JP5600553B2

JP5600553B2 - 手術顕微鏡

Info

Publication number: JP5600553B2
Application number: JP2010244080A
Authority: JP
Inventors: 登志夫山嵜
Original assignee: Mitaka Kohki Co Ltd
Current assignee: Mitaka Kohki Co Ltd
Priority date: 2010-10-29
Filing date: 2010-10-29
Publication date: 2014-10-01
Anticipated expiration: 2030-10-29
Also published as: JP2012098371A; US20130222897A1; WO2012057303A1; US9442280B2

Description

本発明は通常観察と蛍光観察の切り替えが可能な手術顕微鏡に関する。

手術顕微鏡を用いた外科手術において、微小な腫瘍組織などの特定が困難な病巣に対して光感受性物質を用いる光線力学治療が注目されている。この光感受性物質は腫瘍等の病巣に親和性があり、患者に投与するとその病巣に集積するという特性をもつ。光線力学治療では、この特性を利用して患部に励起光を照射し、励起された光感受性物質からの蛍光を観察することで病巣を特定しつつ治療を行っている。

特許文献１には、励起光の光源を搭載した手術顕微鏡が示されており、自然光を用いた通常観察に加えて励起光を用いた蛍光観察を可能にしている。

特開２００４−１６３４１３号公報

蛍光観察において蛍光が微弱な場合、レンズやミラー等の光学素子によって光が減衰するため、蛍光場所の特定が困難になり易い。また、ＣＣＤカメラ等の撮影装置を導入した場合には、高感度化よって蛍光箇所の特定が比較的容易になるが、それでも更に微弱な蛍光を捉えようとした場合には、有意なコントラストを得るための露光時間が長くなるという問題がある。この場合、病巣の形状又は位置は変化し易いので、蛍光箇所の特定と施術の時間的なずれが問題になる。

本発明は、このような問題に着目して成されたものであり、短時間で蛍光観察が可能な手術顕微鏡の提供を目的とする。

本発明の一態様は手術顕微鏡であって、観察対象からの光を接眼部に導く通常光路と、前記通常光路から分岐する第１の副光路と、前記通常光路に合流する第２の副光路と、前記第１の副光路からの光を用いて前記観察対象を撮影する撮影部と、前記撮影部の映像信号に基づいた画像を前記第２の副光路に向かって表示する表示部と、前記通常光路と前記第１の副光路の分岐点に退避可能に設けられ、反射により前記通常光路を屈曲させる反射手段とを備え、前記第１の副光路は前記分岐点において、反射前の前記通常光路の延長線上に位置することを要旨とする。

前記第２の副光路は前記分岐点において、反射後の前記通常光路の延長線上に位置することが好ましい。

前記第２の副光路は前記分岐点と前記接眼部との間の接続点において前記通常光路に接続し、前記手術顕微鏡は、前記反射手段が退避した時に前記接続点に挿入され、前記第２の副光路からの光を前記通常光路に反射する反射板を更に備えることが好ましい。

蛍光観察では反射手段による光の減衰が無いため、明瞭な画像が得られると共に短時間に観察が可能となる。

本発明の第１実施形態に係る立体顕微鏡とステレオビュアーを示す斜視図。立体顕微鏡を示す斜視図。立体顕微鏡の内部構造を示す図。ステレオビュアーの内部構造を示す図。立体顕微鏡の通常光路を示す図。本発明の第１実施形態に係る立体顕微鏡の映像光路を示す図。本発明の第２実施形態に係る立体顕微鏡の映像光路を示す図。映像光路の回転ミラーを示す斜視図。回転ミラーの回転状態を示す図１３相当の斜視図。カメラと表示パネル等との関係を示す図。

（第1実施形態）
図１〜図６は本実施形態に係る手術顕微鏡としての立体顕微鏡を示す図である。図１に示すように、手術室に設置された図示せぬスタンド装置の先端リンク１には、概略コ字形の支持アーム２が取り付けられており、該支持アーム２の下端部には主術者Ｄ１用の立体顕微鏡３が支持されている。

また、立体顕微鏡３の右側には、主術者Ｄ１に対して右側に位置する助手Ｄ２用のステレオビュアーＳ１が支持されている。このステレオビュアーＳ１は先端リンク１から延びる保持アーム４により支持されている。ステレオビュアーＳ１は、内部に一対の液晶パネル（透過型でも、反射型でも可）５を備え（図４参照）、立体顕微鏡３を介して取得された患部Ｔ（図３参照）の電子映像が液晶パネル５に表示される。助手Ｄ２は液晶パネル５に表示された患部Ｔの電子映像を接眼部６から見ることができる。

手術室の異なる場所には、別のステレオビュアーＳ２、Ｓ３が設置され、患部Ｔの電子映像を看護士Ｄ３や研修医Ｄ４等が見ることができる。

次に、立体顕微鏡３の構造を説明する。

＜通常光路Ａ＞
まず、最初に通常光路Ａの説明をする。本実施形態において、通常光路Ａは立体観察するために左右一対形成されている。立体顕微鏡３の下部には、光束取入口７が形成されている。光束取入口７の上部には、対物光学系８としてのレンズ群が垂直方向（紙面の上下方向）に形成されている（図２、３参照）。対物光学系８の上部にはプリズム９が設置され、プリズム９から後方へ向けて水平なズーム光学系１０としてのレンズ群が設けられている。

ズーム光学系１０の後方の分岐点Ｇには反射手段又は分岐手段としてのビームスプリッタ１１が設けられている。ビームスプリッタ１１は、例えば一方の反射面に反射／透過膜が形成された２つの三角（直角）プリズム同士を接合して構成され、全体として立方体の形状を有するものである。すなわち、ビームスプリッタ１１の反射／透過面は対角をなす２本の稜線を含む平面に形成されている。本実施形態において、この反射／透過面は、ビームスプリッタ１１に入射する通常光路Ａに対して上方に４５°傾斜している。従って、ビームスプリッタ１１は水平に進行する通常光路Ａを反射により上方へ向かって垂直に屈曲させると共に、ズーム光学系１０から出射した通常光路Ａの一部を後方の撮影光路Ｒに透過させる。

上方に進行した通常光路Ａはプリズム１２を介して前方へ水平に折り返され、ノッチフィルターＦを介して接眼部１５へ導かれる。ノッチフィルターＦは後述する励起光３１をカットする特性を有している。

ビームスプリッタ１１は、駆動装置（図示せず）により通常光路Ａ及び撮影光路Ｒから完全に退避することが可能である。例えば図５に示すように、通常光路Ａ、撮影光路Ｒ、分岐点Ｇを含む平面に垂直な方向に沿って点線で示された位置に移動し、通常光路Ａ及び撮影光路Ｒから退避する。ビームスプリッタ１１が分岐点Ｇから退避した場合、ズーム光学系１０から水平に出射した通常光路Ａはそのまま直進し、ビームスプリッタ１１による光の減衰を受けることなく撮影光路Ｒを進行することになる。

＜撮影光路Ｒ＞
通常光路Ａの一部はビームスプリッタ１１を通過した後、第１の副光路としての撮影光路Ｒを経てカメラ１６に導かれる。撮影光路Ｒは、ビームスプリッタ１１によって反射される前の通常光路Ａの延長線上に位置する。

撮影光路Ｒには撮影光学系１７が形成されている。ビームスプリッタ１１と撮影光学系１７との間には通常光路Ａに設けられたものと同様のノッチフィルターＦが設けられている。

ビームスプリッタ１１が退避した場合も同様に、通常光路Ａは撮影光路Ｒを経てカメラ１６に導かれる。

なお、カメラ１６は既知の立体アダプター（例えば特許２６０７８２８号）を備えており、一台で右眼用の電子映像と左眼用の電子映像を同時に撮影することができる。このように一台のカメラ１６あるいは１枚の撮像素子（ＣＣＤセンサ等）で電子映像を取得することができれば、２台のカメラを用いる場合のようにカメラ間での感度調整を行う必要がなく、撮影が容易である。

＜映像光路Ｂ１＞
ビームスプリッタ１１から反射した通常光路Ａの延長線のうち、進行方向と反対方向に延伸した延長線上には、表示パネル（表示部）２１が設けられている。この延長線は第２の副光路としての映像光路Ｂ１である。即ち、表示パネル２１からの光は映像光路Ｂ１を経て、分岐点Ｇで通常光路Ａと合流する。表示パネル２１はコントローラ２２によって制御され、カメラ１６で撮影された左右一対の電子映像を表示する（図１０参照）。表示パネル２１は例えば１インチの反射型ＬＣＤであり、白色ＬＥＤによる光源Ｐにより画面が照らされる。光源Ｐはビームスプリッタ１１が分岐点Ｇから退避して映像光路Ｂ１が機能する時にＯＮとなる。

ビームスプリッタ１１が分岐点Ｇから退避した場合、通常光路Ａと同様に、映像光路Ｂ１はプリズム１２を介して前方へ水平に折り返され、ノッチフィルターＦを介して接眼部１５へ導かれる。

なお、カメラ１６で撮影された電子映像は、スコントローラ２２を介してステレオビュアーＳ１〜Ｓ３の液晶パネル５にも表示される。（図１０参照）。

＜照明光路Ｌおよび励起光路Ｅ＞
ズーム光学系１０の下方には、照明光路Ｌと励起光路Ｅが形成されている。照明光路Ｌには、照明光学系２６を介して光ファイバー２７からキセノンランプ等の照明光２８が照射される。照明光２８は患部Ｔの周囲を広く照らす。

励起光路Ｅには、励起光学系２９を介して光ファイバー３０からレーザー等の励起光３１が照射される。励起光３１は患部Ｔの周囲を狭く照らす。励起光３１はバンドバスフィルター３２により必要な波長だけが透過するようになっている。このバンドバスフィルター３２は出入自在で、例えばレーザーにより治療する場合にはバンドバスフィルター３２は外される。

次に作用を説明する。

１．通常観察の場合（図３、５参照）
通常観察の場合、ビームスプリッタ１１が分岐点Ｇに設置され、対物光学系８を通過した光束は通常光路Ａを経て、左右一対の接眼部１５に導かれる。このため、主術者Ｄ１は患部Ｔの光学像を接眼部１５から立体的に観察することができる。また、光束の一部は分岐されてカメラ１６で撮影されているため、主術者Ｄ１以外の人は、その電子映像をステレオビュアーＳ１〜Ｓ３で見ることができる。接眼部１５から見る光学像は、照明光２８下での像でも良いし、励起光Ｅ下での蛍光観察でも良い。蛍光観察の場合は、事前に患部にタラポルフィンナトリウムやインドシアニングリーン等の蛍光物質を集積させておく必要がある。また、接眼部１５から光学的に蛍光を観察する場合は、蛍光が微弱なために、手術室を暗転させたりする必要がある。尚、ステレオビュアーＳ１〜Ｓ３で見ている助手Ｄ２等だけが蛍光観察する場合は、手術室を暗転させなくても、カメラ１６の感度調整により微弱な蛍光でも観察できる。蛍光を映像を肉眼で見る場合、カメラ１６で撮影する場合、いずれも蛍光観察に不要な励起光３１を光路中においてノッチフィルターＦで除去できるため、鮮明な蛍光を観察・撮影することができる。

２．表示パネル２１を用いた蛍光観察の場合（図６参照）
励起光３１の照射下における患部Ｔの蛍光を、カメラ１６で撮影して、その電子映像を立体顕微鏡３内の表示パネル２１に表示させて接眼部１５より見る場合は、主術者Ｄ１は図示せぬフットスイッチ等を操作して、ビームスプリッタ１１を分岐点Ｇから退避させ、撮影光路Ｒ及び映像光路Ｂ１に切り換える。

そうすると、表示パネル２１に表示された蛍光映像を接眼部１５から立体的に観察することができる。ビームスプリッタ１１の退避により光の減衰が無いため、明るく鮮明な蛍光映像が高速且つ立体的に観察できる。一般的に、ビームスプリッタ１１の透過率は５０％であることから、ビームスプリッタ１１の退避によって、カメラ１６が受ける蛍光の強度は２倍になる。しかも、一般的に肉眼よりも高い感度を有するカメラ１６の感度で撮影された蛍光のため、通常観察の場合よりも明瞭に観察できる。また、カメラ１６の感度を調整することにより、色々な色調での蛍光観察が可能となり、各種蛍光物質に応じた最適の色調で観察することが可能となる。

尚、表示パネル２１による立体映像観察は、励起光３１下における蛍光観察に限らず、照明光２８下における通常の映像観察でも良い。この場合も、ビームスプリッタ１１の退避により光の減衰が無いため、明るく鮮明な電子映像が立体的に観察できると共に、映像の色調を調整することができるため、光学観察とは異なる色調で観察することができる。例えば、手術による切除部位と、その他の部分が、実際の肉眼観察よりも、より明瞭に区別できるような色調に変えて観察することができる。このような励起光３１下及び照明光２８下での観察は、主術者Ｄ１以外の人もステレオビュアーＳ１〜Ｓ３により同様に行うことができる。

また、光学的な観察と、映像観察とを、接眼部１５に目を付けたまま切り換えることができるため、主術者Ｄ１は手術の作業を止める必要がない。

（第２実施形態）
図７乃至図９は、本発明の第２実施形態を示す図である。本実施形態は、前記第１実施形態と同様の構成要素を備えている。よって、それら同様の構成要素については共通の符号を付すとともに、重複する説明を省略する。

本実施形態では、第１実施形態における映像光路Ｂ１の代わりに、表示パネル２１による第２の副光路としての映像光路Ｂ２が形成されている。

＜映像光路Ｂ２＞
通常光路Ａにおけるプリズム１２とノッチフィルターＦとの間の接続点Ｈ（図９参照）には、回転ミラー（反射板）１８が設けられ、端部垂直軸１８Ｖを中心に回転することにより、通常光路Ａ内に４５°の角度で進入自在である。この回転ミラー１８に対応する部分から、映像光路Ｂ２が分岐形成されている。映像光路Ｂ２は表示パネル２１から固定ミラー２０、レンズ１９を介して、回転ミラー１８に至り、通常光路Ａに合流している。この回転ミラー１８は端部垂直軸１８Ｖを中心に略同じ位置で回転するだけの構造のため、立体顕微鏡３内の狭いスペースにも組込み可能である。

第２実施形態における通常観察の作用は、上述の第１実施形態における通常観察の作用と同様である。即ち、ビームスプリッタ１１が分岐点Ｇに設置され、対物光学系８を通過した光束は通常光路Ａを経て、左右一対の接眼部１５に導かれる。

また表示パネル２１を用いた映像光路Ｂ２による蛍光観察を行う場合、主術者Ｄ１は図示せぬフットスイッチ等を操作して、ビームスプリッタ１１を分岐点Ｇから退避させるとともに、回転ミラー１８の反射面を接続点Ｈに配置し、分岐点Ｇから接続点Ｈまでの通常光路Ａを撮影光路Ｒ及び映像光路Ｂ２に切り換える。

その他の効果についても第１実施形態と同様のものが得られる。

３・・・立体顕微鏡、５・・・液晶パネル、８・・・対物光学系、１０・・・ズーム光学系、１５・・・接眼部、１６・・・カメラ、１８・・・回転ミラー、１８Ｖ端部垂直軸、２１・・・表示パネル、Ａ・・・通常光路、Ｂ１（Ｂ２）・・・映像光路、Ｄ１・・・主術者、Ｄ２・・・助手、Ｄ３・・・看護士、Ｄ４・・・研修医、Ｌ・・・照明光路、Ｅ・・・励起光路、Ｓ１〜Ｓ３・・・ステレオビュアー、Ｔ・・・患部、Ｐ・・・光源

Claims

観察対象からの光を接眼部に導く通常光路と、
前記通常光路から分岐する第１の副光路と、
前記通常光路に合流する第２の副光路と、
前記第１の副光路からの光を用いて前記観察対象を撮影する撮影部と、
前記撮影部の映像信号に基づいた画像を前記第２の副光路に向かって表示する表示部と、
前記通常光路と前記第１の副光路の分岐点に退避可能に設けられ、反射により前記通常光路を屈曲させる反射手段とを
備え、
前記第１の副光路は前記分岐点において、反射前の前記通常光路の延長線上に位置することを特徴とする手術顕微鏡。
前記第２の副光路は前記分岐点において、反射後の前記通常光路の延長線上に位置することを特徴とする請求項１に記載の手術顕微鏡。
前記第２の副光路は前記分岐点と前記接眼部との間の接続点において前記通常光路に接続し、
前記反射手段が退避した時に前記接続点に挿入され、前記第２の副光路からの光を前記通常光路に反射する反射板を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の手術顕微鏡。