JP2017219665A - 手術顕微鏡システム - Google Patents

Abstract

【課題】手術顕微鏡の下方の作業領域を拡大でき且つ手術顕微鏡の側面に附属機器を取付けることが可能な手術顕微鏡システムを提供する。【解決手段】手術顕微鏡３の変倍光学系１１を水平にして光路を折り返すようにしたため、手術顕微鏡３における接眼部４から下端までの上下寸法Ｈが小さくなり、その分だけ手術顕微鏡３の下方の作業領域ＷＤを拡大することができる。カメラ２１を手術顕微鏡３の上部に取付けるため、手術顕微鏡３の側面に他の蛍光カメラ１８を取付けることができる。【選択図】図３

Description

本発明は術野の映像を立体的に撮像可能なカメラを有する手術顕微鏡システムに関する。

従来、対物光学系と変倍光学系を縦方向に備えた手術顕微鏡において、術野の光学像は一対の変倍光学系を通過した光ビームを変倍光学系の上方に設けられた接眼部に導入することにより主術者が肉眼で観察している。また肉眼による観察の他に術野の電子映像をカメラにより撮像して電子映像表示装置に立体的に表示してそれをアシスタントが観察することもできる。

その方法として変倍光学系の手前から光分岐手段により１本の太い光ビーム束を横方向に取り出し、その光ビーム束を上向きに反射した後に手術顕微鏡の左右いずれかの側面に取付けたカメラに導いている。カメラは縦向きに取付けられ、内部に一対の変倍光学系と撮像素子を備えており、上向きに反射された光ビーム束の光軸を中心に回転自在である。従ってカメラは太い光ビーム束の中から回転位置に応じた方向性での一対の細い光ビームを撮像素子に導入し、その方向性での両眼視差を有する電子映像を撮像する。カメラで撮像された電子映像はアシスタントのための電子映像表示装置に表示される（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１４−１７００８４号公報

しかしながら、このような関連技術にあっては、手術顕微鏡の対物光学系と変倍光学系が縦方向（上下方向）に配置されているため、手術顕微鏡の上下寸法が大きくなり、手術顕微鏡の下端から術野までの上下寸法（作業領域）が狭くなる。つまり手術顕微鏡の上端の接眼部に主術者の瞳が固定され、その位置から手を下方へ伸ばせる範囲が限られるため、手術顕微鏡の上下寸法が大きくなるほど、手術顕微鏡の下方の作業領域が狭くなる。

またカメラは手術顕微鏡の左右いずれか一方の側面に取付けられるが、手術顕微鏡の他方の側面は一般に手術顕微鏡を吊下げ支持するためのスタンド装置のアームが固定される。従って手術顕微鏡の側面は左右両方とも塞がった状態となり、側面に他の付属機器を取付けることができなかった。

本発明はこのような関連技術に着目してなされたものであり、手術顕微鏡の下方の作業領域を拡大でき且つ手術顕微鏡の側面に附属機器を取付けることが可能な手術顕微鏡システムを提供するものである。

本発明の第１の技術的側面によれば、観察対象である術野から垂直な対物光学系を通過してきた１本の垂直な光ビーム束を光分岐手段により後方へ向けた水平な第１光ビーム束と上方へ向けた垂直な第２光ビーム束に分岐し、第１光ビーム束中の２本の水平な光ビームをそれぞれ一対の水平な変倍光学系に導いた後に、上下一対の反射手段を介して変倍光学系の上方で前方へ折り返して左右の接眼部に導き、接眼部から術野を光学的に観察自在であると共に、第２光ビーム束が反射手段により水平方向に反射され該水平な第２光ビーム束が導入される光取出口を上部に備えた手術顕微鏡と、該光取出口に対し第２光ビーム束の光軸を中心にして回転自在に取付けられ、一対の変倍光学系と撮像素子をそれぞれ内蔵しており、第２光ビーム束における回転位置に応じた方向性での一対の光ビームを変倍光学系を介して撮像素子に導き、その方向性での両眼視差を有する電子映像を撮像自在なカメラと、該カメラで撮像された電子映像を表示可能な電子映像表示装置と、を備えたことを特徴とする。

本発明の第２の側面によれば、カメラが光取出口に対して着脱自在であることを特徴とする。

本発明の第３の側面によれば、カメラ内に導入された光ビームがそれぞれ反射手段により互いに離反する直角方向へ反射され、撮像素子が該反射された光ビームと直角を成す角度で配置されていることを特徴とする。

本発明の第４の側面によれば、電子映像表示装置が、内蔵された左右一対の表示パネルにカメラで撮像された電子映像を表示可能で且つ表示された電子映像を一対の接眼部から両眼で観察可能な３Ｄビュアーであることを特徴とする。

本発明の第１の側面によれば、手術顕微鏡の変倍光学系を水平にして光路を折り返すようにしたため、手術顕微鏡における接眼部から下端までの上下寸法が小さくなり、その分だけ手術顕微鏡の下方の作業領域を拡大することができる。カメラを手術顕微鏡の上部に取付けるため、手術顕微鏡の側面に他の附属機器を取付けることができる。

本発明の第２の側面によれば、カメラが着脱自在なため不要時は外して手術顕微鏡を軽量にしておくことができる。

本発明の第３の側面によれば、撮像素子を互いに離反した方向に配置したため、基板の大きい撮像素子でも互いに干渉することなくカメラ内に収納することができる。

本発明の第４の側面によれば、電子映像表示装置が一対の接眼部を有する３Ｄビュアーのため、アシスタントは手術顕微鏡に近い位置で且つ自分の方向性で術部を観察することができる。

手術顕微鏡及び３Ｄビュアーを示す斜視図。 カメラが取り外された手術顕微鏡の断面図。 カメラが取付けられた手術顕微鏡の断面図。 カメラを９０度回転させた状態を示す図３相当の断面図。 手術顕微鏡の内部構造を示す斜視図。 カメラを９０度回転させた状態を示す図５相当の斜視図。 図６中矢示ＤＡ方向から見たカメラ部分の正面図。

以下、本発明の実施形態を図１〜図７に基づいて説明する。尚、以上及び以下において、図１に示す如く、前方とは手術顕微鏡３の接眼部４側で、後方とはその逆。左右は接眼部４側から見た左右である。

手術室には図示せぬスタンド装置が設置されており、その横方向に延びる支持アーム１の先端からは吊下アーム２が下向きに延びている。その吊下アーム２の下端に手術顕微鏡３の左側の側面が連結されている。手術顕微鏡３は手前側面に接眼部４を備えており、ドクターＭはこの接眼部４から術野Ｇを光学的に観察しながら手術を行うことができる。

支持アーム１の先端からは別の専用アーム５が延びており、その専用アーム５の先端に電子映像表示装置としての３Ｄビュアー６が取付けられている。３Ｄビュアー６は手術顕微鏡３の右側近傍に位置し、手術顕微鏡３の右側に立ったアシスタントＳがこの３Ｄビュアー６を利用することができる。３Ｄビュアー６にも接眼部７が設けられ、この接眼部７から術野Ｇの電子映像を立体的に確認しながら手術を補助することができる。

次に手術顕微鏡３の構造を説明する。

手術顕微鏡３は立体観察可能な構造で、観察対象である術野Ｇから１本の太いビーム束Ｌが手術顕微鏡３の下端の光取入口８より内部に導入される。光取入口８の上部には対物光学系９としてのレンズが垂直方向に設けられている。対物光学系９の上部には光分岐手段としてのビームスプリッタ１０が設けられている。

対物光学系９を通過したビーム束Ｌはビームスプリッタ１０で後方へ向けた水平な第１光ビーム束Ｌ１と上方へ向けた垂直な第２光ビーム束Ｌ２に分岐される。

ビームスプリッタ１０の後方には変倍光学系１１として水平なレンズ群が左右に一対設けられている。第１光ビーム束Ｌ１のうち変倍光学系１１に対応する成分としての左右一対の光ビームｅ１は変倍光学系１１を通過する。変倍光学系１１の後方には上下に２つのプリズム１２、１３が設けられ、変倍光学系１１を通過した光ビームｅ１はこのプリズム１２、１３により上方に向けられた後に、変倍光学系１１の上方で前方へ向けて折り返される。上方へ折り返された光ビームｅ１は結像レンズ１４を経た後、接眼レンズ１５等を含む接眼部４へ導かれ、そこからドクターＭが立体的に観察できるようになっている。

変倍光学系１１の上方で折り返される２本の光ビームｅ１のうち右側にはビームスプリッタ１６が設けられ、光ビームｅ１の一部を付属品接続口１７（図１参照）から外部へ取り出すことができる。付属品接続口１７には付属機器として蛍光カメラ１８が取付けられ、特殊な波長の光だけ撮影することができる。

このように変倍光学系１１が水平で光ビームｅ１を折り返す構造のため、この手術顕微鏡３は接眼部４から下端の光取入口８までの上下寸法Ｈが小さい。そのため光取出口８から術野Ｇまでの作業領域ＷＤが広く確保される。

ビームスプリッタ１０から上方へ通過した第２光ビーム束Ｌ２はプリズム１９で水平に反射された後に手術顕微鏡３の上部の光取出口２０に至る。この光取出口２０は不使用時は図示せぬキャップにて塞がれている。

光取出口２０にはカメラ２１を取付けることができる。カメラ２１には内部に一対の変倍光学系２２としての水平なレンズ群と結像レンズ２３が内蔵されている。そして結像レンズ２３の後方には光路の角度を互いに離反する方向へ９０度変更する反射手段としてのミラー２４が設けられ、そのミラー２４の外側に変倍光学系２２とは角度が９０度変更された撮像素子２５としてのＣＣＤイメージセンサが設けられている。撮像素子２５は大きな基板２６に取付けられており、撮像素子２５を変倍光学系２２の真後に置くとその大きな基板２６同士が干渉するため、撮像素子２５はこのように向きを変えて互いに離反する外側に配置している。

カメラ２１を手術顕微鏡３の上部の光取出口２０に取付けた状態で第２光ビーム束Ｌ２がカメラ２１内に導入される。またカメラ２１はその導入される第２光ビーム束Ｌ２の光軸Ｋを中心に回転させることができる。

カメラ２１を回転させることにより、内部の変倍光学系２２も回転するが、第２光ビーム束Ｌ２のうち、その回転位置の変倍光学系２２に応じた成分の光ビームｅ２だけが変倍光学系２２を通過して撮像素子２５に導入される。撮像素子２５により撮影される光ビームｅ２が所定間隔で離間しているため、撮像素子２５で撮像される術野Ｇの電子映像は所定の両眼視差を有している。

このカメラ２１は回転自在なため、術野Ｇをあらゆる方向から見た状態で撮像することができる。例えば、図７において一対の撮像素子２５をハッチングで示したが、その位置では術野ＧをＡ方向から見た立体性の映像を撮像することができ、それを９０度する回転させると、図５中のそれぞれＢ、Ｃ、Ｄの方向性で見た立体映像が撮像できる。

カメラ２１の撮像素子２５で撮影された電子映像は制御部２７を介して電子映像表示装置としての前述の３Ｄビュアー６に出力される。３Ｄビュアー６は内部に左右一対の表示パネル２８を備えている。表示パネル２８は有機ＥＬで基板２９に組み付けられている。この基板２９に前記制御部２７からの信号が入力される。表示パネル２８の反対側に左右一対の接眼部７が設けられ、左右一対の表示パネル２８が両眼視差を有する電子映像を表示するため、それらを接眼部７から立体的に観察することができる。

カメラ２１を回転させることにより、３Ｄビュアー６により立体的に観察できる方向性を自由に選択することができるが、一般には３Ｄビュアー６が存在する位置に応じてカメラ２１の回転位置を合わせる。すなわちアシスタントＳが手術顕微鏡３の右側に立って右側に位置する３Ｄビュアー６を観察する場合は、術野Ｇを右側（Ｂ方向）から見た状態になるようにカメラ２１を回転させる。３Ｄビュアー６が手術顕微鏡３に近いため、アシスタントＳは手を延ばして術野Ｇで行われるドクターＭの手術を補助することができる。

ドクターＭも手術顕微鏡３の下方の術野Ｇまでの作業領域ＷＤが広いため、その広い作業領域ＷＤで各種の治具を使って自由に手術できるようになり、アシスタントＳも手を延ばして手術を補助しやすい。

またカメラ２１が手術顕微鏡３の上部に取付けられるため、吊下アーム２が連結されない方の側面（右側）は空くことになり、そこに前述のように付属品接続口１７を設けて、付属機器である蛍光カメラ１８を取付けることができる。

以上の実施形態では、電子映像表示装置として３Ｄビュアー６を例にしたが、これに限定されず、偏光メガネをかけて見る３Ｄモニター等であっても良い。 またカメラ２１を手動で回転させる代わりに電動で回転させても良い。

３ 手術顕微鏡
４ 接眼部（手術顕微鏡）
６ ３Ｄビュアー（電子映像表示装置）
９ 対物光学系
１０ ビームスプリッタ（光分岐手段）
１１ 変倍光学系（手術顕微鏡）
１２，１３ プリズム（反射手段）
１９ プリズム（反射手段）
２０ 光取出口
２１ カメラ
２２ 変倍光学系（カメラ）
２４ ミラー（反射手段）
２５ 撮像素子
Ｍ ドクター
Ｓ アシスタント
Ｇ 術野
Ｌ ビーム束
Ｌ１ 第１光ビーム束
Ｌ２ 第２光ビーム束
ｅ１ 光ビーム
ｅ２ 光ビーム
Ｈ 手術顕微鏡の上下寸法
ＷＤ 作業領域
Ｋ 第２光ビーム束の光軸

Claims (4)

1. 観察対象である術野から垂直な対物光学系を通過した１本の垂直な光ビーム束を光分岐手段により後方へ向けた水平な第１光ビーム束と上方へ向けた垂直な第２光ビーム束に分岐し、
   第１光ビーム束中の２本の水平な光ビームをそれぞれ一対の水平な変倍光学系に導いた後に、上下一対の反射手段を介して変倍光学系の上方で前方へ折り返して左右の接眼部に導き、
   接眼部から術野を光学的に観察自在であると共に、第２光ビーム束が反射手段により水平方向に反射され該水平な第２光ビーム束が導入される光取出口を上部に備えた手術顕微鏡と、
   該光取出口に対し第２光ビーム束の光軸を中心にして回転自在に取付けられ、一対の変倍光学系と撮像素子をそれぞれ内蔵しており、第２光ビーム束における回転位置に応じた方向性での一対の光ビームを変倍光学系を介して撮像素子に導き、その方向性での両眼視差を有する電子映像を撮像自在なカメラと、
   該カメラで撮像された電子映像を表示可能な電子映像表示装置と、
   を備えたことを特徴とする手術顕微鏡システム。
2. カメラが光取出口に対して着脱自在であ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。
3. カメラ内に導入された光ビームがそれぞれ反射手段により互いに離反する直角方向へ反射され、撮像素子が該反射された光ビームと直角を成す角度で配置されていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の手術顕微鏡システム。
4. 電子映像表示装置が、内蔵された左右一対の表示パネルにカメラで撮像された電子映像を表示可能で且つ表示された電子映像を一対の接眼部から両眼で観察可能な３Ｄビュアーであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の手術顕微鏡システム。

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