(57)【要約】      （修正有）【課題】機能性組織と悪性組織との間の切断境界線を可能な限り正確に選択できる顕微鏡システム及び顕微鏡検査方法を提供する。【解決手段】検査すべき観察領域１の顕微鏡画像を生成するための顕微鏡；顕微鏡画像を可視化するための表示ユニット；位置合わせユニット；及び評価ユニットを備える、顕微鏡システムに関し、位置合わせユニットは、観察対象１２の３次元構造を、既存のデータから、観察領域１内の観察対象の位置に対して位置合わせするよう設計され、評価ユニットは、既存のデータから観察対象の３次元構造の深さプレビューマップ１０を計算し、深さプレビューマップ１０を表示ユニットに伝送して、観察領域１内の観察対象１２の位置に関する３次元構造を可視化するよう設計されること。【選択図】図３
2015225346.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検査すべき観察領域（１）の顕微鏡画像を生成するための顕微鏡（２）；
前記顕微鏡画像を可視化するための表示ユニット（６０）；
位置合わせユニット（６１）；及び
評価ユニット（６２）
を備え、
前記顕微鏡（２）、前記表示ユニット（６０）、前記位置合わせユニット（６１）、前記評価ユニット（６２）は互いに接続される、顕微鏡システムであって、
−前記位置合わせユニット（６１）は、観察対象（１２）の３次元構造を、既存のデータから、前記観察領域（１）内の前記観察対象の位置に対して位置合わせするよう設計され；
−前記評価ユニット（６２）は、既存のデータから前記観察対象の前記３次元構造の深さプレビューマップ（１０）を計算し、前記深さプレビューマップ（１０）を前記表示ユニット（６０）に伝送して、前記観察領域（１）内の前記観察対象（１２）の位置に関する前記３次元構造を可視化するよう設計されることを特徴とした、顕微鏡システム。
【請求項２】
前記観察領域（１）のトポグラフィを検出するよう設計された測定システム（６３）を備える、請求項１に記載の顕微鏡システム。
【請求項３】
前記測定システム（６３）は、立体視センサ及び／又はレーザスキャナ及び／又は飛行時間測定用センサ及び／又は構造化照明用装置を備える、請求項２に記載の顕微鏡システム。
【請求項４】
前記観察領域（１）の画像を検出して、前記画像を前記深さプレビューマップ（１０）と組み合わせるよう設計された、可視化システムを備える、請求項１〜３のいずれか１項に記載の顕微鏡システム。
【請求項５】
前記位置合わせユニット（６１）は、ナビゲーションデバイスを備え、及び／又は剛体若しくは非剛体位置合わせのために設計される、請求項１〜４のいずれか１項に記載の顕微鏡システム。
【請求項６】
前記表示ユニット（６０）は、接眼レンズディスプレイ若しくは外部ディスプレイを備え、並びに／又は前記深さプレビューマップ（１０）を不透明な重複画像として可視化するよう、及び／若しくは前記深さプレビューマップ（１０）を等深線の形態で可視化するよう設計される、請求項１〜５のいずれか１項に記載の顕微鏡システム。
【請求項７】
顕微鏡（２）を用いて、検査すべき観察領域（１）の顕微鏡画像を生成し、表示ユニット（６０）を用いて前記顕微鏡画像を可視化する、顕微鏡検査方法であって、
−観察対象（１２）の３次元構造を、既存のデータから、前記観察領域（１）内の前記観察対象の位置に対して位置合わせし；
−前記観察対象（１２）の前記３次元構造の深さプレビューマップ（１０）を既存のデータから計算し；
−計算された前記３次元構造を、前記観察領域（１）内の前記観察対象（１２）の位置に関して、前記表示ユニット（６０）を利用して可視化することを特徴とする、顕微鏡検査方法。
【請求項８】
前記観察領域（１）のトポグラフィを検出する、請求項７に記載の顕微鏡検査方法。
【請求項９】
検査すべき前記観察領域（１）の、生成された前記顕微鏡画像を検出し、前記顕微鏡画像を前記深さプレビューマップ（１０）と組み合わせる、請求項７又は８に記載の顕微鏡検査方法。
【請求項１０】
前記深さプレビューマップ（１０）は、不透明な重複画像として及び／又は等深線の形態で可視化される、請求項７〜９のいずれか１項に記載の顕微鏡検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、顕微鏡システムに関し、例えば特に神経外科用途のための外科用顕微鏡システムに関する。本発明は更に、例えば特に神経外科用途のための外科用顕微鏡システムに関する顕微鏡検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
外科用顕微鏡を用いた腫瘍の切除は、外科において一般的な課題を構成する。特に機能性領域の切除の場合、処置中に機能性組織と悪性組織との間の切断境界線を可能な限り正確に選択できるよう、外科医は腫瘍の正確な三次元形状を知っている必要がある。
【０００３】
現在利用可能なナビゲーション手段を用いる場合、術前データに基づいて計算される腫瘍の縁部は、外科用顕微鏡の接眼レンズを通して、現在の焦点面又は焦点層又は個々の隣接する層に関してしか表示されない。
【０００４】
３次元腫瘍形状のより良好な表示及び識別のために、外科医は、対応する形状をメモリから呼び出すか、又は処理中に、外部可視化ユニットを観察するために、外科用顕微鏡の接眼レンズを通した一般的な観察を放棄する。形状を事前に学習すること、及び外部可視化ユニットを一時的に観察することは、手術フローが中断されるため患者にとってリスクがある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従って本発明の目的は、有利な顕微鏡システム及び有利な顕微鏡検査方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の上述の目的は、請求項１において請求される顕微鏡システムを用いて、また請求項７において請求される顕微鏡検査方法を用いて達成される。従属請求項は、本発明の更なる有利な構成を含む。
【０００７】
本発明による顕微鏡システムは、検査すべき観察領域の顕微鏡画像を生成するための、例えば外科用顕微鏡である顕微鏡を備える。顕微鏡システムは更に、上記顕微鏡画像を可視化するための、例えば可視化ユニット又はディスプレイである表示ユニットを備える。顕微鏡システムは更に、位置合わせユニット及び評価ユニットを備える。顕微鏡、表示ユニット、位置合わせユニット、評価ユニットは、特にデータ伝送のために互いに接続される。
【０００８】
本発明による顕微鏡システムは、位置合わせユニットが観察対象の３次元構造を、例えばより前の時点で得られたデータである既存のデータから、観察領域内の観察対象の位置に対して転写するよう設計されることを特徴とする。観察対象は組織、例えば特に腫瘍の組織であってよい。従って位置合わせユニットは、術前データからの例えば腫瘍形状である組織の形状を、現在の観察領域又は現在の術野に対して位置合わせするよう設計できる。
【０００９】
本発明による顕微鏡システムは更に、評価ユニットが、例えばより前の時点で得られたデータである既存のデータから、観察対象の３次元構造の深さプレビューマップを計算し、これを表示ユニットに伝送して、観察領域内の観察対象の位置に関する３次元構造を可視化するよう設計されることを特徴とする。例えば評価ユニットは、組織の、特に腫瘍の形状を既存のデータから計算し、これを表示ユニットに伝送して、観察領域内の観察対象の位置に関する３次元構造を可視化するよう設計できる。評価ユニットは例えばＰＣであってよい。
【００１０】
手術処置中の腫瘍の可視化可能性が不十分であるという、腫瘍切除に関して上述した問題は、例えば外科用顕微鏡の接眼レンズに直接挿入された等高線（等深線として知られている）として腫瘍の全体形状を可視化する腫瘍深さプレビューマップを用いる、本発明による顕微鏡システムにより、解決できる。より良好な区別のために、個々の特徴的な深さ領域に、任意にカラーコードを設けることもできる。これにより外科医は、外科用顕微鏡の接眼レンズを通した一般的な観察を放棄する必要がない。上記外科医はまた、事前に学習した形状に頼る必要もない。これにより、手術フローが改善され、患者にとっての上述のリスクが軽減される。
【００１１】
原則として本発明による顕微鏡システムの文脈では、術野へのシームレスかつリアルな挿入を実施するために、画像データの統合といった、拡張現実の分野からの技術を使用できる。
【００１２】
顕微鏡システムは有利には、観察領域の、特に現在の術野のトポグラフィを検出するよう設計された測定システムを備える。この測定システムは、立体視センサ、及び／又はレーザスキャナ、及び／又は例えばタイムオブフライトカメラ（ｔｉｍｅ−ｏｆ−ｆｌｉｇｈｔ  ｃａｍｅｒａ：ＴＯＦカメラ）である飛行時間測定用センサ、及び／又は構造化照明用装置を備えることができる。立体視センサは例えば、外科用顕微鏡に組み込まれた２つのカメラを備えることができる。
【００１３】
顕微鏡システムは任意に、特に術野である観察領域の画像、例えば現在の画像を検出して、これら画像を深さプレビューマップと組み合わせるよう設計された、例えばビデオカメラの形態の可視化システムを備える。原則として、深さプレビューマップ又は深さマップの可視化は、不透明な重複画像として実施できる。
【００１４】
可視化の代替形態は、等深線の線形表示であり、ここでこれらの線は、実線、鎖線、破線又はこれらの任意の組み合わせとして示すことができる。リアルな「ルックアンドフィール（ｌｏｏｋ−ａｎｄ−ｆｅｅｌ）」を実現できるようにするために、等深線又は不透明な表示と現在の術野又は観察領域との、いずれの形態の重複画像も考慮できる。有利には、悪性組織の可視領域及び不可視領域のために、異なる可視化パラメータを選択できる。
【００１５】
更なる実施形態では、深さ情報は、検査を実施する人、例えば手術中の外科医の視野を制限しないようにするために、局所的に範囲が限定された様式で表示することもできる。
【００１６】
上記可視化は好ましくは、主に外科用顕微鏡の接眼レンズで実施される。あるいは又は更に、上記可視化は、例えばモニタ、データ表示用メガネ等の外部表示ユニット上でも実施できる。
【００１７】
位置合わせユニットはナビゲーションデバイスを備えることができる。これは原則として剛体又は非剛体転写又は位置合わせのために設計できる。位置合わせユニットは例えばナビゲーションデバイスの形態で実装できる。
【００１８】
上述のように、表示ユニットは接眼レンズディスプレイ又は外部ディスプレイを備えることができる。更にこの表示ユニットは、深さプレビューマップ若しくは深さマップを不透明な重複画像として可視化するよう、及び／又は深さプレビューマップ若しくは深さマップを等深線の形態で可視化するよう設計できる。外部に実装される表示ユニットは、例えばモニタ又はデータ表示用メガネであってよい。
【００１９】
全体として、本発明による顕微鏡システムは、観察領域内の観察対象の全体形状の表示を改善できる、例えば術野内の悪性組織の全体形状の表示を改善できるという利点を有する。
【００２０】
本発明による顕微鏡検査方法の文脈では、顕微鏡を用いて、検査すべき観察領域の顕微鏡画像を生成し、表示ユニットを用いてこれを可視化する。例えば組織領域である観察対象の３次元構造を、例えばより前の時点で得られた術前データである既存のデータから、観察領域内の観察対象の位置、特に現在の観察領域又は現在の術野に対して転写又は位置合わせする。更に、例えば組織領域である観察対象の３次元構造の深さプレビューマップを、例えばより前の時点で得られた術前データである既存のデータから計算する。計算された３次元構造を、観察領域内の観察対象の位置に関して、表示ユニットを利用して可視化する。
【００２１】
本発明による方法は、例えば本発明による上述の顕微鏡システムを利用して実施できる。原則として本発明は、本発明による上述の顕微鏡システムと同様の利点を有する。
【００２２】
有利には、本発明による顕微鏡システムの文脈において説明した位置合わせユニット及び／又は上記文脈において説明した評価ユニットを使用できる。観察領域は好ましくは外科的術野、例えば神経外科的術野である。
【００２３】
有利には、例えば現在の術野である観察領域のトポグラフィを検出できる。観察領域のトポグラフィを検出するよう設計された対応する測定システムを、この目的のために使用できる。上記検出は原則として、例えば立体視センサを利用して、特に外科用顕微鏡に組み込まれた２つのビデオカメラを利用して、及び／又はレーザスキャナを利用して、及び／又は飛行時間測定のための方法を利用して、例えば好ましくはＴＯＦカメラといった飛行時間測定用センサを利用して、立体視的に実施できる。あるいは又は更に、上記トポグラフィ検出は、例えば構造化照明用装置を利用して、構造化照明を用いて実施できる。
【００２４】
現在のトポグラフィ情報を含むことにより、深さ情報及びその可視化を現在の状態に適合させることができる。別の拡張形態では、術中の画像データを用いて、深さ情報の可視化のための術前及び術中データからの発生し得るジオグラフィックな偏向を補償する。様々な画像処理アルゴリズム及び／又は様々な照明モード及び／又は例えば造影剤といったマーカを、この目的のために使用できる。
【００２５】
原則として、深さ情報は外部ナビゲーション手段を利用して検出できる。具体的には、深さ情報はＭＲＩ（磁気共鳴撮像）、ＣＴ（コンピュータ断層撮影）等を用いて検出できる。ナビゲーションシステムはデータを分割でき、即ち例えばデータを骨組織又は腫瘍組織に割り当てることができ、そしてこれらデータを生データとして、又は既に計算によって補正された状態で、外科用顕微鏡の光軸に供給できる。
【００２６】
一実施形態では、ナビゲーションシステムはインタフェースを介して全体的な深さ情報を提供する。別の実施形態では、外科用顕微鏡は、現在の焦点面に基づいて、ある定義された値の範囲内の「仮想深さ（ｖｉｒｔｕａｌ  ｄｅｐｔｈ）」（外科用顕微鏡に対する調整可能な画像焦点距離）を、外部ナビゲーション手段へと送信することによって、送信された深さに関する術前状態における悪性組織の各外形を得る。続いてこれら外形を組み合わせて、外科用顕微鏡内に深さマップを形成する。
【００２７】
任意に、例えば術野である検査すべき観察領域の、顕微鏡的に生成された画像を検出する。その後これらの画像を深さプレビューマップと組み合わせる。特にこの目的のために、例えばビデオカメラである、これに対応して設計された可視化システムを使用できる。
【００２８】
この顕微鏡検査方法の文脈において、例えば表示ユニットを利用して、深さプレビューマップ又は深さマップを、不透明な重複画像として及び／又は等深線の形態で可視化できる。使用される表示ユニットは、接眼レンズディスプレイ又は外部ディスプレイを備えることができる。表示ユニットは特に、深さマップを不透明な重複画像として可視化するよう、及び／又は等深線の形態で可視化するよう設計できる。特に外部表示ユニットとして、モニタ又はデータ表示用メガネを使用できる。
【００２９】
既存のデータに基づく観察対象の３次元構造の、観察領域内の観察対象の位置に対する転写又は位置合わせは、原則として、剛体又は非剛体転写又は位置合わせとして実施できる。剛体又は非剛体転写又は位置合わせ用に設計された位置合わせユニットをこの目的のために使用できる。
【００３０】
本発明の更なる特徴、特性及び利点を、添付の図面を参照し、例示的実施形態に基づいて以下に詳細に説明する。ここまでに説明した及びこれ以降に説明する全ての特徴は、個別でも、いずれの所望の組み合わせでも有利である。これ以降に説明する例示的実施形態は単なる例を表すものであり、本発明の主題を制限するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】図１は、外科用顕微鏡の構造の概略図である。
【図２】図２は、可変焦点対物レンズの例の概略図である。
【図３】図３は、外科用術野を深さプレビューマップと共に示す概略図である。
【図４】図４は、本発明による顕微鏡システムの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
外科用顕微鏡２の基本的構造を、図１、２を参照して以下で説明する。
【００３３】
図１に示す外科用顕微鏡２は、主要な構成部品として、対象野３に対面するよう配置される対物レンズ５を備え、この対物レンズは特にアクロマチック又はアポクロマチック対物レンズとして実装できる。この例示的実施形態では、対物レンズ５は、互いに対して接合されてアクロマチック対物レンズを形成する２つのサブレンズからなる。対象野３は対物レンズ５の焦点面内に、対物レンズ５によって無限に投影されるように配設される。換言すると、対象野３から発せられる発散ビーム７は、対物レンズ５を通過すると平行なビーム９に変換される。
【００３４】
倍率変更器１１は、対物レンズ５の観察者側に配設され、この倍率変更器は、この例示的実施形態において図示したように、連続可変方式で倍率を変化させるためのズームシステムとして、又は倍率を段階的に変化させるためのいわゆるガリレイ式変更器として実装できる。例えば３つのレンズからなるレンズの組み合わせで形成されるズームシステムでは、２つの対象側レンズを変位させることによって倍率を変動させる。しかしながら実際には、ズームシステムは３つを超える、例えば４つ以上のレンズを備えることもでき、外側レンズは固定して配設することもできる。これとは対照的に、ガリレイ式変更器では複数の固定レンズの組み合わせが存在し、これらレンズは異なる倍率を表し、ビーム経路に交互に導入できる。ズームシステム及びガリレイ式変更器は共に、対象側の平行ビームを、異なるビーム径を有する観察者側の平行ビームに変換する。この例示的実施形態では、倍率変更器１１は既に外科用顕微鏡２の両眼用ビーム経路の一部となっており、即ち倍率変更器１１は、外科用顕微鏡２の立体視用部分ビーム経路９Ａ、９Ｂそれぞれに対して専用のレンズの組み合わせを有する。この例示的実施形態では、倍率変更器１１を用いた倍率の設定は、モータ駆動アクチュエータを用いて実施され、このモータ駆動アクチュエータは、倍率変更器１１と共に、倍率を設定するための倍率変更ユニットの一部となる。
【００３５】
インタフェース装置１３Ａ、１３Ｂは、倍率変更器１１の観察者側に隣接しており、このインタフェース装置を介して外部デバイスを外科用顕微鏡２に接続でき、またインタフェース装置は、この例示的実施形態ではビームスプリッタプリズム１５Ａ、１５Ｂを備える。しかしながら原則として、他のタイプのビームスプリッタ、例えば部分透過性ミラーを使用することもできる。この例示的実施形態では、インタフェース１３Ａ、１３Ｂは、外科用顕微鏡２のビーム経路からのビームを分離させるため（ビームスプリッタプリズム１５Ｂ）、及び外科用顕微鏡２のビーム経路にビームを結合させるため（ビームスプリッタプリズム１５Ａ）に作用する。
【００３６】
この例示的実施形態では、部分ビーム経路９Ａ内のビームスプリッタプリズム１５Ａは、例えばデジタルミラーデバイス（ｄｉｇｉｔａｌ  ｍｉｒｒｏｒ  ｄｅｖｉｃｅ：ＤＭＤ）又はＬＣＤディスプレイであるディスプレイ３７と、関連する光学ユニット３９とを利用して、ビームスプリッタプリズム１５Ａを介して、観察者のための情報又はデータを外科用顕微鏡２の部分ビーム経路９Ａへと反射させるよう作用する。もう一方の部分ビーム経路９Ｂでは、カメラ２１が固定されたカメラアダプタ１９がインタフェース１３Ｂに配設され、上記カメラは、例えばＣＣＤセンサ又はＣＭＯＳセンサといった電子画像センサ２３を備える。組織領域３の部分的にデジタルである電子画像を、カメラ２１を用いて記録できる。特に、３つのスペクトルチャネル（例えば赤、緑、青）のみならず多数のスペクトルチャネルを含むハイパースペクトルセンサを、画像センサとして使用することもできる。
【００３７】
両眼用鏡筒２７はインタフェース１３の観察者側に隣接する。上記両眼用チューブは２つの鏡筒対物レンズ２９Ａ、２９Ｂを備え、これらはそれぞれ平行ビーム９Ａ、９Ｂを中間画像平面３１上に集束させ、即ち観察対象３を各中間画像平面３１Ａ、３１Ｂ上に投影する。中間画像平面３１Ａ、３１Ｂに位置する中間画像は最後に、接眼レンズ３５Ａ、３５Ｂによって無限に投影され、これにより観察者は中間画像を、目を疲れさせることなく観察できる。更にこの両眼用鏡筒では、ミラーシステムを用いて又はプリズム３３Ａ、３３Ｂを用いて、２つの部分ビーム９Ａ、９Ｂの間の距離を増大させ、上記距離を観察者の眼球間距離に適合させる。更に、ミラーシステムを用いて又はプリズム３３Ａ、３３Ｂを用いて画像の補正を実施する。
【００３８】
外科用顕微鏡２は更に、広帯域照明光を用いて対象野３を照明するために使用できる照明装置を備える。この例示的実施形態ではこの目的のために、照明装置は、例えばハロゲン白熱灯又は放電灯である白色光源４１を備える。白色光源４１から放出された光は、偏向ミラー４３又は偏光プリズムを介して対象野３の方向へと配向され、これにより対象野３を照明する。更に照明用光学ユニット４５が照明装置内に存在し、これは観察される対象野３全体に均一な照明を提供する。
【００３９】
図１に示す照明ビーム経路は極めて概略的なものであり、照明ビーム経路の実際のルートを必ずしも表していないことを指摘しておく。原則として照明ビーム経路は、図１の概略図に最も近いいわゆる傾斜照明として実装できる。このような傾斜照明では、ビーム経路は対物レンズ５の光軸に対して比較的大きな角度（６°以上）を有して形成され、図１に示すように対物レンズの完全に外側にあることができる。しかしながらあるいは、傾斜照明の照明ビーム経路を、対物レンズ５の周辺領域を通るよう形成することもできる。更に、照明ビーム経路の配置に関して、いわゆる０°照明も可能である。ここで照明ビーム経路は対物レンズ５を通り、２つの部分ビーム経路９Ａ、９Ｂの間を対物レンズ５の光軸に沿って対象野３の方向に向かい、対物レンズへと結合される。最後に、照明ビーム経路をいわゆる同軸照明として実装することもでき、これは第１及び第２の部分照明ビーム経路を含む。これら部分ビーム経路は、部分観察用ビーム経路９Ａ、９Ｂの光軸に平行な１つ又は複数のビームスプリッタを介して外科用顕微鏡へと結合され、これにより照明は、２つの部分観察用ビーム経路に対して同軸となる。
【００４０】
図１に示す外科用顕微鏡では、照明に影響を及ぼすことができる。例えばフィルタ４７を照明ビーム経路に導入でき、このフィルタ４７は、白色光源４１の広いスペクトルのうちの狭いスペクトル範囲のみを通過させることができ、例えば、対象野３に配置された蛍光染料の蛍光を励起するために使用できるスペクトル範囲のみを通過させることができる。蛍光を観察するために、フィルタ３７Ａ、３７Ｂを部分観察用ビーム経路９Ａ、９Ｂに導入でき、上記フィルタは、蛍光を観察できるようにするために、蛍光の励起に使用されるスペクトル範囲をフィルタリングして除去する。
【００４１】
照明装置は更に、照明光源を変更するためのユニットを備えることができる。上記ユニットは図１では、白色光源４１をレーザ４９で置換するためのシステムによって示されている。レーザ、特に赤外線レーザを、適切な画像センサ２３と組み合わせて光源として使用すると、例えばレーザドップラ撮像又はレーザスペックル撮像が可能となる。この例示的実施形態では、照明光源を変更するためのユニットはモータ駆動され、適切な制御データを用いて病理学的ユニット７０から制御できる。
【００４２】
図１に示す外科用顕微鏡２の変形実施形態では、対物レンズ５は１つのアクロマチックレンズのみからなる。しかしながら、複数のレンズからなる対物レンズシステムも使用でき、特に、外科用顕微鏡２の作動距離、即ち対象側焦点面と対物レンズ５の第１の対象側レンズ表面の頂点との間の距離（これは前方焦点距離とも呼ばれる）を変化させることができる、いわゆる可変焦点対物レンズも使用できる。焦点面内に配置された対象野３は、可変焦点対物レンズ５０によっても無限に投影され、これにより観察者側には平行ビームが存在することになる。
【００４３】
可変焦点対物レンズの一例を、図２に概略的に示す。可変焦点対物レンズ５０は、凸状素子５１、即ち正の屈折力を有する光学素子を備え、これは図２では概略的に凸レンズとして示されている。更に可変焦点対物レンズ５０は、凹状素子５２、即ち負の屈折力を有する光学素子を備え、これは図２では概略的に凹レンズとして示されている。凹状素子５２は凸状素子５１と対象野３との間に配置される。図示した可変焦点対物レンズ５０では、凹状素子５２は固定して配設されているが、凸状素子５１は、双方向矢印５３で示すように光軸ＯＡに沿って変位できるように配設されている。凸状素子５１が図２に破線で示した位置へと変位すると、前方焦点距離は長くなり、対象野３からの外科用顕微鏡２の作動距離が変化する。
【００４４】
図２では凸状素子５１を変位可能なものとして実装したが、原則として、凸状素子５１の代わりに凹状素子５２を、光軸ＯＡに沿って移動可能に配設することもできる。しかしながら、凹状素子５２は、可変焦点対物レンズ５０の末端レンズを形成する場合が多い。従って、凹レンズ５２が静止式であれば、外科用顕微鏡２の内部を、外部の影響に対してより容易に密封できるという利点が得られる。更に、凸状素子５１及び凹状素子５２は図２では別個のレンズとしてしか図示されていないものの、可変焦点対物レンズをアクロマチック又はアポクロマチックレンズとして実装するために、凸状素子５１及び凹状素子５２をそれぞれ、別個のレンズの形態ではなく、レンズの群又は接合素子の形態で実現することもできることに留意されたい。
【００４５】
図３は、外科における術野１、例えば神経外科における術野１を概略的に示す。外科用顕微鏡によって顕微鏡的に提示される観察領域、即ち術野は、例えば腫瘍切除の文脈においては除去すべき腫瘍組織である、除去すべき組織１２を含む。外科医の指を参照番号８で示し、使用される外科器具を参照番号４で示す。手術中、本発明による方法により、腫瘍の深さプレビューマップ１０が術野に挿入される。これはこの場合、等深線を利用してカラーコードによって実行される。
【００４６】
ここでは原則として、画像データの統合のために拡張現実の分野からの技術を使用できる。これにより、術野へのシームレスかつリアルな挿入を実現できる。
【００４７】
腫瘍の深さプレビューマップ１０を利用して、腫瘍１２の全体形状を、図３に示すように等深線として可視化し、これを外科用顕微鏡の接眼レンズに直接挿入する。より良好な区別のために、個々の特徴的な深さ領域に、任意にカラーコードを設けることもできる。外科用顕微鏡の接眼レンズに直接挿入する代わりに、又は直接挿入するのに加えて、例えばモニタ、データ表示用メガネ等の外部表示ユニットを利用した可視化も可能である。
【００４８】
深さ情報は、例えば外部ナビゲーション手段を利用して検出される。この場合ナビゲーション手段は、インタフェースを介して全体的な深さ情報を提供できる。別の実施形態では、上記の代わりに又は上記に加えて、外科用顕微鏡２は現在の焦点面に基づいて、ある定義された値の範囲内の「仮想深さ」を外部ナビゲーション手段へと送信することによって、送信された深さに関する術前状態における悪性組織１２の各外形を得ることができる。
【００４９】
拡張変形例では、適切なセンサ、例えば立体視センサ、レーザセンサ、飛行時間センサを用いて、又は構造化照明を利用して、術野のトポグラフィ情報が検出される。立体視センサは例えば、外科用顕微鏡に組み込まれた２つのビデオカメラを備えることができる。現在のトポグラフィ情報を含むことにより、深さ情報及びその可視化を現在の状態に適合させることができる。特に、発生する変形を考慮に入れることができる。
【００５０】
更なる変形例として、術中の画像データを用いて、深さ情報の可視化のための術前及び術中データからの発生し得るジオグラフィックな偏向を補償する。様々な画像処理アルゴリズム、照明モード、及び例えば造影剤といったマーカを、この目的のために使用できる。
【００５１】
原則として、深さプレビューマップ又は深さマップの可視化は、例えば図３に示すような不透明な重複画像として実施できる。可視化の代替形態は、等深線の線形表示であり、ここでこれらの線は、実線、鎖線、破線又はこれらのいずれの所望の組み合わせとして表示されている。リアルな「ルックアンドフィール（ｌｏｏｋ−ａｎｄ−ｆｅｅｌ）」を実現できるようにするために、等深線又は不透明な表示と現在の観察領域又は術野との、いずれの形態の重複画像も可能となる。悪性組織の可視領域及び不可視領域のために、異なる可視化パラメータを選択できる。更なる実施形態では、深さ情報は、手術中の外科医８の視野を制限しないようにするために、局所的に範囲が限定された様式で表示することもできる。
【００５２】
好ましくは、可視化は主に、例えば遠近法的に正確な重複画像として、又は関連する画像情報が隠れてしまうのを最小化するために視野の縁部に置かれるピクチャインピクチャ（ｐｉｃｔｕｒｅ  ｉｎ  ｐｉｃｔｕｒｅ：ＰｉＰ）として、外科用顕微鏡の接眼レンズ内で実施される。しかしながら、この可視化は任意に、外部表示ユニット上で実施することもできる。
【００５３】
図４は、本発明による顕微鏡システムの概略図である。この顕微鏡システムは、外科用顕微鏡２、表示ユニット６０、位置合わせユニット６１、評価ユニット６２を備え、これらはデータ伝送のために互いに接続される。表示ユニット６０は、接眼レンズディスプレイ又は外部ディスプレイとして実装できる。位置合わせユニット６１は例えばナビゲーションデバイスの形態で実装できる。これは特に、腫瘍の形状を、術前データから現在の術野に対して位置合わせするよう設計できる。これは剛体又は非剛体の形態で実施できる。評価ユニット６２は、異なるソースの深さ情報を統合して、そこから深さプレビューマップ１０を計算するよう設計される。この目的のために、評価ユニット６２は、深さ情報に関する異なるソースからのデータを統合してそこから深さプレビューマップ１０を計算するアルゴリズムを備えることができる。評価ユニット６２は更に、計算した深さプレビューマップ１０を表示ユニット６０へと送信するよう設計される。
【００５４】
この外科用システムは任意に、現在の術野のトポグラフィを検出するよう設計された測定システム６３を備えることができる。同様にこの顕微鏡システムは、術野の現在の画像を検出して、これらを深さプレビューマップと組み合わせるよう設計された、例えばビデオカメラの形態のシステムを任意に備えることができる。
【符号の説明】
【００５５】
１              術野
２              外科用顕微鏡
３              対象野
４              外科器具
５              対物レンズ
７              発散ビーム
８              外科医の指
９              ビーム
９Ａ、９Ｂ      立体視用部分ビーム経路
１０            腫瘍の深さプレビューマップ
１２            組織
１１            倍率変更器
１３Ａ、１３Ｂ  インタフェース装置
１５Ａ、１５Ｂ  ビームスプリッタプリズム
１９            カメラアダプタ
２１            カメラ
２３            画像センサ
２７            両眼用鏡筒
２９Ａ、２９Ｂ  鏡筒対物レンズ
３１Ａ、３１Ｂ  中間画像平面
３３Ａ、３３Ｂ  プリズム
３５Ａ、３５Ｂ  接眼レンズ
３７            ディスプレイ
３９            光学ユニット
４０Ａ、４０Ｂ  スペクトルフィルタ
４１            白色光源
４３            偏向ミラー
４５            照明用光学ユニット
４７            スペクトルフィルタ
４９            レーザ
５０            可変焦点対物レンズ
５１            凸状素子
５２            凹状素子
５３            変位経路
６０            表示ユニット
６１            位置合わせユニット
６２            評価ユニット
６３            測定システム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【外国語明細書】
2015225346000001.pdf