JP2004532092A - レーザ手術中における手術領域の表示装置、表示方法及び表示装置の使用 - Google Patents

Abstract

【課題】医師が手術の進行をはっきりとモニタできる表示装置及び表示方法を提供する。
【解決手段】本発明は、特に眼に対するレーザ手術中に手術領域の三次元表示を行うための装置であって、空間記録システム（１０）と、画像処理システム（１５）と、空間表示ユニット（２０）と、を有することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザー手術中における手術領域の表示装置、表示方法及び表示装置の使用に関する。
【背景技術】
【０００２】
眼科において、弱視の場合に、組織の除去による角膜の成形を行うことが知られている。この種の手術方法としては、ＰＲＫ（Photorefractive Keratectomy）とＬＡＳＩＫ（Laser-assisted in situ Keratomileusis）が確立されている。
【０００３】
ＬＡＳＩＫは、最初に、上皮の小さいフラップ、ボーマン膜及びストロマが切開され、そしてレーザが照射されるが、ＰＲＫは直接表皮からレーザが照射される。
【０００４】
この除去のために、好適な波長のレーザが使用される。その波長が１９３ｎｍであるエキシマレーザは、この目的に特に適しているが、他のレーザ、例えば、Ｅｒ：ＹＡＧレーザ等もこの種の手術で使用されている。
【０００５】
視覚障害の程度に関するデータは、屈折計を用いた視力テストによって確立されている。そして最近では、波面の測定を評価する視力テストも採用されている。その他、測定値から実際の処置のための照射座標を算出する等の方法や装置もまた知られている。
【０００６】
レーザ手術は、通常、外科医等によって顕微鏡を用いてその作業（手術）領域を観察することによりモニタされる。このようにして、医師は当該手術領域の空間的感覚を得る。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、顕微鏡を介した視界によるその空間的感覚は、一人の人間のみに与えられるものである。
【０００８】
カメラを用いたモニタ等上への表示もまた知られている。しかし、この場合においては、手術領域の空間的感覚が失われる。スリットスキャナを使用する手術の場合は、手術の経過や除去過程の手順が医師によって良く関知され、モニタされる。したがって、医師は、その除去処理において早急に異常を検出し、例えば、手術を中止する等の対策を行うことができる。
【０００９】
今日の近代的なスポットスキャナでは、除去処理は様々な要因のため、もはや理解されやすいとはいえない。まず第一に、照射するレーザの周波数は、適宜、外科医の鋭敏な知覚に基づいて増加されている。また、除去処理は、患者依存しており、そして、その舵取りや除去領域のスポットの配列は、除去処理の様々な課題や問題（温度負荷、煙等）を解決しようとする複雑なアルゴリズムとなりやすい。ある除去のアルゴリズムは、例えば、たくさんの小さな個別の修正に対する完全な修正のための必要照射を終了させる。これは、どんなときにも手術が中止できるという目的からであり、視覚的に満足できる結果が達成されることが保証されている（特許文献１参照）。したがって、より近代的なスポットスキャナの場合には、もはや外科医がその複雑な除去処理（手術が行われる領域上でレーザビームの正確な位置をチェックしたり、顕微鏡を介して調べたりすること）をモニタするのは不可能である。
【特許文献１】
ドイツ国特許出願公開第１９７２７５７３号明細書
【００１０】
顕微鏡を介して見る場合、その構造上、視界には限界がある。医療機器を使用するため、装置に関する確実な状態情報や進行情報を確かめるために、医師は顕微鏡を覗くことを止めなければならないず、手術領域から目を離さなければならない。
【００１１】
複数の観察者（教育目的、モニタリングのため等）のために手術領域を表示する場合、手術領域は、カメラ及びモニタを用いて表示される。しかしながら、この方式だと空間的感覚は失われる。これは、このような極小の外科的処置においては重要な問題である。
【００１２】
スポットスキャナを使用するＰＲＫでの除去処理は、非常に複雑なため、医師は、手術が正確に進行しているかどうかや、修正によって生じた初期の問題を検出したかどうかを、ほとんど言うことはできない。
【００１３】
本発明は、医師が手術の進行をはっきりとモニタでき、手術を行える装置及び方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するために本発明は、特に眼に対するレーザ手術中に手術領域の三次元表示を行うための装置であって、空間記録システム（１０）と、画像処理システム（１５）と、空間表示ユニット（２０）と、を有することを特徴とする。
【００１５】
上記構成の装置によれば、手術領域の三次元（立体的）表示を可能にし、顕微鏡で見なくても手術の進行をはっきりと観察することが可能となる。
【００１６】
このようにして、複数の観察者が、立体的感覚を失うことなく同時に手術領域を観察することができる
【００１７】
空間記録システムは、対象物の画像情報やデータが主として複数の観察アングルから得られるカメラシステムであるのが望ましい。そして、これらのデータによって、例えば手術領域等の対象物の立体的表示の復元が可能となる。
【００１８】
画像処理システムは、その取得したデータやプロセスが、三次元あるいは空間的な画像を表示する空間表示ユニットに適合するかどうかを解析する。
【００１９】
画像処理システムは、チップ（半導体素子）、コンピュータ、ソフトウェア、マイクロプロセッサ等で実現される。
【００２０】
空間表示ユニットは、好ましくは、３Ｄディスプレイ、レーザによるホログラムや三次元表示ユニットであり、特に、ドイツ国特許出願公開第１９８２５９５０号の記載による三次元表示の規定に基づくのが望ましい。
【００２１】
最初の状態（例えば、処置前の状態）の空間範囲と、手術後の空間範囲をこのような表示手段を用いて有利に表示することができる。
【００２２】
また、制御モジュール（３０）と、医療機器（４０）の内の少なくとも１つのアイテムと、を有し、前記空間表示ユニット（２０）と前記制御モジュール（３０）とをバスシステムで接続することで、データ及び情報を前記空間表示ユニット（２０）に表示できることを特徴とするのが好ましい。
【００２３】
これによって、レーザ手術等の関連する付加情報を観察される手術領域の三次元又は空間的な表現によって表示することが可能となる。このようにして、外科医及びその他の観察者は、その空間的に表示されている手術領域から目を離すことなく有益な付加情報を記録することができる。
【００２４】
制御モジュールは、コンピュータ、計算機、マイクロコントローラであるのが好ましい。
【００２５】
医療機器のアイテムは、屈折矯正手術のための手術用レーザを備えているのが好ましい。また、さらに、アイ・トラッカー、オンライン上のトポグラフィーセンサ、オンライン上の波面センサ、照明ユニット及び目の識別システム（ドイツ国特許出願公開第１００５２２０１号に基づく回転制御及び識別を含む）のような装置も使用できる。
【００２６】
この医療機器は、バスシステムを介して特有の状態に関するデータを制御モジュールに送るとともに、バスシステムを介して制御装置から指令を受ける。特に、手術プログラムのプロセスのアルゴリズムと手術計画のデータが、制御モジュール上に存在するか、入れられるか又は利用できるのが好ましい。
【００２７】
データ及び情報は、特に手術領域に関するものが好ましい、また、角膜を屈折手術するためのレーザに関するデータ（例えば、照射率、エネルギー、パルス波形等）、手術に関するデータ（例えば、患者のデータ、細胞の温度、手術領域、手術経過時間、手術の残り時間、手術レーザの設定等）、又は状態情報（アイトラッカーの領域制限、レーザの操作範囲の制限、手術の進行、エネルギー状態等）好ましいデータである。
【００２８】
また、接触関知式ディスプレイ（２５）をさらに有する構成しても良い。これによって、外科医は、接触関知式ディスプレイを介して制御コマンド、機器制御ファンクションの入力が可能となる。これらは、制御モジュールに与えられ、医療機器を制御するために使用される。
【００２９】
また、手術領域の画像データ、付加的なデータ及び情報並びに操作パネルを前記空間表示ユニット（２０）に表示できる構成としても良い。
【００３０】
手術に対する関連性があり興味深い全てのデータの表示は、外科医が、空間的に表示された手術領域から目を離すことなしに、手術の全てのパラメータや状況に注意を払えることを可能にする。これらの様々なデータは、ＰＩＰ（ピクチャーインピクチャー）あるいはオーバレイ方式で表示される。また、画像及びデータは、マルチウインドウ方式で表示することも可能である。
【００３１】
また、手術領域の複数の異なるビューの同時表示も可能にする。これらのビューとして、異なる観察アングル、異なる観点、クリップ又は倍率スケールが挙げられる。また、異なる時間領域の画像を横並びに表示することも可能であり、手術の履歴を表示することもできる。以前に示された手術のデータ及びコース（治療単位）に関する出来事を教えることは、上述の空間的間感覚の件を除外しても興味深い。
【００３２】
特に、接触関知式ディスプレイに接触することで作動させることができるパネルやシンボルが、制御パネルとして提供される。これらは好ましくは、画像の倍率（特に、際限なく変化する倍率（デジタルズーム））を制御するシンボルである。また、遠近と観察アングルを選択するためのシンボルや、個別のウインドウから選択するためのシンボル等をガイドするカメラが提供されるのが好ましい。
【００３３】
また、手術後における理想の手術領域、特に理想の角膜形状のデータが前記空間表示ユニット（２０）上に、現在の手術領域、特に現在の角膜の画像を通して空間的に表示できる構成とするのが好ましい。
【００３４】
これにより、現在（カーブした角膜）の画像を通して理想の角膜のデータを表示することができるので相違点が明らかになる。手術中において、その理想形状とよく似ている角膜をかつて手術した方法が表示され、そして、最終的にそれと一致するものをライブ状態でモニタすることができる。
【００３５】
また、確立したオンラインによる波面の解析に基づいて、角膜の現在の偏りが、現在の手術中に、最初の補正値と比較されるので、現実の手術コースの間に、正確な補正が明らかになる。
【００３６】
開始状態と望ましい最終状態は、このようにして示されるので、手術手順で除去される組織内部の厚い層（除去容積）を見ることができる。
【００３７】
また、ディスプレイ上で、単一レーザー照射や除去容積を認識でき、除去中に発生する状況を正確にシミュレートするシミュレーションユニットを有する構成としても良い。かかる構成の装置は、手術中に、ディスプレイ上で、各レーザの照射や、除去するのに必要な容積が確認できるように設計され、角膜除去のコースが、外科医によってモニタされ得る。
【００３８】
また、除去容積に対応するそれぞれ単一の照射のディスプレイ上の座標が、直接スキャナから測定される構成にしても良い。このように、除去は、ディスプレイ上において、それぞれのスキャナの位置と一致する正確なポイントで発生する。スキャナは正確な位置と決め込むべきではなく、修正座標と一致する除去もディスプレイ上で発生する。かかる構成の装置によって、外科医による、手術コースのためのオンライン制御が実現できる。また、手術の最後に、外科医は認識した最終状態を簡易な方法で記録することもできる
【００３９】
その認識した最終状態は、望んでいる修正と完全に一致するものでなく、外科医は直ちに後の修正を実行するかどうかを決定することができる。さらに、除去のための座標が、成立した最終座標と当初希望していた状態とから算出することができるので、後の修正は直ちに開始することができる。後の修正座標は、自動的に設定されるのが望ましく、後の修正は、オリジナルのプログラムの実行後、直ちに実行される。また、この修正はディスプレイ上でモニタされ、角膜表面のオンライントポログラフィーは、このように空間表示ユニット上で表示される。
【００４０】
シミュレーションユニットは、レーザエネルギーを制御するユニットに接続されるのが望ましい。レーザエネルギーは計画値と異なるものであり、シミュレーションした除去容積はそれに応じて修正される。
【００４１】
さらに、シミュレーションユニット（モニタリングユニット）は、オンラインで波面センサに接続される。現在の眼の波面は空間的に表示される。手術中において、眼の現在の波面の空間的表示を通して、外科医は、直接に手術の経過や成功をモニタすることができる。本発明によって、修正されて理想の波面と異なる波面を直接表示させることができる。これは、手術中の予見できない要因を生じさせることができる。立体的表示は、他のパラメータの下、外科医が正確な決定をすることを可能とする。
【００４２】
また、本発明は、特に眼に対するレーザ手術中に手術領域（１）の三次元表示を行うための方法であって、空間記録システム（１０）による手術領域（１）を記録するステップと、前記処理ステップで得られた情報を画像処理システム（１５）に転送するステップと、 画像処理システム（１５）において、前記情報を処理するステップと、この処理情報を空間表示ユニット（２０）上に表示させるステップと、を有し、上記目的を達成する。
【００４３】
また、前記空間表示ユニット（２０）上に付加データを表示させるステップを有する構成とするのが好ましい。付加データは、上述した通り、患者に関するデータ及び情報（手術の進行、医療機器、特にレーザ手術）である。
【００４４】
また、接触関知式ディスプレイ（２５）に触れることで、制御コマンドを登録するステップと、登録された制御コマンドに基づき医療機器（４０）の制御を行うステップと、を有する構成とするのが好ましい。
【００４５】
これらの制御コマンドは、上述したとおり、カメラ位置、クリップの選択のコマンドやレーザ操作（緊急停止、特別な手順の繰り返し、再計算等）に直接関係する制御コマンドである。
【００４６】
本発明に係る装置及び方法は、眼科の分野で使用することができる。例えば、コンタクトレンズ又は人工水晶体（ＩＯＬ）の製造処理をモニタすることができる。
【００４７】
一般に、上記処理は、眼上あるいは眼の中で起こるものではない。コンタクトレンズ又は人工水晶体の連続生産において、その処理手続きの監視もまた考えられる。それぞれのレンズの最終状態の制御は、本発明に係る装置及び方法の使用の範中であると考えられる。
【００４８】
患者自身が、例えば、コンタクトレンズ又は人工水晶体等のレンズの製造をモニタすることも可能である。このように、患者は、予め、成功の機会を経験することができる。個人のレンズの処理手順をモニタリングすることは、その後の手術に対して患者に信用を与える。その処理したレンズは、光学系の中間画面に映し出されるのが好ましい。
【００４９】
さらに、本発明は、眼上に置かれたコンタクトレンズの処理をモニタリングすることを可能とする。この場合、眼上に置かれたままで測定等がされ、その処理はコンタクトレンズ上のみで発生し、眼自体は何も影響を受けない。
【００５０】
また、本発明に係る装置及び方法によれば、医療分野以外でも適用可能である。原則として、レーザを用いた表面処理のいかなるタイプにも使用が可能である。
【発明の効果】
【００５１】
以上のように本発明は、手術領域をディスプレイ上に空間的に表示することができ、多くの観察者ために手術用顕微鏡とは無関係に手術領域を表示することがきる。その手術領域は、より大きく表示でき、どの領域も一斉にＰＩＰのようにして拡大表示できる。
【００５２】
また、操作と同時に、手術領域のより自然な表示ができ、医師にとって重要な情報や手術の進行状況をはっきりと表示させることができる。その結果、当該手術領域を見失しなわずに、機器のアイテム制御を行える。
【００５３】
また、接触関知式ディスプレイを組み込みむことで、完全な処理制御（機器のアイテム制御等）を同時に発生させることを可能とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５４】
以下、本発明に係るレーザ手術中における作業領域の表示装置及び表示方法の一実施形態について図面を基に説明する。
【００５５】
図１は、本発明に係る表示装置の概念図である。図１において、外科医０は、空間表示ユニット２０によって表示される患者の眼の空間画像２３を観察する。そして、患者の眼１は、レーザ４５を用いて手術される。
【００５６】
図２は、複数人に観察される様子を示す図である。図２において、観察者０．１、０．２及び０．３が同時に、一つの空間表示ユニット２０によって表示される眼の空間画像２３を観察し、治療する。
【００５７】
図３は、本発明に係る表示装置の基本構成を示す図である。図３において、空間記録システム１０は、画像処理システム１５と接続している。画像処理システム１５は、制御モジュール３０に接続している。制御モジュール３０は、医療機器４０．１から４０．ｎと空間表示ユニット２０に接続している。接触関知式ディスプレイ２５は、空間表示ユニット２０に接続している。
【００５８】
上記構成は、空間記録システム１０によって三次元で（立体的に）手術領域を記録することや、画像処理システム１５を介してこれらのデータを処理すること、制御モジュール３０にこの情報を転送することを可能とする。医療機器４０．ｎの情報は、制御モジュール３０で集約される。これらのデータは、空間表示ユニット２０を介して一緒にあるいは単独で表示される。三次元の手術領域と医療機器４０．ｎの状態データは、空間表示ユニット２０で表示され得る。接触関知式ディスプレイ２５は、状態データや進行状況を呼び出したり、医療機器を制御するための、外科医による制御コマンドの入力や手術領域のビュー（マルチウインドウ方法、ＰＩＰ等）の選択を可能にする。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の一実施形態に係る表示装置の概念図である。
【図２】同実施形態において、複数人に観察される様子を示す図である。
【図３】同実施形態に係る表示装置の基本構成を示す図である。
【符号の説明】
【００６０】
０…観察者（外科医）、１…手術領域、１０…空間記録システム、１５…画像処理システム、２０…空間表示ユニット、２３…患者の眼の空間画像、２５…接触関知式ディスプレイ、３０…制御モジュール、４０…医療機器のアイテム、４５…手術用レーザ

Claims (9)

1. 特に眼に対するレーザ手術中に手術領域の三次元表示を行うための装置であって、
   空間記録システム（１０）と、
   画像処理システム（１５）と、
   空間表示ユニット（２０）と、を有することを特徴とする表示装置。
2. 制御モジュール（３０）と、
   医療機器（４０）の内の少なくとも１つのアイテムと、を有し、
   前記空間表示ユニット（２０）と前記制御モジュール（３０）とをバスシステムで接続することで、データ及び情報を前記空間表示ユニット（２０）上に表示できることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
3. 接触関知式ディスプレイ（２５）をさらに有することを特徴とする請求項１又は２に記載の表示装置。
4. 手術領域の画像データ、付加的なデータ及び情報並びに操作パネルを前記空間表示ユニット（２０）上に表示できることを特徴とする請求項１から３の何れかに記載の表示装置。
5. 手術後における理想の手術領域、特に理想の角膜形状の参照データが前記空間表示ユニット（２０）上に、現在の手術領域、特に現在の角膜の画像を通して空間的に表示できることを特徴とする請求項１から４の何れかに記載の表示装置。
6. 特に眼に対するレーザ手術中に手術領域（１）の三次元表示を行うための方法であって、
   空間記録システム（１０）による手術領域（１）を記録するステップと、
   前記処理ステップで得られた情報を画像処理システム（１５）に転送するステップと、
   画像処理システム（１５）において、前記情報を処理するステップと、
   この処理情報を空間表示ユニット（２０）上に表示させるステップと、を有することを特徴とする表示方法。
7. 前記空間表示ユニット（２０）上に付加データを表示させるステップを有することを特徴とする請求項６に記載の表示方法。
8. 接触関知式ディスプレイ（２５）に触れることで、制御コマンドを登録するステップと、
   登録された制御コマンドに基づき医療機器（４０）の制御を行うステップと、を有すること特徴とする請求項６又は７に記載の表示方法。
9. 特に眼に対するレーザ手術中に手術領域（１）の三次元表示を行うための請求項６から８の何れかに記載の表示方法の実現のための請求項１から５の何れかに記載の表示装置の使用。