JP2017037238A - 医療用観察装置、制御装置、制御装置の作動方法および制御装置の作動プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な構成によって医療器具が医療用観察装置の視野領域から外れた場合であってもユーザが容易に視野領域内に医療器具を導入することができる医療用観察装置、制御装置、制御装置の作動方法および制御装置の作動プログラムを提供する。
【解決手段】被観察体の像を取得する像取得部と、像の取得位置を示すマーカー光を被観察体に照射するマーカー照射部と、所定の被検知対象の有無を検知する検知部と、検知部の検知結果に応じて、マーカー照射部の動作を制御する照射制御部と、を備える。
【選択図】図３

Description

本発明は、被観察体の微小部位を観察するための医療用観察装置、制御装置、制御装置の作動方法および制御装置の作動プログラムに関する。

従来、例えば患者に対して手術を行う際に、その患者の患部を拡大した像を医師等の術者が観察しながら手術を行う手術用顕微鏡等の医療用観察装置が知られている。手術用顕微鏡は、拡大された患部の像が接眼部に表示され、術者が接眼部を介して患部を観察するタイプと、患部を拡大撮像した画像信号をモニタ等の表示装置に出力し、術者がモニタに表示される拡大された撮像画像によって患部を観察するタイプに大別される。術者が手術用顕微鏡を使用する際には、視線を接眼部やモニタへ向けることにより、患部の拡大観察を行う。

手術用顕微鏡を用いた手術において、術者が鉗子等の医療器具（術具ともいう）を手術用顕微鏡の視野領域（以下、単に視野領域という）へ導入する場合、術者は、接眼部やモニタからいったん視線を離して、視線を被観察体の視野領域付近に向け、被観察体を直接目視しながら医療器具を視野領域へ近づけた後、視線を再度接眼部やモニタへ向けて観察を行うことによって医療器具を視野領域へ導入する。

一般に、手術用顕微鏡のズーム倍率が高倍率であればあるほど術者が目視によって被観察体上の視野領域を判別するのは難しい。このような場合、術者は視線を移動させ、接眼部やモニタを介した被観察体の間接的な観察と目視による被観察体の直接的な観察とを何度も繰り返すことによって医療器具を視野領域へ導入しなければならなかった。この状況は、例えば、術者が手術を開始する際に医療器具を最初に視野領域へ導入する場合や、手術中に術者が意図せず医療器具を視野領域外へ移動させてしまった場合などに発生する可能性がある。後者の場合、術者は手術中にも関わらず、医療器具を視野領域へ再度導入するために、視線を何度も繰り返し移動させなければならない。

医療器具を手術用顕微鏡の視野領域へ容易に導入するための技術として、医療器具を検知した場合に撮像部のズーム光学系のズーム倍率を変更することにより、医療器具が視野領域内に含まれるようにする技術が開示されている（例えば、特許文献１を参照）。

特開２００４−１１７５９６号公報

しかしながら、特許文献１に記載の技術では、患部等の被観察体を拡大観察するための通常の手術用顕微鏡における拡大観察の視野領域を確保するズーム倍率の可変範囲よりも広い範囲、すなわち医療器具を導入しやすい広角の視野範囲までズーム倍率を変更する必要がある。ここで、広角側のズーム倍率の可変範囲が小さく広角側の視野範囲が狭いと、医療器具を導入するための視野領域が狭くなり、医療器具の導入を補助し難い。また、広角側のズーム倍率の可変範囲が大きく広角側の視野範囲が広いと、医療器具の導入がしやすい反面、ズーム光学系の構成やズーム光学系を駆動するための構成を複雑にせざるを得ない。

さらに、特許文献１に記載の技術では、ズーム倍率を変更する際に倍率変更の操作と医療器具の動きとの間にタイムラグが生じてしまい、医療器具の位置を正確に把握することができないおそれがある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、簡易な構成によって医療器具が医療用観察装置の視野領域から外れた場合であってもユーザが容易に視野領域内に医療器具を導入することができる医療用観察装置、制御装置、制御装置の作動方法および制御装置の作動プログラムを提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る医療用観察装置は、被観察体の像を取得する像取得部と、前記像の取得位置を示すマーカー光を前記被観察体に照射するマーカー照射部と、所定の被検知対象の有無を検知する検知部と、前記検知部の検知結果に応じて、前記マーカー照射部の動作を制御する照射制御部と、を備えたことを特徴とする。

本発明に係る医療用観察装置は、上記発明において、前記像取得部は、前記被観察体を撮像する撮像部であり、前記マーカー照射部は、前記撮像部が撮像する位置を示すマーカー光を前記被観察体に照射し、前記検知部は、前記撮像部が撮像した画像に医療器具が写っているか否かを検知し、前記照射制御部は、前記画像に前記医療器具が写っていないことを検知した場合、前記マーカー光を照射させることを特徴とする。

本発明に係る医療用観察装置は、上記発明において、前記検知部は、前記撮像部が撮像した画像に対して画像処理を行うことによって前記画像に前記医療器具が写っているか否かを検知することを特徴とする。

本発明に係る医療用観察装置は、上記発明において、前記観察像を表示する接眼部をさらに備え、前記検知部は、ユーザが前記接眼部に近接したか否かを検知し、前記照射制御部は、前記ユーザが前記接眼部へ近接していないことを前記検知部が検知した場合、前記マーカー光を照射させることを特徴とする。

本発明に係る医療用観察装置は、上記発明において、前記マーカー照射部は、前記像の略中央に対応する点を前記マーカー光として前記被観察体に照射することを特徴とする。

本発明に係る医療用観察装置は、上記発明において、前記マーカー照射部は、前記像の外郭に対応する枠を前記マーカー光として前記被観察体に照射することを特徴とする。

本発明に係る制御装置は、被観察体を撮像する撮像部と、前記撮像部が撮像する位置を示すマーカー光を前記被観察体に照射するマーカー照射部と、を備えた画像取得装置を制御する制御装置であって、前記撮像部が撮像した画像に医療器具が写っているか否かを検知する検知部と、前記検知部の検知結果に応じて、前記マーカー照射部の動作を制御する照射制御部と、を備えたことを特徴とする。

本発明に係る制御装置の作動方法は、被観察体を撮像する撮像部と、前記撮像部が撮像する位置を示すマーカー光を前記被観察体に照射するマーカー照射部と、を備えた画像取得装置を制御する制御装置の作動方法であって、検知部が、前記撮像部が撮像した画像に医療器具が写っているか否かを検知する検知ステップと、照射制御部が、前記検知部の検知結果に応じて被観察体に対するマーカー光の照射を制御する制御ステップと、を含むことを特徴とする。

本発明に係る制御装置の作動プログラムは、被観察体を撮像する撮像部と、前記撮像部が撮像する位置を示すマーカー光を前記被観察体に照射するマーカー照射部と、を備えた画像取得装置を制御する制御装置に、検知部が、前記撮像部が撮像した画像に医療器具が写っているか否かを検知する検知ステップと、照射制御部が、前記検知部の検知結果に応じて被観察体に対するマーカー光の照射を制御する制御ステップと、を実行させることを特徴とする。

本発明によれば、簡易な構成によって医療器具が医療用観察装置の視野領域から外れた場合であってもユーザが容易に視野領域内に医療器具を導入することができる。

図１は、本発明の一実施の形態に係る医療用観察装置を備えた医療用観察システムである手術用顕微鏡システムの全体構成を模式的に示す図である。 図２は、顕微鏡装置が有する顕微鏡部とその周辺の構成を示す拡大斜視図である。 図３は、本発明の一実施の形態に係る医療用観察システムである手術用顕微鏡システムの機能構成を示すブロック図である。 図４は、顕微鏡装置が有する撮像部およびマーカー照射部の構成を模式的に示す図である。 図５は、図４の矢視Ａ方向におけるマーカー照射部の側面図である。 図６は、本発明の一実施の形態に係る医療用観察システムである手術用顕微鏡システムを用いた手術の状況を模式的に示す図である。 図７は、本発明の一実施の形態に係る制御装置が行う処理の概要を示すフローチャートである。 図８は、マーカー照射部が照射するマーカーの像の別な態様を示す図である。 図９は、本発明の別な実施の形態に係る医療用観察システムである内視鏡システムの全体構成を模式的に示す図である。 図１０は、本発明の別な実施の形態に係る医療用観察システムである光学式の手術用顕微鏡システムの全体構成を模式的に示す図である。

以下に、添付図面を参照して、本発明を実施するための形態（以下、「実施の形態」という）を説明する。

図１は、本発明の一実施の形態に係る医療用観察装置を備えた医療用観察システムの一例である手術用顕微鏡システムの全体構成を模式的に示す図である。同図に示す手術用顕微鏡システム１は、所定の視野領域を拡大して撮像し、撮像した画像を表示する機能を有する。手術用顕微鏡システム１は、被観察体を観察するための画像を撮像することによって取得する画像取得装置である顕微鏡装置２と、手術用顕微鏡システム１の動作を制御する制御装置３と、顕微鏡装置２が撮像した画像を表示する表示装置４とを備える。顕微鏡装置２および制御装置３は手術用顕微鏡であり、本実施の形態に係る医療用観察装置１００を構成する。なお、制御装置３と表示装置４の少なくともいずれか一方を顕微鏡装置２と一体に構成することも可能である。

顕微鏡装置２は、被観察体の微小部位を拡大して撮像する顕微鏡部５と、顕微鏡部５の基端部に接続し、被観察体に対し顕微鏡部５を移動可能に支持すべく顕微鏡部５を回動可能に支持する支持部６と、支持部６の基端部を回動可能に保持し、床面上を移動可能なベース部７と、を有する。なお、ベース部７は、床面上に移動可能に設けるのではなく、天井や壁面やベッド等に固定して支持部６を支持する構成としてもよい。

図２は、顕微鏡部５とその周辺の構成を示す拡大斜視図である。顕微鏡部５は、円柱状をなし、その内部に、被観察体の微小部位を拡大して該被観察体の像を取得する像取得部を有する。像取得部の詳細な構成については後述する。ユーザは、所望の撮像範囲を撮像させるために顕微鏡部５を把持し、顕微鏡部５を移動させる。顕微鏡部５の側面には、顕微鏡装置２の動作指示の入力を受け付ける入力部２４を構成する各種スイッチが設けられている。顕微鏡部５の下端部の開口面には、内部を保護するカバーガラスが設けられている（図示せず）。なお、図２に示すスイッチは入力部２４を構成する各種スイッチやボタンの一部を記載しているに過ぎない。

術者等のユーザは、顕微鏡部５を把持した状態で各種スイッチを操作しながら、顕微鏡部５を移動したりズーム操作を行ったりする。換言すれば、顕微鏡部５は、像取得部を含む顕微鏡部５のユーザによる移動指示を受け付けるとともに、入力部２４が設けられた操作部である。なお、顕微鏡部５の形状はユーザが把持して視野方向を変更しやすいように、観察方向に細長く延びる形状であれば好ましい。このため、顕微鏡部５の形状は、円柱状以外の形状であってもよく、例えば多角柱状であってもよい。また、本実施の形態では、顕微鏡部５が操作部を兼ねているが、これに限らず、顕微鏡部５の移動指示を受け付けるとともに各種スイッチが設けられた操作部を、例えばリモコンやフットスイッチの様な、顕微鏡部５とは離間した位置に設けてもよい。

支持部６は、複数の関節部およびアーム部が交互に連結されてなり、顕微鏡部５の並進または回転を実現する。図２では、先端側から順に、第１関節部６１、第１アーム部７１、第２関節部６２、第２アーム部７２が連結されている。

第１関節部６１は、先端側で顕微鏡部５の光軸と一致する第１軸Ａ₁のまわりに回動可能に該顕微鏡部５を保持するとともに、基端側で第１アーム部７１の先端部に固定された状態で第１アーム部７１に保持される。第２関節部６２は、先端側で第１アーム部７１を第１軸Ａ₁と直交する第２軸Ａ₂のまわりに回動可能に保持するとともに、基端側で第２アーム部７２に保持される。

図２は、支持部６が有する少なくとも一部の関節部およびアーム部の構成を示したものである。例えば、支持部６が全体で６つの関節部と５つのアーム部とを有する場合、支持部６は、並進３自由度および回転３自由度の６自由度の動きを実現することができる。

図３は、手術用顕微鏡システム１の機能構成を示すブロック図である。以下、図３を参照して手術用顕微鏡システム１の機能構成を説明する。

まず、顕微鏡装置２の機能構成を説明する。顕微鏡装置２は、像取得部として被観察体を撮像し画像を取得する撮像部２１と、レンズ駆動部２２と、マーカー照射部２３と、入力部２４と、信号処理部２５と、ブレーキ部２６と、制御部２７とを有する。

図４は、顕微鏡部５に設けられた撮像部２１およびマーカー照射部２３の構成を模式的に示す図である。撮像部２１は、互いの視野領域の一部が重なりを有し、視差を有する２つの画像を生成可能なステレオ光学系を備え、３次元画像を生成する。

撮像部２１は、ズーム機能を有する変倍光学系２１１Ｌおよび２１１Ｒと、変倍光学系２１１Ｌおよび２１１Ｒがそれぞれ通過した光を結像する結像光学系２１２Ｌおよび２１２Ｒとを有する。変倍光学系２１１Ｌおよび結像光学系２１２Ｌの組と、変倍光学系２１１Ｒおよび結像光学系２１２Ｒの組とは、互いに平行な光軸Ｏ_21L、Ｏ_21Rを有するステレオ光学系を形成している。変倍光学系２１１Ｌおよび２１１Ｒをそれぞれ構成するレンズは、レンズ駆動部２２によって駆動される。結像光学系２１２Ｌおよび２１２Ｒがそれぞれ結像した被観察体像は、１つの撮像素子２１３の異なる受光面においてそれぞれ電気信号に変換され、視差を有する２つの画像信号として出力される。変倍光学系２１１Ｌおよび２１１Ｒの前段すなわち被観察体側には、凹レンズと凸レンズの組からなり、視差を有する２つの画像を生成可能な被観察体までの距離の範囲を広げる機能を有する光学系２１４が設けられている。

変倍光学系２１１Ｌおよび２１１Ｒ、ならびに結像光学系２１２Ｌおよび２１２Ｒは、それぞれ１または複数のレンズを用いて構成される。撮像素子２１３は、例えばＣＣＤ（Charge Coupled Device）またはＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）を用いて構成される。撮像素子２１３は、被観察体を観察するために用いられ、高画質で撮像するために８メガピクセル前後（例えば３８４０×２１６０ピクセル）の有効画素数、換言すればいわゆる４Ｋの解像度以上の有効画素数を有することが好ましい。

以上の構成を有する撮像部２１が生成する撮像信号は、伝送ケーブルを介して制御装置３に伝送される。なお、画像の倍率変更は、変倍光学系２１１Ｌおよび２１１Ｒに限らず、画像信号の処理による電子ズームにより行ってもよい。

図５は、マーカー照射部２３の構成を模式的に示す図であり、図４の矢視Ａ方向におけるマーカー照射部２３の側面図である。マーカー照射部２３は、撮像部２１が撮像する位置を示すマーカー光を被観察体に照射する。マーカー照射部２３は、マーカー光源２３１と、ミラー２３２とを有する。ミラー２３２は、撮像部２１の対をなすステレオ光学系の間に設けられるとともにマーカー光源２３１と光学系２１４の間に設けられ、マーカー光源２３１が照射するマーカー光（以下、単にマーカーという）を反射して光学系２１４の光軸と一致する方向へ導くように配置される。図５に示す光路Ｏ₂₃は、マーカー光源２３１が出力したマーカーがミラー２３２によって反射されて入射方向と直交する方向に反射されて光学系２１４へ導かれる場合を示している。光学系２１４を通過した光は、被観察体に照射される。マーカー光源２３１は、例えばレーザーダイオードを用いて構成され、マーカーとしてレーザ光を発生する。マーカー光源２３１が発生したレーザ光は、被観察体に照射され、被観察体上で点状のマーカー像を形成する。光路Ｏ₂₃は、撮像部２１の視野（画像）中心と一致するかまたは近傍であることが望ましい。換言すれば、マーカー照射部２３は、画像の略中央に対応する点をマーカー光として被観察体に照射する。

手術用顕微鏡システム１は、マーカー照射部２３の動作を停止しマーカーの照射を停止した状態を維持するマーカー停止モードと、撮像部２１が撮像した画像における医療器具の有無を検知し、検知結果に応じてマーカー光源２３１の起動と停止を切り替えてマーカーの照射のオンとオフを切り替えるマーカー制御モードとを設定可能である。

レンズ駆動部２２は、制御部２７の制御のもとで撮像部２１の変倍光学系２１１Ｌおよび２１１Ｒをそれぞれ駆動する２つのアクチュエータを有する。

入力部２４は、図２を参照して説明したように、少なくとも一部が操作部である顕微鏡部５の側面に設けられる。入力部２４は、マーカー停止モードの指示入力を受け付けるマーカー停止ボタンや、ズーム操作の指示入力を受け付けるズームスイッチ等を有する。手術用顕微鏡システム１は、マーカー停止ボタンが押されている状態でマーカー停止モードに設定される一方、マーカー停止ボタンが押されていない状態でマーカー制御モードに設定される。マーカー停止ボタンおよびズームスイッチは、操作部である顕微鏡部５の側面に設けて、ユーザが顕微鏡部５を把持した状態で指が届くようにしておくことが望ましい。なお、入力部２４として、顕微鏡部５の側面以外に、ユーザが足で操作可能なフットスイッチを設けてもよい。

信号処理部２５は、撮像部２１が撮像した画像に対して所定の信号処理を施して出力する。

ブレーキ部２６は、支持部６の関節部ごとに設けられる複数の電磁ブレーキを有する。電磁ブレーキは、入力部２４が入力を受け付ける解除指示信号に応じて、制御部２７の制御のもとで解除される。電磁ブレーキが解除されると、顕微鏡部５および各アーム部は、対応する関節部に対して回動可能な状態となる。顕微鏡部５および全てのアーム部が対応する関節部に対して回動可能な状態を、オールアームフリーという。なお、ブレーキ部２６として電磁ブレーキの代わりにエアブレーキを適用してもよい。

制御部２７は、制御装置３の制御部３４と通信可能であり、制御部３４と連携して顕微鏡装置２の動作を制御する。制御部２７は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等の汎用プロセッサ、またはＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）もしくはＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等の特定の機能を実行する専用の集積回路等を用いて実現される。

なお、信号処理部２５や制御部２７は、顕微鏡部５や支持部６やベース部７の任意の場所に設けてよく、また制御装置３に設けてもよい。

次に、制御装置３の機能構成を説明する。制御装置３は、顕微鏡装置２から送られてきた撮像信号に所定の画像処理を施す画像処理部３１と、各種指示信号の入力を受け付ける入力部３２と、手術用顕微鏡システム１の動作に必要な情報を含む各種情報を記憶する記憶部３３と、手術用顕微鏡システム１を統括して制御する制御部３４とを有する。

画像処理部３１は、顕微鏡装置２から送られてきた撮像画像内に写っている鉗子等の所定の被検知対象である医療器具の存在を検知する検知部３１１を有する。検知部３１１は、画像処理によって医療器具に対応する色を検知する。ここでいう医療器具に対応する色とは、具体的には銀色である。また、例えば医療器具の先端部等に予め特定の色の識別部を設け、検知部３１１がその識別部の色を検知することにより、視野領域内の医療器具の存在を検知するようにしてもよい。なお、検知部３１１は、パターンマッチングを行うことによって医療器具を検出してもよい。パターンマッチングを適用する場合には、記憶部３３に予め医療器具のテンプレートを記憶させておけばよい。画像処理部３１は、ＣＰＵ等の汎用プロセッサ、またはＡＳＩＣもしくはＦＰＧＡ等の集積回路等を用いて実現される。

記憶部３３は、ＲＡＭ（Random Access Memory）およびＲＯＭ（Read Only Memory）等を用いて構成され、手術用顕微鏡システム１を動作させるための各種プログラムや、手術用顕微鏡システム１の動作に必要な各種パラメータ等を記憶する。検知部３１１がパターンマッチングを行うことによって撮像画像における医療器具の有無を検知する場合、記憶部３３は医療器具のテンプレートを記憶している。

各種プログラムの中には、制御装置３の作動方法を実行するための作動プログラムも含まれる。なお、各種プログラムは、ハードディスク、フラッシュメモリ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、フレキシブルディスク等のコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して広く流通させることも可能である。また、各種プログラムは、通信ネットワークを介してダウンロードすることによって取得することも可能である。ここでいう通信ネットワークは、例えば既存の公衆回線網、ＬＡＮ（Local Area Network）、ＷＡＮ（Wide Area Network）などによって実現されるものであり、有線、無線を問わない。

制御部３４は、顕微鏡装置２の制御部２７と通信可能であり、制御部２７と連携して顕微鏡装置２を含む手術用顕微鏡システム１全体を統括して制御する。制御部３４は、検知部３１１の検知結果に応じて顕微鏡装置２のマーカー照射部２３の照射動作を制御する照射制御部３４１を有する。照射制御部３４１の制御信号は顕微鏡装置２に送信される。顕微鏡装置２では、照射制御部３４１から受信した制御信号に基づいて、制御部２７がマーカー照射部２３を制御する。なお、本実施の形態においては、照射制御部３４１を制御装置３の制御部３４に設けているが、これに限らず例えば制御部２７等、顕微鏡装置２に設けてもよい。

制御部３４は、ＣＰＵ等の汎用プロセッサ、またはＡＳＩＣもしくはＦＰＧＡ等の集積回路等を用いて構成される。制御部３４の少なくとも一部と画像処理部３１の少なくとも一部を共通のＣＰＵまたはＡＳＩＣもしくはＦＰＧＡを用いて構成してもよい。

以上の構成を有する制御装置３は、１または複数のコンピュータを用いて構成される。複数のコンピュータを用いて制御装置３を構成する場合には、通信ネットワークを介して、複数のコンピュータを通信可能に接続すればよい。

顕微鏡装置２と制御装置３との間のデータ伝送は、電気信号により行ってもよいし、光信号により行ってもよい。また、画像データのようにデータ量が大きい信号を光信号として伝送し、それ以外の信号を電気信号として伝送してもよい。

次に、表示装置４の機能構成を説明する。表示装置４は、制御装置３が生成した動画データを制御装置３から受信し、該動画データに対応する画像を表示する。このような表示装置４は、液晶または有機ＥＬ（Electro Luminescence）からなる表示パネルを有する。表示装置４は、観察時の没入感を得やすくするために、画像を表示する表示部が５５インチ以上を有するものが好ましいが、これに限らない。

以上の機能構成を有する手術用顕微鏡システム１を用いて行われる手術の概要を説明する。まず、ユーザが手術を開始する前に行う動作の概略を説明する。ユーザは、操作部である顕微鏡部５を把持しつつ、入力部２４を操作して解除指示信号を入力することによって、ブレーキ部２６の動作を解除して顕微鏡部５を動かしながら、対象患部に視野範囲を合わせる。このとき、ユーザは入力部２４のマーカー停止ボタンを押下せず動作モードをマーカー制御モードに設定する。この段階では医療器具は患部付近に存在せず、撮像部２１が撮像した画像内に医療器具が検知されないため、マーカー照射部２３から被観察体に向けマーカーが照射される。ユーザは被観察体を直接目視し、対象患部にマーカー照射される位置に顕微鏡部５を動かし、対象患部に視野範囲を合わせる。

その後、所望する患部付近が表示装置４に表示されると、ユーザは表示部４に表示される画像を目視し、所望する患部付近が表示装置４に表示されるように顕微鏡部５の位置を微調整するとともに、必要に応じ入力部２４を操作して撮像部２１のズーム等を調整し、適切な観察画像が得られる状態にする。このとき、ユーザは入力部２４のマーカー停止ボタンを押下して動作モードをマーカー停止モードに設定し、被観察体へのマーカーの照射を停止してもよい。その後、入力部２４を介した解除指示信号の入力を終了してブレーキ部２６を作動させ、顕微鏡部５の位置を固定する。

このように、手術用顕微鏡システム１では、適切な観察画像が得られる位置に顕微鏡部５の位置を固定する迄に、撮像部２１が撮像する位置を示すマーカーを被観察体に照射することが可能であり、撮像部２１の画像範囲と患部との位置調整を簡易に行うことができる。また、ユーザからの顕微鏡部５の移動指示を受け付ける部位やユーザが操作する入力部２４を、１か所の顕微鏡部５（操作部）にまとめて設けており、顕微鏡部５の位置調整に係る各種動作を簡易に行うことができる。

図６は、手術用顕微鏡システム１を用いた手術の状況を模式的に示す図である。具体的には、図６は、ユーザである術者４０１が被観察体である患者４０２の頭部を手術している状況を模式的に示す図である。術者４０１は、表示装置４を見ながら患者４０２の手術を行う。本実施の形態において、表示装置４には３次元画像が表示される。このため、術者４０１は、３次元画像用の眼鏡５０１を装着し、表示装置４が表示する３次元画像を目視しながら手術を行う。

術者４０１は、顕微鏡部５の位置が固定された状態で、入力部２４のマーカー停止ボタンを押下せずマーカー制御モードを設定し、手術を行う。例えば、手術を始める際や術者４０１が意図せず患部から医療器具を離間させた際に、術者４０１が撮像部２１の画像内に医療器具を導入する場合、術者４０１は被観察体を直接目視し、患部に医療器具を近付ける。このとき、医療器具は患部付近に存在せず、撮像部２１が撮像した画像内に医療器具が検知されないため、マーカー照射部２３から被観察体に向けマーカーが照射される。ユーザは被観察体を直接目視し、被観察体のマーカーが照射される位置に医療器具を近付ける。そして、医療器具が撮像部２１の画像内に入り、撮像部２１が医療器具を撮像すると、マーカー照射部２３から被観察体へのマーカー照射が停止する。つまり、術者４０１が被観察体を直接目視し続け、マーカーの照射が停止するまで医療器具をマーカーに近付けることにより、医療器具が撮像部２１の画像内に導入される。

そして、マーカーの照射が停止した後、術者４０１は表示装置４に医療器具が表示された状態で、表示装置４を見ながら手術を行う。このとき、動作モードはマーカー制御モードに設定されており、且つ撮像部２１が撮像した画像内に医療器具が検知されるため、マーカーの照射は停止される。

このように、手術用顕微鏡システム１では、術者４０１は視線を被観察体に向けたまま視線を移動させることなく、医療器具を高倍率画像の視野範囲内に導くことができる。また、マーカーの照射が停止するまで医療器具をマーカーに近付けることにより、簡易な構造で容易に医療器具を撮像部２１の画像内に導入することができる。また、手術中は術者４０１が両手に医療器具を把持している状態が想定されるが、手術中に医療器具が画像内から外れた際に、顕微鏡部５の入力部２４を操作してズーム倍率を広角側に変更する必要がなく、術者４０１は両手に医療器具を把持したままで、医療器具を患部近傍から離間移動させることなく、医療器具を画像内に導くことができる。また、画像内に医療器具が表示されている間は、手術（観察）時に必要とされないマーカーの照射を停止することができる。

以下、制御装置３が行う処理の概要を、図７に示すフローチャートを参照して説明する。手術用顕微鏡システム１がマーカー制御モードに設定されている場合（ステップＳ１：Ｙｅｓ）、検知部３１１は、第１撮像部２１が撮像した撮像画像に医療器具が写っているか否かを検知する処理を行う（ステップＳ２）。

検知部３１１が検知した結果、医療器具が撮像画像に写っている場合（ステップＳ３：Ｙｅｓ）、照射制御部３４１は、マーカー照射部２３のマーカー光源２３１をオフ（マーカーオフ）する制御を行う（ステップＳ４）。一方、検知部３１１が検知した結果、医療器具が撮像画像に写っていない場合（ステップＳ３：Ｎｏ）、照射制御部３４１は、マーカー光源２３１をオン（マーカーオン）する制御を行う（ステップＳ５）。例えば、ユーザが手術を開始する前に対象患部に視野範囲を合わせたいときは、画像内に医療器具が写っていない。したがって、このような場合に表示制御部３４１は、マーカー光源２３１をオンする制御を行う。

ステップＳ４またはＳ５の後、入力部２４が終了指示信号の入力を受け付けた場合（ステップＳ６：Ｙｅｓ）、手術用顕微鏡システム１は一連の動作を終了する。一方、ステップＳ４またはＳ５の後、入力部２４が終了指示信号の入力を受け付けていない場合（ステップＳ６：Ｎｏ）、手術用顕微鏡システム１はステップＳ１に戻る。

ステップＳ１において、入力部２４のマーカー停止ボタンが押されて手術用顕微鏡システム１がマーカー停止モードに設定されている場合（ステップＳ１：Ｎｏ）、手術用顕微鏡システム１はステップＳ４へ移行する。このようなマーカー光源２３１をオフする制御を行う場合として、例えば、画像内に医療器具が写っておらず、かつユーザが表示装置４を目視している状態で、患部を観察するような場合を挙げることができる。

以上説明した本発明の一実施の形態によれば、撮像部２１によって撮像された画像中に医療器具が存在することを検知部３１１が検知した場合にはマーカーをオフする一方、検知しない場合にはマーカーをオンすることにより、簡易な構成を追加するだけでタイムラグを生じることなくマーカーを照射することができる。したがって、本実施の形態によれば、簡易な構成によって、医療器具が撮像部２１の視野領域から外れた場合であってもユーザは視野（画像）領域への医療器具の導入を容易に行うことができる。

なお、マーカーは点状をなしていなくても、また画像の略中央に位置しなくても、撮像部２１が撮像し画像を取得する位置を示すことができればよい。図８は、マーカー照射部２３が照射するマーカーの形状の別な態様を示す図である。図８に示すマーカーＦは、被観察体の像の外郭に対応する枠状をなす。このようなマーカーＦは、レーザ光よりも広がりのあるハロゲンランプやキセノンランプ、ＬＥＤ等からなるマーカー光源２３１と、そのマーカー光源２３１とミラー２３２との間に枠形状に相当するマスクを設けることによって実現される。この場合には、マーカー光源２３１とミラー２３２との間に変倍光学系を設けることにより、撮像部２１のズーム倍率と連動してマーカーＦが撮像部２１の撮像視野に対応すればより好ましい。

また、ステレオ光学系の間にミラー２３２を設置するスペースを確保できない場合には、イメージファイバ等を用いてマーカー照射部を構成してもよい。また、逆にステレオ光学系の間に十分なスペースを確保できる場合は、ミラー２３２を設けず、マーカー光源２３１をステレオ光学系の間であり光学系２１４の光軸上に設けてもよい。

また、撮像画像中の医療器具の有無を画像処理によって検知する代わりに、撮像部と医療器具との相対位置に基づいて検知するようにしてもよい。この場合には、例えば上記特許文献１に記載されている構成を採用することができる。具体的には、顕微鏡部５および医療器具に指標をそれぞれ取り付けるとともに、各指標の位置情報を検出して顕微鏡部５と医療器具との相対位置を検出するナビゲーション装置を具備させることにより、撮像画像中の医療器具の有無を検知する。

また、例えば手術中に医療器具が視野領域から外れた場合や、医療器具が視野領域に導入され始めた場合のように、表示装置４が表示する画像が切り替わったタイミングをメタデータとして撮像画像のデータに付加して記憶させておくようにしてもよい。これにより、手術の動画を編集する際、実際の手術中に表示が切り替わったタイミングを容易に把握して編集することができる。

また、撮像部は、単眼の撮像光学系を有するものであってもよい。この場合には、例えばマーカー光源を撮像光学系の近傍に配置して撮像光学系の視野領域にマーカーが照射されるようにすればよい。また、撮像光学系に可動式のハーフミラーをさらに設けておき、撮像中はハーフミラーと撮像光学系が干渉しないようにハーフミラーを配置する一方、マーカーを照射する際にはマーカーからの光がハーフミラーによって反射されて被観察体へ照射されるように配置するようにしてもよい。

（その他の実施の形態）
ここまで、本発明を実施するための形態を説明してきたが、本発明は上述した実施の形態によってのみ限定されるべきものではない。図９は、本発明の別な実施の形態に係る医療用観察装置を備えた医療用観察システムの一例である内視鏡システムの全体構成を模式的に示す図である。同図に示す内視鏡システム８１は、被観察体の内部に先端部が挿入されることによって該被観察体の体内画像を撮像する画像取得装置である内視鏡装置８２と、内視鏡装置８２に接続され、内視鏡装置８２が撮像した体内画像に所定の画像処理を施して表示用の画像データを生成するとともに、内視鏡システム８１全体の動作を統括して制御する制御装置８３と、内視鏡装置８２の先端から被観察体へ照射する照明光を発生する光源装置８４と、内視鏡装置８２が撮像した画像等を表示する表示装置８５と、を備える。内視鏡装置８２および制御装置８３は、本実施の形態に係る医療用観察装置１０１を構成する。

内視鏡装置８２は、硬質で細長形状をなし、先端部が被観察体の内部へ挿入される挿入部８２１と、挿入部８２１の基端に着脱自在に接続され、挿入部８２１を介して集光される被観察体の像を撮像して撮像信号を出力するカメラヘッド８２２と、カメラヘッド８２２が出力する撮像信号を制御装置８３に伝送するケーブル８２３と、ケーブル８２３の基端部に設けられて制御装置８３に着脱自在に装着されるコネクタ８２４と、光源装置８４が発生した照明光を挿入部８２１の先端部まで伝送するライトガイド８２５と、を有する。カメラヘッド８２２の内部には、被観察体の患部の微小部位を拡大して撮像する撮像部（取得手段）と、マーカー照射部とが設けられている。そして、挿入部８２１は、カメラヘッド８２２のマーカー照射部からのマーカーを被観察体に導く光導体を有する。また、カメラヘッド８２２は、内視鏡装置８２の視野方向を変更させるために把持されるとともに、表面には、マーカー停止ボタンやズームスイッチ等を含む入力部８２２ａが設けられている。つまり、カメラヘッド８２２は操作部である。

以上の構成を有する内視鏡システム８１においても、マーカー制御モードに設定されている場合には、制御装置８３が、撮像画像に医療器具が写っているか否かを検知し、検知結果に応じてマーカーのオン・オフを切り替える制御を行うことにより、実施の形態と同様の効果を得ることができる。例えば、患部の詳細を撮像する内視鏡装置８２と、患部を含む広域を観察する内視鏡装置８２とは別の内視鏡装置を用い、手術を行う場合において、内視鏡装置８２の画像内から医療器具が外れたとき、マーカーが照射されるため、ユーザは別の内視鏡装置で被観察体を観察し、医療器具を内視鏡装置８２の画像範囲内に簡易に導くことができる。

図１０は、本発明のさらに別な実施の形態に係る医療用観察装置である光学式の手術用顕微鏡システムの全体構成を模式的に示す図である。同図に示す顕微鏡システム９１は、被観察体の光学像を取得する像取得部である顕微鏡装置９２と、顕微鏡システム９１全体の動作を統括して制御する制御装置９３と、を備える。なお、顕微鏡装置９２と制御装置９３を一体に構成することも可能である。

顕微鏡装置９２は、被観察体の微小部位を拡大して該被観察体の像を取得する像取得部である顕微鏡部９２１と、被観察体に対し顕微鏡部５を移動可能に支持すべく顕微鏡部９２１の基端部に接続し、顕微鏡部９２１を回動可能に支持する支持部９２２と、支持部９２２の基端部を回動可能に保持し、床面上を移動可能なベース部９２３と、を有する。なお、ベース部９２３は、床面上に移動可能に設けるのではなく、天井や壁面やベッド等に固定して支持部９２２を支持する構成としてもよい。

顕微鏡部９２１は、前述した顕微鏡部５と同様に、マーカー照射部を有するとともに、内部に変倍光学系と結像光学系とを有する。顕微鏡部９２１は前述した顕微鏡部５と異なり、被観察体の像を表示し、術者等のユーザが目を近づけて被観察体の像を観察する接眼部９２４が設けられている。また、顕微鏡部９２１は、ユーザが顕微鏡部９２１を移動させる際などに手で把持する把持部９２５と、把持部９２５に設けられ、マーカー停止モードやズームスイッチ等を含む入力部９２６とを備えたハンドル状の操作部を有する。

以上の構成を有する顕微鏡システム９１においても、マーカー制御モードに設定されている場合には、制御装置８３が、撮像画像に医療器具が写っているか否かを検知し、検知結果に応じてマーカーのオン・オフを切り替える制御を行うことにより、実施の形態と同様の効果を得ることができる。

なお、顕微鏡システム９１において、検知部として接眼部９２４または接眼部９２４の近傍に物体の接近を検知する接近検知部を設け、接近検知部が検知する被検知対象を接眼部９２４に接近する物体（目）としてもよい。接近検知部は、例えば接触センサまたは赤外線センサ等を用いて構成される。そして照射制御部は、顕微鏡装置９２または制御装置９３に設けられ、近接検知部の検知結果に応じマーカー照射部の照射動作を制御する。この場合、ユーザが接眼部９４に目を近づけており、接近検知部が物体（目）の接近を検知しているときはマーカーを照射せず、ユーザが接眼部９４から目を離しており、接近検知部が何も検知しないときはマーカーを照射するように、マーカー照射部の動作を照射制御部が制御してもよい。

以上の構成を有する顕微鏡システム９１においては、ユーザが接眼部９２４から離間し被観察体を直接目視するときに、像取得部の像取得位置にマーカーが照射される。このような顕微鏡システム９１においても、簡易な構造で、像取得部の像取得範囲と患部との位置調整を簡易に行うことができ、また接眼部の像取得範囲から医療器具が外れたときに像取得範囲内に容易に医療器具を導入することができる。

このように、本発明は、特許請求の範囲に記載した技術的思想を逸脱しない範囲内において、さまざまな実施の形態等を含み得るものである。

１、９１ 手術用顕微鏡システム
２、９２ 顕微鏡装置
３、８３、９３ 制御装置
４、８５ 表示装置
５、９２１ 顕微鏡部
２１ 撮像部
２２ レンズ駆動部
２３ マーカー照射部
２４、３２、８２２ａ、９２６ 入力部
２５ 信号処理部
２６ ブレーキ部
２７、３４ 制御部
３１ 画像処理部
３３ 記憶部
８１ 内視鏡システム
８２ 内視鏡
８４ 光源装置
１００、１０１ 医療用観察装置
２１１Ｌ、２１１Ｒ 変倍光学系
２１２Ｌ、２１２Ｒ 結像光学系
２１３ 撮像素子
２１４ 光学系
２３１ マーカー光源
２３２ ミラー
３１１ 検知部
３４１ 照射制御部
８２１ 挿入部
８２２ カメラヘッド
９２４ 接眼部
９２５ 把持部
Ｆ 枠

Claims (9)

1. 被観察体の像を取得する像取得部と、
   前記像の取得位置を示すマーカー光を前記被観察体に照射するマーカー照射部と、
   所定の被検知対象の有無を検知する検知部と、
   前記検知部の検知結果に応じて、前記マーカー照射部の動作を制御する照射制御部と、
   を備えたことを特徴とする医療用観察装置。
2. 前記像取得部は、前記被観察体を撮像する撮像部であり、
   前記マーカー照射部は、前記撮像部が撮像する位置を示すマーカー光を前記被観察体に照射し、
   前記検知部は、前記撮像部が撮像した画像に医療器具が写っているか否かを検知し、
   前記照射制御部は、前記画像に前記医療器具が写っていないことを検知した場合、前記マーカー光を照射させることを特徴とする請求項１に記載の医療用観察装置。
3. 前記検知部は、
   前記画像に対して画像処理を行うことによって前記画像に前記医療器具が写っているか否かを検知することを特徴とする請求項２に記載の医療用観察装置。
4. 前記観察像を表示する接眼部をさらに備え、
   前記検知部は、ユーザが前記接眼部に近接したか否かを検知し、
   前記照射制御部は、前記ユーザが前記接眼部へ近接していないことを前記検知部が検知した場合、前記マーカー光を照射させることを特徴とする請求項１に記載の医療用観察装置。
5. 前記マーカー照射部は、前記像の略中央に対応する点を前記マーカー光として前記被観察体に照射することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の医療用観察装置。
6. 前記マーカー照射部は、前記像の外郭に対応する枠を前記マーカー光として前記被観察体に照射することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の医療用観察装置。
7. 被観察体を撮像する撮像部と、前記撮像部が撮像する位置を示すマーカー光を前記被観察体に照射するマーカー照射部と、を備えた画像取得装置を制御する制御装置であって、
   前記撮像部が撮像した画像に医療器具が写っているか否かを検知する検知部と、
   前記検知部の検知結果に応じて、前記マーカー照射部の動作を制御する照射制御部と、
   を備えたことを特徴とする制御装置。
8. 被観察体を撮像する撮像部と、前記撮像部が撮像する位置を示すマーカー光を前記被観察体に照射するマーカー照射部と、を備えた画像取得装置を制御する制御装置の作動方法であって、
   検知部が、前記撮像部が撮像した画像に医療器具が写っているか否かを検知する検知ステップと、
   照射制御部が、前記検知部の検知結果に応じて被観察体に対するマーカー光の照射を制御する制御ステップと、
   を含むことを特徴とする制御装置の作動方法。
9. 被観察体を撮像する撮像部と、前記撮像部が撮像する位置を示すマーカー光を前記被観察体に照射するマーカー照射部と、を備えた画像取得装置を制御する制御装置に、
   検知部が、前記撮像部が撮像した画像に医療器具が写っているか否かを検知する検知ステップと、
   照射制御部が、前記検知部の検知結果に応じて被観察体に対するマーカー光の照射を制御する制御ステップと、
   を実行させることを特徴とする制御装置の作動プログラム。

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