JP2004105736A - 被検対象照明を伴う眼科用手術顕微鏡 - Google Patents

Abstract

【課題】　　　　　　種々異なる眼媒質及び／又は該眼媒質間の種々異なる境界層の視覚的識別性を改善する眼科用手術顕微鏡。
【解決手段】　　　　特別な光学特性を有する照明光により被検対象を照明するための照明装置を有する眼科用手術顕微鏡において、前記照明光が、患者眼（５）の種々異なる個々の眼要素及び／又は該眼要素間の境界層において、種々異なるように、反射、吸収及び散乱のうち少なくとも１つが行なわれるように、該照明光のスペクトル選択、偏光及び位相のうち少なくとも１つが選択される。
【選択図】　　　　　図１

Description

　本発明は、特別な光学特性を有する被検対象照明を伴う、ステレオ顕微鏡等の顕微鏡、とりわけ眼科用手術顕微鏡に関する。

　手術顕微鏡に組み込まれる種々の照明は、当業者に良く知られている。これら既知の照明は、例えばグーズネックを有する傾斜照明として顕微鏡の側方に取り付けられるか（非特許文献１参照）、又は照明角を小さくするために直接ステレオ顕微鏡内に組み込まれて照明光路が主対物レンズを介して案内されるようにされている（特許文献１参照）。これらの照明はすべて、照明光として白色光を使用するという点で共通する。通常、ハロゲンランプが光源として使用される。白色光のスペクトル選択は、通常、有害光線から人間の眼を保護するために行なわれる。この有害光線は、通常、ＵＶフィルタ及びＩＲフィルタによって吸収される。

　現在の白内障手術においては、被検者の眼の水晶体後面と該面上に残留する水晶体成分とを顕微鏡により大きなコントラストで観察することが必要である。そのため、良く知られている「赤色反射」が利用される。赤色反射の生成は、技術的に非常に面倒ないわゆる０°−ないし同軸（照明）技術によってようやく実現できる。このような照明により、観察光路には、観察の妨げとなる「けられ」や反射が生じうる。

　赤色反射の生成態様によっては、赤色反射は、個々の被験者眼に大きく依存し、眼球の運動に非常に敏感に反応する。更に、赤色反射の生成態様によっては、補助観察光路の観察者は、主観察光路の観察者とは異なる赤色反射を観察するということが起こってしまう。

　これらの欠点は、顕微鏡の照明装置を適正化することによって補償することは可能ではある（非特許文献２参照）。

　従来技術からは、更に、実験室用顕微鏡では、被検対象の構造をより良く観察できるようにするために、視覚的観察の際に、偏光フィルタ、位相フィルタ及び色フィルタのうちの少なくとも１つが使用されるということも知られている（非特許文献３参照）。位相コントラスト技術は、現在までのところ、専らモノスコピック顕微鏡で使用されている。

　更なる改善策として、人間の眼の種々異なる眼媒質を可視化するために、これら眼媒質を手術前に着色することも知られている（例えば、非特許文献４参照）。

ＥＰ０６６１０２０Ａ１ ＷＩＬＤ,パンフレット"Schraegleuchte",M667d−VI.86,1986年6月発行 ライカ,パンフレット"The Leica Imaging Module",番号10 M1 410 1de-X.99.RDV,1999年10月印刷 K.Michel"Die Grundzuege der Theorie des Mikroskops",シュトゥットガルト,1981年 Medizintechnik-Vertriebs-GmbH, Moembrisの着色物質"Vision Blue"

　しかしながら、着色は、光学的眼媒質は灌流（Perfusion）が不足しているので手術前に長時間に亘りかつ侵襲的に行なわなければならず、選択性も殆どなく、かつ手術中に付加的に変更することも殆ど不可能であるという点において、被検者眼の個々の眼媒質のin vivoでの着色は困難である。このプロセスにより、被検者眼には更に負担がかかる。手術前着色は、手術中、十分には制御することができず、そのため、手術の各段階に対し、顕微鏡における視覚化の重点を、それぞれ、（所望の）種々異なる眼媒質又は該眼媒質間の境界層に置くことは不可能である。

　それゆえ、本発明の課題は、上記各問題を解決し、種々異なる眼媒質及び／又は該眼媒質間の種々異なる境界層の視覚的識別性を改善することである。

　上記の課題を解決するために、本発明の一視点によれば、特別な光学特性を有する照明光により被検対象を照明するための照明装置を有するステレオ顕微鏡等の顕微鏡、とりわけ眼科用手術顕微鏡が提供される。この眼科用手術顕微鏡において、前記照明光が、被検者眼の種々異なる個々の眼媒質及び／又は該眼媒質間の境界層（ないし境界面）において、種々異なるように、反射、吸収及び散乱のうち少なくとも１つが行なわれるように、該照明光のスペクトル選択、偏光及び位相のうち少なくとも１つが選択されることを特徴とする（形態１・基本構成）。

　本発明の独立請求項１により、所定の課題として掲げた効果が、上述の通り達成される。即ち、本発明の顕微鏡により、上述の「赤色反射」や「手術前着色」のような方法により引き起こされる欠点が生じることなく、種々異なる眼媒質及び／又は該眼媒質間の種々異なる境界層の視覚的識別性が改善される。
　以下の従属請求項により、更に付加的な効果がそれぞれ達成される。

　以下に本発明の好ましい実施の形態を示すが、これらは、従属請求項の対象でもありうる。
　（２）　上記の眼科用手術顕微鏡において、前記被検者眼から反射され偏向要素を介して観察光路から分離取出（射出取出）される照明光が電子的に検出可能に構成され、及び前記個々の眼媒質及び／又は該眼媒質間の境界層の種類、形状及び位置を規定可能にする評価ユニットと、作動状態において、偏向要素を介して再びステレオ顕微鏡の前記観察光路へ差込入射される画像を生成するプロジェクタ、モニタ又はディスプレイとを備えることが好ましい（形態２）。
　（３）　上記の眼科用手術顕微鏡において、人工的に生成された前記画像をステレオスコピックに再生するための、ステレオ顕微鏡の左右の観察光路にそれぞれ１つ配される射出取出用の２つの別個の偏向要素と差込入射用の２つの別個の偏向要素とを備えること、及び前記被検者眼の個々の眼媒質及び／又は該眼媒質間の境界層において反射される光を検出するための感光性センサを撮像装置として備えることが好ましい（形態３）。
　（４）　上記の眼科用手術顕微鏡において、前記感光性センサには、前記個々の眼媒質及び／又は該眼媒質間の境界層の種類、形状及び正確な位置の検出・表示を可能にするコンピュータ等の評価ユニットが後置（接続）されること、及び該評価ユニットには、画像がステレオ顕微鏡の前記観察光路へ差込入射可能に構成されるプロジェクタが配される（接続される）ことが好ましい（形態４）。
　（５）　上記の眼科用手術顕微鏡において、被検対象を照明するための前記照明装置は、その照明光がスペクトル選択、偏光及び位相特性のうちの少なくとも１つを有する少なくとも１つの光源を備えること、及び該光源には、前記照明光の所定の光学特性を生成するための選択的に切替可能な一又は複数のフィルタが付加可能に前置されることが好ましい（形態５）。
　（６）　上記の眼科用手術顕微鏡において、ステレオ顕微鏡の前記観察光路及び前記差込入射される画像の光路には、作動状態において選択的に直接観察光又は差込入射光を遮断するシャッタが配されることが好ましい（形態６）。
　（７）　上記の眼科用手術顕微鏡において、ステレオスコピックな光路を有し、前記被検者眼の個々の眼媒質の種類、形状及び位置を視覚化するための、選択的に観察光路へ挿入可能な（複数の）フィルタを備えることが好ましい（形態７）。
　（８）　上記の眼科用手術顕微鏡において、前記プロジェクタ、モニタ又はディスプレイは、例えば、純色系（Echtfarbensystem）、擬色系（Falschfarbensystem）又は白黒系から構成されることが好ましい（形態８）。
　（９）　上記の眼科用手術顕微鏡において、前記光源は、干渉性光源又は非干渉性光源、レーザ、ダイオード、ランプからなる群から選択されることが好ましい（形態９）。

　本発明は、種々異なる（複数の）光学特性（スペクトル及び／又は偏光及び／又は位相）を有する光は、個々の眼媒質及び／又は該眼媒質間の境界層において、種々異なるように、反射、吸収又は散乱される、という物理学から既知の事実に基づいている。その根拠は、これら眼媒質の種々異なる物理化学的構成ないし種々異なるモルフォロジ（形態）にある。この物理的効果は、本発明では、以下のようにして利用される：

　本発明の照明により、特別な光学特性を有する光が生成される。これは、一方では、白色光のスペクトル選択により、他方では当該光の種々異なる偏光又は位相又はこれら各要素の任意の組合せにより行なうことができる。照明光のこれらの光学特性は、種々の方法で達成することができる：

　光源の前には、光を所望の態様で変化させる色フィルタ及び／又は偏光フィルタが配置される。また、光の生成態様に基づきそれぞれ所望のスペクトル特性を有する複数の光源を使用することもできる。そのような（複数の）光源としては、例えば、蛍光灯が挙げられる。

　特別な光学特性が−とりわけ非可視領域におけるものにおいても−付与されたこの照明光は、よく知られている態様で、例えばミラー又はプリズム等の照明用偏向要素によって、倍率拡大系を有するステレオ顕微鏡へ差込入射され、そして、ステレオ顕微鏡の対物レンズを介して被検者眼に導かれる。被検者眼の種々異なる複数の眼媒質は、上述の物理化学的特性に基づき、個々の眼媒質及び／又は該眼媒質間の境界層において、種々異なる反射、吸収、散乱又は照明光のその他の相互作用を引き起こす。

　そのようにして変化した光は、ミラー又はプリズムから構成されうる部分透光性の偏向要素によって、ステレオ顕微鏡の観察光路から離脱する（分離取出ないし射出取出される）。そのために、既知の光学的分割器（ビームスプリッタ等）を使用することができる。そして、光は、センサへ向けられる。このセンサは、種々異なる（複数の）眼媒質及び／又は該眼媒質間の（複数の）境界層においてそれぞれ異なるように変化した光を検出しかつそれに応じた電気的及び／又は電子的信号に変換することができる。

　この信号は、例えばコンピュータ等から成る評価ユニットへ導かれる。この評価ユニットは、受信した信号をその変化に応じて評価し、かつプロジェクタ又はモニタ若しくはディスプレイのための制御信号を生成することができる。プロジェクタは、この制御信号に基づいて、電子的に生成される光学的画像を生成する。プロジェクタ又はモニタ若しくはディスプレイによって生成された光学的画像は、既知の偏向要素によって観察光路へ差込入射され、ステレオ顕微鏡によって直接観察することができる被検対象の像に、選択的に、重畳される。

　例えばEP-B1-1 008 005から既知のようなステレオスコピックなデータの差込入射のために、左右の画像のための２つの別個の偏向要素と２つの別個のセンサ、及びこれに対応して２つの偏向要素が、ステレオ顕微鏡の左右の観察光路にそれぞれ１つずつ必要となる。このようなデータ差込入射方法については、例えば、上述の非特許文献２を参照されたい。

　尤も従来は、データ差込入射により、内視鏡、コンピュータ又はビデオカメラ等の外部装置によって生成された画像が常に差込入射されていた。

　これに対し、本発明の技術的思想では、ステレオ顕微鏡によって受像され、その像要素（内容）が変化された画像が、当該同じステレオ顕微鏡に差込入射される。

　差込入射される画像の位置（接眼レンズ系（ここでは詳細には説明しない）における中間像の位置及び形態）を適正に選択することにより、ステレオ顕微鏡によって直接光学的に生成される被検者眼の画像に当該差込入射画像を直接的かつピッタリと重畳することができる。

　ステレオ顕微鏡の観察光路ないし差込入射画像の光路には、本発明の一実施形態によれば、本来のステレオ顕微鏡画像、変化された差込入射画像又は当該両方の画像の重畳を選択的に観察可能にする付加的シャッタが配される。プロジェクタ、モニタ又はディスプレイとして、例えば、純色ないしトゥルーカラー系（Echtfarben-System）、偽色ないしフォールスカラー系（Falschfarben-System）又は白黒系を使用することができる。

　上述の光学的な諸効果を達成するために、照明光のスペクトル選択、偏光及び位相の任意の組合せ、又は純色系、偽色系及び白黒系の任意の組合せを選択することができる。極端な場合、被検者眼及び観察者眼を保護するため純粋な「偽色光」によって顕微鏡を作動することも可能である。

　このため、従来のシステム及び方法に対し以下のような改善が計られる：

　観察者（例えば外科医）は、人間（被検者）の眼の個々（各別）の眼媒質及び/又は該眼媒質間の境界層を、種類、形状及び位置に関し、補正されオリジナルと一致した態様で視覚的に観察することができる。更に、観察者は、特に希望する眼の要素（例えば水晶体）を、照明光の光学特性（スペクトル選択、偏光、位相のうちの少なくとも何れか１つ及び/又は後続して行なわれる画像処理）を適切に選択することにより、不可視化したり逆に強調したりすることができる。観察される眼媒質及び/又は境界層の可視化は、この新たな装置及び方法により−赤色反射による観察の場合と異なり−被検者眼の眼球運動に依存しない（影響を受けない）。

　以上においては、眼科用手術顕微鏡を中心に説明したが、本発明は、これに限定されず、ステレオ顕微鏡、スリットランプ、ルーペ（拡大）眼鏡（Lupenbrillen）、化学分析装置又は照明を伴うその他の光学観察装置のようなその他の光学装置にも適用することができる。

　単純化した変形形態では、照明光の変化を可視領域で行なう場合、画像の差込入射・射出取出及び電子処理を行なわなくても、純粋な視覚作用を基礎として、被検者眼の個々の眼媒質及び／又は該眼媒質間の境界層の種類、形状及び位置の、本発明に比肩する視覚化を行なうことができる。そのために、照明（光路）中、及びステレオ顕微鏡の倍率拡大系と接眼レンズ系との間の適切な位置に、所望のスペクトル選択及びそれによる観察される眼媒質の構造の可視化を引き起こすフィルタ（複数）が配される。

　以下に、本発明の実施例を図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の実施例は、発明の理解の容易化のためのものであり、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲において当業者により実施可能な修正・変更等を排除することは意図しない。また、特許請求の範囲に付した図面参照符号も発明の理解の容易化のためのものであり、本発明を図示の態様に限定することを意図しない。この点に関しては、補正・訂正後においても同様である。

　図１に、倍率拡大系を有するステレオ顕微鏡１、２つの観察光路の一方２（ステレオ顕微鏡１の第２の観察光路は、紙面に対し観察光路２の後方に位置しているので、単純化のため図示していない。）、対物レンズ３、接眼レンズを有する鏡筒４、並びに被検者眼５及び観察者６を示した。ステレオ顕微鏡１に組み込まれた照明及び被検者眼５の結像は、以下のようにして構成される：

　ステレオ顕微鏡１に、光源７が配される。この光源７から放射される光は、照明用の切替可能なフィルタ１８を介して偏向要素２１へ導かれ、この偏向要素２１を介して被検者眼５を照射する（顕微鏡観察光路へ差込入射される）。被検者眼５によって変化・反射された光は、主軸２に配した偏向要素１０によってステレオ顕微鏡１の観察光路（主軸）２から離脱（分離射出）し、感光性のセンサ１２のための選択的に切替可能な光学フィルタ１９を介して、該センサ１２へ導かれる。センサ１２は、被検者眼５で反射された光を種類、形状及び位置に応じて検出し、その光を電気ないし電子信号１３に変換する。

　この信号１３は、例えばコンピュータ等の評価ユニット１４によって、プロジェクタ１６のための制御信号１５に変換され、当該プロジェクタ１６へ伝送される。プロジェクタ１６は、受信した制御信号１５から光学的画像を生成する。この光学的画像は、主軸２に配された偏向要素９によって、ステレオ顕微鏡１の観察光路（主軸）２へ差込入射される。この差込入射画像は、シャッタ１７及び２２によって選択的に、ステレオ顕微鏡１によって直接生成される被検者眼５の光学的画像と重畳される。

　ステレオ顕微鏡１の観察光路２の２つの偏向要素９及び１０の間には、シャッタ２２が配設される。シャッタ１７は、プロジェクタ１６によって生成される光学的画像の光路に配される。これらシャッタ１７及び２２によって、ステレオ顕微鏡１によって直接光学的に生成される被検者眼５の画像とプロジェクタ１６によって生成される光学的画像との種々異なる組合せの重畳（画像）を生成することができる。

　評価ユニット１４は、較正装置によって、差込入射されるべき画像をその位置と大きさに関し、ステレオ顕微鏡１により直接光学的に生成される画像と完全に等しく重畳することができる。このため、被検者眼５の種々異なる眼媒質及び／又は該眼媒質間の境界層の位置、形状及び大きさの識別（認識）を簡単に行なうことができる。

　単純化した変形例では、照明光の所望の変化を可視領域で行なう場合、画像の差込入射・射出取出及び電子処理を行なわなくても、純粋な視覚作用を基礎として、被検者眼５の個々の眼媒質及び／又は該眼媒質間の境界層の種類、形状及び位置の本発明に比肩する視覚化を行なうことができる。そのために、照明光路８中にフィルタ１８が、及び（ステレオ顕微鏡１の）倍率拡大系（不図示）と鏡筒４の接眼レンズ系との間の適切な位置にフィルタ（フィルタ２０参照）が配される。

　この単純化した変形例では、相応の付加的フィルタを補助鏡筒の接眼レンズ系に前置することにより、補助観察者（不図示）は、被検者眼５の眼媒質及び／又は該眼媒質間の境界層の表示が改善された主観察者と同じ画像を観察することができる。

本発明の眼科用手術顕微鏡の一例の模式図。

符号の説明

　　１　倍率拡大系を有するステレオ顕微鏡
　　２　ステレオ顕微鏡１の観察光路（主軸）
　　３　対物レンズ
　　４　接眼レンズを有する鏡筒
　　５　被検者眼
　　６　観察者
　　７　（一又は複数の）光源
　　８　照明光の光路
　　９　偏向要素
　１０　偏向要素
　１１　反射された照明光（観察光路）
　１２　センサ
　１３　センサ１２の電気信号
　１４　評価ユニット（コンピュータ）
　１５　プロジェクタ１６の制御信号
　１６　プロジェクタ
　１７　シャッタ
　１８　照明のための（切替可能な）色フィルタ及び／又は偏光フィルタ
　１９　センサ１２のための（切替可能な）フィルタ
　２０　直接観察のための（切替可能な）フィルタ
　２１　照明用偏向要素
　２２　シャッタ

Claims (7)

1. 　特別な光学特性を有する照明光により被検対象を照明するための照明装置を有する眼科用手術顕微鏡において、
   　前記照明光が、被検者眼（５）の種々異なる個々の眼媒質及び／又は該眼媒質間の境界層において、種々異なるように反射、吸収及び散乱のうち少なくとも１つが行なわれるように、該照明光のスペクトル選択、偏光及び位相のうち少なくとも１つが選択されること
   　を特徴とする眼科用手術顕微鏡。
2. 　前記被検者眼（５）から反射され偏向要素（１０）を介して観察光路（２）から分離取り出される照明光が電子的に検出可能（１９、１２、１３）に構成され、及び
   　前記個々の眼媒質及び／又は該眼媒質間の境界層の種類、形状及び位置を規定可能にする評価ユニット（１４）と、作動状態において、偏向要素（９）を介して再びステレオ顕微鏡（１）の前記観察光路（２）へ差込入射される画像を生成するプロジェクタ（１６）、モニタ又はディスプレイとを備えること
   　を特徴とする請求項１に記載の眼科用手術顕微鏡。
3. 　人工的に生成された前記画像をステレオスコピックに再生するための、ステレオ顕微鏡（１）の左右の観察光路（２）にそれぞれ１つ配される射出取出用の２つの別個の偏向要素（１０）と差込入射用の２つの別個の偏向要素（９）とを備えること、及び
   　前記被検者眼（５）の個々の眼媒質及び／又は該眼媒質間の境界層において反射される光を検出するための感光性センサ（１２）を撮像装置として備えること
   　を特徴とする請求項１又は２に記載の眼科用手術顕微鏡。
4. 　前記感光性センサ（１２）には、前記個々の眼媒質及び／又は該眼媒質間の境界層の種類、形状及び正確な位置の検出・表示を可能にするコンピュータ等の評価ユニット（１４）が後置接続されること、及び
   　該評価ユニット（１４）には、画像がステレオ顕微鏡（１）の前記観察光路（２）へ差込入射可能に構成されるプロジェクタ（１６）が配されること
   　を特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の眼科用手術顕微鏡。
5. 　被検対象を照明するための前記照明装置は、その照明光がスペクトル選択、偏光及び位相特性のうちの少なくとも１つを有する少なくとも１つの光源（７）を備えること、及び
   　該光源（７）には、前記照明光の所定の光学特性を生成するための選択的に切替可能な一又は複数のフィルタ（１８）が付加可能に前置されること
   　を特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の眼科用手術顕微鏡。
6. 　ステレオ顕微鏡（１）の前記観察光路（２）及び前記差込入射される画像の光路には、作動状態において選択的に直接観察光又は差込入射光を遮断するシャッタ（１７、２２）が配されること、
   　を特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載の眼科用手術顕微鏡。
7. 　ステレオスコピックな光路を有し、
   　前記被検者眼（５）の個々の眼媒質の種類、形状及び位置を視覚化するための、選択的に観察光路（２）へ挿入可能なフィルタ（２０）を備えること
   　を特徴とする請求項１〜６の何れか一項に記載の眼科用手術顕微鏡。

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