DE4032207A1

DE4032207A1 - Medical microscope for remote viewing and recording - uses data from multi-link mechanism to compute XYZ coordinates

Info

Publication number: DE4032207A1
Application number: DE4032207A
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Fujiware; Shigeo Tokunaga
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1989-10-16
Filing date: 1990-10-11
Publication date: 1991-04-25
Also published as: JP3021561B2; JPH03205048A

Abstract

A microscope (11) with a long-range viewing capability is attached through parallel and rotational links (7,12,13,15) to the end of a body-scanner (1). Positional data from the focus mechanism and links (7,12,13,14,15) is passed to a microprocessor (18) where the position of the viewing field (P1) is calculated in terms of rectangular coordinates (X,Y,Z) with respect to an initial reference position (Po). The three coordinates are displayed in the microscope viewing field and stored in the computer for further use. In an alternative form the device is mounted on a mobile stand suitable for more general use in medical examination. ADVANTAGE - Enables microscopic examination at distance.

Description

Die Erfindung betrifft ein chirugisches Mikroskopgerät, das in der Lage ist, Koordinaten eines Beobachtungspunktes zu erkennen.The invention relates to a surgical microscope device, that is able to coordinate an observation point to recognize.

Wird bei chirurgischen Operationen ein Mikroskop verwen det, so wird üblicherweise ein betroffener Teil mittels CT oder MRT (nuclear magnetic resonance tomography) lokali siert, eine Körperfläche aufgeschnitten, und in das Gewebe bis zu dem befallenen Teil eingedrungen, um eine medizi nische Behandlung durchzuführen. Ist der befallene Teil klein oder wird eine kleine Öffnung gebildet, so ist es durch das nur approximative Erfassen der Stelle des befal lenen Teiles beim Eindringen in das Gewebe schwierig, un mittelbar zum befallenen Teil zu gelangen. Hierdurch wird die zum Durchführen der chirurgischen Operation erforder liche Zeitspanne vergrößert, oder die chirurgische Opera tion muß wiederholt werden. A microscope is used in surgical operations an affected part is usually scanned using CT or MRI (nuclear magnetic resonance tomography) local siert, a body surface cut open, and into the tissue penetrated to the affected part to medizi perform African treatment. Is the infested part small or if a small opening is formed, it is by only approximating the position of the befal lene part difficult to penetrate into the tissue, un to get indirectly to the affected part. This will necessary to perform the surgical operation time span, or the surgical opera tion must be repeated.

Eine solche Situation stellt ein ganz entscheidendes Pro blem dar, besonders bei chirurgischen Operationen an in neren Organen; dies kann sogar zu einem Mißlingen der Ope ration führen. Deswegen geht es bei dem schnellen und zielsichern Erreichen der befallenen Teile bei Operationen an inneren Organen häufig um Leben und Tod.Such a situation represents a very crucial pro blem, especially during surgical operations on in organs; this can even cause the ope to fail ration lead. That's why it's fast and unerringly reaching the affected parts during operations on internal organs often for life and death.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein chirurgi sches Mikroskopgerät zu schaffen, das die örtliche Zuord nung zwischen einem befallenen Teil und einem betrachteten Punkt exakt zu erfassen erlaubt.The invention has for its object a surgeon microscope device to create the local assignment between an infected part and an observed one Point can be grasped exactly.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß ein chirurgisches Mikroskop mit einem Mehrgelenk-Mechanis mus ausgerüstet wird, der dazu in der Lage ist, einen Mi kroskopkörper in 3 Dimensionen relativ zu einem statio nären Teil zu bewegen, mit einer Fokussier-Vorrichtung, die am Mikroskopkörper befestigt ist, mit einer Mehrzahl von Detektoren zum Erfassen von Verschieberichtungen und Verschiebeabständen beweglicher Elemente in den Gelenken von deren Standardposition wie auch von Verschieberichtun gen und Verschiebeabständen des Mikroskopkörpers von sei ner Standardposition, und mit einem Prozessor, der dazu in der Lage ist, die Koordinaten eines Beobachtungspunktes relativ zu einem Standardpunkt auf der Basis der Detektor signale aus den Detektoren zu erfassen.According to the invention, this object is achieved in that a surgical microscope with a multi-joint mechanism mus is equipped, which is capable of a Mi Microscope body in 3 dimensions relative to a station moving the primary part with a focusing device, which is attached to the microscope body, with a plurality of detectors for detecting displacement directions and Moving distances of moving elements in the joints from their standard position as well as from displacement report conditions and displacement distances of the microscope body from ner standard position, and with a processor that does so in is able to coordinate an observation point relative to a standard point based on the detector capture signals from the detectors.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das chirugische Mikroskopgerät ferner mit einer Anzeige ausgestattet, die innerhalb eines Gesichtsfeldes des chi rurgischen Mikroskopes ein Display liefert, wobei die Ko ordinaten des Betrachtungspunktes relativ zum Standard punkt durch den Computer ermittelt werden. According to a preferred embodiment of the invention the surgical microscope device also with a display equipped within a field of view of the chi rurgischen microscope provides a display, the Ko ordinates of the viewpoint relative to the standard point can be determined by the computer.

Die vorliegende Erfindung ermöglicht es, bei einer chirur gischen Operation unter Verwendung eines Mikroskopes einen befallenen Teil zuverlässig zu ermitteln, eine kleine Öff nung für eine chirurgische Operation zu bilden und chirur gische Instrumente schnell zum befallenen Teil vordringen zu lassen. Ist der befallene Teil klein, so ermöglicht es die Erfindung außerdem, den befallenen Teil zuverlässig zu ermitteln und eine entsprechende medizinische Behandlung durchzuführen.The present invention enables surgery surgical operation using a microscope reliably determine the affected part, a small public Form for surgery and surgery quickly advance to the affected part allow. If the affected part is small, it makes it possible the invention also reliably to the affected part identify and appropriate medical treatment perform.

Die Erfindung ist anhand der Zeichnung näher erläutert. Darin ist im einzelnen folgendes dargestellt:The invention is explained in more detail with reference to the drawing. The following is shown in detail:

Fig. 1 zeigt in schematischer Ansicht eine Ausführungs form 1 eines chirurgischen Mikroskopgerätes im Zustand der Benutzung. Fig. 1 shows a schematic view of an embodiment 1 of a surgical microscope device in the state of use.

Fig. 2 ist eine Schnittansicht, die den Aufbau eines er sten Armes veranschaulicht, zusammen mit einem ersten und einem zweiten Schaft, verwendet bei Ausführungsform 1; Fig. 2 is a sectional view illustrating the structure of a first arm, together with a first and a second shaft, used in embodiment 1 ;

Fig. 3 ist eine Schnittansicht, die den Aufbau des zwei ten Schaftes zusammen mit einem dritten Schaft veranschau licht, verwendet bei Ausführungsform 1. Fig. 3 is a sectional view illustrating the structure of the two-th shaft together with a third shaft, used in Embodiment 1. FIG.

Fig. 4 ist eine Schnittansicht, die den Aufbau einer Auf hängung veranschaulicht, zusammen mit einem vierten und einem fünften Schaft, verwendet bei Ausführungsform 1. Fig. 4 is a sectional view illustrating the structure of a suspension, together with fourth and fifth shafts used in Embodiment 1 .

Fig. 5 ist eine Schnittansicht, die den Aufbau eines Fo kussier-Abschnittes veranschaulicht, verwendet bei Ausfüh rungsform 1. Fig. 5 is a sectional view illustrating the structure of a fo kussier section used in embodiment 1 .

Fig. 6 ist ein Blockschaltbild, das eine elektrische Schaltung veranschaulicht, die bei Ausführungsform 1 ver wendet wird. Fig. 6 is a block diagram illustrating an electrical circuit which is aimed ver Embodiment 1.

Fig. 7 ist ein Diagramm, das veranschaulicht, in welcher Weise die Koordinaten eines Beobachtungspunktes in einem Betrachtungsfeld bei Ausführungsform 1 als Display wieder gegeben werden. FIG. 7 is a diagram illustrating the manner in which the coordinates of an observation point in a field of view are reproduced as a display in embodiment 1 .

Fig. 8 ist eine schematische Ansicht, die eine Ausfüh rungsform 2 eines chirurgischen Mikroskopgerätes bei der Benutzung zeigt. Fig. 8 is a schematic view showing an embodiment 2 of a surgical microscope device in use.

Fig. 9 ist eine Schnittansicht, die den Aufbau des ersten Armes zusammen mit dem ersten und dem zweiten Schaft ver anschaulicht, verwendet bei Ausführungsform 2. Fig. 9 is a sectional view ver anschaulicht the structure of the first arm together with the first and the second shaft, used in Embodiment 2.

Fig. 10 ist eine Schnittansicht, die den Aufbau des zwei ten Schaftes zusammen mit dem dritten Schaft veranschau licht, verwendet bei Ausführungsform 2. Fig. 10 is a sectional view illustrating the structure of the two-th shaft together with the third shaft, used in Embodiment 2.

Fig. 11 ist eine Schnittansicht, die den Aufbau der Auf hängung veranschaulicht, zusammen mit dem vierten und fünften Schaft, verwendet bei Ausführungsform 2. Fig. 11 is a sectional view illustrating the structure of the suspension, together with the fourth and fifth shafts used in Embodiment 2 .

Fig. 12 ist eine Schnittansicht, die den Aufbau des Fo kussier-Abschnittes veranschaulicht, verwendet bei Aus führungsform 2. Fig. 12 is a sectional view illustrating the structure of Fo kussier-section used in management from Form 2.

Fig. 13 ist ein Blockschaltbild, das die elektrische Schaltung, die bei Ausführungsform 2 verwendet wird, ver anschaulicht. Fig. 13 is a block diagram, ver anschaulicht the electrical circuit that is used in Embodiment 2.

Ausführungsform 1 des chirurgischen Mikroskopgerätes um faßt einen computerisierten Tomographen 1, ferner eine Bild-Analysier-Sektion, einen ersten Schaft 3, angeordnet in einer Ebene, die mit der Fotografier-Ebene des Tomo graphen 1 zusammenfällt, einen ersten Arm 4, der mit dem ersten Schaft 3 in Verbindung steht, einen zweiten Schaft 5, der an einem Ende des ersten Armes 4 angreift, einen dritten Schaft 6, der an einem Ende des zweiten Schaftes 5 angreift, einen zweiten Arm 7, der um den dritten Schaft 6 verschwenkbar ist, einer Aufhängung 8, die mit dem zweiten Arm 7 verbunden ist, einen vierten Schaft 8′, die mit der Aufhängung 8 verbunden ist, einen fünften Schaft 9, der an einem Ende des vierten Schaftes 8′ angreift, und einen Fo kussier-Abschnitt 10, der mit dem fünften Schaft 9 verbun den und für ein Mikroskop 11 vorgesehen ist. Der erste Schaft 3, der zweite Schaft 5 und der vierte Schaft 8′ sind um einen vertikalen Schaft verschwenkbar, um das Mi kroskop 11 in einer Horizontal-Ebene zu positionieren, während der dritte Schaft 6 und der fünfte Schaft 9 um Horizontalschafte verschwenkbar sind, um die Höhe und den Neigungswinkel des Mikroskopes 11 einzustellen. Mikroskop 11 kann demgemäß in beliebigen Positionen und in 3 Dimen sionen auf der optischen Achse angeordnet werden, und zwar in beliebiger Richtung. Hierzu wird ein Mehr-Gelenk-Me chanismus verwendet, der aus Gelenken des ersten Schaftes 3, des zweiten Schaftes 5, des dritten Schaftes 6, des vierten Schaftes 8′ und des fünften Schaftes 9 sowie aus dem ersten Arm 4, dem zweiten Arm 7 und der Aufhängung 8 gebildet ist. Detektoren 12, 13, 14, 15, und 16 sind aus Dreh-Encodern oder ähnlichen Vorrichtungen aufgebaut, die auf dem ersten Schaft 3, dem zweiten Schaft 5, der dritten Schaft 6, dem vierten Schaft 8′ bzw. dem fünften Schaft 9 angeordnet und in der Lage sind, Drehwinkel, Drehrichtun gen usw. der Schafte zu erfassen. Ein Detektor 17 vermag den Verschiebeabstand usw. entlang der optischen Achse des Mikroskopes 11, verschoben durch die Fokussier-Sektion 10, zu erfassen. Eine Prozeß-Sektion 18 ist mit allen erwähn ten Detektoren zusammengeschaltet, speichert Positionsda ten bezüglich eines betroffenen oder befallenen Teiles p₀ eines Patienten M₁ nach vorausgegangener Eingabe von Signalen aus der Bild-Analysier-Sektion 2, und arbei tet dahingehend, daß sie den Verschiebeabstand und die Position des Mikroskopes 11 auf der Basis von Detektor-Si gnalen berechnet, die von den Detektoren 12 bis 17 einge speist wurden; sie kalkuliert außerdem Positions-Koordina ten (x, y und z) eines Beobachtungspunktes P₁ relativ zum befallenen Teil P₀ (Standardpunkt) und liefert die Positionsdaten bezüglich des Beobachtungspunktes P₁ an eine Display-Sektion lla, die aus LED′s oder LCD′s be steht, welche an dem Mikroskop 11 angebracht sind. Die Display-Sektion, die aus dem LED′s oder LCD′s besteht und am Mikroskop 11 angebracht ist, ist derart gestaltet und angeordnet, daß sie ein Display der Koordinaten des Be obachtungspunktes P₁ innerhalb des Gesichtsfeldes für einen Chirurgen M₂ liefert. Wie man aus Fig. 2 erkennt, sind Zahnräder 23 und 26 an den Enden des ersten Schaftes 3 bzw. des zweiten Schaftes 5 befestigt. Weiterhin sind Ritzel 24 und 27 an den Enden der Eingangswellen 25 und 28 der Detektoren 12 bzw. 13 befestigt und kämmen jeweils mit den Zahnrädern 23 bzw. 26. Demgemäß werden horizontale Verdrehwinkel des ersten Armes 4 und des zweiten Armes 7, d. h. Drehwinkel des ersten Schaftes 3 und des zweiten Schaftes 5, über die Zahnräder übertragen und von den De tektoren 12 und 13 erfaßt, so daß die den Verdrehwinkeln entsprechenden Ausgänge der Prozeß-Sektion 18 eingegeben werden. Wie man aus Fig. 3 erkennt, ist der dritte Schaft 6 drehbar in eine Paßbohrung 29 eingelassen, die sich ei nem Ende des zweiten Schaftes 5 befindet und mit einer Eingangswelle 30 des Detektors 14 fest verbunden, die ihrerseits wiederum mit dem Ende des zweiten Schaftes 5 fest verbunden ist. Eine Bewegung des zweiten Armes 7 in der Vertikalebene wird demgemäß in eine Verdrehung des dritten Schaftes 6 umgewandelt, und der Verdrehwinkel wird direkt von Detektor 14 erfaßt, so daß ein dem Verdrehwin kel entsprechender Ausgang der Prozeß-Sektion 18 einge speist wird. Wie man aus den Fig. 4 und 5 erkennt, ist der vierte Schaft 8′ mit einer Eingangswelle 31 des an der Aufhängung 8 befestigten Detektors 5 fest verbunden, so daß der Verdrehwinkel des vierten Schaftes 8′ unmittelbar von Detektor 15 erfaßt und ein Ausgang entsprechend dem Verdrehwinkel in die Prozeß-Sektion 18 eingespeist wird. In ähnlicher Weise ist der fünfte Schaft 9 mit der Ein gangswelle 32 des in der Fokussier-Sektion 6 angeordneten Detektors 16 fest verbunden, so daß ein Verdrehwinkel des fünften Schaftes 9 von Detektor 16 erfaßt und ein Ausgang entsprechend dem Verdrehwinkel der Prozeß-Sektion 18 ein gegeben wird.Embodiment 1 of the surgical microscope device includes a computerized tomograph 1 , also an image analyzing section, a first shaft 3 , arranged in a plane that coincides with the photographing plane of the tomograph 1 , a first arm 4 , which with the is connected to the first shaft 3 , a second shaft 5 which engages at one end of the first arm 4 , a third shaft 6 which engages at one end of the second shaft 5 , a second arm 7 which is pivotable about the third shaft 6 , A suspension 8 , which is connected to the second arm 7 , a fourth shaft 8 ', which is connected to the suspension 8 , a fifth shaft 9 , which engages at one end of the fourth shaft 8 ', and a Fo kussier section 10 , the verbun with the fifth shaft 9 and is provided for a microscope 11 . The first shaft 3 , the second shaft 5 and the fourth shaft 8 'are pivotable about a vertical shaft in order to position the microscope 11 in a horizontal plane, while the third shaft 6 and the fifth shaft 9 can be pivoted about horizontal shafts, to adjust the height and the angle of inclination of the microscope 11 . Microscope 11 can accordingly be arranged in any position and in three dimensions on the optical axis, in any direction. For this purpose, a multi-joint mechanism is used, the joints of the first shaft 3 , the second shaft 5 , the third shaft 6 , the fourth shaft 8 'and the fifth shaft 9 and from the first arm 4 , the second arm 7th and the suspension 8 is formed. Detectors 12 , 13 , 14 , 15 , and 16 are constructed from rotary encoders or similar devices which are arranged on the first shaft 3 , the second shaft 5 , the third shaft 6 , the fourth shaft 8 'and the fifth shaft 9 , respectively and are able to detect angles of rotation, directions of rotation etc. of the shafts. A detector 17 is able to detect the displacement distance etc. along the optical axis of the microscope 11 , displaced by the focusing section 10 . A process section 18 is interconnected with all of the detectors mentioned, stores position data relating to an affected or affected part p₀ of a patient M ₁ after previous input of signals from the image analysis section 2 , and works in such a way that it detects the displacement distance and the position of the microscope 11 is calculated on the basis of detector signals fed by the detectors 12 to 17 ; it also calculates position coordinates (x, y and z) of an observation point P ₁ relative to the affected part P₀ (standard point) and supplies the position data relating to the observation point P ₁ to a display section lla, which consists of LEDs or LCDs s be, which are attached to the microscope 11 . The display section, which consists of the LED's or LCD's and is attached to the microscope 11 , is designed and arranged such that it provides a display of the coordinates of the observation point P ₁ within the field of view for a surgeon M ₂ . As can be seen from Fig. 2, gears 23 and 26 are attached to the ends of the first shaft 3 and the second shaft 5 , respectively. Furthermore, pinions 24 and 27 are attached to the ends of the input shafts 25 and 28 of the detectors 12 and 13 , respectively, and mesh with the gear wheels 23 and 26, respectively. Accordingly, horizontal angles of rotation of the first arm 4 and the second arm 7 , ie angles of rotation of the first shaft 3 and the second shaft 5 , are transmitted via the toothed wheels and detected by the detectors 12 and 13 , so that the outputs of the process corresponding to the angles of rotation Section 18 can be entered. As can be seen from Fig. 3, the third shaft 6 is rotatably inserted into a fitting bore 29 , which is egg nem end of the second shaft 5 and firmly connected to an input shaft 30 of the detector 14 , which in turn with the end of the second shaft 5 is firmly connected. A movement of the second arm 7 in the vertical plane is accordingly converted into a rotation of the third shaft 6 , and the angle of rotation is detected directly by detector 14 , so that an output of the process section 18 corresponding to the angle of rotation is fed. As can be seen from FIGS. 4 and 5, the fourth shaft 8 'is firmly connected to an input shaft 31 of the detector 5 fastened to the suspension 8 , so that the angle of rotation of the fourth shaft 8 ' is detected directly by detector 15 and an output accordingly the twist angle is fed into the process section 18 . Similarly, the fifth shaft 9 is connected to the A input shaft 32 of the focusing section 6 arranged detector 16 firmly connected, so that a rotation angle of the fifth shaft 9 detected by detector 16 and an output corresponding to the angle of rotation of the process section 18, a is given.

Ein Schwalbenschwanz 33, der mit Mikroskop 11 einteilig ist, arbeitet mit einer Schwalbenschwanznut 34 in der Fo kussier-Section 10 zusammen. Diese beiden Teile stellen eine Führung des Mikroskopes 11 für dessen Bewegung ent lang der optischen Achse dar. Eine am Schwalbenschwanz 33 vorgesehene Zahnstange 35 kämmt mit einem Ritzel 36, das mit einem außerhalb der Fokussier-Sektion 10 angeordneten Fokussier-Handgriff 37 verbunden ist. Ein Ritzel 38 kämmt mit der Zahnstange 35 und ist außerdem mit einer Eingangs welle 39 des Detektors 17 fest verbunden, der seinerseits aus einem Dreh-Encoder oder einer ähnlichen Vorrichtung besteht, die an der Fokussier-Sektion 10 angeordnet ist, um den Verdrehwinkel und die Verdrehrichtung zu erfassen. Wird Fokussier-Handgriff 37 verdreht, so wird das Mikros kop 11 entlang der optischen Achse mittels des Ritzels 36 und der Zahnstange 35 bewegt. Diese Bewegung wird durch Zahnstange 35 und Ritzel 38 in eine Drehbewegung umge setzt, die ihrerseits von Detektor 17 als neuer Verdreh winkel erfaßt wird, wobei ein Ausgang entspechend dieses neuen Verdrehwinkels der Prozeß-Sektion 18 eingespeist wird.A dovetail 33 , which is in one piece with microscope 11 , works with a dovetail groove 34 in the foussier section 10 . These two parts represent a guide of the microscope 11 for its movement ent along the optical axis. A toothed rack 35 provided on the dovetail 33 meshes with a pinion 36 which is connected to a focusing handle 37 arranged outside the focusing section 10 . A pinion 38 meshes with the rack 35 and is also fixedly connected to an input shaft 39 of the detector 17 , which in turn consists of a rotary encoder or similar device which is arranged on the focusing section 10 to the angle of rotation and Detect the direction of rotation. If the focusing handle 37 is rotated, the microscope 11 is moved along the optical axis by means of the pinion 36 and the rack 35 . This movement is converted by rack 35 and pinion 38 into a rotary movement, which in turn is detected by detector 17 as a new angle of rotation, an output corresponding to this new angle of rotation of the process section 18 is fed.

Aus dem Blockschaltbild gemäß Fig. 6 ist eine CPU 39 zu erkennen, ferner ein Speicher 40 zum Speichern von Daten wie der Längen der Arme, des Arbeitsabstandes, der Objek tivlinse usw., ferner eine Datenspeicherung 41 über den Ort des fallenden Teiles P₀, geliefert von der Bild-Ana lysier-Sektion 2. Man erkennt ferner eine Display-Erre ger-Schaltung 42 zum Erregen der Display-Sektion 11a, woraus Prozeß-Sektion 18 gebildet ist. Die von den Detek toren 12 bis 17 gelieferten Verdrehwinkel-Daten werden der CPU 39 eingegeben, die diese zusammen mit den Daten über die Längen der Arme, den Arbeitsabstand usw. ausnutzt, um Daten über den Verschiebeabstand zu liefern. Die Koordina ten des Beobachtungspunktes P₁ werden auf der Basis der Daten über den Ort der befallenen Stelle P₀ berechnet, ermittelt von der Bild-Analysier-Sektion 2, und in Spei cher 41 gespeichert, plus den genannten Daten über den Verschiebeabstand. Außerdem werden die Werte der Koordina ten auf der Display-Sektion 11a mittels der Display-Erre gerschaltung 42 wiedergegeben. Fig. 7 zeigt, in welcher Weise die Koordinaten des Betrachtungspunktes P₁ inner halb des Beobachtungsfeldes als Display wiedergegeben wer den. Hierbei bedeuten die Symbole X, Y und Z die Achsen der Koordinaten gemäß Fig. 1, und die numerischen Werte stellen die Abstände entlang der Achsen dar, gemessen zwi schen dem befallenen Teil P₀ und der Betrachtungsstelle P₁. Im Falle des in Fig. 7 gezeigten Ausführungsbei spieles befindet sich die Betrachtungsstelle P₀ oberhalb des befallenen Teiles P₀.From the block diagram of FIG. 6, a CPU further comprises a data storage 41 is 39 to realize further comprises a memory 40 for storing data such as the lengths of the arms, the working distance, the OBJEK tivlinse etc., provided via the location of the covered part P₀, from the image analysis section 2 . One can also see a display exciter circuit 42 for energizing the display section 11 a, from which process section 18 is formed. The twist angle data provided by the detectors 12 to 17 is input to the CPU 39 , which uses this along with the data on the length of the arms, the working distance, etc. to provide data on the displacement distance. The coordinates of the observation point P ₁ are calculated on the basis of the data on the location of the infested area P₀, determined by the image analysis section 2 , and stored in memory 41 , plus the above-mentioned data on the displacement distance. In addition, the values of the coordinates are shown on the display section 11 a by means of the display excitation circuit 42 . Fig. 7 shows the manner in which the coordinates of the viewing point P _{1 are} reproduced within the observation field as a display. Here, the symbols X, Y and Z mean the axes of the coordinates according to FIG. 1, and the numerical values represent the distances along the axes, measured between the affected part P ₁ and the observation point P ₁ . In the case of the exemplary embodiment shown in FIG. 7, the observation point P₀ is above the affected part P₀.

Da die Ausführungsform 1 die oben beschriebene gestaltet, bestimmt sie den Ort des befallenen Teiles P₀ als vom Standardpunkt aus mit der Bild-Analysier-Sektion 2 gemes sen, und stellt Ortsangabe-Daten bezüglich des befallenen Teiles P₀ der Prozeß-Sektion 18 bereit, nachdem der Pa tient M₁ mit dem computerisierten-Tomographen tomogra phiert wurde. Andererseits wird der Ort der Betrachtungs stelle P₁ - gemessen vom Standardpunkt aus - auf der Ba sis der vom Detektor ermittelten Ortsangabedaten gerech net, und zwar für den ersten Schaft 3, den zweiten Schaft 5, den dritten Schaft 6, den vierten Schaft 8 und den fünften Schaft 9, wie auch bezüglich der Fokussier-Sektion 10, und mit den Ortsangabedaten des betroffenen Teiles P₀ verglichen, wobei die Koordinaten der Betrachtungs stelle P₁ ermittelt werden, und wobei die befallene Stelle P₀ als Standard benutzt wird. Die Koordinatenda ten der Betrachtungsstelle P₁ werden im Betrachterfeld für den Chirurgen M₂ als Display wiedergegeben, so daß der Chirurg M₂ die exakten Koordinaten der Betrachtungs stelle P₁ in bezug auf den befallenen Teil P₀ zu er kennen vermag.Since the embodiment 1 designs the one described above, it determines the location of the affected part P₀ as measured from the standard point with the image analyzing section 2 , and provides location information regarding the affected part P₀ of the process section 18 after the patient M _{1 was} tomographed with the computerized tomograph. On the other hand, the location of the observation point P ₁ - measured from the standard point - is calculated on the basis of the location data determined by the detector, namely for the first shaft 3 , the second shaft 5 , the third shaft 6 , the fourth shaft 8 and the fifth shaft 9 , as well as with respect to the focusing section 10 , and compared with the location data of the affected part P₀, the coordinates of the viewing point P _{1 being} determined, and the affected area P₀ being used as the standard. The coordinate data of the viewing point P ₁ are reproduced in the viewer field for the surgeon M ₂ as a display, so that the surgeon M ₂ knows the exact coordinates of the viewing point P ₁ in relation to the affected part P ₀ .

Da es das chirurgische Mikroskopgerät gemäß der Erfindung dem Chirurgen M₂ erlaubt, exakt die Lageverhältnisse zwischen dem befallenen Teil P₀ und der Betrachtungs stelle P₁ zu erfassen, wie oben beschrieben, hilft das Gerät dem Chirurgen M₂ dabei, ein Behandlungsmittel oder eine ähnliche Vorrichtung ganz genau und ganz einfach zum befallenen Teil P₀ zu verbringen. Dabei gilt es Risiken auszuschließen, die mit einer mißlungenen Operation oder einer Nachoperation verbunden sind. Insbesondere in Fällen der Schädebehandlung usw. ermöglicht es das chirurgische Mikroskopgerät gemäß der Erfindung dem Chirurgen M₂, auf perfekte Weise solchen Veränderungen des Ortes der befal lenen Stelle Herr zu werden, die durch Veränderung des In nendruckes im Schädelinneren verursacht werden; auch hier wird es ermöglicht, die Behandlungsvorrichtung oder eine ähnliche Vorrichtung zuverlässig zur befallenen Stelle zu bringen.Since the surgical microscope device according to the invention allows the surgeon M ₂ to exactly detect the positional relationships between the affected part P ₀ and the viewing point P ₁ , as described above, the device helps the surgeon M ₂ to use a treatment agent or the like Device to spend very precisely and easily to the infected part P ₀ . It is important to rule out risks associated with a failed operation or a follow-up operation. Particularly in cases of skull treatment, etc., the surgical microscope device according to the invention enables the surgeon M ₂ to master perfectly those changes in the location of the affected area caused by changes in the internal pressure inside the skull; here too it is possible to reliably bring the treatment device or a similar device to the affected area.

Fig. 8 veranschaulicht Ausführungsform 2 des chirurgi schen Mikroskopgerätes gemäß der Erfindung. Der derart aufgebaute Multi-Gelenk-Mechanismus ist derart gestaltet, daß er in der Lage ist, das Mikroskop 11 in einer beliebi gen Höhe und in beliebigen Richtungen zu halten und zu führen. Der Mechanismus hat grundsätzlich denselben Aufbau wie jener gemäß Ausführungsform 1, weshalb sich eine wei tere Beschreibung erübrigt. Der erste Schaft 3 ist jedoch auf einer beweglichen Säule 19 montiert. Man erkennt fer ner Antriebsmittel 12′, 13′, 14′, 15′, 16′ und 17′, die anstelle der Detektoren 12, 13, 14, 15, 16 und 17 bei Aus führungsform 1 vorhanden sind. Diese Antriebsmittel haben nicht nur dieselben Detektor-Aufgaben wie die zuvor ge nannten Detektoren, sondern arbeiten auch dahingehend, daß sie die einzelnen beweglichen Elemente antreiben. Sie sind mit der Kontrollsektion 20 gekoppelt. Die Koordinaten von Stelle P₁, betrachtet durch Mikroskop 11, bewegt durch Anwendung des Mehr-Gelenk-Mechanismus, werden auf Dis play-Sektion 11a wiedergegeben; die Kontrollsektion ist außerdem an eine Kontrolltafel 21 angeschlossen, mit der die Koordinaten der Betrachtungsstelle P₁ eingegeben werden können. Diese Kontrollsektion 20 ist derart gestal tet und angeordnet, daß sie die Positionen der Schafte 3, 5, 6, 8 und 9 berechnet, wie auch jene der Fokussier-Sek tion 10, entsprechend der eingegebenen Koordinaten auf der Basis der Eingabesignale aus Kontrolltafel 21, wobei An triebs-Kontrollsignale den Detektor-Antriebs-Mitteln 12′, 13′, 14′, 15′, 16′ und 17′ bereitgestellt werden, und wo bei Mikroskop 11 unter Verwendung des Mehr-Gelenk-Mecha nismus in die gewünschten Positionen verbracht wird. Die Fokussier-Sektion 10 läßt sich außerdem durch Verwendung eines Fußschalters 43, der mit der Kontroll-Sektion 20 verbunden ist, unabhängig handhaben. Der notwendige Teil des Patienten M₁ ist andererseits mit einem Anzeigerah men 22 bedecket, der mit einer Marke 22a ausgestattet ist, die ihrerseits jene Vorwärts-Rückwärts-Richtung und Rechts-Links-Richtung des befallenen Teiles P₀ anzeigt, die durch CT oder MRT gefunden wurde, wie auch als Marke 22b zum Anzeigen der Auf-Ab-Richtung des befallenen Teiles P₀, so daß der Chirurg M₂ den Ort des befallenen Tei les P₀ erkennen kann. Wie in Fig. 9 dargestellt, sind die Ritzel 24 und 27 mit den Antriebswellen 44 bzw. 24 der Antriebsmittel 12′ und 13′ fest verbunden, die mit Posi tions-Detektoren auf dem ersten Arm 4 ausgerüstet sind, so daß die Detektor-Antriebs-Mittel 12′ und 13′ nach Empfang von Signalen von Kontroll-Sektion 20 dahingehend arbeiten, daß sie die Schafte 3 und 5 verdrehen und die Verdrehwin kel dieser Schafte erfassen. Ein Ausgang entsprechend je dem Verdrehwinkel wird der Kontroll-Sektion 20 einge speist. Wie in den Fig. 10 und 11 dargestellt, sind der dritte Schaft 6, der vierte Schaft 8′ und der fünfte Schaft 46 des Detektor-Antriebs-Mittels 14′ mit einem Ende des zweiten Schaftes 5 fest verbunden; eine Antriebswelle 47 des Detektor-Antriebs-Mittels 15′ ist in der Aufhängung 8 angeordnet, und eine Antriebswelle 48 des Detektor-An triebs-Mittels 16′ ist in der Fokussier-Sektion 10 ange ordnet, so daß die Detektor-Antriebs-Mittel 14′, 15′ und 16′ bei Aufnahme von Signalen auf Kontroll-Sektion 20 da hingehend arbeiten, daß sie die Schafte 6, 8′ und 9 an treiben und die Verdrehwinkel dieser Schafte erfassen, um Ausgänge entsprechend dieser Drehwinkel der Kontrollsek tion 20 einzuspeisen. Aus Fig. 12 erkennt man, daß Ritzel 38 mit einer Antriebswelle 49 des Detektor-Antriebs-Mit tels 17′, angeordnet in der Fokussier-Sektion 10, fest verbunden ist, wobei das Detektor-Antriebs-Mittel 17′ bei Aufnahme eines Signales aus Kontroll-Sektion 20 und in Zu sammenarbeit mit Ritzel 38 und Zahnstange 35 derart arbei tet, daß es Mikroskop 11 bewegt und dessen Position er faßt, um der Kontrollsektion 20 einen Ausgang entsprechend der Position des Mikroskopes 11 einzuspeisen. Wie man aus Fig. 13 erkennt, umfaßt die Kontroll-Sektion 20 die CPU 39, den Speicher 40, die Display-Erreger-Schaltung 22, so wie Erregerschaltungen 50 bis 55, die die Detektor-An triebs-Mittel 12′, 13′, 14′, 15′, 16′ und 17′ jeweils er regen. Außerdem ist Fußschalter 43 derart gestaltet und angeordnet, daß er die Erregerschaltung 55 unabhängig an treibt. Sobald die CPU 39 ein Signal von Kontrolltafel 21 aufnimmt, oder sobald der Chirurg M₂ den Fußschalter 43 betätigt, werden die Detektor-Antriebs-Mittel 12′ bis 17′ mittels der Erregerschaltungen 50 bis 55 betrieben, so daß die Schafte verdreht werden, wobei die Betrachtungsstelle P₁ verfahren und auch die Fokussier-Sektion 10 bewegt wird, um das Mikroskop 11 zu fokussieren. Ähnlich wie im Falle der Ausführungsform 1 werden auch hier die Drehwin keldaten aus den Detektor-Antriebs-Mitteln 12′ bis 17′ der CPU 39 eingegeben und zusammen mit den Daten bezüglich der Länge der Arme und bezüglich des Arbeitsabstandes zu Be rechnungen benutzt. Die berechneten Daten über die Koordi naten der Betrachtungsstelle P₁ werden wiederum in Spei cher 40 gespeichert; Display-Sektion 11a gibt die Koordi naten der Betrachtungsstelle P₁ nach Empfang eines Sig nales aus Kontrolltafel 21 wieder. Fig. 8 illustrates embodiment 2 of the surgical microscope device according to the invention. The multi-joint mechanism constructed in this way is designed such that it is able to hold and guide the microscope 11 at any height and in any direction. The mechanism basically has the same structure as that according to Embodiment 1 , which is why a further description is unnecessary. However, the first shaft 3 is mounted on a movable column 19 . It can be seen fer ner drive means 12 ', 13 ', 14 ', 15 ', 16 'and 17 ', which are in place of the detectors 12 , 13 , 14 , 15 , 16 and 17 in imple mentation form 1 . These drive means not only have the same detector tasks as the previously mentioned detectors, but also work in such a way that they drive the individual movable elements. They are coupled to the control section 20 . The coordinates of position P ₁ , viewed through microscope 11 , moved using the multi-joint mechanism, are shown on display section 11 a; the control section is also connected to a control panel 21 with which the coordinates of the observation point P ₁ can be entered. This control section 20 is designed and arranged in such a way that it calculates the positions of the shafts 3 , 5 , 6 , 8 and 9 , as well as those of the focusing section 10 , in accordance with the coordinates entered on the basis of the input signals from control panel 21 , where at drive control signals the detector drive means 12 ', 13 ', 14 ', 15 ', 16 'and 17 ' are provided, and where in microscope 11 using the multi-joint mechanism in the desired positions becomes. The focusing section 10 can also be handled independently by using a foot switch 43 which is connected to the control section 20 . The necessary portion of the patient M ₁ on the other hand with a Anzeigerah men 22, Cover, which is provided with a marker 22 a, indicating the turn those forward-rearward direction and right-left direction of the affected part P ₀ obtained by CT or MRI was found, as well as mark 22 b for indicating the up-down direction of the affected part P ₀ , so that the surgeon M _{2 can recognize} the location of the affected part P ₀ . As shown in Fig. 9, the pinion 24 and 27 are fixedly connected to the drive shafts 44 and 24 of the drive means 12 'and 13 ', which are equipped with position detectors on the first arm 4 , so that the detector drive -Means 12 'and 13 ' after receiving signals from the control section 20 work in such a way that they rotate the shafts 3 and 5 and capture the angle of rotation of these shafts. An output corresponding to the angle of rotation is fed to the control section 20 . As shown in Figures 10 and 11, the third shaft 6 , the fourth shaft 8 'and the fifth shaft 46 of the detector drive means 14 ' are fixedly connected to one end of the second shaft 5 ; a drive shaft 47 of the detector drive means 15 'is arranged in the suspension 8 , and a drive shaft 48 of the detector drive means 16 ' is arranged in the focusing section 10 , so that the detector drive means 14th ', 15 ' and 16 'when recording signals on control section 20 work there that they drive the shafts 6 , 8 ' and 9 and detect the angle of rotation of these shafts in order to feed outputs according to this angle of rotation of the control section 20 . From Fig. 12 it can be seen that pinion 38 with a drive shaft 49 of the detector drive means 17 ', arranged in the focusing section 10 , is fixedly connected, the detector drive means 17 ' when receiving a signal Control section 20 and in cooperation with pinion 38 and rack 35 in such a way that it moves microscope 11 and its position he grips to feed the control section 20 an output corresponding to the position of microscope 11 . As can be seen from Fig. 13, the control section 20 includes the CPU 39 , the memory 40 , the display excitation circuit 22 , as well as excitation circuits 50 to 55 , which drive means to the detector 12 ', 13 ' , 14 ', 15 ', 16 'and 17 ' each rain. In addition, foot switch 43 is designed and arranged such that it drives the excitation circuit 55 independently. As soon as the CPU 39 receives a signal from the control panel 21 , or as soon as the surgeon M ₂ actuates the foot switch 43 , the detector drive means 12 'to 17 ' are operated by means of the excitation circuits 50 to 55 , so that the shafts are rotated, whereby move the viewing point P ₁ and also move the focusing section 10 in order to focus the microscope 11 . Similar to the case of Embodiment 1 , the rotary data from the detector drive means 12 'to 17 ' of the CPU 39 are also entered and used together with the data relating to the length of the arms and the working distance for calculations. The calculated data on the coordinates of the observation point P ₁ are in turn stored in memory 40 ; Display section 11 a shows the coordinates of the observation point P ₁ after receipt of a signal from control panel 21 .

Im folgenden soll die Arbeitsweise von Ausführungsform 2 beschrieben werden. Zunächst wird der Ort des befallenen Teiles P₀ als Koordinaten eines Standardpunktes in Vor wärts-Rückwärts-Richtung und in Rechts-Links-Richtung da durch erfaßt, daß die Kontrolltafel 21 betrieben wird, wo bei die Betrachtungsstelle P₁ mit der Anzeigemarke 22a ausgerichtet ist. Sodann wird der Ort des befallenen Tei les P₀ als Koordinaten des Standardpunktes in Auf-Ab- Richtung erfaßt, und zwar durch Betätigen der Kontrollta fel 21, wobei Betrachtungsstelle P₁ mit der Anzeigemarke 22b ausgerichtet ist. Hierbei wird der befallene Teil P₀ bestimmt, und es werden die Ortsangabedaten bezüglich des befallenen Teiles P₀ der Kontrollsektion 20 eingegeben. The operation of Embodiment 2 will be described below. First, the location of the infected part P ₀ as the coordinates of a standard point in the forward-backward direction and in the right-left direction as detected by that the control panel 21 is operated, where aligned with the viewing point P ₁ with the indicator 22 a is. Then the location of the infected Tei les P _{0 is detected} as coordinates of the standard point in the up-down direction, by actuating the control panel 21 , the observation point P _{1 being} aligned with the display mark 22 b. In this case, the affected part P _{0 is} determined and the location information relating to the affected part P _{0 of} the control section 20 is entered.

Andererseits wird der augenblickliche Ort der Betrach tungsstelle P₁ von Kontrollsektion 20 auf der Basis der Detektorsignale aus den Detektor-Antriebs-Mitteln 12′ bis 17′ berechnet, und mit den Ortsangabedaten bezüglich des befallenen Teiles P₀ verglichen, wobei die Koordinaten der Betrachtungsstelle P₁ bestimmt werden. Hierbei wird der befallene Teil P₀ als Standard benutzt und im Ge sichtsfeld der Display-Sektion 11a des Mikroskops 11 wie dergegeben. Will man die Betrachtungsstelle P₁ wieder zurückverbringen, so werden die Koordinaten einer Stelle von Kontrolltafel 21 eingegeben. Kontrollsektion 20 be rechnet sodann die Positionen der Schafte 3, 5, 6, 8 und 9 wie auch jene Position der Fokussier-Sektion 10, ent sprechend dem neuen Ort, und liefert die berechneten Re sultate als Antriebs-Kontroll-Signale an die Detektor-An triebs-Mittel 12′ bis 17′, wobei die Betrachtungsstelle P₁ zu den als Ziel ausgewählten Koordinaten zurückver bracht wird. Die Fokussier-Sektion 10 wird außerdem derart angepaßt, daß Sie unabhängig das Ziel in obiger Weise fo kussieren kann. Bei Ausführungsform 2 kann der Chirurg M₂ außerdem die Betrachtungsstelle P₁ exakt und leicht zum befallenen Teil P₀ verbringen. Insbesondere dann, wenn die Koordinaten der Betrachtungsstelle P₁ vorausge gangen mit jenen des befallenen Teiles P₀ in Einklang gebracht worden sind - durch Betreiben der Kontrolltafel 21, und wenn Mikroskop 11 auf die Körperfläche des Patien ten M₁ fokussiert wurde durch Betätigen der Fokussier- Sektion 10, schafft die Ausführungsform 2 eine große Er leichterung, indem Betrachtungsstelle P₁ leicht zum be fallenen Teil P₀ verschoben werden kann, und zwar ganz einfach durch den Fokussier-Vorgang mittels der Fokus sier-Sektion 10.On the other hand, the current location of the observation point P ₁ from the control section 20 is calculated on the basis of the detector signals from the detector drive means 12 'to 17 ', and compared with the location data relating to the affected part P ₀ , the coordinates of the observation point P ₁ can be determined. Here, the affected part P _{0 is used} as the standard and in the field of view of the display section 11 a of the microscope 11 as shown. If you want to move the observation point P ₁ back, the coordinates of a point are entered from control panel 21 . Control section 20 then calculates the positions of the shafts 3 , 5 , 6 , 8 and 9 as well as that position of the focusing section 10 , corresponding to the new location, and supplies the calculated results as drive control signals to the detector At drive means 12 'to 17 ', the observation point P _{1 is} brought back to the coordinates selected as the target. The focus section 10 is also adapted so that you can independently kiss the target fo in the above manner. In embodiment 2 , the surgeon M _{2 can} also spend the viewing point P ₁ exactly and easily to the affected part P ₀ . In particular, when the coordinates of the observation point P ₁ preceding have been brought into line with those of the affected part P ₀ - by operating the control panel 21 , and when microscope 11 has been focused on the body surface of the patient M ₁ by operating the focusing Section 10 , the embodiment 2 creates a great relief by viewing point P ₁ can be easily moved to the affected part P ₀ , simply by the focusing process by means of the focusing section 10 .

Claims

1. Surgical microscope device with a microscope ( 11 ), carried by a multi-joint mechanism ( 3 to 9 ) in order to locally change a viewing point, characterized in that the device has a plurality of detectors ( 12 to 17 ), are able to detect the movement directions and movement distances of movable elements which form the multi-joint mechanism with a focusing device ( 10 ) of the microscope, a process device ( 18 ) for calculating coordinates of a viewing point (P ₁ ) , relative to a standard location (P ₀ ) on the basis of the detector signals provided by the majority of the detectors, and with a display ( 11 a) for displaying the coordinates of the viewing location within a field of view of the microscope using the output of the Process setup.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that this comprises a plurality of detector drive means ( 12 'to 17 ') for detecting directions of movement and movement distances of the movable elements which form the multi-link mechanism, such as a focusing device ( 10 ) for the microscope, and for driving the movable elements and the focusing device, that a control device ( 20 ) for calculating the coordinates of the observation point relative to a standard point on the basis of the detector signals, which is provided by the plurality of detector drive means, it is provided that a control panel ( 21 ) is provided to enter coordinates of a location of the control device to be considered so that the control device transmits drive control signals to the detector drive means to move the microscope to a desired position using the multi-joint mechanism and the focusing device ng are used, and that a display ( 11 a) is provided which shows the coordinates of the viewing point within a field of view of the microscope using the output from the control device.

3. Device according to claim 1 or 2, characterized in that an infected part P _{0 of} a patient M _{1 is selected} as the standard position.