JP2002243414A - ロケーションを固定するための方法及び装置 - Google Patents

ロケーションを固定するための方法及び装置

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 検査領域からデータを得るための広範囲でよ
り正確に規定された可能性を与える。 【解決手段】 検査領域９に向けられるユーザのサイト
ラインを検出するためのサイトライン検出デバイス３５
と、前記ユーザによって出される要求を受けるための入
力デバイス６３と、座標系１３に対して検査領域９にお
ける少なくとも１つのロケーション５９、５５を固定
し、前記要求を受けたときに、前記ユーザの目が向けら
れる検査領域９のロケーション５９、５５の座標に割り
当てられる座標セット（ｘ、ｙ、ｚ）を与えるための装
置２１、２３、３５、３７と、前記ユーザの視野におい
て前記マグニチュードの表示と検査領域９とを同時に見
ることができるように、前記ユーザの視野に前記座標セ
ットに応じて決定される少なくとも１つのマグニチュー
ドを表示するためのディスプレイとを具備する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、検査領域、特に、
外科手術領域におけるロケーション（location）を固定
（fix）するための方法及び装置に関する。特に、本発
明はまた、固定されたロケーションに関するデータを得
ること、及びそのようなデータをユーザのために表示す
ることに関する。
【０００２】
【従来の技術】米国特許第５，７９５，２９５号は、顕
微鏡を通して手術領域（検査領域）を観察する外科医が
手術領域（検査領域）から更なるデータを得ることが可
能であり、そのデータがモニタ上に表示される光学的コ
ヒーレンス断層撮影（ＯＣＴ）装置を有する外科用顕微
鏡を開示している。さらに、Ｘ線撮像デバイス、Ｘ線コ
ヒーレンス断層撮影（ＣＴ）デバイス又は核磁気共鳴
（ＮＭＲ）断層撮影デバイスを用いて検査領域から更な
るデータを得ることは公知である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、検査領域か
らデータを得るための広範囲でより正確に規定された可
能性を与える方法及び装置を提供することを目的とす
る。
【０００４】特に、本発明は、検査領域における２つの
ロケーションの間の距離をより精度良く決定するための
方法及び装置を提供することを目的とする。
【０００５】さらに、本発明は、検査領域からのデータ
の取得及び／又はユーザのためのデータの表示を容易に
することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の第１の態様によ
れば、まず、検査領域内のロケーションが、座標系に対
して、それぞれ固定又は同定され（identified）、ロケ
ーションが固定された後、固定されたロケーションに基
づいてさらに決定、検査又はタスクが実行される。問題
は、検査領域が座標系に対して移動するため、あるいは
検査領域を観察しているユーザの視野が座標系に対して
移動するため、このような移動の後に、固定又は同定さ
れたロケーションの座標を容易に決定することができな
いことである。
【０００７】この点、本発明によれば、まず、検査領域
内で固定されるロケーションの座標が、固定されるロケ
ーションに割り当てられる一組の座標として得られる。
この目的のため、ユーザは、まず、固定されるロケーシ
ョンを同定しなければならない。すなわち、ユーザは、
例えば、顕微鏡を通して検査領域を見て、固定されるロ
ケーションが視野のグラティキュール（graticule）又
は中央に位置するように、固定されるロケーションを検
査領域に対して整列させ、対応する入力を行う。この入
力には、視野の中心に位置する検査領域のロケーション
の座標を座標のセットとして決定するための要求が含ま
れる。次に、位相幾何学的データの第１の記録は、検査
領域の同定されたロケーションに近接した空間的に広が
ったエリアから得られる。或る期間が経過した後、この
エリアの位相幾何学的データの第２の記録が得られる。
この期間の間に検査領域が座標系に対して変位した場合
には、２つの記録を比較することによって、座標系に対
する同定されたロケーションの変位のマグニチュードを
決定することができる。次に、座標セットの座標は、決
定された変位に応じて変更され、座標セットの座標は、
その変位後の検査領域における同定されたロケーション
の座標に実質的に対応する。従って、検査領域におい
て、同定されたロケーションを追跡することができ、同
定されたロケーションの変位が生じた後には、変位後の
ロケーションを再び同定する必要はない。
【０００８】この点、位相幾何学的データのさらなる記
録を定期的に得て、得られた記録を比較することによっ
て、座標系に対する同定されたロケーションの現在の変
位を決定し、検査領域における同定されたロケーション
の現在の座標を示すように座標セットの座標を変更する
ことは有利である。
【０００９】固定されるロケーションを同定するため
に、ユーザは、検査領域を直接（すなわち、裸眼で）見
てもよく、又は撮像デバイスを用いて検査領域を見ても
よい。前記撮像デバイスには、カメラ及び視覚表示ユニ
ット又は顕微鏡又は眼鏡（特に、双眼ルーペ）が含まれ
る。
【００１０】ロケーションを同定するために、ポインタ
は、同定されたロケーションにユーザによって接触させ
られ得るポインタ先端を含むように構成されるのが有利
である。さらに、座標系に対するポインタ先端の位置を
決定するための位置検出装置が設けられる。
【００１１】ユーザが撮像デバイスを使用する場合、撮
像デバイスがさらにマーキングを具備していると有利で
ある。ユーザは、その視野において、マーキングを同定
されるロケーションに一致させ、これによりロケーショ
ンを同定することができる。例えば、このマーキング
は、グラティキュール（graticule）などのマーキング
であり得る。マーキングは、撮像デバイスの視野に固定
して配置される。または、マーキングは、撮像デバイス
の視野において、ユーザにより変位され得る。
【００１２】サイトライン検出デバイス又は視標追跡器
（eye-tracker）を設けることも有利である。サイトラ
イン検出デバイス又は視標追跡器は、ユーザの目の位置
に基づいてユーザのサイトラインを検出するため、ユー
ザは、自分の目の位置（すなわち、サイトライン）によ
って、固定されるロケーションを簡単に同定することが
できる。
【００１３】固定されるロケーションの同定に関して記
載されたすべての実施の形態及び他の実施の形態におい
ては、同定されたロケーションの座標は、ユーザによっ
て出される対応した要求があり次第、座標セットに取り
入れられる。ユーザは、音声コマンド又は目の動きによ
って電気的又は機械的なスイッチを作動させることによ
り、この要求を行うことができる。
【００１４】固定されるロケーションが同定された後、
ユーザは、注意を他のタスクに向け、同定されたロケー
ションは、変位されても追跡される。なぜなら、座標セ
ットは、その座標が同定されたロケーションの座標に実
質的に対応するように変更されるからである。この点
で、座標セットをデータ記録装置に提供することも可能
である。データ記録装置は、座標セットによって示され
るロケーション（すなわち、実質的に同定されたロケー
ション）で測定を行い、検査領域と相互に関連し、ユー
ザの視野において有利に表示される少なくとも１つのマ
グニチュードを決定する。
【００１５】さらに、上記のようにしてロケーションが
同定された後、検査領域の１つ又はそれ以上のロケーシ
ョンを同定し、所望に応じて、このさらなるロケーショ
ンを変位の場合の位相幾何学的データの記録によって
（by means of recordings oftopological data in the
case of displacements）追跡することも可能である。
有利な応用は、決定されたマグニチュードが、２つの同
定されたロケーションの間の距離を実質的に示す値を取
り入れることである。
【００１６】さらに、前記少なくとも１つの決定された
マグニチュードが、２つの同定されたロケーションの間
の接続ラインに沿って行われる複数の測定から得られる
データセットを取り入れることは有利である。このデー
タセットは、例えば、接続ラインに沿って取った検査領
域の深さプロファイル（depth profile）又はコンピュ
ータ断層撮影法などの３次元撮像法によって得られる断
面を含み、ユーザの視野に表示されるのが有利である。
【００１７】位相幾何学的データが、例えば、レーザ三
角測量等によって得ることができる検査領域の複数の表
面点の座標を含むことも有利である。ＣＣＤカメラなど
のカメラによって位相幾何学的データの記録を得て、こ
れらの記録を比較し、検査領域におけるロケーションの
変位を決定することも可能である。
【００１８】さらに、検査領域の表面下の点から得られ
る測定データを、位相幾何学的データとして用いること
も有利である。このようなデータは、例えば、光学的コ
ヒーレンス断層撮影（ＯＣＴ）又はＸ線コンピュータ断
層撮影（ＣＴ）又は核磁気共鳴（ＮＭＲ）断層撮影等に
よって得ることができる。
【００１９】他の態様によれば、本発明は、検査領域か
ら得られるマグニチュードを表示するための装置を提供
し、表示される前記マグニチュードは、検査領域のロケ
ーションにおいて決定される。このようなロケーション
は、このようなロケーションの周囲で、又はこのような
ロケーションに依存して、ユーザによって予め同定され
る。この点で、ユーザは、自分の目で同定されるロケー
ションを決定することができ、ユーザの目の位置を決定
するためのサイトライン検出装置が設けられる。同定さ
れたロケーションに関連して決定されるマグニチュード
は、サイトライン検出装置によって検出され、ユーザの
視野に表示され、得られた測定値及び検査領域の表示は
同時にユーザの視野内にある。一方、これによって、検
査領域におけるロケーションのユーザによる特に簡単な
同定が可能となり、他方、ユーザは、検査領域から、例
えば、検査領域外に設けられたモニタ画面上の測定値の
従来の表示に目を向けることなく、視野内の同定された
ロケーションに関して測定されるマグニチュードを知覚
することができる。
【００２０】この目的のため、マグニチュードの表示
は、ユーザが検査領域を見るために用いる顕微鏡又は双
眼ルーペのビーム路に徐々に現れてくるのが有利であ
る。
【００２１】この点で、位置検出デバイスは、座標系に
対して双眼ルーペ又は顕微鏡の位置を検出するために設
けられることも有利である。このため、ユーザの目が向
けられるロケーションの座標もまた、サイトライン検出
デバイスによって決定され得る。
【００２２】
【発明の実施の形態】以下、実施の形態を用いて本発明
をさらに具体的に説明する。
【００２３】図１は本発明の一実施の形態における、患
者に対して顕微手術を行うための外科用システム１を示
す模式図である。
【００２４】図１に示すように、手術を受ける患者の体
部３は、手術台５の上に支持されている。作業台５は、
手術室の床７の上に固定されている。体部３の手術領域
（検査領域）９は、外科用立体顕微鏡１１を通して外科
医によって観察される。顕微鏡１１は、３つの空間方向
（ｘ方向、ｙ方向、ｚ方向）の手術室の基準座標系１３
においてピボットマウント１７を用いてスタンド１５上
で変位可能となっている。座標系１３における顕微鏡１
１の現在の位置は、位置検出デバイスを用いて決定さ
れ、コンピュータ１９に提供される。位置検出デバイス
は、発光ダイオードなどの光源２３を有し、光源２３
は、顕微鏡１１上に固定され、座標系１３における光源
２３の位置は、３つの間隔を置いたカメラによって検出
される。これらのカメラのうち、１つのカメラ２１だけ
が図１に示されている。カメラは、順にスタンド１５上
に固定されている。
【００２５】外科医は、自分の目２５、２６で顕微鏡１
１の接眼管２７、２８を覗く。ここで、２つの目２５、
２６に割り当てられた立体ビーム路２９、３０は、２つ
の接眼管２７、２８及び共通の対物レンズ３１を通って
手術領域（検査領域）９まで延び、そこで焦点が合わさ
れる。
【００２６】立体ビーム路２９、３０のそれぞれには、
ビーム路２９、３０からの瞳孔の画像を結合させ、その
画像をそれぞれのＣＣＤカメラ３５に投影する半透鏡３
３が配置されている。カメラ３５によって記録された画
像は、コンピュータ１９に提供され、コンピュータ１９
は、その画像を分析し、この分析に基づいて、外科医の
２つの目２５、２６の位置、すなわち、サイトラインを
決定する。
【００２７】サイトライン検出を行う同様の顕微鏡は、
欧州特許第０７８８６１３Ｂ１号に記載されている。本
明細書においては、その開示の全体を参考のために援用
する。
【００２８】顕微鏡１１はさらに、光学的コヒーレンス
断層撮影（ＯＣＴ）を行うための装置（ＯＣＴ装置）３
７を有し、その測定ビーム３９は、ミラー４１を介して
顕微鏡１１のビーム路に結合され、対物レンズ３１を通
して手術領域（検査領域）９で焦点が合わされる。ＯＣ
Ｔ装置を有する顕微鏡は、例えば、米国特許第５，７９
５，２９５号より公知である。本明細書においては、同
様に、その開示の全体を参考のために援用する。
【００２９】ＯＣＴ装置３７により、測定ビーム３９
は、走査されて、顕微鏡１１の視野における各点に方向
付けられ、それぞれの点からＯＣＴ測定データが得られ
る。
【００３０】図３に、このような測定データ５４の一例
を示す。図３において、測定ビーム３９の反射強度Ｉ
は、顕微鏡１１からの距離ｚに関連して示されている。
ｚ＝２６５における急峻なエッジは、手術領域（検査領
域）９における体部３の表面を示し、より低いｚ値に降
下するエッジは、体部３の深さに対して減少する測定ビ
ーム３９の反射強度を示している。測定ビーム３９の体
部３の組織への浸透深さは、約２〜３ｍｍである。
【００３１】ＯＣＴ装置３７は、ＯＣＴ装置３７が測定
データ５４を得る手術領域（検査領域）９におけるロケ
ーションが、外科医が観察しているロケーションと一致
するように、コンピュータ１９によって制御される。こ
のロケーションにおいて得られる測定データ５４は、Ｏ
ＣＴ装置３７によって再びコンピュータ１９に転送され
る。
【００３２】顕微鏡１１はさらに、２つのＬＣＤディス
プレイ４３を有し、その画像は、外科医の視野に現れる
ように、半透鏡４５を通して立体ビーム路２９、３０に
それぞれ結合される。画像がどのようにして顕微鏡のビ
ーム路に結合されるかについての例はまた、欧州特許第
０７８８６１３Ｂ１号に開示されている。本明細書にお
いては、この特許を参考のために援用する。
【００３３】図２に、外科医によって知覚される顕微鏡
１１の視野４７の表示の一例を示す。視野４７の部分エ
リア４９は、ディスプレイ４３による影響を受けずに提
供され、手術領域（検査領域）９を表示する。ディスプ
レイ４３は、視野４７の右側上部における部分エリア５
１において、ＯＣＴ装置３７から得られたＯＣＴ測定デ
ータ５４の表示５３を生成する。上記したように、これ
らのＯＣＴ測定データ５４は、外科医の目が向けられて
いる手術領域（検査領域）９のロケーションにおいて得
られ、このロケーションは、マーキングクロス５５によ
って部分エリア４９内にマーキングされ、これにより明
確にされている。このマーキングクロス５５は、コンピ
ュータ制御により（in computer-controlled manne
r）、ディスプレイ４３によって外科医に見えるように
なっている。
【００３４】このように、外科用システム１は、手術領
域（検査領域）９からＯＣＴ測定データ５４を得るため
の非常に簡単な方法を提供する。ここで、ＯＣＴ測定デ
ータ５４が得られるロケーションは、外科医のサイトラ
インによって予め決定され、得られた測定データ５４
は、外科医の視野４７に同時に表示される。
【００３５】さらに、外科医によって同定された（iden
tified）手術領域（検査領域）９の２つの異なるロケー
ションの間の距離Ｄ（ｍｍ）の数値表示（３、２）は、
ディスプレイ４３によって顕微鏡１１の視野４７の部分
エリア５７内に徐々に現れてくる（faded into）。距離
Ｄが部分エリア５７内に徐々に現れてくる２つのロケー
ションの一方は、外科医の目が現在向けられているマー
キングクロス５５によってマーキングされたロケーショ
ンであり、もう一方は、外科医によって予め決定され、
視野４７内の位置がさらなるマーキングクロス５９によ
って表示され、ディスプレイ４３によって視野４７内に
徐々に現れてくるロケーションである。さらに、２つの
ロケーションの間（マーキングクロス５５とマーキング
クロス５９との間）の真っ直ぐな接続ライン６１が、デ
ィスプレイ４３によって視野４７内に徐々に現れてく
る。
【００３６】顕微鏡１１の視野４７におけるマーキング
クロス５９の位置の表示だけでなく、外科医によるマー
キングクロス５９によってマーキングされたロケーショ
ンの同定は、図４を参照しながら以下に述べる方法に従
って行われた。
【００３７】外科医は、外科医のサイトライン及びフィ
ートスイッチ６３（図１参照）の作動により、このロケ
ーションを同定する。まず、図４のステップ６５におい
て、外科用システム１は、フィートスイッチ６３を作動
させることによって外科医により出される要求を待つ。
この要求に応答して、外科用システム１は、ステップ６
７において、外科医の目が向けられている基準座標系１
３におけるロケーションの座標の座標セット（ｘ、ｙ、
ｚ）を決定する。この決定は、サイトライン検出デバイ
ス（ＣＣＤカメラ３５）によって決定される外科医のサ
イトライン、及びＯＣＴ装置３７によって決定される、
外科医の目が向けられているロケーションの顕微鏡１１
からの距離についてだけではなく、位置検出デバイス
（カメラ２１、光源２３）によって検出される基準座標
系１３における顕微鏡１１の位置についても行われる。
【００３８】外科医によって同定されるロケーションの
座標セット（ｘ、ｙ、ｚ）を決定した後、コンピュータ
１９は、このロケーションをマーキングクロス５９によ
って視野４７内に表示し、同時に、ステップ７１におい
て、同定されたロケーションの周囲にある空間的に広が
ったエリアの位相幾何学的（topological）データを記
録する（第１の記録）。位相幾何学的データの記録に
は、図２に詳細に示されているように、格子の形態で同
定されたロケーションの周囲に配置されている１６個の
測定点６９のＯＣＴ記録が含まれる。しかし、測定点６
９は、視野４７に表示されることはない。その結果、手
術領域（検査領域）９が、例えば、患者の呼吸運動によ
って変位しても、あるいは外科医が顕微鏡１１を患者に
対して変位させても、外科用システム１は、外科医によ
って同定されるロケーションの位相幾何学（topology）
に関する知識を得て、このロケーションを追跡すること
ができる。このような変位は、並進変位及び回転変位で
あり得る。
【００３９】この目的のため、図４のフローチャートに
示すように、外科用システム１は、外科医がフィートス
イッチ６３を作動させてさらなる要求を行う場合には、
ステップ７３からループに入る（goes into a loop whi
ch is left, in a step 73）。このループ内では、ま
ず、ステップ７５において、第１の記録がステップ７１
においてなされたのと同様に、位相幾何学的データの第
２の記録が同じ座標点（測定点６９）において得られ
る。ステップ７６において、外科用システム１は、位相
幾何学的データの２つの記録を比較し、その比較の結果
として、２つの記録の間（ステップ７１とステップ７５
との間）に経過した一定時間内に発生した基準座標系１
３に対する手術領域（検査領域）９の変位（Δｘ、Δ
ｙ、Δｚ）を決定する。この変位（Δｘ、Δｙ、Δｚ）
に基づいて、変位が発生した後に外科医によって同定さ
れるロケーションの座標を決定することができ、ステッ
プ７７において、座標セット（ｘ、ｙ、ｚ）の座標はそ
れに応じて変更され、視野４７内のマーキングクロス５
９の位置もそれに応じて更新される。
【００４０】２つの点の間の距離の望ましい決定がなさ
れるために、外科医は、まず、２つの点のうちの第１の
点を同定し、次いで、わき目もふらずに第２の点の同定
に集中することができる。なぜなら、外科用システム１
は、手術領域（検査領域）９が変位したとしても、第１
の同定されたロケーションの位置を自動的に追跡するか
らである。マーキングクロス５５によって視野４７内に
マーキングされた第２のロケーションを同定している
間、第１のロケーションからの距離は、視野４７の表示
エリア（部分エリア５７）において絶えず更新され、第
２のロケーションのＯＣＴ測定データ５４も同様に絶え
ず表示エリア（部分エリア５１）に徐々に現れてくる
（faded-in into）。
【００４１】第２のロケーションが外科医の満足のいく
ように固定されたならば、外科医は、フィートスイッチ
６３を再び作動させる。その結果、ステップ７３におい
て上記のループから離れ、最終的には、２つの同定され
たロケーション（マーキングクロス５９とマーキングク
ロス５５）に関する測定がステップ７９において行われ
る。この測定には、２つのロケーションの間（マーキン
グクロス５９とマーキングクロス５５との間）の接続ラ
イン６１に沿ったＯＣＴ走査が含まれ、対応する測定デ
ータ５４の画像表示が、視野４７の表示エリア（部分エ
リア５１）に徐々に現れてくる。
【００４２】さらに、上記の方法にしたがって、すなわ
ち、第２のロケーションの周囲からいくつかの位相幾何
学的データを記録し、それらの比較を行うことによっ
て、第１のロケーションと同時に第２のロケーションを
追跡することも可能である。その結果、外科医は、例え
ば、２つのロケーションに関する測定が実行される前
に、顕微鏡１１のサイトラインを変更するか又は他のタ
スクを実行することができる。また、第２のロケーショ
ンが同定された後、さらに他のロケーションを同定し、
同定された３つ以上のロケーションに関する測定を実行
することもできる。
【００４３】接続ライン６１に沿ったＯＣＴ走査の代わ
りに又はそのＯＣＴ走査に加えて、ステップ７９におい
て２つの同定された点に関して行われる測定には、例え
ば、図１に示す断層撮影装置８１を用いたＸ線コンピュ
ータ断層撮影（ＣＴ）記録の実行のような、測定データ
５４の他の任意の取得も含まれ得る。この場合、コンピ
ュータ１９は、接続ライン６１に沿った断層撮影データ
の断面表示を提供する。また、断層撮影装置８１は、対
応する核磁気共鳴（ＮＭＲ）断層撮影記録を提供するた
めの核磁気共鳴断層撮影デバイスでもあり得る。
【００４４】上記した測定方法は、２つの点によって規
定される接続ライン６１に沿った断面の表示を提供し、
断面の面方位（the orientation）は接続ライン６１に
対して垂直な方向に選択可能である。しかし、有利なこ
とに、この方向は、顕微鏡１１のサイトラインと一致す
る。上記したように、第２の同定された点（マーキング
クロス５９）及び接続ライン６１を規定する両点（マー
キングクロス５９とマーキングクロス５５）が、座標系
の変位又は観察者の視野についても追跡されるならば、
接続ライン６１が決定された後に、顕微鏡１１を移動さ
せて、断面の面方位及びユーザの視野における表示を変
更することが可能である。
【００４５】上記したＯＣＴ装置３７を用いた距離の決
定は、移植片の寸法、特に、あぶみ骨プロステーゼの寸
法を測定するための中耳の外科手術の分野において有利
に用いられる。
【００４６】格子状に配置された測定点６９における位
相幾何学的データの記録を得る代わりに、これらの測定
点６９はまた、例えば、同定されたロケーションの周囲
の円形ラインに沿って配置されているような、同定され
たロケーション（マーキングクロス５９）の周囲の任意
の他の構成においても得ることができる。
【００４７】位相幾何学的データの記録は、ＯＣＴ装置
３７を用いる方法以外の方法によっても達成され得る。
例えば、位相幾何学的データは、断層撮影装置８１を用
いて得ることもでき、又は、手術領域（検査領域）９に
方向付けられたカメラを用いて得ることもできる。この
カメラはまた、顕微鏡１１のビーム路に統合され得る
（may be integrated in）。すなわち、このカメラは、
ＯＣＴ装置３７のように、その測定ビームがミラー４１
を介して顕微鏡１１のビーム路に結合される。
【００４８】さらに、位相幾何学的データを得るため
に、間隔を置いて配置された２つのカメラを用いること
も可能である。これらのカメラの写真は、写真測量法に
よって（photogrammetrically）、すなわち、異なる視
角（viewing angle）で撮影された２つのカメラの写真
を用いて評価される。
【００４９】位相幾何学的データがカメラを用いて得ら
れる場合、手術領域（検査領域）９の表面データがまず
得られる。ＯＣＴ装置３７又は断層撮影装置８１などの
断層撮影記録装置が用いられる場合、前記装置によって
提供される容量データ（volume data）も位相幾何学的
データとして用いられるのが望ましい。
【００５０】上記したように、外科医は、フィートスイ
ッチ６３を作動させることにより、手術領域（検査領
域）９におけるロケーションを同定するための要求を出
す。任意の他の入力デバイスを、フィートスイッチ６３
の代替物として用いることが可能である。この目的のた
めに、特に、マイク及びコンピュータ１９内のマイク信
号の対応する評価プログラムを含む音声入力デバイスが
設けられる。これにより、外科医は、話し言葉によって
要求を出すこともできる。さらに、サイトライン検出装
置は、カメラ３５を通して、例えば、外科医の目の意図
的な瞬きを検出し、その瞬きは、ロケーションを同定す
るための要求としてコンピュータ１９によって解釈され
る。従って、ロケーションを同定するための要求は、視
覚制御によって（in view-controlled manner）も行わ
れ得る。
【００５１】上記実施の形態においては、外科医のサイ
トラインを介して固定されるロケーションの同定につい
て説明した。その代替又はその追加として、外科医の手
に保持され、先端８５と先端８５の対向端に配置された
２つの光源８７とを有し、基準座標系１３におけるこれ
ら２つの光源８７の位置がカメラ２１によって検出され
る、ペンに類似したポインタ８３によってロケーション
を同定することも可能である。外科医は、手でポインタ
８３を案内し、その先端８５を同定されるロケーション
に近づけることができる。例えば、フィートスイッチ６
３を介して要求が出された後、コンピュータ１９は、ポ
インタ８３の先端８５が指すロケーションの座標を決定
する。
【００５２】スタンド１５に設けられ、基準座標系１３
に対して変位可能な顕微鏡１１の代替物として、外科医
は、双眼ルーペを担持し得る。双眼ルーペは、支持体に
よって外科医の頭に固定され、顕微鏡１１と同様に、外
科医のサイトラインを検出し、視覚表示ユニットを介し
て外科医の視野に表示が徐々に現れるようにする。基準
座標系１３における双眼ルーペの位置及び方位は、同様
に、位置検出手段を用いて検出される。軽量化のため
に、位相幾何学的データを記録するための装置は、双眼
ルーペから離して手術室内のスタンド１５上に設けるこ
とができる。
【００５３】さらに、外科医が手術領域（検査領域）９
を実質的に直接見ることも考えられる。すなわち、外科
医がその画像を観察している拡大撮像デバイスを通して
手術領域（検査領域）９を見ないことも考えられる。外
科医は、反映された（reflected）データ及び手術領域
（検査領域）９が同時に直接自分の視野に入るように、
データを自分の視野に反映させるための支持体を担持す
る。ロケーションの同定は、グラティキュール（gratic
ule）などのマーキングが外科医の視野内にあり、外科
医が、マーキングが同定される手術領域（検査領域）９
のロケーションを指すように頭を移動させ、対応した要
求を出すようにして行うことができる。これにより、特
に簡単な方法でロケーションを同定することが可能とな
る。なぜなら、別個のサイトライン検出デバイスを必要
としないからである。マーキングは、支持体に固定され
るか、又はデータフェードイン（data fade-in）によっ
て提供され得る。
【００５４】さらに、外科医が上記顕微鏡１１又は他の
任意の撮像デバイスを通して手術領域（検査領域）９を
見る場合には、マーキングはまた、撮像デバイスに固定
され得る。従って、外科医は、撮像デバイスを移動させ
ることによってマーキングを同定されるロケーションと
一致させ、対応する要求を出すことができる。
【００５５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
検査領域からデータを得るための広範囲でより正確に規
定された可能性を与える方法及び装置を提供することが
できる。特に、検査領域における２つのロケーションの
間の距離をより精度良く決定するための方法及び装置を
提供することができる。さらに、検査領域からのデータ
の取得及び／又はユーザのためのデータの表示を容易に
することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態における、患者に対して
顕微手術を行うための外科用システムを示す模式図
【図２】図１の外科用システムの顕微鏡を通して観察さ
れる視野の表示の一例を示す模式図
【図３】図１の外科用システムによって検査領域の点で
得られる測定データ（深さプロファイル）の一例を示す
図
【図４】図１の外科用システムの動作を示すフローチャ
ート
【符号の説明】
１ 外科用システム ３ 患者の体部 ５ 手術台 ７ 手術室の床 ９ 手術領域（検査領域） １１ 外科用立体顕微鏡 １３ 基準座標系 １５ スタンド １７ ピボットマウント １９ コンピュータ ２１ カメラ ２３ 光源 ２５、２６ 目 ２７、２８ 接眼管 ２９、３０ 立体ビーム路 ３１ 対物レンズ ３３、４５ 半透鏡 ３５ ＣＣＤカメラ ３７ ＯＣＴ装置 ３９ 測定ビーム ４１ ミラー ４３ ＬＣＤディスプレイ ６３ フィートスイッチ ８１ 断層撮影装置 ８３ ポインタ ８５ 先端 ８７ 光源
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ヴェルナー ペルティンガー ドイツ、デー−73447 オーバーコッヘン、 ハインツ−キュッペンベンデルシュトラー セ 21 (72)発明者 ペーター ライマー ドイツ、デー−73479 エルヴァンゲン、 グレナディエルシュトラーセ 12 (72)発明者 マルギット クラウゼ−ボンテ ドイツ、デー−73432 アーレン、ポゼナ ー シュトラーセ 16 (72)発明者 テオ、ラッサー ドイツ、デー−73447 オーバーコッヘン、 マイゼンガッセ ６ Ｆターム(参考） 2F065 AA04 AA06 AA07 AA09 BB05 BB23 CC16 FF01 FF05 FF23 FF27 GG07 JJ03 JJ26 KK01 KK03 LL12 LL46 MM06 PP04 PP22 PP24 QQ31 SS02 SS03 SS13 UU02 UU05 UU07

Claims (38)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 座標系に対する、検査領域における少な
    くとも１つのロケーションを固定するための方法であっ
    て、 要求に応答して、第１のロケーションの座標は、前記第
    １のロケーションに割り当てられる第１の座標セット
    （ｘ、ｙ、ｚ）として決定され、 位相幾何学的データの第１及び第２の記録は、前記検査
    領域における前記第１のロケーションの周囲の空間的に
    広がったエリアにおいて順次得られ、 前記２つの記録の比較に基づいて、前記座標系に対する
    前記検査領域の前記第１のロケーションの変位（Δｘ、
    Δｙ、Δｚ）が決定され、 前記第１のロケーションに割り当てられた前記第１の座
    標セット（ｘ、ｙ、ｚ）の前記座標は、前記変位の後
    に、前記検査領域における前記第１のロケーションの前
    記座標に実質的に対応するように、前記決定された変位
    （Δｘ、Δｙ、Δｚ）に応じて変更されることを特徴と
    する方法。
  2. 【請求項２】 前記位相幾何学的データの記録は、定期
    的に得られかつ互いに比較され、前記変位（Δｘ、Δ
    ｙ、Δｚ）は、前記比較から決定され、前記検査領域に
    おける前記第１のロケーションの現在の座標が得られる
    請求項１に記載の方法。
  3. 【請求項３】 少なくとも１つのマグニチュードが前記
    第１の座標セット（ｘ、ｙ、ｚ）に応じて決定される請
    求項１又は２に記載の方法。
  4. 【請求項４】 前記少なくとも１つのマグニチュードの
    表示が、ユーザの視野に徐々に現れてくる請求項３に記
    載の方法。
  5. 【請求項５】 さらなる要求に応答して、第２のロケー
    ションの座標が、前記第２のロケーションに割り当てら
    れる第２の座標セットとして決定され、少なくとも１つ
    のマグニチュードが、前記２つの座標セットに応じて決
    定される請求項１〜４のいずれかに記載の方法。
  6. 【請求項６】 前記少なくとも１つのマグニチュード
    が、前記２つのロケーションの間の距離を実質的に示す
    値を含む請求項５に記載の方法。
  7. 【請求項７】 前記少なくとも１つのマグニチュード
    が、前記検査領域の前記２つのロケーションの間の接続
    ラインに沿って行われる複数の測定から得られるデータ
    セットを含む請求項５に記載の方法。
  8. 【請求項８】 前記位相幾何学的データの記録が、前記
    検査領域の複数の表面点の座標を含む請求項１〜７のい
    ずれかに記載の方法。
  9. 【請求項９】 前記位相幾何学的データの記録が、前記
    検査領域の表面下の点の値を測定することを含む請求項
    １〜８のいずれかに記載の方法。
  10. 【請求項１０】 前記ユーザによって観察される前記検
    査領域の画像が撮像デバイスを用いて表示されるか、又
    は前記ユーザが前記検査領域を直接見る請求項１〜９の
    いずれかに記載の方法。
  11. 【請求項１１】 さらに、前記ユーザによって観察され
    るマーキングが表示され、前記マーキングの位置が、前
    記ユーザによって観察される前記検査領域に対して変位
    可能であり、前記要求に応答して、前記マーキングが指
    す前記検査領域のロケーションの座標が決定される請求
    項１０に記載の方法。
  12. 【請求項１２】 前記ユーザのサイトラインが検出さ
    れ、前記要求に応答して、前記ユーザのサイトラインが
    向けられる前記検査領域のロケーションの座標が決定さ
    れる請求項１０に記載の方法。
  13. 【請求項１３】 前記撮像デバイスが顕微鏡又は双眼ル
    ーペである請求項１０〜１２のいずれかに記載の方法。
  14. 【請求項１４】 前記位相幾何学的データ及び／又は前
    記ロケーションの座標セットが、少なくとも１つのカメ
    ラ及び／又は光学的コヒーレンス断層撮影及び／又はレ
    ーザ三角測量及び／又はＸ線コンピュータ断層撮影及び
    ／又は核磁気共鳴断層撮影によって得られる請求項１〜
    １３のいずれかに記載の方法。
  15. 【請求項１５】 検査領域から得られるマグニチュード
    を表示し、ロケーションを固定するための装置であっ
    て、 前記検査領域に向けられるユーザのサイトラインを検出
    するためのサイトライン検出デバイスと、 前記ユーザによって出される要求を受けるための入力デ
    バイスと、 座標系に対して前記検査領域における少なくとも１つの
    ロケーションを固定し、前記要求を受けたときに、前記
    ユーザの目が向けられる前記検査領域の前記ロケーショ
    ンの座標に割り当てられる座標セット（ｘ、ｙ、ｚ）を
    与えるための装置と、 前記ユーザの視野において前記マグニチュードの表示と
    前記検査領域とを同時に見ることができるように、前記
    ユーザの視野に前記座標セットに応じて決定される少な
    くとも１つのマグニチュードを表示するためのディスプ
    レイとを備えたことを特徴とする装置。
  16. 【請求項１６】 前記ユーザが前記検査領域を観察する
    ための顕微鏡をさらに備え、前記ディスプレイは、前記
    顕微鏡のビーム路に前記マグニチュードを徐々に表示す
    る請求項１５に記載の装置。
  17. 【請求項１７】 前記顕微鏡は前記座標系に対して変位
    可能であり、位置検出デバイスが、前記座標系に対する
    前記顕微鏡の位置を検出するために設けられている請求
    項１６に記載の装置。
  18. 【請求項１８】 前記ディスプレイが、前記ユーザの頭
    に固定される支持体を有し、前記座標系に対する前記ユ
    ーザの頭の位置を検出するための位置検出デバイスが設
    けられている請求項１５に記載の装置。
  19. 【請求項１９】 前記支持体が双眼ルーペを有し、前記
    マグニチュードを表示するための前記ディスプレイは、
    前記双眼ルーペのビーム路に前記マグニチュードを徐々
    に表示する請求項１８に記載の装置。
  20. 【請求項２０】 座標系に対する、検査領域における少
    なくとも１つのロケーションを固定するための装置であ
    って、 前記座標系に対する、前記検査領域における少なくとも
    第１のロケーションを決定し、前記第１のロケーション
    の座標を、前記第１のロケーションに割り当てられた第
    １の座標セット（ｘ、ｙ、ｚ）として提供するための標
    的化デバイスと、 前記検査領域における前記第１のロケーションの周囲の
    空間的に広がった領域における位相幾何学的データの記
    録を得るための位相記録デバイスと、 位相幾何学的データの少なくとも２つの記録を比較し、
    前記座標系に対する前記検査領域の変位（Δｘ、Δｙ、
    Δｚ）を前記比較に基づいて決定し、前記決定された変
    位（Δｘ、Δｙ、Δｚ）に応じて前記第１の座標セット
    （ｘ、ｙ、ｚ）の座標を、前記変位の後の前記検査領域
    における前記第１のロケーションの座標に実質的に対応
    するように変更するためのコンピュータとを備えたこと
    を特徴とする装置。
  21. 【請求項２１】 前記標的化デバイスはサイトライン検
    出デバイスを有し、前記標的化デバイスは、前記ユーザ
    の目が向けられる前記ロケーションの座標を提供するた
    めに設けられている請求項２０に記載の装置。
  22. 【請求項２２】 前記標的化デバイスは、前記ユーザの
    視野にマーキングを徐々に表示するディスプレイを有
    し、前記標的化デバイスは、前記マーキングが指す前記
    検査領域の前記ロケーションの座標を提供するために設
    けられている請求項２０に記載の装置。
  23. 【請求項２３】 前記標的化デバイスは、前記ユーザの
    手で操作可能な、前記検査領域の前記ロケーションと接
    触させるためのポインタ先端を有するポインタと、前記
    座標系に対する前記ポインタ先端の位置を検出するため
    の位置検出デバイスとを具備する請求項２０に記載の装
    置。
  24. 【請求項２４】 前記位相記録デバイスは、カメラ及び
    ／又はコヒーレンス断層撮影装置及び／又はＸ線装置及
    び／又は磁気共鳴断層撮影装置を有する請求項２０〜２
    ３のいずれかに記載の装置。
  25. 【請求項２５】 前記標的化デバイスは、第２のロケー
    ションの座標を、前記第２のロケーションに割り当てら
    れる第２の座標セットとして提供するために設けられ、
    前記コンピュータは、前記第１のロケーションと前記第
    ２のロケーションとの間の距離を決定するために設けら
    れている請求項２０〜２４のいずれかに記載の装置。
  26. 【請求項２６】 前記第１の座標セットに応じて決定さ
    れる前記検査領域の少なくとも１つの点におけるデータ
    を記録するためのデータ記録装置をさらに備えた請求項
    ２０〜２５のいずれかに記載の装置。
  27. 【請求項２７】 前記標的化デバイスは、少なくとも１
    つのさらなるロケーションの座標を、少なくとも１つの
    さらなる座標セットとして提供するために設けられ、前
    記データ記録装置は、前記第１の座標セット及び前記少
    なくとも１つのさらなる座標セットに応じて決定される
    複数の点でデータを記録するために設けられている請求
    項２６に記載の装置。
  28. 【請求項２８】 前記複数の点は、前記標的化デバイス
    によって決定される前記検査領域の２つのロケーション
    の間の実質的に真っ直ぐなラインに沿って配置されてい
    る請求項２７に記載の装置。
  29. 【請求項２９】 前記データ記録装置が、コヒーレンス
    断層撮影装置及び／又はＸ線装置及び／又は磁気共鳴断
    層撮影装置である請求項２６〜２８のいずれかに記載の
    装置。
  30. 【請求項３０】 前記ユーザの視野において前記データ
    記録装置によって記録されるデータの表示と前記検査領
    域とを同時に見ることができるように、前記ユーザの視
    野に前記データを表示するためのディスプレイをさらに
    備えた請求項２６〜２９のいずれかに記載の装置。
  31. 【請求項３１】 前記ユーザが前記検査領域を観察する
    ための顕微鏡をさらに備え、前記ディスプレイは、前記
    顕微鏡のビーム路に前記データを徐々に表示する請求項
    ３０に記載の装置。
  32. 【請求項３２】 前記ディスプレイが、前記ユーザの頭
    に固定される支持体を有し、前記座標系に対する前記ユ
    ーザの頭の位置を検出するための位置検出デバイスが設
    けられている請求項３０に記載の装置。
  33. 【請求項３３】 前記検査領域が外科手術領域である請
    求項１〜１４のいずれかに記載の方法。
  34. 【請求項３４】 移植片の寸法が決定される請求項３３
    に記載の方法。
  35. 【請求項３５】 前記移植片があぶみ骨プロテーゼであ
    る請求項３４に記載の方法。
  36. 【請求項３６】 前記検査領域が外科手術領域である請
    求項１５〜３２のいずれかに記載の装置。
  37. 【請求項３７】 移植片の寸法が決定される請求項３６
    に記載の装置。
  38. 【請求項３８】 前記移植片があぶみ骨プロテーゼであ
    る請求項３７に記載の装置。
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