(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
患者の体内の術部を観察する手術用顕微鏡と、
前記体内の術部の処置に使用する処置用機器の位置を測定する位置測定部と、
患者の体内に挿入される挿入部の先端から前記術部の目標物までの距離を測定する距離測定手段を有する内視鏡と、
前記患者の体内の術部の画像情報を表示する画像情報表示部と、
予め測定された生体画像情報を保持する記憶部と、
前記位置測定部からの位置情報と、前記距離測定手段からの距離情報と、前記記憶部に予め記録されている生体画像情報とを合成して基準となる画像を構築するとともに、前記内視鏡及び前記手術用顕微鏡の位置、前記目標物との距離、内視鏡画像のデータから解析した前記術部内における前記手術用顕微鏡からは死角になって見る事が出来ない前記目標物の情報を前記画像情報表示部の画面上に合成表示する画像情報合成部と
を具備したことを特徴とする手術用ナビゲーションシステム。
【請求項２】
前記画像情報合成部は、前記処置用機器の形状を予め記憶しておく手段を有し、前記処置用機器の位置及び形状の情報と、予め記録されている生体画像情報とを合成して前記画像情報表示部の画面上に前記機器の形状と位置とを判別可能に表示するものであることを特徴とする請求項１に記載の手術用ナビゲーションシステム。
【請求項３】
患者の体内の術部を観察する手術用顕微鏡と、
前記体内の術部の処置に使用する処置用機器の位置を測定する位置測定部と、
患者の体内に挿入される挿入部の先端から前記術部の目標物までの距離を測定する距離測定部を有する内視鏡と、
前記患者の体内の術部の画像情報を表示する画像情報表示部と、
予め測定された生体画像情報を保持する記憶部と、
前記位置測定部からの位置情報と、前記距離測定手段からの距離情報と、前記記憶部に予め記録されている生体画像情報とを合成して基準となる画像を構築するとともに、前記内視鏡及び前記手術用顕微鏡の位置、目標物との距離、内視鏡画像のデータから解析した前記術部内における前記手術用顕微鏡からは死角になって見る事が出来ない前記目標物の情報を前記画像情報表示部の画面上に合成表示する画像情報合成部と
を具備し、
患者の体内の術部の処置に複数の処置用機器を適宜、選択的に交換して使用するとともに、
前記各処置用機器の先端から所定の設定位置に、前記位置測定部が識別する為のマーカーを設けたことを特徴とする手術用ナビゲーションシステム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、表示部に表示されている例えば生体画像情報の上に使用している手術器具などの処置用機器の位置を表示することで手術を進める方向をナビゲートする手術用ナビゲーションシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から例えば、特開平５−３０５０７３号公報などの様に、事前に撮影されたＣＴ（computerized  tomography）や、ＭＲＩ（magnetic  resonance  imaging  ）などによる断層像をコンピューターで合成してモニターなどの表示部に断層もしくは立体表示すると共に、手術に使用する処置具や、内視鏡などの処置用機器の形状を予めキャリブレーションしておき、それらの機器に位置検出用のマーカーを取り付け、外部から赤外線などによる位置検出を行う事により、前述の生体画像情報上に使用している機器の位置を表示したり、特に脳外科などでは顕微鏡像に脳腫瘍の位置を合成して表示することにより、手術を進める方向をナビゲートする機器が開発されている。
【０００３】
また、特公平６−４３８９３号公報や、特公平３−２８６８６号公報などには、被写体の位置や、形状を認識する技術が示されている。あるいは、特開平７−２６１０９４号公報などには、顕微鏡像に内視鏡像をピクチャーインピクチャーが可能な手術用顕微鏡が示されている。
【０００４】
その他、ＴＶモニターや、ヘッドマウントディスプレーなどでは、画像ミキサーを利用する事で、複数の画像を希望の形で合成して表示する作業を容易に行うことができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来構成のものにあっては次のような問題がある。
（１）モニターに表示されている内視鏡像で見ている生体組織が、生体のどの部分に位置するのかを表示する事が出来ない。
【０００６】
（２）患者の体内の術部の処置に一般的に使用する処置具や、内視鏡などの処置用機器は、モニターの顕微鏡像の画面上では単純化された棒状のマークで表示されている。そのため、その処置用機器の形状を正確には表示出来ないので、特に処置用機器の一部が顕微鏡像から外れている場合には顕微鏡像から外れている部分などが生体組織に接触するおそれがある。このような場合には不用意に生体組織を損傷するおそれがる。
【０００７】
（３）予め複数の処置用機器を準備し、使用する処置用機器を交換しながら処置を進める場合には使用する処置用機器を交換する度にキャリブレーションを取り直さなくてはならない。そのため、処置用機器の交換作業に手間が掛かるので、手術を能率良く進めることが難しい問題がある。
【０００８】
本発明は上記事情に着目してなされたもので、その目的は、内視鏡を使用した場合に、内視鏡像で得られている画像の生体組織上での位置を表示することができ、さらに、使用する処置具や内視鏡などの処置用機器の形状を生体組織の画像上に合成して表示することができ、例えば顕微鏡像から外れている部分が不用意に生体組織に接触することを防止することができるとともに、使用する処置具や、内視鏡などの処置用機器を交換しても、新たにキャリブレーションを取り直す必要が無く、手術を能率良く進めることができる手術用ナビゲーションシステムを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、患者の体内の術部を観察する手術用顕微鏡と、前記体内の術部の処置に使用する処置用機器の位置を測定する位置測定部と、患者の体内に挿入される挿入部の先端から前記術部の目標物までの距離を測定する距離測定手段を有する内視鏡と、前記患者の体内の術部の画像情報を表示する画像情報表示部と、予め測定された生体画像情報を保持する記憶部と、前記位置測定部からの位置情報と、前記距離測定手段からの距離情報と、前記記憶部に予め記録されている生体画像情報とを合成して基準となる画像を構築するとともに、前記内視鏡及び前記手術用顕微鏡の位置、目標物との距離、内視鏡画像のデータから解析した前記術部内における前記手術用顕微鏡からは死角になって見る事が出来ない前記目標物の情報を前記画像情報表示部の画面上に合成表示する画像情報合成部とを具備したことを特徴とする手術用ナビゲーションシステムである。
そして、本請求項１の発明では、患者の体内の術部の処置に使用する処置用機器の位置を位置測定部によって測定し、患者の体内に挿入される挿入部の先端から前記術部の目標物までの距離を内視鏡の距離測定手段によって測定する。さらに予め測定された生体画像情報を記憶部によって保持するとともに、位置測定部からの位置情報と、距離測定手段からの距離情報と、記憶部に予め記録されている生体画像情報とを画像情報合成部によって合成して基準となる画像を構築する。さらに、前記内視鏡及び前記手術用顕微鏡の位置、目標物との距離、内視鏡画像のデータから解析した前記術部内における前記手術用顕微鏡からは死角になって見る事が出来ない前記目標物の情報を画像情報表示部の画面上に合成表示するようにしたものである。
【００１０】
請求項２の発明は、前記画像情報合成部は、前記処置用機器の形状を予め記憶しておく手段を有し、前記処置用機器の位置及び形状の情報と、予め記録されている生体画像情報とを合成して前記画像情報表示部の画面上に前記機器の形状と位置とを判別可能に表示するものであることを特徴とする請求項１に記載の手術用ナビゲーションシステムである。
そして、本請求項２の発明では画像情報合成部に処置用機器の形状を予め記憶させ、処置用機器の位置及び形状の情報と、予め記録されている生体画像情報とを合成して画像情報表示部の画面上に機器の形状と位置とを判別可能に表示するようにしたものである。
【００１１】
請求項３の発明は、患者の体内の術部を観察する手術用顕微鏡と、前記体内の術部の処置に使用する処置用機器の位置を測定する位置測定部と、患者の体内に挿入される挿入部の先端から前記術部の目標物までの距離を測定する距離測定部を有する内視鏡と、前記患者の体内の術部の画像情報を表示する画像情報表示部と、予め測定された生体画像情報を保持する記憶部と、前記位置測定部からの位置情報と、前記距離測定手段からの距離情報と、前記記憶部に予め記録されている生体画像情報とを合成して基準となる画像を構築するとともに、前記内視鏡及び前記手術用顕微鏡の位置、目標物との距離、内視鏡画像のデータから解析した前記術部内における前記手術用顕微鏡からは死角になって見る事が出来ない前記目標物の情報を前記画像情報表示部の画面上に合成表示する画像情報合成部とを具備し、患者の体内の術部の処置に複数の処置用機器を適宜、選択的に交換して使用するとともに、前記各処置用機器の先端から所定の設定位置に、前記位置測定部が識別する為のマーカーを設けたことを特徴とする手術用ナビゲーションシステムである。
そして、本請求項３の発明では患者の体内の術部の処置に使用する処置用機器の位置を位置測定部によって測定し、患者の体内に挿入される挿入部の先端から前記術部の目標物までの距離を内視鏡の距離測定手段によって測定する。さらに予め測定された生体画像情報を記憶部によって保持するとともに、位置測定部からの位置情報と、距離測定手段からの距離情報と、記憶部に予め記録されている生体画像情報とを画像情報合成部によって合成して基準となる画像を構築する。さらに、前記内視鏡及び前記手術用顕微鏡の位置、目標物との距離、内視鏡画像のデータから解析した前記術部内における前記手術用顕微鏡からは死角になって見る事が出来ない前記目標物の情報を画像情報表示部の画面上に合成表示する。さらに、患者の体内の術部の処置に複数の処置用機器を適宜、選択的に交換して使用する際に、各処置用機器の先端から所定の設定位置のマーカーによって位置測定部が各処置用機器の種類を識別できるようにしたものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第１の実施の形態を図１乃至図７を参照して説明する。図１は本実施の形態の手術用ナビゲーションシステムを使用する手術用顕微鏡のシステム全体の概略構成を示すものである。図１中で、１は手術室に設置されている手術用顕微鏡、２はこの手術用顕微鏡１の鏡体、６１は患者３２が載せられている手術用ベッドである。ここで、手術用顕微鏡１の架台３には、床面を移動可能なベース４と、このベース４上に立設された支柱５とが設けられている。なお、手術用顕微鏡１の架台３は手術室内における手術用ベッド６１の先端部側（例えばベッド６１上の患者３２の頭部３２ａが配置される側）に配置されている。
【００１３】
さらに、支柱５の上部には、手術用顕微鏡１の鏡体２を任意の方向に移動可能に支持する支持機構６２が設けられている。この支持機構６２には第１アーム６と、第２アーム７と、第３アーム８とが設けられている。ここで、第１アーム６には図示しない照明用光源が内蔵されている。そして、この第１アーム６の一端部は支柱５の上部に略鉛直方向の軸Ｏ１を中心に回転自在に取付けられている。
【００１４】
さらに、第１アーム６の他端部には、第２アーム７の一端部が略鉛直方向の軸Ｏ２を中心に回転自在に取付けられている。この第２アーム７はリンク機構とバランス調整用のスプリング部材とからなるパンタグラフアームによって形成され、上下方向に移動操作可能になっている。
【００１５】
また、第２アーム７の他端部には、第３アーム８の一端が略鉛直方向の軸Ｏ３を中心に回転自在に取付けられている。この第３アーム８の他端には手術用顕微鏡１の鏡体２が連結されている。さらに、この第３アーム８は、略水平面上で、互いに直交する方向の２つの軸Ｏ４，Ｏ５を中心としてそれぞれ回転自在に支持されている。そして、鏡体２はこの第３アーム８によって軸Ｏ４を中心として術者の観察方向に対する前後方向の俯仰を可能に、かつ軸Ｏ５を中心として術者の左右方向の俯仰を可能にそれぞれ支持されている。
【００１６】
また、支持機構６２の各回転軸Ｏ１〜Ｏ５における軸受部には図示しない電磁ブレーキが各々設けられている。この電磁ブレーキは支柱５に内蔵された図示しない電磁ブレーキ電源回路と接続されている。さらに、この電磁ブレーキ電源回路は、図２に示すように鏡体２に一体に固定されたグリップ９に設けられたスイッチ１０と接続されている。
【００１７】
そして、スイッチ１０によって各回転軸Ｏ１〜Ｏ５の電磁ブレーキがオンオフ操作されるようになっている。ここで、スイッチ１０が例えばオン操作された場合には各回転軸Ｏ１〜Ｏ５の電磁ブレーキがオフ操作されることにより、支持機構６２がロック解除状態で保持され、鏡体２が空間的に自由に位置調整を行うことができるようになっている。そして、スイッチ１０がオフ操作された場合には各回転軸Ｏ１〜Ｏ５の電磁ブレーキがオン操作されて支持機構６２がロック状態に切換えられ、鏡体２の位置固定が行われるようになっている。
【００１８】
また、図３は手術用顕微鏡１の鏡体２の概略構成を示すものである。この鏡体２には、１つの対物レンズ１１と、左右一対の観察光学系１４Ａ，１４Ｂとが設けられている。ここで、左右の各観察光学系１４Ａ，１４Ｂの観察光軸上には変倍光学系１２と、左右の結像レンズ１３ａ，１３ｂと、左右の接眼レンズ１４ａ，１４ｂとが順に配置されている。そして、この左右一対の観察光学系１４Ａ，１４Ｂによって立体観察光学系が構成されている。
【００１９】
また、結像レンズ１３ａ，１３ｂによる結像面は、それぞれ接眼レンズ１４ａ，１４ｂの焦点位置に配置されるように設置されている。なお、図３中の１６は対物レンズ１１のレンズ位置を検出する位置センサーを示すものである。ここで、対物レンズ１１は図示しないモーターと連結されて光軸方向に移動可能に支持されている。そして、この対物レンズ１１の光軸方向のレンズ位置が位置センサー１６により検出できるように構成されている。
【００２０】
また、本実施の形態の手術用顕微鏡１のシステムでは図４に示すように手術用顕微鏡１と同時に手術に使用する処置具３３（例えばバイポーラ摂子や、超音波吸引器、鉗子類など）や、内視鏡３４などの処置用機器が併用される。さらに、本実施の形態の手術用ナビゲーションシステムには患者３２の頭部３２ａを囲む略Ｃ字状のヘッドフレーム３５や、患者３２の体内の術部の処置に使用する処置具３３や、内視鏡３４などの処置用機器の位置を測定する位置検出センサー（位置測定部）３６が設けられている。
【００２１】
ここで、ヘッドフレーム３５は、患者３２の頭蓋に固定されている。さらに、このヘッドフレーム３５は、図示しない固定用フレームにより、移動しない様に手術用ベッド６１に固定されている。
【００２２】
また、ヘッドフレーム３５には複数のヘッドフレームマーカー３７が並設されている。このヘッドフレームマーカー３７は、赤外線を発光するアクティブタイプあるいは、単なる突起であるパッシブマーカーを任意に選択して使用する。
【００２３】
さらに、位置検出センサー３６は位置、各設定値演算回路３８に接続されている。この位置、各設定値演算回路３８にはさらに画像合成回路（画像情報合成部）３９が接続されている。この画像合成回路３９には例えばワークステーションの記憶部などの記憶装置４０と、例えばキーボード４１や、マウス４２や、タッチペン４３、図示しないレーザーポインターなどの各種の入力装置（コントローラ）と、ＴＶモニター４４や、ヘッドマウントディスプレー４５などの各種の表示装置（画像情報表示部）がそれぞれ接続されている。
【００２４】
また、ヘッドフレーム３５は手術前に予め患者３２の頭部３２ａに装着される。そして、ヘッドフレーム３５を装着した状態でＭＲＩや、ＣＴなどにより生体の断層像が撮影され、この時撮影される生体画像データ４６が記憶装置４０に記録される。これにより、生体画像データ４６にヘッドフレーム３５の位置データが合成され、ヘッドフレーム３５を基準として以後のナビゲーションを行う事が可能となる。
【００２５】
さらに、位置検出センサー３６は、前述のヘッドフレーム３５のヘッドフレームマーカー３７や、後述する他のマーカーのタイプに合わせた赤外線センサーを有しており、各々複数のマーカーの捉えられ方により、その位置（方向）を検出出来る様になっている。
【００２６】
また、生体内部を観察する内視鏡３４には患者の体内に挿入される細長い挿入部３４ａの基端部に手元側の操作部３４ｂが連結されている。この操作部３４ｂには複数の内視鏡マーカー４７が設けられており、その効果はヘッドフレームマーカー３７と同様である。そして、予めキャリブレーションを取る事により、内視鏡マーカー４７を位置検出センサー３６が捉える事で、内視鏡３４のヘッドフレーム３５に対する相対的な位置や向きを把握するようになっている。
【００２７】
更に、複数の内視鏡マーカー４７の配置、あるいはアクティブとパッシブの組合せなどにより、内視鏡３４の種類を特定できる。そのため、事前に入力されている内視鏡３４の形状、視野方向、面角などのデータが読み出され、ＴＶモニター４４や、ヘッドマウントディスプレー４５などの表示装置に内視鏡３４の外形や視野方向、画角などが表示される。
【００２８】
また、内視鏡３４の挿入部３４ａの基端部には機種識別マーカー４９が設けられている。そして、この機種識別マーカー４９により、この内視鏡３４がどの機種であるか（例えば、斜視か直視か、画角はいくつか、形状寸法はなどの機種毎のデータ）を判別出来る様になっている。この機種識別マーカー４９は例えば色、あるいは数などによる識別を行い、位置検出センサー３６により、その位置と種類が判断される。
【００２９】
また、現在の内視鏡には一般にピント調節機能や、ズーム機能等が設けられている事が多い。そこで、本実施の形態の内視鏡３４のこれらの機能の設定データは位置、各設定値演算回路３８に送られ、ナビゲーション画像構築に使用されるようになっている。
【００３０】
さらに、本実施の形態の手術用ナビゲーションシステム対応の内視鏡３４には例えば本出願人が既に出願している特開平３−２８６８６号公報に示されているスポット光の利用や、超音波センサーなどによる距離検出機能（距離測定手段）を有している。そして、図６に示すように内視鏡３４の挿入部３４ａの先端と対象物（術部の目標物）４８との間の距離Ｓ１を測定出来る様になっている。
【００３１】
また、この内視鏡３４と同時に併用される手術用顕微鏡１には、図２に示すように鏡体２の側面の所定の位置に信号部材として複数、本実施の形態では３つの顕微鏡マーカー１８ａ、１８ｂ、１８ｃが一体的に固定されている。これらの顕微鏡マーカー１８ａ、１８ｂ、１８ｃとしては赤外線を発光するアクティブタイプあるいは、単なる突起であるパッシブマーカーが任意に選択して使用される。そして、位置検出センサー３６によってこれらの顕微鏡マーカー１８ａ、１８ｂ、１８ｃを検出することにより、ヘッドフレーム３５と鏡体２との相対位置、各アームの回転角度などを変数とした位置検出や、顕微鏡マーカー１８ａ〜１８ｃによるヘッドフレーム３５との相対位置検出によって、その位置を把握出来る様になっている。
【００３２】
なお、バイポーラ摂子や、超音波吸引器、鉗子類など処置具３３にもヘッドフレームマーカー３７や、内視鏡マーカー４７と同様の構成の処置具マーカー５０が設けられている。
【００３３】
次に、上記構成の作用について説明する。本実施の形態の手術用ナビゲーションシステムの使用時には手術前に事前に撮影されている生体画像データ４６が記憶装置４０から画像合成回路３９に伝送され、基準となる画像が構築される。この際の画像は後述する様に３Ｄ画像、２Ｄ画像（正面・側面・上面）でも良いし、必要に応じて組み合わせても良い。また、３Ｄ画像は頭蓋（脳）内部の立体構造が判断可能であれば、その表示形式には特に制限は無く、ワイヤーフレーム像でも良いし、スケルトンの立体表示でも良い。
【００３４】
その後、術者５１は手術用顕微鏡１の鏡体２のグリップ９を握り、スイッチ１０を押すことにより軸Ｏ１〜Ｏ５に内蔵された電磁ブレーキを解除し、鏡体２を移動して術部の観察部位に焦点位置を位置決めする。
【００３５】
また、手術用顕微鏡１による観察時には術部から発せられた光束は、鏡体２に入射する。このとき、対物レンズ１１から鏡体２に入射した光束は、変倍光学糸１２、結像レンズ１３ａ・１３ｂ、接眼レンズ１４ａ・１４ｂを透過して観察され、術者５１は術部を所望の倍率で観察する。なお、観察後の焦点位置が合わないときは、対物レンズ１１を図示しないモータにより駆動し、合焦を行う。
【００３６】
また、手術用顕微鏡１による観察中、位置検出センサー３６は鏡体２上の顕微鏡マーカー１８ａ、１８ｂ、１８ｃを検出し、その検出信号は位置、各設定値演算回路３８に伝送され、信号処理されて、鏡体２の生体座標系における位置および姿勢が検出される。
【００３７】
また、位置センサ１６により対物レンズ１１の位置情報が位置、各設定値演算回路３８に伝送される。このとき、位置、各設定値演算回路３８では対物レンズ１１の位置情報から鏡体２に対する焦点位置の相対位置が算出される。さらに、鏡体２の生体座標系における位置および姿勢と、鏡体２に対する焦点位置の相対位置とから、生体座標系における焦点位置の位置が演算される。さらに、位置、各設定値演算回路３８からの出力信号は画像合成回路３９に入力され、ＴＶモニター４４や、ヘッドマウントディスプレー４５などの表示装置に画像上の生体座標系に３次元画像データと焦点位置が重畳されて表示される。
【００３８】
以上の動作により、術者４３はＴＶモニター４４や、ヘッドマウントディスプレー４５などの表示装置の画面を目視することにより、この画面に表示された３次元画像データによる術部の画像に焦点位置が重畳された画像を観察することができる。そして、このＴＶモニター４４や、ヘッドマウントディスプレー４５などの表示装置の表示画像を観察することにより、３次元画像データによる画像上において、顕微鏡１の観察位置を知ることができる。
【００３９】
また、手術時には患者の頭部３２ａの術部に処置具３３や、内視鏡３４などの処置用機器が挿入される。ここで、術部に例えば、処置具３３が挿入された場合には、ヘッドフレーム３５の位置を位置検出センサー３６が検出し、基準の３次元座標を設定する。続いて、その基準の３次元座標に対して処置具３３の位置を検出すると共に、前述の様に各処置具３３の種類を認識し、位置、各設定値演算回路３８に処置具３３の種類のデータを伝送する。そして、事前に記憶装置４０に記録されている処置具３３の形状データを読み出し、画像合成回路３９に伝送する。
【００４０】
なお、処置用機器として内視鏡３４が使用される場合についても処置具３３の場合と同様にそのデータが画像合成回路３９に伝送されると共に、内視鏡像についても伝送される。
【００４１】
また、手術用顕微鏡１の鏡体２のデータについても前述の様に画像合成回路３９まで伝送される。そして、この画像合成回路３９には顕微鏡像も伝送され、前述の内視鏡像、前述の生体画像データ４６による画像との合成により、死角の無い脳の画像が構築される。
【００４２】
さらに、その脳の画像上に、前述の各処置具３３、内視鏡３４の形状データ、位置データが合成される。ここで、合成された画像はＴＶモニター４４や、ヘッドマウントディスプレー４５などの表示装置に表示されると共に、必要に応じて後述する顕微鏡像の中にピクチャーインピクチャーされる。
【００４３】
そして、これらの制御はキーボード４１、あるいはマウス４２、タッチペン４３、図示しないレーザーポインターなどのコントローラーによって、指示される。
【００４４】
また、図７はＴＶモニター４４の表示画面の表示例を示すものである。ここで、ＴＶモニター４４の表示画面の左半分には、３Ｄ表示部５２が配置され、患者の頭部３２ａの術部が３Ｄ表示される。さらに、ＴＶモニター４４の表示画面の右上部分には上面像表示部５３、側面像表示部５４、正面像表示部５５、また、表示画面の右下部分には顕微鏡像表示部５６がそれぞれ配置されている。そして、上面像表示部５３には患者の頭部３２ａの術部の上面像の２Ｄ画像、側面像表示部５４には患者の頭部３２ａの術部の側面像の２Ｄ画像、正面像表示部５５には患者の頭部３２ａの術部の正面像の２Ｄ画像、顕微鏡像表示部５６には患者の頭部３２ａの術部の顕微鏡像の２Ｄ画像がそれぞれ表示されている。
【００４５】
また、３Ｄ表示部５２はワイヤーフレームによる表示を使用し、その内部の開頭の様子や、対象物（腫瘍など）を合成して立体的に表示している。更に、使用している内視鏡３４などを立体的に外形表示し、その挿入状況や、対象物４８との位置関係、周囲の生体組織との接触状況などが判断出来る様になっている。なお、上面像表示部５３、側面像表示部５４、正面像表示部５５についても同様に合成された２Ｄの画像を示し、より確実に確認出来る様になっている。
【００４６】
また、顕微鏡像表示部５６には手術用顕微鏡１の鏡体２からは本来死角になって見る事が出来ない対象物４８の様子を、前述の内視鏡３４及び手術用顕微鏡１の位置、焦点位置、対象物との距離Ｓ１、ズーム設定、内視鏡画像などのデータから解析して合成表示されている。さらに、顕微鏡像表示部５６の上部には内視鏡像表示部５７が配置されている。そして、この内視鏡像表示部５７には内視鏡３４からの内視鏡像が表示されている。
【００４７】
そこで、上記構成のものにあっては次の効果を奏する。すなわち、本実施の形態ではＴＶモニター４４の表示画面には内視鏡３４を使用した場合に、内視鏡像で得られている画像の生体組織上での位置を表示することができる。
【００４８】
さらに、使用する処置具３３や、内視鏡３４などの処置用機器の形状を記憶して、実際の処置用機器の形状をＴＶモニター４４の表示画面の生体組織画像上に合成して表示するようにしたので、従来のように処置具３３や、内視鏡３４などの処置用機器の一部が例えば顕微鏡像から外れ、その部分が不用意に生体組織に接触することを防止することができる。
【００４９】
また、内視鏡３４の操作部３４ｂには複数の内視鏡マーカー４７、処置具３３には処置具マーカー５０をそれぞれ設け、各マーカー４７、５０の配置、あるいはアクティブとパッシブの組合せなどにより、内視鏡３４や、処置具３３の種類を特定できるようにしたので、使用する処置具３３や、内視鏡３４などの処置用機器を交換しても、新たにキャリブレーションを取り直す必要を無くすことができる。
【００５０】
また、図８は本発明の第２の実施の形態を示すものである。本実施の形態は第１の実施の形態（図１乃至図７参照）の手術用顕微鏡１の鏡体２の接眼部に表示される表示画面の構成を次の通り変更したものである。
【００５１】
すなわち、本実施の形態の手術用顕微鏡１の鏡体２の接眼部の顕微鏡像表示画面７１には実際に手術用顕微鏡１の鏡体２によって得られる顕微鏡像を表示する顕微鏡像の画像表示部７２と、第１の実施の形態と同様に対象物４８を仮想表示する対象物仮想表示部７３とが設けられている。
【００５２】
さらに、顕微鏡像表示画面７１の対象物仮想表示部７３にはピクチャーインピクチャーにより、任意の画像を合わせて表示可能であり、例えば３Ｄ表示により位置を確認したり、内視鏡像を表示したりする事が出来る。
【００５３】
そこで、本実施の形態では手術中、手術用顕微鏡１の鏡体２の接眼部の顕微鏡像表示画面７１を目視している作業者が接眼部から眼を離さずに必要な画像を確認する事が出来る効果がある。
【００５４】
また、図９は本発明の第３の実施の形態を示すものである。本実施の形態は第１の実施の形態（図１乃至図７参照）の手術用顕微鏡１と併用される内視鏡３４として挿入部３４ａの有効長が違う複数、本実施の形態では２種類の内視鏡３４Ａ、３４Ｂを設けたものである。
【００５５】
すなわち、本実施の形態では一方の内視鏡３４Ａの挿入部３４ａ１の長さに比べて他方の内視鏡３４Ｂの挿入部３４ａ２の長さの方が大きくなるように設定されてれいる。そして、内視鏡３４Ａの挿入部３４ａ１には先端から一定の設定位置Ｌ１に内視鏡マーカー４７ａが配置されている。さらに、内視鏡３４Ｂの挿入部３４ａ２にも同様に先端から一定の設定位置Ｌ２に内視鏡マーカー４７ｂが配置されている。ここで、内視鏡３４Ａ側の挿入部３４ａ１の内視鏡マーカー４７ａの設置位置Ｌ１と内視鏡３４Ｂ側の挿入部３４ａ２の内視鏡マーカー４７ｂの設置位置Ｌ２とは同一の位置に設定されている。
【００５６】
そこで、上記構成のものにあっては次の効果を奏する。すなわち、本実施の形態では２種類の内視鏡３４Ａ、３４Ｂの各内視鏡マーカー４７ａ、４７ｂの設置位置Ｌ１、Ｌ２を同一の位置に設定したので、２種類の内視鏡３４Ａ、３４Ｂを術中に交換しても改めてキャリブレーションを取り直す事無く、すぐに使用する事が可能である。
【００５７】
さらに、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施できることは勿論である。
次に、本出願の他の特徴的な技術事項を下記の通り付記する。
記
（付記項１）  使用する機器の位置を測定する手段と、
先端から目標物までの距離を測定する距離検出手段を有する内視鏡と、
画像情報表示手段を有し、
前記位置情報と、前記距離情報と、予め記録されている生体画像情報を合成し、
画面上に表示する機能を有する位置表示装置。
【００５８】
（付記項２）  使用する機器の位置を測定する手段と、
前記機器の形状を予め記憶しておく手段と、
画像情報を表示する手段を有し、
前記機器の位置及び形状の情報と、予め記録されている生体画像情報を合成し、
画面上に前記機器の形状と位置が判別可能に表示する位置表示装置。
【００５９】
（付記項３）  使用する機器の位置を測定する手段と、
前記位置情報と予め記録されている生体画像情報を合成し、
前記機器の位置を表示する位置表示装置において、
前記使用する機器が複数ある場合、
それらの先端から規定の位置に、前記測定手段が識別する為のマーカーを有する事により、
前記使用する機器を交換しても、常に前記マーカーから先端までの位置が一定であるもの。
【００６０】
（付記項４）  付記項１において、
前記表示内容が、
２次元もしくは３次元の生体画像情報と、
前記内視鏡の位置情報と、
前記内視鏡の視野中心に位置する生体組織の位置を合成し、
前記内視鏡画像の生体組織における位置を表示可能なもの。
【００６１】
（付記項５）  付記項２において、
前記表示内容が、
２次元もしくは３次元の生体画像情報と、
前記使用機器の２次元もしくは３次元の形状情報を合成し、
生体組織に対する前記使用機器位置を表示可能なもの。
【００６２】
（付記項６）  付記項３において、
前記マーカーの取付位置もしくは種類により、
前記使用する機器の種類が判別可能であるもの。
【００６３】
（付記項７）  付記項１〜３，付記項４〜６において、
前記画像情報が、
手術用顕微鏡の顕微鏡像内に任意に挿入もしくは、合成して表示可能なもの。
【００６４】
（付記項１〜３の従来技術）  従来、特開平５−３０５０７３などの様に、事前に撮影されたＣＴやＭＲＩなどによる断層像をコンピューターで合成して断層もしくは立体表示すると共に、手術に使用する処置具や内視鏡などの機器の形状を予めキャリブレーションしておき、それらの機器に位置検出のマーカーを取り付け、外部から赤外線などによる位置検出を行う事により、前述の生体画像情報上に使用している機器の位置を表示したり、特に脳外科などでは顕微鏡像に脳腫瘍の位置を合成して表示したり、手術を進める方向をナビゲートする機器があった。
【００６５】
又、特公平６−４３８９３や特公平３−２８６８６などの様に、被写体の位置や形状を認識する事が行われていた。あるいは、特開平７−２６１０９４などの様に、顕微鏡像に内視鏡像をピクチャーインピクチャーが可能な手術用顕微鏡もあった。
【００６６】
その他、ＴＶモニターやヘッドマウントディスプレーなどでは、容易に画像ミキサーを利用する事で、複数の画像を希望の形で合成して表示する事が可能であった。
【００６７】
（付記項１〜３が解決しようとする課題）  本発明が解決しようとする課題は従来技術の問題点である。
・内視鏡像で見ている生体組織が、生体のどの部分に位置するのかを表示する事が出来ない。
・一般的に使用する処置具や内視鏡などの機器は、画面上で棒状の単純化された表示しか出来ず、その形状を表示出来ない為、特に顕微鏡像から外れた部分などが不用意に生体組織を損傷する事を防止出来ない。
・使用する機器を交換する度にキャリブレーションを取り直さなくてはならない。
という点について解決しようとするものである。
【００６８】
（付記項１〜３の効果）  本発明の効果は、
・内視鏡を使用した場合に、内視鏡像で得られている画像の生体組織上での位置を表示出来る様にする。
・使用する処置具や内視鏡などの機器の形状を記憶して、実際の形状を生体組織画像上に合成して表示する事により、例えば顕微鏡像から外れている部分が不用意に生体組織を損傷する事などを防止する。
・使用する処置具や内視鏡などの機器を交換しても、新たにキャリブレーションを取り直す必要を無くす。
というものである。
【００６９】
【発明の効果】
本発明によれば、内視鏡を使用した場合に、内視鏡像で得られている画像の生体組織上での位置を表示することができ、さらに、使用する処置具や内視鏡などの処置用機器の形状を生体組織の画像上に合成して表示することができ、例えば顕微鏡像から外れている部分が不用意に生体組織を損傷することを防止することができるとともに、使用する処置具や、内視鏡などの処置用機器を交換しても、新たにキャリブレーションを取り直す必要が無く、手術を能率良く進めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１の実施の形態の手術用ナビゲーションシステムを使用する手術用顕微鏡のシステム全体の概略構成図。
【図２】  第１の実施の形態の手術用顕微鏡の鏡体を示す正面図。
【図３】  第１の実施の形態の手術用顕微鏡の鏡体内部の概略構成図。
【図４】  第１の実施の形態の手術用ナビゲーションシステム全体の概略構成図。
【図５】  第１の実施の形態の手術用ナビゲーションシステムの要部構成を示す斜視図。
【図６】  第１の実施の形態の手術用ナビゲーションシステム対応の内視鏡の使用状態を示す要部の縦断面図。
【図７】  第１の実施の形態の手術用ナビゲーションシステムにおける表示装置の表示例を説明するための説明図。
【図８】  本発明の第２の実施の形態における手術用顕微鏡の接眼部の顕微鏡像を示す平面図。
【図９】  本発明の第３の実施の形態の手術用ナビゲーションシステムで使用される有効長の違う複数の内視鏡を示す側面図。
【符号の説明】
１    手術用顕微鏡
３３    処置具（処置用機器）
３４    内視鏡（処置用機器）
３６    位置検出センサー（位置測定部）
３９    画像合成回路（画像情報合成部）
４０    記憶装置（記憶部）
４４    ＴＶモニター（画像情報表示部）
４５    ヘッドマウントディスプレー（画像情報表示部）
【図１】
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【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】
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【図８】
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【図９】
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