CN103068297A - 内窥镜系统 - Google Patents

Abstract

内窥镜系统具有被插入管状体的内部的插入部、测距机构、插入路径计算部、提示部。插入部具有前端硬质部和规定了驱动面的弯曲部。在插入部的前端硬质部配置在管状体的内部的近前侧的状态下，测距机构取得管状体的内部的里侧的内壁与插入部的前端硬质部之间的驱动面上的距离信息。插入路径计算部根据距离信息，计算能够从配置有插入部的前端部的近前侧向里侧插入插入部的前端部的插入路径。提示部提示从近前侧朝向里侧的插入部的前端部的插入路径。

Description

内窥镜系统

技术领域

本发明涉及能够对内窥镜的插入部从管状体内部的近前侧向里侧插入进行支援的内窥镜系统。

背景技术

例如在专利文献1中公开了如下系统：预先使用CT扫描仪得到支气管的形状，然后，估计实际将内窥镜的插入部插入支气管中时的插入状态，能够显示在支气管的内部插入了插入部的图像。

例如，在针对大肠那样未固定在体腔内而自由变形且自由运动的管状体应用专利文献1的系统的情况下，即使预先通过CT扫描仪等计测形状，例如伴随内窥镜的插入部的插入，管状体的形状也时刻变形。因此，在使用专利文献1所公开的系统掌握管状体的当前时间点的形状或插入部今后的朝向等希望对插入部的插入进行支援的情况下，需要在插入了内窥镜的插入部的状态下使用CT扫描仪。但是，CT扫描仪是非常大型的医疗设备，针对大肠这种自由运动的管状体，很难多次进行扫描。

现有技术文献

专利文献

【专利文献1】国际公开第2010/046802号小册子

【专利文献2】日本特开平8-542号公报（内窥镜位置检测装置）

【专利文献3】日本特开平5-211993号公报（插入部的插入支援机构）

【专利文献4】日本特开2008-29497号公报（立体摄像）

【专利文献5】国际公开第2010/050526号小册子（FBG传感器）

【专利文献6】国际公开第2007/026777号小册子（距离图像CMOS传感器）

发明内容

本发明的目的在于，提供如下的内窥镜系统：例如在将内窥镜的插入部插入大肠这种自由运动的管状体的内部的情况下，能够掌握插入部今后的朝向、即插入路径，能够对插入部的插入进行支援。

本发明的内窥镜系统具有：细长的插入部，其被插入管状体的内部，前端部具有弯曲动作自如的弯曲部；位置姿势检测部，其检测所述前端部的位置和姿势作为位置姿势信息；动作位置姿势计算部，其根据所述位置姿势信息，计算所述弯曲部进行弯曲驱动的驱动面的位置和姿势作为驱动面信息；周边信息检测部，其根据所述驱动面信息，检测在所述驱动面上存在的所述管状体的屈曲部位作为周边信息；位置关系计算部，其根据所述位置姿势信息、所述驱动面信息和所述周边信息，计算所述屈曲部位相对于所述弯曲部的位置关系作为位置关系信息；以及提示部，其根据所述位置关系信息提示所述位置关系。

附图说明

图1是示出第1实施方式的内窥镜系统的概略图。

图2是第1实施方式的内窥镜系统的内窥镜的插入部的弯曲部的概略纵剖面图。

图3是示出第1实施方式的内窥镜系统的概略框图。

图4A是示出使用第1实施方式的内窥镜系统的内窥镜的观察光学系统得到观察像的状态的概略图。

图4B是示出图4A所示的观察像的概略图。

图4C是示出图4B中的弯曲部的U方向和D方向的驱动面上的点a、…k处的、管状体的内壁相对于内窥镜的插入部的前端硬质部的前端面的距离信息的概略图。

图5是使用第1实施方式的内窥镜系统对插入部插入管状体的内部进行支援时的概略流程图。

图6A使用第1实施方式的内窥镜系统，示出内窥镜的插入部的弯曲部的U方向和D方向的驱动面上的、管状体的内壁相对于前端硬质部的前端面的距离信息，是示出在图4A所示的驱动面F1中里侧被封闭的状态的概略图。

图6B使用第1实施方式的内窥镜系统，示出内窥镜的插入部的弯曲部的U方向和D方向的驱动面上的、管状体的内壁相对于前端硬质部的前端面的距离信息，是示出在图4A所示的驱动面F1中插入路径存在于里侧的状态的概略图。

图6C使用第1实施方式的内窥镜系统，示出内窥镜的插入部的弯曲部的U方向和D方向的驱动面上的、管状体的内壁相对于前端硬质部的前端面的距离信息，是示出在图4A所示的驱动面F1中简化图6B所示的显示并对插入路径的远位部标注箭头的状态的概略图。

图7A使用第1实施方式的内窥镜系统，示出内窥镜的插入部的弯曲部的U方向和D方向的驱动面上的、管状体的内壁相对于前端硬质部的前端面的距离信息，并且，示出判断插入路径的存在并计算插入路径的方法的一例，是示出里侧被封闭的状态的概略图。

图7B使用第1实施方式的内窥镜系统，示出内窥镜的插入部的弯曲部的U方向和D方向的驱动面上的、管状体的内壁相对于前端硬质部的前端面的距离信息，并且，示出判断插入路径的存在并计算插入路径的方法的一例，是示出插入路径存在于里侧的状态的概略图。

图8使用第1实施方式的内窥镜系统，示出内窥镜的插入部的弯曲部的U方向和D方向的驱动面上的、管状体的内壁相对于前端硬质部的前端面的距离信息，并且，是示出判断插入路径的存在的方法的一例的概略图。

图9是示出第2实施方式的内窥镜系统的概略框图。

图10是示出第2实施方式的内窥镜系统的一部分结构的概略图。

图11使用第2实施方式的内窥镜系统，是示出用于使用X射线断层像和检测装置得到使内窥镜的插入部的前端部和管状体重叠的状态的方法的概略图。

图12是示出第3实施方式的内窥镜系统的概略框图。

图13是示出第3实施方式的内窥镜系统的内窥镜的弯曲驱动机构的概略图。

具体实施方式

下面，参照附图对用于实施该发明的方式进行说明。

使用图1～图6C对第1实施方式进行说明。

如图1所示，该实施方式的内窥镜系统（内窥镜的插入部的插入支援装置）10具有内窥镜12、视频处理器14、检测装置（位置姿势检测部）16、监视器（提示部、画面显示部）18、20。视频处理器14和检测装置16例如配置在床8附近，例如，一个监视器18配置在处理器14上，另一个监视器20配置在检测装置16上。而且，一个监视器18例如显示基于后述的观察光学系统74的观察像，另一个监视器20例如显示由检测装置16检测到的后述的插入部32的形状。监视器18、20经由视频处理器14和检测装置16连接，能够显示各种信息。即，例如能够在一个监视器18上显示观察像和插入部32的形状双方。

内窥镜12具有插入体腔内等管状体内的细长的插入部32、配设在插入部32的基端部且由使用者保持的操作部34、以及从操作部34延伸出的通用缆线36。通用缆线36使内窥镜12以能够装卸的方式分别与视频处理器14和检测装置16连接。另外，视频处理器14和检测装置16以能够输入输出数据的方式相互连接。

插入部32从其前端侧朝向基端侧依次具有前端硬质部（插入部32的前端部）42、弯曲部44（插入部32的前端部）和挠性管部46。另外，设插入部32的前端部包括前端硬质部42和弯曲部44。

这里，如图2所示，弯曲部44具有弯曲管52和配设在弯曲管52的外侧的外皮54。弯曲管52的多个弯曲块56通过转动轴58a、58b连结。弯曲管52的第1转动轴58a位于左右方向，能够使弯曲部44在上下方向上弯曲。第2转动轴58b位于上下方向，能够使弯曲部44在左右方向上弯曲。

如图1所示，操作部34具有角度旋钮62、64。而且，在弯曲管52的前端的弯曲块56与角度旋钮62、64之间配设有未图示的角度线，通过操作一个角度旋钮62，能够使弯曲部44向U方向和D方向弯曲，通过操作另一个角度旋钮64，能够使弯曲部44向R方向和L方向弯曲。

如图3所示，在内窥镜12的例如插入部32和操作部34的内部配设有照明光学系统72和观察光学系统74。

照明光学系统72能够使用例如LED或白炽灯等各种光源，能够从配设在前端硬质部42前端的照明透镜射出照明光，对面向前端硬质部42的前端面的被摄体进行照明。

另外，如果光源为小型，则能够将光源配置在前端硬质部42中。该情况下，照明光学系统72仅配设在插入部32中。

观察光学系统74具有2个物镜（未图示）和2个摄像部86a、86b，使得能够进行立体摄像（3D摄像）。优选摄像部86a、86b的CCD或CMOS等摄像元件与前端硬质部42的前端面平行，上下、左右的朝向被定位成与弯曲方向相同的方向，配置在前端硬质部42的内部。并且，在该实施方式中，说明了摄像部86a、86b的位置位于相对于插入部32的中心轴对称的位置（特别是左右方向上对称的位置）的情况。因此，利用摄像部86a、86b的摄像元件进行摄像而得到的像、即经由视频处理器14在监视器18中显示的像的上下方向与弯曲部44的上下方向（U方向和D方向）一致，像的左右方向与弯曲部44的左右方向（R方向和L方向）一致。

在图2所示的弯曲部44的弯曲块56的转动轴58a例如位于左右方向的情况下，弯曲部44的上下方向（U方向和D方向）的驱动面（弯曲面）F1与摄像部86a、86b的摄像元件的上下方向对应。同样，在弯曲块56的转动轴58b例如位于上下方向的情况下，弯曲部44的左右方向（R方向和L方向）的驱动面（弯曲面）F2与摄像部86a、86b的摄像元件的左右方向对应。即，通过使弯曲部44向U方向和D方向弯曲来规定驱动面F1，通过使弯曲部44向R方向和L方向弯曲来规定驱动面F2。因此，内窥镜12的使用者仅观看监视器18，就能够容易地掌握弯曲部44的弯曲面（通过使弯曲部44弯曲而形成的面）F1、F2。

视频处理器14具有控制电路102、运算部（计算部）104、输出部106。输出部106用于对例如后述的第3实施方式中说明的自动弯曲驱动装置26等各设备输出各种信号。运算部104具有驱动面计算部112、周边信息计算部（图像处理部）114、位置关系计算部116、插入路径计算部（管状体T的屈曲方向计算部）118。

如图4A所示，视频处理器14的驱动面计算部112根据由摄像部86a、86b得到的图像数据信息（周边信息）计算弯曲部44的驱动面（弯曲面）F1、F2。如图4B所示，能够在监视器18上显示弯曲面F1的位置。而且，由于弯曲部44能够向U方向和D方向、以及R方向和L方向弯曲，所以，驱动面计算部112能够规定U方向和D方向的驱动面F1以及R方向和L方向的驱动面F2。这里，在该实施方式中，设摄像部86a、86b相对于插入部32的中心轴位于上下方向的中央且左右对称的位置。因此，在监视器18中，驱动面F1位于左右方向的中央，驱动面F2位于上下方向的中央。

如后所述，视频处理器14的周边信息计算部114分别计算驱动面F1的位置处的摄像部86a、86b的摄像元件与管状体T的内部的内壁面之间的距离。即，摄像部86a、86b和周边信息计算部114构成测距机构，其取得驱动面F1的位置处的摄像部86a、86b的摄像元件与管状体T的内部的内壁面之间的距离。另外，该周边信息计算部114不仅能够计算驱动面F1的位置处的摄像部86a、86b的摄像元件与管状体T的内壁面之间的距离，还能够计算驱动面F1以外的位置处的摄像部86a、86b的摄像元件与管状体T的壁面之间的距离。

并且，由于摄像部86a、86b和周边信息计算部114取得驱动面F1的位置处的摄像部86a、86b的摄像元件与管状体T的壁面之间的距离，并且还取得包含驱动面F1的周边的观察像，所以构成周边信息检测部。

位置关系计算部116根据检测装置16的后述的位置信息和姿势信息（位置姿势信息）以及观察光学系统74的图像数据信息（周边信息），使坐标系一致。

插入路径计算部118计算在管状体T的内部从配置有插入部32的前端硬质部42的近前侧朝向里侧插入插入部32的前端硬质部42的插入路径IP。

本实施方式的内窥镜12具有2个物镜、2个摄像部86a、86b。因此，能够使用从2个视点对被摄体进行摄像而得到的2个图像数据，通过三角测量来计测被摄体的空间特性（距离）。即，该内窥镜系统10能够通过利用了立体匹配法的图像处理（基于周边信息计算部114的图像处理），测定与被摄体所处位置之间的距离。

这里，立体匹配法是如下方法：使用由2台摄像部（照相机）86a、86b摄像而得到的图像，进行在由一个摄像部86a摄像而得到的图像内的各点与由另一个摄像部86b摄像而得到图像内的各点之间探索对应点的图像匹配处理，然后，通过三角测量，运算求出图像内的各点的三维位置，计算距离。

周边信息计算部114使图4B中的监视器18上显示的左右方向的中央区域在上下方向上匹配。即，每隔适当间隔对从摄像部86a、86b到弯曲部44的U方向和D方向的驱动面F1上的管状体T的内壁的距离进行测定。然后，从摄像部86a、86b到管状体T的内壁的距离可以如图4C所示那样表现。即，能够得到管状体T的驱动面F1中的纵截面。这里，在图4C中，由于通过观察光学系统74的摄像部86a、86b来规定驱动面F1、F2，所以，自动规定U方向和D方向。并且，通过前端硬质部42的前端面，自动规定近前侧和里侧。

这样，在该内窥镜系统10中，当然能够通过立体摄像得到管状体T的内壁的图像，还能够使用三角测量的原理得到从图像上的前端硬质部42的前端面到管状体的壁面的距离。因此，集中与图像上的壁面之间的距离信息时，如图4C所示，能够得到管状体T的纵截面的概略形状。

图1所示的检测装置（位置姿势检测部）16用于计测内窥镜12的插入部32的前端部、特别是前端硬质部42的位置和姿势，例如可以使用公知的内窥镜插入形状观测装置（Endoscope Position Detecting Unit）（以下称为UPD装置）。

另外，作为检测装置16，在该实施方式中，说明了使用UPD装置的情况，但是，例如也可以使用公知的Fiber Bragg Grating（FBG：光纤布拉格光栅）传感器来检测插入部32的前端硬质部42的位置和姿势等，可以使用各种检测装置。

如图3所示，检测装置16具有控制电路132、操作面板134、发送部136、多个磁线圈138、接收部140、形状计算部142、驱动面计算部（动作位置姿势计算部）144。另外，在检测装置16仅检测形状的情况下，也可以采用仅包括控制电路132、操作面板134、发送部136、多个磁线圈138和接收部140的结构。

在控制电路132上连接有操作面板134、发送部136、接收部140、形状计算部142和驱动面计算部144。而且，多个磁线圈138隔着适当间隔内置在插入部32中，并与发送部136连接。特别是在从前端硬质部42到挠性管部46的范围内，每隔适当间隔内置有磁线圈138。另外，操作面板134用于检测装置16的各种设定。监视器20在操作面板134的操作时显示操作内容，并且显示使用了检测装置16的插入部32的当前推测形状。

而且，如图1所示，检测装置16从发送部136以相互不同的频率驱动内置于插入部32中的多个磁线圈138而生成微弱的磁场，利用接收部140接收该微弱的磁场，利用形状计算部142计算该接收数据，得到包含前端硬质部42的插入部32的前端硬质部42和弯曲部44的位置和姿势的信息（位置姿势信息）。另外，通过连接计算出的各线圈138的位置坐标，能够在监视器20上显示插入部32的形状图像。因此，内窥镜12的使用者能够在视觉上识别插入部32的位置和姿势。

并且，如果是使用了该UPD装置的检测装置16，则始终能够在内窥镜12的使用时得到插入部32的形状。即，当使插入部32移动时，检测装置16对位置姿势信息进行更新，能够在监视器20上显示移动后的形状。

另外，由于检测装置16和视频处理器14相互连接，所以，如上所述，也能够在与视频处理器14连接的监视器18上，以没有延时的方式映出内窥镜12的插入部32的位置和姿势，进而映出更新后的位置和姿势。

驱动面计算部144根据插入部32的位置姿势信息中的前端硬质部42的位置姿势信息，计算弯曲部44的驱动面（通过使弯曲部44弯曲而形成的面）F1’、F2’（参照图4A）。换言之，驱动面计算部144计算驱动面F1、F2的位置和姿势作为驱动面F1’、F2’的信息。即，驱动面计算部144通过取得弯曲部44的位置和姿势，能够自动得到弯曲部44向U方向和D方向弯曲的驱动面F1’、以及向R方向和L方向弯曲的驱动面F2’。另外，驱动面F1’与从观察光学系统74得到的驱动面F1相同，驱动面F2’与从观察光学系统74得到的驱动面F2相同。

在内窥镜12的操作部34的角度旋钮62、64附近配设有对支援模式和通常模式进行切换的插入支援切换开关（模式切换开关）150，该支援模式是对将插入部32插入管状体T的里侧进行支援的模式。例如，当在通常模式的状态下持续按压开关150时，从通常模式切换为支援模式。例如，当解除该开关150的按压状态时，从支援模式切换为通常模式。

另外，优选插入支援切换开关150位于例如由左手食指操作的位置。

该实施方式的内窥镜系统10如以下说明那样进行动作。这里，对使弯曲部44向U方向和D方向弯曲的情况进行说明。

内窥镜12的使用者用左手握持操作部34，用右手握持插入部32，将插入部32的前端的前端硬质部42从管状体（例如大肠）T的一端（肛门）向里侧（另一端）插入。此时，内窥镜12的使用者一边利用监视器18掌握管状体T的内部状态，一边将插入部32的前端硬质部42推进到管状体T的里侧。例如，当管状体T勾挂在大肠的乙状结肠这样的屈曲部位时，有时无法利用监视器18观察管状体T的里侧。

当按压操作部34的插入支援切换开关150时，从通常模式切换为支援模式（S1）。

此时，如图4A所示，视频处理器14的内部的驱动面计算部112计算弯曲部44的驱动面F1（、F2）（S2）。如图4B所示，周边信息计算部114以适当间隔（可以预先通过操作面板134设定）测定由驱动面计算部112计算出的驱动面F1中的管状体T的壁面与摄像部86a、86b的摄像元件值间的距离（S3）。

即，观察光学系统74通过立体摄像而得到管状体T的内部的内壁面的图像，而且，利用三角测量的原理，得到图像上的从配置在前端硬质部42的内部的摄像部86a、86b到管状体T的内部的内壁面的距离。

这里，根据由摄像部86a、86b摄像而得到的像的信息，周边信息计算部114取得图4B中的监视器18上显示的观察像的驱动面F1上点a、b、…、j、k的位置处的距离信息。图4C示出图4B中的点a、b、…、j、k的位置处的距离信息。即，将图4B所示的位置处得到的距离信息转换为图4C所示的管状体T的纵截面。

因此，如图4C所示，能够得到观察光学系统74的可观察范围内的驱动面F1中的管状体T的纵截面的概略形状（估计截面形状）（S4）。

然后，当使用图4C中的点a、b、…、j、k时，能够识别驱动面F1中的概略的管状体T的截面形状。然后，周边信息计算部114能够使用点a、b、…、j、k计算管状体T的估计壁面。

另外，容易理解到，图4B和图4C中的点a、b、…、j、k等得到距离信息的点的数量越多，估计壁面的精度越高，点的数量越少，估计壁面的精度越低。

插入路径计算部118利用所计算出的估计壁面，例如从图4C中的截面的近前侧朝向里侧取得上下方向的中点。然后，通过从近前侧朝向里侧连接各中点，得到插入路径IP（S5）。图4C中的插入路径IP也可以与图4B所示的观察像重叠显示。

例如如图6A所示，在测定了驱动面F1中的从管状体T的近前侧到里侧的距离时，有时得到里侧被封闭的状态。该状态是指，即使使弯曲部44向驱动面F1、即上方向（U方向）或下方向（D方向）弯曲，里侧也不存在插入路径IP。即，如上所述，在取得估计壁面的中点并连接该中点而设为插入路径IP的情况下，在从近前侧到中途的范围内，能够计算插入路径IP，但是，插入路径IP未通过里侧。

该情况下，如下所述，插入路径计算部118能够判断为走到尽头的可能性高（S5）。

如图6A所示，插入路径计算部118在驱动面F1中取得估计壁面的中点并连接该中点时，插入路径IP的远位部碰到估计壁面。并且，通过微分运算等，从近前侧朝向里侧依次计算此时的插入路径IP的斜率。此时，在斜率未超过预先设定的某个阈值的情况下，插入路径计算部118能够判断为驱动面F1中的纵截面在里侧封闭。

该情况下，能够判断为当前的驱动面F1以外的驱动面（例如驱动面F2）中存在插入路径。因此，使插入部32绕轴转动例如90度（可以是右转或左转中的任意一方）。通过该转动，规定新的U方向和D方向，规定新的驱动面F1。在该新的驱动面F1中应该存在插入路径。另外，在使插入部32绕轴转动的情况下，有时例如仅倾斜10度左右就能在里侧检测到插入路径IP，所以，转动90度只是一例。

另一方面，图6B示出如下情况：在取得估计壁面的中点并连接该中点时，存在标号B所示的插入路径IP急剧改变朝向的部分（屈曲部位）。插入路径计算部118通过微分运算等从近前侧朝向里侧依次计算此时的斜率，能够将超过预先设定的某个阈值的部位判断为使插入部32的前端硬质部42朝向的屈曲部位B。因此，周边信息检测部114即周边信息检测部能够检测驱动面F1上存在的管状体T的屈曲部位B作为周边信息。

另外，在图6B中，在标号α、β、γ所示的点处不存在接近D方向的管状体T的壁面。该情况下，例如将监视器18上显示的最下端假设为壁面，计算中点。

即，在图6B所示的情况下，插入路径计算部118能够判断为存在可使插入部32的前端硬质部42进入里侧的插入路径IP。

这样，插入路径计算部118能够计算插入部32的前端硬质部42在管状体T的内部从近前侧朝向里侧的插入路径IP，能够自动判断由观察光学系统74观察到的驱动面F1的远位部是否被封闭。

然后，如图6C所示，通过对插入路径IP的端部标注由标号152所示的箭头，能够明确地向内窥镜12的使用者示出从近前侧朝向里侧的插入路径IP。另外，图6C简化示出图6B，并且，仅对插入路径IP的远位端标注箭头152。

然后，在图6B和图6C所示的情况下，内窥镜12的使用者沿着管状体T的内部的从近前侧朝向里侧的插入路径IP，将插入部32的前端硬质部42插入。然后，为了观察屈曲部位B的里侧，内窥镜12的使用者使弯曲部44向D方向弯曲例如90度左右，使弯曲部44勾挂在屈曲部位B上。然后，一边利用弯曲部44勾挂在屈曲部位B上一边向里侧推入插入部32，并且，减小弯曲部44的弯曲角度。这样，能够使插入部32的前端硬质部42朝向屈曲部位B的里侧移动。

另一方面，检测装置16能够始终通过形状计算部142得到插入部32的前端硬质部42的位置和姿势、即位置姿势信息（S11）。根据由形状计算部142计算出的位置和姿势，能够利用驱动面计算部144得到弯曲部44的驱动面F1’、F2’（S12）。

然后，视频处理器14的内部的位置关系计算部116使由视频处理器14的驱动面计算部112计算出的驱动面F1与由检测装置16的驱动面计算部144计算出的驱动面F1’的坐标系一致。此时，摄像部86a、86b的摄像元件与前端硬质部42的前端面的位置关系预先可知，并且，前端硬质部42的前端面的直径预先可知。因此，如图4C所示，位置关系计算部116能够计算在通过距离信息得到的包含屈曲部位B的管状体T的估计截面形状中重叠了插入部32的前端硬质部42的前端面的位置、或插入部32的前端硬质部42的概略形状的位置关系。然后，监视器（提示部）18能够显示该位置关系（S20）。并且，输出部（提示部）106能够向外部设备输出（提示）该位置关系。

另外，从插入部32的摄像部86a、86b的摄像元件到管状体T的内壁的距离可知，并且，能够显示插入部32的插入路径IP。因此，能够在监视器18上输出如下指示：在从管状体T内的近前侧朝向里侧例如笔直推出插入部32后例如向U方向弯曲等。

如以上说明的那样，根据该实施方式，得到以下的效果。

仅通过一边使用观察光学系统74进行观察一边对操作部34的开关150进行操作，就能够确定管状体T的管路相对于插入部32的前端硬质部42的当前位置所朝向的方向（插入路径）。即，能够容易地识别观察对象的管状体T朝向哪个方向。即使在弯曲面F1中不存在插入路径的情况下，如果使插入部32绕轴转动例如90度等适当角度并对操作部34的开关150进行操作，则能够确定新的弯曲面F1中的插入路径。因此，在将插入部32插入例如大肠这种运动的管状体T中时，能够容易地确认插入方向。

因此，根据该实施方式，能够提供如下的内窥镜系统10：在将内窥镜12的插入部32插入例如大肠这种自由运动的管状体T的内部的情况下，能够掌握插入部32今后的朝向、即插入路径IP，能够对插入部32的插入进行支援。

并且，在观察光学系统74中使用2个摄像部86a、86b，通过仅测定插入部32的前端硬质部42的内部的摄像元件与管状体T的内部的弯曲部44的U方向和D方向的驱动面F1上的壁面之间的距离，就能够计算从配置有插入部的前端硬质部42的管状体T的内部的近前侧朝向里侧的插入路径IP。因此，能够使用于计算插入路径IP的设备为最小限度。即，作为内窥镜系统10，不需要使插入部32的前端硬质部42的位置和形状与管状体T的内部的一部分纵截面重叠的信息，在仅提示插入路径IP的情况下，有时也不需要能够测定内窥镜12的插入部32的位置和形状的检测装置16。

并且，在该实施方式中，在包含屈曲部位B的管状体T的内部的截面形状中重叠插入部32的前端硬质部42的前端面的位置或插入部32的前端硬质部42的概略形状，能够在监视器18上显示该位置关系，并且，能够向外部设备输出（提示）该位置关系。因此，能够容易地识别使内窥镜12的插入部32在管状体T的内部从近前侧朝向里侧运动的量或运动的方向。

并且，如图6C所示，由于对插入路径IP的远位部标注箭头152，所以，内窥镜12的使用者能够容易地得知应该使插入部32的前端硬质部42朝向的插入路径IP。能够向外部设备输出（提示）该插入路径IP。

另外，插入路径计算部118不限于上述计算方法，只要能够判断插入路径（插入方向）IP即可，可以使用各种计算方法。

例如，分别计算图7A中的相邻点A1、A2、A3、A4、A5的从近前侧（近位部）朝向里侧（远位部）的距离之差L1、L2、L3、L4。此时，L1>L2>L3>L4成立。即，随着从近前侧朝向里侧，相邻点A1、A2、A3、A4、A5彼此的距离之差逐渐减小。当该状态在从近前侧到里侧的全部范围内成立的情况下，插入路径计算部118能够判断为驱动面F1中的纵截面的里侧的区域封闭。

另一方面，如图7B所示，分别计算相邻点A1、A2、A3、A4、A5、A6、A7的距离之差L1、L2、L3、L4、L5。此时，L1>L3>L2、L5>L3>L4成立。即，随着从近前侧（近位部）朝向里侧（远位部），相邻点A1、A2、A3、A4、A5、A6、A7的距离之差逐渐减小。但是，存在该状态在一部分范围内不成立的部位。该情况下，插入路径计算部118能够判断为在驱动面F1中的纵截面的里侧的区域形成有屈曲部位B。

另外，如果扩大相邻点A1、A2、…、An的间隔，则计算插入路径IP的精度降低，如果缩窄间隔，则能够提高精度。

除此之外，插入路径计算部118也可以使用以下的计算方法。

在驱动面F1中，使图8中的管状体T的D方向侧的截面中的相对于连接相邻点彼此的线段的垂线朝向图8中的管状体T的U方向侧的截面而延伸。然后，当描绘延伸的垂线的中点时，得到图8中标号IP’所示的轨迹。此时，当对连接相邻中点彼此的线段的斜率进行微分运算时，能够得到斜率的变化量的大小。决定斜率的变化量的阈值后，在斜率的变化量大于某个阈值的情况下，能够判断为在远位部形成有屈曲部位B，在斜率的变化量较小的情况下，能够判断为远位部被封闭。

并且，作为插入路径计算部118，除了观察光学系统74以外，还可以使用照明光学系统72判断从插入部32的前端硬质部42的前端面射出光并对被摄体照明该光时产生的明部/暗部，自动判断屈曲部位B的存在情况。

关于这些插入路径计算部118的插入路径IP的计算方法，不是仅采用1个计算方法，而优选组合多个计算方法来提高判断精度。

另外，在该实施方式中，对使用立体摄像方式的情况进行了说明，其中，该立体摄像方式使用了具有2个物镜和2个摄像部86a、86b的观察光学系统74，但是，使用具有如下构造的公知的距离图像CMOS传感器等也是优选的：该距离图像CMOS传感器仅具有1个摄像部就能够测定图像和距离。

作为能够测定摄像部（摄像元件）与管状体T的内壁之间的距离的方法，使激光在驱动面F1上进行扫描，也能够测定插入部32的前端硬质部42的前端面与管状体T的内部的内壁面之间的距离。该情况下，也可以将使用了激光的测距装置贯穿插入处置器械贯穿插入通道中，或者使用内置于插入部32中的测距装置。

并且，在该实施方式中，对除了驱动面F1以外还规定驱动面F2的情况进行了说明，即，对向4个方向弯曲的弯曲部44的例子进行了说明，但是，也可以是弯曲部44例如仅向U方向和D方向的2个方向弯曲的构造。

接着，使用图9～图11对第2实施方式进行说明。该实施方式是第1实施方式的变形例，对与第1实施方式中说明的部件相同的部件或具有相同功能的部件标注相同标号，省略详细说明。

如图9所示，该实施方式的内窥镜系统10具有内窥镜12、视频处理器14、检测装置（位置姿势检测部）16、监视器（提示部）18、20、X射线照射装置（周边信息检测部）22、24。另外，在该实施方式中，说明了使用2个X射线照射装置22、24的情况，但是，也可以是一个。

并且，在该实施方式中，说明了观察光学系统74具有1个物镜（未图示）和1个摄像部86的情况。

如图10所示，在将内窥镜12的插入部32的前端硬质部42插入管状体T的内部的状态下，X射线照射装置22、24例如从相互正交的位置照射X射线，能够分别得到该X射线断层像。X射线照射装置22、24知道相对于例如床8（参照图1）的坐标。因此，为了同样得到由知道相对于例如床8的坐标的检测装置16计算出的驱动面F1’的像，例如可以使用一个X射线照射装置22，为了同样得到由检测装置16计算出的驱动面F2’的像，可以使用另一个X射线照射装置24。

另外，由于X射线照射装置22、24和周边信息计算部114不仅取得驱动面F1、F2，还取得包含驱动面F1、F2的周边的X射线断层像，所以，构成周边信息检测部。即，X射线照射装置22、24和周边信息计算部114能够检测驱动面F1、F2上存在的管状体T的屈曲部位B作为周边信息。

如图11所示，周边信息计算部（图像处理部）114对此时的X射线断层像（投影像）进行例如二值化处理等图像处理，分别得到驱动面F1’、F2’中的管状体T的截面。通过X射线照射装置22、24可知管状体T的大小。并且，通过检测装置16可知驱动面F1’、F2’的坐标，还可知从X射线照射装置22、24照射X射线而得到的像的位置。

因此，位置关系计算部116相对于检测装置16的内窥镜12的插入部32的前端硬质部42的直径调整X射线断层像的管状体T的大小，或者，相对于X射线断层像的管状体T的大小调整检测装置16的内窥镜12的插入部32的前端硬质部42的直径，能够使驱动面F1’中的X射线照射装置22、24的投影像与由检测装置16检测到的前端硬质部42重叠。即，在监视器18上重叠显示管状体T和内窥镜12的插入部32的前端硬质部42。此时，X射线照射装置22、24的投影像能够取得从插入部32的前端硬质部42所处的近前侧到里侧的影像。因此，如第1实施方式中说明的那样，能够显示管状体T的缘部的中点作为插入路径IP。

另外，观察光学系统74也可以构成为具有2个物镜和2个摄像部86a、86b以使得能够进行立体摄像。该情况下，除了第1实施方式中说明的立体摄像方式以外，还得到X射线断层像，能够提取插入路径IP。因此，能够提高插入路径IP的准确性。

接着，使用图12和图13对第3实施方式进行说明。该实施方式是第1和第2实施方式的变形例，对与第1和第2实施方式中说明的部件相同的部件标注相同标号，省略详细说明。

如图12所示，该实施方式的内窥镜系统10该实施方式的内窥镜系统（内窥镜的插入部的插入支援装置）10具有内窥镜12、视频处理器14、检测装置（位置姿势检测部）16、监视器（提示部）18、20、自动弯曲驱动装置（自动弯曲驱动机构）26。

在该实施方式中，对向U方向和D方向自动弯曲的情况进行了说明，但是，不仅是U方向和D方向，还可以向R方向和L方向自动弯曲。

但是，如图13所示，内窥镜12的弯曲驱动机构160具有配设在操作部34的内部的带轮162、卷绕在带轮162上的角度线164a、164b、弯曲管166。带轮162与配设在操作部34的外部的角度旋钮62、64（参照图1）连结。例如，当向U方向操作角度旋钮62、64时，角度线164a、164b经由带轮162在轴向上移动，弯曲管166向U方向弯曲。当向D方向操作角度旋钮时，弯曲管166向U方向弯曲。

如图12所示，自动弯曲驱动装置26具有控制电路172、自动弯曲/手动弯曲切换开关174、马达176、弯曲角计算部178、弯曲阻力检测部180、输入部（连接器）182。另外，输入部182向控制电路172输入来自第1实施方式中说明的视频处理器14的输出部106的信号。

自动弯曲/手动弯曲切换开关174例如设置在操作部34的角度旋钮62、64（参照图1）的附近，在将插入部32插入管状体T之前，在实际将插入部32插入管状体T的内部的过程中，能够切换为自动弯曲模式和手动弯曲模式，所述自动弯曲模式能够在规定情况（按压插入支援切换开关150的情况）下使弯曲部44弯曲，所述手动弯曲模式即使在按压插入支援切换开关150的状态下也能够通过手动使弯曲部44弯曲。

另外，自动弯曲/手动弯曲切换开关174优选配置在插入支援切换开关150的附近，例如能够一边利用左手食指操作插入支援切换开关150一边利用左手中指操作自动弯曲/手动弯曲切换开关174。

马达176与操作部34的内部的带轮162连接。因此，当使马达176的驱动轴旋转时，带轮162旋转。

弯曲角计算部178具有计测马达176的驱动轴的旋转量的编码器192以及与编码器192连接的弯曲角检测电路194。

弯曲阻力检测部180具有接触压力传感器196和弯曲阻力检测电路198。接触压力传感器196设置在弯曲部44上。与该接触压力传感器196连接的信号线没有图示，但是，通过插入部32和操作部34而与弯曲阻力检测电路198连接。

另外，检测装置16能够始终检测插入部32的前端硬质部42的移动量。

例如，在自动弯曲驱动装置26的切换开关174切换为自动模式的状态下，将插入部32的前端硬质部42从管状体T的近前侧朝向里侧插入管状体T的内部。

当在管状体T的内部配置有插入部32的前端硬质部42的状态下按压插入支援切换开关150时，如上所述，计算插入路径IP。此时，插入路径IP显示在监视器18上，并且从输出部106输出。来自输出部106的输出信号被输入到自动弯曲驱动装置26的控制电路172。

此时，在判断为插入路径IP未存在于管状体T的里侧（被封闭）的情况下，输出部106向自动弯曲驱动装置26输出维持弯曲部44的形状的信号。

另一方面，在判断为插入路径IP存在于管状体T的里侧的情况下，输出部106向自动弯曲驱动装置26传递信号。

此时，自动弯曲驱动装置26与检测装置16连动。当使插入部32沿着插入路径IP前进时，检测装置16能够自动识别插入部32的轴向的移动量。然后，自动弯曲驱动装置26使弯曲部44弯曲，使得当插入部32在沿着插入路径IP的状态下移动时，前端硬质部42的前端面沿着插入路径IP移动。因此，能够将弯曲部44勾挂在管状体T的屈曲部位B上。即，能够将前端硬质部42的前端面配置到屈曲部位B的里侧。

另外，在插入部32脱离插入路径IP而使得弯曲部44与管状体T的内部的内壁面抵接的情况下，利用配置在弯曲部44上的接触压力传感器196和弯曲阻力检测电路198检测该状态。即，弯曲阻力检测部180能够检测从弯曲部44的外周的哪个位置承受压力。然后，对马达176进行控制，自动调整弯曲部44的弯曲角，以降低弯曲部44与管状体T的内部的内壁面之间的接触压力。

如以上说明的那样，通过在内窥镜系统10中组入自动弯曲驱动装置26，能够使插入部32的前端硬质部42自动移动到管状体T的里侧，所以，在插入部32的前端硬质部42从屈曲部位B的近前侧通过里侧时，能够省去内窥镜12的使用者操作内窥镜12的劳力和时间。

并且，在上述实施方式中，对插入部32具有1个弯曲部44的例子进行了说明，但是，插入部32具有2个弯曲部的结构也是优选的。

关于上述实施方式的内窥镜系统10，主要说明了应用于大肠的医疗用途，但是，不限于医疗用途，也可以用于工业用途等的各种用途。

至此，参照附图具体说明了若干个实施方式，但是，本发明不限于上述实施方式，包括在不脱离其主旨的范围内进行的所有实施方式。

[附记]

内窥镜系统的特征在于，具有：细长的插入部，其被插入管状体的内部，前端部具有弯曲动作自如的弯曲部；位置姿势检测部，其检测所述前端部的位置和姿势作为位置姿势信息；动作位置姿势计算部，其根据所述位置姿势信息，计算所述弯曲部进行弯曲驱动的驱动面的位置和姿势作为驱动面信息；周边信息检测部，其根据所述驱动面信息，检测在所述驱动面上存在的所述管状体的屈曲部位作为周边信息；位置关系计算部，其根据所述位置姿势信息、所述驱动面信息、所述周边信息，计算所述屈曲部位相对于所述弯曲部的位置关系作为位置关系信息；以及提示部，其根据所述位置关系信息提示所述位置关系。

这样，能够利用位置姿势检测部检测插入部的前端部的位置和姿势，利用周边信息检测部检测驱动面上的管状体的屈曲部位作为周边信息。然后，能够利用位置关系计算部计算屈曲部位相对于插入部的前端部的位置关系，利用提示部提示该位置关系。因此，能够利用周边信息检测部计算屈曲部位，与插入部的前端部的位置姿势信息一起提示该屈曲部位，所以，能够提示插入部的前端部今后应该朝向的方向即插入路径。因此，能够对插入部从管状体的内部的近前侧插入里侧进行支援。

即，能够提供如下的内窥镜系统：例如在将内窥镜的插入部插入大肠这种自由运动的管状体的内部的情况下，能够掌握插入部今后的朝向、即插入路径，能够对插入部的插入进行支援。

并且，优选所述周边信息检测部具有：X射线断层像取得部，其沿着由所述位置姿势检测部计算出的所述驱动面取得所述管状体的形状；以及图像处理部，其根据由所述X射线断层像取得部取得的X射线断层像，提取配置有所述插入部的前端部的包含从所述管状体的内部的近前侧到所述管状体的内部的里侧的所述管状体的缘部。

因此，周边信息检测部取得包含管状体的纵截面（缘部）的X射线断层像，并且，通过对该X射线断层像进行图像处理，能够得到期望的状态即驱动面上的纵截面。

内窥镜系统的特征在于，具有：插入部，其具有前端部和弯曲部，且被插入管状体的内部，该弯曲部通过向至少2个方向弯曲而规定驱动面；测距机构，其在所述插入部的前端部配置在所述管状体的内部的近前侧的状态下，取得所述管状体的内部的里侧的内壁与所述插入部的前端部之间的所述驱动面上的距离信息；插入路径计算部，其根据所述距离信息，计算能够从配置有所述插入部的前端部的所述近前侧向所述里侧插入所述插入部的前端部的插入路径；以及提示部，其提示从所述近前侧朝向所述里侧的所述插入部的前端部的插入路径。

这样，通过利用测距机构取得插入部的前端部与管状体的里侧的内壁之间的驱动面上的距离，利用插入路径计算部计算插入路径，并在提示部中进行提示，由此，能够提示插入部的前端部今后应该朝向的方向即插入路径。因此，能够对插入部从管状体的内部的近前侧插入里侧进行支援。

即，能够提供如下的内窥镜系统：例如在将内窥镜的插入部插入大肠这种自由运动的管状体的内部的情况下，能够掌握插入部今后的朝向、即插入路径，能够对插入部的插入进行支援。

并且，优选所述测距机构具有光学系统，该光学系统能够在所述驱动面上取得所述管状体的内部的里侧的内壁与所述插入部的前端部之间的距离。

因此，通过在内窥镜的插入部中组入光学系统、或通过通道贯穿插入光学系统，能够容易地测定插入部的前端部与管状体的里侧的内壁之间的距离。

并且，优选所述内窥镜系统还具有：位置姿势检测部，其检测所述管状体的内部的所述插入部的前端部的位置和姿势作为位置姿势信息，并且，根据所述位置姿势信息计算所述驱动面；位置关系计算部，其根据所述位置姿势信息和所述距离信息，计算所述插入路径相对于所述插入部的前端部的位置关系；以及自动弯曲驱动机构，其与所述提示部连接，使所述弯曲部朝向由所述提示部提示的插入路径自动弯曲。

因此，能够更加容易地一边沿着由提示部提示的插入路径使弯曲部弯曲一边将插入部插入管状体的里侧。

标号说明

F1、F2：驱动面（弯曲面）；T：管状体；IP：插入路径；B：屈曲部位；10：内窥镜系统；12：内窥镜；14：视频处理器；16：检测装置；18、20：监视器；32：插入部；34：操作部；42：前端硬质部；44：弯曲部；46：挠性管部；52：弯曲管；54：外皮；56：弯曲块；58a、58b：转动轴；62、64：角度旋钮；72：照明光学系统；74：观察光学系统；86a、86b：摄像部；102：控制电路；104：运算部；106：输出部；112：驱动面计算部；114：周边信息计算部（周边信息检测部）；116：位置关系计算部；118：插入路径计算部；132：控制电路；134：操作面板；136：发送部；138：磁线圈；140：接收部；142：形状计算部；144：驱动面计算部（动作位置姿势计算部）；150：插入支援切换开关；152：箭头。

Claims (13)

1.一种内窥镜系统，其具有：

细长的插入部，其被插入管状体的内部，前端部具有能自如地进行弯曲动作的弯曲部；

位置姿势检测部，其检测所述前端部的位置和姿势作为位置姿势信息；

动作位置姿势计算部，其根据所述位置姿势信息，计算所述弯曲部进行弯曲驱动的驱动面的位置和姿势作为驱动面信息；

周边信息检测部，其根据所述驱动面信息，检测在所述驱动面上存在的所述管状体的屈曲部位作为周边信息；

位置关系计算部，其根据所述位置姿势信息、所述驱动面信息和所述周边信息，计算所述屈曲部位相对于所述弯曲部的位置关系作为位置关系信息；以及

提示部，其根据所述位置关系信息提示所述位置关系。

2.根据权利要求1所述的内窥镜系统，其中，

所述周边信息检测部具有光学系统，该光学系统能够在所述驱动面上取得所述管状体的内部的里侧的内壁与所述插入部的前端部之间的距离。

3.根据权利要求1所述的内窥镜系统，其中，

所述周边信息检测部具有：

X射线断层像取得部，其沿着由所述位置姿势检测部计算出的所述驱动面取得所述管状体的形状；以及

图像处理部，其根据由所述X射线断层像取得部取得的X射线断层像，提取配置有所述插入部的前端部的所述管状体的包含从所述管状体的内部的近前侧到所述管状体的内部的里侧的缘部。

4.根据权利要求1～3中的任意一项所述的内窥镜系统，其中，

所述周边信息检测部检测所述驱动面上的管状体的形状，根据所述管状体的形状计算所述插入部的插入路径，根据所述插入路径计算所述屈曲部位。

5.根据权利要求4所述的内窥镜系统，其中，

所述内窥镜系统具有屈曲方向计算部，该屈曲方向计算部根据所述插入路径计算所述屈曲部位的屈曲方向。

6.根据权利要求1～5中的任意一项所述的内窥镜系统，其中，

所述内窥镜系统具有画面显示部，该画面显示部与所述提示部连接，对所述提示部所提示的位置关系进行画面显示。

7.根据权利要求6所述的内窥镜系统，其中，

所述画面显示部沿着所述驱动面显示所述屈曲部位的屈曲方向。

8.根据权利要求1～7中的任意一项所述的内窥镜系统，其中，

所述内窥镜系统还具有自动弯曲驱动机构，该自动弯曲驱动机构与所述提示部连接，根据由所述提示部提示的所述位置关系，使所述弯曲部自动地朝向所述屈曲部位弯曲。

9.一种内窥镜系统，其具有：

插入部，其具有前端部和弯曲部，且被插入管状体的内部，该弯曲部通过向至少2个方向弯曲而被规定了驱动面；

测距机构，其在所述插入部的前端部配置在所述管状体的内部的近前侧的状态下，取得所述管状体的内部的里侧的内壁与所述插入部的前端部之间的所述驱动面上的距离信息；

插入路径计算部，其根据所述距离信息，计算能够从配置有所述插入部的前端部的所述近前侧向所述里侧插入所述插入部的前端部的插入路径；以及

提示部，其提示所述插入部的前端部的从所述近前侧朝向所述里侧的插入路径。

10.根据权利要求9所述的内窥镜系统，其中，

所述测距机构具有光学系统，该光学系统能够在所述驱动面上取得所述管状体的内部的里侧的内壁与所述插入部的前端部之间的距离。

11.根据权利要求10所述的内窥镜系统，其中，

所述光学系统具有配设在所述插入部的内部的摄像部。

12.根据权利要求9～11中的任意一项所述的内窥镜系统，其中，

所述内窥镜系统还具有：

位置姿势检测部，其检测所述管状体的内部的所述插入部的前端部的位置和姿势作为位置姿势信息，并且，根据所述位置姿势信息计算所述驱动面；

位置关系计算部，其根据所述位置姿势信息和所述距离信息，计算所述插入路径相对于所述插入部的前端部的位置关系；以及

自动弯曲驱动机构，其与所述提示部连接，使所述弯曲部自动地朝向所述提示部所提示的插入路径弯曲。

13.根据权利要求1～12中的任意一项所述的内窥镜系统，其中，

所述弯曲部具有多个弯曲块和以能够转动的方式对所述弯曲块彼此进行连结的转动轴，

所述驱动面由所述转动轴规定。

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