JP4800248B2

JP4800248B2 - 手術顕微鏡システム

Info

Publication number: JP4800248B2
Application number: JP2007077616A
Authority: JP
Inventors: 勝重中村; 正雄土居; 雅一中村
Original assignee: Mitaka Kohki Co Ltd
Current assignee: Mitaka Kohki Co Ltd
Priority date: 2007-03-23
Filing date: 2007-03-23
Publication date: 2011-10-26
Anticipated expiration: 2027-03-23
Also published as: EP1972294B1; US20080231948A1; JP2008237232A; US8270073B2; EP1972294A1

Description

本発明は手術顕微鏡システム、特にスタンド装置に立体映像表示装置を支持した手術顕微鏡システムに関するものである。

脳神経外科等において使用される手術顕微鏡は、スタンド装置の支持アームの先端に支持されて使用される。手術顕微鏡は一対の接眼部を有し、主術者は一対の接眼部から術部の光学像を立体的に観察することができる。

また、手術は主術者だけでなく、助手も協力して行われるため、手術顕微鏡の側面には助手用の側視鏡が取付けられている。側視鏡は手術顕微鏡内の左右の光束のうち、一本だけをビームスプリッタにより分岐導入し、術部の光学像を肉眼で観察しながら手術の補助が行えるようになっている（例えば、特許文献１参照）。
特開平１１−２４４３０１号公報

しかしながら、このような従来の技術にあっては、側視鏡が手術顕微鏡の側面に取付けられているため、主術者が手術顕微鏡を傾けたりすると、側視鏡も一緒に動くこととなり、助手は常に主術者による手術顕微鏡の操作を気にしなければならない。また、側視鏡に一本の光束しか導かないため、側視鏡では立体的な観察をすることができない。

本発明は、このような従来の技術に着目してなされたものであり、手術顕微鏡の動作の影響を受けず且つ立体的な観察が可能な手術顕微鏡システムを提供するものである。

請求項１記載の発明は、スタンド装置の横方向に延びる支持アームの先端に、一対の接眼部を有し術部の光学像を立体観察可能であり、その内部の一対の光束をそれぞれ分岐導入してそれぞれの光学像を撮影可能な一対のカメラを備えた手術顕微鏡を支持すると共に、前記スタンド装置の前記支持アームの先端に、前記一対のカメラにより撮影された前記光学像による一対の電子映像をそれぞれ表示可能な表示パネルを備え、前記表示パネルに表示される前記一対の電子映像を一対の接眼部から立体観察可能な立体映像表示装置を、補助アームを介して支持し、前記スタンド装置が、一対づつの平行な縦リンク及び横リンクを組み合わせて形成した平行リンクにおける前記一方の縦リンクの途中部分を、ベースの上部に位置する本体の回動軸点に支持し、該平行リンクの上側横リンクを延長して支持アームを形成すると共に、支持アームの先端に軸支した垂直な先端リンクの下端に手術顕微鏡及び補助アームを支持し、該支持アームの始点となる平行リンクの連結軸点に、該連結軸点と同一の水平線上に位置する水平軸点及び連結軸点と同一の垂直線上に位置する垂直軸点とを有するクランク部材を軸支し、該クランク部材の水平軸点と本体の一部とを平行リンクの縦リンクと平行で且つ前記縦リンクの連結軸点から回動軸点までの長さと同一な長さを有する縦サブリンクにて連結すると共に、クランク部材の垂直軸点と前記先端リンクの一部とを支持アームと平行で且つ支持アームと同一の長さを有する横サブリンクにて連結し、平行リンクの下部に、前記回動軸点を中心とした平行リンクの回転方向、及び前記連結軸点を中心とした支持アームの回転方向に加わる重量を相殺するカウンタウェイトを設けた構造であることを特徴とする。

請求項２記載の発明は、前記補助アームは、前記支持アームに対して回動可能であって、回動のロック及びフリーを制御可能な電磁クラッチを備えることを特徴とする。

請求項１記載の発明によれば、手術顕微鏡は一対の接眼部を有しており、主術者は術部の光学像を立体観察することができる。助手はスタンド装置から延びる補助アームに支持された立体映像表示装置により、少なくとも手術顕微鏡の光学像に関する一対の電子映像を、立体映像表示装置に設けられた一対の接眼部から立体観察することができる。立体映像表示装置は、手術顕微鏡でなく、スタンド装置に支持されているため、主術者が手術顕微鏡を動かしても、立体映像表示装置は不動で、助手側の観察に影響を与えない。また、助手は電子映像での立体観察が可能なため、術部の状態を立体的に把握することができ、主術者の援助を正確に行える。電子映像の一部に、ＣＴ、ＭＲＩ、ナビゲーション情報等を一緒に表示しても良い。さらに、立体映像表示装置をスタンド装置の支持アームの先端に支持するため、短い長さの補助アームで、立体映像表示装置を手術顕微鏡の近くに支持することができる。補助アームが短いため、補助アームに起因した立体映像表示装置の振動を抑制することができる。さらに、支持アームを垂直方向で回動させても、平行リンク全体を水平方向で回動させても、手術顕微鏡及び補助アームが支持されている先端リンクは常に垂直状態が維持される。従って、手術顕微鏡及び立体映像表示装置を、両者の姿勢及び位置関係を維持したまま、垂直方向及び水平方向へ平行移動させることができ、両者による観察が容易である。また、先端リンクの垂直状態が常に維持されているため、補助アームの状態を変化させ、先端リンクから立体映像表示装置までの距離が変化しても（立体映像表示装置が近づいたり、離れたりしても）、カウンタウェイトによる全体のバランス状態は不変で、再度のバランス調整が不要である。

請求項２記載の発明によれば、前記補助アームが前記支持アームに対して回動可能であって、電磁クラッチを備えることとしたため、その回動のロック及びフリーを制御することができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。明細書および添付の請求の範囲において、各方向に関して特段の説明の無い限り、上下の語は図１および２における上下に対応し、前および後の語は図１および２においてそれぞれ右および左に対応するとして定義して使用する。また縦長の部材における両端について先端か否かの区別は、ベース２からの結合順においてベース２からより遠い端を先端とする。

図１〜図７は本発明の第１実施形態を示す図である。

まず、主に図１および２を参照して、最初にスタンド装置１の説明をする。２がベースで、このベース２の下面にはロック機構付きのキャスタ３が備えてあり、このキャスタ３にてフロア４を移動できるようになっている。このベース２の上部には側面形状が概略コ字状の本体５が設置されている。この本体５は垂直な軸ａ１を中心に回動自在にされていると共に、この軸ａ１は電磁クラッチ方式によりその回動をロック及びフリーにすることができる。

この本体５の上部の前端側に設定した回動軸点ｂ１に平行リンク６が軸支されている。この平行リンク６はそれぞれ２本で１組の平行な縦リンク７、８と横リンク９、１０の両端を各々連結軸点ｂ２，ｂ３，ｂ４，ｂ５で連結して形成したもので、この平行リンク６の前側の縦リンク７の下側の途中部分が前記回動軸点ｂ１に軸支されている。この回動軸点ｂ１も電磁クラッチ方式により、縦リンク７の前後回動方向Ｓ１での回動位置をロック及びフリーにすることができる。

そして、この回動軸点ｂ１にて軸支される前側の縦リンク７は後方側へ向けて湾曲形成されており、主術者Ａ等と干渉しにくい構造となっている。また、下側の横リンク１０の後端部にはカウンタウェイト１１が取付けられている。

平行リンク６の上側の横リンク９には、該横リンク９が伸びる方向に更に延長した支持アーム１２が一体的に形成されており、その先端には垂直な先端リンク１３が連結軸点ｂ６にて回動自在に取付けられている。この支持アーム１２も上側に向けて湾曲形成されており、主術者Ａ等の頭部と干渉しにくい構造となっている。

この先端リンク１３の下方には、垂直な軸ａ２を中心に水平方向で回転自在な箱形の支持ボックス１４が設けられている。この支持ボックス１４に手術顕微鏡１５と立体映像表示装置１６が支持される。手術顕微鏡１５と立体映像表示装置１６の支持については後述する。

次に、支持アーム１２の始点となっている連結軸点ｂ５にはＬ字形のクランク部材１７が軸支されており、このクランク部材１７には連結軸点ｂ５と同一の水平線Ｈ１に位置する水平軸点ｂ７と、また連結軸点ｂ５と同一の垂直線Ｖ上に位置する垂直軸点ｂ８が設定されている。

そして、前記水平軸点ｂ７と、回動軸点ｂ１と同一の水平線Ｈ２上に位置する本体５の連結軸点ｂ９とを、縦リンク７（回動軸点ｂ１から連結軸点ｂ５を結ぶ直線）と平行で且つ回動軸点ｂ１から連結軸点ｂ５に至る直線長さと同一長さの縦サブリンク１８にて連結している。

また、クランク部材１７の他方の垂直軸点ｂ８と先端リンク１３の上端の連結軸点ｂ１０との間を、支持アーム１２（連結軸点ｂ５から連結軸点ｂ６を結ぶ直線）と平行で且つ該支持アーム１２の長さ（連結軸点ｂ５から連結軸点ｂ６までの直線長さ）と同一長さの横サブリンク１９にて連結している。

このように、縦サブリンク１８、クランク部材１７、横サブリンク１９を設けたことにより、スタンド装置１の電磁クラッチ類をフリーにして、回動軸点ｂ１を中心に平行リンク６を前後回動方向Ｓ１へ回動させても、支持アーム１２を連結軸ｂ５を中心に垂直回動方向Ｓ２へ回動させても、或いは、それらを同時に回動させても、クランク部材１７は回転しないので、先端リンク１３の垂直状態は常に維持される。

図３および４を参照するに、このように垂直状態が維持された先端リンク１３の支持ボックス１４に対して、手術顕微鏡１５がコ字状の吊下アーム２０により支持されている。手術顕微鏡１５は吊下アーム２０の下端にジョイント２１を介して支持され、手術顕微鏡１５を主術者Ａに対して左右方向（図３中Ｓ３方向）に揺動自在で且つ水平軸Ｈ３を中心したＳ４方向へ回転自在になっている。

この手術顕微鏡１５は、対物光学系、ズーム光学系、接眼光学系を内蔵し、一対の接眼部２２から主術者Ａの見る方向性での両眼視差を有する術部Ｔの光学像を立体的に観察できるようになっている。手術顕微鏡１５の上部には立体視撮影可能なカメラ２３（図３参照）が設けられており、手術顕微鏡１５の内部の一対の光束をそれぞれ分岐導入して、主術者Ａが観察している光学像と同様の電子映像を撮影できるようになっている。

図５を参照するに、支持ボックス１４の主術者Ａ側の側面には、補助アーム２４を介して立体映像表示装置１６が支持されている。補助アーム２４は、第１アーム２５、第２アーム２６、第３アーム２７から構成されている。

第１アーム２５は基端が連結軸ｂ１１により支持ボックス１４へ回動自在に支持されている。連結軸ｂ１１は支持ボックス１４内に内蔵の電磁クラッチ方式により回動をロック及びフリー状態にすることができる。また、第１アーム２５の基端側の表面には別の電磁クラッチＣ１が設けられている。

第１アーム２５の先端は第２アーム２６の基端近くの連結軸ｂ１２に軸支されている。第２アーム２６の連結軸ｂ１２と、前記第１アーム２５の電磁クラッチＣ１とは、図５に示すように、第１アーム２５に内蔵されたタイミングベルトＤ１にて連結され、電磁クラッチＣ１にて第２アーム２６の連結軸ｂ１２を中心とした回動のロック及びフリーを制御することができる。第２アーム２６の基端には更に別の電磁クラッチＣ２が設けられている。

第２アーム２６の先端は第３アーム２７の基端の連結軸ｂ１３に軸支されている。第３アーム２７の連結軸ｂ１３と、前記第２アーム２６の電磁クラッチＣ２とは、第２アーム２６に内蔵されたタイミングベルトＤ２にて連結され、電磁クラッチＣ２にて第３アーム２７の連結軸ｂ１３を中心とした回動のロック及びフリーを制御することができる。

第３アーム２７の先端に連結軸ｂ１４を介して立体映像表示装置１６の側面が支持されている。連結軸ｂ１４には所定のフリクションが付与され、立体映像表示装置１６を連結軸ｂ１４を中心に回動させることができる。

立体映像表示装置１６は、図７に示すごとく、ケース２８の内部に一対の表示パネル（小型ＬＣＤ）２９を備え、そこに手術顕微鏡１５に内蔵のカメラ２３で撮影した術部Ｔに関する一対の電子映像をそれぞれ表示している。ケース２８の内部には一対の表示パネル２９に対応する空間を仕切る仕切壁３０が設けられ、各表示パネル２９に表示された電子映像を、それぞれ対応する接眼部３１の接眼レンズ（ルーペレンズ）３２を介して、助手Ｂの各瞳３３で見ることにより、術部Ｔを立体的に観察することができる。

先端リンク１３に加わる前記手術顕微鏡１５や立体映像表示装置１６等の全ての重量は、カウンタウェイト１１と釣り合っている。従って、スタンド装置１の電磁クラッチ類をフリーにして手術顕微鏡１５及び立体映像表示装置１６を移動させ、移動先において手を離しても手術顕微鏡１５等は空中に停止する（バランスが保たれるため）。従って、手術顕微鏡１５及び立体映像表示装置１６の移動が容易である。

このバランス状態は、補助アーム２４を折り曲げたりして、支持ボックス１４から立体映像表示装置１６までの距離が変化しても保たれる。つまり、先端リンク１３の垂直状態が常に維持されているため、立体映像表示装置１６が先端リンク１３に対して近づいたり或いは離れたりしても、カウンタウェイト１１による全体のバランス状態は不変で、再度のバランス調整が不要である。

また、手術顕微鏡１５及び立体映像表示装置１６は、垂直が維持された先端リンク１３の下部の支持ボックス１４に支持されているため、手術顕微鏡１５及び立体映像表示装置１６を、両者の姿勢及び位置関係を維持したまま、平行リンク６や支持アーム１２を回動させることにより、垂直方向及び水平方向へ平行移動することができ、両者による観察が容易である。

更に、手術顕微鏡１５及び立体映像表示装置１６の両方を、先端リンク１３の支持ボックス１４に支持したため、短い長さの補助アーム２４で、立体映像表示装置１６を手術顕微鏡１５の近くに支持することができる（例えば図６参照）。補助アーム２４が短いため、補助アーム２４に起因した立体映像表示装置１６の振動を抑制することができる。

助手Ｂは補助アーム２４で支持された立体映像表示装置１６を独立して観察するため、主術者Ａが手術顕微鏡１５を動かしても、助手Ｂが見ている立体映像表示装置１６は不動で、助手Ｂ側の観察に影響を与えない。しかも、助手Ｂは電子映像の立体観察が可能なため、術部Ｔの状態を立体的に把握することができ、主術者Ａの援助を正確に行える。立体映像表示装置１６で観察している電子映像の一部に、ＣＴ、ＭＲＩ、ナビゲーション情報等を一緒に表示しても良い。

補助アーム２４は図示せぬスイッチを操作することにより、補助アーム２４に関する全ての電磁クラッチＣ１、Ｃ２等をフリーにすることができる。そして、図６に示すように、補助アーム２４を折り畳んで、立体映像表示装置１６を手術顕微鏡１５の上部空間に収納することができる。この状態は、使用前にスタンド装置１にドレープを掛けたり、スタンド装置１を搬送したりする場合に好適である。

図８は本発明の第２実施形態を示す図である。この実施形態では、スタンド装置１のベース２に補助アーム３４を介して立体映像表示装置１６を支持した。補助アーム３４は、第１アーム２５、第２アーム２６、第３アーム２７の他に、剛性の高いポール３５を含み、ベース２の四隅のうちの１つから上方へ向けて延びており、第３アーム２７の先端に立体映像表示装置１６を支持している。

立体映像表示装置１６は手術顕微鏡１５の近くに支持され、助手も観察できるが、主術者も確認することができる。立体映像表示装置１６はカラー調整可能な電子映像であるため、例えば術部Ｔの一部を蛍光発光させて観察する場合などは、立体映像表示装置１６の方が術部Ｔの状態をより詳しく観察することができる。従って、主術者は手術顕微鏡１５による光学像の観察の途中で、立体映像表示装置１６を時々見て、術部Ｔの状態をより詳しく把握することができる。

スタンド装置１のうち、ベース２は最も振動の少ない部分であり、このベース２に補助アーム３４を介して立体映像表示装置１６を支持することにより、スタンド装置１に起因した立体映像表示装置１６の振動を抑制することができる。その他の構成及び作用効果は先の実施形態と同様である。

以上の実施形態では、立体映像表示装置１６をスタンド装置１の先端リンク１３やベース２に支持する例を示したが、それ以外に本体５の上部や下部に支持してもよく、平行リンク６の一部に支持していも良い。

更に、補助アーム２４及び立体映像表示装置１６は、１つだけに限らず、例えば先端リンク１３に複数の補助アーム２４を取付け、その先端にそれぞれ立体映像表示装置１６を支持するようにしても良く、先端リンク１３とベース２の両方に補助アーム２４、３４を取付けて、その先端に立体映像表示装置１６を支持するようにしても良い。更に、立体映像表示装置１６の吊下アーム２０は、それ自体を小型の平行リンク構造で構成し、先端に立体映像表示装置１６を支持するようにしても良い。

本発明を幾つかの好適な実施形態を参照して説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。上記開示内容に基づき、本技術分野の通常の技術を有する者が、実施形態の修正ないし変形により本発明を実施することが可能である。

本発明の第１実施形態に係る手術顕微鏡システムを示す側面図。一部分解した手術顕微鏡システムを示す側面図。手術顕微鏡及び立体映像表示装置の支持状態を示す斜視図。手術顕微鏡及び立体映像表示装置の支持状態を示す側面図。補助アームを示す拡大図。立体映像表示装置の折り畳み収納状態を示す側面図。立体映像表示装置を示す断面図。本発明の第２実施形態に係る手術顕微鏡システムを示す側面図。

符号の説明

１スタンド装置
２ベース
５本体
６平行リンク
１１カウンタウェイト
１２支持アーム
１３先端リンク
１５手術顕微鏡
１６立体映像表示装置
１７クランク部材
１８縦サブリンク
１９横サブリンク
２２接眼部（手術顕微鏡）
２３カメラ
２４、３４補助アーム
２９表示パネル
３１接眼部（立体映像表示装置）
３５ポール
Ａ主術者
Ｂ助手
Ｔ術部

Claims

スタンド装置の横方向に延びる支持アームの先端に、一対の接眼部を有し術部の光学像を立体観察可能であり、その内部の一対の光束をそれぞれ分岐導入してそれぞれの光学像を撮影可能な一対のカメラを備えた手術顕微鏡を支持すると共に、
前記スタンド装置の前記支持アームの先端に、前記一対のカメラにより撮影された前記光学像による一対の電子映像をそれぞれ表示可能な表示パネルを備え、前記表示パネルに表示される前記一対の電子映像を一対の接眼部から立体観察可能な立体映像表示装置を、補助アームを介して支持し、
前記スタンド装置が、
一対づつの平行な縦リンク及び横リンクを組み合わせて形成した平行リンクにおける前記一方の縦リンクの途中部分を、ベースの上部に位置する本体の回動軸点に支持し、
該平行リンクの上側横リンクを延長して支持アームを形成すると共に、支持アームの先端に軸支した垂直な先端リンクの下端に手術顕微鏡及び補助アームを支持し、
該支持アームの始点となる平行リンクの連結軸点に、該連結軸点と同一の水平線上に位置する水平軸点及び連結軸点と同一の垂直線上に位置する垂直軸点とを有するクランク部材を軸支し、
該クランク部材の水平軸点と本体の一部とを平行リンクの縦リンクと平行で且つ前記縦リンクの連結軸点から回動軸点までの長さと同一な長さを有する縦サブリンクにて連結すると共に、クランク部材の垂直軸点と前記先端リンクの一部とを支持アームと平行で且つ支持アームと同一の長さを有する横サブリンクにて連結し、
平行リンクの下部に、前記回動軸点を中心とした平行リンクの回転方向、及び前記連結軸点を中心とした支持アームの回転方向に加わる重量を相殺するカウンタウェイトを設けた構造であることを特徴とする手術顕微鏡システム。
前記補助アームは、前記支持アームに対して回動可能であって、回動のロック及びフリーを制御可能な電磁クラッチを備えることを特徴とする請求項１記載の手術顕微鏡システム。