(57)【要約】【課題】  術部の顕微鏡観察光学像に対して、術部の組織内部を観察する超音波観察装置の三次元超音波画像を簡便に重畳表示させる手術用観察システムが求められている。【解決手段】  術部の観察光学像を表示する顕微鏡鏡体４と、術部に挿入可能な超音波プローブ２０を有し、術部の組織内部の超音波画像を生成する超音波観察装置９と、超音波観察装置で生成した超音波画像の術部の挿入位置を示す指標と、顕微鏡観察光学像との位置関係を相関付けした指標付き三次元超音波画像を生成し、その指標付き三次元超音波画像を顕微鏡観察光学像と重畳表示させる手術観察システム。【選択図】  図３
2005058378.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
術部の拡大観察光学像を表示する観察光学系を有する観察手段と、
前記術部に挿入設置可能で、術部の組織内部の超音波画像を生成する超音波観察手段と、
前記超音波観察手段の前記術部への挿入設置位置を検出して、その挿入設置位置を示す指標を生成する指標生成手段と、
この指標生成手段で生成された指標と、前記超音波観察手段で生成された超音波画像との位置関係を相関付けして指標付き超音波画像を生成する画像処理手段と、
この画像処理手段で生成した指標付き超音波画像を前記観察手段の観察光学系に表示される術部の観察光学像の少なくとも一部に重畳表示可能な重畳表示手段と、
を具備することを特徴とした手術用観察システム。
【請求項２】
前記画像処理手段は、前記指標生成手段で生成された指標と、前記超音波観察手段で生成された超音波画像から超音波観察手段の前記術部への挿入位置を示す三次元超音波画像を生成することを特徴とした請求項１記載の手術用観察システム。
【請求項３】
前記超音波観察手段は、超音波振動子が内蔵され、術部に挿入可能な第１のハウジング手段と、この第１のハウジング手段の基端に連設され、他端が把持部に連結されている硬性の第２のハウジング手段と、前記第１のハウジング手段と第２のハウジング手段を可動自在に結合する結合手段とを有する超音波プローブを具備することを特徴とした請求項１記載の手術用観察システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に脳神経外科等において手術用顕微鏡、或いは、内視鏡と併用される超音波観察装置を含む手術用観察システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、脳神経外科領域では、繊細で正確な手術を行うために、術部を拡大観察する手術用顕微鏡が多く用いられている。また、手術用顕微鏡と共に内視鏡が併用されたり、手術用顕微鏡に代えて内視鏡が単独使用されている。
【０００３】
また、手術前の術部のＣＴ画像やＭＲ画像、及び手術中の神経モニター等の情報もリアルタイムに同時観察できることも望まれて、手術用顕微鏡における顕微鏡観察時に、超音波観察装置等による情報もリアルタイムに観察できることが望まれている。
【０００４】
このような要望な対して、術部に対する手術用顕微鏡の観察位置及び方向と、超音波観察装置の超音波プローブの観察位置及び方向のそれぞれの相対位置を検出し、この検出結果を基に、超音波観察像を手術用顕微鏡による観察像の所定の範囲に視覚的に相関付けして表示させるリアルタイム補助観察用の超音波観察装置を備えた手術用観察システムが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
また、手術用顕微鏡による観察像内に、手術の状況に応じて、術者が超音波プローブによる断層画像情報を手術用顕微鏡の観察像内に表示させる視野内表示手段と、術部の断層画像を生成する超音波プローブと、この超音波プローブによる観察位置を検出する観察位置検出手段を備えた手術用顕微鏡が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００６】
さらに、空間的に位置自在に移動可能なアーム機構部に、超音波プローブを相対的に移動させる駆動部を設けた超音波プローブ連結用のアタッチメント取り付け部を設けて、観察対象部位の三次元超音波画像を得ると共に、超音波プローブの内部構成の単純化と、外径寸法の細径化を図る超音波観測システムも提案されている（例えば、特許文献３参照）。
【特許文献１】特開２００１−１０４３３５号公報。
【特許文献２】特開２００２−６１９号公報。
【特許文献３】特開２００２−３４９８０号公報。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
脳神経外科領域では、手術処置前の脳内部の血管状態の確認や、手術処置中の処置進行方向の血管等の障害物確認等のために超音波観察装置が多用されている。
【０００８】
しかし、超音波観察装置で生成される画像は、断層画像であるため、その解読にはある程度の経験が必要とされる。そのため、解剖学的に解読が容易な三次元画像化された超音波画像の生成が望まれている。
【０００９】
この要望に対して、前述した特許文献１及び２に提案されている手術用顕微鏡は、手術用顕微鏡で観察している術部に対して、超音波観察装置による術部の二次元超音波断層画像の方向と位置情報、及び超音波観察装置の操作オリエンテーションを得ることができる。
【００１０】
この超音波観察装置で解読が容易な三次元画像を生成する場合には、特許文献３に提案されているスコープホルダ等を使用して、超音波プローブの相対的移動を正確に検出する必要がある。このために、手術用顕微鏡と併用される超音波観察システムの全体構成が大型複雑化して、高価格化する問題があった。
【００１１】
本発明は、このような事情に着目してなされたものであり、手術用観察システムの大型化及び複雑化することなく、手術用顕微鏡、或いは内視鏡と併用されて三次元超音波観察画像が簡便に生成でき、且つ超音波観察画像の生成操作オリエンテーションも付加することができ、効率的に手術を行うことができる手術用観察システムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の手術観察システムは、術部の拡大観察光学像を表示する観察光学系を有する観察手段と、前記術部に挿入設置可能で、術部の組織内部の超音波画像を生成する超音波観察手段と、前記超音波観察手段の前記術部への挿入設置位置を検出し、その挿入設置位置を示す指標を生成する指標生成手段と、この指標生成手段で生成された指標と、前記超音波観察手段で生成された超音波画像との位置関係を相関付けして指標付き超音波画像を生成する画像処理手段と、この画像処理手段で生成した指標付き超音波画像を前記観察手段の観察光学系に表示される術部の観察光学像の少なくとも一部に重畳表示可能な重畳表示手段と、を備えたことを特徴としている。
【００１３】
本発明の手術観察システムの画像処理手段は、前記画像指標生成手段で生成された指標と、前記超音波観察手段で生成された超音波画像から超音波観察手段の前記術部への挿入位置を示す三次元超音波画像を生成することを特徴としている。  また、本発明の手術用観察システムの超音波観察手段は、超音波振動子が内蔵され、術部に挿入可能な第１のハウジング手段と、この第１のハウジング手段の基端に連設され、他端が把持部に連結されている硬性の第２のハウジング手段と、前記第１のハウジング手段と第２のハウジング手段を可動自在に結合する結合手段とを有する超音波プローブを具備することを特徴としている。
【００１４】
本発明の手術観察システムにより、術部の観察光学像に対して、術部の組織内部を観察する超音波観察手段で生成した超音波画像を相関付けて重畳表示させることで術者は、術部の観察光学像と、超音波画像の相関が容易となり、脳神経外科等の繊細な手術処理が容易となった。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、手術用顕微鏡、或いは内視鏡と併用される超音波プローブを有する超音波観察装置によって得られる二次元超音波画像から簡便に三次元超音波画像を構築することができ、かつ、超音波観察装置による観察像の操作オリエンテーションも付加することができ、術者は繊細な手術処置が効率的に遂行できる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。図１乃至図３を用いて本発明に係る手術用観察システムの第一の実施形態を説明する。
【００１７】
図１は本発明に係る手術用観察システムの手術用顕微鏡の鏡体と超音波プローブの関係を示す斜視図、図２は本発明に係る手術用観察システムの概略構成を示すブロック図、図３は本発明に係る手術用観察システムの第一の実施形態の超音波画像に関する構成を示すブロック図である。
【００１８】
本発明の手術用観察システムは、図２に示すように、手術処置する術部を観察する手術用顕微鏡１と、術部の超音波断層画像を生成する超音波プローブ２０を有する超音波観察装置９からなっている。
【００１９】
手術用顕微鏡１は、架台２と、この架台２の上部に配設されたバランスアーム３と、このバランスアーム３に支持された顕微鏡鏡体（以下、単に鏡体と称する）４とからなっている。
【００２０】
バランスアーム３は、複数の可動アームと、６軸の回動軸５ａ〜５ｆとが設けられている。各回動軸５ａ〜５ｆには、各可動アームの可動位置を固定するロック状態と、この可動位置のロックを解除するロック解除状態とに切り換える電磁鎖錠（図示しない）が設けられている。この電磁鎖錠のロック／ロック解除の切り換え動作に伴い、バランスアーム３の各可動アームが６軸の回動軸５ａ〜５ｆを中心に可動することで、鏡体４が空間的に位置移動が自在に行えるようになっている。
【００２１】
前記鏡体４には、鏡体４の位置や移動方向を検出するためのセンサアーム６と、この鏡体４の位置操作用のグリップ７とが設けられている。このグリップ７には、図示していないが、鏡体４に内蔵されている観察光学系のフォーカス調整、ズーム倍率操作、及びバランスアーム３の操作等の複数の操作スイッチが設けられている。
【００２２】
また、前記手術用顕微鏡１には、鏡体制御部１１及びアーム制御部１２が内蔵されている。前記グリップ７に設けられた複数の操作スイッチは、前記鏡体制御部１１及びアーム制御部１２に接続されている。さらに、これら鏡体制御部１１及びアーム制御部１２にはグリップ７に設けられた複数の操作スイッチと同様にフォーカス調整、ズーム倍率操作等の各スイッチを有するフットスイッチ１３が接続されている。
【００２３】
前記鏡体制御部１１は、インターフェースユニット１４を介してナビゲーション装置１５に接続されている。このナビゲーション装置１５には、デジタイザ１７とナビゲーション用モニタ１６が接続されている。
【００２４】
前記ナビゲーション装置１５は、デジタイザ１７が検出する患者頭部に取り付けられた基準指標と、前記鏡体４のセンサアーム６と、後述する超音波プローブ２０に設けられたセンサアーム２３ａとの相関を算出するようになっている。
【００２５】
前記超音波観察装置９は、超音波プローブ２０を駆動制御すると共に、超音波プローブ２０で送受信した超音波を基に超音波画像を生成する。この生成された超音波画像は、超音波用モニタ１０に表示されると共に、前記ナビゲーション装置１５からの超音波プローブ２０の位置情報等と共に手術用顕微鏡１の観察光学系の顕微鏡光学像と共に、表示する超音波画像を生成する。
【００２６】
前記鏡体４は、図１に示すように、所定の観察視野範囲を有する双眼の接眼鏡筒８と、プローブ保持部３８とからなっている。この接眼鏡筒８の内部構成は、特開２０００−７０２８４号公報に開示されている手術用顕微鏡装置と略同等であるために詳細説明は省略する。この鏡体４の双眼の接眼鏡筒８は、所定の観察視野範囲を有する複数のレンズからなる後述する観察光学系１８が内蔵配置され、その観察視野範囲の術部の顕微鏡光学像を接眼鏡筒８から術者が拡大直視するようになっている。
【００２７】
また、この接眼鏡筒８には、前記超音波観察装置９で生成した超音波画像が、前記顕微鏡光学像に重畳表示、或いは、併設表示可能となっている。
【００２８】
前記プローブ保持部３８は、超音波プローブ２０が着脱可能に保持されるものである。このプローブ保持部３８に着脱される超音波プローブ２０は、先端に超音波振動子２４が内蔵された第一のハウジング２１と、この第一のハウジング２１の基端に連設された硬性の略円筒形状を有する第二のハウジングであるストレートパイプ２２と、このストレートパイプ２２の基端部に連設されたハンドル部２３と、及びこのハンドル部２３の基端がフレキシブルチューブ３７を介して、前記超音波観察装置９に接続されている。前記超音波プローブ２０のハンドル部２３には、センサアーム２３ａが設けられている。
【００２９】
この超音波プローブ２０は、術者がハンドル部２３を把持して第一のハウジング２１の先端部分を術部４０に挿入するようになっている。
【００３０】
次に、前記超音波観察装置９の構成と、前記鏡体４の超音波画像の表示制御に係わる構成について、図３を用いて説明する。
【００３１】
前記超音波観察部９は、超音波プローブ２０の第一のハウジング２１の先端に設けられた超音波振動子２４を駆動させて術部４０に超音波を発振させると共に、術部４０からの反射超音波を基に所定の信号処理を行い二次元超音波画像を生成する超音波観測部２５と、この超音波観測部２５で形成された二次元超音波画像を表示する超音波用モニタ１０と、前記ナビゲーション装置１５から出力された超音波プローブ２０の位置データ、並びに鏡体４の位置データと鏡体制御部１１からのズーム倍率とフォーカス距離データ等から前記顕微鏡光学像に重畳表示する超音波画像の指標座標を演算する画像座標演算部２８と、前記超音波観測部２５で生成した超音波画像及び前記画像座標演算部２８で演算された超音波画像の指標座標データの基で、前記鏡体４の顕微鏡光学像に重畳表示する重畳超音波画像を生成する画像処理部２６と、この画像処理部２６で生成された重畳超音波画像データと指標座標データを記憶する画像メモリ２７からなっている。
【００３２】
前記鏡体４は、術部を拡大観察するための複数のレンズを組み合わせた観察光学系１８を有し、この観察光学系１８のズーム倍率調整するズーム駆動用のズームモータ３１とそのズーム状態を検出するズームエンコーダ３２、及び前記観察光学系１８の焦点調整するフォーカス駆動用のフォーカスモータ３１とそのフォーカス距離を検出するフォーカスエンコーダ３４が設けられている。このズームモータ３１とフォーカスモータ３３は前記鏡体制御部１１から駆動制御され、ズームエンコーダ３２とフォーカスエンコーダ３４の検出情報は鏡体制御部１１に出力されるようになっている。また、この鏡体制御部１１には、前記ハンドル７に設けられたスイッチ（図示せず）と前記フットスイッチ１３が接続されてスイッチ操作入力が行われる。
【００３３】
この鏡体制御部１１による各種制御情報は、インターフェイスユニット１４を介して、ナビゲーション装置１５へ出力されるようになっている。
【００３４】
さらに、前記鏡体４には、前記超音波観察装置９の画像処理部２６で生成された超音波画像を観察光学系１８の顕微鏡光学像に対して光学的に重畳表示するＬＣＤからなる重畳表示モニタ３０ｃと、この重畳表示モニタ３０ｃを駆動するＬＣＤドライバ２９ｃを有している。
【００３５】
なお、この鏡体４は、双眼用の接眼鏡筒８の左側用（左眼用）を示しており、右側用（右眼用）は左側用と同一のために省略している。
【００３６】
このような構成の手術用観察システムの作用について図５と図７を用いて説明する。なお、図５は本発明に係る手術用観察システムの第１の実施形態における観察画像を示す平面図、図７は本発明に係る手術用観察システムの第一の実施形態における超音波観察装置の作用を説明するフローチャートである。
【００３７】
前記接眼鏡筒８の観察光学系１８で観察する観察視野内の顕微鏡光学像３０に対して、図５に示すように、前記超音波プローブ２０を術部４０に挿入して、超音波観察装置９で生成された超音波画像信号の基で、前記鏡体４のＬＣＤドライバ２９ｃを介して、重畳表示モニタ３０ｃに再生表示された超音波画像が重畳表示されるようになっている。つまり、この重畳表示モニタ３０ｃに表示される超音波画像は、前記観察光学系１８の顕微鏡光学像３０に重畳されて接眼鏡筒８の接眼部から観察される。
【００３８】
この重畳表示モニタ３０ｃに表示される超音波画像は、前記ズームエンコーダ３２とフォーカスエンコーダ３４で検出し、前記鏡体制御部１１からインターフェースユニット１４とナビゲーション装置１５を介して、超音波観察装置９の画像座標演算部２８に供給された観察光学系１８のズーム倍率とフォーカス距離等の情報と、前記鏡体４のセンサアーム６と、超音波プローブ２０のセンサアーム２３ａ、及び前記デジタイザ１７からのそれぞれの位置情報とを基に、前記観察光学系１８の顕微鏡光学像３０に対する前記超音波プローブ２０の第一のハウジング２１の術野３０への挿入設置位置を画像座標演算部２８で演算する。この演算結果を用いて前記画像処理部２６で前記超音波観測部２５で生成した二次元超音波画像信号に対して、超音波プローブ２０の第一のハウジング２１の向きを示す指標３６と、超音波観察のスライス間隔指標３５を含む超音波画像信号を生成して、前記画像メモリ２７に記憶し、複数のスライス間隔指標３５毎に生成した複数の超音波画像を基に三次元超音波画像を生成して、前記ＬＣＤドライバ２９ｃを介して、前記重畳表示モニタ３０ｃに表示させる。
【００３９】
これにより、前記鏡体４の接眼鏡筒８の接眼部から観察している顕微鏡光学像３０に超音波画像が重畳表示される。
【００４０】
つまり、前記超音波プローブ２０を術部４０に挿入し、指標３６に従って設置した第一のハウジング２１の超音波振動子２４から前方に向けて超音波が放射され、その超音波の反射波から得られた術部４０の二次元の超音波断層画像を、超音波観測部２５と画像処理部２６とによって、前記顕微鏡光学像３０との位置関係を相関付けた三次元超音波画像の構築を行い、その生成された三次元超音波画像を前記鏡体４の観察光学系１８から視認可能な重畳表示モニタ３０ｃに表示させる。
【００４１】
この超音波観察装置９の三次元超音波画像の生成作用について、図７を用いて説明する。前記超音波観察装置９は、ステップＳ１で、前記ナビゲーション装置１５とインターフェースユニット１４を介して、前記鏡体４の鏡体制御部１１から観察光学系１８のズーム倍率とフォーカス距離等の情報を取得する。このステップＳ１で取得した観察光学系１８のズーム倍率とフォーカス距離情報を基に前記超音波プローブ２０と超音波観測部２５で生成される三次元超音波画像の構築に必要な断層スライス間隔ｄをステップＳ２で演算算出する。
【００４２】
このステップＳ２の断層スライス間隔ｄが算出されると、ステップＳ３で、前記超音波観測部２５で生成した二次元超音波画像に前記ステップＳ２で生成した断層スライス間隔ｄの指標３５を付した超音波画像を重畳表示モニタ３０ｃに表示させる。
【００４３】
次に、ステップＳ４で、前記ステップＳ３で設定したスライス間隔ｄの最初の位置の超音波プローブ２０で生成した二次元画像Ｐｎを取得し、ステップＳ５でこの二次元画像Ｐｎを取得したときの基準指標に対する超音波プローブ２０の空間座標を画像メモリ２７に記録する。次に、ステップＳ６で、前記ステップＳ３で重畳表示モニタ３０ｃに表示した指標３５をスライス間隔ｄで更新する。このステップＳ６の指標３５の位置更新が行われると、ステップＳ４へと戻り、その位置更新されたスライス間隔ｄの指標位置の二次画像取得と、ステップＳ５の空間座標の記録の処理をｎ回繰り返し実行される。
【００４４】
つまり、ステップＳ４からＳ６において、前記ステップＳ２とＳ３で設定表示したスライス間隔ｄ毎の二次元画像Ｐを取得し、その二次元画像Ｐを取得したときの超音波プローブ２０の空間座標と共に画像メモリ２７に記録する。
【００４５】
前記ステップＳ４からＳ６の処理をｎ回実行して、取得した二次元画像Ｐ０〜Ｐｎとそれぞれの空間座標を用いて、ステップＳ７で、三次元超音波画像を構築して前記重畳表示モニタ３０ｃに表示させる。
【００４６】
以上説明したように、本発明の手術用観察システムは、超音波プローブを上下方向及び軸方向に移動を行わせるスコープホルダを用いずにフリーハンドで超音波プローブ２０を使用し、簡便に三次元超音波画像構築用の二次元超音波スライス画像Ｐを取得することができる。
【００４７】
また、超音波プローブ２０による超音波画像は、そのまま顕微鏡光学像３０に表示することも可能である。さらに、ナビゲーション装置１５を介して顕微鏡光学像３０との位置相関を求めて重畳させることで顕微鏡光学像３０と超音波画像及び術部４０との相関がとりやすく、手術処置がスムーズに実行できる。
【００４８】
なお、前記スライス間隔ｄの指標３５の中で、二次元画像取り込みの最初の設置位置を示す指標３６は、観察スライス間隔指標３５の、例えばモニタに表示される画像画面の一番左側に固定されるように事前設定し、画像取り込み対象位置をモニタ画面の左側から順に右方向へ指標３６が更新表示されるようにしても良い。
【００４９】
或いは、図示しない設定スイッチにより、術者の好みによって観察スライス間隔指標３５の中で、一連の二次元画像を最初に取り込む位置を示す指標３６の位置を指定することができるようにしても良い。
【００５０】
更に、観察スライス間隔指標３５の中で術者が任意に指標を選択して画像を取り込み始めた場合でも、画像取り込み座標をナビゲーション装置１５と画像処理部２６によって判定し、２回目以降の最適な画像取り込み順序を指標３６で指示しても良く、さらにまた、術者が画像取り込み順序を全て任意に決めてしまった場合でも演算するようにしても良い。
【００５１】
また、ｎ枚の２次元スライス画像Ｐを順次取得する際に、指標３６に対して第一のハウジング２１が適度に重なったかどうかをナビゲーション装置１５と画像処理部２６によって判定し、指標３６の表示画面上に或いは、音によって術者に知らせるようにすることもできる。
【００５２】
或いは、術者が取得した２次元スライス画像Ｐの座標が不適当な場合に、ナビゲーション装置１５と画像処理部２６によって判定し、画像の取得仕直しを告知できるようにする機能等を設けることも考えられる。
【００５３】
さらに、本実施形態の超音波観察装置の超音波画像に代えて、ＣＴ画像やＭＲ画像を顕微鏡光学像に重畳表示することも可能である。
【００５４】
次に、本発明に係る手術用観察システムの第二の実施形態の構成について図４と図６を用いて説明する。なお、図４は本発明に係る手術用観察システムの第二の実施形態における超音波画像に関する構成を示すブロック図、図６は本発明に係る手術用システムの第二の実施形態における観察画像を示す平面図である。なお、図３と同一部分は、同一符号を付して詳細説明は省略する。
【００５５】
この第二の実施形態の手術用観察システムの顕微鏡鏡体と超音波観察装置の関係、及び概略構成は、図１と図２と同じである。
【００５６】
この第二の実施形態の手術用観察システムの前述した第一の実施形態との相違は、図４に示すように、超音波観察装置９の画像処理部２６で生成された超音波プローブ２０の位置指標を含む超音波画像信号は、前記鏡体４のＬＣＤドライバ２９ａとミキサー１９に出力されるようになっている。
【００５７】
一方、前記鏡体４には、図６に示すように、前記接眼鏡筒８の観察光学系１８で観察する顕微鏡光学像３０の視野内の一部に超音波画像を重畳表示するＬＣＤからなる視野内画像表示用モニタ３０ａと、前記観察光学系１８で観察可能で、前記顕微鏡光学像３０の視野外に隣接表示するＬＣＤからなる視野外画像表示用モニタ３０ｂが設けられている。
【００５８】
この視野内画像表示用モニタ３０ａには、ＬＣＤドライバ２９ａを介して前記画像処理部２６で生成された三次元超音波画像信号が供給される。前記視野外画像表示用モニタ３０ｂには、前記ミキサー１９において、前記画像処理部２６からの超音波断層画像信号と、前記観察光学系１８に設けられたＣＣＤ等からなる撮像素子４０で撮像し、カメラコントロールユニット（ＣＣＵ）３９で生成された観察画像信号とが混合された画像信号がＬＣＤドライバ２９ｂを介して供給されるようになっている。
【００５９】
この撮像素子４０は、前記観察光学系１８の途中から顕微鏡光学像の一部を取り込み光電変換して撮像信号を生成するもので、ＣＣＵ３９は、前記撮像素子４０を駆動制御すると共に、撮像素子４０で光電変換生成された撮像信号に所定の信号処理を施して、標準的画像信号を生成するものである。
【００６０】
前記ミキサー１９は、前記画像処理部２６で生成された超音波断層画像信号に、前記ＣＣＵ１９で生成された標準的画像信号を混合して前記ＬＣＤドライバ２９ｂを介して前記視野外画像表示用モニタ３０ｂに表示するようになっている。
【００６１】
なお、図４の鏡体４は、双眼用の接眼鏡筒８の左側用（左眼用）を示しており、右側用（右眼用）は左側用と同一のために省略している。
【００６２】
この第二の実施形態の手術用観察システムの作用について図６を用いて説明する。前記接眼鏡筒８の観察光学系１８で術部４０を観察する際の顕微鏡光学像３０の視野の一部に、前記視野内画像表示用モニタ３０ａに表示される超音波画像を重畳表示されるようになっている。また、前記視野外画像表示用モニタ３０ｂは、観察光学系１８の顕微鏡光学像３０に隣接して表示され、前記観察光学系１８から観察できようになっている。
【００６３】
前記超音波観察装置９の画像処理部２６は、超音波観測部２５で生成された超音波画像信号を基に、前記鏡体４の鏡体制御部１１で検出してインターフェースユニット１４とナビゲーション装置１５及び画像座標演算部２８で生成された超音波プローブ２０の術部４０内での設置位置等の指標座標を用いて、超音波プローブ２０の挿入方向を示す三次元のナビゲーション画像信号を生成して、前記ＬＣＤドライバ２９ａを介して前記視野内画像表示用モニタ３０ａに表示させる。
【００６４】
さらに、前記画像処理部２６からの超音波プローブ２０の第一のハウジング２１の向きを示す指標３６と、超音波観察のスライス間隔指標３５を含む三次元超音波断層画像信号がミキサー１９に供給され、このミキサー１９で、前記撮像素子４０で撮像し、ＣＣＵ３９で生成した画像信号と混合生成して、前記ＬＣＤドライバ２９ｂを介して、前記視野外画像表示用モニタ３０ｂに表示させる。
【００６５】
これにより、前記鏡体４の接眼鏡筒８の接眼部から観察している顕微鏡光学像３０の視野内の一部に視野内画像表示用モニタ３０ａに表示された超音波プローブ２０の挿入方向を示す三次元ナビゲーション画像が重畳表示され、前記顕微鏡光学像３０の視野外に隣接して、視野外画像表示用モニタ３０ｂに表示された超音波プローブ２０の指標３６と断層スライス間隔指標３５を有する三次元超音波断層画像が表示される。
【００６６】
従って、術者は、鏡体４の観察光学系１８による術部４０の顕微鏡光学像３０と、視野内画像表示用モニタ３０ａと視野外画像表示用モニタ３０ａに表示された術部４０の超音波画像がリアルタイムに観察可能となる。つまり、超音波プローブ２０の三次元ナビゲーション画像と、超音波プローブ２０の向きを示す指標３６とスライス間隔を示す指標３５からなる三次元超音波断層画像が簡便に生成表示可能となった。
【００６７】
なお、前記視野内外画像表示用モニタ３０ａ，３０ｂに表示される三次元画像の生成方法は、図７を用いて説明した処理と同様な処理が行われる。
【００６８】
さらに、この第二の実施形態の超音波観察システムは、前述した第一の実施形態の手術用観察システムと同様な効果を有するものである。
【００６９】
また、本発明の手術用観察システムは、術部を観察する手術用顕微鏡と、術部の組織内部の超音波画像を生成する超音波観察装置との併用例を基に説明したが、前記手術用顕微鏡に代えて内視鏡を用いることもできる。また、超音波観察装置による超音波画像に代えて、ＣＴ画像やＭＲ画像等を用いることもできる。
【００７０】
また、取得した超音波画像と肉眼観察像との相関をより高めるために、超音波画像のスライス断面を観察像に位置合わせして重畳しても良い。
【００７１】
即ち、ナビゲーション装置１５で検出した観察像に対するプローブ２３の位置と、プローブ２３の規定された視野角、視野方向に応じて画像処理部２６にてスライス断面像を作成する。このスライス断面像は、超音波観測部２５からの超音波画像から像の切り出しを行って作成しても良い。スライス断面像は、顕微鏡の左右視差方向から見た２枚の像を作成する。スライス断面層は、ミキサー１９を介してＬＣＤドライバ２９ｂに送られ、左右のＬＣＤモニター３０ｂに左右視差を持った立体スライス断面像として表示される。
【００７２】
これによって、術者は、観察像に対して超音波画像のスライス断面を視覚的に把握できるため、相関が取りやすいという長所を有する。
【００７３】
次に、本発明に係る手術用観察システムの超音波プローブの変形例について、図８と図９を用いて説明する。図８は本発明に係る手術用観察システムに用いる超音波プローブの第一変形例を示す平面図、図９は本発明に係る手術用観察システムに用いる超音波プローブの第二の変形例を示す平面図である。
【００７４】
本発明の手術用観察システムに用いる超音波プローブ２０は、前述した図１，図３，及び図４に示すように、先端部に超音波振動子２４を配置した第一ハウジング２１の基端側に略直線状で硬性の円筒形状の第二のハウジングであるストレートパイプ２２が配置された形状となっている。
【００７５】
これに対して、超音波プローブ２０の超音波振動子２４と観察対象の術部４０との密着性を向上させるために、図８に示すように、超音波振動子２４を内蔵した第一のハウジング２１と、硬性の略円筒形状を有するストレートパイプ２２との接合部に関節状の可動部を設けている。また、図９に示すように、前記第一のハウジング２１と、硬性の略円筒形状を有するストレートパイプ２２との接合部に上下左右に弾性屈曲可能な弾性屈曲部を設けている。
【００７６】
更に、図８と図９に示す、超音波プローブ２０の第一のハウジング２１とストレートパイプ２２との接合部に、第一のハウジング２１の動きを検出する、例えば図示していないロータリーエンコーダ等のセンサを設置して、超音波プローブ２０の超音波振動子２４の向き情報を取得することで、超音波プローブ２０のオリエンテーションが付けられるようになる。
【００７７】
これにより、特に脳神経外科領域の手術のような開口部が狭く、内部が複雑な形状（起伏）の術部４０に対して、ストレートパイプ２２の可動範囲が厳しく制限される場合であっても、第一のハウジング２１が術部４０の傾斜に合わせて可動可能となり、超音波振動子２４と観察対象との密着性を上げることができ、密着性が悪く画像を得られない画角を狭くでき、超音波振動子２４が持つ画角を有効に利用できる。
【００７８】
次に、本発明に係る手術用観察システムの他の変形例について図１０と図１１を用いて説明する。図１０は本発明に係る手術用観察システムの重畳表示用モニタ、視野内画像表示用モニタ、或いは、視野外画像表示用モニタを用いた第１の変形例を示す平面図、図１１は本発明に係る手術用観察システムの重畳表示用モニタ、視野内画像表示用モニタ、或いは、視野外画像表示用モニタを用いた第２の変形例を示す平面図である。
【００７９】
一般にこの種の手術用観察システムの操作方法は、操作マニュアルに記載されている操作手順に従い操作されている。この手術用観察システムの操作方法を前記操作マニュアルを基に修得し、操作習熟するには多くの時間を要している。
【００８０】
そこで、本発明の手術用観察システムは、図示してない操作方法の記述データを記憶させたメモリを設け、このメモリに記憶された操作方法データから所望の操作方法の説明記述を前記重畳表示用モニタ３０ｃ、視野内画像表示用モニタ３０ａ、また視野外画像表示用モニタ３０ｂに表示させるようにする。
【００８１】
例えば、図１０（ａ）に示すように、超音波観察部９の取り扱い説明文を表示したり、図１０（ｂ）に示すように、超音波観察部１９の使用操作の指示入力パネルの使用方法等を表示させる。さらに、図１１に示すように、各種超音波画像の観察方法解説を表示したりする。
【００８２】
これにより、術者は、超音波観察システムを使用操作時に、必要に応じて、所望の使用操作記述をや観察解説記述を読み出し表示させることで、超音波観察が容易に、かつ確実に実行でき、手術観察行為のインストラクション性が高い超音波観察システムを提供できる。
【００８３】
［付記］
以上詳述した本発明の実施形態によれば、以下のごとき構成を得ることができる。
【００８４】
（付記１）  術部の拡大観察光学像を表示する観察光学系を有する観察手段と、
前記術部に挿入設置可能で、術部の組織内部の超音波画像を生成する超音波観察手段と、
前記超音波観察手段の前記術部への挿入設置位置を検出し、その挿入設置位置を示す指標を生成する指標生成手段と、
この指標生成手段で生成された指標と、前記超音波観察手段で生成された超音波画像との位置関係を相関付けして指標付き超音波画像を生成する画像処理手段と、
この画像処理手段で生成した指標付き超音波画像を前記観察手段の観察光学系に表示される術部の観察光学像の少なくとも一部に重畳表示可能な重畳表示手段と、
を具備することを特徴とした手術用観察システム。
【００８５】
（付記２）  前記画像処理手段は、前記指標生成手段で生成された指標と、前記超音波観察手段で生成された超音波画像から超音波観察手段の前記術部への挿入位置を示す三次元超音波画像を生成することを特徴とした付記１記載の手術用観察システム。
【００８６】
（付記３）  前記超音波観察手段は、超音波振動子が内蔵され、術部に挿入可能な第１のハウジング手段と、この第１のハウジング手段の基端に連設され、他端が把持部に連結されている硬性の第２のハウジング手段と、前記第１のハウジング手段と第２のハウジング手段を可動自在に結合する結合手段とを有する超音波プローブを具備することを特徴とした付記１記載の手術用観察システム。
【００８７】
（付記４）  術部を観察可能な観察手段と、前記観察手段の表示部の少なくとも一部に画像を重畳表示可能な重畳表示手段と、前記術部に挿入可能な挿入部を有し、組織内部を観察可能な超音波観察装置からなる手術用観察システムにおいて、
前記重畳表示手段は、前記超音波観察装置の挿入部の術部での設置位置を示す指標が生成可能な画像生成手段を有し、前記観察手段と、指標若しくは超音波観察装置の観察像との位置関係を相関付ける検出手段を有することを特徴とした手術用観察システム。
【００８８】
（付記５）  前記超音波観察装置は、術者、若しくは、保持具に保持可能な把持部と、先端に超音波振動子を内蔵し、術部に挿入可能な挿入部とからなる超音波プローブを有し、
この超音波プローブの挿入部は、前記超音波振動子が内蔵された第１のハウジングと、
この第１のハウジングの基端に連設され前記把持部に結合された硬性の略円筒形状を有する第２のハウジングと、
前記第１のハウジングと第２のハウジングを可動自在に結合する結合手段と、  を具備することを特徴とした付記１記載の手術用観察システム。
【００８９】
（付記６）  前記重畳表示手段は、観察手段の光学観察像に重畳させるオーバーレイ表示手段であることを特徴とする付記４記載の手術用観察システム。
【００９０】
（付記７）  前記重畳表示手段は、観察手段の光学観察像内に画像を表示させる視野内別画面表示手段であることを特徴とする付記４記載の手術用観察システム。
【００９１】
（付記８）  前記指標は、前記超音波観察装置で術野において、所望の断面をスキャンする際に前記挿入部の設置位置を図示することを特徴とする付記４記載の手術用観察システム。
【００９２】
（付記９）  前記指標は、連続して複数の断面をスキャンする際に、前記超音波観察装置のスキャン毎に自動更新されることを特徴とする付記４記載の手術用観察システム。
【００９３】
（付記１０）  前記超音波プローブでスキャンする位置の指標は、少なくとも現指示位置の次の指示位置も図示する、或いは全指示位置を図示することを特徴とする付記９記載の手術用観察システム。
【００９４】
（付記１１）  前記超音波プローブでスキャンする位置は、手術支援ナビゲーションシステムからのデータに基づいた位置であることを特徴とする付記９または１０のいずれかに記載の手術用観察システム。
【００９５】
（付記１２）  前記結合手段は、メカ的な関節構造からなることを特徴とする付記５記載の手術用観察システム。
【００９６】
（付記１３）  前記結合手段は、弾性体による構造からなることを特徴とする付記５記載の手術用観察システム。
【００９７】
（付記１４）  前記結合手段は、超音波プローブの把持部から術者が可動制御可能であることを特徴とする付記５記載の手術用観察システム。
【００９８】
（付記１５）  前記結合手段は、結合部の角度変位量を計測し、表示可能な結合部角度検出手段と、結合部角度表示手段とを有することを特徴とする付記５に記載の手術用観察システム。
【図面の簡単な説明】
【００９９】
【図１】本発明に係る手術用観察システムの手術用顕微鏡の鏡体と超音波プローブの関係を示す斜視図。
【図２】本発明に係る手術用観察システムの概略構成を示すブロック図。
【図３】本発明に係る手術用観察システムの第一の実施形態の超音波画像に関する構成を示すブロック図。
【図４】本発明に係る手術用観察システムの第二の実施形態における超音波画像に関する構成を示すブロック図。
【図５】本発明に係る手術用観察システムの第一の実施形態における観察画像を示す平面図。
【図６】本発明に係る手術用システムの第二の実施形態における観察画像を示す平面図。
【図７】本発明に係る手術用観察システムの第一の実施形態における超音波観察装置の作用を説明するフローチャート。
【図８】本発明に係る手術用観察システムに用いる超音波プローブの第一変形例を示す平面図。
【図９】本発明に係る手術用観察システムに用いる超音波プローブの第二の変形例を示す平面図。
【図１０】本発明に係る手術用観察システムの重畳表示用モニタ、視野内画像表示用モニタ、或いは、視野外画像表示用モニタを用いた第１の変形例を示す平面図。
【図１１】本発明に係る手術用観察システムの重畳表示用モニタ、視野内画像表示用モニタ、或いは、視野外画像表示用モニタを用いた第２の変形例を示す平面図。
【符号の説明】
【０１００】
１  手術用顕微鏡
４  顕微鏡鏡体
９  超音波観察装置
１１  鏡体制御部
１４  インターフェースユニット
１５  ナビゲーション装置
２０  超音波プローブ
２５  超音波観測部
２６  画像処理部
２７  画像メモリ
２８  画像座標演算部
２９  ＬＣＤドライバ
３０  ＬＣＤモニタ
代理人  弁理士  伊藤  進
【図１】
2005058378.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2005058378.tif 000009
【図８】
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【図９】
2005058378.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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【手続補正書】
【提出日】平成15年9月8日(2003.9.8)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図３】
2005058378.tif 000014