JP2002345725A - 内視鏡システム - Google Patents
内視鏡システムInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】人体に悪影響を与えることなしに、且つ呼吸に
よる肺全体の変動に影響されず、気管支鏡の先端と観察
対象部位との位置関係を正確にリアルタイムで表示する
内視鏡システムを提供する。 【解決手段】被検体臓器の２次元断層画像データから３
次元臓器モデル画像を生成する臓器モデル画像生成手段
（制御部１０８−４）と、被検体臓器の単位時間当りの
変動量に応じて３次元モデル画像を順次補正し、３次元
臓器モデル補正画像を生成する臓器モデル画像補正手段
（胸郭変動補正部１０８−３）と、先端部に磁界発生素
子を配設し、被検体臓器に挿入される内視鏡（気管支鏡
１０６）と、磁界発生素子から発生する磁界を受信する
ことにより、内視鏡の先端部の位置情報を検出する位置
検出手段（位置検知装置１０９）と、臓器モデル画像補
正手段により補正された３次元臓器モデル画像と位置情
報検出手段によって検出された内視鏡先端部の位置情報
に基づき、３次元臓器モデル補正画像における内視鏡の
先端部の３次元座標を抽出する３次元座標抽出手段（制
御部１０８−４）とを有する。
よる肺全体の変動に影響されず、気管支鏡の先端と観察
対象部位との位置関係を正確にリアルタイムで表示する
内視鏡システムを提供する。 【解決手段】被検体臓器の２次元断層画像データから３
次元臓器モデル画像を生成する臓器モデル画像生成手段
（制御部１０８−４）と、被検体臓器の単位時間当りの
変動量に応じて３次元モデル画像を順次補正し、３次元
臓器モデル補正画像を生成する臓器モデル画像補正手段
（胸郭変動補正部１０８−３）と、先端部に磁界発生素
子を配設し、被検体臓器に挿入される内視鏡（気管支鏡
１０６）と、磁界発生素子から発生する磁界を受信する
ことにより、内視鏡の先端部の位置情報を検出する位置
検出手段（位置検知装置１０９）と、臓器モデル画像補
正手段により補正された３次元臓器モデル画像と位置情
報検出手段によって検出された内視鏡先端部の位置情報
に基づき、３次元臓器モデル補正画像における内視鏡の
先端部の３次元座標を抽出する３次元座標抽出手段（制
御部１０８−４）とを有する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、内視鏡システムに
関するものである。
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】例えば、気管支を医療用の内視鏡で観察
する場合、気管支腔は複雑に分岐しており、通常の内視
鏡では挿入が容易ではなく、目的部位に到達するのに時
間がかかっていた。一般に、気管支鏡医は解剖を熟知し
た上で患者の身体に対して正面・側面から撮影したＸ線
写真（二次元）を参考に観察対象部位としての病変部の
位置する気管支へ気管支鏡を誘導する方法をとってい
る。
する場合、気管支腔は複雑に分岐しており、通常の内視
鏡では挿入が容易ではなく、目的部位に到達するのに時
間がかかっていた。一般に、気管支鏡医は解剖を熟知し
た上で患者の身体に対して正面・側面から撮影したＸ線
写真（二次元）を参考に観察対象部位としての病変部の
位置する気管支へ気管支鏡を誘導する方法をとってい
る。
【０００３】また、病変部と気管支鏡の位置関係をリア
ルタイムで把握するためにＸ線透視下で検査が行われる
事もあり、正面・側面の透視平面を観察しつつ気管支鏡
を挿入する事も少なくない。これらはいずれも術者の技
量によるところが大きく、検査に時間がかかり、患者へ
の負担が増してしまうという問題がある。
ルタイムで把握するためにＸ線透視下で検査が行われる
事もあり、正面・側面の透視平面を観察しつつ気管支鏡
を挿入する事も少なくない。これらはいずれも術者の技
量によるところが大きく、検査に時間がかかり、患者へ
の負担が増してしまうという問題がある。
【０００４】このような問題を解決するために、医療用
挿入具における挿入部の位置及び形状を検出する検出装
置が提案されている。このような検出装置の例として
は、特開平６−２８５０４３号公報や特開２０００−１
７５８６２号公報に示されるものがある。
挿入具における挿入部の位置及び形状を検出する検出装
置が提案されている。このような検出装置の例として
は、特開平６−２８５０４３号公報や特開２０００−１
７５８６２号公報に示されるものがある。
【０００５】また、二次元断層画像データから三次元臓
器モデルを作成し、仮想的な内視鏡画像を作成し、内視
鏡の挿入ルートをナビゲーションする手段としては、特
開２０００−１３５２１５号公報に示されるものがあ
る。
器モデルを作成し、仮想的な内視鏡画像を作成し、内視
鏡の挿入ルートをナビゲーションする手段としては、特
開２０００−１３５２１５号公報に示されるものがあ
る。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、気管支
鏡の場合、呼吸とともに気管支や病変部を含めた肺全体
が呼吸によって変動してしまうため、検査前に撮ったデ
ータを基に構築された三次元像では内視鏡と病変部との
位置関係を正確に、且つリアルタイムで表示する事が出
来なかった。一方、術中Ｘ線透視の場合は、リアルタイ
ムで観察が可能であるが、Ｘ線が患者及び術者の人体に
悪影響を与えないような処置を講じる必要がある。
鏡の場合、呼吸とともに気管支や病変部を含めた肺全体
が呼吸によって変動してしまうため、検査前に撮ったデ
ータを基に構築された三次元像では内視鏡と病変部との
位置関係を正確に、且つリアルタイムで表示する事が出
来なかった。一方、術中Ｘ線透視の場合は、リアルタイ
ムで観察が可能であるが、Ｘ線が患者及び術者の人体に
悪影響を与えないような処置を講じる必要がある。
【０００７】本発明はこのような課題に着目してなされ
たものであり、その目的とするところは、人体に悪影響
を与えることなしに、且つ呼吸による肺全体の変動に影
響されず、気管支鏡の先端と観察対象部位との位置関係
を正確にリアルタイムで表示できる内視鏡システムを提
供することにある。
たものであり、その目的とするところは、人体に悪影響
を与えることなしに、且つ呼吸による肺全体の変動に影
響されず、気管支鏡の先端と観察対象部位との位置関係
を正確にリアルタイムで表示できる内視鏡システムを提
供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、第１の発明に係る内視鏡システムは、被検体臓器
の２次元断層画像データから３次元臓器モデル画像を生
成する臓器モデル画像生成手段と、前記被検体臓器の単
位時間当りの変動量に応じて前記３次元モデル画像を順
次補正し、３次元臓器モデル補正画像を生成する臓器モ
デル画像補正手段と、先端部に磁界発生素子を配設し、
前記被検体臓器に挿入される内視鏡と、前記磁界発生素
子から発生する磁界を受信することにより、前記内視鏡
の先端部の位置情報を検出する位置情報検出手段と、前
記臓器モデル画像補正手段により補正された３次元臓器
モデル画像と、前記位置情報検出手段によって検出され
た前記内視鏡先端部の位置情報に基づき、前記３次元臓
器モデル補正画像における前記内視鏡の先端部の３次元
座標を抽出する３次元座標抽出手段とを有する。
めに、第１の発明に係る内視鏡システムは、被検体臓器
の２次元断層画像データから３次元臓器モデル画像を生
成する臓器モデル画像生成手段と、前記被検体臓器の単
位時間当りの変動量に応じて前記３次元モデル画像を順
次補正し、３次元臓器モデル補正画像を生成する臓器モ
デル画像補正手段と、先端部に磁界発生素子を配設し、
前記被検体臓器に挿入される内視鏡と、前記磁界発生素
子から発生する磁界を受信することにより、前記内視鏡
の先端部の位置情報を検出する位置情報検出手段と、前
記臓器モデル画像補正手段により補正された３次元臓器
モデル画像と、前記位置情報検出手段によって検出され
た前記内視鏡先端部の位置情報に基づき、前記３次元臓
器モデル補正画像における前記内視鏡の先端部の３次元
座標を抽出する３次元座標抽出手段とを有する。
【０００９】また、第２の発明は、第１の発明に係る内
視鏡システムにおいて、前記３次元座標抽出手段は、前
記被検体臓器を囲う骨格を基準として、前記３次元臓器
モデル画像及び前記３次元臓器モデル補正画像の夫々の
３次元座標系を定義する。
視鏡システムにおいて、前記３次元座標抽出手段は、前
記被検体臓器を囲う骨格を基準として、前記３次元臓器
モデル画像及び前記３次元臓器モデル補正画像の夫々の
３次元座標系を定義する。
【００１０】また、第３の発明は、第１の発明に係る内
視鏡システムにおいて、前記磁界発生素子は、ソースコ
イルである。
視鏡システムにおいて、前記磁界発生素子は、ソースコ
イルである。
【００１１】
【発明の実施の形態】まず、本発明の実施形態の概略を
説明する。本実施形態では、被検体臓器としての肺の全
体の変動が呼吸による規則的な変動である点に着目し、
予め準備した少なくとも２種類以上の呼吸状態のＣＴま
たはＭＲＩ像のデータを基に胸郭の骨格を基準として胸
郭内の座標系を定義して変動する臓器内の構造物の変化
の時間変動分を補間し、逐一正確な肺や気管支の形状を
表示させる。同時に気管支鏡先端の位置をこの座標系の
中で検知し、目的とする病変部と気管支鏡の位置関係を
モニター表示する。
説明する。本実施形態では、被検体臓器としての肺の全
体の変動が呼吸による規則的な変動である点に着目し、
予め準備した少なくとも２種類以上の呼吸状態のＣＴま
たはＭＲＩ像のデータを基に胸郭の骨格を基準として胸
郭内の座標系を定義して変動する臓器内の構造物の変化
の時間変動分を補間し、逐一正確な肺や気管支の形状を
表示させる。同時に気管支鏡先端の位置をこの座標系の
中で検知し、目的とする病変部と気管支鏡の位置関係を
モニター表示する。
【００１２】このような方法によれば、患者の呼吸状態
毎にＣＴまたはＭＲＩ断層像データを撮影する事なく、
実際の使用において問題のないレベルの誤差で病変部と
気管支鏡の位置関係を把握する事が可能である。尚、呼
吸状態毎にデータをとる場合、僅かな呼吸量（または胸
郭の大きさ）毎にデータをとる必要があるため、そのデ
ータ量は膨大になるという欠点がある。更に、気管支を
抽出するためには細かなスライス幅で撮影しなければな
らない事情もあり、実用的ではない。逆にスライス幅を
大きくすると、気管支の抽出が困難になる。
毎にＣＴまたはＭＲＩ断層像データを撮影する事なく、
実際の使用において問題のないレベルの誤差で病変部と
気管支鏡の位置関係を把握する事が可能である。尚、呼
吸状態毎にデータをとる場合、僅かな呼吸量（または胸
郭の大きさ）毎にデータをとる必要があるため、そのデ
ータ量は膨大になるという欠点がある。更に、気管支を
抽出するためには細かなスライス幅で撮影しなければな
らない事情もあり、実用的ではない。逆にスライス幅を
大きくすると、気管支の抽出が困難になる。
【００１３】以下、図面を参照して本発明の実施形態を
詳細に説明する。図１，図２は、通常の呼吸状態を示し
たものである。
詳細に説明する。図１，図２は、通常の呼吸状態を示し
たものである。
【００１４】図１は、胸郭の動きを模式的に示したもの
で、吸気時（図１（Ａ））は胸郭が拡張するとともに横
隔膜が収縮する。呼気時（図１（Ｂ））は胸郭が縮小す
るとともに横隔膜が弛緩する。この時、病変１の位置は
胸郭の動きに対し規則的に変動を繰り返している。
で、吸気時（図１（Ａ））は胸郭が拡張するとともに横
隔膜が収縮する。呼気時（図１（Ｂ））は胸郭が縮小す
るとともに横隔膜が弛緩する。この時、病変１の位置は
胸郭の動きに対し規則的に変動を繰り返している。
【００１５】図２は、平均的な男子の呼吸状態を示した
ものである。一般に、安静時の呼吸はＡに示す１回呼吸
量といわれ、約０．５リットル程度の量を示す。Ｂに示
す最大呼気位−最大吸気位の差は肺活量といわれ、この
時に胸郭は最も大きな変動を示す。気管支鏡検査は患者
の意識下で行われるため、呼吸により病変部の位置も絶
えず変動している。
ものである。一般に、安静時の呼吸はＡに示す１回呼吸
量といわれ、約０．５リットル程度の量を示す。Ｂに示
す最大呼気位−最大吸気位の差は肺活量といわれ、この
時に胸郭は最も大きな変動を示す。気管支鏡検査は患者
の意識下で行われるため、呼吸により病変部の位置も絶
えず変動している。
【００１６】本実施形態ではこの変動分を補正するため
に胸郭の骨格を基準として座標系を定義し、この中で気
管支を始めとする肺内の構造物の位置を定義し、予め気
管支鏡検査前に撮影したＣＴまたはＭＲＩのデータをそ
の時の胸郭の形状を示すパラメータと合わせて三次元画
像を合成しておく。気管支鏡検査中の動きを同じパラメ
ータを使って検出する事により呼吸間の状態を補間して
リアルタイムで表示する。
に胸郭の骨格を基準として座標系を定義し、この中で気
管支を始めとする肺内の構造物の位置を定義し、予め気
管支鏡検査前に撮影したＣＴまたはＭＲＩのデータをそ
の時の胸郭の形状を示すパラメータと合わせて三次元画
像を合成しておく。気管支鏡検査中の動きを同じパラメ
ータを使って検出する事により呼吸間の状態を補間して
リアルタイムで表示する。
【００１７】尚、使用するＣＴまたはＭＲＩのデータは
より構造物を正確に把握するためにもスライス幅は１〜
２ミリ程度が望ましい。少なくとも病変部の位置する近
傍だけでもスライス幅を細かくしておく必要がある。
より構造物を正確に把握するためにもスライス幅は１〜
２ミリ程度が望ましい。少なくとも病変部の位置する近
傍だけでもスライス幅を細かくしておく必要がある。
【００１８】（第１実施形態）図３は、本発明の第１実
施形態に係る内視鏡システムの構成を示す図である。シ
ステム制御部１０８には位置検知装置（位置情報検出手
段）１０９と、モニタ１０７が接続されている。システ
ム制御部１０８は、画像データ記憶部１０８−１と、胸
郭形状認識部１０８−２と、胸郭変動補正部（臓器モデ
ル画像補正手段）１０８−３と、制御部（臓器モデル画
像生成手段、３次元座標抽出手段）１０８−４とから構
成される。また、位置検知装置１０９は、マーカー位置
検知部１０９−１と、ソースコイル位置検知部１０９−
２とから構成される。
施形態に係る内視鏡システムの構成を示す図である。シ
ステム制御部１０８には位置検知装置（位置情報検出手
段）１０９と、モニタ１０７が接続されている。システ
ム制御部１０８は、画像データ記憶部１０８−１と、胸
郭形状認識部１０８−２と、胸郭変動補正部（臓器モデ
ル画像補正手段）１０８−３と、制御部（臓器モデル画
像生成手段、３次元座標抽出手段）１０８−４とから構
成される。また、位置検知装置１０９は、マーカー位置
検知部１０９−１と、ソースコイル位置検知部１０９−
２とから構成される。
【００１９】本実施形態では、胸郭の形状を示すパラメ
ータとして患者の体表面に貼付されたマーカーを利用す
る。マーカー位置は胸郭の形状を正しく反映し、且つ体
外から確認可能な部位に貼付する事が望ましい。また、
マーカーは三次元形状を認識するためにも同一平面内に
存在しない３点以上の部位に設けるべきである。貼付す
る部位としては、例えば剣状突起（マーカーＡ）や胸骨
柄（マーカーＣ）や第１０肋骨の両側肋軟骨接合部（マ
ーカーＢ）など解剖的に特徴のある部位が適当である。
ータとして患者の体表面に貼付されたマーカーを利用す
る。マーカー位置は胸郭の形状を正しく反映し、且つ体
外から確認可能な部位に貼付する事が望ましい。また、
マーカーは三次元形状を認識するためにも同一平面内に
存在しない３点以上の部位に設けるべきである。貼付す
る部位としては、例えば剣状突起（マーカーＡ）や胸骨
柄（マーカーＣ）や第１０肋骨の両側肋軟骨接合部（マ
ーカーＢ）など解剖的に特徴のある部位が適当である。
【００２０】術前ＣＴまたはＭＲＩ画像を撮る場合は予
め上述の部位にマーカーを貼付しておき、患者が呼吸を
止めた状態で撮影する。この時、図２に示す１回呼吸量
の最大位置Ｖ１や最小位置Ｖ２あるいは最大吸気位Ｖma
x や最大呼気位Ｖmin にて撮影すると良い。これらの画
像をもとに三次元画像を作成し、マーカーの位置ととも
にシステム制御部１０８の画像データ記憶部１０８−１
に記憶しておく。
め上述の部位にマーカーを貼付しておき、患者が呼吸を
止めた状態で撮影する。この時、図２に示す１回呼吸量
の最大位置Ｖ１や最小位置Ｖ２あるいは最大吸気位Ｖma
x や最大呼気位Ｖmin にて撮影すると良い。これらの画
像をもとに三次元画像を作成し、マーカーの位置ととも
にシステム制御部１０８の画像データ記憶部１０８−１
に記憶しておく。
【００２１】一方、気管支鏡検査は、同じ部位にマーカ
ーを貼付した状態で行う。マーカーは赤外ＬＥＤや磁場
発生コイルを用い、マーカー位置を検知する位置検知装
置１０９をベットサイドに置き、患者の胸郭形状を常に
観察する。
ーを貼付した状態で行う。マーカーは赤外ＬＥＤや磁場
発生コイルを用い、マーカー位置を検知する位置検知装
置１０９をベットサイドに置き、患者の胸郭形状を常に
観察する。
【００２２】観察においては、まず、マーカーＡ〜Ｃに
内視鏡としての気管支鏡１０６の先端を押し当てて定義
した座標系の中で気管支鏡１０６の先端位置の設定を行
っておく（イニシャライズ）。
内視鏡としての気管支鏡１０６の先端を押し当てて定義
した座標系の中で気管支鏡１０６の先端位置の設定を行
っておく（イニシャライズ）。
【００２３】胸郭形状認識部１０８−２は、画像データ
記憶部１０８−１に予め記憶しておいたマーカー位置
と、マーカー位置検知部１０９−１により検知された、
観察中のマーカー位置とを比較し、胸郭の形状を判断す
る。胸郭変動補正部１０８−３は胸郭変動分を補正して
三次元画像を作り直してモニタ１０７に表示する。つま
り、呼吸状態における三次元画像は、２つ以上の原画像
により作成された擬似的な像である。
記憶部１０８−１に予め記憶しておいたマーカー位置
と、マーカー位置検知部１０９−１により検知された、
観察中のマーカー位置とを比較し、胸郭の形状を判断す
る。胸郭変動補正部１０８−３は胸郭変動分を補正して
三次元画像を作り直してモニタ１０７に表示する。つま
り、呼吸状態における三次元画像は、２つ以上の原画像
により作成された擬似的な像である。
【００２４】一方、気管支鏡１０６の先端部には磁界を
発生する磁界発生素子としてのソースコイル１０２が配
置されており、前述の位置検知装置１０９により気管支
鏡１０６の先端位置を検出する事が可能である。更に、
最先端にはジャイロ１００が配設されており、重力方向
が検出可能になっている。
発生する磁界発生素子としてのソースコイル１０２が配
置されており、前述の位置検知装置１０９により気管支
鏡１０６の先端位置を検出する事が可能である。更に、
最先端にはジャイロ１００が配設されており、重力方向
が検出可能になっている。
【００２５】図４は、胸郭の変動分を模式的に示したも
のである。図４において実線が呼気時の胸郭の大きさを
示し、破線が吸気時の胸郭の大きさを示すものである。
この時、病変部の位置の変動（ＰからＰ′）は、座標位
置（（Ｘ，Ｙ，Ｚ）から（Ｘ′，Ｙ′，Ｚ′））の移動
で示される。同時に気管支鏡１０６の先端の位置も座標
（ｘ，ｙ，ｚ）で表示される。
のである。図４において実線が呼気時の胸郭の大きさを
示し、破線が吸気時の胸郭の大きさを示すものである。
この時、病変部の位置の変動（ＰからＰ′）は、座標位
置（（Ｘ，Ｙ，Ｚ）から（Ｘ′，Ｙ′，Ｚ′））の移動
で示される。同時に気管支鏡１０６の先端の位置も座標
（ｘ，ｙ，ｚ）で表示される。
【００２６】図５（Ａ），図５（Ｂ）は、気管支鏡画像
上に変動に対応した病変部の位置あるいは気管支形状を
リアルタイムで重畳表示させたものである。特に、目的
とするところは、病変部へのアプローチの容易化、であ
るために、気管支鏡画像を極力妨げない形で表示するの
が好ましく、矢印１５０による表示（図５（Ａ））ある
いはワイヤーフレームによる重畳表示（図５（Ｂ））を
採用している。
上に変動に対応した病変部の位置あるいは気管支形状を
リアルタイムで重畳表示させたものである。特に、目的
とするところは、病変部へのアプローチの容易化、であ
るために、気管支鏡画像を極力妨げない形で表示するの
が好ましく、矢印１５０による表示（図５（Ａ））ある
いはワイヤーフレームによる重畳表示（図５（Ｂ））を
採用している。
【００２７】また、病変部との距離関係を把握するため
にワイヤーフレームや矢印の色を距離により変化させた
りする事も有効である。
にワイヤーフレームや矢印の色を距離により変化させた
りする事も有効である。
【００２８】図６は、二次元画像から作成された三次元
画像２０１と気管支鏡画像２０３とをモニタ１０７に並
列に表示した図である。２０１−１は三次元画像２０１
の主軸であり、２０３−１は気管支鏡画像２０３の主軸
である。この主軸２０３−１が重力方向と並行になるよ
うに表示される。加えて、病変部までの三次元位置デー
タ２０２が表示される。
画像２０１と気管支鏡画像２０３とをモニタ１０７に並
列に表示した図である。２０１−１は三次元画像２０１
の主軸であり、２０３−１は気管支鏡画像２０３の主軸
である。この主軸２０３−１が重力方向と並行になるよ
うに表示される。加えて、病変部までの三次元位置デー
タ２０２が表示される。
【００２９】図７は画像の補正について説明するための
図である。気管支鏡画像２０３の主軸２０３−１が重力
方向とずれて表示された場合は、主軸２０３−１が重力
方向と並行になるように気管支鏡画像２０３を補正す
る。
図である。気管支鏡画像２０３の主軸２０３−１が重力
方向とずれて表示された場合は、主軸２０３−１が重力
方向と並行になるように気管支鏡画像２０３を補正す
る。
【００３０】また、図８は、三次元画像を重畳表示する
代わりに、気管支鏡画像２０３に加えて、病変部や気管
支鏡１０６先端までの直線距離や、気管支鏡１０６先端
を曲げる角度形状や病変部までの距離などを表示させる
ものである。勿論、これらの表示形式は各々組み合わせ
る事も可能である。
代わりに、気管支鏡画像２０３に加えて、病変部や気管
支鏡１０６先端までの直線距離や、気管支鏡１０６先端
を曲げる角度形状や病変部までの距離などを表示させる
ものである。勿論、これらの表示形式は各々組み合わせ
る事も可能である。
【００３１】（第２実施形態）以下に図９，図１０，図
１１を参照して本発明の第２実施形態を説明する。前述
したように、胸郭の形状は呼吸と相関があるために第１
実施形態で使用したマーカーＡ〜Ｃを使用する事なく胸
郭の形状を把握する事が可能である。つまり、図９に示
す患者の呼吸状態のある特定位置を設定し、これに対応
させてＣＴまたはＭＲＩデータをとる事によりその時の
胸郭の形状と対応付ける事が可能である。
１１を参照して本発明の第２実施形態を説明する。前述
したように、胸郭の形状は呼吸と相関があるために第１
実施形態で使用したマーカーＡ〜Ｃを使用する事なく胸
郭の形状を把握する事が可能である。つまり、図９に示
す患者の呼吸状態のある特定位置を設定し、これに対応
させてＣＴまたはＭＲＩデータをとる事によりその時の
胸郭の形状と対応付ける事が可能である。
【００３２】具体的には、撮影を行う際に患者の呼吸状
態をモニタリングしつつ最大呼気位や最大吸気位などの
設定しやすい呼吸状態で撮影する。そして、各々の三次
元画像を記憶しておき、これらのデータをもとに呼吸量
をパラメータとして胸郭変動分を補正し、三次元画像を
作り直してモニターに表示すれば良い。
態をモニタリングしつつ最大呼気位や最大吸気位などの
設定しやすい呼吸状態で撮影する。そして、各々の三次
元画像を記憶しておき、これらのデータをもとに呼吸量
をパラメータとして胸郭変動分を補正し、三次元画像を
作り直してモニターに表示すれば良い。
【００３３】なお、図１１に示すように、呼吸量はガイ
ドシース１０１などの案内管の口元に呼気流量計等の検
知手段１０３を取り付ける事で検出することができる。
また、呼吸気量表示手段１１０により検出結果を表示す
ることが可能である。
ドシース１０１などの案内管の口元に呼気流量計等の検
知手段１０３を取り付ける事で検出することができる。
また、呼吸気量表示手段１１０により検出結果を表示す
ることが可能である。
【００３４】マーカーを使わない場合は第１実施形態の
ような気管支鏡位置の初期設定（イニシャライズ）は解
剖学的に特徴のある位置で行う事が望ましい。気管支鏡
１０７の場合は図１０に示すように、気管３００から主
気管支３０３に分岐する気管分岐部３０１などで行うと
良い。
ような気管支鏡位置の初期設定（イニシャライズ）は解
剖学的に特徴のある位置で行う事が望ましい。気管支鏡
１０７の場合は図１０に示すように、気管３００から主
気管支３０３に分岐する気管分岐部３０１などで行うと
良い。
【００３５】この他、喉頭部（声門位置）や体外では剣
状突起などが分かりやすい。
状突起などが分かりやすい。
【００３６】尚、呼吸量による補間（補正）計算に時間
がかかる場合は、気管支鏡検査の前に予め三次元画像を
記憶している画像データ記憶部１０８−１で呼吸量また
は胸郭変動量をパラメータとした三次元画像を作成して
おき、検査時はこれを呼び出す形をとっても良い。
がかかる場合は、気管支鏡検査の前に予め三次元画像を
記憶している画像データ記憶部１０８−１で呼吸量また
は胸郭変動量をパラメータとした三次元画像を作成して
おき、検査時はこれを呼び出す形をとっても良い。
【００３７】上記した実施形態によれば、人体に悪影響
を与えることなしに、且つ呼吸による肺全体の変動に影
響されず、気管支鏡の先端と観察対象部位との位置関係
を正確にリアルタイムで表示可能になる。これによっ
て、気管支鏡を観察対象部位に容易に誘導できるので、
検査時間の短縮が図れる。
を与えることなしに、且つ呼吸による肺全体の変動に影
響されず、気管支鏡の先端と観察対象部位との位置関係
を正確にリアルタイムで表示可能になる。これによっ
て、気管支鏡を観察対象部位に容易に誘導できるので、
検査時間の短縮が図れる。
【００３８】また、あらゆる呼吸状態すべてにわたって
画像（データ）をとる事なく、呼吸時の肺や気管支の変
動に対応させる事が可能であるため、ＣＴまたはＭＲＩ
のデータ量が少なくて済み、同時に患者への撮影時の負
担が少なくて済む。これによって病院は費用面で大きな
メリットを得ることができる。
画像（データ）をとる事なく、呼吸時の肺や気管支の変
動に対応させる事が可能であるため、ＣＴまたはＭＲＩ
のデータ量が少なくて済み、同時に患者への撮影時の負
担が少なくて済む。これによって病院は費用面で大きな
メリットを得ることができる。
【００３９】（付記）上記した具体的実施形態から以下
のような発明が抽出される。
のような発明が抽出される。
【００４０】１．予め準備した少なくとも２種類以上の
呼吸状態におけるＣＴまたはＭＲＩデータをもとに三次
元像を作成する三次元画像データ合成手段と、患者の呼
吸状態における胸郭の形状を判断する胸郭形状判断手段
と、先端にソースコイルを配置した気管支鏡と、気管支
鏡の先端位置を検知する位置検知手段と、三次元画像と
気管支鏡画像を表示する画像表示手段とを具備し、前記
２種類以上の三次元画像を使って胸郭の骨格を基準とし
て肺、気管支、病変部などの三次元座標系を定義し、胸
郭の大きさでこれらの三次元座標を補間した補間座標系
を作成し、この座標系の中で前記気管支鏡の位置および
病変部の位置を検知し、病変部と気管支鏡の位置関係を
モニター上に表示する内視鏡システム。
呼吸状態におけるＣＴまたはＭＲＩデータをもとに三次
元像を作成する三次元画像データ合成手段と、患者の呼
吸状態における胸郭の形状を判断する胸郭形状判断手段
と、先端にソースコイルを配置した気管支鏡と、気管支
鏡の先端位置を検知する位置検知手段と、三次元画像と
気管支鏡画像を表示する画像表示手段とを具備し、前記
２種類以上の三次元画像を使って胸郭の骨格を基準とし
て肺、気管支、病変部などの三次元座標系を定義し、胸
郭の大きさでこれらの三次元座標を補間した補間座標系
を作成し、この座標系の中で前記気管支鏡の位置および
病変部の位置を検知し、病変部と気管支鏡の位置関係を
モニター上に表示する内視鏡システム。
【００４１】２．胸郭の形状は予め患者の体表面に貼付
した少なくとも２つ以上のマーカーの位置を検知する事
により判断される１．に記載の内視鏡システム。
した少なくとも２つ以上のマーカーの位置を検知する事
により判断される１．に記載の内視鏡システム。
【００４２】３．上記マーカーは剣状突起や胸骨柄や第
１０肋骨肋軟骨接合部などに設けられる２．に記載の内
視鏡システム。
１０肋骨肋軟骨接合部などに設けられる２．に記載の内
視鏡システム。
【００４３】４．最大呼気位−最大吸気位あるいは安静
呼／吸気時において前記三次元座標系を定義し、気管支
鏡検査中の変動に対しある時間Δｔ毎に前記三次元座標
系を作成して病変部の時間変動を予測し、同時に気管支
鏡の位置を検知してこれらの位置関係を表示する１．に
記載の内視鏡システム。
呼／吸気時において前記三次元座標系を定義し、気管支
鏡検査中の変動に対しある時間Δｔ毎に前記三次元座標
系を作成して病変部の時間変動を予測し、同時に気管支
鏡の位置を検知してこれらの位置関係を表示する１．に
記載の内視鏡システム。
【００４４】５．三次元座標を定義する時と検査時に呼
気流量計により胸郭の大きさを予測して当該三次元座標
を作り直す４．に記載の内視鏡システム。
気流量計により胸郭の大きさを予測して当該三次元座標
を作り直す４．に記載の内視鏡システム。
【００４５】
【発明の効果】本発明によれば、人体に悪影響を与える
ことなしに、且つ呼吸による肺全体の変動に影響され
ず、気管支鏡の先端と観察対象部位との位置関係を正確
にリアルタイムで表示可能になる。これによって、気管
支鏡を観察対象部位に容易に誘導できるので、検査時間
の短縮が図れる。
ことなしに、且つ呼吸による肺全体の変動に影響され
ず、気管支鏡の先端と観察対象部位との位置関係を正確
にリアルタイムで表示可能になる。これによって、気管
支鏡を観察対象部位に容易に誘導できるので、検査時間
の短縮が図れる。
【００４６】また、あらゆる呼吸状態すべてにわたって
画像（データ）をとる事なく、呼吸時の肺や気管支の変
動に対応させる事が可能であるため、ＣＴまたはＭＲＩ
のデータ量が少なくて済み、同時に患者への撮影時の負
担が少なくて済む。これによって病院は費用面で大きな
メリットを得ることができる。
画像（データ）をとる事なく、呼吸時の肺や気管支の変
動に対応させる事が可能であるため、ＣＴまたはＭＲＩ
のデータ量が少なくて済み、同時に患者への撮影時の負
担が少なくて済む。これによって病院は費用面で大きな
メリットを得ることができる。
【図１】胸郭の動きを模式的に示す図である。
【図２】平均的な男子の呼吸状態を示す図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る内視鏡システムの
構成を示す図である。
構成を示す図である。
【図４】胸郭の変動分を模式的に示す図である。
【図５】気管支鏡画像上に変動に対応した病変部の位置
あるいは気管支形状をリアルタイムで重畳して表示させ
た図である。
あるいは気管支形状をリアルタイムで重畳して表示させ
た図である。
【図６】二次元画像から作成された三次元画像２０１と
気管支鏡画像２０３とをモニタ１０７に並列に表示した
図である。
気管支鏡画像２０３とをモニタ１０７に並列に表示した
図である。
【図７】画像の補正について説明するための図である。
【図８】画像表示の変形例を示す図である。
【図９】本発明の第２実施形態において、患者の呼吸状
態を示す図である。
態を示す図である。
【図１０】気管３００から主気管支３０３に分岐する気
管分岐部３０１を示す図である。
管分岐部３０１を示す図である。
【図１１】本発明の第２実施形態に係る内視鏡システム
の構成を示す図である。
の構成を示す図である。
１００ ジャイロ １０２ ソースコイル １０４ 吸気時胸壁 １０５ 呼気時胸壁 １０６ 気管支鏡 １０７ モニタ １０８ システム制御部 １０８−１ 画像データ記憶部 １０８−２ 胸郭形状認識部 １０８−３ 胸郭変更補正部 １０８−４ 制御部 １０９ 位置検知装置 １０９−１ マーカー位置検知部 １０９−２ ソースコイル位置検知部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 萩原 雅博 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 中満 竹千代 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 菊地 康彦 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 木村 修一 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 高橋 裕史 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 加川 裕昭 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 斉藤 明人 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 中村 剛明 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 Ｆターム(参考） 4C061 AA07 BB01 CC06 DD03 HH51 JJ17 NN05 WW02 WW10 WW13 WW18 5B057 AA09 BA07 CA12 CB13 CD14
Claims (3)
- 【請求項１】 被検体臓器の２次元断層画像データから
３次元臓器モデル画像を生成する臓器モデル画像生成手
段と、 前記被検体臓器の単位時間当りの変動量に応じて前記３
次元モデル画像を順次補正し、３次元臓器モデル補正画
像を生成する臓器モデル画像補正手段と、 先端部に磁界発生素子を配設し、前記被検体臓器に挿入
される内視鏡と、 前記磁界発生素子から発生する磁界を受信することによ
り、前記内視鏡の先端部の位置情報を検出する位置情報
検出手段と、 前記臓器モデル画像補正手段により補正された３次元臓
器モデル画像と、前記位置情報検出手段によって検出さ
れた前記内視鏡先端部の位置情報に基づき、前記３次元
臓器モデル補正画像における前記内視鏡の先端部の３次
元座標を抽出する３次元座標抽出手段と、 を有することを特徴とする内視鏡システム。 - 【請求項２】 前記３次元座標抽出手段は、前記被検体
臓器を囲う骨格を基準として、前記３次元臓器モデル画
像及び前記３次元臓器モデル補正画像の夫々の３次元座
標系を定義することを特徴とする請求項１に記載の内視
鏡システム。 - 【請求項３】 前記磁界発生素子は、ソースコイルであ
ることを特徴とする請求項１に記載の内視鏡システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001152838A JP4583658B2 (ja) | 2001-05-22 | 2001-05-22 | 内視鏡システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001152838A JP4583658B2 (ja) | 2001-05-22 | 2001-05-22 | 内視鏡システム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002345725A true JP2002345725A (ja) | 2002-12-03 |
| JP4583658B2 JP4583658B2 (ja) | 2010-11-17 |
Family
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001152838A Expired - Fee Related JP4583658B2 (ja) | 2001-05-22 | 2001-05-22 | 内視鏡システム |
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|---|---|
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- 2001-05-22 JP JP2001152838A patent/JP4583658B2/ja not_active Expired - Fee Related
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