DE4416178B4

DE4416178B4 - Chirurgisches Mikroskop

Info

Publication number: DE4416178B4
Application number: DE4416178A
Authority: DE
Inventors: Koji Hachioji Yasunaga; Hiroshi Hachioji Fujiwara; Masami Hachioji Hamada; Takashi Hachioji Fukaya; Masahiro Hachioji Kinukawa; Tomonori Hachioji Ishikawa; Masanori Hachioji Kaneda; Takeshi Hachioji Okada
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1993-05-07
Filing date: 1994-05-06
Publication date: 2007-11-08
Anticipated expiration: 2014-05-07
Also published as: DE4416178A1; US5748366A

Abstract

Chirurgisches Mikroskop-System, das eine Mikroskopabbildungsvorrichtung (4) zum Betrachten eines zu operierenden Bereiches in einem vergrößerten Maßstab besitzt,
wobei die Mikroskopabbildungsvorrichtung (4) ein optisches Beobachtungssystem (21–26) umfasst,
das in eine gewünschte Position unter einem bestimmten Winkel bewegt und gehalten werden kann,
so dass ein Beobachtungswinkel um einen Drehmittelpunkt (P) geändert werden kann,
wobei sich dabei der Drehmittelpunkt (P) im Zentrum eines Gesichtsfeldes und in einer Fokusebene des optischen Beobachtungssystems (21–26) befindet,
dadurch gekennzeichnet, dass
das chirurgische Mikroskop eine Drehmittelpunkt-Sehvorrichtung umfasst,
das in der Lage ist, den Drehmittelpunkt (P) anzuzeigen,
wobei die Drehmittelpunkt-Sehvorrichtung zwei Zeigerprojektoren (9) umfasst,
die an einem Arm (7) unter einem vorgegebenen Winkel bezüglich einer Achse (O_c) so befestigt sind,
dass sich der Drehmittelpunkt (P) an der selben Stelle befindet, wo die Spitzen (32) der projizierten Zeiger der Zeigerprojektoren (9) übereinanderliegen.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein chirurgisches Mikroskop, dessen Mikroskopabbildungsvorrichtung ein optisches Beobachtungssystem besitzt, das es dem Operateur ermöglicht, das zu operierende oder gerade operierte Teil in einem vergrößerten Maßstab zu betrachten, und das mit einem Punkt auf einer optischen Beobachtungsachse als dem Mittelpunkt gedreht werden kann.
In jüngster Zeit wurden mikroskopische Operationen oder Mikrochirurgie oft als eine Folge der Entwicklung von Operationsmethoden und chirurgischer Instrumente durchgeführt. Für die Mikrochirurgie wird ein chirurgisches Mikroskop mit einer Mikroskopabbildungsvorrichtung, die ein optisches Beobachtungssystem zum Beobachten des zu operierenden oder gerade operierten Teils auf einer vergrößerten Skala besitzt, zum Beispiel in der Augenheilkunde oder in der Gehirnchirurgie verwendet.
Ein allgemeines chirurgisches Mikroskop umfasst eine Mikroskopabbildungsvorrichtung, die ein Mikroskop zum Beobachten des zu operierenden oder gerade operierten Teils auf einer vergrößerten Skala besitzt, und einen Mikroskopträger zum Bewegen der Mikroskopabbildungsvorrichtung in eine gewünschte Position unter einen gewünschten Winkel und zum Halten derselben dort. Verschiedene Spiegelkörper und Mikroskopträger stehen in Abhängigkeit von der Art und Weise der Operation zur Verfügung.
Um den Bedarf für das schnelle Betrachten der beobachteten Teile unter verschiedenen Winkeln, also zum Ändern des Beobachtungswinkels mit dem Mittelpunkt des Gesichtsfelds in einer Brennebene, der hiernach als "Betrachtungspunkt" bezeichnet, als dem Mittelpunkt zu befriedigen, wurden chirurgische Mikroskope, deren Beobachtungswinkel durch Neigen einer Mikroskopabbildungsvorrichtung mit einem Betrachtungspunkt als dem Mittelpunkt geändert werden kann in dem Schweizer Patent Nr. 482439 und in den Japa nischen Patentveröffentlichungen Nr. Sho JP 49-9378B und Hei JP 3-18891B vorgeschlagen.
Bei den chirurgischen Mikroskopen des Schweizer Patents Nr. CH 482439 und der Jaanischen Patentveröffentlichungen Nr. Sho JP 49-9379B und Hei JP 3-18891B wird die Bewegung eines Haltestabes, der mit einem Punkt als Mittelpunkt beweglich ist, über einen Verbindungsmechanismus auf die Mikroskopabbildungsvorrichtung übertragen, die dann mit dem Betrachtungspunkt als dem Mittelpunkt bewegt werden kann.
Jedoch blockiert bei solchen chirurgischen Mikroskopen, wenn man versucht, die Mikroskopabbildungsvorrichtung 121 mit dem Betrachtungspunkt 120 als dem Mittelpunkt zu neigen, eine Öffnung 122 die Mikroskopabbildungsvorrichtung, wenn der Betrachtungspunkt 120 tief liegt, wie in 26 gezeigt. Um zu verhindern, dass die Öffnung 122 die Mikroskopabbildungsvorrichtung blockiert, kann das Mikroskop einen Aufbau besitzen, der drehbar montiert ist, wobei die Öffnung 122 von dem beobachteten Teil als dem Mittelpunkt verschieden ist. Auch wenn es mit einem von dem Betrachtungspunkt verschiedenen Punkt als Mittelpunkt gedreht werden kann, indem ein Kollimator des Mikroskops des Standes der Technik bewegt wird, kann der Operateur den Punkt kaum erkennen und den Punkt nicht leicht einstellen.
Auf der anderen Seite umfasst ein allgemeines chirurgisches Mikroskop eine Mikroskopabbildungsvorrichtung, die ein Mikroskop zum Beobachten des zu operierenden oder gerade operierten Teils auf einer vergrößerten Skala besitzt, und einen Gestellabschnitt mit einem Armgestell zum Bewegen der Mikroskopabbildungsvorrichtung in eine gewünschte Position unter einen gewünschten Winkel und zum Halten derselben dort. Es wurden Gestellabschnitte verschiedener Arten im Zusammenhang mit einer fortgeschrittenen chirurgischen Technik entwickelt.
Zum Beispiel ist ein chirurgisches Mikroskop, dessen Brennpunkt auf einer Erweiterung angeordnet ist, die beide Basisenden eines Arms, der einen pa rallelen Verbindungsmechanismus umfasst, verbindet, in der Japanischen Offenlegungsschrift Nr. Sho JP 63-296743A offengelegt. Da das zu operierende oder gerade operierte Teil unter verschiedenen Winkeln aus verschiedenen Richtungen einem auf einen Punkt, also auf einen Betrachtungspunkt, festgelegten Brennpunkt betrachtet werden kann, kann es unter einem optimalen Winkel aus einer optimalen Richtung betrachtet werden. Ähnliche chirurgische Mikroskope sind in der oben beschriebenen Japanischen Patentveröffentlichung Nr. Sho JP 49-9378B US 4 881 709 und dem obigen Schweizer Patent Nr. CH 482439 beschrieben.
Um jedoch die Mikroskopabbildungsvorrichtung mit dem Betrachtungspunkt als dem Mittelpunkt zu drehen, erfordern herkömmliche chirurgische Mikroskope, dass der die Mikroskopabbildungsvorrichtung tragende Arm mit einem komplizierten Mechanismus ausgestattet ist. Der Mechanismus, der sich in der Nähe des zu operierenden oder gerade operierten Teils befindet, stört den Operateur, der die Mikroskopabbildungsvorrichtung bei der Operation handhabt.
Das Dokument DE 41 34 481 A betrifft ein Operationsmikroskop zur rechnergestützten, stereotaktischen Mikrochirurgie, sowie Verfahren zu dessen Betrieb. Diese Offenbarung lehrt, wie zur definierten Bestimmung des durch ein Operationsmikroskop eingesehenen Sehfeldes in einem Anvisierverfahren die relative aktuelle Lage des Sehfeldes zur Lage eines interessierenden Objektdetails mit Hilfe eines Positionserkennungssystems nach dem Lasertriangulations-Prinzip erfasst und graphisch dargestellt wird. Sobald Sehfeldebene und Objektdetail übereinstimmen, wird anhand der erfassten optischen Sehdaten die Lage des Objektteils bezüglich des Operationsmikroskops bestimmt und mit den erfassten Koordinaten des Operationsmikroskops die Sehfeldlage im Raum ermittelt. Das hierzu erforderliche Positionserkennungssystem arbeitet auf optischer Basis, das als Positionsdetektor z. B. ein CCD-Array oder einen positionsempfindlichen Detektor einschließt.
Das Dokument DE 12 67 877 A betrifft ein Innenablesesystem für optische Geräte, insbesondere für Ophthalmometer. Diese Offenbarung beschreibt ein Ophthalmometer, das mit einer Messskala als Marke ausgestattet ist, dessen Bilder an der Hornhaut eines Patientenauges reflektiert werden, und worin eine Lesevorrichtung mit Elementen zur Verdoppelung der beobachteten Bilder bereitgestellt wird, die eine Referenzmarke und eine Skala enthält. Es werden Mittel bereitgestellt, um diese Lesevorrichtung im Gesichtsfeld des Okulars sichtbar zu machen, so dass eine Ablesung des Messwertes möglich ist.
Dokument DE 37 36 179 A beschreibt eine Operationsmikroskopanordnung, die in einen Strahlengang wiederholt einbringbar ist, wobei das für die Photographie erforderliche Licht koaxial zum Strahlengang des Lichtes zur Operationsfeldbetrachtung über einen halbdurchlässigen oder vollständig reflektierenden Spiegel geleitet wird, wobei der vollständig reflektierende Spiegel nur so große Abmessungen besitzt, dass das Licht zur Operationsfeldbetrachtung nicht abgeschirmt wird.
Dokument DE 31 13 190 A beschreibt eine bewegbare Mikroskopanordnung, die eine Translationseinrichtung aufweist, die zwischen einem Mikroskop und einer dem Mikroskop zugeordneten Kippeinrichtung angeordnet ist, die eine Verschiebebewegung des Mikroskops in einer Ebene rechtwinklig zur optischen Beobachtungsachse des Mikroskops und in Richtung der Y- und X-Achse ermöglicht.
Dokument US 5,074,651 A beschreibt ein Operationsmikroskop mit einer Okularröhrendrehwinkelantriebsvorrichtung und einer Winkelmessvorrichtung.
Dokument US 4,867,405 B beschreibt einen Stativmechanismus für medizinisch-optische Ausrüstungen, das im Gleichgewicht angeordnet ist und deshalb in jede bestimmte Position durch kleine Bewegungskräfte bewegt werden kann. Der Stativmechanismus erlaubt die Beibehaltung des Focus eines Operationsmikroskops an der selben Stelle, während die Position des Operationsmikroskops bewegt wird.
Dokument US 4,012,388 A beschreibt eine Antriebssteuervorrichtung zur Verwendung im Gebiet der medizinischen Wissenschaft. Insbesondere beschreibt dieses Dokument eine Antriebssteuervorrichtung, die einen Antriebsmechanismus betreibt, um verschiedene räumliche Einstellungen zu bewirken, z. B. in einem Stereomikroskop.
Dokument US 3,566,872 B offenbart eine mikrochirurgische Operationseinheit, die an der Decke eines Operationssaales montiert ist. Diese Einheit dient dazu, alle notwendigen Geräte zur Durchführung der mikrochirurgischen Operation wie ein Mikroskop, die Lichtquellen zur Beleuchtung, die elektrischen und pneumatischen Operationsinstrumente, die Narkosevorrichtung, zu kombinieren und ist mit geeigneten Anschlüssen und Verbindungen für die Operationsinstrumente ausgestattet.
Dokument DE 539 515 A betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung des Krümmungsradius der Hornhaut.
Dokument DE 24 18 565 C offenbart eine Vorrichtung zum Verstellen eines optischen Beobachtungsgerätes, das an einem Stativ über ein Geräteträgerteil abgestützt ist, welches mittels eines Gestänges in horizontaler Ebene frei beweglich ist und in einer vertikalen Richtung durch einen Stellmotor einstellbar ist.
Dokument JP 01 236 046 A beschreibt einen Träger für Operationen im Kopf, der die richtige Identifikation einer Position einer erkrankten Stelle im Kopf erlaubt und der diese Position durch einen Laserzeiger anzeigt. Die Position wird z. B. mit einem Röntgenstrahlcomputertomographen identifiziert. Die Laserzeigervorrichtung wird dann so positioniert, dass sich der Kreuzungspunkt der zwei Laserstrahlen an der Position der zu operierenden erkrankten Stelle am Kopf befindet.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein chirurgisches Mikroskop zur Verfügung zu stellen, das dem Operateur ermöglicht, leicht den Drehmittelpunkt der Mikroskopabbildungsvorrichtung zu erkennen.
Diese und weitere Aufgaben werden durch das in den beigefügten Patentansprüchen definierte chirurgische Mikroskop gelöst.
Insbesondere wird dazu erfindungsgemäß ein chirurgisches Mikroskop gemäß Anspruch 1 zur Verfügung gestellt.
Dieser Aufbau ermöglicht dem Operateur, leicht den Drehmittelpunkt der Mikroskopabbildungsvorrichtung zu erkennen, um leicht den Drehmittelpunkt der Mikroskopabbildungsvorrichtung einzustellen.
Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, dass ein chirurgisches Mikroskop zur Verfügung gestellt wird, das einen Trägermechanismus, wie etwa Arme, besitzt, die eine Mikroskopabbildungsvorrichtung tragen, ohne einen Operateur zu stören, der die Mikroskopabbildungsvorrichtung handhabt oder eine Operation durchführt, und außerdem dem Operateur ermöglicht, den Beobachtungswinkel oder die Beobachtungsrichtung mit dem Betrachtungspunkt als Mittelpunkt für eine leichte Betätigung zu ändern.
1 ist eine schematische, strukturelle Darstellung eines chirurgischen Mikroskops nach einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
2 ist eine strukturelle Darstellung einer Mikroskopabbildungsvorrichtung und eines zweiten Arms in dem ersten Ausführungsbeispiel.
3 ist ein Querschnitt entlang der Linie IV-IV der 2.
4 ist eine strukturelle Darstellung eines optischen Systems einer Mikroskopabbildungsvorrichtung in dem ersten Ausführungsbeispiel.
5 ist eine strukturelle Darstellung eines Zeigerprojektors in dem ersten Ausführungsbeispiel.
6 zeigt die Form einer Blende in dem Zeigerprojektor des ersten Ausführungsbeispiels.
Die 7a, 7b und 7c zeigen die Zeigerformen des ersten Ausführungsbeispiels.
8 zeigt die Zeigerform in dem ersten Ausführungsbeispiel.
9 zeigt eine modifizierte Form des ersten Ausführungsbeispiels und ist eine strukturelle Darstellung des mechanischen Einsetzens eines Zeigers.
10 ist eine strukturelle Darstellung eines zweiten Arms eines chirurgischen Mikroskops nach einem vergleichenden Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
11 ist eine strukturelle Darstellung eines optischen Systems einer Mikroskopabbildungsvorrichtung im vergleichenden Ausführungsbeispiel.
12 ist ein Blockdiagramm, das den Aufbau eines elektrischen Systems in dem vergleichenden Ausführungsbeispiel zeigt.
13 ist eine allgemeine strukturelle Darstellung eines chirurgischen Mikroskops nach einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
14 ist eine allgemeine strukturelle Darstellung eines optischen Systems einer Mikroskopabbildungsvorrichtung im zweiten Ausführungsbeispiel.
15 ist ein Blockdiagramm, das den Aufbau eines elektrischen Systems in dem zweiten Ausführungsbeispiel zeigt.
16 ist eine allgemeine strukturelle Darstellung eines chirurgischen Mikroskops nach einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
17 ist eine allgemeine strukturelle Darstellung eines chirurgischen Mikroskops nach einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
18 ist ein Blockdiagramm eines elektrischen Systems in dem vierten Ausführungsbeispiel.
19 ist ein Blockdiagramm eines elektrischen Systems in dem vierten fünften Ausführungsbeispiel.
20 ist ein Darstellung, die den inneren Aufbau einer Mikroskopabbildungsvorrichtung nach einem fünften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
21 ist eine Darstellung, die ein optisches Layout entlang der Linie XXII-XXII der 20 zeigt.
22 ist eine Darstellung, die ein mechanisches Layout entlang der Linie XXII-XXII der 20 zeigt.
23 ist ein Blockdiagramm, das ein elektrisches System in dem fünften Ausführungsbeispiel zeigt.
24 ist eine Darstellung, die die Beziehung der Abstände zwischen den optischen Achsen in dem fünften Ausführungsbeispiel zeigt.
Die 25a und 25b sind Darstellungen, die die Beziehung des Bildsignals in dem fünften Ausführungsbeispiel zeigen.
26 ist eine Darstellung der Arbeitsweise eines herkömmlichen chirurgischen Mikroskops.
In den beigefügten Zeichnungen sind bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung gezeigt.
Die 1 bis 8 zeigen ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung. 1 ist eine schematische, strukturelle Darstellung eines chirurgischen Mikroskops nach einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. 2 ist eine strukturelle Darstellung einer Mikroskopabbildungsvorrichtung und eines zweiten Arms in dem ersten Ausführungsbeispiel. 3 ist ein teilweiser Querschnitt des zweiten Arms. 4 ist eine strukturelle Darstellung eines optischen Systems der Mikroskopabbildungsvorrichtung. 5 ist eine strukturelle Darstellung eines Zeigerprojektors. 6 zeigt die Form einer Blende in dem Zeigerprojektor. Die 7a bis 7c und 8 zeigen die Zeigerformen.
Das in 1 gezeigte Gestell 1 ist auf einem Boden beweglich und besteht aus einer Basis 1a und einem Träger 1b, der vertikal zur Basis 1a angeordnet ist. Ein Ende eines ersten Arms 2, das eine Lichtquelle (nicht gezeigt) enthält, ist drehbar auf der Oberseite des Trägers 1b mit einer Achse Oa in der Mitte montiert, und ein Ende eines drehbaren Pantographenarms 3 ist mit einer Achse Ob in der Mitte auf dem anderen Ende des ersten Arms 2 montiert. Ein drehbarer zweiter Arm 5 mit einer Achse Oc in der Mitte zum Tragen einer Mikroskopabbildungsvorrichtung 4 ist auf dem anderen Ende des Pantographenarms 3 montiert.
An dem zweiten, in 2 gezeigten Arm 5 bezeichnet das Bezugszeichen 6 einen Trägerstab, von dem ein Ende drehbar auf dem Pantographenarm 3 mit der Achse Oc in der Mitte angeordnet ist. Ein kreisbogenförmiger Arm 7 ist an dem anderen Ende des Trägerstabs 6 montiert. Der kreisbogenförmige Arm ist mit einer Führungsvertiefung 8 auf einem kreisförmigen Bogen mit einem Radius r mit einem Punkt P auf einer optischen Beobachtungsachse 15 der weiter unten beschriebenen Mikroskopabbildungsvorrichtung 4 als Mittelpunkt versehen, und Zeigerprojektoren 9 sind an beiden Enden des kreisbogenför migen Arms 7 an einem Winkel angeordnet, bei dem eine projizierte optische Achse 10 mit dem Punkt P zusammenfällt.
3 ist ein Querschnitt entlang der Linie IV-IV der 2, wobei das Bezugszeichen 11 ein U-förmiges Trägerelement bezeichnet, das eine Trägerachse 13 zum drehenden Halten von zwei Rollen 12 trägt, die in der Führungsvertiefung 8 eingesetzt sind und in dieser beweglich sind.
Ein Mikroskopabbildungsvorrichtung-Trägerarm 14 ist an dem U-förmigen Trägerelement 11 montiert, und die Mikroskopabbildungsvorrichtung 4 ist auf dem Mikroskopabbildungsvorrichtung-Trägerarm 14 montiert. Der Verbindungsbereich des Mikroskopabbildungsvorrichtung-Trägerarms 14 und der Mikroskopabbildungsvorrichtung 4 ist als Mikroskopkollimator 16 geformt, der in der Lage ist, die Mikroskopabbildungsvorrichtung 4 mittels eines Motors (nicht gezeigt, siehe 2) in der Richtung der optischen Beobachtungsachse zu bewegen. Das U-förmige Trägerelement 11 und der Trägerstab 6 sind mit einer Spannungsfeder 17 verbunden.
Als nächstes wird der Aufbau des optischen Systems der Mikroskopabbildungsvorrichtung 4, wie sie in 4 gezeigt ist, beschrieben. Ein Paar von optischen Beobachtungssystemen umfasst eine Objektlinse 20, ein Paar von Zoomlinsen 21 und 22 und ein Paar von Bildlinsen 23 und 24 vor den Okularen 18 und 19, die in dieser Reihenfolge von dem Objekt her angeordnet sind.
Ein Strahlteiler 25 ist zwischen den Zoomlinsen 21 und der Bildlinse 23 angeordnet, und ein Strahlteiler 26 ist zwischen den Zoomlinsen 22 und der Bildlinse 24 auf jeder Seite des optischen Wegs angeordnet. Die Mikroskopabbildungsvorrichtung 4 ist so ausgeführt, dass der Mittelpunkt des Gesichtsfeldes in der Brennebene des optischen Systems mit dem Punkt P übereinstimmt, wenn sich der Mikroskopkollimator 16 in einer Referenzposition befindet.
Als nächstes wird unter Bezugnahme auf 5 der Zeigerprojektor 9 beschrieben, wobei das Bezugszeichen 27 ein Gehäuse bezeichnet, das mit dem kreisbogenförmigen Arm 7 verbunden ist. Das Gehäuse 27 enthält eine Blende 29, die eine Lichtstrahl-Durchlassfläche 28 in der in 6 gezeigten Form besitzt, einen Strahlaufweiter 30 und einen Halbleiterlaser 31 zum Emittieren von rotem Licht im sichtbaren Bereich, die in dieser Reihenfolge von dem Punkt P aus angeordnet sind. Die beiden Zeigerprojektoren 9, die symmetrisch zur Achse Oc angeordnet sind, sind mit dem kreisbogenförmigen Arm 7 an einem vorgegebenen Winkel verbunden, so dass, wenn die durch die Blenden 29 projizierten Zeiger auf eine im wesentlichen horizontale Ebene projiziert werden, die den Punkt P enthält, diese wie in 7b gezeigt aussehen. Gleichzeitig sind die Zeigerprojektoren 9 so angeordnet, dass die Spitze 32 der Lichtstrahl-Durchlassfläche 28 der Blende 29 eines der Zeigerprojektoren der des anderen der Zeigerprojektoren gegenüberliegt und dass die projizierten Bilder am Punkt P übereinstimmen.
Als nächstes wird die Arbeitsweise des chirurgischen Mikroskops mit dem oben erwähnten Aufbau beschrieben. Wenn der Mikroskopkollimator 16 der Mikroskopabbildungsvorrichtung 4 in einer Referenzposition ist, ist der Mittelpunkt des Gesichtsfeldes in der Brennebene so ausgeführt, dass er dem Mittelpunkt P des kreisförmigen Bogens, der die Führungsvertiefung 8 des kreisbogenförmigen Arms 7 bildet, entspricht. Somit kann die Mikroskopabbildungsvorrichtung 4 in 2 in der Zeichenebene mit dem Punkt P als Mittelpunkt gedreht werden, wenn sich der Mikroskopkollimator 16 in der Referenzposition befindet.
Zu diesem Zeitpunkt, wenn sich die Mikroskopabbildungsvorrichtung 4 bezüglich der vertikalen Achse neigt, spannt sich die Spannungsfeder 17, die sich zwischen dem U-förmigen Trägerelement 11 und der Trägerstange 6 befindet, und egalisiert die in der Neigungsrichtung des Spiegels 4 durch Schwerkraft erfahrene Kraft auf solche Weise, dass sich der Spiegel nicht bewegt, mit welchem Winkel er auch immer sich neigt.
Der Trägerstab 6 trägt den kreisbogenförmigen Arm 7 und ist drehbar mit dem Pantographenarm 3 mit der Achse Oc als Mittelpunkt verbunden. Somit führt die Mikroskopabbildungsvorrichtung 4 eine kugelförmige Bewegung mit dem Punkt P als Mittelpunkt durch, indem eine Drehbewegung zur Linken und zur Rechten durch den kreisbogenförmigen Arm 7 mit dem Punkt P als Mittelpunkt und eine Drehbewegung mit der Achse Oc als Mittelpunkt verbunden werden.
Als nächstes wird die Zeigerprojektion beschrieben. In 5 werden die Strahlen, die von einem Halbleiterlaser 31 in dem Zeigerprojektor 9 emittiert werden, von den Strahlaufweitern 30 aufgeweitet und gehen durch die Lichtstrahl-Durchlassfläche 28 der Blende 29, wodurch die Form der Lichtstrahl-Durchlassfläche 28 als paralleles Licht auf den Punkt P projiziert wird. Die Beziehung zwischen den projizierten Bildern, die von dem Gegenstand oder der Projektionsflächenposition für den Punkt P abhängt, ist in den 7a, 7b und 7c gezeigt. 7a zeigt ein Beispiel, in dem der Gegenstand auf der über den Punkt P hinaus entfernteren Seite existiert. 7b zeigt ein Beispiel, bei dem der Gegenstand mit dem Punkt P zusammenfällt. Und 7c zeigt ein Beispiel, in dem er Gegenstand auf der näheren Seite des Punktes P existiert.
Während er die Positionsbeziehung zwischen den projizierten Zeigern überprüft, bewegt der Operateur die Mikroskopabbildungsvorrichtung 4 und den zweiten Arm 5 insgesamt mittels des ersten Arms und des Pantographenarms 3 horizontal oder auf und ab, so dass die Zeigerform wie in 7b gezeigt wird und dass der Drehmittelpunkt der Mikroskopabbildungsvorrichtung 4, der als Berührungspunkt der beiden Zeiger angezeigt wird, auf den Zielpunkt eingestellt wird.
Dann stellt der Operateur, während er durch die Okulare 18 und 19 schaut, den Brennpunkt der Linsen so ein, dass das Beobachtungsbild mittels des Mikroskopkollimators 16 schart gemacht werden kann. Normalerweise ist die Drehmittelpunktposition der Mikroskopabbildungsvorrichtung 4, auf die der Operateur zielt, der Mittelpunkt des Gesichtsfeldes des beobachteten Teils oder der Mittelpunkt einer Öffnung in der Nähe der Mikroskopabbildungsvorrichtung 4 von dem beobachteten Teil.
Im ersten Fall kann der Drehmittelpunkt der Mikroskopabbildungsvorrichtung auf das Zielteil eingestellt werden. Im letzteren Fall ist es notwendig, die Innenseite eines Loches durch eine kleine Öffnung zu betrachten, wobei der Operateur den Drehmittelpunkt der Mikroskopabbildungsvorrichtung 4 mit Gewebe (in vielen Fällen die Körperoberfläche) in der Nähe der Öffnung entsprechend einer ähnlichen Vorgehensweise wie im vorigen Fall in Übereinstimmung bringt und die Mikroskopabbildungsvorrichtung 4 im wesentlichen parallel zur Gegenstandsoberfläche bewegt, so dass der Mittelpunkt der Öffnung mit dem Mittelpunkt des Gesichtsfeldes übereinstimmt, während er durch die Okulare 18 und 19 der Mikroskopabbildungsvorrichtung 4 schaut. Dann kann der Operateur das Mikroskop mittels des Mikroskopkollimators 16 auf den beobachteten Teil fokussieren, indem er die Tiefe des beobachteten Teils von der Öffnung in Übereinstimmung bringt. Wenn die von beiden Zeigerprojektoren 9 projizierten Zeiger zu Linienzeigern 33 und 34 vertikal zur Beobachtungsrichtung des Operateurs gemacht sind und die Linienzeiger 33 und 34 ausgerichtet sind, wenn sie einander im Drehmittelpunkt P der Mikroskopabbildungsvorrichtung 4 überlappen, wie in 8 gezeigt, kann der Operateur den Drehmittelpunkt auf eine Öffnung 35 einstellen, indem er die Linienzeiger 33 und 34 in der Pfeilrichtung C um die Öffnung 35 (Körperoberfläche) bewegt, um die Linienzeiger zu überlappen.
Wenn der Drehmittelpunkt der Mikroskopabbildungsvorrichtung 4 auf Lücke steht, kann ein Zeiger mechanisch in den Drehmittelpunkt der Mikroskopabbildungsvorrichtung 4 eingeführt werden, um dem Operateur zu ermöglichen, direkt eine visuelle Inspektion durchzuführen. Was den Aufbau angeht, ist ein fester Arm 41, der sich in die Beobachtungsrichtung erstreckt, auf dem Mikroskopabbildungsvorrichtung-Trägerarm 14 angeordnet, und eine Erweiterungsröhre 42 ist an der Spitze des festen Armes als eine modifizierte Form des ersten, in 9 gezeigten Ausführungsbeispiels montiert. Die Erweiterungsröhre 42 umfasst eine Mehrzahl von Röhren mit unterschiedlichem Durchmesser für die Erweiterung und einen Stopper (nicht gezeigt). Die Erweiterungsröhre 42 besitzt eine Kugel 43 an der Spitze der inneren Röhre.
Die Länge der Erweiterungsröhre 42 und der Verbindungswinkel an dem festen Arm 41 werden so festgelegt, dass die Kugel 43 mit dem Drehmittelpunkt P der Mikroskopabbildungsvorrichtung 4 übereinstimmt, wenn die Erweiterungsröhre 42 ihre längste Position ausgedehnt ist. Der Ausziehungsvorgang kann von einem Motor durch An- und Ausschalten eines Schalters durchgeführt werden.
Daher kann, wie erforderlich, der Operateur die Kugel 43 an dem Drehmittelpunkt P der Mikroskopabbildungsvorrichtung 4 einführen und die Kugel 43 und die Mikroskopabbildungsvorrichtung insgesamt zum Zielteil bewegen, um den Drehmittelpunkt der Mikroskopabbildungsvorrichtung 4 leicht einzustellen. Ein solches Zeigereinsetzsystem ist nicht auf die Erweiterungsröhre 42 und die oben beschriebene Kugel beschränkt.
Entsprechend dem modifizierten Ausführungsbeispiel kann der Operateur eine direkte visuelle Inspektion des Drehmittelpunkts der Mikroskopabbildungsvorrichtung 4 durchführen, ohne die Mikroskopabbildungsvorrichtung 4 zu sehen. Der Operateur kann aus der Positionsbeziehung der beiden projizierten Zeiger feststellen, dass sich der Drehmittelpunkt P der Mikroskopabbildungsvorrichtung 4 zum oder vom Zielteil vorwärts oder rückwärts bewegt, oder kann Linienzeiger verwenden, um den Drehmittelpunkt P im Raum der Öffnung 35 für eine schnelle Einstellung einzustellen.
Die 10 bis 12 zeigen ein vergleichendes Ausführungsbeispiel der Erfindung. 11 ist eine strukturelle Darstellung eines optischen Systems einer Mikroskopabbildungsvorrichtung. 12 ist ein Blockdiagramm, das den Aufbau eines elektrischen Systems zeigt.
In 10 besitzt ein zweiter Arm 50 dieselbe Struktur wie der zweite Arm 5 im ersten Ausführungsbeispiel, außer dass er keine Zeigerprojektoren 9 am Ende des kreisbogenförmigen Arms 7 oder des Mikroskopkollimators 16 besitzt, dass ein Mikroskopabbildungsvorrichtung-Trägerarm 60 und eine Mikroskopabbildungsvorrichtung 51 verbunden sind, dass die Mikroskopabbildungsvor richtung 51 mit einer Linse als Objektlinse 52 mit variablen Brennpunkt geformt ist, oder dass die Mikroskopabbildungsvorrichtung 51 so gehalten wird, dass der Mittelpunkt des kreisbogenförmigen Arms 7 mit dem Mittelpunkt Q des Gesichtsfeldes auf der Brennebene auf der Gegenstandsseite in einer Referenz-Brennpunktdistanz der unten beschriebenen Mikroskopabbildungsvorrichtung 51, zum Beispiel bei der kürzesten Brennpunktdistanz, übereinstimmt.
Als nächstes wird der Aufbau des optischen Systems der in 11 gezeigten Mikroskopabbildungsvorrichtung 51 beschrieben. Ein Paar von optischen Beobachtungssystemen umfasst eine Objektlinse mit variablem Brennpunkt 52, ein Paar von Zoomlinsen 21 und 22 und ein Paar von Bildlinsen 23 und 24 vor den Okularen 18 und 19, die in dieser Reihenfolge von einem Objekt an angeordnet sind. Ein Strahlteiler 25 ist zwischen der Zoomlinse 21 und der Bildlinse 23, und ein Strahlteiler 26 ist zwischen der Zoomlinse 22 und der Bildlinse 24 auf einem optischen Beobachtungspfad angeordnet.
Die Objektlinse 52 mit variablem Brennpunkt besteht aus einer festen, konkaven Linse 53 und einer beweglichen, konvexen Linse 54 in dieser Reihenfolge von dem Objekt an. Die bewegliche, konvexe Linse 54 besitzt einen Brennpunktpositions-Detektionsbereich 55 und einen Nockenschaft (nicht gezeigt), der von einem Motor gedreht wird und mit einem Linsenantriebsbereich 56 verbunden ist, der die bewegliche, konvexe Linse 54 in Richtung der optischen Achse bewegen kann.
Als nächstes wird der Aufbau des in 12 gezeigten elektrischen Systems beschrieben. In 12 bezeichnet das Bezugszeichen 57 einen Referenzpositions-Einstellabschnitt zur vorhergehenden Initialisieren der Rücksetzposition der Objektlinse 52 mit variablem Brennpunkt, das Bezugszeichen 55 bezeichnet den Brennpunktpositions-Detektionsabschnitt zum Feststellen der Position der Objektlinse 52 mit variablem Brennpunkt, das Bezugszeichen 58 bezeichnet einen Rücksetzschalter zur Ausgabe eines Rücksetzsignals, und das Bezugszeichen 56 bezeichnet einen Linsenantriebsbereich zum Antreiben der Objektlinse 52 mit variablem Brennpunkt, die alle mit einem Antriebssteuerungsbereich 59 verbunden sind.
Als nächstes wird die Arbeitsweise des chirurgischen Mikroskops nach dem vergleichenden Ausführungsbeispiel beschrieben. Vor Beginn des Betriebs werden zuerst Positionsdaten der beweglichen Konvexlinse 54 der Objektlinse 52 mit variablem Brennpunkt, wenn normalerweise der Brennpunktabstand der Mikroskopabbildungsvorrichtung 51 durch die Objektlinse 52 mit variablem Brennpunkt am kürzesten ist, in den Referenzpositions-Einstellbereich 57 eingegeben und in einem Speicher (nicht gezeigt) des Antriebssteuerungsbereichs 59 gespeichert.
Als nächstes berechnet, wenn der Rücksetzschalter 58 eines Griffes (nicht gezeigt), der an der Mikroskopabbildungsvorrichtung 51 befestigt ist, gedrückt wird, die Antriebssteuerungseinheit 59 die Position der beweglichen Konvexlinse 54 der Objektlinse 52 mit variablem Brennpunkt in Abhängigkeit von Information von dem Brennpunkt-Detektionsabschnitt 55 und vergleicht sie mit der Positionsinformation der beweglichen Konvexlinse 54, die zuvor in dem Speicher gespeichert wurde, und gibt dann ein Antriebssignal an den Linsenantriebsabschnitt 56 zum Bewegen der beweglichen Konvexlinse 54 der Objektlinse 52 mit variablem Brennpunkt aus, um sie auf den Mittelpunkt Q des Gesichtsfeldes der Brennebene auf der Objektseite im Referenzbrennpunktabstand der Mikroskopabbildungsvorrichtung 51 in dem vergleichenden Ausführungsbeispiel zu fokussieren, in dem der Brennpunktabstand am kürzesten ist.
Wenn der Betrieb beendet ist, kann die Mikroskopabbildungsvorrichtung 51 mit dem Punkt Q als Mittelpunkt wie im ersten Ausführungsbeispiel gedreht werden.
Während er durch die Okulare 18 und 19 der Mikroskopabbildungsvorrichtung 51 schaut, bewegt der Operateur die Mikroskopabbildungsvorrichtung 51 und den zweiten Arm als Gesamtheit mittels des ersten Arms 2 und des Pantographenarms 3 horizontal oder nach oben und nach unten, so dass der Drehmittelpunkt Q der Mikroskopabbildungsvorrichtung 51, also der Mittelpunkt des Gesichtsfeldes in der Brennebene, auf das Zielteil eingestellt wird.
Bei einer Technik des Annäherns an den tiefen Bereich des Gehirns von seiner Oberfläche aus in der Gehirnchirurgie wird der Drehmittelpunkt Q der Mikroskopabbildungsvorrichtung 51 einmal auf die Oberfläche des Gehirns eingestellt, usw., und wenn die Operation zum tiefen Teil des Gehirns fortschreitet, kann die bewegliche Konvexlinse 54 der Objektlinse 52 mit variablem Brennpunkt in einer Richtung bewegt werden, um die Brennweite durch einen Fußschalter (nicht gezeigt) zu vergrößern, um sie auf das Operationsfeld zu fokussieren. Selbst in diesem Zustand ist der Drehmittelpunkt der Mikroskopabbildungsvorrichtung 51 auf der Oberfläche des Gehirns fixiert.
Auch wenn die Objektivlinse 52 mit variablem Brennpunkt im vergleichenden Ausführungsbeispiel als Kollimator verwendet wird, kann sie auch durch Anordnen des Brennpunktpositions-Detektionsabschnitts 55 und des Motors in dem Mikroskopkollimator 16 in einem chirurgischen Mikroskop mit einem Mikroskopkollimator 16 zum Antreiben der gesamten Mikroskopabbildungsvorrichtung 4, wie sie im ersten Ausführungsbeispiel gezeigt ist, ausgeführt werden, was keiner besonderen Erwähnung bedarf.
Entsprechend dem vergleichenden Ausführungsbeispiel wird die Objektlinse 52, die eine Kollimatorlinse ist, die für ein chirurgisches Mikroskop unabdingbar ist, in die Referenzposition bewegt, wodurch der Drehmittellpunkt Q der Mikroskopabbildungsvorrichtung 51 sichtbar gemacht wird, so dass das chirurgische Mikroskop als eine einfache Struktur ohne Notwendigkeit spezieller Vorrichtungen miniaturisiert werden kann.
Die 13 bis 15 zeigen ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung. 13 ist eine allgemeine, strukturelle Darstellung des chirurgischen Mikroskops nach dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung. 14 ist eine strukturelle Darstellung eines optischen Systems einer Mikroskopabbildungsvorrich tung. 15 ist ein Blockdiagramm, das den Aufbau eines elektrischen Systems zeigt.
In 13 bezeichnet das Bezugszeichen 70 einen zentralen Schaft, der drehbar über ein Lager (nicht gezeigt) in einem Halteelement 71 gehalten wird. Das Halteelement 71 ist mit einem zentralen Schaftwinkel-Detektionsabschnitt 72 zum Feststellen des Drehwinkels des zentralen Schafts 70 geformt.
Ein paralleler Verbindungsmechanismus 75, der aus einer ersten parallelen Verbindung 73 und einer zweiten parallelen Verbindung 74 besteht, ist an der Vorderseite des zentralen Schafts 70 (in der B-Richtung in 13) befestigt. Die erste parallele Verbindung 73 umfasst Basisenden 76 und 77, die drehbar auf dem zentralen Schaft 70 montiert sind, und zwei schwenkende Verbindungselemente 78 und 79, die mit den Basisenden 76 und 77 als Mittelpunkt schwenkbar sind. Das Basisende 76 ist mit einem Schwenkverbindungswinkel-Detektionsabschnitt 80 zum Feststellen des Drehwinkels des schwenkenden Verbindungselements 78 geformt.
Die zweite parallele Verbindung 74 ist an einem Ende des schwenkenden Verbindungselements 78 angebracht und wird in Verbindung mit der ersten parallelen Verbindung 73 gedreht. Die Spitze 81 der zweiten parallelen Verbindung 74 schwingt parallel mit den schwenkenden Verbindungselementen 76 und 77, und eine Mikroskopabbildungsvorrichtung 83 wird von einem Mikroskopabbildungsvorrichtungs-Trägerarm 84 unterhalb der Spitze 81 getragen, so dass die Drehachse Od und die optische Beobachtungsachse 93 dieselbe Achse sind.
Die optische Beobachtungsachse 82 der Mikroskopabbildungsvorrichtung 83 kreuzt eine Erweiterung, die die Basisenden 76 und 77 des parallelen Verbindungsmechanismus 75 verbindet, nämlich die axiale Mittelerweiterung des zentralen Schafts 70, L, beim Punkt R.
Das schwenkende Verbindungselement 78 erstreckt sich außerdem zur gegenüberliegenden Seite des Basiselements 76, und die Erweiterung ist mit einem Ausgleichsgewicht 85 geformt, um den parallelen Verbindungsmechanismus 75, den Mikroskopabbildungsvorrichtungs-Trägerarm 84, den zentralen Schaft 70 der Mikroskopabbildungsvorrichtung 83 und ein Drehgelenk mit dem Basisende 76 als Mittelpunkt auszubalancieren. Das Bezugszeichen 86 bezeichnet ein Gestell, das einen vertikalen Erweiterungs-Antriebsbereich 88, der einen Motor enthält (nicht gezeigt) und in der Lage ist, einen vertikalen Erweiterungsarm 87 durch Elektrizität nach oben und nach unten auszudehnen, und einen vertikalen Positionsdetektionabschnitt 89 zum Feststellen der Position des vertikalen Erweiterungsarms 87 in der Bewegungsrichtung umfasst.
Die Spitze des vertikalen Erweiterungsarms 87 ist mit einem horizontalen Arm 92 geformt, der einen horizontalen Rotationsantriebsabschnitt 90, der einen Motor enthält (nicht gezeigt) und in der Lage ist, durch Elektrizität mit einer Achse Oe als Mittelpunkt zu drehen, und einen horizontalen Drehwinkeldetektionsabschnitt 91 zum Feststellen des Drehwinkels enthält.
Ein horizontaler Erweiterungsarm 93 ist auf dem anderen Ende des horizontalen Arms 92 angeordnet, und ein horizontaler Erweiterungs-Antriebsbereich 94, der einen Motor enthält (nicht gezeigt) und in der Lage ist, den horizontalen Erweiterungsarm 93 in der axialen Richtung des horizontalen Arms 92 auszudehnen, und ein horizontaler Positionsdetektionsabschnitt 95 zum Feststellen der Position des horizontalen Erweiterungsarms 93 in der Bewegungsrichtung sind angeordnet. Das Halteelement 71 zum Halten des zentralen Schafts 70 ist an der Spitze des horizontalen Erweiterungsarms 93 befestigt.
Als nächstes wird der Aufbau der Mikroskopabbildungsvorrichtung 83 unter Bezugnahme auf 14 beschrieben. In der Figur bezeichnet das Bezugszeichen 96 eine Objektlinse mit variabler Brennweite, die dieselbe ist wie die Objektlinse mit variabler Brennweite in dem vergleichenden Ausführungsbeispiel, außer dass sie keinen Brennpunktpositions-Detektionsbereich 55 wie im vergleichenden Ausführungsbeispiel enthält. Teile, die mit denen zuvor in Ver bindung mit 11 beschriebenen identisch sind, sind in 14 mit denselben Bezugszeichen bezeichnet. Ein Entfernungs-Detektionsbereich 97 zum Berechnen einer Entfernung durch Triangulierung ist auf der Wand der Mikroskopabbildungsvorrichtung 83 angeordnet. Ein Flutlichtabschnitt 98 des Entfernungs-Detektionsbereichs 97 besteht aus einer Licht emittierenden Vorrichtung 99 zum Emittieren eines gepulsten Lichtstrahls auf ein Objekt und einer Kondensatorlinse 100 zum Sammeln des von der Licht emittierenden Vorrichtung 99 emittierten Lichts auf einem Punkt. Ein Licht empfangender Abschnitt 101 umfasst eine Licht-empfindliche Vorrichtung 103 zum Detektieren von von dem Objekt reflektiertem Licht über ein reduzierendes, optisches System.
Als nächstes wird der Aufbau des elektrischen Systems des chirurgischen Mikroskops unter Bezugnahme auf 16 diskutiert. In der Figur bezeichnet das Bezugszeichen 104 einen Entfernungs-Berechnungsschaltkreis, der mit der Lichtempfindlichen Vorrichtung 103 und einem Startschalter 105 verbunden ist. Das Bezugszeichen 106 bezeichnet einen Koordinaten-Berechnungsabschnitt, der auf von dem Entfernungs-Berechnungsschaltkreis 104, dem vertikalen Positionsdetektionsbereich 89, dem horizontalen Positionsdetektionsbereich 95, dem horizontalen Drehwinkel-Detektionsabschnitt 91, dem zentralen Schaftwinkel-Detektionsabschnitt 72, dem schwenkenden Verbindungswinkel-Detektionsabschnitt 80 und dem Startschalter 105 eingegebene Signale zur Berechnung der dreidimensionalen Koordinaten des Mittelpunkts des Gesichtsfelds reagiert.
Das Bezugszeichen 107 bezeichnet einen Antriebssteuerungsbereich, der auf ein Signal von dem Koordinaten-Berechnungsbereich 106 zur Ausgabe eines -Antriebssignals für den vertikalen Erweiterungs-Antriebsbereich 88, den horizontalen Rotations-Antriebsbereich 90 und den horizontalen Erweiterungs-Antriebsbereich 94, die damit verbunden sind, reagiert. Ein Fußschalter 110 mit einem XY-Eingangsbereich 108 zum Antreiben des chirurgischen Mikroskops in einer horizontalen Ebene und ein vertikaler Eingabebereich 109 für die vertikale Bewegung sind mit dem Antriebssteuerungsbereich 107 verbunden.
Als nächstes wird die Arbeitsweise des chirurgischen Mikroskops nach dem zweiten Ausführungsbeispiel beschrieben.
Als erstes wird ein Drehgelenk der Mikroskopabbildungsvorrichtung 83 diskutiert. In 13 bleibt bei einer Neigung der Mikroskopabbildungsvorrichtung 83 innerhalb der Zeichenebene, also in der Richtung entlang des parallelen Verbindungsmechanismus, der Schnittpunkt P der optischen Beobachtungsachse 82 der Mikroskopabbildungsvorrichtung 83 und der Erweiterung L, die beide Basisenden 76 und 77 des parallelen Verbindungsmechanismus 75 verbindet, also die axiale, zentrale Erweiterung des zentralen Schafts 70, auf einem Punkt fest, selbst wenn der parallele Verbindungsmechanismus verformt wird. Zu diesem Zeitpunkt dreht sich das Ausgleichsgewicht 85, das an dem anderen Ende des schwenkenden Verbindungselements 78 angebracht ist, ebenfalls um einen Winkelgrad mit dem Basisende als Mittelpunkt in Abhängigkeit von der Verformung des parallelen Verbindungsmechanismus 75. Daher wird das Gewicht des parallelen Verbindungsmechanismus 75 und der Mikroskopabbildungsvorrichtung 83 von dem Ausgleichsgewicht 85 ausgeglichen, um automatisch einen Gewichtsausgleich beizubehalten.
Eine Neigung der Mikroskopabbildungsvorrichtung 83 in der zur Zeichenebene vertikalen Richtung kann durch Drehung der Mikroskopabbildungsvorrichtung 83 und des parallelen Verbindungsmechanismus 75 als eine Einheit mit dem zentralen Schaft 70 als Mittelpunkt durchgeführt werden. Zu diesem Zeitpunkt dreht sich das Ausgleichsgewicht 85 ebenfalls in der zur Neigungsrichtung des parallelen Verbindungsmechanismus 75 und der Mikroskopabbildungsvorrichtung 83 entgegengesetzten Richtung, um einen Gewichtsausgleich beizubehalten. Eine Drehbewegung mit dem Brennpunkt R als Mittelpunkt kann durch Verbindung der Neigungen des parallelen Verbindungsmechanismus 75 in der Richtung der Zeichenebene und in der zur Zeichenebene vertikalen Richtung der Mikroskopabbildungsvorrichtung 83 durchgeführt werden.
Um die Mikroskopabbildungsvorrichtung 83 während einer Operation zum Zielteil zu bewegen, handhabt der Operateur den XY-Eingabebereich 108 und den vertikalen Eingabebereich 109 des Fußschalters 110. Ein Signal von dem Fußschalter 110 wird in den Antriebssteuerungsabschnitt 107 eingegeben, der dann Antriebssignale, die in eine Bewegung in jede Richtung umgewandelt werden, an den vertikalen Erweiterungs-Antriebsbereich 88, den horizontalen Rotations-Antriebsabschnitt 90 und den horizontalen Erweiterungs-Antriebsabschnitt 94 ausgibt. Daher bewegt sich die Mikroskopabbildungsvorrichtung 83 als eine Einheit mit dem parallelen Verbindungsmechanismus 75. Während er durch die Okulare 18 und 19 der Mikroskopabbildungsvorrichtung 83 schaut, positioniert der Operateur den Drehmittelpunkt der Mikroskopabbildungsvorrichtung 83 in dem Mittelpunkt des Gesichtsfelds, der durch das optische Beobachtungssystem der Mikroskopabbildungsvorrichtung 83 erhalten wird. Zu diesem Zeitpunkt muss der Brennpunkt der Objektlinse 95 mit variablem Brennpunkt nicht mit dem Mittelpunkt des Gesichtsfelds übereinstimmen.
Wenn der Operateur dann den Startschalter 105 anschaltet, werden der Abstands-Berechnungsschaltkreis 104 und der Koordinaten-Berechnungsschaltkreis 106 gestartet, und ein gepulster Lichtstrahl wird durch die Kondensatorlinse 100 von der Licht emittierenden Vorrichtung 99 des Flutlichtbereichs 98 auf das Objekt emittiert. Das von dem Objekt reflektierte Licht wird durch das optische Reduktionssystem 102 als ein Punkt auf die Licht-empfindliche Vorrichtung 103 projiziert, und die Position des Schwerpunkts des Punkts wird festgestellt.
Die Schwerpunktposition des Punkts wird von der Lichtempfindlichen Vorrichtung 103 an den Abstands-Berechnungsschaltkreis 104 ausgegeben, der dann den Abstand der Mikroskopabbildungsvorrichtung 83 vom Objekt ausrechnet. Außerdem berechnet der Koordinaten-Berechnungsbereich 106 die Koordinaten des Basisendes 76 des parallelen Verbindungsmechanismus 75 in Abhängigkeit von den Signalen von dem vertikalen Positionsdetektionsbereich 89, dem horizontalen Positionsdetektionsbereich 95 und dem horizontalen Dreh winkel-Detektionsbereich 91. Wenn die Koordinaten des Basisendes 76 berechnet sind, werden die Koordinaten des Punktes R der axialen, zentralen Erweiterung des zentralen Schafts 70 und der optischen Beobachtungsachse 82 der Mikroskopabbildungsvorrichtung 83 berechnet.
Weiterhin berechnet der Koordinaten-Berechnungsabschnitt 106 die Koordinaten der Mikroskopabbildungsvorrichtung 83 und diejenigen des Objekts, das in der Mitte des Gesichtsfeldes angeordnet ist, in Abhängigkeit von den Signalen von dem zentralen Schaftwinkel-Detektionsabschnitt 72, dem schwenkenden Verbindungswinkel-Detektionsabschnitt 80 und dem Abstands-Berechnungsschaltkreis 104. Dann findet der Koordinaten-Berechnungsabschnitt 106 die Differenz zwischen den Koordinaten des Schnittpunkts R und denen des Objekts und gibt die Daten der XYZ-Richtungen an den Antriebssteuerungsabschnitt 107 aus.
In Abhängigkeit von den Daten der XYZ-Richtung gibt der Antriebssteuerungsabschnitt 107 Antriebssignale an den vertikalen Erweiterungs-Antriebsabschnitt 88, den horizontalen Rotations-Antriebsabschnitt 90 und den horizontalen Erweiterungs-Antriebsabschnitt 94 aus, um den vertikalen Erweiterungsarm 87, den horizontalen Arm 92 und den horizontalen Erweiterungsarm 93 anzutreiben, wodurch der Schnittpunkt R der axialen, zentralen Erweiterung des zentralen Schafts 70 und der optischen Beobachtungsachse 82 der Mikroskopabbildungsvorrichtung 83 mit der Objektposition in der Mitte des Gesichtsfelds der Mikroskopabbildungsvorrichtung 83 übereinstimmt.
Nun kann die Mikroskopabbildungsvorrichtung 83 mit der in der Mitte des Gesichtsfelds (optische Beobachtungsachse) befindlichen Objektebene als Mittelpunkt gedreht werden. Dann kann der Operateur die Objektlinse 96 mit variablem Brennpunkt antreiben, um das Zielteil zur Betrachtung zu fokussieren. Wenn der Drehmittelpunkt der Mikroskopabbildungsvorrichtung 83 ein Raum, wie etwa eine Öffnung ist, kann der Operateur einmal den Drehmittelpunkt der Mikroskopabbildungsvorrichtung 83 auf einem Gewebe in der Nähe der Öffnung einstellen, wie in dem ersten Ausführungsbeispiel, und den vertikalen Erweiterungsarm 87, den horizontalen Arm 92 und den horizontalen Erweiterungsarm 93 durch Betätigen des Fußschalters 110 antreiben, um die Mikroskopabbildungsvorrichtung 83 im wesentlichen parallel zur Objektoberfläche zum Positionieren der Öffnung in der Mitte des Gesichtsfelds zu bewegen.
Entsprechend diesem Ausführungsbeispiel wird die Mikroskopabbildungsvorrichtung 83 zum Einstellen des Drehmittelpunktes der Mikroskopabbildungsvorrichtung 83 einfach so bewegt, dass der Drehmittelpunkt der Mikroskopabbildungsvorrichtung in die Mitte des Gesichtsfeldes kommt, wodurch der Drehmittelpunkt der Mikroskopabbildungsvorrichtung 83 automatisch unabhängig von der Brennweite eingestellt wird. Das bedeutet, dass der Operateur nicht den Brennpunkt auf den Drehmittelpunkt der Mikroskopabbildungsvorrichtung 83 einstellen muss und diese leicht einstellen kann.
Wie oben beschrieben, umfasst das chirurgische Mikroskop nach der vorliegenden Erfindung eine Drehmittelpunkt-Betrachtungsvorrichtung, um dem Operateur zu ermöglichen, den Drehmittelpunkt der Mikroskopabbildungsvorrichtung einfach und unabhängig von der Position der Mikroskopabbildungsvorrichtung zu erkennen, um den Drehmittelpunkt der Mikroskopabbildungsvorrichtung leicht einstellen zu können.
16 ist eine allgemeine Ansicht eines chirurgischen Mikroskops nach einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, wobei das Bezugszeichen 201 eine Mikroskopabbildungsvorrichtung bezeichnet, die ein optisches Beobachtungssystem enthält. Die Mikroskopabbildungsvorrichtung 201 ist mit einem Okularabschnitt 202 und einem Griff 203 für Drehvorgänge versehen. Die Mikroskopabbildungsvorrichtung 201 wird auf dem oberen Ende eines Arms 204 gehalten. Das untere Ende des Arms 204 ist am Rand einer Drehbasis 205 befestigt. Das bedeutet, dass der Arm 204 so gebogen ist, dass er außerhalb eines Beobachtungsbereichs 206 unterhalb der Mikroskopabbildungsvorrichtung 201 gehalten wird. Ein Operationstisch 208, auf dem der Patient auf seinem Rücken liegt, kann in dem Beobachtungsraum 206 angeordnet werden.
Die Schwenkbasis besteht aus einem kugelförmigen, konkaven Element 209 mit einem konkaven, kugelförmigen Abschnitt 209a auf der Oberseite und einem kugelförmigen, konvexen Element 210 mit einem konvexen, kugelförmigen Abschnitt 210a auf der Unterseite, der in den konkaven, kugelförmigen Abschnitt 209a eingepasst ist. Außerdem stimmt der Mittelpunkt der Kugelradien des konkaven, kugelförmigen Abschnitts 209a und des konvexen, kugelförmigen Abschnitts 210a mit dem Brennpunkt der Mikroskopabbildungsvorrichtung 201 überein, welcher hiernach als Betrachtungspunkt P bezeichnet wird, und die Mikroskopabbildungsvorrichtung 201, der Griff 203, der Arm 204 und das kugelförmige, konvexe Element 210 sind im Gewicht derart verteilt, dass der Betrachtungspunkt P mit der Position des Schwerpunkts der Mikroskopabbildungsvorrichtung 201, des Griffs 203, des Arms 204 und des kugelförmigen, konvexen Elements 210 übereinstimmt.
Ein Eisenelement 211 ist auf der Oberfläche des konvexen, kugelförmigen Abschnitts 210a des kugelförmigen, konvexen Elements 210 befestigt, und der konkave, kugelförmige Abschnitt 209a des kugelförmigen Elements 209 ist mit einer elektromagnetischen Bremse 212 versehen. Wenn es nicht angeschaltet ist, ist das kugelförmige, konvexe Element 210 durch das Eisenelement befestigt. Wenn es angeschaltet ist, kann das kugelförmige, konvexe Element 210 durch das Eisenelement 211 gelöst werden, wodurch das kugelförmige, konvexe Element 210 nach einer Drehung in jeder beliebigen Position fixiert werden kann.
Außerdem wird die Drehbasis 205 auf einer Basiseinheit 213 getragen, die in der Lage ist, sie in den X-, Y- und Z- Richtungen zu bewegen und einen Drehpunktantriebsbereich bildet. Die Basiseinheit 213 umfasst eine Basis 214, die mit Gleitrollen 215 auf der Unterseite versehen ist. Ein konkaver Bereich 216 befindet sich im oberen Bereich der Basis 214. Ein Motor 217, dessen Rotationsschaft zur Seite hin gedreht ist, ist innerhalb des konkaven Abschnitts 216 befestigt. Der Motor 217 wird mittels eines Fußschalters (nicht gezeigt) an- und ausgeschaltet und vorwärts und rückwärts gedreht. Ein Ritzel 218 ist in dem Drehschaft des Motors 217 eingepasst und greift in ein Gestell 219, das in der vertikalen Richtung beweglich ist. Das Gestell 219 ist an einem Hebeelement 220 befestigt, das solcherart auf der Basis 214 gehalten wird, dass es nach oben und nach unten gehen kann.
Ein Paar konvexer Teile 221 ist an beiden Enden der oberen Fläche des Hebeelements 220 geformt. Ein zweiter Führungsschaft 222, der sich zwischen den konvexen Teilen 221 befindet, ist mit einer beweglichen Einheit versehen, die in der X-Richtung beweglich ist.
Ein plattenförmiger Träger 224 befindet sich auf der Spitze der beweglichen Einheit 223. Ein Abschnitt 225, der aus einem konkaven Teil besteht, das in dem unteren Bereich des kugelförmigen, konkaven Elements 209 geformt ist, ist in dem Träger 224 eingepasst. Außerdem sind V-förmige Vertiefungen 224a und 225a entlang der Y-Richtung auf beiden äußeren Seiten des Trägers 224 und beiden inneren Seiten des Bereichs 225 geformt, und eine Kugel 226 zum Tragen des kugelförmigen, konkaven Elements 209, die in der Y-Richtung beweglich ist, ist zwischen den V-förmigen Vertiefungen 224a und 225a angeordnet.
Eine Bewegung der beweglichen Einheit 223 in der X-Richtung und eine Bewegung des kugelförmigen, konkaven Elements 209 in der Y-Richtung werden von einem wohlbekannten, elektrisch betriebenen Antriebsmechanismus (nicht gezeigt), der mittels des Fußschalters gesteuert wird, angetrieben. Daher kann die Drehbasis 205 mittels der Basiseinheit 213 in den X-, Y- und Z-Richtungen bewegt werden, und die Mikroskopabbildungsvorrichtung 201, die über den Arm 204 durch die Drehbasis 205 getragen wird, kann mit dem Betrachtungspunkt P als Stützpunkt in jede beliebige Richtung gedreht werden.
Als nächstes wird die Arbeitsweise des chirurgischen Mikroskops mit dem oben beschriebenen Aufbau diskutiert.
Zuerst wird die Drehbasis 213 in der XY-Richtung bewegt, so dass der zu operierende Teil eines Patienten 207 auf dem Operationstisch 208 beobachtet werden kann. Die optische Beobachtungsachse der Mikroskopabbildungsvorrichtung 201 wird auf den zu operierenden Teil des Patienten 207 ausgerichtet (Betrachtungspunkt P). In diesem Fall bewegt sich für eine Bewegung in der X-Richtung die bewegliche Einheit 223 für den Führungsschaft 222; für eine Bewegung in der Y-Richtung bewegt sich das kugelförmige, konkave Element 209 für die bewegliche Einheit 223.
Als nächstes fällt oder steigt, wenn der Motor 217 durch Betätigen des Fußschalters angetrieben wird, das Hebeelement 220 für die Basis 214 mittels des Gestells, in das das rotierende Ritzel 218 greift, und die Mikroskopabbildungsvorrichtung 201 steigt oder fällt durch die Drehbasis 205. Dann stellt der Operateur die Brennweite der Mikroskopabbildungsvorrichtung 201 auf den Betrachtungspunkt des zu operierenden Teils ein.
Weiterhin schaltet der Operateur zum Ändern der Beobachtungsrichtung auf den Betrachtungspunkt des zu operierenden oder operierten Teils, die elektromagnetische Bremse 212 durch Betätigung des Fußschalters ein, um das kugelförmige, konvexe Element 210 durch das Eisenelement 211 zu befreien, und ergreift den Griff 203, um die Mikroskopabbildungsvorrichtung 201 in eine gewünschte Richtung zu ziehen oder zu drücken. Dann führt das kugelförmige, konvexe Element 210 eine kugelförmige Bewegung für das kugelförmige, konkave Element 209 durch, um zu bewirken, dass die Mikroskopabbildungsvorrichtung 201 eine kugelförmige Bewegung mit dem Betrachtungspunkt P als Mittelpunkt zum Ändern der Beobachtungsrichtung durchführt.
Zu diesem Zeitpunkt stimmt der Betrachtungspunkt P mit der Position des Schwerpunktes der Mikroskopabbildungsvorrichtung 201, des Griffs 203, des Arms 204 und des kugelförmigen, konvexen Elements 210 überein, so dass die Handhabungskraft sehr gering ist. Um die Mikroskopabbildungsvorrichtung 201 zu drehen und sie dann in einer gewünschten Position für die Beobachtung zu fixieren, kann der Operateur die elektromagnetische Bremse 212 durch Betätigung des Fußschalters zum Befestigen des Eisenelements 211 des kugelförmigen, konvexen Elements 210 durch die elektromagnetische Bremse 212 ausschalten.
In dem dritten Ausführungsbeispiel befinden sich, auch wenn die Mikroskopabbildungsvorrichtung 201 mit dem Betrachtungspunkt P als Mittelpunkt gedreht wird, das kugelförmige, konvexe Element 210 und Rotations- oder Drehvorrichtung unter dem Operationstisch 208, und der Arm 204 verbindet einfach die Mikroskopabbildungsvorrichtung 201 und das kugelförmige, konvexe Element 210, wodurch die Peripherie der Mikroskopabbildungsvorrichtung 201 vereinfacht wird und den Operateur nicht stört. Eine gute Bedienbarkeit wird bewirkt. Da der Drehmittelpunkt der Mikroskopabbildungsvorrichtung und der mit der Mikroskopabbildungsvorrichtung 201 gedrehten Teile mit dem Schwerpunkt übereinstimmen, kann die Mikroskopabbildungsvorrichtung 201 leicht gedreht werden, und der Verriegelungsmechanismus, wie die elektromagnetische Bremse 212, kann miniaturisiert werden. Weiterhin kann die Mikroskopabbildungsvorrichtung 201 mit dem Betrachtungspunkt P als Mittelpunkt ohne einen komplizierten Aufbau, wie etwa einen herkömmlichen Verbindungsmechanismus, gedreht werden. Somit kann das chirurgische Mikroskop mit geringen Kosten erzeugt werden.
Die 17 bis 19 zeigen ein viertes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. 17 ist eine strukturelle Darstellung eines chirurgischen Mikroskops und eines Operationstischs. Die 18 und 19 sind Blockdiagramme eines elektrischen Systems. Wie in 17 gezeigt, ist die Basis 231 eines Armgestells 230 auf dem Boden eines Operationssaals befestigt. Eine Strebe 232 ist aufrecht auf der Basis 231 installiert. Ein erster Arm 234 wird um eine erste Drehachse 233 drehbar von der Strebe 232 gehalten. Der erste Arm 234 enthält einen Drehkodierer 235 zum Feststellen des Drehwinkels des ersten Arms 34 für die Strebe 232.
Ein zweiter Arm 237 wird um eine zweite Drehachse 236 drehbar von dem ersten Arm 234 gehalten. Der zweite Arm 237 enthält eine Drehkodierer 238 zum Feststellen des Drehwinkels des zweiten Arms 237 bezüglich des ersten Arms 234.
Ein Pantographenarm 240 wird um eine dritte Achse 239 drehbar von dem zweiten Arm 237 gehalten. Der Pantographenarm 240 enthält einen Drehdekodierer 241 zum Feststellen des Drehwinkels des Pantographenarms 240 bezüglich des zweiten Arms 237.
Der Pantographenarm 240 wird außerdem von einer Gasfeder 242 gehalten. Ein Mikroskopabbildungsvorrichtungsabschnitt 244 wird über einen Arm 243 an der Spitze des Pantographenarms 240 getragen. Der Mikroskopabbildungsvorrichtungsabschnitt 244 besitzt eine Mikroskopabbildungsvorrichtung 246, die über einen Mikroskopabbildungsvorrichtungsarm 245 von dem Arm 243 gehalten wird. Die Mikroskopabbildungsvorrichtung 246 ist mit einem Okularteil 247, einem Griff und einem Betrachtungspunkt-Einstellschalter 249 ausgestattet.
Als nächstes wird der Operationstisch 251, auf dem ein Patient auf seinem Rücken liegt, beschrieben. Eine Basis des Operationstischs 251 ist auf dem Boden des Operationssaals befestigt. Auf der Basis 252 ist eine mobile Einheit 253 angeordnet, die im wesentlichen denselben Aufbau wie im ersten Ausführungsbeispiel besitzt und durch Elektrizität in den XY-Richtungen innerhalb einer horizontalen Ebene bewegt werden kann und eine Drehantriebsvorrichtung bildet.
Ein Gestell, das auf der Spitze der beweglichen Einheit 253 befestigt ist, enthält einen ersten Schrittmotor 255, dessen Drehschaft in der vertikalen Richtung fest ist. Ein Getriebe 256 ist in den Drehschaft eingepasst und greift in ein Getriebe 258, das in dem unteren Ende eines Operationstisch-Drehschafts 257, der von dem Gestell in der vertikalen Richtung drehbar getragen wird, eingepasst ist.
Das obere Ende des Operationstisch-Drehschafts 257 steht von dem Gestell 254 nach oben vor. Eine horizontale, bewegliche Einheit 259 mit einer Trägerplatte 259a in dem oberen Teil und einem Kasten 259b im unteren Teil ist an dem oberen Ende des Operationstisch-Drehschafts 257 befestigt.
Der Kasten 259b der horizontalen, beweglichen Einheit 259 enthält einen zweiten Schrittmotor 260, der mit seinem Drehschaft 261 zur Seite gedreht befestigt ist. Der Drehschaft 261 steht senkrecht zur axialen Mitte des Operationstisch-Drehschafts 257. Weiterhin ist ein Ende eines ersten Hebels 263, der einen Kurbelmechanismus 262 bildet, an dem Drehschaft 261 befestigt. Ein zweiter Hebel 264, der mit dem anderen Ende des ersten Hebels 263 verbunden ist, ist drehbar mit einer seitlichen Hebeplatte 265 verbunden, die nach oben und unten gleitend an der horizontalen, beweglichen Einheit montiert ist.
Die seitliche Hebeplatte 265 ist mit einem Motor-Montagebett 267 verbunden, das sich innerhalb eines Endes des Operationstisches 251 mit einer Kastenstruktur befindet. Ein dritter Schrittmotor 268 ist an dem Motor-Montagebett 267 montiert, wobei sein Drehschaft zur Seite gedreht ist. Ein Ritzel 270 ist in dem Drehschaft eingepasst und greift in ein Gestell 272 einer Gestellplatte 271 in der Form eines Kreisbogens mit einem Radius b, wobei sich der Betrachtungspunkt P des zu operierenden oder operierten Teils auf dem Krümmungsmittelpunkt befindet.
Beide Enden der Gestellplatte 271 sind nach oben und nach unten gleitend an Führungsstangen 273 montiert, die in der vertikalen Richtung innerhalb des Operationstisches 251 gehalten werden. Kugeln, die auf den oberen und unteren Flächen der Innenseite des Operationstisches 251 gleiten können, sind an den oberen und unteren Enden der Führungsstangen 273 montiert.
Weiterhin ist eine Mehrzahl von Spiralfedern 275 aufrecht auf der Trägerplatte 259a der horizontalen, beweglichen Einheit 259 montiert. Rollen 277 sind über Fußstücke 276 an den oberen Enden der Spiralfedern 275 zum elasti schen Tragen der unteren Fläche an einem Ende des Operationstisches 251 montiert. Daher kann die horizontale, bewegliche Einheit 259 horizontal entlang der unteren Fläche des Operationstisches 251 bewegt werden. Eine Strebe steht durch die untere Fläche an dem anderen Ende des Operationstisches 251 vor. Eine Spiralfeder 280 ist zwischen der Strebe 278 und der auf dem Boden des Operationssaals befestigten Basis 279 angeordnet.
Als nächstes wird der Aufbau des elektrischen Systems unter Bezugnahme auf die 18 und 19 beschrieben.
In 18 bezeichnet das Bezugszeichen 182 einen Betrachtungspunkt-Koordinatenberechnungsbereich, der Signale von den ersten bis dritten Drehkodierern 235, 238 und 241 und dem Betrachtungspunkt-Einstellschalter 249 eingibt und die dreidimensionalen Koordinaten der Betrachtungspunktposition, mit der der Operateur beobachtet, berechnet. Das Bezugszeichen 282 bezeichnet einen Antriebssteuerungsbereich, der in Abhängigkeit von einem Signal von dem Betrachtungspunkt-Koordinatenberechnungsbereich 281 Antriebssignale an einen mobilen Einheitsantriebsbereich 283 und den zweiten Schrittmotor 260 ausgibt.
In 19 bezeichnet das Bezugszeichen 284 einen Antriebssteuerungsbereich, der ein Signal von einem Fußschalter 286 eingibt, der einen Operationstisch-Neigungswinkel-eingabebereich 285a, der den Winkel, mit dem der Operationstisch 251 mit dem Betrachtungspunkt P als Mittelpunkt geneigt ist, und einen Operationstisch-Drehwinkeleingabebereich 286b, der den Winkel, mit dem der Operationstisch 251 mit den Betrachtungspunkt P als Mittelpunkt gedreht ist, eingibt, umfasst, und Antriebssignale an den ersten Schrittmotor 255 und den dritten Schrittmotor 268 ausgibt.
Als nächstes wird die Arbeitsweise des chirurgischen Mikroskops mit dem oben beschriebenen Aufbau diskutiert.
Als erstes wird vor einer Operation an einem Patienten 250 der Patient 250 in einer beliebigen Position auf dem Operationstisch 251 fixiert. Bei Beginn der Operation mit dem chirurgischen Mikroskop bewegt der Operateur den Mikroskopabbildungsvorrichtungsbereich 244 durch horizontales Drehen des ersten Arms 234 und fokussiert die Mikroskopabbildungsvorrichtung 246 auf das zu operierende Teil, indem er den Pantographenarm 240 für die Beobachtung nach oben und nach unten bewegt.
Wenn der Operateur den Betrachtungspunkt-Einstellschalter 249 drückt, berechnet der Betrachtungspunkt-Koordinaten-berechnungsbereich 281 die dreidimensionalen Koordinaten des Betrachtungspunktes, und der Antriebssteuerungsbereich 282 gibt ein Antriebssignal an den mobilen Einheitsantriebsbereich 283 zum horizontalen Bewegen der mobilen Einheit 253 aus, so dass der axiale Rotationsmittelpunkt des Operationstisch-Drehschafts 257 und die optische Achse der Mikroskopabbildungsvorrichtung 246 koaxial werden. Wenn der Antriebssteuerungsbereich 282 ein Antriebssignal an den zweiten Schrittmotor 260 zum Drehen des Rotationsschafts 261 ausgibt, so dass der Kreisbogen des Gestells 272 mit der Position in einem Abstand b von dem Betrachtungspunkt P übereinstimmt, wird das Ritzel 270, das über den Kurbelmechanismus 262 an der seitlichen Hebeplatte 265 befestigt ist, nach oben und nach unten bewegt, um das Gestell 272 zu bewegen.
Als nächstes wird ein Beispiel diskutiert, bei dem der Operateur den Beobachtungswinkel und die Richtung zur Beobachtung des Betrachtungspunktes P ändert. Der Operateur gibt einen gewünschten Beobachtungswinkel durch den Operationstisch-Neigungswinkeleingabebereich 285a des Fußschalters 286 ein. Der Antriebssteuerungsbereich 284 gibt ein Antriebssignal an den dritten Schrittmotor 268 zum Drehen des Ritzels 270 zum Bewegen des Gestells 272 aus, wodurch die Spiralfedern 275 und 280 zum Neigen des Operationstisches 251 mit dem Betrachtungspunkt als Beobachtungsmittelpunkt gedehnt oder komprimiert werden.
Auf ähnliche Weise gibt der Operateur durch den Operationstisch-Drehwinkeleingabebereich 285b des Fußschalters 286 eine gewünschte Beobachtungsrichtung ein. Der Antriebssteuerungsbereich 284 gibt ein Antriebssignal an den ersten Schrittmotor 255 aus, um den Operationstisch-Drehschaft 257 mittels der Getriebe 256 und 258 zu drehen, wodurch der Operationstisch 251 mit dem Betrachtungspunkt P als Beobachtungsmittelpunkt gedreht wird.
Entsprechend dem vierten Ausführungsbeispiel bewegt sich, wenn der Operateur die Mikroskopabbildungsvorrichtung 201 auf das zu operierende oder operierte Teil fokussiert und den Betrachtungspunkt-Einstellschalter 249 betätigt, der Drehmittelpunkt des Operationstisches 251 automatisch zum Betrachtungspunkt P der Mikroskopabbildungsvorrichtung 201. Somit kann der Operateur den Beobachtungswinkel und die Beobachtungsrichtung durch Elektrizität ändern, wobei er die Operationsinstrumente mit beiden Händen festhält, so dass er die Behandlung einfach fortsetzen kann und die Operation nicht unterbrechen muss, um den Beobachtungswinkel oder die Beobachtungsrichtung zu ändern, wodurch die Operationszeit verkürzt wird.
Nebenbei ist es auch möglich, das berechnete Ergebnis des Entfernungs-Berechnungsschaltkreises 103 (in 15 gezeigt) in den Betrachtungspunkt-Berechnungsabschnitt 281 für den Modus einzugeben, in dem die Mikroskopabbildungsvorrichtung 201 nicht bewegt wird, sondern der Patient (also das Bett) bewegt wird.
Die 20 bis 25 zeigten ein fünftes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das sechste Ausführungsbeispiel stellt ein chirurgisches Mikroskop zur Verfügung, das der Durchführbarkeit von Schlüssellochchirurgie, die zunehmend als Operation mit geringem Eingriff durchgeführt wird, große Bedeutung beimisst. Gegenwärtig wird eine Öffnung in der Schädeldecke des Patienten so klein, wie es bei der Operation möglich ist, gemacht, um den krankhaften Zustand zu ändern, wobei auf eine Zerebralchirurgie mit geringem Eingriff hingearbeitet wird. Daher muss eine Änderung im krankhaften Zustand in einem tieferliegenden Bereich des Schädels auch durch eine kleine Öffnung der Schädeldecke beobachtbar sein.
20 ist eine Zeichnung, die den inneren Aufbau einer Mikroskopabbildungsvorrichtung 235 zeigt. 21 ist eine Zeichnung, die ein optisches Layout entlang der Linie XXII-XXII der 20 zeigt. 22 ist ein Zeichnung die ein mechanisches Layout entlang der Linie XXII-XXII der 20 zeigt. 23 ist ein Blockdiagramm, das das elektrische System zeigt. 24 ist eine Zeichnung, die die Beziehung der Intervalle der optischen Achse zeigt. 25 ist eine Zeichnung, die die Beziehung mit dem Bildsignal zeigt.
Die Mikroskopabbildungsvorrichtung 335 wird unter Bezugnahme auf die 20 und 21 beschrieben. Die Mikroskopabbildungsvorrichtung 335 besitzt eine Objektlinse 338, die den linken und rechten optischen Beobachtungswegen gemeinsam ist, von welchen nur ein einziger gezeigt ist. Jeder der linken und rechten optischen Beobachtungswege ist mit parallelen Prismen 338L, 338R, einem die Vergrößerungen ändernden, optischen System 339, das von einem Antriebsmechanismus (nicht gezeigt) betrieben wird, und einer Bildlinse 340L ausgestattet. Ein Bildaufnahmebereich 341L besteht aus einem CCD, das sich an jeder Bildaufnahmeposition der Bildlinse 340L befindet.
Außerdem sind eine Anzeige 346L für das linke und das rechte Auge zum Anzeigen eines von dem Bildaufnahmebereich 341L geformten Bildes, ein Bildprozessor L 332 und ein Bildprozessor R 333 angeordnet. Eine Linse 347L, ein Spiegel 348L, ein Spiegel 349L und ein Okular 350L sind in jedem optischen Weg angeordnet.
Wie in 22 gezeigt, sind Getriebe 342L und 342R an den Parallelprismen 338L und 338R befestigt. Sie sind mit den optischen Achsenmitten L und R als Drehmittelpunkte drehbar montieret. Weiterhin greifen die an den parallelen Prismen 338L und 338R befestigten Getriebe 342L und 342R ineinander, und das Getriebe 342R greift in ein Getriebe 343, das an dem Drehschaft eines Motors 344 befestigt ist.
Der Aufbau des elektrischen Systems wird unter Bezugnahme auf 23 beschrieben. Das Bildprozessor L 332 besteht aus einem Antriebsschaltkreis (nicht gezeigt) zum Betreiben des CCD des Bildaufnahmebereichs 341L und einem Datenlese- und einem Bildsignalverarbeitungs-Schaltkreis (nicht gezeigt) zum Erzeugen eines Bildsignals aus dem Ausgangssignal des Antriebsschaltkreises. Der Bildsignalprozessor L 332 ist mit der Anzeige 346L, die in der Mikroskopabbildungsvorrichtung 335 enthalten ist, und einem Synchronisations-Trennschaltkreis 329 verbunden. Der Bildprozessor R 333 ist ähnlich dem Bildprozessor L 332 und wird daher nicht wieder diskutiert. Der Synchronisations-Trennschaltkreis 329 ist geeignet, die Bildprozessoren L 332 und R 333 synchron zu betreiben und die horizontalen und vertikalen Synchronisationssignale zu trennen. Synchronisationssignale werden an einem Operationsschaltkreis 330 ausgegeben, und 2-System-Bildsignale werden über ein Hochpassfilter 325 und einen A/D-Wandlerschaltkreis 334 an den Operationsschaltkreis 330 ausgegeben. Eine Operationsausgabe des Operationsschaltkreises 330 wird in einen Antrieb 331 eingegeben, der ein Antriebsschaltkreis des Motors 344 ist.
Bei einer Operation werden linke und rechte Beobachtungsbilder, die von der Objektlinse 337, den parallelen Prismen 338L und 338R, dem optischen Vergrößerungs-Änderungssystem 339L und der Bildlinse 340L geformt werden, von dem Bildaufnahmebereich 341L und den Bildprozessoren L 332 und R 333 zur Anzeige auf der Anzeige 346L abgebildet. Das durch den linken optischen Beobachtungsweg gehende Bild wird auf der Anzeige 346L angezeigt, und das durch den rechten optischen Beobachtungsweg gehende Bild wird auf einer anderen Anzeige (nicht gezeigt) angezeigt. Der Operateur beobachtet das Bi auf der Anzeige 346L über das Okular 350L und die Spiegel 349L und 348L mit dem linken Auge und das Bild auf der anderen Anzeige (nicht gezeigt) über das Okular und die Spiegel mit dem rechten Auge, um eine räumliche Betrachtung zu haben.
Man nehme nun an, dass der Operateur ein in einen krankhaften Zustand verändertes Teil in einem tiefliegenden Bereich einer Körperhöhle, Os, durch eine Öffnung in der Körperoberfläche, Ob, in dem zu operierenden oder operierten Teil sieht. Zu diesem Zeitpunkt beträgt der Abstand zwischen den linken und rechten optischen Beobachtungsachsen in der Mikroskopabbildungsvorrichtung 335 e, wie in den 21 und 24 gezeigt. Wie in 24 gezeigt blockiert die Öffnung Ob im rechten Beobachtungsweg einen Teil des Lichtflusses, was zu einem in 25a gezeigten Bild führt. Das der Öffnung Ob entsprechende Bild, das ein undeutliches Bild ist, wird durch das Hochpassfilter 325 abgeschnitten und von dem A/D-Wandlerschaltkreis 334 ausgegeben und wird wie in 25b gezeigt. Der Operationsschaltkreis 330 stellt das Teil c fest und treibt den Motor 344 über den Antrieb 331 an, um es zu eliminieren.
Wenn sich der Motor 344 dreht, wird das Getriebe 343 in der in 22 gezeigten Richtung g gedreht, und die parallelen Prismen 338L und 338R werden von den Getrieben 342L und 342R in die Positionen 338L und 338R gedreht. In diesem Zustand wird der Abstand zwischen der linken und der rechten optischen Beobachtungsachse f, wie in den 21 und 24 gezeigt, und die Öffnung Ob blockiert nicht mehr den Fluss des Beobachtungslichtes.
Daher wird ein stereoskopische Beobachtung in verschiedenen Richtungen durch eine schmale Öffnung hindurch auch bei einer Schlüssellochchirurgie ermöglicht, die in den letzten Jahren einen geringen-Eingriff anstrebt, und die Einstellung dafür wird während der Operation automatisch durchgeführt, so dass sich der Operateur mehr auf die Operation konzentrieren kann, was zu einem glatten Voranschreiten der Operation führt.
Wie oben beschrieben, ist erfindungsgemäß der Mechanismus zum Ändern des Beobachtungswinkels und der Beobachtungsrichtung mit dem Betrachtungspunkt als Mittelpunkt in einer von der Mikroskopabbildungsvorrichtung entfernten Position angeordnet, damit der Operateur, der die Mikroskopabbildungsvorrichtung handhabt und die Operation durchführt, nicht gestört wird und dem Operateur ermöglicht wir das zu operierende oder operierte Teil un ter jedem Winkel aus jeder Richtung leicht zu betrachten, um die Operierbarkeit zu verbessern.

Claims

Chirurgisches Mikroskop-System, das eine Mikroskopabbildungsvorrichtung (4) zum Betrachten eines zu operierenden Bereiches in einem vergrößerten Maßstab besitzt, wobei die Mikroskopabbildungsvorrichtung (4) ein optisches Beobachtungssystem (21–26) umfasst, das in eine gewünschte Position unter einem bestimmten Winkel bewegt und gehalten werden kann, so dass ein Beobachtungswinkel um einen Drehmittelpunkt (P) geändert werden kann, wobei sich dabei der Drehmittelpunkt (P) im Zentrum eines Gesichtsfeldes und in einer Fokusebene des optischen Beobachtungssystems (21–26) befindet, dadurch gekennzeichnet, dass das chirurgische Mikroskop eine Drehmittelpunkt-Sehvorrichtung umfasst, das in der Lage ist, den Drehmittelpunkt (P) anzuzeigen, wobei die Drehmittelpunkt-Sehvorrichtung zwei Zeigerprojektoren (9) umfasst, die an einem Arm (7) unter einem vorgegebenen Winkel bezüglich einer Achse (O_c) so befestigt sind, dass sich der Drehmittelpunkt (P) an der selben Stelle befindet, wo die Spitzen (32) der projizierten Zeiger der Zeigerprojektoren (9) übereinanderliegen.
Mikroskopsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es außerdem Vorrichtungen (16) zum Bewegen der Mikroskopabbildungsvorrichtung (4) umfasst, so dass der Drehmittelpunkt (P) in die Fokusebene des optischen Beobachtungssystems (21–26) gebracht werden kann.
Mikroskopsystem nach Anspruch 1, weiter enthaltend eine Trägervorrichtung (11, 14) für die Mikroskopabbildungsvorrichtung (4), um die Mikroskopabbildungsvorrichtung (4) mit dem Arm (7) so beweglich zu verbinden, dass der Winkel zwischen einer optischen Beobachtungsachse (15) der Mikroskopabbildungsvorrichtung (4) und der Achse (O_c) verändert werden kann.
Mikroskopsystem nach Anspruch 3, worin die Trägervorrichtung (11, 14) für die Mikroskopabbildungsvorrichtung (4) ein Element (11), das mit dem Arm (7) so verbunden ist, dass es sich entlang des Arms (7) bewegen kann, und einen Trägerarm (14) für die Mikroskopabbildungsvorrichtung (4) umfasst, der mit dem Element (11) verbunden ist, um die Mikroskopabbildungsvorrichtung (4) zu halten.
Mikroskopsystem nach Anspruch 3, weiter umfassend ein Trägergestänge (6), die mit dem Arm (7) verbunden ist, so dass der Arm (7) um die Achse (O_c) gedreht werden kann.
Mikroskopsystem nach Anspruch 3, worin der Arm (7) bogenförmig ist.
Mikroskopsystem nach Anspruch 2, worin die Mikroskopabbildungsvorrichtung (4) über Vorrichtungen (16) zum Bewegen der Mikroskopabbildungsvorrichtung (4) an dem Trägerarm (14) für die Mikroskopabbildungsvorrichtung (4) angebracht ist.
Mikroskopsystem nach Anspruch 1, worin zwei Zeigerprojektoren symmetrisch hinsichtlich der Achse (O_c) an dem Arm (7) angeordnet sind.