Brevet FR2711881A1 — publié le 19950505

La présente invention concerne un système de microscope intégré à une télévision grand écran dans lequel une caméra de télévision présentant un écran élargi horizontalement (ci-après appelée "télévision grand écran") présentant par exemple un rapport hauteur sur largeur de 9:16 est montée sur un microscope de manière à afficher une image du microscope en tant qu'image stéréoscopique. Dans un cas classique dans lequel seulement un microscope est utilisé lors d'une opération telle qu'une opération de neurochirurgie, on observe une limitation consistant en ce que seulement un chirurgien principal qui est en charge de l'opération médicale et un assistant peuvent voir une image de la région qui doit être opérée. Dans les récentes années cependant, une image de télévision a été utilisée pour obtenir une image, par exemple pour un anesthésiste, une infirmière et un interne qui sont impliqués dans l'opération. Ceci contribue à faciliter un travail exécuté en coopération. En outre, en tant que procédé permettant d'obtenir une image stéréoscopique, des caméras de télévision sont placées respectivement sur les chemins optiques des optiques latérales prévues pour l'assistant sur la gauche et la droite du microscope. Les sorties provenant des caméras sont enregistrées respectivement sur deux magnétoscopes ou VTR et sont reproduites en utilisant un système dans lequel elles sont délivrées à un affichage tandis que les deux VTR sont mis en fonctionnement de façon synchrone. Dans l'exemple classique mentionné ci-avant cependant, puisque le système de télévision classique est utilisé, son caractère pratique est limité par exemple du fait d'une information d'image résultant d'une résolution faible ou du fait d'une dégradation de la reproductibilité des couleurs de l'image enregistrée dans les VTR. En outre, des procédés permettant d'afficher une telle image incluent: un procédé dans lequel deux moniteurs ou écrans et une plaque/des verres de polarisation sont utilisés; et un procédé dans lequel les images gauche et droite sont reproduites en alternance sur un moniteur ou écran et sont captées au10 niveau des yeux gauche et droit par des lunettes à obturateurs à cristaux liquides afin d'obtenir une image stéréoscopique. Ainsi, les problèmes suivants se posent: 1) Une longue période temporelle (de 5 à 6 heures) d'observation ne peut pas être assurée du fait de la fatigue des yeux due au fait que la quantité de lumière qui pénètre dans les yeux est réduite par le filtre ou obturateur ou du fait qu'un vacillement est détecté. 2) Il est difficile d'obtenir des caractéristiques identiques pour les objectifs/caméras de formation d'image gauche et droit et une uniformité au niveau de la teinte et de la luminosité des moniteurs gauche et droit pour assurer une vision stéréoscopique. 3) Seulement un expert peut manipuler un tel fonctionnement synchrone des deux VTR. La présente invention a été élaborée dans le but de résoudre les problèmes mentionnés ci-avant. Un objet de la présente invention consiste à proposer un système de microscope muni d'une télévision grand écran incorporée, incluant une caméra de télévision grand écran montée sur un microscope pour afficher une image du microscope en tant qu'image stéréoscopique Afin d'atteindre l'objet mentionné ci-avant, un système de microscope intégré à une télévision grand écran selon la présente invention comprend la construction suivante. Par conséquent, est proposé un système de microscope intégré à une télévision grand écran comportant une caméra de télévision grand écran montée sur microscope pour afficher une image provenant du microscope en tant qu'image stéréoscopique, comprenant: un moyen de formation d'image comportant le microscope, la caméra de télévision grand écran et un adaptateur pour monter la caméra sur le microscope; un moyen de synthèse pour combiner une information médicale à un signal d'image capté par ledit moyen de formation d'image; un moyen d'enregistrement/ reproduction pour enregistrer/reproduire le signal15 d'image synthétisée au niveau dudit moyen de synthèse; et un moyen d'affichage pour afficher l'image synthétisée en tant qu'image stéréoscopique Selon la construction mentionnée ci-avant, un signal d'image capté par le moyen de formation d'image comportant un microscope, une caméra de télévision grand écran et un adaptateur pour monter la caméra sur le microscope est combiné à une information médicale et le signal d'image synthétisée est transmis pour être enregistré/reproduit et le signal d'image synthétisée est affiché en tant qu'image stéréoscopique. D'autres objets de la présente invention apparaîtront à la lumière de la description détaillée qui suit que l'on lira en relation avec les dessins annexés parmi lesquels: la figure 1 est un schéma fonctionnel qui représente la construction d'un système de microscope intégré à une télévision grand écran selon un mode de réalisation particulier; la figure 2 représente la construction d'un adaptateur optique 2 représenté sur la figure 1; la figure 3 est une vue de dessus qui représente une connexion entre un moniteur l0a et un adaptateur optique 11; et la figure 4 est une vue de côté qui représente une connexion entre le moniteur lOa et l'adaptateur optique 11. Un mode de réalisation particulier de la présente invention est maintenant décrit en détail par report aux dessins. La figure 1 représente la construction globale d'un système de microscope intégre à une télévision grand écran selon le présent mode de réalisation. Par report à la figure 1, un microscope chirurgical 1 est un microscope binoculaire qui est utilisé lors d'une opération, par exemple en neurochirurgie, du fait qu'un traitement fin et précis est requis. Un adaptateur optique de système de formation d'image 2 émet en sortie des images respectivement pour les yeux gauche et droit depuis le microscope binoculaire 1. Une caméra de télévision grand écran 3 est une caméra haute définition (HDTV) par exemple qui présente un rapport dimension verticale sur dimension horizontale V:H de 9:16 (ci-après appelée "caméra de télévision"). Les images pour les yeux gauche et droit provenant de l'adaptateur optique du système de formation d'image connecté 2 sont captées en tant qu'un seul signal d'image obtenu en joignant les deux images dont chacune présente un rapport V:H = 9:8. Des convertisseurs de balayage 6a, 6b sont prévus pour convertir une information médicale 5 sous la forme d'une image CG analysée d'un tube à rayons cathodiques (CRT) rayons X, d'un MRI, d'un MRA, d'un SAS (balayage d'anatomie de surface), d'un DSA (angiographie par soustraction numérique) etc... et qui est telle qu'une image induite par ultrasons provenant du navigateur ultrasonore 4 de telle sorte qu'elles puissent être combinées au signal d'image provenant de la caméra de télévision 3. Une unité de synthèse 7 produit une sortie synthétisée en combinant le signal d'image provenant de la caméra de télévision 3 et le signal d'image provenant des convertisseurs de balayage 6a, 6b. Un distributeur 8 distribue le signal d'image synthétisée au niveau de l'unité de synthèse 7 sur un système d'enregistrement/reproduction et sur un système d'affichage d'un système de télévision grand écran qui est décrit ultérieurement. Une unité d'enregistrement (telle qu'un magnétoscope ou VTR) 9 joue le rôle de système d'enregistrement/reproduction. Un moniteur à CRT (moniteur) destiné au chirurgien principal d'une opération est repéré au moyen d'un index de référence 10a. En réalisant un affichage en15 relation avec le signal délivré, des images gauche et droite présentant un parallaxe correspondant à la gauche et à la droite sont respectivement formées sur des zones de l'écran qui sont obtenues en divisant l'écran d'affichage élargi horizontalement (V:H = 9:16) sensiblement en deux parties gauche et droite. Un adaptateur optique 11 joue le rôle d'unité auxiliaire pour l'observation, ce qui permet une vision stéréoscopique en permettant la diffraction des images respectives des parties gauche et droite sur l'écran du moniteur l0a de telle sorte qu'elles soient sensiblement parallèles aux yeux gauche et droit de l'observateur. Des index de référence lO0b à lOd indiquent respectivement des moniteurs sur lesquels l'assistant d'une opération, l'infirmière et l'interne peuvent voir l'image telle quelle ou la même image que celle du chirurgien principal en utilisant l'adaptateur optique 11. Selon la construction mentionnée ci-avant, les images pour les yeux gauche et droit provenant du microscope binoculaire 1 sont captées par la caméra de télévision grand écran 3 en utilisant l'adaptateur optique de système de formation d'image 2 de manière à ce qu'elles soient jointes au niveau des côtés gauche et droit d'un écran. Les images gauche et droite sont affichées côte à côte en tant que signal d'image d'un système sur les écrans d'affichage des moniteurs lOa-5 lOd du système de télévision grand écran. Une vision stéréoscopique devient possible par l'intermédiaire de l'adaptateur optique 11 qui joue le rôle d'unité auxiliaire pour l'observation, en allouant respectivement l'écran de côté gauche et l'écran de côté droit aux yeux gauche et droit. Une description davantage détaillée de la construction et du fonctionnement de l'adaptateur optique de système de formation d'image décrit ci-avant 2 et de l'adaptateur optique 11 est maintenant produite. L'adaptateur optique de système de formation d'image 2 est décrit en premier. La figure 2 représente la construction de l'adaptateur optique de système de formation d'image 2 permettant de connecter la caméra de télévision considérée 3 telle qu'une caméra haute définition (HDTV) au microscope binoculaire chirurgical 1. Comme représenté sur la figure 2, des miroirs 201 202, 207, des lentilles 203, 208, des prismes 205, 209, des iris 206 et des unités de rotation (dispositifs de rotation d'image) 204 permettant de corriger l'image dans la zone de visualisation selon une image rectifiée sont disposés respectivement de façon symétrique dans l'adaptateur optique de système de formation d'image 2. Il est prévu d'amener des images de la région d'opération depuis le microscope binoculaire chirurgical 1 dans la plage de formation d'image de la caméra de télévision 3 en les entrant au travers de l'ouverture de saisie du microscope binoculaire, comme représenté par la ligne en pointillés. Moyennant l'adaptateur optique décrit ci-avant, les images gauche et droite de la région qui doit être opérée qui sont identiques à celles classiquement vues par le chirurgien principal par l'intermédiaire du microscope binoculaire chirurgical 1 peuvent être jointes ensemble sur un écran présentant un rapport d'allongement (9: 16) de la télévision grand écran. On peut définir que les centres des images respectives à gauche et à droite (dans le cas d'un procédé de visualisation parallèle à l'oeil nu) ou à droite et à gauche (dans le cas d'un procédé de visualisation croisé à l'oeil nu) sont amenés au niveau des centres d'écran des côtés gauche et droit de l'écran. Il est à noter que l'adaptateur optique 2 peut être appliqué non seulement à un microscope binoculaire chirurgical mais également à un endoscope etc... qui nécessite une vision stéréoscopique. En projetant l'image formée comme décrit sur un moniteur, il est possible d'obtenir une vision stéréoscopique. Des procédés pour cette vision stéréoscopique incluent un procédé à l'oeil nu sans utiliser un dispositif auxiliaire et un procédé reposant sur un dispositif auxiliaire pour l'observation. La vision stéréoscopique basée sur une visualisation à l'oeil nu inclut un procédé parallèle et un procédé de croisement. Selon le procédé parallèle, l'image pour l'oeil gauche est disposée sur le côté gauche et l'image pour l'oeil droit est disposée sur le côté droit. A l'opposé, selon le procédé de croisement, l'image pour l'oeil gauche est disposée sur le côté droit et l'image pour l'oeil droit est disposée sur le côté gauche. Des procédés permettant d'obtenir cela incluent: un procédé mécanique mis en oeuvre en faisant tourner le dispositif de rotation d'image 204 de l'adaptateur optique de système de formation d'image 2 et la caméra 3; et un procédé électronique qui utilise une mémoire de trame, une unité de synthèse d'image etc... Une description concernant l'adaptateur optique 11 qui joue le rôle d'unité auxiliaire pour l'observation est maintenant produite. La figure 3 est une vue de dessus du moniteur lOa sur lequel l'adaptateur optique 11 est ajouté et la figure 4 est une vue de côté de celui-ci. Comme représenté sur la figure 3, l'adaptateur optique 11 comporte une ouverture 41 présentant une aire correspondant à l'écran d'affichage 31 du moniteur 10a et une partie de viseur 42 formée selon la conformation d'un tube étendu depuis l'ouverture 41 et contenant un prisme et une lentille 43 en forme de coin qui sont décrits ultérieurement. Une séparation 44 permettant de diviser le tube en parties gauche et droite est prévue au niveau de son espace interne. Il est à noter que le prisme et la lentille en forme de coin 43 sont prévus de telle sorte que, lorsque deux lignes (typiquement des axes de visualisation 32, 33) reliant respectivement les yeux gauche et droit de l'observateur et les points centraux de la partie gauche et de la partie droite de l'écran du moniteur lOa arrivent en incidence sur les yeux gauche et droit de l'observateur, une image affichée sur l'écran qui de fait joue le rôle de point fixation du regard peut être fixée du regard dans une plage de distances prédéterminée. En outre, l'adaptateur optique tubulaire 11 correspond à la dimension de l'écran d'affichage 31 du moniteur 10a. Les dimensions entre le viseur 42 et l'ouverture 51 sont amenées à varier tout en maintenant une similarité de telle sorte que le viseur 42 présentant la même caractéristique optique puisse être adapté à diverses dimensions d'écran du moniteur 10a. En d'autres termes, même lorsque le moniteur est relativement petit, par exemple comme représenté par une partie en pointillés 50 sur la figure 4, il peut être adapté en découpant le côté d'écran de l'adaptateur optique 11 pour ménager une ouverture de telle sorte que l'angle de visualisation de l'observateur ne soit pas modifié même moyennant des variations des dimensions de l'écran. De cette manière, selon ce mode de réalisation, la caractéristique d'écran (V:H = 9:16) d'une télévision grand écran est utilisée de telle sorte que les images stéréoscopiques gauche et droite provenant du microscope binoculaire soient captées par une caméra de télévision grand écran de façon à être disposées côte à côte (9:8 x 2) sur les côtés gauche et droit d'un écran. L'image captée sur laquelle une information médicale est combinée ou superposée est affichée sur un moniteur de la télévision grand écran. Une image stéréoscopique peut être obtenue à partir de celle-ci tel quel ou au moyen d'un adaptateur optique fixé au moniteur. En outre, l'image stéréoscopique peut être enregistrée/reproduite au moyen d'un unique VTR. Ainsi, les avantages suivants peuvent être obtenus en relation avec le système de ce mode de réalisation: 1) Puisqu'une opération se déroule tout en observant une image électronique, une information médicale nécessaire pour l'opération est accessible sur une image de l'opération selon les souhaits en ouvrant une fenêtre multi-support ou "multimédia" et ainsi, une opération efficace peut être réalisée. En outre, pendant l'opération, une image ultra-sonore ou d'endoscope peut être affichée dans l'image de microscope soit macroscopiquement (pour représenter un état dde la sonde ultra-sonore ou l'emplacement de l'extrémité de l'endoscope) soit microscopiquement (pour représenter une image ultra-sonore ou une image endoscopique) et ainsi, le chirurgien peut contrôler la condition courante d'une façon multidimensionnelle. 2) Puisque l'axe optique du microscope et l'axe de visualisation du chirurgien peuvent être séparés l'un de l'autre, le chirurgien peut rendre compte de l'opération tout en conservant la meilleure posture sans limitation de posture due à la position du patient. 3) Afin d'aider de façon correcte le chirurgien, il est très important que l'équipe médicale participant à l'opération (assistant de l'opération, infirmière, anesthésiste, etc...) comprennent suffisamment le détail de l'opération chirurgicale qui est en train d'être réalisée. Selon le présent système, l'équipe médicale assistant à l'opération peut voir stéréoscopiquement une image de moniteur moyennant la même résolution élevée que celle de l'image vue par le chirurgien. Il y a un autre avantage consistant en ce que, si le chirurgien se rapporte à des images médicales nécessaires pendant l'opération, ces images peuvent également être partagées par l'équipe participant à l'opération de telle sorte que le détail de l'opération est bien compris. 4) Une assistance apportée au chirurgien pendant l'opération peut être constituée par un guidage/des conseils fournis par un spécialiste qui est loin du site de l'opération. ) Des enregistrements selon une image haute résolution de l'opération peuvent être collectés afin de constituer une base de données pour la maintenir en tant que bibliothèque de telle sorte qu'elle puisse être utilisée lors d'une transmission ou d'une éducation de la procédure opératoire par un spécialiste, en relation avec un cas typique. 6) Lorsque le présent système est utilisé de façon extensive, le chirurgien peut avoir en continu une compréhension de la région de l'opération chirurgicale au moyen d'un système de navigation. Tandis qu'il surveille l'état du cerveau pendant l'opération au moyen d'une image ultra-sonore afin de la comparer à des données d'images avant l'opération, le chirurgien peut réaliser l'opération tout en maintenant un échange inter-actif avec une personne qui guide le chirurgien quant au déroulement de l'opération. Comme il a été décrit, selon ce mode de réalisation, une image provenant d'un microscope qui est capté par une unique caméra de télévision grand écran peut être affichée en tant qu'image stéréoscopique. Bien que la présente invention ait été décrite au moyen de son mode de réalisation particulier, la présente invention n'est pas limitée par le mode de réalisation mentionné ci-avant et diverses modifications sont possibles dans le cadre défini. REVENDICATION 1. Système de microscope muni d'une télévision grand écran incorporée, incluant une caméra de télévision grand écran (3) montée sur un microscope (1) pour afficher une image du microscope en tant qu'image stéréoscopique, ledit système de microscope muni d'une télévision grand écran incorporée étant caractérisé en ce qu'il comprend: un moyen de formation d'image comportant le microscope (1), la caméra de télévision grand écran (3) et un adaptateur (2) pour monter la caméra sur le microscope; un moyen de synthèse (7) pour combiner une information médicale à un signal d'image capté par ledit moyen de formation d'image; un moyen d'enregistrement/reproduction (9) pour enregistrer/reproduire le signal d'image synthétisée au niveau dudit moyen de synthèse (7); et un moyen d'affichage (O10a, lob, 10c, lod) pour afficher l'image synthétisée en tant qu'image stéréoscopique.