JPH11151249A - 顕微鏡校正装置 - Google Patents
顕微鏡校正装置Info
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- JPH11151249A JPH11151249A JP10271276A JP27127698A JPH11151249A JP H11151249 A JPH11151249 A JP H11151249A JP 10271276 A JP10271276 A JP 10271276A JP 27127698 A JP27127698 A JP 27127698A JP H11151249 A JPH11151249 A JP H11151249A
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- Japan
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- microscope
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- probe
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B21/00—Microscopes
- G02B21/0004—Microscopes specially adapted for specific applications
- G02B21/0012—Surgical microscopes
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B90/00—Instruments, implements or accessories specially adapted for surgery or diagnosis and not covered by any of the groups A61B1/00 - A61B50/00, e.g. for luxation treatment or for protecting wound edges
- A61B90/20—Surgical microscopes characterised by non-optical aspects
-
- A—HUMAN NECESSITIES
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- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B90/00—Instruments, implements or accessories specially adapted for surgery or diagnosis and not covered by any of the groups A61B1/00 - A61B50/00, e.g. for luxation treatment or for protecting wound edges
- A61B90/39—Markers, e.g. radio-opaque or breast lesions markers
- A61B2090/3937—Visible markers
- A61B2090/3945—Active visible markers, e.g. light emitting diodes
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- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
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- A61B2090/3983—Reference marker arrangements for use with image guided surgery
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 外科手術用顕微鏡を校正するのに使用する装
置を提供する。 【解決手段】 顕微鏡校正プローブ(50)は、ハンドル(5
5)と、このハンドルに接続されたツールヘッド(60)と、
ハンドルとは逆のツールヘッドの端に接続された観察可
能なターゲット(90)と、像ガイド型外科手術システムに
おいてプローブを追跡するためのハンドルに配置された
3つ以上の位置信号装置(75a-c) とを備えている。ツー
ルヘッドは、顕微鏡の下で観察されている対象物に観察
可能なターゲットを容易に配置するために約90°の屈
曲部を含む。屈曲部の他の角度も受け入れられる。観察
されている対象物の正確な位置は、3つ以上の位置信号
装置がハンドルに配置されるところの位置を手術室の基
準フレームに対して感知し、そして位置信号装置と、対
象物に接触する観察可能なターゲットの下面との間のず
れを知ることにより決定される。更に、観察可能なター
ゲットは、顕微鏡の視線を校正する観察孔(95)と、観察
可能なターゲットの回転方向を指示する手段とを含む。
置を提供する。 【解決手段】 顕微鏡校正プローブ(50)は、ハンドル(5
5)と、このハンドルに接続されたツールヘッド(60)と、
ハンドルとは逆のツールヘッドの端に接続された観察可
能なターゲット(90)と、像ガイド型外科手術システムに
おいてプローブを追跡するためのハンドルに配置された
3つ以上の位置信号装置(75a-c) とを備えている。ツー
ルヘッドは、顕微鏡の下で観察されている対象物に観察
可能なターゲットを容易に配置するために約90°の屈
曲部を含む。屈曲部の他の角度も受け入れられる。観察
されている対象物の正確な位置は、3つ以上の位置信号
装置がハンドルに配置されるところの位置を手術室の基
準フレームに対して感知し、そして位置信号装置と、対
象物に接触する観察可能なターゲットの下面との間のず
れを知ることにより決定される。更に、観察可能なター
ゲットは、顕微鏡の視線を校正する観察孔(95)と、観察
可能なターゲットの回転方向を指示する手段とを含む。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、特に医療診断分野
における顕微鏡(マイクロスコープ)の校正に係る。よ
り詳細には、本発明は、神経外科、神経生検、CT台針
生検、胸部生検、内視鏡検査、整形外科等を含む種々の
医療手順に関連して使用される顕微鏡を校正し、そして
校正を照合するための顕微鏡校正プローブに係る。
における顕微鏡(マイクロスコープ)の校正に係る。よ
り詳細には、本発明は、神経外科、神経生検、CT台針
生検、胸部生検、内視鏡検査、整形外科等を含む種々の
医療手順に関連して使用される顕微鏡を校正し、そして
校正を照合するための顕微鏡校正プローブに係る。
【0002】
【従来の技術】脳、脊髄及び他の身体部位の三次元診断
像は、CTスキャナ、磁気共鳴像形成装置等の診断用像
形成装置によって形成される。これらの像形成方式は、
ミリメータ以上の解像度で構造細部を形成するものがほ
とんどである。外科医が外科手術をプランニングしそし
て患者身体内の当該領域を正確に位置設定するのを助け
るためにこのデータを使用する像ガイド型外科手術シス
テムが開発されている。手術室において、この像ガイド
型外科手術システムを使用して患者の像に対する外科手
術器具の位置及びその正しい位置における器具の向きが
表示される。像ガイド型外科手術システムの一例が、参
考としてここに取り上げるカルファス氏等の「定位ワン
ド及びツールガイド(Stereotaxy Wand and ToolGuid
e)」と題するJP−A−080 52115である。
像は、CTスキャナ、磁気共鳴像形成装置等の診断用像
形成装置によって形成される。これらの像形成方式は、
ミリメータ以上の解像度で構造細部を形成するものがほ
とんどである。外科医が外科手術をプランニングしそし
て患者身体内の当該領域を正確に位置設定するのを助け
るためにこのデータを使用する像ガイド型外科手術シス
テムが開発されている。手術室において、この像ガイド
型外科手術システムを使用して患者の像に対する外科手
術器具の位置及びその正しい位置における器具の向きが
表示される。像ガイド型外科手術システムの一例が、参
考としてここに取り上げるカルファス氏等の「定位ワン
ド及びツールガイド(Stereotaxy Wand and ToolGuid
e)」と題するJP−A−080 52115である。
【0003】患者の身体内の当該領域を見る上で外科医
を更に助けるために、高出力の外科手術用顕微鏡がしば
しば使用される。このような顕微鏡は、例えば、患者の
血管や他の微細な細部を見るのに使用される。顕微鏡
は、例えば、床に沿ってころがされるか或いは天井又は
壁に取り付けられた可動の電子支持構造体によって支持
される。この支持構造体上の顕微鏡の付近にある制御器
により、外科医は、患者身体上の所望の位置に顕微鏡を
手で又は電子的に位置設定することができる。外科手術
室又は他の領域内で顕微鏡の位置を追跡するために、赤
外線放射器や反射器のような一連の位置信号装置が通常
はある位置において顕微鏡に固定される。これら位置信
号装置は、手術室内に配置されてこれら装置を感知する
ことのできるローカライザによって追跡される。像ガイ
ド型外科手術システムは、このデータを使用して、患者
データ及び像に対する顕微鏡の位置及び向きの指示を外
科医に与える。
を更に助けるために、高出力の外科手術用顕微鏡がしば
しば使用される。このような顕微鏡は、例えば、患者の
血管や他の微細な細部を見るのに使用される。顕微鏡
は、例えば、床に沿ってころがされるか或いは天井又は
壁に取り付けられた可動の電子支持構造体によって支持
される。この支持構造体上の顕微鏡の付近にある制御器
により、外科医は、患者身体上の所望の位置に顕微鏡を
手で又は電子的に位置設定することができる。外科手術
室又は他の領域内で顕微鏡の位置を追跡するために、赤
外線放射器や反射器のような一連の位置信号装置が通常
はある位置において顕微鏡に固定される。これら位置信
号装置は、手術室内に配置されてこれら装置を感知する
ことのできるローカライザによって追跡される。像ガイ
ド型外科手術システムは、このデータを使用して、患者
データ及び像に対する顕微鏡の位置及び向きの指示を外
科医に与える。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】不都合なことに、モニ
タに表示された像に対して顕微鏡を通して見た画を校正
することはしばしば厄介である。例えば、外科医は、顕
微鏡の位置を追跡するモニタの助けを借りずに当該領域
をしばしば見つけることができ、従って、外科医は、当
該領域がいったん見つかったときに顕微鏡の位置及び向
きを簡単に照合できることを好む。更に、位置信号装置
により顕微鏡が追跡されない状態においては、モニタに
表示される像に対して視野内の対象物の正確な位置を決
定することが非常に困難となる。
タに表示された像に対して顕微鏡を通して見た画を校正
することはしばしば厄介である。例えば、外科医は、顕
微鏡の位置を追跡するモニタの助けを借りずに当該領域
をしばしば見つけることができ、従って、外科医は、当
該領域がいったん見つかったときに顕微鏡の位置及び向
きを簡単に照合できることを好む。更に、位置信号装置
により顕微鏡が追跡されない状態においては、モニタに
表示される像に対して視野内の対象物の正確な位置を決
定することが非常に困難となる。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、顕微鏡
校正プローブは、ハンドルと、このハンドルに接続され
たツールヘッドと、ハンドルとは逆のツールヘッドの端
に接続された観察可能なターゲットと、像ガイド式外科
手術システムにおいてプローブを追跡するためにハンド
ルに配置された3つ以上の位置信号装置とを備えてい
る。好ましい実施形態において、ハンドルは、右利き及
び左利きの両方のユーザを受け入れるためにハンドルの
前側及び後側の各々に3つ以上の位置信号装置を備えて
いる。更に、ツールヘッドは、顕微鏡の下の観察されて
いる対象物に観察可能なターゲットを容易に配置するた
めに約90°の屈曲部を含む。この屈曲部に対して他の
角度も受け入れられる。
校正プローブは、ハンドルと、このハンドルに接続され
たツールヘッドと、ハンドルとは逆のツールヘッドの端
に接続された観察可能なターゲットと、像ガイド式外科
手術システムにおいてプローブを追跡するためにハンド
ルに配置された3つ以上の位置信号装置とを備えてい
る。好ましい実施形態において、ハンドルは、右利き及
び左利きの両方のユーザを受け入れるためにハンドルの
前側及び後側の各々に3つ以上の位置信号装置を備えて
いる。更に、ツールヘッドは、顕微鏡の下の観察されて
いる対象物に観察可能なターゲットを容易に配置するた
めに約90°の屈曲部を含む。この屈曲部に対して他の
角度も受け入れられる。
【0006】観察されている対象物の正確な位置は、3
つ以上の位置信号装置がハンドルに配置された位置を手
術室に対して感知し、そして位置信号装置と対象物に接
触する観察可能なターゲットの底面との間のずれを知る
ことにより決定される。観察可能なターゲットは、顕微
鏡の視線を校正するための観察孔も含む。より詳細に
は、この観察孔を通る妨げのない明確な視野が得られる
ように顕微鏡を観察孔の軸に整列することにより、プロ
ーブの位置を感知し、そして顕微鏡の現在視線に変換す
ることができる。更に、観察可能なターゲットは、観察
可能なターゲットの回転方向を指示するための手段を含
んでもよい。例えば、この指示手段は、観察可能なター
ゲットの上面のマークであってもよい。回転方向を指示
するための手段は、顕微鏡を通る視線と整列され、モニ
タ上に表示された像に対して顕微鏡の所望の回転方向を
外科医がセットできるようにする。
つ以上の位置信号装置がハンドルに配置された位置を手
術室に対して感知し、そして位置信号装置と対象物に接
触する観察可能なターゲットの底面との間のずれを知る
ことにより決定される。観察可能なターゲットは、顕微
鏡の視線を校正するための観察孔も含む。より詳細に
は、この観察孔を通る妨げのない明確な視野が得られる
ように顕微鏡を観察孔の軸に整列することにより、プロ
ーブの位置を感知し、そして顕微鏡の現在視線に変換す
ることができる。更に、観察可能なターゲットは、観察
可能なターゲットの回転方向を指示するための手段を含
んでもよい。例えば、この指示手段は、観察可能なター
ゲットの上面のマークであってもよい。回転方向を指示
するための手段は、顕微鏡を通る視線と整列され、モニ
タ上に表示された像に対して顕微鏡の所望の回転方向を
外科医がセットできるようにする。
【0007】本発明によれば、顕微鏡の属性を決定する
ための装置が提供される。この装置は、顕微鏡の焦点軸
に沿って整列可能なターゲットと、このターゲットに対
して既知の関係を有する複数の位置信号装置とを備えて
いる。本発明の別の特徴によれば、顕微鏡の属性を決定
するためのシステムが提供される。このシステムは、ツ
ールと、複数の位置信号装置を追跡する手段と、この追
跡手段により追跡される情報を処理する手段とを備えて
いる。ツールは、ツールヘッドと、このツールヘッドを
支持する手段と、ツールヘッドの端に接続された観察可
能なターゲットと、この観察可能なターゲットに対して
既知の関係を有する複数の位置信号装置とを備えてい
る。本発明の更に別の特徴によれば、顕微鏡の属性を決
定する方法が提供される。この方法は、顕微鏡の視野内
の対象物に顕微鏡の焦点を合わせ、その視野内の対象物
にターゲットを配置し、そして顕微鏡に対するターゲッ
トの位置を感知するという段階を含む。
ための装置が提供される。この装置は、顕微鏡の焦点軸
に沿って整列可能なターゲットと、このターゲットに対
して既知の関係を有する複数の位置信号装置とを備えて
いる。本発明の別の特徴によれば、顕微鏡の属性を決定
するためのシステムが提供される。このシステムは、ツ
ールと、複数の位置信号装置を追跡する手段と、この追
跡手段により追跡される情報を処理する手段とを備えて
いる。ツールは、ツールヘッドと、このツールヘッドを
支持する手段と、ツールヘッドの端に接続された観察可
能なターゲットと、この観察可能なターゲットに対して
既知の関係を有する複数の位置信号装置とを備えてい
る。本発明の更に別の特徴によれば、顕微鏡の属性を決
定する方法が提供される。この方法は、顕微鏡の視野内
の対象物に顕微鏡の焦点を合わせ、その視野内の対象物
にターゲットを配置し、そして顕微鏡に対するターゲッ
トの位置を感知するという段階を含む。
【0008】本発明の更に別の特徴によれば、像ガイド
型外科手術システムにおいて顕微鏡の属性を決定する方
法が提供される。この方法は、観察可能なターゲットの
回転方向を指示する手段を有する観察可能なターゲット
に顕微鏡の焦点を合わせ、観察可能なターゲットの回転
方向を指示する手段が顕微鏡の所望の回転方向に整列さ
れるように観察可能なターゲットを位置設定し、そして
像ガイド型外科手術システムを用いて、位置信号装置の
位置を決定するという段階を含む。以下、添付図面を参
照して、本発明を詳細に説明する。
型外科手術システムにおいて顕微鏡の属性を決定する方
法が提供される。この方法は、観察可能なターゲットの
回転方向を指示する手段を有する観察可能なターゲット
に顕微鏡の焦点を合わせ、観察可能なターゲットの回転
方向を指示する手段が顕微鏡の所望の回転方向に整列さ
れるように観察可能なターゲットを位置設定し、そして
像ガイド型外科手術システムを用いて、位置信号装置の
位置を決定するという段階を含む。以下、添付図面を参
照して、本発明を詳細に説明する。
【0009】
【発明の実施の形態】本発明は、全体にわたって同じ部
分が同じ参照番号で示された添付図面を参照して以下に
説明する。図1を参照すれば、患者(図示せず)は、手
術台又は他の対象物支持体10にのせられ、そして手術
室12内に適切に配置される。頭部クランプ16のよう
な固定手段は、患者又は検査対象者の一部分をしっかり
と位置設定する。赤外線ローカライザのような位置決め
装置20は、少なくとも1つの手術用ツールの位置及び
向きを決定する。ツールとは、位置決め装置20により
追跡される手術室内のいかなる器具又は装置も意味す
る。好ましい実施形態において、位置決め装置20は、
カナダ、オンタリオ、ウオータルーのノーザン・デジタ
ル社により供給されるPolaris(登録商標)ロー
カライザシステムのような赤外線ローカライザである。
このローカライザシステムは、センサヘッド24に取り
付けられた2つの離間された赤外線カメラ22を備えて
いる。センサヘッド24は、手術室12内の固定位置、
例えば、床に置かれるスタンド26に取り付けられる。
カメラ22は、手術室12の別の既知の位置、例えば、
天井又は壁或いは対象者支持体10に取り付けられても
よい。もちろん、超音波、光学、RF又は電磁ローカラ
イザのような他の位置決め装置を使用してもよい。又、
外科手術用ツールが連結アームに取り付けられ、そして
このアームが位置決め装置として機能してもよい。
分が同じ参照番号で示された添付図面を参照して以下に
説明する。図1を参照すれば、患者(図示せず)は、手
術台又は他の対象物支持体10にのせられ、そして手術
室12内に適切に配置される。頭部クランプ16のよう
な固定手段は、患者又は検査対象者の一部分をしっかり
と位置設定する。赤外線ローカライザのような位置決め
装置20は、少なくとも1つの手術用ツールの位置及び
向きを決定する。ツールとは、位置決め装置20により
追跡される手術室内のいかなる器具又は装置も意味す
る。好ましい実施形態において、位置決め装置20は、
カナダ、オンタリオ、ウオータルーのノーザン・デジタ
ル社により供給されるPolaris(登録商標)ロー
カライザシステムのような赤外線ローカライザである。
このローカライザシステムは、センサヘッド24に取り
付けられた2つの離間された赤外線カメラ22を備えて
いる。センサヘッド24は、手術室12内の固定位置、
例えば、床に置かれるスタンド26に取り付けられる。
カメラ22は、手術室12の別の既知の位置、例えば、
天井又は壁或いは対象者支持体10に取り付けられても
よい。もちろん、超音波、光学、RF又は電磁ローカラ
イザのような他の位置決め装置を使用してもよい。又、
外科手術用ツールが連結アームに取り付けられ、そして
このアームが位置決め装置として機能してもよい。
【0010】外科手術用顕微鏡35は、外科医が手順即
ち外科手術を行う間に患者の顕微鏡像を見る上で助けと
なる。外科医は、顕微鏡35の接眼部52を経て像を見
る。接眼部52は、顕微鏡35の回転方向を頭上モニタ
31のようなモニタに表示される像に対して校正する上
で外科医を助けるための十字線又は他のマークを有す
る。顕微鏡35は、床に置かれる顕微鏡支持構造体37
に支持される。この顕微鏡支持構造体37は、顕微鏡3
5を所望の位置に配置するために手動で又は電子的に制
御される多数の可動継手38を備えている。例えば、顕
微鏡35のハンドル41に取り付けられた制御ボタン3
9は、手術室12内に顕微鏡35を正確に位置設定する
のに使用できる。3つ以上の位置信号装置を含む基準フ
レームターゲット(図示せず)は、顕微鏡35にしっか
りと取り付けられる。位置信号装置は、例えば、手術室
12内の位置決め装置20の形式に基づき、赤外線放射
器、(超)音波放射器、RF放射器又は反射器である。
基準フレームターゲットは、位置決め装置20が手術室
12に対して顕微鏡35の位置を正確に追跡するための
手段を構成する。顕微鏡支持構造体37は、床に置かれ
て示されているが、天井や壁にも取り付けられることが
明らかであろう。もちろん、顕微鏡35は、他の適当な
機構により支持することもできる。顕微鏡35は、固定
又は可変の焦点距離をもつように設計できる。焦点距離
が固定である場合には、顕微鏡35は、当該対象者に焦
点を合わせるように外科医が物理的に位置設定しなけれ
ばならない。焦点距離が可変である場合には、外科医
は、顕微鏡35をある物理的な位置に固定保持しなが
ら、顕微鏡レンズの焦点距離を所望の距離に変えること
ができる。焦点距離が可変の場合には、顕微鏡35の焦
点距離を予め校正することができ、そして顕微鏡レンズ
の現在の焦点距離を外科医に指示するための信号装置又
は他の手段を顕微鏡35に装備できることが明らかであ
る。
ち外科手術を行う間に患者の顕微鏡像を見る上で助けと
なる。外科医は、顕微鏡35の接眼部52を経て像を見
る。接眼部52は、顕微鏡35の回転方向を頭上モニタ
31のようなモニタに表示される像に対して校正する上
で外科医を助けるための十字線又は他のマークを有す
る。顕微鏡35は、床に置かれる顕微鏡支持構造体37
に支持される。この顕微鏡支持構造体37は、顕微鏡3
5を所望の位置に配置するために手動で又は電子的に制
御される多数の可動継手38を備えている。例えば、顕
微鏡35のハンドル41に取り付けられた制御ボタン3
9は、手術室12内に顕微鏡35を正確に位置設定する
のに使用できる。3つ以上の位置信号装置を含む基準フ
レームターゲット(図示せず)は、顕微鏡35にしっか
りと取り付けられる。位置信号装置は、例えば、手術室
12内の位置決め装置20の形式に基づき、赤外線放射
器、(超)音波放射器、RF放射器又は反射器である。
基準フレームターゲットは、位置決め装置20が手術室
12に対して顕微鏡35の位置を正確に追跡するための
手段を構成する。顕微鏡支持構造体37は、床に置かれ
て示されているが、天井や壁にも取り付けられることが
明らかであろう。もちろん、顕微鏡35は、他の適当な
機構により支持することもできる。顕微鏡35は、固定
又は可変の焦点距離をもつように設計できる。焦点距離
が固定である場合には、顕微鏡35は、当該対象者に焦
点を合わせるように外科医が物理的に位置設定しなけれ
ばならない。焦点距離が可変である場合には、外科医
は、顕微鏡35をある物理的な位置に固定保持しなが
ら、顕微鏡レンズの焦点距離を所望の距離に変えること
ができる。焦点距離が可変の場合には、顕微鏡35の焦
点距離を予め校正することができ、そして顕微鏡レンズ
の現在の焦点距離を外科医に指示するための信号装置又
は他の手段を顕微鏡35に装備できることが明らかであ
る。
【0011】外科手術用顕微鏡の校正プローブ50が手
術室12に配置される。以下に詳細に述べるように、顕
微鏡校正プローブ50は、顕微鏡35を迅速且つ正確に
校正しそして校正を照合するための手段を形成する。図
1を参照すると共に図2も参照すれば、オペレータコン
ソール28は、コンピュータシステム30を支持する。
或いは、コンピュータシステム30は、遠隔配置され
て、オペレータコンソール28にケーブルで接続されて
もよい。コンピュータシステム30は、プロセッサ32
と、これに接続されたデータメモリ34とを備えてい
る。データメモリ34は、患者又は対象者の三次元像を
表すデータを含む。データは、三次元の長方形格子とし
て見ることができるので、データの選択可能な直交及び
他の傾斜平面を従来の技術を使用してデータメモリ34
から容易に取り消すことができる。このようなデータ
は、外科医が見易いように手術室12の頭上モニタ31
に表示される。
術室12に配置される。以下に詳細に述べるように、顕
微鏡校正プローブ50は、顕微鏡35を迅速且つ正確に
校正しそして校正を照合するための手段を形成する。図
1を参照すると共に図2も参照すれば、オペレータコン
ソール28は、コンピュータシステム30を支持する。
或いは、コンピュータシステム30は、遠隔配置され
て、オペレータコンソール28にケーブルで接続されて
もよい。コンピュータシステム30は、プロセッサ32
と、これに接続されたデータメモリ34とを備えてい
る。データメモリ34は、患者又は対象者の三次元像を
表すデータを含む。データは、三次元の長方形格子とし
て見ることができるので、データの選択可能な直交及び
他の傾斜平面を従来の技術を使用してデータメモリ34
から容易に取り消すことができる。このようなデータ
は、外科医が見易いように手術室12の頭上モニタ31
に表示される。
【0012】顕微鏡35、顕微鏡校正プローブ50及び
他のツール49は、ツールインターフェイスユニット5
5を経てコンピュータシステム30に接続される。ツー
ルインターフェイスユニット55は、コンピュータシス
テム30を手術室12の全てのツールにインターフェイ
スするように働く。手術室の各ツールは、そのローカル
基準フレームに関連した情報をツールインターフェイス
ユニット55へ通す。例えば、顕微鏡校正プローブ50
のローカル基準フレームは、顕微鏡校正プローブ50に
関連したある所望の位置に原点がくるように定義され
る。カメラ22により検出される信号に基づいて、顕微
鏡校正プローブ50の位置及び向き、ひいては、カメラ
22に対するローカル基準フレーム、従って、手術室の
基準フレームが決定される。同様に、他のツールのロー
カル基準フレームと手術室の基準フレームとの関係を決
定することができる。
他のツール49は、ツールインターフェイスユニット5
5を経てコンピュータシステム30に接続される。ツー
ルインターフェイスユニット55は、コンピュータシス
テム30を手術室12の全てのツールにインターフェイ
スするように働く。手術室の各ツールは、そのローカル
基準フレームに関連した情報をツールインターフェイス
ユニット55へ通す。例えば、顕微鏡校正プローブ50
のローカル基準フレームは、顕微鏡校正プローブ50に
関連したある所望の位置に原点がくるように定義され
る。カメラ22により検出される信号に基づいて、顕微
鏡校正プローブ50の位置及び向き、ひいては、カメラ
22に対するローカル基準フレーム、従って、手術室の
基準フレームが決定される。同様に、他のツールのロー
カル基準フレームと手術室の基準フレームとの関係を決
定することができる。
【0013】この技術で良く知られているように、患
者、ツール及び手術室の基準フレーム間の変換は、容易
に計算できる。変換は、変換されるべき基準フレーム間
のオフセットxoffset、yoffset、zoffsetを決定する
ことにより行われる。これらのxoffset、yoffset、z
offsetの値は、2つの間の変換を行うために必要とされ
る基準フレームの1つの座標に追加されるか又はそこか
ら減算される。次いで、座標系が原点の周りで角度α、
β、γだけ互いに回転されて、それらの各x、y及びz
軸が一致するようにされる。図3及び4を参照すれば、
好ましい実施形態の顕微鏡校正プローブ50が詳細に示
されている。顕微鏡校正プローブ50は、ハンドル55
と、ここに示す実施形態ではシャフト60であるツール
ヘッドとを備えている。ハンドル55に接近したシャフ
ト60の端は、ねじ切りされたコネクタ64と、シャフ
ト60をハンドル55に固定するためのスクリューヘッ
ド65とを含む。このスクリューヘッド65は、2つ以
上の平らな側面68をもつ形状にされ、レンチ又は他の
ツールの助けによってねじ切りされたコネクタ64をハ
ンドル55に固定することができる。シャフト60に接
近したハンドル55の端は、スクリューヘッド64を受
け入れるための対応的にねじ切りされた孔72を含む。
このねじ切りされた孔72は、ねじ切りされたコネクタ
64との確実なねじ嵌合を確保するサイズとされる。シ
ャフト60を所望の位置でハンドル55に固定する助け
となるように、ねじ切りされた孔72内にのり又は他の
接着剤が与えられる。
者、ツール及び手術室の基準フレーム間の変換は、容易
に計算できる。変換は、変換されるべき基準フレーム間
のオフセットxoffset、yoffset、zoffsetを決定する
ことにより行われる。これらのxoffset、yoffset、z
offsetの値は、2つの間の変換を行うために必要とされ
る基準フレームの1つの座標に追加されるか又はそこか
ら減算される。次いで、座標系が原点の周りで角度α、
β、γだけ互いに回転されて、それらの各x、y及びz
軸が一致するようにされる。図3及び4を参照すれば、
好ましい実施形態の顕微鏡校正プローブ50が詳細に示
されている。顕微鏡校正プローブ50は、ハンドル55
と、ここに示す実施形態ではシャフト60であるツール
ヘッドとを備えている。ハンドル55に接近したシャフ
ト60の端は、ねじ切りされたコネクタ64と、シャフ
ト60をハンドル55に固定するためのスクリューヘッ
ド65とを含む。このスクリューヘッド65は、2つ以
上の平らな側面68をもつ形状にされ、レンチ又は他の
ツールの助けによってねじ切りされたコネクタ64をハ
ンドル55に固定することができる。シャフト60に接
近したハンドル55の端は、スクリューヘッド64を受
け入れるための対応的にねじ切りされた孔72を含む。
このねじ切りされた孔72は、ねじ切りされたコネクタ
64との確実なねじ嵌合を確保するサイズとされる。シ
ャフト60を所望の位置でハンドル55に固定する助け
となるように、ねじ切りされた孔72内にのり又は他の
接着剤が与えられる。
【0014】ハンドル50は、位置信号装置75と総称
される一連の位置信号装置75a、75b、75cを備
え、これらは、図3に示すようにプローブ50の前側7
7に配置される。又、ハンドル50は、位置信号装置8
0と総称される一連の位置信号装置80a、80b、8
0cを備え、これらは、図4に示すようにプローブ50
の後側77に配置される。位置信号装置75及び位置信
号装置80の位置は、各位置信号装置75、80により
画成される平面が互いに実質的に平行となるような位置
である。好ましい実施形態の位置信号装置75、80
は、発光ダイオードのような赤外線放射器である。しか
しながら、反射器、(超)音波放射器及びRF放射器の
ような他の位置信号装置も使用できることが明らかであ
ろう。又、既存の位置信号装置75、80の1つ以上が
故障したり或いはカメラ22の視界又は範囲から外れた
りした場合に、バックアップとして働くように付加的な
位置信号装置も使用できることが明らかであろう。
される一連の位置信号装置75a、75b、75cを備
え、これらは、図3に示すようにプローブ50の前側7
7に配置される。又、ハンドル50は、位置信号装置8
0と総称される一連の位置信号装置80a、80b、8
0cを備え、これらは、図4に示すようにプローブ50
の後側77に配置される。位置信号装置75及び位置信
号装置80の位置は、各位置信号装置75、80により
画成される平面が互いに実質的に平行となるような位置
である。好ましい実施形態の位置信号装置75、80
は、発光ダイオードのような赤外線放射器である。しか
しながら、反射器、(超)音波放射器及びRF放射器の
ような他の位置信号装置も使用できることが明らかであ
ろう。又、既存の位置信号装置75、80の1つ以上が
故障したり或いはカメラ22の視界又は範囲から外れた
りした場合に、バックアップとして働くように付加的な
位置信号装置も使用できることが明らかであろう。
【0015】図3及び4から明らかなように、シャフト
60は、屈曲部85と、ハンドル55から離れた方のシ
ャフト60の端に接続された観察可能なターゲット90
とを備えている。ここに示す実施形態の屈曲部85は、
90°の角度で示されているが、適当な角度を選択でき
るし又は角度が全くないものを選択してもよい。ターゲ
ット90は、シャフト60を受け入れてしっかり固定す
るための孔92を含む。より詳細には、孔92の直径
は、シャフト60がこの孔内に摩擦で圧入され、シャフ
ト60とターゲット90との間に非回転の堅牢な接続を
与えるようなものである。図3を参照すれば、ターゲッ
トは、長方形の形状で示されており、高さH、巾W及び
長さLの寸法を有する。ターゲット90の長さL及び巾
Wは、顕微鏡25を通して患者内で観察される比較的小
さな領域にターゲットを容易に挿入できるサイズにされ
る。ここに示す実施形態では、長さLが8mmであり、
そして巾Wが6mmである。ターゲット90の高さH
も、観察される小さな領域内に適合するように比較的小
さなサイズであるが、以下に詳細に述べるように、顕微
鏡35の視線を適切に校正するよう確保するに充分な高
さである。ここに示す実施形態では、高さが6mmであ
る。ここに示す実施形態のターゲット90は、長方形の
形状であるが、ターゲット90は、いかなる形状でもよ
いことが明らかである。例えば、ターゲット90は、球
状、三角形、六角形、円筒状、楕円等でよい。
60は、屈曲部85と、ハンドル55から離れた方のシ
ャフト60の端に接続された観察可能なターゲット90
とを備えている。ここに示す実施形態の屈曲部85は、
90°の角度で示されているが、適当な角度を選択でき
るし又は角度が全くないものを選択してもよい。ターゲ
ット90は、シャフト60を受け入れてしっかり固定す
るための孔92を含む。より詳細には、孔92の直径
は、シャフト60がこの孔内に摩擦で圧入され、シャフ
ト60とターゲット90との間に非回転の堅牢な接続を
与えるようなものである。図3を参照すれば、ターゲッ
トは、長方形の形状で示されており、高さH、巾W及び
長さLの寸法を有する。ターゲット90の長さL及び巾
Wは、顕微鏡25を通して患者内で観察される比較的小
さな領域にターゲットを容易に挿入できるサイズにされ
る。ここに示す実施形態では、長さLが8mmであり、
そして巾Wが6mmである。ターゲット90の高さH
も、観察される小さな領域内に適合するように比較的小
さなサイズであるが、以下に詳細に述べるように、顕微
鏡35の視線を適切に校正するよう確保するに充分な高
さである。ここに示す実施形態では、高さが6mmであ
る。ここに示す実施形態のターゲット90は、長方形の
形状であるが、ターゲット90は、いかなる形状でもよ
いことが明らかである。例えば、ターゲット90は、球
状、三角形、六角形、円筒状、楕円等でよい。
【0016】再び図3及び4を参照すれば、ターゲット
90は、観察軸A1を画成する観察孔95を含むように
示されている。観察孔95の観察軸A1(図4)は、位
置信号装置75及び位置信号装置80により形成される
平面に対して実質的に平行である。ここに示す実施形態
の観察孔95は、直径2mmであるが、以下に詳細に述
べるように、いかなる適当なサイズの孔を選択すること
もできる。更に、ターゲットは、上面108及び下面1
10を含む。これら上面108及び下面110により画
成される平面は、軸A1に実質的に直交すると共に、各
々位置信号装置75、80により画成される平面にも直
交する。ターゲット90は、ターゲット90の回転方向
を指示するための手段を含む。ここに示す実施形態で
は、ターゲットの回転方向を指示する手段は、ターゲッ
ト90の上面108に描かれた指示マーク112であ
る。回転方向を指示するための他の手段、例えば、ター
ゲット90の上面108にノッチを配したり、又は尖端
を有するようにターゲット90を整形したり、等々も使
用できる。ここに示す実施形態では、ターゲットはステ
ンレススチールで形成されるが、プラスチック、木材、
ゴム及び他の金属を含む(これに限定されないが)他の
耐久性材料も使用できることが明らかであろう。
90は、観察軸A1を画成する観察孔95を含むように
示されている。観察孔95の観察軸A1(図4)は、位
置信号装置75及び位置信号装置80により形成される
平面に対して実質的に平行である。ここに示す実施形態
の観察孔95は、直径2mmであるが、以下に詳細に述
べるように、いかなる適当なサイズの孔を選択すること
もできる。更に、ターゲットは、上面108及び下面1
10を含む。これら上面108及び下面110により画
成される平面は、軸A1に実質的に直交すると共に、各
々位置信号装置75、80により画成される平面にも直
交する。ターゲット90は、ターゲット90の回転方向
を指示するための手段を含む。ここに示す実施形態で
は、ターゲットの回転方向を指示する手段は、ターゲッ
ト90の上面108に描かれた指示マーク112であ
る。回転方向を指示するための他の手段、例えば、ター
ゲット90の上面108にノッチを配したり、又は尖端
を有するようにターゲット90を整形したり、等々も使
用できる。ここに示す実施形態では、ターゲットはステ
ンレススチールで形成されるが、プラスチック、木材、
ゴム及び他の金属を含む(これに限定されないが)他の
耐久性材料も使用できることが明らかであろう。
【0017】ハンドル55に配置されたメモリ100
は、ツールインターフェイスユニット55を7ピン雌コ
ネクタ102及びコード104を経て接続する。メモリ
100は、プローブのローカル基準フレームに対する位
置信号装置75、80の位置に関連した情報を記憶しそ
してツールインターフェイスユニット55に供給する。
更に、メモリ100は、ターゲット90の下面108に
より画成された平面と、各位置信号装置75、80に対
する選択されたポイントとの間の三次元オフセットを記
憶しそしてツールインターフェイスユニット55に供給
する。ここに示す実施形態の選択されたポイントは、位
置信号装置75a及び80aの中心に各々配置されたポ
イントB及びCである(図3及び4参照)。しかしなが
ら、いかなるポイントが選択されてもよいことが明らか
である。更に、それに加えて及びそれとは別に、ポイン
トB及びCに対するターゲットの上面108の位置をメ
モリ100に記憶することもできる。明らかなように、
上面108又は下面110のいずれかの位置が分かる
と、ターゲット90の高さHが分かっていることに基づ
き他方の位置を容易に計算することができる。又、メモ
リ100は、ポイントB及びCと、観察孔95の軸A1
との間のオフセット値も記憶する。
は、ツールインターフェイスユニット55を7ピン雌コ
ネクタ102及びコード104を経て接続する。メモリ
100は、プローブのローカル基準フレームに対する位
置信号装置75、80の位置に関連した情報を記憶しそ
してツールインターフェイスユニット55に供給する。
更に、メモリ100は、ターゲット90の下面108に
より画成された平面と、各位置信号装置75、80に対
する選択されたポイントとの間の三次元オフセットを記
憶しそしてツールインターフェイスユニット55に供給
する。ここに示す実施形態の選択されたポイントは、位
置信号装置75a及び80aの中心に各々配置されたポ
イントB及びCである(図3及び4参照)。しかしなが
ら、いかなるポイントが選択されてもよいことが明らか
である。更に、それに加えて及びそれとは別に、ポイン
トB及びCに対するターゲットの上面108の位置をメ
モリ100に記憶することもできる。明らかなように、
上面108又は下面110のいずれかの位置が分かる
と、ターゲット90の高さHが分かっていることに基づ
き他方の位置を容易に計算することができる。又、メモ
リ100は、ポイントB及びCと、観察孔95の軸A1
との間のオフセット値も記憶する。
【0018】顕微鏡35の属性の決定は、視野の深度の
中心を決定できるように顕微鏡レンズの焦点距離を校正
又は決定し、顕微鏡の視野の上、下、左及び右に見られ
る像が観察可能なモニタの像の向きに対応するように顕
微鏡の回転方向を校正又は決定し、そして外科手術室に
対する顕微鏡の視線又はバレルサイト(barrel sight)を
校正又は決定することを含む。本発明の顕微鏡校正プロ
ーブ50は、上記のいずれか及び全てに対し顕微鏡35
を簡単且つ容易に校正し、その校正を決定し、そして照
合することができる。操作に際し、外科医は、最初に、
顕微鏡35を観察されるべき領域の上に位置設定し、当
該対象物に顕微鏡の焦点を合わせる。外科医は、ほとん
どの場合に、像ガイド型外科手術システムの助けを借り
ずに顕微鏡で当該対象物を位置決めすることができる。
従って、既知の校正方法を用いて顕微鏡35を予め校正
することは、常に必要というのではない。外科医によっ
て当該対象物が位置決めされそして明確に焦点合わせさ
れると、外科医は、顕微鏡校正プローブ50のターゲッ
ト90の下面108を対象物の上に配置する。プローブ
50のシャフト60が屈曲部85を含むときには、外科
医は、通常、顕微鏡35からの視野を妨げることなく、
或いは対象物に対して顕微鏡35の向きを変える必要な
く、対象物に到達することができる。シャフト60が屈
曲部85を含まない場合には、ターゲット90を所望の
位置に配置することがおそらく困難となる。というの
は、対象物に顕微鏡35の焦点を合わせることができる
間に、プローブ50のハンドル55が顕微鏡35の下に
容易に適合しないからである。ターゲット90の下面1
10が対象物に配置されると、外科医は、顕微鏡35の
焦点距離を校正することができる。より詳細には、コン
ピュータシステム30に校正コマンドを入力することに
より、カメラ22は、位置信号装置75又は80のどち
らがカメラ22の視線内にあっても位置信号装置により
プローブ50の位置を感知する。次いで、メモリ100
に記憶された位置信号装置75と80との間の記憶され
たオフセット情報を使用して、コンピュータシステム3
0は、手術室に対するターゲット90の下面110の位
置を決定する。この情報を使用し、ターゲット90の下
面110の軸A1に交差するポイントと、顕微鏡35の
感知された位置との間の距離が決定される。この情報に
基づき、顕微鏡35が現在焦点合わせされているおおよ
その位置が決定され、そして顕微鏡35の焦点距離が校
正される。顕微鏡35が現在焦点合わせされている厳密
な位置が所望される場合には、ユーザは、ターゲット9
0の下の当該対象物を観察孔95の軸A1と交差するよ
うに確保しなければならない。これは、例えば、対象物
の位置を校正する前に顕微鏡35で孔95を通して対象
物を見ることにより達成される。
中心を決定できるように顕微鏡レンズの焦点距離を校正
又は決定し、顕微鏡の視野の上、下、左及び右に見られ
る像が観察可能なモニタの像の向きに対応するように顕
微鏡の回転方向を校正又は決定し、そして外科手術室に
対する顕微鏡の視線又はバレルサイト(barrel sight)を
校正又は決定することを含む。本発明の顕微鏡校正プロ
ーブ50は、上記のいずれか及び全てに対し顕微鏡35
を簡単且つ容易に校正し、その校正を決定し、そして照
合することができる。操作に際し、外科医は、最初に、
顕微鏡35を観察されるべき領域の上に位置設定し、当
該対象物に顕微鏡の焦点を合わせる。外科医は、ほとん
どの場合に、像ガイド型外科手術システムの助けを借り
ずに顕微鏡で当該対象物を位置決めすることができる。
従って、既知の校正方法を用いて顕微鏡35を予め校正
することは、常に必要というのではない。外科医によっ
て当該対象物が位置決めされそして明確に焦点合わせさ
れると、外科医は、顕微鏡校正プローブ50のターゲッ
ト90の下面108を対象物の上に配置する。プローブ
50のシャフト60が屈曲部85を含むときには、外科
医は、通常、顕微鏡35からの視野を妨げることなく、
或いは対象物に対して顕微鏡35の向きを変える必要な
く、対象物に到達することができる。シャフト60が屈
曲部85を含まない場合には、ターゲット90を所望の
位置に配置することがおそらく困難となる。というの
は、対象物に顕微鏡35の焦点を合わせることができる
間に、プローブ50のハンドル55が顕微鏡35の下に
容易に適合しないからである。ターゲット90の下面1
10が対象物に配置されると、外科医は、顕微鏡35の
焦点距離を校正することができる。より詳細には、コン
ピュータシステム30に校正コマンドを入力することに
より、カメラ22は、位置信号装置75又は80のどち
らがカメラ22の視線内にあっても位置信号装置により
プローブ50の位置を感知する。次いで、メモリ100
に記憶された位置信号装置75と80との間の記憶され
たオフセット情報を使用して、コンピュータシステム3
0は、手術室に対するターゲット90の下面110の位
置を決定する。この情報を使用し、ターゲット90の下
面110の軸A1に交差するポイントと、顕微鏡35の
感知された位置との間の距離が決定される。この情報に
基づき、顕微鏡35が現在焦点合わせされているおおよ
その位置が決定され、そして顕微鏡35の焦点距離が校
正される。顕微鏡35が現在焦点合わせされている厳密
な位置が所望される場合には、ユーザは、ターゲット9
0の下の当該対象物を観察孔95の軸A1と交差するよ
うに確保しなければならない。これは、例えば、対象物
の位置を校正する前に顕微鏡35で孔95を通して対象
物を見ることにより達成される。
【0019】ターゲットが当該対象物の上に配置される
と、外科医は、顕微鏡35の視線を任意に校正又は照合
することができる。視線の校正は、ターゲット90の観
察孔95を通して対象物を見ることにより行われる。よ
り詳細には、外科医は、観察孔95の軸A1を真下に見
ることができるまでプローブ50を位置設定する。外科
医は、観察孔95の内壁の一部分が顕微鏡35を通して
見えるかどうかを決定することにより顕微鏡35と観察
孔95との整列が適切になされたかどうか決定すること
ができる。観察孔95の内壁の一部分が見える場合に
は、外科医は、観察孔95を通して対象物が明確に妨げ
なく見えるまでプローブ50を再整列しなければならな
い。適切な整列がなされると、外科医又は他の個人は、
顕微鏡35の視線を校正するためのコマンドをコンピュ
ータシステム30に入力する。顕微鏡35及びプローブ
50の感知された位置に基づき、顕微鏡35の現在の視
線が校正される。観察孔95の直径及びターゲットの高
さは、校正される顕微鏡35の倍率を受け入れるような
サイズにしなければならない。例えば、ターゲットの非
常に僅かな移動により観察孔を通る視野が完全に失われ
る場合には、観察孔95の直径を増加するか又はターゲ
ット90の高さHを減少して、プローブ50を取り扱う
このような若干の人間の動きを受け入れねばならない。
と、外科医は、顕微鏡35の視線を任意に校正又は照合
することができる。視線の校正は、ターゲット90の観
察孔95を通して対象物を見ることにより行われる。よ
り詳細には、外科医は、観察孔95の軸A1を真下に見
ることができるまでプローブ50を位置設定する。外科
医は、観察孔95の内壁の一部分が顕微鏡35を通して
見えるかどうかを決定することにより顕微鏡35と観察
孔95との整列が適切になされたかどうか決定すること
ができる。観察孔95の内壁の一部分が見える場合に
は、外科医は、観察孔95を通して対象物が明確に妨げ
なく見えるまでプローブ50を再整列しなければならな
い。適切な整列がなされると、外科医又は他の個人は、
顕微鏡35の視線を校正するためのコマンドをコンピュ
ータシステム30に入力する。顕微鏡35及びプローブ
50の感知された位置に基づき、顕微鏡35の現在の視
線が校正される。観察孔95の直径及びターゲットの高
さは、校正される顕微鏡35の倍率を受け入れるような
サイズにしなければならない。例えば、ターゲットの非
常に僅かな移動により観察孔を通る視野が完全に失われ
る場合には、観察孔95の直径を増加するか又はターゲ
ット90の高さHを減少して、プローブ50を取り扱う
このような若干の人間の動きを受け入れねばならない。
【0020】ある場合には、顕微鏡35は、それに取り
付けられる位置信号装置を含まず、従って、手術室内で
追跡されないことが明らかである。本発明は、このよう
な場合でも、顕微鏡の正確な焦点距離と顕微鏡の視線の
両方を所与の位置で校正できる方法を提供する。又、顕
微鏡35の回転方向も、プローブ50の使用により任意
に校正又は照合できる。顕微鏡35の回転方向を校正又
は照合するために、外科医は、ターゲット90の指示マ
ーク112を、顕微鏡35の接眼部分52(図1)を通
して見た所望のマーク(上部の十字線のような)と整列
させる。ターゲット90の指示マーク112が接眼部分
52を通して見た所望のマークと整列されると、外科医
又は他の個人は、顕微鏡35の回転方向を校正すること
を指示するコマンドをコンピュータシステム30に入力
する。指示マーク112が手術室12に対して指す方向
は、頭上モニタ31のようなモニタに表示される像に対
して上方向であるとされる。顕微鏡35の感知された位
置に基づき、表示される像は、手術室12内の顕微鏡3
5の感知された移動に関連して後で回転されてもよい。
又、プローブ50を顕微鏡35とは独立して使用して、
外科医が観察モニタ31の上部に表示したいのは像のど
の部分であるかをコンピュータシステム30に指示する
こともできる。例えば、患者の頭部の上部が観察モニタ
31の上部に位置された状態で患者の頭部がモニタ31
に現在表示される場合には、外科医は、プローブ50の
上部の指示マーク112を患者身体の左又は右に向け、
そしてスクリーン上の像を90°回転するための命令を
コンピュータシステム30に入力することができる。も
ちろん、上記校正の幾つか又は全てを同時に行いそして
単一のコマンドをコンピュータシステム30に入力する
ことができる。
付けられる位置信号装置を含まず、従って、手術室内で
追跡されないことが明らかである。本発明は、このよう
な場合でも、顕微鏡の正確な焦点距離と顕微鏡の視線の
両方を所与の位置で校正できる方法を提供する。又、顕
微鏡35の回転方向も、プローブ50の使用により任意
に校正又は照合できる。顕微鏡35の回転方向を校正又
は照合するために、外科医は、ターゲット90の指示マ
ーク112を、顕微鏡35の接眼部分52(図1)を通
して見た所望のマーク(上部の十字線のような)と整列
させる。ターゲット90の指示マーク112が接眼部分
52を通して見た所望のマークと整列されると、外科医
又は他の個人は、顕微鏡35の回転方向を校正すること
を指示するコマンドをコンピュータシステム30に入力
する。指示マーク112が手術室12に対して指す方向
は、頭上モニタ31のようなモニタに表示される像に対
して上方向であるとされる。顕微鏡35の感知された位
置に基づき、表示される像は、手術室12内の顕微鏡3
5の感知された移動に関連して後で回転されてもよい。
又、プローブ50を顕微鏡35とは独立して使用して、
外科医が観察モニタ31の上部に表示したいのは像のど
の部分であるかをコンピュータシステム30に指示する
こともできる。例えば、患者の頭部の上部が観察モニタ
31の上部に位置された状態で患者の頭部がモニタ31
に現在表示される場合には、外科医は、プローブ50の
上部の指示マーク112を患者身体の左又は右に向け、
そしてスクリーン上の像を90°回転するための命令を
コンピュータシステム30に入力することができる。も
ちろん、上記校正の幾つか又は全てを同時に行いそして
単一のコマンドをコンピュータシステム30に入力する
ことができる。
【0021】本発明の位置信号装置75、80の位置及
び向きは、多数の目的を果たすことが明らかである。プ
ローブの前側77及び後側82の両方に位置信号装置7
5、80を設ける1つの理由は、左利き及び右利きの両
方の人を受け入れるためである。更に、プローブ50の
両側に位置信号装置75、80を設けると、プローブ5
0とカメラ22との間の視線を失う心配なくプローブ5
0を使用する融通性を高めることができる。位置信号装
置75、80の各々により画成される平面は、実質的に
平行であり、そして位置信号装置75、80は、互いに
逆方向を向くので、プローブ50を追跡するカメラ22
は、いつでも2つの位置信号装置75、80の1つしか
感知しない。更に、位置信号装置75、80により画成
される平面は、観察軸A1に対して実質的に平行であ
り、そして好ましい実施形態では、ターゲット90の上
面108及び下面110により画成された平面に対して
実質的に直交するので、ターゲット90が顕微鏡35を
通して見られている対象物上にあるときには、位置信号
装置75又は80の1つとカメラ22との間の視線がほ
とんど妨げられない。例えば、位置信号装置75及び8
0によって画成された平面が、観察軸A1に直交するよ
うに回転された場合には、ほとんどの状況において、タ
ーゲット90が対象物上に配置されたときに、1組の位
置信号装置75又は80が天井を向き、一方、他の組の
位置信号装置75又は80が当該対象物へと下方を向
く。不都合なことに、カメラ22は、通常、天井や、顕
微鏡35により観察される対象物の真上に配置されるこ
とはなく、患者を取り巻くある位置に配置されるので、
位置信号装置をこのような向きにしないのが好ましい。
び向きは、多数の目的を果たすことが明らかである。プ
ローブの前側77及び後側82の両方に位置信号装置7
5、80を設ける1つの理由は、左利き及び右利きの両
方の人を受け入れるためである。更に、プローブ50の
両側に位置信号装置75、80を設けると、プローブ5
0とカメラ22との間の視線を失う心配なくプローブ5
0を使用する融通性を高めることができる。位置信号装
置75、80の各々により画成される平面は、実質的に
平行であり、そして位置信号装置75、80は、互いに
逆方向を向くので、プローブ50を追跡するカメラ22
は、いつでも2つの位置信号装置75、80の1つしか
感知しない。更に、位置信号装置75、80により画成
される平面は、観察軸A1に対して実質的に平行であ
り、そして好ましい実施形態では、ターゲット90の上
面108及び下面110により画成された平面に対して
実質的に直交するので、ターゲット90が顕微鏡35を
通して見られている対象物上にあるときには、位置信号
装置75又は80の1つとカメラ22との間の視線がほ
とんど妨げられない。例えば、位置信号装置75及び8
0によって画成された平面が、観察軸A1に直交するよ
うに回転された場合には、ほとんどの状況において、タ
ーゲット90が対象物上に配置されたときに、1組の位
置信号装置75又は80が天井を向き、一方、他の組の
位置信号装置75又は80が当該対象物へと下方を向
く。不都合なことに、カメラ22は、通常、天井や、顕
微鏡35により観察される対象物の真上に配置されるこ
とはなく、患者を取り巻くある位置に配置されるので、
位置信号装置をこのような向きにしないのが好ましい。
【0022】上記の顕微鏡校正は、外科手術用顕微鏡の
焦点距離を迅速に決定又は照合する手段と、外科手術用
顕微鏡の視線を容易に決定又は照合する手段と、外科手
術用顕微鏡を通して観察される対象物の正確な位置を決
定する手段と、外科手術用顕微鏡の回転方向を校正する
手段とを与える。上記の装置は、顕微鏡が追跡されるか
どうかに関わりなく外科手術用顕微鏡の位置、視線及び
回転方向を決定又は照合することができる。以上、本発
明の好ましい実施形態を詳細に説明した。上記説明を読
んで理解したときには多数の変更や修正が明らかとなろ
う。本発明は、特許請求の範囲内に包含されるこのよう
な全ての変更や修正を含むものとする。
焦点距離を迅速に決定又は照合する手段と、外科手術用
顕微鏡の視線を容易に決定又は照合する手段と、外科手
術用顕微鏡を通して観察される対象物の正確な位置を決
定する手段と、外科手術用顕微鏡の回転方向を校正する
手段とを与える。上記の装置は、顕微鏡が追跡されるか
どうかに関わりなく外科手術用顕微鏡の位置、視線及び
回転方向を決定又は照合することができる。以上、本発
明の好ましい実施形態を詳細に説明した。上記説明を読
んで理解したときには多数の変更や修正が明らかとなろ
う。本発明は、特許請求の範囲内に包含されるこのよう
な全ての変更や修正を含むものとする。
【図1】本発明が展開される手術室の斜視図である。
【図2】本発明によるシステムのブロック図である。
【図3】本発明の顕微鏡校正プローブの前面図である。
【図4】図3の顕微鏡校正プローブの後面図である。
10 手術台 12 手術室 20 位置決め装置 22 カメラ 24 センサヘッド 28 オペレータコンソール 30 コンピュータシステム 32 プロセッサ 34 データメモリ 35 外科手術用顕微鏡 37 顕微鏡支持構造体 50 顕微鏡校正プローブ 52 接眼部分 55 ハンドル 60 シャフト 75、80 位置信号装置 85 屈曲部 90 ターゲット 95 観察孔 100 メモリ 112 指示マーク
【手続補正書】
【提出日】平成11年1月22日
【手続補正1】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正内容】
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジョン ディー シェーレンバーグ アメリカ合衆国 オハイオ州 44118 ク リーヴランド ハイツ イースト オーヴ ァールック ロード 2939 (72)発明者 パトリック エイ デイトン アメリカ合衆国 オハイオ州 44262 モ ンロー フォールズ バーモント アベニ ュー 160
Claims (19)
- 【請求項1】 外科手術用顕微鏡の校正に使用する装置
において、 接触面(110) を有するターゲット(90)を備え、このター
ゲットは、(i) 外科手術用顕微鏡(35)の焦点軸に沿って
整列でき、そして(ii)当該対象物と既知の関係に配置さ
れ、そして上記ターゲットの位置を表す信号を通信する
ための手段(75,80) を更に備えたことを特徴とする装
置。 - 【請求項2】 上記ターゲットの位置を通信する手段(7
5,80) は、ターゲットに対して既知の位置を有する位置
指示器を含む請求項1に記載の装置。 - 【請求項3】 上記位置指示器は、複数の赤外線放射器
(75a-c,80a-c) を含む請求項2に記載の装置。 - 【請求項4】 上記位置指示器は、複数の受動的装置を
含む請求項2に記載の装置。 - 【請求項5】 上記位置指示器は、ターゲットに関連し
た支持組立体の第1の面(77)に配置される請求項2に記
載の装置。 - 【請求項6】 支持組立体の第2の面(82)を更に含み、
上記位置指示器は、上記支持組立体の第1及び第2の両
方の面からターゲットの位置を通信するように支持組立
体に取り付けられる請求項5に記載の装置。 - 【請求項7】 上記支持組立体は、上記位置指示器が取
り付けられるハンドル(55)を含む請求項5又は6に記載
の装置。 - 【請求項8】 上記ターゲットとハンドルとの間にツー
ルヘッド(60)が取り付けられる請求項7に記載の装置。 - 【請求項9】 上記ツールヘッド(60)は、屈曲部をもつ
シャフトを含む請求項8に記載の装置。 - 【請求項10】 上記の屈曲部は、実質的に90°であ
る請求項9に記載の装置。 - 【請求項11】 上記ターゲットは、上記第1の面と反
対の第2の面(108)と、上記第1の面から第2の面へタ
ーゲットを通して延びる材料のない領域(95)とを含み、
この材料のない領域の形状は、顕微鏡の焦点軸に沿って
ターゲットを整列するようにされる請求項1ないし10
のいずれかに記載の装置。 - 【請求項12】 上記材料のない領域(95)は、ターゲッ
トの孔である請求項11に記載の装置。 - 【請求項13】 上記孔のサイズは、顕微鏡の倍率を受
け入れるようにされる請求項12に記載の装置。 - 【請求項14】 上記ターゲットの位置を表す信号は、
上記外科手術用顕微鏡(35)からの接触面(110) の距離、
外科手術用顕微鏡の焦点軸とターゲットとの整列、及び
外科手術用顕微鏡に対するターゲットの回転方向の少な
くとも1つを表す信号を含む請求項1ないし13のいず
れかに記載の装置。 - 【請求項15】 上記ターゲットの回転方向は、ターゲ
ット上のマークにより指示される請求項14に記載の装
置。 - 【請求項16】 上記通信手段は平面を画成し、そして
上記材料のない領域の軸は、この平面と実質的に平行で
ある請求項11に記載の装置。 - 【請求項17】 上記接触面は、上記平面に実質的に直
交する請求項16に記載の装置。 - 【請求項18】 顕微鏡の属性を決定する方法におい
て、顕微鏡の視野内で当該対象物に顕微鏡(35)の焦点を
合わせ、当該対象物にターゲット(90)を位置設定し、そ
して顕微鏡に対するターゲットの位置を感知するという
段階を備えたことを特徴とする方法。 - 【請求項19】 上記ターゲットは、観察軸を画成する
観察孔(95)を含み、上記対象物にターゲットを位置設定
する上記段階は、対象物の少なくとも一部分が上記観察
孔を通して観察できるように顕微鏡を観察軸に整列する
段階を含む請求項18に記載の方法。
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