JP2009056238A - Endoscope apparatus - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an endoscope apparatus surely and quickly inserting an endoscope to a target site. <P>SOLUTION: This endoscope apparatus is provided with: a virtual image generation means for generating a virtual image of a body cavity pathway inside a subject based on image data of a three-dimensional region of the subject; a guide image generation means for generating the guide image of a branch part of the body cavity pathway based on the virtual image; and an image composition means superimposedly displaying the endoscopic image of the body cavity pathway and the guide image of a next branch part of the body cavity pathway in the periphery side of an imaging position of the endoscopic image, wherein the guide image is one or more images selected from the virtual endoscopic image 6d, a virtual endoscopic schema image, a moving-directional display image and a template image 6T. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、被検体内の体腔路に内視鏡を挿入する内視鏡装置に関し、特に被検体の3次元領域の画像データに基づく体腔路の仮想画像を用い、挿入ナビゲーションを行う内視鏡装置に関する。   The present invention relates to an endoscope apparatus that inserts an endoscope into a body cavity path in a subject, and in particular, an endoscope that performs insertion navigation using a virtual image of a body cavity path based on image data of a three-dimensional region of the subject. Relates to the device.

近年、3次元画像を用いた診断が広く行われるようになっている。例えば、X線CT(Computed Tomography)装置により被検体の断層像を撮像することにより被検体内の3次元画像データを得て、この3次元画像データを用いて目的部位の診断が行われるようになっている。   In recent years, diagnosis using a three-dimensional image has been widely performed. For example, by capturing a tomographic image of a subject with an X-ray CT (Computed Tomography) apparatus, three-dimensional image data in the subject is obtained, and a target site is diagnosed using the three-dimensional image data. It has become.

CT装置では、X線照射位置および検出位置を連続的に回転させつつ、被検体を連続的に移動することにより、被検体を螺旋状の連続スキャン(ヘリカルスキャン:helical scan)する。そして、連続した被検体の多数の断層2次元画像から、3次元画像を形成される。   In the CT apparatus, the subject is continuously moved while continuously rotating the X-ray irradiation position and the detection position, thereby subjecting the subject to a helical continuous scan (helical scan). Then, a three-dimensional image is formed from a large number of tomographic two-dimensional images of the subject.

診断が広く行われている3次元画像の1つに、肺の気管支の3次元画像がある。気管支の3次元画像は、例えば肺癌等が疑われる異常部の位置を3次元的に把握するのに利用される。そして、異常部を生検によって確認するために、気管支内視鏡を挿入して先端部から生検針や生検鉗子等を出して組織のサンプルを採取することが行われる。   One of the three-dimensional images that are widely diagnosed is a three-dimensional image of a lung bronchus. The three-dimensional image of the bronchus is used to three-dimensionally grasp the position of an abnormal part suspected of lung cancer, for example. In order to confirm an abnormal part by biopsy, a bronchoscope is inserted, a biopsy needle, a biopsy forceps, or the like is taken out from the distal end, and a tissue sample is collected.

気管支のように、多段階の分岐を有する体内の管路では、異常部の所在が分岐の末梢に近いときには、内視鏡の先端を短時間で正しく目的部位に到達させることが難しい。このため、例えば、特開2004−180940号公報または特開2005−131042号公報には、被検体の3次元領域の画像データに基づいて前記被検体内の管路の3次元像を形成し、3次元像上で管路に沿って目的点までの経路を求め、経路に沿った前記管路の仮想的な内視像を前記画像データに基づいて形成することが開示されている。そして、図32に示すように、仮想的な内視像画像6dと内視鏡画像6fとを左右に並べて表示することで、気管支内視鏡を目的部位にナビゲーションする内視鏡装置が提案されている。また、前記内視鏡装置においては、図32に示すように、進む経路穴にマーカ6Gを表示するとともに、仮想的な内視像画像と内視鏡画像とを画像処理を用いて類似度を比較し所定値以上の類似度の場合には、仮想的な内視像画像を回転し内視鏡画像と同じ方向に表示することが開示されている。
特開2004−180940号公報 特開2005−131042号公報
In a body duct having a multi-stage branch, such as the bronchi, when the location of the abnormal part is close to the periphery of the branch, it is difficult to correctly reach the target site in a short time in the endoscope. For this reason, for example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-180940 or Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-131042, a three-dimensional image of a duct in the subject is formed based on image data of a three-dimensional region of the subject, It is disclosed that a route to a target point along a pipeline is obtained on a three-dimensional image, and a virtual endoscopic image of the pipeline along the route is formed based on the image data. Then, as shown in FIG. 32, an endoscope apparatus is proposed in which a virtual endoscopic image 6d and an endoscopic image 6f are displayed side by side to navigate the bronchoscope to a target site. ing. Further, in the endoscope apparatus, as shown in FIG. 32, the marker 6G is displayed in the path hole to be advanced, and the similarity between the virtual endoscopic image and the endoscopic image is obtained using image processing. It is disclosed that when the degree of similarity is equal to or higher than a predetermined value, a virtual endoscopic image is rotated and displayed in the same direction as the endoscopic image.
JP 2004-180940 A JP 2005-131042 A

しかしながら、特開2004−180940号公報または特開2005−131042号公報に開示された内視鏡装置を用いていても、仮想的な内視像画像と内視鏡画像とを画像処理を用いて類似度を比較した際に、類似度が所定値以下の場合には、分岐部を誤認した挿入と判断される。このため、術者は左右に表示されている仮想的な内視像画像6dと内視鏡画像6fとを比較しながら、仮想的な内視像画像6fと類似した内視鏡画像6dが得られるように内視鏡を操作していた。しかし、術者にとって、左右に表示されている2つの画像の比較は、容易でないこともあった。また、術者には、仮想的な内視像画像6dと内視鏡画像6fとを、どの程度まで位置合わせをすれば、画像処理により正しく認識されるか明らかではなかった。   However, even if the endoscope apparatus disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2004-180940 or Japanese Patent Laid-Open No. 2005-131042 is used, a virtual endoscopic image and an endoscopic image are processed using image processing. When the similarity is compared, if the similarity is equal to or less than a predetermined value, it is determined that the insertion has misidentified the branch. Therefore, the surgeon obtains an endoscopic image 6d similar to the virtual endoscopic image 6f while comparing the virtual endoscopic image 6d displayed on the left and right with the endoscopic image 6f. Was operating the endoscope to be able to. However, it may not be easy for the surgeon to compare the two images displayed on the left and right. Also, it is not clear to the surgeon how much the virtual endoscopic image 6d and the endoscopic image 6f are properly aligned by image processing.

本発明は、内視鏡を目的部位に確実かつ迅速に挿入することができる内視鏡装置を提供することを目的とする。   An object of this invention is to provide the endoscope apparatus which can insert an endoscope in a target site | part reliably and rapidly.

上記目的を達成すべく、本発明の内視鏡装置は、被検体の3次元領域の画像データに基づいて前記被検体内の体腔路の仮想画像を生成する仮想画像生成手段と、前記仮想画像に基づき、前記体腔路の分岐部のガイド画像を生成するガイド画像生成手段と、前記体腔路の内視鏡画像と、前記体腔路で前記内視鏡画像の撮像位置より末梢側の次の分岐部の前記ガイド画像とを重畳し表示する画像合成手段とを備え、前記ガイド画像は、前記仮想内視鏡画像、仮想内視鏡模式図画像、移動方向表示画像およびテンプレート画像から選ばれる一以上の画像である。   In order to achieve the above object, an endoscope apparatus according to the present invention includes a virtual image generation unit that generates a virtual image of a body cavity in the subject based on image data of a three-dimensional region of the subject, and the virtual image A guide image generating means for generating a guide image of a branch portion of the body cavity path, an endoscopic image of the body cavity path, and a next branch on the distal side from the imaging position of the endoscopic image in the body cavity path An image compositing means that superimposes and displays the guide image of the unit, wherein the guide image is one or more selected from the virtual endoscope image, a virtual endoscope schematic diagram image, a moving direction display image, and a template image It is an image.

本発明は、内視鏡を目的部位に確実かつ迅速に挿入することができる内視鏡装置を提供するものである。   The present invention provides an endoscope apparatus that can insert an endoscope into a target site reliably and quickly.

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

<第1の実施の形態>
<装置構成の説明>
図1は、本発明の第1の実施の形態の内視鏡装置1の構成を示す構成図である。図1に示すように、本実施の形態の内視鏡装置1は、被検体の患者の体腔路である気管支に挿入し気管支内を撮像し気管支末端の関心部位組織を生検する内視鏡2Aを有する気管支鏡装置2と、CT画像データに基づき気管支内部の仮想気管支内視鏡画像( Virtual Bronchus Scope :以下、仮想内視鏡画像またはVBS画像と記す)を生成すると共に撮像部2aからの撮像信号に基づき、気管支鏡装置2により得られるリアルタイムの内視鏡画像6f(以下、内視鏡画像またはライブ画像と記す)と、内視鏡2Aの挿入ガイドとなる図4等に示すガイド画像6Zとを重畳合成してモニタ6に重畳して表示し内視鏡2Aの気管支への挿入ナビゲーションを行う挿入支援装置5と、挿入支援装置5に術者の指示を入力する第1の入力部8と、挿入支援装置5の経路設定指示を入力する第2の入力部19とを備えて構成される。
<First Embodiment>
<Description of device configuration>
FIG. 1 is a configuration diagram showing a configuration of an endoscope apparatus 1 according to the first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, an endoscope apparatus 1 according to the present embodiment is an endoscope that inserts into a bronchus that is a body cavity of a subject patient, images the inside of the bronchus, and biopsyes a region of interest at the end of the bronchus. A bronchoscope device 2 having 2A, and a virtual bronchoscope image (Virtual Bronscope Scope: hereinafter referred to as a virtual endoscopic image or a VBS image) based on CT image data, and from the imaging unit 2a A real-time endoscopic image 6f (hereinafter referred to as an endoscopic image or a live image) obtained by the bronchoscope device 2 based on the imaging signal and a guide image shown in FIG. 4 or the like serving as an insertion guide for the endoscope 2A. 6Z is superimposed on the monitor 6 and displayed on the monitor 6 for insertion navigation into the bronchus of the endoscope 2A, and an operator's instruction is input to the insertion support device 5. 1 input unit 8 and a second input unit 19 for inputting a route setting instruction of the insertion support apparatus 5.

気管支鏡装置2は、被検体の体腔路に挿入される内視鏡2Aと、内視鏡2Aを制御する内視鏡制御部2Bとからなる。内視鏡2Aの先端部2bには、CCD等の撮像手段2a(以下「カメラ」という)等が配設されている。   The bronchoscope device 2 includes an endoscope 2A that is inserted into a body cavity of a subject, and an endoscope control unit 2B that controls the endoscope 2A. An imaging means 2a (hereinafter referred to as “camera”) such as a CCD is disposed at the distal end portion 2b of the endoscope 2A.

挿入支援装置5は、患者のX線断層像を撮像する図示しない公知のCT装置で生成された3次元画像データを、例えばMO(Magneto Optical disk)装置またはDVD(Digital Versatile Disk)装置等の可搬型の記憶媒体を介して取り込むCT画像データ取り込み部11と、CT画像データ取り込み部11によって取り込まれた3次元画像データを格納するCT画像データ格納部12と、CT画像データ格納部12に格納されている3次元画像データに基づきMPR( MultiPlanar Reconstruction)画像を生成するMPR画像生成部13と、MPR画像生成部が生成したMPR画像から内視鏡2Aの気管支関心部位への挿入経路(以下、挿入経路またはルートという)を設定する経路設定手段および再経路設定手段を有するルート設定部14と、CT画像データ格納部12に格納されている3次元画像データに基づきルート設定部14によって設定されたルートの連続したVBS画像をフレーム単位で生成する仮想内視鏡画像生成手段を有するVBS画像生成部15と、VBS画像生成部15が生成したVBS画像を格納するVBS画像格納部16と、後述する表示画面を生成する画像合成手段、ガイド画像生成手段およびマッチング処理手段を有する画像処理手段である画像処理部17と、ルート設定部14が生成した挿入経路および画像処理部17が生成したナビゲーション画面等をモニタ6に表示させる画像表示制御部18とから構成される。   The insertion support device 5 can convert three-dimensional image data generated by a known CT device (not shown) that captures an X-ray tomographic image of a patient, such as an MO (Magneto Optical disk) device or a DVD (Digital Versatile Disk) device, etc. A CT image data capturing unit 11 that is captured via a portable storage medium, a CT image data storage unit 12 that stores three-dimensional image data captured by the CT image data capturing unit 11, and a CT image data storage unit 12. An MPR image generation unit 13 that generates an MPR (MultiPlanar Reconstruction) image based on the three-dimensional image data being inserted, and an insertion path (hereinafter referred to as insertion) from the MPR image generated by the MPR image generation unit to the bronchial region of interest of the endoscope 2A Called route or route) A route setting unit 14 having a route setting unit and a re-route setting unit to set, and a VBS image having a continuous route set by the route setting unit 14 based on the three-dimensional image data stored in the CT image data storage unit 12. A VBS image generation unit 15 having a virtual endoscope image generation unit that generates a frame unit, a VBS image storage unit 16 that stores a VBS image generated by the VBS image generation unit 15, and an image composition that generates a display screen to be described later An image processing unit 17 that is an image processing unit having means, a guide image generation unit, and a matching processing unit, an insertion path generated by the route setting unit 14, a navigation screen generated by the image processing unit 17, and the like. And a display control unit 18.

ここで、画像マッチングについて説明する。画像マッチングは、画像処理部17のマッチング処理手段が行う画像処理であり、VBS画像と内視鏡画像6fとの類似度を比較し、所定値以上の類似度の場合には、両画像が同一の分岐部を示した画像であると判断する処理である。マッチングは、公知の画像処理により行われ、画素データレベルのマッチングと画像から抽出した特徴のレベルにおけるマッチングのいずれを用いてもよい。またマッチング可能あるいはマッチング成功、とは、画像処理部17がマッチング処理を行った2枚の画像が同一の分岐部を示した画像であると判断することをいう。   Here, image matching will be described. Image matching is image processing performed by the matching processing means of the image processing unit 17. The similarity between the VBS image and the endoscopic image 6 f is compared. If the similarity is equal to or greater than a predetermined value, both images are the same. It is the process which judges that it is the image which showed the branch part of. The matching is performed by known image processing, and either matching at the pixel data level or matching at the feature level extracted from the image may be used. Further, “matchable or successful matching” means that the image processing unit 17 determines that the two images subjected to the matching process are images showing the same branching unit.

マッチングの際に、VBS画像と内視鏡画像6fとが、同一の分岐部を示す画像であるにも関わらず画像処理部17が誤認識してしまうことがある。この画像処理部17の誤認識は、より高度なマッチング処理により、ある程度は解決するが処理速度の低下等の問題もある。このため、本実施の形態の内視鏡装置1の挿入支援装置5は、正しい挿入経路へのナビゲーションに加えて、マッチングに適した内視鏡画像6fを撮像するためのナビゲーションも行う。   At the time of matching, the image processing unit 17 may erroneously recognize the VBS image and the endoscopic image 6f even though they are images indicating the same branch portion. This misrecognition of the image processing unit 17 can be solved to some extent by a more advanced matching process, but there is also a problem such as a decrease in processing speed. For this reason, the insertion support apparatus 5 of the endoscope apparatus 1 according to the present embodiment also performs navigation for capturing the endoscopic image 6f suitable for matching in addition to navigation to the correct insertion path.

ライブ画像と仮想内視鏡画像6dのマッチングにおいては、ライブ画像のフレーム単位で行われるため、実際のマッチング処理は静止内視鏡画像と仮想内視鏡画6dのマッチングとなる。ライブ画像の全フレームについてマッチング処理を行う必要はなく適当な間隔で行う。   Since the matching between the live image and the virtual endoscopic image 6d is performed in units of frames of the live image, the actual matching process is a matching between the static endoscopic image and the virtual endoscopic image 6d. It is not necessary to perform matching processing for all frames of the live image, and it is performed at an appropriate interval.

マッチング処理は、仮想内視鏡画像6dを含むガイド画像と内視鏡画像6fの表示方向を一致するために、画像補正手段が仮想内視鏡画像6dを回転する回転処理を行う際にも使用される。この場合には、画像処理部17が、マッチング処理により仮想内視鏡画像6dと内視鏡画像6fとが、類似画像と判断すると、自動的に、あるいは手動で回転処理を行うことができる。   The matching process is also used when the image correction unit performs a rotation process of rotating the virtual endoscopic image 6d in order to match the display directions of the guide image including the virtual endoscopic image 6d and the endoscopic image 6f. Is done. In this case, when the image processing unit 17 determines that the virtual endoscopic image 6d and the endoscopic image 6f are similar images by the matching process, the rotation processing can be performed automatically or manually.

なお、CT画像データ格納部12およびVBS画像格納部16は、1つのハードディスク装置によって構成してもよく、また、MPR画像生成部13、ルート設定部14、VBS画像生成部15および画像処理部17は1つの演算処理回路で構成することができる。また、CT画像データ取り込み部11はMOあるいはDVD等の可搬型の記憶媒体を介してCT画像データを取り込みとしたが、CT装置あるいはCT画像データを保存している院内サーバが院内LANに接続されている場合には、CT画像データ取り込み部11を該院内LANに接続可能なインターフェイス回路により構成し、院内LANを介してCT画像データを取り込むようにしてもよい。   The CT image data storage unit 12 and the VBS image storage unit 16 may be configured by a single hard disk device, and the MPR image generation unit 13, route setting unit 14, VBS image generation unit 15, and image processing unit 17. Can be composed of one arithmetic processing circuit. The CT image data capturing unit 11 captures CT image data via a portable storage medium such as an MO or a DVD. However, a CT apparatus or a hospital server storing the CT image data is connected to the hospital LAN. In such a case, the CT image data capturing unit 11 may be configured by an interface circuit that can be connected to the in-hospital LAN, and CT image data may be captured through the in-hospital LAN.

次に、被検体の3次元領域の画像データに基づいて、体腔外から被検体内の関心部位まで内視鏡2Aの先端部2bを挿入するための、体腔路の挿入経路を設定する経路設定手段を有するルート設定部14および仮想内視鏡画像生成手段を有するVBS画像生成部15について説明する。   Next, based on the image data of the three-dimensional region of the subject, the route setting for setting the insertion route of the body cavity path for inserting the distal end portion 2b of the endoscope 2A from the outside of the body cavity to the site of interest in the subject. A route setting unit 14 having means and a VBS image generating unit 15 having virtual endoscope image generating means will be described.

内視鏡2Aの挿入に先立ち、挿入支援装置5は、CT画像データ取り込み部11によりCT装置で生成された患者の3次元画像データを取り込み、取り込んだ3次元画像データをCT画像データ格納部12に格納する。そして、患者の例えば3つの異なる断面像からなるMPR画像がMPR画像生成部により生成され、ルート設定部14は、このMPR画像の、図2に示す体腔外に近い体腔内の挿入始点A1と、被検体内の関心部位100B近傍の挿入終点E1とが、第2の入力部19により指定されると、挿入始点A1と挿入終点E1を結ぶ体腔路を設定するルート設定処理を行い、内視鏡2Aの挿入経路R1を設定する。挿入経路R1が設定されると、VBS画像生成部15は、設定した経路の連続した2次元の仮想内視鏡画像6dをフレーム単位で生成し、生成した仮想内視鏡画像6dをVBS画像格納部16に格納する。   Prior to the insertion of the endoscope 2A, the insertion support device 5 captures the 3D image data of the patient generated by the CT device by the CT image data capturing unit 11, and the CT image data storage unit 12 stores the captured 3D image data. To store. Then, an MPR image including, for example, three different cross-sectional images of the patient is generated by the MPR image generation unit, and the route setting unit 14 includes an insertion start point A1 of the MPR image in the body cavity close to the outside of the body cavity shown in FIG. When the insertion end point E1 in the vicinity of the region of interest 100B in the subject is designated by the second input unit 19, a route setting process for setting a body cavity path connecting the insertion start point A1 and the insertion end point E1 is performed, and the endoscope A 2A insertion path R1 is set. When the insertion path R1 is set, the VBS image generation unit 15 generates a continuous two-dimensional virtual endoscopic image 6d of the set path for each frame, and stores the generated virtual endoscopic image 6d in a VBS image. Store in unit 16.

なお、仮想内視鏡画像6dはVBS画像生成部15で生成されるが、分岐部の仮想内視鏡画像6dは分岐部のガイド画像として画像処理部17のガイド画像生成手段においても、後述するするように仮想内視鏡V2Aの撮像条件を変えながら生成される。また、画像処理部17のガイド画像生成手段は、分岐部のガイド画像として仮想内視鏡画像6dだけでなく、図4に示す仮想内視鏡模式図画像6J、移動方向表示画像6Hも生成する。また、後述する分岐部のガイド画像であるテンプレート画像6Tも画像処理部17のガイド画像生成手段により生成される。また、仮想内視鏡画像を含むガイド画像の回転処理を行う画像補正手段、および内視鏡画像とガイド画像とを重畳し表示する画像合成手段も画像処理部17に含まれている。   The virtual endoscopic image 6d is generated by the VBS image generation unit 15, but the virtual endoscopic image 6d of the branching unit is also described later in the guide image generation unit of the image processing unit 17 as a guide image of the branching unit. In this way, the image is generated while changing the imaging condition of the virtual endoscope V2A. Further, the guide image generation means of the image processing unit 17 generates not only the virtual endoscope image 6d but also the virtual endoscope schematic diagram image 6J and the moving direction display image 6H shown in FIG. . Further, a template image 6T, which is a guide image of a branching unit described later, is also generated by the guide image generating unit of the image processing unit 17. The image processing unit 17 also includes an image correction unit that performs rotation processing of a guide image including a virtual endoscopic image, and an image synthesis unit that superimposes and displays the endoscopic image and the guide image.

挿入支援装置5は、挿入経路を設定し、VBS画像を生成し格納すると、挿入経路等をモニタ6に表示する。図3は挿入経路等を表示した表示画面6aの例を示す図である。図3に示すように表示画面6aには、患者情報や分岐部の情報等6Aと、内視鏡2Aの挿入経路R1を表示する画像6Bと、および詳細は図示しないVBS画像6C等とが表示される。画像6Bには、3次元画像から生成された患者の気管支画像100Aに重畳して、体腔内の内視鏡2Aの挿入始点A1から、被検体内の関心部位100B近傍の内視鏡2Aの挿入終点E1と、ルート設定部14が設定した内視鏡2Aの挿入経路R1が表示されている。   When the insertion support apparatus 5 sets an insertion path and generates and stores a VBS image, the insertion support apparatus 5 displays the insertion path and the like on the monitor 6. FIG. 3 is a diagram showing an example of the display screen 6a displaying the insertion path and the like. As shown in FIG. 3, the display screen 6a displays patient information, branch information 6A, an image 6B displaying the insertion path R1 of the endoscope 2A, and a VBS image 6C not shown in detail. Is done. In the image 6B, the insertion of the endoscope 2A in the vicinity of the region of interest 100B in the subject from the insertion start point A1 of the endoscope 2A in the body cavity is superimposed on the bronchial image 100A of the patient generated from the three-dimensional image. The end point E1 and the insertion path R1 of the endoscope 2A set by the route setting unit 14 are displayed.

<表示画面の説明>
次に、図4は、モニタ6の表示画面6aの挿入ナビゲーション時の表示形態を示す図である。なお、図1においてはモニタ6は1台のみ図示したが、複数のモニタを用いて異なる表示形態の表示画面を同時に表示することも可能である。
<Description of display screen>
Next, FIG. 4 is a diagram showing a display form at the time of insertion navigation of the display screen 6 a of the monitor 6. Although only one monitor 6 is shown in FIG. 1, it is also possible to simultaneously display display screens having different display forms using a plurality of monitors.

図4に示すように表示画面6aの左側には、挿入経路R1にある気管支の分岐部Jのライブ画像表示エリア6Fにライブ画像6fと、ガイド画像が重畳表示されている。ここで、表示画面6aは4番目の分岐部における表示画面であるため、ガイド画像は、仮想内視鏡模式図画像6J4および移動方向表示画像である矢印画像6Hの2つである。重畳表示するガイド画像は、現在のカメラ位置よりも末梢側の次の分岐部のガイド画像、すなわち、内視鏡の挿入操作において次に到達する分岐部、言い換えれば、体腔路における内視鏡画像に対して当該体腔路における次の分岐部、さらに言い換えれば次にマッチング処理を行う分岐部のガイド画像である。   As shown in FIG. 4, on the left side of the display screen 6a, a live image 6f and a guide image are superimposed and displayed on a live image display area 6F of a bronchial bifurcation J on the insertion path R1. Here, since the display screen 6a is a display screen in the fourth branching section, there are two guide images: a virtual endoscope schematic diagram image 6J4 and an arrow image 6H which is a moving direction display image. The guide image to be superimposed is a guide image of the next branching portion on the distal side from the current camera position, that is, a branching portion that is reached next in the insertion operation of the endoscope, in other words, an endoscope image in the body cavity path Is a guide image of the next branch portion in the body cavity path, in other words, the branch portion that performs the matching process next.

また、重畳表示とは同一の表示エリアに重ねて表示することであり、一般的には異なるレイヤの画像を同時に表示することで重畳表示することができる。なお、これらの画像は画像処理部17の画像合成手段にて処理され重畳表示されている。また、同一の表示画面6aの複数の画像表示エリアのそれぞれに表示することは重畳表示には該当しない。   In addition, the superimposed display is to display the images in the same display area, and in general, the images can be superimposed and displayed by simultaneously displaying images of different layers. Note that these images are processed by the image synthesizing unit of the image processing unit 17 and displayed in a superimposed manner. Further, displaying in each of the plurality of image display areas of the same display screen 6a does not correspond to the superimposed display.

表示画面6aは4番目の分岐部における表示画面であるため、右側のVBS画像表示エリア6Dには、体腔路内で内視鏡2Aのカメラ2aの位置より末梢側の次の分岐部である分岐部J4のVBS画像6d4と、分岐部J4の仮想内視鏡模式図画像(以下、VBS模式図画像という)6J4と、挿入経路R1に沿って進むための経路穴にマーカ6Gを重畳して表示している。VBS画像表示エリア6Dに表示されているVBS模式図画像6J4のVBS画像表示エリア6D内での位置および大きさと、ライブ画像表示エリア6Fに表示されている仮想内視鏡模式図画像6J4のライブ画像表示エリア6F内での位置および大きさとは、同じである。すなわち、VBS画像表示エリア6Dの仮想内視鏡模式図画像6J4のみをライブ画像表示エリア6Fに複写し重畳表示している。そして、ライブ画像表示エリア6Fに表示されているガイド画像とライブ画像表示エリア6Fに表示されているガイド画像とは連動して移動する。このため、術者はライブ画像表示エリア6Fのみに注目していてもVBS画像6dとライブ画像6fのずれを確認できる。   Since the display screen 6a is a display screen at the fourth branch section, the right VBS image display area 6D has a branch that is the next branch section on the distal side from the position of the camera 2a of the endoscope 2A in the body cavity. A marker 6G is superimposed on a path hole for proceeding along the insertion path R1 and displayed as a VBS image 6d4 of the part J4, a virtual endoscope schematic diagram image (hereinafter referred to as a VBS schematic diagram image) 6J4 of the branch part J4 is doing. The position and size of the VBS schematic diagram image 6J4 displayed in the VBS image display area 6D in the VBS image display area 6D, and the live image of the virtual endoscope schematic diagram image 6J4 displayed in the live image display area 6F The position and size in the display area 6F are the same. That is, only the virtual endoscope schematic diagram image 6J4 in the VBS image display area 6D is copied and superimposed on the live image display area 6F. Then, the guide image displayed in the live image display area 6F and the guide image displayed in the live image display area 6F move in conjunction with each other. For this reason, the surgeon can confirm the deviation between the VBS image 6d and the live image 6f even when paying attention only to the live image display area 6F.

表示画面6aの下側のVBS画像表示エリア6Eに表示されている分岐サムネイルVBS画像の中で、VBS画像6d4に対応する6E4の枠が太枠あるいはカラー表示され、他の分岐サムネイルVBS画像と識別可能となっており、術者はVBS画像表示エリア6Dに表示されるVBS画像がどの分岐部の画像かを容易に認識できるようになっている。   Among the branch thumbnail VBS images displayed in the VBS image display area 6E on the lower side of the display screen 6a, the frame 6E4 corresponding to the VBS image 6d4 is displayed in a thick frame or in color, and is distinguished from other branch thumbnail VBS images. The surgeon can easily recognize which branching part the VBS image displayed in the VBS image display area 6D is.

次に、表示画面6aに表示される各画像について説明する。VBS画像は前述のように、気管支100Aの3次元気管支画像データから形成された2次元画像である。言い換えれば、VBS画像は仮想の気管支100Aの管腔を仮想の内視鏡で撮像した仮想の画像である。VBS画像は気管支100Aの全ての管腔箇所について形成可能であるが、挿入支援装置5が画像マッチング処理の際に、表示画面6aに表示するのは、分岐部JのVBS画像である。   Next, each image displayed on the display screen 6a will be described. As described above, the VBS image is a two-dimensional image formed from the three-dimensional bronchial image data of the bronchus 100A. In other words, the VBS image is a virtual image obtained by imaging the lumen of the virtual bronchus 100A with a virtual endoscope. Although the VBS image can be formed for all lumen portions of the bronchus 100A, the insertion support apparatus 5 displays the VBS image of the branch portion J on the display screen 6a during the image matching process.

次に、分岐サムネイルVBS画像とは、VBS画像を縮小し簡略化した画像である。なお、分岐サムネイルVBS画像表示エリア6EはVBS画像選択アイコンの機能も有しており、所望の分岐サムネイルVBS画像を選択することで、VBS画像表示エリアに表示するVBS画像を変更することもできる。   Next, the branch thumbnail VBS image is an image obtained by reducing and simplifying the VBS image. Note that the branch thumbnail VBS image display area 6E also has a function of a VBS image selection icon, and the VBS image displayed in the VBS image display area can be changed by selecting a desired branch thumbnail VBS image.

VBS模式図画像6Jは、VBS画像6dまたは分岐サムネイルVBS画像または3次元気管支画像データを基に形成された各分岐部の末梢側の複数の穴のそれぞれの内壁の輪郭線を示す図形、すなわち、複数の輪郭線図形から構成されている画像である。また、図4には表示されていない内視鏡模式図画像は、内視鏡画像を基に形成された各分岐部の末梢側の複数の穴のそれぞれの内壁の輪郭線を示す図形、すなわち、複数の輪郭線図形から構成されている画像である。   The VBS schematic diagram image 6J is a figure showing contour lines of respective inner walls of a plurality of holes on the peripheral side of each branch portion formed based on the VBS image 6d, the branch thumbnail VBS image, or the three-dimensional bronchial image data, It is the image comprised from several outline figure. In addition, the endoscope schematic diagram image not displayed in FIG. 4 is a figure showing the contour lines of the inner walls of the plurality of holes on the distal side of each branch portion formed based on the endoscope image, that is, It is an image composed of a plurality of contour figures.

移動方向表示画像である矢印画像6Hは、内視鏡画像6fの分岐部の中心位置をVBS画像6dの分岐部の中心位置と一致するために、内視鏡2Aを操作すべき移動方向を術者に示す矢印である。本実施の形態において、矢印画像6Hは内視鏡画像6fの分岐部の中心位置からVBS画像6dの分岐部の中心位置を結んでいるために、矢印画像6Hは、内視鏡2Aを操作すべき移動方向だけでなく移動距離も示している。   The arrow image 6H, which is a moving direction display image, indicates the moving direction in which the endoscope 2A should be operated in order to match the center position of the branch portion of the endoscopic image 6f with the center position of the branch portion of the VBS image 6d. It is an arrow shown to the person. In the present embodiment, since the arrow image 6H connects the center position of the branch portion of the VBS image 6d from the center position of the branch portion of the endoscope image 6f, the arrow image 6H operates the endoscope 2A. Not only the direction of power movement but also the movement distance is shown.

なお、本実施の形態の表示画面6aの変形例として、図5に、内視鏡画像6fと、仮想内視鏡画像6d、仮想内視鏡模式図画像6Jおよび矢印画像6Hをひとつの画面に重畳表示した状態を示す。図5では表示を解りやすくするため仮想内視鏡画像6dは表示していない。仮想内視鏡画像6dは内視鏡画像6fの視認性を妨げることがないように、内視鏡画像6fより薄く目立たないように表示することが好ましい。   As a modification of the display screen 6a of this embodiment, FIG. 5 shows an endoscope image 6f, a virtual endoscope image 6d, a virtual endoscope schematic diagram image 6J, and an arrow image 6H on one screen. The superimposed state is shown. In FIG. 5, the virtual endoscopic image 6d is not displayed for easy understanding of the display. The virtual endoscopic image 6d is preferably displayed so as to be thinner and less conspicuous than the endoscopic image 6f so as not to hinder the visibility of the endoscopic image 6f.

次に、図6は、画像処理部17の構成を説明するための構成図である。画像処理部17は内視鏡画像6fおよびVBS画像等から分岐部の輪郭線図形を抽出し、類似度比較等を行う分岐抽出部17aと、輪郭線図形から模式図画像等のガイド画像等を生成する画像生成部17bと、画像を格納しておく画像格納部17dと、内視鏡画像6fとガイド画像等を重畳表示するための画像合成手段である画像重畳部17cと、ナビゲーションのための各表示画面を生成するナビ画面生成部17eを有する。   Next, FIG. 6 is a configuration diagram for explaining the configuration of the image processing unit 17. The image processing unit 17 extracts the branch line contour figure from the endoscopic image 6f, the VBS image, and the like, compares the similarity, etc., and the guide image such as the schematic diagram image from the contour line figure. An image generation unit 17b to generate, an image storage unit 17d for storing images, an image superimposition unit 17c which is an image composition unit for superimposing and displaying the endoscope image 6f and a guide image, and the like A navigation screen generation unit 17e that generates each display screen is provided.

次に、画像処理部17による各画像の生成方法について説明する。VBS模式図画像6Jは、VBS画像6dまたは分岐サムネイルVBS画像6Eまたは3次元気管支画像データを基に形成される。形成方法は、VBS画像6dまたは分岐サムネイルVBS画像6Eを用い2値化処理による方法と、3次元気管支画像データを用い仮想断面画像から形成する方法がある。   Next, a method for generating each image by the image processing unit 17 will be described. The VBS schematic diagram image 6J is formed based on the VBS image 6d, the branch thumbnail VBS image 6E, or the three-dimensional bronchial image data. As a forming method, there are a method by binarization using the VBS image 6d or the branch thumbnail VBS image 6E and a method of forming from a virtual cross-sectional image using three-dimensional bronchial image data.

<2値化処理によるVBS画像からVBS模式図画像を形成する方法>
まず、図7および図8を用い2値化処理によるVBS模式図画像6Jの形成方法を説明する。図7は2値化処理の過程を説明するための図であり、図8は、分岐サムネイルVBS画像6Eを基にした2値化処理によるVBS模式図画像6Jの形成処理の流れを説明するためのフローチャートである。2値化処理はグレイスケール画像を白黒画像に変換し、白黒画像の境界から輪郭線を抽出する方法である。図8は、入経路にある複数の分岐部のVBS模式図画像6Jを形成するための画像処理部17の動作を示すフローチャートである。
<Method for Forming VBS Schematic Image from VBS Image by Binarization Process>
First, a method of forming a VBS schematic diagram image 6J by binarization processing will be described with reference to FIGS. FIG. 7 is a diagram for explaining the process of the binarization process, and FIG. 8 is a diagram for explaining the flow of the process of forming the VBS schematic diagram image 6J by the binarization process based on the branch thumbnail VBS image 6E. It is a flowchart of. The binarization process is a method of converting a gray scale image into a black and white image and extracting a contour line from the boundary of the black and white image. FIG. 8 is a flowchart showing the operation of the image processing unit 17 for forming the VBS schematic diagram image 6J of a plurality of branch portions on the incoming path.

画像処理部17は、輪郭線の抽出、すなわちグレイスケールの分岐サムネイルVBS画像6Eから、それぞれの穴の輪郭線を抽出し、複数の輪郭線図形からなるVBS模式図画像6Jの形成を開始する。   The image processing unit 17 extracts the contour line, that is, extracts the contour line of each hole from the gray-scale branch thumbnail VBS image 6E, and starts the formation of the VBS schematic diagram image 6J composed of a plurality of contour figures.

<ステップS11>
画像処理部17は、挿入経路にある全ての分岐部JのVBS模式図画像6Jを形成するために、選択する分岐サムネイルVBS画像6Eの番号nの初期値として1を入力する。
<Step S11>
The image processing unit 17 inputs 1 as the initial value of the number n of the branch thumbnail VBS image 6E to be selected in order to form the VBS schematic diagram images 6J of all the branch units J in the insertion path.

<ステップS12>
画像処理部17は、図7(A)に示すように、n番目の分岐サムネイルVBS画像データを読み込む。
<Step S12>
As shown in FIG. 7A, the image processing unit 17 reads the nth branch thumbnail VBS image data.

<ステップS13>
画像処理部17は、図7(B)に示すように、分岐サムネイルVBS画像データの画素データの中で、あらかじめ定めた閾値よりも暗い画素のみを抽出し、当該画素を黒とし、それ以外の画素を白とする2値化処理を行う。挿入する分岐部の奥の領域、すなわち遠い領域は比較的暗い画像として捉えられるため、挿入方向の先にある分岐部の末梢側の管腔断面の輪郭像を得ることができる。
<Step S13>
As shown in FIG. 7B, the image processing unit 17 extracts only pixels that are darker than a predetermined threshold from the pixel data of the branch thumbnail VBS image data, sets the pixel to black, A binarization process is performed for white pixels. Since the region at the back of the branching portion to be inserted, that is, the far region is captured as a relatively dark image, a contour image of the lumen cross section on the distal side of the branching portion ahead of the insertion direction can be obtained.

<ステップS14>
画像処理部17は、図7(C)に示すように、2値となった分岐サムネイルVBS画像データが示す分岐部の各穴の一番外側の輪郭線を抽出する。図7(C)では閉じた輪郭線からなる2つの輪郭線図形が抽出されている。この輪郭線図形からなる模式図がVBS模式図画像6Jである。
<Step S14>
As shown in FIG. 7C, the image processing unit 17 extracts the outermost contour line of each hole of the branch portion indicated by the binary branch thumbnail VBS image data. In FIG. 7 (C), two contour line figures composed of closed contour lines are extracted. A schematic diagram composed of the contour figure is a VBS schematic diagram image 6J.

<ステップS15、S16>
画像処理部17は、番号nを1ずつ増加し、上記と同様の処理を行い、それぞれの分岐部のVBS模式図画像6Jを形成し、挿入経路にある全ての分岐部JのVBS模式図画像6Jを形成したら処理を完了する。
<Steps S15 and S16>
The image processing unit 17 increments the number n by 1 and performs the same processing as above to form the VBS schematic diagram image 6J of each branch unit, and VBS schematic diagram images of all the branch units J in the insertion path When 6J is formed, the process is completed.

<仮想断面画像からVBS模式図画像を形成する方法1>
次に、3次元気管支画像データを用い仮想断面画像からVBS模式図画像6Jを形成する2つの方法について、図9および図10を用いて順に説明する。図9および図10は分岐部J付近の3次元気管支画像データに基づき仮想3次元画像100Vを管腔方向に垂直な視点から観察した図を示している。この仮想画像は、気管支の内壁100VIの情報と、気管支の中心を示す芯線100V1の情報から構成されている。VY1は、芯線上の分岐点を示している。そして、仮想内視鏡先端部V2bの仮想のカメラV2aは、分岐点VY1から予め定めた距離L2の位置の芯線上にある。
<Method 1 for forming VBS schematic diagram image from virtual cross-sectional image>
Next, two methods of forming the VBS schematic diagram image 6J from the virtual cross-sectional image using the three-dimensional bronchial image data will be described in order using FIG. 9 and FIG. 9 and 10 show views of the virtual three-dimensional image 100V observed from a viewpoint perpendicular to the lumen direction based on the three-dimensional bronchial image data in the vicinity of the branch portion J. This virtual image includes information on the inner wall 100VI of the bronchus and information on the core line 100V1 indicating the center of the bronchus. VY1 indicates a branch point on the core wire. The virtual camera V2a at the virtual endoscope distal end V2b is on the core line at a position of a predetermined distance L2 from the branch point VY1.

図9に示す第1の仮想断面画像からVBS模式図画像6Jを形成する方法では、仮想のカメラV2aの位置と分岐点VY1とを結ぶ芯線100V1を延長した線上の、分岐点VY1からの予め定めた距離L1の位置にある点VLを含む前記延長線に対して垂直な平面が、体腔路芯線と交わる点c1およびc2を含む体腔路の断面画像を用いる。すなわち、図9(A)において、CI−CI線で表示されている点c1を含む管腔内壁の仮想断面画像と、CII−CII線で表示されている点c2点を含む管腔内壁の仮想断面画像を、仮想カメラV2aにより撮像した仮想画像が、図9(B)に示す輪郭線図形6JIと輪郭線図形6JIIからなるVBS模式図画像6Jである。なお、距離L1および距離L2はマッチングが確実に行える距離として求め、予め設定しておく。   In the method of forming the VBS schematic diagram image 6J from the first virtual cross-sectional image shown in FIG. 9, a predetermined value from the branch point VY1 on the line obtained by extending the core line 100V1 connecting the position of the virtual camera V2a and the branch point VY1 is predetermined. A cross-sectional image of the body cavity path including the points c1 and c2 where the plane perpendicular to the extension line including the point VL at the distance L1 intersects the body cavity path core line is used. That is, in FIG. 9A, a virtual cross-sectional image of the lumen inner wall including the point c1 displayed by the CI-CI line and a virtual lumen wall including the point c2 displayed by the CII-CII line. A virtual image obtained by capturing the cross-sectional image with the virtual camera V2a is a VBS schematic diagram image 6J including the contour line figure 6JI and the outline figure 6JII shown in FIG. 9B. Note that the distance L1 and the distance L2 are obtained as distances that can be reliably matched, and are set in advance.

<仮想断面画像からVBS模式図画像を形成する方法2>
図10に示す第2の仮想断面画像からVBS模式図画像6Jを形成する方法では、予め定めた分岐点VY1からの芯線距離がL3の位置にある点c3およびc4を含む体腔路に対して垂直方向の断面画像を用いる。すなわち、図10(A)において、CIII−CIII線で表示されている点c3を含む管腔内壁の仮想断面画像と、CIV−CIV線で表示されているc4を含む管腔内壁の仮想断面画像を、仮想カメラのV2aにより撮像した画像が、図10(B)に示す輪郭線図形6JIIIと輪郭線図形6JVIからなるVBS模式図画像6Jである。なお、距離L1および距離L3はマッチングが確実に行える距離として求め、予め設定しておく。
<Method 2 for forming VBS schematic diagram image from virtual cross-sectional image>
In the method of forming the VBS schematic diagram image 6J from the second virtual cross-sectional image shown in FIG. 10, it is perpendicular to the body cavity path including the points c3 and c4 whose core line distance from the predetermined branch point VY1 is at the position of L3. Use cross-sectional images of directions. That is, in FIG. 10A, a virtual sectional image of the lumen inner wall including the point c3 displayed by the CIII-CIII line, and a virtual sectional image of the lumen inner wall including c4 displayed by the CIV-CIV line. Is a VBS schematic diagram image 6J composed of the contour line figure 6JIII and the outline figure 6JVI shown in FIG. 10B. The distance L1 and the distance L3 are obtained as distances that can be surely matched and are set in advance.

なお、輪郭線図形として、上記処理で得られた図形6JI等を、さらに楕円近似して、より簡単な図形としてもよい。   As the contour line figure, the figure 6JI or the like obtained by the above processing may be further ellipsoidally approximated to be a simpler figure.

<第1の移動方向表示画像>
次に、図11から図20を用いて、移動表示画像の形成について説明する。図11から図13は、各模式図画像の各輪郭線図形の外接円を用いた移動方向表示画像を形成する方法を説明するための図であり、図14および図15は移動方向表示画像を形成するための画像処理部17の動作の流れを説明するためのフローチャートであり、図16から図20は移動表示画像を表示した表示画面6aの例を示す図である。
<First moving direction display image>
Next, formation of a moving display image will be described with reference to FIGS. FIGS. 11 to 13 are diagrams for explaining a method of forming a moving direction display image using a circumscribed circle of each contour line figure of each schematic diagram image, and FIGS. 14 and 15 illustrate the moving direction display image. FIG. 16 is a flowchart for explaining an operation flow of the image processing unit 17 for forming, and FIGS. 16 to 20 are diagrams illustrating an example of a display screen 6a displaying a moving display image.

図11(A)は、第1の移動方向表示画像を説明するための図であり、ライブ画像表示エリア6Fを示しており、ライブ画像表示エリア6Fには、ライブ画像6fに、内視鏡模式図画像6Kと、内視鏡模式図画像6Kを構成する輪郭線図形の外接円6KCが重畳して表示されている。   FIG. 11A is a diagram for explaining the first moving direction display image, and shows a live image display area 6F. The live image display area 6F includes a live image 6f and an endoscope model. The graphic image 6K and the circumscribed circle 6KC of the contour line figure constituting the endoscope schematic diagram image 6K are displayed in a superimposed manner.

一方、図11(B)は、VBS画像表示エリア6Dを示しており、この場合にVBS画像表示エリア6Dには、VBS画像6dに、仮想内視鏡模式図画像6Jと、仮想内視鏡模式図画像6Jを構成する輪郭線図形の外接円6JCが重畳して表示されている。すなわち、図12に示す表示レイヤP4に該当する。図12のレイヤP4とレイヤP2とは連動しているため、いずれかのレイヤを回転すると他のレイヤも同じ回転を行う。   On the other hand, FIG. 11B shows a VBS image display area 6D. In this case, the VBS image display area 6D includes a VBS image 6d, a virtual endoscope schematic diagram image 6J, and a virtual endoscope model. A circumscribed circle 6JC of a contour line figure constituting the figure image 6J is superimposed and displayed. That is, it corresponds to the display layer P4 shown in FIG. Since the layer P4 and the layer P2 in FIG. 12 are linked, if any layer is rotated, the other layers also perform the same rotation.

図11(C)は、ライブ画像表示エリア6Fを示しており、ライブ画像表示エリア6Fには、ライブ画像6fに、内視鏡模式図画像6Kと、外接円6KCと、仮想内視鏡模式図画像6Jと、外接円6JCとが重畳表示されているが、説明のためライブ画像6fは表示していない。すなわち、図12に示すように、外接円6KCを表示する表示レイヤP1と、外接円6Jを表示する表示レイヤP2と、ライブ画像6fと内視鏡模式図画像6Kを表示する表示レイヤP3とが重畳して表示されている画像である。矢印画像6hは、外接円6KCの中心から外接円6JCの中心への方向および距離を示している。   FIG. 11C shows a live image display area 6F. The live image display area 6F includes a live image 6f, an endoscope schematic diagram image 6K, a circumscribed circle 6KC, and a virtual endoscope schematic diagram. The image 6J and the circumscribed circle 6JC are superimposed and displayed, but the live image 6f is not displayed for the sake of explanation. That is, as shown in FIG. 12, a display layer P1 that displays the circumscribed circle 6KC, a display layer P2 that displays the circumscribed circle 6J, and a display layer P3 that displays the live image 6f and the endoscope schematic diagram image 6K. It is an image displayed in a superimposed manner. The arrow image 6h shows the direction and distance from the center of the circumscribed circle 6KC to the center of the circumscribed circle 6JC.

図16は、ライブ画像6fに移動方向表示画像である2つの円6KCと6JCが重畳して表示されている表示画面6aを示している。図16に示すように、VBS画像表示エリア6Dには、VBS画像6dに挿入経路に沿って進むための経路穴を示すマーカ6G等が重畳して表示されている。マーカ6Gは、進むための経路穴を明示できるものであれば、穴の輪郭を強調したり、特定の術者の注意を引きやすい色で表示する等、種々のマーカ表示を使用することができる。   FIG. 16 shows a display screen 6a in which two circles 6KC and 6JC, which are moving direction display images, are superimposed on the live image 6f. As shown in FIG. 16, in the VBS image display area 6D, a marker 6G indicating a path hole for proceeding along the insertion path is superimposed on the VBS image 6d. As long as the marker 6G can clearly indicate the path hole to be advanced, various marker displays such as emphasizing the outline of the hole or displaying it in a color that easily attracts the attention of a specific operator can be used. .

次に図14のフローチャートを用いて、画像処理部17の動作の流れを説明する。   Next, the operation flow of the image processing unit 17 will be described with reference to the flowchart of FIG.

ライブ画像6fの表示が開始すると画像処理部17の動作が開始する。   When the display of the live image 6f starts, the operation of the image processing unit 17 starts.

<ステップS31>
画像処理部17は、分岐サムネイルVBS画像表示エリア6Eのアイコン等で選択されたVBS画像を2値化処理して、輪郭線図形を抽出し、仮想内視鏡模式図画像6Jを形成する。
<Step S31>
The image processing unit 17 binarizes the VBS image selected by the icon or the like in the branch thumbnail VBS image display area 6E, extracts a contour line figure, and forms a virtual endoscope schematic diagram image 6J.

<ステップS32>
画像処理部17は、抽出された輪郭線図形の外接円6JCを求める。ここで、外接円とは、全ての輪郭線図形を包含する最小径の円をいう。
<Step S32>
The image processing unit 17 obtains a circumscribed circle 6JC of the extracted outline figure. Here, the circumscribed circle refers to a circle with the smallest diameter that includes all contour line figures.

<ステップS33>
画像処理部17は、外接円6JCをレイヤP2に複写し、ライブ画像表示レイヤP3と重畳する。
<Step S33>
The image processing unit 17 copies the circumscribed circle 6JC to the layer P2, and superimposes it on the live image display layer P3.

<ステップS34>
画像処理部17は、内視鏡画像を2値化処理して、輪郭線図形を抽出し、内視鏡模式図画像6Kを形成する。ここで内視鏡画像とは静止内視鏡画像である。
<Step S34>
The image processing unit 17 binarizes the endoscope image, extracts the contour line figure, and forms the endoscope schematic diagram image 6K. Here, the endoscopic image is a stationary endoscopic image.

<ステップS35>
画像処理部17は、抽出された輪郭線図形の外接円6KCを求める。
<Step S35>
The image processing unit 17 obtains a circumscribed circle 6KC of the extracted contour figure.

<ステップS36>
画像処理部17は、外接円6KCをレイヤP1に複写し、ライブ画像表示レイヤP3と重畳する。
<Step S36>
The image processing unit 17 copies the circumscribed circle 6KC to the layer P1 and superimposes it on the live image display layer P3.

<ステップS37>
画像処理部17は、別のVBS画像が選択されるまで、ライブ画像から静止内視鏡画像を生成し、再び処理を行い、常に新規な状態の外接円6KCの位置をライブ画像表示レイヤP3と重畳する。
<Step S37>
The image processing unit 17 generates a static endoscope image from the live image until another VBS image is selected, performs the process again, and always sets the position of the circumscribed circle 6KC in a new state as the live image display layer P3. Superimpose.

<ステップS38>
画像処理部17は、別の分岐部に到達し、異なるVBS画像が選択された場合には、その分岐部の仮想内視鏡画像を基に処理を継続する。画像処理部17は、終了信号があるまで動作を継続する。
<Step S38>
When the image processing unit 17 reaches another branching unit and a different VBS image is selected, the image processing unit 17 continues the processing based on the virtual endoscopic image of the branching unit. The image processing unit 17 continues to operate until there is an end signal.

術者は、図16に示すように、内視鏡画像の分岐部の外接円6KCの中心が、仮想内視鏡画像の分岐部の外接円6JCの中心と一致するように、内視鏡2Aを操作する。すると、術者は、図17に示すように、容易にライブ画像6fと仮想内視鏡画像6dの分岐点の中心位置を一致することができる。すなわち、この2つの円6KCおよび6JCが、第1の移動方向表示画像である。2つの円の中心位置が一致すると、画像処理部17は誤動作なくマッチング処理を行い、仮想内視鏡画像6dを回転する回転処理を行う。回転処理後は、図18に示したように、仮想内視鏡画像6dとライブ画像6fの表示方向が一致しているため、術者は挿入経路に沿って進むための経路穴を示すマーカ6Gとライブ画像6fとの対応を容易に認識することができる。   As shown in FIG. 16, the surgeon determines the endoscope 2A so that the center of the circumscribed circle 6KC of the branch portion of the endoscopic image coincides with the center of the circumscribed circle 6JC of the branch portion of the virtual endoscopic image. To operate. Then, as shown in FIG. 17, the operator can easily match the center positions of the branch points of the live image 6f and the virtual endoscopic image 6d. That is, these two circles 6KC and 6JC are the first moving direction display images. When the center positions of the two circles coincide with each other, the image processing unit 17 performs matching processing without malfunction and performs rotation processing for rotating the virtual endoscopic image 6d. After the rotation processing, as shown in FIG. 18, since the display directions of the virtual endoscopic image 6d and the live image 6f coincide with each other, the operator 6G indicates a path hole for proceeding along the insertion path. And the live image 6f can be easily recognized.

<第2の移動方向表示画像>
次に、図11、図13、図15および図19を用いて、第2の移動方向表示画像である2つの外接円の中心点を結ぶ矢印画像について説明する。
<Second moving direction display image>
Next, an arrow image that connects the center points of two circumscribed circles that are the second movement direction display images will be described with reference to FIGS. 11, 13, 15, and 19.

図11(D)は、ライブ画像表示エリア6Fを示しており、ライブ画像表示エリア6Fには、ライブ画像6fに、矢印画像6Hとが重畳表示されているが、説明のためライブ画像6fは表示していない。図11(D)の画像は、図13に示すように、3つの表示レイヤP1、P2およびP3が重畳表示されている。図19は、表示画面6aを示し、ライブ画像6fの重畳表示されている矢印画像6Hは、外接円6KCの中心点6Kcと外接円6JCの中心点6Jcを結ぶ矢印である。一方、VBS画像表示エリア6Dには、VBS画像6dに挿入経路に沿って進むための経路穴を示すマーカ6G等が重畳して表示されている。   FIG. 11D shows a live image display area 6F. In the live image display area 6F, an arrow image 6H is superimposed on the live image 6f, but the live image 6f is displayed for the sake of explanation. Not done. In the image of FIG. 11D, as shown in FIG. 13, three display layers P1, P2, and P3 are superimposed and displayed. FIG. 19 shows the display screen 6a, and an arrow image 6H superimposed on the live image 6f is an arrow connecting the center point 6Kc of the circumscribed circle 6KC and the center point 6Jc of the circumscribed circle 6JC. On the other hand, in the VBS image display area 6D, a marker 6G or the like indicating a path hole for proceeding along the insertion path is superimposed and displayed on the VBS image 6d.

次に図15のフローチャートを用いて、画像処理部17の動作の流れを説明する。ステップ51からステップ55までは、図14のフローチャートのステップ31からステップ35までと同じであるため説明を省略する。   Next, the operation flow of the image processing unit 17 will be described with reference to the flowchart of FIG. Steps 51 to 55 are the same as steps 31 to 35 in the flowchart of FIG.

<ステップ56>
円6KCの中心点6Kcから、円6JCの中心点6Jcに至る矢印画像6Hを生成する。
<Step 56>
An arrow image 6H is generated from the center point 6Kc of the circle 6KC to the center point 6Jc of the circle 6JC.

<ステップ57>
矢印画像6HをレイヤP2に表示し、ライブ画像表示レイヤP3と重畳して表示する。
<Step 57>
The arrow image 6H is displayed on the layer P2, and is displayed superimposed on the live image display layer P3.

なお、図13および図15では、円6KCおよび円6JCも、矢印画像6Hとともにライブ画像表示レイヤP3と重畳して表示しているが、図19等に示すように矢印画像6Hのみをライブ画像表示レイヤP3と重畳して表示してもよい。あるいは、図4に示したように、矢印画像6Hと仮想内視鏡模式図画像6Jを重畳してライブ画像表示レイヤP3と重畳して表示してもよいし、内視鏡模式図画像6Kをライブ画像表示レイヤP3と重畳して表示してもよい
なお、円6KCは、内視鏡画像6fから生成された図形であり、仮想内視鏡画像6dから生成されていない。しかし、仮想内視鏡画像6dから生成された円6JCと組み合わさることにより1つのガイド画像を形成するものである。
13 and 15, the circle 6KC and the circle 6JC are also superimposed on the live image display layer P3 together with the arrow image 6H, but only the arrow image 6H is displayed as a live image as shown in FIG. It may be displayed superimposed on the layer P3. Alternatively, as shown in FIG. 4, the arrow image 6H and the virtual endoscope schematic diagram image 6J may be superimposed and displayed on the live image display layer P3, or the endoscope schematic diagram image 6K may be displayed. The circle 6KC is a figure generated from the endoscopic image 6f, and is not generated from the virtual endoscopic image 6d. However, one guide image is formed by combining with the circle 6JC generated from the virtual endoscopic image 6d.

<第3の移動方向表示画像>
次に、第3の移動表示画像として、分岐部の重心点を用いた移動表示画像の形成方法について説明する
図20は、分岐部の重心点を用いて移動表示画像を形成する方法を説明するための図である。図20(A)は、ライブ画像表示エリア6Fを示しており、この場合にライブ画像表示エリア6Fには、ライブ画像6fに、内視鏡模式図画像6Kと内視鏡模式図画像6Kの分岐部の重心位置を示すマーク6Mとが重畳して表示されている。ここで、内視鏡模式図画像6Kは、前述の種々の仮想画像からVBS模式図画像6Jを形成する方法と同様の方法により形成する。
<Third moving direction display image>
Next, a method for forming a moving display image using the barycentric point of the branch part as the third moving display image will be described. FIG. 20 illustrates a method of forming a moving display image using the barycentric point of the branching part. FIG. FIG. 20A shows a live image display area 6F. In this case, the live image display area 6F is divided into a live image 6f and an endoscope schematic diagram image 6K and an endoscope schematic diagram image 6K. A mark 6M indicating the position of the center of gravity of the part is superimposed and displayed. Here, the endoscope schematic diagram image 6K is formed by a method similar to the method of forming the VBS schematic diagram image 6J from the various virtual images described above.

一方、図20(B)は、VBS画像表示エリア6Dを示しており、この場合にVBS画像表示エリア6Dには、VBS画像6dに、仮想内視鏡模式図画像6Jと、仮想内視鏡模式図画像6Jの分岐部の重心位置を示すマーク6Nとが重畳して表示されている。ここで、重心位置とは、ライブ画像またはVBS画像の濃淡パターンを基に決定される位置であり、グレイスケール画像を白黒画像に変換する2値化処理を行い、画像全体に占める黒画素の合計数が一定比率以下になった時の、各黒画素の座標の平均値から求めることができる。   On the other hand, FIG. 20B shows a VBS image display area 6D. In this case, the VBS image display area 6D includes a VBS image 6d, a virtual endoscope schematic diagram image 6J, and a virtual endoscope model. A mark 6N indicating the position of the center of gravity of the branching portion of the graphic image 6J is superimposed and displayed. Here, the barycentric position is a position determined based on the shading pattern of the live image or the VBS image. The binarization process for converting the gray scale image into a black and white image is performed, and the total number of black pixels in the entire image. It can be obtained from the average value of the coordinates of each black pixel when the number falls below a certain ratio.

以下、図21を用いて、画像処理部17による分岐部の重心位置の決定方法の動作について詳細に説明する。
<ステップ61>
画像処理部17が、ライブ画像またはVBS画像を白黒画像に変換する2値処理を行う際の閾値として、予め決められた初期値tを設定する。
Hereinafter, the operation of the determination method of the center of gravity position of the branching portion by the image processing unit 17 will be described in detail with reference to FIG.
<Step 61>
The image processing unit 17 sets a predetermined initial value t 0 as a threshold value when performing binary processing for converting a live image or VBS image into a monochrome image.

<ステップ62>
画像処理部17は、閾値を初期値tとして、2値処理を行い、黒画素の合計数nを算出する。
<Step 62>
The image processing unit 17, a threshold value as an initial value t 0, performs a binary process, calculates the total number n of black pixels.

<ステップ63、ステップ64>
画像処理部17は、ステップ62で算出した黒画素の合計数nが、画面全体の画素数に対して予め定めた比率K(例えば20%)より大きいか小さいかを判定し、大きい場合は、閾値を微少値Δtだけ減少させてから、再度ステップ62に戻り、黒画素の合計数nを算出する。
<Step 63, Step 64>
The image processing unit 17 determines whether the total number n of black pixels calculated in step 62 is larger or smaller than a predetermined ratio K (for example, 20%) with respect to the number of pixels of the entire screen. After the threshold value is decreased by the minute value Δt, the process returns to step 62 again to calculate the total number n of black pixels.

すなわち、ステップ63を通過する状態では、閾値は、黒画素の合計数nが、画面全体の画素数に対して予め定めた比率(例えば20%)より小さくなるように設定される。なお、予め定めた比率Kは通常のライブ画像またはVBS画像を2値化処理した際に、気管支分岐の形状が部分的に抽出されているような値が選択される。   That is, in the state of passing through step 63, the threshold value is set so that the total number n of black pixels is smaller than a predetermined ratio (for example, 20%) with respect to the number of pixels of the entire screen. Note that a predetermined ratio K is selected such that when a normal live image or VBS image is binarized, the shape of the bronchial branch is partially extracted.

<ステップ65、ステップ66>
画像処理部17は、ステップ63の段階で、黒画素の合計数nが、画面全体の画素数に対して予め定めた比率K(例えば20%)より大きいか小さいかを判定し、小さい場合には、閾値を微少値Δtだけ増加させてから、黒画素の合計数nを算出する。
<Step 65, Step 66>
In step 63, the image processing unit 17 determines whether the total number n of black pixels is larger or smaller than a predetermined ratio K (for example, 20%) with respect to the number of pixels of the entire screen. Calculates the total number n of black pixels after increasing the threshold value by a minute value Δt.

<ステップ67、ステップ68>
画像処理部17は、黒画素の合計数nが、画面全体の画素数に対して予め定めた比率K(例えば20%)より大きいか小さいかを判定し、黒画素の比率がKを越えるまで繰り返す。
<Step 67, Step 68>
The image processing unit 17 determines whether the total number n of black pixels is larger or smaller than a predetermined ratio K (for example, 20%) with respect to the total number of pixels on the screen, and until the ratio of black pixels exceeds K. repeat.

<ステップ69>
画像処理部17は、各黒画素a1、a2〜anのそれぞれの画面上の座標値a1(x1、y1)、a2(x2、y2)〜an(xn、yn)を求め、それらの座標値の平均値A((x1+x2+、、+xn)/n、(y1+y2+、、+yn)/n)を算出し、分岐部の重心位置NまたはMとする。
<Step 69>
The image processing unit 17 obtains the coordinate values a1 (x1, y1) and a2 (x2, y2) to an (xn, yn) on the respective screens of the black pixels a1, a2 to an, An average value A ((x1 + x2 +, + xn) / n, (y1 + y2 +, + yn) / n) is calculated and set as the gravity center position N or M of the branch portion.

なお、 図20(C)は、ライブ画像表示エリア6Fを示しており、ライブ画像表示エリア6Fには、ライブ画像6fに、矢印画像6Hとが重畳表示されているが、説明のためライブ画像6fは表示していない。   FIG. 20C shows a live image display area 6F. In the live image display area 6F, the live image 6f and the arrow image 6H are superimposed and displayed. Is not displayed.

術者は、前記の外接円から形成された移動方向表示画像と同様に、内視鏡2Aを操作して、内視鏡先端部2bを矢印画像6Hに示されている移動方向に、矢印画像6Hに示されている移動量だけ移動すると、容易にライブ画像6fと仮想内視鏡画像6dの分岐点の中心位置を一致することが可能となる。   Similarly to the moving direction display image formed from the circumscribed circle, the surgeon operates the endoscope 2A to move the endoscope distal end portion 2b in the moving direction indicated by the arrow image 6H. When the movement amount indicated by 6H is moved, the center positions of the branch points of the live image 6f and the virtual endoscopic image 6d can be easily matched.

なお、矢印画像等による移動方向表示画像の表示とともに、実際に必要な内視鏡先端部の移動量の情報を表示してもよい。例えば、X方向、Y方向にそれぞれ、何mm移動すればライブ画像6fと仮想内視鏡画像6dとの中心位置が一致するという情報である。   In addition to the display of the moving direction display image such as an arrow image, information on the amount of movement of the endoscope tip that is actually necessary may be displayed. For example, it is information that the center positions of the live image 6f and the virtual endoscopic image 6d coincide with each other by how many mm in each of the X direction and the Y direction.

<テンプレート画像6Tによるナビゲーション>
前述のように、移動方向表示画像等のガイド画像のナビゲーションに従った術者の内視鏡操作により、内視鏡画像6fの分岐部の中心位置が、仮想内視鏡画像6fの分岐部の中心位置と一致すると、両画像は、画像処理部17がマッチングしやすい状態となる。このため画像処理部17は、誤動作することなくマッチングし、その結果、仮想内視鏡画像6dを自動的に回転することができる。しかし、上記操作後であってもマッチングできないことがある。
<Navigation by template image 6T>
As described above, the center position of the branch portion of the endoscopic image 6f is determined by the operation of the endoscope according to the navigation of the guide image such as the moving direction display image, at the branch portion of the virtual endoscopic image 6f. If they coincide with the center position, both images are easily matched by the image processing unit 17. For this reason, the image processing unit 17 performs matching without malfunction, and as a result, the virtual endoscopic image 6d can be automatically rotated. However, matching may not be possible even after the above operation.

一方、回転処理を行わなくとも、最初から、ある程度、内視鏡画像6fと仮想内視鏡画像6dとの方向が一致している場合においても、画像処理部17がマッチングに失敗することがある。   On the other hand, even if the rotation process is not performed, even when the directions of the endoscope image 6f and the virtual endoscope image 6d are matched to some extent from the beginning, the image processing unit 17 may fail to match. .

これは、画像処理部17によるマッチング処理には、マッチング処理速度や挿入支援装置装置のコスト等の観点から制約があるためである。具体的には、内視鏡2Aのカメラ2aの気管支内の位置が、仮想内視鏡画像を撮像した仮想のカメラV2aの仮想気管支位置に対して、上下左右方向(XY方向)にずれていてもマッチング可能な範囲に制約がある。また、内視鏡2Aのカメラ2aの気管支内の位置が、仮想内視鏡画像6dを撮像した仮想のカメラV2aの仮想気管支位置に対して、気管支管腔の奥行き方向(Z方向)のずれに対しても、マッチング可能な範囲に制約がある。さらには、前述したように内視鏡2Aのカメラ2aが、空間のどの方向を上にしているかという撮像条件についても、マッチング可能な範囲に制約がある。   This is because the matching processing by the image processing unit 17 is restricted from the viewpoint of the matching processing speed, the cost of the insertion support apparatus, and the like. Specifically, the position in the bronchus of the camera 2a of the endoscope 2A is shifted in the vertical and horizontal directions (XY directions) with respect to the virtual bronchus position of the virtual camera V2a that captured the virtual endoscopic image. There are also restrictions on the range that can be matched. Further, the position of the endoscope 2A in the bronchus of the camera 2a is shifted in the depth direction (Z direction) of the bronchial lumen with respect to the virtual bronchus position of the virtual camera V2a that captured the virtual endoscopic image 6d. Even in this case, there is a restriction on the range that can be matched. Furthermore, as described above, the range in which the camera 2a of the endoscope 2A can be matched is also limited with respect to the imaging condition of which direction in the space is upward.

図22は、内視鏡2Aのカメラ2aの気管支内の位置と内視鏡画像6fの関係等を説明するための図である。図22(A)は、(a)に気管支100A内の内視鏡2Aの位置を示し、(b)に仮想内視鏡画像6dを示し、(c)に内視鏡画像6fを示している。内視鏡2Aのカメラ2aは、仮想内視鏡V2Aの仮想カメラV2aが仮想内視鏡画像6dを撮像した箇所に相当する位置100Iにある。図22(A)の状態の内視鏡2Aであれば、仮想内視鏡画像6dを回転するだけで仮想内視鏡画像6dと内視鏡画像6fはマッチングが可能である。   FIG. 22 is a diagram for explaining the relationship between the position in the bronchus of the camera 2a of the endoscope 2A and the endoscopic image 6f. 22A shows the position of the endoscope 2A in the bronchus 100A, FIG. 22A shows the virtual endoscopic image 6d, and FIG. 22C shows the endoscopic image 6f. . The camera 2a of the endoscope 2A is located at a position 100I corresponding to a location where the virtual camera V2a of the virtual endoscope V2A images the virtual endoscopic image 6d. With the endoscope 2A in the state of FIG. 22A, the virtual endoscopic image 6d and the endoscopic image 6f can be matched only by rotating the virtual endoscopic image 6d.

これに対して、図22(B)に示した状態の内視鏡2Aでは、奥行き方向および上下方向でずれている。このため、内視鏡画像中の分岐部の穴を示す6Kは、仮想内視鏡画像中の分岐部の穴を示す6Lに比べて小さく、さらに少し分岐部の中心がずれている。また、図22(C)に示した状態の内視鏡2Aでは、中心軸がずれている。このため、内視鏡画像中の分岐部の穴を示す6Kは、分岐部の中心がずれている。また、図22(D)に示した状態の内視鏡2Aでは、内視鏡2Aの方向がずれている。このため、内視鏡画像中の分岐部の穴を示す6Kは、分岐部の中心がずれている。   On the other hand, in the endoscope 2A in the state shown in FIG. 22B, there is a shift in the depth direction and the vertical direction. For this reason, 6K which shows the hole of the branch part in an endoscopic image is smaller than 6L which shows the hole of the branch part in a virtual endoscopic image, and the center of a branch part has shifted | deviated a little more. In the endoscope 2A in the state shown in FIG. 22C, the central axis is deviated. For this reason, the center of the branching portion is shifted in 6K indicating the hole of the branching portion in the endoscopic image. Further, in the endoscope 2A in the state shown in FIG. 22D, the direction of the endoscope 2A is shifted. For this reason, the center of the branching portion is shifted in 6K indicating the hole of the branching portion in the endoscopic image.

術者は、内視鏡2Aの位置が、仮想内視鏡V2Aの仮想内視鏡画像撮像位置からずれている場合には、内視鏡2Aを図22(E)の2A1の状態から2A3の状態になるように操作する必要があった。しかし、術者は、どこまで操作すればマッチングが可能であるのかが不明であったため試行錯誤する必要があった。   When the position of the endoscope 2A is deviated from the virtual endoscope image capturing position of the virtual endoscope V2A, the surgeon moves the endoscope 2A from the state 2A1 in FIG. It was necessary to operate to become a state. However, the surgeon had to make trial and error because it was unclear how far the matching could be performed.

本実施の形態の内視鏡装置1におけるテンプレート画像6Tは、前記の制約が具体的に、どれ程の範囲であるか、言い換えれば、その範囲内であればマッチング可能である範囲を、術者に示すガイド画像である。   The template image 6T in the endoscope apparatus 1 according to the present embodiment has a specific range of the above-described restrictions, in other words, a range that can be matched within the range. It is a guide image shown in FIG.

以下、図23から図25を用い、テンプレート図形について説明する。図23はテンプレート図形を生成するための画像処理部17の動作の流れを示すフローチャートであり、図24および図25はテンプレート画像6Tの生成方法を説明するための図である。   Hereinafter, template figures will be described with reference to FIGS. FIG. 23 is a flowchart showing an operation flow of the image processing unit 17 for generating a template graphic, and FIGS. 24 and 25 are diagrams for explaining a method of generating the template image 6T.

最初に、図23のフローチャートにより画像処理部17の画像処理手段によるテンプレート生成動作の流れを説明する。   First, the flow of the template generation operation by the image processing means of the image processing unit 17 will be described with reference to the flowchart of FIG.

<ステップS71>
画像処理部17は、仮想内視鏡の仮想カメラV2aの位置、方向を設定した範囲で変動し、複数の仮想内視鏡画像を生成する。例えば、画像処理部17は、図24に示すように、中心条件の画像6dSに対して、カメラ方向を上下方向および左右方向に変化し、8枚の仮想内視鏡画像6d10〜6d17を生成する。画像処理部17は、さらに、それらの8枚の仮想内視鏡画像6d10〜6d17を中心条件の画像6dSとマッチング処理を行う。マッチングできた時には、さらに大きくカメラ方向を変化し、マッチングできない時は、カメラ方向の変化を小さくする。この処理を繰り返すことで、マッチング可能なカメラ方向の最大の上下方向および左右方向のずれが生じている時の仮想内視鏡画像が得られる。
<Step S71>
The image processing unit 17 varies within a range in which the position and direction of the virtual camera V2a of the virtual endoscope are set, and generates a plurality of virtual endoscope images. For example, as illustrated in FIG. 24, the image processing unit 17 changes the camera direction to the vertical direction and the horizontal direction with respect to the image 6dS of the center condition, and generates eight virtual endoscope images 6d10 to 6d17. . The image processing unit 17 further performs a matching process on the eight virtual endoscopic images 6d10 to 6d17 with the image 6dS of the central condition. When matching is possible, the camera direction is further changed. When matching is not possible, the change in camera direction is reduced. By repeating this process, it is possible to obtain a virtual endoscopic image when the maximum vertical and horizontal shifts in the camera direction that can be matched have occurred.

<ステップS72>
画像処理部17は、各仮想内視鏡画像6dから、それぞれの仮想内視鏡模式図画像6Jを生成する。
<Step S72>
The image processing unit 17 generates each virtual endoscope schematic diagram image 6J from each virtual endoscope image 6d.

<ステップS73>
画像処理部17は、全ての仮想内視鏡模式図画像6Jを重ねて、全ての輪郭線図形を包含する領域を設定する。
<Step S73>
The image processing unit 17 sets an area that includes all the contour line figures by superimposing all the virtual endoscope schematic diagram images 6J.

<ステップS74>
画像処理部17は、全ての輪郭線図形を包含する領域の外縁をテンプレート画像6TAとして記録する。図24に示すように、テンプレート画像6TAは多角形で構成され、仮想内視鏡模式図の全ての輪郭線図形を包含し、マッチング可能範囲の外縁を示すテンプレート画像である。
<Step S74>
The image processing unit 17 records the outer edge of the region including all the contour line figures as the template image 6TA. As shown in FIG. 24, the template image 6TA is a template image that is formed of a polygon, includes all contour lines in the schematic diagram of the virtual endoscope, and shows the outer edge of the matching range.

上記説明では、カメラ方向を変化したが、同様にカメラ位置及び回転方向についても同様の処理を行うことで、マッチング可能な範囲を示すテンプレート画像6Tを生成することができる。すなわち、本実施の形態のテンプレート画像6Tは、仮想画像に基づいて異なる仮想撮像手段の位置および/または方向の仮想内視鏡画像から生成された複数の仮想内視鏡模式図であって、仮想撮像手段の位置および方向が標準条件で撮像された仮想内視鏡画像から生成された標準仮想内視鏡模式図と、同一の分岐部の仮想内視鏡模式図であると画像処理手段が認識できる、すなわちマッチングできる複数の仮想内視鏡模式図を構成する輪郭線図形を包含する画像である。ここで、仮想撮像手段の位置および方向が標準条件とは、管腔の芯線上であって分岐部の形状が認識しやすい位置であって、芯線に平行な方向である。   In the above description, the camera direction is changed. Similarly, the template image 6T indicating the matching range can be generated by performing the same process for the camera position and the rotation direction. That is, the template image 6T of the present embodiment is a schematic diagram of a plurality of virtual endoscopes generated from virtual endoscopic images at different positions and / or directions of virtual imaging means based on the virtual images. The image processing means recognizes that the standard virtual endoscope schematic diagram generated from the virtual endoscopic image captured under the standard conditions of the position and direction of the imaging means and the virtual endoscope schematic diagram of the same branching portion It is an image including contour lines constituting a plurality of virtual endoscope schematic diagrams that can be matched, that is, matched. Here, the standard condition of the position and direction of the virtual imaging means is a position on the core line of the lumen where the shape of the branching portion can be easily recognized and is parallel to the core line.

術者は、ライブ画像6fに重畳して表示されたテンプレート画像6Tの中に、分岐部の穴が含まれるように、内視鏡2Aを操作することで、迅速にマッチング処理を行うことができる。   The surgeon can quickly perform the matching process by operating the endoscope 2A so that the template image 6T displayed superimposed on the live image 6f includes a hole in the branching portion. .

<テンプレート画像6Tの第1の変形例>
次に図25を用いて、テンプレート画像6Tの第1の変形例について説明する。図25は、カメラ位置がずれている場合のテンプレート画像6Tの生成方法を説明するための図である。
<First Modification of Template Image 6T>
Next, a first modification of the template image 6T will be described with reference to FIG. FIG. 25 is a diagram for explaining a method of generating the template image 6T when the camera position is shifted.

画像処理部17は、図25に示すように、中心条件の画像6dSに対して、カメラ位置、すなわち管腔路の奥行き方向位置を変化し、分岐部に近い場合の仮想内視鏡画像6d18および、分岐部に遠い場合の仮想内視鏡画像6d19を生成する。画像処理部17は、さらに、仮想内視鏡画像6d18または仮想内視鏡画像6d19を中心条件の画像6dSと、マッチングさせ、マッチングできた時には、さらに大きくカメラ位置を変化し、マッチングできない時は、カメラ位置の変化を小さくする。この処理を繰り返すことで、マッチング可能なカメラ位置の最近接位置と最遠位置における仮想内視鏡画像6dが得られる。   As shown in FIG. 25, the image processing unit 17 changes the camera position, that is, the position in the depth direction of the lumen path with respect to the image 6dS of the central condition, Then, a virtual endoscopic image 6d19 in the case of being far from the branching unit is generated. The image processing unit 17 further matches the virtual endoscopic image 6d18 or the virtual endoscopic image 6d19 with the image 6dS of the central condition, and when the matching can be performed, the camera position is further changed. Reduce changes in camera position. By repeating this process, a virtual endoscopic image 6d at the closest and farthest positions of the camera positions that can be matched is obtained.

最近接位置における仮想内視鏡画像6dの外縁6Tb1と、最遠位置における仮想内視鏡画像6dの外縁6TB2に囲まれた範囲が、マッチング可能な範囲を示すテンプレート図形6TBである。テンプレート図形6TBは、マッチング可能な範囲の外縁および内縁を示すテンプレート画像6Tの構成要素であり、仮想内視鏡模式図の全ての輪郭線図形を包含する四角形で構成されている。   A range surrounded by the outer edge 6Tb1 of the virtual endoscopic image 6d at the closest position and the outer edge 6TB2 of the virtual endoscopic image 6d at the farthest position is a template figure 6TB indicating a matching range. The template figure 6TB is a constituent element of the template image 6T showing the outer edge and inner edge of the range that can be matched, and is constituted by a quadrangle that includes all the outline figure of the virtual endoscope schematic diagram.

<テンプレート画像6Tの第2の変形例>
次に、図26を用いて、テンプレート画像6Tの第2の変形例について説明する。術者は内視鏡挿入の際に何回か内視鏡2Aの抜き刺しを繰り返すことがある。すなわち、同じ分岐部への内視鏡挿入が複数回行われる。図26(A)の3画像は、画像処理部17が過去に内視鏡画像6fと、マッチングが可能であった3つの仮想内視鏡模式図画像6J20、6J21および6J22を示している。図26(B)は、前記の3つの仮想内視鏡模式図画像中の、2つの穴を示す個々の輪郭線図形をそれぞれ重ね合わせた状態を示す。図26(C)は、前記2つの穴を示す個々の輪郭線図形のそれぞれを包含する範囲の外縁を曲線で近似する状態を示し、図26(D)は、前記曲線から構成されている2つの輪郭線図形により、マッチングが可能であった範囲を示すテンプレート画像6Tを示している。本変形例においては、図26(D)に示す画像を、ライブ画像6fと重畳するテンプレート画像6Tとして使用する。
<Second Modification of Template Image 6T>
Next, a second modification of the template image 6T will be described using FIG. The operator may repeatedly puncture the endoscope 2A several times when inserting the endoscope. That is, the endoscope is inserted into the same branch portion a plurality of times. The three images in FIG. 26A show three virtual endoscope schematic diagram images 6J20, 6J21, and 6J22 that the image processing unit 17 was able to match with the endoscope image 6f in the past. FIG. 26B shows a state in which individual contour line figures indicating two holes in the three virtual endoscope schematic diagram images are superimposed. FIG. 26 (C) shows a state in which the outer edge of a range including each of the contour lines indicating the two holes is approximated by a curve, and FIG. 26 (D) is configured by the curve 2. A template image 6T showing a range in which matching is possible is shown by two contour lines. In the present modification, the image shown in FIG. 26D is used as a template image 6T that is superimposed on the live image 6f.

すなわち、図26(D)は、同一の分岐部において、画像処理部17がマッチング可能であった複数の仮想内視鏡模式図画像6Jの個々の輪郭線図形を包含する曲線で構成されているテンプレート画像6Tである。   That is, FIG. 26 (D) is configured by a curve including individual outline figures of a plurality of virtual endoscope schematic diagram images 6J that can be matched by the image processing unit 17 in the same branch portion. This is a template image 6T.

本変形例のテンプレート画像6Tは、実際にマッチングした実績のある仮想内視鏡模式図画像6Jを基に生成されているために、そのマッチング可能範囲の精度が高い。このため、内視鏡2Aの挿入操作が迅速となる。   Since the template image 6T of this modification is generated based on the virtual endoscope schematic diagram image 6J that has been actually matched, the accuracy of the matching range is high. For this reason, the insertion operation of the endoscope 2A becomes quick.

なお、図26(B)に示す画像をテンプレート画像として用いることも可能である。   Note that the image shown in FIG. 26B can also be used as a template image.

すなわち、過去にマッチングに成功した3つの仮想内視鏡模式図画像中の、2つの穴を示す個々の輪郭線図形をそれぞれ重ね合わせた画像である
また、異なる患者であっても、気管支の分岐部の形状は、それ程大きくは変わらない。このため、過去に行った複数の被検者のマッチングデータから同様の方法で各分岐部のテンプレート画像を生成することも可能である。
That is, it is an image obtained by superimposing individual contour lines indicating two holes in three virtual endoscope schematic diagram images that have been successfully matched in the past. The shape of the part does not change that much. For this reason, it is also possible to generate a template image of each branch part from matching data of a plurality of subjects performed in the past by the same method.

<テンプレート画像6Tの第3の変形例>
次に、図27を用いて、テンプレート画像6Tの第3の変形例について説明する。上記変形例で説明したように、術者は内視鏡挿入の際に何回か内視鏡2Aの抜き刺しを繰り返すことがある。図27(A)の3枚の画像は、画像処理部17が過去に内視鏡画像6fと、マッチングが可能であった3つの仮想内視鏡模式図画像6J30、6J31および6J32を示し、その3枚の画像の中で仮想内視鏡模式図画像6J32が直前のマッチング処理の際の画像である。本変形例において、この前回に画像処理部17がマッチングしたテンプレート画像6Tである仮想内視鏡模式図画像6J32を、ライブ画像6fと重畳するテンプレート画像6Tとして使用する。
<Third Modification of Template Image 6T>
Next, a third modification of the template image 6T will be described using FIG. As described in the above modification, the operator may repeatedly puncture the endoscope 2A several times when inserting the endoscope. The three images in FIG. 27A show three virtual endoscope schematic diagram images 6J30, 6J31, and 6J32 that the image processing unit 17 has been able to match with the endoscope image 6f in the past. Among the three images, the virtual endoscope schematic diagram image 6J32 is an image in the previous matching process. In this modification, the virtual endoscope schematic diagram image 6J32, which is the template image 6T matched by the image processing unit 17 last time, is used as the template image 6T to be superimposed on the live image 6f.

なお、本変形例のテンプレート画像6Tは、マッチング可能範囲を示していないため厳密にはテンプレート画像でないが、テンプレート画像と同様の作用効果を奏するガイド画像であるため、ここではテンプレート画像とよぶ。本変形例のテンプレート画像6Tは、実際にマッチングした直前の仮想内視鏡模式図画像であるために、その近傍ではマッチングできる可能性が非常に高い。このため、本テンプレート画像をガイド画像として用いることにより、内視鏡2Aの挿入操作が迅速となる。   Note that the template image 6T of this modification is not a template image strictly because it does not indicate a matching range, but is a guide image that exhibits the same effects as the template image, and is referred to as a template image here. Since the template image 6T of the present modification is a virtual endoscope schematic diagram image immediately before the actual matching, the possibility of matching in the vicinity thereof is very high. For this reason, by using this template image as a guide image, the insertion operation of the endoscope 2A becomes quick.

<ガイド画像の使い分け>
術者は挿入状態に応じて複数のガイド画像を使い分けることもできるし、。例えば、分岐部に到達した際に内視鏡画像6fと仮想内視鏡画像6dの関係が全く認識できないほどにずれていた場合には、最初に術者は、ガイド画像として移動方向表示画像を選択するとよい。そして、術者が、移動方向表示画像のナビゲーションに従い内視鏡2Aを操作し、分岐部の中心位置があうと、ライブ画像6fと仮想内視鏡画像6d、正確にはライブ画像のフレーム画像および仮想内視鏡画像のそれぞれの模式図画像、が穴形状によりマッチング処理されマッチングに成功すると両画像中の複数の穴の並んでいる方向が一致するように画像補正手段が仮想内視鏡画像6dを回転処理する。
<Different use of guide images>
The surgeon can use different guide images depending on the insertion state. For example, when the relationship between the endoscopic image 6f and the virtual endoscopic image 6d is deviated so as not to be recognized at all when the branch portion is reached, the surgeon first displays the moving direction display image as a guide image. It is good to choose. Then, when the surgeon operates the endoscope 2A according to the navigation of the moving direction display image and the center position of the branch portion is reached, the live image 6f and the virtual endoscopic image 6d, more precisely, the frame image of the live image and When each of the schematic diagram images of the virtual endoscopic image is matched by the hole shape and the matching is successful, the image correcting unit performs the virtual endoscopic image 6d so that the directions in which the plurality of holes in both the images are aligned match each other. Rotate the

回転処理後であっても、分岐部までの距離が長い等の理由で同一の分岐部かどうかのマッチングができない場合には、術者は、ガイド画像としてテンプレート画像を選択するとよい。なお、この段階では少なくとも両画像の分岐部の中心位置は一致しているので、ガイド画像として移動方向表示画像は不要であり選択されることはない。そして、術者が、テンプレート画像のナビゲーションに従い内視鏡2Aを操作し、テンプレート図形が示すマッチング可能範囲内に内視鏡画像中の分岐部を導入するとマッチング処理されマッチングに成功すると正しい挿入経路に従い挿入が行われていることが確認される。   Even after the rotation processing, if the matching of the same branch portion cannot be performed because the distance to the branch portion is long, the operator may select a template image as the guide image. At this stage, at least the center positions of the branching portions of both images coincide with each other, so that the moving direction display image is not necessary and is not selected as the guide image. Then, when the surgeon operates the endoscope 2A according to the navigation of the template image and introduces a branching portion in the endoscopic image within the matching range indicated by the template figure, the matching process is performed. It is confirmed that the insertion is performed.

上記の場合の2回のマッチング処理は、マッチング精度の異なるマッチング処理であり、最初の回転処理のためのマッチング処理は簡単なマッチング処理であり、後の同一の分岐部か否かのマッチングは複雑なマッチング処理となる。簡単なマッチング処理ではライブ画像から自動的にフレーム単位で画像をサンプリングし静止内視鏡画像としてマッチング処理に用いることができるが、複雑なマッチング処理では術者が内視鏡を静止させて自らボタンを操作し静止画像を撮像することが好ましい。   The two matching processes in the above case are matching processes with different matching accuracy, the matching process for the first rotation process is a simple matching process, and the subsequent matching of whether or not the same branching part is complicated Matching process. In simple matching processing, images can be automatically sampled from live images in frame units and used as matching endoscopic images for matching processing. However, in complex matching processing, the operator stops the endoscope and presses the button. It is preferable to take a still image by operating.

<固定手段>
次に、本発明の実施の形態の内視鏡装置1において、内視鏡2Aの先端部2bに先端部2bと体腔路とを固定可能な固定手段を有する内視鏡装置1について説明する。図28は、気管支100の管腔内に挿入されている内視鏡2Aの先端部2bを説明するための図であり、図29は固定手段の構成等を示すブロック図であり、図30は、固定装置2cの動作の流れを説明するためのフローチャートである。
<Fixing means>
Next, in the endoscope apparatus 1 according to the embodiment of the present invention, the endoscope apparatus 1 having fixing means capable of fixing the distal end portion 2b and the body cavity path to the distal end portion 2b of the endoscope 2A will be described. FIG. 28 is a view for explaining the distal end portion 2b of the endoscope 2A inserted into the lumen of the bronchus 100, FIG. 29 is a block diagram showing the configuration of the fixing means, and FIG. It is a flowchart for demonstrating the flow of operation | movement of the fixing device 2c.

図28に示すように、気管支の分岐部100Dまで挿入された内視鏡2Aの先端部2bは、気管支体腔路とを固定可能な固定手段であるバルーン2Cに流体が供給されており、膨張したバルーン2Cにより、内視鏡先端部2bは気管支の管壁と固定されている。バルーン2Cは、伸縮性に富んだ材料であるシリコーンゴムなどで生成されており、流体としては、二酸化炭素や空気を用いることができる。   As shown in FIG. 28, the distal end portion 2b of the endoscope 2A inserted up to the bronchial bifurcation 100D is supplied with fluid to a balloon 2C which is a fixing means capable of fixing the bronchial body cavity and expanded. Endoscope tip 2b is fixed to the bronchial tube wall by balloon 2C. The balloon 2C is made of silicone rubber or the like that is a material rich in stretchability, and carbon dioxide or air can be used as the fluid.

また、図29に示すように、本発明の実施の形態の内視鏡装置1の固定装置2cは、固定具であるバルーン2Cと、バルーン2Cに流体を供給する流体供給部2Dと、固定装置の制御部2Eと、術者が制御部2Eに操作を指示するための3つの操作ボタン(開始ボタン2F1、停止ボタン2F2、解除ボタン2F3)とを有する。固定装置の制御部2Eは、挿入支援装置5の制御部5Bおよび気管支内視鏡2の制御部2Lと信号ケーブルで結ばれている。   As shown in FIG. 29, the fixing device 2c of the endoscope apparatus 1 according to the embodiment of the present invention includes a balloon 2C that is a fixing tool, a fluid supply unit 2D that supplies a fluid to the balloon 2C, and a fixing device. Control unit 2E, and three operation buttons (start button 2F1, stop button 2F2, release button 2F3) for the surgeon to instruct the operation to the control unit 2E. The control unit 2E of the fixing device is connected to the control unit 5B of the insertion support device 5 and the control unit 2L of the bronchoscope 2 by a signal cable.

次に、図30を用いて、固定手段の動作の流れを説明する。   Next, the operation flow of the fixing means will be described with reference to FIG.

内視鏡先端部2bが分岐部100Dの所定位置まで挿入されると固定手段は動作を開始する。   When the endoscope distal end portion 2b is inserted to a predetermined position of the branching portion 100D, the fixing means starts operating.

<ステップS82>
固定装置2cは、開始ボタン2F1からの信号入力があるまで待機している。
<Step S82>
The fixing device 2c stands by until there is a signal input from the start button 2F1.

<ステップS83>
流体制御部2Dは、開始ボタン2F1からの信号入力があると、バルーン2Cに流体を注入開始する。
<Step S83>
When there is a signal input from the start button 2F1, the fluid control unit 2D starts injecting fluid into the balloon 2C.

<ステップS84、S85、S86>
流体制御部2Dは、停止ボタン2F2からの信号があるか(S84)、あるいは、流体圧力が予め定めた既定値以上となったら(S85)、バルーン2Cへの流体注入を中止する(S86)。
<Steps S84, S85, S86>
When there is a signal from the stop button 2F2 (S84) or when the fluid pressure is equal to or higher than a predetermined value (S85), the fluid control unit 2D stops fluid injection into the balloon 2C (S86).

<ステップS87>
固定装置2cは、バルーン2Cが膨張し、内視鏡先端部2bが気管支内壁に固定されている状態であるため、固定完了信号を、挿入支援装置5の制御部5Bおよび気管支内視鏡装置制御部2Lに伝送する。この固定完了信号を受けて、気管支内視鏡装置制御部2Lはカメラ2aにより内視鏡画像6fを撮像し、挿入支援装置5に送信する。挿入支援装置5は、内視鏡画像6fと仮想内視鏡画像等とを比較しマッチング処理を行う。
<Step S87>
Since the fixing device 2c is in a state in which the balloon 2C is inflated and the endoscope distal end portion 2b is fixed to the inner wall of the bronchus, the fixing completion signal is sent to the control unit 5B of the insertion support device 5 and the bronchial endoscope device control. Transmit to unit 2L. In response to this fixing completion signal, the bronchoscope control unit 2L captures an endoscope image 6f by the camera 2a and transmits it to the insertion support device 5. The insertion support apparatus 5 compares the endoscopic image 6f with a virtual endoscopic image or the like and performs matching processing.

<ステップS88>
挿入支援装置5は、マッチング処理が終了すると、マッチング終了信号を固定装置2cに送信する。
<Step S88>
When the matching process is completed, the insertion support device 5 transmits a matching end signal to the fixing device 2c.

<ステップS89>
固定装置2cは、マッチング終了信号を受信すると、流体を大気開放する。すると、バルーン2Cは収縮し、内視鏡先端部2bの気管支内壁への固定は解除される。解除ボタン2F3からの信号入力によっても内視鏡先端部2bの固定は解除される。
<Step S89>
When receiving the matching end signal, the fixing device 2c releases the fluid to the atmosphere. Then, the balloon 2C is deflated, and the fixation of the endoscope distal end portion 2b to the inner wall of the bronchus is released. The fixation of the endoscope distal end portion 2b is also released by a signal input from the release button 2F3.

内視鏡先端部2bは自由に動く状態となり、内視鏡の挿入を継続する。次の分岐部の所定位置まで内視鏡先端部2bが挿入されると、ステップS81からの動作が再び行われる。   The endoscope distal end portion 2b is in a freely moving state, and the insertion of the endoscope is continued. When the endoscope distal end portion 2b is inserted to the predetermined position of the next branching portion, the operation from step S81 is performed again.

本発明の実施の形態の内視鏡装置1においては、内視鏡2Aのカメラ2aにより分岐部100Dの画像を撮像する際に、カメラがぶれることがなく鮮明な画像を撮像することができる。また、術者がカメラの撮像スイッチを操作してから実際の撮像が行われるまでの時間すなわちタイムラグによる撮影対象のズレ等が発生しない。このため、画像処理の際の精度が向上し、内視鏡を目的部位に、より確実にナビゲーションすることができる。   In the endoscope apparatus 1 according to the embodiment of the present invention, when the image of the branching unit 100D is captured by the camera 2a of the endoscope 2A, a clear image can be captured without camera shake. Further, there is no time lag between the time when the surgeon operates the imaging switch of the camera and the time when the actual imaging is performed, that is, a time lag of the imaging target does not occur. For this reason, the accuracy in image processing is improved, and the endoscope can be more reliably navigated to the target site.

また、前記の挿入支援装置5による画像処理等が行われている間、あるいは術者が挿入を中断している間に、患者の咳等により、術者が意図していない内視鏡先端部2bの位置が移動してしまうことがない。このため、内視鏡を目的部位に、より迅速にナビゲーションすることができる。   Further, while the image processing or the like by the insertion support device 5 is being performed, or while the operator is interrupting the insertion, the distal end portion of the endoscope that is not intended by the operator due to the patient's cough or the like The position 2b does not move. For this reason, it is possible to more quickly navigate the endoscope to the target site.

なお、バルーン2C2bは内視鏡先端部に配設するかわりに、オーバーチューブのような内視鏡付属品に組み込んで、内視鏡2Aと組み合わせて使用してもよい。   The balloon 2C2b may be incorporated in an endoscope accessory such as an overtube and used in combination with the endoscope 2A, instead of being arranged at the distal end portion of the endoscope.

<距離計測手段>
次に、本発明の実施の形態の内視鏡装置1においては、気管支の分岐部の内視鏡画像6fを撮像するカメラ2aを、分岐部100Dの分岐点から所定の距離に誘導する距離計測手段2G、2H、2I、2Jを備えていてもよい。図31(A)は距離計測手段2Gを備えた内視鏡2Aを分岐部100Dに挿入している状態を説明するための図であり、図31(B)は、異なる形状の距離計測手段2G、2H、2Iの例を示す図であり、図31(C)は非接触の距離計測手段2Jを備えた内視鏡2Aを分岐部100Dに挿入している状態を説明するための図であり、図31(D)は非接触の距離計測手段2Jにより分岐部までの距離を計測している際の内視鏡画像6fの例を示す図である。
<Distance measuring means>
Next, in the endoscope apparatus 1 according to the embodiment of the present invention, the distance measurement for guiding the camera 2a that captures the endoscopic image 6f of the branching portion of the bronchus to a predetermined distance from the branching point of the branching portion 100D. Means 2G, 2H, 2I, 2J may be provided. FIG. 31A is a diagram for explaining a state in which the endoscope 2A provided with the distance measuring means 2G is inserted into the branching section 100D, and FIG. 31B is a distance measuring means 2G having a different shape. FIG. 31C is a diagram for explaining a state in which the endoscope 2A including the non-contact distance measuring unit 2J is inserted into the branching unit 100D. FIG. 31D is a diagram showing an example of an endoscopic image 6f when the distance to the branch portion is measured by the non-contact distance measuring means 2J.

既に説明してきたように、仮想内視鏡画像6dと内視鏡画像6fを効率的にマッチングするためには、内視鏡画像6dを撮像するカメラ2aの位置が分岐点から所定の距離にあることが重要である。カメラ2aの位置が分岐点から所定の距離より近いと分岐部の穴形状が大きすぎ、カメラ2aの位置が分岐点から所定の距離より遠いと分岐部の穴形状が小さすぎて、いずれの場合も、挿入支援装置5はマッチングがうまくできない場合がある。   As described above, in order to efficiently match the virtual endoscopic image 6d and the endoscopic image 6f, the position of the camera 2a that captures the endoscopic image 6d is at a predetermined distance from the branch point. This is very important. If the position of the camera 2a is closer than a predetermined distance from the branch point, the hole shape of the branch portion is too large, and if the position of the camera 2a is farther than the predetermined distance from the branch point, the hole shape of the branch portion is too small. However, the insertion support apparatus 5 may not be able to perform matching well.

図31(A)に示すように、内視鏡装置1は、気管支の分岐部100Dの内視鏡画像6fを撮像するカメラ2aから、分岐部100Dの分岐点の内壁までの距離を計測できる距離計測手段2Gを有している。距離計測器具2Gは図31(B)に示すように先端部2G2が丸く加工された細長い器具であり内視鏡2Aの鉗子チャンネルを通して内視鏡先端から出力できる。距離計測器具2Gは、位置決め用留め具2G1により所定の長さだけ、内視鏡先端から出力することができ、また、出力している長さを計測することもできる。このため、本実施の形態の内視鏡装置1においては、内視鏡先端部2bを正確に分岐点から所定の距離に誘導できる。このため、仮想内視鏡画像6dとマッチングしやすい内視鏡画像6fを撮像することが容易に、そして迅速に行うことができる。   As shown in FIG. 31A, the endoscope apparatus 1 can measure the distance from the camera 2a that captures the endoscopic image 6f of the bronchial bifurcation 100D to the inner wall of the bifurcation point of the bifurcation 100D. It has measuring means 2G. As shown in FIG. 31B, the distance measuring instrument 2G is an elongated instrument in which the tip 2G2 is rounded and can be output from the endoscope tip through the forceps channel of the endoscope 2A. The distance measuring instrument 2G can output from the endoscope tip by a predetermined length by the positioning fastener 2G1, and can also measure the output length. For this reason, in the endoscope apparatus 1 of the present embodiment, the endoscope distal end portion 2b can be accurately guided to a predetermined distance from the branch point. For this reason, it is possible to easily and quickly capture the endoscopic image 6f that is easily matched with the virtual endoscopic image 6d.

距離計測手段としては、図31(B)に示すアタッチメントタイプ距離計測器具2Hや、組み込みタイプの距離計測器具2Iも用いることができる。あるいは、現行の他の用途がある公知の処置具に目盛りを付ける等の方法により距離計測器具として使用することも可能である。   As the distance measuring means, an attachment type distance measuring instrument 2H shown in FIG. 31B or a built-in type distance measuring instrument 2I can also be used. Alternatively, it can be used as a distance measuring instrument by a method such as calibrating a known treatment instrument having other current applications.

なお、距離計測手段としては、内視鏡2Aのカメラ2aの視野を妨げない手段が好ましく、非接触の距離計測手段2Jが特に好ましい。図31(C)に非接触の距離計測手段2Jを有する内視鏡2Aを示す。非接触の距離計測手段2Jは赤外線等を発信し、その反射波を計測することで距離を計測する手段である。非接触の距離計測2Jでは赤外線や超音波等の可視光領域外の波動を使用するため、実際にどの箇所までの距離を計測しているのか判別が容易でない場合がある。このため、図31(D)に示すように、可視光線で測定箇所を表示することが好ましい。図31(D)は、内視鏡画像6fの例であり、管路6J1と管路6J2とに2分岐している分岐部100Dの分岐点内壁に可視光で距離測定箇所を表示する測定点マーク2Kが表示されている。   The distance measuring means is preferably a means that does not obstruct the field of view of the camera 2a of the endoscope 2A, and the non-contact distance measuring means 2J is particularly preferable. FIG. 31C shows an endoscope 2A having non-contact distance measuring means 2J. The non-contact distance measuring means 2J is a means for measuring the distance by transmitting infrared rays and measuring the reflected wave. Since the non-contact distance measurement 2J uses waves outside the visible light region such as infrared rays and ultrasonic waves, it may not be easy to determine which distance is actually measured. For this reason, it is preferable to display a measurement location with visible light as shown in FIG. FIG. 31D is an example of an endoscopic image 6f, and a measurement point that displays a distance measurement location with visible light on a branch point inner wall of a branch portion 100D that branches into a pipeline 6J1 and a pipeline 6J2. The mark 2K is displayed.

また、挿入支援装置5は、距離計測器具による計測結果からカメラ2aと分岐点が適切な距離の場合にのみ、静止内視鏡画像の撮像が可能となるように制御したり、あるいは、適切距離範囲に入ったことを表示画面6aに表示することも可能である。逆に、挿入支援装置5は、適切距離範囲外の場合には警告を出して術者に知らせることもできる。   In addition, the insertion support apparatus 5 performs control so that a still endoscope image can be captured only when the camera 2a and the branch point are at an appropriate distance from the measurement result of the distance measuring instrument, or at an appropriate distance. It is also possible to display on the display screen 6a that the range has been entered. Conversely, the insertion support device 5 can also alert the operator by issuing a warning if it is outside the appropriate distance range.

<付記事項>
内視鏡挿入支援方法であって、被検体の3次元領域の画像データに基づいて前記被検体内の体腔路の仮想画像を生成する仮想画像生成工程と、前記仮想画像に基づき、前記体腔路の分岐部のガイド画像を生成するガイド画像生成工程と、前記体腔路の内視鏡画像と、前記体腔路で前記内視鏡画像の撮像位置より末梢側の次の分岐部の前記ガイド画像とを重畳し表示する画像合成工程と、画像処理工程を備え、前記ガイド画像は、前記仮想内視鏡画像、仮想内視鏡模式図画像、移動方向表示画像およびテンプレート画像から選ばれる一以上の画像であり、前記画像処理工程は、前記分岐部の前記内視鏡画像の表示方向と前記仮想内視鏡画像と前記ガイド画像との表示方向とを一致させる画像補正工程を備え、前記画像補正工程は少なくとも前記仮想内視鏡画像を含む一以上のガイド画像とを回転する内視鏡挿入支援方法。
<Additional notes>
An endoscope insertion support method, a virtual image generation step of generating a virtual image of a body cavity in the subject based on image data of a three-dimensional region of the subject, and the body cavity path based on the virtual image A guide image generation step of generating a guide image of the branch part, an endoscope image of the body cavity path, and the guide image of the next branch part distal to the imaging position of the endoscope image in the body cavity path And an image processing step, wherein the guide image is one or more images selected from the virtual endoscope image, the virtual endoscope schematic diagram image, the moving direction display image, and the template image. The image processing step includes an image correction step of matching the display direction of the endoscopic image of the branching unit with the display direction of the virtual endoscopic image and the guide image, and the image correction step Is at least said The endoscope insertion aid method for rotating the one or more guide image including a virtual endoscopic image.

本発明は、上述した実施の形態および変形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。   The present invention is not limited to the above-described embodiments and modifications, and various changes and modifications can be made without departing from the scope of the present invention.

本発明の第1の実施の形態の内視鏡装置の構成を示す構成図である。It is a lineblock diagram showing the composition of the endoscope apparatus of a 1st embodiment of the present invention. 挿入経路等を表示した表示画面の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the display screen which displayed the insertion path | route. 挿入経路等を表示した表示画面の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the display screen which displayed the insertion path | route. モニタの表示画面の挿入ナビゲーション時の表示形態を示す図である。It is a figure which shows the display form at the time of the insertion navigation of the display screen of a monitor. モニタの表示画面の挿入ナビゲーション時の表示形態の変形例を示す図である。It is a figure which shows the modification of the display form at the time of the insertion navigation of the display screen of a monitor. 画像処理部の構成を説明するための構成図である。It is a block diagram for demonstrating the structure of an image process part. 2値化処理の過程を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the process of a binarization process. 分岐サムネイルVBS画像を基にした2値化処理によるVBS模式図画像の形成処理の流れを説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the flow of the formation process of the VBS schematic diagram image by the binarization process based on the branch thumbnail VBS image. 分岐部付近の3次元気管支画像データに基づき仮想3次元画像を管腔方向に垂直な視点から観察した図を示している。The figure which observed the virtual three-dimensional image from the viewpoint perpendicular | vertical to a luminal direction based on the three-dimensional bronchial image data near a bifurcation part is shown. 分岐部付近の3次元気管支画像データに基づき仮想3次元画像を管腔方向に垂直な視点から観察した図を示している。The figure which observed the virtual three-dimensional image from the viewpoint perpendicular | vertical to a luminal direction based on the three-dimensional bronchial image data near a bifurcation part is shown. 模式図画像の輪郭線図形の外接円を用いた移動方向表示画像を形成する方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the method of forming the moving direction display image using the circumscribed circle of the outline figure of a schematic diagram image. 模式図画像の輪郭線図形の外接円を用いた移動方向表示画像を形成する方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the method of forming the moving direction display image using the circumscribed circle of the outline figure of a schematic diagram image. 模式図画像の輪郭線図形の外接円を用いた移動方向表示画像を形成する方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the method of forming the moving direction display image using the circumscribed circle of the outline figure of a schematic diagram image. 移動方向表示画像を形成するための画像処理部の動作の流れを説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the flow of operation | movement of the image process part for forming a moving direction display image. 移動方向表示画像を形成するための画像処理部の動作の流れを説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the flow of operation | movement of the image process part for forming a moving direction display image. 移動表示画像を表示した表示画面の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the display screen which displayed the movement display image. 移動表示画像を表示した表示画面の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the display screen which displayed the movement display image. 移動表示画像を表示した表示画面の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the display screen which displayed the movement display image. 移動表示画像を表示した表示画面の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the display screen which displayed the movement display image. 移動表示画像を表示した表示画面の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the display screen which displayed the movement display image. 重心位置決定ための画像処理部の動作の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of operation | movement of the image process part for center-of-gravity position determination. 内視鏡のカメラの気管支内の位置と内視鏡画像の関係等を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the relationship between the position in the bronchi of the camera of an endoscope, and an endoscopic image. テンプレート図形を生成するための画像処理部の動作の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of operation | movement of the image process part for producing | generating a template figure. テンプレート画像6Tの生成方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the production | generation method of the template image 6T. テンプレート画像6Tの生成方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the production | generation method of the template image 6T. テンプレート画像6Tの生成方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the production | generation method of the template image 6T. テンプレート画像6Tの生成方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the production | generation method of the template image 6T. 気管支の管腔内に挿入されている内視鏡の先端部を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the front-end | tip part of the endoscope inserted in the lumen of a bronchus. 固定手段の構成等を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure etc. of a fixing means. 固定装置の動作の流れを説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the flow of operation | movement of a fixing device. 距離計測手段を説明するための図である。It is a figure for demonstrating a distance measurement means. 従来の内視鏡装置の表示画面を示す図である。It is a figure which shows the display screen of the conventional endoscope apparatus.

符号の説明Explanation of symbols

1…内視鏡装置、2…気管支鏡装置、2A…内視鏡、2C…バルーン、2b…内視鏡先端部、5…挿入支援装置、6…モニタ、6F…ライブ画像表示エリア、6G…マーカ、6H…矢印画像、6J…仮想内視鏡模式図画像、6JC、6KC…外接円、6Jc、6Kc…中心点、6a…表示画面、6d…仮想内視像画像、6f…内視鏡画像、100…気管支、P1、P2、P3、P4…レイヤ、R…挿入経路、V2a…仮想カメラ、V2b…仮想内視鏡先端部、VBS画像…仮想内視鏡画像 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Endoscope apparatus, 2 ... Bronchoscope apparatus, 2A ... Endoscope, 2C ... Balloon, 2b ... End-of-endoscope part, 5 ... Insertion support apparatus, 6 ... Monitor, 6F ... Live image display area, 6G ... Marker, 6H ... arrow image, 6J ... virtual endoscope schematic diagram image, 6JC, 6KC ... circumscribed circle, 6Jc, 6Kc ... center point, 6a ... display screen, 6d ... virtual endoscopic image, 6f ... endoscopic image 100, bronchi, P1, P2, P3, P4 ... layer, R ... insertion path, V2a ... virtual camera, V2b ... virtual endoscope tip, VBS image ... virtual endoscopic image

Claims (22)

被検体の3次元領域の画像データに基づいて前記被検体内の体腔路の仮想画像を生成する仮想画像生成手段と、
前記仮想画像に基づき、前記体腔路の分岐部のガイド画像を生成するガイド画像生成手段と、
前記体腔路の内視鏡画像と、前記体腔路で前記内視鏡画像の撮像位置より末梢側の次の分岐部の前記ガイド画像とを重畳し表示する画像合成手段とを備え、
前記ガイド画像は、前記仮想内視鏡画像、仮想内視鏡模式図画像、移動方向表示画像およびテンプレート画像から選ばれる一以上の画像であることを特徴とする内視鏡装置。
Virtual image generating means for generating a virtual image of a body cavity in the subject based on image data of a three-dimensional region of the subject;
Based on the virtual image, a guide image generating means for generating a guide image of a branch portion of the body cavity path;
An image synthesis means for superimposing and displaying the endoscopic image of the body cavity path and the guide image of the next branching portion on the distal side from the imaging position of the endoscopic image in the body cavity path;
The endoscope apparatus, wherein the guide image is one or more images selected from the virtual endoscopic image, a virtual endoscope schematic diagram image, a moving direction display image, and a template image.
画像処理手段を備え、
前記画像処理手段は、前記分岐部の前記内視鏡画像の表示方向と前記仮想内視鏡画像と前記ガイド画像との表示方向とを一致させる画像補正手段を備え、前記画像補正手段は少なくとも前記仮想内視鏡画像を含む一以上のガイド画像とを回転することを特徴とする請求項1に記載の内視鏡装置。
Comprising image processing means,
The image processing means includes image correction means for matching the display direction of the endoscopic image of the branching unit with the display direction of the virtual endoscopic image and the guide image, and the image correction means includes at least the image correction means The endoscope apparatus according to claim 1, wherein the endoscope apparatus rotates one or more guide images including a virtual endoscopic image.
前記画像合成手段は、前記内視鏡画像と内視鏡模式図画像とを重畳し表示することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の内視鏡装置。   The endoscope apparatus according to claim 1, wherein the image synthesizing unit superimposes and displays the endoscope image and an endoscope schematic diagram image. 被検体の3次元領域の画像データに基づいて前記被検体内の体腔路における仮想的な内視鏡画像を生成する仮想内視鏡画像生成手段と、
前記体腔路における内視鏡画像に対して当該体腔路における次の分岐部の仮想内視鏡画像に基づいた仮想内視鏡模式図画像、移動方向表示画像およびテンプレート画像から選ばれる一以上の画像を生成するガイド画像生成手段と、
前記内視鏡画像と前記ガイド画像とを重畳し表示する画像合成手段と、
画像処理手段を備え、
前記画像処理手段は、前記分岐部における前記内視鏡画像と、前記仮想内視鏡画像との比較に基づいて前記仮想内視鏡画像を回転させる画像処理手段を備えることを特徴とする内視鏡装置。
Virtual endoscopic image generation means for generating a virtual endoscopic image in a body cavity in the subject based on image data of a three-dimensional region of the subject;
One or more images selected from a virtual endoscope schematic diagram image, a moving direction display image, and a template image based on the virtual endoscopic image of the next branching portion in the body cavity path with respect to the endoscope image in the body cavity path Guide image generation means for generating
Image composition means for superimposing and displaying the endoscopic image and the guide image;
Comprising image processing means,
The image processing means includes image processing means for rotating the virtual endoscopic image based on a comparison between the endoscopic image in the branching unit and the virtual endoscopic image. Mirror device.
前記内視鏡模式図画像が、前記内視鏡画像の2値化処理により抽出された輪郭線を示す輪郭線図形により構成されていることを特徴とする請求項3または請求項4に記載の内視鏡装置。   The said endoscope schematic diagram image is comprised by the outline figure which shows the outline extracted by the binarization process of the said endoscope image, The Claim 3 or Claim 4 characterized by the above-mentioned. Endoscopic device. 前記仮想内視鏡模式図画像が、前記分岐部より体腔外側に位置する体腔路芯線上の仮想撮像手段の位置より、前記分岐部より末梢側の複数の穴の仮想断面画像を撮像した輪郭線を示す輪郭線図形で構成されていることを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の内視鏡装置。   The virtual endoscope schematic diagram image is an outline obtained by capturing virtual cross-sectional images of a plurality of holes on the distal side of the branching portion from the position of the virtual imaging means on the body cavity core line located outside the body cavity from the branching portion. The endoscope apparatus according to any one of claims 1 to 5, wherein the endoscope apparatus includes an outline figure indicating 前記仮想断面画像が、前記撮像手段位置と前記分岐部の分岐点を結ぶ直線の延長上で、前記直線に対して垂直な平面が前記体腔路芯線と交わる点を含む断面の輪郭線を示す輪郭線図形で構成されていることを特徴とする請求項6に記載の内視鏡装置。   A contour showing a contour of a cross section including a point where a plane perpendicular to the straight line intersects the body cavity core line on an extension of a straight line connecting the imaging means position and the branch point of the branch portion, the virtual cross-sectional image The endoscope apparatus according to claim 6, wherein the endoscope apparatus is configured by a line figure. 前記仮想断面画像が、前記分岐点から同じ芯線距離の点を含む断面の輪郭線を示す輪郭線図形で構成されていることを特徴とする請求項6に記載の内視鏡装置。   The endoscope apparatus according to claim 6, wherein the virtual cross-sectional image is configured by a contour figure indicating a contour of a cross section including a point having the same core distance from the branch point. 前記仮想内視鏡模式図画像が、前記仮想内視鏡画像を基に2値処理により抽出された輪郭線を示す輪郭線図形により構成されていることを特徴とする請求項1から請求項5に記載の内視鏡装置。   6. The virtual endoscope schematic diagram image is configured by a contour line figure showing a contour line extracted by binary processing based on the virtual endoscopic image. The endoscope apparatus described in 1. 前記移動方向表示画像が、前記内視鏡模式図画像の前記分岐部の中心位置から前記仮想内視鏡模式図画像の前記分岐部の中心位置への矢印であることを特徴とする請求項1から請求項9のいずれか1項に記載の内視鏡装置。   2. The moving direction display image is an arrow from a center position of the branch portion of the endoscope schematic diagram image to a center position of the branch portion of the virtual endoscope schematic diagram image. The endoscope apparatus according to any one of claims 9 to 9. 前記内視鏡模式図画像および前記仮想内視鏡模式図画像のそれぞれの前記中心位置が、それぞれの前記分岐部の重心位置であることを特徴とする請求項10に記載の内視鏡装置。   The endoscope apparatus according to claim 10, wherein the center position of each of the endoscope schematic diagram image and the virtual endoscope schematic diagram image is a gravity center position of each of the branch portions. 前記内視鏡模式図画像および前記仮想内視鏡模式図画像のそれぞれの前記中心位置が、それぞれの前記輪郭線図形を包含する外接円の中心点であることを特徴とする請求項10に記載の内視鏡装置。   11. The center position of each of the endoscope schematic diagram image and the virtual endoscope schematic diagram image is a center point of a circumscribed circle including each of the contour line figures. Endoscope device. 前記移動方向表示画像が、前記内視鏡模式図画像および前記仮想内視鏡模式図画像のそれぞれの前記輪郭線図形を包含する外接円であることを特徴とする請求項1から請求項9のいずれか1項に記載の内視鏡装置。   10. The moving direction display image is a circumscribed circle including the contour line figures of the endoscope schematic diagram image and the virtual endoscope schematic diagram image, respectively. The endoscope apparatus according to any one of the above. 前記テンプレート画像は、前記仮想画像に基づく、異なる仮想撮像手段の位置および/または前記仮想撮像手段の方向の前記仮想内視鏡画像であって、前記画像処理手段がマッチング可能な複数の仮想内視鏡模式図の個々の輪郭線図形を包含する画像であることを特徴とする請求項1から請求項13のいずれか1項に記載の内視鏡装置。   The template image is the virtual endoscopic image based on the virtual image at a position of different virtual imaging means and / or a direction of the virtual imaging means, and a plurality of virtual endoscopes that can be matched by the image processing means The endoscope apparatus according to any one of claims 1 to 13, wherein the endoscope apparatus includes an image including each contour line figure in the mirror schematic diagram. 前記テンプレート画像は、同一の分岐部において、前記画像処理手段がマッチング可能であった複数の前記仮想内視鏡模式図画像の個々の輪郭線図形を包含する画像であることを特徴とする請求項2から請求項13のいずれか1項に記載の内視鏡装置。   The template image is an image including individual contour lines of the plurality of virtual endoscope schematic diagram images that can be matched by the image processing means in the same branch portion. The endoscope apparatus according to any one of claims 2 to 13. 前記テンプレート画像は、前記仮想内視鏡模式図の全ての輪郭線図形を包含する画像であることを特徴とする請求項15に記載の内視鏡装置。   The endoscope apparatus according to claim 15, wherein the template image is an image including all contour lines of the virtual endoscope schematic diagram. 前記テンプレート画像は、前記マッチング可能な範囲の外縁を示すことを特徴とする請求項14から請求項16のいずれか1項に記載の内視鏡装置。   The endoscopic device according to any one of claims 14 to 16, wherein the template image shows an outer edge of the matching range. 前記テンプレート画像は、前記マッチング可能な範囲の外縁および内縁を示すことを特徴とする請求項14から請求項16のいずれか1項に記載の内視鏡装置。   The endoscope apparatus according to any one of claims 14 to 16, wherein the template image shows an outer edge and an inner edge of the matching range. 前記ガイド画像は、同一の分岐部において、前回に前記画像処理手段がマッチングした前記ガイド画像であることを特徴とする請求項1から請求項18のいずれか1項に記載の内視鏡装置。   The endoscope apparatus according to any one of claims 1 to 18, wherein the guide image is the guide image previously matched by the image processing unit in the same branch portion. 前記体腔路を撮像する撮像手段を備え、
前記内視鏡が先端部に前記先端部と前記体腔路とを固定可能な固定手段を有することを特徴とする請求項1から請求項19に記載のいずれか1項に記載の内視鏡装置
Comprising imaging means for imaging the body cavity path;
The endoscope apparatus according to any one of claims 1 to 19, wherein the endoscope includes a fixing unit capable of fixing the distal end portion and the body cavity path to a distal end portion.
前記撮像手段が内視鏡画像を撮像する際に、前記固定手段により、前記先端部が前記体腔路に固定されていることを特徴とする請求項20に記載の内視鏡装置。   21. The endoscope apparatus according to claim 20, wherein when the imaging unit captures an endoscopic image, the distal end portion is fixed to the body cavity by the fixing unit. 最初に選択される前記ガイド画像が、前記移動方向表示画像を含む一以上の画像であり、前記画像補正手段による前記ガイド画像の回転処理後に、選択される前記ガイド画像が、前記テンプレート画像を含み、前記移動方向表示画像を含まない一以上の画像であることを特徴とする請求項2から請求項21に記載の内視鏡装置。   The guide image selected first is one or more images including the moving direction display image, and the guide image selected after the rotation processing of the guide image by the image correction unit includes the template image. The endoscope apparatus according to any one of claims 2 to 21, wherein the endoscope apparatus is one or more images not including the moving direction display image.
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