JP2022086201A - Surgical microscope system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は手術顕微鏡システムに関する。 The present invention relates to a surgical microscope system.
脳神経外科等においてドクターが術部を拡大観察しながら手術をする場合に手術顕微鏡が用いられる。手術顕微鏡は手術室に設置されたスタンド装置の支持アームの先端に支持され、手術顕微鏡の位置や向きを変更しながら、術部をあらゆる方向から拡大観察することができる。 A surgical microscope is used when a doctor performs surgery while magnifying and observing the surgical site in neurosurgery or the like. The operating microscope is supported by the tip of the support arm of the stand device installed in the operating room, and the surgical site can be magnified and observed from all directions while changing the position and orientation of the operating microscope.
手術顕微鏡はナビゲーションシステムにより空間上の位置及び姿勢が検出され、事前に撮影した患者のCTやMRI等の映像中に手術顕微鏡による観察点(フォーカス点)を表示させることができる。すなわち手術顕微鏡には赤外線を反射するマーカーが取付けられ、そのマーカーに赤外線をフラッシュ照射し、マーカーから反射された赤外線をカメラで検出することにより、手術顕微鏡の位置と姿勢を認識し、その観察点(フォーカス点)をモニターの映像中に表示することができる。マーカーはボール状の基材の表面に赤外線の反射材をコーティングした構造をしている(例えば、特許文献1参照)。 The position and posture in the space of the surgical microscope are detected by the navigation system, and the observation point (focus point) by the surgical microscope can be displayed in the image of the patient such as CT and MRI taken in advance. That is, a marker that reflects infrared rays is attached to the operating microscope, the marker is irradiated with infrared rays, and the infrared rays reflected from the markers are detected by the camera to recognize the position and orientation of the operating microscope and its observation point. (Focus point) can be displayed in the image on the monitor. The marker has a structure in which the surface of a ball-shaped base material is coated with an infrared reflective material (see, for example, Patent Document 1).
しかしながら、このような従来の関連技術にあっては、マーカーがボール状の基材の表面に赤外線の反射材をコーティングした構造のため、マーカーの取扱いが悪いと表面の反射材が削れてしまい、赤外線を良好に反射しなくなるおそれがある。 However, in such a conventional related technique, since the marker has a structure in which the surface of a ball-shaped base material is coated with an infrared reflective material, if the marker is not handled properly, the reflective material on the surface will be scraped off. Infrared rays may not be reflected well.
またカメラがマーカーで反射された赤外線を検出する構造のため、赤外線がマーカー以外の部分で反射されると、その反射された赤外線をカメラがマーカーと誤認するおそれもあった。 Further, since the camera detects the infrared rays reflected by the marker, if the infrared rays are reflected by a part other than the marker, the camera may mistake the reflected infrared rays as the marker.
本発明は、このような従来の関連技術に着目してなされたものであり、マーカーの表面が削れた場合も、照射した赤外線がマーカー以外の部分で反射された場合も、本来のマーカーの位置を確実に認識することができる手術顕微鏡システムを提供することを目的としている。 The present invention has been made by paying attention to such a conventional related technique, and the original position of the marker is obtained regardless of whether the surface of the marker is scraped or the irradiated infrared rays are reflected by a portion other than the marker. It is an object of the present invention to provide a surgical microscope system capable of reliably recognizing.
本発明の第1の技術的側面によれば、スタンド装置の支持アームの先端に支持された顕微鏡本体の一端に接眼部が設けられた手術顕微鏡と、該手術顕微鏡の顕微鏡本体に取付けられ且つ複数のボール状のマーカーを一体的に有するアレイと、該アレイのマーカーを検出するカメラと、該カメラで検出されたマーカーの位置情報から手術顕微鏡の位置及び向きを認識するコントローラとを備えた手術顕微鏡システムであって、前記アレイのマーカーが特定波長の赤外線を受けて赤外蛍光を発する赤外蛍光樹脂で形成され、カメラがその赤外蛍光だけを検出することを特徴とする。 According to the first technical aspect of the present invention, a surgical microscope having an eyepiece provided at one end of a microscope body supported by the tip of a support arm of a stand device, and a microscope body attached to the microscope body of the surgical microscope. Surgery equipped with an array having a plurality of ball-shaped markers integrally, a camera for detecting the markers in the array, and a controller for recognizing the position and orientation of the surgical microscope from the position information of the markers detected by the cameras. It is a microscope system, characterized in that the marker of the array is formed of an infrared fluorescent resin that receives infrared rays of a specific wavelength and emits infrared fluorescence, and a camera detects only the infrared fluorescence.
本発明の第2の技術的側面によれば、接眼部は変位自在なアイピースを有し、該アイピースの表面に赤外蛍光樹脂製のシール状又は塗装膜状の補助マーカーが設けられ、カメラが補助マーカーの位置を検出して、コントローラがアイピースの顕微鏡本体に対する位置を認識することを特徴とする。 According to the second technical aspect of the present invention, the eyepiece has a displaceable eyepiece, and the surface of the eyepiece is provided with an auxiliary marker in the form of a seal or a coating film made of an infrared fluorescent resin, and the camera. Detects the position of the auxiliary marker and the controller recognizes the position of the eyepiece with respect to the microscope body.
本発明の第1の技術的側面によれば、マーカーが特定波長の赤外線を受けて赤外蛍光を発する赤外蛍光樹脂で形成されているため、マーカーの表面が削れても、マーカーは赤外線を受光することにより赤外蛍光を発光することができる。 According to the first technical aspect of the present invention, since the marker is made of an infrared fluorescent resin that receives infrared rays of a specific wavelength and emits infrared fluorescence, the marker emits infrared rays even if the surface of the marker is scraped. Infrared fluorescence can be emitted by receiving light.
またカメラがマーカーから発光された赤外蛍光だけを検出する構造のため、カメラはその他の赤外線を検出することがなく、マーカーだけを確実に検出することができる。 Further, since the camera has a structure that detects only the infrared fluorescence emitted from the marker, the camera does not detect other infrared rays, and can reliably detect only the marker.
本発明の第2の技術的側面によれば、アイピースの位置も検出することができるため、手術顕微鏡に内蔵された機能をアイピースの位置と連動させることができる。 According to the second technical aspect of the present invention, since the position of the eyepiece can also be detected, the function built in the surgical microscope can be linked with the position of the eyepiece.
図1~図4は本発明の好適な実施形態を示す図である。前後左右の方向性は図1に記載された通りである。 1 to 4 are views showing a preferred embodiment of the present invention. The front-back and left-right directions are as shown in FIG.
手術室内にはスタンド装置が設置され、そのスタンド装置には横方向に延びる支持アーム1が設けられている。支持アーム1の先端には吊下アーム2が設けられ、吊下アーム2の下端に手術顕微鏡3が支持されている。手術顕微鏡3は、顕微鏡本体4と接眼部5とから構成されており、顕微鏡本体4部分が吊下アーム2に取付けられている。支持アーム1自体が前後左右及び上下に移動自在で、更に顕微鏡本体4は吊下アーム2の下端に対して前後左右に角度変更できるように取付けられている。従って手術顕微鏡3は自由に位置と姿勢を変更することができる。
A stand device is installed in the operating room, and the stand device is provided with a
手術顕微鏡3の下方には図示せぬ患者の術部が位置しており、術部で反射された光束を顕微鏡本体4内に取り込み、その光束を顕微鏡本体4から接眼部5へ導き、ドクターは接眼部5から術部を立体的に観察することができる。
A patient's surgical site (not shown) is located below the
接眼部5はドクターが楽な姿勢で観察できるように左右方向(回転方向)及び上下方向で角度が変更できるようになっている。顕微鏡本体4の前端の光束の取出口にはまず接眼部5の固定鏡筒部6が回転自在に取付けられ、接眼部5全体がθ方向へ回転できるようになっている(図2参照)。
The angle of the
固定鏡筒部6の左右両側には一端がそれぞれ回動自在に取付けられた可動鏡筒部7が設けられている。可動鏡筒部7の他端間には左右両端が連結された中間鏡筒部8が設けられ、中間鏡筒部8の前面には左右一対の接眼鏡筒部9の各一端が回動自在に取付けられている。接眼鏡筒部9の他端にはアイピース10が直角に形成されている。可動鏡筒部7の両端が回動自在であるため、アイピース10は上下方向に移動することができる。
Movable lens barrels 7 with one ends rotatably attached are provided on both the left and right sides of the fixed lens barrel. An intermediate lens barrel 8 in which both left and right ends are connected is provided between the other ends of the movable lens barrel 7, and one ends of a pair of left and right eyepiece barrels 9 are rotatable on the front surface of the intermediate lens barrel 8. It is attached to. An
顕微鏡本体4の左側面にはナビゲーション用のアレイ11が支持バー12を介して取付けられている。アレイ11はX型で各先端にボール状のマーカーAが取付けられている。マーカーAはアレイ11とともに顕微鏡本体4と一体であり顕微鏡本体4に対して位置固定されている。アレイ11自体は金属製で、マーカーAは赤外蛍光樹脂で形成されている。赤外蛍光樹脂は特定波長の赤外線を受光して赤外蛍光を発する赤外蛍光色素を樹脂に混練したもので、赤外蛍光の発光強度が高い。マーカーAは表面だけでなく全体がこの赤外蛍光樹脂により形成されている(図3参照)。
An
また接眼部5の左右のアイピース10のうち、左側にはその円筒表面を覆うように赤外蛍光樹脂製でシール状の補助マーカーBが貼着されている。補助マーカーBはアイピース10と一体でありアイピース10に対して位置固定されている。赤外蛍光樹脂製のマーカーAと補助マーカーBは、手術室内にフラッシュ照射された特定波長の赤外線を受光して、その赤外線から所定の波長分だけシフトした波長の赤外蛍光を発する。
Further, of the left and
手術室内にはモニター13とカメラ14が設置されており、モニター13とカメラ14はコントローラ15を介して接続されている。モニター13は事前に撮影された患者のCTやMRI等の映像を表示するものである。カメラ14は内蔵されたフィルターによりマーカーA及び補助マーカーBから発せられた波長の赤外蛍光だけを検出可能で、それ以外の波長の赤外線は検出しない。
A
カメラ14が検出したマーカーAの位置情報をコントローラ15に出力することにより、コントローラ15ではマーカーAが一体的に取付けられた手術顕微鏡3の空間上での位置及び姿勢を認識することができる。またカメラ14が検出した補助マーカーBの位置情報をコントローラ15に出力することにより、アイピース10の顕微鏡本体4に対する位置も認識することができる。
By outputting the position information of the marker A detected by the
手術をする前には、カメラ14でマーカーA及び補助マーカーBと、図示せぬ患者のマーカーを検出することにより、手術顕微鏡3と患者との位置関係、および顕微鏡本体4とアイピース10との位置関係を登録しておく。カメラ14はマーカーA及び補助マーカーBから発せられた赤外蛍光だけを検出するため、カメラ14がマーカーA及び補助マーカーB以外のものを誤認識することはない。
Before the surgery, the
手術が始まると、カメラ14がマーカーAを検出することで手術顕微鏡3の位置及び姿勢が認識され、その情報がコントローラ15を介してモニター13に送られ、モニター13で表示されている患者のCTやMRI等の映像中に手術顕微鏡3による観察点(フォーカス点)を表示させることができる。そのためドクターは手術顕微鏡3による観察点の周囲の情報をモニター13の映像から確認することができる。
When the surgery starts, the
そして手術顕微鏡3にはモニター13に表示されている映像を接眼部5の視野内に表示したりする各種のイメージ機能が設けられている。この手術顕微鏡3ではこのようなイメージ機能をアイピース10の位置と連動させることができる。すなわち、アイピース10の顕微鏡本体4に対する位置をその補助マーカーBから認識することができるため、手術顕微鏡3内に設けられたイメージ機能をアイピース10の位置(ドクターの見る方向)に合わせて変更することができる。
The
アレイ11はナビゲーションを使用しない場合は、顕微鏡本体4から取り外されて収納される。その際アレイ11の取扱いが悪く、マーカーAの表面が削れても、マーカーAは全体が赤外蛍光樹脂で形成されているため、その赤外蛍光発光性能が影響を受けることはない。
When the navigation is not used, the
尚、以上の実施形態では、アイピース10の表面にシール状の補助マーカーBを貼着する例を示したが、アイピース10の表面に施される塗料に赤外蛍光色素を含有させ、塗装膜自体を補助マーカーとしても良い。
In the above embodiment, the example in which the seal-shaped auxiliary marker B is attached to the surface of the
1 支持アーム
3 手術顕微鏡
4 顕微鏡本体
5 接眼部
10 アイピース
11 アレイ
13 モニター
14 カメラ
15 コントローラ
A マーカー
B 補助マーカー
1
Claims (2)
前記アレイのマーカーが特定波長の赤外線を受けて赤外蛍光を発する赤外蛍光樹脂で形成され、カメラがその赤外蛍光だけを検出することを特徴とする手術顕微鏡システム。 An operating microscope having an eyepiece at one end of the microscope body supported by the tip of the support arm of the stand device, and an array attached to the microscope body of the operating microscope and integrally having a plurality of ball-shaped markers. A surgical microscope system including a camera that detects markers in the array and a controller that recognizes the position and orientation of the surgical microscope from the position information of the markers detected by the camera.
A surgical microscope system in which the markers of the array are formed of an infrared fluorescent resin that receives infrared rays of a specific wavelength and emits infrared fluorescence, and the camera detects only the infrared fluorescence.
Priority Applications (1)
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