JP2000175861A - 内視鏡形状検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 内視鏡形状検出処理により容易に挿入時の挿
入部のループ発生を認知する。 【解決手段】 コイルユニット２０内には、単心コイル
からなるセンスコイルが複数、例えば１６個のセンスコ
イル２１ｊが配置されている。内視鏡形状検出装置３
は、ソースコイル１３ｇを駆動する駆動ブロック２５
と、センスコイル２１ｊが受信した信号を検出する検出
ブロック２６と、検出ブロック２６で検出した信号を信
号処理するホストプロセッサ２７とから構成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は内視鏡形状検出装
置、更に詳しくは特定形状の検出部分に特徴のある内視
鏡形状検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、内視鏡は、体腔内の管腔である
被検部に外部から細長で可撓性を有する挿入部を挿入し
て該被検部を観察したり、必要とする処置が行えるよう
になっている。

【０００３】ところで、前記体腔内の管腔は、大腸や小
腸に見られるが如く曲がっており、挿入した内視鏡挿入
部がどの位置まで挿入されているのか、或いはどのよう
な形状になっているのかは術者にとっては容易に分から
ない。

【０００４】そのため、従来は内視鏡挿入部を挿入した
被検体部に外部からＸ線を照射して挿入部の管腔への挿
入位置、挿入形伏等の挿入状態を検出している。しか
し、前記Ｘ線は人体に対し無害なわけではなく、しかも
照射場所も限られており、内視鏡挿入部の挿入状態を検
出する手段としては必ずしも好ましいものではない。

【０００５】そこで、人体への生理的な悪影響を及ぼす
ことなく、磁界発生手段及び磁界検知手段により磁界を
用いて、内視鏡挿入部の体腔内管腔への挿入状態を検出
できるようにした内視鏡やカテ−ルの挿入状態検出装置
及び検出方法が詳細に例えば本出願人が先に出願した特
願平１０−６９０７５号等に提案されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、内視鏡挿入
部を大腸等に挿入する際に、挿入部が螺旋状にループを
描く場合があるが、このようなループを描いた状態での
挿入操作には患者に苦痛を与えるが、従来は、このよう
なループの発生の認識は術者の手技に依存しており、ル
ープ発生を容易に知ることができないといった問題があ
る。

【０００７】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
であり、内視鏡形状検出処理により容易に挿入時の挿入
部のループ発生を認知することのできる内視鏡形状検出
装置を提供することを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の内視鏡形状検出
装置は、体腔内に挿入する挿入部を有する内視鏡と、複
数の第１の単心コイルからなる磁界発生手段と、前記磁
界発生手段の前記複数の第１の単心コイルからの磁界を
検出する複数の第２の単心コイルからなる磁界検出手段
とを有し、前記磁界発生手段または前記磁界検出手段の
いずれか一方の単心コイルを前記挿入部に配置し、前記
磁界検出手段が検出した前記磁界発生手段からの磁界に
基づき前記挿入部の形状を推定する形状推定手段を具備
した内視鏡形状検出装置において、前記形状推定手段が
推定した形状から特定の形状を検出する形状検出手段
と、前記形状検出手段の検出結果に応じて警告を発生す
る警告手段とを備えて構成される。

【０００９】本発明の内視鏡形状検出装置では、前記形
状検出手段が前記形状推定手段が推定した形状から特定
の形状を検出し、前記警告手段が前記形状検出手段の検
出結果に応じて警告を発生することで、内視鏡形状検出
処理により容易に挿入時の挿入部のループ発生を認知す
ることを可能とする。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
の実施の形態について述べる。

【００１１】図１ないし図１０は本発明の一実施の形態
に係わり、図１は内視鏡システムの構成を示す構成図、
図２は図１のソースコイルの配置を説明する説明図、図
３は図１のソースコイルの配置の変形例を説明する説明
図、図４は図１の内視鏡形状検出装置の機能構成を示す
ブロック図、図５は図４の内視鏡形状検出装置の構成を
示す構成図、図６は図１の内視鏡形状検出装置による挿
入部のループ形状の検出原理を説明する第１の説明図、
図７は図１の内視鏡形状検出装置による挿入部のループ
形状の検出原理を説明する第２の説明図、図８は図１の
内視鏡形状検出装置による挿入部のループ形状の検出原
理を説明する第３の説明図、図９は図１の内視鏡形状検
出装置による挿入部のループ形状の検出処理の流れを示
す第１のフローチャート、図１０は図１の内視鏡形状検
出装置による挿入部のループ形状の検出処理の流れを示
す第２のフローチャートである。

【００１２】（構成）図１に示すように、本実施の形態
の内視鏡システム１は、内視鏡検査を行う内視鏡装置２
と、この内視鏡装置２に信号ケーブル１９により接続さ
れ内視鏡検査の補助に用いられる内視鏡装置形状検出装
置３とを備え、この内視鏡形状検出装置３は、ベット４
に横たわる患者５の体腔内に電子内視鏡６の可撓性を有
する細長の挿入部７を挿入し、内視鏡検査を行う際の挿
入補助手段として使用される。挿入部７は、先端部、湾
曲部及び可撓管とが先端より順次連接されて構成されて
いる。

【００１３】電子内視鏡６は、挿入部７の後端に湾曲部
を湾曲操作する湾曲操作ノブを設けた操作部８が形成さ
れ、この操作部８からユニバーサルコード９が延出さ
れ、ビデオイメージングシステム（またはビデオプロセ
ッサ）１０に接続されている。

【００１４】この電子内視鏡６は、ビデオプロセッサ１
０内の光源部からの照明光を伝送するライトガイドが挿
通され、挿入部７の先端に設けた照明窓（図示せず）か
ら伝送された照明光を出射し、患者等を照明する。照明
された患部等の被写体は照明窓に隣接して設けられた観
察窓に取り付けた対物レンズ１８ａにより、結像位置に
配置された撮像素子１８ｂに像を結び、この撮像素子１
８ｂにより光電変換される。

【００１５】光電変換された信号はビデオプロッセサ１
０内の映像信号処理部により信号処理されて標準的な映
像信号が生成され、ビデオプロセッサ１０に接続された
画像観察用モニタ１１に表示される。

【００１６】この電子内視鏡６には鉗子チャンネル１２
が設けてあり、この鉗子チャンネル１２の挿入口１２ａ
から例えば１２個の磁気発生素子（またはソースコイ
ル）１３ａ、１３ｂ、…、１３ｌ（以下、符号１３ｇで
代表する）を有するプローブ１４を挿通することによ
り、挿入部７内にソースコイル１３ｇが設置される。

【００１７】このプローブ１４の後端から延出されたソ
ースケーブル１５は、その後端のコネクタが内視鏡形状
検出装置３の装置本体１６に着脱自在に接続される。そ
して、装置本体１６側から高周波信号伝達手段としてソ
ースケーブル１５を介して磁気発生手段となるソースコ
イル１３ｇに高周波信号（駆動信号）を印加することに
より、ソースコイル１３ｇは磁界を伴う電磁波を周囲に
放射する。

【００１８】また、ベット４の近傍にはソースコイル１
３ｇからの磁界を伴う電磁波を検出する後述する複数の
センスコイルを内蔵したコイルユニット２０が配置され
ている。

【００１９】コイルユニット２０内の後述する各センス
コイル２１ｊは、検出信号伝達手段としてのセンスケー
ブル２２を介して装置本体１６に接続されている。この
装置本体１６には使用者が装置を操作するための操作パ
ネル２３またはキーボード等が設けられている。また、
この装置本体１６には検出した内視鏡形状を表示する表
示手段としてモニタ２４が接続されている。

【００２０】プローブ１４は、鉗子チャンネル１２に挿
通固定するが、鉗子チャンネル１２は、体内の粘液等を
吸引する吸引チャンネルとしても使用される。この鉗子
チャンネル１２にプローブ１４が挿通固定されると、鉗
子チャンネル１２を吸引チャンネルとして使用できない
恐れがある。

【００２１】そこで、本実施の形態のプローブ１４で
は、図２に示すように、所定の間隔で複数のソースコイ
ル１３ｇが配置されるが、プローブ１４を中空に構成
し、さらに側面に複数の穴１４ａを設けることで、鉗子
チャンネル１２にプローブ１４が挿通固定されても、吸
引時に中空のプローブ１４及び穴１４ａを利用すること
ができ、鉗子チャンネル１２を吸引チャンネルとして使
用することができるようになっている。

【００２２】なお、本実施の形態では、上述したよう
に、電子内視鏡６の鉗子チャンネル１２内にソースコイ
ル１３ｇを取り付けたプローブ１４を挿通固定すること
により、電子内視鏡６の挿入部７内にソースコイル１３
ｇを組み込んでいるが、直接電子内視鏡６の挿入部７内
にソースコイル１３ｇを組み込んでも良い。

【００２３】直接電子内視鏡６の挿入部７内にソースコ
イル１３ｇを組み込む場合は、例えば図３のように、鉗
子チャンネル１２を構成するチューブ外周に所定の間隔
で複数のソースコイル１３ｇを巻き付けて挿入部７内に
ソースコイル１３ｇを組み込んでも良い。

【００２４】コイルユニット２０内には、図４のように
単心コイルからなるセンスコイルが複数、例えば１６個
のセンスコイル２１ａ、２１ｂ、…、２１ｐ（以下符号
２１ｊで代表する）が配置されている。

【００２５】内視鏡形状検出装置３の詳細な構成につい
て説明する。内視鏡形状検出装置３は、図４に示すよう
に、ソースコイル１３ｇを駆動する駆動ブロック２５
と、センスコイル２１ｊが受信した信号を検出する検出
ブロック２６と、検出ブロック２６で検出した信号を信
号処理するホストプロセッサ２７とから構成される。

【００２６】図５に示すように、電子内視鏡６の挿入部
７に設置されるプローブ１４には、上述したように、磁
界を生成するための１２個のソースコイル１３ｇが所定
の間隔で配置されており、これらソースコイル１３ｇは
駆動ブロック２５を構成する１２個の互いに異なる高周
波の駆動信号を生成するソースコイル駆動回路部２８に
接続されている。

【００２７】ソ−スコイル駆動回路２８部は各ソースコ
イル１３ｇをそれぞれ異なる周波数の正弦波の駆動信号
電流で駆動し、それぞれの駆動周波数はソースコイル駆
動回路部２８内部の図示しない駆動周波数設定データ格
納手段或いは駆動周波数設定データ記憶手段に格納され
た駆動周波数設定データ（駆動周波数データとも記す）
により設定される。この駆動周波数データは、ホストプ
ロセッサ２７において内視鏡形状の算出処理及び動き検
出処理等を行うＣＰＵ（中央処理ユニット）３０により
ＰＩＯ（パラレル入出力回路）３１を介してソースコイ
ル駆動回路部２８内の駆動周波数データ格納手段（図示
せず）に格納される。

【００２８】一方、１６個のセンスコイル２１ｊは、検
出ブロック２６を構成するセンスコイル信号増幅回路部
３７に接続されている。

【００２９】検出ブロック２６は、センスコイル信号増
幅回路部３７及びＡＤＣ（アナログ・デジタル・コンバ
ータ）３８ｊより構成され、センスコイル２１ｊで検出
された微少な信号をセンスコイル信号増幅回路部３７で
増幅した後、ＡＤＣ３８ｊでホストプロセッサ２７が読
み込み可能なデジタルデータに変換する。このデジタル
データは、制御信号発生回路部３９からの制御信号によ
りローカルデータバス４０を介して２ポートメモリ４１
に書き込まれる。

【００３０】ＣＰＵ３０は、制御信号発生回路部３９か
らの制御信号により２ポートメモリ４１に書き込まれた
デジタルデータを内部バス４２を介して読み出し、メイ
ンメモリ４３を用い、デジタルデータに対して周波数抽
出処理（フーリエ変換：ＦＦＴ）を行い、各ソースコイ
ル１３ｇの駆動周波数に対応する周波数成分の磁界検出
情報に分離抽出し、分離した磁界検出情報の各デジタル
データから電子内視鏡６の挿入部７内に設けられた各ソ
ースコイル１３ｇの空間位置座標を算出する。

【００３１】また、算出されたソースコイル１３ｇの位
置座標データから電子内視鏡６の挿入部７の挿入状態を
推定して、内視鏡形状画像を形成する表示データを生成
し、ビデオＲＡＭ３６に出力する。

【００３２】このビデオＲＡＭ３６に書き込まれている
データをビデオ信号発生回路４４が読みだし、アナログ
のビデオ信号に変換してモニタ２４へと出力する。モニ
タ２４は、このアナログのビデオ信号を入力すると、表
示画面上に電子内視鏡６の挿入部７の挿入形状を表示す
る。

【００３３】ＣＰＵ３０において、各ソースコイル１３
ｇに対応した磁界検出情報、すなわち、各センスコイル
２１ｊに発生する起電力（正弦波信号の振幅値）と位相
情報が算出される。なお、位相情報は、起電力の極性±
を示す。

【００３４】なお、ＣＰＵ３０による各ソースコイル１
３ｇの空間位置座標の推定方法は本出願人が先に出願し
た特願平１０−６９０７５号に詳細に記載しており、本
実施の形態においても同様な方法により推定するため、
説明は省略する。

【００３５】（作用）次に、このように構成された本実
施の形態の作用について説明する。

【００３６】本実施の形態では、内視鏡装置２に接続さ
れている電子内視鏡６の撮像素子１８ｂから画像信号を
読み出す制御信号を信号ケーブル１９により内視鏡挿入
形状検出装置３へ送る。

【００３７】内視鏡挿入形状検出装置３は、内視鏡装置
２から送られてくる制御信号に同期して電子内視鏡６の
鉗子チャンネル１２に挿通固定されているプローブ１４
の複数のソースコイル１３ｇが発生する磁界をセンスコ
イルユニット２０内に配置されている複数のセンスコイ
ル２１ｊで検出する。そして、センスコイルユニット２
０内の複数のセンスコイル２１ｊによって検出された検
出信号から、鉗子チャンネル１２に挿通固定されている
プローブ１４の複数のソースコイル１３ｇの３次元位置
を推定し、モニタ２４に内視鏡形状を表示する。

【００３８】図６は内視鏡挿入形状検出装置３によって
推定されたソースコイル１３ｇの３次元位置から挿入部
７の形状を補間によって作り出し表示した例である。

【００３９】点Ｐk（ｋ＝０、１、…、ｎ−１）はソー
スコイル１３ｇの３次元位置を示し、ｋはプローブ先端
のソースコイルからの順番を表す。

【００４０】図７（ａ）、（ｂ）は、図６の挿入形状を
ＸＹ平面に投影した様子を示し、点Ａk（ｘk，ｙk）
（ｋ＝０、１、…、ｎ−１）はソースコイルの３次元位
置Ｐk（ｋ＝０、１、…、ｎ−１）をＸＹ平面に投影し
たときの位置を表す。ベクトルＶk（ｋ＝０、１、…、
ｎ−２）は、プローブ先端から２つのソースコイル１３
ｇによって表されるベクトルである。

【００４１】今、内視鏡の挿入形状がループになってい
る状態を判断する為、２つのベクトルの重なりを評価す
ることで判断する。

【００４２】図８に示すように、例えばベクトルＶ0と
ベクトルＶ3の重なりを検出する方法として、それぞれ
のベクトルが含まれる直線ｌ0、ｌ3の交点（ｘ03，ｙ0
3）を求め、その交点が２つのベクトル上に存在する以
下の条件の１つを満たすかで判断する。

【００４３】 （１）ｘ1＜ｘ0かつｙ1＜ｙ0の場合 ｘ1≦ｘ03≦ｘ0かつｙ1≦ｙ03≦ｙ0 （２）ｘ1＜ｘ0かつｙ0＜ｙ1の場合 ｘ1≦ｘ03≦ｘ0かつｙ0≦ｙ03≦ｙ1 （３）ｘ0＜ｘ1かつｙ1＜ｙ0の場合 ｘ0≦ｘ03≦ｘ1かつｙ1≦ｙ03≦ｙ0 （４）ｘ0＜ｘ1かつｙ0＜ｙ1の場合 ｘ0≦ｘ03≦ｘ1かつｙ0≦ｙ03≦ｙ1 （５）ｘ4＜ｘ3かつｙ4＜ｙ3の場合 ｘ4≦ｘ03≦ｘ3かつｙ4≦ｙ03≦ｙ3 （６）ｘ4＜ｘ3かつｙ3＜ｙ4の場合 ｘ4≦ｘ03≦ｘ3かつｙ3≦ｙ03≦ｙ4 （７）ｘ3＜ｘ4かつｙ4＜ｙ3の場合 ｘ3≦ｘ03≦ｘ4かつｙ4≦ｙ03≦ｙ3 （８）ｘ3＜ｘ4かつｙ3＜ｙ4の場合 ｘ3≦ｘ03≦ｘ4かつｙ3≦ｙ03≦ｙ4 （条件式） 全ての２つのベクトルの組み合わせに対して重なりを評
価する。初めに先頭のベクトルＶ0に対してベクトルＶ2
からベクトルＶn-1まで重なりを評価し、次に、ベクト
ルＶ1に対してベクトルＶ3からベクトルＶn-1までの重
なりを評価し、この操作をベクトルＶn-4まで繰り返す
ことで全てのベクトル間の重なりを検出することができ
る。

【００４４】処理の途中でベクトルの重なりが検出され
た場合、例えば内視鏡挿入形状を表示しているモニタ２
４の画面にループが形成されていることの注意を表示す
る。また、内視鏡挿入形状検出装置３が音を発生させて
ユーザに注意を与えてもよい。

【００４５】上述の処理を図９及び図１０のフローチャ
ートを用いて説明する。図９に示すように、ステップＳ
１でソースコイルの識別番号ｉの初期化を行う。ステッ
プＳ２では、推定されたソースコイルの３次元座標値を
モニタ２４に対応する投影面に投影し、２次元の座標値
に変換し記憶する。ステップＳ３は次のソースコイルの
３次元座標値を変換する為、ソースコイルの識別番号の
値を１つ増やす。ステップＳ４で全てのソースコイルの
３次元座標値が変換されたかを判断する。全てのソース
コイルの３次元座標値が変換されたと判断すると、図１
０のステップＳ５に移行する。

【００４６】図１０に示すように、ステップＳ５、Ｓ６
では２つのベクトルＶi、Ｖjの識別番号ｉ、ｊの初期化
を行い、ステップＳ７、Ｓ８ではベクトルＶi、Ｖjに対
応する直線ｌi、ｌjの方程式を求める。ステップＳ９で
は、２つの直線ｌi、ｌjの交点（ｘij，ｙij）を計算
し、ステップＳ１０において、交点（ｘij，ｙij）が２
つのベクトルＶi、Ｖj上に存在するかを上記判別式で判
別する。ステップＳ９において交点が２つのベクトル上
に存在する場合、２つのベクトルが交差するためループ
が形成されているると判断し、ステップＳ１６で内視鏡
を操作しているユーザに注意を与える。また、交点が２
つのべクトル上に存在しない場合は、２つのべクトルは
交差しない為、次のステップＳ１１へ移行する。

【００４７】ステップＳ１１はベクトルＶjの識別番号
を１つ増やし、ステップＳ１２でベクトルＶiとの交差
が確認されたかを認識する。ステップＳ１２でベクトル
Ｖiとの交差の判断が終了しない場合、ステップＳ７へ
戻る。また、終了した場合、ステップＳ１３に移行す
る。

【００４８】ステップＳ１３では、ベクトルＶiの識別
番号を１つ増やす。ステップＳ１４で全てのベクトルＶ
iに対して交差が確認されたかを認識し、認識されない
場合はステップＳ６に戻り、認識された場合はプログラ
ムを終アする。

【００４９】本実施の形態では内視鏡挿入形状検出装置
３に接続されたモニタ２４上に注意を表示したが、内視
鏡装置２と接続して内視鏡装置２に接続されている画像
観察用モニタ１１上に表示してもよい。また、内視鏡装
置２より音を発生させてユーザに注意を与えてもよい。

【００５０】このように本実施の形態では、ユーザに対
して内視鏡の挿入部がループを形成していることを容易
に確認させることができる。

【００５１】［付記１］ （付記項１−１） 体腔内に挿入する挿入部を有する内
視鏡と、複数の第１の単心コイルからなる磁界発生手段
と、前記磁界発生手段の前記複数の第１の単心コイルか
らの磁界を検出する複数の第２の単心コイルからなる磁
界検出手段とを有し、前記磁界発生手段または前記磁界
検出手段のいずれか一方の単心コイルを前記挿入部に配
置し、前記磁界検出手段が検出した前記磁界発生手段か
らの磁界に基づき前記挿入部の形状を推定する形状推定
手段を具備した内視鏡形状検出装置において、前記形状
推定手段が推定した形状から特定の形状を検出する形状
検出手段と、前記形状検出手段の検出結果に応じて、警
告を発生する警告手段とを備えたことを特徴とする内視
鏡形状検出装置。

【００５２】（付記項１−２） 前記形状検出手段は、
前記内視鏡の挿入部の形状がループを形成した形状を検
出することを特徴とする付記項１−１に記載の内視鏡形
状検出装置。

【００５３】ところで、電子内視鏡の挿入部を体腔内に
挿入し、観察部位を撮像し内視鏡画像をモニタ等で観察
する場合、診断等の為に画像を静止させて静止画を記録
・観察することが一般的に行われる。

【００５４】例えば静止させたい画像が現れた場合、操
作部に設けられたフリーズスイッチを押すことによりビ
デオプロセッサにおいてフレームメモリ等に所望の画像
を記憶してモニタ等に出力することで静止画像が表示さ
れる。

【００５５】しかしながら、上記フリーズスイッチが押
された際に、撮像素子が内蔵されている挿入部の先端部
が動くと静止画に色ずれ等が生じるといった問題があ
る。

【００５６】そこで、以下に、挿入部の動きに基づきフ
リーズ処理を行い所望の静止画像を得ることのできる内
視鏡システムについて説明する。

【００５７】図１１ないし図１５は挿入部の動きに基づ
きフリーズ処理を行い所望の静止画像を得ることのでき
る内視鏡システムの第１の実施の形態に係わり、図１１
は内視鏡システムの構成を示す構成図、図１２は図１１
の内視鏡形状検出装置の機能構成を示すブロック図、図
１３は図１２の内視鏡形状検出装置の構成を示す構成
図、図１４は図１１のビデオプロセッサの構成を示す構
成図、図１５は図１１の内視鏡システムによるフリーズ
制御処理の流れを示すフローチャートである。

【００５８】図１１に示すように、本実施の形態の内視
鏡システム１は、内視鏡検査を行う内視鏡装置２と、こ
の内視鏡装置２に信号ケーブル１９により接続され内視
鏡検査の補助に用いられる内視鏡装置形状検出装置３と
を備え、この内視鏡形状検出装置３は、ベット４に横た
わる患者５の体腔内に電子内視鏡６の可撓性を有する細
長の挿入部７を挿入し、内視鏡検査を行う際の挿入補助
手段として使用される。挿入部７は、先端部、湾曲部及
び可撓管とが先端より順次連接されて構成されている。

【００５９】電子内視鏡６は、挿入部７の後端に湾曲部
を湾曲操作する湾曲操作ノブやフリーズを指示するフリ
ーズスイッチ等を設けた操作部８が形成され、この操作
部８からユニバーサルコード９が延出され、ビデオイメ
ージングシステム（またはビデオプロセッサ）１０に接
続されている。

【００６０】この電子内視鏡６は、ビデオプロセッサ１
０内の光源部からの照明光を伝送するライトガイドが挿
通され、挿入部７の先端に設けた照明窓（図示せず）か
ら伝送された照明光を出射し、患者等を照明する。照明
された患部等の被写体は照明窓に隣接して設けられた観
察窓に取り付けた対物レンズ１８ａにより、結像位置に
配置された撮像素子１８ｂに像を結び、この撮像素子１
８ｂにより光電変換される。

【００６１】光電変換された信号はビデオプロッセサ１
０内の映像信号処理部により信号処理されて標準的な映
像信号が生成され、ビデオプロセッサ１０に接続された
画像観察用モニタ１１に表示される。

【００６２】この電子内視鏡６には鉗子チャンネル１２
が設けてあり、この鉗子チャンネル１２の挿入口１２ａ
から例えば１２個の磁気発生素子（またはソースコイ
ル）１３ａ、１３ｂ、…、１３ｌ（以下、符号１３ｇで
代表する）を有するプローブ１４を挿通することによ
り、挿入部７内にソースコイル１３ｇが設置される。

【００６３】このプローブ１４の後端から延出されたソ
ースケーブル１５は、その後端のコネクタが内視鏡形状
検出装置３の装置本体１６に着脱自在に接続される。そ
して、装置本体１６側から高周波信号伝達手段としてソ
ースケーブル１５を介して磁気発生手段となるソースコ
イル１３ｇに高周波信号（駆動信号）を印加することに
より、ソースコイル１３ｇは磁界を伴う電磁波を周囲に
放射する。

【００６４】また、ベット４の近傍にはソースコイル１
３ｇからの磁界を伴う電磁波を検出する後述する複数の
センスコイルを内蔵したコイルユニット２０が配置され
ている。

【００６５】コイルユニット２０内の後述する各センス
コイル２１ｊは、検出信号伝達手段としてのセンスケー
ブル２２を介して装置本体１６に接続されている。この
装置本体１６には使用者が装置を操作するための操作パ
ネル２３またはキーボード等が設けられている。また、
この装置本体１６には検出した内視鏡形状を表示する表
示手段としてモニタ２４が接続されている。

【００６６】コイルユニット２０内には、図１２のよう
に単心コイルからなるセンスコイルが複数、例えば１６
個のセンスコイル２１ａ、２１ｂ、…、２１ｐ（以下符
号２１ｊで代表する）か配置されている。

【００６７】内視鏡形状検出装置３の詳細な構成につい
て説明する。内視鏡形状検出装置３は、図１２に示すよ
うに、ソースコイル１３ｇを駆動する駆動ブロック２５
と、センスコイル２１ｊが受信した信号を検出する検出
ブロック２６と、検出ブロック２６で検出した信号を信
号処理するホストプロセッサ２７とから構成される。

【００６８】図１３に示すように、電子内視鏡６の挿入
部７に設置されるプローブ１４には、上述したように、
磁界を生成するための１２個のソースコイル１３ｇが所
定の間隔で配置されており、これらソースコイル１３ｇ
は駆動ブロック２５を構成する１２個の互いに異なる高
周波の駆動信号を生成するソースコイル駆動回路部２８
に接続されている。

【００６９】ソ−スコイル駆動回路２８部は各ソースコ
イル１３ｇをそれぞれ異なる周波数の正弦波の駆動信号
電流で駆動し、それぞれの駆動周波数はソースコイル駆
動回路部２８内部の図示しない駆動周波数設定データ格
納手段或いは駆動周波数設定データ記憶手段に格納され
た駆動周波数設定データ（駆動周波数データとも記す）
により設定される。この駆動周波数データは、ホストプ
ロセッサ２７において内視鏡形状の算出処理及び動き検
出処理等を行うＣＰＵ（中央処理ユニット）３０により
ＰＩＯ（パラレル入出力回路）３１を介してソースコイ
ル駆動回路部２８内の駆動周波数データ格納手段（図示
せず）に格納される。

【００７０】一方、１６個のセンスコイル２１ｊは、検
出ブロック２６を構成するセンスコイル信号増幅回路部
３７に接続されている。

【００７１】検出ブロック２６は、センスコイル信号増
幅回路部３７及びＡＤＣ（アナログ・デジタル・コンバ
ータ）３８ｊより構成され、センスコイル２１ｊで検出
された微少な信号をセンスコイル信号増幅回路部３７で
増幅した後、ＡＤＣ３８ｊでホストプロセッサ２７が読
み込み可能なデジタルデータに変換する。このデジタル
データは、制御信号発生回路部３９からの制御信号によ
りローカルデータバス４０を介して２ポートメモリ４１
に書き込まれる。

【００７２】ＣＰＵ３０は、制御信号発生回路部３９か
らの制御信号により２ポートメモリ４１に書き込まれた
デジタルデータを内部バス４２を介して読みだし、メイ
ンメモリ４３を用い、デジタルデータに対して周波数抽
出処理（フーリエ変換：ＦＦＴ）を行い、各ソースコイ
ル１３ｇの駆動周波数に対応する周波数成分の磁界検出
情報に分離抽出し、分離した磁界検出情報の各デジタル
データから電子内視鏡６の挿入部７内に設けられた各ソ
ースコイル１３ｇの空間位置座標を算出する。

【００７３】また、算出されたソースコイル１３ｇの位
置座標データから電子内視鏡６の挿入部７の挿入状態を
推定して、内視鏡形状画像を形成する表示データを生成
し、ビデオＲＡＭ３６に出力する。

【００７４】このビデオＲＡＭ３６に書き込まれている
データをビデオ信号発生回路４４が読みだし、アナログ
のビデオ信号に変換してモニタ２４へと出力する。モニ
タ２４は、このアナログのビデオ信号を入力すると、表
示画面上に電子内視鏡６の挿入部７の挿入形状を表示す
る。

【００７５】ＣＰＵ３０において、各ソースコイル１３
ｇに対応した磁界検出情報、すなわち、各センスコイル
２１ｊに発生する起電力（正弦波信号の振幅値）と位相
情報が算出される。なお、位相情報は、起電力の極性±
を示す。

【００７６】なお、ＣＰＵ３０による各ソースコイル１
３ｇの空間位置座標の推定方法は本出願人が先に出願し
た特願平１０−６９０７５号に詳細に記載しており、本
実施の形態においても同様な方法により推定するため、
説明は省略する。

【００７７】一方、内視鏡装置２のビデオプロセッサ１
０は、図１４に示すように、電子内視鏡６の撮像素子１
８ｂからの撮像信号を信号処理する信号処理装置１０ａ
と、信号処理装置１０ａにより処理された画像信号を動
画／静止画を切り換えて画像観察用モニタ１１に出力す
るフリーズ処理回路１０ｂと、内視鏡挿入形状検出装置
３からの挿入部７の先端の３次元位置情報に基づき挿入
部７の先端の動きを推定する動き推定回路１０ｃと、電
子内視鏡６の操作部８に設けられているフリーズスイッ
チの操作及び動き推定回路１０ｃにより推定された挿入
部７の先端の動きに基づきフリーズ処理回路１０ｂを制
御する制御回路１０ｄとを備えて構成される。

【００７８】（作用）次に、このように構成された本実
施の形態の作用について説明する。

【００７９】本実施の形態では、内視鏡装置２に接続さ
れている電子内視鏡６の撮像素子１８ｂから画像信号を
読み出す制御信号を信号ケーブル１９により内視鏡挿入
形状検出装置３へ送る。

【００８０】内視鏡挿入形状検出装置３は、内視鏡装置
２から送られてくる制御信号に同期して電子内視鏡６の
鉗子チャンネル１２に挿通固定されているプローブ１４
の複数のソースコイル１３ｇが発生する磁界をセンスコ
イルユニット２０内に配置されている複数のセンスコイ
ル２１ｊで検出する。そして、センスコイルユニット２
０内の複数のセンスコイル２１ｊによって検出された検
出信号から、鉗子チャンネル１２に挿通固定されている
プローブ１４の複数のソースコイル１３ｇの３次元位置
を推定し、モニタ２４に内視鏡形状を表示する。

【００８１】内視鏡装置２では、電子内視鏡６の操作部
８に設けられたフリーズスイッチを操作することにより
画像観察用モニタ１１に表示される画像を動画から静止
画に切り換えることができる。

【００８２】一方、上述したように、プローブ１４に所
定の間隔で配置された複数のソースコイル１３ｇは、電
子内視鏡６の鉗子チャンネル１２に挿通固定されること
で、複数のソースコイル１３ｇが電子内視鏡６の挿入部
７に沿って配置されたことになり、図１に示すように、
挿入部７の先端付近にも先端のソースコイル１３ａが配
置され、内視鏡挿入形状検出装置３ではこの挿入部７の
先端の３次元位置をソースコイル１３ａより算出するこ
とができる。

【００８３】本実施の形態では、この算出された挿入部
７の３次元位置情報が信号ケーブル１９により内視鏡挿
入形状検出装置３より内視鏡装置２に送られ、挿入部７
の先端の３次元位置情報により挿入部７の先端の動きを
算出して、電子内視鏡６の操作部８に設けられているフ
リーズスイッチによるフリーズ処理を制御する。

【００８４】具体的には、図１５に示すように、内視鏡
装置２のビデオプロセッサ１０においては、内視鏡挿入
形状検出装置３の装置本体１６から信号ケーブル１９を
介して挿入部７の先端の３次元位置情報（ｘk，ｙk，ｚ
k）が入力されると、ステップＳ２１で動き推定回路１
０ｃは挿入部７の先端の３次元位置情報（ｘk，ｙk，ｚ
k）を記憶する。

【００８５】次に、動き推定回路１０ｃはステップＳ２
２で前回記憶した３次元位置情報（ｘk-1，ｙk-1，ｚk-
1）を読み出し、ステップＳ２３で今回記憶した３次元
位置情報（ｘk，ｙk，ｚk）と前回記憶した３次元位置
情報（ｘk-1，ｙk-1，ｚk-1）より挿入部７の先端の動
き量ｍkを以下の式（１）によって計算する。

【００８６】

【数１】 続いて、ビデオプロセッサ１０の制御回路１０ｄでは、
ステップＳ２４で電子内視鏡６の操作部８に設けられて
いるフリーズスイッチによるフリーズの指示信号が入力
されたかどうか判断し入力を待ち、入力があるとステッ
プＳ２５で動き推定回路１０ｃで算出した挿入部７の先
端の動き量ｍkが所定のしきい値ｍthより小さいかどう
かを判断し、動き量ｍkが所定のしきい値ｍthよりも小
さくない場合はステップＳ２４に戻る。

【００８７】そして、制御回路１０ｄは、挿入部７の先
端の動き量ｍkが所定のしきい値ｍthより小さいと判断
すると、ステップＳ２６でフリーズ処理回路１０ｂを制
御して信号処理回路１０ａにより処理された現在の内視
鏡画像（動画）をフリーズ画像（静止画）として画像観
察用モニタ１１に表示させる。

【００８８】（効果）このように本実施の形態では、電
子内視鏡６の挿入部７の動きを正確に推定することがで
きるので、色ずれのないフリーズ画像を表示させること
ができる。

【００８９】なお、本実施の形態では、プローブ１４の
複数のソースコイル１３ｇを電子内視鏡６の鉗子チャン
ネル１２に挿通固定するとしたが、内視鏡形状を算出表
示する必要がない場合は、挿入部７の先端に１つのセン
スコイルのみを直接埋め込み、この先端のセンスコイル
により挿入部７の先端の動き量ｍkを算出してフリーズ
制御を行ってもよい。

【００９０】また、上述したように、電子内視鏡６の鉗
子チャンネル１２に挿通固定したプローブ１４の複数の
ソースコイル１３ｇの３次元位置を推定し、挿入部７の
先端の動き量ｍkを算出すると共に、例えば特公平８−
３４５７７号公報に示される画像から動きを推定する手
法とを組み合わせてフリーズ制御を行っても良い。

【００９１】この場合、制御回路１０ｄは、ソースコイ
ル及びセンスコイルによって挿入部７の先端の動き量を
算出した本実施の形態の結果と、上記特公平８−３４５
７７号公報の画像から動き量を算出した結果とから、ど
ちらの動き量の結果も動きがないと判断とした場合、フ
リーズ画像を画像観察用モニタ１１に表示する。また、
どちらか一方でも動きがあると判断すると、通常の動画
像を画像観察用モニタ１１に表示する。

【００９２】この結果、挿入部７の先端の動きを正確に
検出できると共に、対象が移動した場合においても画像
の動きを検出することができるので、動きの少ないフリ
ーズ画像を得ることができる。

【００９３】図１６は挿入部の動きに基づきフリーズ処
理を行い所望の静止画像を得ることのできる内視鏡シス
テムの第２の実施の形態に係るフリーズ制御処理の流れ
を示すフローチャートである。

【００９４】本実施の形態では、図１６に示すように、
ステップＳ３１でフリーズの指示信号を待ち、フリーズ
の指示信号が発生すると、その時点から所定の時間まで
に撮影される画像の動き量が順次求められ、動き量の最
も少ない画像をフリーズ画像として表示する。

【００９５】具体的には、ステップＳ３１でフリーズの
指示信号が発生すると、ステップＳ３２でパラメータｊ
を初期化し、ステップＳ２１，Ｓ２２，Ｓ２３で第ｋ番
目に入力される画像Ｉkの動き量ｍkを式（１）で算出す
る。ステップＳ３３でパラメータｊが０かどうか判断
し、この場合はパラメータｊが０なので、ステップＳ３
４で算出された動き量ｍkを最小の動き量ｍmin＝ｍkと
して記憶する。そして、ステップＳ３５で画像Ｉkをフ
リーズ画像として表示する。

【００９６】ステップＳ３６では、パラメータｊが所定
の回数Ｓを越えたかどうか判断し、このな場合は越えて
いないので、ステップＳ３７に進みパラメータｊとｋに
１を加えてステップＳ２１に戻る。ステップＳ２１から
ステップＳ２３では、次に入力される画像Ｉk+1の動き
量ｍk+1を算出する。このステップＳ３３では、上述し
たように、パラメータｊが０かどうか判断し、この場合
はパラメータｊが１なので、ステップＳ３８に進み、画
像Ｉk+1の動き量ｍk+1と最小の動き量ｍminとを比較
し、ｍk+1＜ｍminの場合はステップＳ３４に進み最小の
動き量ｍmin＝ｍk+1として記憶する。そして、ステップ
Ｓ３５で画像Ｉk+1をフリーズ画像として表示する。逆
にｍmin＜ｍk+1の場合は動き量とフリーズ画像は変更し
ないでステップＳ３７に戻る。

【００９７】上記の操作を繰り返し、ステップＳ３６で
パラメータｊが所定の回数Ｓを越えた（所定時間経過し
た）と判断すると、その所定回数内（所定時間内）で最
も動き量の少ない画像をフリーズ画像として表示する。

【００９８】このように本実施の形態では、所定時間内
で最も動きの少ないフリーズ画像を表示することが可能
となる。

【００９９】［付記２］ （付記項２−１） 体腔内を撮像する撮像手段を有する
内視鏡と、前記撮像手段が撮像した画像をフリーズさせ
るフリーズ手段と、磁界を発生する複数のコイルからな
る磁界発生手段と、前記磁界発生手段の前記複数のコイ
ルからの磁界を検出する複数のコイルからなる磁界検出
手段と、前記磁界発生手段が発生した磁界を前記磁界検
出手段で検出し、前記前記磁界発生手段または前記磁界
検出手段のいずれか前記複数のコイルの３次元空間上の
位置を推定する位置推定手段とを有し、前記位置推定手
段で位置が推定される前記複数のコイルを前記内視鏡の
挿入部に配置し、前記位置推定手段で位置が推定される
前記複数のコイルのうち、前記挿入部先端に配置された
前記コイルの３次元位置から前記挿入部先端の動きを推
定する動き推定手段と、前記フリーズ手段に対するフリ
ーズ指示に基づき起動し、前記動き推定手段の結果に応
じて前記フリーズ手段を制御するフリーズ制御手段とを
具備したことを特徴とする内視鏡システム。

【０１００】（付記項２−２） 前記動き推定手段は、
異なる時間に推定された前記挿入部の先端付近に配置さ
れた前記コイルの３次元位置から動き量を算出する動き
量を算出手段を有することを特徴とする付記項２−１に
記載の内視鏡システム。

【０１０１】（付記項２−３） 前記フリーズ制御手段
は、前記動き推定手段が推定した動きが所定のしきい値
より小さい場合前記フリーズ手段を制御し画像をフリー
ズさせるを有することを特徴とする付記項２−１に記載
の内視鏡システム。

【０１０２】（付記項２−４） 前記フリーズ制御手段
は、所定時間内で前記動き推定手段が推定した最も小さ
い動きの画像を、前記フリーズ手段を制御しフリーズさ
せるを有することを特徴とする付記項２−１に記載の内
視鏡システム。

【０１０３】（付記項２−５） 前記位置推定手段は、
前記撮像手段と同期して前記複数のコイルの３次元空間
上の位置を推定する手段を有するを有することを特徴と
する付記項２−１に記載の内視鏡システム。

【０１０４】（付記項２−６） 体腔内を撮像する撮像
手段を有する内視鏡と、前記撮像手段が撮像した画像か
ら画像の動きを推定する第１の動き推定手段と、前記撮
像手段が撮像した画像をフリーズさせるフリーズ手段
と、磁界を発生する複数のコイルからなる磁界発生手段
と、前記磁界発生手段の前記複数のコイルからの磁界を
検出する複数のコイルからなる磁界検出手段と、前記磁
界発生手段が発生した磁界を前記磁界検出手段で検出
し、前記前記磁界発生手段または前記磁界検出手段のい
ずれか前記複数のコイルの３次元空間上の位置を推定す
る位置推定手段とを有し、前記位置推定手段で位置が推
定される前記複数のコイルを前記内視鏡の挿入部に配置
し、前記位置推定手段で位置が推定される前記複数のコ
イルのうち、前記挿入部先端に配置された前記コイルの
３次元位置から前記挿入部先端の動きを推定する第２の
動き推定手段と、前記フリーズ手段に対するフリーズ指
示に基づき起動し、前記第１の動き推定手段と前記第２
の動き推定手段の結果に応じて前記フリーズ手段を制御
するフリーズ制御手段とを具備したことを特徴とする内
視鏡システム。

【０１０５】

【発明の効果】以上説明したように本発明の内視鏡形状
検出装置によれば、形状検出手段が形状推定手段が推定
した形状から特定の形状を検出し、警告手段が形状検出
手段の検出結果に応じて警告を発生するので、内視鏡形
状検出処理により容易に挿入時の挿入部のループ発生を
認知することできるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態に係る内視鏡システムの
構成を示す構成図

【図２】図１のソースコイルの配置を説明する説明図

【図３】図１のソースコイルの配置の変形例を説明する
説明図

【図４】図１の内視鏡形状検出装置の機能構成を示すブ
ロック図

【図５】図４の内視鏡形状検出装置の構成を示す構成図

【図６】図１の内視鏡形状検出装置による挿入部のルー
プ形状の検出原理を説明する第１の説明図

【図７】図１の内視鏡形状検出装置による挿入部のルー
プ形状の検出原理を説明する第２の説明図

【図８】図１の内視鏡形状検出装置による挿入部のルー
プ形状の検出原理を説明する第３の説明図

【図９】図１の内視鏡形状検出装置による挿入部のルー
プ形状の検出処理の流れを示す第１のフローチャート

【図１０】図１の内視鏡形状検出装置による挿入部のル
ープ形状の検出処理の流れを示す第２のフローチャート

【図１１】挿入部の動きに基づきフリーズ処理を行い所
望の静止画像を得ることのできる内視鏡システムの第１
の実施の形態に係る内視鏡システムの構成を示す構成図

【図１２】図１１の内視鏡形状検出装置の機能構成を示
すブロック図

【図１３】図１２の内視鏡形状検出装置の構成を示す構
成図

【図１４】図１１のビデオプロセッサの構成を示す構成
図

【図１５】図１１の内視鏡システムによるフリーズ制御
処理の流れを示すフローチャート

【図１６】挿入部の動きに基づきフリーズ処理を行い所
望の静止画像を得ることのできる内視鏡システムの第２
の実施の形態に係るフリーズ制御処理の流れを示すフロ
ーチャート

【符号の説明】

１…内視鏡システム ２…内視鏡装置 ３…内視鏡形状検出装置 ４…ベット ５…患者 ６…電子内視鏡 ７…挿入部 ８…操作部 ９…ユニバーサルコード １０…ビデオプロセッサ １１…画像観察用モニタ １２…鉗子チャンネル １２ａ…挿入口 １３ｇ…ソースコイル １４…プローブ １５…ソースケーブル １６…装置本体 １８ａ…対物レンズ １８ｂ…撮像素子 １９…信号ケーブル ２０…コイルユニット ２１ｊ…センスコイル ２２…センスケーブル ２３…操作パネル ２４…モニタ ２５…駆動ブロック ２６…検出ブロック ２７…ホストプロセッサ ２８…ソースコイル駆動回路 ３０…ＣＰＵ ３１…ＰＩＯ ３６…ビデオＲＡＭ ３７…センスコイル信号増幅回路部 ３８ｊ…ＡＤＣ ３９…制御信号発生回路部 ４０…ローカルデータバス ４１…２ポートメモリ ４２…内部バス ４３…メインメモリ ４４…ビデオ信号発生回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 谷口 明 東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号 オリ ンパス光学工業株式会社内 (72)発明者 岡▲崎▼ 次生 東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号 オリ ンパス光学工業株式会社内 (72)発明者 宮城 隆康 東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号 オリ ンパス光学工業株式会社内 (72)発明者 石井 広 東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号 オリ ンパス光学工業株式会社内 (72)発明者 森山 宏樹 東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号 オリ ンパス光学工業株式会社内 (72)発明者 鳥山 誠記 東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号 オリ ンパス光学工業株式会社内 (72)発明者 笹川 克義 東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号 オリ ンパス光学工業株式会社内 (72)発明者 平田 康夫 東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号 オリ ンパス光学工業株式会社内 (72)発明者 大明 義直 東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号 オリ ンパス光学工業株式会社内 Ｆターム(参考） 2F063 AA41 BA30 BB01 BD00 BD15 DA05 DD06 GA01 4C061 AA00 BB00 CC00 DD03 FF21 HH51 JJ11 JJ17

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 体腔内に挿入する挿入部を有する内視鏡
   と、 複数の第１の単心コイルからなる磁界発生手段と、 前記磁界発生手段の前記複数の第１の単心コイルからの
   磁界を検出する複数の第２の単心コイルからなる磁界検
   出手段とを有し、 前記磁界発生手段または前記磁界検出手段のいずれか一
   方の単心コイルを前記挿入部に配置し、 前記磁界検出手段が検出した前記磁界発生手段からの磁
   界に基づき前記挿入部の形状を推定する形状推定手段を
   具備した内視鏡形状検出装置において、 前記形状推定手段が推定した形状から特定の形状を検出
   する形状検出手段と、 前記形状検出手段の検出結果に応じて、警告を発生する
   警告手段とを備えたことを特徴とする内視鏡形状検出装
   置。