(57)【要約】  眼科視覚化システムは、術野の画像を取得するように構成された撮像装置と、画像に基づいて関心対象領域を判断するように構成されたコンピューティングデバイスと、コンピューティングデバイスおよび外科用顕微鏡と通信する表示装置と、を含むことができ、表示装置は、外科用顕微鏡の視野の少なくとも一部にグラフィカルオーバレイを提供するように構成され、グラフィカルオーバレイは、関心対象領域の拡大画像を含む。眼科処置を可視化する方法は、撮像装置により取得された術野の画像を受け取ることと、関心対象領域を特定することと、関心対象領域の拡大画像を含むグラフィカルオーバレイを生成することと、グラフィカルオーバレイを表示装置へと出力し、グラフィカルオーバレイが外科用顕微鏡の実視野の上に位置付けられるようにすることと、を含むことができる。
2018501881.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
眼科視覚化システムにおいて、
術野の第一の画像を取得するように構成された第一の撮像装置と、
前記第一の撮像装置と通信し、前記第一の画像に基づいて前記術野の中の関心対象領域を判断するように構成されたコンピューティングデバイスと、
前記コンピューティングデバイスおよび、前記術野を画像化するように構成された外科用顕微鏡と通信する第一の表示装置と、を含み、前記第一の表示装置は、グラフィカルオーバレイを前記外科用顕微鏡の実視野の少なくとも一部の上に提供するように構成され、前記グラフィカルオーバレイは前記関心対象領域の拡大画像を含む眼科視覚化システム。
【請求項２】
前記コンピューティングデバイスは、前記第一の画像の中で、前記術野内に置かれた手術機器の少なくとも一部を特定することによって前記関心対象領域を判断するように構成される、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記第一の表示装置は、前記グラフィカルオーバレイが前記外科用顕微鏡の前記実視野に関して固定位置で見えるように提供すべく構成される、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記第一の表示装置は、前記グラフィカルオーバレイが前記外科用顕微鏡の前記実視野に関して可変位置で見えるように提供すべく構成される、請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記コンピューティングデバイスは、前記第一の画像の中の手術機器の少なくとも一部を、前記手術機器の前記少なくとも一部が前記術野内で移動する間に特定するように構成され、
前記第一の表示装置は、前記グラフィカルオーバレイの移動が前記手術機器の前記少なくとも一部の部分の移動に対応するように前記グラフィカルオーバレイを提供すべく構成される、
請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
前記第一の表示装置は、前記グラフィカルオーバレイを透明な状態を提供し、前記外科用顕微鏡を使って、前記術野が前記グラフィカルオーバレイを通して見えるようにすべく構成される、請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記コンピューティングデバイスは、前記第一の画像に基づいて前記グラフィカルオーバレイを生成するように構成される、請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
前記コンピューティングデバイスと通信し、前記術野の第二の画像を取得するように構成される、第二の撮像装置をさらに含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
前記コンピューティングデバイスは、前記第二の画像に基づいて前記グラフィカルオーバレイを生成するように構成される、請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
前記コンピューティングデバイスと通信する第二の撮像装置をさらに含み、前記第二の撮像装置は光学ズームコンポーネントを含み、前記関心対象領域の画像を取得するように構成される、請求項１に記載のシステム。
【請求項１１】
前記コンピューティングデバイスは、
前記第一の画像の中で、前記術野内に置かれた手術機器の少なくとも一部を特定することによって前記関心対象領域を判断し、
前記第二の撮像装置により取得された前記関心対象領域の画像を受け取り、
前記関心対象領域の前記画像に基づいて前記グラフィカルオーバレイを生成する
ように構成される、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
前記コンピューティングデバイスは、前記第一の画像の中の前記関心対象領域を、手術機器の少なくとも一部を、前記手術機器の前記少なくとも一部が前記術野内で移動する間に特定することによって判断すべく構成され、
前記第二の撮像装置の少なくとも一部は、前記第二の撮像装置が前記関心対象領域の前記画像を、前記手術機器の前記少なくとも一部が前記術野内で移動する間に取得することができるように移動可能である、
請求項１０に記載のシステム。
【請求項１３】
前記コンピューティングデバイスおよび前記外科用顕微鏡と通信する第二の表示装置をさらに含み、前記外科用顕微鏡は双眼実体顕微鏡を含み、前記第一の表示装置と前記第二の表示装置は、前記双眼実体顕微鏡の異なる光路に関連付けられる、請求項１に記載のシステム。
【請求項１４】
前記第一の撮像装置と前記第一の表示装置の少なくとも一方が、前記外科用顕微鏡に取り外し可能に連結される、請求項１に記載のシステム。
【請求項１５】
前記外科用顕微鏡は光学顕微鏡を含み、それによって前記外科用顕微鏡の前記実視野と前記グラフィカルオーバレイが前記光学顕微鏡のアイピースを通じて観察可能である、請求項１に記載のシステム。
【請求項１６】
前記外科用顕微鏡はデジタル顕微鏡を含み、前記第一の表示装置は、２次元画像と３次元画像のうちの少なくとも一方を出力するように構成された外部表示装置を含み、前記外科用顕微鏡の前記実視野と前記グラフィカルオーバレイが前記外部表示装置を使って観察可能である、請求項１に記載のシステム。
【請求項１７】
眼科処置を視覚化する方法において、
第一の撮像装置により取得された術野の第一の画像を受け取ることと、
前記第一の画像に基づいて前記術野の中の関心対象領域を特定することと、
前記関心対象領域の拡大画像を含むグラフィカルオーバレイを生成することと、
前記術野を画像化するように構成された外科用顕微鏡と通信する表示装置に前記グラフィカルオーバレイを出力して、前記グラフィカルオーバレイが前記外科用顕微鏡の実視野の少なくとも一部の上に位置付けられるようにすることと、
を含む方法。
【請求項１８】
前記関心対象領域を特定するステップは、前記第一の画像の中で、前記術野内に置かれた手術機器の少なくとも一部を特定することを含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記グラフィカルオーバレイを出力することは、前記外科用顕微鏡の前記実視野に関して固定位置に前記グラフィカルオーバレイを出力することを含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記グラフィカルオーバレイを出力することは、前記外科用顕微鏡の前記実視野に関して可変位置に前記グラフィカルオーバレイを出力することを含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２１】
前記関心対象領域を特定することは、前記第一の画像の中で、前記術野の中に置かれた手術機器の少なくとも一部を、前記手術機器の前記少なくとも一部が移動する間に特定することを含み、
前記グラフィカルオーバレイを出力することは、前記グラフィカルオーバレイの移動が前記手術機器の前記少なくとも一部の移動に対応するように前記グラフィカルオーバレイを出力することを含む、
請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記グラフィカルオーバレイを出力することは、前記グラフィカルオーバレイを透明な状態で提供し、前記外科用顕微鏡を使って、前記術野が前記グラフィカルオーバレイを通して見えるように前記グラフィカルオーバレイを出力することを含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項２３】
前記グラフィカルオーバレイを生成することは、前記第一の画像を使って前記グラフィカルオーバレイを生成することを含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項２４】
第二の撮像装置により取得された前記術野の第二の画像を受け取ることをさらに含み、グラフィカルオーバレイを生成することは、前記第二の画像を使って前記グラフィカルオーバレイを生成することを含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項２５】
第二の撮像装置の少なくとも一部を移動させて、前記第二の撮像装置が前記関心対象領域の画像を取得することができるようにする制御信号を提供することをさらに含み、前記関心対象領域を特定することは、前記第一の画像の中で、手術機器の少なくとも一部を、前記手術機器が前記術野内で移動する間に特定することを含み、
前記第二の撮像装置により取得された前記関心対象領域の画像を受け取ることをさらに含み、グラフィカルオーバレイを生成することが前記第二の画像を使って前記グラフィカルオーバレイを生成することを含む、
請求項１７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書において開示される実施形態は、眼科手術システム内の視覚化に関する。より詳しくは、本明細書に記載されている実施形態は、外科医が光学的外科用顕微鏡、外部表示装置を備えるデジタル顕微鏡、および／またはその他の適当な表示装置を使って処置を見ている時に、眼内の外科的標的領域の拡大画像を表示することに関する。
【背景技術】
【０００２】
眼科顕微鏡下処置には、眼内の微細な生体構造が関わる可能性がある。外科医は、外科用顕微鏡を使って生体構造と手術器具を観察しながら、顕微鏡下手術を行うことができる。外科医は、手術を視覚化する中で２つの相反する選好を持つことがある。第一に、外科医が生体組織の微細な構造的詳細部を視覚化するほか、手術器具を正確に制御するためには高い倍率が好ましい可能性がある。第二に、そしてそれと同時に、手術中のすべての操作が外科医にとって同じ視野内で行われることができるように、大きい実視野が好ましい可能性があり、また、それは手順中に器具の位置の全体像を提供するのに役立ちうる。
【０００３】
現在、外科医が見る画像の中の生体組織や手術器具等の物体の大きさは、外科用顕微鏡のズーム設定に基づいて変更できる。高い倍率では、物体の大きさを大きくできるが、実視野は小さい。低い倍率では、実視野を大きくできるが、物体の大きさは小さい。
【０００４】
したがって、外科医にとっては、外科用顕微鏡の中間的ズームを選択して、容認可能な実視野で容認可能な倍率を得るようにするか、または必要な時に毎回ズームを変化させることを繰り返して、高い倍率か大きい実視野を選択するかの何れかが可能である。前者の方法では、外科医はいくつかの微細な詳細を解像できないことで、視覚化に関して妥協する。後者の方法では、外科医は、手術器具を患者の眼内に安定に保持しながら、例えばフットペダルを物理的に踏むことによって顕微鏡のズームを頻繁に調整しなければならず、それによって処置はさらに複雑化し、患者に対するリスクも増大する可能性がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
したがって、上述のニーズの１つまたは複数に対処することにより、外科医に高い倍率の画像を提供し、それと同時に大きい実視野を維持する能力を改善する改良型の装置、システム、および方法が依然として求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
提示されている解決策は、満たされていない医学的ニーズを、外科用顕微鏡を使って手術を見ながら高い倍率と大きい実視野を同時に提供する固有の解決策により満足させる。カメラ等の撮像装置は、外科医の関心対象領域、例えば手術器具の先端をリアルタイムで追跡することができる。外科医の関心対象領域を拡大し、外科用顕微鏡のもともとの実視野の一部に重畳することができる。外科医は、拡大された画像およびもともとの実視野を見ることができる。それゆえ、大きい実視野と高い倍率を同時に得られる。
【０００７】
いくつかの実施形態によれば、眼科視覚化システムは、術野の第一の画像を取得するように構成された第一の撮像装置と、第一の撮像装置と通信し、第一の画像に基づいて術野の中の関心対象領域を判断するように構成されたコンピューティングデバイスと、コンピューティングデバイスおよび、術野を画像化するように構成された外科用顕微鏡と通信する第一の表示装置と、を含み、第一の表示装置は、グラフィカルオーバレイを外科用顕微鏡の実視野の少なくとも一部の上に提供するように構成され、グラフィカルオーバレイは関心対象領域の拡大画像を含む。
【０００８】
いくつかの実施形態によれば、眼科処置を視覚化する方法は、第一の撮像装置により取得された術野の第一の画像を受け取るステップと、第一の画像に基づいて術野の中の関心対象領域を特定するステップと、関心対象領域の拡大画像を含むグラフィカルオーバレイを生成するステップと、術野を画像化するように構成された外科用顕微鏡と通信する表示装置にグラフィカルオーバレイを出力して、グラフィカルオーバレイが外科用顕微鏡の実視野の少なくとも一部の上に位置付けられるようにするステップと、を含む。
【０００９】
本開示のその他の態様、特徴、および利点は、以下の詳細な説明から明らかとなるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】眼科視覚化システムの構造図である。
【図２】眼科視覚化システムを使用した術野のビューの概略図である。
【図３】眼科視覚化システムを使用した術野のビューの概略図である。
【図４】外科用顕微鏡の構造図である。
【図５】外科用顕微鏡を使用した術野のビューの概略図である。
【図６ａ−６ｂ】眼科視覚化システムを使用した術野のビューの画像である。
【図７ａ−７ｂ】眼科視覚化システムを使用した術野のビューの画像である。
【図８ａ−８ｂ】眼科視覚化システムを使用した術野のビューの画像である。
【図９ａ−９ｂ】眼科視覚化システムを使用した術野のビューの画像である。
【図９ｃ−９ｄ】眼科視覚化システムを使用した術野のビューの画像である。
【図１０ａ−１０ｂ】眼科視覚化システムを使用した術野のビューの画像である。
【図１１】眼科視覚化システムの構造図である。
【図１２】眼科視覚化システムの構造図である。
【図１３】眼科視覚化システムの構造図である。
【図１４】眼科処置を視覚化する方法フロー図である。
【図１５】眼科視覚化システムを用いた術野のビューの画像である。
【図１６】眼科視覚化システムを用いた術野のビューの画像である。
【図１７】眼科視覚化システムを用いた術野のビューの画像である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図中、同じ参照符号を有する要素は同じ、または同様の機能を有する。
【００１２】
以下の説明の中で、特定の実施形態を説明するために具体的な詳細が記載されている。しかしながら、当業者にとっては、開示されている実施形態が、これらの具体的な詳細の一部または全部がなくても実施できることが明らかであろう。提示されている具体的な実施形態は、限定ではなく、例示のためである。当業者であれば、本明細書に具体的に示されていないが、本開示の範囲と主旨に含まれるその他の材料にも気付くであろう。
【００１３】
本開示は、外科医が外科顕微鏡を使って手術を見るときに、大きい実視野を視覚化し、関心対象領域内で高い倍率を提供することを同時に行う装置、システム、および方法を説明する。撮像装置は、術野のライブのリアルタイム画像を取得でき、これには標的の生体組織と、標的の生体組織上で操作される手術機器を含むことができる。コンピューティングデバイスは、その画像に基づいて術野の中の外科医にとっての関心対象領域を特定し、追跡できる。例えば、コンピューティグデバイスは、手術機器の先端を特定し、追跡できる。コンピューティングデバイスはまた、関心対象領域の拡大画像を含むグラフィカルオーバレイも生成できる。コンピューティングデバイスは、グラフィカルオーバレイを表示装置へと出力できる。表示装置は、外科用顕微鏡のもとの実視野の一部にグラフィカルオーバレイを提供できる。それゆえ、外科用顕微鏡を使用して、外科医は術野とグラフィカルオーバレイを同時に見ことができる。本明細書に記載されている視覚化システムは、それが非侵襲的処置において光学拡大鏡を手術器具または撮像コンポーネントに取り付けることなく関心対象領域を拡大できるという点で、デジタル拡大鏡と言うことができる。
【００１４】
本開示の装置、システム、および方法は、外科用顕微鏡のズームを常に変更する必要を排除することによる手術効率の改善および患者への傷害リスクの低減を含む多くの利点を提供する。本開示の利点にはまた、（１）大きい実視野と高い倍率を同時に可能にし、（２）グラフィカルオーバレイを透明にして、もとの実視野のうち、グラフィカルオーバレイが重ねられている部分が外科用顕微鏡を使って可視化されるようにすることによって、外科医にとっての作業条件を改善することも含まれる。本明細書に記載されている装置、システム、および方法はまた、（３）グラフィカルオーバレイを選択的に有効化／無効化できるようにし、（４）高い倍率を選択的に提供できるようにし、（５）物理的、光学的拡大鏡を手術器具に取り付けることができない非侵襲的手術における拡大を可能にすることによって、手術の作業の流れを改善する。本開示のその他の利点には、（６）異なる手術器具のための低コストのユニバーサル方式を提供し、（７）器具の大きさの増大を懸念せずに、現在の手術器具との使用を可能にし、（８）モジュール式または外科用顕微鏡内蔵方式で柔軟性を提供することによる実装効率の増大が含まれる。
【００１５】
図１は、眼科視覚化システム１００を示す。眼科視覚化システム１００は撮像装置１５２を含むことができ、これは術野１２２の画像を取得するように構成される。眼科視覚化システム１００はコンピューティングデバイス１６０を含むことができ、これは撮像装置１５２と通信し、画像に基づいて術野１２２の中の関心対象領域を判断するように構成される。眼科視覚化システム１００は表示装置１７２を含むことができ、これは、コンピューティングデバイス１６０および、術野１２２を画像化するように構成された外科用顕微鏡１３０と通信する。表示装置１７２は、グラフィカルオーバレイを外科用顕微鏡の実視野の少なくとも一部に提供するように構成できる。グラフィカルオーバレイは、関心対象の拡大画像を含むことができる。
【００１６】
外科医またはその他の医療従事者等の観察者１１０は、外科用顕微鏡１３０を使って術野１２２を視覚化することができる。外科中に、手術機器１４０を処置対象眼１２０に挿入できる。例えば、硝子体切除術において、手術機器１４０は、網様体扁平部の強角膜切開部から硝子体腔内に挿入できる。手術機器１４０は、切除ローブ、硝子体切除プローブ、レーザプローブ、焼灼プローブ、真空プローブ、フラッシングプローブ、ハサミ、鉗子、その他適当な眼科用機器、および／またはこれらの組合せとすることができる。他の各種の眼科器具、例えば、光源、潅流カニューレその他もまた、手術中に処置対象眼１２０に挿入できる。観察者１１０は、手術機器１４０を使って術野１２２の中で手術を施行できる。術野１２２は、眼内の各種の生体組織を含むことができ、例えば硝子体液、透明膜、網膜の一部、血管、および／または眼のその他の部分である。
【００１７】
コンタクトレンズ１２４を処置対象眼１２０に結合することができる。コンタクトレンズ１２４は、観察者１１０にとって術野１２２が見やすくなるように構成された１つまたは複数の光学コンポーネント、例えば１つまたは複数の適当なレンズを含むことができる。例えば、コンタクトレンズ１２４は、広視野角レンズとすることができる。他の例において、コンタクトレンズ１２４は、Ａｌｃｏｎ，Ｉｎｃ．から入手可能なＧＲＩＥＳＨＡＢＥＲ（登録商標）ＤＳＰ  Ａｓｐｈｅｒｉｃ  Ｍａｃｕｌａｒ  Ｌｅｎｓとすることができる。コンタクトレンズ１２４はまた、処置対象眼１２０を固定すること等によって、手術を容易にするように構成できる。例えば、コンタクトレンズ１２４は、Ａｌｃｏｎ，Ｉｎｃ．から入手可能なＬｅｎＳｘ（登録商標）Ｌａｓｅｒ  ＳｏｆｔＦｉｔ（商標）Ｐａｔｉｅｎｔ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅとすることができる。コンタクトレンズ１２４は、外科用顕微鏡１３０に連結し、および／またはそこから離間させることができる。コンタクトレンズ１２４は、コンタクトレンズ１２４を処置対象眼１２０に関して安定させるように構成された安定化機構に結合することができる。そのために、安定化機構は、トロッカ、カウンタウェイト、摩擦によるシステム、弾性システムのうちの１つまたは複数を含むことができる。いくつかの実施形態において、処置対象眼１２０から離間されているレンズが、処置対象眼１２０と外科用顕微鏡１３０との間の光軸内に提供される。例えば、ＢＩＯＭ（Ｂｉｎｏｃｕｌａｒ  Ｉｎｄｉｒｅｃｔ  Ｏｐｈｔｈａｌｍｏｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）型または広視野角間接コンタクトレンズを使用できる。観察者１１０は、外科用顕微鏡１３０を使って、コンタクトレンズ１２４を通して術野１２２を見ることができる。
【００１８】
外科用顕微鏡１３０は、眼科処置中に使用するように構成された何れの適当な外科用顕微鏡とすることもできる。外科用顕微鏡は、光学顕微鏡および／またはデジタル顕微鏡とすることができる。その点において、外科用顕微鏡１３０は、１つまたは複数のレンズ１３２、例えば焦点レンズ、ズームレンズ、および対物レンズ１３４のほか、ミラー、フィルタ、回折格子、および／またはその他の光学コンポーネントを含むことができ、これらは光学トレインを含む。観察者１１０は、ズームレンズの相対位置を変えることによって、倍率および／または視野を調節できる。例えば、外科用顕微鏡１３０は、ズームを制御する外科用フットスイッチと通信できる。観察者１１０は手術開始時に、手術部位の広い視野を提供するもの等、好ましい倍率を決定できる。本明細書中に記載されているように、表示装置１７２によって提供される術野１２２内の関心対象領域の高倍率画像を、倍率を調節せずに外科用顕微鏡１３０を使って見ることができる。術野１２２から反射された光は、外科用顕微鏡１３０によって受け取られ、アイピース１３６を通じて術野１２２を見ている観察者１１０によって視覚化されることが可能である。眼科視覚化システム１００と外科用顕微鏡１３０を使用した術野１２２の例示的なビューが図２、３、６ａ〜１０ｂ、および１４〜１６に示されている。外科用顕微鏡１３０が図１に示されている実施形態のように双眼実体顕微鏡である場合、２つの光路（例えば、観察者１１０の各眼について１つずつ）を提供できる。同様に、アイピース１３６は、観察者１１０の各眼のための別々の接眼レンズまたはその他の視覚コンポーネントを含むことができる。観察者１１０は、アイピース１３６を通じて外科用顕微鏡１３０の実視野および／またはおよびグラフィカルオーバレイを観察できる。
【００１９】
前述のように、眼科視覚化システム１００は撮像装置１５２を含むことができる。撮像装置１５２は、デジタル撮像装置とすることができる。例えば、カメラまたはビデオカメラは、術野１２２の静止画像またはフレームの連続を取得するように構成でき、これらが全体でそのライブのリアルタイムビューを形成する。この点において、撮像装置１５２はイメージセンサ、例えば電荷結合素子（ＣＣＤ）イメージセンサ、相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）センサ、および／またはその他の適当なイメージセンサを含むことができる。撮像装置１５２は、術野１２２から反射された光を受け取るように構成できる。外科用顕微鏡１３０はビームスプリッタ１３８を含むことができ、これは反射光の一部を撮像装置１５２に案内し、それと同時に反射光の別の部分はアイピース１３６を通過するように構成される。ビームスプリッタ１３８は、ガラスプリズム、金属被覆ミラー、ダイクロミックミラー、ダイクロミックミラープリズム、ノッチフィルタ、ホットミラー、および／またはコールドミラーを含むことができる。反射光のうち、撮像装置１５２へと案内される部分は、外科用顕微鏡１３０の中または外等、光路に沿った何れの適当な地点でも分割できる。例えば、ビームスプリッタ１３８は、図のようにアイピース１３６とズームレンズ１３２との間、またはズームレンズ１３２と対物レンズ１３４との間に位置付けることができる。撮像装置１５２はまた、イメージセンサで受け取った光を解釈して、そこに通信可能に結合されたコンピューティングデバイス１６０が使用するための画像データを生成するために、処理コンポーネント、メモリコンポーネント、および／またはその他の電気コンポーネントを含むことができる。撮像装置１５２は、画像データをコンピューティングデバイス１６０に送信できる。
【００２０】
コンピューティングデバイス１６０は、何れの適当な処理回路を含むこともでき、これは例えば、メモリに通信可能に連結されたプロセッサ等である。コンピューティングデバイス１６０は、本明細書に記載されている機能を実行するように構成できる。例えば、コンピューティングデバイス１６０は、撮像装置１５２により取得された画像を受け取り、処理することができる。コンピューティングデバイス１６０のメモリは、処理前および／または処理後の画像データを保存できる。コンピューティングデバイス１６０は、この画像に基づいて術野内の外科医にとっての関心対象領域を判断できる。外科医の関心対象領域は、様々な方法で判断できる。例えば、コンピューティングデバイス１６０は、術野１２２内に置かれた手術機器１４０の一部、例えば、マーカ、遠位部分、または先端を特定できる。器具追跡のための例示的な装置、システム、および方法は、２０１３年１２月１９日に出願された、“Ｍａｒｋｅｒ−Ｂａｓｅｄ  Ｔｏｏｌ  Ｔｒａｃｋｉｎｇ”と題する米国特許出願第１４／１３４，２３７号（代理人整理番号第ＰＡＴ０５５７８０−ＵＳ−ＮＰ）に記載されており、その全体を参照によって本願に援用する。術野１２２内の手術機器１４０を追跡する例は、図６ｂ、７ｂ、８ｂ、９ａ〜９ｄ、および１４〜１６に示されている。
【００２１】
他の例において、観察者１１０は、入力装置１６２を介してコンピューティングデバイス１６０に関する処置の種類または標的生体組織を特定できる。例えば、観察者１１０は黄斑手術を指定できる。コンピューティングデバイス１６０は、標的生体組織を自動的に特定するように構成でき、これは例えば、処置対象眼１２０内の各種の組織構造を検出し、これらを標的生体組織の既知の位置、輪郭、およびその他の解剖学的特徴と比較する画像認識ソフトウェアを実行することによる。黄斑手術の例において、コンピューティングデバイス１６０は、黄斑が関心対象領域であると決定し、撮像装置１５２から受け取った画像の中の、黄斑および／または黄斑周辺領域を特定できる。外科医の関心対象領域を判断するためのまた別の方法も想定される。
【００２２】
コンピューティングデバイス１６０は、グラフィカルオーバレイを表す表示データを生成できる。グラフィカルオーバレイは、関心対象領域の拡大画像を含むことができる。例えば、コンピューティングデバイス１６０は、撮像装置１５２により取得された画像にデジタルズームを実行して、関心対象領域の倍率を増大させることができる。コンピューティングデバイス１６０はまた、画像データを増強でき、これは例えば、コントラスト、色調、明るさ、および／またはその他の画像パラメータを調節することによる。グラフィカルオーバレイは、観察者１１０にとっての関心対象領域のより明瞭なビューを提供できる。コンピューティングデバイス１６０は、グラフィカルオーバレイを表す表示データを、それに通信可能に接続された表示装置１７２に送信できる。
【００２３】
グラフィカルオーバレイは、術野１２２のライブ画像以外の画像を含むことができる。例えば、コンピューティングデバイス１６０は、撮像装置１５２により取得された画像に基づいて判断された関心対象領域を、事前に取得してあった同じ生体構造の画像と一緒に記憶するように構成できる。事前に取得してあった画像は、光干渉断層撮影（ＯＣＴ）画像、蛍光眼底血管造影画像、インドシアニングリーン眼底血管造影画像、眼底撮影画像、細隙灯生体顕微鏡画像、その他の適当な画像、および／またはそれらの組合せを含むことができる。コンピューティングデバイス１６０は、事前に取得してあった画像について、デジタルズームを実行できる。コンピューティングデバイス１６０はまた、事前に取得してあった画像データを増強することもでき、これは例えば、コントラスト、色調、明るさ、および／またはその他の画像パラメータを調節することによる。グラフィカルオーバレイは、判断された関心対象領域に対応する組織を示す、拡大された事前に取得してあった画像の拡大画像を含むことができる。コンピューティングデバイス１６０は表示データを、グラフィカルオーバレイの中の事前に取得してあった画像の部分がリアルタイムの関心対象領域の変化に応じて更新されるように生成できる。関心対象領域のライブビューと事前に取得してあった画像の両方を提供することによって、手術中の外科医にとって指針となる、外科医が処置によって生じた術野の変化を見ることができる、その他のことが可能となる。
【００２４】
表示装置１７２は、外科用顕微鏡１３０の光路の中にグラフィカルオーバレイを提供するように構成された何れの適当な表示装置とすることもできる。表示装置１７２は、投射装置、例えばＤＬＰ（ｄｉｇｉｔａｌ  ｌｉｇｈｔ  ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）装置、液晶（ＬＣＤ）装置、発光ダイオード（ＬＥＤ）装置、ＬＣｏＳ（ｌｉｑｕｉｄ  ｃｒｙｓｔａｌ  ｏｎ  ｓｉｌｉｃｏｎ）装置、その他の適当な装置、および／またはそれらの組合せとすることができる。表示装置１７２は、外科用顕微鏡１３０と光学的に通信でき、それによって観察者１１０はグラフィカルオーバレイを見るのと同時に、外科用顕微鏡１３０を使って術野１２２を観察できる。外科用顕微鏡１３０はビームカプラ１３９を含むことができ、これは、表示装置１７２からの光を術野１２２からの反射光と結合して、結合された光がアイピース１３６で受け取られるように構成される。ビームカプラ１３９は、ガラスプリズム、金属被覆ミラー、ダイクロミックミラー、ダイクロミックミラープリズム、ノッチフィルタ、ホットラー、および／またはコールドミラーを含むことができる。表示装置１７２からの光は、光路に沿った何れの適当な地点でも反射光と結合でき、これは例えば外科用顕微鏡１３０の中または外である。ビームカプラ１３９は、図のように、アイピース１３６と対物レンズ１３４との間に位置付けることができる。
【００２５】
グラフィカルオーバレイは、図２、３、６ｂ、７ｂ、８ｂ、９ａ〜１０ｂ、および１６に示されているように、外科医の視野の一部の上に位置付けることができる。表示装置１７２は、図２、３、６ｂ、７ｂ、８ｂ、および９ａ〜１０ｂに示されているように、例えば大きさ、形状、位置、透明度その他のパラメータを変化させてグラフィカルオーバレイを提供するように構成できる。図１に示されている実施形態のように、双眼実体顕微鏡では、１つの表示装置１７０を２つの光路の各々について（例えば、観察者１１０の片眼につき１つずつ）設けることができ、または１つの表示装置１７０を各光路への出力に提供することもできる。
【００２６】
前述のように、眼科視覚化システム１００はまた、入力装置１６２を含むことができる。入力装置１６２は、コンピューティングデバイス１６０と通信できる。入力装置１６２は、観察者１１０が眼科視覚化システム１００を制御することができるように構成でき、これには、グラフィカルオーバレイを有効化／無効化すること、グラフィカルオーバレイを固定位置と可変位置の何れに提供するかを選択すること、グラフィカルオーバレイが透明か不透明かを選択すること、および／または本明細書に記載のその他特徴が含まれる。入力装置１６２は、各種のＯＮ／ＯＦＦスイッチ、ボタン、トグル、ホイール、デジタルコントローラ、タッチスクリーンコントローラ、またはその他のユーザインタフェースコンポーネントのうちの何れを含んでいてもよい。入力装置１６２は、外科用顕微鏡１３０および／または手術機器１４０上に一体に配置することができる。例えば、入力装置１６２は、手術機器１３０の取手部分に１つまたは複数のボタンを含み、手術中に観察者１１０がボタンを押すとグラフィカルオーバレイを選択的かつ瞬間的に提供できるようにすることが可能である。入力装置１６２は個別のコンポーネント、例えば、非限定的な例として、外科用フットスイッチ、遠隔制御装置、タッチスクリーン制御装置、および／または別のコンピューティングデバイス等とすることができる。眼科視覚化システム１００は、複数の入力装置１６２を含むことができる。入力装置１６２は、受け取ったユーザ入力に基づいて、入力信号を生成し、送信できる。コンピューティングデバイス１６０は、入力信号を受け取り、処理できる。コンピューティングデバイス１６０は、ユーザ入力に応答して制御信号を生成し、撮像装置１５２および／または表示装置１７２に送信できる。コンピューティングデバイス１６０はまた、受け取ったユーザ入力に基づいてグラフィカルオーバレイを生成し、（例えば、固定位置、異なる位置に、透明状態で、または不透明状態で、その他）提供できる。
【００２７】
撮像装置１５２、表示装置１７２、コンピューティングデバイス１６０、および／または入力装置１６２は、外科用顕微鏡１３０に機械的に連結できる。例えば、撮像装置１５２、表示装置１７２、コンピューティングデバイス１６０、および／または入力装置１６２は、外科用顕微鏡１３０と一体化することも、またはその上／中に一体に配置することもできる。
【００２８】
他の例において、撮像装置１５２、表示装置１７２、コンピューティングデバイス１６０、および／または入力装置１６２は、外科用顕微鏡１３０に取り外し可能に連結できる。モジュール方式の一例を図１に示すことができる。この点に関して、撮像装置１５２を追跡および拡大モジュール１５０の一部とすることができ、表示装置１７２を投射モジュール１７０の一部とすることができる。追跡および拡大モジュール１５０と投射モジュール１７０は、外科用顕微鏡１３０に取り外し可能に連結できる。すなわち、ユーザ（例えば、観察者１１０、外科医、他の医師、看護師、技術者その他）は、モジュールのうちの１つまたは複数を選択的に追加または除去して、本明細書に記載されている機能を選択的に提供することができる。それゆえ、撮像装置１５２、表示装置１７２、および／または本明細書に記載されているその他のコンポーネントは、１つまたは複数のモジュールを追加することによって、既存の外科可用顕微鏡の中に実装できる。したがって、病院またはその他の眼科サービス提供者は、有利な点として、撮像装置１５２、表示装置１７２、その他を含む外科用顕微鏡全体の取得に伴う高額の投資を回避できる。
【００２９】
外科用顕微鏡１３０、追跡および拡大モジュール１５０、および投射モジュール１７０は、コンピューティングデバイス１６０、撮像装置１５２、表示装置１７２、および／または入力装置１６２間の電気的、光学的、および／またはデータ通信を容易にするための様々なコンポーネント（例えば、ワイヤ、コンタクト、インタフェース、レンズ１３２、その他）を含むことができる。コンポーネントの異なる組合せをあるモジュールに含めることができる。撮像装置（複数の場合もある）１５２、表示装置（複数の場合もある）１７２、入力装置（複数の場合もある）１６２、および／またはコンピューティングデバイス（複数の場合もある）１６０のうちの１つまたは複数は、同じまたは異なるモジュール内に配置できる。撮像装置（複数の場合もある）１５２、表示装置（複数の場合もある）１７２、入力装置（複数の場合もある）１６２、および／またはコンピューティングデバイス（複数の場合もある）１６０のうちの１つまたは複数は、外科用顕微鏡１３０と別のものとすることができ、その一方で、これらのコンポーネントのうちの１つまたは複数のその他のものは、外科用顕微鏡１３０に機械的に連結される。
【００３０】
図２、３、および６ａ〜１０ｂは、眼科視覚化システム１００を使用した術野１２２のビューを示す。術野１２２は、手術機器１４０、血管２０４、視神経乳頭２０６、黄斑２０８、および微細特徴物２０２を含むことができる。観察者１１０は、外科用顕微鏡１３０の倍率を、実視野が術野１２２の所望の投射画像を提供するように選択できる。図２、３、６ｂ、７ｂ、８ｂ、および９ａ〜１０ｂは、術野１２２の一部の上に位置付けられたグラフィカルオーバレイ２１０を示す。グラフィカルオーバレイ２１０は、関心対象領域の拡大画像を含むように示されており、これは、図の実施形態において、手術機器１４０の先端１４４の周辺領域とすることができる。例えば、図２および３に示されているように、グラフィカルオーバレイ２１０は、微細特徴物２０２と先端１４４を、より大きく、より鮮明にして示している。観察者１１０は、微細特徴物２０２をグラフィカルオーバレイ２１０により明瞭に視覚化しながら、同時に術野１１２の広い実視野を見ることができる。比較として、図５は、図４の外科用顕微鏡１３０を使用した術野１２２を、グラフィカルオーバレイ２１０を用いずに示している。図５では、図２および３と同じ生体構造が示されているが、グラフィカルオーバレイ２１０がない。図５においては広い実視野が提供されているが、微細特徴物２０２も、先端１４４に関する詳細な位置情報も外科医からは容易に見えない。
【００３１】
図６ａ、７ａ、および８ａは眼科視覚化システム１００を使用した術野１２２のビューを示し、図６ｂ、７ｂ、および８ｂはそれぞれ、同じ生体構造をグラフィカルオーバレイ２１０と共に示している。図６ａ、７ａ、および８ａを図６ｂ、７ｂ、および８ｂと比較すると、眼科視覚化システム１００を使用した観察者１１０のビューの、グラフィカルオーバレイ２１０が有効化された場合と無効化された場合との違いがわかる。手術機器１４０はマーカ１４２を含むことができ、コンピューティングデバイス１６０はこれを撮像装置１５２により取得された画像の中で特定し、追跡することができる。表示装置１７２は、術野１２２の広い実視野上でマーカ１４２の上にインディケータ１４６を提供するように構成できる。インディケータ１４６は、観察者１１０に対して、手術機器１４０の先端１４４が追跡されていることを知らせることができる。コンピューティングデバイス１６０は、関連する表示データを生成するように構成できる。
【００３２】
先端１４４の周囲領域等の関心対象領域の拡大画像をグラフィカルオーバレイ２１０の中で提供できる。それゆえ、血管２０４に関する詳細をより明瞭に視覚化できる。例えば、図７ｂおよび８ｂにおいて、観察者１１０は血管２０４の不連続部分をより明瞭に見ることができ、これは、赤血球を持たない血管セグメントを示している。このような微小な詳細部は、それぞれ図７ａおよび８ａに示されている、より広い実視野だけでは容易に視覚化されないかもしれない。
【００３３】
表示装置１７２は、グラフィカルオーバレイ２１０を外科用顕微鏡１３０の実視野の中で何れの適当な大きさでも提供するように構成できる。コンピューティングデバイス１６０は、関連する表示データを生成するように構成できる。例えば、グラフィカルオーバレイ２１０は、外科用顕微鏡１３０を使用した観察者１１０の視野に関して、約５％〜約５０％の間、約５％〜約４０％の間、約１０％〜役３０％の間、約１５％〜約２５％の間、および／またはその他の適当な割合を占めることができる。いくつかの実施形態において、観察者１１０は、入力装置１６２を用いたユーザ入力を介して、グラフィカルオーバレイ２１０の大きさを選択できる。観察者１１０は、手術中に大きさを変更できる。いくつかの実施形態において、コンピューティングデバイス１６０は、グラフィカルオーバレイ２１０の大きさを自動的に決定および／または変更できる。例えば、コンピューティングデバイス１６０は、手術操作が比較的小さい領域に集中して行われていると判断するように構成でき、これは例えば、マーカ１４２および／または先端１４４が限界時間内に限界距離にわたって移動していない場合等である。コンピューティングデバイス１６０は、実視野の中のより大きな割合を占めるグラフィカルオーバレイ２１０に関連する表示データを生成できる。表示装置１７２は、より大きなグラフィカルオーバレイ２１０を外科用顕微鏡１３０の光路の中に提供できる。コンピューティングデバイス１６０が、手術操作が実視野内のより長い距離にわたることを検出すると、グラフィカルオーバレイ２１０を小さくすることができる。
【００３４】
表示装置１７２は、外科用顕微鏡１３０の実視野の中に、グラフィカルオーバレイ２１０を何れの形状でも提供すように構成できる。コンピューティングデバイス１６０は、関連する表示データを生成するように構成できる。例えば、グラフィカルオーバレイ２１０は、正方形、長方形、多角形、円形、楕円形、その他の適当な形状、および／またはそれらの組合せとすることができる。図２、３、６ｂ、７ｂ、８ｂ、９ａ〜１０ｂ、および１６に示されている実施形態は、正方形のグラフィカルオーバレイ２１０を示している。いくつかの実施形態において、観察者１１０は、入力装置１６２を使ったユーザ入力を介してグラフィカルオーバレイ２１０の形状を選択できる。観察者１１０は、手術中に形状を変更できる。いくつかの実施形態において、コンピューティングデバイス１６０は、グラフィカルオーバレイ２１０の形状を自動的に決定および／または変更できる。グラフィカルオーバレイ２１０は、外科用顕微鏡１３０の元の実視野から拡大画像を区別するための境界線を含むことができる。観察者１１０は、入力装置１６２を介してユーザ入力を提供することにより、境界線を選択的に有効化および無効化し、および／または境界線の視覚的特徴を変更できる。コンピューティングデバイス１６０は、関連する表示テータを生成するように構成できる。
【００３５】
表示装置１７２は、外科用顕微鏡１３０を使用した外科医の視野の中の何れの位置にもグラフィカルオーバレイ２１０を提供するように構成できる。例えば、グラフィカルオーバレイ２１０は、何れかの隅に、周辺に沿って、隅部および／または周辺から離して、および／または視野に関する他の適当な位置に位置付けることができる。図２および３に示されている実施形態は、グラフィカルオーバレイ２１０を視野の周辺から離すことができることを示している。図６ｂ、７ｂ、８ｂ、および１０に示されている実施形態は、グラフィカルオーバレイ２１０を視野の隅に位置付けられることを示している。図９ａ〜１０ｂに示されている実施形態は、グラフィカルオーバレイ２１０を視野の周辺に沿って位置付けられることを示している。図９ａ〜１０ｂに示されている実施形態はまた、グラフィカルオーバレイ２１０を手術機器１４０の一部の上に位置付けられることを示している。
【００３６】
表示装置１７２は、グラフィカルオーバレイ２１０を固定位置に提供するように構成できる。例えば、観察者１１０は入力装置１６２を使用したユーザ入力を介して、固定位置、例えば左隅または他のあらゆる適当な位置を選択できる。コンピューティングデバイス１６０は、入力装置１６２から受け取った入力信号に基づいて関連する表示データを生成するように構成できる。
【００３７】
表示装置１７２は、外科用顕微鏡１３０を使用した外科医の視野に関して、異なる、または可変的な位置にグラフィカルオーバレイ２１０を提供するように構成できる。観察者１１０は、グラフィカルオーバレイ２１０の位置を、例えば入力装置１６２を使ったユーザ入力を介して手術の開始時に選択し、手術中に位置を変更できる。コンピューティングデバイス１６０は、入力装置１６２から受け取った入力信号に基づいて、関連する表示データを生成するように構成できる。
【００３８】
いくつかの実施形態において、コンピューティングデバイス１６０は、グラフィカルオーバレイ２１０の位置を、手術中に位置が変化するように自動的に決定および／または変更できる。コンピューティングデバイス１６０は、手術機器１４０が術野１２２中で移動するときに、撮像装置１５２により取得される画像の中の手術機器１４０のマーカ１４２および／または先端１４４を特定し、追跡するように構成できる。コンピューティングデバイス１６０は、判断されたマーカ１４２および／または先端１４４の位置に応答して、グラフィカルオーバレイ２１０の位置に関する表示データを生成できる。表示装置１７２は、グラフィカルオーバレイ２１０の移動がマーカ１４２および／または先端１４４の移動に対応するように、グラフィカルオーバレイ２１０を異なる位置に提供できる。例えば、図９ａ〜９ｄにおいて、グラフィカルオーバレイ２１０は、マーカ１４２および／または先端１４４の近くに、ただし離れて位置付けられている。グラフィカルオーバレイ２１０は、手術機器２１０と共に移動できる。このように位置付けることにより、グラフィカルオーバレイ２１０は手術機器１４０の一部を覆う可能性がある。これは典型的に手術の障害にならないが、それは、観察者１１０が処置を実行するために使用する先端１４４は、グラフィカルオーバレイ２１０によって妨害されないままとすることができるからである。グラフィカルオーバレイ２１０は、外科用顕微鏡１３０の実視野の中で、マーカ１４２および／または先端１４４に関して反対の位置に位置付けることができる。例えば、コンピューティングデバイス１６０が、マーカ１４２および／または先端１４４が視野の右下隅に位置付けられたと判断すると、グラフィカルオーバレイ２１０を左上隅に位置付けることができる。グラフィカルオーバレイ２１０は、先端１４４の移動に合わせて反対の位置に移動できる。観察者１１０は、入力装置１６２を使ったユーザ入力を介して、グラフィカルオーバレイ２１０のための固定位置と可変位置とを選択および／または切り換える。コンピューティングデバイス１６０は、入力装置１６２から受け取った入力信号に基づいて関連する表示データを生成するように構成できる。
【００３９】
表示装置１７２は、透明な状態でグラフィカルオーバレイ２１０を提供するように構成でき、それによってグラフィカルオーバレイ２１０を通して術野１２２を見ることができる。図１０ａおよび１０ｂは、同じ生体構造を、視神経乳頭２０６の一部の上にグラフィカルオーバレイ２１０を位置付けた状態で示すことができる。図１０ａにおいて、グラフィカルオーバレイ２１０を不透明とすることができる。視神経乳頭２０６の一部は、領域２２０に示されているように、グラフィカルオーバレイ２１０によって見えない可能性がある。図１０ｂでは、グラフィカルオーバレイ２１０を透明とすることができる。視神経乳頭２０６の一部は、領域２２０に示されているように、グラフィカルオーバレイ２１０を通して見える。このようにして、外科用顕微鏡を使って、術野１２２全体とグラフィカルオーバレイ２１０を同時に視覚化できる。観察者１１０は、入力装置１６２を使ったユーザ入力を介して、グラフィカルオーバレイ２１０を透明にすることを有効化／無効化できる。観察者１１０はまた、透明レベルを、例えば約１％〜約９９％の間、約１０％〜約９０％の間、約２０％〜８０％の間、約３０％〜約７０％の間、および／または他の適当な数値に選択することもできる。コンピューティングデバイス１６０は、入力装置１６２から受け取った入力信号に基づいて関連する表示データを生成するように構成できる。表示装置１７２は、グラフィカルオーバレイ２１０をカラーで提供し、その一方で、背景の、より広い視野をグレイスケールで提供するように構成できる。このような構成では、グラフィカルオーバレイ２１０の中の関心対象領域の拡大画像と外科用顕微鏡１３０によるより広い実視野との間のコントラストを増大できる。コンピューティングデバイス１６０は、関連する表示データを生成するように構成できる。
【００４０】
図１１は眼科視覚化システム１００の構造図であり、これは２つの撮像装置１５２を含むことができる。撮像装置１５２はどちらも、術野の画像を取得し、この画像をコンピューティングデバイス１６０に送信するように構成できる。２つの撮像装置１５２により取得される画像の品質は違えることができる。例えば、撮像装置１５２のうちの一方を標準的解像度のカメラとすることができ、撮像装置１５２の他方を高解像度カメラとすることができる。標準的解像度のカメラは、術野１２２の比較的低解像度の画像を取得するように構成でき、その一方で、高解像度カメラは、比較的高解像度の画像を取得するように構成できる。他の例において、撮像装置１５２の両方を同じまたは同様のカメラとすることができ、一方は比較的低解像度の画像を取得するように構成され、他方は比較的高解像度の画像を取得するように構成される。コンピューティングデバイス１６０は、より低解像度の画像を使って関心対象領域、例えばマーカ１４２および／または手術機器１４０の先端１４４を特定することができる。より低解像度の画像の中で特定された関心対象領域に基づき、コンピューティングデバイス１６０は、より高解像度の画像の中でそれに対応する位置を特定するように構成できる。より高解像度の画像は、グラフィカルオーバレイ２１０を生成するために使用できる。例えば、コンピューティングデバイス１６０は、高解像度画像にデジタルズームを実行して、グラフィカルオーバレイ２１０のための関心対象領域の拡大画像を生成できる。
【００４１】
眼科視覚化システム１００の効率は、関心対象領域の追跡をグラフィカルオーバレイ２１０の生成から分離することによって改善できる。例えば、撮像装置１５２の一方を追跡モジュール１８０の一部とすることができ、撮像装置１５２の他方を拡大モジュール１９０の一部とすることができる。撮像装置１５２は、より低解像度の画像をコンピューティングデバイス１６０に素早く送信でき、それがより低解像度の画像を素早く処理して、関心対象領域をリアルタイムで追跡するようにできる。さらに、より高解像度の画像のズームインを行うことによって、グラフィカルオーバレイ２１０には、ズームにより解像度が低下しても、関心対象領域のはるかに高品質の画像を含めることができる。
【００４２】
図１２は、眼科視覚化システム１００の概略図であり、この場合、撮像装置１５２の少なくとも１つが光学ズームコンポーネント１５４を含むことができる。光学ズームコンポーネント１５４は１つまたは複数のレンズを含むことができ、これらは、撮像装置１５２の倍率および／または視野を調節するために、相互に関して移動させることができる。撮像装置１５２と光学ズームコンポーネント１５４は、拡大モジュール１９０の一部とすることができる。拡大モジュール１９０はまた、本明細書に記載されている機能を容易にするために、その他の電気的、電気機械的、機械的、および／または光学的コンポーネントを含むことができる。例えば、拡大モジュール１９０は、撮像装置１５２の少なくとも一部に１つまたは複数の回転および／または並進自由度を提供するように構成された様々なコンポーネント（例えば、サスペンションシステム、機械的フレーム、突出アーム、円錐構造、磁気部材、弾性部材、およびプラスチック部材、その他）を含むことができる。それゆえ、コンピューティングデバイス１６０は、撮像装置１５２を移動させ、および／または光学ズームコンポーネント１５４を調節するコンポーネントに制御信号を供給することによって、撮像装置１５２の視野を能動的に制御できる。拡大モジュール１９０の撮像装置１５２の光学ズーム、位置、および／または方位は、撮像装置１５２が関心対象領域の画像を取得するように構成されるように変更できる。光学ズームコンポーネント１５４は、撮像装置１５２の両方に提供できる。
【００４３】
図１２の眼科視覚化システム１００の使用中に、追跡モジュール１８０の撮像装置１５２は、術野１２２の画像を取得できる。コンピューティングデバイス１６０は、取得した画像を使って、関心対象領域、例えば手術機器１４０のマーカ１４２および／または先端１４４等を特定できる。取得された画像の中の特定された関心対象領域に基づいて、コンピューティングデバイス１６０は拡大モジュール１９０の中のコンポーネントに制御信号を送り、拡大モジュール１９０の撮像装置１５２の光学ズーム、位置、および／または方位を調節して、（術野１２２全体ではなく）関心対象領域の画像を取得するように構成できる。拡大モジュール１９０の撮像装置１５２は移動可能であり、および／または光学ズームコンポーネント１５４は関心対象領域を、それが位置を変える間に、例えば手術機器１４０の先端１４４が移動する間に追跡するように調節可能である。その結果として得られる関心対象領域の画像は、グラフィカルオーバレイ２１０を生成するために使用できる。例えば、コンピューティングデバイス１６０は、デジタルズームを使用することなく、拡大モジュール１９０の撮像装置１５２からの画像をグラフィカルオーバレイ２１０のために使用でき、これは、取得された画像が関心対象領域で光学的に拡大され、および／または合焦されているからである。
【００４４】
眼科視覚化システム１００のグラフィカルオーバレイ２１０の中で提供される画像の品質は、ズームコンポーネント１５４を含め、撮像装置１５２の位置および／または方位の能動的制御を可能にすることによって改善できる。関心対象領域の光学的にズームされた画像を取得することによって、画像は、より広い視野の画像の上でズームインする場合と比較して、より高い解像度でグラフィカルオーバレイ２１０のために使用できる。
【００４５】
図１３は、外科用顕微鏡１３０がデジタル顕微鏡である、眼科視覚化システム１０の構造図である。観察者１１０は、外科用顕微鏡１３０の実視野および／またはグラフィカルオーバレイ２１０を、表示装置１７２を使って観察できる。その点に関して、表示装置１７２は外部表示装置であってもよく、それによって、観察者１１０は術野１２２および／またはグラフィカルオーバレイ２１０を、アイピース１３６を通じて見ることに加えて、および／またはその代わりに、スリーンまたはその他の適当な表示領域上で見ることができる。表示装置１７２は、２次元画像を出力するように構成された２次元（２Ｄ）表示装置、例えば投射装置および／またはモニタ（例えば、フラットスクリーンまたはフラットパネルモニタ）等とすることができる。表示装置１７２は、外科用顕微鏡１３０と一体化でき、および／または独立コンポーネントとすることもできる。表示装置１７２は、３次元物体の３次元画像および／または２次元表現を出力するように構成された３次元（３Ｄ）表示装置とすることができる。例えば、民生用３Ｄモニタ、３Ｄテレビ、その他を表示装置１７２として実装できる。３Ｄ眼鏡を使用することにより、観察者１１０は光学顕微鏡のそれと同様の立体ビューを得ることができる。３Ｄプロジェクタを使って、術野１２２の映画のような３Ｄビューを提供できる。それに加えて、ホログラフ効果に基づく、眼鏡を用いない３Ｄディスプレイを実装できる。コンピューティングデバイス２６０は、術野１２２の２次元または３次元表示および／またはグラフィカルオーバレイ２１０を、光学ヘッドマウントディスプレイ、スマートグラス（例えば、Ｇｏｏｇｌｅ  Ｇｌａｓｓ）、その他等のウェアラブルデバイスに提供できる。コンピューティングデバイス１６０は、撮像装置１５２（複数の場合もある）からのデータを受け取り、関心対象領域を判断し、その後、合成ビデオストリームを３Ｄディスプレイ／プロジェクタに出力し、その中には関心対象領域の元の視野と拡大ビューの両方が含まれる。アイピース１３６は、外科用顕微鏡１３０から取り外すことができる。３Ｄディスプレイ／プロジェクタは、観察者１１０の眼の前で外科用顕微鏡１３０に取り付けて、ヘッドアップディスプレイを実装できる。
【００４６】
図１４は、眼科処置を視覚化する方法１４００のフロー図である。方法１４００は、図１５〜１７を参照するとよりよく理解できる。方法１４００は、プロセッサ、例えばコンピューティングデバイス１６０のプロセッサによって実行可能なコンピュータ命令を含むことができる。図のように、方法１４００は多数の列挙ステップを含むが、方法１４００の実施形態は、列挙ステップの前、その後、およびそれらの間に追加のステップを含んでもよい。いくつかの実施形態において、列挙ステップの１つまた複数を組み合わせ、省き、または異なる順序で実行してもよい。
【００４７】
方法１４００は、ステップ１４１０で、撮像装置１５２により取得された術野１２２の画像を受け取るステップを含むことができる。手術機器１４０と、血管２０４と視神経乳頭２０６等の各種の生体構造を含む術野１２２の例示的画像が図１５に示されている。方法１４００は、ステップ１４２０で、画像に基づいて術野１２２の中の関心対象領域を特定するステップを含むことができる。例えば、関心対象領域を特定するステップは、画像の中で、術野１２２の中に置かれた手術機器１４０の少なくとも一部を特定するステップを含むことができる。手術機器１４０の少なくとも一部は、手術機器１４０の少なくとも一部が術野１２２の中で移動する間に、画像中で特定できる。
【００４８】
図１６に示されるように、コンピューティングデバイス１６０は、手術機器１４０のマーカ１４２および／または先端１４４を特定できる。関心対象領域３１０は、マーカ１４２および／または先端１４４の周辺領域とすることができる。領域は、マーカ１４２および／または先端１４４の周囲の大きさと形状により画定できる。関心対象領域３１０は、正方形、長方形、多角形、円形、楕円形、その他の適当な形状、および／またはそれらの組合せとすることができる。関心対象領域３１０の大きさは、外科用顕微鏡１３０を使った視野全体に関して、約１％〜約５０％の間、約５％〜約４０％の間、約１０％〜約３３％の間、約２０〜約２５％の間、および／またはその他の適当な割合とすることができる。関心対象領域３１０の形状および／または大きさは、例えば入力装置１６２を使って、観察者１１０により設定できる。関心対象領域３１０の境界線に関連する表示データを表示装置１７２に提供し、境界線が外科用顕微鏡１３０を使って見ることができるようにすることができる。関心対象領域３１０の境界線は、コンピューティングデバイス１６０により実行される処理ステップを表すことができ、それによって、外科用顕微鏡１３０を使って輪郭を見ることができない。コンピューティングデバイス１６０は、インディケータ１４６に関連する表示データを生成して、手術機器１４０が追跡されていることを観察者１１０に知らせるために提供できる。
【００４９】
方法１４００は、ステップ１４３０で、グラフィカルオーバレイ２１０を生成するステップを含むことができる。グラフィカルオーバレイ２１０は、関心対象領域の拡大画像を含むことができる。方法１４００は、ステップ１４４０で、グラフィカルオーバレイ２１０を表示装置１７２に出力するステップを含むことができる。表示装置１７２は、術野１２２を画像化するように構成された外科用顕微鏡１３０と通信することができる。グラフィカルオーバレイ２１０は、図１７に示されているように、外科用顕微鏡１３０を使って見ることができる。グラフィカルオーバレイ２１０は、外科用顕微鏡１３０の視野の少なくとも一部の上に位置付けることができる。関心対象領域の拡大画像は、関心対象領域を特定する（ステップ１４２０）ために使用されたものと同じ撮像装置１５２から、または異なる撮像装置１５２からの画像データを使って生成できる。例えば、グラフィカルオーバレイ２１０を生成するステップは、撮像装置１５２、例えばと追跡および拡大モジュールの撮像装置１５２（図１）または追跡モジュール１８０の撮像装置１５２（図１１および１２）等により取得された画像に基づいて、グラフィカルオーバレイ２１０を生成するステップを含むことができる。
【００５０】
方法１４００は、撮像装置１５２、例えば拡大モジュール１９０の撮像装置１５２により取得された術野１２２の画像を受け取るステップを含むことができる。グラフィカルオーバレイ２１０を生成するステップは、投射モジュール１７０の撮像装置１５２により取得された画像に基づいて、グラフィカルオーバレイ２１０を生成するステップを含むことができる。方法１４００は、撮像装置１５２の少なくとも一部、例えば拡大モジュール１９０の撮像装置１５２を移動させる制御信号を提供するステップを含むことができる。拡大モジュール１９０の撮像装置１５２は、関心対象領域３１０の画像を取得可能とすることができる。方法１４００は、拡大モジュール１９０の撮像装置１５２により取得された関心対象領域３１０の画像を受け取るステップを含むことができる。グラフィカルオーバレイ２１０を生成するステップは、拡大モジュール１９０の撮像装置１５２により取得された画像に基づいてグラフィカルオーバレイ２１０を生成するステップを含むことができる。
【００５１】
グラフィカルオーバレイ２１０を出力するステップは、外科用顕微鏡１３０を使って見た時に固定位置にグラフィカルオーバレイ２１０を出力するステップを含むことができる。グラフィカルオーバレイ２１０を出力するステップは、外科用顕微鏡を使って見た時に異なる位置にグラフィカルオーバレイ２１０を出力するステップを含むことができる。グラフィカルオーバレイを出力するステップは、グラフィカルオーバレイ２１０の動きが手術機器１４０の少なくとも一部、例えばマーカ１４２および／または先端１４４の動きに対応するようにグラフィカルオーバレイ２１０を出力するステップを含む。グラフィカルオーバレイ２１０を透明な状態で出力し、外科用顕微鏡１３０を使って、グラフィカルオーバレイ２１０を通して術野１２２を見ることができるようにするステップを含む、グラフィカルオーバレイ２１０を出力するステップ。
【００５２】
本明細書に記載されている実施形態は、関心対象領域の高倍率での拡大を容易にすると同時に、手術中に広い視野を可能にする装置、システム、および方法を提供できる。上述の例は例示のためにすぎず、限定的とするものではない。当業者であれば開示された実施形態に適合するその他のシステムを容易に着想でき、それらは本開示の範囲内とする。したがって、本願は以下の特許請求の範囲によってのみ限定される。
【図１】
2018501881.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６ａ−６ｂ】
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【図７ａ−７ｂ】
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【図８ａ−８ｂ】
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【図９ａ−９ｂ】
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【図９ｃ−９ｄ】
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【図１０ａ−１０ｂ】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【国際調査報告】
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