(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
患者の術部からの光線に基いて術者により観察される観察像を取得する観察像取得手段と、
患者の術部からの光線に基いて撮像を行い、画像信号を取得する画像取得手段と、
患者の心拍に基づいて脈動を検出する脈動検出手段と、
前記脈動検出手段により脈動が検出されたか否かに基づいて、前記画像取得手段により取得される画像信号の出力を制御する出力制御手段と、
心拍の脈動が検出されたときに前記出力制御手段を介して出力された画像信号を表示する表示手段と、
を具備し、
前記観察像取得手段により取得された観察像と、前記表示手段に表示される脈動を含む画像との比較観察を可能にしたことを特徴とする手術用顕微鏡システム。
【請求項２】
患者の術部からの光線に基いて術者により観察される観察像を取得する観察像取得手段と、
患者の術部からの光線に基いて撮像を行い、画像信号を取得する画像取得手段と、
患者の心拍に基づいて脈動を検出する脈動検出手段と、
前記脈動検出手段により脈動が検出されたか否かに基づいて、前記画像取得手段により取得された画像信号を脈動を含む画像と、脈動がない画像の２種類の画像に振り分ける画像振り分け手段と、
前記画像振り分け手段により振り分けられた２種類の画像を並置して表示する表示手段と、を具備し、
前記表示手段に表示される脈動を含む画像と脈動のない画像との比較観察を可能にしたことを特徴とする手術用顕微鏡システム。
【請求項３】
患者の術部からの光線に基いて術者により観察される観察像を取得する観察像取得手段と、
患者の術部からの光線に基いて撮像を行い、画像信号を取得する画像取得手段と、
患者の心拍に基づいて脈動を検出する脈動検出手段と、
前記脈動検出手段により脈動が検出されたか否かに基づいて、前記画像取得手段により取得された画像信号の出力を制御する出力制御手段と、
心拍の脈動が検出されたときに前記出力制御手段を介して出力された画像信号と、前記観察像取得手段により取得された観察像とを、観察視野内に共に表示する表示手段と、
を具備し、
前記表示手段により視野内に共に表示される脈動を含む画像と、前記観察像との比較観察を可能にしたことを特徴とする手術用顕微鏡システム。
【請求項４】
患者の術部を照射するための光線を発生する光源と、該光源からの光線を遮断するシャッタと、該シャッタの開閉を制御するシャッタ制御手段とを備えた照明光源と、
患者の術部からの光線に基いて術者により観察される観察像を取得する観察像取得手段と、
患者の心拍に基づいて脈動を検出する脈動検出手段と、
前記脈動検出手段により脈動が検出される周期に合わせてパルス信号を出力するパルス信号出力手段と、
を具備し、
前記シャッタ制御手段は、脈動を含む観察像と、脈動のない観察像とが所定の割合で得られるように、前記パルス信号の周波数に基づいた周波数で前記シャッタを開閉させることを特徴とする手術用顕微鏡システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は撮像システムに関し、例えば脳神経外科、耳鼻科咽喉科、整形・形成外科、および眼科などにおいて、微小な患部を手術する際に用いられる手術用顕微鏡システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、脳神経外科においては、より微細な手術を確実に行うために、術部を立体で拡大観察する手術用顕微鏡システムが使われている。
【０００３】
脳神経外科の手術においては、術部の正常な多くの血管の中から、障害により血流が悪くなっているほんの一部の血管を発見する方法が提案されている。
【０００４】
例えば、特開平６−２６５７９４号公報は次のような方法を提案している。血流の悪い部分は、脈を打ったときに、一瞬その部位の血管が膨れることが知られている。そこで、手術用顕微鏡に備えられたＴＶカメラを用いて観察映像を記録し、記録した画像をコマ送りで再生して一瞬膨らむ血管を探すことにより異常な血管の位置を観察していた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、手術用顕微鏡システムを使用して血流の悪い異常な血管を発見するためには、手術を中断しシステムを操作して、血管が膨らんでいる保存画像を探す必要があり少なからぬ時間を要する。また、コマ送りされる多くの画像のうち、血流の悪い異常血管を発見できるのは、脈を打ったときの画像だけであり、見落とされることが多かった。そのため実際の手術では、手術が長時間となることもあり、また、上述した方法を取ったとしても、血流の悪い異常な血管を発見することが困難な場合があった。
【０００６】
本発明はこのような課題に着目してなされたものであり、その目的とするところは、観察視野内に存在する血流の悪い異常な血管等の異常部位を容易に発見できる手術用顕微鏡システムを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明の第１の態様に係る手術用顕微鏡システムは、患者の術部からの光線に基いて術者により観察される観察像を取得する観察像取得手段と、患者の術部からの光線に基いて撮像を行い、画像信号を取得する画像取得手段と、患者の心拍に基づいて脈動を検出する脈動検出手段と、前記脈動検出手段により脈動が検出されたか否かに基づいて、前記画像取得手段により取得される画像信号の出力を制御する出力制御手段と、心拍の脈動が検出されたときに前記出力制御手段を介して出力された画像信号を表示する表示手段と、を具備し、前記観察像取得手段により取得された観察像と、前記表示手段に表示される脈動を含む画像との比較観察を可能にする。
また、本発明の第２の態様に係る手術用顕微鏡システムは、患者の術部からの光線に基いて術者により観察される観察像を取得する観察像取得手段と、患者の術部からの光線に基いて撮像を行い、画像信号を取得する画像取得手段と、患者の心拍に基づいて脈動を検出する脈動検出手段と、前記脈動検出手段により脈動が検出されたか否かに基づいて、前記画像取得手段により取得された画像信号を脈動を含む画像と、脈動がない画像の２種類の画像に振り分ける画像振り分け手段と、前記画像振り分け手段により振り分けられた２種類の画像を並置して表示する表示手段と、を具備し、前記表示手段に表示される脈動を含む画像と脈動のない画像との比較観察を可能にする。
また、本発明の第３の態様に係る手術用顕微鏡システムは、患者の術部からの光線に基いて術者により観察される観察像を取得する観察像取得手段と、患者の術部からの光線に基いて撮像を行い、画像信号を取得する画像取得手段と、患者の心拍に基づいて脈動を検出する脈動検出手段と、前記脈動検出手段により脈動が検出されたか否かに基づいて、前記画像取得手段により取得された画像信号の出力を制御する出力制御手段と、心拍の脈動が検出されたときに前記出力制御手段を介して出力された画像信号と、前記観察像取得手段により取得された観察像とを、観察視野内に共に表示する表示手段と、を具備し、前記表示手段により視野内に共に表示される脈動を含む画像と、前記観察像との比較観察を可能にする。
また、本発明の第４の態様に係る手術用顕微鏡システムは、患者の術部を照射するための光線を発生する光源と、該光源からの光線を遮断するシャッタと、該シャッタの開閉を制御するシャッタ制御手段とを備えた照明光源と、患者の術部からの光線に基いて撮像を行い、画像信号を取得する画像取得手段と、患者の心拍に基づいて脈動を検出する脈動検出手段と、前記脈動検出手段により脈動が検出される周期に合わせてパルス信号を出力するパルス信号出力手段と、を具備し、前記シャッタ制御手段は、脈動を含む観察像と、脈動のない観察像とが所定の割合で得られるように、前記パルス信号の周波数に基づいた周波数で前記シャッタを開閉させる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。
【０００９】
（第１実施形態）
（構成）
図１は、本発明の第１実施形態に係る撮像システムの全体構成を示す図である。１は手術用顕微鏡、２は心臓の鼓動を検出する心電計、３は同期回路、４は画像表示モニターである。上記した手術用顕微鏡１と、心電計２と、画像表示モニター４はそれぞれ、同期回路３に接続されている。
【００１０】
また、心電計２には患者の体表面に貼り付けられた電極３１が接続されている。
【００１１】
図２は、図１に示す手術用顕微鏡の光学系の構成を示す図である。本実施形態の手術用顕微鏡の光学系は、破線で囲われた観察光学系５と、同じく破線で囲われた撮影光学系６からなる。
【００１２】
まず観察光学系５について説明する。観察光学系５は、対物レンズ７と、左右一対の変倍光学系８ａ、８ｂと、光束を２つに分けるビームスプリッター９と、左右一対の結像光学系１０ａ、１０ｂと、左右一対の接眼レンズ１２ａ、１２ｂとから構成される。また、１１ａ、１１ｂは、結像光学系１０ａ、１０ｂによって形成される各々の結像点である。
【００１３】
次に、撮影光学系６について説明する。撮影光学系６は、結像光学系１４と、この結像光学系１４による結像点に置かれた撮像素子１５と、この撮像素子１５を制御し、その出力を画像信号に変換するカメラコントロールユニット（以下、ＣＣＵと呼ぶ）１６とから構成される。
【００１４】
図３は、図１で説明した同期回路３の構成を示すブロック図である。この同期回路３には３つの外部端子１７〜１９が設けられており、１７は画像信号入力端子、１８は心電図入力端子、１９は画像信号出力端子である。画像信号入力端子１７は、図示せぬケーブルによりＣＣＵ１６（図２）に接続される。また、心電図入力端子１８は、図示せぬケーブルにより心電計２（図１）に接続される。また、画像信号出力端子１９は、図示せぬケーブルにより画像表示モニター４（図１）に接続される。
【００１５】
同期回路３は、心電図信号から心臓の鼓動を識別する心電図信号識別部２０と、上記画像信号入力端子１７及び心電図入力端子１８を接続するスイッチ２２と、このスイッチ２２を制御するスイッチ制御回路２１とから構成される。
【００１６】
さらに、上記した心電計２と心電計２の電極とは心拍検出器を構成し、上記した画像表示モニター４と同期回路３とは同期観察手段を構成する。
【００１７】
（作用）
以下に、上記した構成の作用を説明する。図２の術部Ｐを発した光は、対物レンズ７、変倍光学系８ａ、８ｂ、ビームスプリッター９、結像光学系１０ａ、１０ｂ、接眼レンズ１２ａ、１２ｂを介して術者に到達する。術者はこの光により、顕微鏡観察像の立体観察を行う。
【００１８】
また、術部Ｐを発した光は、ビームスプリッター９で分割されて、結像レンズ１４によって、撮像素子１５上で結像されることにより、撮像が行われる。撮像素子１５からの出力信号は、ＣＣＵ１６で画像信号に変換される。この撮像された画像を以後、撮像画像と呼ぶ。
【００１９】
また、患者の体表面に貼り付けられた電極３１を介して得られた心電状態を表わす信号は心電計２により増幅されて心電図信号として出力される。
【００２０】
心電図信号は心電図入力端子１８を介して同期回路３に入力される。心電図信号識別部２０は、入力された心電図信号が閾値に達しているかで心臓が脈を打っている時（脈動時）か、それ以外の時かを判断する。そして、脈動時であると判断された場合には、スイッチ制御回路２１に識別信号を送り、本識別信号の入力によりスイッチ２２を閉じて画像信号入力端子１７と画像信号出力端子１９を接続する。これによって、心臓が脈動したときの撮像画像がＣＣＵ１６から画像信号入力端子１７を介して入力され、画像信号出力端子１９を介して出力されて画像表示モニター４に表示される。この画像を以後モニター表示画像と呼ぶ。
【００２１】
図４（Ａ）、（Ｂ）は、手術用顕微鏡で同じ術部を観察した時に得られる顕微鏡観察像あるいはモニター表示画像を示している。
【００２２】
図４（Ａ）は脈動時以外に観察される像であり、図４（Ｂ）は脈動時に観察される像である。また、１００は正常な血管、１０１は血流の悪い異常な血管である。また、脈動時に観察される像のＡ部は、血流の悪い異常な血管１０１の異常部位を示している。
【００２３】
血流の悪い異常な血管１０１は、顕微鏡観察像として、脈動時以外に観察される像（図４（Ａ））と、脈動時に観察される像（図４（Ｂ））の両方に、ある割合で観察される。しかし、図４（Ｂ）に示すような脈動時の観察像は観察される頻度が極めて低いため術者には認識されにくく、通常、術者により観察されるのは、図４（Ａ）に示すような脈動時以外の観察像である。
【００２４】
一方、画像表示モニター４には、上記した方法により図４（Ｂ）に示すようなモニター表示画像が表示されるので、血管の一部が膨れた部位（Ａで示す部位）が観察される。術者は画像表示モニター４のモニター表示画像と手術用顕微鏡１の顕微鏡観察像とを比較することで異常な血管の有無を診断する。
【００２５】
（効果）
上記した第１実施形態によれば、ＣＣＵ１６からの撮像画像を心電図信号に同期して画像表示モニター４に表示する構成としたので、異常な血管が脈動している瞬間をモニター表示画像から確実に把握することができる。さらに、術者は、顕微鏡観察像とモニター表示画像とを比較することで異常な血管の有無を確実に診断できる。
【００２６】
（第２実施形態）
（構成）
以下に本発明の第２実施形態を説明する。第２実施形態は、上記した第１実施形態における同期回路３の代わりに、心電図同期画像処理回路を設けたことを特徴とする。
【００２７】
図５は、第２実施形態における心電図同期画像処理回路１０２の構成を示す図である。心電図同期画像処理回路１０２には３つの外部端子２４〜２６が設けられており、２４は画像信号入力端子、２５は画像信号出力端子、２６は心電図入力端子である。画像信号入力端子２４は、図示せぬケーブルにより前記手術用顕微鏡のＣＣＵ１６（図２）に接続されている。画像信号出力端子２５は、図示せぬケーブルにより画像表示モニター４（図１）に接続されている。心電図入力端子２６は、図示せぬケーブルにより心電計２（図１）に接続されている。
【００２８】
心電図同期画像処理回路１０２は、心電図信号識別部２０と同様に、心電図信号から心臓の鼓動を識別する心電図信号識別部２７と、画像の振り分けを行なって後述する画像メモリに書き込む画像振り分け回路２８と、それぞれモニター１画面分の画像データを記憶する画像メモリ２９ａ，２９ｂと、画像処理を行なうミキサー３０とから構成される。
【００２９】
さらに、画像表示モニター４と心電図同期画像処理回路１０２とは同期観察手段を構成する。
【００３０】
（作用）
以下に、上記した構成の作用を説明する。まず、心電図同期画像処理回路１０２の心電図入力端子２５を介して心電図信号を入力する。心電図信号識別部２７は、入力された心電図信号が閾値に達しているか否かで心臓が脈を打っている時か、それ以外の時かを判断する。そして、脈を打っている時であると判断された場合には、画像振り分け回路２８に識別信号を送る。
【００３１】
画像振り分け回路２８はまず、画像信号入力端子２４より入力される画像信号を画像データに変換する。次に、心電図信号識別部２７から識別信号が送られてきているときには、メモリ２９ａに前記画像データを送り、それ以外のときはメモリ２９ｂに前記画像データを送る。
【００３２】
ミキサー３０は、メモリ２９ａ、２９ｂから画像データを読み込み、２つの画像が横に並ぶように一画面に合成し、その画像を画像出力信号に変換して、画像信号出力端子２５を介して画像表示モニター４に送る。
【００３３】
図６は、画像表示モニター４に表示される像の一例を示す図である。画像表示モニター４には、図６に示すように、異常な血管が脈動している像４ｂと、脈動していない像４ａとが横に並んだ状態で画像として表示される。
【００３４】
（効果）
上記した第２実施形態によれば、モニター４に異常な血管が脈動している瞬間の画像と、そうでないときの画像を同時に表示するようにしたので、術者は、画像表示モニター４に表示された２つの画像を比較することで異常な血管の有無を容易に診断でき、モニター表示画像と顕微鏡観察像とを見比べる必要がない。
【００３５】
（第３実施形態）
（構成）
以下に本発明の第３実施形態を説明する。第３実施形態は上記した第１実施形態と比較して次の４点が異なる。
【００３６】
（１）前記したビームスプリッター９（図２）の代わりに、左右一対の光束両方を分割するビームスプリッターが配置されていること。
【００３７】
（２）左右一対の光束それぞれに対して撮影系が配置されていること。
【００３８】
（３）前記した画像表示モニター４の代わりに、手術用顕微鏡の視野内に左右別々の画像を表示する、左右一対の視野内表示機能が設けられ、モニター表示画像を表示すること。
【００３９】
（４）前記した同期回路３と同じ構成の同期回路が２つ配置され、一方が、右側の視野内表示機能を備えてＣＣＵと接続され、もう一方が左側の視野内表示機能を備えてＣＣＵと接続される。
【００４０】
さらに、視野内表示機能と心電図同期画像処理回路１０とは同期観察手段を構成する。
【００４１】
図７は、手術用顕微鏡の光学系の構成を示す図である。ここでは、本実施形態の手術用顕微鏡の光学系のうち、図２に示す光学系と異なる点のみについて説明する。
【００４２】
まず、撮影光学系１０３について説明する。撮影光学系１０３は、左右一対の結像光学系１０４ａ、１０４ｂと、結像光学系１０４ａ、１０４ｂの結像点におかれた左右一対の撮像素子１０５ａ、１０５ｂと、撮像素子１０５ａ、１０５ｂを制御し、その出力を画像信号に変換するＣＣＵ１０６ａ、１０６ｂとから構成される。
【００４３】
次に、視野内表示の光学系３１ａ、３１ｂの構成要素について説明する。光学系３１ａは、視野内表示モニター３２ａと、レンズ３３ａと、結像レンズ３４ａとから構成される。視野内表示モニター３２ａはＣＣＵ１０６ａに前記した同期回路３と同じ構成の回路を介して図示せぬケーブルにより接続されている。
【００４４】
同様にして、光学系３１ｂは、視野内表示モニター３２ｂと、レンズ３３ｂと、結像レンズ３４ｂとから構成される。視野内表示モニター３２ｂは前記した同期回路３と同じ構成の回路を介して図示せぬケーブルにより、ＣＣＵ１０６ｂに接続されている。
【００４５】
次に観察光学系５について説明する。観察光学系５には、映像を視野内に導く左右一対のプリズム３５ａ，３５ｂが設けられている。このプリズム３５ａ，３５ｂは、その端面の一辺が接眼レンズ１２ａ、１２ｂに平行であり、その端面が結像点１１ａ、１１ｂと一致するように配置されている。また、前記左右一対の結像光学レンズ３４ａ、３４ｂによる左右一対の結像点は結像点１１ａ、１１ｂと一致する。観察光学系５にはさらに、左右一対の光束を２つに分割するビームスプリッター２００が設けられている。
【００４６】
（作用）
以下に、上記した構成の作用を説明する。まず、左右一対の視野内表示モニター３２ａ、３２ｂは前記画像表示モニター４と同様に、血流の悪い異常な血管が膨らんでいる瞬間の映像を表示する。視野内表示モニター３２ａ、３２ｂで表示された画像は左右一対のレンズ３３ａ、３３ｂ、結像光学系結像レンズ３４ａ、３４ｂ、映像を視野内に導くプリズム３５ａ，３５ｂを経て、手術用顕微鏡の観察視野内の一部に表示され、それを術者が観察する。
【００４７】
図８は、第３実施形態を実施した場合の顕微鏡観察視野で観察される像の一例を示す図である。図８は、右眼の表示例を示している。この観察される視野３８内に表示される観察像３９を視野内表示画像と呼ぶ。右眼に表示される視野内表示画像は右側の撮像素子で撮影された撮像画像であり、左眼に表示された視野内表示画像は左側の撮像素子で撮影された撮像画像であるため、術者は視野内表示画像を立体観察することになる。
【００４８】
（効果）
上記した第３実施形態によれば、顕微鏡視野内に異常な血管が脈動している瞬間の画像とそうでないときの画像を顕微鏡視野内に同時に表示するようにしたので、顕微鏡視野内の２つの画像を比較することで異常な血管の有無を診断できる。このため、診断のために手術用顕微鏡から眼を離さず診断できるのでわずらわしくない。さらに、撮影画像を立体視できるため、血流の悪い異常な血管の膨らみをより正確に診断できる。
【００４９】
（第４実施形態）
（構成）
以下に本発明の第４実施形態を説明する。図９は、本発明の第４実施形態に係る撮像システムの全体構成を示す図である。４０は手術用顕微鏡、２は心電計、４１は同期シャッター制御回路、４２は手術用顕微鏡の照明光源である。心電計２、手術用顕微鏡の照明光源４２は同期シャッター制御回路４１に接続されている。また、照明光源４２はライトガイドを通じて鏡体に接続されている。また、心電計２には患者の体表面に貼り付けられた電極３１が接続されている。
【００５０】
図１０は、図９に示す手術用顕微鏡の光学系の構成を示す図である。本実施形態の手術用顕微鏡の光学系は、観察光学系２０９と、照明光学系４３とからなる。
【００５１】
まず観察光学系２０９について説明する。観察光学系２０９は、対物レンズ７と、紙面垂直方向に並べられた左右一対の変倍光学系８ａ、８ｂと、紙面垂直方向並べられた左右一対の結像光学系１０ａ、１０ｂと、紙面垂直方向に並べられた左右一対の接眼レンズ１２ａ、１２ｂとから構成される。１１ａ、１１ｂは前記結像光学系１０ａ、１０ｂによって形成される各々の結像点であり、紙面垂直方向に並んでいる。
【００５２】
次に照明光学系４３について説明する。照明光学系４３は、上記照明光源４２に接続されたライトガイドの出射口４４と、照明レンズ２１０と、照明プリズム４５とからなる。
【００５３】
図１１は、上記した照明光源４２の構成を示す図である。照明光源４２は、照明用ランプ４６と、集光レンズ４７と、シャッター４８と、シャッター４８を駆動するモーター４９と、モーター４９を駆動し同期シャッター制御回路に接続されている、モータードライバ５０とから構成されている。５１はライトガイドの受光部である。
【００５４】
なお、手術用顕微鏡光源内に設けられた照明光を遮断するシャッター４８と、シャッターの開閉を制御する同期シャッター制御回路４１と、手術用顕微鏡の観察光学系２０９とは同期観察手段を構成する。
【００５５】
（作用）
以下に、上記した構成の作用を説明する。まず、同期シャッター制御回路４１の作用を説明する。同期シャッター制御回路４１は心電計２から心電図信号を受け取り、その心電図信号が閾値に達しているか否かにより、心臓が脈を打っている時（脈動時）か、それ以外の時かを判断し、心電図の周期にあわせて心電図の周期のパルス信号を発振する。
【００５６】
次に、照明光源４２の作用を説明する。照明光源４２内のモータドライバ５０は、心電図の周期のパルス信号が同期シャッター制御回路４１から入力されるとモーター４９を駆動し、入力されたパルス信号の周波数に対し、任意倍の周波数でシャッター４８を開閉する。シャッター４８が開いているとき、照明用ランプ４６より発せられた光は、集光レンズ４７、ライトガイドの受光部５１を介してライトガイドに送られる。
【００５７】
このライトガイドから伝達された照明光は、ライトガイドの出射口４４、照明レンズ２１０、照明プリズム４５、対物レンズ７を介して術部Ｐに照射される。術部Ｐからの反射光は観察光学系５を通り術者に観察される。
【００５８】
次に、シャッター４８がパルス信号の３倍の周波数で開閉している場合の作用を説明する。
【００５９】
図１２は、シャッター４８の開閉タイミングと、同期シャッター制御回路４１から出力されるパルス信号の波形との関係を示す図である。図１２のグラフの横軸は時刻をあらわす。縦軸はパルス信号の出力値である。１０７はパルス信号の波形である。また、△印と×印はともにシャッター４８が開かれているときを示しているが、×印の時はパルス信号が出力されていないときであり、△印の時はそれ以外の時である。そのため、×印の時は、図４（Ｂ）に示す像のように血流の悪い異常な血管が膨らんだ像が表示されるが、△印の時は図４（Ａ）に示すような表示がなされる。この場合、図４（Ｂ）の像が１回表示されると、図４（Ａ）の像は２回の割合で表示される。これにより術者は、血流の悪い異常な血管の異常部位Ａが脈動している状態を観察することができる。
【００６０】
（効果）
上記した第４実施形態によれば、心電図の周期と同期して照明光を発光させて、術者に異常部位が脈動して見えるようにしたので、術者は容易に異常部位を診断できる。また、第３実施形態と同様に、術者は顕微鏡の接眼レンズから眼を離さないで診断できる。
【００６１】
さらに、視野内表示用光学系、撮影光学系が不要であり、光源のライトガイドに心電図と同期するシャッターを設ければよいため、安価に実施できる。
【００６２】
（第５実施形態）
（構成）
以下に本発明の第５実施形態を説明する。第５実施形態の全体構成は図１から心電計２を除くとともに、図１の同期回路３の代わりに後述する画像比較画像処理回路を備えていることを特徴とする。この画像比較画像処理回路は、手術用顕微鏡１および画像表示モニター４に接続される。
【００６３】
また、手術用顕微鏡の観察光学系、撮影光学系の構成については第１実施形態と全く同様である。
【００６４】
図１３は、本発明の第５実施形態の画像比較画像処理回路２０１の構成を示す図である。画像比較画像処理回路２０１には２つの外部端子２０２、２０３が設けられており、２０２は画像信号入力端子であり、図示せぬケーブルでＣＣＵ１６（図２）に接続されている。また、２０３は画像信号出力端子であり、図示せぬケーブルで画像表示モニター４（図１）に接続されている。
【００６５】
画像比較画像処理回路２０１は、画像信号を画像データに変換する画像信号変換回路２０４と、画像データをその時刻のデータとともに保存する画像保存装置２０５と、画像保存装置２０５から保存された任意の時刻の画像データを読み出して出力する画像読み出し回路２０６と、入力された２つの画像の各々画素データを比較して輝度の差が閾値を超えた画素の座標値を出力する画像比較回路２０７と、入力された画像データに、指定された座標値に変換した画素に特別色で重像し、その画像データを画像信号に変換して出力する画像処理回路２０８とから構成される。
【００６６】
（作用）
以下に、上記した構成の作用を説明する。ＣＣＵ１６（図２）から入力された画像信号は、画像信号入力端子２０２を介して画像比較画像処理回路２０１に入力され、画像信号変換回路２０４によって画像データに変換される。以後、この変換された画像データを撮像画像データと呼ぶ。撮像画像データは、時刻の情報とともに画像保存装置２０５に保存され、同時に画像比較回路２０７、画像処理回路２０８にも入力される。
【００６７】
同時に、画像読み出し回路２０６は、画像保存装置２０５から前もって設定した任意の時間前に保存された画像データを読み出し、画像比較回路２０７に入力する。以後この読み出された画像データを保存画像データとよぶ。
【００６８】
画像比較回路２０７は、入力された保存画像データと撮影画像データの座標の対応する各々の画素の輝度について差分を計算する。そして、その値が閾値を越えた画素は鬱血が発生していると判断し、その画素の座標データを画像処理回路２０８に入力する。以後、この座標データを鬱血発生箇所座標データと呼ぶ。
【００６９】
画像処理回路２０８は、撮像画像データと鬱血発生箇所座標データを受け取って、鬱血発生箇所座標データに対応する撮像画像データには特別色を重像する画像処理を施し、画像信号出力端子２０３を介して出力する。撮像画像データは画像表示モニター４（図１）に表示される。術者は画像表示モニター４を観察して、特別色が重像された部分を観察し、鬱血の発生を診断する。
【００７０】
（効果）
上記した第５実施形態によれば、画像表示モニター４上に鬱血が発生している場所に特別色が重像された状態で、撮影画像が表示されるため、術者は容易に鬱血の発生を診断できる。
【００７１】
（第６実施形態）
（構成）
以下に本発明の第６実施形態を説明する。第６実施形態は、上記した第５実施形態と比較して次の２点が異なる。
【００７２】
（１）顕微鏡の光学系が、図７に示す第３実施形態と同じ光学系であり、観察光学系５、撮影光学系１０３、視野内表示光学系３１ａ、３１ｂを備えている。なお、視野内表示光学機能は画像表示モニター４の代わりである。
【００７３】
（２）画像比較画像処理回路２０１と同じ構成の画像比較画像処理回路が２つあり、一方の画像比較画像処理回路は右側の視野内表示機能を備え、一方のＣＣＵと接続されている。もう一方の画像比較画像処理回路は左側の視野内表示機能を備え、他方のＣＣＵと接続されている。
【００７４】
視野内表示モニター３２ａは、画像比較画像処理回路２０１と同じ構成の画像比較画像処理回路を介してＣＣＵ１０６ａに接続されている。同様に、視野内表示モニター３２ｂは、画像比較画像処理回路２０１と同じ構成の画像比較画像処理回路を介してＣＣＵ１０６ｂに接続されている。
【００７５】
（作用）
以下に、上記した構成の作用を説明する。左右一対の視野内表示モニター３２ａ、３２ｂには、第５実施形態の画像表示モニター４と同様に、鬱血が発生した部分に特別色が重像された画像が表示される。このとき、右眼に表示される視野内表示画像は右側の撮像素子で撮影された撮像画像に画像比較画像処理回路２０１で画像処理を施したものであり、左眼に表示された視野内表示画像は左側の撮像素子で撮影された撮像画像に画像比較画像処理回路２０１で画像処理を施したものであるため、術者は視野内表示画像を立体観察することになる。
【００７６】
（効果）
上記した第６実施形態によれば、視野内表示モニター３２ａ、３２ｂ上に表示される撮影画像の鬱血が発生している場所に特別色が重像されるため、術者は容易に鬱血の発生を診断でき、診断のために手術用顕微鏡から眼を離さず診断できるようになり、わずらわしくない。
【００７７】
上記した具体的な実施形態から以下のような構成の発明を抽出することができる。
【００７８】
付記１．観察画像を撮影する撮影手段と画像を表示する表示手段を有する手術用顕微鏡において、
患者の心臓の鼓動を検出する心拍検出器と、
前記心拍検出器によって検出された心臓の鼓動と関連付けて、撮影手段によって撮影された画像を表示手段に表示させる同期表示手段と、
を備えることを特徴とする手術用顕微鏡システム。
【００７９】
付記２．２つ以上の画像を前記表示手段に同時に表示するために画像処理する、画像混合手段を備えることを特徴とする付記１に記載する手術用顕微鏡システム。
【００８０】
付記３．前記画像表示手段として、画像を手術顕微鏡観察視野内に表示する視野内表示装置、又は手術顕微鏡観察視野内に重像する重像表示装置を備えることを特徴とする付記１または付記２に記載する手術用顕微鏡システム。
【００８１】
付記４．術部を照明する照明手段を有する手術用顕微鏡システムにおいて、
照明を遮る照明遮断手段と前記心拍検出器と前記心拍検出器によって検出された心臓の鼓動と関連付けて、前記照明遮断手段を制御する照明制御手段を備えることを特徴とする手術用顕微鏡システム。
【００８２】
付記５．観察画像を撮影する撮影手段と、撮影された画像を保存する画像保存手段と、画像を表示する画像表示手段を有する手術用顕微鏡システムにおいて、
保存された画像を比較する画像比較手段と、
画像の相違点を術者に知らせる通知手段と、
を備えることを特徴とする手術用顕微鏡システム。
【００８３】
付記６．前記画像比較手段は、比較する画像の対応する画素の輝度の差分値で比較する画素差分値画像比較手段であることを特徴とする付記５．に記載する手術用顕微鏡システム。
【００８４】
付記７．前記画像表示手段として、画像を手術顕微鏡観察視野内に表示する視野内表示装置、又は手術顕微鏡観察視野内に重像する重像表示装置を備えることを特徴とする付記５または付記６に記載する手術用顕微鏡システム。
【００８５】
（付記１〜４の従来技術）
従来、脳神経外科においては、より微細な手術を確実に行うために、術部を立体で拡大観察する手術用顕微鏡システムが使われている。
【００８６】
脳神経外科の手術においては、術部の正常な多くの血管の中から、ほんの一部の障害により血流が悪くなっている血管を発見する方法が提案されている。
【００８７】
例えば、特開平６−２６５７９４号公報は次のような方法を提案している。血流の悪い部分は、脈を打ったときに、一瞬その部位が膨れる。そこで、手術用顕微鏡に備えられたＴＶカメラを用いて観察映像を記録し、記録した画像をコマ送りで再生して一瞬膨らむ血管をさがし、異常な血管の位置を観察していた。
【００８８】
（付記１〜４の発明が解決しようとする課題）
しかし、手術用顕微鏡システムを使用して血流の悪い異常な血管を発見するためには、手術を中断しシステムを操作して、血管が膨らんでいる保存画像を探す必要があり時間がかかった。また、コマ送りされる多くの画像のうち、血流の悪い異常血管を発見できるのは、脈を打ったときの画像だけであり、見落とされることが多かった。そのため実際の手術では、手術が長時間となることもあり、上述した方法を取ったとしても、血流の悪い異常な血管を発見することが難しかった。
【００８９】
したがって、観察視野内に存在する血流の悪い異常な血管などの異常部位を容易に発見できる手術用顕微鏡システムを提供することを目的とする。
【００９０】
（付記５〜７の従来技術）
従来、脳神経外科の手術では脳ベラなどを使用して術部の周辺の組織を押さえることが行なわれているが、圧迫が強すぎるとその部位の機能が損なわれる。圧迫が強すぎることは術部の鬱血によりその部位の色が徐々に変化することで確認できるが、その変化が徐々に起こるため発生が気付きにくい。そこで、鬱血の発生を判断しやすくするためには、特開平６−２６５７９４号公報に開示されているような方法があった。それは、手術用顕微鏡に備えられた術部の撮影手段を用いて、手術用顕微鏡の視野を撮影し一定時間後に、撮影された画像と顕微鏡の観察像で色の違いを比較し、色に変化がある部位に鬱血が起きていると判断する方法である。
【００９１】
（付記５〜７の発明が解決しようとする課題）
しかし、手術部位に鬱血が発生しているかどうかを判断するために、一定時間前の画像を再生する作業が必要であった。さらに、また、脳ベラは複数使用して手術を行うため、それらすべての場所について鬱血の発生を観察比較する必要があり手間がかかった。そのため実際には、上述した方法を取ったとしても、鬱血の発生は術者の経験などにより正確に診断することが難しかった。
【００９２】
したがって、手術中に術部に発生する鬱血が起きたことを術者が正確に診断できる手術用顕微鏡システムを提供することを目的とする。
【００９３】
【発明の効果】
本発明によれば、観察視野内に存在する血流の悪い異常な血管などの異常部位を容易に発見できる手術用顕微鏡システムが提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の第１実施形態に係る撮像システムの全体構成を示す図である。
【図２】図１に示す手術用顕微鏡の光学系の構成を示す図である。
【図３】図１で説明した同期回路３の構成を示すブロック図である。
【図４】手術用顕微鏡で同じ術部を観察した時に得られる顕微鏡観察像あるいはモニター像を示す図である。
【図５】本発明の第２実施形態における心電図同期画像処理回路１０２の構成を示す図である。
【図６】画像表示モニター４に表示される像の一例を示す図である。
【図７】本発明の第３実施形態における手術用顕微鏡の光学系の構成を示す図である。
【図８】第３実施形態を実施した場合の顕微鏡観察視野で観察される像の一例を示す図である。
【図９】本発明の第４実施形態の全体システムを示す図である。
【図１０】図９に示す手術用顕微鏡の光学系の構成を示す図である。
【図１１】照明光源４２の構成を示す図である。
【図１２】シャッター４８の開閉タイミングと、同期シャッター制御回路４１から出力されるパルス信号の波形との関係を示す図である。
【図１３】本発明の第４実施形態の画像比較画像処理回路２０１の構成を示す図である。
【符号の説明】
１  手術用顕微鏡
２  心電計
３  同期回路
４  画像表示モニター
５  観察光学系
６  撮影光学系
７  対物レンズ
８ａ、８ｂ  変倍光学系
９  ビームスプリッター
１０ａ、１０ｂ  結像光学系
１２ａ、１２ｂ  接眼レンズ
１４  結像光学系
１５  撮像素子
１６  カメラコントロールユニット（ＣＣＵ）
１７  画像信号入力端子
１８  心電図入力端子
１９  画像信号出力端子
２０  心電図信号識別部
２１  スイッチ制御回路
２２  スイッチ
３１  電極
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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