内視鏡観察を支援するシステムおよび方法、並びに、装置およびプログラム
【課題】被検体の体腔内に挿入された内視鏡下での体腔内の観察の際に、手術対象部位等の注目箇所と処置具との位置関係や相互の接近状況をより確実に把握する。
【解決手段】仮想内視鏡画像生成部２４が、３次元医用画像形成部５によって形成された３次元医用画像を入力として、処置具位置検出部１１でリアルタイムに検出された処置具の位置に対応する３次元医用画像中の位置から見た体腔内を表す仮想内視鏡画像を生成する。生成された仮想内視鏡画像はＷＳディスプレイ１０に表示される。
【解決手段】仮想内視鏡画像生成部２４が、３次元医用画像形成部５によって形成された３次元医用画像を入力として、処置具位置検出部１１でリアルタイムに検出された処置具の位置に対応する３次元医用画像中の位置から見た体腔内を表す仮想内視鏡画像を生成する。生成された仮想内視鏡画像はＷＳディスプレイ１０に表示される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検体の体腔内に挿入された内視鏡下での手術や検査等における、内視鏡観察を支援する技術に関するものであり、特に、被検体の体腔内を表す仮想内視鏡画像を用いて内視鏡観察を支援する技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、腹腔鏡手術や胸腔鏡手術等の内視鏡下で行われる手術が注目されている。この内視鏡手術では、開腹や開胸等を行うことなく、内視鏡と処置具を刺入するための数センチ程度の穴を２、３個開けるだけで済むので、患者の負担が極めて小さいというメリットがある。一方で、内視鏡の限られた視野で手術を実施することは技術的難易度が高く、執刀を行う医師は熟練を要する。もし患者の血管や臓器を誤って傷つけてしまい、出血してしまった場合には、開腹、開胸等を伴う従来の手法による手術に移行せざるを得ない。
【０００３】
一方、ＣＴ等での撮影によって得られた３次元ボリューム画像から内視鏡と類似した画像を生成する仮想内視鏡技術が知られている。この技術は、特に大腸の腫瘍を発見するために、内視鏡検査をすることなくＣＴ撮影のみで腫瘍を発見する方法として北米で普及している。
【０００４】
そして、仮想内視鏡画像を用いて内視鏡手術を支援する技術が提案されている。
【０００５】
例えば、特許文献１には、内視鏡の位置をセンサで検出し、検出位置を視点とし、内視鏡よりも広い画角を有する仮想内視鏡画像を生成し、内視鏡撮影で得られた実内視鏡画像と仮想内視鏡画像とを重畳表示する装置が記載されている。
【０００６】
また、特許文献２には、内視鏡の位置をリアルタイムに検出し、内視鏡と同じ視野を有し、視野内の血管配置が視覚化された仮想内視鏡画像を生成するとともに、内視鏡下での手術に用いられる処置具の位置をリアルタイムに検出し、仮想内視鏡画像中での処置具の位置に処置具を表す画像を合成した画像を生成し、合成画像と実内視鏡画像を表示する装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−２６３０５３号公報
【特許文献２】特開２００５−２１３５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、これらの文献に記載された手法では、内視鏡の狭い視野を仮想内視鏡画像によって補うことはできるものの、仮想内視鏡画像は実内視鏡画像と同じ視点、同じ観察方向の画像であるから、手術対象部位等の注目箇所と処置具と内視鏡との位置関係によっては、仮想内視鏡画像や実内視鏡画像中に注目箇所や処置具が表示されない可能性があり、これらの位置関係が把握できないこともありうる。
【０００９】
また、内視鏡画像では遠近感を把握しづらいので、これらの文献に記載された手法による仮想内視鏡画像や実内視鏡画像では、処置具の注目箇所への接近状況を把握することが困難となることもありうる。
【００１０】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、被検体の体腔内に挿入された内視鏡下での体腔内の観察の際に、手術対象部位等の注目箇所と処置具との位置関係や注目箇所に対する処置具の接近状況をより確実に把握可能なシステムおよび方法、並びに、装置およびプログラムを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の内視鏡観察支援システムは、被検体の体腔内を表す３次元医用画像を形成する３次元医用画像形成手段と、前記体腔内に挿入された処置具の位置をリアルタイムに検出する処置具位置検出手段と、前記３次元医用画像を入力として、前記検出された処置具の位置に対応する前記３次元医用画像中の位置である対応処置具位置から見た前記体腔内を表す仮想内視鏡画像を生成する仮想内視鏡画像生成手段と、前記仮想内視鏡画像を表示する表示手段とを設けたことを特徴とする。
【００１２】
本発明の内視鏡観察支援方法は、被検体の体腔内を表す３次元医用画像を形成するステップと、前記体腔内に挿入された処置具の位置をリアルタイムに検出するステップと、前記３次元医用画像を入力として、前記検出された処置具の位置に対応する前記３次元医用画像中の位置である対応処置具位置から見た前記体腔内を表す仮想内視鏡画像を生成するステップと、前記仮想内視鏡画像を表示するステップとを有することを特徴とすることを特徴とする。
【００１３】
本発明の内視鏡観察支援装置は、被検体の体腔内を表す３次元医用画像を取得する３次元医用画像取得手段と、位置検出手段によってリアルタイムに検出された前記体腔内に挿入された処置具の位置を取得する処置具位置取得手段と、前記３次元医用画像を入力として、前記取得された処置具の位置に対応する前記３次元医用画像中の位置である対応処置具位置から見た前記体腔内を表す仮想内視鏡画像を生成する仮想内視鏡画像生成手段と、前記仮想内視鏡画像を表示手段に表示させる表示制御手段とを設けたことを特徴とする。
【００１４】
本発明の内視鏡観察支援プログラムは、コンピュータに、被検体の体腔内を表す３次元医用画像を取得するステップと、位置検出手段によってリアルタイムに検出された前記体腔内に挿入された処置具の位置を取得するステップと、前記３次元医用画像を入力として、前記取得された処置具の位置に対応する前記３次元医用画像中の位置である対応処置具位置から見た前記体腔内を表す仮想内視鏡画像を生成するステップと、前記仮想内視鏡画像を表示手段に表示させるステップとを実行させることを特徴とする。
【００１５】
以下、本発明の詳細について説明する。
【００１６】
本発明において、処置具の位置と同時に処置具が直進する向きも検出するようにし、検出された処置具が直進する向きに対応する３次元医用画像中での向きを有する対応処置具位置からの視線（処置具視線）上の画像情報が投影された仮想内視鏡画像を生成するようにしてもよい。このような仮想内視鏡画像の具体例としては、処置具視線を仮想内視鏡画像の視野の中心における視線（中心視線）とした仮想内視鏡画像が挙げられる。また、処置具視線上の画像情報が投影された仮想内視鏡画像中の位置を識別可能な態様で表すようにしてもよい。
【００１７】
また、本発明において、体腔内の（第１の）注目構造物の３次元医用画像中での位置を特定するようにし、特定された（第１の）注目位置が仮想内視鏡画像における視野内に含まれる仮想内視鏡画像を生成するようにしてもよい。このような仮想内視鏡画像の具体例としては、対応処置具位置から、特定された（第１の）注目位置に向かう視線を仮想内視鏡画像の中心視線とした仮想内視鏡画像が挙げられる。また、（第１の）注目構造物のうちの少なくとも（第１の）注目位置を識別可能な態様で表すようにしてもよい。
【００１８】
ここで、「（第１の）注目構造物」の具体例としては、内視鏡下での手術対象部位や、手術において注意を有する解剖学的構造物、すなわち、血管や、臓器、腫瘍等が挙げられる。これらの（第１の）注目構造物の位置の具体的な特定方法は、公知の画像認識技術を用いた自動的方法、ユーザの手動操作による方法、両者を組み合わせた方法のいずれであってもよい。
【００１９】
さらに、本発明において、対応処置具位置と（第１の）注目構造物とが所定の基準を満たす程度に接近している場合には警告を提示するようにしてもよい。警告は仮想内視鏡画像中等に視覚的に提示してもよいし、他の感覚器に訴える方法で提示してもよい。
【００２０】
さらにまた、本発明において、３次元医用画像中の体腔内の第２の注目構造物を検出するようにし、検出された第２の注目構造物が識別可能な態様の仮想内視鏡画像を生成するようにしてもよい。ここで、「第２の注目構造物」の具体例としては、第１の注目構造物と同様のものが挙げられる。したがって、例えば、第１の構造物は内視鏡下での手術対象部位とし、第２の注目構造物は手術において注意を有する解剖学的構造物とするか、あるいは、その逆とすることが考えられる。
【００２１】
また、本発明において、体腔内に挿入された内視鏡の位置を検出するようにし、検出された内視鏡の位置に対応する３次元医用画像中の位置（対応内視鏡位置）が仮想内視鏡画像における視野内に含まれ、かつ、対応内視鏡位置が識別可能な態様で表された仮想内視鏡画像を生成するようにしてもよい。
【００２２】
ここで、３次元医用画像が内視鏡下での観察前に取得されたものの場合には、３次元医用画像の撮像・取得時には、被検体の体腔内に内視鏡はまだ挿入されていないので、仮想内視鏡画像生成時に、位置検出手段によって検出された位置に対応する仮想内視鏡画像中の位置に、内視鏡を表すマーカー等を合成すればよい。一方、３次元医用画像が内視鏡下での観察中にリアルタイムに取得されたものであり、その画像中に内視鏡が表されている場合には、仮想内視鏡画像中にもその内視鏡が描出されるように仮想内視鏡画像を生成すればよい。
【００２３】
さらに、本発明において、内視鏡によるリアルタイムの撮像によって体腔内を表す実内視鏡画像を形成するようにし、仮想内視鏡画像とともに、仮想内視鏡画像の生成時に用いられた処置具の位置が検出されたのとほぼ同じタイミングで形成された実内視鏡画像をさらに表示するようにしてもよい。これにより、内視鏡での撮像によりリアルタイムに形成された実内視鏡画像と、実内視鏡画像の形成とほぼ同じタイミングで位置検出手段によってリアルタイムに検出された処置具の位置から見た仮想内視鏡画像とが表示される。
【００２４】
また、処置具の位置の検出に応じて仮想内視鏡画像の生成を繰り返し行えば、処置具の移動に応じて、実内視鏡画像も仮想内視鏡画像もリアルタイムに更新される。
【００２５】
なお、実内視鏡画像と仮想内視鏡画像の表示は、１つの表示装置に行ってもよいし、複数の表示装置に別々に行ってもよい。複数の表示装置は、両画像を同時に観察可能なように物理的に同じ場所に並べられて設置されていてもよいし、両画像を個別に観察するために物理的に離れた場所に設置されていてもよい。
【００２６】
また、「（第１の）注目位置が仮想内視鏡画像における視野内に含まれる」や「対応内視鏡位置が仮想内視鏡画像における視野内に含まれ（る）」とは、視点（対応処置具位置）から（第１の）注目位置や対応内視鏡位置に向かう視線上の画像情報が仮想内視鏡画像に反映されていればよく、例えば、処置具と（第１の）注目構造物または内視鏡との間に、臓器や血管、ヒダ等の構造物がある場合等には、仮想内視鏡画像中に内視鏡または（第１の）注目構造物が必ずしも表されていなくてもよい。
【００２７】
「仮想内視鏡画像」の生成の際、対応処置具位置から体腔内の構造物の表面までの距離を仮想内視鏡画像の画素値の決定要素として用いてもよい。また、実内視鏡画像に表された体腔内各部とほぼ同じ外観の仮想内視鏡画像が得られるように定義されたカラーテンプレートを用いてもよい。ただし、このカラーテンプレートには、例えば、体腔内各部の色が実内視鏡画像とほぼ同じになるように定義されたものとしつつ、体腔内各部を必要に応じて半透明化し、実内視鏡画像では前方の遮蔽物等により観察することのできない後方の構造物を視認できるように定義されたものも含まれる。
【００２８】
本発明において、３次元医用画像の形成・取得を内視鏡下での観察中に行う場合には、リアルタイムでその取得を行うようにしてもよい。その際、取得された３次元医用画像に対する画像認識処理により、内視鏡または処置具の位置を検出するようにしてもよい。
【発明の効果】
【００２９】
本発明では、被検体の体腔内を表す３次元医用画像を入力として、リアルタイムに検出された体腔内に挿入された処置具の位置に対応する３次元医用画像中の対応位置から見た体腔内を表す仮想内視鏡画像が生成され、表示される。ここで、表示される仮想内視鏡画像は、あたかも処置具が内視鏡であるかのような画像となるので、処置具の視点から体腔内を観察することが可能になり、実際の内視鏡による画像とあわせれば、多面的に体腔内を観察することが可能になる。したがって、注目箇所と処置具の位置関係をより確実に把握できるようになる。また、処置具の注目箇所に対する接近状況をより確実に把握できるようにもなる。これらにより、手術や検査等における手技のミス等の防止に資する。
【００３０】
また、このとき、処置具の位置をリアルタイムに検出した結果のフィードバックによって仮想内視鏡の視点がリアルタイムに変更された仮想内視鏡画像が連続的に表示されるので、注目構造物への処置具の接近状況を、動的に、より的確に捉えることが可能になる。
【００３１】
さらに、内視鏡によるリアルタイムの撮像によって体腔内を表す実内視鏡画像を形成するようにし、仮想内視鏡画像とともに、仮想内視鏡画像の生成時に用いられた内視鏡の位置および姿勢が検出されたのとほぼ同じタイミングで形成された実内視鏡画像を表示するようにすれば、表示される実内視鏡画像と仮想内視鏡画像とは、ほぼ同じ時点での体腔内の状態が表されたものとなり、実内視鏡画像と仮想内視鏡画像とが時間的同期を取って連続的に表示される。また、このとき、処置具の位置の検出に応じて仮想内視鏡画像の生成を繰り返し行えば、実内視鏡画像も仮想内視鏡画像もリアルタイムに更新される。すなわち、内視鏡の移動や回転等の操作に連動して実内視鏡画像の視野が変化するとともに、処置具の移動等の操作に連動して仮想内視鏡画像の視野も変化させることができる。このように、実内視鏡画像と仮想内視鏡画像によって相互補完的に体腔内を観察することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の第１から第９の実施形態となる内視鏡観察支援システムのハードウェア構成図
【図２】本発明の第１の実施形態における内視鏡観察支援システムの機能ブロック図
【図３】本発明の第１の実施形態における内視鏡観察支援処理の流れを表したフローチャート
【図４Ａ】本発明の第１の実施形態における、処置具の位置と、仮想内視鏡の視点位置、中心視線、および画角の一例を模式的に表した図
【図４Ｂ】本発明の第１の実施形態における仮想内視鏡画像の一例を模式的に表した図
【図５】本発明の第２の実施形態における内視鏡観察支援システムの機能ブロック図
【図６】本発明の第２の実施形態における内視鏡観察支援処理の流れを表したフローチャート
【図７Ａ】本発明の第２の実施形態における、処置具および注目構造物の位置と、仮想内視鏡の視点位置、中心視線、および画角の一例を模式的に表した図
【図７Ｂ】本発明の第２の実施形態における仮想内視鏡画像の一例を模式的に表した図
【図８】本発明の第３から第７の実施形態における内視鏡観察支援システムの機能ブロック図
【図９】本発明の第３から第７の実施形態における内視鏡観察支援処理の流れを表したフローチャート
【図１０Ａ】本発明の第３の実施形態における、処置具および注目構造物の位置と、仮想内視鏡の視点位置、中心視線、および画角の一例を模式的に表した図
【図１０Ｂ】本発明の第３の実施形態における仮想内視鏡画像の一例を模式的に表した図
【図１１Ａ】本発明の第４の実施形態における、処置具および注目構造物の位置と、仮想内視鏡の視点位置、中心視線、および画角の一例を模式的に表した図
【図１１Ｂ】本発明の第４の実施形態における仮想内視鏡画像の一例を模式的に表した図
【図１２Ａ】本発明の第５の実施形態における、処置具および注目構造物の位置と、仮想内視鏡の視点位置、中心視線、および画角の一例を模式的に表した図
【図１２Ｂ】本発明の第５の実施形態における仮想内視鏡画像の一例を模式的に表した図
【図１３Ａ】本発明の第６の実施形態における、注目構造物と処置具の間に他の構造物が存在する場合の仮想内視鏡の視点位置、中心視線、および画角の一例を模式的に表した図
【図１３Ｂ】本発明の第６の実施形態における仮想内視鏡画像の一例を模式的に表した図
【図１４Ａ】本発明の第７の実施形態における、視点からの腹腔内の解剖学的構造物の表面までの距離に応じて仮想内視鏡画像の表示色を変化させるためのカラーテンプレートの一例を模式的に表した図
【図１４Ｂ】本発明の第７の実施形態における、視点からの距離に応じて表示色を変化させた仮想内視鏡画像の一例を模式的に表した図
【図１５】本発明の第８の実施形態における内視鏡観察支援システムの機能ブロック図
【図１６】本発明の第８の実施形態における内視鏡観察支援処理の流れを表したフローチャート
【図１７】本発明の第８の実施形態における警告表示の一例を模式的に表した図
【図１８】本発明の第９の実施形態における内視鏡観察支援システムの機能ブロック図
【図１９】本発明の第９の実施形態における内視鏡観察支援処理の流れを表したフローチャート
【図２０Ａ】本発明の第９の実施形態における、注目構造物と要注意構造物と処置具の位置関係と、仮想内視鏡の視野の一例を模式的に表した図
【図２０Ｂ】本発明の第９の実施形態における仮想内視鏡画像の一例を模式的に表した図
【図２１】本発明の第１０の実施形態となる内視鏡観察支援システムのハードウェア構成図
【図２２】本発明の第１０の実施形態における内視鏡観察支援システムの機能ブロック図
【図２３】本発明の第１０の実施形態における内視鏡観察支援処理の流れを表したフローチャート
【図２４Ａ】本発明の第１０の実施形態における、処置具と内視鏡と注目構造物の位置関係と、仮想内視鏡の視点位置、中心視線、および画角の一例を模式的に表した図
【図２４Ｂ】本発明の第１０の実施形態における仮想内視鏡画像の一例を模式的に表した図
【図２５】本発明の第１１の実施形態における内視鏡観察支援システムの機能ブロック図
【図２６】本発明の第１１の実施形態における内視鏡観察支援処理の流れを表したフローチャート
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、本発明の実施の形態となる内視鏡観察支援システムについて説明する。
【００３４】
図１は、本発明の第１の実施形態となる内視鏡観察支援システムの概要を示すハードウェア構成図である。図に示したように、このシステムは、内視鏡１、デジタルプロセッサ２、光源装置３、実内視鏡画像用ディスプレイ４、モダリティ５、処置具６、処置具用マーカー７ａ、位置センサ８、画像処理ワークステーション９、画像処理ワークステーション用ディスプレイ（以下、ＷＳディスプレイ）１０から構成されている。
【００３５】
本実施形態では、内視鏡１は腹腔用の硬性鏡であり、被検体の腹腔内に挿入される。光源装置３から光ファイバーで導かれた光が内視鏡１の先端部から照射され、内視鏡１の撮像光学系により被検体の腹腔内の画像が得られる。デジタルプロセッサ２は、内視鏡１で得られた撮像信号をデジタル画像信号に変換し、ホワイトバランス調整やシェーディング補正等のデジタル信号処理によって画質の補正を行った後、ＤＩＣＯＭ（Digital Imaging and Communications in Medicine）規格で規定された付帯情報を付加して、実内視鏡画像データ(ＩRE)を出力する。出力された実内視鏡画像データ(ＩRE)は、ＤＩＣＯＭ規格に準拠した通信プロトコルに従って、ＬＡＮ経由で画像処理ワークステーション９に送信される。また、デジタルプロセッサ２は、実内視鏡画像データ(ＩRE)をアナログ信号に変換して実内視鏡画像用ディスプレイ４に出力し、実内視鏡画像用ディスプレイ４には実内視鏡画像(ＩRE)が表示される。内視鏡１での撮像信号の取得は所定のフレームレートで行われるので、実内視鏡用ディスプレイ４では、実内視鏡画像(ＩRE)が腹腔内を表す動画として表示される。さらに、内視鏡１では、ユーザの操作に応じて静止画撮影も可能である。
【００３６】
モダリティ５は、被検体の検査対象部位を撮影することにより、その部位を表す３次元医用画像の画像データ(Ｖ)を生成する装置であり、ここではＣＴ装置とする。この３次元医用画像データ(Ｖ)にもＤＩＣＯＭ規格で規定された付帯情報が付加されている。また、３次元医用画像データ(Ｖ)も、ＤＩＣＯＭ規格に準拠した通信プロトコルに従って、ＬＡＮ経由で画像処理ワークステーション９に送信される。
【００３７】
処置具用マーカー７ａおよび位置センサ８は公知の３次元位置計測装置を構成する。処置具用マーカー７ａは、処置具６の手元付近に設けられており、光学式の位置センサ８によって、所定の時間間隔でマーカー７ａの３次元位置が検出される。処置具用マーカー７ａは複数のマーカー片から構成されているので、位置センサ８は、各マーカー片の位置関係から処置具６の姿勢も検出可能である。ここで、処置具６の姿勢は、処置具が挿入された向きを表すベクトルであり、処置具の直進する向きと一致する。また、オフセット計算によって、処置具６の先端部の３次元位置PSTを算出することができる。位置センサ８は、算出された処置具６の３次元位置データPST、および、３次元姿勢データDSTを、ＵＳＢインターフェースを介して画像処理ワークステーション９に送信する。
【００３８】
画像処理ワークステーション９は、ＣＰＵ、主記憶装置、補助記憶装置、入出力インターフェース、通信インターフェース、データバス等の周知のハードウェア構成を備えたコンピュータであり、入力装置（ポインティングデバイス、キーボード等）や、ＷＳディスプレイ１０が接続されている。また、画像処理ワークステーション９は、デジタルプロセッサ２やモダリティ５とはＬＡＮ接続されており、位置センサ８とはＵＳＢ接続されている。さらに、画像処理ワークステーション９は、周知のオペレーティングシステムや各種アプリケーション・ソフトウェア等がインストールされたものであり、本発明の内視鏡観察支援処理を実行させるためのアプリケーションもインストールされている。これらのソフトウェアは、ＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体からインストールされたものであってもよいし、インターネット等のネットワーク経由で接続されたサーバの記憶装置からダウンロードされた後にインストールされたものであってもよい。
【００３９】
図２は、本発明の第１の実施形態における内視鏡観察支援システムを機能レベルで分割したブロック図である。図に示したように、本発明の第１の実施形態となる内視鏡観察得支援システムは、内視鏡１、実内視鏡画像形成部２、実内視鏡画像用ディスプレイ４、３次元医用画像形成部５、ＷＳディスプレイ１０、処置具位置検出部１１、実内視鏡画像取得部２１、処置具位置取得部２２、３次元医用画像取得部２３、仮想内視鏡画像生成部２４、表示制御部２５から構成されている。なお、図１に示したハードウェア機器と図２に示した各機能ブロックとが概ね１対１に対応する場合には同じ符号を付している。すなわち、実内視鏡画像形成部２の機能は図１のデジタルプロセッサによって実現され、３次元医用画像形成部５の機能は図１のモダリティによって実現される。一方、処置具位置検出部１１の機能は、処置具用マーカー７ａおよび位置センサ８によって実現される。また、破線枠は画像処理ワークステーション９を示しており、破線枠内の各処理部の機能は、画像処理ワークステーション９で所定のプログラムを実行することによって実現される。さらに、実内視鏡画像ＩRE、処置具検出位置PST、処置具検出姿勢DST、処置具位置ＰT、処置具姿勢ＤT、３次元医用画像Ｖ、仮想内視鏡画像ＩVEは、各々、破線枠内の各処理部によって、画像処理ワークステーション９の所定のメモリ領域に対して読み書きされるデータである。
【００４０】
次に、図３に示したフローチャートを用いて、本発明の第１の実施形態となる内視鏡観察支援システムで行われるユーザの操作や、上記各処理部で行われる処理の概略的な流れを説明する。
【００４１】
まず、内視鏡１を用いた被検体の腹腔内の観察に先立って、３次元医用画像形成部５による被検体の腹腔内の撮像により、３次元医用画像Ｖが形成される。画像処理ワークステーション９では、３次元医用画像取得部２３が、３次元医用画像形成部５によって形成された３次元医用画像Ｖを取得する(#2)。
【００４２】
次に、図３のフローチャートの右側に付記したように、注目構造物を対象とする内視鏡下手術中、すなわち、内視鏡１を用いた被検体の腹腔内の観察中は、観察が終了するまで(#12; YES)、実内視鏡画像形成部２は、所定のフレームレートで、体腔内に挿入された内視鏡１による実内視鏡画像ＩREを繰り返し形成し、形成された実内視鏡画像ＩREは実内視鏡画像用ディスプレイ４にスルー動画としてリアルタイムに表示される。また、処置具位置検出部１１は、所定の時間間隔で、体腔内に挿入された処置具６の位置PSTおよび姿勢DSTを繰り返しリアルタイムに検出する。
【００４３】
画像処理ワークステーション９では、実内視鏡画像取得部２１が、実内視鏡画像形成部２で形成された実内視鏡画像ＩREを取得し(#4)、これとほぼ同じタイミングで、処置具位置取得部２２が、処置具位置検出部１１で検出された処置具検出位置PSTおよび処置具検出姿勢DSTを取得し、取得された処置具検出位置PSTおよび処置具検出姿勢DSTを３次元医用画像Ｖの座標系における位置および姿勢に変換して得られた処置具位置ＰTおよび姿勢ＤTを出力する(#6)。
【００４４】
また、内視鏡画角取得部２５は、画像処理ワークステーション９の所定のメモリ領域から内視鏡１の画角ＡEを取得する(#5)。
【００４５】
仮想内視鏡画像生成部２４は、３次元医用画像取得部２３によって取得された３次元医用画像Ｖを入力として、処置具位置取得部２２で取得された処置具位置ＰTを視点とし、処置具姿勢ＤT、すなわち、処置具の直進する向きを仮想内視鏡の視野の中心における視線とする仮想内視鏡画像ＩVEを生成する(#8)。
【００４６】
そして、表示制御部２５は、実内視鏡画像取得部２１によって取得された実内視鏡画像ＩREと、仮想内視鏡画像生成部２４によって生成された仮想内視鏡画像ＩVEとをＷＳディスプレイ１０に表示させる(#10)。
【００４７】
画像処理ワークステーション９では、観察終了を指示する操作が行わない限り(#12; No)、新たな実内視鏡画像ＩREの取得(#4)、その時点での処置具位置ＰTおよび処置具姿勢ＤTの取得(#6)、仮想内視鏡画像ＩVEの生成(#8)、実内視鏡画像ＩREと仮想内視鏡画像ＩVEの表示の更新(#10)が繰り返し行われる。これにより、ＷＳディスプレイ１０では、実内視鏡画像ＩREと仮想内視鏡画像ＩVEとが時間的に同期した連続表示が実現される。一方、観察終了を指示する操作が行われた場合には(#12; Yes)、画像処理ワークステーション９は、上記ステップ#4から#10までの繰返し処理を終了する。
【００４８】
次に、画像処理ワークステーション９内の各処理部で行われる処理の詳細について説明する。
【００４９】
実内視鏡画像取得部２１は、実内視鏡画像形成部（デジタルプロセッサ）２との通信により、実内視鏡画像ＩREを受信し、画像処理ワークステーション９の所定のメモリ領域の格納する通信インターフェースであり、実内視鏡画像取得部２１からの要求に基づいて実内視鏡画像形成部２から実内視鏡画像ＩREが転送される。
【００５０】
処置具位置取得部２２は、処置具位置検出部１１との通信により処置具検出位置PSTおよび処置具検出姿勢DSTを取得する通信インターフェースとしての機能と、取得した処置具検出位置PSTおよび処置具検出姿勢DSTを位置センサ８の３次元座標系から３次元医用画像Ｖの３次元座標系の座標値で表現された処置具位置ＰTおよび処置具姿勢ＤTに変換して画像処理ワークステーション９の所定のメモリ領域に格納する機能とを有する。前者の通信インターフェース機能では、処置具位置取得部２２からの要求ベースで処置具位置検出部１１から処置具検出位置PSTおよび処置具検出姿勢DSTが取得される。また、後者の座標変換機能では、位置センサの３次元座標系における各座標軸と３次元医用画像Ｖの３次元座標系における各座標軸との向きの対応関係に基づいて、座標軸の回転量を予め求めておくとともに、３次元医用画像Ｖの原点に相当する被検体中の位置の、位置センサ８の３次元座標系における座標値を予め計測しておき、この原点の座標値に基づいて、両座標軸の平行移動量を求めておけば、その回転量の回転とその平行移動量の平行移動を行う行列を用いて、位置センサ８の３次元座標系で表現された処置具検出位置PSTおよび処置具検出姿勢DSTを３次元医用画像Ｖの３次元座標系の座標値で表現された処置具位置ＰTおよび処置具姿勢ＤTに変換することができる。
【００５１】
３次元医用画像取得部２３は、３次元医用画像形成部５から３次元医用画像Ｖを受信し、画像処理ワークステーション９の所定のメモリ領域に格納する通信インターフェース機能を有する。
【００５２】
仮想内視鏡画像生成部２４は、３次元医用画像Ｖを入力として、図４Ａに示したように、処置具６の位置ＰTを仮想内視鏡の視点位置VPVEとし、処置具６の姿勢ベクトルＤTを仮想内視鏡の視野の中心を通る視線ベクトル（以下、中心視線ベクトル）VLVEとし、プログラムの処理パラメータや設定ファイルから与えられた仮想内視鏡の画角の初期値ＡVE0を画角ＡVEとし、その画角ＡVEの範囲内で、仮想内視鏡の視点位置VPVEからの放射状の複数の視線を設定し、公知の中心投影によるボリュームレンダリング法により、各視線上の画素値を投影した仮想内視鏡画像ＩVEを生成する。図４Ｂは生成された仮想内視鏡画像ＩVEを模式的に表したものである。ここで、ボリュームレンダリングの際には、実内視鏡画像ＩREに表された腹腔内各部とほぼ同じ外観の画像が得られるように色や透明度が予め定義されたカラーテンプレートが用いられる。
【００５３】
表示制御部２８は、実内視鏡画像ＩREと仮想内視鏡画像ＩVEとを並べた表示画面を生成し、ＷＳディスプレイ１０に出力する。これにより、ＷＳディスプレイ１０には、実内視鏡画像ＩREと仮想内視鏡画像ＩVEとが並べられた表示画面が表示される。
【００５４】
以上のように、本発明の第１の実施形態では、仮想内視鏡画像生成部２４が、３次元医用画像Ｖを入力として、処置具６の位置ＰTを仮想内視鏡の視点位置VPVEとし、処置具６の姿勢ベクトルＤTを仮想内視鏡の中心視線ベクトルVLVEとする仮想内視鏡画像ＩVEを生成し、表示制御部２８が実内視鏡画像ＩREと仮想内視鏡画像ＩVEをＷＳディスプレイ１０に表示させる。ここで、表示される仮想内視鏡画像ＩVEは、処置具６の位置ＰTから処置具６が直進する向きに体腔内を見た様子を表す画像、すなわち、あたかも処置具６が内視鏡であるかのような画像となるので、処置具６の視点から体腔内を観察することが可能になり、実内視鏡画像ＩREとあわせれば、多面的に体腔内を観察することが可能になる。
【００５５】
また、このとき、処置具位置検出部１１が処置具６の位置をリアルタイムに検出した結果のフィードバックによって仮想内視鏡の視野がリアルタイムに変更された仮想内視鏡画像ＩVEが連続的に表示されるので、体腔内での処置具６の移動状況を、動的に、より的確に捉えることが可能になる。
【００５６】
さらに、実内視鏡画像形成部２が、内視鏡１によるリアルタイムの撮像によって体腔内を表す実内視鏡画像ＩREを形成し、仮想内視鏡画像ＩVEの生成時に用いられた処置具６の位置が検出されたのとほぼ同じタイミングで形成された実内視鏡画像ＩREが表示されるので、実内視鏡画像ＩREと仮想内視鏡画像ＩVEとは、ほぼ同じ時点での体腔内の状態が表されたものとなり、実内視鏡画像ＩREと仮想内視鏡画像ＩVEとが時間的同期を取って連続的に表示される。また、このとき、内視鏡１の移動や回転等の操作に連動して実内視鏡画像ＩREの視野が変化するとともに、処置具６の移動や回転等の操作に連動して仮想内視鏡画像ＩVEの視野も変化する。このように、本発明の第１の実施形態では、実内視鏡画像ＩREと仮想内視鏡画像ＩVEによって、リアルタイムに、かつ、相互補完的に体腔内を観察することが可能になる。
【００５７】
さらにまた、仮想内視鏡画像生成部２４が、実内視鏡画像ＩREに表された腹腔内各部とほぼ同じ外観の画像が得られるように色や透明度が予め定義されたカラーテンプレートを用いて仮想内視鏡画像ＩVEを生成するので、表示制御部２５によって実内視鏡画像ＩREと仮想内視鏡画像ＩVEとがＷＳディスプレイ１０に並べられて表示された際、両画像を違和感なく観察することができる。
【００５８】
なお、上記実施形態において、仮想内視鏡の画角の初期値ＡVE0を内視鏡１の画角よりも広くすることによって、内視鏡１の視野をより広範囲に補えるようにすることが好ましい。
【００５９】
上記実施形態では、仮想内視鏡の視野が処置具６の位置ＰTおよび姿勢ＤTのみによって決定されているので、仮想内視鏡画像ＩVE中に体腔内の注目すべき構造物が必ずしも含まれているとは限らず、処置具６と注目すべき構造物との位置関係や接近状況を確認するためには、処置具６を移動させる必要がある場合もあった。
【００６０】
そこで、本発明の第２の実施形態では、仮想内視鏡の視野を処置具６の位置と注目すべき構造物の位置に基づいて決定するようにした。図５は、本発明の第２の実施形態における内視鏡観察支援システムの機能ブロック図であり、図に示したように、第１の実施形態に対して注目位置特定部２６が付加されている。
【００６１】
図６は、本発明の第２の実施形態における内視鏡観察支援処理の流れを表したフローチャートであり、図に示したように、第１の実施形態のステップ#2で３次元医用画像Ｖが取得された後、注目位置特定部２６が、３次元医用画像取得部２３によって取得された３次元医用画像Ｖに表された体腔内の注目構造物（例えば手術対象部位）の指定操作を受け付けるユーザインターフェースを提示し、取得された３次元医用画像Ｖに基づいて、指定された注目構造物の３次元医用画像Ｖ中での位置ＰIを特定し(#3)、その後、第１の実施形態と同様に、実内視鏡画像ＩREの取得が行われる(#4)、ここで、フローチャートの右側に付記したとおり、処置具位置検出部１１は処置具検出姿勢DSTを出力せず、処置具検出位置PSTのみを出力するので、ステップ#6では、処置具位置取得部２２が処置具位置PTのみを取得する。以降は第１の実施形態と同様である。
【００６２】
次に、本発明の第２の実施形態における各処理部の詳細な処理内容のうち、第１の実施形態と異なる点を中心に説明する。
【００６３】
この注目位置特定部２６は、公知のＭＰＲ法により３次元医用画像Ｖから生成された所定の断面を表す断面画像中に、画像処理ワークステーション９のポインティングデバイスやキーボードを用いて注目構造物の指定する操作を受け付けるユーザインターフェースを提示する。例えば、ポインティングデバイスによって、断面画像中の注目構造物がクリックされると、注目位置特定部２６は、クリックにより指定された注目構造物の３次元医用画像Ｖ中での位置ＰIを特定し、画像処理ワークステーション９の所定のメモリ領域に格納する。ここで、注目構造物として、手術対象の部位や手術時における要注意箇所等が、ユーザの所望に応じて指定される。
【００６４】
また、前述のとおり、処置具位置検出部１１は処置具検出姿勢DSTを出力せず、処置具位置取得部２２も処置具姿勢ＤTを出力しない。
【００６５】
仮想内視鏡画像生成部２４は、３次元医用画像Ｖを入力として、図７Ａに示したように、処置具６の位置ＰTを仮想内視鏡の視点位置VPVEとし、処置具６の位置ＰTから注目構造物の位置ＰIに向かう視線を仮想内視鏡の中心視線ベクトルVLVEとし、画角の初期値ＡVE0を画角ＡVEとする仮想内視鏡画像ＩVEを生成する。
【００６６】
以上のように、本発明の第２の実施形態では、仮想内視鏡画像生成部２４によって生成された仮想内視鏡画像ＩVEは、図７Ｂに示したように、注目構造物の位置ＰIが視野の中心に表されたものとなり、仮想内視鏡画像ＩVE中に注目構造物が必ず含まれるようになる。したがって、処置具６と注目構造物との位置関係や接近状況を、処置具６の操作を行うことなく、より確実に把握することができるようになる。
【００６７】
一方、第２の実施形態で生成された仮想内視鏡画像ＩVEでは、処置具６が直進する向きを画像中から把握することは困難である。
【００６８】
そこで、以下では、処置具６と注目構造物との位置関係や接近状況と、処置具６が直進する向きの両方の把握を容易にした実施形態について説明する。
【００６９】
図８は、本発明の第３から第５の実施形態における内視鏡観察支援システムの機能ブロック図であり、図に示したとおり、第２の実施形態において、処置具位置検出部１１が処置具検出姿勢DSTを検出するようにし、処置具位置取得部２２が処置具姿勢ＤTを取得するようにしたものである。図９に示したフローチャートにおいても同様に、ステップ#6において、処置具の位置ＰTとともに姿勢ＤTが取得される点、および、ステップ#4から#10が繰り返し行われる間、処置具の位置PSTだけでなく姿勢DSTも検出される点が、第２の実施形態と異なる。
【００７０】
本実施形態では、仮想内視鏡画像生成部２４は、３次元医用画像Ｖを入力として、図１０Ａに示したように、処置具６の位置ＰTを仮想内視鏡の視点位置VPVEとし、処置具６の姿勢ベクトルＤTを仮想内視鏡の中心視線ベクトルVLVEとし、注目構造物の位置ＰIが仮想内視鏡の視野内に含まれるような画角ＡVEを有する仮想内視鏡画像ＩVEを生成する。ここで、仮想内視鏡の画角ＡVEは、例えば、仮想内視鏡の視点位置VPVEと注目構造物の位置ＰIとを結ぶベクトルと仮想内視鏡の中心視線ベクトルVLVEとのなす角をαとすると、仮想内視鏡の画角ＡVEは、２αに定数を加えたり、所定の１より大きい係数を乗じたりすることによって求めることができる。
【００７１】
以上のように、本発明の第３の実施形態では、仮想内視鏡画像生成部２４によって生成された仮想内視鏡画像ＩVEでは、図１０Ｂに示したように、視野の中心方向が処置具６の直進方向を表しており、視野内には注目構造物が含まれている。
【００７２】
本発明の第４の実施形態は、仮想内視鏡の視野の設定方法の変形例である。本実施形態では、仮想内視鏡画像生成部２４は、３次元医用画像Ｖを入力として、図１１Ａに示したように、処置具６の位置ＰTを仮想内視鏡の視点位置VPVEとし、処置具６の位置ＰTから注目構造物の位置ＰIに向かう視線を仮想内視鏡の中心視線ベクトルVLVEとし、処置具６の姿勢ベクトルＤTが仮想内視鏡の視野内に含まれるような画角ＡVEを有する仮想内視鏡画像ＩVEを生成する。ここで、仮想内視鏡の画角ＡVEは、例えば、姿勢ベクトルＤTと仮想内視鏡の中心視線ベクトルVLVEとのなす角をβとすると、仮想内視鏡の画角ＡVEは、２βに定数を加えたり、所定の１より大きい係数を乗じたりすることによって求めることができる。
【００７３】
本実施形態では、仮想内視鏡画像生成部２４が、さらに、仮想内視鏡画像ＩVE中の、姿勢ベクトルＤT上の画像情報が投影される位置を算出し、算出された位置に、処置具６の直進方向を表すマーカーＡＰT（図１１Ｂでは星印）を付加する。
【００７４】
以上のように、本発明の第４の実施形態では、仮想内視鏡画像生成部２４によって生成された仮想内視鏡画像ＩVEは、図１１Ｂに示したように、視野の中心に注目構造物ＰIが必ず存在するとともに、処置具６の直進方向が画像中に示されたものとなる。
【００７５】
本発明の第５の実施形態も、仮想内視鏡の視野の設定方法の変形例である。本実施形態では、仮想内視鏡画像生成部２４は、３次元医用画像Ｖを入力として、図１２Ａに示したように、処置具６の位置ＰTを仮想内視鏡の視点位置VPVEとし、姿勢ベクトルＤTと、処置具６の位置ＰTから注目構造物の位置ＰIに向かうベクトルとがなす角θを２等分する視線を仮想内視鏡の中心視線ベクトルVLVEとし、姿勢ベクトルＤTおよび注目構造物が仮想内視鏡の視野内に含まれるような画角ＡVEを有する仮想内視鏡画像ＩVEを生成する。ここで、仮想内視鏡の画角ＡVEは、例えば、θに定数を加えたり、所定の１より大きい係数を乗じたりすることによって求めることができる。
【００７６】
本実施形態でも、仮想内視鏡画像生成部２４が、さらに、仮想内視鏡画像ＩVE中の、姿勢ベクトルＤT上の画像情報が投影される位置を算出し、算出された位置に、処置具６の直進方向を表すマーカーＡＰT（図１２Ｂでは星印）を付加する。
【００７７】
以上のように、本発明の第５の実施形態では、仮想内視鏡画像生成部２４によって生成された仮想内視鏡画像ＩVEは、図１１Ｂに示したように、注目構造物ＰIが視野内に必ず存在するとともに、処置具６の直進方向が画像中に示されたものとなる。
【００７８】
このように、本発明の第３から第５の実施形態によれば、仮想内視鏡画像生成部２４が、処置具６の直進方向と注目構造物の両方が表された仮想内視鏡画像ＩVEを生成するので、処置具６と注目構造物との位置関係や接近状況と、処置具６が直進する向きの両方を、より容易にかつより確実に把握することが可能になり、手術や検査等における手技のミス等の防止に資する。
【００７９】
なお、上記第３から第５の各実施形態において、仮想内視鏡の画角を決定する際、内視鏡１の画角よりも広い画角の初期値ＡVE0を予め定めておき、上記で求められた画角の値が初期値ＡVE0よりも小さい場合には、初期値ＡVE0を画角ＡVEとすることによって、仮想内視鏡の画角ＡVEが内視鏡１の画角よりも広くなるようにしてもよい。逆に、求められた画角ＡVEが所定の閾値以上の場合となる場合には、画角設定エラーとして、所定のエラー処理（処理の中断や処置具６の姿勢の変更や注目構造物の位置ＰIの修正等を促す警告メッセージの表示等）を行うようにしてもよい。また、画角の初期値ＡVE0を必要以上に大きな値にせずに、上記の角α、β、θに応じた画角ＡVEが決定されるようにすれば、例えば、注目構造物が仮想内視鏡の視野の中心に近い場合には、画角ＡVEを狭くして拡大率を大きく設定することができ、その結果、仮想内視鏡の視野内が拡大され、観察しやすくなる。
【００８０】
また、注目構造物の位置ＰIが投影される仮想内視鏡画像ＩVE上の位置にもマーカー等を付加するようにしてもよい。あるいは、注目位置特定部２４が、ユーザによって指定された注目構造物の位置ＰIに基づいて、注目構造物全体を表す領域を抽出するようにし、仮想内視鏡画像生成部２７が、この注目構造物領域に対しては、他の構造物とは異なるカラーテンプレートを用いてボリュームレンダリングを行うようにすれば、図１０Ｂ等に示した仮想内視鏡画像ＩVE中において注目構造物の領域を識別性の高い態様で表すことが可能になり、仮想内視鏡画像ＩVEはさらに観察しやすいものとなる。なお、上記の注目構造物領域の抽出には、例えば、本出願人が提案する特開2008-245719号公報に記載の手法を用いることができる。具体的には、注目構造物領域内の任意の点ＰIの設定を受け付け（以下、この点をユーザ設定点と呼ぶ）、予め定義しておいた病変領域のありうる大きさの情報を用いて、病変領域が存在し得る３次元の存在範囲を決定し、設定された点と、決定された存在範囲の外側の点とに基づいて、グラフカット法等の領域分割方法などを用いて病変領域を抽出することができる。
【００８１】
本発明の第６の実施形態は、仮想内視鏡画像生成部２４におけるボリュームレンダリング処理の変形例であり、内視鏡観察支援システムのハードウェア構成、および、機能ブロック、処理の全体的な流れ等、本変形例で示されていない部分は、第３の実施形態と同様とする。
【００８２】
図１３Ａは、注目構造物と処置具６との位置関係の一例を模式的に表したものである。図に示したように、仮想内視鏡画像ＩVEの視点となる処置具６の位置ＰTと注目構造物との間を他の解剖学的構造物が遮っている場合、その解剖学的構造物の不透明度が高くなるようにカラーテンプレートが定義されていると、その解剖学的構造物の後方にある注目構造物は仮想内視鏡画像ＩVEには描出されなくなってしまう。そこで、本発明の第６の実施形態では、仮想内視鏡画像生成部２４が、体腔内各部を半透明に表示するように不透明度が定義されたカラーテンプレートを用いて仮想内視鏡画像ＩVEを生成するようにする。これにより、生成された仮想内視鏡画像ＩVEは、図１３Ｂに模式的に表したように、注目構造物の位置ＰIと処置具位置ＰTとの間にある解剖学的構造物が半透明化され、その解剖学的構造物の後方にある注目構造物の位置ＰIが視認可能なものとなる。特に、上記第３から第５の実施形態の変形例で説明したように、注目構造物領域を抽出しておき、他の領域と異なるカラーテンプレートを用いるようにすれば、注目構造物の位置ＰIと処置具位置ＰTとの間に解剖学的構造物が存在していても、注目構造物領域全体を視認性の高い態様で表すことが可能になる。このように腹腔内の解剖学的構造物を半透明化した画像は、実内視鏡画像形成部２で形成することは不可能であるから、実内視鏡画像ＩREを補完するものとしてこの半透明化された仮想内視鏡画像ＩVEを用いることは、実用的価値が極めて高い。
【００８３】
本発明の第７の実施形態も、仮想内視鏡画像生成部２４におけるボリュームレンダリング処理の変形例であり、内視鏡観察支援システムのハードウェア構成、および、機能ブロック、処理の全体的な流れ等、本変形例で示されていない部分は、第３の実施形態と同様とする。
【００８４】
図１４Ａは、本発明の第７の実施形態で用いられるカラーテンプレートの一例を模式的に表したものである。図に示したように、このカラーテンプレートは、処置具６の位置ＰT（仮想内視鏡の視点位置ＰVEと同じ）から腹腔内の構造物の表面までの距離に応じて仮想内視鏡画像ＩVEの色を変化させるように定義されている。仮想内視鏡画像生成部２４は、例えば、中心投影の際の各視線上において、所定の閾値以上に画素値が急激に変化する位置、あるいは、画素値が所定の閾値以上となる位置を腹腔内の構造物の表面として検出し、処置具６の位置ＰTから腹腔内の構造物の表面までの距離を算出しておき、このカラーテンプレートを用いて、検出された構造物の表面の仮想内視鏡画像ＩVEでの画素値を決定するようにすれば、図１４Ｂに模式的に例示したように、生成される仮想内視鏡画像ＩVEは、構造物の表面について、処置具６の位置ＰTからの距離が近いほど色が淡く、その距離が遠いほど色が濃いものとなる。このようにすれば、遠近感を捉えにくい仮想内視鏡画像ＩVEの遠近感を補うことが可能になり、処置具６の腹腔内構造物（注目構造物を含む）への接近状況をより容易に把握できるようになる。
【００８５】
本発明の第８の実施形態は、図１５の機能ブロック図に示したように、第３の実施形態に警告判定部２７を付加した構成となっており、内視鏡観察支援システムのハードウェア構成は、第３の実施形態と同様である。
【００８６】
この警告判定部２７は、画像処理ワークステーション９に実装される処理部であり、処置具６の位置ＰTと注目構造物の位置ＰIとの間の距離を算出し、算出された距離が所定の閾値よりも小さい場合、すなわち、処置具６が注目構造物に許容できない程度に接近している場合に、警告メッセージWMを出力するものである。
【００８７】
図１６は、本発明の第８の実施形態における内視鏡観察支援処理の流れを表したフローチャートであり、図に示したように、第３の実施形態のステップ#10の実内視鏡画像ＩREと仮想内視鏡画像ＩVEの表示の後、警告判定部２７が、上記距離と上記閾値とを比較し(#11.1)、上記距離が上記閾値よりも小さい場合(#11.1; Yes)、警告メッセージWMを出力し、表示制御部２５が、図１７に例示したように、注目構造物の位置ＰIの近傍に「接近注意」のコメント付きの矢印マークを重畳表示させる。これにより、注目構造物に対して、処置具６が異常に接近した状態を容易に認識することが可能になり、処置具６の誤操作の未然防止に資する。このような警告表示は、注目位置特定部２６において、注目構造物として、手術時に傷をつけると大出血を招く血管等が指定された場合に特に効果的である。
【００８８】
なお、警告メッセージを外部に出力する方法は、上記のように仮想内視鏡画像ＩVEに重畳表示する方法の他、警告音や音声を出力する方法であってもよいし、警告メッセージの重畳表示と警告音等の出力の両方を行ってもよい。また、上記距離に応じた危険度を段階的に定義した危険度判定テーブルを予め用意しておき、警告判定部２７が、算出された距離に基づいてこの危険度判定テーブルを参照して危険度を決定し、この危険度の値を警告メッセージWMとして出力し、表示制御部２５が危険度に応じたアイコン等をＷＳディスプレイ１０に表示させるようにしてもよい。
【００８９】
本発明の第９の実施形態は、図１８の機能ブロック図に示したように、第１の実施形態に要注意構造物検出部２８を付加した構成となっており、内視鏡観察支援システムのハードウェア構成は、第３の実施形態と同様である。
【００９０】
要注意構造物検出部２８は、画像処理ワークステーション９に実装される処理部であり、３次元医用画像Ｖを入力として、公知の画像認識手法により、要注意構造物領域RAを検出する。図２０Ａは、処置具６と注目構造物と要注意構造物との位置関係の一例を模式的に表したものである。この例では、要注意構造物検出部２８は公知の血管抽出処理を行うことにより、腹壁の裏側にある注意すべき血管領域RAを検出している。
【００９１】
図１９は、本発明の第９の実施形態における内視鏡観察支援処理の流れを表したフローチャートであり、図に示したように、第３の実施形態のステップ#3で注目位置ＰIを特定した後、要注意構造物検出部２８が要注意構造物領域RAを検出する(#3.1)。また、ステップ#8において、仮想内視鏡画像生成部２４は、要注意構造物領域RAが視認可能になるように定義されたカラーテンプレートを用いて仮想内視鏡画像ＩVEを生成する。図２０Ｂは、生成される仮想内視鏡画像ＩVEの一例を模式的に表したものである。図に示した仮想内視鏡画像ＩVEは、腹壁を表す画素が半透明化され、血管を表す画素の視認性が高くなるように色や不透明度が定義されたカラーテンプレートを用いることによって生成されたものである。これにより、要注意構造物の視認性が高まるので、内視鏡１や処置具６の誤操作の未然防止に資する。
【００９２】
なお、要注意構造物検出部２８は、ユーザの手動操作により要注意構造物領域RAを検出するようにしてもよい。また、要注意構造物領域RAに対して、矢印等のマーカーやテキストコメント等のアノテーションを重畳表示させるようにしてもよい。
【００９３】
本発明の第１０の実施形態は、注目構造物と内視鏡１と処置具６の姿勢ベクトルのすべてが視野に含まれるような仮想内視鏡画像を生成するものであり、図２１のハードウェア構成図に示したように、図１に示した第１の実施形態に内視鏡用マーカー７ｂを付加した構成となっている。
【００９４】
内視鏡用マーカー７ｂは、処置具用マーカー７ａと同様に、位置センサ８とともに３次元位置計測装置を構成するものであり、内視鏡１の手元付近に設けられており、位置センサ８によって、所定の時間間隔でマーカー７ｂの３次元位置が検出され、オフセット計算によって、内視鏡１の先端部の３次元位置PSEを算出することができる。
【００９５】
図２２は、本発明の第１０の実施形態の機能ブロック図であり、図８に示した第３の実施形態に、内視鏡位置検出部１２、内視鏡位置取得部２９が付加された構成となっている。ここで、内視鏡位置検出部１２の機能は、図２１の内視鏡用マーカー７ｂおよび位置センサ８によって実現される。また、内視鏡位置ＰEは、破線枠内の各処理部によって、画像処理ワークステーション９の所定のメモリ領域に対して読み書きされるデータである。
【００９６】
図２３は、本発明の第１０の実施形態における内視鏡観察支援処理の流れを表したフローチャートであり、図の右側に付記したように、内視鏡１を用いた被検体の腹腔内の観察中は、観察が終了するまで(#12; YES)、実内視鏡画像形成部２が実内視鏡画像ＩREを繰り返し形成し、処置具位置検出部１１が処置具６の位置PSTおよび姿勢DSTを検出するだけでなく、内視鏡位置検出部１２が、所定の時間間隔で、体腔内に挿入された内視鏡１の位置PSEを繰り返しリアルタイムに検出する。また、ステップ#6で処置具６の位置と姿勢の取得を行った後、内視鏡位置取得部２９が、内視鏡位置検出部１２で検出された内視鏡検出位置PSEを取得し、取得された内視鏡位置PSEを３次元医用画像Ｖの座標系における位置に変換して得られた内視鏡位置ＰEを出力する(#7)。
【００９７】
そして、仮想内視鏡画像生成部２４は、仮想内視鏡画像ＩVEを生成する際に、内視鏡位置取得部２９によって取得された内視鏡位置ＰEに基づいて、仮想内視鏡画像ＩVE中の内視鏡位置ＰEに対応する位置に内視鏡１が存在することを識別可能な態様で表した仮想内視鏡画像ＩVEを生成する(#7)。以降の処理の流れ(#10から#12)は第３の実施形態と同様である。
【００９８】
次に、各処理部のうち本実施形態に特有の点について詳細に説明する。
【００９９】
内視鏡位置取得部２９は、処置具位置取得部２２と同様に、内視鏡位置検出部１２との通信により内視鏡検出位置PSEを取得する通信インターフェースとしての機能と、取得した内視鏡検出位置PSEを位置センサ８の３次元座標系から３次元医用画像Ｖの３次元座標系の座標値で表現された内視鏡位置ＰEに変換して画像処理ワークステーション９の所定のメモリ領域に格納する機能とを有する。
【０１００】
仮想内視鏡画像生成部２４は、まず、３次元医用画像Ｖを入力として、図２４Ａに模式的に示したように、処置具６の位置ＰTを仮想内視鏡の視点位置VPVEとし、処置具６の姿勢ベクトルＤTを仮想内視鏡の中心視線ベクトルVLVEとし、注目構造物の位置ＰI、および、内視鏡１の位置ＰEが仮想内視鏡の視野内に含まれるような画角ＡVEを有する仮想内視鏡プレ画像を生成する。ここで、仮想内視鏡の画角ＡVEは、例えば、仮想内視鏡の視点位置VPVEと注目構造物の位置ＰIとを結ぶベクトルと仮想内視鏡の中心視線ベクトルVLVEとのなす角をα1、仮想内視鏡の視点位置VPVEと内視鏡位置ＰEとを結ぶベクトルと仮想内視鏡の中心視線ベクトルVLVEとのなす角をα2とすると、仮想内視鏡の画角ＡVEは、２α1、２α2のうち大きい方の値に定数を加えたり、所定の１より大きい係数を乗じたりすることによって求めることができる。図２４Ａでは、注目構造物の位置ＰIよりも内視鏡位置ＰEの方が視野の中心から離れているので、２α2に基づいて画角ＡVEが決定される。
【０１０１】
次に、仮想内視鏡画像生成部２４は、内視鏡位置ＰEに内視鏡１が存在する状態を表す内視鏡形状画像ＭEを生成する。具体的には、内視鏡形状画像ＭEは、上記特許文献２に記載されたように、データベースに格納された内視鏡１の形状を表す画像と、内視鏡位置ＰEに基づいて生成される。そして、仮想内視鏡画像生成部２４は、仮想内視鏡プレ画像と内視鏡形状画像ＭEをアルファブレンディング等の公知の手法により合成することにより、仮想内視鏡画像ＩVEを生成する。なお、上記のように内視鏡形状画像ＭEを生成せずに、仮想内視鏡プレ画像中の内視鏡位置ＰEに対応する位置に、内視鏡１を表す矢印やアイコン等のマーカーやテキストコメント等のアノテーションを重畳することによって仮想内視鏡画像ＩVEを生成するようにしてもよい。
【０１０２】
図２４Ｂは、本実施形態で生成された仮想内視鏡画像ＩVEの一例を模式的に表したものであり、図に示したように、仮想内視鏡画像ＩVE中の内視鏡位置ＰEに対応する位置に内視鏡形状画像ＭEが重畳されている。
【０１０３】
以上のように、本発明の第１０の実施形態によれば、注目構造物の位置ＰIだけでなく、内視鏡１の位置ＰEも視野に含まれる仮想内視鏡画像ＩVEが生成されるので、処置具６と注目構造物だけでなく、内視鏡１も含めた相互の位置関係や接近状況を確実に把握することが可能になる。
【０１０４】
また、このとき、内視鏡位置検出部１２が内視鏡１の位置をリアルタイムに検出した結果のフィードバックによって仮想内視鏡の視野や画像内容がリアルタイムに変更された仮想内視鏡画像ＩVEが連続的に表示されるので、処置具６と注目構造物だけでなく、内視鏡１も含めた相互の位置関係や接近状況を、動的に、より的確に捉えることが可能になる。
【０１０５】
さらに、実内視鏡画像形成部２が、内視鏡１によるリアルタイムの撮像によって体腔内を表す実内視鏡画像ＩREを形成し、仮想内視鏡画像ＩVEの生成時に用いられた内視鏡１および処置具６の位置が検出されたのとほぼ同じタイミングで形成された実内視鏡画像ＩREが表示されるので、実内視鏡画像ＩREと仮想内視鏡画像ＩVEとは、ほぼ同じ時点での体腔内の状態が表されたものとなり、実内視鏡画像ＩREと仮想内視鏡画像ＩVEとが時間的同期を取って連続的に表示される。また、このとき、内視鏡１の移動や回転等の操作に連動して実内視鏡画像ＩREの視野が変化するとともに、処置具６だけでなく内視鏡１の操作にも連動して仮想内視鏡画像ＩVEの視野や画像内容も変化する。このように、本発明の第１０の実施形態では、実内視鏡画像ＩREと仮想内視鏡画像ＩVEによって、さらにリアルタイムに、かつ、相互補完的に体腔内を観察することが可能になる。
【０１０６】
本発明の第１１の実施形態は、３次元医用画像Ｖを内視鏡を用いた観察時にリアルタイムに形成、取得するものであり、この場合、第１０の実施形態のハードウェア構成（図２１参照）のうち、処置具用マーカー７ａ、内視鏡用マーカー７ｂ、位置センサ８は不要である。
【０１０７】
図２５は、本発明の第１１の実施形態における内視鏡観察支援システムの機能ブロック図である。図に示したように、第１０の実施形態の処置具位置検出部１１、内視鏡位置検出部１２、処置具位置取得部２２、内視鏡位置取得部２９の代わりに、内視鏡・処理具位置認識部３０を付加した構成となっている。すなわち、内視鏡・処置具位置認識部３０は、本発明の位置検出手段に相当する。
【０１０８】
内視鏡・処置具位置認識部３０は、画像処理ワークステーション９に実装される処理部であり、３次元医用画像Ｖを入力として、公知のパターン認識処理により、３次元医用画像Ｖ中の内視鏡１または処置具６を表す領域を抽出し、内視鏡位置ＰEおよび処置具位置ＰT、処置具姿勢ＤTを認識する。
【０１０９】
図２６は、本発明の第１１の実施形態における内視鏡観察支援処理の流れを表したフローチャートである。図に示したように、ステップ#4で実内視鏡画像ＩREの取得が行われた後、３次元医用画像取得部２４による３次元医用画像Ｖの取得が行われ(#6.1)、内視鏡・処置具位置認識部３０が、３次元医用画像取得部２４によって取得された３次元医用画像Ｖに基づいて内視鏡位置ＰEおよび処置具位置ＰT、処置具姿勢ＤTを認識する(#6.2)。また、ステップ#8において、仮想内視鏡画像生成部２４は、内視鏡・処置具位置認識部３０で抽出された内視鏡１を表す領域が所定の色で表示されるように定義されたカラーテンプレートを用いて仮想内視鏡画像ＩVEを生成する。したがって、第１０の実施形態のように、内視鏡１の形状画像を生成する必要はない。このように、３次元医用画像Ｖを内視鏡を用いた観察時にリアルタイムで形成、取得するようにすれば、取得された３次元医用画像Ｖは、実内視鏡画像ＩREとほぼ同じ時点での腹腔内の様子を表したものとなるので、内視鏡下での観察前に取得された３次元医用画像Ｖを用いた場合よりも実際の腹腔内の様子がリアルタイムに正確に再現された仮想内視鏡画像ＩVEが生成される。ただし、この実施形態では、ステップ#2およびステップ#6.1で３次元医用画像Ｖの撮像の際、座標軸の原点に対応する被検体の位置や座標軸の向きが変動しないよう、撮影体位に注意する必要がある。
【０１１０】
なお、本発明の第１１の実施形態の場合、被検体の被曝量低減のため、モダリティ５としては超音波診断装置を用いるのが好ましい。
【０１１１】
上記の各実施形態はあくまでも例示であり、上記のすべての説明が本発明の技術的範囲を限定的に解釈するために利用されるべきものではない。
【０１１２】
この他、上記の実施形態におけるシステム構成、ハードウェア構成、処理フロー、モジュール構成、ユーザインターフェースや具体的処理内容等に対して、本発明の趣旨から逸脱しない範囲で様々な改変を行ったものも、本発明の技術的範囲に含まれる。
【０１１３】
例えば、システム構成については、上記の実施形態では、図１や図２１のハードウェア構成では、モダリティ５と画像処理ワークステーション９が直接接続されているが、画像保管サーバをＬＡＮ上に接続し、モダリティ５で形成された３次元医用画像Ｖは、いったん画像保管サーバのデータベースに格納されるようにし、画像処理ワークステーション９からの要求に応じて、画像保管サーバから画像処理ワークステーション９に３次元医用画像Ｖが転送されるようにしてもよい。
【０１１４】
また、内視鏡１は、硬性鏡ではなく、軟性鏡やカプセル型内視鏡を用いてもよい。
【０１１５】
モダリティ５は、上記のＣＴ装置や超音波診断装置のほか、ＭＲＩ装置等を用いてもよい。
【０１１６】
ＷＳディスプレイ１０は、公知の立体視表示に対応したディスプレイとし、仮想内視鏡画像ＩVEを立体視用の画像として表示するようにしてもよい。例えば、ＷＳディスプレイ１０として左右両眼用の２つの視差画像を用いて立体視表示を実現する方式のものを採用した場合、仮想内視鏡画像生成部２４は、視点位置VPVEから左右両眼の視差の分だけずらした各眼の位置を設定し、設定された各眼の位置を視点とする中心投影により、左右各眼用の仮想内視鏡視差画像を生成するようにし、表示制御部２５が、左眼用の仮想内視鏡視差画像をＷＳディスプレイ１０の左眼用の表示画素に表示させ、右眼用の仮想内視鏡視差画像をＷＳディスプレイ１０の右眼用の表示画素に表示させるように制御すればよい。
【０１１７】
処置具位置検出部１１や内視鏡具位置検出部１２は、磁気式のものを用いてもよいし、上記特許文献２に記載されているように、ジャイロやロータリーエンコーダ等を用いてもよい。
【０１１８】
さらに、観察部位は腹腔内ではなく、胸腔内等、内視鏡下での観察に適した被検体の他の部位であってもよい。
【０１１９】
画像処理ワークステーション９においては、上記実施形態では、実内視鏡画像形成部２で実内視鏡画像ＩREが形成される周期は、仮想内視鏡画像生成部２４で仮想内視鏡画像ＩVEが生成される周期よりも短いものとして、通信負荷を考慮して、実内視鏡画像取得部２１からの要求ベースでの画像受信としているが、実内視鏡画像形成部２で順次形成される実内視鏡画像ＩEのすべてを実内視鏡画像取得部２１が受信するようにしてもよい。この場合、表示制御部２５が、仮想内視鏡画像生成部２４による仮想内視鏡画像ＩVEの生成タイミングとは非同期に、実内視鏡画像ＩREの受信の度にＷＳディスプレイ１０の実内視鏡画像ＩREの表示を更新させるようにしてもよい。
【０１２０】
処置具位置取得部２２は、処置具位置検出部１１で所定の時間間隔で検出される処置具位置PSTおよび姿勢DSTのすべてを受信しておき、図３等のステップ#4の処理が呼び出されるタイミングで受信した処置具位置PSTおよび姿勢DSTのみを後者の座標変換機能によって処置具位置ＰEおよび姿勢ＤTに変換して出力するようにしてもよい。内視鏡位置取得部２９についても同様である。
【０１２１】
また、処置具位置取得部２２や内視鏡位置取得部２９で行われる座標変換を仮想内視鏡画像生成部２４で行うようにしてもよい。
【０１２２】
注目位置特定部２６は、公知の画像認識技術（血管や臓器の抽出手法や異常陰影検出手法等）を用いて注目位置を自動的に特定するようにしてもよい。
【０１２３】
さらに、仮想内視鏡画像生成部２４は、例えば、手術対象部位、要注意血管、要注意臓器、処置具というように複数の注目位置を視点とする仮想内視鏡画像をさらに生成するようにしてもよい。
【符号の説明】
【０１２４】
１ 内視鏡
２ デジタルプロセッサ
３ 光源装置
４ 実内視鏡画像用ディスプレイ
５ モダリティ
６ 処置具
７ａ 処置具用マーカー
７ｂ 内視鏡用マーカー
８ 位置センサ
９ 画像処理ワークステーション
１０ 画像処理ワークステーション用ディスプレイ
１１ 処置具位置検出部
１２ 内視鏡位置検出部
２１ 実内視鏡画像取得部
２２ 処置具位置取得部
２３ ３次元医用画像取得部
２４ 仮想内視鏡画像生成部
２５ 表示制御部
２６ 注目位置特定部
２７ 警告判定部
２８ 要注意構造物検出部
２９ 内視鏡位置取得部
３０ 内視鏡・処置具位置認識部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検体の体腔内に挿入された内視鏡下での手術や検査等における、内視鏡観察を支援する技術に関するものであり、特に、被検体の体腔内を表す仮想内視鏡画像を用いて内視鏡観察を支援する技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、腹腔鏡手術や胸腔鏡手術等の内視鏡下で行われる手術が注目されている。この内視鏡手術では、開腹や開胸等を行うことなく、内視鏡と処置具を刺入するための数センチ程度の穴を２、３個開けるだけで済むので、患者の負担が極めて小さいというメリットがある。一方で、内視鏡の限られた視野で手術を実施することは技術的難易度が高く、執刀を行う医師は熟練を要する。もし患者の血管や臓器を誤って傷つけてしまい、出血してしまった場合には、開腹、開胸等を伴う従来の手法による手術に移行せざるを得ない。
【０００３】
一方、ＣＴ等での撮影によって得られた３次元ボリューム画像から内視鏡と類似した画像を生成する仮想内視鏡技術が知られている。この技術は、特に大腸の腫瘍を発見するために、内視鏡検査をすることなくＣＴ撮影のみで腫瘍を発見する方法として北米で普及している。
【０００４】
そして、仮想内視鏡画像を用いて内視鏡手術を支援する技術が提案されている。
【０００５】
例えば、特許文献１には、内視鏡の位置をセンサで検出し、検出位置を視点とし、内視鏡よりも広い画角を有する仮想内視鏡画像を生成し、内視鏡撮影で得られた実内視鏡画像と仮想内視鏡画像とを重畳表示する装置が記載されている。
【０００６】
また、特許文献２には、内視鏡の位置をリアルタイムに検出し、内視鏡と同じ視野を有し、視野内の血管配置が視覚化された仮想内視鏡画像を生成するとともに、内視鏡下での手術に用いられる処置具の位置をリアルタイムに検出し、仮想内視鏡画像中での処置具の位置に処置具を表す画像を合成した画像を生成し、合成画像と実内視鏡画像を表示する装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−２６３０５３号公報
【特許文献２】特開２００５−２１３５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、これらの文献に記載された手法では、内視鏡の狭い視野を仮想内視鏡画像によって補うことはできるものの、仮想内視鏡画像は実内視鏡画像と同じ視点、同じ観察方向の画像であるから、手術対象部位等の注目箇所と処置具と内視鏡との位置関係によっては、仮想内視鏡画像や実内視鏡画像中に注目箇所や処置具が表示されない可能性があり、これらの位置関係が把握できないこともありうる。
【０００９】
また、内視鏡画像では遠近感を把握しづらいので、これらの文献に記載された手法による仮想内視鏡画像や実内視鏡画像では、処置具の注目箇所への接近状況を把握することが困難となることもありうる。
【００１０】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、被検体の体腔内に挿入された内視鏡下での体腔内の観察の際に、手術対象部位等の注目箇所と処置具との位置関係や注目箇所に対する処置具の接近状況をより確実に把握可能なシステムおよび方法、並びに、装置およびプログラムを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の内視鏡観察支援システムは、被検体の体腔内を表す３次元医用画像を形成する３次元医用画像形成手段と、前記体腔内に挿入された処置具の位置をリアルタイムに検出する処置具位置検出手段と、前記３次元医用画像を入力として、前記検出された処置具の位置に対応する前記３次元医用画像中の位置である対応処置具位置から見た前記体腔内を表す仮想内視鏡画像を生成する仮想内視鏡画像生成手段と、前記仮想内視鏡画像を表示する表示手段とを設けたことを特徴とする。
【００１２】
本発明の内視鏡観察支援方法は、被検体の体腔内を表す３次元医用画像を形成するステップと、前記体腔内に挿入された処置具の位置をリアルタイムに検出するステップと、前記３次元医用画像を入力として、前記検出された処置具の位置に対応する前記３次元医用画像中の位置である対応処置具位置から見た前記体腔内を表す仮想内視鏡画像を生成するステップと、前記仮想内視鏡画像を表示するステップとを有することを特徴とすることを特徴とする。
【００１３】
本発明の内視鏡観察支援装置は、被検体の体腔内を表す３次元医用画像を取得する３次元医用画像取得手段と、位置検出手段によってリアルタイムに検出された前記体腔内に挿入された処置具の位置を取得する処置具位置取得手段と、前記３次元医用画像を入力として、前記取得された処置具の位置に対応する前記３次元医用画像中の位置である対応処置具位置から見た前記体腔内を表す仮想内視鏡画像を生成する仮想内視鏡画像生成手段と、前記仮想内視鏡画像を表示手段に表示させる表示制御手段とを設けたことを特徴とする。
【００１４】
本発明の内視鏡観察支援プログラムは、コンピュータに、被検体の体腔内を表す３次元医用画像を取得するステップと、位置検出手段によってリアルタイムに検出された前記体腔内に挿入された処置具の位置を取得するステップと、前記３次元医用画像を入力として、前記取得された処置具の位置に対応する前記３次元医用画像中の位置である対応処置具位置から見た前記体腔内を表す仮想内視鏡画像を生成するステップと、前記仮想内視鏡画像を表示手段に表示させるステップとを実行させることを特徴とする。
【００１５】
以下、本発明の詳細について説明する。
【００１６】
本発明において、処置具の位置と同時に処置具が直進する向きも検出するようにし、検出された処置具が直進する向きに対応する３次元医用画像中での向きを有する対応処置具位置からの視線（処置具視線）上の画像情報が投影された仮想内視鏡画像を生成するようにしてもよい。このような仮想内視鏡画像の具体例としては、処置具視線を仮想内視鏡画像の視野の中心における視線（中心視線）とした仮想内視鏡画像が挙げられる。また、処置具視線上の画像情報が投影された仮想内視鏡画像中の位置を識別可能な態様で表すようにしてもよい。
【００１７】
また、本発明において、体腔内の（第１の）注目構造物の３次元医用画像中での位置を特定するようにし、特定された（第１の）注目位置が仮想内視鏡画像における視野内に含まれる仮想内視鏡画像を生成するようにしてもよい。このような仮想内視鏡画像の具体例としては、対応処置具位置から、特定された（第１の）注目位置に向かう視線を仮想内視鏡画像の中心視線とした仮想内視鏡画像が挙げられる。また、（第１の）注目構造物のうちの少なくとも（第１の）注目位置を識別可能な態様で表すようにしてもよい。
【００１８】
ここで、「（第１の）注目構造物」の具体例としては、内視鏡下での手術対象部位や、手術において注意を有する解剖学的構造物、すなわち、血管や、臓器、腫瘍等が挙げられる。これらの（第１の）注目構造物の位置の具体的な特定方法は、公知の画像認識技術を用いた自動的方法、ユーザの手動操作による方法、両者を組み合わせた方法のいずれであってもよい。
【００１９】
さらに、本発明において、対応処置具位置と（第１の）注目構造物とが所定の基準を満たす程度に接近している場合には警告を提示するようにしてもよい。警告は仮想内視鏡画像中等に視覚的に提示してもよいし、他の感覚器に訴える方法で提示してもよい。
【００２０】
さらにまた、本発明において、３次元医用画像中の体腔内の第２の注目構造物を検出するようにし、検出された第２の注目構造物が識別可能な態様の仮想内視鏡画像を生成するようにしてもよい。ここで、「第２の注目構造物」の具体例としては、第１の注目構造物と同様のものが挙げられる。したがって、例えば、第１の構造物は内視鏡下での手術対象部位とし、第２の注目構造物は手術において注意を有する解剖学的構造物とするか、あるいは、その逆とすることが考えられる。
【００２１】
また、本発明において、体腔内に挿入された内視鏡の位置を検出するようにし、検出された内視鏡の位置に対応する３次元医用画像中の位置（対応内視鏡位置）が仮想内視鏡画像における視野内に含まれ、かつ、対応内視鏡位置が識別可能な態様で表された仮想内視鏡画像を生成するようにしてもよい。
【００２２】
ここで、３次元医用画像が内視鏡下での観察前に取得されたものの場合には、３次元医用画像の撮像・取得時には、被検体の体腔内に内視鏡はまだ挿入されていないので、仮想内視鏡画像生成時に、位置検出手段によって検出された位置に対応する仮想内視鏡画像中の位置に、内視鏡を表すマーカー等を合成すればよい。一方、３次元医用画像が内視鏡下での観察中にリアルタイムに取得されたものであり、その画像中に内視鏡が表されている場合には、仮想内視鏡画像中にもその内視鏡が描出されるように仮想内視鏡画像を生成すればよい。
【００２３】
さらに、本発明において、内視鏡によるリアルタイムの撮像によって体腔内を表す実内視鏡画像を形成するようにし、仮想内視鏡画像とともに、仮想内視鏡画像の生成時に用いられた処置具の位置が検出されたのとほぼ同じタイミングで形成された実内視鏡画像をさらに表示するようにしてもよい。これにより、内視鏡での撮像によりリアルタイムに形成された実内視鏡画像と、実内視鏡画像の形成とほぼ同じタイミングで位置検出手段によってリアルタイムに検出された処置具の位置から見た仮想内視鏡画像とが表示される。
【００２４】
また、処置具の位置の検出に応じて仮想内視鏡画像の生成を繰り返し行えば、処置具の移動に応じて、実内視鏡画像も仮想内視鏡画像もリアルタイムに更新される。
【００２５】
なお、実内視鏡画像と仮想内視鏡画像の表示は、１つの表示装置に行ってもよいし、複数の表示装置に別々に行ってもよい。複数の表示装置は、両画像を同時に観察可能なように物理的に同じ場所に並べられて設置されていてもよいし、両画像を個別に観察するために物理的に離れた場所に設置されていてもよい。
【００２６】
また、「（第１の）注目位置が仮想内視鏡画像における視野内に含まれる」や「対応内視鏡位置が仮想内視鏡画像における視野内に含まれ（る）」とは、視点（対応処置具位置）から（第１の）注目位置や対応内視鏡位置に向かう視線上の画像情報が仮想内視鏡画像に反映されていればよく、例えば、処置具と（第１の）注目構造物または内視鏡との間に、臓器や血管、ヒダ等の構造物がある場合等には、仮想内視鏡画像中に内視鏡または（第１の）注目構造物が必ずしも表されていなくてもよい。
【００２７】
「仮想内視鏡画像」の生成の際、対応処置具位置から体腔内の構造物の表面までの距離を仮想内視鏡画像の画素値の決定要素として用いてもよい。また、実内視鏡画像に表された体腔内各部とほぼ同じ外観の仮想内視鏡画像が得られるように定義されたカラーテンプレートを用いてもよい。ただし、このカラーテンプレートには、例えば、体腔内各部の色が実内視鏡画像とほぼ同じになるように定義されたものとしつつ、体腔内各部を必要に応じて半透明化し、実内視鏡画像では前方の遮蔽物等により観察することのできない後方の構造物を視認できるように定義されたものも含まれる。
【００２８】
本発明において、３次元医用画像の形成・取得を内視鏡下での観察中に行う場合には、リアルタイムでその取得を行うようにしてもよい。その際、取得された３次元医用画像に対する画像認識処理により、内視鏡または処置具の位置を検出するようにしてもよい。
【発明の効果】
【００２９】
本発明では、被検体の体腔内を表す３次元医用画像を入力として、リアルタイムに検出された体腔内に挿入された処置具の位置に対応する３次元医用画像中の対応位置から見た体腔内を表す仮想内視鏡画像が生成され、表示される。ここで、表示される仮想内視鏡画像は、あたかも処置具が内視鏡であるかのような画像となるので、処置具の視点から体腔内を観察することが可能になり、実際の内視鏡による画像とあわせれば、多面的に体腔内を観察することが可能になる。したがって、注目箇所と処置具の位置関係をより確実に把握できるようになる。また、処置具の注目箇所に対する接近状況をより確実に把握できるようにもなる。これらにより、手術や検査等における手技のミス等の防止に資する。
【００３０】
また、このとき、処置具の位置をリアルタイムに検出した結果のフィードバックによって仮想内視鏡の視点がリアルタイムに変更された仮想内視鏡画像が連続的に表示されるので、注目構造物への処置具の接近状況を、動的に、より的確に捉えることが可能になる。
【００３１】
さらに、内視鏡によるリアルタイムの撮像によって体腔内を表す実内視鏡画像を形成するようにし、仮想内視鏡画像とともに、仮想内視鏡画像の生成時に用いられた内視鏡の位置および姿勢が検出されたのとほぼ同じタイミングで形成された実内視鏡画像を表示するようにすれば、表示される実内視鏡画像と仮想内視鏡画像とは、ほぼ同じ時点での体腔内の状態が表されたものとなり、実内視鏡画像と仮想内視鏡画像とが時間的同期を取って連続的に表示される。また、このとき、処置具の位置の検出に応じて仮想内視鏡画像の生成を繰り返し行えば、実内視鏡画像も仮想内視鏡画像もリアルタイムに更新される。すなわち、内視鏡の移動や回転等の操作に連動して実内視鏡画像の視野が変化するとともに、処置具の移動等の操作に連動して仮想内視鏡画像の視野も変化させることができる。このように、実内視鏡画像と仮想内視鏡画像によって相互補完的に体腔内を観察することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の第１から第９の実施形態となる内視鏡観察支援システムのハードウェア構成図
【図２】本発明の第１の実施形態における内視鏡観察支援システムの機能ブロック図
【図３】本発明の第１の実施形態における内視鏡観察支援処理の流れを表したフローチャート
【図４Ａ】本発明の第１の実施形態における、処置具の位置と、仮想内視鏡の視点位置、中心視線、および画角の一例を模式的に表した図
【図４Ｂ】本発明の第１の実施形態における仮想内視鏡画像の一例を模式的に表した図
【図５】本発明の第２の実施形態における内視鏡観察支援システムの機能ブロック図
【図６】本発明の第２の実施形態における内視鏡観察支援処理の流れを表したフローチャート
【図７Ａ】本発明の第２の実施形態における、処置具および注目構造物の位置と、仮想内視鏡の視点位置、中心視線、および画角の一例を模式的に表した図
【図７Ｂ】本発明の第２の実施形態における仮想内視鏡画像の一例を模式的に表した図
【図８】本発明の第３から第７の実施形態における内視鏡観察支援システムの機能ブロック図
【図９】本発明の第３から第７の実施形態における内視鏡観察支援処理の流れを表したフローチャート
【図１０Ａ】本発明の第３の実施形態における、処置具および注目構造物の位置と、仮想内視鏡の視点位置、中心視線、および画角の一例を模式的に表した図
【図１０Ｂ】本発明の第３の実施形態における仮想内視鏡画像の一例を模式的に表した図
【図１１Ａ】本発明の第４の実施形態における、処置具および注目構造物の位置と、仮想内視鏡の視点位置、中心視線、および画角の一例を模式的に表した図
【図１１Ｂ】本発明の第４の実施形態における仮想内視鏡画像の一例を模式的に表した図
【図１２Ａ】本発明の第５の実施形態における、処置具および注目構造物の位置と、仮想内視鏡の視点位置、中心視線、および画角の一例を模式的に表した図
【図１２Ｂ】本発明の第５の実施形態における仮想内視鏡画像の一例を模式的に表した図
【図１３Ａ】本発明の第６の実施形態における、注目構造物と処置具の間に他の構造物が存在する場合の仮想内視鏡の視点位置、中心視線、および画角の一例を模式的に表した図
【図１３Ｂ】本発明の第６の実施形態における仮想内視鏡画像の一例を模式的に表した図
【図１４Ａ】本発明の第７の実施形態における、視点からの腹腔内の解剖学的構造物の表面までの距離に応じて仮想内視鏡画像の表示色を変化させるためのカラーテンプレートの一例を模式的に表した図
【図１４Ｂ】本発明の第７の実施形態における、視点からの距離に応じて表示色を変化させた仮想内視鏡画像の一例を模式的に表した図
【図１５】本発明の第８の実施形態における内視鏡観察支援システムの機能ブロック図
【図１６】本発明の第８の実施形態における内視鏡観察支援処理の流れを表したフローチャート
【図１７】本発明の第８の実施形態における警告表示の一例を模式的に表した図
【図１８】本発明の第９の実施形態における内視鏡観察支援システムの機能ブロック図
【図１９】本発明の第９の実施形態における内視鏡観察支援処理の流れを表したフローチャート
【図２０Ａ】本発明の第９の実施形態における、注目構造物と要注意構造物と処置具の位置関係と、仮想内視鏡の視野の一例を模式的に表した図
【図２０Ｂ】本発明の第９の実施形態における仮想内視鏡画像の一例を模式的に表した図
【図２１】本発明の第１０の実施形態となる内視鏡観察支援システムのハードウェア構成図
【図２２】本発明の第１０の実施形態における内視鏡観察支援システムの機能ブロック図
【図２３】本発明の第１０の実施形態における内視鏡観察支援処理の流れを表したフローチャート
【図２４Ａ】本発明の第１０の実施形態における、処置具と内視鏡と注目構造物の位置関係と、仮想内視鏡の視点位置、中心視線、および画角の一例を模式的に表した図
【図２４Ｂ】本発明の第１０の実施形態における仮想内視鏡画像の一例を模式的に表した図
【図２５】本発明の第１１の実施形態における内視鏡観察支援システムの機能ブロック図
【図２６】本発明の第１１の実施形態における内視鏡観察支援処理の流れを表したフローチャート
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、本発明の実施の形態となる内視鏡観察支援システムについて説明する。
【００３４】
図１は、本発明の第１の実施形態となる内視鏡観察支援システムの概要を示すハードウェア構成図である。図に示したように、このシステムは、内視鏡１、デジタルプロセッサ２、光源装置３、実内視鏡画像用ディスプレイ４、モダリティ５、処置具６、処置具用マーカー７ａ、位置センサ８、画像処理ワークステーション９、画像処理ワークステーション用ディスプレイ（以下、ＷＳディスプレイ）１０から構成されている。
【００３５】
本実施形態では、内視鏡１は腹腔用の硬性鏡であり、被検体の腹腔内に挿入される。光源装置３から光ファイバーで導かれた光が内視鏡１の先端部から照射され、内視鏡１の撮像光学系により被検体の腹腔内の画像が得られる。デジタルプロセッサ２は、内視鏡１で得られた撮像信号をデジタル画像信号に変換し、ホワイトバランス調整やシェーディング補正等のデジタル信号処理によって画質の補正を行った後、ＤＩＣＯＭ（Digital Imaging and Communications in Medicine）規格で規定された付帯情報を付加して、実内視鏡画像データ(ＩRE)を出力する。出力された実内視鏡画像データ(ＩRE)は、ＤＩＣＯＭ規格に準拠した通信プロトコルに従って、ＬＡＮ経由で画像処理ワークステーション９に送信される。また、デジタルプロセッサ２は、実内視鏡画像データ(ＩRE)をアナログ信号に変換して実内視鏡画像用ディスプレイ４に出力し、実内視鏡画像用ディスプレイ４には実内視鏡画像(ＩRE)が表示される。内視鏡１での撮像信号の取得は所定のフレームレートで行われるので、実内視鏡用ディスプレイ４では、実内視鏡画像(ＩRE)が腹腔内を表す動画として表示される。さらに、内視鏡１では、ユーザの操作に応じて静止画撮影も可能である。
【００３６】
モダリティ５は、被検体の検査対象部位を撮影することにより、その部位を表す３次元医用画像の画像データ(Ｖ)を生成する装置であり、ここではＣＴ装置とする。この３次元医用画像データ(Ｖ)にもＤＩＣＯＭ規格で規定された付帯情報が付加されている。また、３次元医用画像データ(Ｖ)も、ＤＩＣＯＭ規格に準拠した通信プロトコルに従って、ＬＡＮ経由で画像処理ワークステーション９に送信される。
【００３７】
処置具用マーカー７ａおよび位置センサ８は公知の３次元位置計測装置を構成する。処置具用マーカー７ａは、処置具６の手元付近に設けられており、光学式の位置センサ８によって、所定の時間間隔でマーカー７ａの３次元位置が検出される。処置具用マーカー７ａは複数のマーカー片から構成されているので、位置センサ８は、各マーカー片の位置関係から処置具６の姿勢も検出可能である。ここで、処置具６の姿勢は、処置具が挿入された向きを表すベクトルであり、処置具の直進する向きと一致する。また、オフセット計算によって、処置具６の先端部の３次元位置PSTを算出することができる。位置センサ８は、算出された処置具６の３次元位置データPST、および、３次元姿勢データDSTを、ＵＳＢインターフェースを介して画像処理ワークステーション９に送信する。
【００３８】
画像処理ワークステーション９は、ＣＰＵ、主記憶装置、補助記憶装置、入出力インターフェース、通信インターフェース、データバス等の周知のハードウェア構成を備えたコンピュータであり、入力装置（ポインティングデバイス、キーボード等）や、ＷＳディスプレイ１０が接続されている。また、画像処理ワークステーション９は、デジタルプロセッサ２やモダリティ５とはＬＡＮ接続されており、位置センサ８とはＵＳＢ接続されている。さらに、画像処理ワークステーション９は、周知のオペレーティングシステムや各種アプリケーション・ソフトウェア等がインストールされたものであり、本発明の内視鏡観察支援処理を実行させるためのアプリケーションもインストールされている。これらのソフトウェアは、ＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体からインストールされたものであってもよいし、インターネット等のネットワーク経由で接続されたサーバの記憶装置からダウンロードされた後にインストールされたものであってもよい。
【００３９】
図２は、本発明の第１の実施形態における内視鏡観察支援システムを機能レベルで分割したブロック図である。図に示したように、本発明の第１の実施形態となる内視鏡観察得支援システムは、内視鏡１、実内視鏡画像形成部２、実内視鏡画像用ディスプレイ４、３次元医用画像形成部５、ＷＳディスプレイ１０、処置具位置検出部１１、実内視鏡画像取得部２１、処置具位置取得部２２、３次元医用画像取得部２３、仮想内視鏡画像生成部２４、表示制御部２５から構成されている。なお、図１に示したハードウェア機器と図２に示した各機能ブロックとが概ね１対１に対応する場合には同じ符号を付している。すなわち、実内視鏡画像形成部２の機能は図１のデジタルプロセッサによって実現され、３次元医用画像形成部５の機能は図１のモダリティによって実現される。一方、処置具位置検出部１１の機能は、処置具用マーカー７ａおよび位置センサ８によって実現される。また、破線枠は画像処理ワークステーション９を示しており、破線枠内の各処理部の機能は、画像処理ワークステーション９で所定のプログラムを実行することによって実現される。さらに、実内視鏡画像ＩRE、処置具検出位置PST、処置具検出姿勢DST、処置具位置ＰT、処置具姿勢ＤT、３次元医用画像Ｖ、仮想内視鏡画像ＩVEは、各々、破線枠内の各処理部によって、画像処理ワークステーション９の所定のメモリ領域に対して読み書きされるデータである。
【００４０】
次に、図３に示したフローチャートを用いて、本発明の第１の実施形態となる内視鏡観察支援システムで行われるユーザの操作や、上記各処理部で行われる処理の概略的な流れを説明する。
【００４１】
まず、内視鏡１を用いた被検体の腹腔内の観察に先立って、３次元医用画像形成部５による被検体の腹腔内の撮像により、３次元医用画像Ｖが形成される。画像処理ワークステーション９では、３次元医用画像取得部２３が、３次元医用画像形成部５によって形成された３次元医用画像Ｖを取得する(#2)。
【００４２】
次に、図３のフローチャートの右側に付記したように、注目構造物を対象とする内視鏡下手術中、すなわち、内視鏡１を用いた被検体の腹腔内の観察中は、観察が終了するまで(#12; YES)、実内視鏡画像形成部２は、所定のフレームレートで、体腔内に挿入された内視鏡１による実内視鏡画像ＩREを繰り返し形成し、形成された実内視鏡画像ＩREは実内視鏡画像用ディスプレイ４にスルー動画としてリアルタイムに表示される。また、処置具位置検出部１１は、所定の時間間隔で、体腔内に挿入された処置具６の位置PSTおよび姿勢DSTを繰り返しリアルタイムに検出する。
【００４３】
画像処理ワークステーション９では、実内視鏡画像取得部２１が、実内視鏡画像形成部２で形成された実内視鏡画像ＩREを取得し(#4)、これとほぼ同じタイミングで、処置具位置取得部２２が、処置具位置検出部１１で検出された処置具検出位置PSTおよび処置具検出姿勢DSTを取得し、取得された処置具検出位置PSTおよび処置具検出姿勢DSTを３次元医用画像Ｖの座標系における位置および姿勢に変換して得られた処置具位置ＰTおよび姿勢ＤTを出力する(#6)。
【００４４】
また、内視鏡画角取得部２５は、画像処理ワークステーション９の所定のメモリ領域から内視鏡１の画角ＡEを取得する(#5)。
【００４５】
仮想内視鏡画像生成部２４は、３次元医用画像取得部２３によって取得された３次元医用画像Ｖを入力として、処置具位置取得部２２で取得された処置具位置ＰTを視点とし、処置具姿勢ＤT、すなわち、処置具の直進する向きを仮想内視鏡の視野の中心における視線とする仮想内視鏡画像ＩVEを生成する(#8)。
【００４６】
そして、表示制御部２５は、実内視鏡画像取得部２１によって取得された実内視鏡画像ＩREと、仮想内視鏡画像生成部２４によって生成された仮想内視鏡画像ＩVEとをＷＳディスプレイ１０に表示させる(#10)。
【００４７】
画像処理ワークステーション９では、観察終了を指示する操作が行わない限り(#12; No)、新たな実内視鏡画像ＩREの取得(#4)、その時点での処置具位置ＰTおよび処置具姿勢ＤTの取得(#6)、仮想内視鏡画像ＩVEの生成(#8)、実内視鏡画像ＩREと仮想内視鏡画像ＩVEの表示の更新(#10)が繰り返し行われる。これにより、ＷＳディスプレイ１０では、実内視鏡画像ＩREと仮想内視鏡画像ＩVEとが時間的に同期した連続表示が実現される。一方、観察終了を指示する操作が行われた場合には(#12; Yes)、画像処理ワークステーション９は、上記ステップ#4から#10までの繰返し処理を終了する。
【００４８】
次に、画像処理ワークステーション９内の各処理部で行われる処理の詳細について説明する。
【００４９】
実内視鏡画像取得部２１は、実内視鏡画像形成部（デジタルプロセッサ）２との通信により、実内視鏡画像ＩREを受信し、画像処理ワークステーション９の所定のメモリ領域の格納する通信インターフェースであり、実内視鏡画像取得部２１からの要求に基づいて実内視鏡画像形成部２から実内視鏡画像ＩREが転送される。
【００５０】
処置具位置取得部２２は、処置具位置検出部１１との通信により処置具検出位置PSTおよび処置具検出姿勢DSTを取得する通信インターフェースとしての機能と、取得した処置具検出位置PSTおよび処置具検出姿勢DSTを位置センサ８の３次元座標系から３次元医用画像Ｖの３次元座標系の座標値で表現された処置具位置ＰTおよび処置具姿勢ＤTに変換して画像処理ワークステーション９の所定のメモリ領域に格納する機能とを有する。前者の通信インターフェース機能では、処置具位置取得部２２からの要求ベースで処置具位置検出部１１から処置具検出位置PSTおよび処置具検出姿勢DSTが取得される。また、後者の座標変換機能では、位置センサの３次元座標系における各座標軸と３次元医用画像Ｖの３次元座標系における各座標軸との向きの対応関係に基づいて、座標軸の回転量を予め求めておくとともに、３次元医用画像Ｖの原点に相当する被検体中の位置の、位置センサ８の３次元座標系における座標値を予め計測しておき、この原点の座標値に基づいて、両座標軸の平行移動量を求めておけば、その回転量の回転とその平行移動量の平行移動を行う行列を用いて、位置センサ８の３次元座標系で表現された処置具検出位置PSTおよび処置具検出姿勢DSTを３次元医用画像Ｖの３次元座標系の座標値で表現された処置具位置ＰTおよび処置具姿勢ＤTに変換することができる。
【００５１】
３次元医用画像取得部２３は、３次元医用画像形成部５から３次元医用画像Ｖを受信し、画像処理ワークステーション９の所定のメモリ領域に格納する通信インターフェース機能を有する。
【００５２】
仮想内視鏡画像生成部２４は、３次元医用画像Ｖを入力として、図４Ａに示したように、処置具６の位置ＰTを仮想内視鏡の視点位置VPVEとし、処置具６の姿勢ベクトルＤTを仮想内視鏡の視野の中心を通る視線ベクトル（以下、中心視線ベクトル）VLVEとし、プログラムの処理パラメータや設定ファイルから与えられた仮想内視鏡の画角の初期値ＡVE0を画角ＡVEとし、その画角ＡVEの範囲内で、仮想内視鏡の視点位置VPVEからの放射状の複数の視線を設定し、公知の中心投影によるボリュームレンダリング法により、各視線上の画素値を投影した仮想内視鏡画像ＩVEを生成する。図４Ｂは生成された仮想内視鏡画像ＩVEを模式的に表したものである。ここで、ボリュームレンダリングの際には、実内視鏡画像ＩREに表された腹腔内各部とほぼ同じ外観の画像が得られるように色や透明度が予め定義されたカラーテンプレートが用いられる。
【００５３】
表示制御部２８は、実内視鏡画像ＩREと仮想内視鏡画像ＩVEとを並べた表示画面を生成し、ＷＳディスプレイ１０に出力する。これにより、ＷＳディスプレイ１０には、実内視鏡画像ＩREと仮想内視鏡画像ＩVEとが並べられた表示画面が表示される。
【００５４】
以上のように、本発明の第１の実施形態では、仮想内視鏡画像生成部２４が、３次元医用画像Ｖを入力として、処置具６の位置ＰTを仮想内視鏡の視点位置VPVEとし、処置具６の姿勢ベクトルＤTを仮想内視鏡の中心視線ベクトルVLVEとする仮想内視鏡画像ＩVEを生成し、表示制御部２８が実内視鏡画像ＩREと仮想内視鏡画像ＩVEをＷＳディスプレイ１０に表示させる。ここで、表示される仮想内視鏡画像ＩVEは、処置具６の位置ＰTから処置具６が直進する向きに体腔内を見た様子を表す画像、すなわち、あたかも処置具６が内視鏡であるかのような画像となるので、処置具６の視点から体腔内を観察することが可能になり、実内視鏡画像ＩREとあわせれば、多面的に体腔内を観察することが可能になる。
【００５５】
また、このとき、処置具位置検出部１１が処置具６の位置をリアルタイムに検出した結果のフィードバックによって仮想内視鏡の視野がリアルタイムに変更された仮想内視鏡画像ＩVEが連続的に表示されるので、体腔内での処置具６の移動状況を、動的に、より的確に捉えることが可能になる。
【００５６】
さらに、実内視鏡画像形成部２が、内視鏡１によるリアルタイムの撮像によって体腔内を表す実内視鏡画像ＩREを形成し、仮想内視鏡画像ＩVEの生成時に用いられた処置具６の位置が検出されたのとほぼ同じタイミングで形成された実内視鏡画像ＩREが表示されるので、実内視鏡画像ＩREと仮想内視鏡画像ＩVEとは、ほぼ同じ時点での体腔内の状態が表されたものとなり、実内視鏡画像ＩREと仮想内視鏡画像ＩVEとが時間的同期を取って連続的に表示される。また、このとき、内視鏡１の移動や回転等の操作に連動して実内視鏡画像ＩREの視野が変化するとともに、処置具６の移動や回転等の操作に連動して仮想内視鏡画像ＩVEの視野も変化する。このように、本発明の第１の実施形態では、実内視鏡画像ＩREと仮想内視鏡画像ＩVEによって、リアルタイムに、かつ、相互補完的に体腔内を観察することが可能になる。
【００５７】
さらにまた、仮想内視鏡画像生成部２４が、実内視鏡画像ＩREに表された腹腔内各部とほぼ同じ外観の画像が得られるように色や透明度が予め定義されたカラーテンプレートを用いて仮想内視鏡画像ＩVEを生成するので、表示制御部２５によって実内視鏡画像ＩREと仮想内視鏡画像ＩVEとがＷＳディスプレイ１０に並べられて表示された際、両画像を違和感なく観察することができる。
【００５８】
なお、上記実施形態において、仮想内視鏡の画角の初期値ＡVE0を内視鏡１の画角よりも広くすることによって、内視鏡１の視野をより広範囲に補えるようにすることが好ましい。
【００５９】
上記実施形態では、仮想内視鏡の視野が処置具６の位置ＰTおよび姿勢ＤTのみによって決定されているので、仮想内視鏡画像ＩVE中に体腔内の注目すべき構造物が必ずしも含まれているとは限らず、処置具６と注目すべき構造物との位置関係や接近状況を確認するためには、処置具６を移動させる必要がある場合もあった。
【００６０】
そこで、本発明の第２の実施形態では、仮想内視鏡の視野を処置具６の位置と注目すべき構造物の位置に基づいて決定するようにした。図５は、本発明の第２の実施形態における内視鏡観察支援システムの機能ブロック図であり、図に示したように、第１の実施形態に対して注目位置特定部２６が付加されている。
【００６１】
図６は、本発明の第２の実施形態における内視鏡観察支援処理の流れを表したフローチャートであり、図に示したように、第１の実施形態のステップ#2で３次元医用画像Ｖが取得された後、注目位置特定部２６が、３次元医用画像取得部２３によって取得された３次元医用画像Ｖに表された体腔内の注目構造物（例えば手術対象部位）の指定操作を受け付けるユーザインターフェースを提示し、取得された３次元医用画像Ｖに基づいて、指定された注目構造物の３次元医用画像Ｖ中での位置ＰIを特定し(#3)、その後、第１の実施形態と同様に、実内視鏡画像ＩREの取得が行われる(#4)、ここで、フローチャートの右側に付記したとおり、処置具位置検出部１１は処置具検出姿勢DSTを出力せず、処置具検出位置PSTのみを出力するので、ステップ#6では、処置具位置取得部２２が処置具位置PTのみを取得する。以降は第１の実施形態と同様である。
【００６２】
次に、本発明の第２の実施形態における各処理部の詳細な処理内容のうち、第１の実施形態と異なる点を中心に説明する。
【００６３】
この注目位置特定部２６は、公知のＭＰＲ法により３次元医用画像Ｖから生成された所定の断面を表す断面画像中に、画像処理ワークステーション９のポインティングデバイスやキーボードを用いて注目構造物の指定する操作を受け付けるユーザインターフェースを提示する。例えば、ポインティングデバイスによって、断面画像中の注目構造物がクリックされると、注目位置特定部２６は、クリックにより指定された注目構造物の３次元医用画像Ｖ中での位置ＰIを特定し、画像処理ワークステーション９の所定のメモリ領域に格納する。ここで、注目構造物として、手術対象の部位や手術時における要注意箇所等が、ユーザの所望に応じて指定される。
【００６４】
また、前述のとおり、処置具位置検出部１１は処置具検出姿勢DSTを出力せず、処置具位置取得部２２も処置具姿勢ＤTを出力しない。
【００６５】
仮想内視鏡画像生成部２４は、３次元医用画像Ｖを入力として、図７Ａに示したように、処置具６の位置ＰTを仮想内視鏡の視点位置VPVEとし、処置具６の位置ＰTから注目構造物の位置ＰIに向かう視線を仮想内視鏡の中心視線ベクトルVLVEとし、画角の初期値ＡVE0を画角ＡVEとする仮想内視鏡画像ＩVEを生成する。
【００６６】
以上のように、本発明の第２の実施形態では、仮想内視鏡画像生成部２４によって生成された仮想内視鏡画像ＩVEは、図７Ｂに示したように、注目構造物の位置ＰIが視野の中心に表されたものとなり、仮想内視鏡画像ＩVE中に注目構造物が必ず含まれるようになる。したがって、処置具６と注目構造物との位置関係や接近状況を、処置具６の操作を行うことなく、より確実に把握することができるようになる。
【００６７】
一方、第２の実施形態で生成された仮想内視鏡画像ＩVEでは、処置具６が直進する向きを画像中から把握することは困難である。
【００６８】
そこで、以下では、処置具６と注目構造物との位置関係や接近状況と、処置具６が直進する向きの両方の把握を容易にした実施形態について説明する。
【００６９】
図８は、本発明の第３から第５の実施形態における内視鏡観察支援システムの機能ブロック図であり、図に示したとおり、第２の実施形態において、処置具位置検出部１１が処置具検出姿勢DSTを検出するようにし、処置具位置取得部２２が処置具姿勢ＤTを取得するようにしたものである。図９に示したフローチャートにおいても同様に、ステップ#6において、処置具の位置ＰTとともに姿勢ＤTが取得される点、および、ステップ#4から#10が繰り返し行われる間、処置具の位置PSTだけでなく姿勢DSTも検出される点が、第２の実施形態と異なる。
【００７０】
本実施形態では、仮想内視鏡画像生成部２４は、３次元医用画像Ｖを入力として、図１０Ａに示したように、処置具６の位置ＰTを仮想内視鏡の視点位置VPVEとし、処置具６の姿勢ベクトルＤTを仮想内視鏡の中心視線ベクトルVLVEとし、注目構造物の位置ＰIが仮想内視鏡の視野内に含まれるような画角ＡVEを有する仮想内視鏡画像ＩVEを生成する。ここで、仮想内視鏡の画角ＡVEは、例えば、仮想内視鏡の視点位置VPVEと注目構造物の位置ＰIとを結ぶベクトルと仮想内視鏡の中心視線ベクトルVLVEとのなす角をαとすると、仮想内視鏡の画角ＡVEは、２αに定数を加えたり、所定の１より大きい係数を乗じたりすることによって求めることができる。
【００７１】
以上のように、本発明の第３の実施形態では、仮想内視鏡画像生成部２４によって生成された仮想内視鏡画像ＩVEでは、図１０Ｂに示したように、視野の中心方向が処置具６の直進方向を表しており、視野内には注目構造物が含まれている。
【００７２】
本発明の第４の実施形態は、仮想内視鏡の視野の設定方法の変形例である。本実施形態では、仮想内視鏡画像生成部２４は、３次元医用画像Ｖを入力として、図１１Ａに示したように、処置具６の位置ＰTを仮想内視鏡の視点位置VPVEとし、処置具６の位置ＰTから注目構造物の位置ＰIに向かう視線を仮想内視鏡の中心視線ベクトルVLVEとし、処置具６の姿勢ベクトルＤTが仮想内視鏡の視野内に含まれるような画角ＡVEを有する仮想内視鏡画像ＩVEを生成する。ここで、仮想内視鏡の画角ＡVEは、例えば、姿勢ベクトルＤTと仮想内視鏡の中心視線ベクトルVLVEとのなす角をβとすると、仮想内視鏡の画角ＡVEは、２βに定数を加えたり、所定の１より大きい係数を乗じたりすることによって求めることができる。
【００７３】
本実施形態では、仮想内視鏡画像生成部２４が、さらに、仮想内視鏡画像ＩVE中の、姿勢ベクトルＤT上の画像情報が投影される位置を算出し、算出された位置に、処置具６の直進方向を表すマーカーＡＰT（図１１Ｂでは星印）を付加する。
【００７４】
以上のように、本発明の第４の実施形態では、仮想内視鏡画像生成部２４によって生成された仮想内視鏡画像ＩVEは、図１１Ｂに示したように、視野の中心に注目構造物ＰIが必ず存在するとともに、処置具６の直進方向が画像中に示されたものとなる。
【００７５】
本発明の第５の実施形態も、仮想内視鏡の視野の設定方法の変形例である。本実施形態では、仮想内視鏡画像生成部２４は、３次元医用画像Ｖを入力として、図１２Ａに示したように、処置具６の位置ＰTを仮想内視鏡の視点位置VPVEとし、姿勢ベクトルＤTと、処置具６の位置ＰTから注目構造物の位置ＰIに向かうベクトルとがなす角θを２等分する視線を仮想内視鏡の中心視線ベクトルVLVEとし、姿勢ベクトルＤTおよび注目構造物が仮想内視鏡の視野内に含まれるような画角ＡVEを有する仮想内視鏡画像ＩVEを生成する。ここで、仮想内視鏡の画角ＡVEは、例えば、θに定数を加えたり、所定の１より大きい係数を乗じたりすることによって求めることができる。
【００７６】
本実施形態でも、仮想内視鏡画像生成部２４が、さらに、仮想内視鏡画像ＩVE中の、姿勢ベクトルＤT上の画像情報が投影される位置を算出し、算出された位置に、処置具６の直進方向を表すマーカーＡＰT（図１２Ｂでは星印）を付加する。
【００７７】
以上のように、本発明の第５の実施形態では、仮想内視鏡画像生成部２４によって生成された仮想内視鏡画像ＩVEは、図１１Ｂに示したように、注目構造物ＰIが視野内に必ず存在するとともに、処置具６の直進方向が画像中に示されたものとなる。
【００７８】
このように、本発明の第３から第５の実施形態によれば、仮想内視鏡画像生成部２４が、処置具６の直進方向と注目構造物の両方が表された仮想内視鏡画像ＩVEを生成するので、処置具６と注目構造物との位置関係や接近状況と、処置具６が直進する向きの両方を、より容易にかつより確実に把握することが可能になり、手術や検査等における手技のミス等の防止に資する。
【００７９】
なお、上記第３から第５の各実施形態において、仮想内視鏡の画角を決定する際、内視鏡１の画角よりも広い画角の初期値ＡVE0を予め定めておき、上記で求められた画角の値が初期値ＡVE0よりも小さい場合には、初期値ＡVE0を画角ＡVEとすることによって、仮想内視鏡の画角ＡVEが内視鏡１の画角よりも広くなるようにしてもよい。逆に、求められた画角ＡVEが所定の閾値以上の場合となる場合には、画角設定エラーとして、所定のエラー処理（処理の中断や処置具６の姿勢の変更や注目構造物の位置ＰIの修正等を促す警告メッセージの表示等）を行うようにしてもよい。また、画角の初期値ＡVE0を必要以上に大きな値にせずに、上記の角α、β、θに応じた画角ＡVEが決定されるようにすれば、例えば、注目構造物が仮想内視鏡の視野の中心に近い場合には、画角ＡVEを狭くして拡大率を大きく設定することができ、その結果、仮想内視鏡の視野内が拡大され、観察しやすくなる。
【００８０】
また、注目構造物の位置ＰIが投影される仮想内視鏡画像ＩVE上の位置にもマーカー等を付加するようにしてもよい。あるいは、注目位置特定部２４が、ユーザによって指定された注目構造物の位置ＰIに基づいて、注目構造物全体を表す領域を抽出するようにし、仮想内視鏡画像生成部２７が、この注目構造物領域に対しては、他の構造物とは異なるカラーテンプレートを用いてボリュームレンダリングを行うようにすれば、図１０Ｂ等に示した仮想内視鏡画像ＩVE中において注目構造物の領域を識別性の高い態様で表すことが可能になり、仮想内視鏡画像ＩVEはさらに観察しやすいものとなる。なお、上記の注目構造物領域の抽出には、例えば、本出願人が提案する特開2008-245719号公報に記載の手法を用いることができる。具体的には、注目構造物領域内の任意の点ＰIの設定を受け付け（以下、この点をユーザ設定点と呼ぶ）、予め定義しておいた病変領域のありうる大きさの情報を用いて、病変領域が存在し得る３次元の存在範囲を決定し、設定された点と、決定された存在範囲の外側の点とに基づいて、グラフカット法等の領域分割方法などを用いて病変領域を抽出することができる。
【００８１】
本発明の第６の実施形態は、仮想内視鏡画像生成部２４におけるボリュームレンダリング処理の変形例であり、内視鏡観察支援システムのハードウェア構成、および、機能ブロック、処理の全体的な流れ等、本変形例で示されていない部分は、第３の実施形態と同様とする。
【００８２】
図１３Ａは、注目構造物と処置具６との位置関係の一例を模式的に表したものである。図に示したように、仮想内視鏡画像ＩVEの視点となる処置具６の位置ＰTと注目構造物との間を他の解剖学的構造物が遮っている場合、その解剖学的構造物の不透明度が高くなるようにカラーテンプレートが定義されていると、その解剖学的構造物の後方にある注目構造物は仮想内視鏡画像ＩVEには描出されなくなってしまう。そこで、本発明の第６の実施形態では、仮想内視鏡画像生成部２４が、体腔内各部を半透明に表示するように不透明度が定義されたカラーテンプレートを用いて仮想内視鏡画像ＩVEを生成するようにする。これにより、生成された仮想内視鏡画像ＩVEは、図１３Ｂに模式的に表したように、注目構造物の位置ＰIと処置具位置ＰTとの間にある解剖学的構造物が半透明化され、その解剖学的構造物の後方にある注目構造物の位置ＰIが視認可能なものとなる。特に、上記第３から第５の実施形態の変形例で説明したように、注目構造物領域を抽出しておき、他の領域と異なるカラーテンプレートを用いるようにすれば、注目構造物の位置ＰIと処置具位置ＰTとの間に解剖学的構造物が存在していても、注目構造物領域全体を視認性の高い態様で表すことが可能になる。このように腹腔内の解剖学的構造物を半透明化した画像は、実内視鏡画像形成部２で形成することは不可能であるから、実内視鏡画像ＩREを補完するものとしてこの半透明化された仮想内視鏡画像ＩVEを用いることは、実用的価値が極めて高い。
【００８３】
本発明の第７の実施形態も、仮想内視鏡画像生成部２４におけるボリュームレンダリング処理の変形例であり、内視鏡観察支援システムのハードウェア構成、および、機能ブロック、処理の全体的な流れ等、本変形例で示されていない部分は、第３の実施形態と同様とする。
【００８４】
図１４Ａは、本発明の第７の実施形態で用いられるカラーテンプレートの一例を模式的に表したものである。図に示したように、このカラーテンプレートは、処置具６の位置ＰT（仮想内視鏡の視点位置ＰVEと同じ）から腹腔内の構造物の表面までの距離に応じて仮想内視鏡画像ＩVEの色を変化させるように定義されている。仮想内視鏡画像生成部２４は、例えば、中心投影の際の各視線上において、所定の閾値以上に画素値が急激に変化する位置、あるいは、画素値が所定の閾値以上となる位置を腹腔内の構造物の表面として検出し、処置具６の位置ＰTから腹腔内の構造物の表面までの距離を算出しておき、このカラーテンプレートを用いて、検出された構造物の表面の仮想内視鏡画像ＩVEでの画素値を決定するようにすれば、図１４Ｂに模式的に例示したように、生成される仮想内視鏡画像ＩVEは、構造物の表面について、処置具６の位置ＰTからの距離が近いほど色が淡く、その距離が遠いほど色が濃いものとなる。このようにすれば、遠近感を捉えにくい仮想内視鏡画像ＩVEの遠近感を補うことが可能になり、処置具６の腹腔内構造物（注目構造物を含む）への接近状況をより容易に把握できるようになる。
【００８５】
本発明の第８の実施形態は、図１５の機能ブロック図に示したように、第３の実施形態に警告判定部２７を付加した構成となっており、内視鏡観察支援システムのハードウェア構成は、第３の実施形態と同様である。
【００８６】
この警告判定部２７は、画像処理ワークステーション９に実装される処理部であり、処置具６の位置ＰTと注目構造物の位置ＰIとの間の距離を算出し、算出された距離が所定の閾値よりも小さい場合、すなわち、処置具６が注目構造物に許容できない程度に接近している場合に、警告メッセージWMを出力するものである。
【００８７】
図１６は、本発明の第８の実施形態における内視鏡観察支援処理の流れを表したフローチャートであり、図に示したように、第３の実施形態のステップ#10の実内視鏡画像ＩREと仮想内視鏡画像ＩVEの表示の後、警告判定部２７が、上記距離と上記閾値とを比較し(#11.1)、上記距離が上記閾値よりも小さい場合(#11.1; Yes)、警告メッセージWMを出力し、表示制御部２５が、図１７に例示したように、注目構造物の位置ＰIの近傍に「接近注意」のコメント付きの矢印マークを重畳表示させる。これにより、注目構造物に対して、処置具６が異常に接近した状態を容易に認識することが可能になり、処置具６の誤操作の未然防止に資する。このような警告表示は、注目位置特定部２６において、注目構造物として、手術時に傷をつけると大出血を招く血管等が指定された場合に特に効果的である。
【００８８】
なお、警告メッセージを外部に出力する方法は、上記のように仮想内視鏡画像ＩVEに重畳表示する方法の他、警告音や音声を出力する方法であってもよいし、警告メッセージの重畳表示と警告音等の出力の両方を行ってもよい。また、上記距離に応じた危険度を段階的に定義した危険度判定テーブルを予め用意しておき、警告判定部２７が、算出された距離に基づいてこの危険度判定テーブルを参照して危険度を決定し、この危険度の値を警告メッセージWMとして出力し、表示制御部２５が危険度に応じたアイコン等をＷＳディスプレイ１０に表示させるようにしてもよい。
【００８９】
本発明の第９の実施形態は、図１８の機能ブロック図に示したように、第１の実施形態に要注意構造物検出部２８を付加した構成となっており、内視鏡観察支援システムのハードウェア構成は、第３の実施形態と同様である。
【００９０】
要注意構造物検出部２８は、画像処理ワークステーション９に実装される処理部であり、３次元医用画像Ｖを入力として、公知の画像認識手法により、要注意構造物領域RAを検出する。図２０Ａは、処置具６と注目構造物と要注意構造物との位置関係の一例を模式的に表したものである。この例では、要注意構造物検出部２８は公知の血管抽出処理を行うことにより、腹壁の裏側にある注意すべき血管領域RAを検出している。
【００９１】
図１９は、本発明の第９の実施形態における内視鏡観察支援処理の流れを表したフローチャートであり、図に示したように、第３の実施形態のステップ#3で注目位置ＰIを特定した後、要注意構造物検出部２８が要注意構造物領域RAを検出する(#3.1)。また、ステップ#8において、仮想内視鏡画像生成部２４は、要注意構造物領域RAが視認可能になるように定義されたカラーテンプレートを用いて仮想内視鏡画像ＩVEを生成する。図２０Ｂは、生成される仮想内視鏡画像ＩVEの一例を模式的に表したものである。図に示した仮想内視鏡画像ＩVEは、腹壁を表す画素が半透明化され、血管を表す画素の視認性が高くなるように色や不透明度が定義されたカラーテンプレートを用いることによって生成されたものである。これにより、要注意構造物の視認性が高まるので、内視鏡１や処置具６の誤操作の未然防止に資する。
【００９２】
なお、要注意構造物検出部２８は、ユーザの手動操作により要注意構造物領域RAを検出するようにしてもよい。また、要注意構造物領域RAに対して、矢印等のマーカーやテキストコメント等のアノテーションを重畳表示させるようにしてもよい。
【００９３】
本発明の第１０の実施形態は、注目構造物と内視鏡１と処置具６の姿勢ベクトルのすべてが視野に含まれるような仮想内視鏡画像を生成するものであり、図２１のハードウェア構成図に示したように、図１に示した第１の実施形態に内視鏡用マーカー７ｂを付加した構成となっている。
【００９４】
内視鏡用マーカー７ｂは、処置具用マーカー７ａと同様に、位置センサ８とともに３次元位置計測装置を構成するものであり、内視鏡１の手元付近に設けられており、位置センサ８によって、所定の時間間隔でマーカー７ｂの３次元位置が検出され、オフセット計算によって、内視鏡１の先端部の３次元位置PSEを算出することができる。
【００９５】
図２２は、本発明の第１０の実施形態の機能ブロック図であり、図８に示した第３の実施形態に、内視鏡位置検出部１２、内視鏡位置取得部２９が付加された構成となっている。ここで、内視鏡位置検出部１２の機能は、図２１の内視鏡用マーカー７ｂおよび位置センサ８によって実現される。また、内視鏡位置ＰEは、破線枠内の各処理部によって、画像処理ワークステーション９の所定のメモリ領域に対して読み書きされるデータである。
【００９６】
図２３は、本発明の第１０の実施形態における内視鏡観察支援処理の流れを表したフローチャートであり、図の右側に付記したように、内視鏡１を用いた被検体の腹腔内の観察中は、観察が終了するまで(#12; YES)、実内視鏡画像形成部２が実内視鏡画像ＩREを繰り返し形成し、処置具位置検出部１１が処置具６の位置PSTおよび姿勢DSTを検出するだけでなく、内視鏡位置検出部１２が、所定の時間間隔で、体腔内に挿入された内視鏡１の位置PSEを繰り返しリアルタイムに検出する。また、ステップ#6で処置具６の位置と姿勢の取得を行った後、内視鏡位置取得部２９が、内視鏡位置検出部１２で検出された内視鏡検出位置PSEを取得し、取得された内視鏡位置PSEを３次元医用画像Ｖの座標系における位置に変換して得られた内視鏡位置ＰEを出力する(#7)。
【００９７】
そして、仮想内視鏡画像生成部２４は、仮想内視鏡画像ＩVEを生成する際に、内視鏡位置取得部２９によって取得された内視鏡位置ＰEに基づいて、仮想内視鏡画像ＩVE中の内視鏡位置ＰEに対応する位置に内視鏡１が存在することを識別可能な態様で表した仮想内視鏡画像ＩVEを生成する(#7)。以降の処理の流れ(#10から#12)は第３の実施形態と同様である。
【００９８】
次に、各処理部のうち本実施形態に特有の点について詳細に説明する。
【００９９】
内視鏡位置取得部２９は、処置具位置取得部２２と同様に、内視鏡位置検出部１２との通信により内視鏡検出位置PSEを取得する通信インターフェースとしての機能と、取得した内視鏡検出位置PSEを位置センサ８の３次元座標系から３次元医用画像Ｖの３次元座標系の座標値で表現された内視鏡位置ＰEに変換して画像処理ワークステーション９の所定のメモリ領域に格納する機能とを有する。
【０１００】
仮想内視鏡画像生成部２４は、まず、３次元医用画像Ｖを入力として、図２４Ａに模式的に示したように、処置具６の位置ＰTを仮想内視鏡の視点位置VPVEとし、処置具６の姿勢ベクトルＤTを仮想内視鏡の中心視線ベクトルVLVEとし、注目構造物の位置ＰI、および、内視鏡１の位置ＰEが仮想内視鏡の視野内に含まれるような画角ＡVEを有する仮想内視鏡プレ画像を生成する。ここで、仮想内視鏡の画角ＡVEは、例えば、仮想内視鏡の視点位置VPVEと注目構造物の位置ＰIとを結ぶベクトルと仮想内視鏡の中心視線ベクトルVLVEとのなす角をα1、仮想内視鏡の視点位置VPVEと内視鏡位置ＰEとを結ぶベクトルと仮想内視鏡の中心視線ベクトルVLVEとのなす角をα2とすると、仮想内視鏡の画角ＡVEは、２α1、２α2のうち大きい方の値に定数を加えたり、所定の１より大きい係数を乗じたりすることによって求めることができる。図２４Ａでは、注目構造物の位置ＰIよりも内視鏡位置ＰEの方が視野の中心から離れているので、２α2に基づいて画角ＡVEが決定される。
【０１０１】
次に、仮想内視鏡画像生成部２４は、内視鏡位置ＰEに内視鏡１が存在する状態を表す内視鏡形状画像ＭEを生成する。具体的には、内視鏡形状画像ＭEは、上記特許文献２に記載されたように、データベースに格納された内視鏡１の形状を表す画像と、内視鏡位置ＰEに基づいて生成される。そして、仮想内視鏡画像生成部２４は、仮想内視鏡プレ画像と内視鏡形状画像ＭEをアルファブレンディング等の公知の手法により合成することにより、仮想内視鏡画像ＩVEを生成する。なお、上記のように内視鏡形状画像ＭEを生成せずに、仮想内視鏡プレ画像中の内視鏡位置ＰEに対応する位置に、内視鏡１を表す矢印やアイコン等のマーカーやテキストコメント等のアノテーションを重畳することによって仮想内視鏡画像ＩVEを生成するようにしてもよい。
【０１０２】
図２４Ｂは、本実施形態で生成された仮想内視鏡画像ＩVEの一例を模式的に表したものであり、図に示したように、仮想内視鏡画像ＩVE中の内視鏡位置ＰEに対応する位置に内視鏡形状画像ＭEが重畳されている。
【０１０３】
以上のように、本発明の第１０の実施形態によれば、注目構造物の位置ＰIだけでなく、内視鏡１の位置ＰEも視野に含まれる仮想内視鏡画像ＩVEが生成されるので、処置具６と注目構造物だけでなく、内視鏡１も含めた相互の位置関係や接近状況を確実に把握することが可能になる。
【０１０４】
また、このとき、内視鏡位置検出部１２が内視鏡１の位置をリアルタイムに検出した結果のフィードバックによって仮想内視鏡の視野や画像内容がリアルタイムに変更された仮想内視鏡画像ＩVEが連続的に表示されるので、処置具６と注目構造物だけでなく、内視鏡１も含めた相互の位置関係や接近状況を、動的に、より的確に捉えることが可能になる。
【０１０５】
さらに、実内視鏡画像形成部２が、内視鏡１によるリアルタイムの撮像によって体腔内を表す実内視鏡画像ＩREを形成し、仮想内視鏡画像ＩVEの生成時に用いられた内視鏡１および処置具６の位置が検出されたのとほぼ同じタイミングで形成された実内視鏡画像ＩREが表示されるので、実内視鏡画像ＩREと仮想内視鏡画像ＩVEとは、ほぼ同じ時点での体腔内の状態が表されたものとなり、実内視鏡画像ＩREと仮想内視鏡画像ＩVEとが時間的同期を取って連続的に表示される。また、このとき、内視鏡１の移動や回転等の操作に連動して実内視鏡画像ＩREの視野が変化するとともに、処置具６だけでなく内視鏡１の操作にも連動して仮想内視鏡画像ＩVEの視野や画像内容も変化する。このように、本発明の第１０の実施形態では、実内視鏡画像ＩREと仮想内視鏡画像ＩVEによって、さらにリアルタイムに、かつ、相互補完的に体腔内を観察することが可能になる。
【０１０６】
本発明の第１１の実施形態は、３次元医用画像Ｖを内視鏡を用いた観察時にリアルタイムに形成、取得するものであり、この場合、第１０の実施形態のハードウェア構成（図２１参照）のうち、処置具用マーカー７ａ、内視鏡用マーカー７ｂ、位置センサ８は不要である。
【０１０７】
図２５は、本発明の第１１の実施形態における内視鏡観察支援システムの機能ブロック図である。図に示したように、第１０の実施形態の処置具位置検出部１１、内視鏡位置検出部１２、処置具位置取得部２２、内視鏡位置取得部２９の代わりに、内視鏡・処理具位置認識部３０を付加した構成となっている。すなわち、内視鏡・処置具位置認識部３０は、本発明の位置検出手段に相当する。
【０１０８】
内視鏡・処置具位置認識部３０は、画像処理ワークステーション９に実装される処理部であり、３次元医用画像Ｖを入力として、公知のパターン認識処理により、３次元医用画像Ｖ中の内視鏡１または処置具６を表す領域を抽出し、内視鏡位置ＰEおよび処置具位置ＰT、処置具姿勢ＤTを認識する。
【０１０９】
図２６は、本発明の第１１の実施形態における内視鏡観察支援処理の流れを表したフローチャートである。図に示したように、ステップ#4で実内視鏡画像ＩREの取得が行われた後、３次元医用画像取得部２４による３次元医用画像Ｖの取得が行われ(#6.1)、内視鏡・処置具位置認識部３０が、３次元医用画像取得部２４によって取得された３次元医用画像Ｖに基づいて内視鏡位置ＰEおよび処置具位置ＰT、処置具姿勢ＤTを認識する(#6.2)。また、ステップ#8において、仮想内視鏡画像生成部２４は、内視鏡・処置具位置認識部３０で抽出された内視鏡１を表す領域が所定の色で表示されるように定義されたカラーテンプレートを用いて仮想内視鏡画像ＩVEを生成する。したがって、第１０の実施形態のように、内視鏡１の形状画像を生成する必要はない。このように、３次元医用画像Ｖを内視鏡を用いた観察時にリアルタイムで形成、取得するようにすれば、取得された３次元医用画像Ｖは、実内視鏡画像ＩREとほぼ同じ時点での腹腔内の様子を表したものとなるので、内視鏡下での観察前に取得された３次元医用画像Ｖを用いた場合よりも実際の腹腔内の様子がリアルタイムに正確に再現された仮想内視鏡画像ＩVEが生成される。ただし、この実施形態では、ステップ#2およびステップ#6.1で３次元医用画像Ｖの撮像の際、座標軸の原点に対応する被検体の位置や座標軸の向きが変動しないよう、撮影体位に注意する必要がある。
【０１１０】
なお、本発明の第１１の実施形態の場合、被検体の被曝量低減のため、モダリティ５としては超音波診断装置を用いるのが好ましい。
【０１１１】
上記の各実施形態はあくまでも例示であり、上記のすべての説明が本発明の技術的範囲を限定的に解釈するために利用されるべきものではない。
【０１１２】
この他、上記の実施形態におけるシステム構成、ハードウェア構成、処理フロー、モジュール構成、ユーザインターフェースや具体的処理内容等に対して、本発明の趣旨から逸脱しない範囲で様々な改変を行ったものも、本発明の技術的範囲に含まれる。
【０１１３】
例えば、システム構成については、上記の実施形態では、図１や図２１のハードウェア構成では、モダリティ５と画像処理ワークステーション９が直接接続されているが、画像保管サーバをＬＡＮ上に接続し、モダリティ５で形成された３次元医用画像Ｖは、いったん画像保管サーバのデータベースに格納されるようにし、画像処理ワークステーション９からの要求に応じて、画像保管サーバから画像処理ワークステーション９に３次元医用画像Ｖが転送されるようにしてもよい。
【０１１４】
また、内視鏡１は、硬性鏡ではなく、軟性鏡やカプセル型内視鏡を用いてもよい。
【０１１５】
モダリティ５は、上記のＣＴ装置や超音波診断装置のほか、ＭＲＩ装置等を用いてもよい。
【０１１６】
ＷＳディスプレイ１０は、公知の立体視表示に対応したディスプレイとし、仮想内視鏡画像ＩVEを立体視用の画像として表示するようにしてもよい。例えば、ＷＳディスプレイ１０として左右両眼用の２つの視差画像を用いて立体視表示を実現する方式のものを採用した場合、仮想内視鏡画像生成部２４は、視点位置VPVEから左右両眼の視差の分だけずらした各眼の位置を設定し、設定された各眼の位置を視点とする中心投影により、左右各眼用の仮想内視鏡視差画像を生成するようにし、表示制御部２５が、左眼用の仮想内視鏡視差画像をＷＳディスプレイ１０の左眼用の表示画素に表示させ、右眼用の仮想内視鏡視差画像をＷＳディスプレイ１０の右眼用の表示画素に表示させるように制御すればよい。
【０１１７】
処置具位置検出部１１や内視鏡具位置検出部１２は、磁気式のものを用いてもよいし、上記特許文献２に記載されているように、ジャイロやロータリーエンコーダ等を用いてもよい。
【０１１８】
さらに、観察部位は腹腔内ではなく、胸腔内等、内視鏡下での観察に適した被検体の他の部位であってもよい。
【０１１９】
画像処理ワークステーション９においては、上記実施形態では、実内視鏡画像形成部２で実内視鏡画像ＩREが形成される周期は、仮想内視鏡画像生成部２４で仮想内視鏡画像ＩVEが生成される周期よりも短いものとして、通信負荷を考慮して、実内視鏡画像取得部２１からの要求ベースでの画像受信としているが、実内視鏡画像形成部２で順次形成される実内視鏡画像ＩEのすべてを実内視鏡画像取得部２１が受信するようにしてもよい。この場合、表示制御部２５が、仮想内視鏡画像生成部２４による仮想内視鏡画像ＩVEの生成タイミングとは非同期に、実内視鏡画像ＩREの受信の度にＷＳディスプレイ１０の実内視鏡画像ＩREの表示を更新させるようにしてもよい。
【０１２０】
処置具位置取得部２２は、処置具位置検出部１１で所定の時間間隔で検出される処置具位置PSTおよび姿勢DSTのすべてを受信しておき、図３等のステップ#4の処理が呼び出されるタイミングで受信した処置具位置PSTおよび姿勢DSTのみを後者の座標変換機能によって処置具位置ＰEおよび姿勢ＤTに変換して出力するようにしてもよい。内視鏡位置取得部２９についても同様である。
【０１２１】
また、処置具位置取得部２２や内視鏡位置取得部２９で行われる座標変換を仮想内視鏡画像生成部２４で行うようにしてもよい。
【０１２２】
注目位置特定部２６は、公知の画像認識技術（血管や臓器の抽出手法や異常陰影検出手法等）を用いて注目位置を自動的に特定するようにしてもよい。
【０１２３】
さらに、仮想内視鏡画像生成部２４は、例えば、手術対象部位、要注意血管、要注意臓器、処置具というように複数の注目位置を視点とする仮想内視鏡画像をさらに生成するようにしてもよい。
【符号の説明】
【０１２４】
１ 内視鏡
２ デジタルプロセッサ
３ 光源装置
４ 実内視鏡画像用ディスプレイ
５ モダリティ
６ 処置具
７ａ 処置具用マーカー
７ｂ 内視鏡用マーカー
８ 位置センサ
９ 画像処理ワークステーション
１０ 画像処理ワークステーション用ディスプレイ
１１ 処置具位置検出部
１２ 内視鏡位置検出部
２１ 実内視鏡画像取得部
２２ 処置具位置取得部
２３ ３次元医用画像取得部
２４ 仮想内視鏡画像生成部
２５ 表示制御部
２６ 注目位置特定部
２７ 警告判定部
２８ 要注意構造物検出部
２９ 内視鏡位置取得部
３０ 内視鏡・処置具位置認識部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体の体腔内を表す３次元医用画像を形成する３次元医用画像形成手段と、
前記体腔内に挿入された処置具の位置をリアルタイムに検出する処置具位置検出手段と、
前記３次元医用画像を入力として、前記検出された処置具の位置に対応する前記３次元医用画像中の位置である対応処置具位置から見た前記体腔内を表す仮想内視鏡画像を生成する仮想内視鏡画像生成手段と、
前記仮想内視鏡画像を表示する表示手段とを備えたことを特徴とする内視鏡観察支援システム。
【請求項２】
前記処置具位置検出手段が、前記処置具の位置と同時に該処置具が直進する向きも検出するものであり、
前記仮想内視鏡画像生成手段が、前記処置具が直進する向きに対応する前記３次元医用画像中での向きを有する前記対応処置具位置からの視線である処置具視線上の画像情報が投影された前記仮想内視鏡画像を生成するものであることを特徴とする請求項１に記載の内視鏡観察支援システム。
【請求項３】
前記仮想内視鏡画像生成手段は、前記処置具視線上の画像情報が投影された前記仮想内視鏡画像中の位置を識別可能な態様で表した前記仮想内視鏡画像を生成するものであることを特徴とする請求項２に記載の内視鏡観察支援システム。
【請求項４】
前記仮想内視鏡画像生成手段が、前記処置具視線を前記仮想内視鏡画像の視野の中心における視線である中心視線とする前記仮想内視鏡画像を生成するものであることを特徴とする請求項２または３に記載の内視鏡観察支援システム。
【請求項５】
前記体腔内の注目構造物の前記３次元医用画像中での位置を特定する注目位置特定手段をさらに備え、
前記仮想内視鏡画像生成手段が、前記特定された注目位置が前記仮想内視鏡画像における視野内に含まれる前記仮想内視鏡画像を生成するものであることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の内視鏡観察支援システム。
【請求項６】
前記体腔内の注目構造物の前記３次元医用画像中での位置を特定する注目位置特定手段をさらに備え、
前記仮想内視鏡画像生成手段が、前記対応処置具位置から前記特定された注目位置に向かう視線を前記仮想内視鏡画像の中心視線とする前記仮想内視鏡画像を生成するものであることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の内視鏡観察支援システム。
【請求項７】
前記仮想内視鏡画像生成手段は、前記注目構造物のうちの少なくとも前記注目位置を識別可能な態様で表した前記仮想内視鏡画像を生成するものであることを特徴とする請求項５または６に記載の内視鏡観察支援システム。
【請求項８】
前記対応処置具位置と前記注目構造物とが所定の基準を満たす程度に接近している場合には警告を提示する警告手段をさらに備えたことを特徴とする請求項５から７のいずれか１項に記載の内視鏡観察支援システム。
【請求項９】
前記３次元医用画像中の前記体腔内の第２の注目構造物を検出する第２の注目構造物検出手段をさらに備え、
前記仮想内視鏡画像生成手段は、前記第２の注目構造物を識別可能な態様で表した前記仮想内視鏡画像を生成するものであることを特徴とする請求項５から８のいずれか１項に記載の内視鏡観察支援システム。
【請求項１０】
前記注目構造物は内視鏡下での手術対象部位であることを特徴とする請求項５から９のいずれか１項に記載の内視鏡観察支援システム。
【請求項１１】
前記注目構造物は内視鏡下での手術において注意を有する解剖学的構造物であることを特徴とする請求項５から９のいずれか１項に記載の内視鏡観察支援システム。
【請求項１２】
前記注目構造物と前記第２の注目構造物の一方は内視鏡下での手術対象部位であり、他方は前記内視鏡下での手術において注意を有する解剖学的構造物であることを特徴とする請求項９に記載の内視鏡観察支援システム。
【請求項１３】
前記仮想内視鏡画像生成手段は、前記対応処置具位置から前記体腔内の構造物の表面までの距離に応じて前記仮想内視鏡画像の画素値を決定するものであることを特徴とする請求項１から１２のいずれか１項に記載の内視鏡観察支援システム。
【請求項１４】
前記仮想内視鏡画像生成手段は、内視鏡による撮像によって得られる実内視鏡画像に表された体腔内各部とほぼ同じ外観の前記仮想内視鏡画像が得られるように定義されたカラーテンプレートを用いて前記仮想内視鏡画像の画素値を決定するものであることを特徴とする請求項１から１３のいずれか１項に記載の内視鏡観察支援システム。
【請求項１５】
前記体腔内に挿入された内視鏡の位置を検出する内視鏡位置検出手段をさらに備え、
前記仮想内視鏡画像生成手段が、前記検出された内視鏡の位置に対応する前記３次元医用画像中の位置である対応内視鏡位置が前記仮想内視鏡画像における視野内に含まれ、かつ、前記対応内視鏡位置が識別可能な態様で表された前記仮想内視鏡画像を生成するものであることを特徴とする請求項１から１４のいずれか１項に記載の内視鏡観察支援システム。
【請求項１６】
前記内視鏡によるリアルタイムの撮像によって該体腔内を表す実内視鏡画像を形成する実内視鏡画像形成手段をさらに備え、
前記表示手段が、前記仮想内視鏡画像の生成時に用いられた前記処置具の位置が検出されたのとほぼ同じタイミングで形成された前記実内視鏡画像をさらに表示するものであることを特徴とする請求項１から１５のいずれか１項に記載の内視鏡観察支援システム。
【請求項１７】
被検体の体腔内を表す３次元医用画像を形成するステップと、
前記体腔内に挿入された処置具の位置をリアルタイムに検出するステップと、
前記３次元医用画像を入力として、前記検出された処置具の位置に対応する前記３次元医用画像中の位置である対応処置具位置から見た前記体腔内を表す仮想内視鏡画像を生成するステップと、
前記仮想内視鏡画像を表示するステップとを有することを特徴とする内視鏡観察支援方法。
【請求項１８】
被検体の体腔内を表す３次元医用画像を取得する３次元医用画像取得手段と、
位置検出手段によってリアルタイムに検出された前記体腔内に挿入された処置具の位置を取得する処置具位置取得手段と、
前記３次元医用画像を入力として、前記取得された処置具の位置に対応する前記３次元医用画像中の位置である対応処置具位置から見た前記体腔内を表す仮想内視鏡画像を生成する仮想内視鏡画像生成手段と、
前記仮想内視鏡画像を表示手段に表示させる表示制御手段とを備えたことを特徴とする内視鏡観察支援装置。
【請求項１９】
コンピュータに、
被検体の体腔内を表す３次元医用画像を取得するステップと、
位置検出手段によってリアルタイムに検出された前記体腔内に挿入された処置具の位置を取得するステップと、
前記３次元医用画像を入力として、前記取得された処置具の位置に対応する前記３次元医用画像中の位置である対応処置具位置から見た前記体腔内を表す仮想内視鏡画像を生成するステップと、
前記仮想内視鏡画像を表示手段に表示させるステップとを実行させることを特徴とする内視鏡観察支援プログラム。
【請求項１】
被検体の体腔内を表す３次元医用画像を形成する３次元医用画像形成手段と、
前記体腔内に挿入された処置具の位置をリアルタイムに検出する処置具位置検出手段と、
前記３次元医用画像を入力として、前記検出された処置具の位置に対応する前記３次元医用画像中の位置である対応処置具位置から見た前記体腔内を表す仮想内視鏡画像を生成する仮想内視鏡画像生成手段と、
前記仮想内視鏡画像を表示する表示手段とを備えたことを特徴とする内視鏡観察支援システム。
【請求項２】
前記処置具位置検出手段が、前記処置具の位置と同時に該処置具が直進する向きも検出するものであり、
前記仮想内視鏡画像生成手段が、前記処置具が直進する向きに対応する前記３次元医用画像中での向きを有する前記対応処置具位置からの視線である処置具視線上の画像情報が投影された前記仮想内視鏡画像を生成するものであることを特徴とする請求項１に記載の内視鏡観察支援システム。
【請求項３】
前記仮想内視鏡画像生成手段は、前記処置具視線上の画像情報が投影された前記仮想内視鏡画像中の位置を識別可能な態様で表した前記仮想内視鏡画像を生成するものであることを特徴とする請求項２に記載の内視鏡観察支援システム。
【請求項４】
前記仮想内視鏡画像生成手段が、前記処置具視線を前記仮想内視鏡画像の視野の中心における視線である中心視線とする前記仮想内視鏡画像を生成するものであることを特徴とする請求項２または３に記載の内視鏡観察支援システム。
【請求項５】
前記体腔内の注目構造物の前記３次元医用画像中での位置を特定する注目位置特定手段をさらに備え、
前記仮想内視鏡画像生成手段が、前記特定された注目位置が前記仮想内視鏡画像における視野内に含まれる前記仮想内視鏡画像を生成するものであることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の内視鏡観察支援システム。
【請求項６】
前記体腔内の注目構造物の前記３次元医用画像中での位置を特定する注目位置特定手段をさらに備え、
前記仮想内視鏡画像生成手段が、前記対応処置具位置から前記特定された注目位置に向かう視線を前記仮想内視鏡画像の中心視線とする前記仮想内視鏡画像を生成するものであることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の内視鏡観察支援システム。
【請求項７】
前記仮想内視鏡画像生成手段は、前記注目構造物のうちの少なくとも前記注目位置を識別可能な態様で表した前記仮想内視鏡画像を生成するものであることを特徴とする請求項５または６に記載の内視鏡観察支援システム。
【請求項８】
前記対応処置具位置と前記注目構造物とが所定の基準を満たす程度に接近している場合には警告を提示する警告手段をさらに備えたことを特徴とする請求項５から７のいずれか１項に記載の内視鏡観察支援システム。
【請求項９】
前記３次元医用画像中の前記体腔内の第２の注目構造物を検出する第２の注目構造物検出手段をさらに備え、
前記仮想内視鏡画像生成手段は、前記第２の注目構造物を識別可能な態様で表した前記仮想内視鏡画像を生成するものであることを特徴とする請求項５から８のいずれか１項に記載の内視鏡観察支援システム。
【請求項１０】
前記注目構造物は内視鏡下での手術対象部位であることを特徴とする請求項５から９のいずれか１項に記載の内視鏡観察支援システム。
【請求項１１】
前記注目構造物は内視鏡下での手術において注意を有する解剖学的構造物であることを特徴とする請求項５から９のいずれか１項に記載の内視鏡観察支援システム。
【請求項１２】
前記注目構造物と前記第２の注目構造物の一方は内視鏡下での手術対象部位であり、他方は前記内視鏡下での手術において注意を有する解剖学的構造物であることを特徴とする請求項９に記載の内視鏡観察支援システム。
【請求項１３】
前記仮想内視鏡画像生成手段は、前記対応処置具位置から前記体腔内の構造物の表面までの距離に応じて前記仮想内視鏡画像の画素値を決定するものであることを特徴とする請求項１から１２のいずれか１項に記載の内視鏡観察支援システム。
【請求項１４】
前記仮想内視鏡画像生成手段は、内視鏡による撮像によって得られる実内視鏡画像に表された体腔内各部とほぼ同じ外観の前記仮想内視鏡画像が得られるように定義されたカラーテンプレートを用いて前記仮想内視鏡画像の画素値を決定するものであることを特徴とする請求項１から１３のいずれか１項に記載の内視鏡観察支援システム。
【請求項１５】
前記体腔内に挿入された内視鏡の位置を検出する内視鏡位置検出手段をさらに備え、
前記仮想内視鏡画像生成手段が、前記検出された内視鏡の位置に対応する前記３次元医用画像中の位置である対応内視鏡位置が前記仮想内視鏡画像における視野内に含まれ、かつ、前記対応内視鏡位置が識別可能な態様で表された前記仮想内視鏡画像を生成するものであることを特徴とする請求項１から１４のいずれか１項に記載の内視鏡観察支援システム。
【請求項１６】
前記内視鏡によるリアルタイムの撮像によって該体腔内を表す実内視鏡画像を形成する実内視鏡画像形成手段をさらに備え、
前記表示手段が、前記仮想内視鏡画像の生成時に用いられた前記処置具の位置が検出されたのとほぼ同じタイミングで形成された前記実内視鏡画像をさらに表示するものであることを特徴とする請求項１から１５のいずれか１項に記載の内視鏡観察支援システム。
【請求項１７】
被検体の体腔内を表す３次元医用画像を形成するステップと、
前記体腔内に挿入された処置具の位置をリアルタイムに検出するステップと、
前記３次元医用画像を入力として、前記検出された処置具の位置に対応する前記３次元医用画像中の位置である対応処置具位置から見た前記体腔内を表す仮想内視鏡画像を生成するステップと、
前記仮想内視鏡画像を表示するステップとを有することを特徴とする内視鏡観察支援方法。
【請求項１８】
被検体の体腔内を表す３次元医用画像を取得する３次元医用画像取得手段と、
位置検出手段によってリアルタイムに検出された前記体腔内に挿入された処置具の位置を取得する処置具位置取得手段と、
前記３次元医用画像を入力として、前記取得された処置具の位置に対応する前記３次元医用画像中の位置である対応処置具位置から見た前記体腔内を表す仮想内視鏡画像を生成する仮想内視鏡画像生成手段と、
前記仮想内視鏡画像を表示手段に表示させる表示制御手段とを備えたことを特徴とする内視鏡観察支援装置。
【請求項１９】
コンピュータに、
被検体の体腔内を表す３次元医用画像を取得するステップと、
位置検出手段によってリアルタイムに検出された前記体腔内に挿入された処置具の位置を取得するステップと、
前記３次元医用画像を入力として、前記取得された処置具の位置に対応する前記３次元医用画像中の位置である対応処置具位置から見た前記体腔内を表す仮想内視鏡画像を生成するステップと、
前記仮想内視鏡画像を表示手段に表示させるステップとを実行させることを特徴とする内視鏡観察支援プログラム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図５】
【図６】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図８】
【図９】
【図１０Ａ】
【図１０Ｂ】
【図１１Ａ】
【図１１Ｂ】
【図１２Ａ】
【図１２Ｂ】
【図１３Ａ】
【図１３Ｂ】
【図１５】
【図１６】
【図１８】
【図１９】
【図２０Ａ】
【図２０Ｂ】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４Ａ】
【図２４Ｂ】
【図２５】
【図２６】
【図１４Ａ】
【図１４Ｂ】
【図１７】
【図２】
【図３】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図５】
【図６】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図８】
【図９】
【図１０Ａ】
【図１０Ｂ】
【図１１Ａ】
【図１１Ｂ】
【図１２Ａ】
【図１２Ｂ】
【図１３Ａ】
【図１３Ｂ】
【図１５】
【図１６】
【図１８】
【図１９】
【図２０Ａ】
【図２０Ｂ】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４Ａ】
【図２４Ｂ】
【図２５】
【図２６】
【図１４Ａ】
【図１４Ｂ】
【図１７】
【公開番号】特開２０１１−２１２２４５（Ｐ２０１１−２１２２４５Ａ）
【公開日】平成２３年１０月２７日（２０１１．１０．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−８３６０４（Ｐ２０１０−８３６０４）
【出願日】平成２２年３月３１日（２０１０．３．３１）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１０月２７日（２０１１．１０．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月３１日（２０１０．３．３１）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
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