JP2003126017A - 手術用顕微鏡システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 残存腫瘍の発見をアシストし、確実な全摘が
可能な手術用顕微鏡システムを実現する。 【解決手段】 手術用顕微鏡システム１は、手術部位の
顕微鏡画像を得る手術用顕微鏡２と、生体組織の蛍光像
を得る内視鏡装置５と、この内視鏡装置５で得た蛍光像
を画像処理し蛍光画像を得る画像処理装置６と、前記内
視鏡装置５の観察位置と前記手術部位との相対位置を検
出するナビゲーション装置８とを有し、前記手術用顕微
鏡２で得た顕微鏡画像の倍率変更に応じて、前記画像処
理装置６で得た蛍光画像を変倍すると共に、検出される
前記内視鏡装置５の観察位置と前記手術部位との相対位
置に基づいて前記顕微鏡画像に対して蛍光画像の範囲を
演算し、この結果に基づき、前記内視鏡装置５の観察位
置に応じて前記顕微鏡画像に前記蛍光画像を重畳するナ
ビゲーション装置本体２６を具備して構成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、蛍光像を得る内視
鏡装置を用いて手術部位の組織情報を取得する手術用顕
微鏡システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、手術用顕微鏡装置は、脳神経外科
等に広く用いられる。上記手術用顕微鏡装置は、手術中
の被検部位を光学的に拡大観察する手術用顕微鏡に加
え、内視鏡装置及び画像処理装置と組み合わせて手術用
顕微鏡システムを構成している。上記手術用顕微鏡シス
テムは、上記内視鏡装置で被検部位の光学情報を取得す
るようになっている。

【０００３】このような手術用顕微鏡システムに用いら
れる上記内視鏡装置は、例えば、特開平７−５９７８３
号公報や、特開平９−２４０２３号公報に記載されてい
るように光源から供給される紫外光により生体組織の蛍
光像を得、この蛍光像を画像処理装置で画像処理して得
た蛍光画像により生体組織の診断を行うものが提案され
ている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】一般に、手術用顕微鏡
下で実施されるマイクロサージェリ（顕微鏡手術）は、
その観察視野の死角観察に内視鏡を活用する手法が広ま
っている。

【０００５】マイクロサージェリ（顕微鏡手術）は、良
性腫瘍摘出においても、基本的に全摘出を目的としてお
り、周囲組織への癒着による残存組織をできる限り摘出
することが再発防止への最善策といわれている。マイク
ロサージェリ（顕微鏡手術）は、実際に血管や神経の裏
側に癒着した残存部を内視鏡で観察できても、腫瘍組織
であることの識別・診断が困難である。更に、マイクロ
サージェリ（顕微鏡手術）は、顕微鏡観察におけるマク
ロ的な位置の同定が常に術者自身の記憶に委ねられてい
るのが現状である。

【０００６】また、上記従来の手術用顕微鏡システム
は、例えば、脳外科手術を行う際に残存腫瘍を確認する
場合、手術用顕微鏡で得た顕微鏡画像と、内視鏡装置及
び画像処理装置で得た蛍光画像とを交互に観察しなけれ
ばならず、また、観察位置も手術用顕微鏡下で目視で確
認するしかなかった。

【０００７】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
であり、残存腫瘍の発見をアシストし、確実な全摘が可
能な手術用顕微鏡システムを提供することを目的とす
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１は、手
術部位の顕微鏡画像を得る手術用顕微鏡と、少なくとも
生体組織の蛍光像を得る内視鏡装置と、この内視鏡装置
で得た蛍光像を画像処理し蛍光画像を得る画像処理手段
と、前記内視鏡装置の観察位置と前記手術部位との相対
位置を検出する検出手段とを有する手術用顕微鏡システ
ムにおいて、前記手術用顕微鏡で得た顕微鏡画像の倍率
変更に応じて、前記画像処理手段で得た蛍光画像を変倍
する変倍手段と、前記検出手段で検出される前記内視鏡
装置の観察位置と前記手術部位との相対位置に基づき、
前記顕微鏡画像に対して前記変倍手段で変倍する蛍光画
像の範囲を演算する範囲演算手段と、前記範囲演算手段
の結果に基づき、前記内視鏡装置の観察位置に応じて前
記顕微鏡画像に前記蛍光画像を重畳する画像重畳手段
と、を具備したことを特徴としている。また、本発明の
請求項２は、請求項１の手術用顕微鏡システムにおい
て、前記画像処理手段は、前記内視鏡装置で得た複数の
蛍光像を画像処理した後、合成する合成手段を有し、前
記範囲演算手段は、前記検出手段で検出される前記内視
鏡装置の観察位置と前記手術部位との相対位置に基づ
き、前記顕微鏡画像に対して前記合成手段で得た蛍光合
成画像の範囲を演算し、前記画像重畳手段は、前記範囲
演算手段の結果に基づき、前記内視鏡装置の観察位置に
応じて前記顕微鏡画像に前記蛍光合成画像を重畳するこ
とを特徴としている。また、本発明の請求項３は、請求
項１の手術用顕微鏡システムにおいて、前記画像処理手
段は、前記内視鏡装置で得た術前光学像を画像処理して
術前光学画像を得、前記画像重畳手段は、前記術前光学
画像を前記顕微鏡画像に重畳することを特徴としてい
る。この構成により、残存腫瘍の発見をアシストし、確
実な全摘が可能な手術用顕微鏡システムを実現する。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。 （第１の実施の形態）図１ないし図５は本発明の第１の
実施の形態に係わり、図１は第１の実施の形態の手術用
顕微鏡システムの構成を示し、図２は図１の蛍光プロー
ブの概観を示し、図３は術部での蛍光観察の様子を示す
説明図であり、図３（ａ）は蛍光プローブにより術部で
の蛍光画像を得る際の様子を示し、図３（ｂ）は同図
（ａ）で得た蛍光画像を示し、図４は手術用顕微鏡装置
のモニタ表示画面を示し、図４（ａ）は顕微鏡画像を示
し、図４（ｂ）はナビゲーション画像を示し、図５は本
実施の形態の変形例である手術用顕微鏡の顕微鏡画像を
示す。

【００１０】図１に示すように本発明の第１の実施の形
態の手術用顕微鏡システム１は、手術用顕微鏡２を備え
て構成される。前記手術用顕微鏡２は、頭部などの手術
を行おうとする術部３を拡大観察するものである。

【００１１】前記手術用顕微鏡システム１は、前記手術
用顕微鏡２の観察下で、内視鏡としての蛍光プローブ４
に紫外光等の照明光を供給し、被検体、より具体的には
頭部側からの戻り光を撮像する内視鏡装置５と、この内
視鏡装置５からの映像信号を画像処理して内視鏡画像を
得る画像処理装置６と、この画像処理装置６からの画像
信号が入力されて対応する画像を表示するモニタ７と、
前記蛍光プローブ４の観察位置を検出するナビゲーショ
ン装置８とを有する。

【００１２】前記蛍光プローブ４は、位置検出のための
発光部１１を備えた硬性シース１２に装着されるように
なっている（図２参照）。前記内視鏡装置５は、前記蛍
光プローブ４の後端が接続される光源装置１４を有して
構成される。

【００１３】前記光源装置１４は、紫外光を発生する紫
外光源１５Ａ及び白色光を発生する白色光源１５Ｂと、
被検体からの戻り光により蛍光像又は通常光学像を撮像
するテレビジョンカメラ（以下、ＴＶカメラ）１６とか
ら構成される。

【００１４】前記蛍光プローブ４は、このプローブ内部
に配設される照明用ファイバ１７Ａの光入射端面から前
記紫外光源１５Ａ又は前記白色光源１５Ｂからの照明光
を供給される。これら照明光は、プローブ先端部４ａへ
伝達され、前記照明用ファイバ１７Ａの光出射端面１７
ａから被検体を照明するようになっている。

【００１５】被検体からの戻り光は、前記照明用ファイ
バ１７Ａの光出射端面１７ａに隣接する対物レンズ１８
（図２参照）から取り込まれ、この対物レンズ１８の後
部側に配設された観察用ファイバ１７Ｂの光入射端面に
光学像を結像するようになっている。そして、取り込ま
れた被検体からの戻り光は、前記観察用ファイバ１７Ｂ
で前記光源装置１４へ伝達され、この光源装置１４内で
前記観察用ファイバ１７Ｂの光出射端面から出射し、配
設されたレンズ１９及び回転ホイール２０を経由して前
記ＴＶカメラ１６により撮像されるようになっている。

【００１６】前記回転ホイール２０は、少なくとも２枚
以上の図示しない各種光学フィルタ及び少なくとも１つ
の図示しない光透過部が設けられている。前記ＴＶカメ
ラ１６は、図示しないＣＣＤ等の撮像素子と、光電子増
倍管と、映像処理回路とから構成される。このＴＶカメ
ラ１６の映像処理回路は、前記画像処理装置６に接続さ
れ、映像信号が出力されるようになっている。前記回転
ホイール２０，前記ＴＶカメラ１６は、前記画像処理装
置６内に設けられた制御部２１に接続され、この制御部
２１から出力されるタイミング信号に基づき制御駆動さ
れるようになっている。

【００１７】前記画像処理装置６は、各波長の映像信号
を蓄積するフレームメモリ２２と、このフレームメモリ
２２に蓄積された各波長の映像信号を波長毎に画像間演
算して複数波長の画像信号を合成し、組織情報の画像信
号を生成する波長間画像演算回路２３と、この波長間画
像演算回路２３で得られた組織情報の画像信号に対して
所定のスレッショルドでその画像範囲の輪郭を抽出する
輪郭抽出回路２４と、この輪郭抽出回路２４で抽出され
た組織情報の画像信号に対して、２値化処理を施して線
画像に変換する２値化処理回路２５とを有し、前記制御
部２１から出力されるタイミング信号によって制御され
る。そして、前記画像処理装置６は、前記ＴＶモニタ７
及び前記ナビゲーション装置２６に接続され、画像信号
が出力されるようになっている。

【００１８】前記ナビゲーション装置８は、ナビゲーシ
ョン装置本体２６に位置検出用のデジタイザ２７が接続
されて構成されている。このデジタイザ２７は、前記発
光部１１による例えば赤外線を検出してその位置信号を
ナビゲーション装置本体２６に出力するようになってい
る。前記ナビゲーション装置本体２６は、前記手術用顕
微鏡２の術部３に対する位置を検知し、手術用顕微鏡２
の光学視野の観察範囲に対して、プローブ先端４ａの位
置を算出するようになっている。

【００１９】そして、このナビゲーション装置本体２６
は、前記手術用顕微鏡２による例えば（手術を行う術部
３としての）頭部を撮像した信号が入力され、頭部の顕
微鏡画像を表す映像信号に変換して出力するようになっ
ている。同時に、ナビゲーション装置本体２６は、前記
デジタイザ２７で検出した前記発光部１１による位置信
号により、所定方向に所定距離離れた位置の蛍光プロー
ブ４での頭部における観察位置を検出して、ナビゲーシ
ョン画像を生成するようになっている。

【００２０】また、前記ナビゲーション装置本体２６
は、前記手術用顕微鏡２の光学視野の移動又は倍率変更
に応じて、変倍手段としてナビゲーション画像の位置変
更又は倍率変更を行うようになっている。

【００２１】前記手術用顕微鏡２は、光学視野を撮像す
る図示しないＴＶカメラが前記ナビゲーション装置本体
２６に接続され、このナビゲーション装置本体２６に撮
像した光学視野の信号を出力するようになっている。ま
た、前記手術用顕微鏡２は、この光学視野の光学系に図
示しないオーバーレイモニタを有して構成されている。
このオーバーレイモニタは、前記ナビゲーション装置本
体２６に接続され、このナビゲーション装置本体２６で
生成されたナビゲーション画像が出力されるようになっ
ている。尚、前記手術用顕微鏡２は、当然この光学視野
の移動又は倍率変更が可能に構成されている。

【００２２】図２は蛍光プローブ４の形状及びバヨネッ
ト型の硬性シース１２の全体の外観を示す。前記蛍光プ
ローブ４に装着される硬性シース１２は、中空のバヨネ
ット型に形成されている。この硬性シース１２は、少な
くとも２個所に屈曲部を設けた硬性の把持部１２ａが形
成されている。前記発光部１１は、赤外線を発生する数
個の発光素子１１ａ〜１１ｃが設けられている。また、
上述したように前記蛍光プローブ４は、このプローブ先
端４ａに前記照明用ファイバ１７Ａの光出射端面が配置
され、この光入射端面へ前記対物レンズ１８により光学
像を結像するようになっている。

【００２３】このような構成の本実施の形態の手術用顕
微鏡システム１は、頭部などの手術を行う手術部位を示
す顕微鏡画像に、前記蛍光プローブ４で実際に拡大観察
する観察位置の位置情報をスーパーインポーズしたナビ
ゲーション画像及び蛍光プローブ４による蛍光画像とを
画像情報としてオーバーレイモニタ，モニタ７により観
察可能である。

【００２４】次に、本実施の形態の作用について説明す
る。図１に示すように蛍光プローブ４は、設定される。
そして、図３に示すように手術用顕微鏡２での観察下
で、蛍光プローブ４はこのプローブ先端部４ａが術部３
に導かれる。

【００２５】蛍光プローブ４は、紫外光源１５Ａより紫
外光或いは青色光が照射され照明用ファイバ１７Ａによ
り図２に示す光出射端面から術部３を照明する。紫外
光、又は青色光によって照明・励起された術部３の生体
組織は、その組織の状態によって蛍光を発生する。この
蛍光の発生は、組織そのものが有する組成により発する
自家蛍光、又は、ポルフィリン系の薬剤或いは、ＡＬＡ
（アミノレブリン酸；Amino-Levulinic Acid ）等によ
り異常組織をマーキングする方法などがある。

【００２６】生体組織から発生した蛍光は、図２に示す
対物レンズ１８から蛍光プローブ４に取り込まれ、観察
用ファイバ１７Ｂの光入射端面へ入射される。そして、
入射された蛍光は、光源装置１４へ伝達され、この光源
装置１４内のレンズ１９で集光され回転ホイール２０の
各種光学フィルタを介してＴＶカメラ１６内の撮像素子
により複数波長の蛍光像が結像され撮像される。

【００２７】ＴＶカメラ１６内の撮像素子は、複数波長
毎に蛍光像を光電変換して撮像信号を生成し、光電子増
幅管で増幅される。増幅された撮像信号は、映像処理回
路で映像信号に信号処理された後、画像処理装置６内の
フレームメモリ２２へ複数波長毎に出力され、それぞれ
蓄積される。ここで、制御部２１は、ＴＶカメラ１６で
の撮像、回転ホイール２０によるフィルタ選択及びフレ
ームメモリ２２への映像信号の取り込み及び画像演算プ
ロセスをタイミング信号によって制御している。

【００２８】フレームメモリ２２に蓄積された各波長の
映像信号は、波長間画像演算回路２３により波長毎に画
像間演算されることで、複数波長の画像信号が合成さ
れ、組織情報の画像信号が得られる。波長間画像演算回
路２３で得られた組織情報の画像信号は、輪郭抽出回路
２４により所定のスレッショルドでその画像範囲の輪郭
が抽出される。抽出された組織情報の画像信号は、二値
化処理回路１７により線画像に変換され、モニタ７又は
ナビゲーション装置本体２６に出力される。

【００２９】図３は術部での蛍光観察の様子を示す説明
図であり、図３（ａ）は蛍光プローブによる観察の様子
を示し、図３（ｂ）は図３（ｂ）は同図（ａ）で得た蛍
光画像を示す。図３（ａ）に示すように蛍光プローブ４
は、術部３の生体組織３１の陰にある残存腫瘍３２を撮
像することで図３（ｂ）の画像を得る。

【００３０】図３（ａ）に示す蛍光プローブ４の（観察
範囲）３３は、焦点距離３４と視野中心位置３５及び腫
瘍輪郭３６とによって決定される。このため、図３
（ｂ）に示す蛍光画像４０に表示される残存腫瘍３２の
位置は、プローブ先端４ａの位置と焦点距離３４とによ
り、ナビゲーション装置本体２６によって特定される。
図３（ｂ）において、蛍光画像４０中に表示された残存
腫瘍３２の画像は、画像処理装置６により腫瘍輪郭３６
が抽出される。

【００３１】図４（ａ）は、顕微鏡画像を示し、図４
（ｂ）は、ナビゲーション画像を示す。図４（ａ）に示
す顕微鏡画像４１は、この画像中の腫瘍位置３４にナビ
ゲーション装置本体２６によって腫瘍範囲画像３５とし
て重畳表示される。

【００３２】図４（ｂ）に示すナビゲーション画像４２
は、図１で説明したシステムによって撮像された腫瘍輪
郭３６であり、生体組織３１の残存腫瘍３２の範囲を示
している。この腫瘍範囲画像３５は、ナビゲーション装
置本体２６によって顕微鏡画像４１の移動又は倍率変更
に応じて位置変更又は倍率変更される。

【００３３】更に、制御部２１は、ＴＶカメラ１６及び
フレームメモリ２２へのタイミング信号と、蛍光プロー
ブ４の位置検出とを停止することで、腫瘍輪郭３６の画
像と蛍光プローブ４の位置情報との更新を停止して、蛍
光プローブ４を抜去しても最後に撮像した腫瘍輪郭３６
が残る。尚、このとき、制御部２１は、輪郭抽出処理を
行わず、蛍光画像をそのまま表示するようにしても良
い。

【００３４】この結果、本実施の形態は、手術用顕微鏡
２下での腫瘍摘出手術において腫瘍の位置確認を術部３
の画像（顕微鏡画像）に対応して行うことができる。こ
のため、本実施の形態は、１つの画面（顕微鏡画像）の
中で手術を行うことができ、摘出範囲の判断が容易に行
える。これにより、本実施の形態は、手術時間を短縮
し、患者への負担を軽減することが可能である。

【００３５】尚、顕微鏡像は、図５に示すようにオーバ
ーレイモニタによって蛍光画像と術前光学画像との２つ
を同時に表示されるように構成しても良い。図５は本実
施の形態の変形例である手術用顕微鏡の顕微鏡像を示
す。

【００３６】図５に示すように顕微鏡像５１は、図示し
ないオーバーレイモニタによって蛍光画像５２と術前光
学画像５３とが同時に表示されるようになっている。こ
のことにより、術部３及び切除部分５５を観察する場
合、顕微鏡画像５１は、腫瘍組織の術前光学画像５３及
び蛍光画像５２を同時に表示することで、腫瘍の切除部
分５５及び残存組織５６にある残存腫瘍５７を同時に観
察することができ、腫瘍の取り残し部分の表示が可能と
なる。

【００３７】この結果、本変形例は、術前光学画像と蛍
光画像とを重ね合わせることで、腫瘍部の取り残しの確
認や、術前診断画像では発見できなかった腫瘍の広が
り、転移を術前光学画像と対比させて観察することがで
き、１つの画面（顕微鏡画像）の中で摘出範囲の判断が
容易に行える。これにより、本変形例は、手術時間を短
縮し、患者への負担を軽減することが可能である。

【００３８】尚、本実施の形態は、内視鏡として蛍光プ
ローブ４を用いて蛍光像を得るように構成しているが、
本発明はこれに限定されず、内視鏡挿入部先端の観察位
置を検出可能なものであれば、通常の内視鏡、例えば、
腹腔用等の硬性内視鏡や挿入部が軟性の軟性内視鏡を用
いて蛍光像を得るものに本発明を適用しても構わない。

【００３９】（第２の実施の形態）図６ないし図１１は
本発明の第２の実施の形態に係わり、図６は第２の実施
の形態の手術用顕微鏡システムの構成を示し、図７は図
６の画像処理装置の回路ブロック図を示し、図８はプロ
ーブによる術部での生体組織の位置検出の様子を示す説
明図であり、図９は術部での蛍光観察の様子を示す説明
図であり、図９（ａ）は蛍光プローブにより術部での蛍
光画像を得る際の様子を示し、図９（ｂ）は同図（ａ）
で得た蛍光合成画像を示し、図１０はプローブと蛍光プ
ローブとによる画像の位置関係を示す説明図であり、図
１１は蛍光合成画像を示すナビゲーション画像が重畳さ
れた手術用顕微鏡の顕微鏡画像を示す。

【００４０】上記第１の実施の形態は、手術用顕微鏡２
の観察下で、内視鏡として蛍光プローブ４により静止し
た状態で得た蛍光画像を顕微鏡画像に重畳するように構
成しているが、本第２の実施の形態は手術用顕微鏡２の
観察下で、蛍光プローブ４を所定方向に所定距離移動さ
せて得た蛍光画像を合成して顕微鏡画像に重畳するよう
に構成する。それ以外の構成は、上記第１の実施の形態
とほぼ同様なので説明を省略し、同じ構成には同じ符号
を付して説明する。

【００４１】図６に示すように本第２の実施の形態の手
術用顕微鏡システム６１は、上記第１の実施の形態で説
明したのとほぼ同様な手術用顕微鏡２と、前記蛍光プロ
ーブ４及び光源装置１４から構成される内視鏡装置５と
を有し、更に第２の内視鏡としてプローブ６２及びこの
プローブ６２に白色光源（不図示）で発生した白色光を
供給すると共に、この白色光で照明された被検体からの
戻り光を撮像するＴＶカメラ（不図示）を内蔵した第２
の光源装置６３で構成される第２の内視鏡装置６４と、
この第２の内視鏡装置６４及び前記内視鏡装置５が接続
される画像処理装置６５と、前記蛍光プローブ４及び前
記プローブ６２の観察位置を検出するナビゲーション装
置本体６６を有するナビゲーション装置６７とを設けて
構成される。尚、前記第２の内視鏡装置６４は、前記内
視鏡装置５と同様に紫外光源からの紫外光を供給して蛍
光像を得るものでも構わない。

【００４２】前記プローブ６２は、前記蛍光プローブ４
と同様に位置検出のための発光部７１を備えた硬性シー
ス７２に装着され、前記発光部７１に発光素子７１ａ〜
７１ｃを設けている。前記プローブ６２は、屈曲部を設
けることなく把持部７２ａが形成されている。尚、前記
プローブ６２は、前記蛍光プローブ４と同様に屈曲部を
設けて構成しても良い。

【００４３】前記ナビゲーション装置本体６６は、上記
第１の実施の形態のナビゲーション装置本体２６と同様
に前記デジタイザ２７により前記蛍光プローブ４の発光
素子１１ａ〜１１ｃの位置検出を行うことで、これらの
位置から所定方向に所定距離離れた前記蛍光プローブ４
の位置及びその光軸方向を観察位置とすると共に、前記
発光素子７１ａ〜７１ｃの位置検出を行うことで、これ
らの位置から所定方向に所定距離離れた前記プローブ６
２の位置及びその光軸方向を観察位置とするようになっ
ている。

【００４４】また、前記ナビゲーション装置本体６６
は、検出した前記蛍光プローブ４又は前記プローブ６２
の位置により、これらプローブが移動した一定量毎に移
動情報信号を前記画像処理装置６５へ出力するようにな
っている。

【００４５】前記画像処理装置６５は、前記光源装置４
及び前記第２の光源装置６３からの映像信号を画像処理
して画像信号を得、この画像信号を前記モニタ７及び前
記ナビゲーション装置２６に出力するようになってい
る。また、前記画像処理装置６５は、前記ナビゲーショ
ン装置本体６６からの移動情報信号に基づき、前記蛍光
プローブ４を所定方向に所定距離移動させて得た少なく
とも２つの画像を合成して顕微鏡画像に重畳するように
構成されている。

【００４６】図７に示すように前記画像処理装置６５
は、上記第１の実施の形態で説明したのと同様なフレー
ムメモリ２２と、波長間画像演算回路２３と、輪郭抽出
回路２４とを有し、蛍光プローブ４を所定方向に所定距
離移動させて得た少なくとも２つの画像の映像信号が順
次前記フレームメモリ２２に入力され、それぞれ画像間
演算処理及び輪郭抽出処理を施されて少なくとも２つの
画像信号が得られるようになっている。

【００４７】更に、前記画像処理装置６５は、上述して
得た少なくとも２つの画像信号を蛍光プローブ４の移動
に応じて蓄積し、移動終了（画像取得終了）後に順次出
力するフレームメモリ８１と、このフレームメモリ８１
から順次出力される少なくとも２つの画像信号を蓄積す
るフレームメモリ８２と、このフレームメモリ８２に蓄
積された先の画像信号と後述のフレームメモリ８３に蓄
積される後の画像信号との重複部を検出し、相関情報を
得る相関回路８４と、この相関回路８４からの相関情報
に基づき、それぞれ先の画像信号と後の画像信号とを補
間する補間回路８５ａ、８５ｂと、前記補間回路８５ａ
で補間された先の画像信号に対し、前記補間回路８５ｂ
で補間された後の画像信号を加算し合成する加算回路８
６と、この加算回路８６で合成された画像信号に対し、
画像位置を水平方向に移動させて前記フレームメモリ８
３に蓄積される後の画像信号を更新する画像位置変更回
路８７と、この画像位置変更回路８７で更新される画像
信号を蓄積すると共に、前記補間回路８５ｂ及び外部
（ナビゲーション装置本体６６及びモニタ７）に出力す
るフレームメモリ８３と、前記ナビゲーション装置本体
６６からの移動情報信号に基づき、タイミング信号を出
力してこれらを制御する制御部８８とから構成される。

【００４８】尚、前記補間回路８５ａは前記フレームメ
モリ８２に接続され、前記相関回路８４からの相関情報
に基づき、前記フレームメモリ８２に蓄積された先の画
像信号を補間するようになっている。一方、前記補間回
路８５ｂは前記フレームメモリ８３に接続され、前記相
関回路８４からの相関情報に基づき、前記フレームメモ
リ８３に蓄積された後の画像信号を補間するようになっ
ている。

【００４９】次に、本実施の形態の作用について説明す
る。本実施の形態では、上記第１実施の形態で説明した
のと同様にプローブ６２及び蛍光プローブ４が設定さ
れ、手術用顕微鏡２での観察下で、それぞれのプローブ
先端部４ａ，６２ａが術部３に導かれる。そして、これ
らプローブ６２及び蛍光プローブ４による通常光学像及
び蛍光画像の撮像及び表示プロセスは、上記第１実施の
形態と同様に行われる。

【００５０】図８はプローブによる術部での生体組織の
位置検出の様子を示す説明図であり、図９は術部での蛍
光観察の様子を示す説明図であり、図９（ａ）は蛍光プ
ローブにより術部での蛍光画像を得る際の様子を示し、
図９（ｂ）は同図（ａ）で得た蛍光合成画像を示す。

【００５１】図８に示すように生体組織９１は、血管９
２や腫瘍組織９３などがある。

【００５２】本実施の形態では、先ず、蛍光観察前にプ
ローブ６２を用いて生体組織９１の腫瘍組織９３を含む
トレース９４を行う。

【００５３】このトレース９４は、プローブ６２のプロ
ーブ先端６２ａをＡからＡ’の方向へ移動させて行う。
このとき、ナビゲーション装置本体６６は、発光部７１
の発光素子７１ａ〜７１ｃの位置をデジタイザ２７によ
り検出することで生体組織９１上でのプローブ先端６２
ａを検出し、記録する。

【００５４】次に、図９（ａ）に示すようにプローブ６
２によって記録されたトレース９４に沿って、蛍光プロ
ーブ４をＡからＡ’へ撮像しながら移動させる。このと
き、ナビゲーション装置本体６６は、蛍光プローブ４の
移動した一定量毎に移動情報信号を出力する。

【００５５】そして、図９（ｂ）に示すように距離９５
毎に少なくとも２枚の蛍光像ＡＡ’の蛍光像を撮像す
る。このとき、画像処理装置６５は、ナビゲーション装
置本体６６からの移動情報信号に基づき、制御部８８か
らタイミング信号を出力して距離９５毎に少なくとも２
枚の蛍光像ＡＡ’の画像を中心線９６に沿って合成す
る。尚、図９（ｂ）中、符号９７は腫瘍部の蛍光画像を
示し、符号９８ａはトレース９４上の点Ａでの蛍光画像
を示し、符号９８ｂは点Ａから距離９５だけ移動した蛍
光画像を示す。

【００５６】光源装置４内のＴＶカメラ１６で撮像され
た少なくとも２つの蛍光画像の画像信号は、フレームメ
モリ２２に蓄積され、各波長毎に波長間画像演算回路２
３により画像間演算され腫瘍画像の画像信号を得る。こ
こで得られた腫瘍画像の画像信号は、輪郭抽出回路２４
により腫瘍範囲画像として少なくとも２つのフレームメ
モリ８１に蛍光プローブ４の移動に応じて蓄積される。

【００５７】フレームメモリ８１に蓄積された画像信号
は、画像取得終了後（Ａ−Ａのトレース終了後）、フレ
ームメモリ８２に出力され、フレームメモリ８３に蓄積
されている距離９５だけ前の画像信号と相関回路８４に
より重複部を検出される。相関回路８４により演算され
た２つの画像信号の相関情報は、補間回路８５ａ、８５
ｂによりフレームメモリ８２、８３に蓄積にされた画像
の補間に用いられる。

【００５８】補間回路８５ａ、８５ｂによって得られた
画像信号は、加算回路８６により重ね合わされ、蛍光プ
ローブ４の移動に合わせた画像信号となる。この画像信
号は、蛍光プローブ４の移動情報信号に基づいた制御部
８８からのタイミング信号により、画像位置変更回路８
７で水平方向に位置が移動され、フレームメモリ８３が
更新される。このことにより、画像処理装置６５は、図
９（ｂ）に示す蛍光プローブ４の移動方向に沿った蛍光
合成画像９９を得る。

【００５９】この蛍光合成画像９９の画像信号は、ナビ
ゲーション装置本体６６及びモニタ７へ出力される。モ
ニタ７は、この蛍光合成画像９９を表示場面に表示す
る。一方、ナビゲーション装置本体６６は、ナビゲーシ
ョン画像を生成して手術用顕微鏡２のオーバーレイモニ
タに出力し、手術用顕微鏡２は蛍光合成画像９９が重畳
された顕微鏡画像を得る。

【００６０】図１０は、プローブ６２と蛍光プローブ４
とによる画像の位置関係を示す。図１０に示すプローブ
６２のプローブ先端６２ａで検出された観察位置及び蛍
光プローブ４のプローブ先端４ａとの距離１００は、ナ
ビゲーション装置本体６６の演算により求められる。

【００６１】この距離１００からの蛍光プローブ４の
（観察）視野角１０１及び視野範囲（観察範囲）１０２
は、ナビゲーション装置本体６６によって決定されるの
で、蛍光プローブ４により撮像される蛍光画像の観察位
置と撮像範囲（観察範囲）を知ることができる。

【００６２】蛍光プローブ４の視野中心位置１０３を術
部３でのトレース９４に沿って移動させることで、ナビ
ゲーション装置本体６６は、腫瘍範囲１０４を示す図９
（ｂ）の蛍光合成画像９９と実際の術部３での観察位置
及び視野範囲（観察範囲）１０２を関連付けることがで
き、ナビゲーション画像を生成する。

【００６３】ナビゲーション装置本体６６によって関連
付けられた位置関係により、図１１に示す手術用顕微鏡
２の顕微鏡画像１０５に蛍光合成画像９９を示すナビゲ
ーション画像１０６を重畳する。図１１は、蛍光合成画
像９９を示すナビゲーション画像１０６が重畳された手
術用顕微鏡２の顕微鏡画像１０５を示す。

【００６４】これにより、手術用顕微鏡２下で実際に観
察している顕微鏡視野（顕微鏡画像１０５）に腫瘍位置
１０７を示すナビゲーション画像１０６（蛍光合成画像
９９）を表示することができ、観察位置での腫瘍の位置
及びサイズを知ることができる。更に、このナビゲーシ
ョン画像１０６は、ナビゲーション装置本体６６によっ
て顕微鏡視野（顕微鏡画像１０５）と相対位置を関連付
けられているので、この顕微鏡視野（顕微鏡画像１０
５）を移動・倍率変更しても位置関係を保つことができ
る。

【００６５】この結果、本第２の実施の形態は、上記第
１の実施の形態と同様な効果を得る上に、更に広範囲に
亘って腫瘍の位置確認を１つの画面の中で行うことが可
能である。また、本第２の実施の形態は、蛍光プローブ
４に加え、プローブ６２を併用することで、腫瘍範囲１
０４の位置を正確に検出することが可能となる。尚、こ
の顕微鏡視野（顕微鏡画像１０５）は、図５で説明した
ようにオーバーレイモニタによって蛍光画像と術前光学
画像との２つを同時に表示されるように構成しても良
い。

【００６６】また、本発明は、以上述べた実施の形態の
みに限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない
範囲で種々変形実施可能である。

【００６７】［付記］ （付記項１） 手術部位の顕微鏡画像を得る手術用顕微
鏡と、少なくとも生体組織の蛍光像を得る内視鏡装置
と、この内視鏡装置で得た蛍光像を画像処理し蛍光画像
を得る画像処理手段と、前記内視鏡装置の観察位置と前
記手術部位との相対位置を検出する検出手段とを有する
手術用顕微鏡システムにおいて、前記手術用顕微鏡で得
た顕微鏡画像の倍率変更に応じて、前記画像処理手段で
得た蛍光画像を変倍する変倍手段と、前記検出手段で検
出される前記内視鏡装置の観察位置と前記手術部位との
相対位置に基づき、前記顕微鏡画像に対して前記変倍手
段で変倍する蛍光画像の範囲を演算する範囲演算手段
と、前記範囲演算手段の結果に基づき、前記内視鏡装置
の観察位置に応じて前記顕微鏡画像に前記蛍光画像を重
畳する画像重畳手段と、を具備したことを特徴とする手
術用顕微鏡システム。

【００６８】（付記項２） 前記画像処理手段は、前記
内視鏡装置で得た複数の蛍光像を画像処理した後、合成
する合成手段を有し、前記範囲演算手段は、前記検出手
段で検出される前記内視鏡装置の観察位置と前記手術部
位との相対位置に基づき、前記顕微鏡画像に対して前記
合成手段で得た蛍光合成画像の範囲を演算し、前記画像
重畳手段は、前記範囲演算手段の結果に基づき、前記内
視鏡装置の観察位置に応じて前記顕微鏡画像に前記蛍光
合成画像を重畳することを特徴とする付記項１に記載の
手術用顕微鏡システム。

【００６９】（付記項３） 前記画像処理手段は、前記
内視鏡装置で得た術前光学像を画像処理して術前光学画
像を得、前記画像重畳手段は、前記術前光学画像を前記
顕微鏡画像に重畳することを特徴とする請求項１に記載
の手術用顕微鏡システム。

【００７０】（付記項４） 前記画像処理手段は、前記
内視鏡装置で得た蛍光像の映像信号を各波長毎に蓄積す
るフレームメモリと、このフレームメモリに蓄積された
映像信号を波長毎に画像間演算して複数波長の画像信号
を合成し、組織情報の画像信号を生成する波長間画像演
算回路と、この波長間画像演算回路で得られた組織情報
の画像信号に対して所定のスレッショルドでその画像範
囲の輪郭を抽出する輪郭抽出回路と、この輪郭抽出回路
で抽出された組織情報の画像信号に対して、２値化処理
を施して線画像に変換する２値化処理回路と、これらを
制御する制御部とを有することを特徴とする付記項１又
は２に記載の手術用顕微鏡システム。

【００７１】（付記項５） 前記合成手段は、前記内視
鏡装置で得た複数の蛍光像を画像処理した後、前記内視
鏡装置の観察位置の移動に応じて蓄積された先の画像信
号と後の画像信号との重複部を検出して相関情報を得る
相関回路と、この相関回路からの相関情報に基づき、先
の画像信号と後の画像信号とを補間する補間回路と、前
記補間回路で補間された先の画像信号に対し、補間され
た後の画像信号を加算し合成する加算回路と、この加算
回路で合成された画像信号に対し、画像位置を変更させ
る画像位置変更回路とを有し、前記制御部は、前記検出
手段で検出される前記内視鏡装置の観察位置からの情報
に基づいて、前記合成手段を制御することを特徴とする
付記項４に記載の手術用顕微鏡システム。

【００７２】（付記項６） 前記合成手段は、前記内視
鏡装置で得た複数の蛍光像を画像処理した後、前記内視
鏡装置の観察位置の移動に応じて蓄積し、移動終了後に
順次出力する第２フレームメモリと、この第２フレーム
メモリから順次出力される画像信号を蓄積する第３フレ
ームメモリと、前記画像位置変更回路で画像位置を変更
した画像信号を蓄積する第４フレームメモリとを有する
ことを特徴とする付記項５に記載の手術用顕微鏡システ
ム。

【００７３】（付記項７） 前記画像位置変更回路は、
前記第４フレームメモリに蓄積された画像信号を更新す
ることを特徴とする付記項６に記載の手術用顕微鏡シス
テム。

【００７４】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、残
存腫瘍の発見をアシストし、確実な全摘が可能な手術用
顕微鏡システムを実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施の形態の手術用顕微鏡システムの構
成図

【図２】図１の蛍光プローブの概観図

【図３】術部での蛍光観察の様子を示す説明図

【図４】手術用顕微鏡装置のモニタ表示画面

【図５】本実施の形態の変形例である手術用顕微鏡の顕
微鏡画像

【図６】第２の実施の形態の手術用顕微鏡システムの構
成図

【図７】図６の画像処理装置の回路ブロック図

【図８】プローブによる術部での生体組織の位置検出の
様子を示す説明図

【図９】術部での蛍光観察の様子を示す説明図

【図１０】プローブと蛍光プローブとによる画像の位置
関係を示す説明図

【図１１】蛍光合成画像を示すナビゲーション画像が重
畳された手術用顕微鏡の顕微鏡画像

【符号の説明】

１…手術用顕微鏡システム ２…手術用顕微鏡 ３…術部 ４…蛍光プローブ ５…内視鏡装置 ６…画像処理装置 ７…モニタ ８…ナビゲーション装置 ９…硬性シース １１…発光部 １２…硬性シース １４…光源装置 ２１…制御部 ２２…フレームメモリ ２３…波長間画像演算回路 ２４…輪郭抽出回路 ２５…２値化処理回路 ２６…ナビゲーション装置本体 ２７…デジタイザ

フロントページの続き (72)発明者 植田 昌章 東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号 オリ ンパス光学工業株式会社内 Ｆターム(参考） 2H040 BA00 CA04 CA09 CA11 CA12 CA23 CA27 GA01 GA11 2H052 AC04 AD04 AF11 AF14 AF22 AF23 4C061 CC06 HH51 HH60 RR06 WW04 WW17

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 手術部位の顕微鏡画像を得る手術用顕微
   鏡と、少なくとも生体組織の蛍光像を得る内視鏡装置
   と、この内視鏡装置で得た蛍光像を画像処理し蛍光画像
   を得る画像処理手段と、前記内視鏡装置の観察位置と前
   記手術部位との相対位置を検出する検出手段とを有する
   手術用顕微鏡システムにおいて、 前記手術用顕微鏡で得た顕微鏡画像の倍率変更に応じ
   て、前記画像処理手段で得た蛍光画像を変倍する変倍手
   段と、 前記検出手段で検出される前記内視鏡装置の観察位置と
   前記手術部位との相対位置に基づき、前記顕微鏡画像に
   対して前記変倍手段で変倍する蛍光画像の範囲を演算す
   る範囲演算手段と、 前記範囲演算手段の結果に基づき、前記内視鏡装置の観
   察位置に応じて前記顕微鏡画像に前記蛍光画像を重畳す
   る画像重畳手段と、 を具備したことを特徴とする手術用顕微鏡システム。
2. 【請求項２】 前記画像処理手段は、前記内視鏡装置で
   得た複数の蛍光像を画像処理した後、合成する合成手段
   を有し、 前記範囲演算手段は、前記検出手段で検出される前記内
   視鏡装置の観察位置と前記手術部位との相対位置に基づ
   き、前記顕微鏡画像に対して前記合成手段で得た蛍光合
   成画像の範囲を演算し、 前記画像重畳手段は、前記範囲演算手段の結果に基づ
   き、前記内視鏡装置の観察位置に応じて前記顕微鏡画像
   に前記蛍光合成画像を重畳することを特徴とする請求項
   １に記載の手術用顕微鏡システム。
3. 【請求項３】 前記画像処理手段は、前記内視鏡装置で
   得た術前光学像を画像処理して術前光学画像を得、 前記画像重畳手段は、前記術前光学画像を前記顕微鏡画
   像に重畳することを特徴とする請求項１に記載の手術用
   顕微鏡システム。