JPH06315487A - 手術用顕微鏡 - Google Patents
手術用顕微鏡Info
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- JPH06315487A JPH06315487A JP5106427A JP10642793A JPH06315487A JP H06315487 A JPH06315487 A JP H06315487A JP 5106427 A JP5106427 A JP 5106427A JP 10642793 A JP10642793 A JP 10642793A JP H06315487 A JPH06315487 A JP H06315487A
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Abstract
移動しても、術者が鏡体の旋回中心を容易に認識可能で
あり、鏡体の旋回中心点の設定が容易に行える手術用顕
微鏡を提供することにある。 【構成】 観察光学系を有する鏡体4の観察光軸上の一
点を旋回中心として鏡体4を旋回可能に支持した手術用
顕微鏡において、前記旋回中心を認識可能な旋回中心可
視手段としての指標投影装置9を備えたことにある。
このように構成することによって、鏡体4の旋回中心を
術者が認識することができ、鏡体4の旋回中心点の設定
が容易にできる。
Description
とが可能な観察光学系を有する鏡体を、観察光軸上の一
点を中心として旋回可能な手術用顕微鏡に関する。
い、微細な手術いわゆるマイクロサージャリーが頻繁に
行われるようになってきた。マイクロサージャリーに
は、眼科や脳神経外科に例を見るように、術部を拡大観
察するための観察光学系を有する鏡体を備えた手術用顕
微鏡が用いられる。
るための顕微鏡からなる鏡体と、この鏡体を所望の位
置、角度に移動し保持するための顕微鏡支持装置とで構
成されている。これら、鏡体及び顕微鏡支持装置は手術
内容に合わせて多種多様である。
に見たい、すなわち焦点面の観察視野中心(以下注視点
と称す)を中心として観察角度を変更したいという要求
に対して、スイス特許第482439号明細書、特公昭
49−9378号公報、特公平3−18891号公報に
て、注視点を中心として鏡体を傾斜させることにより、
観察角度変更が可能な手術用顕微鏡が提案されている。
昭49−9378号公報、及び特公平3−18891号
公報は、一点を中心に移動可能な支持棒の動きを、リン
ク機構を用いて鏡体に伝達し、鏡体を注視点を中心に移
動可能としたものである。
のような手術用顕微鏡では、図16に示すように、注視
点120を中心に鏡体121を傾斜しようとしても、注
視点120が深部の場合は開口部122にケラれてしま
い有効ではない。開口部122にケラれないようにする
には、観察部位と異なる開口部122を中心に旋回可能
に支持した構造のものがよい。これは、先に挙げた従来
例のものでも顕微鏡焦準装置を移動させることにより、
注視点と異なる点を中心に旋回できるが、その点を術者
が認識することは困難であり、設定が容易に行えなかっ
た。本発明は、前記事情に着目してなされたもので、そ
の目的とするところは、術者が鏡体の旋回中心を容易に
認識可能な手術用顕微鏡を提供することにある。
手術用顕微鏡は、観察光学系を有する鏡体の観察光軸上
の一点を旋回中心として鏡体を旋回可能に支持した手術
用顕微鏡において、前記旋回中心を認識可能な旋回中心
可視手段を備えたことを特徴とするものである。このよ
うに構成することによって、鏡体の旋回中心を術者が認
識することができ、鏡体の旋回中心点の設定が容易にで
きる。
明する。図1〜図8は第1の実施例を示す。図1は本実
施例の手術用顕微鏡の概略構成図、図2は鏡体及び第2
アームの構成図、図3は第2アームの一部断面図、図4
は鏡体の光学系の構成図、図5は指標投影装置の構成
図、図6は指標投影装置内の遮光板の形状を示す図、図
7及び図8は指標の形状を示す図である。
り、基台1aとこの基台1aに対して立設された支柱1
bとから構成されている。支柱1bの上端には図示しな
い光源が内蔵された第1アーム2が軸Oaを中心に回動
可能に取り付けられ、第1アーム2の他端には軸Obを
中心に回動可能なパンタグラフアーム3が取り付けられ
ている。パンタグラフアーム3の他端には、鏡体4を支
持し、軸Ocを中心に回動可能な第2アーム5が取り付
けられている。
支持棒であり、この支持棒6の一端は軸Ocを中心に回
動可能にパンタグラフアーム3に取り付けられ、他端に
は円弧状アーム7が固着されている。この円弧状アーム
7には、後述する鏡体4の観察光軸15上の点Pを中心
とする、半径rの円弧上にガイド溝8が形成され、両端
には指標投影装置9が、前記点Pに投影光軸10が一致
する角度でそれぞれ配設されている。
り、11はU字型支持部材である。このU字型支持部材
11は、前記ガイド溝8に挿入されガイド溝8内を移動
可能な2つのローラ12を回転自在に支持する支軸13
を支承している。
4が取り付けられ、この鏡体支持アーム14に前記鏡体
4が設けられている。鏡体支持アーム14と鏡体4との
接続部は図示しないモーターにより鏡体4を観察光軸1
5方向に移動可能な顕微鏡焦準装置16に構成されてい
る(図2参照)。また、前記U字型支持部材11と前記
接続棒6とは引張りばね17によって接続されている。
を説明する。一対の観察光学系は、接眼レンズ18,1
9の前面に1つの対物レンズ20、一対のズームレンズ
21,22、一対の結像レンズ23,24が観察物体側
から順次配設されて構成されている。
2と結像レンズ23,24の間には、それぞれビームス
プリッター25,26が配設されている。鏡体4は顕微
鏡焦準装置16が基準位置にあるときに、光学系の焦点
面における観察視野中心が点Pと一致するようになって
いる。
を説明する。27は前記円弧状アーム7に接続されるハ
ウジングであり、この内部には点P側から順に図6に示
す形状の光線透過領域28を有する遮光板29、ビーム
エキスパンダー30、可視領域の赤色光を出射する半導
体レーザー31が配設されている。軸Ocに対して対称
に取り付けられた2つの前記指標投影装置9は、遮光板
29を通して投影される指標が、点Pを含むほぼ水平な
平面に投影されたとき、図7(b)に示すようになるよ
うに、所定の角度で円弧状アーム7に接続されると同時
に、遮光板29の光線透過領域28の尖状部32が対向
し、かつ投影像が点Pで一致するように配設されてい
る。
鏡の作用について説明する。鏡体4の顕微鏡焦準装置1
6が基準位置にあるときに、焦点面上の観察視野中心
と、円弧状アーム7のガイド溝8を形成する円弧の中心
の点Pは一致するように構成されているため、図2にお
いて鏡体4は、顕微鏡焦準装置16の基準位置にあると
きは、紙面方向に点Pを中心とし、回転運動が可能であ
る。
ると、U字型保持部材11と接続棒6との間に配設され
ている引張りばね17が伸び、重力により鏡体4が傾斜
する方向へ受ける力を相殺し、鏡体4がいかなる角度に
傾斜しても、自然移動しないようにバランスが保たれ
る。
ると共に、軸Ocを中心として回動可能にパンタグラフ
アーム3に接続されているため、鏡体4が円弧状アーム
7による点Pを中心とする左右方向の回転運動と軸Oc
を中心とする回転動との組み合わせで、点Pを中心に鏡
体4が球面運動する。
おいて、指標投影装置9内の半導体レーザー31から出
射されたレーザー光は、ビームエキスパンダー30によ
り光束が拡大され、遮光板29の光線透過領域28を通
過することにより、点Pに向けて光線透過領域28の形
状が平行光として投射される。指標投影装置9は2つ配
設されており、点Pに対しての、物体すなわち投影面の
位置による投影像の関係を図7に示す。図7(a),
(b),(c)は、それぞれ物体が点Pより遠点側に存
在する場合、物体が点Pと一致する場合、点Pより近点
側に存在する場合を示している。
認しながら、術者は第1アーム2、パンタグラフアーム
3により鏡体4を第2アーム5ごと水平、上下動させ、
指標が図7(b)の状態になり、且つ2つの指標の接点
として示される鏡体4の旋回中心点を目的部位に合わせ
る。
覗きながら顕微鏡焦準装置16により観察像がシャープ
に見えるように焦点を合わせる。通常、術者が目的とす
る鏡体4の旋回中心位置は、観察部位の視野中心あるい
は、観察部位より鏡体4の近傍の開口部の中心である。
的部位に合わせることができる。後者は、小さな開口部
から穴の内部を観察する場合に必要とされ、この場合
は、術者は開口部近傍の組織(体表面の場合が多い)に
前者と同様の手順で鏡体4の旋回中心を一致させ、鏡体
4の接眼レンズ18,19を覗きながら開口部の中心が
視野中心と一致するように、鏡体4を物体の表面にほぼ
平行に移動させることにより可能である。そして、開口
部から観察部位の深さに合わせて顕微鏡焦準装置16に
より観察部位に焦点を合わせればよい。あるいは図8に
示すように2基の指標投影装置9から投影される指標
を、それぞれ術者の観察方向に対して縦の直線指標3
3,34とし、鏡体4の旋回中心点Pで直線指標33,
34が一直線に重なるような構成とすれば、開口部35
周辺(体表面)で直線指標33,34を矢印C方向に移
動させ重ねることにより、旋回中心を開口部35に設定
可能である。
鏡体4の旋回中心の点に機械的に指標を挿入し、術者が
直接視認可能としてもよい。その構成は、図9に示す、
第1の実施例の変形例のように、鏡体支持アーム14に
観察方向に延びる固定アーム41を配設し、固定アーム
41の先端に伸縮パイプ42を設けている。前記伸縮パ
イプ42は、径の異なる複数のパイプが相互に嵌挿され
て、伸縮可能に構成されており、図示しない抜け止めを
有している。前記伸縮パイプ42の最も内側に嵌挿され
ているパイプの先端には球43が設けられている。
アーム41への接続角度は、伸縮パイプ42を最も延ば
したときに、球43が鏡体4の旋回中心点Pと一致する
ようになっている。この伸縮動作は、スイッチのオン,
オフによりモーターで駆動させることが可能である。
体4の旋回中心点Pに導き、球43を鏡体4ごと目的部
位に移動させることにより、空間上でも鏡体4の旋回中
心の設定が容易に行える。このような指標挿入の方式
は、前記構成の伸縮パイプ42と球43に限定されるも
のではない。
確認は術者が鏡体5を覗かずに直視により行える。また
投影される2つの指標の位置関係により、鏡体4の旋回
中心点Pが目的部位に対して前後どちらにずれているか
が認識可能、もしくは直線上の指標を用いることによ
り、開口部35の空間に旋回中心点Pを設定することが
可能であるので、セッティングが迅速に行えるという効
果がある。
を示すものである。図10は本実施例の手術用顕微鏡の
第2アームの構成図、図11は鏡体の光学系の構成図、
図12は電気系の構成を示すブロック図である。
実施例の第2アーム5とほぼ同様の構成であり、異なる
のは円弧状アーム7の端部の指標投影装置9と顕微鏡焦
準装置16を排除し、鏡体支持アーム60と鏡体51を
接続し、鏡体51に可変焦点式対物レンズ52を配設す
るとともに、後述の鏡体51の基準の焦点距離、例えば
最も短い焦点距離時の物体側焦点面の視野中心の点Q
に、円弧状アーム7の中心点を一致させるように鏡体5
1を支持した点である。
構成を説明する。一対の観察光学系は、接眼レンズ1
8,19の前面に1つの可変焦点式対物レンズ52、一
対のズームレンズ21,22、一対の結像レンズ23,
24が観察物体側から順次配設されて構成されている。
また、観察光路上のズームレンズ21,22と結像レン
ズ23,24の間には、それぞれズームスプリッター2
5,26が配設されている。
から順に固定凹レンズ53と可動凸レンズ54から構成
されている。可動凸レンズ54は焦準位置検出部55
と、モーターにより回転される図示しないカムシャフト
を有し、可動凸レンズ54を光軸方向に移動可能なレン
ズ駆動部56に接続している。
て説明する。57は予め前記可変焦点式対物レンズ52
のリセット位置の初期設定を行う基準位置設定部、55
は前記可変焦点式対物レンズ52の位置を検出する前記
焦準位置検出部、58はリセット信号を出力するリセッ
トスイッチ、56は前記可変焦点式対物レンズ52を駆
動するための前記レンズ駆動部であり、これらは駆動制
御部59に接続されている。
に、まず、前記基準位置設定部57に通常可変式対物レ
ンズ52による鏡体51の焦点距離が最も短くなる時
の、可変焦点式対物レンズ52の可動凸レンズ54の位
置データを入力し、駆動制御部59の図示しないメモリ
ーに記憶させる。
ないグリップのリセットスイッチ58を押すことによ
り、駆動制御部59は焦準検出部55からの情報によ
り、可変焦点式対物レンズ52の可動凸レンズ54の位
置を算出し、予め前記メモリーに記憶された可動凸レン
ズ54の位置情報と比較演算し、鏡体51の基準の焦点
距離、本実施例では焦点距離が最も短い時の物体側焦点
面の視野中心の点Qに焦点が合うように、可変焦点式対
物レンズ51の可動凸レンズ54を移動させるべく前記
レンズ駆動部56に駆動信号を出力する。
鏡体51は点Qを中心に旋回動可能である。そして、鏡
体51の接眼レンズ18,19を覗きながら、術者は第
1アーム2、パンタグラフアーム3により鏡体51を第
2アーム50ごと水平、上下動させ、鏡体51の旋回中
心である点Qすなわち焦点面における観察視野中心を目
的部位に合わせる。
に脳深部にアプローチする手技においては、一度脳の表
面等に鏡体51の旋回中心の点Qを設定し、脳深部に進
むに従い可変焦点式対物レンズ52の可動凸レンズ54
を図示しないフットスイッチにより焦点距離を伸ばす方
向に移動させ、術野の焦点を合わせればよい。この状態
でも鏡体51の旋回中心は脳の表面に固定されている。
ンズ52を用いているが、第1の実施例に示すような鏡
体4全体を駆動させる顕微鏡焦準装置16を備えた手術
用顕微鏡においても、同様に顕微鏡焦準装置16内に焦
準位置検出部55とモーターを配設することにより実施
可能であることは言うまでもない。
な焦準機構である可変焦点式対物レンズ51を基準位置
に駆動させることにより、鏡体51の旋回中心点Qを可
視としたため、特別な手段を必要とせず装置の構成が簡
単で手術用顕微鏡自体の小型化が可能である。
を示すものである。図13は、本実施例の手術用顕微鏡
の全体の構成図、図14は鏡体の光学系の構成図、図1
5は電気系の構成を示すブロック図である。
このセンタシャフト70は保持部71内に図示しないベ
アリングを介して回動自在に支持されている。前記保持
部材71にはセンタシャフト70の回転角を検出するセ
ンタシャフト角度検出部72が配設されている。
向)側には、第1平行リンク73、第2平行リンク74
からなる平行リンク機構75が取り付けられている。す
なわち、第1平行リンク73は前記センタシャフト70
へ回動自在に取り付けられた基端部76,77と、この
基端部76,77を中心に揺動自在とされた2本の揺動
リンク部材78,79を備えている。前記基端部76に
は、揺動リンク部材78の回転角を検出する揺動リンク
角度検出部80が配設されている。
78のうちの一方へ組み付けられ、第1平行リンク73
と連動して変形(回動)するようになっている。そし
て、前記第2平行リンク74の先端部81は前記揺動リ
ンク部材76,77と平行を保ったまま同様に揺動する
ものであり、この先端部81には、回転軸Odと観察光
軸軸93が同軸上になるように鏡体83が鏡体支持アー
ム84により下方に支持されている。
行リンク機構75の両基端部76,77を結ぶ延長線
上、すなわちセンタシャフト70の軸心延長線Lは点R
で一致する。
対して反対側にも延長されており、延長側の端部には前
記平行リンク機構75、鏡体支持アーム84、鏡体83
のセンタシャフト70及び基端部76を中心とする回動
に対してバランスをとるためのバランサー錘85が配設
されている。86は架台部であり、この架台部86には
上下伸縮アーム87を電動で上下方向に伸縮可能な図示
しないモーターを内蔵した上下伸縮駆動部88と、上下
伸縮アーム87の移動方向の位置を検出する上下位置検
出部89が内蔵されている。
しないモーターを内蔵し、軸Oeを中心に電動で回動可
能とする水平回転駆動部89と回転による角度を検出す
る水平回転角度検出部91を備えた水平アーム92が取
り付けられている。
アーム93が配設され、水平アーム92の軸方向に水平
伸縮アーム93を伸縮可能な、図示しないモーターを有
する水平伸縮駆動部94と水平伸縮アーム93の伸縮方
向の位置を検出する水平位置検出部95が配設されてい
る。前記水平伸縮アーム93の先端には、前記センタシ
ャフト70を保持する前記保持部71が取り付けられて
いる。
明する。96は可変焦点式対物レンズで、これは第2の
実施例の焦準位置検出部55を除いたものであり、その
他鏡体83内部は第2の実施例と同様であり説明は省略
する。鏡体83の壁面には三角測距にて距離を算出する
距離検出部97が配設されている。距離検出部97の投
光部98は被写体にパルス光ビームを投射する発光素子
99と、この発光素子99から出射される光をスポット
状に集光する集光レンズ100とからなり、受光部10
1は縮小光学系102を通し被写体からの反射光を検出
するPSD103を備えている。
ク図について説明する。104は前記PSD103及び
スタートスイッチ105に接続された距離算出回路であ
る。106は前記距離算出回路104、前記上下位置検
出部89、前記水平位置検出部95、前記水平回転角度
検出部91、前記センタシャフト角度検出部72、前記
揺動リンク角度検出部80及び前記スタートスイッチ1
05から信号を入力し観察視野中心の3次元座標を算出
する座標演算部である。
に基づき、接続された前記上下伸縮駆動部88、前記水
平回転駆動部90、前記水平伸縮駆動部94にそれぞれ
駆動信号を出力する駆動制御部である。また、前記駆動
制御部107には手術用顕微鏡の水平面内駆動用のXY
入力部108と、上下動用の上下入力部109を有する
フットスイッチ110が接続されている。
する。まず、鏡体83の旋回について説明すると、図1
3において、鏡体83の紙面内すなわち平行リンク機構
75に沿った方向の傾斜は、鏡体83の観察光軸82と
平行リンク機構75の両基端部76,77を結ぶ延長線
L上、すなわちセンタシャフト70の軸心延長線の交点
Rは、平行リンク機構75を変形させても一点に固定し
たままである。この際平行リンク機構75の変形に応じ
た角度だけ揺動リンク部材78の他端に取り付けられた
バランサー錘85も基端部76を中心に回動するため、
平行リンク機構75及び鏡体83の重量は、バランサー
錘85で相殺され、重量バランスは自動的に保たれる。
シャフト70を中心に平行リンク機構75と一体に回転
することにより行える。この際、平行リンク機構75及
び鏡体83の傾斜方向と逆側にバランサー錘85も回転
するため、バランスが保たれる。これら平行リンク機構
75と鏡体83の紙面方向及び紙面垂直の傾斜の組み合
わせで焦点Rを中心に旋回可能である。
せるために、フットスイッチ110のXY入力部108
と上下入力部109の操作を行う。フットスイッチ11
0からの信号は駆動制御部107に入力され、上下伸縮
駆動部88、水平回転駆動部90、水平伸縮駆動部94
に各方向の動きに変換された駆動信号が出力される。従
って、平行リンク機構75と一体となり鏡体83が移動
する。そして、鏡体83の接眼レンズ18,19を覗き
ながら、目的とする鏡体83の旋回中心点が鏡体83の
観察光学系を通して得られる観察視野の中心に位置させ
る。このとき可変焦点式対物レンズ96による焦点は前
記視野中心と一致する必要はない。
ると、距離算出回路104と座標演算部106が起動さ
れ、投光部98の発光素子99から物体にパルス光ビー
ムが集光レンズ100を通して出射され、物体での反射
光は受光部101側の縮小光学系102を通してPSD
103へスポットとして投影され、前記スポットの重心
位置が検出される。
算出回路104で鏡体83から物体面までの距離が算出
される。さらに、座標演算部106では、上下位置検出
部89、水平位置検出部95、水平回転角度検出部91
からの信号により平行リンク機構75の基端部76の座
標を算出する。ここで、基端部76の座標が算出される
と、センタシャフト70の軸心延長線と鏡体83の観察
光軸82の交点Rの座標が算出される。
揺動リンク角度検出部80及び前記距離算出回路104
からの信号により鏡体83の座標と観察視野中心に位置
する物体の座標を算出する。そして、前記交点Rの座標
と前記物体の座標を差算し、XYZ方向のデータを駆動
制御部107に出力する。
タに基づき上下伸縮駆動部88、水平回転駆動部90、
水平伸縮駆動部94に駆動信号を出力し、上下伸縮アー
ム87、水平アーム92、水平伸縮アーム93が駆動
し、鏡体83の観察視野中心の物体位置に、センタシャ
フト70の軸心延長線と鏡体83の観察光軸82の交点
Rが一致する。
軸82)に存在する物体表面を中心に鏡体83が旋回可
能となる。その後、可変焦点式対物レンズ96を駆動す
ることにより目的部位に焦点を合わせて観察すればよ
い。また、目的とする鏡体83の旋回中心点が開口部な
どの空間である場合は、第1の実施例と同様に開口部近
傍の組織に一度鏡体83の旋回中心点を設定し、フット
スイッチ110により上下伸縮アーム87、水平アーム
92、水平伸縮アーム93を駆動し、鏡体83を物体の
表面にほぼ平行に移動させ、開口部が観察視野の中心に
位置するようにすればよい。
設定するために、目的とする旋回中心点が視野中心にく
るように鏡体83を移動させるだけで、焦点に関係なく
自動で鏡体83の旋回中心点が設定可能であり、すなわ
ち目的とする旋回中心点に焦点を合わせる必要がないの
で設定操作が容易である。
微鏡は、旋回中心可視手段により鏡体がいかなる位置に
移動しても、術者が鏡体の旋回中心を容易に認識可能で
あり、鏡体の旋回中心点の設定が容易に行えるという効
果がある。
概略構成図。
す図。
するための構成図。
の第2アームの構成図。
の全体の構成図。
認は術者が鏡体5を覗かずに直視により行える。また投
影される2つの指標の位置関係により、鏡体4の旋回中
心点Pが目的部位に対して前後どちらにずれているかが
認識可能、もしくは直線上の指標を用いることにより、
開口部35の空間に旋回中心点Pを設定することが可能
であるので、セッティングが迅速に行えるという効果が
ある。
シャフト70を中心に平行リンク機構75と一体に回転
することにより行える。この際、平行リンク機構75及
び鏡体83の傾斜方向と逆側にバランサー錘85も回転
するため、バランスが保たれる。これら平行リンク機構
75と鏡体83の紙面方向及び紙面垂直の傾斜の組み合
わせで点Rを中心に旋回可能である。
Claims (1)
- 【請求項1】 観察光学系を有する鏡体の観察光軸上の
一点を旋回中心として同鏡体を旋回可能に支持した手術
用顕微鏡において、 前記旋回中心を認識可能な旋回中心可視手段を備えたこ
とを特徴とする手術用顕微鏡。
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