CN102238894B - 内窥镜装置 - Google Patents

Abstract

一种内窥镜装置，其具有：内窥镜，其具有插入部，该插入部在前端侧设有前端部和能自由弯曲的弯曲部；对插入体腔内的前端部的位置进行检测的位置检测部；根据检测出的前端部的位置，从用于探索弯曲部的弯曲方向的多个探索方法之中选择与所检测出的位置对应的探索方法的选择部；通过所选择的探索方法确定弯曲部的弯曲方向的弯曲方向确定部；以及根据所确定的弯曲方向对弯曲部进行弯曲驱动的弯曲驱动部。

Description

内窥镜装置

技术领域

本发明涉及将前端侧设有弯曲部的插入部插入到体腔内，进行内窥镜检查的内窥镜装置。 

背景技术

近些年来，将前端部设有观察单元的插入部插入被检体内能够进行内窥镜检查等的内窥镜在医疗用领域等被广泛应用。 

另一方面，例如将插入部插入大肠那样弯曲复杂的形状的体腔内的情况下，有时需要熟练的插入手技。 

作为内窥镜的插入手技，基本而言是将插入部的前端朝体腔(管腔)延伸的方向插入，而当例如存在急剧弯曲的部位时，有时作为管腔延伸方向的目标位置的管腔暗部(也可简称为暗部)会从内窥镜的观察视野消失。 

因而，为了辅助插入手技，例如在日本特开2003-93328号公报的第1现有例中公开了使用内窥镜图像的明暗的梯度信息，即使在暗部消失的情况下也能检测(探索)应插入的管腔所延伸的方向的装置以及方法。 

另外，WO2008/155828号公报的第2现有例中，预先记录暗部的位置信息，当暗部消失时，根据之前所捕捉的暗部的位置信息，检测插入方向。 

然而，如上述第1现有例所示，仅凭使用明暗的梯度信息有时难以适当探索出应插入的方向。例如，会发生与插入部的前端部的观察单元相邻设置的照明单元的照明状态无法均匀照明管腔内部的情况，因而有时难以根据明暗的梯度信息正确检测出应插入的方向。另外，当采用第2现有例的方法时，当由于插入的手技而使得肠道本身运动的情况下，之前所捕捉的暗部的位置信息就不再起作用了。 

因此，期望提出一种在插入到如大肠那样复杂弯曲的体腔内，暗部消失的情况下，能有助于更为顺利地进行插入方向的探索的内窥镜装置。 

本发明就是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供一种在弯曲的体腔内暗部 消失的情况下，能有助于更为顺利地进行插入方向的探索的内窥镜装置。 

发明内容

解决问题的手段 

本发明的内窥镜装置的特征在于，具有：内窥镜，其具有在前端侧设有前端部与能自由弯曲的弯曲部的插入部；位置检测部，其检测上述插入部所插入的体腔内的上述前端部的位置；选择部，其根据上述位置检测部检测出的上述前端部在体腔内的位置，从用于探索上述弯曲部的弯曲方向的多个探索方法中选择与上述位置对应的探索方法；弯曲方向确定部，其通过上述选择部选择的上述探索方法，确定上述弯曲部的弯曲方向；以及弯曲驱动部，其根据上述弯曲方向确定部确定的弯曲方向，对上述弯曲部进行弯曲驱动。 

附图说明

图1是表示本发明第1实施方式涉及的内窥镜装置的前端构成的图。 

图2是表示内窥镜和弯曲驱动机构的构成的图。 

图3是用表来表示记录于特征信息记录部的特征信息的图。 

图4是表示前额面的图。 

图5是表示将内窥镜的插入部插入大肠内的情形的图。 

图6是表示将内窥镜的插入部插入大肠内时的步骤的流程图。 

图7A是表示图6的探索处理的步骤的流程图。 

图7B是表示选择探索方法的步骤的流程图。 

图8是表示在图7B中选择第1探索方法时弯曲方向的确定处理的步骤的流程图。 

图9是图8的说明图。 

图10是表示弯曲坐标的获得步骤的流程图。 

图11是表示在图7B中选择第2探索方法时弯曲方向的确定处理的步骤的流程图。 

图12是生成图11的弯曲路径的处理的说明图。 

图13是生成不同于图12的弯曲路径的处理的说明图。 

图14是设定针对2个未观察区域的情况的弯曲路径的说明图。 

具体实施方式

下面参照附图说明本发明的实施方式。 

(第1实施方式) 

如图1所示，本发明第1实施方式涉及的内窥镜装置1具有插入体腔内等的内窥镜2、向该内窥镜2提供照明光的光源部3、对内置于内窥镜2中的摄像单元进行信号处理的信号处理部4、内置有对内窥镜2的弯曲部进行弯曲控制的弯曲控制部5等的视频处理器6。 

该内窥镜装置1还具有对设置于内窥镜2的位置检测用的源线圈进行位置检测的传感线圈单元7、通过来自该传感线圈单元7的检测信号生成内窥镜2的插入形状的图像的插入形状检测装置8、分别显示摄像单元拍摄的内窥镜图像和插入形状检测装置8的插入形状检测图像的监视器10A和10B。 

内窥镜2具有插入体腔内的细长的插入部11、设置于该插入部11后端的操作部12、从该操作部12延伸出的通用线缆13，该通用线缆13后端的连接器14以能够自由拆装的方式与视频处理器6连接。 

另外，插入部11具有设置于其前端的硬质的前端部15、与该前端部15的后端相邻并以能自由弯曲的形式设置的弯曲部16、从该弯曲部16的后端延伸至操作部12的前端且具有挠性的长条形挠性管部17。 

操作部12设置有：对上述弯曲部16进行弯曲方向和弯曲角度的指示操作的弯曲用操纵杆18；将插入部11插入到体腔内，当暗部消失且插入方向不明的情况下，进行探索插入方向的探索开始以及探索停止的指示操作的探索指示开关19；以及进行自动插入模式和手动插入模式的选择的插入模式选择开关20。 

该内窥镜2的插入部11内等插通有传输照明光的光导21，该光导21的后端从连接器14突出而成为入射端面。 

内置于光源部3的灯22的照明光经由光圈23和聚光透镜24射入该入射端面。并且，灯22通过由灯驱动电路25提供的灯驱动电源而点亮，产生照明光。 

另外，光圈23由光圈控制电路26控制用于通过照明光的开口量(光圈量)。 

通过光导21传输的照明光从固定于插入部11的前端部15上的光导前端面经由 安装于照明窗上的照明透镜27(参见图2)射出到外部，对体腔内的患处等被摄体进行照明。 

如图2所示，前端部15设有(与照明窗相邻的)观察窗，该观察窗上安装着摄像单元31。 

该摄像单元31具有安装于未图示的透镜框上且成像被摄体的光学像的物镜32、在该物镜32的成像位置配置有其摄像面的作为摄像元件的电荷耦合元件(简称为CCD)33。 

而且，与CCD33连接的电缆插通于插入部11内等，如图1所示，其后端侧经过连接器14的电接点连接到构成信号处理部4的CCD驱动电路36和影像处理电路37。 

CCD驱动电路36产生CCD驱动信号，将该CCD驱动信号施加给CCD33。CCD33通过CCD驱动信号的施加而对在摄像面上成像的光学像进行光电转换，作为CCD输出信号输出。 

该CCD输出信号输入到影像处理电路37，影像处理电路37生成将CCD33的摄像面的光学像作为内窥镜图像显示的影像信号，并输出给监视器10A，从而在监视器10A的显示画面上显示内窥镜图像。 

并且，CCD33配置成与前端部15内的弯曲部16的弯曲方向具有预定的关系。具体而言，将CCD33的摄像面的上方向作为弯曲部16的弯曲上方向。 

另外，该影像信号被输入到光圈控制电路26，该光圈控制电路26以预定周期对该影像信号的亮度信号分量进行积分等，计算出平均亮度。将从该平均亮度的信号中减去与适当亮度相当的基准值后的差分信号作为光圈控制信号，调整光圈23的开口量。然后进行自动调光以使得通过光圈23的照明光量成为基准值。 

另外，影像处理电路37具有通过图像处理来检测内窥镜图中是否存在暗部的暗部检测电路37a。该暗部检测电路37a的是否存在暗部的检测(判定)信息被发送到弯曲控制部5。 

当设定为自动插入插入部11的自动插入模式的情况下，如果暗部消失，则弯曲控制部5转移到将作为目标位置的暗部作为(前端部15应插入或前端部15应指向的)插入方向来进行探索的探索模式，而当在探索模式下检测到暗部时停止探索模式，恢复到将暗部作为目标位置自动插入插入部11的自动插入模式。 

另外，即使在手动的插入手技中，当暗部消失时，如果手术人员操作探索指示开关19，则弯曲控制部5也转移到探索暗部的探索模式。而当在探索模式下检测到暗部时，停止探索模式，恢复到手动的插入手技。 

插入部11内设有未图示的处理工具用通道，该处理工具用通道的后端侧与设置于操作部12的前端附近的处理工具插入口39连通。 

另外，与插入部11的前端部15的后端相邻设置有弯曲部16，设置于视频处理器6内部的弯曲控制部5构成为对图2所示的电动方式的弯曲驱动机构50进行控制。 

构成弯曲部16的多个弯曲块51的沿弯曲部16的长度方向分别相邻的部分通过铆钉52以能自由转动的方式连结。 

各弯曲块51弯曲的方向由设置铆钉52的位置来确定，这里铆钉52交替或按照适当周期分别配置于左右位置和上下位置，能向上下方向和左右方向弯曲。 

并且，图2仅简要示出使弯曲块51向上下方向弯曲的铆钉52。另外，在插入部11内还插通有使弯曲块51向上下方向和左右方向弯曲的角线(弯曲线)53u、53d和531、53r，这些角线53u、53d和531、53r的前端固定安装于前端部15。 

另外，角线53u、53d和531、53r的后端固定于配置在操作部12内的上下弯曲用滑轮54a和左右弯曲用滑轮54b上。 

滑轮54a、54b通过构成进行电动气弯曲驱动的弯曲驱动单元的电动机55a、55b而能向正反方向自由旋转。电动机55a、55b通过电动机驱动部56的电动机驱动信号而被驱动。电动机驱动部56由弯曲控制部5控制。 

并且，图1表示的是将弯曲控制部5设置在视频处理器6的内部的构成例，也可以设置于操作部12的内部等内窥镜2的内部。 

通过电动机驱动部56的电动机驱动信号而驱动的电动机55a、55b使滑轮54a、54b旋转，通过滑轮54a、54b的旋转来牵引角线53u、53d、531、53r，对弯曲部16进行弯曲驱动。 

在使滑轮54a、54b旋转的情况下，对应于滑轮54a、54b的旋转角度来确定角线53u、53d、531、53r的牵引量，并且弯曲部16对应于牵引量而弯曲。因此，通过检测电动机55a、55b或滑轮54a、54b的旋转角或角线53u、53d、531、53r的牵引量(移动量)，能检测弯曲部16的弯曲角。 

本实施方式构成为例如使用安装于电动机55a、55b的轴部的旋转编码器(以下 简称为编码器)57a、57b，经由滑轮54a、54b的旋转角来检测弯曲部16的弯曲角。 

亦即，根据编码器57a、57b的输出信号，能够检测滑轮54a、54b的旋转角、换言之检测出与滑轮54a、54b的旋转角对应的弯曲部16的弯曲角。因此，编码器57a、57b形成对弯曲部16的弯曲形状进行检测的弯曲形状检测单元。 

基于编码器57a、57b的输出信号的滑轮角或弯曲角的检测信号(检测值)被输入到电动机驱动部56。该电动机驱动部56经由弯曲控制部5被输入作为弯曲指示操作单元的操纵杆18的弯曲指示方向和弯曲角的指示值。 

而且该电动机驱动部56对电动机55a、55b进行旋转驱动以使编码器57a、57b的检测值追随指示值(与之一致)。 

弯曲控制部5向电动机驱动部56赋予弯曲指示操作单元的指示值，电动机驱动部56对电动机55a、55b进行旋转驱动，使弯曲部16弯曲到所指示的预定弯曲角度，以使弯曲角的检测值成为指示值。 

手术人员通过设置于操作部12的作为弯曲指示操作单元的操纵杆18进行向上下、左右的任意弯曲方向倾斜移动的操作，从而使得倾斜移动的方向为弯曲指示方向，并且使得该倾斜移动角为弯曲角的指示值。 

手术人员通过进行使操纵杆18向上下、左右任意方向的倾斜移动的指示操作，从而对应于倾斜移动的方向，使得上下方向操纵杆电动机58a和左右方向操纵杆电动机58b进行旋转。 

其旋转角由编码器59a、59b检测出，编码器59a、59b的检测信号作为弯曲方向的信息和弯曲角的指示值被输入到弯曲控制部5。并且，操纵杆电动机58a、58b通过弯曲控制部5控制，并且编码器59a、59b的检测信号也被输入到弯曲控制部5。而且弯曲控制部5将作为编码器59a、59b的检测信号的弯曲方向的信息和弯曲角的指示值输出给电动机驱动部56，控制其动作。 

另外，在插入部11内沿着其长度方向例如以预定间隔配置有源线圈41，与源线圈41连接的信号线如图1所示，经过连接器14的电接点而与设置于视频处理器6内的源线圈驱动电路43连接。 

该源线圈驱动电路43经过信号线向各源线圈41依次施加交流的驱动信号，在各源线圈41周围产生交流磁场。 

另外，如图1所示，在被插入插入部11的未图示的患者所躺的床的周边部等预 定位置处，配置有通过多个传感线圈44构成的传感线圈单元7，通过多个传感线圈44，检测由配置于插入部11内的源线圈41产生的磁场。 

然后，传感线圈44的检测信号通过插入形状检测装置8内的放大器45而放大后，被输入到源线圈位置计算电路46，该源线圈位置计算电路46根据由传感线圈44检测出的信号中的振幅值和相位值计算出各源线圈41的位置。 

通过该源线圈位置计算电路46计算出的位置信息被输入到插入形状计算电路47。该插入形状计算电路47根据将所计算出的各源线圈41的位置连结起来得到的形状来检测插入到体腔内的插入部11的插入形状，将检测出的插入形状模型化后生成插入形状图像信号。 

所生成的插入形状图像信号被输入到监视器10B，在其显示画面上显示插入形状图像。 

并且，如图2所示，前端部15内安装有源线圈41，源线圈位置计算电路46根据安装于前端部15上的多个源线圈41的位置，除了计算前端部15的位置之外，还计算前端部15的周向上的上下、左右等方向中的特定方向。在前端部15内，多个源线圈41以从直线错开的配置关系配置，以便能检测出前端部15的周向。 

通过前端部15内的多个源线圈41的配置，除了能检测前端部15的位置和长度方向(也称作前端部方向)之外，还能检测CCD33的上方向(这与弯曲的上方向一致)。而且，源线圈位置计算电路46将前端部15内的多个源线圈41的位置和方向的信息输出给弯曲控制部5。 

弯曲控制部5具有根据所输入的前端部15内的多个源线圈41的位置和方向的信息，检测前端部15在体腔内的位置以及前端部方向和进行观察或弯曲时的基准方向(具体而言是上方向)的功能。 

亦即，弯曲控制部5具备对被插入插入部11的体腔内的前端部15的位置进行检测的位置检测部5a的功能。并且，也可以构成为源线圈位置计算电路46具有检测前端部15的位置等的位置检测部的功能，弯曲控制部5使用其信息。 

另外，如图1所示，内窥镜装置1具有患者板40，患者板40与源线圈驱动电路43连接。该患者板40通过设置于患者62(参见图4)的腹部等，从而用于患者62的体位的检测。在该患者板40的内部，在板平面上例如设有3个未图示的源线圈，通过源线圈驱动电路43驱动。 

源线圈位置计算电路46检测患者板40的3个源线圈的位置，从而检测患者板40的平面，根据该平面检测患者62的体位。 

该平面与患者62的前额面平行，因此源线圈位置计算电路46具备检测患者62的体位的体位检测单元的功能，并且具备检测患者62的前额面所存在的方向(也被称作前额面方向)的前额面方向检测部46a的功能。其中，前额面指的是沿前后切开患者62的身体的面，在图4左侧的图中示出。 

并且，在本实施方式中，构成为通过使用患者板40，能检测出前额面的方向，然而也可以构成为由手术人员等使用者通过未图示的键盘等输入单元将指定前额面的方向的信息输入到弯曲控制部5。 

通过源线圈位置计算电路46检测出的患者板40的信息被发送给弯曲控制部5。弯曲控制部5具备根据患者62的前额面的信息和前端部15的位置信息以及弯曲部16的弯曲坐标信息，检测前额面相对于插入部11的前端侧部分或弯曲部16的方向的方向检测部5b的功能。 

其中，插入部11的前端侧部分形成为与前端部15以及该前端部15的后端相邻，由形成得比前端部15长的弯曲部16构成，因而能够将弯曲部16视作插入部11的前端侧部分的主要部分。 

换言之，弯曲控制部5的方向检测部5b检测前额面与插入部11的前端部侧的弯曲部16所成的角度。 

并且，通过把1个源线圈设定在作为将插入部11插入体腔内的插入口的例如肛门附近，从而还能用于检测从肛门插入的插入部11的插入长度。也就是说，能根据与该源线圈测出的肛门位置相比位于体腔内侧的插入部11内所配置的源线圈41的位置信息或插入形状，检测插入部11的插入长度。 

另外，即使不使用这种源线圈，通过预先记录将前端部15设定于肛门附近时的配置于前端部15的源线圈的坐标位置，也能根据插入形状检测装置8的检测信息检测插入长度。即，仅凭使用插入形状检测装置8的检测信息，既能检测插入长度，也能检测前端部15在体腔内的位置。 

另外，还可以将在与插入部11的外周面接触的辊的旋转轴上设置了编码器的插入长度检测单元配置于肛门附近，根据该编码器的检测信号检测插入长度。 

另外，在本实施方式中，在记录部61设置参照用信息记录部61a，该参照用信息记录部61a将作为内窥镜2所插入的体腔内的大肠等管腔形状的各种管腔脏器中的各管腔部位(也简称为部位)的特征的特征信息等作为参照用信息进行记录。 

该记录部61例如通过闪存等非易失性存储器、硬盘等构成并与弯曲控制部5连接，弯曲控制部除了对参照用信息进行参照之外，还可以进行追加和更新。还可以将记录部61设置于弯曲控制部5的内部。 

在把插入部11插入了大肠等管腔脏器内的情况下，当暗部消失、为了探索插入方向而进行了探索模式的转移或探索指示的情况下，弯曲控制部5参照前端部15在体腔内的位置周围的管腔部位的特征信息等。 

而且弯曲控制部5使用适合于该管腔部位的探索方法来探索插入方向(即暗部)，支援顺畅进行向体腔内的插入。 

另外，在进行后述的插入手技作业时，弯曲控制部5将作为插入部11的前端侧的弯曲坐标信息的弯曲坐标位置(也称作弯曲坐标)的信息记录于记录部61。因此，在该记录部61中设有记录包含当前在内的以往弯曲坐标信息的弯曲坐标信息记录部61b。并且，在记录部61中还设有记录弯曲控制部5进行探索处理时的控制程序的程序记录部61c。控制弯曲部5按照该控制程序进行探索处理等。 

图3表示管腔形状的管腔脏器例如大肠的情况下的特征信息的具体例子。对于大肠中的直肠、S状结肠、下行结肠、脾弯曲、横行结肠、肝弯曲、上行结肠的各管腔部位，预先调查是否固定、是否是大致直线状、是否沿着前额面这样的医学特征信息，并记录于记录部61的参照用信息记录部61a中。 

例如，对于直肠，关于是否(整体)固定、是否为大致直线状、是否沿着前额面各特征，由于是固定的因而固定该项为○，由于并非大致直线状因而该项为×，由于沿着前额面因而该项为○。 

另外，对于S状结肠，关于是否固定、是否为大致直线状、是否沿着前额面各特征，由于没有被固定因而该项为×，由于并非大致直线状因而该项为×，由于没有全体(仅一部分)沿着前额面因而该项为△。 

另外，为了应对在前端部15位于这些各管腔部位的状态下(暗部消失)而需要进行探索(插入方向)的情况，在该参照用信息记录部61a中从多个探索方法(第1探索方法和第2探索方法)中记录了分别适合于该管腔部位的探索方法。 

而且在探索插入方向的情况下，弯曲控制部5选择记录于参照用信息记录部61a 中的探索方法进行探索处理。即，弯曲控制部5具备从多个探索方法中自动选择适合于管腔部位的探索方法的选择部5c的功能。 

如上，在本实施方式中，当进行插入手技时暗部消失的情况下，成为按照图3所示的医学特征等参照用信息进行探索处理的探索模式。而当暗部消失的情况下，根据预先准备好的多个探索方法，按照暗部消失时前端部15的位置周围的管腔部位的特征，采用适当的探索方法。 

在广义而言，当暗部消失时，选择部5c根据位置检测部5a所检测出的插入部11的前端部15在体腔内的位置，从为了探索弯曲部16的弯曲方向而预先准备的多个探索方法中选择与上述位置对应的适当的探索方法。 

除了使用插入形状检测装置8的插入形状的信息和前端部15的位置信息之外，还使用插入长度，能够高精度地确定前端部15在体腔内的位置周围的管腔部位。 

在图3中，用La、Lb、...、Lg表示从作为插入口的肛门到直肠、S状结肠、...、上行结肠的插入长度，能够根据这些插入长度确定前端部15所到达的位置周围的管腔部位。还能根据该图3所示的参照用信息，确定适合于所确定的各管腔部位的探索方法。因此参照用信息也是根据位置检测部5a检测出的前端部15在体腔内的位置来确定该位置周围的管腔部位的确定信息。另外，参照用信息记录部61a还兼具记录确定信息的信息记录部的功能。 

并且，弯曲控制部5具备通过所选择的探索方法确定使弯曲部16弯曲的弯曲方向的作为弯曲方向确定单元的弯曲方向确定部5d的功能。图4表示前额面的说明图。 

图4左侧所示的沿前后切开患者62的身体的面为前额面，该前额面的意义与侧剖面相同。并且，该前额面是与左右对称地切开身体的面或作为与之平行的面的矢状面垂直的面。 

图4的右侧表示患者62仰面朝天(脸朝下也可)时的情形。当患者62仰面朝天时，图3所示的直肠等处于沿着前额面的位置。因此如图5所示，当患者62被设定为仰面朝天的状态时，当把插入部11插入到大肠64内部的例如直肠内的情况下，如果使插入部11的前端侧的弯曲部16沿着前额面弯曲，则直肠会位于沿着其前额面的位置，因此能顺畅地进行向该深部侧的插入。 

如上，当处于沿着前额面的管腔部位的情况下，使用该特征沿着前额面进行插入方向的探索，从而与不使用该特征时相比能更为顺畅地进行插入。 

如后文使用图8和图9所述，采用第1探索方法的情况下，弯曲控制部5的方向检测部5b根据患者62的前额面的信息和插入部11的前端侧的弯曲信息检测弯曲部16中前额面的方向，沿着前额面探索插入方向。 

另一方面，当是S状结肠那样为S状结肠整体未沿着前额面的管腔部位的情况下，选择使用与第1探索方法不同的第2探索方法。这种情况下，如后文使用图10和图11所述，参照之前的弯曲位置信息，以使弯曲部16向以往没有弯曲过的方向弯曲的方式确定弯曲方向，探索插入方向。 

如上，在本实施方式中，对于插入部11插入到所插入的体腔内的大肠64那样的管腔脏器中而暗部消失从而需要进行探索的情况，事先准备好与需要探索的前端部15所位于的管腔部位的特征对应的多个探索方法，按照管腔部位的特征选择使用适当的探索方法，能够支援顺畅的插入。 

接着参照图6的流程图说明本实施方式的动作。如图1所示，将内窥镜2的连接器14与视频处理器6连接，将插入形状检测装置8与视频处理器6连接并接通电源，将视频处理器6、插入形状检测装置8设定为工作状态。 

另外，如上所述，通过记录将前端部15设置于肛门附近的状态下前端部15的位置，从而还能检测出此后插入部11在大肠内部的插入长度。并且在以下的说明中，例如假设设定为自动插入模式的情况来进行说明。 

这种情况下，弯曲控制部5以使得内窥镜图像中的暗部成为插入方向的目标位置的方式确定弯曲部16的弯曲方向，构成弯曲驱动单元的电动机55a、55b向所确定的方向对弯曲部16进行弯曲驱动。然后手术人员把持插入部11的基端侧进行将插入部11的前端侧推入大肠内部的作业。 

如步骤S11所示，为了进行患者62的例如大肠内部的内窥镜检查，手术人员从肛门将内窥镜2的插入部11的前端部15插入直肠内。 

当手术人员将插入部11的前端部15插入直肠的深部侧时，如步骤S12所示，影像处理电路37的暗部检测电路37a根据摄像单元31所拍摄的内窥镜图像，使用图像处理检测暗部，将是否存在该暗部的检测结果发送给弯曲控制部5。 

另外，在步骤S13中，弯曲控制部5例如按照摄像单元31的每个摄像周期(也可以为与之不同的周期)获得插入部11的前端侧的弯曲部16的弯曲坐标并记录于记录部61。这样就能够与插入部11的前端侧插入到大肠64的深部侧的动作联动地进 行步骤S12的暗部检测和步骤S13的弯曲坐标的获得处理。 

通过该步骤S13的处理而记录的信息用于采用后述第2探索方法的情况，后面会使用图10说明其详细情况。 

另外，如下一步骤S14所示，弯曲控制部5按照步骤S12中是否存在暗部等进行是否进行探索处理的判定。 

当无法根据内窥镜图像检测出暗部的图像而无法确定插入方向的情况下，如步骤S15所示，弯曲控制部5开始并执行探索处理。在下一步骤S16中，弯曲控制部5进行是否停止探索处理的判定。 

通过按照前端部15所位于的管腔部位，进行适合于该管腔部位的探索处理，从而提高能设定为能顺畅检测暗部的状态的可能性。当通过暗部检测电路37a检测到暗部时，弯曲控制部5进行停止探索处理的判定。并且，在手术人员进行了停止探索处理的指示操作时，弯曲控制部5也进行停止探索处理的判定。 

当步骤S16中判定结果为不停止探索处理的情况下，返回步骤S15的处理，继续进行探索处理。 

当在步骤S14中不进行探索处理的情况下以及步骤S16中停止了探索处理的情况下，进入步骤S17的处理，在该步骤S17中，弯曲控制部5等待手术人员将插入部11从之前的状态起插入较短的预定量。例如，弯曲控制部5使用插入长度的检测进行步骤S17的处理。并且，也可以不进行步骤S17的处理，直接进入步骤S18。 

在步骤S17之后，在步骤S18中，弯曲控制部5进行是否结束插入的判定。当完成了插入到例如大肠的上行结肠等最终的插入目标位置或插入目标部位的情况下，手术人员进行插入结束的指示操作，一边进行拔出插入部11的操作，一边观察内窥镜图像一边进行内窥镜检查。 

并且，也可以是手术人员预先设定作为目标的插入长度并赋予给弯曲控制部5，当所检测出的插入长度达到作为目标的插入长度的情况下，弯曲控制部5结束自动插入。 

没有进行插入结束的指示操作的情况下，返回步骤S12的处理，重复相同的工作。而当进行了插入结束的指示操作的情况下，结束图6的控制动作。执行图6的步骤S15的探索处理的开始及其探索方法时，根据在开始该探索处理的时刻插入部11的前端部15在大肠内的位置，检测(确定)该位置所到达的管腔部位。 

基于前端部15所到达的位置的管腔部位的检测可以使用(插入部11)向体腔内的插入长度。 

为了更高精度检测前端部15所到达的位置的管腔部位，可以按照本发明人提出的特愿2008-259882号中图10的流程图所述方法来进行。 

在该特愿2008-259882号中，根据插入长度、前端部15所朝向的方向角、弯曲量、弯曲方向角或插入部曲率半径最大值中的至少2个以上的值，检测前端部15的位置。而且对于仰面躺在床上的状态下的患者，使用与床面平行的平面等的信息，检测(确定)作为前端部15所到达的位置的体腔内部位的管腔部位。 

下面通过图7A的流程图说明图6的步骤S15的探索处理。 

当开始探索处理时，在最开始的步骤S21中，弯曲控制部5从插入形状检测装置8获得内窥镜2的插入形状的信息。此时，弯曲控制部5例如根据来自插入形状检测装置8的源线圈位置计算电路46的配置于前端部15的多个源线圈41的位置信息，获得前端部15的位置、作为前端部的长度方向的前端部方向、CCD33的上方向(弯曲部16的弯曲的上方向)的信息。 

在接下来的步骤S22中，弯曲控制部5获得弯曲坐标的信息。具体而言，弯曲控制部5从编码器57a、57b获得与当前的弯曲部16的弯曲角对应的滑轮角。 

然后在下一步骤S23中，弯曲控制部5选择探索方法。通过图7B说明该探索方法的选择。开始该探索方法后，如步骤S27所示，弯曲控制部5例如根据插入长度确定开始探索时前端部15所处的管腔部位。 

然后，在下一步骤S28中，弯曲控制部5按照图3所示的管腔部位，从第1探索方法或第2探索方法中选择适合于该管腔部位的探索方法。即，如图3所示，弯曲控制部5选择第1或第2探索方法作为适合于暗部消失而开始探索时前端部15所处的管腔部位的特征的探索方法。 

如上结束图7B的探索方法的选择处理，进入到图7A的步骤S24的处理。在步骤S24中，弯曲控制部5执行所选择的探索方法(具体而言是第1探索方法或第2探索方法)。弯曲控制部5的弯曲方向确定部5d按照所选择的探索方法，确定使弯曲部16弯曲的弯曲方向。 

后面使用图8、图10说明确定弯曲方向的处理。而且，弯曲控制部5将向所确定的弯曲方向驱动弯曲部16的控制信号输出给电动机驱动部56。如步骤S25所示，电动机驱动部56经由作为弯曲驱动单元的电动机55a、55b向步骤S24中确定的弯曲方向对弯曲部16进行弯曲驱动。

在接下来的步骤S26中，弯曲控制部5进行是否满足停止探索处理的条件的判定。而当不满足该条件的情况下，返回步骤S21的处理，反之当满足该条件的情况下停止该探索处理，结束图7A的处理，进行图6的步骤S17的处理。 

接着，具体说明通过图7A的步骤S23中的探索方法的选择而选择的探索方法或通过图7B的步骤S28选择的第1探索方法或第2探索方法。 

图8表示通过图7B的步骤S28选择了第1探索方法时确定弯曲方向的控制步骤。在图8所说明的第1探索方法中，以使插入部11的前端侧的弯曲部16沿着与前额面大致平行的平面弯曲的方式确定弯曲方向(作为探索方法)。 

当开始了第1探索方法时的弯曲方向的确定处理后，在图8所示的最开始的步骤S31中，弯曲控制部5进行(弯曲部16的前端侧的)前端部方向是否与前额面大致平行的判定。该判定是由弯曲控制部5的方向检测部5b使用前额面的信息和图7A的步骤S21、S22的信息进行的。 

并且，上述前端部方向是沿着插入部11的前端部15的长度方向的作为前方侧的方向(图9(A)中通过矢量V来表示)，包含该前端部方向的平面能被视作包含弯曲部16的前端侧的平面。 

弯曲控制部5进行前端部方向是否与前额面大致平行、具体为是否在±10°以内平行的判定。 

如图9(A)所示，通过为了进行该步骤S31的判定而使用的步骤S21，获得前端部15的坐标(位置)C(Cx、Cy、Cz)、前端部方向V(Vx、Vy、Vz)、CCD33的上方向R(Rx、Ry、Rz)的信息。其中，例如由(Cx、Cy、Cz)表示坐标C的X、Y、Z分量。 

并且，当处于仰卧体位时，采用以仰卧体位载置有患者62的床的上方向作为Z方向的坐标系的情况下，前额面的法线方向为(0，0，1)。 

当作为插入部11的前端侧部分的前端部15和弯曲部16横放于前额面上的情况下，弯曲部16的前端侧的前端部方向与前额面的法线构成的角度为90°。通常情况下，前额面与前端部方向构成的角度为90-(前端部方向与前额面的法线构成的角度)。 

而且，当该构成的角度在±10°以内、即满足前端部方向与前额面大致平行的条件的情况下，弯曲控制部5判定为弯曲部16处于前额面上。 

不符合该条件的情况下，进入步骤S32，在该步骤S32中，弯曲控制部5以将前额面的法线的反方向设定为驱动方向的方式确定弯曲方向，结束图8的处理。 

另一方面，当在步骤S31中判定结果为前端部方向与前额面大致平行的情况下，进入步骤S33。此时，弯曲控制部5以使得弯曲部16在维持与前额面大致平行的状态下弯曲的方式确定弯曲方向。 

图9(A)以三维形式表示判定结果为前端部方向与前额面大致平行的情况下插入大肠64的插入部11的前端侧的情形。大肠64的肠道与前额面大致平行，而且插入部11的前端侧也与该前额面大致平行。 

为了确定弯曲方向，弯曲控制部5在图9(A)上在前端部15的位置(其坐标C)上暂时设定以前端部方向(矢量V)为法线方向的假想平面Ph，求出该假想平面Ph与前额面的交叉线L。另外，在图9(A)中，用矢量R表示弯曲的上方向(即CCD33的上方向)。 

另外，如图9(B)所示，弯曲控制部5在假想平面Ph中，计算与前额面的交叉线L相对于弯曲的左右方向的旋转角度θ。并且在图9(B)中表示出上方向与弯曲的上方向(即CCD33的上方向)一致的状态。 

接着，弯曲控制部5如图9(C)中用双点划线的箭头所示那样，使图9(B)所示的交叉线L平行移动，如该图9(C)所示，以通过滑轮角所示的当前的弯曲位置W的方式设定直线SL。 

然后，弯曲控制部5以沿着从当前的弯曲位置W到该直线SL的端点的距离短的直线端点移动的方式确定弯曲方向。图9(C)的情况下为箭头A所示的方向。另外，当前端部15到达端点、即弯曲可动范围的最大位置的情况下，以将该方向反转的方式确定弯曲方法。这样，在沿着前额面的方向上依次确定弯曲方向。 

此时的确定步骤与图8的步骤S33～S37对应。 

在步骤S33中，弯曲控制部5判定是否为初次的(确定弯曲方向的)处理。如果判定为是初次的处理，则如图9(C)所示，将从当前的弯曲位置W沿着直线SL向箭头A所示右上方向(接近能弯曲范围的最大位置的方向)移动的弯曲方向确定为弯曲部16的弯曲方向(步骤S34)。 

该步骤S34之后进入步骤S35。另外，当步骤S33中并非初次处理时进入步骤S35，在该步骤S35中，弯曲控制部5进行是否到达了弯曲可动范围的最大位置的判定。 

图9(C)的情况下，相当于进行是否到达了直线SL的右上端点(弯曲可动范围的最大位置)的判定。不满足步骤S35的判定的情况下，如步骤S37所示，将前额面的平行方向确定为弯曲方向(驱动方向)，结束图8的处理。 

另一方面，当满足步骤S35的判定的情况下，如步骤S36所示将弯曲方向反转，进入步骤S37的处理。 

在第1探索方法中如下进行弯曲方向的确定处理。即，使用管腔部位沿着前额面的特征，以沿着该前额面对弯曲部16进行弯曲驱动的方式确定弯曲方向，从而能够顺畅地进行暗部消失时对插入方向的探索。 

接着参照图10和图11说明第2探索方法。第2探索方法对以往没有弯曲过的(即没有观察到的)方向进行探索。换言之，第2探索方法参照过往的弯曲履历，向以往没有弯曲过的弯曲方向弯曲来探索插入方向(作为探索方法)。 

因此，首先进行图10的弯曲坐标的取得处理。开始了该弯曲坐标的取得处理后，在最开始的步骤S41中，弯曲控制部5经由编码器57a、57b获得滑轮54a、54b的滑轮角。 

在接下来的步骤S42中，弯曲控制部5进行由滑轮角向弯曲坐标的变换。该弯曲坐标的变换指的是将滑轮角与弯曲坐标的关系线形化，例如使用滑轮角与弯曲坐标的对应表(映射表)进行变换。 

在接下来的步骤S43中，弯曲控制部5将变换后的弯曲坐标作为弯曲坐标信息记录于记录部61的弯曲坐标信息记录部61b。然后结束图10的弯曲坐标的取得处理。 

接着开始图11所示的弯曲方向的确定处理。 

在最开始的步骤S51中，弯曲控制部5进行是否为初次处理的判定。是初次处理的情况下进入步骤S52，从步骤S52起进行用于确定弯曲方向的弯曲路径的设定。 

在步骤S52中，弯曲控制部5从弯曲坐标信息记录部61b获得弯曲坐标履历。在该步骤S52，将包含当前在内的多个以往的弯曲坐标作为弯曲坐标履历的信息获得。 

在接下来的步骤S53中，弯曲控制部5进行根据所获得的多个以往的弯曲坐标 的信息生成弯曲轨迹区域的处理。图12表示生成弯曲轨迹区域的情形说明图。 

弯曲控制部5将所获得的例如以往的16个弯曲坐标变换为滑轮角的坐标并使其成为折线。图12中用白圆圈表示出变为折线的部分。 

接着，弯曲控制部5通过公知的膨胀处理(例如形态学(morphology)变换处理)对通过折线化得到的折线进行区域化，如图12中斜线所示，生成弯曲轨迹区域Rw。 

在接下来的步骤S54中，弯曲控制部5使用弯曲轨迹区域Rw生成未观察区域Rn。具体而言，弯曲控制部5从弯曲可动范围中减去弯曲轨迹区域Rw生成未观察区域Rn。 

在接下来的步骤S55中，弯曲控制部5根据未观察区域Rn生成弯曲路径。生成弯曲路径的情况下，弯曲控制部5如图12所示求出未观察区域Rn的重心G，将该重心G作为根据当前的弯曲坐标确定弯曲方向的弯曲路径。 

在接下来的步骤S56中，弯曲控制部5根据当前的弯曲坐标和弯曲路径确定弯曲方向。图12的情况下，弯曲控制部5将从当前的弯曲坐标连结重心G的弯曲路径Lw的方向确定为弯曲方向。此时为根据弯曲路径唯一确定弯曲方向的例子。 

并且，当步骤S51的判定处理中并非初次处理时、即已经设定(生成)了弯曲路径的情况下，弯曲控制部5如上所述根据当前的弯曲坐标和弯曲路径确定弯曲方向。然后结束图11所示的弯曲方向的确定处理。作为步骤S55中生成弯曲路径的方法，可以采用与上述情况不同的例如图13所示的方法。另外，还可以选择图12的方向和图13等中说明的方向。图13表示其他方法的一个例子的说明图。 

图13所示的情况下，直到步骤S54中生成未观察区域Rn为止的处理与图12相同。弯曲控制部5以公知的Hilditch方法等使该未观察区域Rn细线化。弯曲控制部5根据当前的弯曲坐标，将连结细线化所生成的细线的一个端点P1与另一个端点(末端)P2的线Lh设定为弯曲路径。 

这种情况下，在下一步骤S55的弯曲方向的确定处理中，如图13所示，将从当前的弯曲坐标朝向例如弯曲路径的线Lh的一个端点P1的方向确定为弯曲方向。然后向所确定的弯曲方向对弯曲部16进行弯曲驱动。 

在图13所示的例子中，与图12所示情况同样地，采用的方法是参照以往的弯曲坐标的履历，按照以往没有弯曲过的弯曲方向进行探索，此外还网罗没有弯曲过的 弯曲方向。具体而言，例如在初次处理中，将图13中用粗箭头表示的方向确定为弯曲方向。 

然后向该确定的弯曲方向进行弯曲驱动，进行插入方向的探索，在未结束探索处理的情况下，例如图13的双点划线的箭头所示，在与弯曲路径中最初(第1次)的弯曲方向成适当的角度的范围内确定不同的第2次的弯曲方向，按照该弯曲方向进行探索处理。在第2次探索处理中无法探索到插入方向的情况下进行第3次弯曲方向的确定处理，第3次以将第1次替换为第2次的处理同样的方式来确定弯曲方向。第4次起的处理也相同。 

如上，当没有结束探索处理时，沿着以往没有弯曲过的弯曲路径以网罗的方式确定弯曲方向。因此，根据该方法，能够在网罗从弯曲路径的一个端点P1到末端P2的途中可靠地探索插入方向。 

并且，当通过步骤S54生成未观察区域Rn的情况下，如图14所示，有时会发生分离生成2个未观察区域Rn1、Rn2的情况。 

这种情况下，将连结面积较大的未观察区域的重心G与当前的弯曲坐标的线设定为弯曲路径。或者可以求出2个未观察区域Rn1、Rn2的重心G1、G2，将连结当前的弯曲坐标与重心G1的线和连结重心G1到重心G2的线设定为弯曲路径。 

另外，在上述图12之中还可以设定变形的弯曲路径。例如可以将未观察区域Rn分割为多个区域，对所分割的多个区域分别设定重心等代表点，设定弯曲路径。另外，还可以由手术人员选择使用这些弯曲路径。 

根据进行这种动作的本实施方式，当暗部消失的情况下，按照该消失的时刻前端部15的位置、更具体而言是按照其位置周围的管腔部位，能够从预先准备的多个探索方法中选择适当的探索方法。 

另外，根据本实施方式，通过所选择的探索方法确定弯曲部的弯曲方向，对弯曲部16进行弯曲驱动，因此能够按照插入部11所插入的管腔部位的特征，比不使用该特征时更为顺畅地进行插入方向的探索。 

具体而言，当上述管腔部位是沿着前额面形成的情况下，选择的是使弯曲部16沿着前额面弯曲的探索方法，因此能在短时间内可靠地进行插入方向的探索。 

另外，当上述管腔部位没有沿着前额面形成的情况下，使弯曲部向该时刻没有弯曲过的弯曲方向弯曲来进行探索，因此能够探索到插入方向的可能性很高。另外， 此时还可以采用以网罗以往没有弯曲过的弯曲方向的方式使弯曲部16弯曲来进行探索的探索方法，因此这种情况下能够可靠进行插入方向的探索。 

因此本实施方式能够在当在弯曲的体腔内暗部消失的情况下，支援更为顺畅地进行插入方向的探索。 

并且，可以对上述构成和步骤等进行变形。例如在图3中说明的是当属于直肠、脾弯曲、肝弯曲的情况下选择第1探索方法的例子，而除了第1探索方法之外，也可以选择使用其他现有的探索方法等。 

例如可以选择如下的探索方法，其参照以往的弯曲履历，使弯曲部16弯曲以回到以往暗部存在的状态下的弯曲坐标，来探索插入方向。 

本申请以2009年9月30日在日本提交申请的特愿2009-228024号作为优先权主张的基础进行申请，上述公开的内容在本申请说明书、权利要求书、附图中被引用。 

Claims (10)

1.一种内窥镜装置，其特征在于，具有：

内窥镜，其具有在前端侧设有前端部与能自由弯曲的弯曲部的插入部；

位置检测部，其检测上述前端部在上述插入部所插入的体腔内的位置；

选择部，其根据上述位置检测部检测出的上述前端部在体腔内的位置，从用于探索上述弯曲部的弯曲方向的多个探索方法中选择与上述位置对应的探索方法；

弯曲方向确定部，其通过上述选择部选择的上述探索方法，确定上述弯曲部的弯曲方向；

弯曲驱动部，其根据上述弯曲方向确定部确定的弯曲方向，对上述弯曲部进行弯曲驱动；以及

参照用信息记录部，该参照用信息记录部对于上述插入部所插入的体腔内的管腔形状的脏器中的多个管腔部位，分别预先记录了根据上述多个管腔部位各自具备的特征而应从上述多个探索方法中选择的探索方法，作为参照用信息，

其中，上述多个管腔部位各自具备的特征包括上述多个管腔部位是否至少沿着作为沿前后切开人体的面的前额面而存在的特征。

2.根据权利要求1所述的内窥镜装置，其特征在于，上述多个管腔部位各自具备的特征还包括：上述多个管腔部位各自是否在体内固定的第2特征；上述多个管腔部位各自是否为大致直线形状的第3特征。

3.根据权利要求1所述的内窥镜装置，其特征在于，上述多个探索方法包括：

第1探索方法，沿着与作为沿前后切开人体的面的前额面大致平行的平面对上述弯曲部进行弯曲驱动，探索上述弯曲方向使其成为上述前端部应插入的插入方向；以及

第2探索方法，参照以往的弯曲履历，向以往没有弯曲过的弯曲方向对上述弯曲部进行弯曲驱动，探索弯曲方向使其成为上述插入方向。

4.根据权利要求1所述的内窥镜装置，其特征在于，

上述弯曲方向确定部根据上述前额面所存在的方向，确定上述弯曲部的弯曲方向，

上述弯曲驱动部根据上述弯曲方向确定部确定的弯曲方向，沿着上述前额面对上述弯曲部进行弯曲驱动。

5.根据权利要求1所述的内窥镜装置，其特征在于，

该内窥镜装置还具有方向检测部，该方向检测部根据上述位置检测部检测出的上述前端部在体腔内的位置，检测上述前额面相对于上述弯曲部的方向，

上述弯曲方向确定部根据上述方向检测部检测出的上述前额面相对于上述弯曲部的方向，确定上述弯曲方向，

上述弯曲驱动部根据上述弯曲方向确定部确定的弯曲方向，对上述弯曲部进行弯曲驱动。

6.根据权利要求1所述的内窥镜装置，其特征在于，

该内窥镜装置还具有方向检测部，该方向检测部根据上述位置检测部检测出的上述前端部在体腔内的位置，检测上述前额面相对于上述弯曲部的方向，

上述弯曲方向确定部根据上述方向检测部检测出的上述前额面的方向，确定上述弯曲部的弯曲方向，

上述弯曲驱动部根据上述弯曲方向确定部确定的弯曲方向，沿着上述前额面对上述弯曲部进行弯曲驱动。

7.根据权利要求1所述的内窥镜装置，其特征在于，

该内窥镜装置还具有：

检测上述弯曲部的弯曲形状的弯曲形状检测部；以及

弯曲坐标记录部，其记录上述弯曲形状检测部检测出的上述弯曲部的弯曲形状的弯曲坐标信息，

上述弯曲驱动部根据记录于上述弯曲坐标记录部的信息，朝以往没有弯曲过的方向对上述弯曲部进行弯曲驱动。

8.根据权利要求1所述的内窥镜装置，其特征在于，

该内窥镜装置还具有信息记录部，该信息记录部记录根据上述位置检测部检测出的上述前端部在体腔内的位置，确定该位置周围的管腔形状的管腔部位的信息，

上述选择部按照所确定的管腔部位，从上述多个探索方法中自动选择预先设定的探索方法。

9.根据权利要求1所述的内窥镜装置，其特征在于，

该内窥镜装置还具有检测上述前额面所存在的方向的前额面方向检测部，

上述弯曲方向确定部根据上述前额面方向检测部检测出的前额面所存在的方向，确定上述弯曲部的弯曲方向。

10.根据权利要求1所述的内窥镜装置，其特征在于，

该内窥镜装置还具有暗部检测部，该暗部检测部设置于上述前端部，从对上述插入部所插入的上述管腔部位进行摄像的摄像元件所获得的内窥镜图像中检测暗部，

当上述暗部检测部无法检测出上述暗部的情况下，上述选择部参照上述参照用信息，从上述多个探索方法中选择应选择的上述探索方法。