JP4101951B2

JP4101951B2 - 手術用顕微鏡

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Publication number: JP4101951B2
Application number: JP31919098A
Authority: JP
Inventors: 正和溝口; 正彦絹川; 孝深谷
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1998-11-10
Filing date: 1998-11-10
Publication date: 2008-06-18
Anticipated expiration: 2018-11-10
Also published as: JP2000139949A; US6434416B1; US7076286B2; US20020151784A1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、手術用顕微鏡下で使用される医療機器の位置を確実に検出可能とする手術用顕微鏡に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、手術用顕微鏡を用いて微細な手術を行うマイクロサージャリーにおいては、画像診断技術の発展もあり、それら断層画像を用いた手術前の手術計画作成、さらには手術中にもそれら画像情報を有効利用し、より安全な手術を目指して手術機器の改良が進められている。
【０００３】
特に脳外科分野では、手術前の断層画像をもとに、手術用顕微鏡での観察位置を検出し、その画像情報との統合が図られており、手術中に顕微鏡観察位置に対応する断層画像情報が得られるようになってきている。
【０００４】
これらの先行技術としては、手術用顕微鏡の観察位置検出に関して、例えば特開平３−２０５０４８号公報があり、さらに手術用顕微鏡を含め、手術位置検出手段としては、例えば特開平５−３０５０７３号公報、また、観察視野内またはその近傍の位置を特定するための位置特定手段としては、例えば特開平６−１７５０３３号公報が知られている。さらに、ロボットマニピュレータによる手術器具の位置検出および制御としては、例えば特開平４−２３１０３４号公報が知られている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、手術用顕微鏡を含め、内視鏡（硬性鏡）や処置具の位置検出手段としては、その観察部位を手術前の断層画像と統合を図るシステムは開示されている。
【０００６】
また、前記特開平３−２０５０４８号公報及び特開平４−２３１０３４号公報は、手術顕微鏡の鏡体支持アームによる３次元位置検出においては、顕微鏡下で処置具や内視鏡の位置検出を行う場合においても、さらに処置具や内視鏡を支持し、３次元位置検出を行うための第２の支持アームもしくは、光学式の位置検出装置を新たに手術室に設置しなければならず、前記支持アームまたは前記位置検出装置が新たに手術室を占有してしまうこととなっていた。
【０００７】
また、前記特開平５−３０５０７３号公報は、従来、顕微鏡とともに内視鏡（硬性鏡）や処置具の位置検出を行う場合には、顕微鏡鏡体や術者、その他処置具や医療機器が配置されて手術部位が煩雑なものとなっている。また、顕微鏡下で使用される処置具や内視鏡は、顕微鏡や術者の手や腕、その他手術部位周辺に配置された医療機器が、信号部材とデジタイザの間に介在することが発生し、位置検出が行えないといった要因となることが多々発生していた。
【０００８】
また、手術室に設置されたデジタイザでは、処置具に取り付けられた複数の指標の互いの間隔をある程度とらなければ、デジタイザからそれぞれの指標が重複して撮像されるため、位置検出が不可能となることが発生する。また、前記不具合を解決しようとすると処置具に取り付けられた指標が大型化する問題があった。
【０００９】
また、前記特開平６−１７５０３３号公報は、観察部位の指示により、鏡体を移動させるものであり、手術前の断層画像との相関がとられていない。よって断層画像と顕微鏡観察視野の３次元位置の相関をとることは不可能であり、さらにマニピュレータと接続された処置具によってマニピュレータを制御し、処置を行うことは不可能である。
【００１０】
この発明は、前記事情に着目してなされたもので、その目的とするところは、観察視野内またはその近傍において鏡体に対する３次元相対位置の検出が可能な手術用顕微鏡を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、術部に対する顕微鏡の３次元位置を該顕微鏡から空間的に離れた位置で光学的に検出する第１の検出手段と、前記顕微鏡に対して３次元位置が変わる手術器具の、前記顕微鏡に対する３次元位置を検出する第２の検出手段と、前記第１の検出手段によって検出された前記顕微鏡の位置情報と、第２の検出手段によって検出された前記顕微鏡に対する手術器具の位置情報に基づき、前記手術器具の術部に対する３次元位置を演算する演算部と、を具備したことを特徴とする手術用顕微鏡である。
【００１２】
請求項１によれば、手術用顕微鏡鏡体の３次元位置検出装置と、鏡体を基準とする３次元位置検出手段により、観察視野または鏡体近傍における３次元座標を鏡体を基準とする相対位置で検出し、前記鏡体の３次元位置検出装置による座標系に変換することを可能とする。
【００１３】
請求項２に係る発明は、第２の検出手段は、前記手術器具に設けられた指標と、前記顕微鏡に設けられ、前記顕微鏡の対物レンズを通じて前記指標を撮像し、前記顕微鏡に対する３次元位置情報を検出する複数の撮像手段と、を有し、前記複数の撮像手段による撮像結果を前記演算部に入力することを特徴とする請求項１に記載の手術用顕微鏡である。
【００１４】
請求項３に係る発明は、術部に対する顕微鏡の３次元位置を該顕微鏡から空間的に離れた位置で光学的に検出する検出手段によって位置検出がなされる鏡体と、前記鏡体の所定の位置に一端が取り付けられ、複数の関節が駆動可能であるロボットマニュピュレータと、前記ロボットマニュピュレータの他端に固定され、該ロボットマニュピュレータによって移動される機器と、術部の断層画像を表示する表示部と、目的部位または範囲を入力する入力手段と、前記目的部位または範囲までの前記機器の移動量を演算する演算部と、前記移動量に基づき、前記ロボットマニュピュレータを駆動し、前記目的部位または範囲まで前記機器を移動させる駆動手段と、を具備したことを特徴とする手術用顕微鏡である。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の各実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は手術用顕微鏡全体の概略的構成図、図２は鏡体部分を拡大した側面図、図３は鏡体部の内部構成を示す断面図、図４は手術用顕微鏡全体の機能構成を示すブロック図、図５はワークステーションのモニタ上に表示される画像の例を示す図である。
【００１６】
図１に示す手術用顕微鏡１は、架台３が床面を移動自在なベース４と、該ベース４上に支柱５が立設され、その支柱５の上体部には、図示しない照明用光源が内蔵された第１アーム６の一端が軸Ｏ１を中心に回動自在に取り付けられている。
【００１７】
さらに、前記第１アーム６の他端には、軸Ｏ２を中心に回動自在に第２アーム７の一端が取り付けられている。この第２アーム７は上下移動操作を行うべく、リンク機構とバランス調整用のスプリング部材からなるパンタグラファームであり、その他端には、軸Ｏ３を中心に回動自在に第３アーム８が取り付けられている。第３アーム８は、軸Ｏ４を中心とした鏡体２の術者の観察方向に対する前後方向の俯仰、軸Ｏ５を中心とした術者の左右方向の俯仰を可能としたアームである。第３アーム８の他端には鏡体２が設けられている。
【００１８】
さらに、前記鏡体２が空間的に自在に位置調整を行い、位置固定を行うために、これらの回転軸Ｏ１〜Ｏ５における回転部には図示しない電磁ブレーキが各々設けられている。前記電磁ブレーキは支柱５に内蔵された図示しない電磁ブレーキ電源回路と接続され、前記電磁ブレーキ電源回路は、図２に示すように、鏡体２に一体に固定されたグリップ９に設けられたスイッチ１０と接続されている。
【００１９】
鏡体２は、図３に示すように、対物レンズ１１、変倍光学系１２、一対の結像レンズ１３ａ，１３ｂ、一対の接眼レンズ１４ａ，１４ｂを有しており、各々術部からの観察光軸上に順に配置されており、立体観察光学系を構成している。結像レンズ１３ａ，１３ｂによる結像面は、夫々接眼レンズ１４ａ，１４ｂの焦点位置になるべく配置されている。尚、図２に示す、１５は鏡体２の焦点位置である。対物レンズ１１は図示しないモータと連結され、光軸方向に移動可能に構成され、位置センサ１６によりレンズ位置が検出できるように構成されている。
【００２０】
１７は後述するデジタイザが鏡体２の３次元座標を検出するための信号板である。信号板１７には信号部材として３個のＬＥＤ１８ａ，１８ｂ，１８ｃが一体に固定されている。図４に示すように、ＬＥＤ１８ａ，１８ｂ，１８ｃはそれぞれＬＥＤ制御装置１９と接続されている。さらに前記ＬＥＤ制御装置１９は計測装置２０と接続されている。信号板１７は鏡体２の側面の所定の位置に位置決めされ、一体に固定されている。
【００２１】
図２に示す、２１はロボットマニピュレータである。ロボットマニピュレータ２１は第１アーム２２、第２アーム２３、第３アーム２４と先端で処置具が把持可能な処置具接続部２５及び回動可能な関節２６ａ〜２６ｆが設けられている。尚、この実施形態においては処置具として超音波吸引装置４０に接続されたプローブ４１が着脱可能に固定されている。
【００２２】
第１アーム２２はその一端において鏡体２と一体に固定されている。第１アーム２２と第２アーム２３は軸Ｓ１を回転軸とする関節２６ａと、紙面に垂直なＳ２を回転軸とする関節２６ｂを介して連結されている。同様に第２アーム２３と第３アーム２４は軸Ｓ３を回転軸とする関節２６ｃと、紙面に垂直なＳ４を回転軸とする関節２６ｄを介して連結されている。また、第３アーム２４と処置部接続部２５は軸Ｓ５を回転軸とする関節２６ｅと、紙面に垂直なＳ６を回転軸とする関節２６ｆを介して連結されている。
【００２３】
前記各関節２６ａ〜２６ｆは、図２で示されるエンコーダ２８ａ〜２８ｆとモータ２７ａ〜２７ｆを有している。エンコーダ２８ａ〜２８ｆはワークステーション２９と接続されている。また、モータ２７ａ〜２７ｆは支柱５内部に設けられたモータ駆動手段４２と接続され、モータ駆動手段４２はワークステーション２９と接続されている。
【００２４】
処置具接続部２５はプローブ４１の所定の位置に位置決めされ着脱可能に連結されている。プローブ４１は、図４に示すように超音波吸引装置４０と接続され、前記超音波吸引装置４０はワークステーション２９と接続されている。
【００２５】
３０はＬＥＤ１８ａ，１８ｂ，１８ｃの３次元座標における位置を検出するためのデジタイザ（光学式位置検出装置）である。デジタイザ３０は受信部材として２台のＣＣＤカメラ３１ａ，３１ｂと前記ＣＣＤカメラ３１ａ，３１ｂの位置を固定させているカメラ支持部材３２とスタンド３４により構成され、手術室に設置されている。前記ＣＣＤカメラ３１ａ，３１ｂは夫々計測装置２０と接続され、計測装置２０はＡ／Ｄ変換器３３を介してワークステーション２９と接続されている。
【００２６】
ワークステーション２９はモニタ４３と接続されるとともに、術前においてあらかじめＣＴやＭＲＩといった図示しない画像診断装置による断層画像データ、及び前記断層画像データを加工し、３次元に再構築されたデータが記録されている。
【００２７】
図２に示す、３５ａ，３５ｂ，３５ｃは治療対象となる患者３７に張り付けられたマーク部材である。Ｏｂ−ＸｂＹｂＺｂは前記マーク部材３５ａ，３５ｂ，３５ｃを基準に定義される生体座標系である。
【００２８】
図５はモニタ画面上に表示される画像を示す。患者３７の術前断層画像に基づく３次元に再構築された画像とともに、手術用顕微鏡１の焦点位置１５とプローブ４１の先端部分が重像されている。また、３８は公知のマウスポインタであり、３９はマウスポインタ３８により入力された目的部位となる切除範囲である。
【００２９】
次に、第１の実施形態の作用について説明する。
手術前にあらかじめ撮影したＣＴ，ＭＲＩ装置などの断層画像を３次元画像データに再構築し、ワークステーション２９に記録する。手術を始めるにあってはワークステーション２９内の断層画像データと術部の座標の相関をとるべくマーク部材３５ａ，３５ｂ，３５ｃを用いてキャリブレーション（生体座標系Ｏｂ−ＸｂＹｂＺｂの記憶）を行う。
【００３０】
以上の作業によりワークステーション２９には生体座標系が記憶され、モニタ４３の３次元画像データはモニタ４３上で画像における生体座標系に表示される。
【００３１】
術者４４はグリップ９を握り、スイッチ１０を押すことにより軸Ｏ１〜Ｏ５に内蔵された電磁ブレーキによるロックを解除し、鏡体２を移動して術部４５の観察部位に焦点位置１５を位置決めする。
【００３２】
術部から発せられた光束は、鏡体２に入射する。対物レンズ１１から鏡体２へ入射した光束は、変倍光学系１２、結像レンズ１３ａ，１３ｂ、接眼レンズ１４ａ，１４ｂを透過して観察され、術者４４は術部を所望の倍率で観察する。観察像の焦点位置が合わないときは、対物レンズ１１を図示しないモータにより駆動し、焦準を行う。
【００３３】
デジタイザ３０は信号板１７のＬＥＤ１８ａ，１８ｂ，１８ｃを検出し、計測装置２０及びＡ／Ｄ変換器３３で信号処理されて、ワークステーション２９によって、信号板１７の生体座標系における位置及び姿勢が算出される。信号板１７は鏡体２の所定位置に取り付けられているので、演算により鏡体２の生体座標系に対する位置及び姿勢が算出される。
【００３４】
また、位置センサ１６により対物レンズ１１の位置情報がワークステーション２９に伝送される。ワークステーション２９では対物レンズ１１の位置情報から鏡体２に対する焦点位置１５の相対位置が算出される。
【００３５】
前記鏡体２の生体座標系における位置及び姿勢と、鏡体２に対する焦点位置１５の相対位置から、生体座標系における焦点位置１５の位置が演算される。モニタ４３には画像上の生体座標系に３次元画像データと焦点位置１５が重像されて、表示される。
【００３６】
以上により術者４４は図５に示すように焦点位置１５が３次元画像データによる画像に重像されたモニタ４３に表示されるので、術者４４は３次元画像データによる画像上において、顕微鏡の観察位置を知ることができるのは先行例により既知の技術である。
【００３７】
また、生体座標系におけるプローブ４１の先端位置は次のようにして算出される。ロボットマニピュレータ２１の各関節２６ａ〜２６ｆはエンコーダ２８ａ〜２８ｆにより、回転角がワークステーション２９に伝送される。ワークステーション２９では一般に知られている数学的手法により鏡体２に固定された第１アーム２２に対する第２アーム２３の位置、第２アーム２３に対する第３アーム２４の位置、第３アーム２４に対する処置具接続部２５の位置が順次計算される。
【００３８】
また、処置具接続部２５は所定の位置でプローブ４１を固定しているので、プローブ４１の所定の位置から先端までの長さにより、鏡体２に対するプローブ４１の先端の相対位置及び姿勢が演算される。鏡体２の生体座標系における位置は既知であるので、生体座標系におけるプローブ４１の先端座標及び姿勢が算出される。
【００３９】
さらに、ロボットマニピュレータにより超音波吸引装置のプローブを所望の位置に動かし、制御するための作用を説明する。
まず、オペレーター４６がモニタ４３上において、マウスポインタ３８で切除範囲３９と図示しないキーボードにより切除部分の深さを入力する。入力が完了したら図示されないモニタ上のスイッチをマウスでクリックすることにより、ロボットマニピュレータ２１を駆動するための処理が開始される。
【００４０】
ワークステーション２９では、まずロボットマニピュレータ２１を駆動処理開始時点でのプローブ４１の先端から切除空間の任意の座標まで駆動するための、各関節２６ａ〜２６ｆの必要な回転角を夫々算出する。さらに、前記回転角度からエンコーダ２８ａ〜２８ｆのパルスを算出し、前記算出結果に基づきモータ駆動手段３０に制御信号を出力する。
【００４１】
モータ駆動手段３０は各モータ２７ａ〜２７ｆに応じた駆動信号を夫々出力する。切除空間の任意の座標にプローブ４１の先端が到達すると、ワークステーション２９はさらに超音波吸引装置４０に駆動信号を出力し、プローブ４１で吸引を開始する。
【００４２】
さらに、ワークステーション２９は前記入力された切除空間の全てを移動すべくロボットマニピュレータ２１を駆動させるべく、切除空間の次の任意の座標を決め、各関節２６ａ〜２６ｆのエンコーダ２８ａ〜２８ｆによる回転角からモータ駆動手段３０にモータ２７ａ〜２７ｆの制御信号を出力する。
【００４３】
ワークステーション２９は前記動作を繰り返して、モニタ上で入力された切除空間を全てプローブ４１の先端が移動すると超音波吸引装置に停止信号を出力する。プローブ４１は前記一連の処理開始時点の位置までロボットマニピュレータ２１を動かし、切除作業を終了する。
【００４４】
第１の実施形態によれば、処置具（超音波吸引装置）のプローブ先端位置を鏡体との相対位置として検出するので、煩雑な術部周辺においても処置具の位置検出が容易となり、手術時間の短縮、術者の疲労軽減が可能となる。また、プローブをデジタイザで撮影する必要がないのでデジタイザの設置の自由度が増し、限られた手術空間を有効に使うことができる。
【００４５】
また、術前の画像診断データを確認しながらコンピュータ上でのマウス、キーボードでの入力により機器を正確に動かすことが可能となるので、術者による技能の差が吸収され、より確実な手術が行えるとともに、患者の負担軽減にもつながる。
【００４６】
なお、第１の実施形態においては、処置具として超音波吸引装置を例にあげたが、取り付ける処置具とロボットマニピュレータの接続位置が特定されていることで他の処置具を取り付けて、同様に使用することができる。
【００４７】
図６〜図８は第２の実施形態を示し、図６は鏡体部分を拡大した側面図、図７は鏡体部の内部構成を示す断面図、図８は手術用顕微鏡全体の機能構成を示すブロック図であり、第１の実施形態と同一構成部分は同一番号を付して説明を省略する。
【００４８】
鏡体１０２は変倍光学系１２と一対の結像レンズ１３ａ，１３ｂの間に９０度横に光束の一部を偏光すべく配置したハーフミラー１００が備えられている。さらに偏光された光束を再度上方に反射させるミラー１０１が設けられている。１０３ａ，１０３ｂは前記偏光された光束を結像するための一対の結像レンズである。倍率光学系１２には図示しない倍率検出手段が連結され、倍率検出手段はワークステーション１２９と接続されている。
【００４９】
鏡体１０２の所定の位置にはカメラボックス１０４が取り付けられており、ＣＣＤカメラ１０５ａ，１０５ｂが内蔵されている。ＣＣＤカメラ１０５ａ，１０５ｂは夫々結像レンズ１０３ａ，１０３ｂによる結像面に配置されるようにカメラボックス１０４の所定の位置に一体に固定されている。
【００５０】
前記ＣＣＤカメラ１０３ａ，１０３ｂは夫々ＣＣＵ１０６ａ，１０６ｂと接続され、ＣＣＵ１０６ａ，１０６ｂは３Ｄコンバータ１０７と接続されている。前記３Ｄコンバータ１０７は３Ｄモニタ１０８と接続されている。また、ＣＣＵ１０６ａ，１０６ｂは計測装置１２０と接続されている。前記計測装置１２０はＡ／Ｄ変換器１３３を介してワークステーション１２９と接続されている。
【００５１】
１０９は硬性鏡であり、１１０は硬性鏡１０９の挿入部を示す。１１１は前記硬性鏡１０９の観察像を取得するＣＣＤカメラである。１１２は硬性鏡１０９の所定の位置に取り外し可能に固定された信号板であり、ＬＥＤ１１３ａ〜１１３ｄが固定されている。ＬＥＤ１１３ａ〜１１３ｄはＬＥＤ制御装置１１９と接続されている。
【００５２】
また、信号板１１２には設定スイッチ１１４ａ，１１４ｂ，１１４ｃが設けられている。設定スイッチ１１４ａ，１１４ｂ，１１４ｃはそれぞれワークステーション１２９と接続されている。尚、ワークステーション１２９には信号板１１２の設定スイッチ１１４ａ，１１４ｂ，１１４ｃにより、信号板１１２が取り付けられた処置具の種類と、取り付けられた状態及び処置具の先端の位置関係が記録されている。
【００５３】
１１５は挿入部１１０の先端部に取り付けられた色マーカである。１１６はプローブ４１の先端に取り付けられた色マーカであり、色マーカ１１５と色の配置が異なるものである。
【００５４】
次に、第２の実施形態の作用について説明する。第１の実施形態と同様にして鏡体１０２が位置決めされ、生体座標系において焦点位置１５の位置がモニタ４３上に表示される。
【００５５】
また、硬性鏡１０９の観察位置は信号板１１２に一体に固定されたＬＥＤ１１３ａ〜１１３ｄをデジタイザ３０が検出することで可能となる。この時、設定スイッチ１１４ａが選択された状態がワークステーション１２９に出力され、ワークステーション１２９は信号板１１２が硬性鏡１０９に取り付けられていることを認識して、あらかじめ記録されている信号板１１２と硬性鏡１０９の相対位置と、信号板１１２の生体座標系における座標から硬性鏡１０９の挿入部１１０の先端の座標が演算される。
【００５６】
術部から発せられた光束は対物レンズ１１から鏡体１０２へ入射し、変倍光学系１２を透過し、ハーフミラー１００で透過して直線に進む光束と、前記ハーフミラー１００で反射して９０度偏光された光束に分配される。直進した光束は結像レンズ１３ａ，１３ｂで結像し接眼レンズ１４ａ，１４ｂを透過して観察される。
【００５７】
ハーフミラー１００で反射した光束はミラー１０１で再度上方に反射し一対の結像レンズ１０３ａ，１０３ｂで結像し、ＣＣＤカメラ１０５ａ，１０５ｂに夫々投影される。撮影された画像は３Ｄモニタ１０８に立体画像として映し出されるとともに計測装置１２０に出力される。また、前記図示しない倍率検出手段により倍率光学系１２における倍率がワークステーション１２９に出力される。
【００５８】
次に、前記ＣＣＤカメラ１０５ａ，１０５ｂにより色マーカ１１５，１１６を検出し、鏡体１０２に対するそれぞれの色マーカの相対位置を検出する手順を示す。
【００５９】
色マーカ１１５が顕微鏡観察下にあり、ＣＣＤカメラ１０５ａ，１０５ｂに映し出されている場合において、第１の実施形態に示されているデジタイザによる検出と同様にして計測装置１２０、Ａ／Ｄ変換器１３３で信号処理されて色マーカ１１５の鏡体１０２に対する３次元座標が検出される。プローブ４１の先端に取り付けられた色マーカ１１６においても同様に検出される。
【００６０】
ＣＣＤカメラ１０５ａ，１０５ｂは鏡体１０２の所定の位置に取り付けられているので、信号板１１２とＣＣＤカメラ１０５ａ，１０５ｂの取付位置と、前記倍率とから生体座標系における色マーカ１１５もしくは１１６の座標がワークステーション１２９によって演算される。
【００６１】
また、センサアーム１１２を他の処置具に付け替えた時には相当する設定スイッチ１１４ｂまたは設定スイッチ１１４ｃのいずれかを選択することにより、ワークステーション１２９にあらかじめ記録された対応する処置具の情報から、処置具の先端のナビゲーションが可能となる。
【００６２】
第２の実施形態によれば、硬性鏡に取りつけられた信号板上のＬＥＤがデジタイザから撮影不能となっても、顕微鏡下での処置時においては挿入部先端の色マーカを鏡体に内蔵した一対のＣＣＤカメラで検出して位置検出を行うので、第１の実施形態と同様に煩雑な術部周辺においても、処置具の位置検出が可能となり、手術時間の短縮、術者の疲労軽減、患者の負荷軽減の効果がある。
【００６３】
また、鏡体に内蔵されたＣＣＤカメラによる検出手段を備えることで、ロボットマニピュレータに把持された処置具以外に、処置具先端部に色マーカを設けた複数の処置具の位置検出を顕微鏡下で行うことが可能となる。
【００６４】
さらに、顕微鏡による拡大像を前記ＣＣＤカメラが検出するので、色マーカを小型化しても確実に検出することができるとともに、詳細な動きを検出することが可能となって、処置具先端部の微細な制御が可能となるので、手術の進行がスムーズに行え、手術時間の短縮及び術者の疲労軽減、患者の負荷軽減の効果がある。
【００６５】
また、第２の実施形態では処置具として超音波吸引装置を用いたが、把持部にレーザー治療装置を装着した例を次に説明する。
断層画像データに基づき、レーザー照射が目的範囲に向くようロボットマニピュレータを駆動させる。目的範囲に向かったところでワークステーションがレーザー照射を行うよう、レーザー治療装置に出力する。照射されたレーザーは目的部位に映し出されて１点の光点として鏡体内蔵の一対のＣＣＤカメラに映し出される。
【００６６】
前記一対のＣＣＤカメラで撮像された光点はＬＥＤの検出と同様に処理され、実際にレーザー照射が行われている位置を３次元画像データによる画像上で確認することが可能となる。また、３次元画像データから病巣の深さが計算され、処置位置によってレーザー照射の強さを病巣の厚さに応じて制御することが可能となる。
【００６７】
従って、病巣に対して不要な強度のレーザー照射を行うことが避けられ、確実な処置が行えるとともに、手術をスムーズに進行することができるので、手術時間の短縮および術者の疲労軽減、患者の負荷軽減の効果がある。
【００６８】
尚、本実施形態における硬性鏡に取り付けられた信号板においては、手術中における硬性鏡の変更や処置具への付け替え時にわざわざワークステーションを何ら操作することなく、術者がナビゲーション対象となる器具に付け替えられ、手元でその設定を容易に変更することが可能となる。また、本実施形態における信号板上のスイッチが照光式で、照光部に対象となる処置具を判別可能な表示があれば手元において現在選択されている処置具を容易に確認することができる。
【００６９】
前記においてはいずれも手術の進行をスムーズにするので、手術時間の短縮、術者の疲労軽減、患者の負荷軽減の効果がある。
さらに、前記センサアームは、処置具ごとに複数のセンサアームを用意する必要がなく、共通で使用できるため、術者は余計なコストをかける必要がなくなるという効果がある。
【００７０】
前記実施形態によれば、次のような構成が得られる。
（付記１）術部に対する顕微鏡の３次元位置を検出する第１の検出手段と、手術器具の前記顕微鏡に対する３次元位置を検出する第２の検出手段と、前記第１、第２検出手段の検出結果に基づき、前記手術器具の術部に対する３次元位置を演算する演算部とを具備したことを特徴とする手術用顕微鏡。
【００７１】
（付記２）術部に対する顕微鏡の３次元位置を検出する検出手段によって位置検出可能な鏡体と、前記鏡体の所定の位置に一端が取り付けられ、複数の関節が駆動可能であるロボットマニピュレータと、前記ロボットマニピュレータの他端に固定された機器と、術部の断層画像を表示する表示部と、目的部位または範囲を入力する入力手段と、前記目的部位または範囲までの機器の移動量を演算する演算部と、前記移動量に基づき、ロボットマニピュレータを駆動させる駆動手段とを具備したことを特徴とする手術用顕微鏡。
【００７２】
（付記３）付記１または２において、前記３次元位置検出手段により検出される指標と、前記指標に設けられた入力部と、前記入力部の状態によって取り付けられた機器の位置検出目的部位の情報を判別する手段とを具備したことを特徴とする手術用顕微鏡。
【００７３】
（付記４）前記検出手段は、手術器具に設けられた指標と、この指標を撮像する顕微鏡に取り付けられた複数の撮像手段とを有することを特徴とする付記１記載の手術用顕微鏡。
【００７４】
（付記５）前記撮像手段は、顕微鏡の立体観察光学系と一部共用することを特徴とする付記４記載の手術用顕微鏡。
（付記６）前記第２の検出手段は、顕微鏡と手術器具を連結する複数のアームと各関節の回転角を検出するセンサとを有する付記１記載の手術用顕微鏡。
【００７５】
（付記７）前記撮像手段によって撮像される指標に、色マーカーを用いたことを特徴とする付記４記載の手術用顕微鏡。
（付記８）前記ロボットマニピュレータは機器の把持において、任意に着脱可能な把持部を有する付記２記載の手術用顕微鏡。
【００７６】
（付記９）前記ロボットマニピュレータに取り付けたエネルギー処置具により、前記目的範囲を処置する制御部を有することを特徴とする付記２記載の手術用顕微鏡。
【００７７】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、手術用顕微鏡の鏡体の３次元位置検出手段と鏡体を基準とする３次元位置検出手段により、観察視野または鏡体近傍における３次元座標を鏡体を基準とする相対位置で検出し、前記鏡体の３次元位置検出手段による座標系に変換することを可能となり、手術時間の短縮、術者の疲労軽減が可能となるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施形態を示す手術用顕微鏡全体の概略的構成図。
【図２】同実施形態の鏡体部分を拡大した側面図。
【図３】同実施形態の鏡体部の内部構成を示す断面図。
【図４】同実施形態の手術用顕微鏡全体の機能構成を示すブロック図。
【図５】同実施形態のワークステーションのモニタ上に表示される画像の例を示す図。
【図６】この発明の第２の実施形態を示す鏡体部分を拡大した側面図。
【図７】同実施形態の鏡体部の内部構成を示す断面図。
【図８】同実施形態の手術用顕微鏡全体の機能構成を示すブロック図。
【符号の説明】
１…手術用顕微鏡
２…鏡体
１７…信号板
３０…デジタイザ
４１…プローブ

Claims

術部に対する顕微鏡の３次元位置を該顕微鏡から空間的に離れた位置で光学的に検出する第１の検出手段と、
前記顕微鏡に対して３次元位置が変わる手術器具の、前記顕微鏡に対する３次元位置を検出する第２の検出手段と、
前記第１の検出手段によって検出された前記顕微鏡の位置情報と、第２の検出手段によって検出された前記顕微鏡に対する手術器具の位置情報に基づき、前記手術器具の術部に対する３次元位置を演算する演算部と、
を具備したことを特徴とする手術用顕微鏡。
前記第２の検出手段は、前記手術器具に設けられた指標と、
前記顕微鏡に設けられ、前記顕微鏡の対物レンズを通じて前記指標を撮像し、前記顕微鏡に対する３次元位置情報を検出する複数の撮像手段と、
を有し、
前記複数の撮像手段による撮像結果を前記演算部に入力することを特徴とする請求項１に記載の手術用顕微鏡。
術部に対する顕微鏡の３次元位置を該顕微鏡から空間的に離れた位置で光学的に検出する検出手段によって位置検出がなされる鏡体と、
前記鏡体の所定の位置に一端が取り付けられ、複数の関節が駆動可能であるロボットマニュピュレータと、
前記ロボットマニュピュレータの他端に固定され、該ロボットマニュピュレータによって移動される機器と、
術部の断層画像を表示する表示部と、
目的部位または範囲を入力する入力手段と、
前記目的部位または範囲までの前記機器の移動量を演算する演算部と、
前記移動量に基づき、前記ロボットマニュピュレータを駆動し、前記目的部位または範囲まで前記機器を移動させる駆動手段と、
を具備したことを特徴とする手術用顕微鏡。