JP2007029416A - Position detection system of internal section - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、体内の所望の位置を検出するシステムに関し、特に、近赤外線を利用して体内部位に挟持されたクリップの反射光及び/又は散乱光を捉えることにより位置を検出する体内部位位置検出システムに関する。 The present invention relates to a system for detecting a desired position in the body, and more particularly, to detect the position of a body part by detecting reflected light and / or scattered light of a clip held by the body part using near infrared rays. About the system.
一般に、大腸などの消化器官の内側に発生した腫瘍等の病変部位を切除する場合は、開腹手術に比べて患者の負担が少ない腹腔鏡下手術が行われることが多い。この手術法では、手術前に内視鏡を消化器官に挿入して、予め、病変部位に染料やマーキングクリップ等で目印を付けておくことがあり、この場合、手術時に、再度内視鏡を挿入して内視鏡先端からの光の照射によって消化器官外から病変部位を視認したり、X線画像を利用してマーキングクリップの位置を確認したりしている。
しかしながら、内視鏡を再挿入する方法では、消化器官外からの視認となるため確認が不明瞭となり、また、例えば、消化器官が大腸の場合は、内視鏡の視野を広げるためのガスの送り込みによって腸管が拡張し、腹腔鏡下手術の手術野となる腸壁と腸の間の空間が狭くなったりするので、術野となる腹腔内視野を確保できなくなるなどの課題を抱えている。さらに、内視鏡挿入に時間を要するので、手術時間が長くなり、その結果、患者の負担が増大するという課題もあった。
一方、X線透視によってマーキングクリップの位置を確認する方法では,X線によって患者や術者に被爆の問題があるとともに、術者の行動が制約されて迅速な手術の妨げになるという課題があった。また、染料を注射して目印を付ける方法では、注射針が消化器官に浅く刺さった場合は染料の視認が困難となり、逆に、注射針が深く刺さり腹膜を突き抜けた場合は腹膜炎を引き起こす危険性が高く、術者には熟練性が問われ、患者には余計な負担をかける懸念があった。
そこで、体内の病変部位等の位置を簡単に検出する装置等が考えられている。
In general, when a lesion site such as a tumor generated inside a digestive organ such as the large intestine is excised, laparoscopic surgery is often performed with less burden on the patient compared to open surgery. In this surgical method, an endoscope may be inserted into the digestive organ before surgery, and the lesion site may be marked with a dye or a marking clip in advance. A lesion site is visually recognized from outside the digestive organ by being inserted and irradiated with light from the distal end of the endoscope, or the position of the marking clip is confirmed using an X-ray image.
However, in the method of reinserting the endoscope, the confirmation is unclear because it is visible from outside the digestive organ. For example, when the digestive organ is the large intestine, the gas used to widen the field of view of the endoscope The intestinal tract is expanded by the feeding, and the space between the intestinal wall and the intestine, which is a surgical field for laparoscopic surgery, is narrowed. Furthermore, since it takes time to insert the endoscope, there is a problem that the operation time becomes long, and as a result, the burden on the patient increases.
On the other hand, in the method of confirming the position of the marking clip by fluoroscopy, there is a problem that the patient and the surgeon are exposed to radiation by the X-ray, and the surgeon's behavior is restricted, which impedes rapid surgery. It was. In addition, with the method of injecting a dye and marking it, it is difficult to visually recognize the dye when the injection needle is stuck deeply into the digestive organ, and conversely, the risk of causing peritonitis when the injection needle penetrates deeply and penetrates the peritoneum However, there was a concern that the surgeon was asked for skill and the patient was burdened with extra burden.
Therefore, an apparatus for easily detecting the position of a lesion site in the body has been considered.
例えば、特許文献1には、「光るマーキング用クリップ」という名称で、発光体を合体させたマ−キング用クリップに関する考案が開示されており、この考案では、消化器官等に発生した腫瘍等の病変部位を挟持するマーキング用クリップが発光体と合体しているので、手術時に、消化管外から発光するマーキン用クリップを視認することができ、内視鏡の再挿入やX線画像を利用しなくても切開部位を決定することができる。 For example, Patent Document 1 discloses a device related to a marking clip in which a luminous body is combined under the name of “shining marking clip”. In this device, a tumor or the like generated in a digestive organ or the like is disclosed. Since the marking clip that sandwiches the lesion site is combined with the illuminant, the marker clip that emits light from outside the gastrointestinal tract can be seen at the time of surgery, and re-insertion of the endoscope and X-ray images are used. The incision site can be determined without it.
また、特許文献2には、「体腔内位置検出システム」という名称で、生体管路内に挿入される内視鏡等の第1の医療用器具と、生体管路の外部から経皮的に体腔内に挿入されるクリップや把持鉗子等の第2の医療用器具と、第1の医療用器具と第2の医療用器具との相対的な位置を検出する検出手段とを有する体腔内位置検出システムに関する発明が開示されている。
この特許文献2に開示された発明では、内視鏡の先端にホール素子が設置され、また、クリップや把持鉗子等の処置具には永久磁石が設置されており、処置具に設けられた永久磁石によって生じる磁界を内視鏡の先端部に設けられたホール素子が測定することにより、内視鏡と処置具の相対的な位置を警告音等によって検出することができるので、術者は、内視鏡によって発見される病変部位等の位置を正確に処置具で処置することを可能としている。
Patent Document 2 discloses a first medical instrument such as an endoscope that is inserted into a biological duct under the name of “in-vivo position detection system” and a percutaneous device from outside the biological duct. Body cavity position having a second medical instrument such as a clip or grasping forceps inserted into the body cavity, and detection means for detecting the relative position of the first medical instrument and the second medical instrument An invention relating to a detection system is disclosed.
In the invention disclosed in Patent Document 2, a hall element is installed at the distal end of an endoscope, and a permanent magnet is installed in a treatment tool such as a clip or a grasping forceps. Since the Hall element provided at the distal end of the endoscope measures the magnetic field generated by the magnet, the relative position of the endoscope and the treatment instrument can be detected by a warning sound or the like. It is possible to accurately treat the position of a lesion site or the like found by an endoscope with a treatment tool.
そして、特許文献3には、「消化器官病変部位同定システム」という名称で、病変部位に取り付けた磁石を磁気センサで検出して病変部位の位置を同定する消化器官病変部位同定システムに関する発明が開示されている。
この特許文献3に開示された発明では、消化器官の病変部位の切除手術に先だって、内視鏡を消化器官に挿入して病変部位を確認し、この病変部位に目印として磁石を取付けておいて、内視鏡を消化器官から引抜いていったん処置を終了する。そして、切除手術の際には、消化器官内の病変部位に取付けた磁石の漏洩磁界を消化器官外から磁気センサを用いて検出することにより、磁石取付け位置を消化器官病変部位の位置として正確かつ迅速に同定し、患者や術者に負担が少ない短時間の切除部位の手術を可能にしている。
In the invention disclosed in Patent Document 3, prior to excision of a lesion site of the digestive organ, an endoscope is inserted into the digestive organ to check the lesion site, and a magnet is attached to the lesion site as a mark. Then, the endoscope is withdrawn from the digestive tract and the treatment is temporarily terminated. In the excision operation, the magnetic field attached to the lesion site in the digestive organ is detected from the outside of the digestive organ using a magnetic sensor, so that the magnet mounting position is accurately determined as the position of the digestive organ lesion site. It identifies quickly and enables surgery on the excision site in a short time with less burden on patients and surgeons.
しかしながら、特許文献1に記載された従来の技術では、消化器官壁を介しての視認となるため、確認が不明瞭になるととともに、発光体と合体したマーキング用クリップを体内に留置することに懸念があるという課題があった。 However, in the conventional technique described in Patent Document 1, since the visual recognition is made through the digestive organ wall, the confirmation becomes unclear and there is a concern about placing the marking clip combined with the light emitter in the body. There was a problem that there was.
また、特許文献2に記載された従来の技術では、検出手段を具備した内視鏡を挿入した状態で切除等の手術を行うので、内視鏡による病変部位の確認に時間を要し、全体の手術時間が長くなるので、患者に負担をかけるという課題があった。また、内視鏡の視野拡大のために、術野となる腹腔内視野を確保できなくなるため、実用的でないという課題もあった。 Further, in the conventional technique described in Patent Document 2, since an operation such as excision is performed in a state where an endoscope having a detection means is inserted, it takes time to confirm a lesion site by the endoscope, Since the operation time of the patient becomes longer, there is a problem of placing a burden on the patient. In addition, since the field of view of the endoscope is enlarged, it becomes impossible to secure an intra-abdominal field of view as a surgical field, and there is a problem that it is not practical.
そして、特許文献3に記載された従来の技術では、磁石の体内留置において、人体との親和性を考慮してチタン等で表面処理された磁石を用いているが、やはり磁石の長時間の留意には懸念が残るという課題があった。 In the conventional technique described in Patent Document 3, a magnet whose surface is treated with titanium or the like in consideration of the affinity with the human body is used in the indwelling of the magnet. Had the problem that concerns remained.
本発明はかかる従来の事情に対処してなされたものであり、人体に対する安全性が高く、体内部位の所望の位置を正確かつ迅速に同定することができる体内部位位置検出システムを提供することを目的とする。 The present invention has been made in response to such a conventional situation, and provides a body part position detection system that is highly safe for the human body and can accurately and quickly identify a desired position of the body part. Objective.
上記目的を達成するため、請求項1記載の発明である体内部位位置検出システムは、近赤外線を放射する光源部と、所望の体内部位を挟持する挟持部と、光源部から放射された近赤外線の挟持部による反射光及び/又は散乱光を受光する撮像部とを有するものである。
上記構成の体内部位位置検出システムでは、光源部から放射される近赤外線は、所望の体内部位を挟持する挟持部において反射及び/又は散乱し、この挟持部における反射光及び/又は散乱光を撮像部において受光するという作用を有する。
In order to achieve the above object, a body part position detection system according to claim 1 is a light source unit that emits near-infrared rays, a clamping unit that sandwiches a desired body part, and a near-infrared ray emitted from the light source unit. And an imaging unit that receives reflected light and / or scattered light from the sandwiching unit.
In the in-vivo part position detection system configured as described above, near infrared rays emitted from the light source part are reflected and / or scattered at the holding part that holds the desired internal part, and the reflected light and / or scattered light at the holding part is imaged. It has the effect of receiving light at the part.
また、請求項2に記載の発明である体内部位位置検出システムは、近赤外線を放射する光源部と、近赤外線吸収材が表面に塗布され所望の体内部位を挟持する挟持部と、光源部から放射された近赤外線の挟持部による散乱光を受光する撮像部とを有するものである。
上記構成の体内部位位置検出システムでは、光源部から放射される近赤外線は、所望の体内部位を挟持し、近赤外線吸収材が表面に塗布された挟持部において近赤外線を吸収するとともに散乱し、この挟持部における散乱光を撮像部において受光するという作用を有する。
The body part position detection system according to claim 2 includes a light source unit that emits near-infrared rays, a sandwiching unit that is coated with a near-infrared absorbing material on the surface and sandwiches a desired body part, and a light source unit. And an imaging unit that receives scattered light from the sandwiched portion of the emitted near-infrared light.
In the in-vivo part position detection system configured as described above, the near-infrared radiation emitted from the light source unit sandwiches the desired in-vivo part, and absorbs near-infrared rays and scatters in the sandwiching part on which the near-infrared absorbing material is applied, It has the effect | action that the scattered light in this clamping part is received in an imaging part.
そして、請求項3に記載の発明である体内部位位置検出システムは、請求項1又は請求項2に記載の体内部位位置検出システムにおいて、光源部及び/又は撮像部は、700nm〜1300nmの範囲の近赤外線を透過する濾光部を備えるものである。
上記構成の体内部位位置検出システムでは、請求項1又は請求項2記載の発明の作用に加えて、濾光部は700nm〜1300nmの範囲の近赤外線のみを透過するので、光源部又は撮像部では、限定された波長域の近赤外線を放射又は受光するという作用を有する。
The body part position detection system according to claim 3 is the body part position detection system according to claim 1 or 2, wherein the light source unit and / or the imaging unit is in a range of 700 nm to 1300 nm. A filtering part that transmits near-infrared rays is provided.
In the in-vivo part position detection system having the above configuration, in addition to the action of the invention according to claim 1 or 2, the filtering part transmits only near infrared rays in the range of 700 nm to 1300 nm. , Has the effect of emitting or receiving near infrared rays in a limited wavelength range.
さらに、請求項4に記載の発明である体内部位位置検出システムは、請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の体内部位位置検出システムにおいて、光源部及び/又は撮像部は、所望の方向に偏光面を持った近赤外線を透過する偏光部を備えるものである。
上記構成の体内部位位置検出システムでは、請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の発明の作用に加えて、光源部又は撮像部は、偏光部によって透過される所望の方向に偏光面を持った近赤外線のみを放射又は受光するという作用を有する。
Furthermore, the body part position detection system according to claim 4 is the body part position detection system according to any one of claims 1 to 3, wherein the light source unit and / or the imaging unit are desired. The polarizing part which permeate | transmits a near-infrared with a polarization plane in the direction of is provided.
In the in-vivo part position detection system having the above configuration, in addition to the operation of the invention according to any one of claims 1 to 3, the light source unit or the imaging unit is polarized in a desired direction transmitted by the polarization unit. It has the effect of emitting or receiving only near-infrared rays having a surface.
また、請求項5に記載の発明である体内部位位置検出システムは、請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載の体内部位位置検出システムにおいて、撮像部において受光された反射光及び/又は散乱光に関するデータを画像として表示あるいは信号出力する出力部を有するものである。
上記構成の体内部位位置検出システムでは、請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載の発明の作用に加えて、出力部では、撮像部で受光された反射光及び/又は散乱光に関するデータを画像として表示あるいは信号出力するという作用を有する。
An internal body part position detection system according to a fifth aspect of the invention is the internal body part position detection system according to any one of claims 1 to 4, wherein the reflected light received by the imaging unit and / or Or it has an output part which displays the data about scattered light as an image, or outputs a signal.
In the body part position detection system with the above configuration, in addition to the operation of the invention according to any one of claims 1 to 4, the output unit relates to reflected light and / or scattered light received by the imaging unit. It has an effect of displaying data as an image or outputting a signal.
最後に、請求項6に記載の発明である体内部位位置検出システムは、請求項5に記載の体内部位位置検出システムにおいて、撮像部において受光された反射光及び/又は散乱光に関するデータを読み出し可能に格納する光情報格納部と、この光情報格納部から反射光及び/又は散乱光に関するデータを読み出して反射光及び/又は散乱光の周波数スペクトル及び/又は輝度分布を解析する解析部とを有し、出力部は解析部で得られた周波数スペクトル及び/又は輝度分布に関するデータを画像として表示あるいは信号出力するものである。
上記構成の体内部位位置検出システムでは、請求項5に記載の発明の作用に加えて、光情報格納部は、撮像部において受光された反射光及び/又は散乱光に関するデータを読み出し可能に格納し、解析部は、光情報格納部から反射光及び/又は散乱光に関するデータを読み出して反射光及び/又は散乱光の周波数スペクトル及び/又は輝度分布を解析し、さらに、出力部は解析部で得られた周波数スペクトル及び/又は輝度分布に関するデータを画像として表示あるいは信号出力するという作用を有する。
Finally, the body part position detection system according to claim 6 can read out data relating to reflected light and / or scattered light received by the imaging unit in the body part position detection system according to claim 5. And an analysis unit that reads data on reflected light and / or scattered light from the optical information storage unit and analyzes the frequency spectrum and / or luminance distribution of the reflected light and / or scattered light. Then, the output unit displays or outputs the data regarding the frequency spectrum and / or luminance distribution obtained by the analysis unit as an image.
In the body part position detection system having the above-described configuration, in addition to the operation of the invention described in claim 5, the optical information storage unit stores data related to reflected light and / or scattered light received by the imaging unit in a readable manner. The analysis unit reads the data on the reflected light and / or scattered light from the optical information storage unit and analyzes the frequency spectrum and / or luminance distribution of the reflected light and / or scattered light, and the output unit is obtained by the analyzing unit. The obtained frequency spectrum and / or luminance distribution data is displayed or output as an image.
本発明の請求項1記載の体内部位位置検出システムでは、体内に挟持される挟持部の近赤外線の反射光及び/又は散乱光を撮像部において受光することによって、挟持部の位置、すなわち体内部位の所望の位置を正確かつ迅速に検出することができる。 In the in-vivo part position detection system according to claim 1 of the present invention, the near-infrared reflected light and / or scattered light of the holding part held in the body is received by the imaging part, so that the position of the holding part, that is, the internal part The desired position can be detected accurately and quickly.
また、本発明の請求項2に記載の体内部位位置検出システムでは、挟持部に近赤外線吸収材を塗布することによって、挟持部における近赤外線の反射を抑えて、挟持部による散乱光のみを精度よく撮像部において受光し、体内部位の位置の検出を行うことができる。 In the body part position detection system according to claim 2 of the present invention, the near-infrared absorbing material is applied to the sandwiching portion, so that reflection of near-infrared light at the sandwiching portion is suppressed and only scattered light from the sandwiching portion is accurately detected. It is often possible to receive light at the imaging unit and detect the position of the internal body part.
そして、本発明の請求項3に記載の体内部位位置検出システムでは、光源部及び/又は撮像部は、濾光部によって700nm〜1300nmの範囲以外の近赤外線が除去されて放射又は受光するので、生体透過性の高い波長を選択して使用することができる。 And in the body part position detection system according to claim 3 of the present invention, the light source unit and / or the imaging unit emits or receives light by removing near infrared rays other than the range of 700 nm to 1300 nm by the filtering unit. A wavelength having high biological permeability can be selected and used.
さらに、本発明の請求項4に記載の体内部位位置検出システムでは、光源部及び/又は撮像部は、偏光部によって所望の方向に偏光面を有する近赤外線を選定して放射又は受光するので、不要な方向の偏光面を有する近赤外線を簡単に除去することができる。 Furthermore, in the body part position detection system according to claim 4 of the present invention, the light source unit and / or the imaging unit selects or emits or receives near-infrared light having a polarization plane in a desired direction by the polarizing unit. Near infrared rays having a polarization plane in an unnecessary direction can be easily removed.
また、本発明の請求項5に記載の体内部位位置検出システムでは、出力部によって撮像部で受光された反射光及び/又は散乱光に関するデータが画像として表示あるいは信号出力されるので、利用者は反射光及び/又は散乱光に関するデータを容易に視認することができる。 In the body part position detection system according to claim 5 of the present invention, the data relating to the reflected light and / or scattered light received by the imaging unit is displayed or output as an image by the output unit. Data relating to reflected light and / or scattered light can be easily viewed.
最後に、本発明の請求項6に記載の体内部位位置検出システムでは、利用者は、撮像部において受光された反射光及び/又は散乱光に関するデータを、随時、光情報格納部から読み出すことができ、また、解析部では、読み出した反射光及び/又は散乱光に関するデータについて周波数スペクトル及び/又は輝度分布を解析することができる。さらに、出力部において解析結果を容易に視認することができる。 Finally, in the in-vivo part position detection system according to claim 6 of the present invention, the user can read data on the reflected light and / or scattered light received by the imaging unit from the optical information storage unit as needed. In addition, the analysis unit can analyze the frequency spectrum and / or the luminance distribution for the read data regarding the reflected light and / or scattered light. Furthermore, the analysis result can be easily visually recognized at the output unit.
以下に、本発明に係る体内部位位置検出システムの最良の実施の形態を図1乃至図11に基づき説明する。
図1は、本発明の本実施の形態に係る体内部位位置検出システムの概念図である。
図1において、本実施の形態に係る体内部位位置検出システム1は、主に、光源2と、カメラ3と、マーキングクリップ4から構成されており、光源2から放射される近赤外線を、生体組織5内部の所望の位置に挟持させたマーキングクリップ4に向けて照射すると、マーキングクリップ4が存在する場所ではマーキングクリップ4による近赤外線の反射及び散乱が局所的に増大するので、この反射光及び散乱光を近赤外光に感度を持つCCDカメラ等のカメラ3を用いて受光して画像として撮像し、得られる画像からマーキングクリップ4の位置、すなわち体内部位の位置を検出する仕組みになっている。
光源2は、前記の通り、人体に安全な近赤外線を放射するものであり、バンドパスフィルタ6と偏光フィルタ7を備えている。バンドパスフィルタ6は、波長が700nm〜1300nmの範囲の近赤外線を透過するものであり、光源2から放射され、一般に700nm〜2μmの波長を有する近赤外線のうち700nm〜1300nm以外の波長のものは、このバンドパスフィルタ6において除去されるようになっている。700nm〜1300nmの範囲の近赤外線は生体透過性が高く、生体組織5において数ミリメートルの深部まで伝播することができるので、バンドパスフィルタ6の設置によって効果的な近赤外線を選定することができる。
また、偏光フィルタ7は、特定の方向に偏光面を持った近赤外線を透過するものであり、この偏光フィルタ7を設置することにより、特定の方向に偏光面を持った近赤外線のみをマーキングクリップ4に向けて照射することができる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of a body part position detection system according to the present invention will be described below with reference to FIGS.
FIG. 1 is a conceptual diagram of a body part position detection system according to the present embodiment of the present invention.
In FIG. 1, a body part position detection system 1 according to the present embodiment is mainly composed of a light source 2, a camera 3 and a marking clip 4. 5 When irradiating the marking clip 4 held at a desired position inside the mark 5, near-infrared reflection and scattering by the marking clip 4 locally increase in the place where the marking clip 4 exists. Light is received using a camera 3 such as a CCD camera having sensitivity to near-infrared light, and is picked up as an image, and the position of the marking clip 4, that is, the position of a body part is detected from the obtained image. .
As described above, the light source 2 emits safe near infrared rays to the human body, and includes the bandpass filter 6 and the polarization filter 7. The bandpass filter 6 transmits near infrared rays having a wavelength in the range of 700 nm to 1300 nm, and is emitted from the light source 2 and generally has a wavelength other than 700 nm to 1300 nm among the near infrared rays having a wavelength of 700 nm to 2 μm. The band-pass filter 6 removes the noise. Near-infrared rays in the range of 700 nm to 1300 nm have high biological permeability and can propagate up to several millimeters deep in the biological tissue 5, so that effective near-infrared rays can be selected by installing the bandpass filter 6.
The polarizing filter 7 transmits near infrared rays having a polarization plane in a specific direction. By installing the polarizing filter 7, only a near infrared ray having a polarization plane in a specific direction is marked. 4 can be irradiated.
そして、カメラ3についても、前記の通り、マーキングクリップ4による反射光及び散乱光を受光して画像として撮像するものである。なお、撮像される画像には、輝度、周波数及び位置の情報が含まれている。また、光源2と同様に、バンドパスフィルタ6と偏光フィルタ7を備え、偏光フィルタ7において、特定の方向に偏光面を持った近赤外線が選定され、バンドパスフィルタ6において700nm〜1300nmの波長域の近赤外線が選定されて、これら二つのフィルタを通過できる反射光及び散乱光を受光するようになっている。
カメラ3による実際の撮像画像では、生体組織5の表面の凹凸による反射光がマーキングクリップ4の像の輪郭を大きく乱してしまう。さらに、この生体組織5表面からの反射光は非常に強いので、生体組織5の深部に挟持されるマーキングクリップ4の像がこの反射光との重ね合わせにより低コントラストになり検出が困難となる。そこで、生体組織5の表面反射成分を除去する目的で偏光フィルタ7が設置されている。すなわち、光源2側の偏光フィルタ7によって、選定される特定の方向に偏光面を持った近赤外線をマーキングクリップ4に向けて照射すると、生体組織5表面における反射光では偏光状態が維持されるため、カメラ3側の偏光フィルタ7によってこの生体組織5の表面反射光を除去することが可能となる。したがって、生体組織5の表面反射光を取り除くことにより、撮像画像においては、明瞭なマーキングクリップ4の像を取得することができる。
As described above, the camera 3 also receives reflected light and scattered light from the marking clip 4 and captures them as an image. Note that the captured image includes information on luminance, frequency, and position. Further, similarly to the light source 2, a band pass filter 6 and a polarizing filter 7 are provided. In the polarizing filter 7, near infrared light having a polarization plane in a specific direction is selected, and the band pass filter 6 has a wavelength range of 700 nm to 1300 nm. The near-infrared light is selected to receive reflected light and scattered light that can pass through these two filters.
In the actual captured image by the camera 3, the reflected light due to the unevenness on the surface of the living tissue 5 greatly disturbs the contour of the image of the marking clip 4. Furthermore, since the reflected light from the surface of the living tissue 5 is very strong, the image of the marking clip 4 sandwiched in the deep part of the living tissue 5 becomes low in contrast due to the overlapping with the reflected light, making detection difficult. Therefore, a polarizing filter 7 is installed for the purpose of removing the surface reflection component of the living tissue 5. That is, when the near-infrared ray having a polarization plane in a specific direction selected is irradiated toward the marking clip 4 by the polarizing filter 7 on the light source 2 side, the polarization state is maintained in the reflected light on the surface of the living tissue 5. The surface reflected light of the living tissue 5 can be removed by the polarizing filter 7 on the camera 3 side. Therefore, by removing the surface reflected light of the living tissue 5, a clear image of the marking clip 4 can be acquired in the captured image.
マーキングクリップ4は、金属製で、一般的に使用されるものを用いることができる。また、マーキングクリップ4にインドシアニングリーン(以下、ICGという。)等の生体親和性の高い近赤外光吸収材を塗布してもよい。この場合、光源2から照射される近赤外線は、マーキングクリップ4において吸収されるので、マーキングクリップ4による散乱光が低減しカメラ3で受光して撮像することとなり、コントラストが明瞭なマーキングクリップ4の像を撮像することができる。 The marking clip 4 is made of metal, and a commonly used one can be used. Further, a near-infrared light absorbing material having high biocompatibility such as indocyanine green (hereinafter referred to as ICG) may be applied to the marking clip 4. In this case, since the near infrared ray irradiated from the light source 2 is absorbed by the marking clip 4, the scattered light from the marking clip 4 is reduced and received by the camera 3 to pick up an image. An image can be taken.
本実施の形態は、例えば、腹腔鏡下手術において利用することができる。従来の手法と同様に、手術に先だって、内視鏡に装着したマーキングクリップ4を体内の消化器官内の病変部に挟持しておくと、手術時には、図1に示す通り、腹壁8内に挿入した光源2とカメラ3を用いて、光源2からの近赤外線のマーキングクリップ4による反射光及び散乱光をカメラ3で受光して画像として捉えることによって、消化器官外からマーキングクリップ4の位置を正確かつ迅速に確認することができる。したがって、手術時間の低減から患者及び術者の負担を軽減できる。また、広範囲を一度に診断できることも有効である。 This embodiment can be used, for example, in laparoscopic surgery. As in the conventional method, prior to the operation, if the marking clip 4 attached to the endoscope is held between the lesions in the digestive organs of the body, it is inserted into the abdominal wall 8 as shown in FIG. The reflected light and scattered light from the near-infrared marking clip 4 from the light source 2 is received by the camera 3 and captured as an image using the light source 2 and the camera 3, so that the position of the marking clip 4 can be accurately detected from outside the digestive organs. And it can be confirmed quickly. Therefore, the burden on the patient and the operator can be reduced from the reduction of the operation time. It is also effective to be able to diagnose a wide area at once.
次に、本実施の形態に係る体内部位位置検出のシステム構成について図2を用いて説明する。
図2は、本実施の形態に係る体内部位位置検出システムの構成図である。
図2において、本実施の形態では、カメラ3には、増幅部9、データベース10、解析部11及び出力部12が接続されている。
増幅部9は、カメラ3によって受光される反射光及び散乱光の強度を増幅するものであり、反射光及び散乱光の強度が十分に確保できる場合は、省略することができる。
また、データベース10は、カメラ3によって受光して撮像される反射光及び散乱光に関するデータを格納するものであり、随時、読み出すことが可能になっている。データベース10には、反射光及び散乱光に関する生データとともに、増幅部9によって増幅された反射光及び散乱光に関するデータを格納するようにしてもよい。
Next, the system configuration for detecting the position of the body part according to the present embodiment will be described with reference to FIG.
FIG. 2 is a configuration diagram of the body part position detection system according to the present embodiment.
In FIG. 2, in the present embodiment, an amplifying unit 9, a database 10, an analyzing unit 11, and an output unit 12 are connected to the camera 3.
The amplifying unit 9 amplifies the intensity of the reflected light and scattered light received by the camera 3, and can be omitted if the intensity of the reflected light and scattered light can be sufficiently secured.
The database 10 stores data relating to reflected light and scattered light received and imaged by the camera 3 and can be read out as needed. The database 10 may store data related to reflected light and scattered light amplified by the amplifying unit 9 together with raw data related to reflected light and scattered light.
次に、解析部11では、データベース10に格納される反射光及び散乱光に関するデータを読み出して、反射光及び散乱光について周波数スペクトルや輝度分布を解析する。ここで、周波数スペクトルとは、複数の周波数成分を有する電磁波、本願では特に近赤外線について、周波数成分に分解し、周波数成分毎の大小に配列したものを意味する。また、輝度分布とは、複数の輝度成分を有する電磁波、本願では特に近赤外線について、輝度成分に分解し、輝度成分毎の大小に配列したものを意味する。なお、周波数と波長には、波長(m)=光の速度(m/sec)/周波数(1/sec)が成立するので、周波数と波長及び周波数スペクトルと波長スペクトルは同じ意味のものである。
すなわち、解析部11では、周波数の解析及び輝度に関する解析が可能であり、データベース10に格納される反射光及び散乱光に関するデータについて、周波数毎あるいは輝度毎に分解して配列する機能を有している。なお、配列は、位置に対してのみの配列ではなく、どのようなものを基準として配列するかは特に限定されるものではないが、例えば、周波数スペクトルでは、縦軸を輝度、横軸を周波数としたり、輝度分布では、縦軸を輝度、横軸を位置としたりするとよい。
また、解析部11では、例えば、利用者によって選択された周波数をキーとして、データベース10から所望の周波数における反射光又は散乱光に関するデータを抽出して輝度分布を解析したりする。また、周波数を分けて解析可能としておくと、後述の出力部の切替操作などによって、それぞれの周波数における画像やグラフの表示も可能となる。
Next, the analysis unit 11 reads the data related to the reflected light and scattered light stored in the database 10 and analyzes the frequency spectrum and the luminance distribution for the reflected light and scattered light. Here, the frequency spectrum means an electromagnetic wave having a plurality of frequency components, in particular, near infrared rays in the present application, which are decomposed into frequency components and arranged in magnitudes for each frequency component. In addition, the luminance distribution means an electromagnetic wave having a plurality of luminance components, particularly near infrared rays in the present application, which is decomposed into luminance components and arranged in the size of each luminance component. Since frequency (m) = light speed (m / sec) / frequency (1 / sec) is established for frequency and wavelength, frequency and wavelength, and frequency spectrum and wavelength spectrum have the same meaning.
In other words, the analysis unit 11 can analyze the frequency and the luminance, and has a function of disassembling and arranging the data regarding the reflected light and scattered light stored in the database 10 for each frequency or luminance. Yes. It should be noted that the arrangement is not limited to the position only, and what kind of arrangement is used as a reference is not particularly limited. For example, in the frequency spectrum, the vertical axis represents luminance and the horizontal axis represents frequency. In the luminance distribution, the vertical axis may be the luminance, and the horizontal axis may be the position.
Further, the analysis unit 11 analyzes the luminance distribution by extracting data related to reflected light or scattered light at a desired frequency from the database 10 using, for example, the frequency selected by the user as a key. If analysis is possible by dividing the frequency, an image and a graph at each frequency can be displayed by a switching operation of the output unit described later.
そして、出力部12は、例えば、CRT、液晶、有機EL(エレクトロルミネッセンス)やプラズマディスプレイ等の表示装置や直接表示しなくとも信号を転送することができるトランスミッタなどである。CRTなどの表示装置では、解析部11で得られた周波数スペクトルや輝度分布に関するデータを画像として表示することができる。また、トランスミッタでは、これらのデータを信号出力して、別に設置されるディスプレイ等でこの信号を受信して画像を表示させることにより、遠隔における画像の確認を可能としている。具体的には手術室において撮影された画像を遠隔の制御室などで表示して、術者以外の専門家がモニターし、アドバイスや診断などを適時連絡するような場合には好適である。
なお、増幅部9、データベース10及び解析部11を省略して、カメラ3に出力部12のみを接続する構成にしてもよく、この場合は、カメラ3によって撮像される画像が単に出力部12において表示あるいは信号出力されるものである。
The output unit 12 is, for example, a display device such as a CRT, liquid crystal, organic EL (electroluminescence) or plasma display, or a transmitter that can transfer a signal without direct display. In a display device such as a CRT, data relating to the frequency spectrum and the luminance distribution obtained by the analysis unit 11 can be displayed as an image. In the transmitter, these data are output as signals, and these signals are received by a separate display or the like to display the images, thereby enabling remote confirmation of the images. Specifically, it is suitable for a case where an image taken in an operating room is displayed in a remote control room or the like and is monitored by an expert other than the operator and advice or diagnosis is communicated in a timely manner.
The amplifying unit 9, the database 10, and the analyzing unit 11 may be omitted, and only the output unit 12 may be connected to the camera 3. In this case, an image captured by the camera 3 is simply displayed in the output unit 12. Displayed or signal output.
次に、本実施の形態に係る体内部位位置検出システムを用いて得られた結果について図3乃至図11を参照しながら説明する。
図3(a)は、マーキングクリップの実物写真であり、(b)は、本実施の形態に係る体内部位位置検出システムによって撮像された画像であり、(c)は、従来の撮像システムによって撮像された画像である。
図3(a)において、マーキングクリップは、牛大腸切片を一枚敷いた上に載置された状態で撮影したものである。そして、図3(b)及び(c) では、このマーキングクリップをさらに約3mmの厚さの牛大腸切片で被覆して本実施の形態に係る体内部位位置検出システム及び従来の撮像システムによって撮像した。
図3(b)において、本実施の形態に係る体内部位位置検出システムでは、中央に確認できる黒い像がマーキングクリップ像であり、マーキングクリップの存在によって主に照射される近赤外線の散乱光に基づく低輝度部分(以下、コールドスポットという。)として撮像されている。また、図3(b)における画像では、生体組織の表面反射光を偏光フィルタによって除去しているので、マーキングクリップ像のコントラストが明瞭となっている。
一方、図3(c)において、従来の撮像システムでは、反射光の強度が高く、マーキングクリップ像の確認は困難であることがわかる。また、コントラストを向上させるためにシャッタースピードを長くしても、反射光の強度も増大するためにマーキングクリップ像の検出は不可能になっている。
Next, results obtained using the in-vivo part position detection system according to the present embodiment will be described with reference to FIGS.
3A is an actual photograph of the marking clip, FIG. 3B is an image captured by the body part position detection system according to the present embodiment, and FIG. 3C is captured by the conventional imaging system. It is an image that was made.
In FIG. 3 (a), the marking clip was taken in a state where it was placed on a single cow large intestine section. 3 (b) and 3 (c), the marking clip is further covered with a bovine large intestine slice having a thickness of about 3 mm, and images are taken by the body part position detection system according to the present embodiment and the conventional imaging system. .
In FIG. 3 (b), in the in-vivo part position detection system according to the present embodiment, a black image that can be confirmed at the center is a marking clip image, and is based on scattered light of near infrared rays mainly irradiated by the presence of the marking clip. An image is taken as a low luminance part (hereinafter referred to as a cold spot). Further, in the image in FIG. 3B, since the surface reflected light of the living tissue is removed by the polarization filter, the contrast of the marking clip image is clear.
On the other hand, in FIG. 3C, it can be seen that in the conventional imaging system, the intensity of the reflected light is high and it is difficult to confirm the marking clip image. Further, even if the shutter speed is increased to improve the contrast, the intensity of the reflected light also increases, so that the marking clip image cannot be detected.
続いて、反射光と散乱光について図4を用いて説明する。
図4(a)は、本実施の形態に係る体内部位位置検出システムによって撮像された波長700nmでの画像であり、(b)は波長700nmでの輝度分布を示すグラフ図である。
図4(a)において、画像では、中央に黒い四角形状の影が確認でき、この黒い部分が主にマーキングクリップの散乱光に基づくコールドスポットである。また、視認は困難であるが、黒い四角形の中央部には、マーキングクリップの反射光に基づく高輝度部分が存在している。
そして、図4(b)は、図4(a)に示されるような点線部分の横方向位置における輝度分布であり、深度Zをパラメータとして示している。横軸の単位は画素の単位で1ピクセルは1画素ということになる。
いずれの深度においても輝度分布は、500ピクセル〜600ピクセルにコールドスポットを示す低輝度部分があり、深度が深くなるにつれて、このコールドスポットの変化量は小さくなっている。この低輝度部分が図4(a)で示されている黒い四角形状の部分である。また、同位置において深度が0mmのときには、反射光によるピークが明瞭に認められ、この反射光によるピークは深度の増大とともに消失している。すなわち、深度が深くなるにつれてコールドスポットも反射光も検出が困難となっているのである。ただ、図4(b)に記載したとおり、深度0mmと4mmにおける輝度変化量はコールドスポットによる変化量の方が反射による変化量よりも大きくなっている。
Next, reflected light and scattered light will be described with reference to FIG.
FIG. 4A is an image at a wavelength of 700 nm imaged by the body part position detection system according to the present embodiment, and FIG. 4B is a graph showing a luminance distribution at a wavelength of 700 nm.
In FIG. 4A, in the image, a black rectangular shadow can be confirmed at the center, and this black portion is a cold spot mainly based on the scattered light of the marking clip. Further, although it is difficult to visually recognize, a high-luminance portion based on the reflected light of the marking clip exists at the center of the black square.
FIG. 4B shows the luminance distribution at the horizontal position of the dotted line portion as shown in FIG. 4A, and shows the depth Z as a parameter. The unit of the horizontal axis is a pixel unit, and one pixel is one pixel.
At any depth, the luminance distribution has a low luminance portion showing a cold spot at 500 to 600 pixels, and as the depth becomes deeper, the amount of change of the cold spot becomes smaller. This low-luminance portion is a black square-shaped portion shown in FIG. Further, when the depth is 0 mm at the same position, a peak due to the reflected light is clearly recognized, and the peak due to the reflected light disappears as the depth increases. In other words, it is difficult to detect cold spots and reflected light as the depth increases. However, as shown in FIG. 4B, the amount of change in luminance at depths of 0 mm and 4 mm is greater for the change due to the cold spot than for the reflection.
次に、図4において検出されたコールドスポットの輝度変化量及び反射光によるピークの輝度変化量と深度の関係について図5を用いて説明する。
図5は、本実施の形態に係る体内部位位置検出システムによって検出された輝度変化量と深度の関係を示すグラフ図である。
図5において、輝度変化量としては、コールドスポット部位の最低強度値をコントラスト(Contrast)として算出したものを用いている。いずれの輝度変化量も深度(Z)の増大とともに低下しているが、波長1000nmでは、波長830nmに対してコールドスポット及びホットスポットのコントラストが約10%増大することが確認できる。また、波長1000nmよりも長い1300nmではコールドスポット及びホットスポットのコントラストが低下していることも確認できる。図5より、深度(Z)のダイナミックレンジは3〜4mmまで拡大可能であると考えられる。大腸壁は3mm程度であるため、コールドスポットの検出によるマーキングクリップ位置の同定は可能であると予測できる。
Next, the relationship between the brightness change amount of the cold spot detected in FIG. 4 and the brightness change amount of the peak due to the reflected light and the depth will be described with reference to FIG.
FIG. 5 is a graph showing the relationship between the luminance change amount and the depth detected by the in-vivo part position detection system according to the present embodiment.
In FIG. 5, as the amount of change in luminance, a value obtained by calculating the minimum intensity value of the cold spot portion as the contrast is used. Although all of the luminance change amounts decrease as the depth (Z) increases, it can be confirmed that at the wavelength of 1000 nm, the contrast of the cold spot and the hot spot increases by about 10% with respect to the wavelength of 830 nm. It can also be confirmed that the contrast of the cold spot and the hot spot is lowered at 1300 nm longer than the wavelength of 1000 nm. From FIG. 5, it is considered that the dynamic range of the depth (Z) can be expanded to 3 to 4 mm. Since the large intestine wall is about 3 mm, it can be predicted that the marking clip position can be identified by detecting a cold spot.
続いて、反射光の影響について図6を用いて説明する。
図6(a)は、本実施の形態に係る体内部位位置検出システムによって撮像された表面反射光の除去前のマーキングクリップであり、(b)は、同じく表面反射光の除去後のマーキングクリップであり、(c)は、表面反射光の除去前後の輝度分布を示すグラフ図である。なお、図6(a)及び(b)では、マーキングクリップは生体組織の上に載置された状態で撮像している。
図6(a)において、表面反射光除去前のマーキングクリップ及び生体組織では、表面反射光によって生じた高輝度部分が白くなって複数箇所に認められる。一方、図6(b)では、偏光フィルタを設置することにより、表面反射光が除去されており、図6(a)に認められた高輝度部分が消失していることがわかる。
なお、図6(a)及び(b)において、生体組織の色が異なっているが、図6(a)では、反射光によって輝度が高い部分があり、全体的に輝度を落としているので生体組織の部分が黒っぽくなり、図6(b)はその逆である。
そして、図6(c)は、図6(a)及び(b)に示される点線部分の横方向位置における輝度分布であり、表面反射光除去前では、2本のピークを有する輝度分布が認められる。1200ピクセル近傍のピークは生体組織上での反射光に起因するものであり、図6(a)の点線上の右側に白く反射光によって輝度が高く見える部分である。一方、700ピクセル〜800ピクセルのピークはマーキングクリップの反射光によるピークと散乱光によるコールドスポットの合成となっている。
表面反射光除去後では、2本のピークは消失し、700ピクセル〜800ピクセルにはコールドスポットのみが明瞭になっており、偏光フィルタの設置によって表面反射光を除去すると、コールドスポットの確認が容易となることがわかる。
Next, the influence of reflected light will be described with reference to FIG.
FIG. 6A is a marking clip before removal of the surface reflected light imaged by the body part position detection system according to the present embodiment, and FIG. 6B is a marking clip after removal of the surface reflected light. And (c) is a graph showing the luminance distribution before and after the removal of the surface reflected light. In FIGS. 6A and 6B, the marking clip is imaged in a state of being placed on the living tissue.
In FIG. 6A, in the marking clip and the biological tissue before removing the surface reflected light, the high-intensity portions generated by the surface reflected light are whitened and recognized at a plurality of locations. On the other hand, in FIG. 6B, it can be seen that the surface reflected light is removed by installing the polarizing filter, and the high-luminance part recognized in FIG. 6A disappears.
6 (a) and 6 (b), the color of the living tissue is different, but in FIG. 6 (a), there is a portion where the luminance is high due to the reflected light, and the luminance is lowered overall, so The tissue portion becomes dark, and FIG. 6B is the opposite.
FIG. 6C shows the luminance distribution at the horizontal position of the dotted line portion shown in FIGS. 6A and 6B, and the luminance distribution having two peaks is recognized before the surface reflected light is removed. It is done. The peak in the vicinity of 1200 pixels is caused by the reflected light on the living tissue, and is a portion that appears white on the right side of the dotted line in FIG. On the other hand, the peak of 700 to 800 pixels is a combination of the peak due to the reflected light of the marking clip and the cold spot due to the scattered light.
After removing the surface reflected light, the two peaks disappear and only the cold spot is clear in 700 to 800 pixels. If the surface reflected light is removed by installing a polarizing filter, the cold spot can be easily confirmed. It turns out that it becomes.
次に、マーキングクリップの反射率の影響について図7を用いて説明する。
図7(a)は、本実施の形態に係る体内部位位置検出システムによって撮像されたマーキングクリップ反射率が2%のときの画像であり、(b)は同じくマーキングクリップ反射率が30%のときの画像であり、(c)は各マーキングクリップ反射率での輝度分布を示すグラフ図である。
図7(a)において、マーキングクリップ反射率が2%のときは、画像中央にはコールドスポットが明瞭に確認できる。一方、図7(b)において、マーキングクリップ反射率が30%のときは、画像中央には、縦長の反射光による高輝度部分が確認でき、この高輝度部分の周辺にわずかにコールドスポットが認められる。
そして、図7(c)において、輝度分布は、マーキングクリップ反射率によって大きく異なっており、マーキングクリップ反射率の増加とともにマーキングクリップの反射光によるピークが明瞭となり、逆に、マーキングクリップ反射率が低くなると反射光によるピークが小さくなり、コールドスポットが明瞭となっている。したがって、マーキングクリップ反射率を低くする方が、コールドスポットの検出には有利であるといえる。
Next, the influence of the reflectance of the marking clip will be described with reference to FIG.
FIG. 7A is an image when the marking clip reflectance imaged by the in-vivo part position detection system according to the present embodiment is 2%, and FIG. 7B is the same when the marking clip reflectance is 30%. (C) is a graph showing the luminance distribution at each marking clip reflectance.
In FIG. 7A, when the marking clip reflectance is 2%, a cold spot can be clearly confirmed in the center of the image. On the other hand, in FIG. 7B, when the marking clip reflectance is 30%, a high-luminance portion due to vertically reflected light can be confirmed in the center of the image, and a slight cold spot is recognized around this high-luminance portion. It is done.
In FIG. 7C, the luminance distribution varies greatly depending on the marking clip reflectance. As the marking clip reflectance increases, the peak due to the reflected light of the marking clip becomes clear. Conversely, the marking clip reflectance is low. Then, the peak due to the reflected light becomes small and the cold spot becomes clear. Therefore, it can be said that lowering the marking clip reflectance is more advantageous for cold spot detection.
次に、波長の影響について図8乃至図11を用いて説明する。
図8は、本実施の形態に係る体内部位位置検出システムによって検出された各波長における規格化された輝度分布を示すグラフ図である。図8では、深度Z=3mm、カメラレンズの開口数を0.1、反射率を10%と固定し、検出波長を700nm、830nm、1000nm、1300nmに変化させシミュレーションしている。
図8において、検出光を高波長にすると、波長1000nmにおいてコールドスポットに輝度減少が約30%まで大きくなるが、波長1300nmでは減少していることがわかる。
Next, the influence of the wavelength will be described with reference to FIGS.
FIG. 8 is a graph showing the normalized luminance distribution at each wavelength detected by the in-vivo part position detection system according to the present embodiment. In FIG. 8, the simulation is performed by changing the detection wavelength to 700 nm, 830 nm, 1000 nm, and 1300 nm while fixing the depth Z = 3 mm, the numerical aperture of the camera lens to 0.1, and the reflectance to 10%.
In FIG. 8, it can be seen that when the detection light has a high wavelength, the decrease in luminance is increased to about 30% at a cold spot at a wavelength of 1000 nm, but decreases at a wavelength of 1300 nm.
次に、図8の輝度分布をそれぞれの波長毎に撮像された画像として図9に示して説明する。
図9(a)は、本実施の形態に係る体内部位位置検出システムによって撮像された波長700nmでの画像であり、(b)は、同じく波長830nmでの画像であり、(c)は、同じく波長1000nmでの画像であり、(d)は、同じく波長1320nmでの画像である。これらの図においても、深度Z=3mm、カメラレンズの開口数を0.1、反射率を10%とする条件は図8と同一となっている。
図9(a)乃至(d)において、波長が700nmの画像では明瞭でないが、波長が830nmから1000nmと高波長となるにつれて、反射光による高輝度部分がより明瞭に確認できるようになり、コントラストも明瞭となる。しかしながら、更に高波長となる1300nmの場合では、逆にコントラストが不明瞭となってしまうことがわかる。
Next, the luminance distribution in FIG. 8 will be described with reference to FIG. 9 as an image captured for each wavelength.
FIG. 9A is an image at a wavelength of 700 nm captured by the body part position detection system according to the present embodiment, FIG. 9B is an image at a wavelength of 830 nm, and FIG. It is an image at a wavelength of 1000 nm, and (d) is an image at a wavelength of 1320 nm. Also in these drawings, the conditions for the depth Z = 3 mm, the numerical aperture of the camera lens to be 0.1, and the reflectance to be 10% are the same as those in FIG.
9A to 9D, although it is not clear in an image having a wavelength of 700 nm, a high-intensity portion due to reflected light can be more clearly confirmed as the wavelength is increased from 830 nm to 1000 nm, and the contrast is increased. Will also be clear. However, in the case of 1300 nm where the wavelength is even higher, the contrast is unclear.
次に、図10は、本実施の形態に係る体内部位位置検出システムによって検出された各波長での輝度分布を示すグラフ図である。
図10において、いずれの波長の輝度分布についても40ピクセル〜60ピクセルに反射光によるピークとコールドスポットが認められ、反射光によるピークは高波長になるほど、大きくなっていることがわかる。
なお、図10は、波長の情報を含んでいるものであり、輝度分布であるとともに周波数スペクトルでもある。
図中に示しているように、反射光によるピークとコールドスポットの輝度変化量を計測し、この輝度変化量と波長との関係を図11に示す。
図11は、本実施の形態に係る体内部位位置検出システムによって検出された輝度変化量と波長の関係を示すグラフ図である。
図11において、反射光によるピークの輝度変化量は波長が大きくなるにつれて増大しており、一方、コールドスポットによる輝度変化量は波長が大きくなるとわずかに増大する傾向はあるものの、波長に対する依存性は小さい。
したがって、コールドスポットでは波長の影響は少ないが、反射光によるピークは高波長ほど明瞭になるので、1000nm程度の高波長域の波長を用いると検出感度が向上することがわかる。
Next, FIG. 10 is a graph showing the luminance distribution at each wavelength detected by the body part position detection system according to the present embodiment.
In FIG. 10, it can be seen that the peak and cold spot due to the reflected light are recognized at 40 to 60 pixels in the luminance distribution at any wavelength, and the peak due to the reflected light becomes larger as the wavelength becomes higher.
FIG. 10 includes wavelength information, which is a luminance distribution as well as a frequency spectrum.
As shown in the figure, the luminance change amount of the peak and cold spot due to the reflected light is measured, and the relationship between the luminance change amount and the wavelength is shown in FIG.
FIG. 11 is a graph showing the relationship between the luminance change amount and the wavelength detected by the in-vivo body part position detection system according to the present embodiment.
In FIG. 11, the amount of change in peak brightness due to reflected light increases as the wavelength increases, while the amount of change in brightness due to cold spots tends to increase slightly as the wavelength increases, but the dependence on wavelength is small.
Therefore, although the influence of the wavelength is small in the cold spot, the peak due to the reflected light becomes clearer as the wavelength is higher. Therefore, it can be seen that the detection sensitivity is improved when the wavelength in the high wavelength region of about 1000 nm is used.
このように構成された本実施の形態においては、体内の所望の位置に挟持させたマーキングクリップに人体に対して安全性の高い近赤外線を照射して、マーキングクリップによる反射光及び散乱光を画像として撮像することによってマーキングクリップの位置を迅速かつ正確に検出することができるので、体内の病変部等の位置にマーキングクリップを挟持させることにより、腹腔鏡手術等の手術において患者や術者に負担をかけずに病変部の位置を決定して適切な処置を施すことができる。
また、本実施の形態においては、以下に示すような諸因子の影響があり、最良の条件を選定することによって撮像されるマーキングクリップの反射光及び散乱光の画像に基づく周波数スペクトル及び輝度分布の解析が容易となる。
まず、マーキングクリップにICG等の近赤外線吸収材を塗布すると、マーキングクリップの反射を抑えて散乱光によるコールドスポットのみを精度よく検出することが可能である。
また、光源及びカメラに偏光フィルタを設置して生体組織表面の反射光を除去したり、マーキングクリップの反射率を小さくしたりすると、散乱光によるコールドスポットの検出が容易となる。
そして、放射する近赤外線の波長を高波長域にすると、反射光によるピークを感度よく検出することができる。
In the present embodiment configured as described above, the marking clip sandwiched at a desired position in the body is irradiated with near-infrared rays having high safety to the human body, and the reflected light and scattered light from the marking clip are imaged. As the position of the marking clip can be detected quickly and accurately by imaging as a burden on the patient or the operator in operations such as laparoscopic surgery by holding the marking clip at a position such as a lesion in the body It is possible to determine the position of the lesioned part and apply appropriate treatment.
Further, in the present embodiment, there are influences of the following factors, and the frequency spectrum and the luminance distribution based on the reflected and scattered light images of the marking clip imaged by selecting the best conditions. Analysis becomes easy.
First, when a near-infrared absorbing material such as ICG is applied to the marking clip, it is possible to accurately detect only the cold spot due to scattered light while suppressing the reflection of the marking clip.
Further, when a polarizing filter is installed in the light source and the camera to remove the reflected light from the surface of the living tissue or to reduce the reflectance of the marking clip, it is easy to detect a cold spot due to scattered light.
And if the wavelength of the near infrared rays to radiate is made into a high wavelength range, the peak by reflected light can be detected with sufficient sensitivity.
以上説明したように、本発明の請求項1乃至請求項6に記載された発明は、正確かつ迅速に体内の所望の位置を検出することができ、しかも人体に安全な体内部位位置検出システムを提供可能であり、腹腔鏡手術における内視鏡検査等に利用可能である。 As described above, the invention described in claims 1 to 6 of the present invention is capable of detecting a desired position in the body accurately and quickly, and also provides a body part position detection system that is safe for the human body. It can be provided, and can be used for endoscopy and the like in laparoscopic surgery.
1…体内部位位置検出システム 2…光源 3…カメラ 4…マーキングクリップ 5…生体組織 6…バンドパスフィルタ 7…偏光フィルタ 8…腹壁 9…増幅部 10…データベース 11…解析部 12…出力部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Body part position detection system 2 ... Light source 3 ... Camera 4 ... Marking clip 5 ... Biological tissue 6 ... Band pass filter 7 ... Polarizing filter 8 ... Abdominal wall 9 ... Amplification part 10 ... Database 11 ... Analysis part 12 ... Output part
Claims (6)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005216846A JP2007029416A (en) | 2005-07-27 | 2005-07-27 | Position detection system of internal section |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005216846A JP2007029416A (en) | 2005-07-27 | 2005-07-27 | Position detection system of internal section |
Publications (1)
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Family Applications (1)
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---|---|---|---|
JP2005216846A Pending JP2007029416A (en) | 2005-07-27 | 2005-07-27 | Position detection system of internal section |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2017159335A1 (en) * | 2016-03-14 | 2017-09-21 | ソニー株式会社 | Medical image processing device, medical image processing method, and program |
-
2005
- 2005-07-27 JP JP2005216846A patent/JP2007029416A/en active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2017159335A1 (en) * | 2016-03-14 | 2017-09-21 | ソニー株式会社 | Medical image processing device, medical image processing method, and program |
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