FR2682778A1 - Microscope pour operation de microchirurgie stereotaxique assistee par ordinateur, et procede pour son fonctionnement. - Google Patents

Microscope pour operation de microchirurgie stereotaxique assistee par ordinateur, et procede pour son fonctionnement. Download PDF

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Abstract

L'invention concerne un microscope pour opération de microchirurgie stéréotaxique assistée par ordinateur, et un procédé pour son fonctionnement. Dans ce microscope (1) comporte des détecteurs (15, 16) détectant des données optiques, un système d'identification de position (17, 20-23) et un dispositif de commande de processus (3) évaluant les signaux dudit système, ce système est un système à base optique intégré dans le système optique du microscope (1) et il est prévu un dispositif (4) qui convertit les signaux délivrés par le dispositif (3) en une représentation graphique bidimensionnelle. Application notamment à la microchirurgie assistée par ordinateur et utilisant la tomodensitométrie et la résonance magnétique nucléaire.

Description

L'invention concerne un microscope d'opération de microchirurgie
stérotactique assistée par ordinateur, comportant un dispositif pour introduire par réflexion les images intermédiaires dans au moins l'un des deux trajets de rayonnement d'observation stéréoscopique, des détecteurs pour détecter les données optiques du système, un système
d'identification de position ainsi qu'un dispositif de com-
mande de processus pour évaluer les signaux du système d'identification de position, ainsi qu'un procédé pour
faire fonctionner ce microscope.
Dans le domaine de la microchirurgie classique utilisant un microscope d'opération, il se pose fréquemment des problèmes lors de l'interprétation du champ d'observation vu à travers le microscope d'opération ou de la situation anatomique considérée instantanément Ainsi il
se pose souvent le problème de corréler au champ d'observa-
tion vu instantanément, des données de diagnostic, qui ont été obtenues par l'intermédiaire de différents procédés d'examen avec imagerie (tomodensitométrie CT, résonance
magnétique nucléaire RMN,), pour pouvoir réaliser l'in-
tervention prévue L'interprétation et l'analyse du champ d'observation du microscope sont par conséquent difficiles
pour le chirurgien et prennent du temps.
Une proposition de solution à ce problème est basée sur l'utilisation de procédés stéréotaxiques permettant une utilisation rapide, intra-opérationnelle, des données de diagnostic Ainsi, d'après le brevet US 4 722 056, on connaît un microscope d'opération et un procédé pour faire fonctionner ce microscope, à l'aide desquels on peut superposer, au moyen d'un dispositif d'insertion par réflexion, des images obtenues à partir d'une procédure préopératoire de diagnostic, dans le champ d'observation considéré La corrélation entre le microscope d'opération et le patient, c'est-à-dire la détermination des coordonnées du champ d'observation vu, s'effectue ici au moyen de la détermination des coordonnées spatiales du microscope d'opération à l'aide d'un système de transmetteurs à ultrasons A partir des coordonnées spatiales du microscope d'opération, on détermine alors, par l'intermédiaire des données optiques actuelles respectives du système, la position du champ d'observation dans l'espace et on part du fait que le détail intéressant
de l'objet est situé dans le plan du champ d'observation.
Ce procédé de localisation du champ d'observation et de corrélation aux données correspondantes de diagnostic, présente cependant des inconvénients déterminants Ainsi la formation de l'image au moyen du système optique du microscope d'opération est toujours affectée d'une certaine profondeur de champ qui, dans le cas de grandissements qui sont usuels par exemple en neurochirurgie, peuvent se situer dans la gamme allant de quelques dixièmes de millimètre jusqu'à quelques centimètres Si le chirurgien s'intéresse à un détail anatomique au cours d'une opération, il focalise le microscope à l'emplacement correspondant, mais en raison de la profondeur de champ mentionnée, de l'accommodation qui est possible par le chirurgien ainsi que des tolérances optiques dans le système, et il faut tabler sur une certaine imprécision entre le détail intéressant de l'objet et le plan de focalisation Par conséquent, un tel dispositif ne permet pas une mesure précise directe du détail intéressant de l'objet Une visée fiable n'est
également pas garantie à l'aide du microscope d'opération.
Un autre inconvénient de ce dispositif réside dans l'agencement complexe du système de transmetteur à ultrasons au niveau du microscope d'opération, qui gêne le
chirurgien pendant l'opération.
Une solution semblable de ce problème est également décrite dans la demande de brevet allemand publiée sous le N 04 032 207 Ici, la position spatiale précise du microscope d'opération, qui est transmise par un mécanisme à articulations multiples, est déterminée au moyen des détecteurs situés dans ce mécanisme à articulations multiples et qui déterminent les directions et distances de déplacement des éléments mobiles La position précise du champ d'observation vu dans l'espace est calculée ici par l'intermédiaire de la détermination des coordonnées du microscope d'opération à partir des signaux du détecteur, aisi que par les données acquises du système optique, comme par exemple l'état instantané de focalisation La détermination de la position du champ d'observation uniquement à partir des données du système optique et après l'exécution de la focalisation sur le détail intéressant de l 'objet est ici affectée des mêmes imprécisions que celles qui ont déjà été décrites précédemment Le problème de la profondeur de champ, des caractéristiques de détection physiologiques ainsi que des tolérances optiques dans le système ne permettent également ici pas une détermination précise de la position du champ d'observation vu, et notamment aucune mesure directe de ce champ. C'est pourquoi la présente invention a pour but d'indiquer un microscope d'opération ainsi qu'un procédé pour son fonctionnement, qui permettent de déterminer de façon précise, du point de vue des coordonnées, le champ d'observation vu et par conséquent d'établir une corrélation avec les données correspondantes de diagnostic
obtenues à partir de procédés de diagnostic avec imagerie.
La précision de la détection des coordonnées doit être réglée sur la limite de résolution du procédé respectif de diagnostic avec imagerie En outre, les composants essentiels peuvent être intégrés dans le système optique du
microscope d'opération.
Ce problème est résolu conformément à l'invention à l'aide d'un microscope d'opération caractérisé en ce qu'il est prévu un système d'identification de position de nature optique, qui est intégré dans le système optique du microscope d'opération, ainsi qu'un dispositif de traitement d'images, qui convertit les signaux délivrés par le dispositif de commande de processus en une représentation graphique bidimensionnelle visible pour l'observateur. Un procédé approprié pour faire fonctionner un tel microscope d'opération est caractérisé par le fait que les coordonnées spatiales du microscope d'opération ainsi que son orientation sont déterminées en permanence et sont transmises à l'unité de commande de processus, la position actuelle du plan objet est détectée en permanence par l'intermédiaire du système d'identification de position, réalisé sur une base optique, à l'aide du dispositif de commande de processus et est représentée graphiquement, par l'intermédiaire du dispositif de traitement d'images, sur un dispositif d'affichage de télévision, la position actuelle du plan image est également représentée graphiquement par l'intermédiaire du système d'identification de position de nature optique, sur le dispositif d'affichage de télévision, les deux représentations graphiques sont amenées en superposition sur le dispositif d'affichage de télévision, par mise au point ou défocalisation du système optique du microscope d'opération, la position relative du détail de l'objet par rapport au microscope d'opération est déterminée à l'aide des données optiques du système déterminées ultérieurement sur la base des détecteurs, à partir des coordonnées du détail de l'objet par rapport au microscope d'opération ainsi qu'à partir des coordonnées spatiales du microscope d'opération et de son orientation, les coordonnées du détail de l'objet dans l'espace sont déterminées après une
transformation des coordonnées.
Selon une variante de mise en oeuvre du procédé, la représentation graphique sur le dispositif d'affichage de télévision est introduit au moins dans l'un des deux
trajets du rayonnement d'observation.
Selon une variante de mise en oeuvre du procédé, après la détermination des coordonnées de l'objet observé dans l'espace et prise en compte du grandissement du microscope d'opération, une image correspondant à ces
coordonnées et obtenue à partir d'une procédure de diagnos-
tic de mise en oeuvre avant l'opération est superposée au
champ d'observation vu.
Selon une variante de mise en oeuvre du procédé, la représentation graphique de la position du plan image s'effectue au milieu du champ d'observation de la partie
observée de l'image.
Selon une variante de mise en oeuvre du procédé, lors d'une mesure précédente de référence, des écarts optiques et mécaniques du système optique lors de la
focalisation fine sont détectés, mémorisés et respective-
ment pris en compte lors de la représentation graphique
afin de corriger les valeurs de mesure détectées instanta-
nément. Selon une variante de mise en oeuvre du procédé, la focalisation ou la défocalisation du système optique s'effectue automatiquement par l'intermédiaire de l'unité
de commande de processus.
Une caractéristique essentielle de l'invention réside dans le fait qu'au moyen d'une procédure de visée,
on essaie d'amener un détail sélectionné et marqué de l'ob-
jet en superposition dans le plan respectif du champ d'ob-
servation Si cela est garanti, on peut déterminer à partir des données optiques du système du microscope d'opération, la position relative du détail de l'objet en avant du microscope d'opération A cet effet, il est en outre nécessaire de connaître les coordonnées spatiales précises et l'orientation du microscope d'opération De façon appropriée, le microscope d'opération conforme à l'invention est monté à cet effet sur un statif à articulations multiples, auquel cas des détecteurs de distance et des détecteurs angulaires appropriés situés dans ce statif à articulations multiples servent à déterminer de façon précise la position du microscope d'opération et son orientation Si par conséquent on connaît la position spatiale précise du microscope d'opération, on peut, conjointement avec le résultat d'une mesure d'étalonnage précédente, tirer des conclusions quant à la position du détail considéré de l'objet ou du champ
d'observation vu dans le système de coordonnées du patient.
Lors d'une telle mesure d'étalonnage, on mesure des points connus, également détectés au moyen du procédé de diagnostic avec imagerie, dans le système de coordonnées du patient, par l'intermédiaire de la procédure de visée décrite On peut introduire une image diagnostique, qui correspond à la position et à la taille du champ d'observation détecté et qui est obtenue à partir de
l'ensemble de données de diagnostic établies avant l'opéra-
tion, peut être introduite, au moyen d'un dispositif correspondant d'insertion par réflexion, dans le trajet du rayonnement d'observation De ce fait, il est possible d'avoir une superposition de l'image du diagnostic et du champ d'observation considéré Sinon, on peut avoir une représentation de cette sorte également sur un moniteur de diagnostic séparé Ceci garantit l'utilisation stéréotaxique, assistée par ordinateur, d'un microscope d'opération. Un tel procédé de visée est possible par le fait qu'on introduit par réflexion, dans le trajet du rayonnement d'observation, des marques qui représentent la position relative du plan du champ d'observation ainsi que la position d'un faisceau laser projeté sur un détail de l'objet A cet effet, on détermine la position précise du plan du champ d'observation du microscope d'opération à l'aide d'un système d'identification de position sur une base optique, par exemple selon le procédé de triangulation par laser La position d'un faisceau laser diffusé par la surface de l'objet est à cet effet évaluée dans un détecteur de position à résolution locale Toute modification de la distance objet-microscope ou toute focalisation de ce dernier conduit à un décalage latéral de l'image du faisceau laser sur le détecteur de position La position réelle du faisceau laser, qui est détectée à l'aide d'une commande de processus particulière, sur le détecteur de position ainsi que la position de consigne en cas de coïncidence du plan du champ d'observation et du détail de l'objet est représentée, en cas de coïncidence du plan du champ d'observation et du détail de l'objet sur un dispositif d'affichage de télévision, par l'intermédiaire d'un dispositif de traitement d'images et est introduit par réflexion dans le trajet du rayonnement d'observation du
microscope d'opération.
En réalisant une mise au point ou une défoca-
lisation du microscope d'opération, on essaie d'amener ces deux marques en recouvrement, ce qui garantit l'obtention d'une marque définie du champ d'observation, c'est-à-dire la position précise d'un détail de l'objet La mise au point peut être réalisée au moyen d'une variation de la distance focale du système d'objectif utilisé Cependant il est également possible de déplacer l'ensemble du microscope d'opération le long de l'axe optique C'est uniquement après cette procédure de visée que la position précise du détail ainsi marqué de l'objet est déterminée à partir des données optiques du système Les données optiques du système notamment le grandissement actuel du système de grandissement et la distance focale réglée de l'objectif principal peuvent être déterminés à l'aide de détecteurs de déplacement et de détecteurs angulaires appropriés installés sur les unités d'entraînement pour le déplacement respectif Ainsi, la position relative du détail observé de l'objet par rapport au microscope d'opération peut être déterminée de façon définie En même temps que les coordonnées spatiales du microscope d'opérations et d'une mesure d'étalonnage précédente nécessaire effectuée sur le patient, on peut par conséquent déterminer la position précise du détail de l'objet dans le système de coordonnées
du patient.
Un traitement avantageux des informations ainsi déterminées réside dans la corrélation du champ d'observation détecté de façon définie du point de vue position et orientation, avec des images correspondantes de diagnostic (CT, RMN,) On peut superposer ces dernières par exemple en tenant compte des données actuelles du système du microscope d'opération comme par exemple le facteur de grandissement, etc, sur la partie observée de l'image, en introduisant cette dernière par réflexion dans
le trajet du rayonnement d'observation.
En outre, il s'est avéré approprié de mesurer les tolérances mécaniques du système de grandissement, le système de focalisation ainsi que les erreurs d'ajustement du système optique par exemple lors du montage d'un tel microscope d'opération, lors d'une mesure de référence, et d'en tenir compte lors de la commande de processus Pendant la visée, c'est-à- dire la mise au point du système optique, lors de la détermination des coordonnées du plan axial du champ d'observation et du détail marqué de l'objet, on tient compte en permanence des erreurs détectées dans la mesure de référence et on les corrige de façon
correspondante lors de la représentation graphique.
De même, il s'est avéré avantageux d'exécuter l'introduction par réflexion des marques graphiques entre
le tube du binoculaire et le changeur de grandissement.
Le système d'identification de position, qui travaille selon le principe de triangulation par laser, fonctionne de la manière la plus favorable dans la plage spectrale non visible, par exemple dans le proche infrarouge Ceci permet d'éviter d'avoir à utiliser un laser de grande puissance, qui serait nécessaire, en raison de l'intensité élevée d'exposition, dans le champ d'observation du microscope d'opération, pour localiser de façon nette le faisceau laser projeté sur l'objet En outre, ceci garantit, dans le cas d'un détecteur de position sensible de façon correspondante, que ce détecteur poursuit le traitement uniquement de l'information laser intéressant et n'évalue pas les informations erronées d'une
lumière diffuse.
D'autres caractéristiques et avantages de la
présente invention ressortiront de la description donnée
ci-après prise en référence aux dessins annexés, sur lesquels: la figure 1 représente le montage du microscope d'opération conforme à l'invention sur un statif approprié à articulations multiples; la figure 2 représente, selon une vue de face, l'agencement du microscope d'opération conforme à l'invention; la figure 3 représente une vue en élévation latérale du système d'identification de position fonctionnant selon le principe de triangulation par laser, dans la partie inférieure du microscope d'opération conforme à l'invention de la figure 2; les figures 4 a et 4 b représentent différentes positions de la mise au point; et
les figures 5 a et 5 b montrent les représenta-
tions graphiques, qui y sont associées, sur un dispositif d'affichage de télévision ou dans le trajet du rayonnement d'observation. Sur la figure 1, on a représenté une possibilité
de dispositif permettant d'utiliser le microscope d'opéra-
tion 1 conforme à l'invention, dans l'installation de microchirurgie stéréotaxique assistée par ordinateur Le microscope d'opération 1 conforme à l'invention est fixé à un statif particulier à articulations multiples ( 2), qui permet la manipulation du microscope d'opération ( 1) dans l'ensemble des six degrés de liberté Ce qui est déterminant pour le statif utilisé ( 2) à articulations multiples, c'est que sur la base de détecteurs de déplacement et de détecteurs angulaires incorporés, on peut en permanence détecter les coordonnées spatiales actuelles ainsi que l'orientation du microscope d'opération ( 1) qui y est fixé La détermination des coordonnées spatiales et de l'orientation du microscope d'opération à partir des signaux délivrés par les détecteurs est exécutée par un ordinateur qui est utilisé en tant que dispositif de commande de processus ( 3) et est logé dans le dispositif représenté, dans la partie formant socle du statif ( 2) à articulations multiples Le dispositif de commande de processus ( 3) est raccordé à un dispositif de traitement d'images 4, qui sert à réaliser la conversion graphique des signaux du système d'identification de position sur un dispositif d'affichage de télévision non représenté sur cette figure Ce dispositif d'affichage de télévision peut être intégré sur le trajet du rayonnement d'observation du microscope d'opération D'autre part, ce champ d'observation vu peut être représenté sur un moniteur de diagnostic 5, par l'intermédiaire d'une sortie correspondante de l'appareil de prise de vues du microscope d'opération 1 et être superposé, en fonction de la détermination des coordonnées et de la position du champ d'observation, par exemple à une image de diagnostic
correspondante reconstituée d'une manière intra-
opérationnelle Cette image de diagnostic reconstituée peut, sinon, être représentée, comme cela a déjà été il mentionné, par l'intermédiaire du dispositif d'affichage de télévision, dans le trajet du rayonnement d'observation du microscope d'opération 1 Le dispositif de traitement d'images 4 exécute par ailleurs la reconstitution de l'image de diagnostic devant être affichée, à partir de l'ensemble de données de diagnostic, établi avant
l'opération De ce fait, on obtient une utilisation intra-
opérationnelle en direct de données de diagnostic pendant
l'intervention chirurgicale Pour que soit garantie l'ob-
tention d'une position reproductible de la tête du patient lors d'une telle opération, par exemple lors d'opérations du cerveau, on fixe la tête 6 du patient allongé sur une table d'opération 8, au moyen d'un cadre stéréotaxique particulier 7, qui est pour sa part raccordé fermement à la table d'opération 8 Ce cadre stérotactique 7 est en outre utilisé en tant qu'aide de localisation lors de l'établissement d'un ensemble de données de diagnostic établi avant l'opération et permet par conséquent la corrélation de ces données de diagnostic avec le champ
d'observation vu.
Sur la figure 2, on a représenté la vue de face d'un exemple de réalisation du microscope d'opération 1 conforme à l'invention On a également représenté schématiquement les unités d'évaluation nécessaires pour le fonctionnement d'un tel microscope d'opération 1 à l'intérieur d'une installation de microchirurgie stéréotaxique assistée par ordinateur Le microscope d'opération 1 conforme à l'invention possède, dans cet exemple de réalisation, un objectif principal formé de deux éléments comprenant une lentille convergente 9 et une lentille divergente 10 pour les deux trajets du rayonnement
d'observation, qui sont séparés de façon stéréoscopique.
Les deux lentilles 9,10 de l'objectif principal peuvent être déplacées l'une par rapport à l'autre le long de l'axe optique 18 pour réaliser la mise au point En outre, il est prévu une lentille de zoom lia, llb pour chacun des deux trajets de rayonnement d'observation afin de modifier le réglage du grandissement Des lentilles cylindriques 12 a, 12 b ainsi que des lentilles d'oculaires 13 a, 13 b sont disposées dans les deux tubes d'observation pour les deux trajets du rayonnement d'observation Pour déterminer les données optiques actuelles du système on utilise des détecteurs 15, 16, qui détectent le réglage actuel du zoom lia, llb et l'objectif principal 9, 10 sur les éléments respectifs associés de déplacement 33, 34 et transmettent ce réglage au calculateur du dispositif de commande de processus 3 Entre l'objectif principal 9, 10 et le système de zoom lla, llb est disposé un système d'identification de position travaillant selon le principe de la triangulation par laser Le faisceau laser produit par une diode laser, qui n'est pas visible dans cette représentation, est projeté par l'intermédiaire d'un miroir de renvoi 17, à travers l'objectif principal 9, 10, sur la surface 19 de l'objet La lumière laser diffusée sur la surface 19 de l'objet est découplée du trajet du rayonnement d'observation, dans l'un des deux trajets stéréoscopiques du rayonnement d'observation, à l'aide d'un élément de découplage 20, et son image est formée par l'intermédiaire d'un filtre 21 et d'une lentille de projection 22 sur un
détecteur de position approprié à résolution locale 23.
Comme détecteurs de position, on peut utiliser par exemple des détecteurs PSD de lignes CCD, de réseaux de surface ou de tels détecteurs sensibles à la position Le système d'identification de position ici représenté, de type optique, n'est pas spécifique à l'invention On peut utiliser également des variantes pour la disposition des trajets du rayonnement pouvant être injectés et découplés ou d'autres systèmes optiques connus d'identification de position, que l'on peut intégrer dans le système optique du
microscope d'opération.
La position réelle du faisceau laser réfléchi sur le détecteur de position 23 est représentée graphiquement, après évaluation des signaux du détecteur dans le calculateur 3 du dispositif de commande de processus et après traitement ultérieur dans le dispositif de traitement
d'image 4, sur un dispositif d'affichage de télévision 31.
De même, la position de consigne du faisceau laser dispersé est également représentée graphiquement, dans le dispositif d'affichage de télévision 31, sur le détecteur de position 23, position que prend ce détecteur lorsque le plan 24 du champ d'observation et le détail marqué de l'objet sont situés dans un plan Afin de garantir une mesure définie d'un détail de l'objet, il faut amener les deux marques graphiques de la position réelle et de la position de consigne du faisceau laser diffusé à coïncider sur le détecter de position 23, ce qui est obtenu par mise au point du microscope d'opération 1 La manière dont cette mise au point est exécutée n'est pas essentielle pour l'invention, c'est-à-dire qu'en dehors de la mise au point d'un objectif ayant une distance focale variable, il est également possible de déplacer l'ensemble du microscope d'opération 1 le long de l'axe optique 18 lorsqu'on utilise un objectif ayant une distance focale fixe Lorsque les chirurgiens disposent de la position auxiliaire nécessaire pour la mise au point, la représentation graphique sur le dispositif d'affichage de télévision 31 est introduite par réflexion, par l'intermédiaire d'au moins un dispositif d'insertion par réflexion, dans au moins l'un des deux trajets du rayonnement d'observation Cette insertion de la position de consigne et de la position réelle du faisceau laser dans le détecteur de position 23 s'effectue par l'intermédiaire d'une lentille de projection 25, d'un élément d'injection 26 et d'une lentille cylindrique 12 b, dans le plan image intermédiaire 32 d'un tube de binoculaire Ici le champ d'observation vu du microscope et la représentation graphique de la position de consigne et de la position réelle du faisceau laser diffusé se superposent dans le détecteur de position 23 pour l'observateur C'est seulement après que l'on ait amené ces deux marques en recouvrement au moyen d'une mise au point fine correspondante du microscope d'opération 1, que s'effectue la détermination définie de la position du détail marqué de l'objet sur l'axe optique 18 A cet effet, les détecteurs 15, 16 situés dans les unités optiques du système, que sont le zoom lia, llb et l'objectif principal 9, 10, sont lus et les données sont ensuite traitées par le dispositif de commande de processus 3 Par conséquent la détermination définie de la position du détail marqué de l'objet ou du champ d'observation vu est possible conjointement avec les coordonnées spatiales et les coordonnées d'orientation du microscope d'opération 1, fixées simultanément, par l'intermédiaire du détecteur de déplacement et du détecteur angulaire du statif à
articulations multiples.
On obtient en outre un accroissement de la précision d'évaluation par le fait que lors du montage d'un tel microscope d'opération, lors d'une mesure de référence, les écarts optiques et mécaniques du système lors de la mise au point précise sont détectés et mémorisés de manière à pouvoir être utilisés lors de la mesure proprement dite
en vue de l'évaluation.
En outre il est possible, au moyen d'un second élément de découplage ( 33) placé dans le second trajet du rayonnement d'observation, de détecter le champ d'observation vu en utilisant un appareil de prise de vues approprié et de le représenter sur un moniteur de diagnostic Après la détermination décrite des coordonnées du champ d'observation vu, on peut superposer, sur le moniteur de diagnostic, une image de diagnostic correspondante établie antérieurement De même, il est possible de superposer une telle image de diagnostic sur le champ d'observation, dont les coordonnées ont été détectées, dans le trajet du rayonnement d'observation à l'aide du dispositif de traitement d'images 4 et du dispositif d'affichage de télévision 31. Sur la figure 3, on a représenté une vue en élévation latérale de la partie inférieure du microscope d'opération à partir de la figure 2 Une diode laser 28, qui est commandée au moyen du calculateur 3 du dispositif de commande de processus, projette par l'intermédiaire de deux lentilles 27 a, 27 b, qui sont utilisées pour élargir et mettre en forme les faisceaux, un faisceau laser sur un miroir de renvoi 17, qui dévie le faisceau laser à travers l'objectif principal 9, 10 en direction de la surface 19 de l'objet Dans cet exemple de réalisation, ladisposition du système d'identification de position conforme au principe de triangulation par laser n'est pas essentielle pour l'invention Dans l'exemple de réalisation représenté sur les figures 2 et 3, on utilise une diode laser 28, qui émet dans la plage spectrale infrarouge Ceci présente dans une certaine mesure des avantages lors de la détection du faisceau laser diffusé, étant donné qu'à l'aide de l'élément de découplage ( 20) sélectif du point de vue des longueurs d'onde, le faisceau laser diffusé peut être séparé d'une manière définie du trajet du rayonnement d'observation Un filtre correspondant 21 disposé en avant du détecteur de position 23, qui ne transmet que la
longueur d'onde utilisée du laser, garantit en outre qu'au-
cune lumière diffuse ne parvient de l'environnement sur le détecteur de position 23, ce qui conduirait à des
informations erronées.
Sur les figures 4 a, 4 b ainsi que 5 a et 5 b, on a représenté différents états de focalisation d'un tel système et on a indiqué la représentation graphique correspondante sur le dispositif d'affichage de télévision
ou dans l'image intermédiaire introduite par réflexion.
Dans le cas de la figure 4 a, la surface marquée 19 de l'objet et le plan 24 du champ d'observation du microscope d'opération ne sont pas situés dans un plan Le faisceau laser est projeté par l'intermédiaire du miroir de renvoi 17 sur la surface 19 de l'objet, le long de l'axe optique 18 Le faisceau laser diffus 40, qui est enregistré par l'intermédiaire de l'objectif principal 9,10, de l'élément de découplage 20, du filtre 21 et de la lentille de projection 22 sur le détecteur de position 23, ne possède pas encore la position qui est nécessaire pour la mesure précise du plan du champ d'observation Un exemple d'une conversion graphique de cet état par l'intermédiaire du
dispositif de traitement d'images sur un dispositif d'affi-
chage de télévision ou sur l'image intermédiaire introduite par réflexion est représenté sur la figure 5 a Au centre du champ d'observation, un réticule ouvert 29 marque l'état de consigne de la position du rayonnement laser diffus sur le détecteur de position 23, lorsque le détail marqué 19 de l'objet et le plan 24 du champ d'observation du microscope d'opération coïncident La position réelle actuelle du faisceau laser diffus sur le détecteur de position 23 est marquée par la position de la croix 30 sur le dispositif d'affichage de télévision ou dans l'image intermédiaire introduite par réflexion Le chirurgien essaie alors, au moyen d'une mise au point précise du système optique, d'amener ces deux marques à coïncider afin d'obtenir ainsi une position définie du détail marqué de l'objet sur l'axe optique 18 Cet état est représenté sur la figure 4 ainsi que les marques 29, 30 amenées en coïncidence, sur la figure 5 b Dès que cette coïncidence est atteinte, la position du plan 24 du champ d'observation par rapport au microscope d'opération 1 est déterminée en référence aux données optiques du système, qui sont lues à partir des détecteurs correspondants 15, 16 Une détermination définie du détail considéré de l'objet dans le système de coordonnée du patient est alors possible conjointement avec les coordonnées spatiales et les coordonnées d'orientation, qui sont alors déterminées, du microscope d'opération 1 et avec une mesure d'étalonnage précédente Dans le cas de la mesure d'étalonnage exécutée auparavant, on détermine la position de plusieurs points connus dans le système de coordonnées du patient à l'aide du microscope d'opération 1 conforme à l'invention En référence à ces points mesurés, on peut déterminer la position et l'orientation du patient dans l'espace Conjointement avec les coordonnées du champ d'observation déterminées ensuite par l'intermédiaire du procédé conforme à l'invention, on peut, après une transformation appropriée de coordonnées, réaliser la corrélation du champ d'observation vu, au moyen des données
de diagnostic correspondantes.
A titre de variante de la mise au point manuelle du microscope d'opération, il est possible de mettre en oeuvre le procédé de visée décrit sous la forme d'une mise au point automatique, le dispositif de commande de processus 3 exécutant la mise au point précise par
l'intermédiaire d'un système d'entraînement correspondant.

Claims (11)

REVENDICATIONS
1 Microscope ( 1) pour opérations de microchirur-
gie stérotactique assistée par ordinateur, comportant un
dispositif pour introduire par réflexion les images inter-
médiaires dans au moins l'un des deux trajets de rayonne- ment d'observation stéréoscopique, des détecteurs ( 15,16) pour détecter les données optiques du système, un système
d'identification de position ainsi qu'un dispositif de com-
mande de processus ( 3) pour évaluer les signaux du système d'identification de position, caractérisé en ce qu'il est prévu un système d'identification de position ( 28,27 a,27 b, 17,20,21,22,23) de nature optique, qui est intégré dans le système optique du microscope d'opération ( 1), ainsi qu'un dispositif de traitement d'images ( 4), qui convertit les signaux délivrés par le dispositif de commande de processus ( 3) en une représentation graphique bidimensionnelle
visible pour l'observateur.
2 Microscope d'opération ( 1) selon la revendica-
tion 1, caractérisé en ce que le système d'identification de position ( 28,27 a,27 b,17,20,11,22,23) est agencé sur la
base d'un système optique selon le principe de la triangu-
lation par laser.
3 Microscope d'opération ( 1) selon la revendica-
tion 1, caractérisé en ce que le dispositif de traitement
d'images ( 4) comprend un dispositif d'affichage de télévi-
sion ( 31), qui sert à représenter graphiquement les signaux traités.
4 Microscope d'opération ( 1) selon la revendica-
tion 3, caractérisé en ce que dans au moins l'un des deux trajets du rayonnement d'observation stéréoscopique, il est
prévu un dispositif d'introduction par réflexion, qui com-
prend un élément d'injection par couplage ( 26) en avant du-
quel est disposé un système optique de projection ( 25), et qui sert à introduire la représentation graphique présente
sur le système d'affichage de télévision ( 31) dans le tra-
jet du rayonnement d'observation.
Microscope d'opération ( 1) selon l'une quel-
conque des revendications 1-4, caractérisé en ce que le
système d'identification de position fonctionnant selon le principe de triangulation par laser ( 28,27 a,27 b,17,20,21, 22,23) est disposé entre l'objectif ( 9,10) et le système de
grandissement ( 11 a,llb) du microscope d'opération ( 1).
6 Microscope d'opération ( 1) selon la revendica-
tion 5, caractérisé en ce que le système d'identification
de position fonctionnant selon le principe de la triangula-
tion par laser ( 28,27 a,27 b,17,20,21,22,23) comprend, côté
émission, une source de rayonnement ( 28), un système op-
tique ( 27 a,27 b) de préparation du rayonnement ainsi qu'un
élément de renvoi ( 17).
7 Microscope d'opération ( 1) selon la revendica-
tion 5, caractérisé en ce que le système d'identification de position fonctionnant selon le principe de triangulation
par laser ( 28,27 a,27 b,17,20,21,22,23) comprend, côté récep-
tion, un élément de découplage ( 20), un système optique de formation d'images ( 21,22) et un détecteur de position à
résolution locale ( 23).
8 Microscope d'opération ( 1) selon l'une quel-
conque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il
est fixé sur un statif à articulations multiples ( 2), qui comporte des détecteurs de déplacement et des détecteurs angulaires pour déterminer de façon précise les coordonnées
spatiales et l'orientation du microscope d'opération.
9 Procédé pour faire fonctionner un microscope
d'opération ( 1) selon l'une quelconque des revendications 1
à 8, caractérisé en ce que les coordonnées spatiales du microscope d'opération ( 1) ainsi que son orientation sont déterminées en permanence et sont transmises à l'unité de commande de processus ( 3),
la position actuelle du plan objet est détectée en per-
manence par l'intermédiaire du système d'identification de position ( 28, 27 a,27 b,17,20,21,22,23), réalisé sur une
base optique, à l'aide du dispositif de commande de pro-
cessus ( 3) et est représentée graphiquement, par l'intermédiaire du dispositif de traitement d'images ( 4), sur un dispositif d'affichage de télévision ( 31),
la position actuelle du plan image est également repré-
sentée graphiquement par l'intermédiaire du système d'identification de position ( 28,27 a,27 b,17,20,21,22, 23), de nature optique, sur le dispositif d'affichage de télévision ( 31),
les deux représentations graphiques sont amenées en su-
perposition sur le dispositif d'affichage de télévision
( 32), par mise au point ou défocalisation du système op-
tique du microscope d'opération ( 1), la position relative du détail de l'objet par rapport au microscope d'opération ( 1) est déterminée à l'aide des données optiques du système déterminées ultérieurement sur la base des détecteurs ( 15,16),
à partir des coordonnées du détail de l'objet par rap-
port au microscope d'opération ( 1) ainsi qu'à partir des coordonnées spatiales du microscope d'opération et de son orientation, les coordonnées du détail de l'objet dans l'espace sont déterminées après une transformation
des coordonnées.
Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que la représentation graphique sur le dispositif d'affichage de télévision ( 31) est introduit au moins dans
l'un des deux trajets du rayonnement d'observation.
11 Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'après la détermination des coordonnées de l'objet observé dans l'espace et prise en compte du grandissement du microscope d'opération, une image correspondant à ces
coordonnées et obtenue à partir d'une procédure de diagnos-
tic de mise en oeuvre avant l'opération est superposée au
champ d'observation vu.
12 Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que la représentation graphique de la position du plan image s'effectue au milieu du champ d'observation de la partie observée de l'image. 13 Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que lors d'une mesure précédente de référence, des écarts optiques et mécaniques du système optique lors de la
focalisation fine sont détectés, mémorisés et respective-
ment pris en compte lors de la représentation graphique
afin de corriger les valeurs de mesure détectées instanta-
nément.
14 Procédé selon au moins l'une des revendica-
tions 9-13, caractérisé en ce que la focalisation ou la dé-
focalisation du système optique s'effectue automatiquement
par l'intermédiaire de l'unité de commande de processus.
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