CN107105967B - 插拔辅助装置及插拔辅助方法 - Google Patents

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Abstract

辅助装置(100)，辅助将具有挠性的插入体(203)相对于被检体插入及拔掉，包括位置取得部(110)、联动程度运算部(142)和判断部(143)。位置取得部(110)，取得在插入体(230)的长度方向的不同位置上设置的至少2个关注点的位移的信息。联动程度运算部(142)，运算至少2个关注点的位移的联动程度。判断部(143)，基于联动程度，判断插入体(203)或被检体的规定的对象部位的状态。

Description

插拔辅助装置及插拔辅助方法
技术领域
本发明涉及插拔辅助装置及插拔辅助方法。
背景技术
通常，已知具有如内窥镜的插入部那样的细长形状的插入体的插拔装置。例如，当将内窥镜的插入部向被检体插入时，如果用户能够一边掌握插入部的状态一边进行操作，则对于用户而言，插入部向被检体的插入变得更容易。因此，已知用来掌握插拔装置的插入体的状态的技术。
例如在日本特开2007－44412号公报中，公开了以下这样的技术。即，根据该技术，在内窥镜的插入部设有内窥镜插入形状检测探头。该内窥镜插入形状检测探头具有检测用光传输机构。检测用光传输机构构成为，根据弯曲角度而光损失量不同。通过使用该内窥镜插入形状检测探头，检测内窥镜的插入部的弯曲角度。结果，能够再现内窥镜插入部的弯曲形状。
例如在日本特开平6－154153号公报中，公开了以下这样的技术。即，根据该技术，在内窥镜插入部设有传感器支承部，在该传感器支承部安装有应变计。通过使用应变计，检测从特定方向对内窥镜插入部的外力。结果，能够取得向内窥镜插入部施加的外力的信息。
例如在日本特开2000－175861号公报中，公开了以下这样的技术。即，根据该技术，在内窥镜系统中，设有推测内窥镜插入部的形状的形状推测机构。根据该内窥镜系统，基于形状推测机构推测出的内窥镜插入部的形状，在需要的情况下发出警告。例如，当检测到内窥镜插入部为环形状时，通过显示或声音发出敦促注意的警告。
进一步要求提供用来更详细地知道插拔装置的插入部的状态的装置及方法。此外，还要求提供用来更详细地知道被插入了该插入体的被检体的状态的装置及方法。
发明内容
本发明的目的在于，提供能够检测插入体或被插入了该插入体的被检体的状态的插拔辅助装置及插拔辅助方法。
根据本发明的一技术方案，一种辅助装置，辅助将具有挠性的插入体相对于被检体插入及拔掉，具备：位置取得部，取得在上述插入体的长度方向的不同位置上设置的至少2个关注点的位移的信息；联动程度运算部，运算上述至少2个关注点的上述位移的联动程度；以及判断部，基于上述联动程度，判断上述插入体或上述被检体的规定的对象部位的状态。
根据本发明的一技术方案，一种辅助方法，用来辅助将具有挠性的插入体相对于被检体插入及拔掉，包括以下步骤：取得在上述插入体的长度方向的不同位置上设置的至少2个关注点的位移的信息；运算上述至少2个关注点的上述位移的联动程度；基于上述联动程度，判断上述插入体或上述被检体的规定的对象部位的状态。
根据本发明，能够提供能够检测插入体或被插入了该插入体的被检体的状态的插拔辅助装置及插拔辅助方法。
附图说明
图1是表示一实施方式的插拔装置的结构例的概略的图。
图2是表示在一实施方式的内窥镜中设置的传感器的结构的一例的图。
图3是表示在一实施方式的内窥镜中设置的传感器的结构的一例的图。
图4是表示在一实施方式的内窥镜中设置的传感器的结构的一例的图。
图5是表示一实施方式的形状传感器的结构例的概略的图。
图6是表示一实施方式的插入量传感器的结构例的概略的图。
图7是表示一实施方式的插入量传感器的结构例的概略的图。
图8是用来说明由一实施方式的传感器得到的信息的图。
图9是用来说明第1状态判断方法的图，是示意地表示从时刻t1到时刻t2之间的插入部的移动的状况的图。
图10是用来说明第1状态判断方法的图，是示意地表示从时刻t2到时刻t3之间的插入部的移动的状况的一例的图。
图11是用来说明第1状态判断方法的图，是示意地表示从时刻t2到时刻t3之间的插入部的移动的状况的另一例的图。
图12是表示在第1状态判断方法中使用的插拔辅助装置的结构例的概略的框图。
图13是表示第1状态判断方法中的处理的一例的流程图。
图14是用来说明第1状态判断方法的第1变形例的图，是示意地表示从时刻t1到时刻t2之间的插入部的移动的状况的图。
图15是用来说明第1状态判断方法的第1变形例的图，是示意地表示从时刻t2到时刻t3之间的插入部的移动的状况的一例的图。
图16是用来说明第1状态判断方法的第1变形例的图，是示意地表示从时刻t2到时刻t3之间的插入部的移动的状况的另一例的图。
图17是用来说明第1状态判断方法的第2变形例的图，是示意地表示插入部的移动的状况的一例的图。
图18是用来说明第2状态判断方法的图，是示意地表示从时刻t1到时刻t2之间的插入部的移动的状况的图。
图19是用来说明第2状态判断方法的图，是示意地表示从时刻t2到时刻t3之间的插入部的移动的状况的一例的图。
图20是用来说明第2状态判断方法的图，是示意地表示从时刻t2到时刻t3之间的插入部的移动的状况的另一例的图。
图21是表示与时间经过对应的关注点的位置的变化的一例的图。
图22是表示在第2状态判断方法中使用的插拔辅助装置的结构例的概略的框图。
图23是表示第2状态判断方法中的处理的一例的流程图。
图24是用来说明第2状态判断方法的变形例的图，是示意地表示插入部的移动的状况的一例的图。
图25是用来说明第2状态判断方法的变形例的图，是示意地表示插入部的移动的状况的一例的图。
图26是用来说明第3状态判断方法的图，是示意地表示从时刻t1到时刻t2之间的插入部的移动的状况的图。
图27是用来说明第3状态判断方法的图，是示意地表示从时刻t2到时刻t3之间的插入部的移动的状况的一例的图。
图28是用来说明第3状态判断方法的图，是示意地表示从时刻t2到时刻t3之间的插入部的移动的状况的另一例的图。
图29是用来说明第3状态判断方法的图，是示意地表示插入部的移动的状况的一例的图。
图30是用来说明第3状态判断方法的图，是示意地表示插入部的移动的状况的一例的图。
图31是示意地表示插入部的关注点的位置的变化的图。
图32是示意地表示插入部的移动的状况的一例的图。
图33是表示与时间经过对应的关注点距插入部的前端的距离的变化的一例的图。
图34是示意地表示插入部的移动的状况的另一例的图。
图35是表示与时间经过对应的关注点距插入部的前端的距离的另一例的图。
图36是表示与时间经过对应的自我追随性的变化的一例的图。
图37是表示在第3状态判断方法中使用的插拔辅助装置的结构例的概略的框图。
图38是表示第3状态判断方法中的处理的一例的流程图。
图39是用来说明第4状态判断方法的图，是示意地表示插入部的移动的状况的一例的图。
图40是用来说明第4状态判断方法中的切线方向与移动量的关系的图。
图41是表示与时间经过对应的插入部的位移中的切线方向的比例的变化的一例的图。
图42是表示与时间经过对应的插入部的位移中的切线方向的比例的变化的另一例的图。
图43是表示与时间经过对应的插入部的横向运动的变化的一例的图。
图44是表示在第4状态判断方法中使用的插拔辅助装置的结构例的概略的框图。
图45是表示第4状态判断方法中的处理的一例的流程图。
图46是用来说明第4状态判断方法的变形例的图，是示意地表示插入部的移动的状况的一例的图。
图47是表示与时间经过对应的插入部的前端前进的变化的一例的图。
具体实施方式
参照附图对本发明的一实施方式进行说明。图1表示本实施方式的插拔装置1的结构例的概略。插拔装置1具备插拔辅助装置100、内窥镜200、控制装置310、显示装置320和输入装置330。
内窥镜200是通常的内窥镜。控制装置310是控制内窥镜200的动作的控制装置。控制装置310可以从内窥镜200取得控制所需要的信息。显示装置320是通常的显示装置。显示装置320例如包括液晶显示器。显示装置320显示由内窥镜200取得的图像、由控制装置310制作出的有关内窥镜200的动作的信息。输入装置330受理用户对插拔辅助装置100及控制装置310的输入。输入装置330例如包括按钮开关、拨盘、触摸面板、键盘等。插拔辅助装置100进行用来辅助用户将内窥镜200的插入部向被检体插入或拔出的信息处理。
本实施方式的内窥镜200例如是大肠内窥镜。如图2至图4所示，内窥镜200具备呈具有挠性的细长形状的作为插入体的插入部203、和设在插入部203的一端的操作部205。在以下的说明中，将插入部203的设有操作部205的一侧称作后端侧，将另一端称作前端侧。
在插入部203的前端侧设有相机，由该相机取得图像。所取得的图像在被实施了通常的各种图像处理后被显示在显示装置320上。在插入部203的前端部设有弯曲部，该弯曲部根据操作部205的操作而弯曲。用户例如一边用左手把持操作部205并用右手将插入部203收放，一边将插入部203向被检体插入。在这样的内窥镜200中，为了取得插入部203的各部的位置和插入部203的形状，在插入部203设有传感器201。
作为传感器201，可以使用各种各样的传感器。参照图2至图4说明传感器201的结构例。
图2是表示传感器201的结构的第1例的图。在第1例中，在插入部203设有形状传感器211和插入量传感器212。形状传感器211是用来取得插入部203的形状的传感器。根据形状传感器211的输出，能够取得插入部203的形状。插入量传感器212是用来取得插入部203在被检体中被插入的量即插入量的传感器。根据插入量传感器212的输出，能够取得由该插入量传感器212计测的插入部203的后端侧的规定部位的位置。基于插入部203的后端侧的规定部位的位置和包括该位置的该插入部203的形状，能够取得插入部203的各部的位置。
图3是表示传感器201的结构的第2例的图。在第2例中，在插入部203设有用来取得插入部203的形状的形状传感器221、和位置传感器222。位置传感器222检测配置有该位置传感器222的部位的位置。在图3中，表示了位置传感器222设在插入部203的前端的例子。根据基于形状传感器221的输出而取得的插入部203的形状、和基于位置传感器222的输出而取得的设有位置传感器222的部位的位置，能够通过运算或推测来取得插入部203的各部(任意的点)的位置、朝向、弯曲形状。
图4是表示传感器201的结构的第3例的图。在第3例中，在插入部203，设有用来取得插入部203的各部的位置的多个位置传感器230。根据多个位置传感器230的输出，可以取得插入部203的设有位置传感器230的部位的位置。如果将这些位置信息组合，则能够取得插入部203的形状。
参照图5说明形状传感器211、221的结构的一例。在该例的插入部203中设置的形状传感器260包括多个形状检测单元261。在图5中，为了简单而表示了设有4个形状检测单元261的情况下的例子。即，形状传感器260包括第1形状检测单元261－1、第2形状检测单元261－2、第3形状检测单元261－3和第4形状检测单元261－4。形状检测单元的数量是几个都可以。
各形状检测单元261具有沿着插入部203设置的光纤262。在光纤262的前端侧的端部，设有反射部件264。在光纤262的后端侧，设有分支部263。在光纤262的后端侧的分支的一方的端部，设有入射透镜267和光源265。在光纤262的后端侧的分支的另一方的端部，设有出射透镜268和光检测器266。此外，在光纤262，设有检测区域269。在设于第1形状检测单元261－1的第1检测区域269－1、设于第2形状检测单元261－2的第2检测区域269－2、设于第3形状检测单元261－3的第3检测区域269－3、和设于第4形状检测单元261－4的第4检测区域269－4中，该检测区域269的在插入部203的长度方向上的配置位置不同。
从光源265射出的光经由入射透镜267向光纤262入射。该光在光纤262中向前端方向行进，由设于前端的反射部件264反射。该反射光在光纤262中向后端方向行进，经由出射透镜268向光检测器266入射。检测区域269中的光的传输效率对应于检测区域269的弯曲状态而变化。因此，基于由光检测器266检测的光量，能够取得检测区域269的弯曲状态。
基于由第1形状检测单元261－1的光检测器266检测的光量，能够取得第1检测区域269－1的弯曲状态。同样，基于由第2形状检测单元261－2的光检测器266检测的光量，取得第2检测区域269－2的弯曲状态，基于由第3形状检测单元261－3的光检测器266检测的光量，取得第3检测区域269－3的弯曲状态，基于由第4形状检测单元261－4的光检测器266检测的光量，取得第4检测区域269－4的弯曲状态。这样，检测出插入部203的各部的弯曲状态，能够取得插入部203整体的形状。
接着，参照图6及图7说明插入量传感器212的结构例。
图6是表示插入量传感器212的结构的一例的图。在该例中，插入量传感器212具有固定在被检体的插入口处的保持部件241。在保持部件241，设有插入方向检测用的第1编码器头242和扭转方向检测用的第2编码器头243。在插入部203，形成有编码器图案。第1编码器头242根据形成于插入部203的编码器图案，检测插入部203被插入时的长度方向的插入量。第2编码器头243根据形成于插入部203的编码器图案，检测插入部203被插入时的圆周方向的旋转量。
图7是表示插入量传感器212的结构的另一例的图。在该例中，插入量传感器212具有插入方向检测用的第1辊246、插入方向检测用的第1编码器头247、扭转方向检测用的第2辊248、以及扭转方向检测用的第2编码器头249。当插入部203在长度方向上移动，第1辊246随之旋转。在第1辊246形成有编码器图案。第1编码器头247与第1辊246对置。第1编码器头247将插入部203被插入时的长度方向的插入量基于随着该插入而旋转的第1辊246的旋转量来检测。当插入部203在圆周方向上旋转，第2辊248随之旋转。在第2辊248形成有编码器图案。第2编码器头249与第2辊248对置。第2编码器头249将插入部203被插入时的圆周方向的旋转量基于随着该旋转而旋转的第2辊248的旋转量来检测。
根据图6及图7所示的插入量传感器212，通过以插入量传感器212的位置为基准，能够确定插入部203中的处于插入量传感器212的位置的部分及其旋转角。即，能够确定插入部203的某个部分的位置。
接着，对位置传感器222、230进行说明。位置传感器222、230包括例如设于插入部203的产生磁的线圈、和构成为设在被检体的外侧的接收装置。通过由接收装置检测由磁线圈形成的磁场，能够取得各线圈的位置。位置传感器并不限于利用磁的结构。位置传感器可以采用包括发出光波、声波、电磁波等的某一种的设于插入部203的信号发送机、和接收由信号发送机发出的信号的设在被检体的外部的接收机的各种各样的结构。
基于以上这样的包括形状传感器、插入量传感器及位置传感器的组合的传感器201的输出，可得到以下这样的信息。参照图8对可得到的信息进行说明。根据传感器201，能取得插入部203的例如前端510的位置。该前端510的位置例如可以表示为以被检体的插入口为基准的坐标。
例如在如图2所示那样设有形状传感器211和插入量传感器212的第1例中，基于插入量传感器212的输出，能取得位于被检体的插入口处的插入部203的位置。以该位置为基准，基于由形状传感器211取得的插入部203的形状，能够取得插入部203的前端510相对于被检体的插入口的位置。
例如在如图3所示那样设有形状传感器221和位置传感器222的第2例中，由于插入部203中的位置传感器222的位置是已知的，因此以该位置为基准，进一步基于由形状传感器221取得的插入部203的形状，则能够取得插入部203的前端510相对于位置传感器222的位置。由于位置传感器222相对于被检体的位置可以通过位置传感器222的输出来取得，所以能够取得插入部203的前端510相对于被检体的插入口的位置。另外，在位置传感器222设于插入部203的前端510的情况下，插入部203的前端510相对于被检体的插入口的位置能够基于位置传感器222的输出而直接取得。
例如在如图4所示那样设有位置传感器230的第3例中，基于配置在插入部203的前端附近的位置传感器230的输出，能够取得插入部203的前端510相对于被检体的插入口的位置。
此外，与插入部203的前端510的位置同样，能够取得插入部203的任意部位520相对于被检体的插入口的位置。此外，在上述说明中，将基准位置设为被检体的插入口，但并不限于此。基准位置是怎样的位置都可以。在插入部203中，将(直接)进行传感的部位称作“检测点”，在本实施方式中，将在插入部203中被(直接)取得位置的信息的部位作为“检测点”。
此外，基于传感器201的输出，能够取得插入部203的形状。例如在如上述第1例及第2例那样设有形状传感器211、221的情况下，能够基于这些传感器的输出来取得插入部203的形状。此外，在如第3例那样设有多个位置传感器230的情况下，基于由位置传感器230检测出的配置有位置传感器230的各个位置的信息、和将多个位置传感器230之间的位置进行插补的运算结果，能够得到插入部203的形状。
进而，如果得到插入部203的形状，则能够得到插入部203的形状中的特征性部位的位置。例如当设弯曲的部分为规定形状区域530时，能得到插入部203的弯曲的部分的折回端540的位置。这里，折回端例如如以下这样决定。例如在图8所示的例子中，插入部203朝向图面中的上方，然后弯曲而朝向下方。折回端例如可以定义为在图8中位于最上方的点。这样，折回端在插入部203弯曲时可以定义为在规定的方向上位于最靠端部的点。将这样的插入部203的希望直接或通过推测等得到传感信息的点称作“关注点”。在本实施方式中，着眼于基于插入部203的形状而决定的特征性的“关注点”。关注点并不限于折回端，只要是基于插入部203的形状而决定的特征性的点，是怎样的点都可以。
为了基于传感器201的输出而得到以上那样的信息，本实施方式的插拔辅助装置100如图1所示，具有位置取得部110和形状取得部120。位置取得部110对插入部203的各部的位置信息进行处理。位置取得部110具有检测点取得部111。检测点取得部111进行检测点的位置的确定。此外，并不限于检测点，位置取得部110能够进行根据传感器201的输出等求出的可能成为插入部203的任意部位的关注点的位置的确定。形状取得部120对于与插入部203的形状有关的信息进行处理。形状取得部120具有关注点取得部121。关注点取得部121基于插入部203的形状和由位置取得部110计算出的位置信息，进行基于形状求出的关注点的位置的确定。
此外，插拔辅助装置100具备状态判断部130。状态判断部130利用与检测点的位置、关注点的位置有关的信息，计算与插入部203的状态或被插入了插入部203的被检体的状态有关的信息。更详细地讲，如后述那样，用各种各样的方法评价插入部203是否按照插入部203的形状行进，即是否具有自我追随性。基于该评价结果，计算与插入部203的状态或被插入了插入部203的被检体的状态有关的信息。
插拔辅助装置100还具备辅助信息制作部180。辅助信息制作部180基于由状态判断部130计算出的与插入部203或被检体的状态有关的信息，制作辅助用户将插入部203向被检体进行插入的信息。由辅助信息制作部180制作出的辅助信息被表示为字符及图形，它们被显示在显示装置320上。此外，辅助信息制作部180基于由状态判断部130计算出的与插入部203或被检体的状态有关的信息，制作控制装置310控制内窥镜200的动作所用到的各种信息。
插拔辅助装置100还具备程序存储器192和临时存储器194。在程序存储器192中，记录有用于插拔辅助装置100的动作的程序、和规定的参数等。临时存储器194用于插拔辅助装置100的各部的运算中的临时存储。
插拔辅助装置100还具备记录装置196。记录装置196记录由辅助信息制作部180制作出的辅助信息。记录装置196并不限于配置在插拔辅助装置100内。记录装置196也可以设在插拔辅助装置100的外部。通过将辅助信息记录到记录装置196中，能得到以下这样的效果。即，基于记录在记录装置196中的辅助信息，能够事后进行与插入部203或被检体的状态有关的信息的再现及分析。此外，在向同一被检体进行插入时，记录在记录装置196中的信息可以用作参考信息及履历信息。
例如，位置取得部110、形状取得部120、状态判断部130、辅助信息制作部180等包括Central Processing Unit(CPU：中央处理器)、或Application Specific IntegratedCircuit(ASIC：专用集成电路)等电路。
接着，关于与插入部203或被检体的状态有关的信息的计算，具体地举例进行说明。
[第1状态判断方法]
在第1状态判断方法中，基于多个检测点的位置关系，判定插入部203的状态。
图9示意地表示从时刻t1到时刻t2之间的插入部203的移动的状况。将时刻t1的插入部203的状况用实线表示，将时刻t2的插入部203的状况用虚线表示。在此处所示的例子中，插入部203的前端部及后端侧的任意的部位的位置被确定为关注点。将该后端侧的任意的部位设为规定部位，称作后侧关注点。另外，这里，将配置有位置传感器的位置设为后侧关注点。即，以后侧关注点是检测点的情况为例进行说明。以下，将该点称作后侧检测点。此外，关注点的1个并不限于前端部，可以是前端侧的任意的部位，这里设为前端而进行说明。另外，这里，以位置传感器被配置在前端部的情况为例进行说明。即，以前端部也是检测点的情况为例进行说明。
在时刻t1，插入部203的前端部位于第1前端位置602－1。在时刻t1，插入部203的后侧检测点位于第1后端位置604－1。在从时刻t1经过了时间Δt的时刻t2，插入部203的前端部位于第2前端位置602－2。在时刻t2，插入部203的后侧检测点位于第2后端位置604－2。
这里，设从第1前端位置602－1到第2前端位置602－2的位移、即前端部的位移为ΔX21。设从第1后端位置604－1到第2后端位置604－2的位移、即后侧检测点的位移为ΔX11。如图9所示，当插入部203被沿着被检体插入时，为|ΔX21|≈|ΔX11|。
在图10中表示在被检体弯曲的弯曲部分914处、插入部203被沿着被检体910插入的情况下的示意图。在从时刻t2进一步经过了时间Δt的时刻t3，插入部203的前端部位于第3前端位置602－3。在时刻t3，插入部203的后侧检测点位于第3后端位置604－3。这里，设从第2前端位置602－2到第3前端位置602－3的位移、即前端部的位移为ΔX22。设从第2后端位置604－2到第3后端位置604－3的位移、即后侧检测点的位移为ΔX12。如图10所示，当插入部203被沿着被检体插入时，为|ΔX22|≈|ΔX12|。
另一方面，在图11中表示在被检体弯曲的弯曲部分914处、插入部203没有被沿着被检体插入的情况下的示意图。在从时刻t2经过了时间Δt的时刻t3，插入部203的前端部位于第3前端位置602－3′。在时刻t3，插入部203的后侧检测点位于第3后端位置604－3′。这里，设从第2前端位置602－2到第3前端位置602－3′的位移、即前端部的位移为ΔX22′。设从第2后端位置604－2到第3后端位置604－3′的位移、即后侧检测点的位移为ΔX12′。如图11所示，当插入部203没有被沿着被检体插入时，为|ΔX22′|≠|ΔX12′|(|ΔX22′|<|ΔX12′|)。
另外，在图9至图11中，从时刻t1到时刻t2的时间变化和从时刻t2到时刻t3的时间变化在本例中如在自动计测中经常进行的那样成为相等的值Δt，但也可以并不一定成为相等的值。在以下的例子中也是同样的。
在图11所示的情况下，插入部203的前端如图11的中空箭头所示，被被检体910推压或压迫。反过来讲，在插入部203的前端部，插入部203对被检体910的推压变大。此外，在图11所示的情况下，在插入部203的前端部与后侧检测点之间的部位609发生压曲。
当插入部203的后端侧的检测点即后侧检测点的移动量与前端侧的检测点即前端部的移动量相等时，即当后侧检测点的移动量与前端部的移动量的联动程度高时，可知插入部203被沿着被检体910顺利地插入。另一方面，当前端部的移动量相对于后侧检测点的移动量而言较小时，即当后侧检测点的移动量与前端部的移动量的联动程度低时，可知插入部203的前端部停滞。此外，可知此时有可能在2个检测点之间、即前端部与后侧检测点之间发生了意图之外的异常。如以上那样，基于第1状态判断方法中的多个检测点的位置关系的解析，插入部203的压曲、对被检体的推压的大小等变得清楚。即，根据第1状态判断方法，能够取得与插入部或被检体的状态有关的信息。
作为上述那样的表示插入部203的状态的值，导入第1操作辅助信息α1。例如，当设前端部的位移为ΔX2、设后侧检测点的位移为ΔX1时，第1操作辅助信息α1可以如以下这样定义。
α1≡|ΔX2|/|ΔX1|
第1操作辅助信息α1的值越接近于1，越表示插入部203被沿着被检体910进行了插入。
第1操作辅助信息α1也可以如以下这样定义。
α1≡(|ΔX2|+C2)L/(|ΔX1|+C1)M
这里，C1、C2、L、M是任意的实数。
例如，在ΔX1、ΔX2的检测噪声成分水平是N1、N2(N1、N2≥0)的情况下，将参数C1、C2、L、M如以下这样设定。
C1＝N1 |ΔX1|≥N1
C2＝－N2 |ΔX2|≥N2
＝－|ΔX2| |ΔX2|<N2
L＝M＝1
对N1、N2例如设定噪声水平的标准偏差(σ)的3倍左右的值即可。
通过进行这样的设C1为正、C2为负的噪声对策的设定，能够得到减小检测噪声的影响、并且由检测噪声带来的误检测较少的第1操作辅助信息α1。此外，这样的噪声影响降低的方式在后述的其他辅助信息计算时也能够应用。
另外，内窥镜200是大肠内窥镜，因而在被检体910是大肠的情况下，上述弯曲部分914相当于例如S状结肠的最上部(所谓的“S－top”)。
在图12中表示用来执行第1状态判断方法的插拔辅助装置100的结构例的概略。
插拔辅助装置100具备具有检测点取得部111的位置取得部110、状态判断部130和辅助信息制作部180。检测点取得部111基于从传感器201输出的信息，取得多个检测点的位置。
状态判断部130具有位移信息取得部141、联动程度运算部142和压曲判断部143。位移信息取得部141基于与时间经过对应的多个检测点的位置，计算各检测点的位移。联动程度运算部142基于各检测点的位移和记录在程序存储器192中的联动程度信息192－1，计算多个检测点的联动程度。联动程度信息192－1例如具有各检测点的位移的差异与联动程度的评价值的关系。压曲判断部143基于计算出的联动程度和记录在程序存储器192中的判断基准信息192－2，判定插入部203的压曲状态。判断基准信息192－2例如具有联动程度与压曲状态的关系。
辅助信息制作部180基于判定出的压曲状态，制作操作辅助信息。操作辅助信息被反馈给控制装置310的控制，或被显示在显示装置320上，或被记录到记录装置196中。
参照图13所示的流程图，对第1状态判断方法中的插拔辅助装置100的动作进行说明。
在步骤S101中，插拔辅助装置100从传感器201取得输出数据。在步骤S102中，插拔辅助装置100基于在步骤S101中取得的数据，取得多个检测点的位置。
在步骤S103中，插拔辅助装置100对于各个检测点，取得该位置的连续性变化。在步骤S104中，插拔辅助装置100评价每个检测点的与检测点有关的位置变化的差异。即，计算多个检测点的位置变化的联动程度。在步骤S105中，插拔辅助装置100基于在步骤S104中计算出的联动程度，关于压曲而进行在检测点与检测点之间是否发生了压曲及其程度等评价。
在步骤S106中，插拔辅助装置100基于是否发生了压曲等的评价结果，制作适合在之后的处理中使用的辅助信息，将该辅助信息例如向控制装置310或显示装置320输出。
在步骤S107中，插拔辅助装置100判定是否有用来使该处理结束的结束信号的输入。当没有结束信号的输入时，处理向步骤S101返回。即，重复上述处理直到有结束信号的输入，将操作辅助信息输出。另一方面，当有结束信号的输入时，该处理结束。
通过使用第1状态判断方法，确定2点以上的检测点的位置，基于它们的移动量的联动程度，能够制作表示在插入部203中是否发生了压曲等的是否发生了异常的操作辅助信息。
在上述例子中，以基于检测点即直接进行传感的位置制作操作辅助信息的情况作为例子来表示。但是并不限定于此。在操作辅助信息的制作中，也可以使用与关注点即插入部203的任意位置有关的信息。在使用关注点的位置的情况下，不是由检测点取得部111、而是由位置取得部110取得关注点的位置，使用所取得的关注点的位置。其他的处理是同样的。
[第1变形例]
在上述例子中，表示了检测点是2点的情况。但是，并不限定于此，检测点的数量是几个都可以。如果检测点的数量增加，则能够实现与插入部203的状态有关的更详细的信息的取得。例如如图14所示，当检测点有4点时，为以下这样。即，在该例中，如图14所示，在插入部203设有4个检测点605－1、606－1、607－1、608－1。当从时刻t1到时刻t2插入部203被沿着被检体910插入时，从时刻t1的4个检测点605－1、606－1、607－1、608－1的各点到时刻t2的4个检测点605－2、606－2、607－2、608－2的各点的各自的移动量ΔX51、ΔX61、ΔX71、ΔX81相互大致相等。
如图15所示，当从时刻t2到时刻t3插入部203被沿着被检体910插入时，从时刻t2的4个检测点605－2、606－2、607－2、608－2的各点到时刻t3的4个检测点605－3、606－3、607－3、608－3的各点的各自的移动量ΔX52、ΔX62、ΔX72、ΔX82相互大致相等。
另一方面，如图16所示，当从时刻t2到时刻t3插入部203没有被沿着被检体910插入时，从时刻t2的4个检测点605－2、606－2、607－2、608－2的各点到时刻t3的4个检测点605－3′、606－3′、607－3′、608－3′的各点的各自的移动量ΔX52′、ΔX62′、ΔX72′、ΔX82′不相互相等。即，最前端侧的检测点605的第1移动量Δ52′、从前端起第2个检测点606的第2移动量Δ62′、从前端起第3个检测点607的第3移动量Δ72′、以及最后端侧的检测点608的第4移动量Δ82′相互不同。进而，第1移动量Δ52′与第2移动量Δ62′大致相等，第3移动量Δ72′与第4移动量Δ82′大致相等，第2移动量Δ62′和第3移动量Δ72′较大地不同，为|Δ62′|<|Δ72′|。根据这些结果，能够判定在从前端起第2个检测点606与从前端起第3个检测点607之间发生了压曲。这样，如果检测点的数量变多，则信息量增加，能得到关于插入部203的状态的更详细的信息。如果检测点的数量变大，则例如能够确定发生了压曲的插入部203的部位。
[第2变形例]
在虽然插入部203的后端侧被插入但前端部停滞的情况下，并不限于插入部203在被检体内压曲的情况，例如也有如图17所示那样、被检体的弯曲的部分由于插入部203而变形(伸展)的情况。这里，图17示意地表示时刻t4的插入部203的形状、和从时刻t4经过了时间Δt的时刻t5的插入部203的形状。在这样的情况下，时刻t4的前端部的位置602－4与时刻t5的前端部的位置602－5之差即第2移动量ΔX23也变得小于时刻t4的后端侧的位置604－4与时刻t5的后端侧的位置604－5之差即第1移动量ΔX13。即，2个检测点的移动量的联动程度变低。
这样，根据第1状态判断方法，并不限于压曲，还能够检测由插入部203带来的被检体910的变形等检测对象的意图之外的插入状态的变化。
[第2状态判断方法]
在第2状态判断方法中，基于由形状确定的特征性关注点的位移，判定插入部203的状态。
图18示意地表示时刻t1的插入部203的形状和从时刻t1经过了时间Δt的时刻t2的插入部203的形状。此时，插入部203的后端侧的任意的部位从第1后端位置614－1移动到第2后端位置614－2。在以下的说明中，假设该后端侧的任意的部位是配置在后端侧的位置传感器的位置而进行说明。将该位置称作后侧检测点。另一方面，插入部203的前端从第1前端位置612－1移动到第2前端位置612－2。
图19示意地表示时刻t2的插入部203的形状、和从时刻t2经过了时间Δt的时刻t3的插入部203的形状。在图19所示的情况下，插入部203被沿着被检体910插入。即，插入部203的后侧检测点从第2后端位置614－2到第3后端位置614－3移动了距离ΔX1。此时，插入部203的前端从第2前端位置612－2到第3前端位置612－3沿着插入部203移动了距离ΔX2。
这里，将插入部203弯曲的部分的折回端(在图19中的最上侧表示的位置)作为关注点616。此时，首先，确定插入部203的形状，基于所确定的形状，确定关注点616的位置。
在图19所示的情况下，即使插入部203的后侧检测点的位置变化，关注点616的位置也不变化。即，在从时刻t2到时刻t3的期间中，插入部203被沿着被检体910插入，插入部203以在其长度方向上滑动的方式被插入。因而，在从时刻t2到时刻t3的期间中，关注点616的位置不变化。
图20示意地表示时刻t2的插入部203的形状、和从时刻t2经过了时间Δt的时刻t3的插入部203的形状的另一状况。在图20所示的情况下，插入部203没有被沿着被检体910插入。即，插入部203的后侧检测点从第2后端位置614－2到第3后端位置614－3′移动了距离ΔX3。此时，插入部203的前端从第2前端位置612－2到第3前端位置612－3′向图20的上方移动了距离ΔX5。
图20所示的状况例如在插入部203的前端部受阻于被检体910、插入部203在其长度方向上不前进的情况下可能发生。此时，被检体910随着插入部203的插入而被推入。结果，随着插入部203的后侧检测点的位置变化，关注点616的位置从第1位置616－1向第2位置616－2在插入部203的折回端方向上位移了距离ΔX4。即，被检体910伸展。
在图20所示的状态下，在插入部203的形状保持为“拐杖形状”不变的状态下，被检体910被“拐杖”的“柄”的部分推起。将该状态称作拐杖(stick)状态。
根据图19所示的情况与图20所示的情况的比较可知，基于关注点的位置的变化，能够辨别插入部203被沿着被检体插入的情况和没有被沿着被检体插入的情况。在上述例子中，表示了插入部203以拐杖状态平行移动的情况，但当插入部203变形时，后侧检测点的移动量和关注点的移动量变得不同。此外，基于关注点的位置的变化，能够辨别被检体910的伸展状态。此外，被检体伸展时是插入部203将被检体910推压或压迫时。即，如图20的中空箭头所示，被检体910将插入部203推压。相反，插入部203将被检体910推压。因此，基于关注点的位置的变化，对被检体的压力的大小变得清楚。
在图21中表示与时间经过或检测点的移动量ΔX1对应的关注点的位置的变化。在图21中，关注点的位置中，例如将折回端方向表示为正方向。在由实线表示的正常地将插入部203插入时，关注点的位置以比阈值a1小的值变动。相对于此，在处于由虚线表示的拐杖状态时，关注点的位置超过阈值a1而变化。
关于关注点的位置的值，能够适当地设定阈值，例如将阈值a1设为应输出表示开始发生被检体910的伸展之意的警告的值，将阈值b1设为应输出表示若被检体910进一步伸展则有危险之意的警告的值等。通过适当地设定阈值，能够利用关注点的位置的信息作为向用户的警告、向控制装置310的警告信号的输出等对内窥镜200的操作进行辅助的信息。
作为表示上述那样的插入部203的状态的值，导入第2操作辅助信息α2。例如，当设关注点的位移为ΔXc、设后侧检测点的位移为ΔXd时，第2操作辅助信息α2可以如以下这样定义。
α2≡|ΔXc|/|ΔXd|
第2操作辅助信息α2其值越接近于0，越表示插入部203被沿着被检体910插入，其值越接近于1，越表示插入部203将被检体910推压。
此外，第2操作辅助信息α2也可以如以下这样定义。
α2≡(ΔXc+C2)L/(|ΔXd|+C1)M
这里，C1、C2、L、M是任意的实数。
例如，设想这样的情况，即：ΔXd、ΔXc的检测噪声成分水平是Nd、Nc(Nd、Nc≥0)，在被检体上接触有插入部的状态下不施加负荷的推入量是P，使用参数k1、k2，Nd<k1·P(其中，1≥k2>>k1≥0)。
当在某个定时成为|ΔXd|<k2·P时，将到此为止的规定时间、或规定次数的运动量累积而计算ΔXd和ΔXc，以成为|ΔXd|≥k2·P。此时(即，|ΔXd|≥k2·P时)，如以下这样设定参数C1、C2、L、M。
C1＝－Nd
C2＝Nc
L＝M＝2
对N1、N2例如设定噪声水平的标准偏差(σ)的3倍左右的值即可。
通过进行这样的设定，对于一定量的运动，根据噪声的影响，能得到降低了漏检测的影响的第2操作辅助信息α2。进而，通过进行成为k2·P＜＜|ΔXd|<P那样的计测，能够以向被检体的负荷没有或较小的范围得到第2操作辅助信息α2。此外，这样的噪声影响降低的方式在其他辅助信息计算时也能够应用。
在图22中表示用来执行第2状态判断方法的操作辅助装置的结构例的概略。
插拔辅助装置100具备位置取得部110、形状取得部120、状态判断部130和辅助信息制作部180。位置取得部110的检测点取得部111基于从传感器201输出的信息，取得例如插入部203的后端侧的配置有位置传感器的部位即检测点的位置。形状取得部120基于从传感器201输出的信息，取得插入部203的形状。形状取得部120的关注点取得部121基于插入部203的形状，取得插入部203的弯曲部分的折回端即关注点的位置。
状态判断部130具有位移取得部151、位移信息计算部152和关注点状态判断部153。位移取得部151基于与时间经过对应的关注点的位置、和记录在程序存储器192中的位移分析信息192－3，计算关注点的位移。此外，位移取得部151基于与时间经过对应的检测点的位置、和记录在程序存储器192中的位移分析信息192－3，计算检测点的位移。这样，位移取得部151作为取得关注点的第1位移的第1位移取得部发挥功能，还作为取得检测点的第2位移的第2位移取得部发挥功能。
位移信息计算部152基于计算出的关注点的位移和检测点的位移，计算位移信息。关注点状态判断部153基于计算出的位移信息、和记录在程序存储器192中的辅助信息判断基准信息192－4，计算关注点的状态。
辅助信息制作部180基于判定出的关注点的状态，制作操作辅助信息。操作辅助信息被反馈给控制装置310的控制、或被显示在显示装置320上、或被记录到记录装置196中。
参照图23所示的流程图，对第2状态判断方法中的插拔辅助装置100的动作进行说明。
在步骤S201中，插拔辅助装置100从传感器201取得输出数据。在步骤S202中，插拔辅助装置100基于在步骤S201中取得的数据，取得后端侧的检测点的位置。
在步骤S203中，插拔辅助装置100基于在步骤S201中取得的数据，取得插入部203的形状。在步骤S204中，插拔辅助装置100基于在步骤S203中取得的插入部203的形状，取得关注点的位置。
在步骤S205中，插拔辅助装置100取得关注点的位置的连续性变化。在步骤S206中，插拔辅助装置100基于检测点的位置变化和关注点的位置变化，计算第2操作辅助信息α2等关注点的位置变化的评价值。在步骤S207中，插拔辅助装置100基于在步骤S206中计算出的评价值，进行在关注点周边是否发生了被检体的伸展及其程度等关于伸展的评价。
在步骤S208中，插拔辅助装置100基于是否发生了被检体的伸展的判定结果及第2操作辅助信息α2等，制作适合在之后的处理中使用的辅助信息，将该辅助信息向例如控制装置310或显示装置320输出。
在步骤S209中，插拔辅助装置100判定是否有用来使该处理结束的结束信号的输入。在没有结束信号的输入时，处理向步骤S201返回。即，重复上述处理直到有结束信号的输入，将操作辅助信息输出。另一方面，在有结束信号的输入时，该处理结束。
通过使用第2状态判断方法，确定关注点的位移，基于该位移，能够制作在被检体中是否发生了伸展等操作辅助信息。另外，在上述例子中，例示了基于后端侧的检测点即直接进行传感的位置来制作操作辅助信息的情况。但是，并不限定于此。在操作辅助信息的制作中，也可以使用与关注点、即插入部203的任意的位置有关的信息。在使用关注点的位置的情况下，不是由检测点取得部111而是由位置取得部110取得关注点的位置，使用所取得的关注点的位置。其他处理是同样的。
[变形例]
关注点是插入部203的怎样的部位都可以。只要是由插入部203的形状确认特征、能够确定关注点的部位，则是怎样的部位都可以。例如如图24所示，也可以是，除了通过将插入部203向被检体910插入而最初产生的弯曲部分来确定的第1关注点617以外，还对通过进一步将插入部203插入时产生的弯曲部分来确定的第2关注点618进行解析。例如如图25所示，也有随着插入部203的插入而第1关注点617的位置不变化、第2关注点618的位置变化的情况。根据第2状态判断方法，在这样的情况下，基于后侧检测点的移动量ΔX1和第2关注点618的移动量ΔX2等，将在第1关注点617没有发生伸展而在第2关注点618发生了伸展这样的判定结果作为操作辅助信息来输出。
另外，关注点只要是基于插入部203的形状决定的位置则是怎样的地方都可以。例如既可以如上述例子那样是弯曲部分的折回端，也可以是弯曲部分的弯曲开始位置，也可以是弯曲部分和插入部203的前端的例如中点这样的直线状的部分的某处，也可以是弯曲部分有2个以上的情况下的弯曲部分和弯曲部分的中点等。在哪种情况下都与上述例子同样地能够输出操作辅助信息。此外，作为检测点，以插入部203的后端侧的任意的部位为例进行了说明，但并不限定于此。检测点的位置是插入部203的怎样的位置都可以。
[第3状态判断方法]
在第3状态判断方法中，基于关注点在插入部203中的位置的变化，判定插入部203的状态。
图26示意地表示时刻t1的插入部203的形状、和从时刻t1经过了时间Δt的时刻t2的插入部203的形状。此时，插入部203的后端侧的任意的部位从第1后端位置624－1到第2后端位置624－2移动了距离ΔX1。作为该后端侧的任意的部位，以配置有位置传感器的位置为例进行以下的说明。以下将该部位称作后侧检测点。另一方面，插入部203的前端从第1前端位置622－1到第2前端位置622－2移动了距离ΔX2。理想的是，距离ΔX1与距离ΔX2相等。将时刻t2的插入部203弯曲的部分的折回端作为关注点626－2。此时，将在插入部203中与关注点626－2一致的点设为第2点628－2。这里，第2点628－2例如能够用沿着插入部203的长轴决定的距插入部203的前端的距离来表现。
图27示意地表示时刻t2的插入部203的形状、和从时刻t2经过了时间Δt的时刻t3的插入部203的形状。在图27所示的情况下，插入部203大致被沿着被检体910插入。在此情况下，插入部203的后侧检测点被插入了距离ΔX1。
将时刻t3的插入部203弯曲的部分的折回端作为关注点626－3。此时，将如下点设为第3点628－3，该点是插入部203上的点，并且是与插入部203的插拔联动而一起运动、距插入部203的前端的距离不变的与关注点626－3一致的点。第3点628－3与第2点628－2同样地例如能够用距插入部203的前端的距离来表现。
在图27所示的例子中，在从时刻t2到时刻t3的期间，表示插入部203上的关注点626的位置的点，以距插入部203的前端的相对位置来看，从第2点628－2向第3点628－3沿着插入部203向后方移动了ΔSc。当插入部203被完全沿着被检体插入时，从表示插入部203的关注点626的位置的第2点628－2到第3点628－3的位移ΔSc与插入部203的后侧检测点的位移ΔX1相等。将插入部203像这样被沿着被检体插入的状态称作有自我追随性的状态。
即使在插入部203没有被完全沿着被检体插入时，当如图27所示那样插入部203被大体上沿着被检体插入时，从第2点628－2到第3点628－3的位移ΔSc也与插入部203的后侧检测点的位移ΔX1大致相等。这样的状态可以说自我追随性较高。
另一方面，图28示意地表示插入部203没有被沿着被检体910插入的情况下的、时刻t2和时刻t3的插入部203的形状。在此情况下，插入部203的后侧检测点也被插入了距离ΔX1。在图28所示的情况下，插入部203成为拐杖状态，被检体910伸展。
当将时刻t3的插入部203弯曲的部分的折回端作为关注点626－3′时，将在插入部203中与关注点626－3′一致的点设为第3点628－3′。表示插入部203上的关注点626的位置的点从第2点628－2向第3点628－3′沿着插入部203向后方移动了ΔSc′。
当插入部203没有被沿着被检体插入时，表示插入部203上的关注点626的位置的点从第2点628－2变化到第3点628－3′，其位移ΔSc′比插入部203的后侧检测点的位移ΔX1小很多。
这样，根据插入部203的插入量和插入部203上的关注点的位置的变化，能够进行插入部203是否被沿着被检体910插入的判断。这样，当插入部203的插入量与插入部203上的关注点的位置的变化联动时，显然插入部203被沿着被检体910插入，当插入部203的插入量与插入部203上的关注点的位置的变化不联动时，显然插入部203没有被沿着被检体910插入。
在图29及图30中进一步表示如图27所示那样插入部203被沿着被检体910插入后的状况的一例。图29表示在表示于图上侧的被检体910的第1弯曲部分911中插入部203被沿着被检体910插入、插入部203的前端到达了表示于图下侧的被检体910的第2弯曲部分912的情况。图30表示在第1弯曲部分911中插入部203被沿着被检体910插入、而在第2弯曲部分912中插入部203没有被沿着被检体910插入而插入部203成为拐杖状态的情况。
在图31中示意地表示图29及图30所示的情况下的插入部203上的关注点的位置的变化。时刻以t1、t2、t3、t4依次经过，当插入部203被从被检体910的插入口逐渐插入时，按照其插入量，相当于最初被检测到的第1弯曲部分911的第1关注点R1向后端方向移动。
如图31所示，在时刻t3，检测出相当于第2弯曲部分912的第2关注点R2。第2关注点R2不按照插入量向插入部203的后端方向移动。此外，此时，第2关注点R2处的插入部203的形状可能从其以前的形状变化。这样，在自我追随性较高的部分和较低的部分，基于关注点而决定的点在插入部203上的位置的变化的形态不同。
参照图32至图35对第3状态判断方法进一步说明。随着时间经过，插入部203如图32所示那样，依次转变为第1状态203－1、第2状态203－2、第3状态203－3。考虑从第1状态203－1到第2状态203－2插入部203被沿着被检体910插入、从第2状态203－2到第3状态203－3被插入部203推压而被检体910向顶点方向伸展的情况。
在这样的情况下，如果在横轴表示时间经过即后端侧的检测点624的位移、在纵轴表示插入部203上的关注点626的位置即关注点626的距前端的距离，则成为图33那样。即，如图33所示，如第1状态203－1那样，从插入开始起在一段期间中没有检测到关注点。如从第1状态203－1到第2状态203－2的期间那样，当插入部203被沿着被检体910插入时，关注点的距前端的距离如图33所示那样逐渐增加。如从第2状态203－2到第3状态203－3的期间那样，当插入部203成为拐杖状态时，关注点距前端的距离如图33所示那样不变化。
此外，如图34所示，考虑从第1状态203－1到第2状态203－2插入部203被沿着被检体910插入、从第2状态203－2到第3状态203－3被检体被向斜向推出的情况。在此情况下，如果在横轴表示时间经过即后端侧的检测点624的位移、在纵轴表示插入部203上的关注点626的位置即关注点626距前端的距离，则也成为图35那样，与图33所示的情况同样。
在设关注点的沿着插入部203的形状的运动量为ΔSc、设插入部203的后端侧的任意的部位的检测点的移动量为ΔX1时，将表示自我追随性R的判定式用下式定义。
R≡|ΔSc|/|ΔX1|
此时，如果在横轴表示经过时间或该任意的部位的移动量ΔX1即插入量、在纵轴表示自我追随性R，则成为图36所示那样的关系。即，当插入部203被沿着被检体正常地插入时，如实线所示那样，自我追随性R成为接近于1的值。另一方面，如果成为拐杖状态，则如虚线所示那样，自我追随性R成为比1小的值。
也可以将表示自我追随性R的判定式用下式定义。
R≡(ΔSc+C2)L/(|ΔX1|+C1)M
这里，C1、C2、L、M是任意的实数。
例如，在ΔX1、ΔSc的检测噪声成分水平是N1、Nc(N1、Nc≥0)的情况下，将参数C1、C2、L、M如以下这样设定。
C1＝N1 |ΔX1|≥N1
C2＝－Nc |ΔX2|≥Nc
＝－|ΔX2| |ΔX2|<Nc
L＝M＝4
对N1及Nc只要例如设定噪声水平的标准偏差(σ)的3倍左右的值即可。
通过进行这样的设C1为正、设C2为负的噪声对策的设定，能够得到作为减小检测噪声的影响、并且由检测噪声造成的误检测较少的操作辅助信息的自我追随性R。此外，通过将次方数L、M设为2以上的值，对于ΔSc相对于ΔX1的比变小的情况变得敏感，容易进行自我追随性劣化的判断。此外，这样的噪声影响降低的方式在其他辅助信息计算时也能够应用。
如图36所示，关于自我追随性R，能够适当地设定阈值，例如将阈值a3设为应输出表示开始发生被检体910的伸展之意的警告的值，将阈值b3设为应输出表示被检体910若进一步伸展则有危险之意的警告的值等。通过适当地设定阈值，可以将自我追随性R的值作为向用户的警告、或向控制装置310的警告信号的输出等对内窥镜200的操作进行辅助的信息来利用。
在图37中表示用来执行第3状态判断方法的操作辅助装置的结构例的概略。
插拔辅助装置100具备位置取得部110、形状取得部120、状态判断部130和辅助信息制作部180。位置取得部110的检测点取得部111基于从传感器201输出的信息，取得例如插入部203的后端侧的配置有位置传感器的部位即检测点的位置。
形状取得部120基于从传感器201输出的信息，取得插入部203的形状。形状取得部120的关注点取得部121基于插入部203的形状，取得关注点的位置。
状态判断部130具有位移取得部161、位移信息计算部162和关注点状态判断部163。位移取得部161基于插入部203的形状、关注点的位置、和记录在程序存储器192中的位移分析信息192－5，计算插入部203上的关注点的位置的变化。此外，位移取得部161基于插入部203的后端侧的检测点的位置、和记录在程序存储器192中的位移分析信息192－5，计算检测点的位置的变化。这样，位移取得部161作为取得关注点的第1位移的第1位移取得部发挥功能，此外，作为取得检测点的第2位移的第2位移取得部发挥功能。
位移信息计算部162将插入部203上的关注点的位移与插入部203的后端侧的检测点的位移进行比较，使用记录在程序存储器192中的位移分析信息192－5，计算位移信息。关注点状态判断部163基于位移信息和记录在程序存储器192中的判断基准信息192－6，计算有关关注点的部分的状态。
辅助信息制作部180基于判定出的关注点的状态，制作操作辅助信息。操作辅助信息被反馈给控制装置310的控制，或被显示在显示装置320上，或被记录到记录装置196中。
参照图38所示的流程图，对第3状态判断方法中的插拔辅助装置100的动作进行说明。
在步骤S301中，插拔辅助装置100从传感器201取得输出数据。在步骤S302中，插拔辅助装置100基于在步骤S301中取得的数据，取得后端侧的检测点的位置。
在步骤S303中，插拔辅助装置100基于在步骤S301中取得的数据，取得插入部203的形状。在步骤S304中，插拔辅助装置100基于在步骤S303中取得的插入部203的形状，取得关注点的位置。
在步骤S305中，插拔辅助装置100计算插入部203上的关注点的位置。在步骤S306中，插拔辅助装置100取得插入部203上的关注点的位置的连续性变化。在步骤S307中，插拔辅助装置100基于检测点的位置变化和插入部203上的关注点的位置变化，计算自我追随性R等插入部203上的关注点的位置变化的评价值。在步骤S308中，插拔辅助装置100基于在步骤S307中计算出的评价值，进行在关注点周边是否发生了被检体的伸展及其程度等关于伸展的评价。
在步骤S309中，插拔辅助装置100基于是否发生了被检体的伸展的判定结果及自我追随性R等，制作适合在之后的处理中使用的辅助信息，将该辅助信息向例如控制装置310或显示装置320输出。
在步骤S310中，插拔辅助装置100判定是否有用来使该处理结束的结束信号的输入。在没有结束信号的输入时，处理向步骤S301返回。即，重复上述处理直到有结束信号的输入，输出操作辅助信息。另一方面，在有结束信号的输入时，该处理结束。
通过使用第3状态判断方法，确定插入部203上的关注点的位移，基于该位移与插入部203的后端侧的插入量即检测点的位移之间的关系等，能够制作在被检体中是否发生了伸展等操作辅助信息。操作辅助信息例如包括插入部203或被检体910的状态、插入部203对被检体910的推压或压迫的有无及它们的大小等。此外，在操作辅助信息中，包括插入部203或被检体910是否发生了异常的信息。
在第3状态判断方法中使用的关注点也与在第2状态判断方法中使用的关注点同样，只要是基于插入部203的形状决定的位置，则是哪里都可以。例如既可以如上述实施方式那样是弯曲部分的折回端，也可以是弯曲部分的弯曲开始位置，也可以是弯曲部分与前端的例如中点这样的直线部的某处，也可以是弯曲部分有2个以上的情况下的弯曲部分与弯曲部分的中点等。此外，检测点的位置也并不限于后端侧，是怎样的位置都可以。此外，也可以代替检测点而使用作为任意的部位的关注点。在使用关注点的位置的情况下，不是由检测点取得部111而是由位置取得部110取得关注点的位置，使用所取得的关注点的位置。
[变形例]
在第3状态判断方法的变形例中，基于与插入部203的形状的切线方向有关的插入部203的移动量，判定插入部203的状态。特别是，基于向关注点处的切线方向的插入部203的移动量，判定插入部203的状态。
如在图39中示意地表示的那样，基于插入部203的形状取得关注点631。接着，基于插入部203的形状，确定关注点631处的插入部203的切线方向632。在第3状态判断方法的变形例中，基于与关注点631相当的插入部203上的点的移动方向、与切线方向632的关系，评价自我追随性。即，与关注点631相当的插入部203上的点的移动方向越是与插入部203的切线方向632一致，可知自我追随性越高。
如图40所示，例如基于与关注点对应的点的位移量ΔX的切线方向的位移量ΔSr相对于该位移量ΔX比例，评价插入部203的状态及被检体910的状态。即，基于在关注点处切线方向与移动方向所成的角θ，评价插入部203的状态及被检体910的状态。
假设如上述的图32所示那样，随着时间经过，插入部203依次如第1状态203－1、第2状态203－2、第3状态203－3那样转变。在这样的情况下，在与时间经过对应的插入部203的位移中，将表示切线方向的位移的比例的|ΔSr|/|ΔX|表示在图41中。从第1状态203－1到第2状态203－2，由于自我追随性较高，所以在插入部203的位移中，相对于该点的移动方向的切线方向的位移的比例大致为1。另一方面，从第2状态203－2到第3状态203－3，由于插入部203不在切线方向上行进而在相对于切线垂直的方向上一边使被检体910伸展一边位移，所以在插入部203的位移中，相对于该点的移动方向的切线方向的位移的比例大致为0。
假设如上述图34所示那样，随着时间经过，插入部203依次如第1状态203－1、第2状态203－2、第3状态203－3那样转变。在这样的情况下，在与时间经过对应的插入部203的位移中，将|ΔSr|/|ΔX|表示在图42中。从第1状态203－1到第2状态203－2，由于自我追随性较高，所以在插入部203的位移中，相对于该点的移动方向的切线方向的位移的比例大致为1。另一方面，从第2状态203－2到第3状态203－3，由于插入部203在相对于切线方向倾斜的方向上行进，所以在插入部203的位移中，相对于该点的移动方向的切线方向的位移的比例大致为0.5。
另外，在ΔSr和ΔX是矢量的情况下，在指标中也可以使用(ΔSr·ΔX)/(|ΔSr|×|ΔX|)或cosθ(“·”表示内积)。通过这样，与单纯使用|ΔSr|/|ΔX|确认自我追随性的情况相比，在ΔX和ΔSr反方向运动的情况下，可知自我追随性极低。
[第4状态判断方法]
在上述的第3状态判断方法的变形例的说明中，将在评价中使用的值设为插入体上的相当于关注点的点的切线方向的运动进行了说明，但也可以设为与切线垂直的方向的运动、即向插入部203的横向的运动来进行评价。例如，当如图40所示那样设关注点的向与插入部203的切线垂直的方向的运动量为ΔXc、设插入部203的后端侧的任意的部位的关注点或者检测点的移动量为ΔX1时，将表示横向运动B的判定式用下式定义。
B＝|ΔXc|/|ΔX1|
此时，如果在横轴表示经过时间或该任意的部位的移动量ΔX1即插入量、在纵轴表示横向运动B，则成为图43所示那样的关系。即，当插入部203沿着被检体被正常插入时，如实线所示那样，横向运动B成为接近于0的值。另一方面，如果成为拐杖状态，则如虚线所示那样，横向运动B成为接近于1的值。
如图43所示，关于横向运动B，能够适当地设定阈值，例如将阈值a4设为应输出表示开始发生被检体910的伸展之意的警告的值，将阈值b4设为应输出表示若被检体910进一步伸展则有危险之意的警告的值等。通过适当地设定阈值，可以利用横向运动B的值作为向用户的警告、或向控制装置310的警告信号的输出等对内窥镜200的操作进行辅助的信息。
插入部203的关注的点的运动既可以表现为横向运动，也可以表现为切线方向的运动，用哪种形式表现都可以。其表示之处是相同的。此外，无论在哪种情况下，都既可以将关注的点的移动量与插入部203的后端侧的关注点或检测点的移动量进行比较，也可以不使用后端侧的关注点或检测点的移动量，而仅基于关注的点的移动与其切线方向的成分之比来进行解析。此外，无论在哪种情况下，都是插入部203的切线方向与插入部的移动方向之间的一致度越高，插入部203的运动的自我追随性越高，可以说插入部203被沿着被检体910插入。这些点在以下的说明中也是同样的。
在图44中表示用来执行第4状态判断方法的操作辅助装置的结构例的概略。这里，表示利用后端侧的检测点的情况下的操作辅助装置的结构例。
插拔辅助装置100具备位置取得部110、形状取得部120、状态判断部130和辅助信息制作部180。位置取得部110的检测点取得部111基于从传感器201输出的信息，取得例如插入部203的后端侧的被进行位置检测的部位即检测点的位置。
形状取得部120基于从传感器201输出的信息，取得插入部203的形状。形状取得部120的关注点取得部121取得关注点的位置。
状态判断部130具有切线方向取得部171、移动方向取得部172和关注点状态判断部173。切线方向取得部171基于插入部203的形状、关注点的位置和记录在程序存储器192中的位移分析信息192－5，计算关注点处的插入部203的切线方向。移动方向取得部172基于关注点的位置和记录在程序存储器192中的位移分析信息192－5，计算关注点的移动方向。关注点状态判断部173基于插入部203上的关注点的切线方向、关注点的移动方向和记录在程序存储器192中的判断基准信息192－6，计算关注点的状态。
辅助信息制作部180基于判定出的关注点的状态，制作操作辅助信息。操作辅助信息被反馈给控制装置310的控制，或被显示在显示装置320上，或被记录到记录装置196中。
参照图45所示的流程图，对第4状态判断方法中的插拔辅助装置100的动作进行说明。
在步骤S401中，插拔辅助装置100从传感器201取得输出数据。在步骤S402中，插拔辅助装置100基于在步骤S401中取得的数据，取得后端侧的检测点的位置。
在步骤S403中，插拔辅助装置100基于在步骤S401中取得的数据，取得插入部203的形状。在步骤S404中，插拔辅助装置100基于在步骤S403中取得的插入部203的形状，取得关注点的位置。
在步骤S405中，插拔辅助装置100计算关注点处的插入部203的切线方向。在步骤S406中，插拔辅助装置100取得相当于关注点的插入部203的位置的移动方向，计算表示横向运动的值。
在步骤S407中，插拔辅助装置100基于检测点的位置变化和表示横向运动的值，计算表示插入部203的关注点处的自我追随性的评价值。相对于检测点的位置变化，表示横向运动的值越小，自我追随性越高。
在步骤S408中，插拔辅助装置100基于在步骤S407中计算出的评价值，进行在关注点周边是否发生了被检体的伸展及其程度等关于伸展的评价。
在步骤S409中，插拔辅助装置100基于是否发生了被检体的伸展的判定结果及其程度等，制作适合用于之后的处理的辅助信息，将该辅助信息例如向控制装置310及显示装置320输出。
在步骤S410中，插拔辅助装置100判定是否有用来使该处理结束的结束信号的输入。当没有结束信号的输入时，处理向步骤S401返回。即，重复上述处理直到有结束信号的输入，将操作辅助信息输出。另一方面，在有结束信号的输入时，该处理结束。
通过使用第4状态判断方法，基于插入部203上的关注点处的移动方向与切线方向的关系等，能够制作在被检体中是否发生了伸展等操作辅助信息。操作辅助信息例如可以包括插入部203或被检体910的状态、插入部203对被检体910的推压或压迫的有无及它们的大小等、插入部203的异常的有无。
另外，在上述例子中，表示了以关注点为对象进行解析的情况，但并不限定于此。可以不是对关注点，而是对任意的点，基于根据其形状求出的该点处的切线方向、和该点的移动方向，来评价自我追随性。
此外，在上述说明中，表示了基于插入部203的后端侧的检测点的移动量与关注点的移动量之间的关系来评价自我追随性的例子。也可以代替检测点而使用任意的关注点。此外，关于检测点的移动量，并不一定必须考虑。即，关于关注点的移动量，仅基于切线方向成分和与切线垂直的方向的成分之比，也能够进行自我追随性的评价。
另外，第3状态判断方法和第4状态判断方法在都评价插入部203的自我追随性这一点上是共通的。
[变形例]
在上述说明中，表示了对于基于插入部203的形状的关注点、分析切线方向的移动的例子。并不限于关注点，也可以对于插入部203的前端、分析切线方向的移动。所谓前端的切线方向，即插入部203的前端朝向的方向。
在与图32所示情况同样的状态下，如图46所示，插入部203的前端从第2位置635－2向第3位置635－3向后方行进。即，发生了前端返回。在内窥镜200是取得前端方向的图像的内窥镜的情况下，还能够基于所取得的图像而知道插入部203的前端向后方行进。
将表示插入部203的前端部向前端方向的行进状况的前端行进P用下式定义。
P＝(ΔX2·D)/|ΔX1|
这里，ΔX2是前端的位移矢量，D是前端方向矢量，“·”表示内积。
在图47中表示时间经过即后端侧的任意的部位的插入量ΔX1所对应的前端行进P的变化的一例。图47的实线表示插入部203被沿着被检体910插入时。在此情况下，插入部203的前端由于向前端方向行进，所以前端行进P的值表示接近于1的值。另一方面，图47的虚线表示插入部203处于拐杖状态时。在此情况下，由于插入部203的前端部向后方行进，所以前端行进P表示接近于－1的值。
如图47所示，关于前端行进P，能够适当地设定阈值，例如将阈值a4′设为应输出表示开始发生被检体910的伸展之意的警告的值，将阈值b4′设为应输出表示若被检体910进一步伸展则有危险之意的警告的值等。通过适当地设定阈值，能够将前端行进P的值作为向用户的警告、向控制装置310的警告信号的输出等对内窥镜200的操作进行辅助的信息来利用。
这样，根据作为前端返回而特征性地检测的前端行进P，也能够判别插入部203或被检体910的状态。
[关于第1至第4状态判断方法]
上述各状态判断方法可以说都是评价自我追随性的程度的方法。2点以上的关注点的移动量有差异的状态也可以说是在该2点之间存在自我追随性较低的部位的状态。此外，所谓拐杖状态，也可以说是发生了横向运动的状态，所谓横向运动，也可以说是自我追随性较低的状态。
在第1状态判断方法中，检测2点以上的关注点的移动量的差异，当有差异时，例如判断为发生了压曲。当发生了压曲时，在发生了该压曲的部位成为自我追随性较低的状态。
在第2状态判断方法中，着眼于关注点，对于弯曲部分检测出没有自我追随性的状态、即在弯曲部分横向运动而将被检体910推起的状态。
在第3状态判断方法中，着眼于关注点，基于插入部203上的关注点的位置评价了自我追随性。在自我追随性的评价中，当自我追随性较高时，利用插入部203上的关注点的位置与插入量一致这一情况。
在第4状态判断方法中，基于某点处的切线和其移动方向，评价自我追随性。在自我追随性的评价时，当自我追随性较高时，利用规定的点在该点处的插入部203的形状的切线方向上行进这一情况。另一方面，当自我追随性较低时，例如发生横向运动等。
此外，所谓自我追随性较低的状态，也可以说是发生了横向运动的状态。因而，上述的状态判断方法都可改称作评价横向运动的程度的方法，也可以同样地表现。
这里，作为在插入部203或被检体910中应关注的部位，有被检体弯曲的部分。在弯曲的部分，插入部203的自我追随性很可能变低，当在弯曲部分发生横向运动则将被检体的壁进行推压，所以被检体的弯曲部分处的插入部203或被检体910的状态的评价的价值较高。因此，在第2状态判断方法、第3状态判断方法及第4状态判断方法中，将弯曲部分着眼为关注点，对该弯曲部分进行解析。
但是，并不限于此，既可以通过同样的方法将各种各样的部位设定为关注点，也可以将各种各样的部位的插入部203或被检体910的状态进行解析。
这样，位移信息取得部141及联动程度运算部142、位移取得部151、161以及位移信息计算部152、162、或者切线方向取得部171及移动方向取得部172作为评价插入部203的插入中的自我追随性的自我追随性评价部发挥功能。此外，压曲判断部143或关注点状态判断部153、163、173作为基于自我追随性判断插入部203或被检体910的状态的判断部发挥功能。
插入部203或被检体910的状态并不仅仅用于插入部203是否被沿着被检体910插入的判断。当用户将插入部203向被检体910插入时，有时会有意地使被检体的形状变化。例如，在被检体910弯曲的部分，有进行操作以使该被检体的形状接近于直线、以使插入部203容易行进的情况。在这样的操作中，插入部203的形状、被检体910的形状、插入部203将被检体910推压的力等信息也成为对于用户而言有益的信息。
[关于第1至第4状态判断方法的组合]
第1至第4状态判断方法可以组合使用。例如，通过将第1状态判断方法和其他状态判断方法组合使用，能得到以下这样的效果。即，通过利用第1状态判断方法，能够取得与在插入部203发生的压曲有关的信息。通过将来源于该压曲的位移成分减去，利用第2至第4状态判断方法的运算结果的精度提高，此外，能够更正确地掌握在插入部203发生的现象。除此以外，如果组合使用第1至第4状态判断方法，则得到的信息量比使用某1个方法的情况增加。这起到使制作的辅助信息的精度提高的效果。
[关于操作辅助信息]
辅助信息制作部180使用通过上述第1至第4状态判断方法取得的有关插入部203或被检体910的状态的信息，制作操作辅助信息。操作辅助信息是辅助用户将插入部203向被检体910插入的信息。
操作辅助信息可以不仅仅基于使用第1至第4状态判断方法取得的有关插入部203或被检体910的状态的信息、还将从输入装置330输入的信息及从控制装置310输入的信息等各种各样的信息组合来制作。通过适当使用第1至第4状态判断方法，能够适当地取得所需要的信息。
操作辅助信息例如被显示在显示装置320上，用户以该显示为参考而进行内窥镜200的操作。此外，操作辅助信息被反馈给例如控制装置310的控制。更适当的由控制装置310进行的内窥镜200的动作的控制辅助用户的内窥镜200的操作。通过利用操作辅助信息，能够顺畅地进行内窥镜200的操作。

Claims (17)

1.一种插拔辅助装置，辅助将具有挠性的插入体相对于被检体插入及拔掉，其特征在于，具备：
位置取得部，取得在上述插入体的长度方向的不同位置上设置的至少2个第1关注点的位移的信息；
联动程度运算部，运算上述至少2个第1关注点的上述位移的联动程度；
第1状态判断部，基于上述联动程度，判断第1状态，该第1状态表示上述插入体或上述被检体的规定的对象部位的状态；
关注点取得部，确定根据上述插入体的形状而确定的至少1个第2关注点；
第1位移取得部，取得上述第2关注点的第1位移；以及
第2状态判断部，基于包含上述第1位移的信息的位移信息和上述第1状态的信息，判断第2状态，该第2状态表示与上述第2关注点对应的位置的上述插入体或上述被检体的状态。
2.如权利要求1所述的插拔辅助装置，其特征在于，
上述至少1个第2关注点位于上述至少2个第1关注点之间。
3.一种插拔辅助装置，辅助将具有挠性的插入体相对于被检体插入及拔掉，其特征在于，具备：
位置取得部，取得在上述插入体的长度方向的不同位置上设置的至少2个第1关注点的位移的信息；
联动程度运算部，运算上述至少2个第1关注点的上述位移的联动程度；
第1状态判断部，基于上述联动程度，判断第1状态，该第1状态表示上述插入体或上述被检体的规定的对象部位的状态；
关注点取得部，基于上述插入体的形状，将上述插入体成为规定的形状的、上述插入体的位置作为位移前的第2关注点，将规定时间经过后上述插入体成为上述规定的形状的、上述插入体的位置作为位移后的第2关注点；
第1位移取得部，取得第1位移的大小，该第1位移是上述插入体的上述位移前后的上述第2关注点的位置的变化；
第2位移取得部，取得第2位移的大小，该第2位移是在上述插入体的长度方向的规定部位设置的第3关注点的上述规定时间经过后的相对于上述被检体的相对移动量；
位移信息计算部，比较上述第2关注点的上述第1位移的大小和上述第3关注点的上述第2位移的大小而计算位移信息；以及
第2状态判断部，基于上述位移信息和上述第1状态的信息，判断表示上述插入体或上述被检体的状态的第2状态。
4.一种插拔辅助装置，辅助将具有挠性的插入体相对于被检体插入及拔掉，其特征在于，具备：
位置取得部，取得在上述插入体的长度方向的不同位置上设置的至少2个第1关注点的位移的信息；
联动程度运算部，运算上述至少2个第1关注点的上述位移的联动程度；
第1状态判断部，基于上述联动程度，判断第1状态，该第1状态表示上述插入体或上述被检体的规定的对象部位的状态；
自我追随性评价部，评价上述插入体的插入的自我追随性或横向运动；以及
第2状态判断部，基于上述自我追随性或上述横向运动和上述第1状态的信息，判断表示上述插入体或上述被检体的状态的第2状态。
5.如权利要求1～3中任一项所述的插拔辅助装置，其特征在于，
上述联动程度包括上述至少2个第1关注点中的某个上述第1关注点的上述位移与另一个上述第1关注点的上述位移之差的信息。
6.如权利要求5所述的插拔辅助装置，其特征在于，
上述第1状态判断部，当相对于后端侧的上述第1关注点的上述位移而言前端侧的上述第1关注点的上述位移较小时，判断为在上述对象部位发生了异常。
7.如权利要求6所述的插拔辅助装置，其特征在于，
上述位移是沿着上述插入体的长度方向的方向的移动量。
8.如权利要求6所述的插拔辅助装置，其特征在于，
上述对象部位是与上述后端侧的上述第1关注点和上述前端侧的上述第1关注点之间建立了对应的部位。
9.如权利要求8所述的插拔辅助装置，其特征在于，
上述对象部位的上述第1状态包括在上述对象部位上述插入体是否压曲。
10.如权利要求9所述的插拔辅助装置，其特征在于，
上述第1状态判断部判断上述压曲的程度。
11.如权利要求8所述的插拔辅助装置，其特征在于，
上述对象部位的状态包括在上述对象部位上述插入体是否使上述被检体伸展。
12.如权利要求11所述的插拔辅助装置，其特征在于，
上述第1状态判断部判断上述被检体的伸展的程度。
13.如权利要求8所述的插拔辅助装置，其特征在于，
上述对象部位的状态包括在上述对象部位是否产生了从上述插入体向上述被检体的推压或压迫。
14.如权利要求1～4中任一项所述的插拔辅助装置，其特征在于，
上述第1关注点的数量是3以上，上述对象部位的数量是2以上。
15.如权利要求1～4中任一项所述的插拔辅助装置，其特征在于，
还具备配置于上述插入体的多个位置传感器，
上述位置取得部，基于上述位置传感器的输出，取得上述至少2个第1关注点的上述位移的信息。
16.如权利要求1～4中任一项所述的插拔辅助装置，其特征在于，
还具备：
插入量传感器，构成为被配置在上述被检体的插入口，检测上述插入体的插入量；以及
位置传感器，配置于上述插入体；
上述位置取得部，基于上述插入量传感器和上述位置传感器的输出，取得上述至少2个第1关注点的上述位移的信息。
17.如权利要求1～4中任一项所述的插拔辅助装置，其特征在于，
还具备：
位置传感器，配置于上述插入体；以及
形状传感器，取得上述插入体的形状的信息；
上述位置取得部，基于上述位置传感器和上述形状传感器的输出，取得上述至少2个第1关注点的上述位移的信息。
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