内視鏡形状検出装置
【課題】必要に応じたタイミングで内視鏡の挿入形状を表示する。
【解決手段】検出装置２１は、液晶モニタ２５におけるスコープモデルの表示をオン／オフする切替スイッチ４０と、ソースコイル１４ｉの各位置を算出する位置算出部１１３と、位置算出部１１３が算出したソースコイル１４ｉの各位置に基づき、電子内視鏡６のスコープモデルを生成するスコープモデル生成部１１４と、表示休止時画像格納部１１５に格納されている表示休止時画像とスコープモデル生成部１１４からのスコープモデル画像を選択的に液晶モニタ２５に出力するセレクタ１１６と、これら各部を制御する制御部１１７とを備えて構成される。
【解決手段】検出装置２１は、液晶モニタ２５におけるスコープモデルの表示をオン／オフする切替スイッチ４０と、ソースコイル１４ｉの各位置を算出する位置算出部１１３と、位置算出部１１３が算出したソースコイル１４ｉの各位置に基づき、電子内視鏡６のスコープモデルを生成するスコープモデル生成部１１４と、表示休止時画像格納部１１５に格納されている表示休止時画像とスコープモデル生成部１１４からのスコープモデル画像を選択的に液晶モニタ２５に出力するセレクタ１１６と、これら各部を制御する制御部１１７とを備えて構成される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は磁界発生素子と磁界検出素子とを用いて内視鏡の挿入形状等を検出して表示する内視鏡形状検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、磁界発生素子と磁界検出素子とを用いて体内等に挿入された内視鏡の形状等を検出し、表示手段により表示を行う内視鏡形状検出装置が用いられるようになった。
【０００３】
例えば、特開２００３−２４５２４３号公報等には、磁界を用いて内視鏡形状を検出し、検出した内視鏡形状を表示する装置が開示されている。そして、体内に挿入される内視鏡の挿入部内に所定の間隔で配置した複数の磁界発生素子を駆動してその周囲に磁界を発生させ、体外に配置した磁界検出素子により各磁界発生素子の３次元位置を検出して、各磁界発生素子を連続的に結ぶ曲線を生成して、モデル化した挿入部の３次元的な画像を表示手段で表示する。
【０００４】
術者等はその画像を観察することにより、体内に挿入された挿入部の先端部の位置や挿入形状等を把握でき、目的とする部位までの挿入作業等を円滑に行えるようにしている。
【特許文献１】特開２００３−２４５２４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の内視鏡形状検出装置においては、常時、内視鏡の形状表示を行っているため、例えば内視鏡画像による検査中においては、挿入形状画像を見る必要がないときにも視野内に挿入形状画像が入り込んでくることがある。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、必要に応じたタイミングで内視鏡の挿入形状を表示することのできる内視鏡形状検出装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の内視鏡形状検出装置は、
被検体に挿入される内視鏡の挿入部の内部に複数の磁界発生素子及び複数の磁界検出素子の一方の素子を配置し、被検体の外部に他方の素子を配置して、前記挿入部の内部に配置された一方の素子の各位置を前記他方の素子の位置を基準に用いて検出する検出手段と、
前記検出手段を制御すると共に、前記検出手段の検出結果に基づき、内視鏡挿入部の形状を推定する形状推定手段と、
前記形状推定手段が推定した前記内視鏡挿入部の形状のモデル画像を生成するモデル画像生成手段と、
前記モデル画像の表示手段への表示を制御する画像表示制御手段と
を備えて構成される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、必要に応じたタイミングで内視鏡の挿入形状を表示することができるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、図面を参照しながら本発明の実施例について述べる。
【実施例１】
【００１０】
図１ないし図１２は本発明の実施例１に係わり、図１は内視鏡システムの構成を示す構成図、図２は図１のコイルユニットに内蔵されたコイルの配置例を示す図、図３は図１の内視鏡装置及び内視鏡形状検出装置の配置例を示す第１の図、図４は図１の内視鏡装置及び内視鏡形状検出装置の配置例を示す第２の図、図５は図１のビデオプロセッサ及び検出装置の構成を示すブロック図、図６は図５の検出装置の作用を説明するフローチャート、図７は図６の処理を説明する第１の図、図８は図６の処理を説明する第２の図、図９は図６の処理を説明する第３の図、図１０は図６の処理を説明する第４の図、図１１は図６の処理を説明する第５の図、図１２は図５のビデオプロセッサ及び検出装置の変形例の構成を示すブロック図である。
【００１１】
図１に示すように、本実施例における内視鏡システム１は、内視鏡検査を行う内視鏡装置２と、内視鏡検査の補助に用いられる内視鏡形状検出装置３とを備え、この内視鏡形状検出装置３は、ベッド４に横たわる患者５の体腔内に電子内視鏡６の挿入部７を挿入し、内視鏡検査を行う際の挿入補助手段として使用される。
【００１２】
電子内視鏡６は、可撓性を有する細長の挿入部７の後端に湾曲操作ノブを設けた操作部８が形成され、この操作部８からユニバーサルコード９が延出され、ビデオプロセッサ１０に接続されている。ビデオプロセッサ１０にはパネルスイッチ１０ａが設けられ、キーボード１０ｂが接続されている。
【００１３】
この電子内視鏡６は、ライトガイドが挿通されビデオプロセッサ１０内の光源部からの照明光を伝送し、挿入部７の先端に設けた照明窓から伝送した照明光を出射し、患者等を照明する。照明された患部等の被写体は照明窓に隣接して設けられた観察窓に取り付けた対物レンズにより、その結像位置に配置された撮像素子（ＣＣＤ）に像を結び、この撮像素子は光電変換する。
【００１４】
光電変換された信号はビデオプロセッサ１０内の映像信号処理部により信号処理されて標準的な映像信号が生成され、ビデオプロセッサ１０に接続された画像観察用モニタ１１に表示される。
【００１５】
この電子内視鏡６には鉗子チャンネル１２が設けてあり、この鉗子チャンネル１２の挿入口１２ａから例えば１６個の磁界発生素子（またはソースコイル）１４ａ、１４ｂ、…、１４ｐ（以下、符号１４ｉで代表する）を有するプローブ１５が挿通されることにより、挿入部７内にソースコイル１４ｉが設置される。
【００１６】
このプローブ１５の後端から延出されたソースケーブル１６は、その後端のコネクタ１６ａが内視鏡形状検出装置３の装置本体としての検出装置（装置本体とも記す）２１に着脱自在に接続される。そして、検出装置２１側から駆動信号伝達手段としてソースケーブル１６を介して磁界発生手段となるソースコイル１４ｉに駆動信号を印加することにより、ソースコイル１４ｉは磁界を発生する。
【００１７】
また、患者５が横たわるベッド４の付近に配置されるこの検出装置２１には、（センス）コイルユニット２３が上下方向に移動（昇降）自在に設けられ、このコイルユニット２３内には複数の磁界検出素子（センスコイル）が配置されている。
【００１８】
より具体的に説明すると、図２に示すように例えば中心のＺ座標が第１のＺ座標である例えばＸ軸に向いたセンスコイル２２ａ−１、２２ａ−２、２２ａ−３、２２ａ−４と、中心のＺ座標が第１のＺ座標と異なる第２のＺ座標であるＹ軸に向いたセンスコイル２２ｂ−１、２２ｂ−２、２２ｂ−３、２２ｂ−４と、中心のＺ座標が第１及び第２のＺ座標と異なる第３のＺ座標であるＺ軸に向いたセンスコイル２２ｃ−１、２２ｃ−２、２２ｃ−３、２２ｃ−４の１２個のセンスコイル（以下、符号２２ｊで代表する）が配置されている。
【００１９】
センスコイル２２ｊは、コイルユニット２３からの図示しないケーブルを介して検出装置２１に接続されている。この検出装置２１には使用者が装置を操作するための操作パネル２４が設けられている。また、この検出装置２１には検出した内視鏡挿入部の形状（以下、スコープモデルと記す）を表示する表示手段として液晶モニタ２５がその上部に配置されている。
【００２０】
また、本実施例では、図１に示すように、検出装置２１には、体内に挿入された挿入部７の位置を確認したりする為に、体外での位置を表示させるための体外マーカ５７と、患者５の腹部などに取り付ける等して、患者５の体位が変化しても（患者５の）特定の方向から常にスコープモデルを表示させるため等で使用する基準プレート５８を検出装置２１に接続して使用することもできる。
【００２１】
体外マーカ５７は内部に１つのソースコイルが収納されており、この体外マーカ５７のケーブル５９の基端のコネクタ５９ａは検出装置２１に着脱自在で接続される。
【００２２】
そして、このコネクタ５９ａを接続することにより、プローブ１５内のソースコイルの場合と同様に体外マーカ５７のソースコイルも駆動され、コイルユニット２３で検出された体外マーカ５７のソースコイルの位置もスコープモデルと同様にモニタ２５に表示される。
【００２３】
また、基準プレート５８は、そのディスク形状部分の内部に例えば３個のソースコイルが配置され、これら３個のソースコイルに接続されたケーブル６０の基端のコネクタ６０ａは検出装置２１に着脱自在で接続される。
【００２４】
これらの３個のソースコイルの位置検出により、それらが配置されている面が決定される。そして、その面に垂直な方向から挿入部７を見た場合に観察されるようにスコープモデルの描画を行うのに使用される。
【００２５】
検出装置２１とビデオプロセッサ１０は、信号ケーブル４１により接続されており、信号ケーブル４１を介して検出装置２１とビデオプロセッサ１０間にて種々のデータが送受可能となっている。
【００２６】
内視鏡装置２と内視鏡形状検出装置３の患者５及び術者５０に対する配置例を、図３及び図４に示す。これらの図に示すように、内視鏡装置２と内視鏡形状検出装置３とは患者５を挟んだ状態に配置され、内視鏡装置２のモニタ１１及び内視鏡形状検出装置３のモニタ２５の表示画面が術者５０に向けられる。
【００２７】
術者５０は、このように配置された液晶モニタ２５及びモニタ１１にて、主として挿入手技時においては挿入時の内視鏡形状画像（スコープモデル）を観察し、主として患部観察及び処置時においてはモニタ１１により内視鏡画像を観察する。
【００２８】
例えば挿入手技に熟練している術者は、挿入手技時においても内視鏡画像を観察しながら挿入を継続するが、このような場合や内視鏡観察時においては、液晶モニタ２５にスコープモデルを表示していると、挿入形状画像を見る必要がないときにもモニタ１１の内視鏡画像の観察視野内のスコープモデルが入り込んでくることがある。
【００２９】
これを回避するために、内視鏡形状検出装置３のシステムをオフしたり、液晶モニタ２５の電源を切ることが考えらるが、内視鏡形状検出装置３のシステムの再立ち上げには時間がかかり、直ちにスコープモデルが表示できないといった問題がある。また、液晶モニタ２５が図３及び図４のように配置されているために、容易に電源をオフすることも難しい。
【００３０】
そこで、本実施例では、検出装置２１に液晶モニタ２５におけるスコープモデルの表示をオン／オフする画像表示制御手段としての切替スイッチ４０（図１及び図４参照）を設けている。
【００３１】
図５に示すように、ビデオプロセッサ１０は、電子内視鏡６の先端内に設けられている撮像部１００の撮像素子、例えばＣＣＤを駆動するＣＣＤ１０１と、撮像部１００からの撮像信号に対して相関２重サンプリング等の処理を行う前処理部１０２と、前処理部からの信号に対して例えばＲＧＢマトリックス処理、輪郭強調処理、色補正処理等の画像処理を行う画像処理部１０３と、ビデオプロセッサ１０の各部を制御する制御部１０４とを備えて構成される。
【００３２】
制御部１０４は、電子内視鏡６の操作部８（図１参照）に設けられているスコープスイッチ８ａ、ビデオプロセッサ１０のパネルスイッチ１０ａ、キーボード１０ｂ等の入力手段からの入力を所定のタイミングで読み込むことで、これら入力手段からの指示／設定を受け付ける。
【００３３】
画像処理部１０３で処理された画像はモニタ１１に出力され、モニタ１１において内視鏡画像が観察できるようになっている。
【００３４】
また、図５に示すように、検出装置２１は、プローブ１５に配置されている、例えば１６個のソースコイル１４ｉを駆動する送信部１１１と、（センス）コイルユニット２３内のセンスコイル２２ｊからの検出信号を受信する受信部１１２と、受信部１１２が受信したセンスコイル２２ｊからの検出信号に基づき、ソースコイル１４ｉの各位置を算出する位置算出部１１３と、位置算出部１１３が算出したソースコイル１４ｉの各位置に基づき、電子内視鏡６のスコープモデルを生成するスコープモデル生成部１１４と、表示休止時画像格納部１１５に格納されている表示休止時画像とスコープモデル生成部１１４からのスコープモデル画像を選択的に液晶モニタ２５に出力するセレクタ１１６と、これら各部を制御する制御部１１７とを備えて構成される。
【００３５】
制御部１１７は、検出装置２１の操作パネル２４及び切替スイッチ４１を所定のタイミングで読み込むことで、これらからの指示／設定を受け付ける。なお、セレクタ１１６は、切替スイッチ４１を操作することで、制御部１１７により制御される。
【００３６】
また、表示休止時画像格納部１１５に格納されている表示休止時画像は、例えば一面、黒あるいはグレーの画像である。
【００３７】
このように構成された本実施例の作用について説明する。
【００３８】
図６に示すように、ステップＳ１にて電子内視鏡６の挿入が開始されると、制御部１１７はステップＳ２にて、セレクタ１１６をスコープモデル生成部１１４側にセットする。これにより、ステップＳ３にて液晶モニタ２５がスコープモデルを表示する。
【００３９】
このとき、モニタ１１には図７に示すように電子内視鏡６からの内視鏡画像１２０が表示され、図８に示すように液晶モニタ２５にはスコープモデル１３０が表示される。モニタ１１の内視鏡画像１２０の近傍には、患者ＩＤ１２１、時間情報１２２、コメント１２３等の各種データが表示され、また、液晶モニタ２５のスコープモデル１３０の近傍にも患者ＩＤ１３１、時間情報１３２等の各種データが表示される。
【００４０】
ビデオプロセッサ１０と検出装置２１とは独立した構成であるため、例えばそれぞれが有する時間情報が異なる場合があり、このような場合、図７及び図８に示すように、時間情報１２２、時間情報１３２に表示される時間が異なることになる。
【００４１】
本実施例では、ビデオプロセッサ１０の制御部１０４と、検出装置２１の制御部１１７が信号ケーブル４１により接続されていて、この信号ケーブル４１により、例えば検出装置２１の制御部１１７が、ビデオプロセッサ１０の時間情報を読み出し、検出装置２１の時間情報をキャリブレーションすることで、図９に示すように、液晶モニタ２５の時間情報１３２を、図７に示したモニタ１１の時間情報１２２に一致させている。なお、時間情報に限らず、患者ＩＤ、コメント等の情報のキャリブレーションも行われる。
【００４２】
そして、制御部１１７はステップＳ４にて、切替スイッチ４１がオンされたかどうか判断する。切替スイッチ４１がオンされると、制御部１１７はステップＳ５にて、セレクタ１１６の選択状態がスコープモデルかどうか判断し、セレクタ１１６がスコープモデルを選択している場合はステップＳ６に進み、セレクタ１１６が表示休止時画像を選択している場合はステップＳ８に進む。
【００４３】
ステップＳ６では、制御部１１７はセレクタ１１６を表示休止時画像格納部１１５側にセットし、ステップＳ７にて液晶モニタ２５に表示休止時画像を表示させ、ステップＳ１０に進む。
【００４４】
また、ステップＳ８では、セレクタ１１６をスコープモデル生成部１１４側にセットし、ステップＳ９にて液晶モニタ２５にスコープモデルを表示させ、ステップＳ１０に進む。
【００４５】
このステップＳ５〜Ｓ９の処理により、切替スイッチ４１からのオン信号により、図１０に示すように、液晶モニタ２５に表示される画像がトグル的に、スコープモデル１３０と表示休止時画像１４０に切り替わって表示される。なお、表示休止時画像１４０においては、図１１に示すように、表示休止時画像であることを示す文字情報１４１を表示休止時画像１４０に重畳表示するようにしてもよい。
【００４６】
そして、ステップＳ１０にて検査が終了するまで、上記ステップＳ４〜Ｓ９の処理を繰り返す。
【００４７】
このように本実施例では、検出装置２１に液晶モニタ２５におけるスコープモデルの表示をオン／オフする切替スイッチ４０を設けているので、切替スイッチ４０を操作することで、必要に応じたタイミングで内視鏡の挿入形状を表示することができる。
【００４８】
なお、切替スイッチ４１を検出装置２１に設けるとしたが、これに限らず、図１２に示すように切替スイッチ４１をビデオプロセッサ１０に設け、信号ケーブル４１を介してビデオプロセッサ１０の制御部１０４によりセレクタ１１６を切り換えるようにしてもよい。
【００４９】
さらに、切替スイッチ４１の代りに、切替スイッチ４１のスイッチ機能を操作パネル２４、パネルスイッチ１０ａ、スコープスイッチ８ａ、あるいはキーボード１０ｂに割り付けることで、これら操作パネル２４、パネルスイッチ１０ａ、スコープスイッチ８ａ、あるいはキーボード１０ｂの操作によりセレクタ１１６を切り換えるようにしてもよい。
【実施例２】
【００５０】
図１３ないし図２０は本発明の実施例２に係わり、図１３は内視鏡システムの構成を示す構成図、図１４は図１３のビデオプロセッサ及び検出装置の構成を示すブロック図、図１５は図１４の検出装置の作用を説明する第１の図、図１６は図１４の検出装置の作用を説明する第２の図、図１７は図１４のビデオプロセッサ及び検出装置の第１の変形例の構成を示すブロック図、図１８は図１４のビデオプロセッサ及び検出装置の第２の変形例の構成を示すブロック図、図１９は図１８の検出装置の作用を説明する第１の図、図２０は図１８の検出装置の作用を説明する第２の図である。
【００５１】
実施例２は、実施例１とほとんど同じであるので、異なる点のみ説明し、同一の構成には同じ符号をつけ説明は省略する。
【００５２】
図１３に示すように、本実施例では、ビデオプロセッサ１０からの内視鏡画像と検出装置２１からのスコープモデル画像を合成し、合成画像を液晶モニタ２５に表示させる画像合成装置１４５を備えている。
【００５３】
この画像合成装置１４５は、図１４に示すように、表示休止時画像格納部１１５、セレクタ１１６及び合成回路１４６を備え、セレクタ１１６が表示休止時画像と検出装置２１のスコープモデル生成部１１４からのスコープモデル画像を選択的に合成回路１４６に出力する。また、合成回路１４６は、ビデオプロセッサ１０の画像処理部１０３からの内視鏡画像を入力し、内視鏡画像とスコープモデル画像（あるいは表示休止時画像）を合成して、図１５に示すような合成画像を、液晶モニタ２５に表示する。
【００５４】
液晶モニタ２５に表示される合成画像は、内視鏡画像１３０を表示する内視鏡画像表示エリア１３０ａと、スコープモデル画像１２０を表示する形状表示エリア１２０ａとから構成される。
【００５５】
セレクタ１１６は、検出装置２１に設けられた切替スイッチ４１からのオン信号に基づき検出装置２１の制御部１１７により制御され、図１５に示すように、液晶モニタ２５の形状表示エリア１２０ａに表示される画像がトグル的に、スコープモデル１３０と表示休止時画像１４０に切り替わって表示される。なお、形状表示エリア１２０ａの表示休止時画像１４０においては、図１６に示すように、表示休止時画像であることを示す文字情報１４１を表示休止時画像１４０に重畳表示するようにしてもよい。
【００５６】
このように本実施例では、実施例１と同様に、切替スイッチ４１を操作することで、必要に応じたタイミングで内視鏡の挿入形状を表示することができる。
【００５７】
なお、切替スイッチ４１を検出装置２１に設けるとしたが、これに限らず、図１７に示すように切替スイッチ４１をビデオプロセッサ１０に設け、信号ケーブル４１を介してビデオプロセッサ１０の制御部１０４によりセレクタ１１６を切り換えるようにしてもよい。
【００５８】
さらに、切替スイッチ４１の代りに、切替スイッチ４１のスイッチ機能を操作パネル２４、パネルスイッチ１０ａ、スコープスイッチ８ａ、あるいはキーボード１０ｂに割り付けることで、これら操作パネル２４、パネルスイッチ１０ａ、スコープスイッチ８ａ、あるいはキーボード１０ｂの操作によりセレクタ１１６を切り換えるようにしてもよい。
【００５９】
また、図１８に示すように、画像合成装置１４５の合成回路１４６において２つの合成画像を生成し、それぞれの合成画像をモニタ１１及び液晶モニタ２５に出力するようにしてもよい。
【００６０】
モニタ１１に対しては、合成回路１４６は、図１９に示すように、スコープモデル画像１３０を半透明画像として内視鏡画像１２０に重畳した合成画像を出力する。
【００６１】
また、液晶モニタ２５に対しては、合成回路１４６は、図２０に示すように、スコープモデル画像１３０の先端位置に、先端の移動に追従して変化する内視鏡画像の縮小画像１２０ｂを重畳した合成画像を出力する。内視鏡画像の縮小画像の代りに内視鏡画像の切り出し画像でもよい。
【実施例３】
【００６２】
図２１ないし図２４は本発明の実施例３に係わり、図２１はビデオプロセッサ及び検出装置の構成を示すブロック図、図２２は図２１の検出装置の処理を説明するフローチャート、図２３は図２２の処理の変形例を示すフローチャート、図２４は図２１のビデオプロセッサ及び検出装置の変形例の構成を示すブロック図である。
【００６３】
実施例３は、実施例１とほとんど同じであるので、異なる点のみ説明し、同一の構成には同じ符号をつけ説明は省略する。
【００６４】
上記実施例１及び２においては、スコープモデル画像１２０と表示休止時画像１４０を切替スイッチ４０のオン信号によりトグル的に切り替えるとしたが、本実施例では、スコープモデルの形状に基づき、スコープモデル画像１２０と表示休止時画像１４０を切り換える構成となっている。
【００６５】
具体的には、図２１に示すように、スコープモデル生成部１１４が生成したスコープモデルの形状を解析する形状解析部１５０を検出装置２１内に設け、この形状解析部１５０の解析結果に基づき、形状解析部１５０がセレクタ１１６を切り換えるようになっている。
【００６６】
このように構成された検出装置２１では、図２２に示すように、ステップＳ２１にて電子内視鏡２の挿入が開始されると、ステップＳ２２にて制御部１１７は自動切替モードがオン状態かどうか判断する。
【００６７】
この自動切替モードは、操作パネル２４により制御部１１７に設定される。制御部１１７は、自動切替モードがオン状態に設定されると、形状解析部１５０での解析結果に基づくセレクタの制御を許可し、自動切替モードがオフ状態に設定されると、形状解析部１５０での解析結果に基づくセレクタの制御を禁止する。
【００６８】
なお、自動切替モードがオフ状態の場合には、ステップＳ２７にてセレクタはスコープモデル画像を液晶モニタ２５に出力する状態にセットされる。この自動切替モードの設定は、操作パネル２４により常時可能となっている。
【００６９】
そこで、ステップＳ２２にて制御部１１７は、自動切替モードがオン状態と判断すると、形状解析部１５０に対して解析を実行させる。
【００７０】
まず、ステップＳ２３にて形状解析部１５０は、スコープモデル１３０の形状の変化量が所定の最大変化量以上かどうか判断する。最大変化量以上の変化がスコープモデル１３０の形状に生じている場合には、順調な内視鏡挿入がなされていると判断し、ステップＳ２８に進む。
【００７１】
スコープモデル１３０の形状の変化量が所定の最大変化量未満の場合には、ステップＳ２４にて形状解析部１５０は、挿入状態は終了状態に達したかどうかを判断する。例えばスコープモデル１３０の形状が所定の挿入終了形状に一致しているかどうかにより判断する。挿入状態が終了状態と判断するとステップＳ２８に進む。
【００７２】
つぎにステップＳ２５にて形状解析部１５０は、スコープモデル１３０の形状に異常ループが生じているかどうかを判断する。異常ループは挿入手技に支障があるため、異常ループがないと判断するとステップＳ２８に進み、異常ループがあるとステップＳ２６に進む。
【００７３】
ステップＳ２６にて形状解析部１５０は、スコープモデル１３０の形状の変化が所定の最小変化量以下の状態が所定時間以上継続しているかどうか判断し、所定の最小変化量以下の状態が所定時間以上継続している場合はステップＳ２７に進み、そうでない場合にはステップＳ２８に進む。
【００７４】
ステップＳ２７にて形状解析部１５０は、セレクタ１１６を制御し液晶モニタ２５にスコープモデル画像１２０を表示し、またステップＳ２８にて形状解析部１５０は、セレクタ１１６を制御し液晶モニタ２５に表示休止時画像１４０を表示する。
【００７５】
そして、ステップＳ２９にて検査が終了するまで、上記ステップＳ２２〜Ｓ２８の処理を繰り返す。
【００７６】
上記処理にて、電子内視鏡の挿入が所定時間滞っている場合には、挿入支援が必要と判断し、液晶モニタ２５にスコープモデル１２０を表示し、その他の場合は挿入支援が必要ないと判断し液晶モニタ２５に表示休止時画像１４０を表示する。
【００７７】
なお、異常ループが生じていなくても、スコープモデル１３０の形状の変化が所定の最小変化量以下の状態が所定時間以上継続している場合には、挿入支援が必要な場合があるため、図２３に示すように、上記ステップＳ２５の処理（異常ループ検出処理）を省略してもよい。
【００７８】
このように本実施例では、形状解析部１５０の解析結果に基づき、スコープモデルの表示のオン／オフを制御するので、挿入形状に基づく必要に応じたタイミングで内視鏡の挿入形状を表示することができる。
【００７９】
なお、図２４に示すように、実施例２と同様に、画像合成装置１４５内に表示休止時画像格納部１１５、セレクタ１１６、合成回路１４６と共に、形状解析部１５０を設けてもよい。
【実施例４】
【００８０】
図２５ないし図２７は本発明の実施例４に係わり、図２５はビデオプロセッサ及び検出装置の構成を示すブロック図、図２６は図２５の検出装置の処理を説明するフローチャート、図２７は図２５のビデオプロセッサ及び検出装置の変形例の構成を示すブロック図である。
【００８１】
実施例４は、実施例３とほとんど同じであるので、異なる点のみ説明し、同一の構成には同じ符号をつけ説明は省略する。
【００８２】
実施例３では、スコープモデルの形状（電子内視鏡の挿入状態）を解析し、挿入支援が必要な状態と判断した場合に、液晶モニタ２５にスコープモデル１２０を表示したが、本実施例では、内視鏡画像を解析し、内視鏡画像が挿入支援を必要とする画像となった場合に液晶モニタ２５にスコープモデル１２０を表示する。
【００８３】
具体的には、図２５に示すように、ビデオプロセッサ１０画像処理部１０３からの内視鏡画像を解析する内視鏡画像解析部１６０を検出装置２１内に設け、この内視鏡画像解析部１６０の解析結果に基づき、内視鏡画像解析部１６０がセレクタ１１６を切り換えるようになっている。
【００８４】
このように構成された検出装置２１では、図２６に示すように、ステップＳ３１にて電子内視鏡２の挿入が開始されると、ステップＳ３２にて制御部１１７は自動切替モードがオン状態かどうか判断する。
【００８５】
この自動切替モードは、操作パネル２４により制御部１１７に設定される。制御部１１７は、自動切替モードがオン状態に設定されると、内視鏡画像解析部１６０での解析結果に基づくセレクタの制御を許可し、自動切替モードがオフ状態に設定されると、内視鏡画像解析部１６０での解析結果に基づくセレクタの制御を禁止する。
【００８６】
なお、自動切替モードがオフ状態の場合には、ステップＳ３６にてセレクタはスコープモデル画像を液晶モニタ２５に出力する状態にセットされる。この自動切替モードの設定は、操作パネル２４により常時可能となっている。
【００８７】
そこで、ステップＳ３２にて制御部１１７は、自動切替モードがオン状態と判断すると、内視鏡画像解析部１６０に対して解析を実行させる。
【００８８】
まず、ステップＳ３３にて内視鏡画像解析部１６０は、観察中の内視鏡画像に変化が有るかどうか判断し、ない場合にはステップＳ３６に進み、ある場合にはステップＳ３４に進む。
【００８９】
ステップＳ３４にて内視鏡画像解析部１６０は、例えば輝度解析により、内視鏡画像の変化がハレーション等による異常なものか、正常な状態での内視鏡画像の変化かどうか判断し、正常画像における内視鏡画像の変化と判断するとステップＳ３５に進み、ハレーション等の異常による変化と判断するとステップＳ３７に進む。
【００９０】
ステップＳ３５にて内視鏡画像解析部１６０は、例えば色調解析により、内視鏡画像は出血が生じた出血部位画像かどうか判断し、内視鏡画像が出血部位画像と判断すると、ステップＳ３６に進み、出血部位画像ではない判断するとステップＳ３７に進む。
【００９１】
ステップＳ３６にて内視鏡画像解析部１６０は、セレクタ１１６を制御し液晶モニタ２５にスコープモデル画像１２０を表示し、またステップＳ３７にて内視鏡画像解析部１６０は、セレクタ１１６を制御し液晶モニタ２５に表示休止時画像１４０を表示する。
【００９２】
そして、ステップＳ３８にて検査が終了するまで、上記ステップＳ３２〜Ｓ３７の処理を繰り返す。
【００９３】
このように本実施例では、内視鏡画像解析部１６０の解析結果に基づき、スコープモデルの表示のオン／オフを制御するので、内視鏡画像に基づく必要に応じたタイミングで内視鏡の挿入形状を表示することができる。
【００９４】
なお、図２７に示すように、実施例２と同様に、画像合成装置１４５内に表示休止時画像格納部１１５、セレクタ１１６、合成回路１４６と共に、内視鏡画像解析部１６０を設けてもよい。
【００９５】
本発明は、上述した実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を変えない範囲において、種々の変更、改変等が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００９６】
【図１】本発明の実施例１に係る内視鏡システムの構成を示す構成図
【図２】図１のコイルユニットに内蔵されたコイルの配置例を示す図
【図３】図１の内視鏡装置及び内視鏡形状検出装置の配置例を示す第１の図
【図４】図１の内視鏡装置及び内視鏡形状検出装置の配置例を示す第２の図
【図５】図１のビデオプロセッサ及び検出装置の構成を示すブロック図
【図６】図５の検出装置の作用を説明するフローチャート
【図７】図６の処理を説明する第１の図
【図８】図６の処理を説明する第２の
【図９】図６の処理を説明する第３の図
【図１０】図６の処理を説明する第４の図
【図１１】図６の処理を説明する第５の図
【図１２】図５のビデオプロセッサ及び検出装置の変形例の構成を示すブロック図
【図１３】本発明の実施例２に係る内視鏡システムの構成を示す構成図
【図１４】図１３のビデオプロセッサ及び検出装置の構成を示すブロック図
【図１５】図１４の検出装置の作用を説明する第１の図
【図１６】図１４の検出装置の作用を説明する第２の図
【図１７】図１４のビデオプロセッサ及び検出装置の第１の変形例の構成を示すブロック図
【図１８】図１４のビデオプロセッサ及び検出装置の第２の変形例の構成を示すブロック図
【図１９】図１８の検出装置の作用を説明する第１の図
【図２０】図１８の検出装置の作用を説明する第２の図
【図２１】本発明の実施例３に係るビデオプロセッサ及び検出装置の構成を示すブロック図
【図２２】図２１の検出装置の処理を説明するフローチャート
【図２３】図２２の処理の変形例を示すフローチャート
【図２４】図２１のビデオプロセッサ及び検出装置の変形例の構成を示すブロック図
【図２５】本発明の実施例４に係るビデオプロセッサ及び検出装置の構成を示すブロック図
【図２６】図２５の検出装置の処理を説明するフローチャート
【図２７】図２５のビデオプロセッサ及び検出装置の変形例の構成を示すブロック図
【符号の説明】
【００９７】
１…内視鏡システム
２…内視鏡装置
３…内視鏡形状検出装置
４…ベッド
５…患者
６…電子内視鏡
７…挿入部
８…操作部
１０…ビデオプロセッサ
１２…鉗子チャンネル
１４ｉ…ソースコイル
１５…プローブ
１６…ケーブル
２１…検出装置
２３…コイルユニット
２２ｊ…センスコイル
４０…切替スイッチ
１１１…送信部
１１２…受信部
１１３…位置算出部
１１４…スコープモデル生成部
１１５…表示休止時画像格納部
１１６…セレクタ
１１７…制御部
【技術分野】
【０００１】
本発明は磁界発生素子と磁界検出素子とを用いて内視鏡の挿入形状等を検出して表示する内視鏡形状検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、磁界発生素子と磁界検出素子とを用いて体内等に挿入された内視鏡の形状等を検出し、表示手段により表示を行う内視鏡形状検出装置が用いられるようになった。
【０００３】
例えば、特開２００３−２４５２４３号公報等には、磁界を用いて内視鏡形状を検出し、検出した内視鏡形状を表示する装置が開示されている。そして、体内に挿入される内視鏡の挿入部内に所定の間隔で配置した複数の磁界発生素子を駆動してその周囲に磁界を発生させ、体外に配置した磁界検出素子により各磁界発生素子の３次元位置を検出して、各磁界発生素子を連続的に結ぶ曲線を生成して、モデル化した挿入部の３次元的な画像を表示手段で表示する。
【０００４】
術者等はその画像を観察することにより、体内に挿入された挿入部の先端部の位置や挿入形状等を把握でき、目的とする部位までの挿入作業等を円滑に行えるようにしている。
【特許文献１】特開２００３−２４５２４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の内視鏡形状検出装置においては、常時、内視鏡の形状表示を行っているため、例えば内視鏡画像による検査中においては、挿入形状画像を見る必要がないときにも視野内に挿入形状画像が入り込んでくることがある。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、必要に応じたタイミングで内視鏡の挿入形状を表示することのできる内視鏡形状検出装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の内視鏡形状検出装置は、
被検体に挿入される内視鏡の挿入部の内部に複数の磁界発生素子及び複数の磁界検出素子の一方の素子を配置し、被検体の外部に他方の素子を配置して、前記挿入部の内部に配置された一方の素子の各位置を前記他方の素子の位置を基準に用いて検出する検出手段と、
前記検出手段を制御すると共に、前記検出手段の検出結果に基づき、内視鏡挿入部の形状を推定する形状推定手段と、
前記形状推定手段が推定した前記内視鏡挿入部の形状のモデル画像を生成するモデル画像生成手段と、
前記モデル画像の表示手段への表示を制御する画像表示制御手段と
を備えて構成される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、必要に応じたタイミングで内視鏡の挿入形状を表示することができるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、図面を参照しながら本発明の実施例について述べる。
【実施例１】
【００１０】
図１ないし図１２は本発明の実施例１に係わり、図１は内視鏡システムの構成を示す構成図、図２は図１のコイルユニットに内蔵されたコイルの配置例を示す図、図３は図１の内視鏡装置及び内視鏡形状検出装置の配置例を示す第１の図、図４は図１の内視鏡装置及び内視鏡形状検出装置の配置例を示す第２の図、図５は図１のビデオプロセッサ及び検出装置の構成を示すブロック図、図６は図５の検出装置の作用を説明するフローチャート、図７は図６の処理を説明する第１の図、図８は図６の処理を説明する第２の図、図９は図６の処理を説明する第３の図、図１０は図６の処理を説明する第４の図、図１１は図６の処理を説明する第５の図、図１２は図５のビデオプロセッサ及び検出装置の変形例の構成を示すブロック図である。
【００１１】
図１に示すように、本実施例における内視鏡システム１は、内視鏡検査を行う内視鏡装置２と、内視鏡検査の補助に用いられる内視鏡形状検出装置３とを備え、この内視鏡形状検出装置３は、ベッド４に横たわる患者５の体腔内に電子内視鏡６の挿入部７を挿入し、内視鏡検査を行う際の挿入補助手段として使用される。
【００１２】
電子内視鏡６は、可撓性を有する細長の挿入部７の後端に湾曲操作ノブを設けた操作部８が形成され、この操作部８からユニバーサルコード９が延出され、ビデオプロセッサ１０に接続されている。ビデオプロセッサ１０にはパネルスイッチ１０ａが設けられ、キーボード１０ｂが接続されている。
【００１３】
この電子内視鏡６は、ライトガイドが挿通されビデオプロセッサ１０内の光源部からの照明光を伝送し、挿入部７の先端に設けた照明窓から伝送した照明光を出射し、患者等を照明する。照明された患部等の被写体は照明窓に隣接して設けられた観察窓に取り付けた対物レンズにより、その結像位置に配置された撮像素子（ＣＣＤ）に像を結び、この撮像素子は光電変換する。
【００１４】
光電変換された信号はビデオプロセッサ１０内の映像信号処理部により信号処理されて標準的な映像信号が生成され、ビデオプロセッサ１０に接続された画像観察用モニタ１１に表示される。
【００１５】
この電子内視鏡６には鉗子チャンネル１２が設けてあり、この鉗子チャンネル１２の挿入口１２ａから例えば１６個の磁界発生素子（またはソースコイル）１４ａ、１４ｂ、…、１４ｐ（以下、符号１４ｉで代表する）を有するプローブ１５が挿通されることにより、挿入部７内にソースコイル１４ｉが設置される。
【００１６】
このプローブ１５の後端から延出されたソースケーブル１６は、その後端のコネクタ１６ａが内視鏡形状検出装置３の装置本体としての検出装置（装置本体とも記す）２１に着脱自在に接続される。そして、検出装置２１側から駆動信号伝達手段としてソースケーブル１６を介して磁界発生手段となるソースコイル１４ｉに駆動信号を印加することにより、ソースコイル１４ｉは磁界を発生する。
【００１７】
また、患者５が横たわるベッド４の付近に配置されるこの検出装置２１には、（センス）コイルユニット２３が上下方向に移動（昇降）自在に設けられ、このコイルユニット２３内には複数の磁界検出素子（センスコイル）が配置されている。
【００１８】
より具体的に説明すると、図２に示すように例えば中心のＺ座標が第１のＺ座標である例えばＸ軸に向いたセンスコイル２２ａ−１、２２ａ−２、２２ａ−３、２２ａ−４と、中心のＺ座標が第１のＺ座標と異なる第２のＺ座標であるＹ軸に向いたセンスコイル２２ｂ−１、２２ｂ−２、２２ｂ−３、２２ｂ−４と、中心のＺ座標が第１及び第２のＺ座標と異なる第３のＺ座標であるＺ軸に向いたセンスコイル２２ｃ−１、２２ｃ−２、２２ｃ−３、２２ｃ−４の１２個のセンスコイル（以下、符号２２ｊで代表する）が配置されている。
【００１９】
センスコイル２２ｊは、コイルユニット２３からの図示しないケーブルを介して検出装置２１に接続されている。この検出装置２１には使用者が装置を操作するための操作パネル２４が設けられている。また、この検出装置２１には検出した内視鏡挿入部の形状（以下、スコープモデルと記す）を表示する表示手段として液晶モニタ２５がその上部に配置されている。
【００２０】
また、本実施例では、図１に示すように、検出装置２１には、体内に挿入された挿入部７の位置を確認したりする為に、体外での位置を表示させるための体外マーカ５７と、患者５の腹部などに取り付ける等して、患者５の体位が変化しても（患者５の）特定の方向から常にスコープモデルを表示させるため等で使用する基準プレート５８を検出装置２１に接続して使用することもできる。
【００２１】
体外マーカ５７は内部に１つのソースコイルが収納されており、この体外マーカ５７のケーブル５９の基端のコネクタ５９ａは検出装置２１に着脱自在で接続される。
【００２２】
そして、このコネクタ５９ａを接続することにより、プローブ１５内のソースコイルの場合と同様に体外マーカ５７のソースコイルも駆動され、コイルユニット２３で検出された体外マーカ５７のソースコイルの位置もスコープモデルと同様にモニタ２５に表示される。
【００２３】
また、基準プレート５８は、そのディスク形状部分の内部に例えば３個のソースコイルが配置され、これら３個のソースコイルに接続されたケーブル６０の基端のコネクタ６０ａは検出装置２１に着脱自在で接続される。
【００２４】
これらの３個のソースコイルの位置検出により、それらが配置されている面が決定される。そして、その面に垂直な方向から挿入部７を見た場合に観察されるようにスコープモデルの描画を行うのに使用される。
【００２５】
検出装置２１とビデオプロセッサ１０は、信号ケーブル４１により接続されており、信号ケーブル４１を介して検出装置２１とビデオプロセッサ１０間にて種々のデータが送受可能となっている。
【００２６】
内視鏡装置２と内視鏡形状検出装置３の患者５及び術者５０に対する配置例を、図３及び図４に示す。これらの図に示すように、内視鏡装置２と内視鏡形状検出装置３とは患者５を挟んだ状態に配置され、内視鏡装置２のモニタ１１及び内視鏡形状検出装置３のモニタ２５の表示画面が術者５０に向けられる。
【００２７】
術者５０は、このように配置された液晶モニタ２５及びモニタ１１にて、主として挿入手技時においては挿入時の内視鏡形状画像（スコープモデル）を観察し、主として患部観察及び処置時においてはモニタ１１により内視鏡画像を観察する。
【００２８】
例えば挿入手技に熟練している術者は、挿入手技時においても内視鏡画像を観察しながら挿入を継続するが、このような場合や内視鏡観察時においては、液晶モニタ２５にスコープモデルを表示していると、挿入形状画像を見る必要がないときにもモニタ１１の内視鏡画像の観察視野内のスコープモデルが入り込んでくることがある。
【００２９】
これを回避するために、内視鏡形状検出装置３のシステムをオフしたり、液晶モニタ２５の電源を切ることが考えらるが、内視鏡形状検出装置３のシステムの再立ち上げには時間がかかり、直ちにスコープモデルが表示できないといった問題がある。また、液晶モニタ２５が図３及び図４のように配置されているために、容易に電源をオフすることも難しい。
【００３０】
そこで、本実施例では、検出装置２１に液晶モニタ２５におけるスコープモデルの表示をオン／オフする画像表示制御手段としての切替スイッチ４０（図１及び図４参照）を設けている。
【００３１】
図５に示すように、ビデオプロセッサ１０は、電子内視鏡６の先端内に設けられている撮像部１００の撮像素子、例えばＣＣＤを駆動するＣＣＤ１０１と、撮像部１００からの撮像信号に対して相関２重サンプリング等の処理を行う前処理部１０２と、前処理部からの信号に対して例えばＲＧＢマトリックス処理、輪郭強調処理、色補正処理等の画像処理を行う画像処理部１０３と、ビデオプロセッサ１０の各部を制御する制御部１０４とを備えて構成される。
【００３２】
制御部１０４は、電子内視鏡６の操作部８（図１参照）に設けられているスコープスイッチ８ａ、ビデオプロセッサ１０のパネルスイッチ１０ａ、キーボード１０ｂ等の入力手段からの入力を所定のタイミングで読み込むことで、これら入力手段からの指示／設定を受け付ける。
【００３３】
画像処理部１０３で処理された画像はモニタ１１に出力され、モニタ１１において内視鏡画像が観察できるようになっている。
【００３４】
また、図５に示すように、検出装置２１は、プローブ１５に配置されている、例えば１６個のソースコイル１４ｉを駆動する送信部１１１と、（センス）コイルユニット２３内のセンスコイル２２ｊからの検出信号を受信する受信部１１２と、受信部１１２が受信したセンスコイル２２ｊからの検出信号に基づき、ソースコイル１４ｉの各位置を算出する位置算出部１１３と、位置算出部１１３が算出したソースコイル１４ｉの各位置に基づき、電子内視鏡６のスコープモデルを生成するスコープモデル生成部１１４と、表示休止時画像格納部１１５に格納されている表示休止時画像とスコープモデル生成部１１４からのスコープモデル画像を選択的に液晶モニタ２５に出力するセレクタ１１６と、これら各部を制御する制御部１１７とを備えて構成される。
【００３５】
制御部１１７は、検出装置２１の操作パネル２４及び切替スイッチ４１を所定のタイミングで読み込むことで、これらからの指示／設定を受け付ける。なお、セレクタ１１６は、切替スイッチ４１を操作することで、制御部１１７により制御される。
【００３６】
また、表示休止時画像格納部１１５に格納されている表示休止時画像は、例えば一面、黒あるいはグレーの画像である。
【００３７】
このように構成された本実施例の作用について説明する。
【００３８】
図６に示すように、ステップＳ１にて電子内視鏡６の挿入が開始されると、制御部１１７はステップＳ２にて、セレクタ１１６をスコープモデル生成部１１４側にセットする。これにより、ステップＳ３にて液晶モニタ２５がスコープモデルを表示する。
【００３９】
このとき、モニタ１１には図７に示すように電子内視鏡６からの内視鏡画像１２０が表示され、図８に示すように液晶モニタ２５にはスコープモデル１３０が表示される。モニタ１１の内視鏡画像１２０の近傍には、患者ＩＤ１２１、時間情報１２２、コメント１２３等の各種データが表示され、また、液晶モニタ２５のスコープモデル１３０の近傍にも患者ＩＤ１３１、時間情報１３２等の各種データが表示される。
【００４０】
ビデオプロセッサ１０と検出装置２１とは独立した構成であるため、例えばそれぞれが有する時間情報が異なる場合があり、このような場合、図７及び図８に示すように、時間情報１２２、時間情報１３２に表示される時間が異なることになる。
【００４１】
本実施例では、ビデオプロセッサ１０の制御部１０４と、検出装置２１の制御部１１７が信号ケーブル４１により接続されていて、この信号ケーブル４１により、例えば検出装置２１の制御部１１７が、ビデオプロセッサ１０の時間情報を読み出し、検出装置２１の時間情報をキャリブレーションすることで、図９に示すように、液晶モニタ２５の時間情報１３２を、図７に示したモニタ１１の時間情報１２２に一致させている。なお、時間情報に限らず、患者ＩＤ、コメント等の情報のキャリブレーションも行われる。
【００４２】
そして、制御部１１７はステップＳ４にて、切替スイッチ４１がオンされたかどうか判断する。切替スイッチ４１がオンされると、制御部１１７はステップＳ５にて、セレクタ１１６の選択状態がスコープモデルかどうか判断し、セレクタ１１６がスコープモデルを選択している場合はステップＳ６に進み、セレクタ１１６が表示休止時画像を選択している場合はステップＳ８に進む。
【００４３】
ステップＳ６では、制御部１１７はセレクタ１１６を表示休止時画像格納部１１５側にセットし、ステップＳ７にて液晶モニタ２５に表示休止時画像を表示させ、ステップＳ１０に進む。
【００４４】
また、ステップＳ８では、セレクタ１１６をスコープモデル生成部１１４側にセットし、ステップＳ９にて液晶モニタ２５にスコープモデルを表示させ、ステップＳ１０に進む。
【００４５】
このステップＳ５〜Ｓ９の処理により、切替スイッチ４１からのオン信号により、図１０に示すように、液晶モニタ２５に表示される画像がトグル的に、スコープモデル１３０と表示休止時画像１４０に切り替わって表示される。なお、表示休止時画像１４０においては、図１１に示すように、表示休止時画像であることを示す文字情報１４１を表示休止時画像１４０に重畳表示するようにしてもよい。
【００４６】
そして、ステップＳ１０にて検査が終了するまで、上記ステップＳ４〜Ｓ９の処理を繰り返す。
【００４７】
このように本実施例では、検出装置２１に液晶モニタ２５におけるスコープモデルの表示をオン／オフする切替スイッチ４０を設けているので、切替スイッチ４０を操作することで、必要に応じたタイミングで内視鏡の挿入形状を表示することができる。
【００４８】
なお、切替スイッチ４１を検出装置２１に設けるとしたが、これに限らず、図１２に示すように切替スイッチ４１をビデオプロセッサ１０に設け、信号ケーブル４１を介してビデオプロセッサ１０の制御部１０４によりセレクタ１１６を切り換えるようにしてもよい。
【００４９】
さらに、切替スイッチ４１の代りに、切替スイッチ４１のスイッチ機能を操作パネル２４、パネルスイッチ１０ａ、スコープスイッチ８ａ、あるいはキーボード１０ｂに割り付けることで、これら操作パネル２４、パネルスイッチ１０ａ、スコープスイッチ８ａ、あるいはキーボード１０ｂの操作によりセレクタ１１６を切り換えるようにしてもよい。
【実施例２】
【００５０】
図１３ないし図２０は本発明の実施例２に係わり、図１３は内視鏡システムの構成を示す構成図、図１４は図１３のビデオプロセッサ及び検出装置の構成を示すブロック図、図１５は図１４の検出装置の作用を説明する第１の図、図１６は図１４の検出装置の作用を説明する第２の図、図１７は図１４のビデオプロセッサ及び検出装置の第１の変形例の構成を示すブロック図、図１８は図１４のビデオプロセッサ及び検出装置の第２の変形例の構成を示すブロック図、図１９は図１８の検出装置の作用を説明する第１の図、図２０は図１８の検出装置の作用を説明する第２の図である。
【００５１】
実施例２は、実施例１とほとんど同じであるので、異なる点のみ説明し、同一の構成には同じ符号をつけ説明は省略する。
【００５２】
図１３に示すように、本実施例では、ビデオプロセッサ１０からの内視鏡画像と検出装置２１からのスコープモデル画像を合成し、合成画像を液晶モニタ２５に表示させる画像合成装置１４５を備えている。
【００５３】
この画像合成装置１４５は、図１４に示すように、表示休止時画像格納部１１５、セレクタ１１６及び合成回路１４６を備え、セレクタ１１６が表示休止時画像と検出装置２１のスコープモデル生成部１１４からのスコープモデル画像を選択的に合成回路１４６に出力する。また、合成回路１４６は、ビデオプロセッサ１０の画像処理部１０３からの内視鏡画像を入力し、内視鏡画像とスコープモデル画像（あるいは表示休止時画像）を合成して、図１５に示すような合成画像を、液晶モニタ２５に表示する。
【００５４】
液晶モニタ２５に表示される合成画像は、内視鏡画像１３０を表示する内視鏡画像表示エリア１３０ａと、スコープモデル画像１２０を表示する形状表示エリア１２０ａとから構成される。
【００５５】
セレクタ１１６は、検出装置２１に設けられた切替スイッチ４１からのオン信号に基づき検出装置２１の制御部１１７により制御され、図１５に示すように、液晶モニタ２５の形状表示エリア１２０ａに表示される画像がトグル的に、スコープモデル１３０と表示休止時画像１４０に切り替わって表示される。なお、形状表示エリア１２０ａの表示休止時画像１４０においては、図１６に示すように、表示休止時画像であることを示す文字情報１４１を表示休止時画像１４０に重畳表示するようにしてもよい。
【００５６】
このように本実施例では、実施例１と同様に、切替スイッチ４１を操作することで、必要に応じたタイミングで内視鏡の挿入形状を表示することができる。
【００５７】
なお、切替スイッチ４１を検出装置２１に設けるとしたが、これに限らず、図１７に示すように切替スイッチ４１をビデオプロセッサ１０に設け、信号ケーブル４１を介してビデオプロセッサ１０の制御部１０４によりセレクタ１１６を切り換えるようにしてもよい。
【００５８】
さらに、切替スイッチ４１の代りに、切替スイッチ４１のスイッチ機能を操作パネル２４、パネルスイッチ１０ａ、スコープスイッチ８ａ、あるいはキーボード１０ｂに割り付けることで、これら操作パネル２４、パネルスイッチ１０ａ、スコープスイッチ８ａ、あるいはキーボード１０ｂの操作によりセレクタ１１６を切り換えるようにしてもよい。
【００５９】
また、図１８に示すように、画像合成装置１４５の合成回路１４６において２つの合成画像を生成し、それぞれの合成画像をモニタ１１及び液晶モニタ２５に出力するようにしてもよい。
【００６０】
モニタ１１に対しては、合成回路１４６は、図１９に示すように、スコープモデル画像１３０を半透明画像として内視鏡画像１２０に重畳した合成画像を出力する。
【００６１】
また、液晶モニタ２５に対しては、合成回路１４６は、図２０に示すように、スコープモデル画像１３０の先端位置に、先端の移動に追従して変化する内視鏡画像の縮小画像１２０ｂを重畳した合成画像を出力する。内視鏡画像の縮小画像の代りに内視鏡画像の切り出し画像でもよい。
【実施例３】
【００６２】
図２１ないし図２４は本発明の実施例３に係わり、図２１はビデオプロセッサ及び検出装置の構成を示すブロック図、図２２は図２１の検出装置の処理を説明するフローチャート、図２３は図２２の処理の変形例を示すフローチャート、図２４は図２１のビデオプロセッサ及び検出装置の変形例の構成を示すブロック図である。
【００６３】
実施例３は、実施例１とほとんど同じであるので、異なる点のみ説明し、同一の構成には同じ符号をつけ説明は省略する。
【００６４】
上記実施例１及び２においては、スコープモデル画像１２０と表示休止時画像１４０を切替スイッチ４０のオン信号によりトグル的に切り替えるとしたが、本実施例では、スコープモデルの形状に基づき、スコープモデル画像１２０と表示休止時画像１４０を切り換える構成となっている。
【００６５】
具体的には、図２１に示すように、スコープモデル生成部１１４が生成したスコープモデルの形状を解析する形状解析部１５０を検出装置２１内に設け、この形状解析部１５０の解析結果に基づき、形状解析部１５０がセレクタ１１６を切り換えるようになっている。
【００６６】
このように構成された検出装置２１では、図２２に示すように、ステップＳ２１にて電子内視鏡２の挿入が開始されると、ステップＳ２２にて制御部１１７は自動切替モードがオン状態かどうか判断する。
【００６７】
この自動切替モードは、操作パネル２４により制御部１１７に設定される。制御部１１７は、自動切替モードがオン状態に設定されると、形状解析部１５０での解析結果に基づくセレクタの制御を許可し、自動切替モードがオフ状態に設定されると、形状解析部１５０での解析結果に基づくセレクタの制御を禁止する。
【００６８】
なお、自動切替モードがオフ状態の場合には、ステップＳ２７にてセレクタはスコープモデル画像を液晶モニタ２５に出力する状態にセットされる。この自動切替モードの設定は、操作パネル２４により常時可能となっている。
【００６９】
そこで、ステップＳ２２にて制御部１１７は、自動切替モードがオン状態と判断すると、形状解析部１５０に対して解析を実行させる。
【００７０】
まず、ステップＳ２３にて形状解析部１５０は、スコープモデル１３０の形状の変化量が所定の最大変化量以上かどうか判断する。最大変化量以上の変化がスコープモデル１３０の形状に生じている場合には、順調な内視鏡挿入がなされていると判断し、ステップＳ２８に進む。
【００７１】
スコープモデル１３０の形状の変化量が所定の最大変化量未満の場合には、ステップＳ２４にて形状解析部１５０は、挿入状態は終了状態に達したかどうかを判断する。例えばスコープモデル１３０の形状が所定の挿入終了形状に一致しているかどうかにより判断する。挿入状態が終了状態と判断するとステップＳ２８に進む。
【００７２】
つぎにステップＳ２５にて形状解析部１５０は、スコープモデル１３０の形状に異常ループが生じているかどうかを判断する。異常ループは挿入手技に支障があるため、異常ループがないと判断するとステップＳ２８に進み、異常ループがあるとステップＳ２６に進む。
【００７３】
ステップＳ２６にて形状解析部１５０は、スコープモデル１３０の形状の変化が所定の最小変化量以下の状態が所定時間以上継続しているかどうか判断し、所定の最小変化量以下の状態が所定時間以上継続している場合はステップＳ２７に進み、そうでない場合にはステップＳ２８に進む。
【００７４】
ステップＳ２７にて形状解析部１５０は、セレクタ１１６を制御し液晶モニタ２５にスコープモデル画像１２０を表示し、またステップＳ２８にて形状解析部１５０は、セレクタ１１６を制御し液晶モニタ２５に表示休止時画像１４０を表示する。
【００７５】
そして、ステップＳ２９にて検査が終了するまで、上記ステップＳ２２〜Ｓ２８の処理を繰り返す。
【００７６】
上記処理にて、電子内視鏡の挿入が所定時間滞っている場合には、挿入支援が必要と判断し、液晶モニタ２５にスコープモデル１２０を表示し、その他の場合は挿入支援が必要ないと判断し液晶モニタ２５に表示休止時画像１４０を表示する。
【００７７】
なお、異常ループが生じていなくても、スコープモデル１３０の形状の変化が所定の最小変化量以下の状態が所定時間以上継続している場合には、挿入支援が必要な場合があるため、図２３に示すように、上記ステップＳ２５の処理（異常ループ検出処理）を省略してもよい。
【００７８】
このように本実施例では、形状解析部１５０の解析結果に基づき、スコープモデルの表示のオン／オフを制御するので、挿入形状に基づく必要に応じたタイミングで内視鏡の挿入形状を表示することができる。
【００７９】
なお、図２４に示すように、実施例２と同様に、画像合成装置１４５内に表示休止時画像格納部１１５、セレクタ１１６、合成回路１４６と共に、形状解析部１５０を設けてもよい。
【実施例４】
【００８０】
図２５ないし図２７は本発明の実施例４に係わり、図２５はビデオプロセッサ及び検出装置の構成を示すブロック図、図２６は図２５の検出装置の処理を説明するフローチャート、図２７は図２５のビデオプロセッサ及び検出装置の変形例の構成を示すブロック図である。
【００８１】
実施例４は、実施例３とほとんど同じであるので、異なる点のみ説明し、同一の構成には同じ符号をつけ説明は省略する。
【００８２】
実施例３では、スコープモデルの形状（電子内視鏡の挿入状態）を解析し、挿入支援が必要な状態と判断した場合に、液晶モニタ２５にスコープモデル１２０を表示したが、本実施例では、内視鏡画像を解析し、内視鏡画像が挿入支援を必要とする画像となった場合に液晶モニタ２５にスコープモデル１２０を表示する。
【００８３】
具体的には、図２５に示すように、ビデオプロセッサ１０画像処理部１０３からの内視鏡画像を解析する内視鏡画像解析部１６０を検出装置２１内に設け、この内視鏡画像解析部１６０の解析結果に基づき、内視鏡画像解析部１６０がセレクタ１１６を切り換えるようになっている。
【００８４】
このように構成された検出装置２１では、図２６に示すように、ステップＳ３１にて電子内視鏡２の挿入が開始されると、ステップＳ３２にて制御部１１７は自動切替モードがオン状態かどうか判断する。
【００８５】
この自動切替モードは、操作パネル２４により制御部１１７に設定される。制御部１１７は、自動切替モードがオン状態に設定されると、内視鏡画像解析部１６０での解析結果に基づくセレクタの制御を許可し、自動切替モードがオフ状態に設定されると、内視鏡画像解析部１６０での解析結果に基づくセレクタの制御を禁止する。
【００８６】
なお、自動切替モードがオフ状態の場合には、ステップＳ３６にてセレクタはスコープモデル画像を液晶モニタ２５に出力する状態にセットされる。この自動切替モードの設定は、操作パネル２４により常時可能となっている。
【００８７】
そこで、ステップＳ３２にて制御部１１７は、自動切替モードがオン状態と判断すると、内視鏡画像解析部１６０に対して解析を実行させる。
【００８８】
まず、ステップＳ３３にて内視鏡画像解析部１６０は、観察中の内視鏡画像に変化が有るかどうか判断し、ない場合にはステップＳ３６に進み、ある場合にはステップＳ３４に進む。
【００８９】
ステップＳ３４にて内視鏡画像解析部１６０は、例えば輝度解析により、内視鏡画像の変化がハレーション等による異常なものか、正常な状態での内視鏡画像の変化かどうか判断し、正常画像における内視鏡画像の変化と判断するとステップＳ３５に進み、ハレーション等の異常による変化と判断するとステップＳ３７に進む。
【００９０】
ステップＳ３５にて内視鏡画像解析部１６０は、例えば色調解析により、内視鏡画像は出血が生じた出血部位画像かどうか判断し、内視鏡画像が出血部位画像と判断すると、ステップＳ３６に進み、出血部位画像ではない判断するとステップＳ３７に進む。
【００９１】
ステップＳ３６にて内視鏡画像解析部１６０は、セレクタ１１６を制御し液晶モニタ２５にスコープモデル画像１２０を表示し、またステップＳ３７にて内視鏡画像解析部１６０は、セレクタ１１６を制御し液晶モニタ２５に表示休止時画像１４０を表示する。
【００９２】
そして、ステップＳ３８にて検査が終了するまで、上記ステップＳ３２〜Ｓ３７の処理を繰り返す。
【００９３】
このように本実施例では、内視鏡画像解析部１６０の解析結果に基づき、スコープモデルの表示のオン／オフを制御するので、内視鏡画像に基づく必要に応じたタイミングで内視鏡の挿入形状を表示することができる。
【００９４】
なお、図２７に示すように、実施例２と同様に、画像合成装置１４５内に表示休止時画像格納部１１５、セレクタ１１６、合成回路１４６と共に、内視鏡画像解析部１６０を設けてもよい。
【００９５】
本発明は、上述した実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を変えない範囲において、種々の変更、改変等が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００９６】
【図１】本発明の実施例１に係る内視鏡システムの構成を示す構成図
【図２】図１のコイルユニットに内蔵されたコイルの配置例を示す図
【図３】図１の内視鏡装置及び内視鏡形状検出装置の配置例を示す第１の図
【図４】図１の内視鏡装置及び内視鏡形状検出装置の配置例を示す第２の図
【図５】図１のビデオプロセッサ及び検出装置の構成を示すブロック図
【図６】図５の検出装置の作用を説明するフローチャート
【図７】図６の処理を説明する第１の図
【図８】図６の処理を説明する第２の
【図９】図６の処理を説明する第３の図
【図１０】図６の処理を説明する第４の図
【図１１】図６の処理を説明する第５の図
【図１２】図５のビデオプロセッサ及び検出装置の変形例の構成を示すブロック図
【図１３】本発明の実施例２に係る内視鏡システムの構成を示す構成図
【図１４】図１３のビデオプロセッサ及び検出装置の構成を示すブロック図
【図１５】図１４の検出装置の作用を説明する第１の図
【図１６】図１４の検出装置の作用を説明する第２の図
【図１７】図１４のビデオプロセッサ及び検出装置の第１の変形例の構成を示すブロック図
【図１８】図１４のビデオプロセッサ及び検出装置の第２の変形例の構成を示すブロック図
【図１９】図１８の検出装置の作用を説明する第１の図
【図２０】図１８の検出装置の作用を説明する第２の図
【図２１】本発明の実施例３に係るビデオプロセッサ及び検出装置の構成を示すブロック図
【図２２】図２１の検出装置の処理を説明するフローチャート
【図２３】図２２の処理の変形例を示すフローチャート
【図２４】図２１のビデオプロセッサ及び検出装置の変形例の構成を示すブロック図
【図２５】本発明の実施例４に係るビデオプロセッサ及び検出装置の構成を示すブロック図
【図２６】図２５の検出装置の処理を説明するフローチャート
【図２７】図２５のビデオプロセッサ及び検出装置の変形例の構成を示すブロック図
【符号の説明】
【００９７】
１…内視鏡システム
２…内視鏡装置
３…内視鏡形状検出装置
４…ベッド
５…患者
６…電子内視鏡
７…挿入部
８…操作部
１０…ビデオプロセッサ
１２…鉗子チャンネル
１４ｉ…ソースコイル
１５…プローブ
１６…ケーブル
２１…検出装置
２３…コイルユニット
２２ｊ…センスコイル
４０…切替スイッチ
１１１…送信部
１１２…受信部
１１３…位置算出部
１１４…スコープモデル生成部
１１５…表示休止時画像格納部
１１６…セレクタ
１１７…制御部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体に挿入される内視鏡の挿入部の内部に複数の磁界発生素子及び複数の磁界検出素子の一方の素子を配置し、被検体の外部に他方の素子を配置して、前記挿入部の内部に配置された一方の素子の各位置を前記他方の素子の位置を基準に用いて検出する検出手段と、
前記検出手段を制御すると共に、前記検出手段の検出結果に基づき、内視鏡挿入部の形状を推定する形状推定手段と、
前記形状推定手段が推定した前記内視鏡挿入部の形状のモデル画像を生成するモデル画像生成手段と、
前記モデル画像の表示手段への表示を制御する画像表示制御手段と
を備えたことを特徴とする内視鏡形状検出装置。
【請求項２】
前記画像表示制御手段は、前記モデル画像の表示手段へのオン／オフ表示を指示するスイッチ手段である
ことを特徴とする請求項１に記載の内視鏡形状検出装置。
【請求項３】
前記画像表示制御手段は、前記内視鏡挿入部の形状に基づき、前記モデル画像の表示手段への表示を制御する
ことを特徴とする請求項１に記載の内視鏡形状検出装置。
【請求項４】
前記内視鏡より得られた内視鏡画像を画像解析する内視鏡画像解析手段を備え、
前記画像表示制御手段は、前記内視鏡画像の画像解析結果に基づき、前記モデル画像の表示手段への表示を制御する
ことを特徴とする請求項１に記載の内視鏡形状検出装置。
【請求項１】
被検体に挿入される内視鏡の挿入部の内部に複数の磁界発生素子及び複数の磁界検出素子の一方の素子を配置し、被検体の外部に他方の素子を配置して、前記挿入部の内部に配置された一方の素子の各位置を前記他方の素子の位置を基準に用いて検出する検出手段と、
前記検出手段を制御すると共に、前記検出手段の検出結果に基づき、内視鏡挿入部の形状を推定する形状推定手段と、
前記形状推定手段が推定した前記内視鏡挿入部の形状のモデル画像を生成するモデル画像生成手段と、
前記モデル画像の表示手段への表示を制御する画像表示制御手段と
を備えたことを特徴とする内視鏡形状検出装置。
【請求項２】
前記画像表示制御手段は、前記モデル画像の表示手段へのオン／オフ表示を指示するスイッチ手段である
ことを特徴とする請求項１に記載の内視鏡形状検出装置。
【請求項３】
前記画像表示制御手段は、前記内視鏡挿入部の形状に基づき、前記モデル画像の表示手段への表示を制御する
ことを特徴とする請求項１に記載の内視鏡形状検出装置。
【請求項４】
前記内視鏡より得られた内視鏡画像を画像解析する内視鏡画像解析手段を備え、
前記画像表示制御手段は、前記内視鏡画像の画像解析結果に基づき、前記モデル画像の表示手段への表示を制御する
ことを特徴とする請求項１に記載の内視鏡形状検出装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【公開番号】特開２００６−２９６５７６（Ｐ２００６−２９６５７６Ａ）
【公開日】平成１８年１１月２日（２００６．１１．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１２００４３（Ｐ２００５−１２００４３）
【出願日】平成１７年４月１８日（２００５．４．１８）
【出願人】（３０４０５０９２３）オリンパスメディカルシステムズ株式会社 (1,905)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１１月２日（２００６．１１．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年４月１８日（２００５．４．１８）
【出願人】（３０４０５０９２３）オリンパスメディカルシステムズ株式会社 (1,905)
【Ｆターム（参考）】
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