JP4229664B2 - Microscope system - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は顕微鏡の観察下で、手術等の処置を行う顕微鏡システムに関する。
【0002】
【従来の技術】
手術用顕微鏡を用いた手術は、術部を高倍率に拡大し、様々に術具を使用して微細な手術を行う。手術の進行に合わせて、また、薄膜の剥離、腫瘍の切除、止血などの複合した操作を順次要求されるため、術者は頻繁に術具を交換しながら手術を進行する。
【0003】
しかし、顕微鏡の倍率が高倍率であると、観察視野内に医療器具(術具ともいう)をスムーズに誘導するのが困難であり、一度顕微鏡から眼を離して慎重に術具を視野内に導く必要があり、手術の進行を妨げていた。
【0004】
このような問題を解決するために予め設定した高倍率と低倍率の所定の2つの倍率をスイッチ操作で交互に入れ替えることが出来る手術用顕微鏡が実用化されており、公知である。ただこの場合も倍率を切り替える度にスイッチ操作が必要となり、完全な自動化には至っていない。
【0005】
即ち、高倍率で微細な作業を必要とする中でのスイッチ操作は非常に煩わしいものである。また、これ以外に術者が手足を使用せずに倍率の制御が行える手術用顕微鏡として以下の技術が開示されている。
【0006】
特表平11−501403号公報には、術者の視線を検出して倍率等の制御が行える技術が開示されている。
特開平6−114077号公報には、術者が発声する音声により倍率の制御が行える技術が開示されている。
【0007】
特開平4−165322号公報には、術者と顕微鏡との距離を検出して倍率の制御が行える技術が開示されている。
特開2000−83965号公報には、術部を観察する観察光学系の周囲に術部の周辺画像を表示する表示手段を備えた手術用顕微鏡が開示されている。
【0008】
【特許文献1】
特表平11−501403号公報
【0009】
【特許文献2】
特開平6−114077号公報
【0010】
【特許文献3】
特開平4−165322号公報
【0011】
【特許文献4】
特開2000−83965号公報
【0012】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、視線を検出して倍率を制御する例では、術部から視線を離して操作することになるため術部を注視し続けることが出来ず手術の流れを妨げる。また、顕微鏡の鏡体周辺が複雑となり、大型化及び高価格化を招く。
音声による倍率の制御では、術者が発声してから制御が始まるまでにタイムラグがあり、迅速な処置が要求される手術場面では手術の流れを妨げる。また、音声の認識率が100%ではないため誤動作をする可能性があり、煩わしい。
【0013】
顔と鏡体の距離を検出して倍率を制御する例では、顔と鏡体の距離を一定に保っていないと倍率が変化してしまうため、術者の疲労が大きいという問題がある。
視野周辺に術部周辺画像を表示する例では、術具の出し入れには非常に効果があるが、鏡体の大型化及び高価格化を招く。
【0014】
(発明の目的)
本発明は、上述した点に鑑みてなされたもので、手術器具等の処置器具の術部等への出し入れが容易な顕微鏡システムを提供することを目的とする。
さらに、処置器具の術部等への出し入れが容易で、且つ小型で安価にすることも可能な顕微鏡システムを提供することが目的とする。
【0015】
【課題を解決するための手段】
被検体を観察可能な顕微鏡と、
前記顕微鏡の観察領域を縮小及び拡大可能な観察領域変更手段と、
前記顕微鏡の観察領域内で所定の処置を行うことが可能な機能部を有する処置器具と、
前記機能部と前記顕微鏡との相対的な位置関係を検出可能な相対位置検出手段と、
前記相対位置検出手段により検出された前記位置関係に応じて前記観察領域変更手段を制御する観察領域制御手段
を備え、
前記相対位置検出手段は、
前記観察領域に配置された前記機能部を撮像可能な撮像手段と、
前記撮像手段により撮像された前記機能部の画像を解析することで前記機能部と前記顕微鏡との相対位置を算出する相対位置算出手段と
有することにより、相対位置検出手段により処置器具の機能部と顕微鏡との位置関係に応じて観察領域を変更できるようにしているので、処置器具を被検体の術部等への導入を円滑に行うことができる。
【0016】
【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の実施の形態に係り、図1は第1の実施の形態の手術用顕微鏡システムの全体構成を示し、図2は図1の主要部の構成を示し、図3は術部付近を示し、図4は図3の状態に対応する観察視野を示し、図5は動作の内容のフローチャートを示す。
【0017】
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と、この手術用顕微鏡2の鏡体3に内蔵された光学系による観察下で、患者4の術部5に対する処置を行う処置具(処置器具)としての例えば鉗子6と、鏡体3及び鉗子6にそれぞれ設けた位置マーカ7,8の各位置情報を検出するデジタイザ9を備えたナビゲーション装置10と、鏡体3に内蔵された光学系の倍率を設定する倍率設定手段11と、ナビゲーション装置10からの情報により、前記光学系の倍率の制御を行う変倍制御ユニット12とを備えている。
【0018】
手術用顕微鏡2は、架台13に取り付けられた6自由度を持つアーム14と、このアーム14の先端に取り付けられた鏡体3とを有し、例えば架台13の途中部分には変倍制御ユニット12が設けてあり、この変倍制御ユニット12は変倍操作等を行うフットスイッチ15と、デジタイザ9とでナビゲーション装置10を構成するワークステーション(図面中ではWSと略記)16と接続されている。
【0019】
また、術部5に対する処置を行う鉗子6は、例えば図示の例ではピンセット形状で、その先端部には切除や止血等の処置(医療行為)を行うための処置機能部が設けてあり、その後端側の把持部を術者は把持して切除等の処置を行う。
【0020】
また、この鉗子6の後端には、この鉗子6の位置及び姿勢、より具体的には鉗子6の処置機能部(機能部と略記)の位置及び姿勢を検出させるための位置マーカ8が設けてある。
【0021】
位置マーカ8は例えば磁界を発生する複数の(磁界発生)コイル等で形成され、各コイルにより発生した磁界をデジタイザ9に内蔵した検出コイルにより、各コイルの位置を検出し、複数のコイルを用いることにより、実際のコイルが設けられている位置から所定距離だけ異なる検出対象位置となる機能部が設けられた先端部を検出することができる。
位置マーカ7においても同様に複数のコイルで形成され、この場合の検出対象位置としては、鏡体3の光学系による例えば観察視野の中心位置等に設定することもできる。
【0022】
そして、ワークステーション16はデジタイザ9により検出された鏡体3の位置情報と鉗子6の機能部或いは先端部の位置情報とから両者の相対位置情報を算出して、変倍制御ユニット12に送る。
【0023】
図2に示すように鏡体3には、例えば左右で共通となる口径の大きな対物レンズ21と、この対物レンズ21に対向して左右の光路上に配置され、倍率を可変(換言すると観察範囲を拡大、縮小等変更が)できる一対の変倍光学系22L、22Rと、結像を行う一対の結像レンズ23L、23Rと、結像レンズ23L、23Rにより結像された左右の光学像を拡大観察するための一対の接眼レンズ24L、24Rとが順次配置されている。
【0024】
一対の変倍光学系22L、22Rには、図示しない変倍機構を介してモータ25が取り付けられ、このモータ25を回転駆動することにより、一対の変倍光学系22L、22Rの倍率を変更できるようになっている。このモータ25は変倍制御ユニット12を構成する駆動部26からの駆動信号で回転駆動される。
【0025】
また、変倍光学系22L、22Rには、図示しない変倍機構を介してエンコーダ27が取り付けられ、エンコーダ27の出力信号により、変倍光学系22L、22Rが設定されている倍率を算出することができる。このエンコーダ27の出力信号は変倍制御ユニット12を構成し、演算や制御を行う演算(&制御)部28に入力され、演算部28は変倍光学系22L、22Rが設定されている倍率を算出する。
【0026】
また、倍率設定手段11により設定しようとする所定倍率に設定する指示操作を行うことにより、その指示信号が演算部28に入力され、この演算部28は駆動信号を生成して駆動部26を介してモータ25を回転駆動して、変倍光学系22L、22Rを倍率設定手段11により設定された所定倍率に設定する。
【0027】
この場合、エンコーダ27の出力信号が演算部28に入力されることにより、変倍光学系22L、22Rが実際に設定されている倍率を参照し、その倍率が所定倍率に設定されると、演算部28は駆動部26への駆動信号の出力を停止する。そして変倍光学系22L、22Rは所定倍率に設定される。
【0028】
また、この演算部28にはフットスイッチ(図面中ではFSと略記)15のズームアップスイッチやズームダウンスイッチを操作した場合の操作信号が入力され、その操作信号に対応して駆動部26を介してモータ25の回転駆動動作を制御し、フットスイッチ15の操作により、変倍光学系22L、22Rを所望の倍率に設定することすることができる。
【0029】
本実施の形態では、さらに演算部28にはワークステーション16から鏡体3と、術部5に対する処置を行う処置具としての鉗子6の先端部との相対位置情報が入力され、演算部28はその相対位置情報が予め設定した閾値(より具体的には、変倍光学系22L、22Rが高倍率に設定された状態で、鉗子6の先端部が観察視野から外れる境界付近の値)以内に在るか否かを監視する。
【0030】
そして、閾値以内に設定されている状態から閾値を越えた状態になると(つまり、術部5付近から観察視野の境界を越える側に移動されると)、演算部28は駆動部26を介してモータ25の動作を制御し、変倍光学系22L、22Rの倍率を所定倍率、或いは最低倍率の状態に設定する制御動作を行う。
また、閾値を越えた状態から閾値以内に設定された場合にも、演算部28は駆動部26を介してモータ25の動作を制御し、変倍光学系22L、22Rの倍率を高い所望倍率に設定する制御動作を行うこともできるようにしている。
【0031】
このような構成による本実施の形態の動作を以下に説明する。
術者は手術用顕微鏡2を使用して手術をするためにアーム14を移動して鏡体3を術部5に対向して、その術部5を接眼レンズ24L、24Rから覗いた場合に観察でき、(鉗子6等による)処置し易いような所望の位置、具体的には術部5を観察視野の中心位置でフォーカスした状態で観察できるような位置等に設定する。
【0032】
この時、初期状態では変倍光学系22L、22Rのズーム倍率は最低倍率に設定されており、エンコーダ27の出力信号は演算部28へ出力されている。また、デジタイザ9は鏡体3に取付けられたマーカ7の位置を検出しており、ナビゲーション装置10は術部5に対する鏡体3の位置を検出している。
【0033】
次に、術者が手術を進めるために鉗子6を術部5に近づける。デジタイザ9は鉗子6に取付けられたマーカ8の位置を検出し、ナビゲーション装置10は術部5に対する鉗子6の先端部(機能部)の位置を検出する。即ち、ナビゲーション装置10は鏡体3と鉗子6の先端部の相対位置を検出する。
【0034】
ナビゲーション装置10は、この相対位置の情報を変倍制御ユニット12に内蔵された演算部28に伝達する。この段階では変倍光学系22L、22Rの倍率は最低倍率であるから術者は術部5にスムーズに鉗子6を導くことができる。
【0035】
次に、手術の進行に合わせてより微細な処置が要求されるため、術者はフットスイッチ15の図示しないズームアップスイッチを操作し、所望の倍率に変倍光学系22L、22Rを設定する。
【0036】
即ち、フットスイッチ15のズームアップスイッチを操作した操作信号は変倍制御ユニット12の演算部28に伝達され、演算部28で駆動信号に変換され、駆動部26に出力される。
【0037】
従って、駆動部26はモータ25を駆動し、図示しない変倍機構を介して変倍光学系22L、22Rがズームアップ方向に駆動され、微細な処置をするのに適した(高い倍率の)所望倍率に設定することができる。この倍率アップにより、倍率アップ前よりも観察領域は縮小される。
術者はその所望倍率において、例えば薄膜の剥離等の処置を行う。このときの状態は、図3の実線状態及び図4(A)に示す。
【0038】
次に、術者が術部5で剥離等の処置を行った場合における出血部の止血を行うために、鉗子6を図示しないバイポーラメスに持ち換える場合に術者が鉗子6を術部5から遠ざける。
【0039】
ナビゲーション装置10から鏡体3と鉗子6の先端部との相対位置情報が演算部28に伝達されており、演算部28は相対位置(相対距離)の値が予め設定した閾値(より具体的には、変倍光学系22L、22Rが高倍率に設定された状態で、鉗子6が観察視野から外れる境界付近の値)内にあるか否かを監視しており、上記のように鉗子6を他の処置具に取り換える操作をする際には、鏡体3とその鉗子6の先端部との相対位置が閾値を超える。
【0040】
このように鏡体3と鉗子6の先端部との相対位置が閾値を超えた場合には、演算部28は駆動部26に対して、変倍光学系22L、22Rの倍率を低倍率の状態に設定する駆動信号を出力する(以下では、この信号をズームダウン信号と呼ぶ)。換言すると、術者がフットスイッチ15のズームダウンスイッチを操作した場合のように演算部28は変倍光学系22L、22Rの倍率を低倍率の状態に設定する制御動作を(ナビゲーション装置10からの相対位置情報に基づいて)自動で行う。
【0041】
つまり駆動部26によりモータ25を駆動し、図示しない変倍機構を介して変倍光学系22L、22Rをズームダウン方向に駆動する。そして、エンコーダ27からの倍率検出信号が最低倍率に達した場合に演算部28はズームダウン信号の出力を停止し、モータ25の駆動が停止される。
【0042】
従って、術者が鉗子6の先端部を術部5から遠ざけることによって変倍光学系22L、22Rは最低倍率に設定される。このときの状態を、図3の破線状態及び図4(B)に示す。
図4(B)における破線は最低倍率の観察視野中に、術者による高倍率としての所望倍率の範囲を模式的に示したものであり、倍率を変化させることにより、観察範囲(観察領域)を拡大、縮小することができる。
【0043】
次に、術者が図示しないバイポーラメスを術部5に近づける場合、観察倍率が最低倍率に設定されているため、スムーズに近づけることが出来る。図示しないバイポーラメスにもマーカが取付けられており、ナビゲーション装置10によって鏡体3とバイポーラメスの先端部との相対位置が検出されている。
【0044】
演算部28は鏡体3とバイポーラメスの先端部との相対位置(相対距離)が所定の閾値以下になった時に、駆動部26に対して(変倍光学系22L、22Rの倍率を高くする)ズームアップ信号を出力し、モータ25をズームアップ方向に駆動する。
【0045】
演算部28はエンコーダ9からの倍率情報を監視し、鉗子6の先端部を術部5付近から外す前に術者が設定していた所望倍率に達するまでズームアップ信号を出力し、所望倍率に達したらズームアップ信号の出力を停止する。
【0046】
これによって、術者は図示しないバイポーラメスを用いた止血作業を所望倍率にて円滑に実施することが出来る。
【0047】
また、術者は倍率設定手段11を用いて最低倍率ではない所定倍率に設定することも出来る。倍率設定手段11で設定された倍率情報は、演算部28に伝達され、術者が鉗子6の先端部を術部5付近から外した場合に駆動するズームダウン動作を所定倍率で停止させることが出来る。この一連の動作フローを、図5に示す。
【0048】
図1に示すように手術用顕微鏡システム1による手術を行う場合、最初のステップS1で術者は倍率設定手段11により、手術用顕微鏡2の初期状態での倍率を設定する。
【0049】
つまり、倍率設定手段11を構成するキーボード等により、設定しようとする所定倍率の値を入力すると、演算部28は駆動部26を介してモータ25の回転を制御し、変倍光学系22L、22Rの倍率を入力された所定倍率に設定する。この操作は省略可能であり、この操作を行わない場合には、手術用顕微鏡2の初期状態での倍率は最低倍率に設定される。
【0050】
そして、この(最低或いは)低倍率の状態で、術部5を観察し、その観察状態で術者は鉗子6を術部5に近づける。上述したように、(最低或いは)低倍率の状態であるので、鉗子6を術部5にスムーズに導くことができる。
【0051】
そして、術部5付近に導いた後、術者は微細な処置を行い易いようにステップS2に示すようにフットスイッチ15のズームアップスイッチを踏む操作をして、変倍光学系22L、22Rの倍率を高倍率となる所望倍率に設定する。
【0052】
この場合、ズームアップスイッチを踏む操作をすると、その操作信号が演算部28に入力され、演算部28はその操作信号を受けて駆動部26を介してモータ26を回転駆動し、変倍光学系22L、22Rの倍率を高倍率側の所望倍率に設定する。
【0053】
具体的には、ズームアップスイッチを踏む操作が停止されるまで、変倍光学系22L、22Rの倍率を高倍率側に設定するようにモータ26で変倍機構を駆動する。そして、ズームアップスイッチを踏む操作が停止された場合の設定された所望倍率の値が演算部28の図示しない記憶手段に記憶される。
【0054】
ステップS3に示すように鏡体3及び鉗子6の先端部の相対位置はナビゲーション装置10により検出され、その検出された相対位置の情報は演算部28に常時入力される。なお、図面上では簡単化のため、鏡体3及び鉗子6の先端部の相対位置を鏡体3及び鉗子6の相対位置のように略記して示す。
【0055】
そして、ステップS4に示すように演算部28は相対位置の値が、予め設定した閾値(より具体的には、高倍率の所望倍率に設定された状態で、鉗子6が観察視野の境界付近の値)内にあるか否かを演算する。
【0056】
そして、演算結果からステップS5に示すように観察視野内に鉗子6の先端部があるか否かを判断する。その判断により観察視野内にあると判断した場合には、ステップS3に戻る。なお、ステップS3でなくS2に戻り、フットスイッチ15でさらに異なる所望倍率に設定することもできることを経てステップS3に進むようにしても良い。
この状態では、高倍率の状態であり、微細な処置を行うことができる。
【0057】
一方、この鉗子6での処置を終えて他の鉗子に取り換えようとした場合には、この鉗子6を観察視野から外す方向に移動する。そして、観察視野内から外れたと判断した場合には、ステップS6に進む。
【0058】
ステップS6では演算部28は(初期設定で)所定倍率の設定ありか否かの判断を行い、所定倍率の設定ありと判断した場合には、演算部28はズームダウン信号を発生し、ステップS7に示すように変倍光学系22L,22Rの倍率を所定倍率に設定するように制御し、ステップS9に進む。
【0059】
一方、所定倍率の設定なしと判断した場合には、演算部28はズームダウン信号を発生し、ステップS8に示すように変倍光学系22L,22Rの倍率を最低倍率に設定するように制御し、ステップS9に移る。
ステップS7或いはS8の場合には、低倍率の状態に設定されるので、別の鉗子に取り換えて術部5側へのアプローチをスムーズに行うことができる。
【0060】
ステップS9ではナビゲーション装置10により、鏡体3と鉗子の先端部との相対位置検出を行い、演算部28に出力する。ステップS10に示すように演算部28はその出力に基づいて、鉗子の先端部が所望倍率での視野内にあるかの演算を行い、その演算結果からステップS11に示すように視野内に鉗子の先端部があるかの判断を行う。
【0061】
その判断結果により、視野内にある場合には、ステップS12に示すようにズープアップ信号を発生して、変倍光学系22L、22Rを所望倍率に設定するように制御した後、ステップS3に戻る。一方、視野内にないと判断した場合にはステップS9に戻り、鏡体3と鉗子の先端部との相対位置の検出の処理を行うようになる。
【0062】
このように動作する本実施の形態は以下の効果を有する。
本実施の形態では、ナビゲーション装置10を用いて鏡体3と処置具の先端部との相対距離を検出し、その状態に応じて観察倍率を自動制御するようにしているので、特別な装置を付加することなく、且つ鏡体3が大型化することなく、処置具の術部付近への出し入れを容易にできるシステムを安価に実現が可能である。
【0063】
上述の説明では、処置具或いは処置器具として鉗子6を用いて手術を行う場合で説明したが、鉗子6以外に内視鏡や超音波プローブ等の観察手段、つまり観察処置を行う処置具の場合にも適用することができる。
従って、処置具による所定の処置としては、鉗子6等による被検体の切除等の処置の他に把持することや、さらには光学的或いは音響的に観察する観察処置等の行為も含まれる。
【0064】
また、上記説明では観察領域変更手段として、光学系の倍率を変更する手段を用いているが、例えばCCDなどの撮像手段を用いた顕微鏡で、CCDの撮像範囲を広げることで観察範囲(観察領域)を広げる等の変更しても良い。
【0065】
また、通常の顕微鏡でも単純に筐体を移動させることで観察範囲を広げる等の変更をしても良いし、視野絞りを広げることで、観察領域を広げる等の変更を行うようにしても良い。
このような場合においても、上述したように術部付近への処置具の出し入れを容易にできる効果がある。
【0066】
(第2の実施の形態)
次に本発明の第2の実施の形態を図6〜図10を参照して説明する。なお、第1実施の形態と異なる部分についてのみ説明する。
本実施の形態の手術用顕微鏡システム1Bは、図1の手術用顕微鏡2における鏡体3内に、図6に示すように変倍光学系22L、22Rと結像レンズ23L、23Rとの間にビームスプリッタ31L、31Rが設けらた構成にしている。
【0067】
ビームスプリッタ31Rの反射方向には結像レンズ32を内蔵したアダプタ33を介して撮像素子34が配置され、結像レンズ23で結像される光学像と同等の光学像を、この結像レンズ32により撮像素子34に結像する。
【0068】
この撮像素子34の撮像面には、術者が接眼レンズ24Rを覗いた場合の視野範囲と殆ど一致する光学像が結像されるように設定されている。つまり、術者が観察する視野範囲と撮像素子34による撮像範囲とは殆ど等価であ(り、読み替えることもでき)る。
【0069】
この撮像素子34は画像解析手段35に接続され、撮像素子34で撮像した画像が入力される。画像解析手段35は撮像素子34で撮像された画像を解析する。この画像解析手段35は変倍制御ユニット12の演算部28に接続されている。
【0070】
また、図7にも示すように処置を行う鉗子36の先端部(機能部)には例えばその鉗子36の固有の色、具体例では緑色の色マーカ(緑)37が設けられている。図示しない他の鉗子には、先端部にはその色で識別できるように例えば青色のマーカ(青)が設けられている。つまり、本実施の形態では処置具には色指標を設け、色指標により処置具の有無、処置具の識別を行うようにしている。
【0071】
第1の実施の形態では筐体3と鉗子6の先端部の相対位置をナビゲーション装置10により検出し、演算部28はその検出出力を参照することにより、手術用顕微鏡2の観察倍率を制御するようにしていたが、本実施の形態では撮像素子34で撮像された画像を画像解析手段35に入力し、画像解析手段35では色マーカを抽出する画像解析を行い、その画像解析結果を演算部28に送り、演算部28はその解析結果に応じて観察倍率を制御する構成にしている。
【0072】
このため、本実施の形態では第1の実施の形態におけるナビゲーション装置10と、位置マーカ7,8は設けていない。その他の構成は第1の実施の形態と同様である。
【0073】
次に本実施の形態の作用を説明する。
術者は、倍率設定手段11を用いて、術前に鉗子毎に所定倍率を設定する。この場合、各鉗子に固有の色マーカ(緑)、(青)に対応して所定倍率が設定されることになる。
【0074】
術者が鉗子36を術部5付近に設定している場合、その鉗子36の先端に設けられた色マーカ(緑)37が、撮像素子34により撮影される。撮像素子34で撮影された映像信号は画像解析手段35に伝達される。画像解析手段35は撮像素子34で撮影された映像信号を解析し、映像信号から色マーカ(緑)37を抽出する。
【0075】
画像解析手段35は撮像範囲内に色マーカ(緑)37があるか否かを判別し、その情報を演算部28に伝達する。演算部28は色マーカ(緑)37が撮像範囲内にある場合は術者がフットスイッチ15で設定した所望倍率に変倍光学系22L、22Rを駆動するようにズームアップ信号を駆動部26に出力する。この状態を、図8(A)に示す。
【0076】
色マーカ(緑)37が撮像範囲から外れた場合は倍率設定手段11で設定した所定倍率に変倍光学系22L、22Rを駆動するようにズームダウン信号を駆動部26に出力する。
この状態を、図8(B)に示す。図8(B)における破線は所定倍率の視野内における術者の所望倍率の視野を模式的に示したものである。
【0077】
術者が異なる図示しない鉗子の先端部を術部5付近に接近させた場合、その鉗子の先端部には異なる色の色マーカ(青)を使用することで、鉗子の種類に応じた倍率設定をすることが出来る。
【0078】
即ち、剥離鉗子(青の色マーカ)とバイポーラ(緑の色マーカ)を併用する場合、鉗子の挿入後にズームアップ制御をする際に高倍における剥離操作と中倍における止血操作を使い分けることが可能である。
【0079】
この場合、剥離操作時に剥離鉗子を用いて術者がフットスイッチ15で設定した倍率(高倍)と止血操作時にバイポーラを用いて術者がフットスイッチ15で設定した倍率(中倍)の倍率情報(エンコーダ27からの倍率情報)を図示しないメモリに記憶させておくことで、術部5付近に設定された鉗子の種類に応じた倍率設定を行うことができる。
【0080】
図9は本実施の形態の代表的な動作例のフローチャートを示す。
ステップS31に示すように倍率設定手段11で所定倍率に設定する。この場合、各鉗子の先端部には色マーカが設けてあるので、色マーカ毎に異なる所定倍率に設定することができる。なお、この初期設定の処理は省略可能であり、この場合には所定倍率は最低倍率となる。
【0081】
そして、最初に使用する鉗子の先端部を術部5に近づける。その場合、撮像素子34の撮像範囲内に挿入されると、鉗子の先端側も撮像される状態になる。術者は観察状態において、鉗子の先端側を術部5付近に設定されたことを確認して、微細な処置を行う時に、ステップS32に示すようにフットスイッチ15を踏んで、所望倍率に変倍光学系22L、22Rを設定する。
【0082】
ステップS33に示すように撮像素子34で撮像された画像は画像解析手段35に入力され、画像解析手段35は(所望倍率に設定された状態の)撮像範囲内に色マーカがあるかを画像解析する。
【0083】
その解析結果は演算部28に送られ、ステップS34に示すように演算部28は撮像範囲内に色マーカがあるか判断する。撮像範囲内に色マーカがあると判断した場合には、演算部28はステップS35に示すように検出した色マーカ毎に、設定されているその所望倍率の情報を、(演算部28の内部等に設けた)メモリに記録し、ステップS33に戻る。
【0084】
一方、撮像範囲内に色マーカがないと判断した場合には、演算部28はステップS36に示すように、初期設定で所定倍率の設定がされたか否かを判断する。そして、所定倍率の設定がされていないと、演算部28はズームダウン信号を発生してステップS37に示すように最低倍率に変倍光学系22L、22Rを設定する。
【0085】
これに対して、所定倍率の設定がされていると、さらにステップS38に進み、演算部28は色マーカの色の判断を行う。そして、判断した色に対応して初期設定で設定した所定倍率に変倍光学系22L、22Rを設定する。
【0086】
具体的には、色マーカの色が緑色であると、演算部28はズームダウン信号を発生してステップS39に示すようにその緑色の鉗子で設定された所定倍率(これを所定倍率(緑)と略記)に変倍光学系22L、22Rを設定し、ステップS41に進む。
【0087】
また、色マーカの色が青色であると、演算部28はズームダウン信号を発生してステップS40に示すようにその青色の鉗子で設定された所定倍率(これを所定倍率(青)と略記)に変倍光学系22L、22Rを設定し、ステップS41に進む。
この状態においては、視野範囲は広い状態であり、別の処置を行う場合にはその処置に適した鉗子に交換する。
【0088】
また、この状態においてもステップS41に示すように画像解析手段35は所望倍率の視野範囲内に色マーカがあるかの画像解析を行っている。そして、その解析結果は演算部28に送られ、演算部28はステップS42に示すようにその範囲内に色マーカありか否かの判断を行う。
【0089】
そして、その範囲内に色マーカがないと判断した場合には、ステップS41に戻る。一方、その範囲内に色マーカがあると判断した場合には、ステップS43に進み、演算部28はメモリから検出された色マーカに対応した所望倍率の情報を読み出し、その倍率に変倍光学系を設定する。その後、ステップS33に戻る。
【0090】
本実施の形態は以下の効果を有する。
本実施の形態では、相対位置検出手段として鉗子に設けられた色マーカを用いているので、鉗子にかさばる位置マーカを付加することなく(つまり、より操作性が良く)第1の実施の形態と同様の効果を有するシステムを実現でき、鉗子操作を妨げない。また、鉗子の種類によって設定倍率(所望倍率、所定倍率とも)を制御出来るため使用する鉗子に応じて最適な倍率設定が可能となる。
【0091】
更に、本実施の形態の変形例として、各色マーカに応じて所定倍率の優先順位をつけても良い。例えば止血処置を行う図示しないバイポーラを高優先度、術部の吸引を行う図示しない吸引管を低優先度とする。
【0092】
術者が所望倍率にて吸引管とバイポーラを併用している場合、観察視野は図10(A)のようになっている。この状態から、吸引管を術部に残したままバイポーラを他の鉗子に持ち替えるために術部(観察視野)から引き抜く(引き出す)と、バイポーラの優先度が高く設定されているので、バイポーラ用に設定した所定倍率に変倍光学系22l、22Rが駆動設定される。この状態を、図10(B)に示す。
この状態では、緊急に止血が必要な場合に即座にバイポーラを挿入することにより、所望倍率に駆動設定することができる。
【0093】
バイポーラが引き抜かれた状態で、更に優先度の低い吸引管を術部(所望倍率範囲)から引き抜いた場合、吸引管用に設定した所定倍率に変倍光学系22L、22Rが駆動設定される。この場合、術部には何の術具も挿入されていないため、より広い視野を提供することで、迅速な術具の導入を行うことが出来る。この状態を、図10(C)に示す。また、この一連のフローを図11に示す。
【0094】
図11のステップS51に示すように倍率設定手段12により鉗子毎に所定倍率に設定する。この場合、鉗子の種類毎にマーカ色が異なり、また鉗子毎に優先順位の設定を行う。例えば、バイポーラには高優先度、吸引管には低優先度の設定をする。
【0095】
次のステップS52で、フットスイッチ15により、所望倍率に変倍光学系22L、22Rの設定を行う。また、ステップS53に示すように画像解析手段35は、撮像素子の撮像範囲内に色マーカがあるかの画像解析を行う。
その解析結果は演算部28に送られ、演算部28はステップS54に示すようにその範囲内に高優先度の色マーカがあるか否かの判断を行う。
【0096】
そして、その範囲内に高優先度の色マーカがあると判断した場合にはステップS53に戻る。一方、その範囲内に高優先度の色マーカがないと判断した場合にはステップS55に進み、演算部28はさらに低優先度の色マーカがあるか否かの判断を行う。
【0097】
そして、低優先度の色マーカがあると判断した場合にはステップS56に示すように所定倍率(高優先度)に変倍光学系22L,22Rを設定してステップS58に進む。一方、低優先度の色マーカがないと判断した場合にはステップS57に示すように所定倍率(低優先度)に変倍光学系22L,22Rを設定してステップS58に進む。
【0098】
ステップS58では画像解析手段35は所望倍率の視野範囲内に色マーカがあるかを画像解析する。その解析結果は演算部28に送られ、演算部28はステップS59に示すようにその範囲内に高優先度の色マーカがあるか否かの判断を行う。
【0099】
そして、高優先度の色マーカがあると判断した場合には、ステップS60に示すように所望倍率(高優先度)に変倍光学系22L、22Rを移動設定した後、ステップS53に戻る。一方、高優先度の色マーカがないと判断した場合には、ステップS61に示すようにさらに低優先度の色マーカがあるか否かの判断を行う。
【0100】
そして、低優先度の色マーカがないと判断した場合には、ステップS58に戻り、逆に低優先度の色マーカがあると判断した場合には、ステップS62に示すように所望倍率(低優先度)に変倍光学系22L,22Rを移動設定した後、ステップS58に戻る。
【0101】
本変形例によれば、優先度も考慮した第1の実施の形態と同様の効果を有すると共に、さらに操作性の良いシステムを実現できる。
なお、第1の実施の形態でも説明したように、鉗子36以外の処置具や、観察を行う内視鏡等の処置具の場合にも適用できる。
【0102】
(第3実施の形態)
次に本発明の第3の実施の形態を図12及び図13を参照して説明する。図12は本発明の第3の実施の形態の手術用顕微鏡システム1Cの主要部を示す。 この手術用顕微鏡システム1Cは第1の実施の形態の手術用顕微鏡2の鏡体3におけるその下面に赤外線発光器41と赤外線受光器42とから構成される赤外線センサ43を取付け、この赤外線受光器42の検出信号を解析部44に入力するようにしている。
【0103】
また、図13にも示すように処置を行うのに使用される鉗子45の例えば後端には赤外線を反射する反射マーカ46が取り付けられている。従って、赤外線受光器42は鉗子45の反射マーカ46で反射された赤外線を受光し、その検出信号が入力される解析部44は、検出信号から解析を行い、鏡体3と鉗子45の先端部との相対位置を検出する。
【0104】
この相対位置の情報は演算部28に伝達される。演算部28は解析部44からの情報により、変倍光学系22L、22Rの制御を行う。その他の構成は第1の実施の形態と同様である。
【0105】
次に本実施の形態の作用を説明する。
術者が鉗子45を術部に挿入している場合は赤外線発光器41から射出された赤外線が鉗子45に設けられた反射マーカ46で反射され、赤外線受光器42に入射する。赤外線受光器42に入射された反射マーカ46の信号は解析部44に伝達され、鏡体3と鉗子32の先端部の相対位置が検出される。
【0106】
解析部44は相対位置情報を演算部28に伝達する。術者が鉗子45の先端部を術部から抜去した場合、赤外線受光器42は反射マーカ46の反射信号を受光しないため相対位置情報は不定となる。
【0107】
この情報も演算部28に伝達される。演算部28は鏡体3と鉗子45の先端部の相対位置が検出されている場合は術者がフットスイッチ15で設定した所望倍率に変倍光学系22L、22Rを設定し、相対位置が不定となった場合は最低倍率ないし倍率設定手段11で設定した所定倍率に変倍光学系22L、22Rを設定するよう制御する。
【0108】
本実施の形態は以下の効果を有する。
本実施の形態では、相対位置検出手段として赤外線センサを使用したため非常に安価に第1の実施の形態と同様の効果を有するシステムを実現することが出来る。
【0109】
なお、赤外線センサを使用する代わりに超音波センサを用いて構成することもできる。また、鉗子45の先端部の位置に限らず、その他の所定位置を検出するようにしても良い。また、鏡体側に関しても同様である。
また、上述した各実施の形態等を部分的に組み合わせる等した実施の形態等も本発明に属する。
【0110】
[付記]
1.前記機能部は色指標を有することを特徴とする請求項1に記載の顕微鏡システム。
【0111】
2.前記相対位置検出手段は、前記観察領域に配置された前記機能部を撮像可能な撮像手段と、
前記撮像手段により撮像された前記機能部の前記色指標の画像を解析することで前記色指標の色を識別可能な色解析手段を有することを特徴とする付記1に記載の顕微鏡システム。
【0112】
3.前記観察領域変更手段は変倍光学系であることを特徴とする請求項1に記載の顕微鏡システム。
【0113】
4.被検体を観察可能な顕微鏡と、
前記顕微鏡の観察領域を縮小及び拡大可能な観察領域変更手段と、
前記顕微鏡の観察領域内で所定の処置を施すことが可能な機能部を有する医療器具と、
前記機能部等の所定位置と前記顕微鏡との相対的な位置関係を検出可能な相対位置検出手段と、
前記相対位置検出手段により検出された前記位置関係に応じて前記観察領域変更手段を制御する観察領域制御手段と、
を有することを特徴とする顕微鏡システム。
【0114】
5.術部の拡大観察を行う観察光学系と、
この観察光学系の観察倍率を変更する変倍光学系と、
術部の処置等を行う術具と、
この術具の前記観察光学系との相対位置を検出する位置検出手段と、
この位置検出手段の検出結果の応じて前記変倍光学系の駆動制御を行う制御部とを有することを特徴とする手術用顕微鏡。
【0115】
6.付記5において、
前記位置検出手段は、所定座標空間内における観察光学系と術具の各々の位置を検出するナビゲーション装置であることを特徴とする手術用顕微鏡。
7.付記5において、
前記位置検出手段は、術具に設けられたマーカと、
前記観察光学系の途中に設けられた前記マーカを撮像する撮像手段と、
この撮像手段で撮影された画像から前記術具と観察光学系の相対位置を検出する画像解析手段から成ることを特徴とした手術用顕微鏡。
【0116】
8.付記5において、
前記位置検出手段は、前記観察光学系または術具のいづれか一方に設けられたセンサ出力手段と、
前記観察光学系または術具のいづれかに設けられたセンサ受信手段と、
このセンサ受信手段の検出状態から前記観察光学系と術具の相対位置を演算する演算手段とから成ることを特徴とする手術用顕微鏡。
9.付記8において、
センサ出力手段及びセンサ受信手段は、超音波センサ乃至は赤外線センサであることを特徴とする手術用顕微鏡。
【0117】
10.付記5において、
前記制御部は、術具が前記観察光学系の観察視野内にある場合は、術者の設定した第1の倍率に変倍光学系を設定し、術具が前記観察光学系の視野から外れた場合は最低倍ないしは予め設定した第2の倍率(第1の所定の倍率よりは低倍である)に設定することを特徴とする手術用顕微鏡。
11.付記10において、
前記制御部は、前記変倍光学系の前記第1の倍率が予め定められたしきい値より高倍である場合に前記最低倍乃至第2の倍率への駆動制御を行う倍率判定手段を有する事を特徴とする手術用顕微鏡。
【0118】
12.付記10において、
前記位置検出手段は、術部に挿入された複数の術具を各々識別する識別手段を有し、この識別手段の識別結果と、前記位置検出手段の位置検出結果に応じて、少なくとも前記第1の倍率または前記第2の倍率の何れかを設定する倍率設定手段を有することを特徴とする手術用顕微鏡。
【0119】
【発明の効果】
本発明によれば、術部からの鉗子等の処置器具の挿抜(出し入れ)に応じて顕微鏡の観察領域を制御するため、特に術部への処置器具の挿入が非常に容易になり、手術等の効率向上に寄与する。また、構造が単純で小型、安価に実現できるという極めて高い効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態の手術用顕微鏡システムの全体構成図。
【図2】図1の主要部の構成を示すブロック図。
【図3】術部付近を示す図。
【図4】図3の状態に対応する観察視野を示す図。
【図5】動作の内容を示すフローチャート図。
【図6】本発明の第2の実施の形態の手術用顕微鏡システムの主要部の構成を示すブロック図。
【図7】色マーカを設けた鉗子を示す図。
【図8】観察視野を示す図。
【図9】代表的な動作の内容を示すフローチャート図。
【図10】変形例における観察視野の例を示す図。
【図11】変形例における代表的な動作の内容を示すフローチャート図。
【図12】本発明の第3の実施の形態の手術用顕微鏡システムの主要部の構成を示すブロック図。
【図13】反射マーカを設けた鉗子を示す図。
【符号の説明】
1…手術用顕微鏡システム
2…手術用顕微鏡
3…鏡体
5…術部
6…鉗子
7,8…位置マーカ
9…デジタイザ
10…ナビゲーション装置
11…倍率設定手段
12…変倍制御ユニット
15…フットスイッチ
16…ワークステーション
21…対物レンズ
22L、22R…変倍光学系
23L、23R…結像レンズ
24L、24R…接眼レンズ
25…モータ
26…駆動部
27…エンコーダ
28…演算部
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a microscope system that performs a procedure such as surgery under observation with a microscope.
[0002]
[Prior art]
Surgery using a surgical microscope enlarges the surgical site at a high magnification and performs fine surgery using various surgical tools. As the operation progresses, and complicated operations such as peeling of the thin film, excision of the tumor, and hemostasis are sequentially required, the operator frequently proceeds with the operation while changing the surgical instrument.
[0003]
However, if the magnification of the microscope is high, it is difficult to smoothly guide a medical instrument (also called a surgical instrument) in the observation field of view. It had to be guided and hindered the progress of the operation.
[0004]
In order to solve such a problem, a surgical microscope capable of alternately switching two predetermined magnifications, ie, a high magnification and a low magnification, which are set in advance by a switch operation has been put into practical use and is publicly known. In this case, however, a switch operation is required every time the magnification is changed, and it has not been fully automated.
[0005]
That is, the switch operation is very troublesome while requiring a fine work at a high magnification. In addition to this, the following technique is disclosed as a surgical microscope in which an operator can control magnification without using limbs.
[0006]
Japanese Patent Laid-Open No. 11-501403 discloses a technique capable of detecting the operator's line of sight and controlling the magnification and the like.
Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-114077 discloses a technique capable of controlling the magnification by a voice uttered by an operator.
[0007]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-165322 discloses a technique capable of controlling the magnification by detecting the distance between the operator and the microscope.
Japanese Patent Laid-Open No. 2000-83965 discloses a surgical microscope provided with display means for displaying a peripheral image of the surgical site around an observation optical system for observing the surgical site.
[0008]
[Patent Document 1]
Japanese National Patent Publication No. 11-501403
[0009]
[Patent Document 2]
JP-A-6-114077
[0010]
[Patent Document 3]
JP-A-4-165322
[0011]
[Patent Document 4]
JP 2000-83965 A
[0012]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the example in which the line of sight is detected and the magnification is controlled, since the operation is performed with the line of sight away from the surgical site, it is impossible to keep an eye on the surgical site and hinder the flow of surgery. In addition, the periphery of the microscope body becomes complicated, leading to an increase in size and cost.
In the control of the magnification by voice, there is a time lag from the start of the voice of the operator to the start of the control, and the operation flow is hindered in a surgical scene where a quick treatment is required. Also, since the voice recognition rate is not 100%, there is a possibility of malfunction, which is troublesome.
[0013]
In an example in which the magnification is controlled by detecting the distance between the face and the mirror, the magnification changes unless the distance between the face and the mirror is kept constant, and there is a problem that the surgeon's fatigue is large.
In the example in which an image around the surgical site is displayed around the field of view, it is very effective for putting in and out the surgical instrument, but this leads to an increase in the size and cost of the mirror.
[0014]
(Object of invention)
The present invention has been made in view of the above-described points, and an object of the present invention is to provide a microscope system in which a treatment instrument such as a surgical instrument can be easily inserted into and removed from an operation part or the like.
It is another object of the present invention to provide a microscope system in which a treatment instrument can be easily taken in and out of an operation site and the like, and is small and inexpensive.
[0015]
[Means for Solving the Problems]
  A microscope capable of observing the subject;
  An observation area changing means capable of reducing and enlarging the observation area of the microscope;
  A treatment instrument having a functional unit capable of performing a predetermined treatment in the observation region of the microscope;
  A relative position detecting means capable of detecting a relative positional relationship between the functional unit and the microscope;
  Observation area control means for controlling the observation area changing means in accordance with the positional relationship detected by the relative position detection means.When
With
  The relative position detecting means includes
  Imaging means capable of imaging the functional unit arranged in the observation area;
  A relative position calculating unit that calculates a relative position between the functional unit and the microscope by analyzing an image of the functional unit captured by the imaging unit;
TheHaveThus, since the observation region can be changed according to the positional relationship between the functional part of the treatment instrument and the microscope by the relative position detection means, the treatment instrument can be smoothly introduced into the surgical part or the like of the subject. Can do.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
(First embodiment)
1 to 5 relate to the first embodiment of the present invention, FIG. 1 shows the overall configuration of the surgical microscope system of the first embodiment, and FIG. 2 shows the configuration of the main part of FIG. 3 shows the vicinity of the surgical site, FIG. 4 shows an observation visual field corresponding to the state of FIG. 3, and FIG. 5 shows a flowchart of the contents of the operation.
[0017]
As shown in FIG. 1, a surgical microscope system 1 according to a first embodiment of the present invention includes a surgical microscope 2 and a patient 4 under observation by an optical system built in a body 3 of the surgical microscope 2. Navigation device including a forceps 6 as a treatment tool (treatment instrument) for performing a treatment on the surgical part 5 and a digitizer 9 for detecting position information of position markers 7 and 8 provided on the body 3 and the forceps 6, respectively. 10, a magnification setting unit 11 for setting the magnification of the optical system built in the mirror body 3, and a magnification changing control unit 12 for controlling the magnification of the optical system based on information from the navigation device 10. .
[0018]
The surgical microscope 2 has an arm 14 having 6 degrees of freedom attached to a gantry 13 and a mirror body 3 attached to the tip of the arm 14. 12, the magnification control unit 12 is connected to a workstation (abbreviated as WS in the drawing) 16 constituting a navigation device 10 with a foot switch 15 for performing a magnification operation and the like and a digitizer 9. .
[0019]
In addition, the forceps 6 for performing treatment on the surgical section 5 is, for example, in the shape of tweezers in the illustrated example, and a distal end portion is provided with a treatment function portion for performing treatment (medical action) such as excision and hemostasis. An operator grasps the end-side grasping portion and performs treatment such as excision.
[0020]
In addition, a position marker 8 is provided at the rear end of the forceps 6 to detect the position and posture of the forceps 6, more specifically, the position and posture of a treatment function unit (abbreviated as a functional unit) of the forceps 6. It is.
[0021]
The position marker 8 is formed of, for example, a plurality of (magnetic field generating) coils that generate a magnetic field, and the position of each coil is detected by a detection coil in which the magnetic field generated by each coil is built in the digitizer 9, and a plurality of coils are used. Accordingly, it is possible to detect the tip portion provided with the functional portion that is the detection target position that is different from the position where the actual coil is provided by a predetermined distance.
Similarly, the position marker 7 is formed of a plurality of coils. In this case, the detection target position can be set to, for example, the center position of the observation visual field by the optical system of the mirror body 3.
[0022]
Then, the workstation 16 calculates relative position information from the position information of the mirror body 3 detected by the digitizer 9 and the position information of the functional part or the tip part of the forceps 6, and sends it to the magnification control unit 12.
[0023]
As shown in FIG. 2, the mirror body 3 includes, for example, an objective lens 21 having a large aperture that is common to the left and right sides, and is disposed on the left and right optical paths so as to face the objective lens 21, and the magnification is variable (in other words, the observation range). A pair of variable magnification optical systems 22L and 22R that can be enlarged and reduced), a pair of imaging lenses 23L and 23R that perform imaging, and left and right optical images formed by the imaging lenses 23L and 23R. A pair of eyepieces 24L and 24R for magnifying observation are sequentially arranged.
[0024]
A motor 25 is attached to the pair of variable magnification optical systems 22L and 22R via a variable magnification mechanism (not shown), and the magnification of the pair of variable magnification optical systems 22L and 22R can be changed by rotationally driving the motor 25. It is like that. The motor 25 is rotationally driven by a drive signal from a drive unit 26 that constitutes the magnification control unit 12.
[0025]
An encoder 27 is attached to the variable magnification optical systems 22L and 22R via a variable magnification mechanism (not shown), and the magnification at which the variable magnification optical systems 22L and 22R are set is calculated from the output signal of the encoder 27. Can do. The output signal of the encoder 27 constitutes the zoom control unit 12 and is input to a calculation (& control) unit 28 that performs calculation and control. The calculation unit 28 sets the magnification at which the zoom optical systems 22L and 22R are set. calculate.
[0026]
In addition, by performing an instruction operation for setting a predetermined magnification to be set by the magnification setting means 11, the instruction signal is input to the calculation unit 28, and the calculation unit 28 generates a drive signal via the drive unit 26. Then, the motor 25 is rotationally driven to set the variable magnification optical systems 22L and 22R to a predetermined magnification set by the magnification setting means 11.
[0027]
In this case, when the output signal of the encoder 27 is input to the calculation unit 28, the magnification changing optical systems 22L and 22R refer to the actually set magnification, and when the magnification is set to a predetermined magnification, the calculation is performed. The unit 28 stops outputting the drive signal to the drive unit 26. The variable magnification optical systems 22L and 22R are set to a predetermined magnification.
[0028]
Further, an operation signal when a zoom up switch or a zoom down switch of a foot switch (abbreviated as FS in the drawing) 15 is operated is input to the arithmetic unit 28, and the operation unit 28 receives the operation signal via the drive unit 26 corresponding to the operation signal. Thus, by controlling the rotational drive operation of the motor 25 and operating the foot switch 15, the variable magnification optical systems 22L and 22R can be set to a desired magnification.
[0029]
In the present embodiment, further, relative position information of the mirror body 3 and the distal end portion of the forceps 6 as a treatment tool for performing a treatment on the surgical section 5 is input from the workstation 16 to the calculation unit 28. The relative position information is within a preset threshold value (more specifically, a value near the boundary where the distal end portion of the forceps 6 is out of the observation field when the variable magnification optical systems 22L and 22R are set at a high magnification). Monitor for the presence.
[0030]
Then, when the threshold value is exceeded from the state set within the threshold value (that is, when moving from the vicinity of the surgical part 5 to the side beyond the boundary of the observation visual field), the calculation unit 28 is connected via the drive unit 26. The operation of the motor 25 is controlled, and a control operation for setting the magnifications of the variable magnification optical systems 22L and 22R to a predetermined magnification or a minimum magnification state is performed.
Even when the threshold value is exceeded and within the threshold value, the calculation unit 28 controls the operation of the motor 25 via the drive unit 26 to set the magnifications of the variable magnification optical systems 22L and 22R to a high desired magnification. The control operation to be set can also be performed.
[0031]
The operation of the present embodiment having such a configuration will be described below.
Observation is performed when the surgeon moves the arm 14 to perform an operation using the surgical microscope 2 so that the body 3 faces the surgical part 5 and the surgical part 5 is viewed through the eyepieces 24L and 24R. The position is set to a desired position where the treatment can be easily performed (by the forceps 6 or the like), specifically, a position where the surgical site 5 can be observed in a focused state at the center position of the observation field.
[0032]
At this time, in the initial state, the zoom magnifications of the variable magnification optical systems 22L and 22R are set to the minimum magnification, and the output signal of the encoder 27 is output to the calculation unit 28. The digitizer 9 detects the position of the marker 7 attached to the mirror body 3, and the navigation device 10 detects the position of the mirror body 3 with respect to the surgical part 5.
[0033]
Next, the surgeon brings the forceps 6 close to the surgical part 5 in order to proceed with the operation. The digitizer 9 detects the position of the marker 8 attached to the forceps 6, and the navigation device 10 detects the position of the distal end portion (functional portion) of the forceps 6 with respect to the operation portion 5. That is, the navigation device 10 detects the relative position of the tip of the mirror body 3 and the forceps 6.
[0034]
The navigation device 10 transmits the information on the relative position to the calculation unit 28 built in the magnification control unit 12. At this stage, the magnification of the variable magnification optical systems 22L and 22R is the lowest magnification, so that the operator can smoothly guide the forceps 6 to the surgical site 5.
[0035]
Next, since a finer treatment is required as the operation progresses, the surgeon operates a zoom-up switch (not shown) of the foot switch 15 to set the zoom optical systems 22L and 22R to a desired magnification.
[0036]
That is, an operation signal obtained by operating the zoom-up switch of the foot switch 15 is transmitted to the calculation unit 28 of the magnification control unit 12, converted into a drive signal by the calculation unit 28, and output to the drive unit 26.
[0037]
Accordingly, the drive unit 26 drives the motor 25, and the zooming optical systems 22L and 22R are driven in the zoom-up direction via a zooming mechanism (not shown), so that a desired (high magnification) suitable for performing a fine treatment. The magnification can be set. By increasing the magnification, the observation area is reduced more than before the magnification is increased.
The surgeon performs treatment such as peeling of the thin film at the desired magnification. The state at this time is shown in the solid line state of FIG. 3 and FIG.
[0038]
Next, when the surgeon changes the forceps 6 to a bipolar knife (not shown) in order to stop the bleeding part when the surgeon performs a treatment such as peeling at the surgical part 5, the surgeon removes the forceps 6 from the surgical part 5. keep away.
[0039]
Information on the relative position between the body 3 and the distal end portion of the forceps 6 is transmitted from the navigation device 10 to the calculation unit 28, and the calculation unit 28 sets the relative position (relative distance) value to a preset threshold value (more specifically, Is monitoring whether or not the forceps 6 are within the boundary (outside the observation field of view) with the variable magnification optical systems 22L and 22R set at a high magnification. When performing an operation of replacing with another treatment tool, the relative position between the mirror body 3 and the distal end portion of the forceps 6 exceeds a threshold value.
[0040]
As described above, when the relative position between the mirror body 3 and the distal end portion of the forceps 6 exceeds the threshold value, the calculation unit 28 sets the magnifications of the variable magnification optical systems 22L and 22R to the drive unit 26 in a low magnification state. (Hereinafter, this signal is referred to as a zoom-down signal). In other words, as in the case where the surgeon operates the zoom down switch of the foot switch 15, the calculation unit 28 performs a control operation for setting the magnifications of the variable magnification optical systems 22L and 22R to a low magnification state (from the navigation device 10). Automatically based on relative position information.
[0041]
That is, the driving unit 26 drives the motor 25 to drive the zoom optical systems 22L and 22R in the zoom-down direction via a zoom mechanism (not shown). When the magnification detection signal from the encoder 27 reaches the minimum magnification, the calculation unit 28 stops outputting the zoom-down signal, and the drive of the motor 25 is stopped.
[0042]
Accordingly, when the surgeon moves the distal end portion of the forceps 6 away from the operation portion 5, the variable magnification optical systems 22L and 22R are set to the minimum magnification. The state at this time is shown in the broken line state of FIG. 3 and FIG.
The broken line in FIG. 4B schematically shows the range of the desired magnification as a high magnification by the operator in the observation field of the minimum magnification. By changing the magnification, the observation range (observation region) Can be enlarged or reduced.
[0043]
Next, when the surgeon brings a bipolar knife (not shown) close to the surgical section 5, the observation magnification is set to the minimum magnification, and therefore, the surgeon can be brought close smoothly. A marker is also attached to a bipolar knife (not shown), and the navigation apparatus 10 detects the relative position between the mirror 3 and the tip of the bipolar knife.
[0044]
When the relative position (relative distance) between the mirror body 3 and the tip of the bipolar knife is equal to or less than a predetermined threshold, the calculation unit 28 increases the magnification of the variable magnification optical systems 22L and 22R with respect to the drive unit 26. ) Output a zoom-up signal and drive the motor 25 in the zoom-up direction.
[0045]
The calculation unit 28 monitors the magnification information from the encoder 9 and outputs a zoom-up signal until the desired magnification set by the operator before reaching the desired magnification before the distal end of the forceps 6 is removed from the vicinity of the surgical unit 5. When it reaches, the zoom-up signal output is stopped.
[0046]
As a result, the surgeon can smoothly perform hemostasis using a bipolar knife (not shown) at a desired magnification.
[0047]
Further, the surgeon can set a predetermined magnification that is not the minimum magnification by using the magnification setting means 11. The magnification information set by the magnification setting means 11 is transmitted to the calculation unit 28, and the zoom-down operation that is driven when the operator removes the distal end portion of the forceps 6 from the vicinity of the operation portion 5 is stopped at a predetermined magnification. I can do it. A series of this operation flow is shown in FIG.
[0048]
As shown in FIG. 1, when performing an operation using the surgical microscope system 1, the operator sets the magnification in the initial state of the surgical microscope 2 by the magnification setting means 11 in the first step S <b> 1.
[0049]
That is, when a predetermined magnification value to be set is input from a keyboard or the like constituting the magnification setting means 11, the calculation unit 28 controls the rotation of the motor 25 via the drive unit 26, and the zoom optical systems 22L and 22R. Is set to the input predetermined magnification. This operation can be omitted, and when this operation is not performed, the magnification of the surgical microscope 2 in the initial state is set to the minimum magnification.
[0050]
Then, the surgical site 5 is observed in this (lowest or low) magnification state, and the surgeon brings the forceps 6 closer to the surgical site 5 in the observed state. As described above, the forceps 6 can be smoothly guided to the surgical site 5 because it is in a state of low magnification (minimum or).
[0051]
Then, after being guided to the vicinity of the surgical site 5, the operator operates the zoom-up switch of the foot switch 15 as shown in step S2 so that a fine treatment can be easily performed, and the zooming optical systems 22L and 22R are operated. The magnification is set to a desired magnification that is a high magnification.
[0052]
In this case, when an operation of stepping on the zoom-up switch is performed, the operation signal is input to the calculation unit 28. The calculation unit 28 receives the operation signal and rotationally drives the motor 26 via the drive unit 26, thereby changing the magnification optical system. The magnifications of 22L and 22R are set to desired magnifications on the high magnification side.
[0053]
Specifically, the magnification change mechanism is driven by the motor 26 so that the magnification of the magnification change optical systems 22L and 22R is set to the high magnification side until the operation of stepping on the zoom-up switch is stopped. Then, the set desired magnification value when the operation of stepping on the zoom-up switch is stopped is stored in a storage unit (not shown) of the calculation unit 28.
[0054]
As shown in step S <b> 3, the relative position of the tip of the mirror body 3 and the forceps 6 is detected by the navigation device 10, and information on the detected relative position is always input to the calculation unit 28. In the drawing, for simplification, the relative positions of the distal ends of the mirror body 3 and the forceps 6 are abbreviated as the relative positions of the mirror body 3 and the forceps 6.
[0055]
Then, as shown in step S4, the calculation unit 28 sets the relative position value to a preset threshold value (more specifically, in a state where the desired magnification of a high magnification is set, and the forceps 6 is near the boundary of the observation visual field. Value).
[0056]
Then, from the calculation result, as shown in step S5, it is determined whether or not the distal end portion of the forceps 6 is in the observation visual field. If it is determined that it is within the observation field of view, the process returns to step S3. Note that it is also possible to return to S2 instead of step S3 and proceed to step S3 after the foot switch 15 can set a different desired magnification.
This state is a high-magnification state, and a fine treatment can be performed.
[0057]
On the other hand, when the treatment with the forceps 6 is finished and an attempt is made to replace the forceps 6 with another forceps, the forceps 6 is moved in a direction to remove from the observation field. If it is determined that the image is out of the observation field, the process proceeds to step S6.
[0058]
In step S6, the calculation unit 28 determines (by initial setting) whether or not a predetermined magnification is set. If it is determined that the predetermined magnification is set, the calculation unit 28 generates a zoom-down signal, and step S7. As shown in FIG. 4, the magnification of the variable magnification optical systems 22L and 22R is controlled to be set to a predetermined magnification, and the process proceeds to step S9.
[0059]
On the other hand, if it is determined that the predetermined magnification is not set, the calculation unit 28 generates a zoom-down signal and controls to set the magnifications of the variable magnification optical systems 22L and 22R to the minimum magnification as shown in step S8. The process proceeds to step S9.
In the case of step S7 or S8, the low magnification state is set, so that the approach to the surgical section 5 side can be smoothly performed by replacing with another forceps.
[0060]
In step S <b> 9, the navigation device 10 detects the relative position between the mirror body 3 and the distal end portion of the forceps, and outputs it to the calculation unit 28. As shown in step S10, the calculation unit 28 calculates whether the tip of the forceps is within the field of view at the desired magnification based on the output. Based on the calculation result, the calculation unit 28 moves the forceps into the field of view as shown in step S11. Judge whether there is a tip.
[0061]
As a result of the determination, if it is within the field of view, a zoom-up signal is generated as shown in step S12 to control the variable magnification optical systems 22L and 22R to a desired magnification, and then the process returns to step S3. On the other hand, if it is determined that it is not within the field of view, the process returns to step S9, and processing for detecting the relative position between the mirror body 3 and the tip of the forceps is performed.
[0062]
This embodiment which operates in this way has the following effects.
In the present embodiment, the navigation apparatus 10 is used to detect the relative distance between the mirror 3 and the distal end of the treatment instrument, and the observation magnification is automatically controlled according to the state, so a special apparatus is used. It is possible to realize a system that can easily insert and remove the treatment tool near the surgical site without adding and without increasing the size of the mirror body 3.
[0063]
In the above description, the case where an operation is performed using the forceps 6 as a treatment tool or a treatment instrument has been described. However, in addition to the forceps 6, an observation means such as an endoscope or an ultrasonic probe, that is, a treatment tool that performs an observation treatment. It can also be applied to.
Therefore, the predetermined treatment by the treatment tool includes actions such as grasping in addition to treatment such as excision of the subject with the forceps 6 or the like, and observation treatment for optically or acoustically observing.
[0064]
In the above description, means for changing the magnification of the optical system is used as the observation area changing means. However, the observation area (observation area) can be increased by widening the CCD imaging range with a microscope using an imaging means such as a CCD. ) May be changed.
[0065]
In addition, even with a normal microscope, the observation range may be changed by simply moving the housing, or the observation area may be extended by expanding the field stop. .
Even in such a case, as described above, there is an effect that the treatment tool can be easily taken in and out near the surgical site.
[0066]
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. Only parts different from the first embodiment will be described.
The surgical microscope system 1B according to the present embodiment includes a zoom lens 3 in the surgical microscope 2 shown in FIG. 1 between the variable magnification optical systems 22L and 22R and the imaging lenses 23L and 23R as shown in FIG. The beam splitters 31L and 31R are provided.
[0067]
An imaging device 34 is arranged in the reflection direction of the beam splitter 31R via an adapter 33 with a built-in imaging lens 32, and an optical image equivalent to the optical image formed by the imaging lens 23 is converted into the imaging lens 32. As a result, an image is formed on the image sensor 34.
[0068]
On the image pickup surface of the image pickup element 34, an optical image that almost matches the visual field range when the operator looks into the eyepiece lens 24R is set. That is, the visual field range observed by the surgeon and the imaging range by the imaging device 34 are almost equivalent (or can be replaced).
[0069]
The image sensor 34 is connected to an image analysis unit 35, and an image captured by the image sensor 34 is input. The image analysis unit 35 analyzes the image captured by the image sensor 34. The image analysis means 35 is connected to the calculation unit 28 of the magnification control unit 12.
[0070]
Further, as shown in FIG. 7, the distal end portion (functional portion) of the forceps 36 that performs the treatment is provided with, for example, a unique color of the forceps 36, specifically, a green color marker (green) 37. Other forceps (not shown) are provided with, for example, a blue marker (blue) at the tip so that the tip can be identified by its color. That is, in the present embodiment, the treatment instrument is provided with a color index, and the presence or absence of the treatment instrument and the identification of the treatment instrument are performed using the color index.
[0071]
In the first embodiment, the navigation device 10 detects the relative position between the housing 3 and the distal end of the forceps 6, and the calculation unit 28 refers to the detection output to control the observation magnification of the surgical microscope 2. However, in the present embodiment, an image captured by the image sensor 34 is input to the image analysis unit 35, and the image analysis unit 35 performs image analysis for extracting a color marker, and the image analysis result is used as a calculation unit. The calculation unit 28 is configured to control the observation magnification according to the analysis result.
[0072]
For this reason, in this Embodiment, the navigation apparatus 10 in 1st Embodiment and the position markers 7 and 8 are not provided. Other configurations are the same as those of the first embodiment.
[0073]
Next, the operation of this embodiment will be described.
The operator uses the magnification setting means 11 to set a predetermined magnification for each forceps before the operation. In this case, a predetermined magnification is set corresponding to the color markers (green) and (blue) unique to each forceps.
[0074]
When the surgeon has set the forceps 36 in the vicinity of the surgical section 5, a color marker (green) 37 provided at the tip of the forceps 36 is imaged by the image sensor 34. The video signal captured by the image sensor 34 is transmitted to the image analysis means 35. The image analysis means 35 analyzes the video signal photographed by the image sensor 34 and extracts a color marker (green) 37 from the video signal.
[0075]
The image analysis unit 35 determines whether or not there is a color marker (green) 37 within the imaging range, and transmits the information to the calculation unit 28. When the color marker (green) 37 is within the imaging range, the calculation unit 28 sends a zoom-up signal to the drive unit 26 so as to drive the variable magnification optical systems 22L and 22R to a desired magnification set by the operator with the foot switch 15. Output. This state is shown in FIG.
[0076]
When the color marker (green) 37 is out of the imaging range, a zoom-down signal is output to the drive unit 26 so as to drive the variable magnification optical systems 22L and 22R to the predetermined magnification set by the magnification setting unit 11.
This state is shown in FIG. The broken line in FIG. 8B schematically shows the field of view of the operator's desired magnification within the field of view of the predetermined magnification.
[0077]
When a surgeon approaches a distal end of a different forceps (not shown) close to the surgical section 5, a different color marker (blue) is used for the distal end of the forceps to set a magnification according to the type of forceps. You can
[0078]
In other words, when using a peeling forceps (blue color marker) and a bipolar (green color marker) together, it is possible to use a high-magnification peeling operation and a medium-magnification hemostasis operation when performing zoom-up control after insertion of the forceps. is there.
[0079]
In this case, magnification information (magnification (high magnification) set by the operator with the foot switch 15 using the peeling forceps at the time of the peeling operation) and magnification (medium magnification) set by the surgeon with the foot switch 15 using the bipolar at the time of hemostasis operation ( By storing the magnification information from the encoder 27 in a memory (not shown), it is possible to set the magnification according to the type of forceps set near the surgical site 5.
[0080]
FIG. 9 shows a flowchart of a typical operation example of the present embodiment.
As shown in step S31, the magnification setting means 11 sets a predetermined magnification. In this case, since a color marker is provided at the tip of each forceps, it can be set to a different predetermined magnification for each color marker. This initial setting process can be omitted, and in this case, the predetermined magnification is the lowest magnification.
[0081]
Then, the distal end portion of the forceps to be used first is brought close to the operation portion 5. In that case, when it is inserted within the imaging range of the imaging element 34, the distal end side of the forceps is also imaged. In the observation state, the operator confirms that the distal end side of the forceps is set near the surgical site 5, and when performing a fine treatment, the operator steps on the foot switch 15 to change the magnification to the desired magnification as shown in step S32. The double optical systems 22L and 22R are set.
[0082]
As shown in step S33, the image captured by the image sensor 34 is input to the image analysis unit 35, and the image analysis unit 35 performs image analysis to determine whether there is a color marker in the imaging range (in a state set to a desired magnification). To do.
[0083]
The analysis result is sent to the calculation unit 28, and the calculation unit 28 determines whether there is a color marker in the imaging range as shown in step S34. If it is determined that there is a color marker within the imaging range, the calculation unit 28 uses the information on the desired magnification that has been set for each color marker detected as shown in step S35 (inside the calculation unit 28 or the like). And return to step S33.
[0084]
On the other hand, when it is determined that there is no color marker in the imaging range, the calculation unit 28 determines whether or not a predetermined magnification has been set in the initial setting, as shown in step S36. If the predetermined magnification is not set, the calculation unit 28 generates a zoom-down signal and sets the variable magnification optical systems 22L and 22R to the minimum magnification as shown in step S37.
[0085]
On the other hand, if the predetermined magnification is set, the process further proceeds to step S38, and the calculation unit 28 determines the color of the color marker. Then, the variable magnification optical systems 22L and 22R are set to a predetermined magnification set in the initial setting corresponding to the determined color.
[0086]
Specifically, when the color marker color is green, the calculation unit 28 generates a zoom-down signal and, as shown in step S39, the predetermined magnification set by the green forceps (this is the predetermined magnification (green)). And a variable magnification optical system 22L, 22R are set in step S41.
[0087]
If the color marker color is blue, the calculation unit 28 generates a zoom-down signal and, as shown in step S40, a predetermined magnification set by the blue forceps (this is abbreviated as a predetermined magnification (blue)). The variable magnification optical systems 22L and 22R are set in step S41, and the process proceeds to step S41.
In this state, the visual field range is wide, and when another treatment is performed, the forceps is replaced with a forceps suitable for the treatment.
[0088]
Even in this state, as shown in step S41, the image analysis means 35 performs image analysis to determine whether or not there is a color marker within the field of view of the desired magnification. Then, the analysis result is sent to the calculation unit 28, and the calculation unit 28 determines whether or not there is a color marker within the range as shown in step S42.
[0089]
If it is determined that there is no color marker within the range, the process returns to step S41. On the other hand, if it is determined that there is a color marker within the range, the process proceeds to step S43, where the calculation unit 28 reads out information on the desired magnification corresponding to the color marker detected from the memory, and the magnification optical system is set to that magnification. Set. Thereafter, the process returns to step S33.
[0090]
The present embodiment has the following effects.
In the present embodiment, since the color marker provided on the forceps is used as the relative position detection means, the position marker that is bulky on the forceps is not added (that is, the operability is better) and the first embodiment. A system having the same effect can be realized, and forceps operation is not hindered. Moreover, since the set magnification (both desired magnification and predetermined magnification) can be controlled depending on the type of forceps, an optimum magnification can be set according to the forceps used.
[0091]
Further, as a modification of the present embodiment, a priority order of a predetermined magnification may be set according to each color marker. For example, a bipolar (not shown) that performs hemostasis is given high priority, and a suction tube (not shown) that sucks the surgical site is given low priority.
[0092]
When the surgeon uses a suction tube and a bipolar together at a desired magnification, the observation field of view is as shown in FIG. In this state, if the bipolar tube is pulled out (drawn) from the surgical site (observation field of view) to change the bipolar to another forceps while leaving the suction tube in the surgical site, the bipolar priority is set high. The variable magnification optical systems 22l and 22R are driven and set to the set predetermined magnification. This state is shown in FIG.
In this state, when the hemostasis is urgently needed, the bipolar can be immediately inserted to set the drive to a desired magnification.
[0093]
When a suction tube with a lower priority is pulled out from the surgical site (desired magnification range) while the bipolar is pulled out, the variable power optical systems 22L and 22R are driven and set to a predetermined magnification set for the suction tube. In this case, since no surgical tool is inserted in the surgical site, the surgical tool can be quickly introduced by providing a wider field of view. This state is shown in FIG. A series of this flow is shown in FIG.
[0094]
As shown in step S51 of FIG. 11, the magnification setting means 12 sets a predetermined magnification for each forceps. In this case, the marker color is different for each type of forceps, and priority is set for each forceps. For example, a high priority is set for bipolar and a low priority is set for suction tube.
[0095]
In the next step S52, the variable magnification optical systems 22L and 22R are set to a desired magnification by the foot switch 15. Further, as shown in step S53, the image analysis unit 35 performs image analysis to determine whether there is a color marker within the imaging range of the imaging device.
The analysis result is sent to the calculation unit 28, and the calculation unit 28 determines whether or not there is a high priority color marker within the range, as shown in step S54.
[0096]
If it is determined that there is a high priority color marker in the range, the process returns to step S53. On the other hand, if it is determined that there is no high priority color marker in the range, the process proceeds to step S55, and the calculation unit 28 determines whether or not there is a lower priority color marker.
[0097]
If it is determined that there is a low priority color marker, the variable magnification optical systems 22L and 22R are set to a predetermined magnification (high priority) as shown in step S56, and the process proceeds to step S58. On the other hand, if it is determined that there is no low priority color marker, the variable magnification optical systems 22L and 22R are set to a predetermined magnification (low priority) as shown in step S57, and the process proceeds to step S58.
[0098]
In step S58, the image analysis means 35 performs image analysis to determine whether or not there is a color marker within the visual field range of the desired magnification. The analysis result is sent to the calculation unit 28, and the calculation unit 28 determines whether or not there is a high priority color marker within the range, as shown in step S59.
[0099]
If it is determined that there is a high priority color marker, the variable magnification optical systems 22L and 22R are set to move to the desired magnification (high priority) as shown in step S60, and the process returns to step S53. On the other hand, if it is determined that there is no high priority color marker, it is determined whether or not there is a lower priority color marker as shown in step S61.
[0100]
If it is determined that there is no low priority color marker, the process returns to step S58. Conversely, if it is determined that there is a low priority color marker, the desired magnification (low priority) is set as shown in step S62. After moving the variable magnification optical systems 22L and 22R to (degree), the process returns to step S58.
[0101]
According to this modification, it is possible to realize a system that has the same effects as those of the first embodiment in consideration of the priority and that has better operability.
As described in the first embodiment, the present invention can also be applied to a treatment instrument other than the forceps 36 or a treatment instrument such as an endoscope for observation.
[0102]
(Third embodiment)
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 12 shows a main part of a surgical microscope system 1C according to the third embodiment of the present invention. In this surgical microscope system 1C, an infrared sensor 43 including an infrared emitter 41 and an infrared receiver 42 is attached to the lower surface of the body 3 of the surgical microscope 2 of the first embodiment. 42 detection signals are input to the analysis unit 44.
[0103]
Further, as shown in FIG. 13, a reflection marker 46 that reflects infrared rays is attached to, for example, the rear end of the forceps 45 used for performing the treatment. Therefore, the infrared light receiver 42 receives the infrared light reflected by the reflection marker 46 of the forceps 45, and the analysis unit 44 to which the detection signal is input analyzes from the detection signal, and the distal end portion of the mirror body 3 and the forceps 45. The relative position is detected.
[0104]
Information on the relative position is transmitted to the calculation unit 28. The calculation unit 28 controls the variable magnification optical systems 22L and 22R based on information from the analysis unit 44. Other configurations are the same as those of the first embodiment.
[0105]
Next, the operation of this embodiment will be described.
When the operator inserts the forceps 45 into the surgical site, the infrared light emitted from the infrared light emitter 41 is reflected by the reflection marker 46 provided on the forceps 45 and enters the infrared light receiver 42. The signal of the reflection marker 46 incident on the infrared light receiver 42 is transmitted to the analysis unit 44, and the relative position between the mirror 3 and the distal end portion of the forceps 32 is detected.
[0106]
The analysis unit 44 transmits the relative position information to the calculation unit 28. When the operator removes the distal end portion of the forceps 45 from the surgical site, the infrared light receiver 42 does not receive the reflection signal of the reflection marker 46, so that the relative position information becomes indefinite.
[0107]
This information is also transmitted to the calculation unit 28. When the relative position between the body 3 and the distal end portion of the forceps 45 is detected, the calculation unit 28 sets the variable magnification optical systems 22L and 22R to a desired magnification set by the operator with the foot switch 15, and the relative position is indefinite. In this case, control is performed so that the variable magnification optical systems 22L and 22R are set to the minimum magnification or the predetermined magnification set by the magnification setting means 11.
[0108]
The present embodiment has the following effects.
In this embodiment, since an infrared sensor is used as the relative position detecting means, a system having the same effect as that of the first embodiment can be realized at a very low cost.
[0109]
In addition, it can also comprise using an ultrasonic sensor instead of using an infrared sensor. Further, not only the position of the distal end portion of the forceps 45 but also other predetermined positions may be detected. The same applies to the mirror side.
In addition, embodiments that partially combine the above-described embodiments and the like also belong to the present invention.
[0110]
[Appendix]
1. The microscope system according to claim 1, wherein the functional unit has a color index.
[0111]
2. The relative position detection means is an imaging means capable of imaging the functional unit arranged in the observation area;
The microscope system according to appendix 1, further comprising color analysis means capable of identifying a color of the color index by analyzing an image of the color index of the functional unit captured by the imaging means.
[0112]
3. The microscope system according to claim 1, wherein the observation region changing unit is a variable magnification optical system.
[0113]
4). A microscope capable of observing the subject;
An observation area changing means capable of reducing and enlarging the observation area of the microscope;
A medical instrument having a functional unit capable of performing a predetermined treatment in the observation region of the microscope;
Relative position detection means capable of detecting a relative positional relationship between the microscope and a predetermined position of the functional unit,
An observation area control means for controlling the observation area changing means in accordance with the positional relationship detected by the relative position detection means;
A microscope system comprising:
[0114]
5). An observation optical system that performs magnified observation of the surgical site;
A variable magnification optical system that changes the observation magnification of the observation optical system,
A surgical instrument for performing surgical procedures, etc.
Position detecting means for detecting a relative position of the surgical instrument with the observation optical system;
A surgical microscope comprising: a control unit that performs drive control of the zoom optical system according to a detection result of the position detection unit.
[0115]
6). In Appendix 5,
The surgical microscope according to claim 1, wherein the position detecting means is a navigation device that detects positions of an observation optical system and a surgical instrument in a predetermined coordinate space.
7. In Appendix 5,
The position detection means includes a marker provided on a surgical instrument,
Imaging means for imaging the marker provided in the middle of the observation optical system;
A surgical microscope comprising image analysis means for detecting a relative position between the surgical instrument and an observation optical system from an image taken by the imaging means.
[0116]
8). In Appendix 5,
The position detection means includes sensor output means provided in either the observation optical system or a surgical instrument,
Sensor receiving means provided in either the observation optical system or the surgical instrument;
A surgical microscope comprising: a calculation means for calculating a relative position between the observation optical system and a surgical instrument from a detection state of the sensor receiving means.
9. In Appendix 8,
The surgical microscope characterized in that the sensor output means and the sensor receiving means are ultrasonic sensors or infrared sensors.
[0117]
10. In Appendix 5,
When the surgical instrument is in the observation field of view of the observation optical system, the control unit sets the variable magnification optical system to the first magnification set by the operator, and the surgical tool is out of the field of view of the observation optical system. A surgical microscope characterized in that if it is, a minimum magnification or a preset second magnification (lower than the first predetermined magnification) is set.
11. In Appendix 10,
The control unit includes a magnification determination unit that performs drive control from the lowest magnification to the second magnification when the first magnification of the variable magnification optical system is higher than a predetermined threshold value. Surgical microscope characterized by.
[0118]
12 In Appendix 10,
The position detection means includes identification means for identifying each of a plurality of surgical tools inserted into the surgical site, and at least the first detection unit according to the identification result of the identification means and the position detection result of the position detection means. A surgical microscope, comprising: a magnification setting means for setting any one of the magnification and the second magnification.
[0119]
【The invention's effect】
According to the present invention, since the observation area of the microscope is controlled in accordance with the insertion / extraction of a treatment instrument such as forceps from the surgical site, the insertion of the treatment instrument into the surgical site is particularly facilitated, such as surgery. Contributes to improved efficiency. Further, it has a very high effect that the structure is simple, small and inexpensive.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an overall configuration diagram of a surgical microscope system according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of a main part of FIG.
FIG. 3 is a view showing the vicinity of an operation site.
4 is a diagram showing an observation visual field corresponding to the state of FIG. 3;
FIG. 5 is a flowchart showing the contents of an operation.
FIG. 6 is a block diagram showing a configuration of a main part of a surgical microscope system according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a diagram showing a forceps provided with color markers.
FIG. 8 is a diagram showing an observation visual field.
FIG. 9 is a flowchart showing the contents of a typical operation.
FIG. 10 is a diagram showing an example of an observation visual field in a modified example.
FIG. 11 is a flowchart showing the contents of a typical operation in a modified example.
FIG. 12 is a block diagram showing a configuration of a main part of a surgical microscope system according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 13 shows a forceps provided with a reflective marker.
[Explanation of symbols]
1. Surgery microscope system
2. Surgery microscope
3 ... Mirror body
5 ... Surgery
6 ... Forceps
7, 8 ... Position marker
9 ... Digitizer
10. Navigation device
11: Magnification setting means
12 ... Scaling control unit
15 ... Foot switch
16 ... Workstation
21 ... Objective lens
22L, 22R ... Variable magnification optical system
23L, 23R ... Imaging lens
24L, 24R ... Eyepiece
25 ... Motor
26 ... Drive unit
27 ... Encoder
28 ... Calculation unit

Claims (4)

被検体を観察可能な顕微鏡と、
前記顕微鏡の観察領域を縮小及び拡大可能な観察領域変更手段と、
前記顕微鏡の観察領域内で所定の処置を行うことが可能な機能部を有する処置器具と、
前記機能部と前記顕微鏡との相対的な位置関係を検出可能な相対位置検出手段と、
前記相対位置検出手段により検出された前記位置関係に応じて前記観察領域変更手段を制御する観察領域制御手段
を備え、
前記相対位置検出手段は、
前記観察領域に配置された前記機能部を撮像可能な撮像手段と、
前記撮像手段により撮像された前記機能部の画像を解析することで前記機能部と前記顕微鏡との相対位置を算出する相対位置算出手段と
を有することを特徴とする顕微鏡システム。
A microscope capable of observing the subject;
An observation area changing means capable of reducing and enlarging the observation area of the microscope;
A treatment instrument having a functional unit capable of performing a predetermined treatment in the observation region of the microscope;
A relative position detecting means capable of detecting a relative positional relationship between the functional unit and the microscope;
An observation area control means for controlling the observation area changing means in accordance with the positional relationship detected by the relative position detection means ;
With
The relative position detecting means includes
Imaging means capable of imaging the functional unit arranged in the observation area;
A relative position calculating unit that calculates a relative position between the functional unit and the microscope by analyzing an image of the functional unit captured by the imaging unit;
Microscope system characterized by having a.
前記観察領域制御手段は前記観察領域変更手段を制御して前記機能部を観察するために前記観察領域を所定の大きさに変更することを特徴とする請求項1に記載の顕微鏡システム。  The microscope system according to claim 1, wherein the observation region control unit changes the observation region to a predetermined size in order to control the observation region change unit and observe the functional unit. 前記処置器具に設けられている前記機能部に、前記撮像手段により撮像可能な指標が設けられているThe function part provided in the treatment instrument is provided with an index that can be imaged by the imaging means.
ことを特徴とする請求項1或いは2記載の顕微鏡システム。The microscope system according to claim 1 or 2, wherein
前記指標は前記処置器具毎に固有の識別色を有し、The indicator has a unique identification color for each treatment instrument,
前記観察領域制御手段は、認識した識別毎に予め設定されている倍率に応じて観察倍率を設定するThe observation area control means sets an observation magnification according to a magnification set in advance for each recognized identification.
ことを特徴とする請求項3記載の顕微鏡システム。The microscope system according to claim 3.
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