JP2012075507A - 手術用カメラ - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、手術用カメラの表示映像の距離感を認識しやすくし、使い勝手を良くすることを目的とするものである。
【解決手段】そしてこの目的を達成するために本発明は、被写体に対して左右両眼視差を持つ左右一対の撮像部１２ａ、１２ｂと、これら左右の撮像部１２ａ、１２ｂからの映像信号を合成して、表示部１３に立体映像を表示する表示制御部１４と、を備え、前記撮像部１２ａ、１２ｂからの映像信号から立体映像の距離を計算する立体映像距離計算部１６と、この計算された立体映像の距離情報を通知する立体映像距離通知部１７と、を設けるとともに、前記表示制御部１４は、前記立体映像距離通知部からの距離情報を立体映像に合成して表示部１３に表示する構成とした。
【選択図】図５

Description

本発明は、たとえば、手術の映像を立体的に表示する手術用カメラに関するものである。

従来のこの手術用カメラの構成は、以下のような構成となっていた。

すなわち、挿入部の先端部に被写体に対して左右両眼視差を持つ左右一対の撮像部と、これら左右の撮像部からの左右の映像信号を合成して表示部に立体映像を表示する表示制御部と、を備えた構成となっていた（例えば下記特許文献１）。

特開平７−１０４１９３号公報

前記従来例における課題は、手術用カメラの表示映像の距離感を認識しづらく、使い勝手が悪いものであった。

すなわち上記従来例においては、表示部に表示された立体映像は、左右一対の撮像部の左右両眼視差の大きさや、表示部の大きさ、表示部と使用者との距離によって、立体映像の距離感が実際の距離と異なってしまい、その結果、例えば、手術中に手術顕微鏡や、内視鏡の立体的な表示映像を手術中にモニターする執刀医にとっては、手術する患部の距離感が認識しづらく、使い勝手が悪いものとなってしまう。

そこで本発明は、手術用カメラの表示映像の距離感を認識しやすくし、使い勝手の良いものにすることを目的とするものである。

そしてこの目的を達成するために本発明は、被写体に対して左右両眼視差を持つ左右一対の撮像部と、これら左右の撮像部からの映像信号を合成して、表示部に立体映像を表示する表示制御部と、を備え、前記撮像部からの映像信号の情報から立体映像の距離を計算する立体映像距離計算部と、この計算された立体映像の距離情報を通知する立体映像距離通知部と、を設けるとともに、前記表示制御部は、前記立体映像距離通知部からの距離情報を表示部に表示された立体映像に合成して表示する構成とした。

これにより所期の目的を達成するものである。

以上のように本発明は、被写体に対して左右両眼視差を持つ左右一対の撮像部と、これら左右の撮像部からの映像信号を合成して、表示部に立体映像を表示する表示制御部と、を備え、前記撮像部からの映像信号の情報から立体映像の距離を計算する立体映像距離計算部と、この計算された立体映像の距離情報を通知する立体映像距離通知部と、を設けるとともに、前記表示制御部は、前記立体映像距離通知部からの距離情報を表示部に表示された立体映像に合成して表示する構成としたものであるので、手術用カメラの表示映像の距離感を認識しやすくし、使い勝手の良いものにすることができる。

すなわち本発明においては、手術用カメラの立体表示映像に、この立体表示映像の距離情報を合成して表示可能としたので、手術用カメラの表示映像の距離感を認識しやすくし、使い勝手の良いものにすることができるのである。

本発明の一実施形態を示す斜視図 その表示画面の図 その表示画面の図 その表示画面の図 手術用カメラの機能ブロック図

以下、本発明の一実施形態を、手術用顕微鏡装置に適用した物を、添付図面を用いて説明する。

図１は、本発明の一実施形態を示す図として、手術用カメラである手術用顕微鏡を用いて、内耳の手術を行っている状態を示している。

図１に示すように、執刀医１は、患者２を全身麻酔した後、この患者２の耳３が手術用顕微鏡４に対して動かないように患者２を固定した状態で手術を行う。

手術用顕微鏡４は、患者２の耳３の奥の内耳付近を拡大可能なように、耳３に接眼レンズ５を近づけた状態で固定されるが、この状態において、執刀医１は、処置具としての鉗子６を接眼レンズ５と耳３の間から鉗子を患部である耳３の奥の内耳付近まで挿入するので、接眼レンズ５と耳３の間は、この鉗子６が挿入可能な程度に離した状態にして固定される。

ここで、手術に使用する処置具としては、鉗子６、あるいは、ドリル、レーザメスなど、先端に処置手段と、手で保持するための把持部とを備えた長手方向に棒状の形状をしたものを想定している。

次に、手術用顕微鏡４の接眼レンズ５は、患部の映像を立体的に撮るために、左右一対のレンズによって構成されており、これらレンズ間に生じる左右の視差による映像を合成することで、患部の映像が立体的な映像として表示パネル７に映し出される。執刀医１は、この表示パネル７に映し出された映像を見ながら手術を行うのである。

では次に、この表示パネル７に映し出された映像についての説明を行う。

図２は、表示パネル７に映し出された患部を示す。本発明の実施の形態の手術例としては、人工内耳手術を一例として説明するが、この手術は、補聴器などを利用しても、ほとんど聞こえない、高度難聴者に対して、「聞こえ」ができるように、内耳に細い電極を挿入して、直接聴覚神経を刺激して音を感じることができるようにするための手術である。

実際の手術としては、耳の後ろを切開して孔を開け、その孔内の内耳を顕微鏡で拡大モニターしながら行う。

図２においては、耳孔内奥のうずまき状の内耳８に、鉗子６を用いて１２本の電極を挿入するため、執刀医１は、患部の距離感を正確に認識することが求められる。

しかしながら、この手術は、非常に小さな部位の手術になるために、実際に表示モニター７で見る映像は、拡大して映し出されるので、執刀医１は、鉗子６の先端の動きに対する距離感を、実際よりも大きく動いたように感じることになる。特に、手術を開始した直後においては、執刀医１は、自分の鉗子６の動きや、鉗子６と患部との距離感が、実際の距離に対して感覚的に合っていない場合が多く、このような場合においては、執刀医１は使い勝手が悪く感じてしまう。

次に、上述した鉗子６と患部との距離感を認識しやすくするための手段として、映像に
立体映像の距離情報を通知する手段を適用した表示映像を図３に示す。

図３には、Ｘ軸９、Ｙ軸１０、Ｚ軸１１よりなる３次元座標軸が立体映像の距離情報を通知する手段として表示されている。この３次元座標軸については、鉗子６のほぼ先端６ａ付近を原点とし、Ｘ軸９、Ｙ軸１０については、撮像する光軸に対して、ほぼ直交する平面上に配置されており、Ｚ軸１１については、鉗子６の長手方向にほぼ平行した軸上に配置されている。

このように鉗子６の先端６ａ、および、鉗子６の長手方向、すなわち、鉗子６が指し示す方向と関連づけて３次元座標軸を立体映像上に配置可能とすることで、執刀医１は、鉗子６を操作して、３次元座標軸を見やすい位置に配置し、それを見ながら鉗子６を使用する際の距離感を認識することができるので、使い勝手が良くなるのである。

次に、この３次元座標軸は、執刀医１が見やすいと思う位置に固定して表示することも可能である。具体的には、図４に示すように、執刀医１は、鉗子６の位置を手で操作しながら３次元座標軸をこの鉗子６の位置に合わせて表示させ、執刀医１が一番見やすいと思われる位置で、操作部としてのフットスイッチ（図示していない）を押して、３次元座標軸を固定し、その後、鉗子６を手前方向（Ａ矢印方向）に移動し、その後、画面下方向（Ｂ矢印方向）に移動させる。移動させる際の距離感は、固定された３次元座標軸を参照しながら行うことが可能となる。

また、執刀医１は、手術用顕微鏡からの映像を調整した後、上述のように３次元座標軸をこの映像に合成し、映像の距離感を学習、認識するようになるが、その後、３次元座標軸が必要でなくなった際には、操作部としてのフットスイッチ（図示していない）を押して、３次元座標軸を非表示とすることが可能となるように構成されている。

なお、３次元座標軸は、表示している場合も、患部を視認可能となるように、半透明のラインで生成して表示されている。

図５に、本発明の実施の形態における手術用顕微鏡の機能ブロック図を示す。

まず、左右一対の対物レンズ５を備え、被写体に対して左右両眼視差を持つ左右一対の撮像部１２ａ、１２ｂと、これら左右の撮像部１２ａ、１２ｂからの映像信号を合成して、表示部１３に立体映像を表示する表示制御部１４により、手術部位の映像を表示する構成となっている。

次に、処置具検出部１５は、撮像部１２ａ、１２ｂからの左右の映像信号を取り込み、この映像信号から鉗子を検出し、鉗子の先端部の位置、鉗子の長手方向の方向を検出する。

次に、立体映像距離計算部１６では、処置具検出部１５により検出された鉗子の先端部の位置、鉗子の長手方向の方向を取り込み、Ｘ軸、Ｙ軸については、撮像する光軸に対して、ほぼ直交する平面上に配置し、Ｚ軸については、鉗子の長手方向にほぼ平行した軸上とした上で、この座標軸上に存在する映像を撮像部１２ａ、１２ｂからの左右の映像信号として取り込み、この映像情報について、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の３次元座標軸上の点を上述した座標軸原点からの相対的な距離として算出する。

この立体映像の距離の算出方法としては、視差画像から三角測量の原理を用いて、カメラから被写体までの距離を求めるステレオ画像法が知られており、２つの撮像部で撮影した画像２枚を用い、左右２枚の画像中の同一物体を見つけ、それぞれの画像上での位置の違いから、その対象までの距離を得るものである。この方法は、例えば、特許文献（特開２００１−１２９４４号公報）に記載されている周知のものであるから、説明の煩雑さを避けるために、これ以上の説明は行わない。

次に、立体映像距離計算部１６で計算された立体映像の距離情報を基に、立体映像距離通知部１７では、上述の３次元座標軸を生成し、表示制御部１４に対して３次元座標軸の距離情報と表示アドレスを受け渡す。表示制御部１４では、この３次元座標軸の情報を、立体映像に合成して表示部１３に表示する。

さらには、この３次元座標軸は、執刀医１が見やすいと思う位置に固定して表示することも可能である。

図４に示すように、執刀医１は、鉗子６の位置を手で操作しながら３次元座標軸をこの鉗子６の位置に合わせて表示させ、執刀医１が一番見やすいと思われる位置で、操作部１８としてのフットスイッチ（図示していない）を押すと、この操作部１８の指示を表示制御部１４が取り込み、表示制御部１４は、立体映像距離計算部１６に対して３次元座標軸を固定するよう指示する。

立体映像距離計算部１６では、このときの座標軸を固定表示するように、座標軸に関連した立体映像空間の距離情報を算出し、立体映像距離通知部１７では、その距離情報から３次元座標軸を生成し、表示制御部１４に受け渡すことになる。その後は、執刀医１は、鉗子６を、このように固定的に表示された３次元座標軸を参照しながら操作することが可能となるので、執刀医１は、鉗子６を用いて、見やすい位置に３次元座標軸を配置することができる。

さらには、執刀医１は、手術用顕微鏡からの映像を調整した後、上述のように３次元座標軸をこの映像に合成し、映像の距離感を学習、認識後は、操作部１８としてのフットスイッチ（図示していない）を押して、３次元座標軸を非表示とすることが可能となるように構成されているので、必要ない場合は、３次元座標軸を非表示とすることができる。

また、本実施形態の手術用顕微鏡は、撮像部１２ａ、１２ｂからの映像の拡大率を調整するズーム制御部１９を備えており、ズーム制御部１９は、映像の拡大率を立体映像距離計算部１６に受け渡し、立体映像距離計算部１６は、この映像の拡大率を基に、立体映像の距離を計算するので、映像の拡大率が変化しても、その拡大率に対応した距離感を表示することが可能となる。

以上のように、本発明の実施形態の手術用顕微鏡は、手術用顕微鏡の立体表示映像に、距離情報を合成して表示可能としたので、手術用顕微鏡の表示映像の距離感を、執刀医が認識しやすくすることができるので、使い勝手が良くなるのである。

以上のように本発明は、被写体に対して左右両眼視差を持つ左右一対の撮像部と、これら左右の撮像部からの映像信号を合成して、表示部に立体映像を表示する表示制御部と、を備え、前記撮像部からの映像信号の情報から立体映像の距離を計算する立体映像距離計算部と、この計算された立体映像の距離情報を通知する立体映像距離通知部と、を設けるとともに、前記表示制御部は、前記立体映像距離通知部からの距離情報を表示部に表示された立体映像に合成して表示する構成としたものであるので、手術用カメラの表示映像の距離感を認識しやすくし、使い勝手の良いものにすることができる。

すなわち本発明においては、手術用カメラの立体表示映像に、この立体表示映像の距離情報を合成して表示可能としたので、手術用カメラの表示映像の距離感を認識しやすくし、使い勝手の良いものにすることができるのである。

したがって、手術中の患部の映像を立体的に表示することが求められる手術顕微鏡等の手術用カメラへの適用が大いに期待されるものである。

１ 執刀医
２ 患者
３ 耳
４ 手術用顕微鏡
５ 接眼レンズ
６ 鉗子
７ 表示パネル
８ 内耳
９ Ｘ軸
１０ Ｙ軸
１１ Ｚ軸
１２ａ、１２ｂ 撮像部
１３ 表示部
１４ 表示制御部
１５ 処置具検出部
１６ 立体映像距離計算部
１７ 立体映像距離通知部
１８ 操作部
１９ ズーム制御部

Claims (8)

1. 被写体に対して左右両眼視差を持つ左右一対の撮像部と、
   これら左右の撮像部からの映像信号を合成して、表示部に立体映像を表示する表示制御部と、を備え、
   前記撮像部からの映像信号の情報から立体映像の距離を計算する立体映像距離計算部と、この計算された立体映像の距離情報を通知する立体映像距離通知部と、を設けるとともに、前記表示制御部は、前記立体映像距離通知部からの距離情報を、立体映像に合成して前記表示部に表示する構成とした手術用カメラ。
2. 前記立体映像距離通知部は、立体映像の距離情報を３次元の座標軸で通知する構成とした請求項１に記載の手術用カメラ。
3. 前記撮像部からの映像信号より処置具の位置を検出する処置具検出部を備え、この処置具検出部が検出した処置具の位置を基準として、前記立体映像距離通知部が生成する３次元の座標軸の位置を決定する請求項２に記載の手術用カメラ。
4. 前記立体映像距離通知部が生成する３次元の座標軸は、前記処置具検出部が検出する処置具のほぼ先端を原点とした請求項２または３に記載の手術用カメラ。
5. 前記立体映像距離通知部が生成する３次元の座標軸は、前記処置具検出部が検出する処置具の長手方向の向きとほぼ平行に奥行き方向の座標軸を生成した請求項２から４のいずれか一つに記載の手術用カメラ。
6. 前記立体映像距離通知部が生成する３次元の座標軸の位置を、前記表示制御部に対して固定表示するよう設定する操作部を備えた請求項２から５のいずれか一つに記載の手術用カメラ。
7. 前記立体映像距離通知部が生成する３次元の座標軸を、前記表示制御部に対して非表示設定とするよう設定する操作部を備えた請求項２から６のいずれか一つに記載の手術用カメラ。
8. 前記撮像部からの映像の拡大率を調整するズーム制御部を備え、前記立体映像距離計算部は、前記ズーム制御部が調整する映像の拡大率を基に、立体映像の距離を計算する構成とした請求項１から７のいずれか一つに記載の手術用カメラ。

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