JP2009279251A - 医療機器 - Google Patents

Abstract

【課題】精度の高い検査または処置を行う医療機器を提供する。
【解決手段】患者７の気管支９を撮像可能な撮像手段２Ｄと、予め取得した患者７の３次元画像データから複数の異なる視線位置からの患者７の気管支９における仮想内視鏡画像を生成するＶＢＳ画像生成手段１２と、撮像手段２Ｄが撮像する気管支９の内視鏡画像と類似度の高い仮想内視鏡画像を検索する画像検索手段１１と、類似度の高い仮想内視鏡画像の視線の位置に基づいて撮像手段２Ｄの周辺の所定位置を基準点として設定する基準点設定手段１５、とを具備する
【選択図】図５

Description

本発明は、被検体の体内の管腔を撮像可能な撮像手段を具備する医療機器に関し、特に被検体の３次元画像データに基づく管腔の仮想内視鏡画像を用い、精度の高い検査または処置を行う医療機器に関する。

近年、３次元画像を用いた診断が広く行われるようになっている。例えば、Ｘ線ＣＴ（Ｃｏｍｐｕｔｅｄ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）装置により被検体の断層像を撮像することにより被検体内の３次元画像データを得て、この３次元画像データを用いて目標部位の診断等が行われるようになっている。

ＣＴ装置では、Ｘ線照射位置および検出位置を連続的に回転させつつ、被検体を連続的に移動することにより、被検体を螺旋状の連続スキャン（ヘリカルスキャン：ｈｅｌｉｃａｌ ｓｃａｎ）する。そして、連続した被検体の多数の断層２次元画像から、３次元画像を形成される。

診断に用いられる３次元画像の１つに、肺の気管支の３次元画像がある。気管支の３次元画像は、例えば肺癌等が疑われる異常部の位置を３次元的に把握するのに利用される。そして、異常部を生検によって確認するために、気管支内視鏡を挿入して気管支内視鏡の先端部から生検針や生検鉗子等を突出して目標部位のサンプルを採取することが行われる。

気管支のように、多段階の分岐を有する体内の管腔では、異常部の所在が気管支の末梢にあるときには、内視鏡の挿入部先端を短時間で正しく目標部位近傍に到達させることが難しい。このため、例えば、特開２００４−１８０９４０号公報または特開２００５−１３１０４２号公報には、被検体の３次元領域の画像データに基づいて前記被検体内の管腔の３次元像を形成し、３次元像上で管腔に沿って目的点までの経路を求め、経路に沿った前記管腔の仮想的な内視像を前記画像データに基づいて形成する挿入ナビゲーションシステムが開示されている。
特開２００４−１８０９４０号公報 特開２００５−１３１０４２号公報

特開２００４−１８０９４０号公報または特開２００５−１３１０４２号公報に開示された挿入ナビゲーションシステムを用いることで、術者は内視鏡の先端部を短時間で正しく目標部位近傍に到達することまではできる。しかし、内視鏡の挿入部が挿入可能な管腔の太さ、すなわち、直径には限界があり、気管支の末梢までは挿入部先端を挿入することはできない。このため、術者は内視鏡の先端部が目的部位近傍に到達した後、先端部からさらに細い径の処置具を突出させることで、目標組織のサンプル採取が行われている。

また、Ｘ線透視により処置具の先端の位置を確認する方法では、Ｘ線による被曝の問題だけでなく、Ｘ線画像は２次元画像であるため、３次元的に複雑な構造を有する気管支の分岐を確認するのは容易ではない
あるいは、処置具の先端の位置を確認するために、磁気センサを処置具に配設する方法も提案されているが、所望の精度が得られないことがあった。

本発明は精度の高い検査または処置を行う医療機器を提供することを目的とする。

上記目的を達成すべく、本発明の医療機器は、被検体の体内の管腔を撮像可能な撮像手段と、予め取得した前記被験体の３次元画像データから、複数の異なる視線位置からの管腔における仮想内視鏡画像を生成する仮想内視鏡画像生成手段と前記撮像手段が撮像する前記管腔の内視鏡画像と類似度の高い前記仮想内視鏡画像を検索する画像検索手段と前記類似度の高い仮想内視鏡画像の前記視線の位置に基づいて前記撮像手段の周辺の所定位置を基準点として設定する基準点設定手段とを具備する。

本発明は、精度の高い検査または処置を行う医療機器を提供するものである。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。

＜装置構成の説明＞
図１は、本発明の実施の形態の医療機器１の構成を示す構成図であり、図２は医療機器１の使用形態を示した説明図であり、図３および図４は、内視鏡２Ａの先端部２Ｃを、患者７の体内の気管支の目標部位９Ｇ近傍まで挿入する際の挿入ナビゲーション表示画面の一例を示す図である。

図１に示すように、本実施の形態の医療機器１は、被検体である患者７の体内の管腔である気管支９に挿入し、気管支９内を撮像し気管支末端の目標部位９Ｇ（図２参照）を生検する内視鏡２Ａを有する内視鏡装置２と、挿入支援装置３とを具備する。

内視鏡装置２は、患者７の気管支９に挿入可能な細長い挿入部２Ｅと、挿入部２Ｅの先端部２Ｃに配設されたＣＣＤ等の撮像手段２Ｄを有する内視鏡２Ａと、内視鏡２Ａを制御する内視鏡制御手段２Ｂと、表示手段６等とから構成されている。なお、表示手段６は、挿入支援装置３の情報も表示する。また、挿入部２Ｅは、医療器具である処置具４を挿通可能なチャンネル（不図示）を内部に有し、先端部２Ｃにはチャンネル２Ｆ１の開口部である処置具口２Ｆを有しており、図１に示すように処置具口２Ｆから処置具４が突出可能である。

また、挿入部２Ｅには、挿入部２Ｅ内を挿通された送液可能な管路（不図示）を有し、先端部２Ｃに管路の開口部である送液口２Ｇを有している。術者は、送液口２Ｇから所望の液体を目標部位９Ｇに吹き付けたり、噴霧したりすることができる。

図２は、挿入部２Ｅの先端部２Ｃが、患者７の気管支９の挿入可能な最小径の管腔にまで挿入されている状態を示しており、先端部２Ｃから医療器具である細い径の処置具４が突出して、目標部位９Ｇの組織をサンプリングしている状態を示している。

図２に示すように、内視鏡装置２の挿入部２Ｅは、細い気管支管腔内に挿入可能なように、例えば直径３ｍｍ程度と細いが、処置具４はさらに細い末梢の気管支管腔内に挿入可能なように、例えば直径１ｍｍ程度である。なお、目標部位９Ｇは、細い末梢の気管支内にあるため、先端部２Ｃに配設された撮像手段２Ｄにより確認することはできない場合が多い。

挿入支援装置３は、画像処理手段１０と、ＣＴ画像データ格納手段１３と、仮想内視鏡画像（ Ｖｉｒｔｕａｌ Ｂｒｏｎｃｈｕｓ Ｓｃｏｐｅ 画像：以下、「ＶＢＳ画像」ともいう。）を生成するＶＢＳ画像生成手段１２と、内視鏡画像と類似度の高い仮想内視鏡画像を検索する画像検索手段１１と、第１の座標算出手段１４とを具備する。画像処理手段１０は、撮像手段２Ｄが撮像した内視鏡画像（以下、「リアル画像」ともいう。）を画像処理する。ＣＴ画像データ格納手段１３は、患者７のＸ線断層像を撮像する図示しない公知のＣＴ装置で生成された、例えば、ＤＩＣＯＭ（Digital Imaging and Communication in Medicine）形式の３次元の画像データを格納する。ＶＢＳ画像生成手段１２は、ＤＩＣＯＭ形式の画像データから、後述する視線パラメータに基づきＶＢＳ画像を生成する。

また、挿入支援装置３は、ＶＢＳ画像生成手段１２が生成したＶＢＳ画像を格納しておくＶＢＳ画像格納手段１２Ｂおよび第１の座標点から基準点を算出する基準点設定手段１５を具備していてもよい。なお、画像検索手段１１および第１の座標算出手段１４については、後に詳述する。

最初に、図３および図４を用いて、挿入ナビゲーションシステムについて簡単に説明する。図３は、挿入部２Ｅを気管支９に挿入するための挿入経路等を表示した表示手段６の表示画面の一例を示す図であり、図４は挿入ナビゲーションシステム動作中の際の表示画面の表示形態の一例を示す図である。なお、本実施の形態の医療機器１は、必ずしも挿入ナビゲーションシステム機能を有している必要はない。

図３に示すように挿入ナビゲーションシステムが挿入ナビゲーションを行うときには、まず、表示手段６の表示画面６ａには、患者７情報や気管支９の分岐部Ｊの情報等６Ａと、内視鏡２Ａの挿入経路Ｒ１を表示する画像６Ｂと、および詳細は図示しないＶＢＳ画像６Ｃ等とが表示される。画像６Ｂには、３次元画像から生成された患者７の気管支画像１００Ａに重畳して、挿入ナビゲーションシステムが設定した、目標部位９Ｇまでの内視鏡２Ａの挿入経路Ｒ１が表示されている。

そして、内視鏡の挿入操作が開始されると、今度は、図４に示すように、表示手段６の表示画面６ａには、撮像手段２Ｄが撮像し、画像処理手段１０が処理したリアル画像を表示する内視鏡リアル画像表示エリア６Ｆと、ＶＢＳ画像６ｄを表示するＶＢＳ画像表示エリア６Ｄと、ＶＢＳ画像６ｄ表示の分岐部名称、分岐部次数等の表示エリア６Ｈと、目標部位までの挿入ルートの全ての分岐部でのＶＢＳ画像を縮小して分岐サムネイルＶＢＳ画像として表示する分岐サムネイルＶＢＳ画像６Ｅ等とからなる。

図４では、４箇所の分岐部Ｊ１、Ｊ１１、Ｊ１１１、Ｊ１１１１を経て目標部位に到達する場合の挿入ナビゲーション画面を示している。すなわち、ＶＢＳ画像表示エリア６Ｄにはルートの最初の分岐部Ｊ１のＶＢＳ画像６ｄ１が表示され、分岐サムネイルＶＢＳ画像６Ｅとしては、挿入経路上の４箇所の全ての分岐部での分岐サムネイルＶＢＳ画像６Ｅ１〜６Ｅ４が表示される。そして、ＶＢＳ画像６ｄ１には挿入経路１に沿って進むための経路穴にマーカ６Ｇが重畳して表示されている。

術者が、マーカ６Ｇが重畳して表示されている経路穴に先端部２Ｃを挿入すると、挿入ナビゲーション画面のＶＢＳ画像６ｄは、２番目の分岐部のＶＢＳ画像に切り替わる。

このようにして、術者は、挿入ナビゲーションシステムを用いることにより、それぞれの分岐部において先端部２Ｃを挿入すべき経路穴を誤ることなく、目標部位９Ｇの近傍の先端部２Ｃが挿入可能な最少の径の気管支９の分岐部まで先端部２Ｃを挿入することができる。

先端部２Ｃが、目標部位９Ｇの近傍まで挿入された段階で、医療機器１においては、第１の座標算出手段１４が、先端部２Ｃの位置および方向を算出する。図５は、先端部２Ｃの位置および方向を算出するための医療機器１の処理の流れを説明するためのフローチャートである。以下、図５のフローチャートに従い、医療機器１が、内視鏡先端部の位置および方向を算出するための処理の流れを説明する。

＜ステップＳ１０＞
最初に、画像検索手段１１が行う類似度の判断のための許容誤差ｅ０が設定される。許容誤差ｅ０が、より小さく設定されるほど、第１の座標算出手段１４は、より正確な先端部２Ｃの位置および方向を算出することができるが、算出処理に時間を要する。このため、許容誤差ｅ０は、目的に応じて術者が変更することが可能である。

＜ステップＳ１１＞
ＶＢＳ画像生成手段１２が、ＤＩＣＯＭ形式の画像データからＶＢＳ画像を生成する際に、６つの視線パラメータを変化させることで、ＶＢＳ画像生成手段１２は多数の異なる視線位置からのＶＢＳ画像を生成することができる。ここで、ある視線位置における視線パラメータとは、位置（ｘ、ｙ、ｚ）と角度（θｘ、θｙ、θｚ）からなる６次元のパラメータである。ステップＳ１１では、この視線パラメータの６つの初期値が設定される。

挿入ナビゲーションシステム機能を有する挿入支援装置３により内視鏡２Ａの挿入操作が行われた場合には、最後の分岐部ＪのＶＢＳ画像を生成した際の視線パラメータを、初期値として設定するとよい。

＜ステップＳ１２＞
ＶＢＳ画像生成手段１２は、視線パラメータの初期値に基づき、ＣＴ画像データ格納手段１３に格納されている患者７の気管支９の３次元画像データから、１枚のＶＢＳ画像を生成する。

＜ステップＳ１３＞
画像検索手段１１は、リアル画像とＶＢＳ画像生成手段１２が生成したＶＢＳ画像の類似度を比較する。ここで、両画像の類似度比較は、公知の画像処理により行われ、画素データレベルのマッチング、あるいは、画像から抽出した特徴のレベルにおけるマッチングのいずれを用いてもよい。リアル画像と仮想内視鏡画像のマッチングにおいては、リアル画像のフレーム単位で行われるため、実際の比較処理は静止内視鏡画像と仮想内視鏡画の類似度を基準に行われる。リアル画像の全フレームについてマッチング処理を行う必要はなく適当な間隔で行う。

＜ステップＳ１４、ステップＳ１５＞
画像検索手段１１が、リアル画像とＶＢＳ画像の類似度とを比較し算出した両画像の誤差ｅが、許容誤差ｅ０よりも大きい場合（Ｎｏ）には、画像検索手段１１は、ステップＳ１５において、視線の位置または方向を少し変えた、視線パラメータ値をＶＢＳ画像生成手段１２に出力する。ＶＢＳ画像生成手段１２はステップＳ１２において、ステップＳ１５において設定された新規な視線パラメータに従った、次の１枚のＶＢＳ画像を生成する。

挿入支援装置３では、上記のループ処理を繰り返し行うこと、すなわち、視線パラメータを変化させることで、ＶＢＳ画像生成手段１２が生成するＶＢＳ画像は、徐々にリアル画像に類似した画像となっていき、何回かの繰り返しループ処理の後に、両画像の誤差ｅは、許容誤差ｅ０以下（Ｙｅｓ）となる。

＜ステップＳ１６＞
ＶＢＳ画像とリアル画像の類似度の誤差ｅが、許容誤差ｅ０以下となったときの視線パラメータから、第１の座標算出手段１４は、先端部２Ｃの位置と方向を算出する。

ステップＳ１３で説明したように、リアル画像は適当な時間間隔で更新されるが、先端部２Ｃが所定の位置に留まっている間は、先端部２Ｃの位置と方向は大きく変化することはないために、リアル画像が更新されても、前述のループ処理の繰り返し回数は多くなることはない。しかし、先端部２Ｃが大きく動いた場合には、リアル画像が大きく変化するために、前述のループ処理を再び、多数回繰り返さないと、両画像の誤差ｅが、許容誤差ｅ０以下にはならない。目標部位９Ｇの生検等を行っている間に、先端部２Ｃが大きく動くことは通常はなく、何らかの異常が発生したためと考えられる。このため、医療機器１は、リアル画像が大きく動いたと判断したとき、すなわち、ループ処理の誤差ｅが突発的に大きくなったときには、警告を発生し、所定の時間、例えば、数秒間、ループ処理を中断することが好ましい。

また、上記説明では、挿入ナビゲーションシステム機能を有する挿入支援装置により内視鏡２Ａの挿入操作が行われた場合を例に説明したが、もちろん、挿入ナビゲーションシステムを用いないで先端部２Ｃの挿入操作を行った場合でも、医療機器１の第１の座標算出手段１４は、先端部２Ｃの位置と方向を算出することができる。

例えば、上記ステップＳ１１で用いた視線の位置および方向の初期値は、ランダムに発生させた数値を用いてもよい。あるいは、ＶＢＳ画像生成手段１２が、予め複数の異なる視線位置からの気管支分岐部の仮想内視鏡画像を生成し、ＶＢＳ画像格納手段１２Ｂに格納しておき、画像検索手段１１がそのＶＢＳ画像の中からリアル画像と最も類似度の高いＶＢＳ画像の視線パラメータをステップＳ１１で用いる視線の位置および方向の初期値として設定してもよい。

また、上記説明では、第１の座標算出手段１４が、ＶＢＳ画像とリアル画像の類似度の誤差ｅが許容誤差ｅ０以下となったときの６次元の視線パラメータから、先端部２Ｃの位置と方向を算出する例を示した。これに対して、第１の座標算出手段１４は、ＶＢＳ画像生成手段１２が予め生成した複数の異なる視線位置からの気管支分岐部の仮想内視鏡画像の中から、画像検索手段１１がリアル画像と最も類似度の高いと判断したＶＢＳ画像の視線パラメータから、先端部２Ｃの位置および方向を算出してもよい。もちろん、後者の場合には、先端部２Ｃの位置および方向の精度を高めるために、予め生成するＶＢＳ画像の数を多くする必要がある。

以上の説明のように、ＶＢＳ画像生成手段１２は、画像検索手段１１からの情報に基づいて、より類似度の高い、すなわち、誤差ｅのより小さいＶＢＳ画像を生成するために、視線パラメータを変化させた複数のＶＢＳ画像を生成する。一般に、前述のループ処理の初期段階でＶＢＳ画像生成手段１２が生成したＶＢＳ画像は誤差ｅが大きいが、多数のＶＢＳ画像を生成するに従い、誤差ｅが小さくなっていく。

すでに説明したように、画像検索手段１１は、ＶＢＳ画像生成手段１２が視線パラメータに基づき生成するＶＢＳ画像と、リアル画像との類似度を比較し、算出した両画像の誤差ｅが、許容誤差ｅ０より小さくなった場合に、第１の座標算出手段１４は、当該ＶＢＳ画像の視線の位置を、第１の座標点としている。

医療機器１では、許容誤差ｅ０を、管腔長手方向ＺＡと管腔直交方向ＹＡとで異なる値を設定できることが好ましい。ここで、管腔長手方向ＺＡとは、先端部２Ｃが挿入されている気管支管腔の長手方向であり、先端部２Ｃが挿入操作により移動する方向である。ＶＢＳ画像データが、管腔の重心線、いわゆる芯線情報を有している場合には、管腔長手方向の替わりに芯線方向を、管腔直交方向の替わりに芯線直交方向、により許容誤差ｅ０を変えても良い。

図６は、ＶＢＳ画像生成手段１２が生成したＶＢＳ画像の枚数、言い換えれば、図４に示したループ処理の繰り返し回数Ｎと誤差ｅの関係との一例を示した図である。図６に示すように、視線パタメータとして、管腔長手方向ＺＡの座標または管腔直交方向ＹＡの座標を変化しながら生成したＶＢＳ画像の誤差ｅは繰り返し回数Ｎの増加により小さくなっていく。ここで、医療機器１では、管腔長手方向のＺＡ座標のみをパタメータとして、変化しながら生成したＶＢＳ画像については、許容誤差をｅＺとし、管腔直交方向ＹＡの座標のみをパタメータとして、変化しながら生成したＶＢＳ画像については、許容誤差をｅＹとし、許容誤差ｅＺを許容誤差ｅＹよりも小さい値とする。すなわち、医療機器１では、算出する第１の座標点の位置情報の管腔長手方向ＺＡの座標精度を、管腔直交方向ＹＡの座標精度よりも重視することが好ましい。

あるいは、医療機器１では、図５に示したループ処理の際の、ステップＳ１５における管腔長手方向のＺＡ座標の増減量を管腔直交方向ＹＡの増減量より小さく設定することで、やはり算出する第１の座標点の位置情報の、管腔長手方向ＺＡの座標精度を管腔直交方向ＹＡの座標精度よりも高くすることができる。

これは、先端部２Ｃは、先端部２Ｃの直径と、略同一の細い管腔内に挿入されているため、誤った操作があっても、先端部２Ｃは管腔直交方向ＹＡには移動が困難であるのに対して、管腔長手方向ＺＡには移動しやすいためである。また、チャンネル２Ｆ１の処置具口２Ｆから処置具４を突出して処置を行うときには、管腔長手方向ＺＡの座標が基準となるためである。

ここで、図７および図８を用いて先端部２Ｃの構造を、より詳細に説明する。図７は先端部２Ｃの構成を説明するための図７（Ａ）は正面概略図であり、図７（Ｂ）は図７（Ａ）のＶＩＩ−Ｂ、ＶＩＩ―Ｂ線での断面概略図であり、図８は先端部２Ｃの斜視概略図である。

図７および図８に示すように、先端部２Ｃには、チャンネル２Ｆ１の開口部である処置具口２Ｆと、送液管路の開口部である送液口２Ｇと、撮像手段２Ｄと、が配設されている。なお、先端部２Ｃには、管腔内を照明するための照明部等も配設されているが図示していない。そして、撮像手段２Ｄは、光学系２Ｄ１の焦点位置に撮像素子２Ｄ２が配設されており、視線Ｓ１を中心とした方向の視野Ｓ０の範囲を撮像することができる。

そして、第１の座標算出手段１４が算出する第１の座標点が示すＶＢＳ画像の視線パラメータに相当する内視鏡上の点とは、光学系で一般的にいわれる、いわゆる瞳位置Ａ０および視線Ｓ１の方向である。

ここで、第１の座標点Ａ０の座標が、仮想内視鏡画像の座標系、言い換えれば、ＣＴ座標系により表現されていることが、医療機器１にとって非常に重要な意味をもつ。すなわち、すでに説明したように、生検等を行う目標部位９Ｇは、先端部２Ｃが挿入不可能な気管支末梢に存在するため、術者はリアル画像により目標部位９Ｇを確認しながら、処置具４による生検等を行うことができない場合がある。このため、術者は、ＣＴ装置により予め取得された３次元画像データ中に、ＣＴ座標系で示されている目標部位９Ｇの位置を表示手段６で確認しながら生検等を行う。しかし、術者は、先端部２Ｃの位置、より正確には、先端部２Ｃから突出して生検を行う処置具４の先端の位置等は、ＣＴ座標系とは関係のない、先端部２Ｃを基準とした内視鏡座標系でしか確認できない。

医療機器１では、目標部位９Ｇの座標と、近接した位置にある先端部２Ｃの一部である第１の座標点Ａ０の座標が、同じＣＴ座標系で示されているため、術者は目標部位９Ｇに処置具４を到達させて、生検等を行うことができる。

ここで、医療機器１を用いて行う検査または処置としては、薬液噴霧、生検、粘液採取、異物摘出、または高周波焼灼等を例示することができる。そして、検査または処置に応じた医療器具である鉗子等の処置具４、または超音波プローブ等のプローブがチャンネル２Ｆ１に挿通され使用される。

なお、図８で示した医療機器１の内視鏡座標系は、ＣＴ座標系と同一ではないが、挿入支援装置３の処理によりＣＴ座標系と対応がとれている座標系、言い換えれば座標変換処理により、ＣＴ座標系に変換可能な座標系である。

以上の説明では、第１の座標点Ａ０を、そのまま基準点として用いる場合について説明したが、医療機器１では、第１の座標点Ａ０をもとに、基準点設定手段１５により変換パラメータを用いて、内視鏡座標系で示されている他の位置を基準点として設定してもよい。

図９（Ａ）および（Ｂ）は、基準点の設定について説明するための説明図である。
図９（Ａ）に示す基準点の設定方法は、基準点Ａ１を先端部２Ｃの先端面ＡＳ１上に設定した例を示している。なお、ここで先端面ＡＳ１とは、先端部２Ｃの所定位置を含む平面を意味しており、挿入部２Ｅの先端が平面であるわけではない。

そして、図９（Ｂ）に示す基準点の設定方法は、基準点Ａ２を類似度の高い仮想内視鏡画像の視線の位置から所定位置における面上の領域に配設する、言い換えれば、予め定めた、視線の位置を基準とし所定の相対位置関係にある面上の領域に配設する。すなわち、図９（Ｂ）では、視線の位置である第１の座標点Ａ０を基準とし、視線Ｓ１の方向に距離Ｄ１だけ離れた、視線Ｓ１の方向に垂直な面ＡＳ２上に設定した例を示している。なお、図９（Ｂ）では面ＡＳ２は視線Ｓ１の方向に垂直な面と表現したが、内視鏡の形状に応じ、垂直ではなく所定のある傾きを持った平面、あるいは所定の形状の曲面でも構わない。

基準点Ａ１としては、例えば、送液口２Ｇまたは処置具口２Ｆの位置、より正確には、送液口２Ｇまたは処置具口２Ｆの中央位置を用いることができる。また、基準点Ａ２としては管腔の中心線、例えば、芯線Ｃ１と、面ＡＳ１の交点が選択される。

第１の座標点Ａ０を基準点として用いる場合と比べて、上記基準点Ａ１は、処置等を行う送液口２Ｇあるいは、処置具４が突出する起点となる処置具口２Ｆを基準点として用いていることから、より精度の高い検査または処置を行うことができる。また、上記基準点Ａ２は、目標部位９Ｇまでの距離の算出が容易である。

以上の説明のように、医療機器１では、目標部位９Ｇと、近接した位置にある撮像手段２Ｄの周辺の所定位置を基準点として設定する。撮像手段２Ｄの周辺とは、被検体である患者７の体内の管腔内である気管支内であり、撮像手段２Ｄの内部も含まれる。そして、撮像手段２Ｄの周辺として、好ましくは、撮像手段２Ｄの視線の位置と目標部位９Ｇとの間の気管支内であり、より好ましくは先端部２Ｃの所定の位置である。

なお、上記説明では、基準点を１つ設定する例を示したが、複数の基準点を設定してもよく、さらには、基準点ではなく基準面を設定してもよい。

また、上記説明は、細長い挿入部２Ｅを有する内視鏡装置２を例に説明したが、本発明の医療機器は、カプセル型の内視鏡装置等の患者７の管腔を撮像可能な撮像手段２Ｄを有する医療機器においても、細長い挿入部２Ｅを有する内視鏡装置２と同様の作用効果を奏することができる。

本発明は、上述した実施の形態および変形例に限定されるものではなく、本発明の要旨を変えない範囲において、種々の変更、改変等が可能である。

本発明の実施の形態の医療機器の構成を示す構成図である。 医療機器の使用形態を示した説明図である。 医療機器の内視鏡を、被検体の体内の管腔の目標部位近傍まで挿入する際のナビゲーション表示画面の一例を示す図である。 挿入ナビゲーションシステム動作中の際の表示画面の表示形態の一例を示す図である。 先端部の位置および方向を算出するための医療機器の処理の流れを説明するためのフローチャートである。 ループ処理の繰り返し回数と誤差の関係の一例を示した図である。 先端部の構成を説明するための図である。（Ａ）は正面概略図であり、（Ｂ）は図７（Ａ）のＶＩＩ−Ｂ、ＶＩＩ―Ｂ線での断面概略図である。 先端部の斜視概略図である。 基準点の設定について説明するための説明図である。

符号の説明

１…医療機器、２…内視鏡装置、２Ａ…内視鏡、２Ｂ…内視鏡制御手段、２Ｃ…先端部、２Ｄ…撮像手段、２Ｄ１…光学系、２Ｄ２…撮像素子、２Ｅ…挿入部、２Ｆ…処置具口、２Ｆ１…チャンネル、２Ｇ…送液口、３…挿入支援装置、４…処置具、６…表示手段、７…患者、９…気管支、９Ｇ…目標部位、１０…画像処理手段、１１…画像検索手段、１２…ＶＢＳ画像生成手段、１２Ｂ…ＶＢＳ画像格納手段、１３…ＣＴ画像データ格納手段、１４…第１の座標算出手段、１５…基準点設定手段、Ａ０…第１の座標点、Ａ１…基準点、Ａ２…基準点、Ｊ１…分岐部、Ｒ１…挿入経路、Ｓ０…視野、Ｓ１…視線

Claims (10)

1. 被検体の体内の管腔を撮像可能な撮像手段と、
   予め取得した前記被験体の３次元画像データから、複数の異なる視線位置からの前記管腔における仮想内視鏡画像を生成する仮想内視鏡画像生成手段と、
   前記撮像手段が撮像する前記管腔の内視鏡画像と類似度の高い前記仮想内視鏡画像を検索する画像検索手段と、
   前記類似度の高い仮想内視鏡画像の視線の位置に基づいて前記撮像手段の周辺の所定位置を基準点として設定する基準点設定手段とを具備することを特徴とする医療機器。
2. 前記仮想内視鏡画像生成手段が、前記画像検索手段からの情報に基づいて、より類似度の高い前記仮想内視鏡画像を生成することを特徴とする請求項１に記載の医療機器。
3. 前記画像検索手段が、予め前記仮想内視鏡画像生成手段が生成した複数の前記仮想内視鏡画像の中から最も類似度の高い前記仮想内視鏡画像を検索し、
   前記仮想内視鏡画像生成手段が、前記画像検索手段が検索した前記最も類似度の高い前記仮想内視鏡画像の情報に基づいて、より類似度の高い前記仮想内視鏡画像を生成することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の医療機器。
4. 前記仮想内視鏡画像生成手段が、前記管腔長手方向の座標および前記管腔長手直交方向の座標が異なる前記仮想内視鏡画像を生成し、
   前記画像検索手段が、前記管腔長手方向の座標が異なる前記仮想内視鏡画像の類似度を、前記管腔直交方向の座標が異なる前記仮想内視鏡画像の類似度よりも、より高い類似度を基準に、前記仮想内視鏡画像を検索することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の医療機器。
5. 前記基準点が、前記類似度の高い仮想内視鏡画像の視線の位置から所定位置における面上の領域に設けられることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の医療機器。
6. 前記管腔に挿入可能な挿入部を有し、
   前記挿入部が医療器具を挿通可能なチャンネルを有し、
   前記挿入部の先端部に、前記チャンネルの開口部および前記撮像手段を有し、
   前記基準点が前記開口部の位置であることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の医療機器。
7. 前記医療器具が、処置具またはプローブであることを特徴とする請求項６に記載の医療機器。
8. 前記医療機器は前記管腔に挿入可能な挿入部を有し、
   前記挿入部内に挿通された送液可能な管路を有し、
   前記先端部に前記管路の送液口を有し、
   前記基準点が前記送液口の位置であることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の医療機器。
9. 前記基準点に基づいて検査または処置を行うことを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の医療機器。
10. 前記管腔が気管支であることを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の医療機器。

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