9 http://www.ifi.uio.no/~sverre/nice.html -33- ラ ク タ ー と す る プ ロ ジ ェ ク ト "Ultrasound Imaging With an Intelligent 2D Array （ESPRIT-ULTIMA）"が実施されており、このプロジェクトで二次元アレイのプロトタイプ 開発がなされおり、その成果を受ける形で NICE が実施された。従って、実質的な開発期間 は 8 年間に渡っている。また、NICE のサポート的なプロジェクトとして、次のプロジェク トが実施されている。 ○Medical ultrasound imaging in 2 and 3 dimensions with x-waves 開発期間：1998 年 7 月∼2000 年 6 月 開発実施：オスロ大学（ノルウェー） プロジェクトの目的は最近発見された超音波ビームの新しいタイプ（Ｘ波）を調査し、高 フレームレートでの 2D、3D 医療画像処理への応用可能を検討することにある。また、この X 波を NICE プロジェクトのリアルタイム三次元超音波画像処理システムに応用可能である ことから、若手研究者のトレーニングプロジェクトの形で実施された。具体的には、NICE の開発課題の一つであった高フレームレートの達成可能性である。 ②EU ESPRIT-3DULTRA10 プロジェクト名称： High-performance computing for clinical applications of 3d ultrasound 開発期間： 1996 年 1 月∼1997 年 12 月 支援類型： コストシェアリング 開発費用： 総額 1.68 百万 ECU、内、0.92 百万 ECU を補助 開発実施： Kretztechnik Ag （ オ ー ス ト リ ア ）、 Fraunhofer-Gesellschaft Zur Foerderung der Angewandten Forschung（ドイツ）、Parsytec Computer （ドイツ） プロジェクトの目的は、リアルタイム三次元超音波画像のレンダリング時間短縮である。 具体的には、Fraunhofer 3D visualization ソフトウェアと Parsytec CC パラレルコンピュータ ーを組み合わせたものである。プロジェクト２年目からは、4 つの医療機関に設置して実証 を行った。 10 http://www.igd.fhg.de/www/igd-a7/Projects/Invivo/English/3dultra.html -34- ③EU CARDI-ASSIST プロジェクト名称： IMPROVING CARDIAC TELEDIAGNOSIS AND SURGERY BY ENABLING TECHNOLOGIES AND 3D ULTRASOUND IMAGING 開発期間： 1996 年 1 月∼1998 年 12 月 支援類型： コストシェアリング 開発費用： 総額 3.44 百万 ECU 開発実施： Gmd - Forschungszentrum Informationstechnik Gmbh（ドイツ）11、 トロントハイム大学（ノルウェー） 、VINGMED SOUND 社（ノル ウェー） 、SONOTRON GMBH - MEDIZINELEKTRONIK（ドイツ）、 ACADEMIC HOSPITAL ROTTERDAM DIJKZIGT, ERASMUS UNIVERSITY ROTTERDAM（オランダ）、TOMTEC IMAGING SYSTEMS 社（ドイツ） 心臓病の診断と遠隔診察を目的とした三次元超音波画像装置のプラットフォームを開発。 本プラットフォームによって、心臓の動きを可視化した三次元シミュレーションモデルと超 音波画像を結合する。プラットフォームは異なる 3 つのタイプのものを製作する。 このプロジェクトは診断手順と新技術に関連する展望を示すプロポーザルを提出するこ とも目的としている。 ④EU IST-MITTUG プロジェクト名称： Minimally Invasive Therapy for Tumours 3D Ultra-sound guided 開発期間： 2000 年 1 月∼2002 年 6 月 支援類型： コストシェアリング 開発費用： 総額 4.99 百万 ECU、内、1.90 百万 ECU を補助 開発実施： ○Nucletron Bv（イタリア）、Esaote（イタリア） 、B-K Medical（デ ンマーク） 、Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung E.V. 、 （ドイツ）London Health Sciences Centre（カナダ） Staedtische Kliniken Offenbach （ドイツ）NTEC Media Gmbh Advanced Digital Motion Picture Solutions （ ド イ ツ ） Medcom Gesellschaft fuer Medizinische Bildverarbeitung Mbh （ドイツ）Life Imaging System （ カ ナ ダ ） Defence and Civil Institute of Environmental Medicine（カナダ）J.P. Robarts Research Institute（カ 11 http://viswiz.gmd.de -35- ナダ） 米国 NIH が BURDETTE MEDICAL SYSTEMS 社に資金提供しているシステム開発（前述） とほぼ同じと開発内容である。即ち、密封小線源治療（Brachytherapy）において、X 線 CT 装置の代わりに主として三次元超音波画像システムを用いることにより、安価かつ成績の良 い処置を行う統合システムを開発することにある。これにより、短時間でより高い精度で処 置を可能とすること、処置の費用対効果が高いこと、オペレータの個人的な技術依存度を下 げることが狙いである。また、多数の国が同時に関わる臨床実験を通じて、国際的な技術移 転を促進すること、いくつかの応用領域において革新的な技術を導入するスピンオフを創出 することも、目的とされている。 -36- ４．心疾患診断・治療統合支援システム ４．１ 当該技術分野の開発トレンド （１）Intraoperative MRI 既に、MRI は最も有力な画像診断として、X 線 CT などと並んで、その地位を固めたが、 今後更に、MRI は臨床現場において活用場面の拡大が期待されている。その理由は、解剖学 的情報だけでなく、T1、T2 画像、構成元素の分布画像、血管造影、MR スペクトロスコピ ー、脳機能画像、EPI 法（Echo Planar Imaging）による高速撮影や灌流や拡散の画像化など、 1 台のモダリティで様々な画像が観察できることにあり、「画像診断のワンストップショッ プ化」と称される所以である。 このように、臨床現場において不可欠の診断機器であることを前提として、近年、 "Intraoperative MRI"と呼ばれる領域に関する注目が高まっている。これは、MRI 観察下で手 術治療を行うもので、その利点は主として次の 2 点にある。 ○術中の変形や移動を三次元的に観察可能 手術ナビゲーションや手術マニピュレータ制御の精度を上げることができる。術中に 変形する臓器のレジストレーションが可能になる。 ○診断用画像により近い質の高い画像を術中にモニタリング可能 MRI の持つ優れた軟組織描出能を活かすと、手術中に手術の成果の確認が可能になる。 例えば、脳腫瘍切除に際して、腫瘍の辺縁部の取り残しや取りすぎを防ぐことができる。 ○X 線機器を用いたインターベーションと比較すると術者や患者に対する X 線被曝の心 配がない Intraoperative MRI の実現に関しては、現在、大きく分けて 2 つのアプローチがある。 1）OPEN MRI を前提としたアプローチ 従来の MRI では被験者を強磁場を発生するコイルに入れることで画像を取得していた。 この場合、被験者の周囲はコイルで囲まれているため圧迫感があり、また被験者へ手が届か ないため一切の撮像中は処置を施すことができなかった。これに対して近年 Open MRI と呼 ばれるタイプの MRI が市場に登場している。このタイプはコイルを分割することで被験者 の周囲に空間を設けたものである。このようにすることで被験者の圧迫感や閉塞感を取り除 くばかりでなく、被験者へのアクセスが可能になったため MRI 画像監視下による手術が可 能になる。 従来の MRI の開口部が閉塞空間であったのは磁場の強度を均一かつ安定に保つためであ ったが、オープン型の MRI 装置はコイルに超電導磁石を導入することによって、磁場の均 -37- 一性を保ちながら、広い開口部を実現した。開口部は上下あるいは左右に開いたものなど、 メーカーによって様々な形状があり、患者への開放感を大幅に向上させる。 Open MRI はコイルの分割方法から二つに分類することができる。ひとつは水平に置いた コイルを縦に分割したタイプがあり、その外見からダブルドーナッツ型と呼ぶことがある。 もう一つは垂直に置いたコイルを横に分割したタイプで、ハンバーガー型と呼ぶことがある。 以下に主な Open MRI のメーカーは以下の通りである。 ○GE Medical Systems ○株式会社 日立メディコ ○東芝メディカル 株式会社 ○SIEMENS ○FONAR Corporation 図表 28 ハンバーガー型 Open MRI（㈱日立メディコ） 出所）㈱日立メディコホームページ このような Open MRI を前提とすれば、手術室内へ MRI を設置し、検査ベッドと手術台 を兼用させて MRI コイルに搬入することにより、迅速に処置と撮像を繰り返すことが可能 となる。一方、磁場の密閉性が低下するため一般に Open MRI は磁場強度が低下し、その結 果画質が低下する（閉塞型 MRI の現在の主流がの 1.5T であるのに対して、Open 型は現状 では 0.2∼0.5T 程度） 。 しかし、低磁場強度がメリットとなる点もある。即ち、術者からは使い慣れた手術用具を 使用して通常の手術を行いたいというニーズも強く、このためには、手術室内の各種装置・ 用具への MRI 磁気の影響の点から、磁場強度が高いものは望ましくないからである。 また、MRI 装置内で手術を行う試みが米国の GE 社と Brigham and Woman's Hospital で共 同開発されている。GE 社の OPEN MRI は 2 つのドーナツ型の超伝導磁石が約 56cm の感覚 で平行に配置されており（静磁場強度 0.5T） 、MRI 装置内で左右 2 名の術者による全般的手 -38- 術の施工が可能である。患者座標と画像座標の一致によりリアルタイムに外科器具や血管内 カテーテル先端のトラッキングを可能としている。但し、この場合、術者の動作がコイルに よって制約を受けると同時に、MRI 画像にアーチファクトを生じない MRI Compatible な手 術装置・用具の使用が必要となる。 図表 29 ダブルドーナツ型手術用 MRI（Bringham and Women's Hospital） 出所）立石編著、 「メディカルエンジニアリング」 2）OPEN MRI を前提としないアプローチ 本評価対象プロジェクトのアプローチであり、MRI 装置内で手術を行う点では、GE 社／ Brigham and Woman's Hospital の試みと同じであるが、施術を MRI Compatible なマニュピレ ータ、外科ロボットを用いて行おうするものである。 このアプローチの代表例として、我が国の産業技術総合研究所と米国の Bringham and Women's Hospital、The Johns Hopkins University が共同開発した手術用 MRI−手術支援ロボッ ト統合システムが挙げられる。本システムは、上述の GE 社のダブルドーナツ型 MRI を用 いて開発されたものである。 図表 30 に手術支援ロボットの MR compatibility に関する要件、制約等を示す。 図表 30 手術支援ロボットの MR compatibility MR compatibility のためのポイント ロボット機構の MR incompatibility 鋼鉄などの強磁性体（磁場を強く歪ませ 構造部材 金属が多用される。鉄系でなく る、磁石に吸い寄せられ危険）を多く含ま ても体積が大きい場合、磁場を歪める可能 ない。 性がある。患者身体に導体が接触する場合 -39- 撮像部分近傍（中心から 30 [cm ]程度の内 は誘導電流と発熱による安全性の問題が 側）では微弱な磁性を示す常磁性体以外は ある。 置かない。 受動機構部品 剛性、表面硬さ、価格など 電気的ノイズを導くもの（適切にシール から、精密を要求される機械部品は圧倒的 ド、ノイズ処理されていない電線、大半の に鋼鉄製。磁場を歪める。磁力による影響 電気製品、特にデジタル機器）は MRI 室 を受けうる部品もある（ばねなど） 。 内に持ち込まない。 アクチュエータ 電磁的原理によるものが MRI の共鳴信号の受信コイル（RF プロー 圧倒的で磁場を歪め、ノイズを発する（特 ブ）のアンテナ特性を阻害しない。 にステッピングモータ）。磁力による影響 MRI の発する RF 出力の影響を受けない。 を受けうる（電磁バルブなどの中のばねな 傾斜磁場の時間変動、RF パルスによる電 ど）。 流と発熱が患者に達しない。 センサ ノイズを発する。RF パルスがノ イズとして混入して、暴走の可能性があ る。 その他 制御系、電源系など一切の電気回 路・配線がノイズ源になりうる。 出所）鎮西、 「オープン MRI とロボット」日本ロボット学会誌 Vol.18 No.1,pp.37∼40,2000 （２）低侵襲外科手術用マニュピレータ 心疾患診断・治療統合支援システムの目的は、低侵襲手術の実現にある。低侵襲手術 （Minimally Invasive Surgery）は侵襲（切開）を小さく抑えた手術を総称する言葉であり、 患者の切開によるダメージを最小限に抑え、入院期間の短縮などの効果が期待されて、近年 注目が高まっている。 低侵襲手術は切開を最小限に抑えるため、術者が身体内部をその目で直接見ることができ る範囲が狭く、また、施術行為そのものが大きく制限される。そこで、術者の「目」にあた る各種モダリティを最大限活用した、患者の身体内の施術部位の三次元表示・VR 技術や、 術者の「手」にあたる手術用マニュピレータ、手術ロボットなどが有機的に結びついた総合 システムの開発が必要される（このような趣旨から、これら領域は「コンピュータ外科」と 呼ばれ、独立した研究領域として発展を遂げつつある） 。 このようなコンピュータ外科技術による低侵襲手術の意義として、以下の諸点が指摘され ている。 ①患者の肉体的負担軽減 ②入院期間短縮による患者の早期社会復帰及び国民医療費の削減 ③より安全かつ正確な処置 ④従来治療が困難であった患者の治療 ⑤無輸血手術の対象拡大による輸血艦船事故の減少 ⑥医療スタッフの負担軽減、肝炎、エイズなどの感染事故防止 -40- ⑦患者への適切なインフォームドコンセント ⑧医学教育や専門医教育の充実 コンピュータ外科に関する臨床研究としては、脳神経外科領域におけるナビゲーション、 腹腔鏡下胆嚢摘出、肝臓癌に対するレーザー照射治療、整形外科領域における関節置換支援 やモデルによる骨形成シミュレーションなどがある。しかし、実用に供することができるシ ステム開発については、医学的臨床研究、情報処理技術、エレクトロニクス技術、機械技術 等々の様々な技術領域にまたがるものであると同時に、安全性に対する要求が厳しいため、 実際に商品化されたものは未だ少ない。 -41- ４．２ 論文・特許 （１）論文 図表 31 に手術中 MRI と手術支援ロボットに関する関する論文数の推移を示した。両者共 に文献数が増加しており、研究開発領域として活発化している様子が伺える。殊に、手術支 援ロボットに関しては、後述の da Vinci™ Surgical System、Zeus 等のシステムが商用化され、 高い評価を受けていることもあり、論文数も 2000 年には急増している。 図表 31 手術中 MRI 及び手術支援ロボットに関する論文数の推移 90 84 80 73 71 68 70 文 60 献 数 50 52 49 43 40 40 33 30 20 33 31 29 24 24 18 15 14 20 14 10 3 0 1990 3 1 1991 1992 1993 1994 1995 術中MRI 1996 1997 1998 1999 2000 手術支援ロボット 注）データベース：MEDLINE、キーワード：INTRAOPERATIVE＆MRI、SURGERY＆ROBOTICS （２）特許出願動向 国内特許については医療、医用、医学分野に限定して、検索式を（手術？＊（マニプレ− タ＊コンピユ−タ＋ＭＲＩ））とすると、50 件の特許・実用新案の出願が公開されている。 最も出願が多いのはオリンパス光学工業（株）と東芝（株）、日立製作所（株）であり、そ の他、三鷹光器（株）、三鷹光器（株）等が目立つ（詳細リストは付帯資料参照） 。 -42- ４．３ 国内外の主な類似研究開発例 図表 32 国内外の主な類似研究開発例（手術支援システム） 1990年 1995年 2000年 95～ 99 99～ 03 脳腫 瘍等 手術 支援 シス テム （ 医 福 研 - ㈱ 日 立 製 作 所 、 ㈱ 東 芝 、 N H Kｴﾝ ｼ ﾞﾆｱ ﾘﾝ ｸﾞ） 心 疾 患 診 断 ・治 療 統 合 支 援 シ ス テム （医 福 研 -㈱ 日 立 製 作 所 、瑞 穂 医 科 工 業 ㈱ ） 医療福祉機器技術研究開発 95～ 99 国 00～ 04 手術 マニピュレー タ制御 情報の 術 中 実 時 間 生 成 ／ 更 新 の 研 究 （機 械 技 研 ） 産業 経済 省 内 視 鏡 等 に よ る 低 侵 襲 高 度 手 術 支 援 ｼ ｽ ﾃﾑ （医 福 研 -㈱ 東 芝 、旭 光 学 工 業 株 ） 98～ 競争的特別研究制度 国際特定研究制度 オ ー プ ン Ｍ Ｒ Ｉ環 境 下 の 次 世 代 診 断 ・ 治療 シス テムの 研究 他 （産 業 技 術 総 合 研 究 所 ） 98～ 02 循環 器系 疾患 に対 する予 後診 断を含む 低侵襲診断治療システムに関する基盤研究 （東 京 大 学 ） 医 学 ・工 学 連 携 型 研 究 事 業 内 文部 科学 省 99～ 04 日本学術振興会 未来開拓学術研究推進事業 外 科 領 域 を中 心 と す るロ ボ テ ィックシ ス テ ム の 開 発 （九 州 大 学 他 ） 98～ 米 国 N IH NSF 研究 資金 N S Fに よ る コ ン ピ ュ ー タ 外 科 技 術 開 発 プ ロ グ ラ ム （ Ｅ Ｒ Ｃ ・ PE R ） 95～ N IH に よ る 手 術 中 MR Iの 開 発 支 援 （ B rin gh am an d W om e n's Hosptalな ど ） 海 90年 代 半 ば ～ 欧 外 州 EU 研究開 発資金 E U 開 発 資 金 に よ る 各 種 低 侵 襲 手 術 支 援 シ ス テ ム 、 手 術 中 M R Iに 関 す る プ ロ グ ラ ム （ E S PR IT-IR VIT、 IS T- A M IT、 AIM - MU R IM 、 A C TS- M IDS TE P、 B R ITE / E UR A M、 BIO M E D ） d a V in c i（ ＩＩＳ 社 ） 、 Z E U S (C M 社 )等 手術支援システムの商用化 民間 -43- （１）国内の研究開発動向 1）経済産業省 ①手術用 MRI−手術支援ロボット統合システム MRI 環境下でのロボットアームによる手術システムで、心疾患診断・治療統合支援システ ムと同様の狙いの研究開発であるが、システムが GE 社 のダブルドーナツ型の手術用 MRI Signa/SP に併せて製作されている点が異なる。 開発制度 （日本側） ・ 「手術マニピュレータ制御情報の術中実時間生成／更新の研究」 （工技院・医療福祉 機器研究開発プロジェクト；1995-1999 年度） ・「オープン MRI 下の次世代診断・治療システムの研究」（工技院・競争的特別研究 制度；1998-2002 年度） ・「MRI 環境下セミアクティブホルダーの研究」（工技院・国際特定研究制度； 1999-2001 年度） （米国） ・ NSF Engineering Research Laboratory "Computer Integrated Surgical Systems and Technology" #9731748 (1998-2002 年予定) 実施機関 経済産業省 産業技術総合研究所 機械技術研究所 ハーバード医学校ブリガム&ウィメンズ病院の Surgical Planning Lab (SPL) ｼﾞｮﾝｽﾞﾎﾌﾟｷﾝｽ大学 Computer-Integrated Surgical Systems and Technology Lab (CISST) -44- 図表 33 手術支援ロボット統合システムの外観 出所）産業技術総合研究所 機械技術研究所ホームページ システムの構成及び特徴 手術用 MRI（GEMS 社 Signa/SP） ・1.5T の超電導磁石を 2 つ平行に 55cm の間隔に並べた構造。撮像領域での有効磁場は 0.5T。 ・装置内に光学的三次元位置計測装置 PixSys を内蔵、この指示装置の位置・方向に沿 った画像を撮像可能。 ・麻酔ガスコンセント，執刀医用の液晶モニターなどが手術用装置を装備。 ロボット機構 ・手術用 MRI の撮像時に動作可能で，手術用 MRI の形状とこの中で行われる手術の様 式に特化したデザイン。 ・MR compatibility（MRI の撮像に影響しない、MRI の撮像から影響を受けない）。 ・手術用 MRI 装置の中央上部に機構本体が固定され，ここから 2 本の腕が手術操作部 まで伸びる。2 本の腕は端部で連結され，１本の腕として機能。 これにより、以下の特徴を有する -医師の作業空間を邪魔しない -MR compatibility を維持する -腕の先端部の機構を単純化したことで，この部分が滅菌可能，着脱可能 -45- ②コンピュータ手術の基礎研究 実施機関 経済産業省 産業技術総合研究所 機械技術研究所 予算 2,100 千円（1994 年度） 実施期間 1994-1994 研究概要 変形の動画像解析と力学モデルに基づく変形推定の基礎的検討、評価を行う。（１）生体 組織荷重負荷装置試験機の開発：ＭＲＩ作動下に実験を行うための力学的負荷装置、手術マ ニュピレータを開発する際の基盤技術として単純な負荷装置を製作し、これを試験機とする。 （２）動画像解析：ＭＲＩの動画像から組織の変形解析を行う手法の基礎的評価を行う。 （３）数値モデル解析：生体軟組織の力学特性を数値モデル化して変形推定を行う手法の基 礎的評価を行う ③循環器系疾患に対する予後診断を含む低侵襲診断治療システムに関する基盤研究（医 学・工学連携型研究事業） 実施期間 東京大学 実施期間 平成 10 年度∼14 年度 研究概要 血管を主とする循環器系疾患を対象として、血管造影、Ｘ線ＣＴ、ＭＲＩ、内視鏡などの 医用画像装置から得られる画像情報と、トレーサーや光学的分析システムを用いて得られる 血管や臓器の性状や機能の情報を、高速で処理して三次元画像に統合する技術の基盤研究。 これによって、予後予知を可能にし、一度の手術で高い効果を得ることが可能になります。 さらに手術支援マニュピレータによる低侵襲な微小手術や血管再建のための生体材料に関 する研究を実施。 -46- 図表 34 システム構成図 出所）NEDO ホームページ ④脳腫瘍等手術支援システム（医療福祉機器技術研究開発制度） 実施機関 ：医療福祉機器研究所、㈱日立製作所、㈱東芝、（財）NHK エンジニアリング 実施期間：平成 7 年度∼11 年度 予算 ：9.3 億円 研究概要 脳腫瘍等に対する低侵襲で微細な脳外科手術を支援する手術支援システムの開発。 （1）手術計画の立案を支援し、術中に患部の映像と各手術前画像情報を高精細な立体画 像を提供するハイビジョンビューアや各種モニタに、総合的に提供する視覚システム （2）内視鏡と 3 組の微細マニピュレータシステム 本システムは、術者が奥行き感を正確に把握して手術を行えるように術野の立体映像を提 供し、さらにその映像上に術前あるいは術中に撮影された CT 、あるいはその他の画像から 再構成された三次元画像等オリエンテーションのための情報を総合的に、しかも術野像と対 応づけて提示するとともに、微小マニピュレータにより切開、切除、接合等の精密な操作を 行う方式。 このため、術前の手術計画の支援技術、術中のオリエンテーションの支援技術、精密な手 術操作の支援技術の開発とトータルシステムの開発を実施。 要素研究項目 （ａ）微細高精度マニピュレータ・アクチュエータ （ｂ）複数マニピュレータ協調制御技術 （ｃ）立体高品位術野画像撮像表示 （ｄ）術中撮像機器用位置計測システム -47- （ｅ）術前手術計画支援及び術中画像合成表示技術 図表 35 脳腫瘍等手術支援システム（全体システムイメージ及びマニュピレータの構想図） 出所）医療福祉機器技術研究開発成果報告書、 「脳腫瘍等手術支援システム」 （平成 12 年 11 月） ⑤内視鏡等による低侵襲高度手術支援システム（医療福祉機器技術研究開発制度） 実施機関 医療福祉機器研究所、㈱東芝、旭光学工業㈱ 開発期間 平成 12 年度∼16 年度 予算 ― 研究概要 本プロジェクトは以下の４つの開発項目によって低侵襲手術法の普及、確立および患者の 早期回復に資することを目的としている。 1) 術中の十分な視野情報等を提供する高機能内視鏡システムの開発 2) 手 術 中 に 手 術 部 位 の 三 次 元 的 位 置 情 報 を 提 供 す る DVT(Digital Volume -48- Tomography)X 線撮像システムの開発 3) 術者による素早い動作が可能で、同時に精密で複雑な操作機能を併せ持つ腹腔内 等に用いる手術用器具の開発 4) これら種々の術中機器の情報を統合して交換し、正確な手術計画の立案・実施を 支援する手術誘導システムの開発 図表 36 システム構成図 出所）NEDO ホームページ 図表 37 完成予想図 出所）NEDO ホームページ 2）厚生省 ①心臓血管（循環器）系の医用工学的計測制御に関する基礎研究（岡山県） 実施機関 文部科学省、文部科学省 放射線医学総合研究所 厚生労働省 国立循環器病センター研究所 予算 109,597 千円（1996 年度） -49- 実施期間 1994 年∼1996 年 研究概要 1) 研究目標 我が国の死因別死亡率の過半を占める循環器系疾患についての研究のため、医学と工 学の学際領域である医用工学の手法を用い、病態生理・診断・治療・予防の各局面にお ける基礎研究から機器生産までの統合的な取り組みを行う。 2) 研究計画 (1)液相 NO のリアルタイム計測による循環調節応答機構の解析 ・血管弛緩因子のひとつである液相一酸化窒素（NO）を生体内で計測し、循環調 節メカニズムの研究 (2)分離補助循環システムの開発 ・大動脈内バルーンポンピング法と経皮的心肺補助法の効果的併用を可能とする分離 循環補助システムの研究 (3)PET 及び MR による循環器イメージ解析に関する研究 ・PET（ポジトロン放出断層撮影）及び MR（磁気共鳴）による虚血性性心疾患の病 態生理学的基礎を解明 (4)心臓血管（循環器）系の医用工学的計測制御に関する基礎研究 ・心臓自体の機能メカニズム、動脈硬化を代表とする血管病変の進展過程と末梢への 血管供給、関連素材の開発について研究 3）科学技術庁 ①外科領域を中心とするロボティックシステムの開発（未来開拓学術研究推進事業） 実施期間 1999 年 9 月∼2004 年 3 月 実施主体 橋爪誠 九州大学教授プロジェクトリーダー 他研究協力者 14 名 実施場所：九州大学大学院医学研究院 研究の内容 （1 ）コンピュータナビゲーションシステムの開発 実際の内視鏡画像の上に、術前得られた検査データを三次元再構成して、リアルタイ ムに重ね合わせるオーグメンテッドリアリテイの技術開発 （2 ）腹腔鏡マニピュレータの開発 手術支援ロボットの導入前段階として、マンマシンインターフェースを開発。これま -50- でに開発してきたヘッドマウンテッドディスプレイと、従来型の用手法やボイスコント ロール型腹腔鏡マニピュレータ等とを動物実験にて比較検討し、その有用性や安全性を 評価。 （3 ）肝臓三次元モデルの作成と臓器変型補償技術の開発 デジタル情報を直接出力できる超音波画像装置の超音波プローブに光学式三次元位 置センサーを装着し、断層像と共に断層の位置情報を同時に計測することで、臓器の三 次元再構築を可能とするシステムを確立。さらに、この光学式三次元位置センサーを用 いた術中内臓器官（肝臓）のリアルタイム三次元再構築や光造型装置を用いた術前画像 と術中画像の弾性マッチングの開発。 （4 ）手術用シミュレーションシステムの開発 手術前に、実際の手術患者の術前情報を用いて、実際の手術の手順に擬したバーチャ ルリアリティを構成し、術前の手術計画や疑似手術、あるいは手術のトレーニングが可 能となる手術シミュレーションシステムを開発。 （5 ）ロボット技術の臨床応用と新しい術式の開発 -51- （２）外国の研究開発動向 1）米国 ①Intuitive Surgical Inc（da Vinci™ Surgical System） 現在、外科手術用ロボットシステムとして、商用化されている唯一の製品が Intuitive Surgical Inc の da Vinci Surgical System である。 da Vinci システムは、制御装置側で術者が画像を見ながら操作可能な高精細 3D 画像シス テム"InSite"と患者手術台側で鉗子や内視鏡を操作する多関節の 3 つのロボットアーム "EndoWrist"で構成される。患者側マニピュレータを電気的に接続された術者側コンソールに おいて術者が操作することで、術者は低侵襲な内視鏡下手術を開腹手術のような操作感覚で 行なうことができる。コンソールは高解像度三次元画像で、操作を 5 分の 1 あるいは 3 分の 1 に縮小でき、遠隔操作も可能。また術者の生理的振動がロボットでは消失するため、縫合・ 結紮などの微細な手術操作は、直視下に行なうよりはるかに容易になる。価格は約 100 万ド ル（1 億円） 。 米国 FDA によると、Intuitive Surgical Inc はこの本システムを使って 113 人の患者の手術 を行い、同時に別の 132 人の患者に従来からの方法で手術を行って、その結果を比較したと ころ、安全性と有効性に両面で両者には違いはなかったという12。同社は現在、38 の自社特 許と SRI や IBM 社を含む 8 つの他社特許の利用権を有している。 同社の設立及び da Vinci Surgical System の商用化の経緯は下記の通りである。 ・1995 年、Intuitive Surgical Devices 社として、米国デラウェア州で設立 ・1997 年、Intuitive Surgical,Inc.に社名変更 ・1999 年 一般外科手術及び心臓外科手術用途について、”da Vinci Surgical System"及 び"EndoWrist"について、EU が CE Mark を許可 ・2000 年 7 月 米国 FDA より、腹腔鏡手術での”da Vinci Surgical System"の商用化を 認可 ・2001 年 3 月 米国 FDA は、心臓手術以外の胸腔鏡下外科手術への”da Vinci Surgical System"の商用化を認可 ・2000 年 3 月 Computer Motion, Inc は同社の所有する 7 つの米国特許を侵害している として告訴（2001 年現在係争中） ・2000 年 3 月、慶応大学で内視鏡下胆嚢摘出術に臨床応用 12 ただし、手術に要した時間が、40 分から 50 分長くかかった。FDA は、これは手術者の経験 不足が原因と見ている。 -52- ・2001 年 5 月 米国 FDA は、 心臓手術以外の腹腔鏡下前立腺全摘除術 （laparoscopic radical prostatectomy）への”da Vinci Surgical System"の商用化を認可 図表 38 da Vinci™ Surgical System による手術の様子 出所）Intuitive Surgical 社ホームページ（http://www.intusurg.com/html/index.html） 図表 39 da Vinci™ Surgical System のマニュピュレータ部分外観 出所）U.S. Department of Health and Human Services, "OFFICE OF DEVICE EVALUATION ANNUAL REPORT FISCAL YEAR 2000" -53- da Vinci システムの評価は高く、2001 年 9 月 30 日現在、da Vinci Surgical System の設置台 数は計 74（内、米国 40 台、アジア 5 台、ヨーロッパ 29 台）となっている。以下、da Vinci システムに関する報道例を紹介する。 ロボットが心臓手術−−すでに 9 例成功 日経ヘルス 2000/11/21 「米イ−スト・カロライナ大学の外科医たちは、今年 5 月以降、3 本腕のロボットを使っ て心臓の弁の手術を行っている。すでに 9 例で成功したと、10 月 24 日の米外科学会で発表 した。 ロボット手術では、従来の開胸手術よりもメスを入れる部分が小さくて済む。出血も痛み も少ないうえ、費用が安く、入院期間も短い。 このロボットは「ダビンチ手術システム」（da Vinci Surgical System）と呼ばれる。小型カ メラとミニチュアの手術器具が付いた 3 本の腕を、コンピュ−ターで操作する。腕には柔軟 性のある“手首”を備え、先端には、ニ−ドルホルダ−、マイクロシザ−ズ、ティッシュグ ラスパ−といった、手術に必要な機器が付いている。 数か所の医療施設で腹部の手術に用いられているが、心臓手術に使っているのは米イ−ス ト・カロライナ大学だけ。現在同大学では、左心房と左心室の間にある僧帽弁の手術に使っ ている。ロボットは、肋骨の間に 1 インチ（2.5 センチ）ほどの小さな切り込みを３か所つ くり、その切り口から手術する。 ロボットの動きは非常に精密で、コンピューター制御のため「術者の手が震える」といっ た心配はない。術後の入院期間は、従来の平均 9 日から 4 日半に半減、しかも手術費用は 3 分の 2 だ。 ロボット手術の特徴は、遠隔操作が可能なこと。これは、医療を大きく変える可能性があ る。つまり、どこに住んでいても、名医のコンピュ−タ操作で手術が受けられることになる。」 ニューズウィーク日本版 2001 年 8 月 1 日号 P.62∼（抜粋） Surgery of the Future 心臓の手術もリモコンで遠く離れた場所にいる医師がコンピュータ制御のロボットを操 作して遠隔手術を行う未来はもう目の前に来ている 「カナダの心臓外科医ダグラス・ボイドは、オンタリオ州のロンドン健康科学センターで SF 映画のようなバイパス手術を行っている。 手術といっても、ボイド自身は手術台から離れた場所でロボットを操作するだけ。5 カ所 の小さな切開部を除き、患者の体は傷つけない。手術の間、患者の心臓を止める必要もない。 1999 年秋以来、ボイドが手がけた「ロボット手術」はすでに 68 件。死者は 1 人も出て いない。術後の合併症も、従来の方法よりずっと少ない。 まさに最先端のハイテク医療だ。患者の胸部を切り開き、心臓を止めている間に胸の奥に 手を突っ込む従来のバイパス手術に比べると、隔世の感がある。」 （中略） 「ボイドがロボットを使ってバイパス手術を行った患者は、術後平均 2.8 日で退院した。 -54- 従来の手術では平均 6.8 日だ。入院期間が短縮されれば、医療保険費用の節約にもなる。輸 血は従来の 10 分の 1 ですみ、術後の不整脈も格段に減ったという。 いま主流となっているシステムは、コンピュータ・モーション社のゼウスとインテュイテ ィブ・サージカル社のダビンチ。アメリカでは、米食品医薬品局（FDA）が安全性と有効性 を検証するため、ゼウスで 5 件、ダビンチで 2 件の臨床実験を行っている。 ダビンチはすでに、胆のう切除など一般的な内視鏡手術での使用が FDA から認可された。 カナダとヨーロッパでは、ダビンチ、ゼウス両方の使用が認められている。」 ②Computer Motion, Inc., Computer Motion 社の ZEUS® Surgical Robotic System は、da Vinci™ Surgical System に続 いて、2001 年 10 月に FDA から商用の認可を得た製品であり、同じく低侵襲内視鏡外科手 術支援システムである。 ZEUS は、脈動する心臓の冠状動脈動脈バイパス手術の支援が可能な機能をもち、内視鏡 用アーム 1 本、手術操作用アーム 2 本の計 3 本のマニピュレーターを備えている。 米国での稼働台数は 20 台、欧州 20 台弱、日本では大阪大学、東北大学、医誠会病院の 3 台が稼働している。また、これまでの症例数は約 400 例（胸部 300 例以上、腹部約 100 例） であり、十分な実績を積んでいる。 図表 40 ZEUS® Surgical Robotic System の外観 出所）Computer Motion 社ホームページ（http://www.computermotion.com/） ③その他政府支援プロジェクト 低侵襲手術支援システム、Intraoperative MRI に関連する開発プログラムに対して、米国 NSF、NIH は数多くの資金支援を行っているが、中心的な研究機関は、The Johns Hopkins University に 設 置 さ れ て い る NSF Computer-Integrated Surgical Systems and Technology Engineering Research Center と、BRIGHAM AND WOMEN'S HOSPITAL である。 前者は、主として Carnegie Mellon University 、Shadyside Hospital、Massachusetts Institute of -55- Technology といった医療・工学研究機関と連携をとりつつ、低侵襲外科手術支援システムの 開発を進めている（年間予算約）。また、後者は、前述のように GE 社と連携して Open MRI による手術中 MRI のシステムの開発、臨床研究等を行っている。 以下、両機関の主な政府助成プログラムを列挙する。 ○NSF Computer-Integrated Surgical Systems and Technology Engineering Research Center ・ ERC: Engineering Research Center for Computer-Integrated Surgical Systems and Technology(NSF) 開発期間： 1998 年 9 月∼2003 年 8 月 開発費用： $1,999,682（推定） ・ PER: Engineering Research Center for Computer-Integrated Surgical Systems and Technology(NSF) 開発期間： 2001 年 9 月∼2003 年 8 月 開発費用： $,1999,682 (推定) ○BRIGHAM AND WOMEN'S HOSPITAL ・3D MRI TECHNIQUES FOR INTERVENTIONAL APPLICATIONS（NIH） ・INTEGRATED INTRAOPERATIVE GUIDANCE FOR NEUROSURGERY（NIH） ・MR GUIDED THERAPY（NIH：1995 年 9 月∼2005 年 4 月） ・MR GUIDED PROSTATE CANCER DIAGNOSIS AND BRACHYTHERAPY（NIH：2001 年 6 月∼2004 年 3 月） 2）欧州 EU の開発資金に基づく低侵襲手術支援システム、Intraoperative MRI に関連する開発プロ グラムは以下の通りである。 ①ESPRIT-IRVIT プロジェクト名称： Intraoperative real-time visualisation and instrument tracking in MRI 開発期間： 1998 年 1 月∼1999 年 6 月 支援類型： ― 開発費用： 総額 487480ECU、内、337580ECU を補助 開発実施： ○Finnish Automation Support（フィンランド） -56- ②IST-AMIT プロジェクト名称： Advanced Minimally Invasive Therapy by using MRI 開発期間： 2000 年 1 月∼2002 年 6 月 支援類型： コストシェアリング 開発費用： 総額 1.51 百万 ECU、内、1.16ECU を補助 開発実施： ○Ppshpn Kuntayhtyma（フィンランド）、Daum Gmbh（ドイツ） 、 Oulun Yliopisto（フィンランド） 、Picker Nordstar Oy（フィンラ ンド） 、The Imperial College of Science, Technology and Medicine （イギリス） ③AIM–MURIM プロジェクト名称： Multidimensional Reconstruction and Imaging in Medicine 開発期間： ― 開発実施： ○ UNIV. OF AMSTERDAM （ オ ラ ン ダ ） 、 JUSTUS-LIEBIG-UNIVERSITY OF GIESSEN（ドイツ）、Istituto per la Ricerca sul Cancro （ イ タ リ ア ）、 Istituto Nazionale Neurologico 'C Besta'（イタリア） 、UNIVERSITÄT STUTTGART （ドイツ） 、UNIVERSITÄT MARBURG（ドイツ） 、Aitek Srl（イ タリア） 、Fulmer Systems（イギリス）、Università degli Studi di Genova （ イ タ リ ア ）、 Institut National de Recherches en Informatique et en Automatique (INRIA)（フランス）、Western General Hospital（イギリス）、Scuola Superiore di Studi Universitari e di Perfezionamento Sant'Anna （ イ タ リ ア ）、 Université de Grenoble I (Université Joseph Fourier)（フランス） ④ACTS-MIDSTEP プロジェクト名称： Multimedia Interactive DemonStrator TelePresence 開発期間： 1996 年 7 月∼ 支援類型： コストシェアリング 開発実施： ○ Finsiel Consulenza e Applicazioni Infor SpA （ イ タ リ ア ）、 Commissariat à l'Energie Atomique (CEA)（フランス） 、Università degli Studi di Roma La Sapienza（イタリア） 、Armstrong（イギリ ス） 、Catherina Hospital（オランダ）Porto Hosp. S Joao（ポルト ガル）UMDS（イギリス）EK University of Tubingen（ドイツ） -57- Bristol General Hospital（イギリス）University of Dundee（イギ リス）Telecom Italia SpA（イタリア） ⑤BRITE/EURAM プロジェクト名称： Medical image based, personalised implants and surgical aids, manufactured by rapid prototyping techniques 開発期間： 1997 年 3 月∼2001 年 2 月 支援類型： コストシェアリング 開発実施： ○Materialise NV（ベルギー）Katholieke Universiteit Leuven（ベル ギー）Philips Medical Systems BV（オランダ）University of Leeds （イギリス）ORTHOPEDIE BIOMECANIQUE LOCOMOTION （フランス）Ceka NV（ベルギー）DePuy International Ltd（イ ギリス） ⑥BIOMED プロジェクト名称： Development, integration and evaluation of a compact robot fro image guided orthopedic surgery 開発期間： 1997 年 8 月∼2000 年 7 月 開発実施： ○Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen（ドイツ） 、 Kreiskrankenhaus Marienhöhe Würselen GmbH （ ド イ ツ ）、 Université Joseph Fourier （ フ ラ ン ス ）、 Centre Hospitalier Universitaire de Grenoble（フランス） 、Praxim SARL（フランス）、 GEMETEC Aachen Gesellschaft für Medizintechnik und Organisation mbH（ドイツ）、Sofamor Snc（フランス） プロジェクト名称： A multifunctional minirobot system for endoscopy 開発期間： 1997 年 9 月∼2000 年 8 月 支援類型： コストシェアリング 開発費用： 総額 百万 ECU、内、 ECU を補助 開発実施： ○Scuola Superiore di Studi Universitari e di Perfezionamento S. Anna di Pisa（イタリア） 、Università degli Studi di Pisa（イタリア）、 University of Dundee（イギリス） 、Katholieke Universiteit Leuven （ベルギー）、Centre de Robotique d'Ile de （フランス）、Hellenic Technodomiki SA（ギリシャ）、Karl Storz GmbH & Co（ドイツ） プロジェクト名称： Simulation and monitoring of surgical robotics tasks -58- 開発期間： 1999 年 1 月∼2000 年 12 月 開発実施： ○ Thedasmallit Scandinavia Oy （ フ ィ ン ラ ン ド ）、 FRAUNHOFER-GESELLSCHAFT ZUR FOERDERUNG DER ANGEWANDTEN FORSCHUNG E.V. （ ド イ ツ ）、 Robot Simulations Ltd.（イギリス） 、CN Software Ltd.（イギリス） 、 Eurodoc Telemedizin Anwendung GmbH （ オ ー ス ト リ ア ）、 Humboldt-Universität zu Berlin（ドイツ） 、Elekta IGS S.A.（フラ ンス） 、Métaux Precieux - Metalor DeutschlandGmbH（ドイツ） -59- -60- 付帯資料 類似技術開発特許 -61- （１）単色 X 線関連 種 別 出願番号 発明（考案）の名称 出願人 特 許 特願昭 51- 52992 着色画像の 観察装置 富士写真フイル ム （株） 特 許 特願昭 53- 60339 Ｘ線断層撮影装置 東芝： （株） 特 許 特願昭 53- 78215 コンピユ−タによる Ｘ線断層装置 篠原 克彦 特 許 特願昭 54- 96448 コンピユ−タによる Ｘ線断層装置 篠原 克彦 特 許 特願昭 554939 Ｘ線の回折による 断層撮影装置 米田 近浦 泰治 吉則 特 許 特願昭 56-159325 コ−ド化板で エンコ−ドされた 像の再生装置 浜松ホトニクス （株） 特 許 特願昭 60- 97813 単色Ｘ線 断層撮影装置 日立製作所： （株） 要約（抄録文） 【目的】複数個の偏光板を相対的に回転させて照射光の透過率を制御することにより，簡単な装置で単色で着色されている写真 のコントラストを変化させて観察すること。 【構成】ハンドルを回転すると偏光板が相対的に回転して防熱板を経る光源の照明光の透過度が変化して光色，色の飽和度の制 御された照明光となる。拡散板を経由するこの照明光で単色Ｘ線写真のコントラストの高い像が観察される。また，光源の光 色を変えて色の異る単色写真の対象輝度を一定に調整して観察を行うことができる。 【目的】単色Ｘ線を被検体に照射し透過したＸ線デ−タを簡単な演算により正確に画像再生すること。 【構成】連続スペクトルのＸ線を曝射するＸ線源からのＸ線に対し所定角θ傾けてＧｅ単結晶等の分光結晶（格子間隔ｄ）を配 置すると，分光された単色Ｘ線の波長λ＝１／ｎ・２ｄＳｉｎθとなる。このため画像再生の演算処理は波長λにより定まる １項についてのみ行えば充分で演算が簡単で処理も迅速であり，正確な再生像が得られる。 【目的】特定の補正用検出器を用いた，求めるＸ線吸収係数に及ぼすＸ線管電圧及びＸ線管電流の変動の影響を除去し，又Ｘ線 が単色でなくあるスペクトルをもつている為の影響を除去する装置。 【構成】水バツクまたは水バツクと同じ役目を果たす特殊な固体をＸ線管と被写体の測定用検出器との間に組込んでいるコンピ ユ−タによるＸ線断層装置に於て，被写体への断層像を得ようとする横断面内で一度測定用のＸ線を照射して測定用検出器に 到達するＸ線透過率を求める。この透過率が補正用検出器の前にある物質の透過率とほぼ等しくなる様に，組込機構が補正用 のある厚さの物質をＸ線管と被写体の透還Ｘ線を測定する測定用検出器との間に追加できる様にする。Ｘ線の検出機構，記憶 装置及び組込機構によってＸ線管電圧，Ｘ線管電流の変動によるＸ線吸収係数測定値に及ぼす影響を補正する。 【目的】Ｘ線が透過する間の物質のＸ線透過率と等しいＸ線透過率を持つ，二個以上のそれぞれ違った厚さの，均一な一定物質 を透過させることにより，Ｘ線管電圧およびＸ線管電流の変動の影響を除去する。 【構成】コンピユ−タによるＸ線断層装置において，１サンプリング時間にＸ線管より発生するＸ線を，被写体の測定用の検出 器にＸ線管からＸ線が透過するその間の物質のＸ線透過率と等しいＸ線透過率を有する２個以上のそれぞれ異なる厚さの，ま たある均一な一定の物質を透過させる。これにより，一定の２つ以上の深さで一致する２つの単色でないＸ線の各深さのＸ線 強度は似たものとなる。 【目的】被検体に分布する物質の分子や結晶構造を反映した回折による散乱を利用することにより，人体の軟部組織あるいは金 属の変調構造の分布などをコントラストよく観察する。 【構成】平行で細束の単色入射Ｘ線束が被検体を透過するとき，その通過部分Ａ，Ｂは全て回折を起こす。環状スリツトを通過 した回折Ｘ線は検出器で検出され次の増幅，波高分析，表示，記録などの装置に入る。環状スリツトの大きさ，位置，幅を適 当に調整して選定した物質の強い回折Ｘ線を通過するように決める。 【目的】コ−ド板でエンコ−ドされた光像から記録板とデコ−ド板を介してコ−ド板のコ−ド孔分布と等価および相補的な分布 をもつ光像を抽出，デコ−ドして演算処理することにより，リアルタイムの像を再生する。 【構成】Ｘ線発生源から出射したＸ線は一定のコ−ド孔分布をもつコ−ド化板２を透過してシンチレ−タからなる記録板上にエ ンコ−ドされたＸ線像を形成し，波長λ↓１とλ↓２を含むエンコ−ド像がデコ−ド板に入射させる。デコ−ド板にはコ−ド 化される領域のすべてに開口が設けられ，コ−ド化板の孔に対する開口には波長λ↓１の光を，これに相補的な開口には波長 λ↓２の光をそれぞれ透過させる単色フイルタが設けられ，その出力光はハ−フミラ−，フイルタを介して波長λ↓１とλ↓ ２の光がそれぞれ装置に入力され，演算器により画素ごとの減算が行われて再生装置１６でリアルタイムの像が再生される。 【目的】被検体の後方に単結晶素子を設置し，結晶表面に対し入射Ｘ線と同じ側に結晶により回折されたＸ線を検出，画像形成 する様にして，高分解能な断層撮影装置を得る。 【構成】適当な手法により単色化された平行なＸ線，被検体へ入射するＸ線の形状を決めるスリツト，被検体を支持する回転， 走査可能なステ−ジ，被検体からの散乱Ｘ線を除くスリツト，Ｘ線像を拡大する単結晶，単結晶により回折されたＸ線のみを 透過させるスリツト，その直後に設置した位置敏感型検出器及び計測，デ−タ処理系より構成する。これにより，所定の式の 通りＸ線像は任意に拡大できることになり，検出器が本来有している位置分解能を向上させることができる。また単結晶によ るＸ線回折現象の本質上，非常にせまい波長領域のみ回折されるので，被検体から発生した入射Ｘ線の波長とは異なるＸ線を -62- 特 許 特願昭 61-239008 分光型放射線 画像撮影装置 日立製作所： （株） 特 許 特願昭 61-251639 多重エネルギ− Ｘ線計測装置 日立製作所： （株） 特 許 特願昭 61-274023 単色Ｘ線による 拡大・縮小像 撮影装置 日立製作所： （株） 特 許 特願昭 61-288777 分光型放射線 画像撮影装置 日立製作所： （株） 特 許 特願昭 62-104227 Ｘ線画像撮影法 及び装置 日立製作所： （株） 特 許 特願昭 62-181112 ステレオ撮影装置 日立製作所： （株） 特 許 特願昭 62-207151 骨塩量測定装置 アロカ （株） 除去できる。 【目的】エネルギ−感知型検出器を用いることにより、造影剤のみの画像を高コントラストで得る。 【構成】分光器として非対称反射型分光器を用いることにより、分光後のＸ線のエネルギ−バンド幅が広い準モノクロＸ線２が 得られ、さらにビ−ム断面を上下方向に拡大でき二次元像撮影が可能な錐状ビ−ムとなる。分光器の放射光に対する角度を特 定の値に設定し準モノクロＸ線のエネルギ−バンドの中心を造影剤構成元素の吸収端エネルギ−に一致させ、被写体に照射す る。被写体を通過したＸ線は、吸収端エネルギ−より高いエネルギ−のＸ線による画像を高エネルギ−用検出器により検出し、 次に、より低いエネルギ−のＸ線による画像を低エネルギ−用検出器により分離して検出する。これらの画像デ−タは、デ− タ記録再生処理装置７により処理されて、造影剤のみのサブトラクシヨン像となる。 【目的】Ｘ線光軸上に一個以上の分光素子を配列し，入射角度を独立可変とすることにより，動きのある被検査体の測定計測を 可能にする。 【構成】Ｘ線源より発生したＸ線を被検査体に入射させて透過したＸ線は，第一の分光器により入射角θ↓１に対応した波長の λ↓１の成分のみが選択反射され，二次元Ｘ線検出器により計測される。分光器が十分に薄ければ波長λ↓１と異なる成分は 分光器を透過して第二の分光器５に入射し，入射角θ↓２に対応した波長λ↓２の成分のみが反射され，二次元Ｘ線検出器に より計測される。このように分光素子を異なる入射角に設置することによって，２種類のエネルギ−の単色Ｘ線による透過像 を同時に計測ができる。このようにすることにより，動きの被検査体の測定計測が可能となる。 【目的】被検体を透過した単色Ｘ線を２個の非対称反射結晶で縦方向と横方向に拡大して，高分解能又は大視野のいずれかの選 択を可能にし，且つ被検体内部で発生する散乱線を検出器に入射させない様にする。 【構成】被検体を透過した平行ビ−ムの単色Ｘ線１は非対称反射結晶に入射して，１次元的に拡大したビ−ムとなる。このビ− ムを適切な位置に配置した別の非対称反射結晶に入射させ，二次元的に拡大したビ−ムを得る。また二次元的に拡大したビ− ムを，上記と逆方向に結晶を通すことにより，二次元的に縮小したビ−ムを得ることができ，高分解能あるいは大視野のいず れかを選択することが可能となる。更に被検体内部で発生した散乱線のエネルギ−や方向は，広く拡散した状態で結晶によっ て反射するので，透過ビ−ムと重なる確率が殆んどなく，散乱線が二次元Ｘ線検出器に入射するのを防ぐことができる。 【目的】分光用結晶を湾曲させて２種類以上の単色Ｘ線にして，被写体の異なる位置を走査し，それぞれの画像デ−タを演算す ることにより，１種類のＸ線で走査するよりも高速，高画質で撮影可能とする。 【構成】Ｘ線を，湾曲分光結晶の分光器に入射して２種類以上の単色Ｘ線に分光する。その単色Ｘ線は垂直方向に幅が狭く水平 方向に長い長方形になつており，スリツトにより高エネルギ−の単色Ｘ線と低エネルギ−の単色Ｘ線に分離する。そして２種 類の単色Ｘ線を被写体の異なる位置に照射し，検出器でそれぞれの照射領域のＸ線画像デ−タを検出する。そのとき高エネル ギ−の単色Ｘ線を造影剤元素の吸収端よりも高く，低エネルギ−の単色Ｘ線のエネルギ−を低く設定してＸ線画像を撮像し， 演算処理して画像を高コントラストにする。従って２種類以上の単色Ｘ線で被写体を同時に撮影するので，短時間で撮影し， 画像コントラストを高くできる。 【目的】被写体の吸収端微細構造領域内の１以上の波長を含む２波長以上の単色Ｘ線を用いる事により，同種の原子からなる物 質の吸収コントラストを得る。 【構成】同種の原子からなり構造の異なる２種類の物質のＸ線吸収係数物質において，吸収端近傍では結晶構造，結晶性，結合 状態等の構造の違いによる吸収係数の微細構造（ＸＡＮＥＳ．ＥＸＡＦＳ）が観測されている。両者が混在している被写体を まず微細構造領域中のＸ線で観測する。更に微細構造領域外のＸ線で観測する。両者の像を適当な重みを掛けて差分すると， 微細構造領域中で生じた吸収係数の差のみが像として現われる。この差は，２種類の構造の差に起因するものであり，得られ たＸ線画像は２種類の構造の分布である。 【目的】シンクロトロン放射光を２分割し、拡大反射させて断面が矩形状のビ−ムを２組生成し、被検体に対して異なる方向か ら照射することにより、高速でＸ線像を計測できるステレオ撮影を可能にする。 【構成】単結晶２は表面が回折結晶面に平行に切り出されており、回折結晶面と角θをなして入射するＸ線に対して、Ｅ＝１２． ４／（２ｄ・ｓｉｎθ）、（Ｅの単位はＫｅＶ、ｄは結晶格子面間隔で単位はオングストロ−ム）のエネルギ−のＸ線のみがブ ラツグ反射の原理によって反射される。ビ−ムは２分割され、単結晶３に入射したエネルギ−Ｅの単色ビ−ムの方向は回折効 果により−２θだけ変化し、結局もとのビ−ムと同一の方向に出射する。単結晶４に入射したビ−ムのエネルギ−Ｅの成分は 入射ビ−ムに対して２θだけ回転する。２つの矩形状ビ−ムが２θの角をなして交差する。位置に被検体を置き、被検体５を 透過した単色Ｘ線を２組のＸ線画像検出器６及び７で計測することにより、ステレオ撮影が実現される。 【目的】単色Ｘ線出力器から出力された複数の単色Ｘ線ビ−ムを被検体に照射し，各エネルギ毎の透過単色Ｘ線を別個に検出す る検出器の出力に基づいて被検体の骨中に含まれる骨塩量を測定することにより，測定精度を常に一定に保持する。 【構成】単色Ｘ線出力器は，第１，第２のコリメ−タと回折格子から構成される。３種類のエネルギのＸ線ビ−ムを被検体へ照 -63- 特 許 特願昭 62-228416 高分解能Ｘ線 断層撮影装置 日立製作所： （株） 特 許 特願昭 62-305624 Ｘ線分光装置 日立製作所： （株） 特 許 特願昭 62-311948 単色Ｘ線像 撮影方法 日立製作所： （株） 特 許 特願昭 63- 10648 Ｘ線エネルギ− 差分像撮影装置 日立製作所： （株） 特 許 特願昭 63- 21782 骨塩定量分析装置 島津製作所： （株） 特 許 特願昭 63-160053 Ｘ線画像処理方法 松下電器産業 （株） 射しながら，被検体を輪切りにする左右方向に走査する。Ｘ線ビ−ムは被検体を透過し軟部組織では微小量だけ減衰し，骨組 織ではその骨塩量に応じた量だけ減衰し，透過Ｘ線は検出器３２に供給される。検出器で得られた検出値は計測・制御装置に 入力され骨塩量演算が行われる。３種類のＸ線を用いているため空気と被検体内の２種類の組織とを識別でき，軟部組織と骨 組織とを区別して骨組織のみの減衰量を演算でき，正確な骨塩量の測定が可能となる。 【目的】被検体の大きさに対して位置分解能が変えられる機能を有するＸ線検出器を備えることにより、被検体の大きさ毎に最 適な位置分解能で複数断層像の計測を可能とする。 【構成】シンクロトロン放射光源から放射されるＸ線をスリツトを通し、分光器により任意波長の平行性の高い単色Ｘ線とする。 被検体透過後のＸ線（二次元射影像）をＸ線用撮像管により検出し、Ｘ線用撮像管制御装置及びシ−ケンサ−を通し、計算機 に取り込む。その後計算機より、被検体支持・回転機構を通し、被検体を等角度間隔で回転し、再び被検体の二次元射影像を 検出する。この操作を被検体回転角度が１８０°あるいは３６０°になるまで繰り返す。得られた二次元射影像群よりＸＹ平 面毎に像再構成演算処理をし、画像表示装置に複数断層像を表示する。この様にＸ線用撮像管による計測によって、一露光時 間内で二次元射影像計測ができるので、短時間でＸ線による複数断層面の撮影像が得られる。 【目的】Ｘ線分光用結晶を回転させる回転機構として振動カムを用いる事により，単色Ｘ線エネルギ−の切り換えを高速で行う。 【構成】Ｘ線発生装置からの連続Ｘ線は，分光用結晶に入射し単色Ｘ線となり，被写体に照射される。そのＸ線透過像を画像検 出器５で検出し，画像記録処理装置に記録する。次に振動カム機構により分光用結晶を回転させ，入射する連続Ｘ線に対する 結晶格子面の角度を変え，別のエネルギ−の単色Ｘ線を出射させる。そして，この単色Ｘ線による被写体のＸ線像を画像検出 器で検出し，画像記録処理装置に記録する。記録された２種類のＸ線エネルギ−による２画像間で，画像記録処理装置によっ て画像処理する事により，新しい画像情報を得る事ができる。 【目的】被検体計測領域内のＸ線画像デ−タからパツクグラウンドを減算してバツクグラウンドの補正を行なうことにより、Ｘ 線の吸収量の大きな部位においても、微細な血管を感度よく検出可能とする。 【構成】被検体を透過したＸ線は、Ｘ線イメ−ジインテンシフアイアにより出力蛍光面上の可視光像に変換されて、テレビカメ ラ７の入力面上に結像される。テレビカメラ７によりノンインタ−レ−ス２６２本の走査線からなる映像信号が得られる。こ のうち２４０本の走査線上に含まれる画像デ−タは、２５６個にサンプリングされてＡＤ変換され、デ−タＬ↓１（Ｉ，Ｊ） として記憶される。次にバツクグラウンド計測領域のノイズ量の平均値ｍ↓１，ｍ↓２を、Ｉ↓１＝１５，Ｉ↓２＝２２０と して式†１，†２により求める。そして被検体計測領域５１内のバツクグラウンドデ−タは式†３による一次補間で求める。 次に被検体計測領域５１内のデ−タＬ↓１（Ｉ，Ｊ）はＢ↓Ｌ（Ｉ）減じた後に対数変換処理され、Ｘ線像Ｌ↓２（Ｉ，Ｊ） として画像メモリ９に記憶される。これによりＸ線の吸収の大きな部位においても微細な血管を感度よく検出することができ る。 【目的】２結晶型分光器のＸ線回折角度関係を変えて、Ｘ線シヤツタ−としての機能を持たせることにより、被写体を動かさず、 短時間で、エネルギ−の異なる単色Ｘ線による２画像の撮影を可能とする。 【構成】２結晶型分光器を用いて、結晶微動機構により、分光用結晶の結晶格子面が、連続Ｘ線と単色Ｘ線、及び単色Ｘ線と単 色Ｘ線の間で、目的とする単色Ｘ線エネルギ−でブラツグ条件を満たすように設定し、被写体にヨウ素吸収端エネルギ−前後 の単色Ｘ線を照射し、又同様にして上記のブラツク条件を満たさないように設定し、被写体には単色Ｘ線が照射されなくし、 ２結晶分光器にＸ線シヤツタ−としての機能を持たせる。そして、Ｘ線ＩＩに入射する単色Ｘ線のエネルギ−の違いに応じて、 平面鏡の位置を平面鏡４−１，４−２との間で、駆動機構１２により切換えて、単色Ｘ線による２画像を、撮像管の光電面に 電荷分布として蓄積状態とする。 【目的】結晶格子で反射させた放射線のうち２つの反射角度のものをコリメ−トする事により，検査時間を短縮する。 【構成】Ｘ線管から発生させたＸ線を結晶格子に照射する。反射側に２つのスリツトを有するコリメ−タを，結晶格子に対して 固定の位置を保つよう取り付ける。コリメ−タの各スリツトから取り出された細いビ−ムを患者に照射し，患者を透過したＸ 線ビ−ムをＸ線ＴＶやガンマカメラ等のＸ線位置検出器５で検出する。その際，エネルギ−弁別して，２つのエネルギ−に対 応する信号を抽出する。スキヤンモ−タで，Ｘ線管，結晶格子及びコリメ−タを一体に，或いは結晶格子及びコリメ−タを一 体に回転させる。これにより，２つのエネルギ−の単色Ｘ線によるスキヤンを同時に行えるので，検査の時間を短縮できる。 【目的】被写体にエネルギ−量の異なるＸ線を照射してＸ線透過画像を得，特定部位にカラ−階調を与え，モノカラ−表示した その他の部位と重畳して画像表示することにより，被写体の部位，構成成分等の差異が顕著な画像の差異として得られるよう にする。 【構成】まず，Ｘ線放射管電圧７０ＫＶ，１２０ＫＶのＸ線透過画像をそれぞれ得る。その後，これらの二画像の差分を得るこ とで，Ｘ線吸収率の大きい骨格部分の画像（第１画像）が得られる。次に，先に得た全体透過画像から第１画像を除去し，骨 格を除く人体の画像（第２画像）を得る。次に第１の画像である骨格部分にカラ−階調を与える。一方，第２画像はコントラ -64- 特 許 特願平 01- 49371 Ｘ線ホログラフイ 装置 島津製作所： （株） 特 許 特願平 01- 49372 Ｘ線撮影装置 島津製作所： （株） 特 許 特願平 02- 50700 骨塩定量装置 島津製作所： （株） 特 許 特願平 02- 90048 材料検査装置 ハイマン ＧＭ ＢＨ 特 許 特願平 02-337128 分光型Ｘ線画像 撮影装置 日立製作所： （株） 特 許 特願平 02-401139 超音波診断装置 東芝： （株） ストの差異によるモノカラ−の表示で行なわせる。これにより，得た透過画像を診断者が見た場合に，骨格とその他の部位の 相対位置関係を色相の違いで明確に認識でき，なおかつコントラスト差だけでは判別できない骨格と他の部位の相関も容易に 認識できる。 【目的】２つの単色Ｘ線ビ−ムの一方を被写体に透過させ、他方の参照光としての単色Ｘ線ビ−ムと干渉させてＸ線干渉像を作 り、この干渉像を光学像に変換してホログラムを作成することにより、短時間で立体像の撮影を可能にする。 【構成】シンクロトロン放射光（ＳＯＲ）光源から取り出された２つのＳＯＲはシリコン結晶に入射される。その波長は電波領 域からＸ線・ガンマ線領域にわたる切れ目のない滑らかなスペクトルを持った白色光である。そのＸ線ビ−ムの一方を被写体 に透過させて信号光とし、他方の参照光と干渉させてＸ線干渉像を作ることができる。このＸ線干渉像を適当な手段により光 学像に変換すればホログラムとなり、これにレ−ザを照射することにより信号光の再生、つまり被写体の立体像の再生が可能 となる。これにより非常に短時間の立体像の記録・観察ができるので、どのように速い動きをする部位をもぶれなく撮影でき る。 【目的】被写体を透過した２つの波長の異なる単色Ｘ線ビ−ムにより作られる透過像を画像信号に変換し、透過像間の差分像を 作ることにより、造影剤以外の像を完全に消去し、画像のコントラストを高める。 【構成】偏向電磁石により曲げられる電子ビ−ムはシンクロトロン放射光を発生し、これが接線方向に出射されるので、ＳＯＲ 取り出しポ−トより取り出される。超高真空容器８２の直線部の一部には高周波加速空胴が設けられ、外部より高周波電力が 注入される。回転円板がタイミング制御装置７の制御のもとに同期回転して、シリコン結晶での反射Ｘ線ビ−ムと、シリコン 結晶での反射Ｘ線ビ−ムとが順次発生させられる。これら２つのＸ線ビ−ムによる透過像はイメ−ジ変換部３においてＴＶ映 像信号に変換される。これら２つのＴＶ映像信号は画像処理部に送られて、対数変換回路により対数変換後、画像処理回路で サブトラクシヨン処理や、コントラスト強調などの画像処理がなされる。 【目的】しきい値で定まるエネルギ−範囲を複数の狭い幅のエネルギ−バンドに分けたときの各エネルギ−バンドでの生体透過 前及び透過後のＸ線強度デ−タの組合せを複数用いて骨塩量を算出することにより、精度の高い骨塩量を求めることができよ うにする。 【構成】生体を透過した後のＸ線エネルギ−分布は、たとえばＮａＩの場合透過Ｘ線の最大エネルギ−からＩのＫ吸収端のエネ ルギ−の範囲が波高分析しきい値設定装置によって設定され、その範囲で測定される。また、エネルギ−幅設定・組合せ設定 装置は、その範囲を単色Ｘ線と見なせる程度に狭い複数のエネルギ−幅のバンドに分け、その各エネルギ−バンドでの生体の 透過前と透過後のＸ線強度についての測定を基準エネルギ−分布測定器８及び透過後エネルギ−分布測定器に行わせる。エネ ルギ−幅設定・組合せ設定装置により設定されたデ−タが骨塩量計算装置に送られて、骨塩量が算出される。 【目的】信号処理回路の２つのチヤンネルで形成する材料情報でモニタ像の色を，輝度信号で像明度，色の飽和度，白色量を夫々 制御することにより，物体輪郭情報を入手し，材料群の識別を良好にする。 【構成】高電圧発生装置で給電されたＸ線管からの扇状Ｘ線束は搬送路上の検査物３を透過し，個別検出器からなるＸ線検出器 に入力する。これらの出力信号は，信号処理回路の２つの高エネルギチヤンネルＡ，低エネルギチヤンネルＢに入力する。そ してチヤンネルＡ，Ｂの信号を結合して，演算装置５で符号化された原子量の材料情報を形成し，演算装置で輝度信号を形成 する。この材料情報は色彩表検索回路を制御し，カラ−モニタの像の色を制御する。また輝度信号は，モノクロモニタの像の 明度，色の飽和度，白色量を制御する。 【目的】２組のシンチレ−タとＴＶカメラの一方を高エネルギ−用検出器として用い、他方を低エネルギ−用検出器として用い ることにより、特に心臓病などの診断に必要な高速連続撮影を可能にする。 【構成】被写体を透過した準モノクロＸ線が、まず高エネルギ−用検出器に入射し、ミラ−を透過し、準モノクロＸ線の内で造 影剤構成元素の吸収端エネルギ−より高いエネルギ−成分のみがシンチレ−タに吸収され、高エネルギ−可視光像を出力す る。準モノクロＸ線の内で吸収端エネルギ−より低いエネルギ−成分は、シンチレ−タを透過し、低エネルギ−用検出器に入 射する。そして、シンチレ−タに吸収され、低エネルギ−可視光像を出力する。各々の可視光像は、それぞれ検出器内でミラ −、集光レンズ、イメ−ジインテンシフアイヤ、およびリレ−レンズを経て、ＴＶカメラに検出される。 【目的】三次元空間内の複数の平面の断層像を平面の位置に応じて重み付けして合成することにより、超音波によりＸ線透視と 等価なイメ−ジングを行うことができるようにする。 【構成】オペレ−タはプロ−ブを被検体の表面に接触させ、接触部を中心にプロ−ブを扇状に傾ける。この時、プロ−ブからの 超音波ビ−ムはＡ／Ｄ変換器等を介して表示処理回路に供給されモニタで表示される。一方、各走査面の血流分布像情報はＭ ＴＩ演算部に入力され、モニタでモノクロ断層像に重畳されて血流分布像がカラ−表示される。そして、プロ−ブを扇状に傾 ける間、Ａ／Ｄ変換器、ＭＴＩ演算部の出力が合成処理回路に格納される。この時、システムコントロ−ラは重み係数ｗ１∼ ｗｎを走査面の傾き角度θに応じて決定する。そして、記憶デ−タを重み係数ｗ１∼ｗｎで重み付けし加算器で加算する。 -65- 特 許 特願平 03- 61013 Ｘ線画像撮影装置及 びこの装置を利用し たＸ線ＣＴ装置 特 許 特願平 03-130630 骨塩測定方法 堀場製作所： （株） 特 許 特願平 04-156498 シンクロトロン 放射光の波長 切換装置 住友電気工業 （株） 特 許 特願平 05- 97324 放射線画像 表示装置 特 許 特願平 05-120854 Ｘ線画像 撮影装置用 単結晶 新日本製鉄 （株） 富士通 （株） 新日本製鉄 （株）高エネルギ −物理学研究所 長 特 許 特願平 07-151232 画像 フレ−ムメモリ 日本電信電話 （株） 特 許 特願平 08-505459 Ｘ線造影剤としての キレ−トの使用 シエ−リング ＡＧ 特 許 特願平 08-505460 肝臓を造影するため の造影剤 シエ−リング ＡＧ 【目的】高分解能Ｘ線ＣＴを達成するために単結晶のブラツグ反射を利用して投影Ｘ線画像を拡大・単色化する場合，結晶内部 に侵入したＸ線の回折により投影画像がぼけるため，単結晶形状を工夫して空間分解能低下を抑制する。 【構成】被検体の投影Ｘ線像を単結晶ブラツグ反射の対称反射または非対称反射により拡大・単色化する厚み数ｍｍの単結晶７ において，結晶部分の結晶厚みが使用する単色Ｘ線エネルギ−値での結晶侵入深さ（ブラツグの場合の消衰距離）と同程度あ るいはそれ以下の厚み（数１０μｍ∼数１００μｍ）であり，また面精度が通常のブラツグ反射単結晶と同等であり，１ｍｍ 厚程度のＸ線吸収材がはさめる程度以上の幅の溝を単結晶の側面から加工する。 【目的】Ｘ線管で発生したＸ線を単色化して測定対象に照射し、その時生じる透過Ｘ線と回折Ｘ線を個別に検出する構成とする ことにより、骨密度と骨強度を個別にしかも同時に測定できるようにする。 【構成】Ｘ線管から発せられる白色Ｘ線２はＸ線フイルタ４を通過して２つの波長を有する単色の二次Ｘ線５となる。測定対象 に入射した単色の二次Ｘ線のうち、測定対象に含まれる骨によって吸収されつつ直進する透過Ｘ線はＸ線検出器のＮａＩシン チレ−タに、骨を構成する結晶により回折される回折Ｘ線はＣｓＩシンチレ−タにそれぞれ入射する。ところで両シンチレ− タは入射したＸ線に対するシンチレ−シヨン光の減衰時間が異なる。これを波形弁別回路を通して弁別し、それぞれの数を計 数、演算することで透過Ｘ線と回折Ｘ線を個別にしかも同時に求め、骨の密度と強度を測定することができる。 【目的】高速に波長を切り換えるシンクロトロン放射光の波長切換装置を得る。 【構成】高エネルギ−電子をその電子軌道のまわりに垂直方向の波動運動をさせてシンクロトロン放射光の出射角度を切り換え る。このシンクロトロン放射光を第１のスリツトと第２のスリツトとから、分光結晶にそれぞれ投射する。これら分光結晶８， ９は入射するシンクロトロン放射光に対する入射角度が異なるように固定され、第１の分光結晶からは、ヨウ素のＫ殻吸収端 の下側の波長を有する単色Ｘ線が反射し、また、上記第２の分光結晶からは、ヨウ素のＫ殻吸収端の上側の波長を有する単色 Ｘ線が反射する。これら単色Ｘ線は、血液中にヨウ素を含む被検診者の心臓部分からＸ線撮影装置に入射してデ−タ処理され、 心臓部分の鮮明な像を得る。 【目的】再生画像及びヒストグラムの互いに対応する一部領域を第１の色相で表示し、他の領域をモノクロもしくは第２の色相 で表示することにより、見易い再生画像を表示可能にする。 【構成】光電変換器で得られた電気信号はＡ／Ｄ変換器でデイジタルの画像デ−タＳに変換され、メモリに一旦記憶された後読 み出されて演算手段に入力される。手段では所定の空間周波数処理演算や階調処理演算が行われて再生画像に適した画像デ− タに変換され、またその画像デ−タのヒストグラムも求められ、表示画像デ−タとしてメモリに格納される。また、このＸ線 画像読取表示装置にはカラ−表示可能なＣＲＴ及び表示の際の演算を指示するための入力手段が備えられ、ＣＲＴに再生画像 を表示して観察、診断を行う際、メモリに格納された表示用画像デ−タが手段に読み出され、着色処理を行った後ＣＲＴに送 る。 【目的】回折用単結晶の領域によってエネルギ−幅が異なる単色Ｘ線が得られるようにする。 【構成】回折単色Ｘ線エネルギ−幅が異なる複数の領域３，４を有する回折単結晶２により構成する。回折単色Ｘ線エネルギ− 幅が異なる領域３，４は、Ｘ線回折用の結晶表面に微小粒子を異なる条件によって融着することにより製作する。高速で高精 度な特定元素の高コントラスト画像を得ることができる。 【目的】２４ビツトのフルカラ−画像に加え、１２ビツトのモノクロ画像を混在して効率的に蓄積し、画面上に精度よく表示で きるフレ−ムメモリを提供する。 【構成】画像メモリと、画像メモリ１の内容を読み出すコントロ−ラと、読み出された画像デ−タを画像表示モ−ド及びＤ／Ａ コンバ−タの精度に応じて、８ビツトに変換した２種類のモノクロデ−タを生成し、さらに、モニタ選択信号の内容に応じて、 カラ−モニタ接続モ−ドの場合には２種類のモノクロ画像のうち一方を選択してこれをカラ−画像として出力し、モノクロモ ニタ接続モ−ドの場合には、２種類のモノクロ画像デ−タをそのまま２種類のモノクロ画像デ−タとして出力するデ−タセレ クタ４と、デ−タセレクタより出力されたＤ／Ａコンバ−タ５とを備えてなる画像フレ−ムメモリである。 【目的】水溶性の金属含有キレ−ト並びに特定の元素を，シンクロトロン放射の適用時におけるＸ線造影剤として使用すること により，甲状腺疾患の併発を誘発する遊離ヨウ素イオンを介在せず，高エネルギ−放射下で作業する。 【構成】水溶性の金属含有キレ−ト並びに原子番号４０∼４２，５０，５１，５６∼７８，８０，８２，８３の元素を，シンク ロトロン放射，好ましくは単色のＸ線放射，ほぼ単色のＸ線放射または限定されたエネルギ−領域より上のＸ線放射の適用時 におけるＸ線造影剤として使用する。 【目的】ハロゲン置換芳香族炭化水素を含む化合物を，Ｘ線による肝臓を造影するための造影剤として使用することにより，コ ンパチビリテイに優れ，薬剤として取扱い易く，肝動脈への直接投与等を施さずに高感度測定を可能にする。 【構成】シンクロトロン放射，ほぼ単色のＸ線または所定波長以下のＸ線による肝臓を造影するための造影剤として，少なくと -66- 科学技術振興事 業団 松原 英一郎 松下電器産業 （株） 特願平 10-210832 Ｘ線検査方法 およびＸ線 検査装置 特 許 特願平 10-278353 変換テ−ブル 作成方法および 画像描画方法 ならびに 画像描画装置 富士写真フイル ム （株） 特 許 特願平 10-288845 胆道造影剤 盛 英三 シエ−リング ＡＧ 特 許 特願平 11- 40364 シヤ−カステン 大協器械製作 所： （株） 特 許 特願平 11-186069 Ｘ線撮像装置 浜松ホトニクス （株） Ｘ線診断システム 盛 英三 日本放送協会 エヌエイチケイ エンジニアリン グサ−ビス： （財） 特 許 特 許 特願平 11-187091 も１個のハロゲン置換芳香族炭化水素（好ましくはヨウ素置換炭化水素），好ましくは式〔Ｒ↓１は−ＣＯＯＲ↓３（Ｒ↓３ はＨ，ＣＨ↓３，−ＣＨ↓２ＣＨ↓３等），−（ＣＨ↓２）↓２−ＣＯＯＲ↓３等；Ｒ↓２は−Ｎ（Ｒ↓６）Ｒ↓７（Ｒ↓６ はＨ，ＣＨ↓３等；Ｒ↓７はＨ，ＣＨ↓３等）等〕の化合物を使用する。 【目的】Ｘ線検査において検出すべき元素の情報に関してより向上した結果を得ることができるＸ線検査方法およびＸ線検査装 置を提供する。 【構成】元素の吸収係数がその元素の吸収端前後で大きく異なることを利用し、測定試料３中の検出対象となる元素の吸収端の 波長より短波長の単色Ｘ線λ１と長波長の単色Ｘ線λ２を測定試料に照射して得られる２種類のＸ線透過デ−タを差分する ことにより、測定試料中の検出対象となる元素のみのＸ線透過像を得る。 【目的】記録濃度と記録面積率との組み合わせによるテストバツチ画像デ−タを、記録濃度差を所定値以下として作成し、その テストバツチ画像デ−タと、対応するテストバツチの予測濃度とを用いて、画像濃度の変換テ−ブルを作成することにより、 ト−ンジヤンプを抑制した階調再現性に富んだ画像を得る。 【構成】まず、濃度変調での記録濃度と面積変調における記録面積率との組み合わせで、テストバツチ画像デ−タ作成する。こ こでは、１画素中の記録濃度の差が、例えば、濃度で０．２以内となるように、テストバツチ画像デ−タ作成する。このテス トバツチ画像デ−タとそのテストバツチの１画素中での各記録濃度の平均値等とを用いて、変換テ−ブルを作成する。プリン タ１０の処理部１４の変換部１８は、所定の画像処理を施された画像デ−タを、この変換テ−ブルを基に、記録パタ−ンおよ び各ドツトの記録濃度の組み合わせに変換する。 【目的】患者への負担が少なく、例えば胆管への直接投与のような大がかりな施術を必要とせず、できるだけ低い造影剤濃度で、 且つ幾重にも分岐した状態の細小な胆管をも観察可能な造影システムならびに造影剤を提供する。 【構成】胆道造影システムは、所定範囲以上のエネルギ−を有するＸ線、特に単色あるいは準単色のＸ線を放射しうる線源と、 ヨ−ド造影剤の存在により（間接造影法）総胆管から少なくとも第１次分枝胆管までを解像しうる影像記録手段を有する。胆 道造影用ヨ−ド造影剤は、定範囲以上のエネルギ−を有するＸ線、特に単色あるいは準単色のＸ線を放射しうる線源と、ヨ− ド造影剤の存在により（間接造影法）総胆管から少なくとも第１次分枝胆管までを解像しうる影像記録手段にて胆道影像を検 出するために使用される。 【目的】光源装置を制御してフイルム透過用光線の色調、輝度、階調を可変に調節することにより、フイルム画像の読取りを容 易にかつ正確・精確に読影可能とし、さらにモノクロのコントラスト画面の凝視からくる読影者の目の疲労を軽減して誤診等 を防止する。 【構成】Ｘ線レントゲン撮影のネガフイルム等の被読影フイルムをスクリ−ンの面に設置し、フイルム上の被写体の種類・撮影 状況等の条件に応じて最も読影に適するカラ−可視光線をスクリ−ンに供給すべく光源装置が調光装置７により制御される。 即ち光源装置には光の三原色である緑色光、青色光、赤色光を供給するためのカラ−−発光管が備えられ、そのオン・オフ、 輝度、階調が調光装置７により制御調節可能に構成される。従って白色色はもちろん、全ての色調のカラ−可視光線の範囲で 任意にその色調、輝度、階調を調節してカラ−可視光線及び白色可視光線を選択的に照射できる。 【目的】Ｘ線出力手段と検査対象との間に検査対象に含まれる元素の少なくとも一つの元素のＫ吸収端付近の波長成分のみを透 過させるフイルタを配置し、フイルタと検査対象との間にＸ線平行化手段を配置することにより、照射Ｘ線量を低減できるよ うにする。 【構成】Ｘ線出力手段であるＸ線管のＸ線出力側にフイルタを配置し、フイルタを透過したＸ線を平行化するコリメ−タを配置 して、コリメ−タからの平行Ｘ線を検査対象を介してＸ線テレビカメラで検出する。フイルタは検査元素のＫ吸収端より少し 大きいＫ吸収端を有する元素で構成する。Ｘ線管から出力されたＸ線はフイルタで特定の波長成分を残して吸収されて擬似的 な単色Ｘ線となり、コリメ−タで平行化されて検査対象に照射され、検査対象を透過した透過Ｘ線は散乱線除去用コリメ−タ で散乱線が除去され、Ｘ線テレビカメラで検出される。 【目的】比較的低コストの構成でありながらも、従来の一般の医療施設ではできなかつた微小血管の造影が可能なＸ線診断シス テムを提供する。 【構成】ヨウ素のＫ吸収端直上の単色Ｘ線を、毎秒毎秒７．７×１０↑−↑４〔Ｃ／ｋｇ〕以上の照射線量にて、少なくとも照 射し得るＸ線照射装置１、または、ガドリニウムのＫ吸収端直上の単色Ｘ線を、毎秒７．７×１０↑−↑５〔Ｃ／ｋｇ〕以上 の照射線量にて、少なくとも照射し得るＸ線照射装置１と、Ｘ線照射装置１から発せられ被検体Ｈを通過したＸ線Ｌを、直接 または蛍光板装置を介して、サチコン管の８倍以上の感度を有しかつ６〔ｌｐ／ｍｍ〕以上の解像度の画像として撮像し得る Ｘ線撮像装置２と、撮像された画像を、前記解像度にて表示し得る画像表示装置とを、少なくとも有するＸ線診断システムで ある。 -67- 実 用 新 案 実願昭 60-129052 Ｘ線断層撮影装置 新日本製鉄 （株） 【要約】特定のエネルギ−値のみを選択するＸ線スペクトル分析装置を使用することにより、投影Ｘ線を単色と見なすことが可 能となり、従って完全にビ−ムハ−ドニング効果の影響を除去でき、断面像の画質の向上を図ることができる。 -68- （２）リアルタイム三次元超音波画像装置関連 種 出願番号 発明（考案）の名称 出願人 特 特願昭 52- ドナルド エル キ ング 許 47498 動物軟組織の 三次元超音波像 形成装置 特 特願昭 超音波診断装置 東芝：（株） 許 59-153162 特 特願昭 超音波診断装置 日立メデイコ： （株） 許 63-316117 特 特願平 01- 超音波３次元 撮像装置 日立製作所：（株） 許 23833 特 特願平 超音波診断装置 東芝：（株） 許 01-125901 特 特願平 超音波診断装置 東芝：（株） 要約（抄録文） 別 【目的】動物，例えば患者内の動物軟組織器官構造体の寸法，形状，位置及び性質に関する三次元デ－タを収集し，これらのデ－タを再構成して前 記構造体の寸法，形状，位置及び性質を三次元で表示すること。 【構成】患者に心電計を取り付けると共に，送信機の出力で作動する超音波トランスジユ－サプロ－ブを胸部上に配置し，超音波走査機を操作する ことにより，心臓のリアルタイムダイナミツクな二次元横断面像を得る。一方，三次元音波探知機はトランスジユ－サプロ－ブの位置の変化を連続的 に追跡し，各連続する二次元像にＸ，ＹおよびＺ位置座標を割当てる。この一時的に関係する像および空間デ－タはデジタル化され，コンピユ－タの メモリに記憶される。そして，デ－タ収集が完了すると，デ－タは心臓の三次元像に組合される。 【目的】所望の三次元画像を作成するのに必要な部分のデ－タのみを選択して記憶することにより、メモリを節約でき、かつリアルタイムで二次元画 像を表示できるようにする。 【構成】テレビジヨンモニタに１枚の断層像が表示されると、これに関心領域が含まれていると判断した場合には、その部分を開始位置とする超音波 像のｘ，ｙ方向の座標を指定し、また、プロ－ブをメカニカルスキヤンによって移動する場合におけるｙ方向の超音波像の必要とする範囲のデ－タ位 置を指示する。このとき、得られるべき三次元像の表面に出ている個所のデ－タのみを選択すればよいから、各超音波像中の必要デ－タとしては、 その選択範囲には大小がある。従つて各面におけるデ－タ選択タイミングについて、広範囲部分については通常の速度で超音波エコ－の受信及 び、書き込みを行い、狭範囲部分については速度を早めてエコ－受信及び書き込みを行うことができるようになつている。 【目的】加速度演算手段を制御する制御手段と、加速度演算手段の出力を表示する表示手段等を具備することにより、血流の加速度の定量性をＣＦ Ｍ法による二次元カラ－フロ－マツプ情報又は三次元表示情報に加えることができるようにする。 【構成】血流速度デ－タは、フレ－ムメモリと加速度演算回路に入力し、フレ－ムメモリから読み出された血流速度デ－タは、加速度演算回路に入力 する。加速度演算回路では、入力したＤｖ↓０とＷｖ↓０との引き算とＴでの割り算を行い加速度Ａ↓０を求めて出力する。このようにして求められた加 速度Ａｎ情報を、表示回路に入力して、ＣＦＭ法による二次元カラ－フロ－マツプ情報に加え、二次元カラ－フロ－マツプ中に加速度をグレイ色の輝 き縞模様としてモニタ－に表示される。これにより、リアルタイムでの血管の拍動性の良い・悪い等の判断を行うための血流の加速度を定量的に表 示することができる。 【目的】超音波の送受信に２次元アレ－探触子を用い、測定対象領域を複数個のボクセルに分離してボクセル単位で送受信することにより、リアルタ イムで３次元の超音波デ－タを取り込み、実時間で３次元表示する。 【構成】各アレ－素子は独立に送波制御手段と受波手段に接続されており、注目ボクセルｉ内の反射源からの受信信号を２次元アレ－素子１－ｊ，１ －ｋで受信した場合、受信時刻に対応した同一距離の球面デ－タとして３次元メモリ上に書き込まれ、対応した２球面の交線の信号値は強くなる。同 様に、他のアレ－素子の受信信号に対する球面を重ね合せていくことにより、３次元メモリ内の反射源位置に対応するデ－タだけ強調され３次元デ －タが構成される。そして、各ボクセルに関して同様の処理を行うことにより、対象領域内の３次元デ－タを全ボクセル数の送波回数の時間でデ－タ を採集することができる。その結果、検波圧縮手段によりデ－タを圧縮してリアルタイムで超音波３次元撮像を実現できる。 【目的】超音波探触子を用い、メカニカル機構の振動子配列方向に直交する方向への動作による複数フレ－ムの２次元診断情報を重畳することによ り、３次元血流情報をリアルタイムで表示すると共に操作を簡単化する。 【構成】生体から反射される超音波パルスは、生体内で流動する血流によるドプラ偏移をともなう受信信号となり、超音波探触子５および受波回路７ に受波される。そしてメカスキヤナコントロ－ル回路からの制御信号が信号線を介してエンコ－ダに入力すると、これにより１パルスが出力される。パ ルスモ－タは１パルス数に応じて回転すると、カム機構によりアレイトランスジユ－サはθ方向に所定角度だけ機械走査する。アレイトランスジユ－ サによるθ方向への任意の位置における１フレ－ムの２次元血流情報を、機構でアレイトランスジユ－サをθ方向へ機械走査させ複数フレ－ム分 の２次元血流情報を重畳する。これにより３次元血流情報がリアルタイムで得られる。 【目的】アレイトランスジユ－サを、アレイ方向と直交する方向に複数峰性を呈する超音波パタ－ンビ－ムに対して、送受波するよう構成することによ り、単位時間当りのフレ－ム数を向上して三次元装置のリアルタイム性を向上できる。 【構成】トランスジユ－サは、スキヤンＸ方向に振動素子が１～Ｎ列分、またレンズ収束Ｙ方向にＬ↓１～Ｌ↓Ｎ列分配列され、励振するための送波回 路、およびエコ－ビ－ムを受信するための受波回路を設ける。送波回路には励振タイミングを決定する送信デ－タが、送信デ－タ出力回路によって -69- 許 02-190463 特 特願平 許 02-313682 特 特願平 許 03-166638 特 特願平 許 03-177000 特 特願平 許 03-307599 特 特願平 許 04-139140 特 特願平 許 04-205141 特 特願平 許 04-238058 特 特願平 05- 画像合成による 手術支援システム 科学技術振興事 業団 超音波診断装置 東芝：（株） 超音波診断装置 東芝：（株） 超音波撮像 システム アドバンスト テクノロジ－ ＬＡＢ ＩＮＣ 超音波診断装置 東芝：（株） 東芝医用システ ムエンジニアリン グ （株） 超音波診断装置 東芝：（株） 超音波診断装置 東芝：（株） 超音波診断装置 東芝：（株） 供給される。送波回路には、トランスジユ－サから発射される超音波ビ－ムが二峰性パタ－ンを呈するように、レンズＹ方向遅延コントロ－ル回路お よびスキヤンＸ方向遅延コントロ－ル回路からの出力信号を供給する。更に被検体で反射された二峰性エコ－ビ－ムのみを受信するように、受波回 路にも両回路からの出力信号を供給する。 【目的】各種医用画像撮影装置の長所を活かして体内の立体モデルを作成することにより、体内臓器の三次元的位置情報を切開を要することなく術 中にリアルタイムで立体画像として得る。 【構成】Ｘ線ＣＴ１，ＭＲＩ２のように複数の異なる断面像撮影装置からの画像デ－タを、コンピユ－タからなる画像処理装置に取込み、Ｘ線ＣＴで得られ た断層像、ＭＲＩで得られた断層像を画像処理してそれぞれ三次元立体像を作成するとともに、各三次元立体像を統合して一つの立体モデルを作成 し、高解像度のＣＲＴに表示する。また、得られた立体モデルに、必要に応じて患者を撮影した術野画像、Ｘ線ＴＶ画像、超音波画像等をス－パ－イン ポ－ザでミキシングして重畳し、ＣＲＴに表示することにより、的確に患部の位置関係を把握することができる。 【目的】２次元アレイ構造の探触子で受信ビ－ムを３次元方向に集束して高分解能化を図り、回路の大規模化を抑え、良好なリアルタイム性を保持 する。 【構成】方位、レンズ方向に複数個の振動子Ｐを配列し、２次元アレイ構造の探触子１を形成する。各振動子Ｐをレンズ方向の並び毎に各スイツチ回 路３ａ，…，３ｆを介して送受信部２の各送受信チヤンネルに接続する。各スイツチ回路３ａ…は、スイツチング・コントロ－ラ４によって任意の振動子Ｐ と送受信チヤンネルとを接続する。コントロ－ラは各スイツチ回路３ａ…を同一に制御する。送受信チヤンネルは方位方向の振動子数と同一数であ る。送受信部の各受信出力は信号処理部を介して表示部に送られる。信号処理部は最初に整相加算器で方位方向の整相加算を行い、このデ－タ をデジタル化してメモリに格納し、次いで整相加算器でレンズ方向の整相加算を行う。 【目的】カラ－ドツプラ－断層法により容易に、速やかに診断部位の血管の走行状態や血流状態を把握する。 【構成】超音波プロ－ブを診断部位に対して移動させることにより作成される複数の断層面のＣＤＩデ－タをその断層面毎に格納する複数のフレ－ム メモリＭ１～Ｍｎと、これらに格納されたＣＤＩデ－タに夫々異なる重みＷ１～Ｗｎを付加する乗算器Ｄ１～Ｄｎと、重み付けされたＣＤＩデ－タを加算する 加算処理回路とを備える。また超音波プロ－ブを移動させながら複数の断層面のＣＤＩデ－タを作成して、各フレ－ムメモリＭ１～Ｍｎ内に順次格納す るとともに、格納されたＣＤＩデ－タに乗算器Ｄ１～Ｄｎにより夫々異なる重みＷ１～Ｗｎを付加して加算処理回路によりこれらの重み付けされたＣＤＩデ －タを加算する。これにより、リアルタイムで診断部位の３次元画像を形成し得る。 【目的】物体の面を超音波で掃引する手段を備えるスキヤンヘツドに位置決定手段を取り付け、このスキヤンヘツドの移動を検知する加速度計手段 と、この加速度信号を処理する信号処理手段とにより、物体の３次元画像を表示する。 【構成】線形アレ－スキヤンヘツドは、超音波エネルギ－のパルスを伝送し、画像化される物体から返送されたエコ－を受信する。返送されたエコ－ は、スキヤンヘツド内の変換アレ－により電気信号に変換され、電気信号を超音波画像情報のコヒ－レントベクトルを形成するビ－ム生成回路に入 力される。ベクトル情報は、デイスプレイ上に表示された２次元画像のアレ－を形成するスキヤン変更回路メモリに入力される。物体が走査され、リ アルタイム画像がデイスプレイ上に表示され、格納ボタンを押下し画像メモリに格納された後、映像ル－プ格納装置に格納され、連続して再現するこ とで、３次元画像を得る。 【目的】超音波プロ－ブが血流情報を得るための走査方向への送受波と、３次元情報を得るための異なる方向への送受波による３次元走査を行うこ とにより、３次元の超音波情報をリアルタイムに収集、処理、記憶可能とする。 【構成】超音波診断装置は、３次元的に血流情報を収集し得る構成を成し、生体に対して３次元走査が可能なプロ－ブに送信信号を送る送信器と、 受信した信号を受信処理する受信器とを有する。そして血流情報処理器は、受信信号から血流情報を検出し、検出された血流情報は血流情報メモ リに記憶される。ついで、表示に必要な情報を取り出し表示処理する表示処理器を経て、表示するデ－タを画像メモリに格納し、画像を表示器に表 示する。また、本装置の操作のための操作パネルと、本装置の動作全体を制御するシステムコントロ－ラとを有する。 【目的】超音波によりＸ線透視と等価なイメ－ジングが行えるとともに、簡素な回路構成で操作性及び信頼性の高い超音波診断装置を提供する。 【構成】ＲＯＭ１００と１枚のフレ－ムメモリ２００とを用い、フレ－ムメモリ２００へのデ－タ書込み時に、ＲＯＭ１００にて超音波の３次元アンジオグラム 像を合成することにより、通常のＢモ－ド断層像及びカラ－血流像と同時に３次元アンジオグラム像をともにリアルタイムで表示できる。 【目的】伝達性や記録性等の客観性を有した血流の３次元的な情報をリアルタイムで得ることができる超音波診断装置を提供する。 【構成】被検体内の所望の３次元空間に対して超音波ビ－ムスキヤンを行い、３次元空間内の移動体からのエコ－信号とそのエコ－信号の３次元空 間における位置情報を得る手段とを備える。さらに，エコ－信号に基づいて移動体の移動情報を得、その移動情報と位置情報とから移動体の移動 情報の３次元分布を得、超音波ビ－ムスキヤンを行うごとに３次元分布を更新し、その３次元分布に対して複数の方向に投影し複数の２次元像を得 る３次元デイジタルスキヤンコンバ－タ、複数の２次元像を所定の順番でリアルタイムに表示する３次元表示系とを具備する。これにより，リアルタイ ムで３次元超音波診断画像を見ることができる。 【目的】プロ－ブの移動機構やその移動量を検出するエンコ－ダ等の位置検出器等を新たに必要とすることなく、かつ３次元高速処理を実現する大 規模なハ－ドウエアを必要とすることなく、被検体の３次元領域からの生体情報をリアルタイムで画像化する。 【構成】超音波診断装置は、複数の振動子１００を配列したプロ－ブより超音波ビ－ムを所定の走査方向に沿って被検体内に送波し、この反射波を -70- 処理して被検体内情報を得る超音波診断装置において、超音波ビ－ムを走査方向と略直交する方向に拡散する拡散手段を具備した。 許 5949 特 特願平 許 05-154686 特 特願平 許 05-194873 特 特願平 06- 許 62348 特 特願平 許 06-162577 特 特願平 許 06-164064 特 特願平 許 06-512042 特 特願平 許 06-518546 特 特願平 許 07-161678 超音波診断装置 東芝：（株） 東芝医用システ ムエンジニアリン グ （株） 超音波画像 診断装置 オリンパス光学工 業 （株） 超音波断層装置 日立メデイコ： （株） 超音波診断装置 東芝：（株） 超音波診断装置 東芝：（株） 多次元信号処理 及び表示 ハトソン ウイリア ム エイチ 外科的処置を 策定、制御する 方法 クリ－ギス ウル リツヒ ゲオルク 超音波投影像 生成方法および 超音波診断装置 ジ－イ－横河 メデイカルシステ ム （株） 【目的】一回の超音波プロ－ブ挿入操作で３次元画像による穿刺部位の確認と穿刺針をリアルタイムで確認しながらの穿刺を行うことができる超音 波診断装置を提供する。 【構成】穿刺針を通過させる穿刺孔と超音波トランスデユ－サを有する超音波プロ－ブ１と、超音波プロ－ブより得られた画像信号から２次元画像お よび３次元画像を構成する画像画像構成部と、２次元画像および３次元画像を表示する表示部を設ける。そして，３次元画像中の穿刺部位にマ－カ を表示したり該マ－カと穿刺孔の中心を結ぶ穿刺通路指示線を３次元画像中に表示するためのイメ－ジデ－タ構成部７と、２次元画像上に穿刺通 路指示線が含まれるようにトランスデユ－サ位置を制御したり、穿刺通路指示線上に穿刺孔が位置するように穿刺孔位置を制御するためのシステ ム制御部およびコンソ－ルを有する。 【目的】医療診断に必要な生体のエコ－デ－タが本来有する階調性を保持しつつ、短い処理時間で高精度に生体内部の物体の３次元表示を行う。 【構成】超音波プロ－ブより超音波を送受波して得られた３次元領域のエコ－デ－タをフレ－ムメモリ６、ＤＳＣ７を介して画像デ－タ記憶装置に記憶 する。ＣＰＵの制御により演算処理プロセツサにおいて、３次元デ－タ内における目的の物体表面位置を抽出すると共に、３次元デ－タの表示範囲を 決定するための断面位置を設定し、この断面位置による表示範囲のエコ－デ－タを所望の視線方向への２次元投影デ－タに変換して３次元表示す る。そして、抽出された物体表面位置の画像デ－タに陰影付け処理を行い、３次元表示された画像デ－タ上において抽出された物体表面位置に対 応する位置に陰影付けされた表面画像デ－タを合成してモニタ上に表示する。 【目的】生体などの任意断面の断層像を、リアルタイムで表示できる超音波断層装置を実現する。 【構成】探触子の電子走査とメカニカル走査により受信した３次元の超音波信号を、整相、検波、Ａ／Ｄ変換した後、フレ－ムメモリに書き込み、これ らのデ－タを用いて、専用ハ－ドウエアとして設けられた任意断面座標変換手段と任意断面８点補間手段とにより、任意断面の各座標点の輝度を 演算し、任意断面の断層像として表示手段に表示する。 【目的】スライス方向に関して所定の厚みの範囲内での信号を同時に取得し透過的に表示することにより、血流内の立体的な情報をＴＶモニタで観察 できるようにする。 【構成】駆動回路の出力を電子スイツチ４で走査方向に配列されたｍ個の超音波振動子５のうちの連続して隣合うｍ個に供給し、超音波を発生させ る。送受信振動子を１個分ずつ順次シフトしながら走査を行い、得られた信号からドプラ成分を抽出し、演算器１８内のメモリに１フレ－ム分のデ－タ が形成されるまで逐次記憶する。１フレ－ム分のドプラ画像情報が形成されると、画像情報をメモリ１９内のメモリ１に蓄積し、同様にして、超音波プ ロ－ブをほぼ同一の場所に設定して微小時間間隔でほぼ同一部位の連続した画像を求め、メモリ１９内のメモリ２，…ｎに蓄積する。その後２枚以上 の画像情報をメモリ１９から出力して合成器２０で合成し、メモリ１３に一旦記憶した後、モニタ１上に表示する。 【目的】低価格な構成で、リアルタイムに、超音波プロ－ブの操作性を損なわずに、１枚の３次元画像を得る。 【構成】スライス方向に異なる中心周波数ｆ１，ｆ２，ｆ３で拡散された超音波を放射する超音波プロ－ブ１１と、超音波プロ－ブ１１をリニア電子走査方式 で駆動させる送信回路１４と、検査対象からの超音波を受信するために超音波プロ－ブ駆動させる受信回路１６と、この受信回路１６から受信信号を 各中心周波数毎に分別するフイルタ回路１７，１８，１９と、この分別された受信信号を各中心周波数に応じてて、カラ－合成画像を作成する画像再 構成回路２０と、このカラ－合成画像をカラ－で表示する表示器２２とを設ける。 【目的】受波音響情報を３次元行列に埋め込み圧縮し，圧縮デ－タを所要信号処理した高品位化した後に伸長して表示することにより，リアルタイム に動作する多次元音響デ－タ処理システムを得る。 【構成】ソナ－システムによつて海中目標等からの超音波情報が受波されて部分空間変換部でＢスコ－プ，Ｍスコ－プが組合された３次元行列に埋 め込まれて圧縮される。この圧縮デ－タが信号処理回路で効率よく分析されて特異ベクトルが，判定基準に基づく複数グル－プかに分割され，特異 値を変化させる等によって高品位化される。そして，部分空間変換部で高品位化情報が伸長されて出力し，表示される。これにより，リアルタイムで 動作する多次元音響デ－タシステムとなる。 【目的】組織を切離すべく切断面を策定する形式のものにおいて，策定した切断面の像を作成し，処置中に手術部位の実像に重畳するか，または手 術部位自体に投影することにより，策定した切開操作と処置中に実施した切開操作との間に，より高い一致を達成する。 【構成】コンピユ－タを使用して断層撮影検査，核磁気共鳴検査，超音波検査，Ｘ線検査またはホログラフイ－検査または得られる手術部位の断層 撮影を評価して得られるデ－タから，コンピユ－タによって作成した３次元目標像に依拠する。目標像および切開面をモニタまたは投影スクリ－ンに 表示すれば，手術部位自体上の投影に比してより明確な像が得られるが，実際の切開操作を完全に制御できるのは，目標像に手術部位の実像を 重畳させた場合に限られる。この場合，外科医は，リアルタイムで組織を切開する際，策定した切開面に沿って器具を操作しているか否かをチエツク できる。 【目的】デ－タを記憶した３次元デ－タ空間で被検体を透視したときの経路を求め、経路上のデ－タを検査した最大値、最小値、平均価等の撮影像 を生成することにより、撮影像を生成する処理時間を短縮して撮影像をリアルタイムで生成できるようにする。 【構成】リニア超音波探触子１をロ－リングさせて扇ぐように走査面を回転させて、被検体から３次元的にデ－タを取得し、デ－タ記憶部７がデ－タｄ （ｒ，φ、θ）を記憶する。入力装置６および投影方向指定部８で所望の投影方向Ｓ（α，β，γ）を指定すると、曲線経路取得部９は投影面Ｇ上の着 -71- 特 特願平 許 07-336452 特 特願平 08- 許 24817 特 特願平 許 08-177386 特 特願平 許 08-184289 特 特願平 09- 許 25412 特 特願平 09- 許 95541 特 特願平 許 09-171707 特 特願平 10- 許 28190 ３次元動態デ－タの表 示方法 日立製作所：（株） 日立メデイコ： （株） 超音波診断装置 におけるリアルタイム バイプレ－ン像表示方 法 日立メデイコ： （株） ３次元的位置確認用モ ニタ装置と、極低温局 所冷却装置の冷却制 御方法 前川製作所：（株） 超音波画像 生成装置 富士写真光機 （株） 超音波診断装置 とその画像処理用アダ プタ装置 難波 宏己 透視下操作装置 正井 栄一 三菱重工業 （株） 超音波診断装置 島津製作所：（株） 超音波診断装置 東芝：（株） 目しているピクセルｇ（ｈｍ，ｖｎ）への投影経路Ｐｓ（ｈｍ，ｖｎ）を３次元デ－タ空間に沿って曲げ、曲線状の経路Ｐｄ（ｈｍ，ｖｎ）を求める。ＩＰ処理部は経 路Ｐｄ（ｈｍ，ｖｎ）上のデ－タを検査して最大値を求め、それを着目しているピクセルｇ（ｈｍ，ｖｎ）の投影値とする。 【目的】３次元ボリユ－ムデ－タの可視化処理を繰返し行うことにより，対話性を損うことなく３次元動態表示を可能にする。 【構成】時間軸を加えた４次元デ－タを保管する記憶装置２と、４次元デ－タの可視化処理を行う計算機と、デイスプレイと、デイスプレイの座標を入 力する装置とを備えている。さらに、周期的な４次元デ－タの１周期分の動態３次元表示を行う際、設定された表示間隔の間に可視化計算が終了し ない場合、可視化パラメ－タの変化の無い間は、他の時相を計算中であるか否かに関わらず、既に計算済みの時相の３次元画像を設定された表示 間隔で決定される表示タイミングで表示する処理を行う。 【目的】アフイン変換パラメ－タを用いて断層像の座標をアフイン変換して段層像を変形し、選択された面の断層像を表示することにより、直交二断 面に対して任意の視野方向から見た三次元的画像をリアルタイムに表示できるようにする。 【構成】探触子から診断部位に超音波を送受信して同一軸上で直交した二つの断層面Ｌ，Ｒをスキヤンし（ステツプ１）、直交二断面Ｌ，Ｒの断層像を 表示すると共に視野方向入力用の画像を表示する（ステツプ２）。そして、視野方向入力用の画像に対し、入力装置で任意の視野方向を入力し（ステ ツプ３）、入力された視野方向のパラメ－タを用いてアフイン変換（座標変換）パラメ－タを演算する（ステツプ４）次に、直交二断面Ｌ，Ｒのどの面の断 層像を表示するか選択し（ステツプ５）、アフイン変換パラメ－タを用いて断層像の座標をアフイン変換して断層像を変形し（ステツプ６）、断層像を表 示する（ステツプ７）。 【目的】超音波センサの駆動で得られた複数のビデオ情報と、穿刺プロ－ブの穿刺深さと軸芯振れ角に関するデ－タとを合成することにより、患者体 内の対象部位と穿刺プロ－ブの位置関係と体外での穿刺プロ－ブ位置をリアルタイムにチエツクできるようにする。 【構成】プロ－ブガイドに超音波センサを内蔵して複数のＢモ－ド断層画像を得、ビデオ信号としてモニタ用画像構成部に入力する。一方マ－カによ る穿刺プロ－ブの穿刺深さのデ－タとマ－カによる内蔵した超音波センサのセクタ走査の軸芯の振れ角のデ－タをＣＣＤカメラを介して外部情報とし てモニタ用画像構成部に入力する。モニタ用画像構成部では、体内対象部位１０ａと穿刺プロ－ブとの間の３次元的位置関係を演算し、３次元モニタ 用表示部に体内対象部位１０ａと穿刺プロ－ブの位置関係を表示し、位置確認モニタ用表示部に外部位置状況を表示する。 【目的】リアルタイムで取得した多数の二次元超音波画像の二次元超音波画像のうち、所定の画像毎にマ－カを挿入して、他の画像と識別できるよ うにして、三次元超音波画像を構成するのに必要な単位画像をそれ以外の画像から容易に識別できるようにする。 【構成】超音波振動子をラジアル走査させながら、リニア方向に移動させることにより多数の二次元超音波画像を取得して、三次元化表示するため に必要な単位画像を他の画像と識別するために、マ－カ挿入装置に伝送して、このマ－カ挿入装置を構成する画像選択部によりマ－カが書き込ま れるべき二次元超音波画像を選択する。このように選択された二次元超音波画像に対して、マ－カ信号発生部から出力されるマ－カ信号の書き込 みを実行する。 【目的】超音波パルスを走査するソナ－に座標位置を検出するソナ－位置センサを設けて超音波パルスの走査方向、パルス発信位置を検出するこ とにより、検査対象の疑似３次元画像を作成・表示可能にし、かつ小型化を容易にする。 【構成】ソナ－を動かして走査面５０を回転させ、単位時間後の走査面５０′のエコ－信号から走査面５０′の２次元断層像を断層像作成手段１６で 作成し、各走査面５０，５０′の２次元断層像を線画処理部で線画処理し、順次にメモリに記憶する。一方、ソナ－の座標位置をソナ－位置センサで 検出し、座標位置計算部２４で各走査面５０，５０′の位置変化を計算する。そして、画像合成部は各座標位置に対応する走査面５０，５０′の２次元 断層図をメモリら読み込んで各走査面５０，５０′の位置変化に対応する量だけ偏位させながら積層し、立体化した疑似３次元画像を作成する。 【目的】高精度な分解能を有する透視装置と、位置・姿勢を検出できる手段を備えた高速透視装置と、これらの装置から得られた画像の座標軸を変 更して画像を一致させる演算処理装置とを備えることにより、リアルタイムで高精度な画像を作成可能とする。 【構成】注射針を肝臓に挿入してアルコ－ルを注入する場合などで注射針の位置決めまでを行う手術支援装置に適用した場合、電子ビ－ムＸ線ＣＴ 装置を備えると共に、超音波画像を生成する超音波画像装置をゴニオメ－タの先端に設置し、マニピユレ－タの先端に挿入装置を設置する。更に超 音波画像装置、挿入装置上のマ－カ，等の３次元位置を計測する３次元ＣＣカメラを備える。そして電子ビ－ムＣＴ装置で得られた３次元透視像を、Ｕ Ｓ像装置で得られた３次元像と、体内に挿入された薬注射を互いの照合マ－クとして重ね合わせ、合成３次元像を得る。 【目的】各超音波探触子で受信した反射波の反射特性が条件に合致すれば次の超音波探触子の送信動作開始指令と、条件に合致する反射特性 の超音波探触子の受信動作中断指令を出力することにより、分解能の高い画像を虚像の発生なく得られるようにする。 【構成】超音波プロ－ブで撮像対象物Ｗを３次元的に走査し、受信した反射波の信号を超音波ビ－ムフオ－マ機構に送って整相処理を行い、前段演 算機構では反射波の減衰度を計算して、設定された条件に合致する減衰度が得られたか否かを判断する。そして、設定された条件に合致する減衰 度が得られたと判断すると、次の送受信順の超音波探触子の送信動作を開始する指令を送信制御機構に出力するともに、条件に合致する減衰度 が得られた現在受信操作中の超音波探触子の受信動作を中断する指令を受信制御機構に出力する。 【目的】反射波が超音波振動子に到達する期間において、送信超音波ビ－ムとほぼ同一の方向に受信指向性を設定して得られる受信信号から超 音波診断画像を生成することにより、リアルタイム性の向上を図る。 【構成】助骨の間において超音波ビ－ムを送受信し、左心房とを左心室の境界にある僧坊弁およびその周辺の画像を観察する様子である（ａ）。深さ 方向に沿って領域ａから領域ｄまでの４つの領域から、僧坊弁およびその周辺の画像を得るためには、領域ｃからの超音波信号が得られれば良い （ｂ）。次に、超音波の送受信方向については、画像角度をθｘ度とした場合、最初の走査では角度－θｘ／２の方向に超音波を送信し、次は－θｘ／ -72- 特 特願平 許 10-124590 特 特願平 許 10-130430 特 特願平 許 10-182089 特 特願平 許 10-183052 特 特願平 許 10-282614 特 特願平 許 10-285219 特 特願平 許 10-292150 特 特願平 許 10-302975 リアルタイム ３次元超音波装置 日本光電工業 （株） 超音波診断装置 東芝：（株） 流体の観測面内 ドプラ速度分布から面 内流を推定する方法 大槻 茂 田中 元直 内蔵の検査及び 治療のための方法並 びに装置 サ－キユレ－シヨ ン リサ－チ ＬＴ Ｄ 超音波診断装置 東芝：（株） 超音波診断装置 東芝：（株） 超音波診断装置 東芝：（株） ３次元超音波 診断装置 東芝：（株） ４方向に対して送受信を行う。さらに０度、＋θｘ／４方向に向け送受信を行った後、－θｘ／２＋△θ方向、さらに－θｘ／４＋△θ，△θ…の順序 で送受信方向を制御する。ただし、△θは走査の最小ピツチである。 【目的】簡単な構成、かつリアルタイムで測定対象の３次元的画像情報を得る。 【構成】プロ－ブは、ケ－ス２０を備え、このケ－ス内にモ－タと、モ－タにより回転させられる振動子ホルダと、この振動子ホルダに取り付けられた複 数の超音波振動子を有している。このとき制御部は、振動子ホルダの回転を制御すると共に、生体を伝播する音の速度と、測定時における超音波 振動子から生体の測定対象までの距離と、リアルタイムで心臓の連続動作を表示するために必要なフレ－ム数／単位時間と、を参照して決定され た走査本数／単位時間の超音波ビ－ムを走査するように超音波振動子を制御する。 【目的】超音波診断装置でのリアルタイム３次元映像法において、画像のア－チフアクトを軽減することにより、３次元画像の画質及び信頼性を高め るようにする。 【構成】超音波プロ－ブと、超音波プロ－ブを駆動して被検体内の３次元領域を超音波で走査する送受信に関わる構成要素とを備える。そして、この 走査により得られた受信信号の出力から高調波成分を抽出するバンドパスフイルタと、高調波成分に基づいて３次元画像を生成する３次元再構成 部とを具備する。 【目的】ドプラ速度分布から二次元の境界流出入量と三次元の層間流出入量とを別個に推定してこれを合成することにより、正確かつ簡単に面内流 の推定を可能にする。 【構成】ドプラ流量距離関数は境界条件に基づいて境界線流量距離関数と境界面流量距離関数とに分離される。この境界条件は観測面の性質によ り異なるが、境界線流量距離関数Ｑ↓ｂ（ｘ）は断層像の境界線の経時変化により決定できる。例えば心臓の超音波画像診断では、心臓の内壁を境 界線として捉え、リアルタイム診断画像における心臓内壁の位置の経時的変化から、境界線流量距離関数Ｑ↓ｂ（ｘ）を求める。境界面流量距離関 数Ｑ↓ｓ（ｘ）は、ドプラ流量距離関数Ｑ↓ｄ（ｘ）と境界線流量距離関数Ｑ↓ｂ（ｘ）との差として求められる。このように二次元方向から流出入する流量 （関数Ｑ↓ｂ（ｘ））と三次元方向の層間に流出入する流量（関数Ｑ↓ｓ（ｘ））とが定量化されると、これを基にして面内流量関数と流線源流量関数とを 夫々別個に求めることができる。 【目的】臓器の明瞭な３次元の内部像を与える小型で空間解像度に優れた装置を提供する。 【構成】人体内に挿入するカテ－テル、カテ－テル上に取り付けられている超音波変換装置集合、変換装置を励起させて超音波信号を発生する手 段、得られた超音波エコ－信号を受信し、それらをデジタル信号に変換する手段、デジタル信号が供給されるデジタルコンピユ－タ、コンピユ－タ内 で、臓器が３次元で表示できるようにデジタル信号を処理し、表示そのものが処理されて、表示が異なる局面から観察できるように、又組織の構造的 な構成が視覚的に表示できるようにする手段、並びに３次元表示を視覚的に表示する、コンピユ－タに接続されている手段を備えた、ヒトの臓器内 部の画像を提供する装置である。 【目的】リアルタイム性を重視して２次元画像を表示しながらも、走査断面の３次元的な位置情報を様々な形で有効に活用する。 【構成】この超音波診断装置は、被検体内部の断面を超音波ビ－ムで走査することにより収集したエコ－信号に基づいて断層像を生成するレシ－バ 部と、この断層像上に関心点を表すマ－カを指定する操作パネルと、超音波ビ－ムで走査する断面の位置を検出する位置検出装置と、関心点の位 置情報を記憶すると共に、この記憶した関心点の位置情報と位置検出装置で検出した断面の位置情報とに基づいて、超音波ビ－ムで走査する断面 の位置が変更される。そして、変更された断面内に関心点が含まれるとき、変更された断面の断層像にマ－カを合成する座標メモリユニツトとを具備 する。 【目的】断層像が主となる表示で、３次元画像がその上に浮き出て見える表示手法を採用することにより、通常の２次元診断装置による診断に比較 的近い形式で、しかも奥行きの方向の情報までも観察可能とし、正確な診断を容易に下すことができるようにする。 【構成】通常の２次元超音波診断装置以上のレベルの走査条件で１断層面について２次元走査し、通常装置以上の画質のエコ－輝度を示す断層像 を表示する。少なくともこの断層面を含み、通常の３次元超音波診断装置の走査範囲により狭い３次元領域について３次元情報を得る操作を行い、 少なくとも断層像を含む領域の３次元画像を得て、断層像に３次元画像を重畳して表示する。このように断層像が主となる表示において、３次元画像 がその上に浮き出て見える表示手法を採用する。断層像表示が主であり、３次元走査範囲は通常よりも狭い限られた領域なので、リアルタイムの観 察が可能である。 【目的】リアルタイムで３次元空間を走査することができるとともに、従来の２次元超音波診断装置で得られる断層像より高画質の断層像を含む、異 なる超音波情報を表示できるようにする。 【構成】並列同時受信方式において、スキヤン条件を変えて３次元空間全体のリアルタイムスキヤンと、所望の断層面の高精細スキヤンとを、所定 の周期で切換えて実行する。リアルタイムスキヤンは並列同時受信数を多くし、高精細スキヤンは並列同時受信数を少なくして行う。３次元スキヤン により得られた情報より再構成された任意方向の断層像と、指定の断層面の高精細断層像を並列して、リアルタイムに表示する。 【目的】３次元的な様々な画像解析を過去に遡って容易に実行可能とする。 【構成】３次元超音波探触子１からの収集デ－タに基づいて、ボリユ－ムデ－タ生成ユニツトが３次元収集画像デ－タ（ボリユ－ムデ－タ）を生成す る。書き込み／読み出し制御部は、このボリユ－ムデ－タを４次元ボリユ－ムメモリに、時系列的に順次書き込み制御する。そして、再生が指定され た際に、この指定されたボリユ－ムデ－タを４次元ボリユ－ムメモリから読み出し制御し、画像処理ユニツト７が、このボリユ－ムデ－タに基づいて、 ３次元表示画像を再構成して表示部に表示する。これにより、３次元的な様々な画像解析を過去に遡って容易に実行可能とすることができる。 -73- 特 特願平 許 10-311367 特 特願平 許 10-316584 特 特願平 許 10-335331 特 特願平 11- 許 5687 特 特願平 11- 許 65532 特 特願平 許 11-118053 特 特願平 許 11-146204 特 特願平 許 11-251688 ３次元超音波 診断装置 東芝：（株） ３次元超音波 診断装置 東芝：（株） 音線デ－タ 格納方法および 超音波診断装置 ジ－イ－横河 メデイカルシステ ム （株） ３次元超音波 診断装置 東芝：（株） ３次元超音波 診断装置 東芝：（株） 超音波画像 表示方法および 超音波診断装置 ジ－イ－横河 メデイカルシステ ム （株） 超音波撮像装置 ジ－イ－横河 メデイカルシステ ム （株） 電気生理 マツピング装置 東芝：（株） 【目的】３次元走査可能領域内の任意の複数の断層面を超音波で走査し断層面の画像を生成し、この複数枚の画像を複数の断層面の位置関係に 従って位置整合して合成表示することにより、３次元画像と断層面の空間分解能と時間分解能との向上を図る。 【構成】３次元走査可能領域を、超音波探触子の超音波放射面を基点としたワイヤフレ－ムモデルにより模式的に表示する。そして、３次元走査可 能領域の中で、超音波探触子の中心から３次元領域の中心軸で交差する任意の２つの断層面（Ａ面、Ｂ面）だけを交互に２次元走査して得られる２ 枚の断層像デ－タをオブリ－ク処理して、ワイヤフレ－ムモデルに任意整合して合成し、表示する。２断層面ではあるもののリアルタイム性を損なわ ない程度の高い時間分解能にして、高い空間分解能（高画質）を得ることができる。これにより、観察者が直観的に生体内部の形態情報を認識する ことができる。 【目的】長時間レベルの高い超音波エネルギ－で駆動することで２次元アレイプロ－ブが破損する不都合を防止したうえで、画質のよい３次元ボリユ －ム像を得ると共に、２次元断層像のリアルタイム表示を可能とする。 【構成】コントロ－ラ７が、２次元アレイプロ－ブを間欠的に３次元走査して３次元ボリユ－ム像を得る。この間欠走査により、２次元アレイプロ－ブを 長時間レベルの高い超音波エネルギ－で駆動することなく破損を防止したうえで画質のよい３次元ボリユ－ム像を得ることができる。また、コントロ －ラ７は、この３次元走査時よりも高いフレ－ムレ－ト（リアルタイムレ－ト）で２次元アレイプロ－ブを２次元走査して２次元断層像を得る。これによ り、２次元断層像を得る際には、３次元走査時よりも高いフレ－ムレ－トで２次元走査を行うため、２次元断層像のリアルタイム表示を可能とすること ができる。 【目的】音線デ－タを、シネメモリを経由することなく、ＸＹＺメモリに格納可能とする。 【構成】第１フレ－ムの音線デ－タｑ１～ｑｍ～ｑＭは、ＸＹＺメモリの予め決めた基準アドレスにそれぞれ格納する。第２フレ－ム以降の音線デ－タ は、当該音線デ－タを取得した空間位置と既格納音線デ－タを取得した空間位置の位置差をＸＹＺメモリ上のアドレス差に換算し、それを前記既格 納音線デ－タの格納アドレスに加えたアドレスに格納する。これにより、処理を簡単化でき、処理時間を削減でき、リアルタイム性を向上できる。さら に、３次元超音波画像の表示のリアルタイム性も向上できる。 【目的】術中に検者あるいは執刀者自らが検者となる場合の超音波走査の負担を低減し、執刀者の視点から見た術野の３Ｄの解剖情報を自動で提 供し、円滑な施術を支援する。 【構成】３次元超音波診断装置は、被検体に向けて超音波を送波し、その反射波を受波する超音波プロ－ブと、このプロ－ブの受波信号に基づいて 被検体ＯＢ内の３次元領域のボリユ－ムデ－タを生成して記憶する手段と、術者の視線方向を検出する方向検出手段と、この方向検出手段から出 力される方向デ－タに基づいてボリユ－ムデ－タから２次元表示画像をリアルタイムで生成して表示する画像表示手段とを備える。 【目的】第１の遅延加算手段からの複数の遅延加算信号に遅延加算処理を施す第２の遅延加算手段からの遅延加算処理により形成した受信情報 に基づき超音波画像を形成することにより、装置の製造コスト及び消費電力を低く抑えることができるようにする。 【構成】遅延加算回路は、先ず列方向遅延加算回路で２次元アレイプロ－ブ２の検出信号の内、列方向の各微小振動子で検出した検出信号に対し 並列同時受信処理を含めた遅延加算処理を行い時系列信号群を形成する。次に行方向遅延加算回路により列方向遅延加算回路で形成した時系 列信号群に、行方向の並列同時受信処理を含めた遅延加算処理を行い、２次元アレイプロ－ブの３次元走査に基づく受信信号を形成して画像処理 ユニツトに供給する。この受信信号に基づき３次元画像を形成して表示装置に供給し、２次元アレイプロ－ブ２による生体の３次元画像をリアルタイ ムで表示する。 【目的】超音波画像の立体視を可能にする。 【構成】２次元アレイ型超音波探触子の振動子に供給する駆動パルスを制御することで、走査面の厚さを立体的撮像対象を含むように厚くし且つそ の走査面角度を変化させる。画像切換スイツチは、走査面角度の変化と同調して、第１の走査面角度の時の超音波画像を左目用画像ＧＬとして３次 元表示装置へ渡し、第２の走査面角度の時の超音波画像を右目用画像ＧＲとして３次元表示装置へ渡す。３次元表示装置７は、左目用画像ＧＬを左 目だけに見えるように表示すると共に、右目用画像ＧＲを右目だけに見えるように表示する。従って、立体視が可能となる。また、音響レンズのような 付加部品が不要となり、部品点数を少なくできる。超音波探触子を首振りしないため、被検体に不快感を与えない。電子的に走査面の角度を切換え るため高速動作が可能となり、診断対象の立体的な把握をリアルタイムで行うことが可能となる。 【目的】複数の断面を超音波走査したエコ－に基づいて複数の断面の断層像を撮像し、撮像した断層像に基づいた３次元表示像を表示するとともに その１つの面をリアルタイム画像で示すことにより、撮像対象の動的状態を示す３次元表示像が得られるようにする。￡面変更、レ－ト制御手段 【構成】画像処理部はドツプラ処理部から入力される音線ごとのパワ－ドツプラ画像デ－タを音線デ－タメモリに記憶する。音線デ－タメモリの画像 デ－タはデイジタルスキヤンコンバ－タで物理空間の画像デ－タに変換し、画像メモリ１４６を通じて表示部に与えて可視像として表示する。画像処 理プロセツサは複数の音線デ－タフレ－ムからの３次元表示像の形成と表示を行う。また、画像処理プロセツサは逐次得られるエコ－デ－タに基づ いて断層像を生成し、３次元表示像における断面の位置に表示し、３次元表示像の正面に断面についてのリアルタイム画像を表示する。 【目的】カテ－テルをベ－スにした心臓の電気生理マツピング法と共に進歩しているカテ－テルベ－スの高周波アブレ－シヨン治療において、マツピ ングデ－タと心臓の解剖学的な形態との位置関係（対応付け）を把握し、アブレ－シヨン治療のタ－ゲツト部位を正確に特定し、その場所に正確にナ ビゲ－トする。 【構成】カテ－テル電極近傍に超音波送信器（５２）、または受信器を設け、これと超音波プロ－ブの３つ以上の振動子との間の超音波の送受信の時 間差により電極の位置を測定し、互いの位置関係を対応付けて、心臓の左心室内膜面の３次元投影像に３次元マツピング像を透明度を持った色で -74- 特 特願平 許 11-287683 特 特願平 許 11-358778 特 特願 2000- 許 58793 特 特願 許 2000-123275 特 特願 許 2000-190589 特 特願 許 2000-356185 実 実願昭 59- 用 95245 超音波像の 立体パノラマ画像合成 装置 日立製作所：（株） 超音波診断装置 アロカ （株） 超音波画像用の 画像処理装置 日立メデイコ： （株） 超音波診断装置 東芝：（株） 画像撮影手段を 備えたシステム および医用 ワ－クステ－シヨン ジ－メンス ＡＧ 超音波映像 システムおよび そのビ－ム パタ－ン化方法 ハ－ マジエステ イ ザ クイ－ン イン ライト オブ カナダ アズ リプ レゼンテツド バイ ザ ミニスタ－ オ ブ ナシヨナル デイフエンス 超音波診断装置 日立メデイコ： （株） 貼り付ける。これにより、３次元マツピング像の後側に心内膜面が収縮／拡張を繰り返している様子がリアルタイム表示される。 【目的】合成パラメ－タ検出手段が検出する特定方向画像間の移動量と回転量に応じて３次空間内に立体パノラマ画像を合成、表示することによ り、リアルタイムで操作性よく画像合成を可能とする。 【構成】超音波発振部から出力される超音波がＬ字型プロ－ブに送られ、Ｘ－Ｚ軸、Ｙ－Ｚ軸の断面画像を同時に取得する。その超音波エコ－信号を 立体パノラマ画像合成装置の超音波・画像化部でデジタル画像化しメモリに取り込み、かつ３次元空間に合致する。そして逐次、ビデオメモリに転送 する。次いで、立体パノラマ画像合成装置１００で画像間の移動量、回転量を画像処理で計算し、３次元空間に合成した後、デイスプレイ上に立体パ ノラマ画像として表示する。これでポジシヨンセンサを使わずに操作容易に合成できる。 【目的】ｎ＋１番目の三次元スキヤンの実行中にｎ番目の三次元スキヤンで得たエコ－デ－タに基づき第２画像を形成することにより、三次元表示と 共に既に取得したエコ－デ－タを利用して他の画像を得、疾病診断をより的確に行い得るようにする。￡送受波手段、第１画像形成手段、ビ－ム走 査位置 【構成】画面１００内にリアルタイムＢモ－ド画像（Ｂ画像）１０２を表示する。即ち超音波ビ－ムの１回の電子走査毎に１枚のＢ画像を形成する。その 近傍に、三次元スキヤンの一周期分だけ遅れて第１画像処理部で形成した三次元画像（Ｖｏ１画像）１０４を表示する。具体的には模式的な三次元デ －タ取込領域１０６を表示し、１又は複数の切断面位置１０８～１１４を指定し、それらの各切断面に対応したＢモ－ド画像を表示する。第１画像１１６ は切断位置１１０に対応、第２画像１１８は切断位置１１２に対応した断層画像である。又、再現Ｂ画像１２４はリアルタイムＢ画像１０２を三次元スキ ヤンの１周期分遅らせ表示する。 【目的】時刻とともに順次得られる超音波反射波の強度の時刻に関する加算値により陰影付けを行うことで三次元画像を形成することにより、その表 示におけるリアルタイム性をより高めることを可能にする。 【構成】送受信器から発射された超音波が対象物の内部にあるさまざまな反射面で反射され、その反射波が時刻ｔｉとともに次々と送受信器に入射 し、この受信信号を処理することにより超音波画像が得られ、またそれに基づく三次元画像を得ることができる。超音波画像の三次元画像化のため の陰影付けに、反射波の強度やこの反射波強度から直接的に求めることのできる反射波の強度勾配を用いる。このように、反射波強度やその勾配 を用いて三次元画像化のための陰影付けを行うので、その処理をより高速に行うことが可能となる。この結果、三次元画像表示のリアルタイム性を 高め、例えば超音波診断装置における診断能力向上に寄与できる。 【目的】２次元アレイ構造の探触子で受信ビ－ムを３次元方向に集束して高分解能化を図り、回路の大規模化を抑え、良好なリアルタイム性を保持 する。 【構成】方位、レンズ方向に複数個の振動子Ｐを配列した２次元アレイ構造の探触子１を形成する。更に、探触子１の各振動子を励振するための電 気信号を出力し且つ各振動子が変換した電気信号を入力可能な手段２～４と、方位方向に直交する複数の面それぞれに沿つて集束するように受信 信号群を遅延させて加算する手段４１ａ～４１ｆと、レンズ方向に直交する面に沿つて集束するように１段目の遅延加算信号群を遅延させて加算する 手段４２ａ～４２ｆ，４３，４４と、この演算信号に基づいて超音波画像を表示する表示手段６とを備える。 【目的】第１対象物画像撮影手段及び第２対象物の各位置、更に第２対象物と第１対象物画像撮影手段の相対位置を決定し、それに基づいて第２ 対象物写像を挿入する様に構成することにより、第２対象物写像挿入を簡単にする。 【構成】送信器から電磁場が送られ、位置検出装置が超音波ヘツド及び外科器具の位置を関連座標系Ｋ１の位置・方向として決定する。一方、ナビ ゲ－シヨンコンピュ－タが、超音波装置の超音波ヘツドで撮影した２次元超音波画像から３次元超音波画像デ－タを作成する。その時、超音波ヘツ ドの位置を位置検出装置５で検知する。又、位置検出装置が器具の位置を求め、その写像を一義的に患者Ｐの画像に挿入する。こうして第２対象物 写像を簡単に挿入できる。 【目的】多次元センサ配列を採用する超音波映像システムのためのぼほ瞬間的な集束を有する適応多次元ビ－ムパタ－ンを開示する。￡サイドロ －ブ構造、空間フイルタリング、有限インパルス応答、整合フイルタ 【構成】最初の工程では、多次元ビ－ムパタ－ンをサブアパ－チヤに分解する。次に各サブアパ－チヤを多次元配列の異なる座標方向に円形及び ／又は線形配列のビ－ムパタ－ンの２つの干渉性サブセツトに分解する。これに従った多次元ビ－ムパタ－ンを導入すると、小型多次元センサ配 列と現場に配備できる小型処理装置とからなる３Ｄ超音波映像システムの基盤となり、リアルタイムで高解像度の３次元映像を生成する。また、４番 目の次元が時間である、４次元映像を捕獲することもでき、得られた映像は多量の器官の動きのビデオ映像を形成する。 【要約】超音波ビ－ムをセクタ走査し、その超音波振動子をさらにその走査方向に対して垂直方向に扇形移動することにより、３次元の超音波エコ－ 情報を得るようにしたので、探触子を体表に当てるだけで瞬時に、リアルタイム性の高い体内臓器の立体超音波エコ－像を得る。 -75- 新 案 【要約】二次元アレイ振動子にて生体内を三次元的に走査し、三次元空間の任意面を表示できるようにしたので、生体内において自由に指定された 所望面の断層像を観察することにより、従来では得られなかつた立体的な情報をリアルタイムで得ることができ、画像診断に貢献できる。 実 用 実願平 04- 新 55410 二次元アレイを 用いた超音波 診断装置 アロカ （株） 案 -76- （３）手術用マニュピレータ、手術中 MRI 関連 種 出願番号 発明（考案）の名称 出願人 要約（抄録文） 別 特 特願昭 許 62-305287 特 特願平 許 01-196530 特 特願平 許 01-252258 特 特願平 許 02-313682 特 特願平 許 03-210823 特 特願平 許 04-190157 ＭＲＩ定位 脳手術装置 定位脳手術装置 東芝：（株） 東芝：（株） 医療用三次元 定位装置 三鷹光器 （株） 画像合成による 手術支援システム 科学技術振興事 業団 手術ナビゲ－シヨンシ ステム 東芝：（株） 放射線治療用 頭部定位器の 微動位置合わせ 装置 三鷹光器 （株） 【目的】頭部が装着されるフレ－ムを傾斜磁場コイルユニツト内壁に支持すると共にフレ－ムの位置を傾斜磁場の中心に対応させて支持することに より、実空間上の座標と画像上の座標とを一致させ、正しく手術目標点に穿刺を行う。 【構成】フレ－ムをアタツチメント及びフレ－ム取付け治具を介して傾斜磁場コイルに固定しているので、フレ－ムと傾斜磁場コイルとの位置関係が一 義的に定まつたものとなる。また、一般に手術目標点はフレ－ムの中心部に存在し、そしてフレ－ムの中心をねじにより傾斜磁場コイルの磁場中心 に設定することができるので、フレ－ムの座標系（ｘ，ｙ，ｚ）と、画像の座標系＝傾斜磁場コイルの座標系（Ｘ，Ｙ，Ｚ）とを一致させることができる。すな わち、歪みのない画像上で知り得た手術目標点を、実際の頭部ＰＨ上で直ちに固定することができ、この正確に固定できた手術目標点に対して手術 用具を用いて穿刺が行なえる。 【目的】頭部固定フレ－ムを、セラミツクスまたはセラミツクス系の複合材料で形成することにより、再構成画像に画像歪みや画像のぬけが発生しな いようにする。 【構成】Ｘ線診断装置、Ｚ線ＣＴ装置、ＭＲＩ装置により被検体の頭部を断層撮影あるいは脳表面描出撮影して得られる再構成画像を基に治療個所の 位置決めが可能な定位脳手術装置において、その要部をなす頭部固定フレ－ムを高い剛性を有するセラミツクスを用いて形成する。例えば、磁気 共鳴イメ－ジング撮影の場合、被検者Ｐの頭部に固定されている頭部固定フレ－ム１は、非磁性のものであるから、主磁石による鏡磁場の影響を受 けず、しかも、導電率が低いから、ＭＲＩ画像を良好に再構成することができる。また、励起用高周波パルスの印加時に発熱せず、被検者Ｐの保護の 観点で好適である。 【目的】位置決め器具が指向する基準点を回動軸上に合致させ，基準点の位置を位置検出手段により検出自在とすることにより，三次元的に捉えた 病巣の位置情報を実際の手術に正確に再現でき最適な開頭位置を探す際の操作を簡単にする。 【構成】手術用顕微鏡の焦点ｆを、原点Ｇ位置から頭部Ｋ内の病巣Ｔへ移動させるべく、ＣＴ又はＭＲＩから得られた病巣Ｔの三次元座標（ｘ，ｙ，ｚ）に基 づいて、平行リンクユニツト全体を再度支持ユニツト９により移動させる。すなわち、電磁クラツチＣ↓１～Ｃ↓３をフリ－にして、コンピユ－タのモニタ －画面上に表示されている焦点ｆの現在位置を表す三次元座標数値の全てが、ＣＴ又はＭＲＩから得られた病巣Ｔの位置を表す先の座標位置（ｘ，ｙ， ｚ）と合致するまで、支持ユニツトにより平行リンクユニツト４全体を移動させる。いつたん合致させてしまえば、常に病巣Ｔ（焦点ｆ）を指向するので、手 術用顕微鏡の視野部分を開頭すれば必ず病巣Ｔに到達する。 【目的】各種医用画像撮影装置の長所を活かして体内の立体モデルを作成することにより、体内臓器の三次元的位置情報を切開を要することなく術 中にリアルタイムで立体画像として得る。 【構成】Ｘ線ＣＴ，ＭＲＩのように複数の異なる断面像撮影装置からの画像デ－タを、コンピユ－タからなる画像処理装置に取込み、Ｘ線ＣＴで得られた 断層像、ＭＲＩで得られた断層像を画像処理してそれぞれ三次元立体像を作成するとともに、各三次元立体像を統合して一つの立体モデルを作成 し、高解像度のＣＲＴに表示する。また、得られた立体モデルに、必要に応じて患者を撮影した術野画像、Ｘ線ＴＶ画像、超音波画像等をス－パ－イン ポ－ザでミキシングして重畳し、ＣＲＴに表示することにより、的確に患部の位置関係を把握することができる。 【目的】手術シミユレ－シヨンを行う手術計画手段と手術中に進行状況に応じて被検体上に指示するナビゲ－シヨン手段とを具備することにより、手 術シミユレ－シヨン結果と手術の進行に従つて被検体上に的確に反映できるようにする。￡脳外科、整形外科、頭蓋骨切り術、レ－ザ光 【構成】Ｘ線ＣＴ、ＭＲＩ等の画像デ－タを収集できる画像デ－タ収集装置からの画像デ－タが手術計画装置に供給される。手術計画装置、手術前に 患部の位置と大きさ、体表と患部の間にある組織、血管や神経の位置関係と走行状態等を知り、それに基づいて手術計画を立てる各種機能を有し ている。手術中には、手術計画装置から手術の進行に従つてシミユレ－シヨンデ－タ、すなわち次に行なう手術プロセスの位置を示すデ－タがナビ ゲ－タ制御装置に逐次出力される。これにより、術者の負担が軽減されるとともに手術時間が短縮される。 【目的】放射線のアイソセンタ－と病巣との位置合わせ精度を向上させることができる放射線治療用頭部定位器の微動位置合わせ装置を提供する。 【構成】放射線治療用頭部定位器の微動位置合わせ装置は、患者Ｐの胴部Ｂを支持する胴部支持台Ｓ↓１に対して着脱自在で且つ、放射線治療に 用いられる頭部定位器を一体的に有した頭部支持機構Ｓ↓２と、頭部支持機構Ｓ↓２が取付けられる取付部を有し、取付部が少なくとも前後Ｚ・左右 Ｘ・上下方向Ｙへ直線状に微動可能とされ、且つフロアＦ上に独立して設置可能な構造となつている微動機構と、から成るものである。 -77- 特 特願平 許 05-248114 特 特願平 許 05-354143 特 特願平 06- 許 77733 特 特願平 許 06-132826 特 特願平 許 06-146496 特 特願平 許 06-173297 特 特願平 許 06-291522 特 特願平 07- 許 56379 マニピユレ－タ装置 手術器具の 位置表示装置 三次元表示装置 頭蓋固定装置用 マ－カ－ 手術器具の 位置表示装置 断層像の空間座標設 定装置 磁気共鳴撮影用 ＲＦコイル ＭＲＩコイルを設けた手 術用ドレ－プ インタ－ナシヨナ ル ビジネス マ シ－ンズ ＣＯＲＰ 島津製作所：（株） 東芝：（株） 東海理化電機 製作所：（株） 早川 徹 吉峰 俊樹 加藤 天美 島津製作所：（株） 島津製作所：（株） 日立メデイコ： （株） ジエネラル エレ クトリツク ＣＯ 【目的】ピボツトで接続された複数の剛性リンクでマニピユレ－タ機構を構成することにより、装置本体から離れたワ－ク・ポイントに、動作中心点を 含む機械部分を繰り返し位置合わせ可能とする。 【構成】中央部と先端部の２つに分かれる装置には、複数の剛性リンク１～７があり、ピボツトＡ～Ｋを中心に回転して外科用器具等の器具をワ－ク・ ポイントＣｍｏｔに繰り返し位置合わせする。装置中央部は手術台のように固定された物体に調節可能であるように取り付けられ、装置先端部は外科 用器具を保持している。いくつかの長さを調節可能なリンクが動くことで、装置先端部が中央部に対して動き得る。即ち、装置中央部を動かすことな く、マニピユレ－タのワ－ク・ポイント及び動作半径を変更できる。手動もしくはリモ－ト（コンピユ－タ）制御のアクチユエ－タが、リンクをそのピボツト 中心に回転させ、調節可能なリンクの長さを調節する。 【目的】関心部位の動きに応じて変位する手術器具の位置を、各動き位相に対応した関心部位の画像と共に表示することにより、手術器具の位置を 正確に表示する。 【構成】画像メモリに各断層画像をスライス面の位置と動き位相に関連付けて格納する。術者が被検体Ｍの関心部位付近の体表面から手術器具を 体内へ差入れると、その時の手術器具の先端部の位置とその方向が位置算出部で算出され、その時の呼吸（動き）位相が呼吸モニタ装置で検出さ れる。画像選択部は検出された手術器具２の位置をスライス面に対応付けると共に、検出された呼吸位相に基づいて、それに応じた画像を画像メモ リから選択して取出し、選択された画像を画像合成部へ送る。画像合成部は、選択された画像上の位置算出部で検出された位置に手術器具の位置 を示す所定パタ－ンの画像を重ね合せ、合成画像をモニタＴＶに出力する。 【目的】内固定材とそれらを挿入する部位を撮影した画像を三次元化し、記憶、合成、移動を行う手段を備えることにより、内固定材の挿入手術を事 前に疑似的に行えるようにして内固定材の挿入時間の短縮を図る。 【構成】三次元表示装置１０がＸ線ＣＴ装置の制御本体に内蔵され、内固定材像と内固定材を挿入する部位を撮影して得られた画像デ－タを三次元 化し、表示部２７のＣＲＴ２７ａに合成表示して疑似的に挿入手術を行う。入力部１１は制御部１３に対し、内固定材像、画像デ－タをＣＲＴ２７ａ上で移 動させる命令等を出力する。制御部Ｂは三次元画像制御部１７に対して内固定材像を三次元化する命令や内固定材像と画像デ－タを合成する命令 を出力する。デ－タベ－ス制御部１５は、制御部１３から供給される内固定材像をデ－タベ－ス２１に記憶し、三次元画像制御部１７は、三次元化さ れた内固定材像と合成デ－タを合成して表示部２７に供給する。 【目的】患部の位置の計測機能を備えると共に、患部の位置を頭部の外部において表示することが可能な頭蓋固定装置用マ－カ－を提供する。 【構成】患者の頭部Ａを固定する固定枠１２に３個のマ－カ－１４，１５，１６を取り付けた状態で、ＣＴスキヤナまたはＭＲＩにより頭部の断層撮影を行 つた場合、カ－ボン繊維製の支柱１９が患部と共に画像に表れるので、その位置を基準として患部の位置を求めることができる。そして、画像から求 めた患部の位置に合わせて、目盛り部２１，２３を目安にしてスライダ－２２及びカ－ソル２４を移動させることにより、各カ－ソル２４によって患部の位 置を頭部Ａの外部において表示することができる。 【目的】手術器具が、神経や主要血管等の注意構造物に近づいたことを術者に知らせることができる手術器具の位置表示装置を提供する。 【構成】注意構造物位置メモリは、画像メモリに記憶されている被検体Ｍの関心部位の断層画像を基に、注意構造物位置指定部で指定された注意 構造物の位置を記憶する。位置監視手段は、位置算出部で逐次検出され、位置情報変換部８で断層画像上の位置に変換された手術器具の先端位 置と、注意構造物位置メモリに記憶された注意構造物の位置とを比較し、手術器具の先端が注意構造物に近づいたとき、音声部を作動させる。 【目的】マ－カの画像空間座標を正確に求めることによって、断層像の空間座標軸を正確に設定することができる断層像の空間座標設定装置を提 供する。 【構成】第１画像メモリ２には被検体の関心部位の断層像を記憶し、第２画像メモリ３には第１画像メモリ２の断層像のスライス面とは交差するスライ ス面からなる断層像を記憶する。第１／第２画像メモリ２，３の断層像に描出されている、それぞれの各マ－カの画像空間座標は、第１／第２座標メ モリ７，８に記憶される。マ－カ空間座標算出部９は、第１／第２座標メモリ７，８の各マ－カの画像空間座標を通り、スライス厚方向の法線に平行な スライス厚の長さを有する線分を算出し、対応するマ－カ同士の線分が交差する点、または、線分同士の最短距離の中点の空間座標を各マ－カの 画像空間座標として算出する。 【目的】手術中に患部をＭＲＩ装置でモニタするとき用いるのに好適なＲＦコイルを提供する。 【構成】ＲＦコイルを、ＲＦパルスの送信及び磁気共鳴信号の検出を行うためのル－プ部分と誘導結合部を備える１次結合部と、ＲＦ送信部及びＲＦ受 信部に接続される端部と誘導結合部を備える２次結合部とで構成し、１次結合部の誘導結合部と２次結合部の誘導結合部は密着及び切り離し自在 とする。１次結合部及び２次結合部は周囲を抗菌材料で被覆し、１次結合部のル－プ部分には、鉗子等の手術用器具を取付け可能とする。これによ り、手術操作を妨げることなくＲＦコイルを患部の近傍に配置可能、且つ患者の衛生状態が悪化するのを容易に防ぐことができる。 【目的】手術手順の間に磁気共鳴イメ－ジングを行えるように無線周波コイルを組み込んだ手術用ドレ－プを提供する。 【構成】ドレ－プは滅菌した柔軟な材料の２枚のシ－トで形成され、ドレ－プを患者の皮膚に付着させるために露出した表面に接着剤が塗布される。 ラ－モア周波数に同調するように構成された柔軟な無線周波コイルが２つのシ－トの間に封止される。この無線周波コイルは、患者の手術の際に切 開を行うためのドレ－プ内の領域２９を取り囲んでいる。手術の際の手術器具の侵入に耐える材料の層が、無線周波コイルをおおつて保護する。 -78- 特 特願平 許 07-175996 特 特願平 許 07-253769 特 特願平 許 07-254100 特 特願平 許 07-254101 特 特願平 08- 許 79860 特 特願平 08- 許 95376 特 特願平 許 08-169020 特 特願平 許 08-203298 特 特願平 許 08-208651 外科手術 支援システム 富士写真フイルム （株） 処置器具 オリンパス光学工 業 （株） 処置具 オリンパス光学工 業 （株） 医療機器 収納用トロリ－ 画像表示装置 および方法 オリンパス光学工 業 （株） フロ－ベル：（株） 手術用顕微鏡 オリンパス光学工 業 （株） 患部計測用マ－カ 東海理化電機製 作所：（株） 脳硬膜下の記録脳波に よる脳内双極子の追跡 装置 本間 三郎 小野 武年 中央電子 （株） 治療用ＭＲＩ装置 オリンパス光学工 業 （株） 【目的】患部の画像を再生し、実際の患部上に表示する画像表示装置を備えると共に、実際の患部と表示画像上の患部が互いに位置的に整合させ るための位置合わせ手段を具備することにより、生体患部の病変部を位置確認する際の手助けを適確に行えるようにする。 【構成】患部から腫瘍を摘出する外科手術を施す際は、蛍光撮像装置の励起光源から発せられた励起光Ｌ１を患部に照射し、患部が吸収している光 感受性物質を励起して蛍光Ｌ２を発生させる。撮像手段２１は、この蛍光Ｌ２を検出して患部の蛍光像を撮像し、画像デ－タＳ１を制御装置に出力し、 制御装置は、画像デ－タＳ１に対して、倍率や向きを調節する、位置合わせのための変換処理を施し、変換処理後の画像デ－タＳ２を画像撮影装置 １１に出力している。画像投影装置はこの画像デ－タＳ２に基づいて、液晶表示パネル等の画像再生手段に患部の蛍光像を再生表示している。 【目的】ＭＲ信号検出コイルをＭＲ撮像すべき生体部位に極力近付けることができ、ＭＲＩ装置を含む手術全体のシステムの簡素化を図ることができ る処置器具を提供する。 【構成】処置器具は、体内の磁気共鳴信号を受信して患者の体内の磁気共鳴像を得るＭＲＩ装置によつて断層像を得ながら、同時に処置を行なうた めに使用可能なものであつて、生体に近接して配置固定可能な固定部１９を有し、この固定部に体内の磁気共鳴信号を受信する受信コイルが設け られている。 【目的】体内に挿入されて外科的な医療処置を行う処置具において、体内の磁気共鳴信号を受信する受信コイルを先端部に設けることにより、ＭＲ 撮影しながら外科処置を行う場合において、ＭＲ信号検出コイルを別個に設けずに高解像度のＭＲ画像を得る。 【構成】生体組織を把持するためのこの把持鉗子は、開閉自在な一対の開閉ア－ム２ａ，２ｂを備えた把持部３を先端に有するシ－スを備えている。 開閉ア－ム２ａ，２ｂは、その長手方向に沿って長穴が形成され、これにより開閉ア－ム２ａ，２ｂは略ル－プ状に形成されており、開閉ア－ム２ａ，２ｂ の一方２ｂに、人体内のスピンを持つ励起した核が発する所定の周波数のＭＲ信号を検出するＭＲ信号検出コイルをル－プ状に埋設している。そし て、このＭＲ信号検出コイルによって検知されたＭＲ信号をチユ－ナを介してＭＲＩ制御回路に入力して、人体のＭＲ断層像を得ている。 【目的】手術に使用される各種の周辺機器がＭＲＩ装置から影響を受けず、且つ、ＭＲＩ装置に影響を及ぼさないようにすると共に、電磁シ－ルドが不 完全な機器でもＭＲＩ装置と併用できるようにし、従来から使用している機器を有効に活用することができるようにする。 【構成】医療機器５～９を一括して収納して移動させることができる医療機器収納用トロリ１において、外部からトロリ１に作用する外部磁場を打ち消 す対抗磁場を発生する対抗磁場発生手段１４ｂ等を備えている。 【目的】微小な箇所を両眼で観察するときに、所定の画像を両眼に表示する。 【構成】液晶デイスプレイ（ＬＣＤ）は、手術中に参照する画像を出力する。ハ－フミラ－は、光学処理部の光学系から供給される、右眼に対応する光 を、アイピ－スを介して右眼に向けて透過させるとともに、ＬＣＤが出力した画像を、アイピ－スを介して右眼に向けて反射させる。ハ－フミラ－は、光 学処理部の光学系から供給される、左眼に対応する光を、所定の割合で、アイピ－スを介して左眼に向けて透過させるとともに、レンズを介してＴＶ カメラに向けて反射させる。 【目的】術中においてＭＲＩ診断装置による診断ができないという問題、および鏡体部の移動および固定が困難になるという問題を解消し、ＭＲＩ診断 装置下で、動力系を介しての手術用顕微鏡本来の操作及び機能を確保できる手術用顕微鏡を提供する。 【構成】操作を指示する操作指示手段からの出力信号を受け、動作系を介して少なくとも１つの動作を行う手術用顕微鏡において、動作系は、モ－タ ７と、このモ－タの駆動力を鏡体部の動作部に伝達するスライドシヤフト等を有する動力伝達装置を具備し、動力伝達装置の少なくとも鏡体部に隣 接する部分から鏡体部の部分の部材を非磁性部材で構成する。このためにＭＲＩ診断装置の磁気的影響を受けないで顕微鏡を使用できる。 【目的】患部計測用マ－カにおいて、ＭＲＩ用の造影剤が漏れたり、内部に気泡が発生したりすることを防止でき、Ｘ線ＣＴ及びＭＲＩのどちらの撮影も 常に良好に行うことができるようにする。 【構成】マ－カの基準棒を、カ－ボンＦＲＰ製の外パイプと、この外パイプ内に挿入された非磁性体製のパイプ状の容器と、この容器の内部にゲル状 に硬化させた状態で密封状態に充填されたＭＲＩ用の造影剤とにより構成する。造影剤としては、液体状ではなく、ゲル状に硬化した状態としている ので、外部へ漏れ難く、また、内部に気泡が発生することもない。しかも、造影剤を外パイプとは別の容器に密封しているので、その造影剤の品質を 一層安定した状態に保持することができる。 【目的】Ｘ線ＣＴ写真情報から記憶電極位置の３次元座標値と、複数のＭＲＩ写真情報から構築した脳実質の立体形状情報とに基づいて伝達行列計 算を行い、脳実質の３次元立体形状上にス－パインポ－ズすることにより、脳外科手術箇所の決定精度を向上させる。 【構成】脳内双極子の追跡装置を用いて双極子位置を推定する場合、まず、Ｘ線ＣＴ写真、及びＭＲＩ断層写真として、それぞれ頭蓋底から頭頂までＯ Ｍラインに平行に撮影した２～３ｍｍ幅の複数枚の脳断層写真を、透過型イメ－ジスキヤナによりコンピユ－タに読込み、それを用いて頭蓋骨の内 側立体形状、及び脳実質の立体形状を作成する。また、Ｘ線ＣＴ写真上の脳硬膜下の記録電極位置を座標数値化すると共に、２層構造（脳脊髄液と 脳実質）での伝達行列を計算する。続いて、記録した電位に基づいて双極子位置の推定計算を行い、双極子位置、電位の大きさ・方向を脳実質の 立体形状にス－パインポ－ズし、表示装置に表示させる。 【目的】静磁場を形成するマグネツトに生体及び生体内部の実画像を得るための光学手段を一体化させることにより、術者による作業空間を広く確 保して光学手段の操作の自由度を増し、安全でコンパクトな治療用ＭＲ１装置が得られるようにする。 【構成】磁気共鳴イメ－ジングのための静磁場を形成する２つのナグネツト１，２の１つであるマグネツト１に生体及び生体内部の実画像を得るため の手術用顕微鏡３０を一体的に設ける。そして、手術用顕微鏡の光学軸を静磁場発生磁石３で形成される静磁場の磁束と一致させ、手術用顕微鏡 の光学軸がＭＲＩイメ ジングの中心軸と常に 致するように設定する そして ＣＰＵからの制御信号にもとづいて第１のマグネツトの動きに追従し -79- 特 特願平 許 08-211034 特 特願平 許 08-272030 特 特願平 許 08-291166 特 特願平 09- 許 24236 特 特願平 許 09-164207 特 特願平 許 09-229097 特 特願平 許 特 治療用ＭＲＩ システム オリンパス光学工 業 （株） 内視鏡手術支援 断層像撮影装置 日立製作所：（株） 磁気共鳴方法 及び装置 ジ－ イ－ シ－ マ－コニ ＬＴＤ バツクグラウンド脳電位 の双極子推定位置固 定による脳内双極子追 跡装置 本間 三郎 小野 武年 中央電子 （株） 多座標マニピユレ－タ を含むＯＣＴ援用手術 用顕微鏡 手術装置 カ－ル ツアイス スチフツング 日立製作所：（株） 09-294553 患者の位置を画像の位 置へ変換する方法及び システム コニン． フイリツ プス エレクトロニ クス ＮＶ 特願平 磁気共鳴像形成 ジ－ イ－ シ－ マルコニ ＬＴＤ の光学軸がＭＲＩイメ－ジングの中心軸と常に一致するように設定する。そして、ＣＰＵからの制御信号にもとづいて第１のマグネツトの動きに追従し て第２のマグネツトを位置制御ア－ム部でＭＲＩイメ－ジング最適位置に位置決めする。 【目的】治療装置によるノイズの影響を受けずにＭＲＩ装置による診断を行なうことができる治療用ＭＲＩシステムを提供する。 【構成】磁気共鳴イメ－ジング装置と、治療用装置とを含む治療用ＭＲＩシステムにおいて、磁気共鳴イメ－ジング装置による磁気共鳴イメ－ジングに 用いられる第１の出力信号を出力するＲＦ波送信器６と、治療用装置による治療のために用いられる第２の出力信号を出力する発振制御部１２とを 具備する。発振制御部は、ＲＦ波送信器６によって第１の出力信号が出力されている出力アクテイブ区間を検出し、検出された出力アクテイブ区間以 外の区間において治療のために用いられる第２の出力信号が出力されるように制御する。 【目的】内視鏡と断層像撮影装置を用いた低侵襲手術の際に、内視鏡の画像上で撮影したい断層面を指定することができ、視野が限定される状況 下で有効な情報を指示できるようにする。 【構成】この内視鏡手術支援断層像撮影装置は、内視鏡または立体内視鏡と断層像を撮影する装置と、これらで得られる画像などの情報を処理す る装置と、これらの画像及び処理結果を表示するデイスプレイと、デイスプレイの座標を入力する装置とを備えている。さらに内視鏡画像上の着目点 を指定する手段と、着目点と内視鏡の基準点との相対位置を求める手段とを有し、着目点と内視鏡基準点との相対位置と内視鏡基準点の絶対位 置を求め、断層像撮影装置座標における内視鏡基準点の絶対位置を求め、着目点の断層像撮影座標における絶対位置を計算し、この着目点を通 る断層面の断層画像を撮影する手段を備えている。 【目的】閉ル－プの同調コイル装置を、身体の領域に挿入される対象物に取付け、磁気共鳴励起および検出検査シ－ケンスの実施によって得られ た検出信号を利用して対象物の位置を求めることにより、対象物の位置の正確な把握を可能にする。 【構成】ＭＲＩ装置の使用によってカテ－テルや手術用具などの対象物の動きを追跡できるようにするため、対象物に閉ル－プコイル装置を設ける。こ のコイル装置は、電気絶縁物質の薄い可どう性基板の一側に支持された導電性トラツクの異なるセクシヨンによって構成されている２つのコイルを 有する。そしてコイル装置が同調されている周波数で、少なくとも１つの磁界勾配を含む磁気共鳴励起および検出検査シ－ケンスを領域に受けさせ ると共に、検出信号を取得して空間的にコ－ド化し、この検出信号を利用して、領域におけるコイル装置、即ち対象物の位置を求める。 【目的】バツクグラウンド脳電位自体の脳内双極子推計計算を事前に行い、バツクグラウンド脳電位の脳内双極子が発生する電位を測定脳電位か ら除去した電位で脳内双極子推定計算を行なうことにより、バツクグラウンド脳電位の影響を受けないようにする。 【構成】頭蓋形状センサはＸ線ＣＴによる脳断層写真およびＭＲＩによる脳断層写真を読み取り、脳電位収集装置はヒトの頭皮上に配置した記録電極 で脳電位デ－タを収集する。コンピユ－タは頭蓋形状センサおよび脳電位収集装置からの各種情報を補助記憶装置に格納し、頭蓋形状デ－タと記 録電極の３次元座標値を作成して４層構造での伝達行列計算を行なうと共に、バツクグラウンド脳電位の脳内双極子推定計算を行ない、測定脳電 位よりバツクグラウンド脳電位を除去した残りの脳電位より脳内双極子推定計算を行なう。 【目的】手術用顕微鏡と、この顕微鏡をオ－トフオ－カスさせる多座標マニピユレ－タシステムと、ＯＣＴ装置からの光出力を用いて物体を走査する光 干渉性断層撮影装置とを備えることにより、腫瘍組織と正常な脳組織をサブミリメ－トル分解能で区別可能とする。 ￡三次元体積、オ－バレイ、フイ－チヤ、酸素飽和デ－タ 【構成】神経手術用顕微鏡と、コンピユ－タと結合された多座標マニピユレ－タ（ＭＣＭ）と、光干渉性断層撮影（ＯＣＴ）生成装置及び分析器と、ビデ オ・モニタを備える。そして放射は、内部集束レンズを通過した後、コリメ－トし、ビ－ムスプリツタで、放射の一部をビデオ・レンズに結合させ、ＣＣＤカ メラにより撮像する。ＯＣＴ生成装置及び分析器は、ＯＣＴ横断スキヤナを含み、これはそのフアイバから出力されたＯＣＴ放射をコリメ－トし、コリメ－ タされた放射を、コンピユ－タによる走査モ－タの制御によって駆動される走査鏡へ送る。 【目的】核磁気共鳴画像装置の計測対象領域が手術台の面上に位置するように手術台を配置し、核磁気共鳴画像装置による計測と操作マニピユレ －タに支持された術具による手術とを手術台上で可能にすることにより、安全性の高い手術を可能にする。 【構成】計測対象領域が磁気発生器に挟まれた間の一様磁界領域内の空間で、円筒形の中心付近に設定されたＭＲＩ装置を、略円筒形の上下２つ に分かれた磁気発生器を支柱に支持させて構成する。そして手術台を、ＭＲＩ装置の計測対象領域に患部のある手術位置を持っていくために、手術 台の長手方向に平行に送入、送出可能に設ける。この手術台には、患部の体表組織を持ち上げ、術野を確保するための腹壁を持ち上げる装置を 兼ねる支持装置を付設し、この支持装置に、内視鏡装置、超音波スキヤナ装置、操作マニピユレ－タを担持させ、操作卓を通して制御する。 【目的】患者上の一組の点をＭＲＩ画像内の一組の点へマツプする無数の仮説的な変換から開始することなく、患者上の位置を画像内の位置へマツ プする変換をより容易に導く画像誘導手術システムを提供する。 【構成】この画像誘導手術システムはカメラユニツトを含み、患者上のマ－カ及び手術用器具の位置を測定する位置検出システムからなる。画像誘 導手術システムは、患者のイメ－ジングに関連するマツピングを自動的に導く変換器ユニツトを更に有する。イメ－ジングは例えば、Ｘ線コンピユ－タ 断層撮影法又は磁気共鳴イメ－ジングによって実行される。変換器ユニツトは患者上の位置を画像内の位置と整合させるよう配置される。これによ り変換器ユニツトは費用関数の最小を計算する。 【目的】望ましくない程の小さなサイズのコイルを使用することなく、再利用可能な前立腺コイルが、像形成を実施するのに十分長い時間、適度な心 地よさで直腸内に維持され得るようにする。 【構成】磁気共鳴像形成に使用するための再利用可能な前立線コイルであつて、患者の体内の手術位置にコイルを挿入したり取り出したりするため の剛性ハンドル部分と、ハンドル部分と一体の剛性コイル支持部分と、コイル支持部分により支持される長方形のコイルル－プとを備え、ハンドル部 -80- 分の少なくとも一部が長方形のコイルの幅よりも小さい幅を有する。 許 09-308187 特 特願平 許 09-325265 特 特願平 10- 許 95627 特 特願平 許 10-164095 特 特願平 許 10-287811 特 特願平 許 10-373303 特 特願平 許 10-515452 特 特願平 11- 許 28468 特 特願平 11- 全方位簡便型 定位脳手術装置 モニタ－付き スタンド装置 宗本 滋 三鷹光器 （株） ＭＲＩ装置 難波 慎吾 福本 将彦 手術経路設定装置及び 手術経路設定処理プロ グラムを記録した記録 媒体 オリンパス光学工 業 （株） ＭＲＩ誘導冷凍 外科手術のためのシス テム及び方法 ガリル メデイカ ル ＬＴＤ 画像誘導 手術システム コニン． フイリツ プス エレクトロニ クス ＮＶ 磁気共鳴撮影装置 技術研究組合医 療福祉機器研究 所 磁気共鳴 画像診断装置 日立メデイコ： 【目的】従来の簡便型定位脳手術装置に改良を加え、頭蓋の何れの部位からも計算なしで脳の病変目標点に穿刺針を到達できると共に、病変目標 点へ任意の部位から何本も穿刺針を入れることが出来る全方位簡便型定位脳手術装置とする。 【構成】ＣＴ或いはＭＲＩ利用の定位脳手術装置であり、コ字状フレ－ムに頭蓋固定ピンを一側に１個、他側に２個を付設し、コ字状フレ－ムの上部直 線上に左右移動式の穿刺針固定装置６を付設し、穿刺針固定装置に穿刺針を挿入し、穿刺針の針先を病変目標点に到達させる簡便型定位脳手術 装置に於いて、穿刺針固定装置に穿刺針固定装置と共に移動する左右方向に延長した弧状フレ－ムを着脱可能に固定する。弧状フレ－ムは穿刺 針が到達する病変目標点を中心とする球面体表面の一部分の弧形であると共に、弧状フレ－ム上に左右移動式の穿刺針固定装置を付設する。穿 刺針固定装置に穿刺針を挿入する。 【目的】医療用顕微鏡を支持するスタンド装置の顕微鏡付近に、ＣＴやＭＲＩによる断層画像を表示可能なモニタ－装置を支持することにより、手術を 中断することなく断層画像の確認を可能とする。 【構成】スタンド装置の支持ア－ム５の先端には垂直な先端ア－ム６が軸支され、その下端には軸αを中心に回転自在な下端部６ａが設けられると 共に、２つの平行リンクを連動させた支持用平行リンク７が設けられ、その最下部に医療用顕微鏡Ｐが保持される。また、先端ア－ム６の下端部６ａ に、液晶デイスプレイによるモニタ－装置Ｍがドクタ－の目の位置を向いた角度で取付けられる。モニタ－装置Ｍの画面には、ＣＴやＭＲＩ等の断層 画像と共に患者のデ－タ（血圧・脈拍等）も表示される。従って、医療用顕微鏡Ｐ付近にモニタ－装置Ｍが支持されているため、医療用顕微鏡Ｐから 手を離すことなくモニタ－装置Ｍに表示された断層画像を確認することができる。 【目的】体内温度を手術なしで計測できるようにする。 【構成】スペクトル検出部で得られた検査対象の内部の微小領域ごとのＮＭＲスペクトルにもとづいて、緩和時間算出部が、特定のピ－クの緩和時 間Ｔ（ｃ）を算出する。特定のピ－クとして、緩和時間が組織の相違に余り依存しないピ－クが選択される。温度算出部は、更正デ－タ記憶部に記憶 される緩和時間と温度との間の関係を示す更正デ－タにもとづいて、緩和時間Ｔ（ｃ）を温度ｔ（ｃ）へ変換する。微小領域ごとに得られた温度ｔ（ｃ）が、 画面へ二次元画像または三次元画像として画像表示される。 【目的】身体内部の画像情報を入力し、モデルにおいて目標を設定し、モデルにおいて少なくとも１つの領域を設定し、１つの手術経路を導出し、導 出された手術経路を表示する事により、操作者の手術経路設定の負担を軽減する。 【構成】Ｘ線ＣＴ装置やＭＲＩ装置により撮影された患者の患部を含むスライス画像を入力し、記録保存する。記録保存されたスライス画像をコンピユ －タの画像入力機能によって画像入力し、次いで、目標設定機能によって患部に目標を設定すると共に、領域設定機能によって手術上侵襲を避け たい領域を設定する。さらに重要度設定機能によってこの領域の重要度に従って重み付けをする。経路関数計算機能と候補経路算出機能は評価 関数を用いて目標への手術経路を評価し、候補として少なくとも、一つの手術経路を導出する。 【目的】ＭＲＩ誘導冷凍外科手術を行うためのシステム及び方法を提供する。 【構成】このシステムは、（ａ）患者を収容するためのＭＲＩマグネツトと（ｂ）外科手術装置とを含む。ＭＲＩマグネツトは、患者への外科医のアクセスを可 能にするための少なくとも一つの開口を持ち、外科手術装置のライン部材を受けるための、内部を通って延びる少なくとも一つのチヤネルを含む。ま た、外科手術装置は、（ｉ）患者を手術するための手術用部材、（ｉｉ）ＭＲＩ室の外に配置され、手術用部材を制御する制御部材、そして（ｉｉｉ）第一端が手 術用部材に連結可能で第二端が前記制御部材に連結可能なライン部材を含む。この場合、このライン部材の少なくとも一部がＭＲＩマグネツトのチヤ ネル内に受容される。また、制御部材は、前記外科手術装置の作動を制御するためのマイクロプロセツサを含むことが好ましい。 【目的】コンピユ－タが，患者の画像における対応位置から目標位置及び挿入位置を通るアライメントラインの方向を計算することによって，目標位 置への経路を選択し，手術開始位置に手術器具の端部を配置して計算した方向に沿って手術器具の長軸を合わせる。 【構成】画像誘導手術システムにおいて，カメラが，手術器具の方向を観測し，更に，患者の体のＣＴまたはＭＲＩ画像を作る。そして，コンピユ－タ０ が，手術器具の位置及びＣＴまたはＭＲＩ画像における対応位置位を得る。これらの関連画像をモニタ上に表示し，外科医が手術のための目標位置 と手術器具の挿入位置を選択する。次に，コンピユ－タが目標位置と挿入位置とを通って延在するアライメントラインの方向を計算する。手術器具の 長軸をアライメントラインに沿ってスライドさせることにより，器具の端部を開始位置から挿入位置を通り目標位置へと導く。 【目的】同じサイズの視野を有する複数の画像を一定期間連続して撮影した複数の画像の画素数を被写体内に挿入される手術用具の移動速度に 応じて変えることにより、施術者の手術の動きに応じてＭＲ画像の動きや解像度などの情報量を変更できるようにする。 【構成】カテ－テルの先端付近に水や湯を充填したマ－カを設け、計算機でマ－カの位置を画像から検出し、その位置の移動量（移動距離）を計測し て、時間で割り、カテ－テル等の移動速度を求める。２次元画像の撮影シ－ケンスを繰り返し実行するたびに、位置検出手段である位置検知システ ムで検出された手術用具位置の検出信号に基づいて得られる手術用具の移動速度に応じて、次回の撮影シ－ケンス実行時の２次元画像に係る画 素数を変更する。複数回の撮影シ－ケンスで得られた位相エンコ－ド情報が異なる画像デ－タを用いて画像再構成手段である計算機で画像再構成 をする。 【目的】表示手段は再構成した組織画像と共に温度分布を表示する手段を備えることにより、治療部位の温度分布を正確に得ることができ、ＭＲＩ（磁 気共鳴診断装置）モニタ－下のＩＶＲ手術の安全性を向上できるようにする。 -81- 許 37920 特 特願平 11- 許 45936 特 特願平 11- 許 74273 特 特願平 11- 許 78285 特 特願平 許 11-142353 特 特願平 許 11-156924 特 特願平 許 11-163962 特 特願平 許 11-326187 特 特願平 許 11-334372 （株） ＭＲＩ装置 ＭＲＩ装置と連係 する手術台装置 手術用 拡大観察装置 日立製作所（株） 日立メデイコ（株） 瑞穂医科工業 （株） オリンパス光学工 業 （株） 実体顕微鏡 オリンパス光学工 業 （株） 頭部支持装置 瑞穂医科工業 （株） 位置決めフレ－ム及び 手術ナビゲ－シヨン装 置 オリンパス光学工 業 （株） 医療機器用 立体画像表示装置 サミ－ （株） 磁気共鳴 イメ－ジング装置 ト－シバ アメリカ エム ア－ル ア イ 【構成】被検体４０１から放射する核磁気共鳴信号はコイル４１４ｂにより受信し、増幅器４１５を通つた後、検波器４１６で直交位相検波し、Ａ／Ｄ変換 器４１７を経てコンピユ－タ４０８へ入力し、位相分布計測、所望領域の周波数スペクトル計測、周波数スペクトルから求めた水プロントの共鳴周波数 を基準とする位相分布の補正を行う。コンピユ－タ４０８は信号処理後、核スピンの密度分布、緩和でコントラストを付与した密度分布、スペクトル分 布等に対応する画像等をＣＲＴデイスプレイ４２８に表示する。又、核スピンの密度分布である組織画像に加え、組織の温度分布を示す情報を例えば カラ－表示で表示する。 【目的】インタ－ベンシヨナルＭＲＩに於いて、術者が体内に挿入する手術用具が具備するマ－カの位置を容易に認識できるようにする。 【構成】デジタルフイルタにより切り捨てている周波数帯域４７中の共鳴周波数をもつ↑１↑９Ｆを含む物質をマ－カ４１として用いて、視野の外に出現 するマ－カの像４２から、マ－カの実際の位置を計算して、マ－カの実際の位置をカラ－表示する。これにより、↑１↑９Ｆに専用のＲＦ送受信装置を 用意することなく、マ－カの位置が周囲の臓器に紛れて表示されることがなく、マ－カ－の位置を容易に認識することができる。 【目的】手術目的に合わせて患者を天板部のスライドにより、ＭＲＩの検査空間と手術領域とを結んで移動可能とすることにより、必要なときに画像診 断装置による診断ができるようにする。 【構成】手術台装置を、天板部と、天板部を支えるコラム部と、コラム部を支える脚台とで構成する。ＭＲＩ装置を円筒形磁石とその支柱で構成する。 そして、均一性の高い磁場を形成し、高画質の得られる位置に検査空間を形成する。この検査空間内の中心に手術台装置を設置可能にする。即ち 手術台装置とＭＲＩ装置をレ－ル連結して両者のガイド機構を形成し、検査空間内に天板部と共に患者の移動を可能にする。これで、検査空間内で 患者を動かすことなく手術できかつ適時にＭＲＩ診断できる。 【目的】視野観察の安定性が良いにも拘らず、術部の汚染を防止することができるようにした手術用拡大観察装置を提供する。 【構成】術部と観察者の間に配置可能で術部拡大観察用の単一光学系を含む観察部と、この観察部を空間的に支持する支持部７とを具備し、観察 部と支持部を着脱可能に連結すると共に観察部は、支持部とは別に予め滅菌消毒しておけるようにした手術用拡大観察装置である。 【目的】顕微鏡像の観察視野内において他画像の表示面積とその表示倍率を変えることができ且つ顕微鏡像の中心位置を変えることの出来る実体 顕微鏡特に手術用顕微鏡を提供する。 【構成】顕微鏡像Ｉの結像位置近傍に光路に対し挿脱可能に設けられた波長制限フイルタ－と、画像表示素子と、画像表示素子からの光束を顕微鏡 光路に合成させることの出来る光路合成手段と、画像素子からの光を顕微鏡像Ｉの位置に結像させる結像レンズと、波長制限フイルタ－を介して顕 微鏡像Ｉと画像表示素子に表示された他画像とを拡大観察し得る接眼レンズとを備えている。画像表示素子からの光束を光路合成手段へ投影する 投影光学系はズ－ム光学系を含んでいて、ズ－ム光学系は波長制限フイルタ－の挿脱に関連して操作されるようになっている。 【目的】手術の目的にあわせ頭部を任意の位置に固定支持できる機能を有する装置を設けると共に、画像診断時に画質を向上できる部材をこの装 置を介して任意の位置に設定可能とすることにより、治療と診断をリアルタイムに正確に行えるようにする。 【構成】患者の治療部位に対応して頭部を固定した後、手術を行う場合、フレ－ム及びこのフレ－ムに頭部を複数個所で支持する複数本のヘツドピ ンを有する頭部固定装置を、治療部位に対して頭部の任意位置に固定する。そして画像診断時には、画質を向上させる目的で、外周部を樹脂材で 保護したコイルを、頭部固定装置のフレ－ムにコイル結合部を介して取付ける。このコイルは、頭部の中心に対して頭部周上を回転可能に支持さ せ、一番鮮明に画像を撮像できる位置においてハンドルを締め付けることによって固定する。 【目的】手術中にでも使用できる構造的に安定したものであり、検査画像を撮影した後でも容易に着脱可能であり、手術前に再現性良く装着可能な 手術することができ、検査画像内からマ－カの位置を容易に検知でき、かつ被検体に装着されたフレ－ム上でのマ－カの位置との同定を容易とす る。 【構成】この位置決めフレ－ムは、被検体に装着され、被検体の位置または姿勢の計測のための目印となるマ－カが配設される。この場合、少なくと も３ケ所（右耳上端部、左耳上端部、鼻突起部）において、被検体の外形の起伏に係合する係合部と、少なくともＸ線画像またはＭＲＩ画像の何れか 一方の画像で撮像可能であり、直線上にない所定の位置に配設された３個以上のマ－カとを備える。 【目的】凹面鏡と第１の画像発生装置との間に、両者の対向軸に対して略４５度傾斜してハ－フミラ－を配置することにより、使用者の目前に立体画 像を空中に浮かんで表示できるようにする。 【構成】第１の画像発生装置であるＣＲＴは、凹面鏡１に対向して、凹面鏡１の焦点距離ｒ／２の２倍の距離ｒ或いは２倍の距離ｒの近傍に、第１の画像 を発生させる。ハ－フミラ－は、凹面鏡１と第１の画像発生装置であるＣＲＴ２との対向軸に対してほぼ４５度傾斜して、凹面鏡１と第１の画像発生装 置であるＣＲＴとの間に配置される。ここで、第１の画像がハ－フミラ－を通過し凹面鏡１に入射され、更にハ－フミラ－に向かつて反射される。第１の 画像は更に、ハ－フミラ－により使用者に向かつて反射され、立体画像として空中に浮かんで表示される。 【目的】高い効率を有する直交コイルの配置を利用し、また、画像化された組織にできる限りのアクセスを可能とした開放的構造を有した、ＭＲＩ胸部 コイルを有する磁気共鳴イメ－ジング装置を提供する。 【構成】ＲＦコイルがコイル支持機構にはめ込まれているので、インタ－ベンシヨナルＭＲＩによる診断等において、例えば乳房の組織の全領域に対し て容易にアクセス可能となる。この開放的な構造のコイル支持機構１は、ベ－スハウジング５と、このベ－スハウジング５上に設けられた底面部と、 底面部に対して垂直に設けられた８本の細い脚部と、当該脚部によって底面部の上に支持され対の平面板からなるＶ字型の上面部と、から成って -82- ＩＮＣ 特 特願平 許 11-334374 特 特願 2000- 許 18692 特 特願 2000- 許 51516 磁気共鳴 イメ－ジング装置用直 交コイル装置 ト－シバ アメリカ エム ア－ル ア イ ＩＮＣ 信号処理システム 日本ビクタ－ （株） 挿入具の 位置検出装置 オリンパス光学工 業 （株） いる。上面部の対の平面板は、それぞれ乳房を受け入れるための円形開口部を有している。 【目的】手術中にイメ－ジングされている組織に障害なく接近することができ、質の高い信号や画像品質を提供することができる磁気共鳴イメ－ジン グ装置用の直交コイル装置を提供する。 【構成】インタ－ベンシヨナルＭＲＩに使用されるＲＦ直交コイル対は、側面部が略長方形状を有した直交する二つのＲＦ直交コイルを重ねて配置したも のであって、その各々は、直交する１チヤンネルを担っている。当該各ＲＦ直交コイルは、コイル半円部、コイル直線部、コイル底部、を有している。前 記各側面は、各ＲＦ直交コイルにおいてコイル半円部によって形成された環状の各開口部を含む平面に対して垂直に且つ離間して配置されている。 二つのコイルは、それぞれの長方形状が互いに垂直となるように位置し、前記各開口部が同一平面内で一致するように配置されている。コイル直線 部は、前記開口部の周りに配置され、コイル底部と共に前記長方形状の側面部の三辺を形成している。 【目的】ＭＲＩ室のように微弱な電波が問題となるような電波シ－ルド室から外部に信号を伝送するような場合に、フイルタを使用することなく、外部か ら電波シ－ルド室内への妨害電波の漏れの影響を実質的になくし、広帯域の信号であっても忠実に伝送することができるようにする。 【構成】ＭＲＩ装置が設けられた電波シ－ルド室内には、手術の際にその様子を撮影するためのカメラヘツド及びカメラコントロ－ルユニツト（ＣＣＵ）が 設けられている。ＣＣＵの出力信号は、信号遮断装置を介して電波シ－ルド室の外側に配置されＶＴＲに供給される。信号遮断装置は、ＣＣＵ５の電 源がオンのときのみ、その信号入力端子と信号出力端子とを接続し、それ以外のときは遮断する。 【目的】マ－カ－取付け部材を挿入具の軸と距離を持つた位置に連結部材を介して取り付けることにより、手術用顕微鏡観察下で信号板を取り付け た治療器具での処置行為や、信号板を取り付けた治療器具と共に別の治療器具での処置行為に対応可能にする。 【構成】硬性鏡には、ＣＣＤカメラヘツド部を硬性鏡挿入軸に対して屈曲した状態で取り付けている。マ－カ－取付板には、ＬＥＤを正三角形の頂点を 構成するように個取り付けいる。マ－カ－取付具は、ＣＣＤカメラヘツド部に固定する取付部材と、マ－カ－取付板に固定する取付部材とから構成す る。マ－カ－取付板を、硬性鏡に対して屈曲した状態になつているＣＣＤカメラヘツド部に取り付けているため、処置具の操作にマ－カ－取付板が干 渉することがない。また、マ－カ－取付板の取付け位置を変更することもできるようになっている。 -83-