JP4129372B2

JP4129372B2 - Surgical microscope system

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Publication number: JP4129372B2
Application number: JP2002155411A
Authority: JP
Inventors: 知暁山下; 徹新村; 元一中村; 敬司塩田; 健二大町; 朝規石川; 正和溝口; 浩二安永; 聡司大塚; 昌章植田; 純一野沢
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2002-05-29
Filing date: 2002-05-29
Publication date: 2008-08-06
Anticipated expiration: 2022-05-29
Also published as: JP2003339737A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は撮像システムに関し、例えば脳神経外科、耳鼻科咽喉科、整形・形成外科、および眼科などにおいて、微小な患部を手術する際に用いられる手術用顕微鏡システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、脳神経外科においては、より微細な手術を確実に行うために、術部を立体で拡大観察する手術用顕微鏡システムが使われている。
【０００３】
脳神経外科の手術においては、術部の正常な多くの血管の中から、障害により血流が悪くなっているほんの一部の血管を発見する方法が提案されている。
【０００４】
例えば、特開平６−２６５７９４号公報は次のような方法を提案している。血流の悪い部分は、脈を打ったときに、一瞬その部位の血管が膨れることが知られている。そこで、手術用顕微鏡に備えられたＴＶカメラを用いて観察映像を記録し、記録した画像をコマ送りで再生して一瞬膨らむ血管を探すことにより異常な血管の位置を観察していた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、手術用顕微鏡システムを使用して血流の悪い異常な血管を発見するためには、手術を中断しシステムを操作して、血管が膨らんでいる保存画像を探す必要があり少なからぬ時間を要する。また、コマ送りされる多くの画像のうち、血流の悪い異常血管を発見できるのは、脈を打ったときの画像だけであり、見落とされることが多かった。そのため実際の手術では、手術が長時間となることもあり、また、上述した方法を取ったとしても、血流の悪い異常な血管を発見することが困難な場合があった。
【０００６】
本発明はこのような課題に着目してなされたものであり、その目的とするところは、観察視野内に存在する血流の悪い異常な血管等の異常部位を容易に発見できる手術用顕微鏡システムを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明の第１の態様に係る手術用顕微鏡システムは、患者の術部からの光線に基いて術者により観察される観察像を取得する観察像取得手段と、患者の術部からの光線に基いて撮像を行い、画像信号を取得する画像取得手段と、患者の心拍に基づいて脈動を検出する脈動検出手段と、前記脈動検出手段により脈動が検出されたか否かに基づいて、前記画像取得手段により取得される画像信号の出力を制御する出力制御手段と、心拍の脈動が検出されたときに前記出力制御手段を介して出力された画像信号を表示する表示手段と、を具備し、前記観察像取得手段により取得された観察像と、前記表示手段に表示される脈動を含む画像との比較観察を可能にする。
また、本発明の第２の態様に係る手術用顕微鏡システムは、患者の術部からの光線に基いて術者により観察される観察像を取得する観察像取得手段と、患者の術部からの光線に基いて撮像を行い、画像信号を取得する画像取得手段と、患者の心拍に基づいて脈動を検出する脈動検出手段と、前記脈動検出手段により脈動が検出されたか否かに基づいて、前記画像取得手段により取得された画像信号を脈動を含む画像と、脈動がない画像の２種類の画像に振り分ける画像振り分け手段と、前記画像振り分け手段により振り分けられた２種類の画像を並置して表示する表示手段と、を具備し、前記表示手段に表示される脈動を含む画像と脈動のない画像との比較観察を可能にする。
また、本発明の第３の態様に係る手術用顕微鏡システムは、患者の術部からの光線に基いて術者により観察される観察像を取得する観察像取得手段と、患者の術部からの光線に基いて撮像を行い、画像信号を取得する画像取得手段と、患者の心拍に基づいて脈動を検出する脈動検出手段と、前記脈動検出手段により脈動が検出されたか否かに基づいて、前記画像取得手段により取得された画像信号の出力を制御する出力制御手段と、心拍の脈動が検出されたときに前記出力制御手段を介して出力された画像信号と、前記観察像取得手段により取得された観察像とを、観察視野内に共に表示する表示手段と、を具備し、前記表示手段により視野内に共に表示される脈動を含む画像と、前記観察像との比較観察を可能にする。
また、本発明の第４の態様に係る手術用顕微鏡システムは、患者の術部を照射するための光線を発生する光源と、該光源からの光線を遮断するシャッタと、該シャッタの開閉を制御するシャッタ制御手段とを備えた照明光源と、患者の術部からの光線に基いて撮像を行い、画像信号を取得する画像取得手段と、患者の心拍に基づいて脈動を検出する脈動検出手段と、前記脈動検出手段により脈動が検出される周期に合わせてパルス信号を出力するパルス信号出力手段と、を具備し、前記シャッタ制御手段は、脈動を含む観察像と、脈動のない観察像とが所定の割合で得られるように、前記パルス信号の周波数に基づいた周波数で前記シャッタを開閉させる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。
【０００９】
（第１実施形態）
（構成）
図１は、本発明の第１実施形態に係る撮像システムの全体構成を示す図である。１は手術用顕微鏡、２は心臓の鼓動を検出する心電計、３は同期回路、４は画像表示モニターである。上記した手術用顕微鏡１と、心電計２と、画像表示モニター４はそれぞれ、同期回路３に接続されている。
【００１０】
また、心電計２には患者の体表面に貼り付けられた電極３１が接続されている。
【００１１】
図２は、図１に示す手術用顕微鏡の光学系の構成を示す図である。本実施形態の手術用顕微鏡の光学系は、破線で囲われた観察光学系５と、同じく破線で囲われた撮影光学系６からなる。
【００１２】
まず観察光学系５について説明する。観察光学系５は、対物レンズ７と、左右一対の変倍光学系８ａ、８ｂと、光束を２つに分けるビームスプリッター９と、左右一対の結像光学系１０ａ、１０ｂと、左右一対の接眼レンズ１２ａ、１２ｂとから構成される。また、１１ａ、１１ｂは、結像光学系１０ａ、１０ｂによって形成される各々の結像点である。
【００１３】
次に、撮影光学系６について説明する。撮影光学系６は、結像光学系１４と、この結像光学系１４による結像点に置かれた撮像素子１５と、この撮像素子１５を制御し、その出力を画像信号に変換するカメラコントロールユニット（以下、ＣＣＵと呼ぶ）１６とから構成される。
【００１４】
図３は、図１で説明した同期回路３の構成を示すブロック図である。この同期回路３には３つの外部端子１７〜１９が設けられており、１７は画像信号入力端子、１８は心電図入力端子、１９は画像信号出力端子である。画像信号入力端子１７は、図示せぬケーブルによりＣＣＵ１６（図２）に接続される。また、心電図入力端子１８は、図示せぬケーブルにより心電計２（図１）に接続される。また、画像信号出力端子１９は、図示せぬケーブルにより画像表示モニター４（図１）に接続される。
【００１５】
同期回路３は、心電図信号から心臓の鼓動を識別する心電図信号識別部２０と、上記画像信号入力端子１７及び心電図入力端子１８を接続するスイッチ２２と、このスイッチ２２を制御するスイッチ制御回路２１とから構成される。
【００１６】
さらに、上記した心電計２と心電計２の電極とは心拍検出器を構成し、上記した画像表示モニター４と同期回路３とは同期観察手段を構成する。
【００１７】
（作用）
以下に、上記した構成の作用を説明する。図２の術部Ｐを発した光は、対物レンズ７、変倍光学系８ａ、８ｂ、ビームスプリッター９、結像光学系１０ａ、１０ｂ、接眼レンズ１２ａ、１２ｂを介して術者に到達する。術者はこの光により、顕微鏡観察像の立体観察を行う。
【００１８】
また、術部Ｐを発した光は、ビームスプリッター９で分割されて、結像レンズ１４によって、撮像素子１５上で結像されることにより、撮像が行われる。撮像素子１５からの出力信号は、ＣＣＵ１６で画像信号に変換される。この撮像された画像を以後、撮像画像と呼ぶ。
【００１９】
また、患者の体表面に貼り付けられた電極３１を介して得られた心電状態を表わす信号は心電計２により増幅されて心電図信号として出力される。
【００２０】
心電図信号は心電図入力端子１８を介して同期回路３に入力される。心電図信号識別部２０は、入力された心電図信号が閾値に達しているかで心臓が脈を打っている時（脈動時）か、それ以外の時かを判断する。そして、脈動時であると判断された場合には、スイッチ制御回路２１に識別信号を送り、本識別信号の入力によりスイッチ２２を閉じて画像信号入力端子１７と画像信号出力端子１９を接続する。これによって、心臓が脈動したときの撮像画像がＣＣＵ１６から画像信号入力端子１７を介して入力され、画像信号出力端子１９を介して出力されて画像表示モニター４に表示される。この画像を以後モニター表示画像と呼ぶ。
【００２１】
図４（Ａ）、（Ｂ）は、手術用顕微鏡で同じ術部を観察した時に得られる顕微鏡観察像あるいはモニター表示画像を示している。
【００２２】
図４（Ａ）は脈動時以外に観察される像であり、図４（Ｂ）は脈動時に観察される像である。また、１００は正常な血管、１０１は血流の悪い異常な血管である。また、脈動時に観察される像のＡ部は、血流の悪い異常な血管１０１の異常部位を示している。
【００２３】
血流の悪い異常な血管１０１は、顕微鏡観察像として、脈動時以外に観察される像（図４（Ａ））と、脈動時に観察される像（図４（Ｂ））の両方に、ある割合で観察される。しかし、図４（Ｂ）に示すような脈動時の観察像は観察される頻度が極めて低いため術者には認識されにくく、通常、術者により観察されるのは、図４（Ａ）に示すような脈動時以外の観察像である。
【００２４】
一方、画像表示モニター４には、上記した方法により図４（Ｂ）に示すようなモニター表示画像が表示されるので、血管の一部が膨れた部位（Ａで示す部位）が観察される。術者は画像表示モニター４のモニター表示画像と手術用顕微鏡１の顕微鏡観察像とを比較することで異常な血管の有無を診断する。
【００２５】
（効果）
上記した第１実施形態によれば、ＣＣＵ１６からの撮像画像を心電図信号に同期して画像表示モニター４に表示する構成としたので、異常な血管が脈動している瞬間をモニター表示画像から確実に把握することができる。さらに、術者は、顕微鏡観察像とモニター表示画像とを比較することで異常な血管の有無を確実に診断できる。
【００２６】
（第２実施形態）
（構成）
以下に本発明の第２実施形態を説明する。第２実施形態は、上記した第１実施形態における同期回路３の代わりに、心電図同期画像処理回路を設けたことを特徴とする。
【００２７】
図５は、第２実施形態における心電図同期画像処理回路１０２の構成を示す図である。心電図同期画像処理回路１０２には３つの外部端子２４〜２６が設けられており、２４は画像信号入力端子、２５は画像信号出力端子、２６は心電図入力端子である。画像信号入力端子２４は、図示せぬケーブルにより前記手術用顕微鏡のＣＣＵ１６（図２）に接続されている。画像信号出力端子２５は、図示せぬケーブルにより画像表示モニター４（図１）に接続されている。心電図入力端子２６は、図示せぬケーブルにより心電計２（図１）に接続されている。
【００２８】
心電図同期画像処理回路１０２は、心電図信号識別部２０と同様に、心電図信号から心臓の鼓動を識別する心電図信号識別部２７と、画像の振り分けを行なって後述する画像メモリに書き込む画像振り分け回路２８と、それぞれモニター１画面分の画像データを記憶する画像メモリ２９ａ，２９ｂと、画像処理を行なうミキサー３０とから構成される。
【００２９】
さらに、画像表示モニター４と心電図同期画像処理回路１０２とは同期観察手段を構成する。
【００３０】
（作用）
以下に、上記した構成の作用を説明する。まず、心電図同期画像処理回路１０２の心電図入力端子２５を介して心電図信号を入力する。心電図信号識別部２７は、入力された心電図信号が閾値に達しているか否かで心臓が脈を打っている時か、それ以外の時かを判断する。そして、脈を打っている時であると判断された場合には、画像振り分け回路２８に識別信号を送る。
【００３１】
画像振り分け回路２８はまず、画像信号入力端子２４より入力される画像信号を画像データに変換する。次に、心電図信号識別部２７から識別信号が送られてきているときには、メモリ２９ａに前記画像データを送り、それ以外のときはメモリ２９ｂに前記画像データを送る。
【００３２】
ミキサー３０は、メモリ２９ａ、２９ｂから画像データを読み込み、２つの画像が横に並ぶように一画面に合成し、その画像を画像出力信号に変換して、画像信号出力端子２５を介して画像表示モニター４に送る。
【００３３】
図６は、画像表示モニター４に表示される像の一例を示す図である。画像表示モニター４には、図６に示すように、異常な血管が脈動している像４ｂと、脈動していない像４ａとが横に並んだ状態で画像として表示される。
【００３４】
（効果）
上記した第２実施形態によれば、モニター４に異常な血管が脈動している瞬間の画像と、そうでないときの画像を同時に表示するようにしたので、術者は、画像表示モニター４に表示された２つの画像を比較することで異常な血管の有無を容易に診断でき、モニター表示画像と顕微鏡観察像とを見比べる必要がない。
【００３５】
（第３実施形態）
（構成）
以下に本発明の第３実施形態を説明する。第３実施形態は上記した第１実施形態と比較して次の４点が異なる。
【００３６】
（１）前記したビームスプリッター９（図２）の代わりに、左右一対の光束両方を分割するビームスプリッターが配置されていること。
【００３７】
（２）左右一対の光束それぞれに対して撮影系が配置されていること。
【００３８】
（３）前記した画像表示モニター４の代わりに、手術用顕微鏡の視野内に左右別々の画像を表示する、左右一対の視野内表示機能が設けられ、モニター表示画像を表示すること。
【００３９】
（４）前記した同期回路３と同じ構成の同期回路が２つ配置され、一方が、右側の視野内表示機能を備えてＣＣＵと接続され、もう一方が左側の視野内表示機能を備えてＣＣＵと接続される。
【００４０】
さらに、視野内表示機能と心電図同期画像処理回路１０とは同期観察手段を構成する。
【００４１】
図７は、手術用顕微鏡の光学系の構成を示す図である。ここでは、本実施形態の手術用顕微鏡の光学系のうち、図２に示す光学系と異なる点のみについて説明する。
【００４２】
まず、撮影光学系１０３について説明する。撮影光学系１０３は、左右一対の結像光学系１０４ａ、１０４ｂと、結像光学系１０４ａ、１０４ｂの結像点におかれた左右一対の撮像素子１０５ａ、１０５ｂと、撮像素子１０５ａ、１０５ｂを制御し、その出力を画像信号に変換するＣＣＵ１０６ａ、１０６ｂとから構成される。
【００４３】
次に、視野内表示の光学系３１ａ、３１ｂの構成要素について説明する。光学系３１ａは、視野内表示モニター３２ａと、レンズ３３ａと、結像レンズ３４ａとから構成される。視野内表示モニター３２ａはＣＣＵ１０６ａに前記した同期回路３と同じ構成の回路を介して図示せぬケーブルにより接続されている。
【００４４】
同様にして、光学系３１ｂは、視野内表示モニター３２ｂと、レンズ３３ｂと、結像レンズ３４ｂとから構成される。視野内表示モニター３２ｂは前記した同期回路３と同じ構成の回路を介して図示せぬケーブルにより、ＣＣＵ１０６ｂに接続されている。
【００４５】
次に観察光学系５について説明する。観察光学系５には、映像を視野内に導く左右一対のプリズム３５ａ，３５ｂが設けられている。このプリズム３５ａ，３５ｂは、その端面の一辺が接眼レンズ１２ａ、１２ｂに平行であり、その端面が結像点１１ａ、１１ｂと一致するように配置されている。また、前記左右一対の結像光学レンズ３４ａ、３４ｂによる左右一対の結像点は結像点１１ａ、１１ｂと一致する。観察光学系５にはさらに、左右一対の光束を２つに分割するビームスプリッター２００が設けられている。
【００４６】
（作用）
以下に、上記した構成の作用を説明する。まず、左右一対の視野内表示モニター３２ａ、３２ｂは前記画像表示モニター４と同様に、血流の悪い異常な血管が膨らんでいる瞬間の映像を表示する。視野内表示モニター３２ａ、３２ｂで表示された画像は左右一対のレンズ３３ａ、３３ｂ、結像光学系結像レンズ３４ａ、３４ｂ、映像を視野内に導くプリズム３５ａ，３５ｂを経て、手術用顕微鏡の観察視野内の一部に表示され、それを術者が観察する。
【００４７】
図８は、第３実施形態を実施した場合の顕微鏡観察視野で観察される像の一例を示す図である。図８は、右眼の表示例を示している。この観察される視野３８内に表示される観察像３９を視野内表示画像と呼ぶ。右眼に表示される視野内表示画像は右側の撮像素子で撮影された撮像画像であり、左眼に表示された視野内表示画像は左側の撮像素子で撮影された撮像画像であるため、術者は視野内表示画像を立体観察することになる。
【００４８】
（効果）
上記した第３実施形態によれば、顕微鏡視野内に異常な血管が脈動している瞬間の画像とそうでないときの画像を顕微鏡視野内に同時に表示するようにしたので、顕微鏡視野内の２つの画像を比較することで異常な血管の有無を診断できる。このため、診断のために手術用顕微鏡から眼を離さず診断できるのでわずらわしくない。さらに、撮影画像を立体視できるため、血流の悪い異常な血管の膨らみをより正確に診断できる。
【００４９】
（第４実施形態）
（構成）
以下に本発明の第４実施形態を説明する。図９は、本発明の第４実施形態に係る撮像システムの全体構成を示す図である。４０は手術用顕微鏡、２は心電計、４１は同期シャッター制御回路、４２は手術用顕微鏡の照明光源である。心電計２、手術用顕微鏡の照明光源４２は同期シャッター制御回路４１に接続されている。また、照明光源４２はライトガイドを通じて鏡体に接続されている。また、心電計２には患者の体表面に貼り付けられた電極３１が接続されている。
【００５０】
図１０は、図９に示す手術用顕微鏡の光学系の構成を示す図である。本実施形態の手術用顕微鏡の光学系は、観察光学系２０９と、照明光学系４３とからなる。
【００５１】
まず観察光学系２０９について説明する。観察光学系２０９は、対物レンズ７と、紙面垂直方向に並べられた左右一対の変倍光学系８ａ、８ｂと、紙面垂直方向並べられた左右一対の結像光学系１０ａ、１０ｂと、紙面垂直方向に並べられた左右一対の接眼レンズ１２ａ、１２ｂとから構成される。１１ａ、１１ｂは前記結像光学系１０ａ、１０ｂによって形成される各々の結像点であり、紙面垂直方向に並んでいる。
【００５２】
次に照明光学系４３について説明する。照明光学系４３は、上記照明光源４２に接続されたライトガイドの出射口４４と、照明レンズ２１０と、照明プリズム４５とからなる。
【００５３】
図１１は、上記した照明光源４２の構成を示す図である。照明光源４２は、照明用ランプ４６と、集光レンズ４７と、シャッター４８と、シャッター４８を駆動するモーター４９と、モーター４９を駆動し同期シャッター制御回路に接続されている、モータードライバ５０とから構成されている。５１はライトガイドの受光部である。
【００５４】
なお、手術用顕微鏡光源内に設けられた照明光を遮断するシャッター４８と、シャッターの開閉を制御する同期シャッター制御回路４１と、手術用顕微鏡の観察光学系２０９とは同期観察手段を構成する。
【００５５】
（作用）
以下に、上記した構成の作用を説明する。まず、同期シャッター制御回路４１の作用を説明する。同期シャッター制御回路４１は心電計２から心電図信号を受け取り、その心電図信号が閾値に達しているか否かにより、心臓が脈を打っている時（脈動時）か、それ以外の時かを判断し、心電図の周期にあわせて心電図の周期のパルス信号を発振する。
【００５６】
次に、照明光源４２の作用を説明する。照明光源４２内のモータドライバ５０は、心電図の周期のパルス信号が同期シャッター制御回路４１から入力されるとモーター４９を駆動し、入力されたパルス信号の周波数に対し、任意倍の周波数でシャッター４８を開閉する。シャッター４８が開いているとき、照明用ランプ４６より発せられた光は、集光レンズ４７、ライトガイドの受光部５１を介してライトガイドに送られる。
【００５７】
このライトガイドから伝達された照明光は、ライトガイドの出射口４４、照明レンズ２１０、照明プリズム４５、対物レンズ７を介して術部Ｐに照射される。術部Ｐからの反射光は観察光学系５を通り術者に観察される。
【００５８】
次に、シャッター４８がパルス信号の３倍の周波数で開閉している場合の作用を説明する。
【００５９】
図１２は、シャッター４８の開閉タイミングと、同期シャッター制御回路４１から出力されるパルス信号の波形との関係を示す図である。図１２のグラフの横軸は時刻をあらわす。縦軸はパルス信号の出力値である。１０７はパルス信号の波形である。また、△印と×印はともにシャッター４８が開かれているときを示しているが、×印の時はパルス信号が出力されていないときであり、△印の時はそれ以外の時である。そのため、×印の時は、図４（Ｂ）に示す像のように血流の悪い異常な血管が膨らんだ像が表示されるが、△印の時は図４（Ａ）に示すような表示がなされる。この場合、図４（Ｂ）の像が１回表示されると、図４（Ａ）の像は２回の割合で表示される。これにより術者は、血流の悪い異常な血管の異常部位Ａが脈動している状態を観察することができる。
【００６０】
（効果）
上記した第４実施形態によれば、心電図の周期と同期して照明光を発光させて、術者に異常部位が脈動して見えるようにしたので、術者は容易に異常部位を診断できる。また、第３実施形態と同様に、術者は顕微鏡の接眼レンズから眼を離さないで診断できる。
【００６１】
さらに、視野内表示用光学系、撮影光学系が不要であり、光源のライトガイドに心電図と同期するシャッターを設ければよいため、安価に実施できる。
【００６２】
（第５実施形態）
（構成）
以下に本発明の第５実施形態を説明する。第５実施形態の全体構成は図１から心電計２を除くとともに、図１の同期回路３の代わりに後述する画像比較画像処理回路を備えていることを特徴とする。この画像比較画像処理回路は、手術用顕微鏡１および画像表示モニター４に接続される。
【００６３】
また、手術用顕微鏡の観察光学系、撮影光学系の構成については第１実施形態と全く同様である。
【００６４】
図１３は、本発明の第５実施形態の画像比較画像処理回路２０１の構成を示す図である。画像比較画像処理回路２０１には２つの外部端子２０２、２０３が設けられており、２０２は画像信号入力端子であり、図示せぬケーブルでＣＣＵ１６（図２）に接続されている。また、２０３は画像信号出力端子であり、図示せぬケーブルで画像表示モニター４（図１）に接続されている。
【００６５】
画像比較画像処理回路２０１は、画像信号を画像データに変換する画像信号変換回路２０４と、画像データをその時刻のデータとともに保存する画像保存装置２０５と、画像保存装置２０５から保存された任意の時刻の画像データを読み出して出力する画像読み出し回路２０６と、入力された２つの画像の各々画素データを比較して輝度の差が閾値を超えた画素の座標値を出力する画像比較回路２０７と、入力された画像データに、指定された座標値に変換した画素に特別色で重像し、その画像データを画像信号に変換して出力する画像処理回路２０８とから構成される。
【００６６】
（作用）
以下に、上記した構成の作用を説明する。ＣＣＵ１６（図２）から入力された画像信号は、画像信号入力端子２０２を介して画像比較画像処理回路２０１に入力され、画像信号変換回路２０４によって画像データに変換される。以後、この変換された画像データを撮像画像データと呼ぶ。撮像画像データは、時刻の情報とともに画像保存装置２０５に保存され、同時に画像比較回路２０７、画像処理回路２０８にも入力される。
【００６７】
同時に、画像読み出し回路２０６は、画像保存装置２０５から前もって設定した任意の時間前に保存された画像データを読み出し、画像比較回路２０７に入力する。以後この読み出された画像データを保存画像データとよぶ。
【００６８】
画像比較回路２０７は、入力された保存画像データと撮影画像データの座標の対応する各々の画素の輝度について差分を計算する。そして、その値が閾値を越えた画素は鬱血が発生していると判断し、その画素の座標データを画像処理回路２０８に入力する。以後、この座標データを鬱血発生箇所座標データと呼ぶ。
【００６９】
画像処理回路２０８は、撮像画像データと鬱血発生箇所座標データを受け取って、鬱血発生箇所座標データに対応する撮像画像データには特別色を重像する画像処理を施し、画像信号出力端子２０３を介して出力する。撮像画像データは画像表示モニター４（図１）に表示される。術者は画像表示モニター４を観察して、特別色が重像された部分を観察し、鬱血の発生を診断する。
【００７０】
（効果）
上記した第５実施形態によれば、画像表示モニター４上に鬱血が発生している場所に特別色が重像された状態で、撮影画像が表示されるため、術者は容易に鬱血の発生を診断できる。
【００７１】
（第６実施形態）
（構成）
以下に本発明の第６実施形態を説明する。第６実施形態は、上記した第５実施形態と比較して次の２点が異なる。
【００７２】
（１）顕微鏡の光学系が、図７に示す第３実施形態と同じ光学系であり、観察光学系５、撮影光学系１０３、視野内表示光学系３１ａ、３１ｂを備えている。なお、視野内表示光学機能は画像表示モニター４の代わりである。
【００７３】
（２）画像比較画像処理回路２０１と同じ構成の画像比較画像処理回路が２つあり、一方の画像比較画像処理回路は右側の視野内表示機能を備え、一方のＣＣＵと接続されている。もう一方の画像比較画像処理回路は左側の視野内表示機能を備え、他方のＣＣＵと接続されている。
【００７４】
視野内表示モニター３２ａは、画像比較画像処理回路２０１と同じ構成の画像比較画像処理回路を介してＣＣＵ１０６ａに接続されている。同様に、視野内表示モニター３２ｂは、画像比較画像処理回路２０１と同じ構成の画像比較画像処理回路を介してＣＣＵ１０６ｂに接続されている。
【００７５】
（作用）
以下に、上記した構成の作用を説明する。左右一対の視野内表示モニター３２ａ、３２ｂには、第５実施形態の画像表示モニター４と同様に、鬱血が発生した部分に特別色が重像された画像が表示される。このとき、右眼に表示される視野内表示画像は右側の撮像素子で撮影された撮像画像に画像比較画像処理回路２０１で画像処理を施したものであり、左眼に表示された視野内表示画像は左側の撮像素子で撮影された撮像画像に画像比較画像処理回路２０１で画像処理を施したものであるため、術者は視野内表示画像を立体観察することになる。
【００７６】
（効果）
上記した第６実施形態によれば、視野内表示モニター３２ａ、３２ｂ上に表示される撮影画像の鬱血が発生している場所に特別色が重像されるため、術者は容易に鬱血の発生を診断でき、診断のために手術用顕微鏡から眼を離さず診断できるようになり、わずらわしくない。
【００７７】
上記した具体的な実施形態から以下のような構成の発明を抽出することができる。
【００７８】
付記１．観察画像を撮影する撮影手段と画像を表示する表示手段を有する手術用顕微鏡において、
患者の心臓の鼓動を検出する心拍検出器と、
前記心拍検出器によって検出された心臓の鼓動と関連付けて、撮影手段によって撮影された画像を表示手段に表示させる同期表示手段と、
を備えることを特徴とする手術用顕微鏡システム。
【００７９】
付記２．２つ以上の画像を前記表示手段に同時に表示するために画像処理する、画像混合手段を備えることを特徴とする付記１に記載する手術用顕微鏡システム。
【００８０】
付記３．前記画像表示手段として、画像を手術顕微鏡観察視野内に表示する視野内表示装置、又は手術顕微鏡観察視野内に重像する重像表示装置を備えることを特徴とする付記１または付記２に記載する手術用顕微鏡システム。
【００８１】
付記４．術部を照明する照明手段を有する手術用顕微鏡システムにおいて、
照明を遮る照明遮断手段と前記心拍検出器と前記心拍検出器によって検出された心臓の鼓動と関連付けて、前記照明遮断手段を制御する照明制御手段を備えることを特徴とする手術用顕微鏡システム。
【００８２】
付記５．観察画像を撮影する撮影手段と、撮影された画像を保存する画像保存手段と、画像を表示する画像表示手段を有する手術用顕微鏡システムにおいて、
保存された画像を比較する画像比較手段と、
画像の相違点を術者に知らせる通知手段と、
を備えることを特徴とする手術用顕微鏡システム。
【００８３】
付記６．前記画像比較手段は、比較する画像の対応する画素の輝度の差分値で比較する画素差分値画像比較手段であることを特徴とする付記５．に記載する手術用顕微鏡システム。
【００８４】
付記７．前記画像表示手段として、画像を手術顕微鏡観察視野内に表示する視野内表示装置、又は手術顕微鏡観察視野内に重像する重像表示装置を備えることを特徴とする付記５または付記６に記載する手術用顕微鏡システム。
【００８５】
（付記１〜４の従来技術）
従来、脳神経外科においては、より微細な手術を確実に行うために、術部を立体で拡大観察する手術用顕微鏡システムが使われている。
【００８６】
脳神経外科の手術においては、術部の正常な多くの血管の中から、ほんの一部の障害により血流が悪くなっている血管を発見する方法が提案されている。
【００８７】
例えば、特開平６−２６５７９４号公報は次のような方法を提案している。血流の悪い部分は、脈を打ったときに、一瞬その部位が膨れる。そこで、手術用顕微鏡に備えられたＴＶカメラを用いて観察映像を記録し、記録した画像をコマ送りで再生して一瞬膨らむ血管をさがし、異常な血管の位置を観察していた。
【００８８】
（付記１〜４の発明が解決しようとする課題）
しかし、手術用顕微鏡システムを使用して血流の悪い異常な血管を発見するためには、手術を中断しシステムを操作して、血管が膨らんでいる保存画像を探す必要があり時間がかかった。また、コマ送りされる多くの画像のうち、血流の悪い異常血管を発見できるのは、脈を打ったときの画像だけであり、見落とされることが多かった。そのため実際の手術では、手術が長時間となることもあり、上述した方法を取ったとしても、血流の悪い異常な血管を発見することが難しかった。
【００８９】
したがって、観察視野内に存在する血流の悪い異常な血管などの異常部位を容易に発見できる手術用顕微鏡システムを提供することを目的とする。
【００９０】
（付記５〜７の従来技術）
従来、脳神経外科の手術では脳ベラなどを使用して術部の周辺の組織を押さえることが行なわれているが、圧迫が強すぎるとその部位の機能が損なわれる。圧迫が強すぎることは術部の鬱血によりその部位の色が徐々に変化することで確認できるが、その変化が徐々に起こるため発生が気付きにくい。そこで、鬱血の発生を判断しやすくするためには、特開平６−２６５７９４号公報に開示されているような方法があった。それは、手術用顕微鏡に備えられた術部の撮影手段を用いて、手術用顕微鏡の視野を撮影し一定時間後に、撮影された画像と顕微鏡の観察像で色の違いを比較し、色に変化がある部位に鬱血が起きていると判断する方法である。
【００９１】
（付記５〜７の発明が解決しようとする課題）
しかし、手術部位に鬱血が発生しているかどうかを判断するために、一定時間前の画像を再生する作業が必要であった。さらに、また、脳ベラは複数使用して手術を行うため、それらすべての場所について鬱血の発生を観察比較する必要があり手間がかかった。そのため実際には、上述した方法を取ったとしても、鬱血の発生は術者の経験などにより正確に診断することが難しかった。
【００９２】
したがって、手術中に術部に発生する鬱血が起きたことを術者が正確に診断できる手術用顕微鏡システムを提供することを目的とする。
【００９３】
【発明の効果】
本発明によれば、観察視野内に存在する血流の悪い異常な血管などの異常部位を容易に発見できる手術用顕微鏡システムが提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の第１実施形態に係る撮像システムの全体構成を示す図である。
【図２】図１に示す手術用顕微鏡の光学系の構成を示す図である。
【図３】図１で説明した同期回路３の構成を示すブロック図である。
【図４】手術用顕微鏡で同じ術部を観察した時に得られる顕微鏡観察像あるいはモニター像を示す図である。
【図５】本発明の第２実施形態における心電図同期画像処理回路１０２の構成を示す図である。
【図６】画像表示モニター４に表示される像の一例を示す図である。
【図７】本発明の第３実施形態における手術用顕微鏡の光学系の構成を示す図である。
【図８】第３実施形態を実施した場合の顕微鏡観察視野で観察される像の一例を示す図である。
【図９】本発明の第４実施形態の全体システムを示す図である。
【図１０】図９に示す手術用顕微鏡の光学系の構成を示す図である。
【図１１】照明光源４２の構成を示す図である。
【図１２】シャッター４８の開閉タイミングと、同期シャッター制御回路４１から出力されるパルス信号の波形との関係を示す図である。
【図１３】本発明の第４実施形態の画像比較画像処理回路２０１の構成を示す図である。
【符号の説明】
１手術用顕微鏡
２心電計
３同期回路
４画像表示モニター
５観察光学系
６撮影光学系
７対物レンズ
８ａ、８ｂ変倍光学系
９ビームスプリッター
１０ａ、１０ｂ結像光学系
１２ａ、１２ｂ接眼レンズ
１４結像光学系
１５撮像素子
１６カメラコントロールユニット（ＣＣＵ）
１７画像信号入力端子
１８心電図入力端子
１９画像信号出力端子
２０心電図信号識別部
２１スイッチ制御回路
２２スイッチ
３１電極[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an imaging system, and more particularly to a surgical microscope system used when operating a minute affected area in neurosurgery, otolaryngology, plastic surgery, ophthalmology, and the like.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, in neurosurgery, a surgical microscope system that magnifies and observes a surgical part in a three-dimensional manner has been used in order to reliably perform finer surgery.
[0003]
In neurosurgery, a method has been proposed in which only a small number of blood vessels whose blood flow has deteriorated due to a disorder are found out of many normal blood vessels in the surgical site.
[0004]
For example, Japanese Patent Laid-Open No. 6-265794 proposes the following method. It is known that the blood flow of the part where the blood flow is bad swells for a moment when the pulse is beaten. In view of this, an observation video is recorded using a TV camera provided in a surgical microscope, and the position of an abnormal blood vessel is observed by searching for a blood vessel that swells momentarily by reproducing the recorded image by frame advance.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, in order to detect abnormal blood vessels with poor blood flow using a surgical microscope system, it is necessary to interrupt the operation and operate the system to search for stored images with swelled blood vessels. Cost. Also, among many images that are frame-advanced, abnormal blood vessels with poor blood flow can only be found when the pulse is struck, and are often overlooked. Therefore, in an actual operation, the operation may take a long time, and even if the above-described method is used, it may be difficult to find an abnormal blood vessel with poor blood flow.
[0006]
  The present invention has been made paying attention to such a problem, and the object of the present invention is to easily find abnormal sites such as abnormal blood vessels with poor blood flow existing in the observation visual field.Surgical microscope systemIs to provide.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
  In order to achieve the above object, the present inventionSurgical microscope according to the first aspectthe system,An observation image acquisition means for acquiring an observation image observed by the operator based on light rays from the patient's surgical site; and an image acquisition means for performing image pickup based on light rays from the patient's surgical site and acquiring image signals. Pulsation detection means for detecting pulsation based on the heartbeat of the patient, and output control means for controlling the output of the image signal acquired by the image acquisition means based on whether or not the pulsation is detected by the pulsation detection means Display means for displaying an image signal output via the output control means when a pulsation of a heartbeat is detected, an observation image acquired by the observation image acquisition means, and the display means Comparison observation with an image including pulsation displayed on the screen is made possible.
  The surgical microscope system according to the second aspect of the present invention includes an observation image acquisition means for acquiring an observation image observed by the operator based on a light beam from the patient's surgical section, and a patient's surgical section. Based on whether the pulsation is detected by the pulsation detecting means, the pulsation detecting means for detecting the pulsation based on the heartbeat of the patient, the image acquisition means for taking an image based on the light beam and acquiring the image signal, The image signal acquired by the image acquisition means is divided into two types of images: an image including pulsation and an image having no pulsation, and the two types of images distributed by the image distribution means are displayed side by side. Display means, and enables comparative observation of an image including pulsation displayed on the display means and an image without pulsation.
  Further, the surgical microscope system according to the third aspect of the present invention includes an observation image acquisition means for acquiring an observation image observed by the operator based on a light beam from the patient's surgical section, and a patient's surgical section. Based on whether the pulsation is detected by the pulsation detecting means, the pulsation detecting means for detecting the pulsation based on the heartbeat of the patient, the image acquisition means for taking an image based on the light beam and acquiring the image signal, An output control means for controlling the output of the image signal acquired by the image acquisition means, an image signal output via the output control means when a heartbeat pulsation is detected, and the observation image acquisition means Display means for displaying the observed image together in the observation field of view, and enables comparative observation of the image including the pulsation displayed together in the field of view by the display means and the observed image.
  A surgical microscope system according to a fourth aspect of the present invention controls a light source that generates a light beam for irradiating a surgical site of a patient, a shutter that blocks the light beam from the light source, and the opening and closing of the shutter. An illumination light source including a shutter control unit, an image acquisition unit that captures an image based on a light beam from a surgical site of the patient, and a pulsation detection unit that detects a pulsation based on the heartbeat of the patient A pulse signal output means for outputting a pulse signal in accordance with a period in which pulsation is detected by the pulsation detecting means, and the shutter control means comprises an observation image including pulsation and an observation image without pulsation. The shutter is opened and closed at a frequency based on the frequency of the pulse signal so as to be obtained at a predetermined ratio..
[0008]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0009]
(First embodiment)
(Constitution)
FIG. 1 is a diagram showing an overall configuration of an imaging system according to the first embodiment of the present invention. 1 is a surgical microscope, 2 is an electrocardiograph for detecting heartbeat, 3 is a synchronizing circuit, and 4 is an image display monitor. The surgical microscope 1, the electrocardiograph 2, and the image display monitor 4 are each connected to the synchronization circuit 3.
[0010]
The electrocardiograph 2 is connected to an electrode 31 attached to the patient's body surface.
[0011]
FIG. 2 is a diagram showing the configuration of the optical system of the surgical microscope shown in FIG. The optical system of the surgical microscope of the present embodiment includes an observation optical system 5 surrounded by a broken line and a photographing optical system 6 also surrounded by a broken line.
[0012]
First, the observation optical system 5 will be described. The observation optical system 5 includes an objective lens 7, a pair of left and right variable magnification optical systems 8a and 8b, a beam splitter 9 that divides a light beam into two, a pair of left and right imaging optical systems 10a and 10b, and a pair of left and right eyepieces. It consists of lenses 12a and 12b. Reference numerals 11a and 11b denote image forming points formed by the image forming optical systems 10a and 10b.
[0013]
Next, the photographing optical system 6 will be described. The imaging optical system 6 includes an imaging optical system 14, an imaging element 15 placed at an imaging point by the imaging optical system 14, and a camera control that controls the imaging element 15 and converts its output into an image signal. A unit (hereinafter referred to as CCU) 16 is configured.
[0014]
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of the synchronization circuit 3 described in FIG. The synchronization circuit 3 is provided with three external terminals 17 to 19, where 17 is an image signal input terminal, 18 is an electrocardiogram input terminal, and 19 is an image signal output terminal. The image signal input terminal 17 is connected to the CCU 16 (FIG. 2) by a cable (not shown). The electrocardiogram input terminal 18 is connected to the electrocardiograph 2 (FIG. 1) by a cable (not shown). The image signal output terminal 19 is connected to the image display monitor 4 (FIG. 1) by a cable (not shown).
[0015]
The synchronization circuit 3 includes an electrocardiogram signal identification unit 20 that identifies heartbeat from an electrocardiogram signal, a switch 22 that connects the image signal input terminal 17 and the electrocardiogram input terminal 18, and a switch control circuit 21 that controls the switch 22. Consists of
[0016]
Further, the electrocardiograph 2 and the electrodes of the electrocardiograph 2 constitute a heartbeat detector, and the image display monitor 4 and the synchronization circuit 3 constitute a synchronous observation means.
[0017]
(Function)
The operation of the above configuration will be described below. The light emitted from the surgical part P in FIG. 2 reaches the operator via the objective lens 7, the variable magnification optical systems 8a and 8b, the beam splitter 9, the imaging optical systems 10a and 10b, and the eyepieces 12a and 12b. The surgeon performs stereoscopic observation of the microscopic observation image with this light.
[0018]
Further, the light emitted from the surgical site P is divided by the beam splitter 9 and imaged on the image sensor 15 by the imaging lens 14, so that imaging is performed. An output signal from the image sensor 15 is converted into an image signal by the CCU 16. This captured image is hereinafter referred to as a captured image.
[0019]
A signal representing an electrocardiographic state obtained through the electrode 31 attached to the patient's body surface is amplified by the electrocardiograph 2 and output as an electrocardiogram signal.
[0020]
The electrocardiogram signal is input to the synchronization circuit 3 via the electrocardiogram input terminal 18. The electrocardiogram signal identifying unit 20 determines whether the heart is beating (pulsation) or other times depending on whether the input electrocardiogram signal has reached a threshold value. If it is determined that it is pulsating, an identification signal is sent to the switch control circuit 21, the switch 22 is closed by inputting this identification signal, and the image signal input terminal 17 and the image signal output terminal 19 are connected. Thereby, a captured image when the heart pulsates is input from the CCU 16 via the image signal input terminal 17, output via the image signal output terminal 19, and displayed on the image display monitor 4. This image is hereinafter referred to as a monitor display image.
[0021]
4A and 4B show a microscopic observation image or a monitor display image obtained when the same surgical site is observed with a surgical microscope.
[0022]
FIG. 4A is an image observed at times other than pulsation, and FIG. 4B is an image observed at pulsation. Further, 100 is a normal blood vessel, and 101 is an abnormal blood vessel with poor blood flow. Moreover, the A part of the image observed at the time of pulsation shows the abnormal part of the abnormal blood vessel 101 with poor blood flow.
[0023]
An abnormal blood vessel 101 with poor blood flow is present in both an image observed during pulsation (FIG. 4A) and an image observed during pulsation (FIG. 4B) as microscopic observation images. Observed in proportion. However, the observation image at the time of pulsation as shown in FIG. 4B is very difficult to be recognized by the operator because the frequency of observation is extremely low. Normally, the image observed by the operator is shown in FIG. It is an observation image other than the time of pulsation as shown.
[0024]
On the other hand, since the monitor display image as shown in FIG. 4B is displayed on the image display monitor 4 by the method described above, a part where a part of the blood vessel is swollen (part indicated by A) is observed. The surgeon diagnoses the presence or absence of an abnormal blood vessel by comparing the monitor display image of the image display monitor 4 with the microscope observation image of the surgical microscope 1.
[0025]
(effect)
According to the first embodiment described above, since the captured image from the CCU 16 is displayed on the image display monitor 4 in synchronization with the electrocardiogram signal, the moment when the abnormal blood vessel is pulsating can be reliably detected from the monitor display image. I can grasp it. Furthermore, the surgeon can reliably diagnose the presence or absence of abnormal blood vessels by comparing the microscope observation image and the monitor display image.
[0026]
(Second Embodiment)
(Constitution)
The second embodiment of the present invention will be described below. The second embodiment is characterized in that an electrocardiogram synchronization image processing circuit is provided instead of the synchronization circuit 3 in the first embodiment.
[0027]
FIG. 5 is a diagram illustrating a configuration of the electrocardiogram synchronization image processing circuit 102 according to the second embodiment. The ECG-synchronized image processing circuit 102 is provided with three external terminals 24 to 26, where 24 is an image signal input terminal, 25 is an image signal output terminal, and 26 is an electrocardiogram input terminal. The image signal input terminal 24 is connected to the CCU 16 (FIG. 2) of the surgical microscope by a cable (not shown). The image signal output terminal 25 is connected to the image display monitor 4 (FIG. 1) by a cable (not shown). The electrocardiogram input terminal 26 is connected to the electrocardiograph 2 (FIG. 1) by a cable (not shown).
[0028]
The ECG-synchronized image processing circuit 102, like the ECG signal identification unit 20, includes an electrocardiogram signal identification unit 27 that identifies the heartbeat from the ECG signal, and an image distribution circuit 28 that performs image distribution and writes it into an image memory, which will be described later. Each image memory 29a, 29b stores image data for one screen of the monitor, and a mixer 30 that performs image processing.
[0029]
Further, the image display monitor 4 and the electrocardiogram synchronization image processing circuit 102 constitute a synchronization observation unit.
[0030]
(Function)
The operation of the above configuration will be described below. First, an electrocardiogram signal is input via the electrocardiogram input terminal 25 of the electrocardiogram synchronization image processing circuit 102. The electrocardiogram signal identification unit 27 determines whether the heart is beating or not based on whether or not the input electrocardiogram signal has reached a threshold value. If it is determined that it is time to beat a pulse, an identification signal is sent to the image distribution circuit 28.
[0031]
The image distribution circuit 28 first converts an image signal input from the image signal input terminal 24 into image data. Next, when an identification signal is sent from the electrocardiogram signal identification unit 27, the image data is sent to the memory 29a, and otherwise, the image data is sent to the memory 29b.
[0032]
The mixer 30 reads the image data from the memories 29a and 29b, combines the two images side by side into one screen, converts the image into an image output signal, and displays the image via the image signal output terminal 25. Send to monitor 4.
[0033]
FIG. 6 is a diagram illustrating an example of an image displayed on the image display monitor 4. As shown in FIG. 6, the image display monitor 4 displays an image 4b in which abnormal blood vessels are pulsating and an image 4a in which no abnormal pulsation are arranged side by side as images.
[0034]
(effect)
According to the second embodiment described above, the image at the moment when the abnormal blood vessel is pulsating and the image at the time when the abnormal blood vessel is pulsating are displayed on the monitor 4 at the same time. By comparing these two images, the presence or absence of abnormal blood vessels can be easily diagnosed, and there is no need to compare the monitor display image with the microscopic observation image.
[0035]
(Third embodiment)
(Constitution)
The third embodiment of the present invention will be described below. The third embodiment differs from the first embodiment in the following four points.
[0036]
(1) Instead of the beam splitter 9 (FIG. 2), a beam splitter that divides both a pair of left and right light beams is disposed.
[0037]
(2) An imaging system is arranged for each of the pair of left and right light beams.
[0038]
(3) Instead of the image display monitor 4 described above, a pair of left and right visual field display functions for displaying separate left and right images within the visual field of the surgical microscope are provided, and the monitor display image is displayed.
[0039]
(4) Two synchronization circuits having the same configuration as the above-described synchronization circuit 3 are arranged, one is connected to the CCU with the right-side visual field display function, and the other is provided with the left-side visual field display function. Connected.
[0040]
Further, the in-field display function and the ECG-synchronized image processing circuit 10 constitute synchronous observation means.
[0041]
FIG. 7 is a diagram illustrating a configuration of an optical system of a surgical microscope. Here, only the differences from the optical system shown in FIG. 2 among the optical systems of the surgical microscope of this embodiment will be described.
[0042]
First, the photographing optical system 103 will be described. The imaging optical system 103 controls the pair of left and right imaging optical systems 104a and 104b, the pair of left and right imaging elements 105a and 105b placed at the imaging points of the imaging optical systems 104a and 104b, and the imaging elements 105a and 105b. The CCUs 106a and 106b convert the output into image signals.
[0043]
Next, components of the optical systems 31a and 31b for in-field display will be described. The optical system 31a includes an in-field display monitor 32a, a lens 33a, and an imaging lens 34a. The in-field display monitor 32a is connected to the CCU 106a via a circuit (not shown) through a circuit having the same configuration as that of the synchronization circuit 3 described above.
[0044]
Similarly, the optical system 31b includes an in-field display monitor 32b, a lens 33b, and an imaging lens 34b. The in-field display monitor 32b is connected to the CCU 106b by a cable (not shown) through a circuit having the same configuration as that of the synchronization circuit 3 described above.
[0045]
Next, the observation optical system 5 will be described. The observation optical system 5 is provided with a pair of left and right prisms 35a and 35b for guiding an image into the field of view. The prisms 35a and 35b are arranged so that one end face thereof is parallel to the eyepieces 12a and 12b and the end face coincides with the imaging points 11a and 11b. Further, the pair of left and right imaging points by the pair of left and right imaging optical lenses 34a and 34b coincide with the imaging points 11a and 11b. The observation optical system 5 is further provided with a beam splitter 200 that splits a pair of left and right light beams into two.
[0046]
(Function)
The operation of the above configuration will be described below. First, like the image display monitor 4, the pair of left and right in-field display monitors 32 a and 32 b displays an image at the moment when an abnormal blood vessel with poor blood flow is inflated. The images displayed on the visual field display monitors 32a and 32b are observed with a surgical microscope through a pair of left and right lenses 33a and 33b, an imaging optical system imaging lens 34a and 34b, and prisms 35a and 35b that guide the image into the visual field. It is displayed in a part of the field of view and the operator observes it.
[0047]
FIG. 8 is a diagram illustrating an example of an image observed in the microscope observation field when the third embodiment is implemented. FIG. 8 shows a display example of the right eye. The observation image 39 displayed in the observed visual field 38 is referred to as a visual field display image. The in-field display image displayed on the right eye is a captured image captured by the right image sensor, and the in-field display image displayed on the left eye is an image captured by the left image sensor. The person stereoscopically observes the display image in the field of view.
[0048]
(effect)
According to the third embodiment described above, an image at the moment when an abnormal blood vessel is pulsating in the microscope field and an image when it is not are displayed simultaneously in the microscope field. The presence or absence of abnormal blood vessels can be diagnosed by comparing the images. For this reason, since it can diagnose without taking an eye off from a surgical microscope for diagnosis, it is not troublesome. Furthermore, since the captured image can be stereoscopically viewed, it is possible to more accurately diagnose abnormal blood vessel swelling with poor blood flow.
[0049]
(Fourth embodiment)
(Constitution)
The fourth embodiment of the present invention will be described below. FIG. 9 is a diagram showing an overall configuration of an imaging system according to the fourth embodiment of the present invention. Reference numeral 40 denotes a surgical microscope, 2 denotes an electrocardiograph, 41 denotes a synchronous shutter control circuit, and 42 denotes an illumination light source of the surgical microscope. The electrocardiograph 2 and the illumination light source 42 of the surgical microscope are connected to a synchronous shutter control circuit 41. The illumination light source 42 is connected to the mirror through a light guide. The electrocardiograph 2 is connected to an electrode 31 attached to the patient's body surface.
[0050]
FIG. 10 is a diagram showing a configuration of an optical system of the surgical microscope shown in FIG. The optical system of the surgical microscope according to this embodiment includes an observation optical system 209 and an illumination optical system 43.
[0051]
First, the observation optical system 209 will be described. The observation optical system 209 includes an objective lens 7, a pair of left and right zooming optical systems 8a and 8b arranged in a direction perpendicular to the paper surface, a pair of left and right imaging optical systems 10a and 10b arranged in a direction perpendicular to the paper surface, and a paper surface vertical. It is composed of a pair of left and right eyepieces 12a and 12b arranged in the direction. Reference numerals 11a and 11b denote image forming points formed by the image forming optical systems 10a and 10b, which are arranged in the direction perpendicular to the paper surface.
[0052]
Next, the illumination optical system 43 will be described. The illumination optical system 43 includes a light guide exit 44 connected to the illumination light source 42, an illumination lens 210, and an illumination prism 45.
[0053]
FIG. 11 is a diagram showing the configuration of the illumination light source 42 described above. The illumination light source 42 includes an illumination lamp 46, a condenser lens 47, a shutter 48, a motor 49 that drives the shutter 48, and a motor driver 50 that drives the motor 49 and is connected to a synchronous shutter control circuit. It is configured. Reference numeral 51 denotes a light receiving portion of the light guide.
[0054]
The shutter 48 for blocking the illumination light provided in the surgical microscope light source, the synchronous shutter control circuit 41 for controlling opening / closing of the shutter, and the observation optical system 209 of the surgical microscope constitute synchronous observation means.
[0055]
(Function)
The operation of the above configuration will be described below. First, the operation of the synchronous shutter control circuit 41 will be described. The synchronous shutter control circuit 41 receives an electrocardiogram signal from the electrocardiograph 2 and determines whether the heart is pulsing (during pulsation) or other times depending on whether or not the electrocardiogram signal has reached a threshold value. Then, a pulse signal having an electrocardiogram cycle is oscillated in accordance with the electrocardiogram cycle.
[0056]
Next, the operation of the illumination light source 42 will be described. The motor driver 50 in the illumination light source 42 drives the motor 49 when a pulse signal having an electrocardiogram period is input from the synchronous shutter control circuit 41, and the shutter 48 has a frequency that is an arbitrary multiple of the frequency of the input pulse signal. Open and close. When the shutter 48 is open, the light emitted from the illumination lamp 46 is sent to the light guide via the condenser lens 47 and the light guide light receiving portion 51.
[0057]
The illumination light transmitted from the light guide is applied to the surgical site P via the light guide exit 44, illumination lens 210, illumination prism 45, and objective lens 7. The reflected light from the surgical site P passes through the observation optical system 5 and is observed by the operator.
[0058]
Next, the operation when the shutter 48 is opened and closed at a frequency three times that of the pulse signal will be described.
[0059]
FIG. 12 is a diagram illustrating the relationship between the opening / closing timing of the shutter 48 and the waveform of the pulse signal output from the synchronous shutter control circuit 41. The horizontal axis of the graph in FIG. 12 represents time. The vertical axis represents the output value of the pulse signal. Reference numeral 107 denotes a pulse signal waveform. Further, both the Δ mark and the X mark indicate when the shutter 48 is open, but the X mark indicates that no pulse signal is output, and the Δ mark indicates any other time. . Therefore, when the mark is X, an image in which an abnormal blood vessel having a poor blood flow is swelled is displayed as shown in FIG. 4B, but when the mark is Δ, as shown in FIG. 4A. Display is made. In this case, when the image of FIG. 4B is displayed once, the image of FIG. 4A is displayed twice. Thus, the surgeon can observe a state where the abnormal part A of an abnormal blood vessel having a poor blood flow is pulsating.
[0060]
(effect)
According to the fourth embodiment described above, since the illumination light is emitted in synchronization with the cycle of the electrocardiogram so that the abnormal part appears to pulsate to the operator, the operator can easily diagnose the abnormal part. Further, similarly to the third embodiment, the operator can make a diagnosis without taking his eyes off the eyepiece of the microscope.
[0061]
Further, the optical system for in-field display and the photographing optical system are unnecessary, and it is only necessary to provide a shutter that is synchronized with the electrocardiogram in the light guide of the light source.
[0062]
(Fifth embodiment)
(Constitution)
The fifth embodiment of the present invention will be described below. The overall configuration of the fifth embodiment is characterized in that the electrocardiograph 2 is removed from FIG. 1 and an image comparison image processing circuit described later is provided instead of the synchronization circuit 3 of FIG. This image comparison image processing circuit is connected to the surgical microscope 1 and the image display monitor 4.
[0063]
The configuration of the observation optical system and the photographing optical system of the surgical microscope is the same as that of the first embodiment.
[0064]
FIG. 13 is a diagram showing a configuration of an image comparison image processing circuit 201 according to the fifth embodiment of the present invention. The image comparison image processing circuit 201 is provided with two external terminals 202 and 203, 202 being an image signal input terminal, which is connected to the CCU 16 (FIG. 2) by a cable (not shown). An image signal output terminal 203 is connected to the image display monitor 4 (FIG. 1) by a cable (not shown).
[0065]
The image comparison image processing circuit 201 includes an image signal conversion circuit 204 that converts an image signal into image data, an image storage device 205 that stores the image data together with data at the time, and an arbitrary time stored from the image storage device 205. An image readout circuit 206 that reads out and outputs the image data of the image, an image comparison circuit 207 that compares the pixel data of each of the two input images and outputs a coordinate value of a pixel whose luminance difference exceeds the threshold, and an input The image processing circuit 208 is configured to superimpose a special color on the pixel data converted to the designated coordinate value and output the converted image data to an image signal.
[0066]
(Function)
The operation of the above configuration will be described below. The image signal input from the CCU 16 (FIG. 2) is input to the image comparison image processing circuit 201 via the image signal input terminal 202 and converted into image data by the image signal conversion circuit 204. Hereinafter, the converted image data is referred to as captured image data. The captured image data is stored in the image storage device 205 together with time information, and is also input to the image comparison circuit 207 and the image processing circuit 208 at the same time.
[0067]
At the same time, the image reading circuit 206 reads the image data stored from the image storage device 205 at an arbitrary time set in advance and inputs the image data to the image comparison circuit 207. Hereinafter, the read image data is referred to as saved image data.
[0068]
The image comparison circuit 207 calculates a difference with respect to the luminance of each pixel corresponding to the coordinates of the input stored image data and captured image data. Then, the pixel whose value exceeds the threshold value is determined to be congested, and the coordinate data of the pixel is input to the image processing circuit 208. Hereinafter, this coordinate data is referred to as stasis occurrence location coordinate data.
[0069]
The image processing circuit 208 receives captured image data and stasis occurrence location coordinate data, performs image processing for superimposing a special color on the captured image data corresponding to the stasis occurrence location coordinate data, and passes through the image signal output terminal 203. Output. The captured image data is displayed on the image display monitor 4 (FIG. 1). The surgeon observes the image display monitor 4 and observes the portion where the special color is superimposed to diagnose the occurrence of congestion.
[0070]
(effect)
According to the fifth embodiment described above, since the photographed image is displayed in a state where the special color is superimposed on the place where the congestion is occurring on the image display monitor 4, the operator can easily generate the congestion. Can be diagnosed.
[0071]
(Sixth embodiment)
(Constitution)
The sixth embodiment of the present invention will be described below. The sixth embodiment differs from the fifth embodiment described above in the following two points.
[0072]
(1) The optical system of the microscope is the same optical system as that of the third embodiment shown in FIG. 7, and includes an observation optical system 5, a photographing optical system 103, and in-field display optical systems 31a and 31b. The in-field display optical function is used instead of the image display monitor 4.
[0073]
(2) There are two image comparison image processing circuits having the same configuration as the image comparison image processing circuit 201. One image comparison image processing circuit has a right-side visual field display function and is connected to one CCU. The other image comparison image processing circuit has a left visual field display function and is connected to the other CCU.
[0074]
The in-field display monitor 32a is connected to the CCU 106a via an image comparison image processing circuit having the same configuration as the image comparison image processing circuit 201. Similarly, the in-field display monitor 32b is connected to the CCU 106b via an image comparison image processing circuit having the same configuration as the image comparison image processing circuit 201.
[0075]
(Function)
The operation of the above configuration will be described below. Similar to the image display monitor 4 of the fifth embodiment, the pair of left and right in-field display monitors 32a and 32b displays an image in which a special color is superimposed on a portion where congestion has occurred. At this time, the in-field display image displayed on the right eye is obtained by subjecting the captured image captured by the right image sensor to image processing by the image comparison image processing circuit 201, and the in-field display displayed on the left eye. Since the image is obtained by performing image processing on the captured image captured by the left imaging element by the image comparison image processing circuit 201, the operator stereoscopically observes the display image within the visual field.
[0076]
(effect)
According to the sixth embodiment described above, since the special color is superimposed on the place where congestion is occurring in the captured images displayed on the in-field display monitors 32a and 32b, the surgeon can easily generate congestion. Can be diagnosed without taking your eyes off the surgical microscope for diagnosis.
[0077]
Inventions having the following configurations can be extracted from the specific embodiments described above.
[0078]
Appendix 1. In a surgical microscope having a photographing means for photographing an observation image and a display means for displaying an image,
A heart rate detector that detects the heartbeat of the patient;
Synchronous display means for displaying on the display means an image photographed by the photographing means in association with the heartbeat detected by the heartbeat detector;
A surgical microscope system comprising:
[0079]
(Supplementary note 2) The surgical microscope system according to supplementary note 1, further comprising image mixing means for performing image processing for simultaneously displaying two or more images on the display means.
[0080]
Appendix 3. The image display means includes an in-field display device that displays an image in a surgical microscope observation field, or a multiple image display device that superimposes an image in a surgical microscope observation field. Surgical microscope system.
[0081]
Appendix 4. In a surgical microscope system having an illumination means for illuminating a surgical site,
An operation microscope system comprising: an illumination blocker that blocks illumination; and an illumination control unit that controls the illumination blocker in association with the heartbeat detected by the heartbeat detector and the heartbeat detector.
[0082]
Appendix 5. In a surgical microscope system having an imaging means for capturing an observation image, an image storage means for storing the captured image, and an image display means for displaying the image,
Image comparison means for comparing stored images;
A notification means to inform the surgeon of the differences in the images;
A surgical microscope system comprising:
[0083]
Appendix 6. The image comparison means is a pixel difference value image comparison means for comparing with a luminance difference value of corresponding pixels of an image to be compared. The surgical microscope system described in 1.
[0084]
Appendix 7. As described in the appendix 5 or appendix 6, the image display means includes an in-field display device that displays an image in a surgical microscope observation field, or a multiple image display device that superimposes an image in a surgical microscope observation field. Surgical microscope system.
[0085]
(Prior art of appendices 1-4)
2. Description of the Related Art Conventionally, in neurosurgery, a surgical microscope system that magnifies and observes a surgical part in a three-dimensional manner has been used in order to reliably perform finer surgery.
[0086]
In neurosurgery, a method has been proposed in which a blood vessel whose blood flow is deteriorated due to a small part of a disorder among many normal blood vessels in a surgical site has been proposed.
[0087]
For example, Japanese Patent Laid-Open No. 6-265794 proposes the following method. The part where the blood flow is bad swells for a moment when the pulse is struck. Therefore, an observation video is recorded using a TV camera provided in a surgical microscope, and the recorded image is reproduced by frame advance to search for a blood vessel that swells momentarily and observes the position of an abnormal blood vessel.
[0088]
(Problems to be solved by the inventions of Appendices 1-4)
However, in order to find abnormal blood vessels with poor blood flow using a surgical microscope system, it was necessary to interrupt the operation and operate the system to find a stored image in which the blood vessels were swollen. . Also, among many images that are frame-advanced, abnormal blood vessels with poor blood flow can only be found when the pulse is struck, and are often overlooked. Therefore, in an actual operation, the operation may take a long time, and even if the above-described method is used, it is difficult to find an abnormal blood vessel having a poor blood flow.
[0089]
Therefore, an object of the present invention is to provide a surgical microscope system that can easily find an abnormal site such as an abnormal blood vessel having a poor blood flow that exists in an observation visual field.
[0090]
(Prior art of appendices 5-7)
Conventionally, in neurosurgery, a tissue around the surgical site is pressed using a brain spatula or the like, but if the pressure is too strong, the function of the site is impaired. It can be confirmed that the pressure is too strong by gradually changing the color of the site due to the congestion of the surgical site, but it is difficult to notice because the change occurs gradually. In order to make it easier to determine the occurrence of congestion, there has been a method as disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 6-265794. It uses a surgical means provided in the surgical microscope to photograph the visual field of the surgical microscope, and after a certain period of time, compares the color difference between the photographed image and the observed image of the microscope, and changes the color. It is a method to judge that there is congestion in a certain part.
[0091]
(Problems to be solved by the inventions of appendices 5 to 7)
However, in order to determine whether congestion has occurred at the surgical site, it has been necessary to reproduce an image of a predetermined time. Furthermore, since multiple brain spats are used for surgery, it is necessary to observe and compare the occurrence of congestion at all of these locations, which is troublesome. Therefore, even if the method described above is used, it is difficult to accurately diagnose the occurrence of congestion due to the experience of the operator.
[0092]
Therefore, an object of the present invention is to provide a surgical microscope system that enables an operator to accurately diagnose the occurrence of congestion that occurs in the surgical site during surgery.
[0093]
【The invention's effect】
  According to the present invention, it is possible to easily find an abnormal site such as an abnormal blood vessel having a poor blood flow existing in the observation visual field.Surgical microscope systemIs provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing an overall configuration of an imaging system according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a configuration of an optical system of the surgical microscope shown in FIG.
FIG. 3 is a block diagram illustrating a configuration of the synchronization circuit 3 described in FIG. 1;
FIG. 4 is a view showing a microscopic observation image or a monitor image obtained when the same surgical site is observed with a surgical microscope.
FIG. 5 is a diagram showing a configuration of an electrocardiogram synchronization image processing circuit 102 according to a second embodiment of the present invention.
6 is a diagram illustrating an example of an image displayed on the image display monitor 4. FIG.
FIG. 7 is a diagram showing a configuration of an optical system of a surgical microscope according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a diagram showing an example of an image observed in a microscope observation field when the third embodiment is implemented.
FIG. 9 is a diagram showing an overall system of a fourth embodiment of the present invention.
10 is a diagram showing a configuration of an optical system of the surgical microscope shown in FIG. 9. FIG.
11 is a diagram showing a configuration of an illumination light source 42. FIG.
12 is a diagram showing the relationship between the opening / closing timing of the shutter 48 and the waveform of the pulse signal output from the synchronous shutter control circuit 41. FIG.
FIG. 13 is a diagram showing a configuration of an image comparison image processing circuit 201 according to a fourth embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 Surgical microscope
2 ECG
3 Synchronous circuit
4 Image display monitor
5 Observation optical system
6 Shooting optical system
7 Objective lens
8a, 8b Variable magnification optical system
9 Beam splitter
10a, 10b Imaging optical system
12a, 12b eyepiece
14 Imaging optical system
15 Image sensor
16 Camera control unit (CCU)
17 Image signal input terminal
18 ECG input terminal
19 Image signal output terminal
20 ECG signal identification unit
21 Switch control circuit
22 switch
31 electrodes

Claims

An observation image acquisition means for acquiring an observation image observed by the surgeon based on a light beam from the surgical site of the patient;
Image acquisition means for performing imaging based on light rays from a patient's surgical site and acquiring an image signal;
Pulsation detecting means for detecting pulsation based on the heartbeat of the patient;
Output control means for controlling the output of the image signal acquired by the image acquisition means based on whether or not pulsation is detected by the pulsation detection means;
Display means for displaying an image signal output via the output control means when a pulsation of a heartbeat is detected;
Comprising
A surgical microscope system characterized in that comparative observation of an observation image acquired by the observation image acquisition unit and an image including pulsation displayed on the display unit is possible .

An observation image acquisition means for acquiring an observation image observed by the surgeon based on light rays from the surgical site of the patient;
  Image acquisition means for acquiring an image signal by performing imaging based on a light beam from a surgical site of a patient;
  Pulsation detecting means for detecting pulsation based on the heartbeat of the patient;
  Based on whether or not the pulsation is detected by the pulsation detection unit, the image distribution unit that distributes the image signal acquired by the image acquisition unit into two types of images including a pulsation and an image having no pulsation,
  Display means for juxtaposing and displaying two types of images distributed by the image distribution means,
  A surgical microscope system characterized by enabling comparative observation of an image including pulsation displayed on the display means and an image without pulsation.

An observation image acquisition means for acquiring an observation image observed by the surgeon based on light rays from the surgical site of the patient;
  Image acquisition means for acquiring an image signal by performing imaging based on a light beam from a surgical site of a patient;
  Pulsation detecting means for detecting pulsation based on the heartbeat of the patient;
  Output control means for controlling the output of the image signal acquired by the image acquisition means based on whether or not pulsation is detected by the pulsation detection means;
  Display means for displaying both the image signal output through the output control means when a heartbeat pulsation is detected and the observation image acquired by the observation image acquisition means in an observation field;
Comprising
  A surgical microscope system characterized in that comparative observation of an image including pulsations displayed together in a visual field by the display means and the observation image is possible.

An illumination light source comprising: a light source that generates light for irradiating a surgical site of a patient; a shutter that blocks light from the light source; and a shutter control unit that controls opening and closing of the shutter;
An observation image acquisition means for acquiring an observation image observed by the surgeon based on light rays from the surgical site of the patient;
  Pulsation detecting means for detecting pulsation based on the heartbeat of the patient;
  Pulse signal output means for outputting a pulse signal in accordance with a period in which pulsation is detected by the pulsation detecting means;
  Comprising
  The shutter control means opens and closes the shutter at a frequency based on the frequency of the pulse signal so that an observation image including pulsation and an observation image without pulsation are obtained at a predetermined ratio. Microscope system.