内視鏡挿入形状解析システム
【課題】内視鏡の挿入部により形成されるループ形状を従来に比べて高精度に検出可能な内視鏡挿入形状解析システムを提供する。
【解決手段】本発明の内視鏡挿入形状解析システムは、被検体内に挿入された内視鏡の挿入部における複数の箇所の座標値を取得する挿入状態取得部と、前記複数の箇所の座標値に基づき、前記被検体内に挿入された前記挿入部のうち、少なくとも一部の挿入形状を検出する挿入形状検出部と、前記所定の複数の箇所の座標値及び前記挿入形状に応じて複数の座標平面を設定する座標平面設定部と、前記挿入形状を前記複数の座標平面各々に投影する挿入形状投影部と、前記複数の座標平面各々に投影された前記挿入形状に所定の形状が存在するか否かを判定する挿入形状判定部と、を有することを特徴とする。
【解決手段】本発明の内視鏡挿入形状解析システムは、被検体内に挿入された内視鏡の挿入部における複数の箇所の座標値を取得する挿入状態取得部と、前記複数の箇所の座標値に基づき、前記被検体内に挿入された前記挿入部のうち、少なくとも一部の挿入形状を検出する挿入形状検出部と、前記所定の複数の箇所の座標値及び前記挿入形状に応じて複数の座標平面を設定する座標平面設定部と、前記挿入形状を前記複数の座標平面各々に投影する挿入形状投影部と、前記複数の座標平面各々に投影された前記挿入形状に所定の形状が存在するか否かを判定する挿入形状判定部と、を有することを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内視鏡挿入形状解析システムに関し、特に、被検体内に挿入された内視鏡の挿入部の挿入形状が所定の形状を形成しているか否かを判定可能な内視鏡挿入形状解析システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
内視鏡は、医療分野及び工業分野等において従来広く用いられている。また、内視鏡は、例えば、医療分野においては、生体組織等に対し、観察及び種々の処置を行う際に用いられている。
【０００３】
特に、内視鏡が有する挿入部を被検体の肛門側から挿入し、下部消化管に対して観察や種々の処置を行う場合においては、該挿入部を屈曲した体腔内に円滑に挿入するために、体腔内における該挿入部の位置、屈曲状態等を検出することのできる内視鏡挿入形状解析システムが、内視鏡と併せて用いられている。
【０００４】
前述した内視鏡挿入形状解析システムと略同様の機能を有する装置としては、例えば、特許文献１の内視鏡挿入形状解析装置がある。
【０００５】
特許文献１には、内視鏡の挿入部のうち、ループ形成候補にあたる部分をｎ個に分割し、各分割点の所定の平面（ｚ＝０平面）へ投影された３次元座標値をＰ型フーリエ記述子として特徴量化するとともに、該特徴量と教師データとの比較を行うことにより、該ループ形成候補にあたる部分がループ形状を形成しているか否かを判断する、という構成が開示されている。
【特許文献１】特開２００４−３５８０９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、前述した、特許文献１に記載の構成においては、所定の平面への投影座標値に基づいてループ形状の有無が判断されるため、例えば、被検体の体位変換、または、被検体の腸の長さの個人差により、ループ形状の検出精度が低下してしまう虞がある。
【０００７】
本発明は、前述した点に鑑みてなされたものであり、内視鏡の挿入部により形成されるループ形状を従来に比べて高精度に検出可能な内視鏡挿入形状解析システム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】
【０００８】
本発明における第１の内視鏡挿入形状解析システムは、被検体内に挿入された内視鏡の挿入部における複数の箇所の座標値を取得する挿入状態取得部と、前記複数の箇所の座標値に基づき、前記被検体内に挿入された前記挿入部のうち、少なくとも一部の挿入形状を検出する挿入形状検出部と、前記所定の複数の箇所の座標値及び前記挿入形状に応じて複数の座標平面を設定する座標平面設定部と、前記挿入形状を前記複数の座標平面各々に投影する挿入形状投影部と、前記複数の座標平面各々に投影された前記挿入形状に所定の形状が存在するか否かを判定する挿入形状判定部と、を有することを特徴とする。
【０００９】
本発明における第２の内視鏡挿入形状解析システムは、前記第１の内視鏡挿入形状解析システムにおいて、前記座標平面設定部は、前記所定の複数の箇所の座標値及び前記挿入形状に応じ、前記挿入形状が存在する一の座標平面と、該一の座標平面の法線ベクトルに基づく他の座標平面と、を少なくとも設定することを特徴とする。
【００１０】
本発明における第３の内視鏡挿入形状解析システムは、前記第１または前記第２の内視鏡挿入形状解析システムにおいて、前記所定の形状は、ループ形状であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明における内視鏡挿入形状解析システムによると、内視鏡の挿入部により形成されるループ形状を従来に比べて高精度に検出可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００１３】
図１から図５は、本発明の実施形態に係るものである。図１は、本発明の第１の実施形態に係る生体観測システムの要部の構成の一例を示す図である。図２は、図１の内視鏡挿入形状検出装置において検出される、図１の内視鏡の挿入部に設けられたソースコイルの座標を示す図である。図３Ａは、図１の内視鏡挿入形状検出装置において生成される、挿入形状データの概要を示す図である。図３Ｂは、図３Ａのフレームデータ各々に含まれるデータ及び情報の概要を示す図である。図３Ｃは、図３Ｂのコイル座標データに含まれる３次元座標データの概要を示す図である。図４は、図１の画像処理装置において、ループ形状の有無を判定する際に行われる処理の一例を示すフローチャートである。図５は、図４のフローチャートの処理の概要を幾何的に示した図である。
【００１４】
生体観測システム１は、図１に示すように、内視鏡６による被検体の内部の観察が可能な内視鏡装置２と、該被検体の内部に挿入された内視鏡６の挿入形状を検出するとともに、該挿入形状を挿入形状データとして出力する内視鏡挿入形状検出装置３と、内視鏡挿入形状検出装置３から出力される挿入形状データに応じた各種処理を行う画像処理装置４と、を有して構成されている。
内視鏡装置２は、被検体の内部に存在する大腸等に挿入可能であるとともに、該被検体の内部の被写体を撮像し、撮像信号として出力する内視鏡６と、該被写体を照明するための照明光を内視鏡６に対して供給する光源装置７と、内視鏡６から出力される撮像信号に対して信号処理を行い、映像信号として出力するビデオプロセッサ８と、ビデオプロセッサ８から出力される映像信号に基づき、内視鏡６により撮像された被写体の像を内視鏡観察画像として表示するモニタ９と、を有して構成されている。
【００１５】
内視鏡６は、被検体の内部に挿入可能な細長の挿入部１１と、挿入部１１の後端に設けられた操作部１２とを有している。挿入部１１の内部には、一端側が挿入部１１の先端部１４に配置されているとともに、他端側が光源装置７に接続可能である、ライトガイド１３が挿通されている。これにより、光源装置７から供給される照明光は、ライトガイド１３を介し、挿入部１１の先端部１４に設けられた図示しない照明窓から出射される。
【００１６】
なお、挿入部１１の先端部１４の後端側には、湾曲自在に構成された図示しない湾曲部が設られている。そして、前記図示しない湾曲部は、操作部１２に設けられた図示しない湾曲操作ノブ等の操作により湾曲させることができる。
【００１７】
先端部１４には、図示しない照明窓に隣接して設けられた、図示しない観察窓に対物レンズ１５が取り付けられている。また、対物レンズ１５の結像位置には、電荷結合素子（ＣＣＤと略記）等からなる撮像素子１６の撮像面が配置されている。
【００１８】
撮像素子１６は、信号線を介してビデオプロセッサ８と接続されており、対物レンズ１５により結像された被写体の像を光電変換し、撮像信号としてビデオプロセッサ８へ出力する。
【００１９】
ビデオプロセッサ８は、撮像素子１６から出力される撮像信号に基づいて映像信号を生
成するための信号処理を行う。そして、ビデオプロセッサ８は、前記信号処理により生成した映像信号である、例えばＲＧＢ信号をモニタ９に出力する。そして、モニタ９の表示面には、撮像素子１６において撮像された被写体の像が内視鏡観察画像として表示される。
【００２０】
なお、光源装置７は、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）及びＢ（青）からなる面順次の照明光を供給する場合には、各々の光が供給される期間に同期した同期信号をビデオプロセッサ８に出力するものとする。このとき、ビデオプロセッサ８は、光源装置７から出力される前記同期信号に同期して信号処理を行うものとする。
【００２１】
内視鏡６の操作部１２には、前述した図示しない湾曲操作ノブに加え、レリーズ指示等の指示を行うことが可能な図示しないスイッチが設けられている。
【００２２】
また、内視鏡６の挿入部１１の内部には、長手方向に所定の間隔を有して複数のソースコイルＣ０、Ｃ１、…、ＣＭ−１（Ｃ０〜ＣＭ−１と略記）が配置されている。そして、ソースコイルＣ０〜ＣＭ−１は、内視鏡挿入形状検出装置３から出力される駆動信号に応じ、各々周囲に磁界を発生する。
【００２３】
そして、ソースコイルＣ０〜ＣＭ−１において発せられた磁界は、内視鏡挿入形状検出装置３が具備する、複数のセンスコイルが内蔵されたセンスコイルユニット１９により検出される。
【００２４】
内視鏡挿入形状検出装置３は、内視鏡６に設けられたソースコイルＣ０〜ＣＭ−１において発せられた磁界を検出するセンスコイルユニット１９と、センスコイルユニット１９によって検出された磁界の検出信号に基づいて挿入部１１の形状（挿入形状）を推定する形状処理装置２１と、形状処理装置２１によって推定された挿入形状を表示するディスプレイ２２とを有して構成されている。
【００２５】
挿入状態取得部の一部を構成するセンスコイルユニット１９は、患者が横たわる検査ベッドの周辺部などに配置され、ソースコイルＣ０〜ＣＭ−１による磁界を検出し、検出した該磁界を検出信号として形状処理装置２１に出力する。
【００２６】
挿入状態取得部の一部を構成するとともに、挿入形状検出部の機能を有する形状処理装置２１は、検出信号に基づいて、ソースコイルＣ０〜ＣＭ−１の各位置座標データの算出を行うとともに、算出した該位置座標データに基づいて挿入部１１の挿入形状を推定する。また、形状処理装置２１は、推定した挿入部１１の挿入形状の映像信号を生成するとともに、生成した映像信号である、例えばＲＧＢ信号をディスプレイ２２に対して出力する。これにより、ディスプレイ２２の表示画面には、挿入部１１の挿入形状が画像表示される。さらに、形状処理装置２１は、内視鏡６による観察が行われている最中に、挿入部１１の挿入形状を示す３次元座標情報、及び形状表示属性等の挿入形状データを連続的に生成し、通信ポート２１ａを介して画像処理装置４に出力する。
【００２７】
なお、本実施形態の形状処理装置２１は、例えば、レリーズスイッチが操作された際の挿入形状データのみを画像処理装置４に出力することができるものとする。
【００２８】
また、本実施形態の内視鏡挿入形状検出装置３は、形状処理装置２１による形状検出処理により生成された後、ディスプレイ２２に表示される挿入形状の画像の回転角及び拡大縮小率等の形状表示属性を、図示しない操作パネル等において指示及び入力することにより、変更することができるものとする。
【００２９】
なお、ビデオプロセッサ８は、例えば、患者の氏名、生年月日、性別、年齢、患者コード及び検査日時等の情報である検査情報を入力するための図示しない操作パネルを有している。そして、前記図示しない操作パネルにおいて入力された検査情報は、通信ポート８ａを介して画像処理装置４にも送信される。
【００３０】
画像処理装置４は、内視鏡挿入形状検出装置３から出力される挿入形状データと、ビデオプロセッサ８から出力される検査情報とに基づき、ユーザを補助または支援可能な挿入補助情報を生成するための解析処理を行うパーソナルコンピュータ（以下、単にＰＣと称する）２５と、ＰＣ２５に対する各種指示及び入力を行うことが可能なマウス２６及びキーボード２７と、ＰＣ２５の解析処理により生成された挿入補助情報等を再生または表示可能なディスプレイ２８とを有している。
【００３１】
ＰＣ２５は、内視鏡挿入形状検出装置３の形状処理装置２１の通信ポート２１ａから出力される挿入形状データを取り込む通信ポート２５ａと、前記内視鏡装置２のビデオプロセッサ８の通信ポート８ａから出力される検査情報を取り込む通信ポート２５ｂと、ビデオプロセッサ８で生成された動画像の映像信号を所定の圧縮画像データに変換する動画像入力ボード２５ｃと、各種処理及び制御を行うＣＰＵ３１と、ＣＰＵ３１における前記画像処理に用いられる処理プログラムが格納された処理プログラム格納部３２と、ＣＰＵ３１により処理されたデータ等を一時的に格納するメモリ３３と、ＣＰＵ３１により処理された画像データ等を記憶するハードディスク（以下、単にＨＤＤと称する）３４とを有する。そして、ＰＣ２５が有する各部は、バスライン３５により相互に接続されている。
【００３２】
画像処理装置４の動画像入力ボード２５ｃには、ビデオプロセッサ８で生成された動画像の映像信号として、例えばＹ／Ｃ信号が入力される。そして、動画像入力ボード２５ｃは、前記動画像の映像信号を、例えば、ＭＪＰＥＧ形式等の所定の圧縮形式を用いて圧縮動画像データに変換するとともに、該圧縮動画像データをハードディスク３４等に対して出力する。
【００３３】
なお、通信ポート２５ａにおいて取り込まれた挿入形状データ、及び、通信ポート２５ｂにおいて取り込まれた検査情報は、例えば、ＨＤＤ３４に対して出力されることにより、ＰＣ２５内において保存可能である。
【００３４】
また、本実施形態の内視鏡挿入形状解析システムは、センスコイルユニット１９と、形状処理装置２１と、ＣＰＵ３１とを要部として有して構成されているものとする。
【００３５】
ここで、内視鏡挿入形状検出装置３が挿入形状データを生成する際に行う処理について説明を行う。
内視鏡挿入形状検出装置３の形状処理装置２１は、内視鏡６の撮像素子１６から１フレーム分の撮像信号が出力されるタイミングに応じ、内視鏡６の挿入部１１に内蔵されたＭ個のソースコイルＣ０〜ＣＭ−１の３次元座標を含む挿入形状データを生成する。また、形状処理装置２１は、前記挿入形状データを画像処理装置４へ出力するとともに、前記挿入形状データに基づいて挿入部１１の挿入形状の画像を生成し、該挿入形状の画像をディスプレイ２２へ出力する。
【００３６】
なお、第ｊフレーム（ただし、ｊ＝０、１、２…）における、挿入部１１の先端側からｉ番目（ただし、ｉ＝０、１、…、Ｍ−１）のソースコイルＣｉの３次元座標は、図２のように（Ｘｉｊ，Ｙｉｊ，Ｚｉｊ）として示されるものとする。
【００３７】
この内視鏡挿入形状検出装置３で検出されたソースコイルＣ０〜ＣＭ−１の座標系のデータを含む挿入形状データは、図３Ａに示すように、各フレームに関するフレームデータ（つまり、第０フレームデータ、第１フレームデータ、…）として構成されており、画像処理装置４に順次送信される。そして、各フレームデータは、図３Ｂに示すように、挿入形状データの作成時刻、表示属性、付属情報及びソースコイルの３次元座標等のデータを有して構成されている。
【００３８】
また、コイル座標データは、図３Ｃに示すように、挿入部１１の先端側から基端側（操作部１２側）に順次配置されたソースコイルＣ０〜ＣＭ−１の３次元座標をそれぞれ示すデータである。なお、内視鏡挿入形状検出装置３による検出範囲外のソースコイルの３次元座標は、例えば、検出範囲外であることが分かるような所定の座標値（例えば（０，０，０））として設定されるものとする。
【００３９】
次に、本実施形態の生体観測システム１の作用について説明を行う。
【００４０】
ユーザにより内視鏡６の挿入部１１が被検体の肛門側から体腔内へ挿入されると、挿入部１１の先端部１４に設けられた撮像素子１６により、該体腔内に存在する被写体が撮像される。撮像素子１６により撮像された被写体の像は、撮像信号として出力され、ビデオプロセッサ８により信号処理が施されて映像信号に変換された後、モニタ９に対して出力される。これにより、モニタ９には、撮像素子１６により撮像された被写体の像が内視鏡観察画像として表示される。
【００４１】
内視鏡挿入形状検出装置３は、ソースコイルＣ０〜ＣＭ−１各々から発せられた磁界をセンスコイルユニット１９において検出するとともに、該磁界に応じて出力される検出信号に基づく挿入部１１の挿入形状を形状処理装置２１において推定する。これにより、ディスプレイ２２には、形状処理装置２１において推定された挿入部１１の挿入形状が表示される。
【００４２】
また、内視鏡挿入形状検出装置３の形状処理装置２１は、各ソースコイルの位置情報を含むフレームデータを、通信ポート２１ａを介して画像処理装置４のＰＣ２５が有するＣＰＵ３１へ順次出力する。
【００４３】
ＣＰＵ３１は、内視鏡挿入形状検出装置３から出力される挿入形状データに基づき、被検体内に挿入された挿入部１１がループ形状を形成しているか否かを判定するための処理として、図４のフローチャートに示す処理を行う。なお、図５は、図４のフローチャートの処理の概要を幾何的に示した図である。
【００４４】
まず、ＣＰＵ３１は、内視鏡挿入形状検出装置３から出力される挿入形状データが有する、ソースコイルＣ０〜ＣＭ−１の３次元座標のデータに基づき、いずれか２つのソースコイル間の距離Ｌを算出する（図４のステップＳ１）とともに、算出した該距離Ｌが閾値Ｔ未満であるか否かを検出する。そして、ＣＰＵ３１は、距離Ｌが閾値Ｔ以上であることを検出した場合（図４のステップＳ２）、後述する図４のステップＳ３の処理を行う。また、ＣＰＵ３１は、距離Ｌが閾値Ｔ以上であることを検出した場合（図４のステップＳ２）、さらに、全てのソースコイルＣ０〜ＣＭ−１の組み合わせについて、２つのソースコイル間の距離Ｌを算出したか否かを検出する。なお、本実施形態において、２つのソースコイル間の距離Ｌは、一方のソースコイルから他方のソースコイルまでの直線距離を示すものとする。
【００４５】
そして、ＣＰＵ３１は、全てのソースコイルＣ０〜ＣＭ−１の組み合わせについて、２つのソースコイル間の距離Ｌを算出したことを検出した場合（図４のステップＳ１６）、一連の処理を終了する。また、ＣＰＵ３１は、２つのソースコイル間の距離Ｌを算出していないソースコイルＣ０〜ＣＭ−１の組み合わせがあることを検出した場合（図４のステップＳ１６）、図４のステップＳ１以降の処理を再度行う。
【００４６】
ＣＰＵ３１は、図４のステップＳ２において距離Ｌが閾値Ｔ未満である２つのソースコイルを検出すると、被検体内に挿入された挿入部１１における該２つのソースコイル間の挿入形状に基づいて生成される線分である線分Ｒを分割することにより、該線分ＲにおけるＮ個の分割点の座標値を算出する（図４のステップＳ３）。なお、前記線分Ｒは、内視鏡挿入形状検出装置３により推定された挿入部１１の挿入形状の一部を用いて生成されるものであっても良いし、また、ソースコイルＣ０〜ＣＭ−１の３次元座標のデータに対してＣａｔｍｕｌｌ−Ｒｏｍ曲線の方程式を適用することにより生成されるものであっても良い。
【００４７】
その後、ＣＰＵ３１は、図４のステップＳ３の処理において生成したＮ個の分割点に基づき、線分Ｒが存在する平面Ｆ１を設定するとともに、該平面Ｆ１における法線ベクトルＤを算出する（図４のステップＳ４）。
【００４８】
具体的には、座標平面設定部としてのＣＰＵ３１は、線分ＲにおけるＮ個の分割点の座標値（Ｖ１ｘ，Ｖ１ｙ，Ｖ１ｚ）、（Ｖ２ｘ，Ｖ２ｙ，Ｖ２ｚ）、…、（ＶＮｘ，ＶＮｙ，ＶＮｚ）各々を一般的な平面の方程式に代入することにより、下記数式（１）を平面Ｆ１の方程式として設定する。
【００４９】
なお、数式（１）における左辺の行列は、Ｎ行１列からなる行列であるとする。また、数式（２）における行列Ａは、数式（１）の右辺２番目の行列と同一の行列であり、Ｎ行３列からなる行列であるとする
そして、ＣＰＵ３１は、上記数式（２）の行列Ａにおける擬似逆行列Ａ＋の算出、及び、上記数式（１）におけるＬＵ分解の適用により、法線ベクトルＤ（ａ，ｂ，ｃ）の値を算出する。
【００５０】
次に、ＣＰＵ３１は、法線ベクトルＤ（ａ，ｂ，ｃ）を平面Ｆ１に対して角度θ（例えば１０度）傾けたベクトルα０を算出する（図４のステップＳ５）とともに、該ベクトルα０を法線ベクトルとする平面Ａ０を算出する（図４のステップＳ６）。
【００５１】
さらに、ＣＰＵ３１は、変数ｉ（ｉ＝１，２，…，ｋ）を１に設定した（図４のステップＳ７）後、平面Ｆ１に平行かつベクトル（α０−Ｎ）が存在する平面上において、ベクトルαｉ−１を所定の角度β（例えば４５度）回転させたベクトルαｉを算出する（図４のステップＳ８）とともに、該ベクトルαｉを法線ベクトルとする平面Ａｉを算出する（図４のステップＳ９）。
【００５２】
そして、座標平面設定部としてのＣＰＵ３１は、変数ｉ＝ｋになるまで、すなわち、ベクトルα１からαｋ各々を法線ベクトルとして有する、平面Ａ１〜Ａｋを算出するまで、前述した図４のステップＳ８及びステップＳ９の処理を繰り返し行う（図４のステップＳ１０）。
【００５３】
挿入形状投影部としてのＣＰＵ３１は、図４のステップＳ３及びステップＳ４の処理により算出した平面Ｆ１と、図４のステップＳ５及びステップＳ６の処理により算出した平面Ａ０と、図４のステップＳ７からステップＳ１０までの処理を繰り返すことにより算出した平面Ａ１〜Ａｋとを合わせた（ｋ＋２）個の平面各々に対し、線分Ｒが有する各３次元座標値を投影する（図４のステップＳ１１）。
【００５４】
その後、挿入形状判定部としてのＣＰＵ３１は、（ｋ＋２）個の平面各々に投影された線分Ｒの各３次元座標値に基づき、該（ｋ＋２）個の平面各々におけるループ形状の判定処理を行う（図４のステップＳ１２）。具体的には、ＣＰＵ３１は、例えば、（ｋ＋２）個の平面各々に投影された線分Ｒの各３次元座標値から、Ｐ型フーリエ記述子に基づくパワースペクトルを算出するとともに、算出した該パワースペクトルと、ＨＤＤ３４等に予め書き込まれた、１または複数のループ形状のパターンデータ（教師データ）に応じた所定の１または複数のパワースペクトルとを比較し、所定の条件を満たす場合に線分Ｒがループ形状を形成していると判定する。なお、前述した、Ｐ型フーリエ記述子及びパワースペクトルを用いて一の線分がループ形状を形成しているか否かを判定する方法は、特開２００４−３５８０９５号公報に記載されているため、ここでは詳細な説明を省略する。
【００５５】
挿入形状判定部としてのＣＰＵ３１は、図４のステップＳ１２におけるループ判定に基づき、（ｋ＋２）個の平面のうち、いずれか一の平面においてループ形状の存在が検出されなかった（図４のステップＳ１３）場合、線分Ｒがループ形状を形成していないと判定し（図４のステップＳ１４）、これまでの処理対象の２つのソースコイルの組み合わせとは異なる、他の２つのソースコイルの組み合わせにおいて、図４のステップＳ１以降の処理を再度行う。また、挿入形状判定部としてのＣＰＵ３１は、図４のステップＳ１２におけるループ判定に基づき、（ｋ＋２）個の平面のうち、全ての平面においてループ形状の存在が検出された（図４のステップＳ１３）場合、線分Ｒがループ形状を形成していると判定し（図４のステップＳ１５）、一連の処理を終了する。
【００５６】
以上に述べたように、本実施形態の内視鏡挿入形状解析システムを具備する生体観測システム１は、挿入部１１の挿入形状が投影される座標平面を、該挿入形状に応じた複数の座標平面に設定しつつ、該挿入形状がループ形状を形成しているか否かを判定可能な構成を有している。その結果、本実施形態の内視鏡挿入形状解析システムを具備する生体観測システム１は、内視鏡６の挿入部１１により形成されるループ形状を従来に比べて高精度に検出することができる。
【００５７】
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲内において種々の変更や応用が可能であることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の実施形態に係る内視鏡挿入形状解析システムを具備する生体観測システムの要部の構成の一例を示す図。
【図２】図１の内視鏡挿入形状検出装置において検出される、図１の内視鏡の挿入部に設けられたソースコイルの座標を示す図。
【図３Ａ】図１の内視鏡挿入形状検出装置において生成される、挿入形状データの概要を示す図。
【図３Ｂ】図３Ａのフレームデータ各々に含まれるデータ及び情報の概要を示す図。
【図３Ｃ】図３Ｂのコイル座標データに含まれる３次元座標データの概要を示す図。
【図４】図１の画像処理装置において、ループ形状の有無を判定する際に行われる処理の一例を示すフローチャート。
【図５】図４のフローチャートの処理の概要を幾何的に示した図。
【符号の説明】
【００５９】
１・・・生体観測システム、２・・・内視鏡装置、３・・・内視鏡挿入形状検出装置、４・・・画像処理装置、６・・・内視鏡、７・・・光源装置、８・・・ビデオプロセッサ、８ａ，２１ａ，２５ａ，２５ｂ・・・通信ポート、９・・・モニタ、１１・・・挿入部、１２・・・操作部、１３・・・ライトガイド、１４・・・先端部、１５・・・対物レンズ、１６・・・撮像素子、１９・・・センスコイルユニット、２１・・・形状処理装置、２２，２８・・・ディスプレイ、２５ｃ・・・動画像入力ボード、２６・・・マウス、２７・・・キーボード、３１・・・ＣＰＵ、３２・・・処理プログラム格納部、３３・・・メモリ、３３ａ・・・フレームデータ、３３ｂ・・・解析データ、３３ｃ・・・挿入形状解析情報、３４・・・ハードディスク、３５・・・バスライン
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内視鏡挿入形状解析システムに関し、特に、被検体内に挿入された内視鏡の挿入部の挿入形状が所定の形状を形成しているか否かを判定可能な内視鏡挿入形状解析システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
内視鏡は、医療分野及び工業分野等において従来広く用いられている。また、内視鏡は、例えば、医療分野においては、生体組織等に対し、観察及び種々の処置を行う際に用いられている。
【０００３】
特に、内視鏡が有する挿入部を被検体の肛門側から挿入し、下部消化管に対して観察や種々の処置を行う場合においては、該挿入部を屈曲した体腔内に円滑に挿入するために、体腔内における該挿入部の位置、屈曲状態等を検出することのできる内視鏡挿入形状解析システムが、内視鏡と併せて用いられている。
【０００４】
前述した内視鏡挿入形状解析システムと略同様の機能を有する装置としては、例えば、特許文献１の内視鏡挿入形状解析装置がある。
【０００５】
特許文献１には、内視鏡の挿入部のうち、ループ形成候補にあたる部分をｎ個に分割し、各分割点の所定の平面（ｚ＝０平面）へ投影された３次元座標値をＰ型フーリエ記述子として特徴量化するとともに、該特徴量と教師データとの比較を行うことにより、該ループ形成候補にあたる部分がループ形状を形成しているか否かを判断する、という構成が開示されている。
【特許文献１】特開２００４−３５８０９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、前述した、特許文献１に記載の構成においては、所定の平面への投影座標値に基づいてループ形状の有無が判断されるため、例えば、被検体の体位変換、または、被検体の腸の長さの個人差により、ループ形状の検出精度が低下してしまう虞がある。
【０００７】
本発明は、前述した点に鑑みてなされたものであり、内視鏡の挿入部により形成されるループ形状を従来に比べて高精度に検出可能な内視鏡挿入形状解析システム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】
【０００８】
本発明における第１の内視鏡挿入形状解析システムは、被検体内に挿入された内視鏡の挿入部における複数の箇所の座標値を取得する挿入状態取得部と、前記複数の箇所の座標値に基づき、前記被検体内に挿入された前記挿入部のうち、少なくとも一部の挿入形状を検出する挿入形状検出部と、前記所定の複数の箇所の座標値及び前記挿入形状に応じて複数の座標平面を設定する座標平面設定部と、前記挿入形状を前記複数の座標平面各々に投影する挿入形状投影部と、前記複数の座標平面各々に投影された前記挿入形状に所定の形状が存在するか否かを判定する挿入形状判定部と、を有することを特徴とする。
【０００９】
本発明における第２の内視鏡挿入形状解析システムは、前記第１の内視鏡挿入形状解析システムにおいて、前記座標平面設定部は、前記所定の複数の箇所の座標値及び前記挿入形状に応じ、前記挿入形状が存在する一の座標平面と、該一の座標平面の法線ベクトルに基づく他の座標平面と、を少なくとも設定することを特徴とする。
【００１０】
本発明における第３の内視鏡挿入形状解析システムは、前記第１または前記第２の内視鏡挿入形状解析システムにおいて、前記所定の形状は、ループ形状であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明における内視鏡挿入形状解析システムによると、内視鏡の挿入部により形成されるループ形状を従来に比べて高精度に検出可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００１３】
図１から図５は、本発明の実施形態に係るものである。図１は、本発明の第１の実施形態に係る生体観測システムの要部の構成の一例を示す図である。図２は、図１の内視鏡挿入形状検出装置において検出される、図１の内視鏡の挿入部に設けられたソースコイルの座標を示す図である。図３Ａは、図１の内視鏡挿入形状検出装置において生成される、挿入形状データの概要を示す図である。図３Ｂは、図３Ａのフレームデータ各々に含まれるデータ及び情報の概要を示す図である。図３Ｃは、図３Ｂのコイル座標データに含まれる３次元座標データの概要を示す図である。図４は、図１の画像処理装置において、ループ形状の有無を判定する際に行われる処理の一例を示すフローチャートである。図５は、図４のフローチャートの処理の概要を幾何的に示した図である。
【００１４】
生体観測システム１は、図１に示すように、内視鏡６による被検体の内部の観察が可能な内視鏡装置２と、該被検体の内部に挿入された内視鏡６の挿入形状を検出するとともに、該挿入形状を挿入形状データとして出力する内視鏡挿入形状検出装置３と、内視鏡挿入形状検出装置３から出力される挿入形状データに応じた各種処理を行う画像処理装置４と、を有して構成されている。
内視鏡装置２は、被検体の内部に存在する大腸等に挿入可能であるとともに、該被検体の内部の被写体を撮像し、撮像信号として出力する内視鏡６と、該被写体を照明するための照明光を内視鏡６に対して供給する光源装置７と、内視鏡６から出力される撮像信号に対して信号処理を行い、映像信号として出力するビデオプロセッサ８と、ビデオプロセッサ８から出力される映像信号に基づき、内視鏡６により撮像された被写体の像を内視鏡観察画像として表示するモニタ９と、を有して構成されている。
【００１５】
内視鏡６は、被検体の内部に挿入可能な細長の挿入部１１と、挿入部１１の後端に設けられた操作部１２とを有している。挿入部１１の内部には、一端側が挿入部１１の先端部１４に配置されているとともに、他端側が光源装置７に接続可能である、ライトガイド１３が挿通されている。これにより、光源装置７から供給される照明光は、ライトガイド１３を介し、挿入部１１の先端部１４に設けられた図示しない照明窓から出射される。
【００１６】
なお、挿入部１１の先端部１４の後端側には、湾曲自在に構成された図示しない湾曲部が設られている。そして、前記図示しない湾曲部は、操作部１２に設けられた図示しない湾曲操作ノブ等の操作により湾曲させることができる。
【００１７】
先端部１４には、図示しない照明窓に隣接して設けられた、図示しない観察窓に対物レンズ１５が取り付けられている。また、対物レンズ１５の結像位置には、電荷結合素子（ＣＣＤと略記）等からなる撮像素子１６の撮像面が配置されている。
【００１８】
撮像素子１６は、信号線を介してビデオプロセッサ８と接続されており、対物レンズ１５により結像された被写体の像を光電変換し、撮像信号としてビデオプロセッサ８へ出力する。
【００１９】
ビデオプロセッサ８は、撮像素子１６から出力される撮像信号に基づいて映像信号を生
成するための信号処理を行う。そして、ビデオプロセッサ８は、前記信号処理により生成した映像信号である、例えばＲＧＢ信号をモニタ９に出力する。そして、モニタ９の表示面には、撮像素子１６において撮像された被写体の像が内視鏡観察画像として表示される。
【００２０】
なお、光源装置７は、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）及びＢ（青）からなる面順次の照明光を供給する場合には、各々の光が供給される期間に同期した同期信号をビデオプロセッサ８に出力するものとする。このとき、ビデオプロセッサ８は、光源装置７から出力される前記同期信号に同期して信号処理を行うものとする。
【００２１】
内視鏡６の操作部１２には、前述した図示しない湾曲操作ノブに加え、レリーズ指示等の指示を行うことが可能な図示しないスイッチが設けられている。
【００２２】
また、内視鏡６の挿入部１１の内部には、長手方向に所定の間隔を有して複数のソースコイルＣ０、Ｃ１、…、ＣＭ−１（Ｃ０〜ＣＭ−１と略記）が配置されている。そして、ソースコイルＣ０〜ＣＭ−１は、内視鏡挿入形状検出装置３から出力される駆動信号に応じ、各々周囲に磁界を発生する。
【００２３】
そして、ソースコイルＣ０〜ＣＭ−１において発せられた磁界は、内視鏡挿入形状検出装置３が具備する、複数のセンスコイルが内蔵されたセンスコイルユニット１９により検出される。
【００２４】
内視鏡挿入形状検出装置３は、内視鏡６に設けられたソースコイルＣ０〜ＣＭ−１において発せられた磁界を検出するセンスコイルユニット１９と、センスコイルユニット１９によって検出された磁界の検出信号に基づいて挿入部１１の形状（挿入形状）を推定する形状処理装置２１と、形状処理装置２１によって推定された挿入形状を表示するディスプレイ２２とを有して構成されている。
【００２５】
挿入状態取得部の一部を構成するセンスコイルユニット１９は、患者が横たわる検査ベッドの周辺部などに配置され、ソースコイルＣ０〜ＣＭ−１による磁界を検出し、検出した該磁界を検出信号として形状処理装置２１に出力する。
【００２６】
挿入状態取得部の一部を構成するとともに、挿入形状検出部の機能を有する形状処理装置２１は、検出信号に基づいて、ソースコイルＣ０〜ＣＭ−１の各位置座標データの算出を行うとともに、算出した該位置座標データに基づいて挿入部１１の挿入形状を推定する。また、形状処理装置２１は、推定した挿入部１１の挿入形状の映像信号を生成するとともに、生成した映像信号である、例えばＲＧＢ信号をディスプレイ２２に対して出力する。これにより、ディスプレイ２２の表示画面には、挿入部１１の挿入形状が画像表示される。さらに、形状処理装置２１は、内視鏡６による観察が行われている最中に、挿入部１１の挿入形状を示す３次元座標情報、及び形状表示属性等の挿入形状データを連続的に生成し、通信ポート２１ａを介して画像処理装置４に出力する。
【００２７】
なお、本実施形態の形状処理装置２１は、例えば、レリーズスイッチが操作された際の挿入形状データのみを画像処理装置４に出力することができるものとする。
【００２８】
また、本実施形態の内視鏡挿入形状検出装置３は、形状処理装置２１による形状検出処理により生成された後、ディスプレイ２２に表示される挿入形状の画像の回転角及び拡大縮小率等の形状表示属性を、図示しない操作パネル等において指示及び入力することにより、変更することができるものとする。
【００２９】
なお、ビデオプロセッサ８は、例えば、患者の氏名、生年月日、性別、年齢、患者コード及び検査日時等の情報である検査情報を入力するための図示しない操作パネルを有している。そして、前記図示しない操作パネルにおいて入力された検査情報は、通信ポート８ａを介して画像処理装置４にも送信される。
【００３０】
画像処理装置４は、内視鏡挿入形状検出装置３から出力される挿入形状データと、ビデオプロセッサ８から出力される検査情報とに基づき、ユーザを補助または支援可能な挿入補助情報を生成するための解析処理を行うパーソナルコンピュータ（以下、単にＰＣと称する）２５と、ＰＣ２５に対する各種指示及び入力を行うことが可能なマウス２６及びキーボード２７と、ＰＣ２５の解析処理により生成された挿入補助情報等を再生または表示可能なディスプレイ２８とを有している。
【００３１】
ＰＣ２５は、内視鏡挿入形状検出装置３の形状処理装置２１の通信ポート２１ａから出力される挿入形状データを取り込む通信ポート２５ａと、前記内視鏡装置２のビデオプロセッサ８の通信ポート８ａから出力される検査情報を取り込む通信ポート２５ｂと、ビデオプロセッサ８で生成された動画像の映像信号を所定の圧縮画像データに変換する動画像入力ボード２５ｃと、各種処理及び制御を行うＣＰＵ３１と、ＣＰＵ３１における前記画像処理に用いられる処理プログラムが格納された処理プログラム格納部３２と、ＣＰＵ３１により処理されたデータ等を一時的に格納するメモリ３３と、ＣＰＵ３１により処理された画像データ等を記憶するハードディスク（以下、単にＨＤＤと称する）３４とを有する。そして、ＰＣ２５が有する各部は、バスライン３５により相互に接続されている。
【００３２】
画像処理装置４の動画像入力ボード２５ｃには、ビデオプロセッサ８で生成された動画像の映像信号として、例えばＹ／Ｃ信号が入力される。そして、動画像入力ボード２５ｃは、前記動画像の映像信号を、例えば、ＭＪＰＥＧ形式等の所定の圧縮形式を用いて圧縮動画像データに変換するとともに、該圧縮動画像データをハードディスク３４等に対して出力する。
【００３３】
なお、通信ポート２５ａにおいて取り込まれた挿入形状データ、及び、通信ポート２５ｂにおいて取り込まれた検査情報は、例えば、ＨＤＤ３４に対して出力されることにより、ＰＣ２５内において保存可能である。
【００３４】
また、本実施形態の内視鏡挿入形状解析システムは、センスコイルユニット１９と、形状処理装置２１と、ＣＰＵ３１とを要部として有して構成されているものとする。
【００３５】
ここで、内視鏡挿入形状検出装置３が挿入形状データを生成する際に行う処理について説明を行う。
内視鏡挿入形状検出装置３の形状処理装置２１は、内視鏡６の撮像素子１６から１フレーム分の撮像信号が出力されるタイミングに応じ、内視鏡６の挿入部１１に内蔵されたＭ個のソースコイルＣ０〜ＣＭ−１の３次元座標を含む挿入形状データを生成する。また、形状処理装置２１は、前記挿入形状データを画像処理装置４へ出力するとともに、前記挿入形状データに基づいて挿入部１１の挿入形状の画像を生成し、該挿入形状の画像をディスプレイ２２へ出力する。
【００３６】
なお、第ｊフレーム（ただし、ｊ＝０、１、２…）における、挿入部１１の先端側からｉ番目（ただし、ｉ＝０、１、…、Ｍ−１）のソースコイルＣｉの３次元座標は、図２のように（Ｘｉｊ，Ｙｉｊ，Ｚｉｊ）として示されるものとする。
【００３７】
この内視鏡挿入形状検出装置３で検出されたソースコイルＣ０〜ＣＭ−１の座標系のデータを含む挿入形状データは、図３Ａに示すように、各フレームに関するフレームデータ（つまり、第０フレームデータ、第１フレームデータ、…）として構成されており、画像処理装置４に順次送信される。そして、各フレームデータは、図３Ｂに示すように、挿入形状データの作成時刻、表示属性、付属情報及びソースコイルの３次元座標等のデータを有して構成されている。
【００３８】
また、コイル座標データは、図３Ｃに示すように、挿入部１１の先端側から基端側（操作部１２側）に順次配置されたソースコイルＣ０〜ＣＭ−１の３次元座標をそれぞれ示すデータである。なお、内視鏡挿入形状検出装置３による検出範囲外のソースコイルの３次元座標は、例えば、検出範囲外であることが分かるような所定の座標値（例えば（０，０，０））として設定されるものとする。
【００３９】
次に、本実施形態の生体観測システム１の作用について説明を行う。
【００４０】
ユーザにより内視鏡６の挿入部１１が被検体の肛門側から体腔内へ挿入されると、挿入部１１の先端部１４に設けられた撮像素子１６により、該体腔内に存在する被写体が撮像される。撮像素子１６により撮像された被写体の像は、撮像信号として出力され、ビデオプロセッサ８により信号処理が施されて映像信号に変換された後、モニタ９に対して出力される。これにより、モニタ９には、撮像素子１６により撮像された被写体の像が内視鏡観察画像として表示される。
【００４１】
内視鏡挿入形状検出装置３は、ソースコイルＣ０〜ＣＭ−１各々から発せられた磁界をセンスコイルユニット１９において検出するとともに、該磁界に応じて出力される検出信号に基づく挿入部１１の挿入形状を形状処理装置２１において推定する。これにより、ディスプレイ２２には、形状処理装置２１において推定された挿入部１１の挿入形状が表示される。
【００４２】
また、内視鏡挿入形状検出装置３の形状処理装置２１は、各ソースコイルの位置情報を含むフレームデータを、通信ポート２１ａを介して画像処理装置４のＰＣ２５が有するＣＰＵ３１へ順次出力する。
【００４３】
ＣＰＵ３１は、内視鏡挿入形状検出装置３から出力される挿入形状データに基づき、被検体内に挿入された挿入部１１がループ形状を形成しているか否かを判定するための処理として、図４のフローチャートに示す処理を行う。なお、図５は、図４のフローチャートの処理の概要を幾何的に示した図である。
【００４４】
まず、ＣＰＵ３１は、内視鏡挿入形状検出装置３から出力される挿入形状データが有する、ソースコイルＣ０〜ＣＭ−１の３次元座標のデータに基づき、いずれか２つのソースコイル間の距離Ｌを算出する（図４のステップＳ１）とともに、算出した該距離Ｌが閾値Ｔ未満であるか否かを検出する。そして、ＣＰＵ３１は、距離Ｌが閾値Ｔ以上であることを検出した場合（図４のステップＳ２）、後述する図４のステップＳ３の処理を行う。また、ＣＰＵ３１は、距離Ｌが閾値Ｔ以上であることを検出した場合（図４のステップＳ２）、さらに、全てのソースコイルＣ０〜ＣＭ−１の組み合わせについて、２つのソースコイル間の距離Ｌを算出したか否かを検出する。なお、本実施形態において、２つのソースコイル間の距離Ｌは、一方のソースコイルから他方のソースコイルまでの直線距離を示すものとする。
【００４５】
そして、ＣＰＵ３１は、全てのソースコイルＣ０〜ＣＭ−１の組み合わせについて、２つのソースコイル間の距離Ｌを算出したことを検出した場合（図４のステップＳ１６）、一連の処理を終了する。また、ＣＰＵ３１は、２つのソースコイル間の距離Ｌを算出していないソースコイルＣ０〜ＣＭ−１の組み合わせがあることを検出した場合（図４のステップＳ１６）、図４のステップＳ１以降の処理を再度行う。
【００４６】
ＣＰＵ３１は、図４のステップＳ２において距離Ｌが閾値Ｔ未満である２つのソースコイルを検出すると、被検体内に挿入された挿入部１１における該２つのソースコイル間の挿入形状に基づいて生成される線分である線分Ｒを分割することにより、該線分ＲにおけるＮ個の分割点の座標値を算出する（図４のステップＳ３）。なお、前記線分Ｒは、内視鏡挿入形状検出装置３により推定された挿入部１１の挿入形状の一部を用いて生成されるものであっても良いし、また、ソースコイルＣ０〜ＣＭ−１の３次元座標のデータに対してＣａｔｍｕｌｌ−Ｒｏｍ曲線の方程式を適用することにより生成されるものであっても良い。
【００４７】
その後、ＣＰＵ３１は、図４のステップＳ３の処理において生成したＮ個の分割点に基づき、線分Ｒが存在する平面Ｆ１を設定するとともに、該平面Ｆ１における法線ベクトルＤを算出する（図４のステップＳ４）。
【００４８】
具体的には、座標平面設定部としてのＣＰＵ３１は、線分ＲにおけるＮ個の分割点の座標値（Ｖ１ｘ，Ｖ１ｙ，Ｖ１ｚ）、（Ｖ２ｘ，Ｖ２ｙ，Ｖ２ｚ）、…、（ＶＮｘ，ＶＮｙ，ＶＮｚ）各々を一般的な平面の方程式に代入することにより、下記数式（１）を平面Ｆ１の方程式として設定する。
【００４９】
なお、数式（１）における左辺の行列は、Ｎ行１列からなる行列であるとする。また、数式（２）における行列Ａは、数式（１）の右辺２番目の行列と同一の行列であり、Ｎ行３列からなる行列であるとする
そして、ＣＰＵ３１は、上記数式（２）の行列Ａにおける擬似逆行列Ａ＋の算出、及び、上記数式（１）におけるＬＵ分解の適用により、法線ベクトルＤ（ａ，ｂ，ｃ）の値を算出する。
【００５０】
次に、ＣＰＵ３１は、法線ベクトルＤ（ａ，ｂ，ｃ）を平面Ｆ１に対して角度θ（例えば１０度）傾けたベクトルα０を算出する（図４のステップＳ５）とともに、該ベクトルα０を法線ベクトルとする平面Ａ０を算出する（図４のステップＳ６）。
【００５１】
さらに、ＣＰＵ３１は、変数ｉ（ｉ＝１，２，…，ｋ）を１に設定した（図４のステップＳ７）後、平面Ｆ１に平行かつベクトル（α０−Ｎ）が存在する平面上において、ベクトルαｉ−１を所定の角度β（例えば４５度）回転させたベクトルαｉを算出する（図４のステップＳ８）とともに、該ベクトルαｉを法線ベクトルとする平面Ａｉを算出する（図４のステップＳ９）。
【００５２】
そして、座標平面設定部としてのＣＰＵ３１は、変数ｉ＝ｋになるまで、すなわち、ベクトルα１からαｋ各々を法線ベクトルとして有する、平面Ａ１〜Ａｋを算出するまで、前述した図４のステップＳ８及びステップＳ９の処理を繰り返し行う（図４のステップＳ１０）。
【００５３】
挿入形状投影部としてのＣＰＵ３１は、図４のステップＳ３及びステップＳ４の処理により算出した平面Ｆ１と、図４のステップＳ５及びステップＳ６の処理により算出した平面Ａ０と、図４のステップＳ７からステップＳ１０までの処理を繰り返すことにより算出した平面Ａ１〜Ａｋとを合わせた（ｋ＋２）個の平面各々に対し、線分Ｒが有する各３次元座標値を投影する（図４のステップＳ１１）。
【００５４】
その後、挿入形状判定部としてのＣＰＵ３１は、（ｋ＋２）個の平面各々に投影された線分Ｒの各３次元座標値に基づき、該（ｋ＋２）個の平面各々におけるループ形状の判定処理を行う（図４のステップＳ１２）。具体的には、ＣＰＵ３１は、例えば、（ｋ＋２）個の平面各々に投影された線分Ｒの各３次元座標値から、Ｐ型フーリエ記述子に基づくパワースペクトルを算出するとともに、算出した該パワースペクトルと、ＨＤＤ３４等に予め書き込まれた、１または複数のループ形状のパターンデータ（教師データ）に応じた所定の１または複数のパワースペクトルとを比較し、所定の条件を満たす場合に線分Ｒがループ形状を形成していると判定する。なお、前述した、Ｐ型フーリエ記述子及びパワースペクトルを用いて一の線分がループ形状を形成しているか否かを判定する方法は、特開２００４−３５８０９５号公報に記載されているため、ここでは詳細な説明を省略する。
【００５５】
挿入形状判定部としてのＣＰＵ３１は、図４のステップＳ１２におけるループ判定に基づき、（ｋ＋２）個の平面のうち、いずれか一の平面においてループ形状の存在が検出されなかった（図４のステップＳ１３）場合、線分Ｒがループ形状を形成していないと判定し（図４のステップＳ１４）、これまでの処理対象の２つのソースコイルの組み合わせとは異なる、他の２つのソースコイルの組み合わせにおいて、図４のステップＳ１以降の処理を再度行う。また、挿入形状判定部としてのＣＰＵ３１は、図４のステップＳ１２におけるループ判定に基づき、（ｋ＋２）個の平面のうち、全ての平面においてループ形状の存在が検出された（図４のステップＳ１３）場合、線分Ｒがループ形状を形成していると判定し（図４のステップＳ１５）、一連の処理を終了する。
【００５６】
以上に述べたように、本実施形態の内視鏡挿入形状解析システムを具備する生体観測システム１は、挿入部１１の挿入形状が投影される座標平面を、該挿入形状に応じた複数の座標平面に設定しつつ、該挿入形状がループ形状を形成しているか否かを判定可能な構成を有している。その結果、本実施形態の内視鏡挿入形状解析システムを具備する生体観測システム１は、内視鏡６の挿入部１１により形成されるループ形状を従来に比べて高精度に検出することができる。
【００５７】
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲内において種々の変更や応用が可能であることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の実施形態に係る内視鏡挿入形状解析システムを具備する生体観測システムの要部の構成の一例を示す図。
【図２】図１の内視鏡挿入形状検出装置において検出される、図１の内視鏡の挿入部に設けられたソースコイルの座標を示す図。
【図３Ａ】図１の内視鏡挿入形状検出装置において生成される、挿入形状データの概要を示す図。
【図３Ｂ】図３Ａのフレームデータ各々に含まれるデータ及び情報の概要を示す図。
【図３Ｃ】図３Ｂのコイル座標データに含まれる３次元座標データの概要を示す図。
【図４】図１の画像処理装置において、ループ形状の有無を判定する際に行われる処理の一例を示すフローチャート。
【図５】図４のフローチャートの処理の概要を幾何的に示した図。
【符号の説明】
【００５９】
１・・・生体観測システム、２・・・内視鏡装置、３・・・内視鏡挿入形状検出装置、４・・・画像処理装置、６・・・内視鏡、７・・・光源装置、８・・・ビデオプロセッサ、８ａ，２１ａ，２５ａ，２５ｂ・・・通信ポート、９・・・モニタ、１１・・・挿入部、１２・・・操作部、１３・・・ライトガイド、１４・・・先端部、１５・・・対物レンズ、１６・・・撮像素子、１９・・・センスコイルユニット、２１・・・形状処理装置、２２，２８・・・ディスプレイ、２５ｃ・・・動画像入力ボード、２６・・・マウス、２７・・・キーボード、３１・・・ＣＰＵ、３２・・・処理プログラム格納部、３３・・・メモリ、３３ａ・・・フレームデータ、３３ｂ・・・解析データ、３３ｃ・・・挿入形状解析情報、３４・・・ハードディスク、３５・・・バスライン
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体内に挿入された内視鏡の挿入部における複数の箇所の座標値を取得する挿入状態取得部と、
前記複数の箇所の座標値に基づき、前記被検体内に挿入された前記挿入部のうち、少なくとも一部の挿入形状を検出する挿入形状検出部と、
前記所定の複数の箇所の座標値及び前記挿入形状に応じて複数の座標平面を設定する座標平面設定部と、
前記挿入形状を前記複数の座標平面各々に投影する挿入形状投影部と、
前記複数の座標平面各々に投影された前記挿入形状に所定の形状が存在するか否かを判定する挿入形状判定部と、
を有することを特徴とする内視鏡挿入形状解析システム。
【請求項２】
前記座標平面設定部は、前記所定の複数の箇所の座標値及び前記挿入形状に応じ、前記挿入形状が存在する一の座標平面と、該一の座標平面の法線ベクトルに基づく他の座標平面と、を少なくとも設定することを特徴とする請求項１に記載の内視鏡挿入形状解析システム。
【請求項３】
前記所定の形状は、ループ形状であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の内視鏡挿入形状解析システム。
【請求項１】
被検体内に挿入された内視鏡の挿入部における複数の箇所の座標値を取得する挿入状態取得部と、
前記複数の箇所の座標値に基づき、前記被検体内に挿入された前記挿入部のうち、少なくとも一部の挿入形状を検出する挿入形状検出部と、
前記所定の複数の箇所の座標値及び前記挿入形状に応じて複数の座標平面を設定する座標平面設定部と、
前記挿入形状を前記複数の座標平面各々に投影する挿入形状投影部と、
前記複数の座標平面各々に投影された前記挿入形状に所定の形状が存在するか否かを判定する挿入形状判定部と、
を有することを特徴とする内視鏡挿入形状解析システム。
【請求項２】
前記座標平面設定部は、前記所定の複数の箇所の座標値及び前記挿入形状に応じ、前記挿入形状が存在する一の座標平面と、該一の座標平面の法線ベクトルに基づく他の座標平面と、を少なくとも設定することを特徴とする請求項１に記載の内視鏡挿入形状解析システム。
【請求項３】
前記所定の形状は、ループ形状であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の内視鏡挿入形状解析システム。
【図１】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図３Ｃ】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図３Ｃ】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００８−１１９２５９（Ｐ２００８−１１９２５９Ａ）
【公開日】平成２０年５月２９日（２００８．５．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−３０６９７４（Ｐ２００６−３０６９７４）
【出願日】平成１８年１１月１３日（２００６．１１．１３）
【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２０年５月２９日（２００８．５．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１１月１３日（２００６．１１．１３）
【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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