JP2006239002A - 内視鏡用データ生成装置および内視鏡システム - Google Patents

Abstract

【課題】 一連の被観察体の画像に基づいて、所望部位の画像を選択的に生成するためのデータを、従来の内視鏡操作を模した操作により生成可能なデータ生成装置と、所望部位の画像を容易に選択、生成可能な内視鏡システムとを提供する。
【解決手段】 データ生成装置１０には、回転可能な第１無端状部材１３と擬似スコープ部２０とが設けられている。手技者が、仮想のスコープ先端部を移動させる操作を模して、第１無端状部材１３を回転させると、操作量に応じて想定される仮想先端部の移動量を示すデータが画像処理装置に送信される。また、手技者がスコープ先端部の向きを調整する操作を模してアングルノブ１６を操作すると、操作後のスコープ先端部の方向を示すデータが画像処理装置に送信される。画像処理装置は、手技者による操作後の仮想のスコープ先端部が観察可能な範囲にある被写体の所定部分の画像を選択的に生成する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、内視鏡用データ生成装置および内視鏡システムに関し、特に、予め記録されている被観察体の画像から、所定部分の画像を選択させるためのデータを、通常の内視鏡装置と同様の操作によって生成するデータ生成装置と、被観察体の所定部位の画像を容易に選択可能な内視鏡システムに関する。

従来、電子内視鏡装置やＸ線ＣＴ装置、ＭＲＩ装置等を用いて得られる画像データを処理して被観察体の三次元画像等を表示させる内視鏡システムが知られている（例えば特許文献１）。また、体内を撮影するためのカプセルを被験者が飲み込んで、このカプセルから得られた画像データをコンピュータで処理することにより一連の被観察体の画像を生成して、消化器の内部等を観察可能なカプセル型内視鏡装置が開発されている。
特開２００３−１１６８３８号公報（図１、図２等参照）

このような一連の被観察体の画像を表示可能な内視鏡システムにおいては、通常の内視鏡装置におけるスコープの挿入操作とは異なるキーボード、もしくはゲーム機等に用いられるコントロールスティック等の操作によって、被観察体の所望部位の画像が選択、表示される。これらの操作は、従来から行なわれている熟練された内視鏡装置のスコープの操作とは操作感覚が全く異なるので、手技者が観察を望む被観察体部位の画像を迅速に選択することが困難な場合がある。

本発明は、一連の被観察体の画像に基づいて、所望部位の画像を選択的に生成するためのデータを、従来の内視鏡操作を模した操作により生成可能なデータ生成装置と、所望部位の画像を容易に選択、生成可能な内視鏡システムを提供することを目的とする。

本発明のデータ生成装置は、内視鏡用のデータ生成装置であって、内視鏡の挿入部を模した環状の模擬挿入部と、模擬挿入部の操作量に基づいて移動量データを生成する移動量データ生成手段と、移動量データを外部装置に出力する出力手段とを備えることを特徴とする。

移動量データ生成手段は、模擬挿入部の仮想先端部の基準位置からの移動量を示す移動量データを生成することが好ましい。模擬挿入部は、無端状であることが望ましく、また、模擬挿入部の一部が直線状であることが望ましい。

データ生成装置は、模擬挿入部の操作量を検出する操作量検出手段を有することが好ましい。そしてこの場合、移動量データ生成手段は、例えば、操作量検出手段が検出した模擬挿入部の回転量に所定の係数を乗じる演算を行って移動量データを生成する。

データ生成装置は、仮想先端部の向きを示す方向データを生成する方向データ生成手段をさらに有し、データ出力手段が、方向データを外部装置に出力可能であることが望ましい。そしてこの場合、データ生成装置は、仮想先端部の向きを調整するための方向操作部をさらに有することがより望ましい。また方向操作部は、例えば、仮想先端部の屈折操作を再現するためのアングルノブを含む。模擬挿入部は、方向操作部と同時に操作可能であるように方向操作部の近傍に配置されていることが好ましい。

移動量データ生成手段は、模擬挿入部の実際の操作量に基づいて移動量データを生成する第１の生成モードと、模擬挿入部の実際の操作量に比例した比例操作量に基づいて移動量データを生成する第２の生成モードとを切換えるモード切換手段をさらに有することが好ましい。そして比例操作量が、実際の操作量よりも小さいことがより好ましい。

本発明の内視鏡システムは、内視鏡の挿入部を模した環状の模擬挿入部と、模擬挿入部の操作量に基づいて移動量データを生成する移動量データ生成手段と、模擬挿入部の仮想先端部の基準位置を設定し、基準位置と移動量データとに基づいて仮想先端部の座標位置を示す位置データを生成する位置データ生成手段と、被観察体の複数箇所の画像データを記録する画像記録手段と、画像データを処理して被観察体の部分画像を生成する画像生成手段とを備える。そして画像生成手段が、位置データに基づいて、仮想先端部が観察可能である部分画像を生成することを特徴とする。内視鏡システムは、部分画像を表示する画像表示装置をさらに有することが好ましい。

本発明によれば、一連の被観察体の画像に基づいて、所望部位の画像を選択的に生成するためのデータを、従来の内視鏡操作を模した操作により生成可能なデータ生成装置と、所望部位の画像を容易に選択、生成可能な内視鏡システムとを実現できる。

以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。図１は、第１の実施形態におけるデータ生成装置を示す側面図であり、図２は、データ生成装置を示す斜視図である。図３は、データ生成装置の内部構造の一部を示す前面図であり、図４は、データ生成装置の内部構造の一部を示す平面図である。

データ生成装置１０は、ここではカプセル型内視鏡装置の公知の画像処理装置（図示せず）とともに用いられる。画像処理装置には、体内を通過したカプセルが撮影した消化器官等の一連の被写体のビデオ画像が記録されている。そして、画像処理装置は、予め記録されている一連の被写体画像（被観察体画像）から、手技者が観察を望む被写体（被観察体）の所定の部分についての新たな三次元画像を生成することが可能である。データ生成装置１０は、三次元画像の生成箇所、すなわち手技者が観察を望む部位を、画像処理装置に把握させるためのデータを生成する。

データ生成装置１０は、通常の内視鏡装置におけるスコープの操作部と同様の形状、機能を有するように設計されている。このため、通常の内視鏡装置において被観察体を観察、撮影するために用いられるスコープの先端部を体内に挿入し、移動させる操作と同様の操作により、スコープに対応した模擬挿入部の仮想先端部の移動が再現される。そして、データ生成装置１０は、操作による仮想先端部の移動量を示すデータ（移動量データ）と、仮想先端部の向きを示すデータ（方向データ）とを生成する。生成された移動量データと方向データとは、操作後の仮想先端部の座標位置と向きを算出し、仮想先端部が観察可能である被観察体の所定部分を画像処理装置に選択させるために、画像処理装置に送信される。

データ生成装置１０には、環状であって回転可能な第１無端状部材１３（模擬挿入部）と、通常の内視鏡装置におけるスコープを模した擬似スコープ部２０とが設けられている。筐体１１の側面１１Ｓに沿って設けられた第１無端状部材１３は、回転によって仮想のスコープ先端部である仮想先端部を被観察体の所定の部分に移動させる、すなわち、スコープの先端部を被観察体の所定部分に移動させる操作を回転によって再現するためのものであり、手技者は、スコープを操作する代わりに第１無端状部材１３を徐々に回転させる。そして、第１無端状部材１３の回転によりスコープの先端部が移動したと想定される移動量に応じた信号が画像処理装置に送信される。

このように、第１無端状部材１３を用いてスコープ先端部の移動の再現、すなわち仮想先端部を移動させることが可能であるため、通常の内視鏡観察に使用される長いスコープは不要であり、データ生成装置１０の構造は簡素化される。なお、第１無端状部材１３はプーリ１４によって支持されており、プーリ１４の回転軸受には、所定の摩擦抵抗を有する摩擦部材１１Ａ（図３参照）が設けられていて、第１無端状部材１３の回転時には、実際のスコープが体内に挿入されていく際の抵抗感が疑似的に再現される。

筐体１１の上面１１Ｕに設けられた擬似スコープ部２０には、屈折によるスコープ先端部の向きを調整する操作を再現するためのアングルノブ１６、およびレリーズボタン２１が設けられている。アングルノブ１６には、第１ノブ２２と第２ノブ２３とが含まれ、第１ノブ２２は、スコープ先端部の上下の向きの調整、第２ノブ２３は左右の向きの調整を再現するために使用される。手技者は左手で疑似スコープ部２０を保持し、アングルノブ１６や第１無端状部材１３は、左手若しくは右手で操作する。第１無端状部材１３は、手技者が左手のみでアングルノブ１６と同時に操作可能であるように、アングルノブ１６の近傍に配置されている。また、レリーズボタン２１は、モニタ（図示せず）に表示された被観察体の画像を、プリント等の目的で記録させるために使用される。

筐体１１の前面１１Ｆには、モード切換スイッチ１９が設けられている（図２および図３参照）。モード切換えスイッチ１９は、第１無端状部材１３の実際の操作量に基づいて仮想のスコープ先端部の移動量を生成する直接生成モード（第１の生成モード）と、第１無端状部材１３の実際の操作量に比例した比例操作量、ここでは実際の操作量の１／１０の比例操作量に基づいて仮想先端部の移動量を生成する間接生成モード（第２の生成モード）とを切換えるために使用される。このように、間接入力モードにおいては、第１無端状部材１３の実際の量よりも小さい操作量に基づいて仮想のスコープ先端部の位置を生成することにより、被観察体のある狭い範囲内における複数の画像の選択が容易になるため、例えば患部の周辺等の観察において特に有用である。

図５は、データ生成装置１０と画像処理装置４０とを含む電子内視鏡装置６０のブロック図である。

第１無端状部材１３の回転に伴ってプーリ１４が回転すると、プーリ１４の回転量を示す信号がロータリーエンコーダ１５に送信される。従ってロータリーエンコーダ１５は、第１無端状部材１３の回転量を手技者による操作量として検出することが可能であり（操作量検出手段）、第１無端状部材１３の操作量を示す信号をデータ生成装置用ＵＳＢコントローラ２４に送信する。また、アングルノブ１６の第１および第２ノブ２２、２３が操作されると、これらの操作量に応じた機械的な信号がそれぞれ第１および第２ボリューム１７、１８に送信される。第１および第２ボリューム１７、１８は、受信した機械的信号に応じて、再現された屈折操作後の仮想先端部の左右方向、もしくは上下方向の向きを示す信号をそれぞれデータ生成装置用ＵＳＢコントローラ２４に送信する。

データ生成装置用ＵＳＢコントローラ２４は、ロータリーエンコーダ１５から受信した信号が示す手技者による操作量、すなわち第１無端状部材１３の回転量に所定の係数を乗じて、仮想先端部の所定の初期位置（基準位置）に対する移動量を示す移動量データを生成し、また第１および第２ボリューム１７、１８から受信した信号に基づいて、仮想先端部の向きを示す方向データを生成する。そしてデータ生成装置用ＵＳＢコントローラ２４は、これらのデータを画像処理装置４０の画像処理装置用ＵＳＢコントローラ４２に出力する。

ここで、データ生成装置用ＵＳＢコントローラ２４が、モード切換スイッチ１９から直接生成モードが選択されていることを示す信号を受信している場合、第１無端状部材１３の実際の操作量（回転量）に基づいて仮想先端部の移動量データおよび方向データが生成され、間接生成モードを示す信号を受信していた場合には、第１無端状部材１３の実際の操作量に、重み付け係数０．１を乗じた比例操作量に基づいて、移動量データおよび方向データが生成される。

また、レリーズスイッチ２１の押下によって送られてきた信号に基づいて、データ生成装置用ＵＳＢコントローラ２４は、所定の画像を画像処理装置４０に接続されているプリンタ（図示せず）に印刷させたり、画像処理装置４０内のＣＰＵ４３において三次元画像として記録させたりするための信号を画像処理装置用ＵＳＢコントローラ４２に送信する。

画像処理装置用ＵＳＢコントローラ４２は、データ生成装置用ＵＳＢコントローラ２４から入力された移動量データおよび方向データをＣＰＵ４３に送るとともに、移動量データに基づいて操作後の仮想先端部の座標位置を示す位置データを生成するように指示する信号をＣＰＵ４３に送る。ＣＰＵ４３は、予め設定されている座標系における、移動前に位置していた原点（基準位置）の座標に移動量データが示す移動量を加えることにより、移動操作後の仮想先端部の座標位置を示す位置データを生成する。

ＣＰＵ４３は、生成された位置データと、方向データが示す仮想先端部の向きから、仮想先端部が観察可能な範囲を算出する。さらにＣＰＵ４３は、カプセルが撮影し、ハードディスク４４に記録されている、複数の臓器などの一連の画像データの中から、算出した仮想先端部の観察可能な範囲にある被観察体の三次元画像（部分画像）を選択的に生成するために必要な画像データを送信させるための指示信号をハードディスク４４に送信する。

この結果、所定部分の三次元画像を選択的に生成するための画像データが、ハードディスク４４からＣＰＵ４３に送られ、ＣＰＵ４３においてはこの画像データに基づく三次元画像が形成される。三次元画像データは、ＣＰＵ４３から画像表示部４５を介して画像処理装置４０に接続されているモニタ５０に送信される。この結果、モニタ５０においては、手技者によって再現された操作後のビデオスコープ先端部が観察可能な範囲の被観察体の三次元画像が表示される。

以上のように、本実施形態によれば、画像処理装置４０に記録されている一連の被観察体画像のうちで所望部位の画像を選択させるためのデータを、第１無端状部材１３、および擬似スコープ部２０を用いて、従来の内視鏡操作と同様の操作により生成可能なデータ生成装置１０を実現できる。さらに、データ生成装置１０を用いることにより、所望部位の画像を容易に選択、表示可能な電子内視鏡装置６０が実現できる。

図６は、第２の実施形態におけるデータ生成装置を示す側面図であり、図７は、擬似スコープ部を除くデータ生成装置の内部構造の一部を示す側面図である。図８は、擬似スコープ部を除くデータ生成装置を示す斜視図であり、図９は、擬似スコープ部を除くデータ生成装置の内部構造の一部を示す前面図である。また図１０は、擬似スコープ部を除くデータ生成装置の内部構造の一部を示す平面図である。なお本実施形態においては、第１の実施形態と同一の構成要素には同一の符号が付されている。

本実施形態においては、第１無端状部材１３の代わりに、両端が第１無端状部材１３と曲率半径がほぼ等しい半円形状であって、それらの半円をつなぐ中心部分が直線状である第２無端状部材３３が使用されている点が第１の実施形態と異なる。第２無端状部材３３は、第１および第２回転軸３４、３５を中心にそれぞれ回転可能な第１および第２車輪部材３６、３７によって、回転自在に支持されている。第２無端状部材３３を用いた本実施形態のデータ生成装置３０においては、手技者は、曲線部分のみの第１無端状部材１３に比べ、第２無端状部材３３の直線部分を保持して操作することから、操作性がより高く、また、矢印Ａが示すように第２無端状部材３３を直線的に移動させることが可能となるため、再現したいスコープの移動量が大きい場合に特に操作が容易である。さらに、第２無端状部材３３を直線的に移動させることから、実際にスコープを体内に挿入、もしくは体内から離脱させる操作により近い感覚で操作することが可能である。

以上のように、本実施形態によれば、より簡易な操作により被観察体の所望部位の画像を選択させるためのデータを画像処理装置４０に出力可能なデータ生成装置３０を実現できる。

いずれの実施形態においても、データ生成装置はカプセル内視鏡に適用されているが、適用する内視鏡装置はこれに限定されず、例えば、Ｘ線ＣＴ装置、ＭＲＩ装置等によって
生成された画像を表示する内視鏡装置とともに使用することも可能である。また、実際に撮影された被観察体の画像ではなく、人体内の所定の器官、臓器等を模した画像が画像処理装置に記録されている訓練用の内視鏡装置にも適用可能である。さらに、位置データ及び方向データに基づいて形成される画像についても三次元画像には限定されない。

いずれの実施形態においても、ＣＰＵ４３は、画像処理装置用ＵＳＢコントローラ４２から指示された、手技者が観察を希望する部位についての画像データのみを処理して三次元画像を形成しているが、一連の被写体全ての画像データを処理して三次元画像を形成した後に、画像処理装置用ＵＳＢコントローラ４２からの指示に基づいて観察される部位についての三次元画像を表示させても良い。

データ生成装置の小型化を可能にするため、仮想のスコープ先端部を移動させる操作を再現する部材である模擬挿入部は、第１および第２無端状部材１３、３３のように、回転可能な無端部材であることが好ましいものの、これらの形状には限定されない。例えば、模擬挿入部は、一部が途切れているために無端状ではないものの、環状であって回転可能であっても良い。また、操作性を向上させるために、通常の内視鏡装置のスコープと同様の操作を可能にする擬似スコープ部２０の使用が好ましいが、これに限定されない。

第１の実施形態におけるデータ生成装置の側面図である。 第１の実施形態におけるデータ生成装置の斜視図である。 第１の実施形態におけるデータ生成装置の前面図である。 第１の実施形態におけるデータ生成装置の平面図である。 第１の実施形態における電子内視鏡装置のブロック図である。 第２の実施形態におけるデータ生成装置の側面図である。 第２の実施形態における、擬似スコープ部を除くデータ生成装置の側面図である。 第２の実施形態における、擬似スコープ部を除くデータ生成装置の斜視図である。 第２の実施形態における、擬似スコープ部を除くデータ生成装置の前面図である。 第２の実施形態における、擬似スコープ部を除くデータ生成装置の平面図である。

符号の説明

１０ データ生成装置
１３ 第１無端状部材（模擬挿入部）
１５ ロータリーエンコーダ（操作量検出手段）
１６ アングルノブ（方向操作部）
１９ モード切換スイッチ（モード切換手段）
２４ データ生成装置用ＵＳＢコントローラ（移動量データ生成手段・方向データ生成手段・データ出力手段）
３３ 第２無端状部材（模擬挿入部）
４０ 画像処理装置（外部装置）
４３ ＣＰＵ（位置データ生成手段・画像生成手段）
４４ ハードディスク（画像記録手段）
５０ モニタ（画像表示装置）
６０ 電子内視鏡装置（内視鏡システム）

Claims (14)

1. 内視鏡の挿入部を模した環状の模擬挿入部と、
   前記模擬挿入部の操作量に基づいて移動量データを生成する移動量データ生成手段と、
   前記移動量データを外部装置に出力する出力手段と
   を備えることを特徴とする内視鏡用のデータ生成装置。
2. 前記移動量データ生成手段が、前記模擬挿入部の仮想先端部の基準位置からの移動量を示す移動量データを生成することを特徴とする請求項１に記載の内視鏡用のデータ生成装置。
3. 前記模擬挿入部が、無端状であることを特徴とする請求項１に記載のデータ生成装置。
4. 前記模擬挿入部の一部が直線状であることを特徴とする請求項１に記載のデータ生成装置。
5. 前記模擬挿入部の操作量を検出する操作量検出手段を有することを特徴とする請求項１に記載のデータ生成装置。
6. 前記移動量データ生成手段が、前記操作量検出手段が検出した前記模擬挿入部の回転量に所定の係数を乗じる演算を行って前記移動量データを生成することを特徴とする請求項５に記載のデータ生成装置。
7. 前記仮想先端部の向きを示す方向データを生成する方向データ生成手段をさらに有し、前記データ出力手段が、前記方向データを前記外部装置に出力可能であることを特徴とする請求項１に記載のデータ生成装置。
8. 前記仮想先端部の向きを調整するための方向操作部をさらに有することを特徴とする請求項７に記載のデータ生成装置。
9. 前記方向操作部が、前記仮想先端部の屈折操作を再現するためのアングルノブを含むことを特徴とする請求項８に記載のデータ生成装置。
10. 前記模擬挿入部が、前記方向操作部と同時に操作可能であるように前記方向操作部の近傍に配置されていることを特徴とする請求項８に記載のデータ生成装置。
11. 前記移動量データ生成手段が、前記模擬挿入部の実際の操作量に基づいて移動量データを生成する第１の生成モードと、前記模擬挿入部の実際の操作量に比例した比例操作量に基づいて前記移動量データを生成する第２の生成モードとを切換えるモード切換手段をさらに有することを特徴とする請求項１に記載のデータ生成装置。
12. 前記比例操作量が、前記実際の操作量よりも小さいことを特徴とする請求項１１に記載のデータ生成装置。
13. 内視鏡の挿入部を模した環状の模擬挿入部と、
    前記模擬挿入部の操作量に基づいて移動量データを生成する移動量データ生成手段と、
    前記模擬挿入部の仮想先端部の基準位置を設定し、前記基準位置と前記移動量データとに基づいて前記仮想先端部の座標位置を示す位置データを生成する位置データ生成手段と、
    前記被観察体の複数箇所の画像データを記録する画像記録手段と、
    前記画像データを処理して前記被観察体の部分画像を生成する画像生成手段とを備え、
    前記画像生成手段が、前記位置データに基づいて、前記仮想先端部が観察可能である前記部分画像を生成することを特徴とする内視鏡システム。
14. 前記部分画像を表示する画像表示装置をさらに有することを特徴とする請求項１３に記載の内視鏡システム。
    
    

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