JP2011062291A - Shape detector - Google Patents
Shape detector Download PDFInfo
- Publication number
- JP2011062291A JP2011062291A JP2009214390A JP2009214390A JP2011062291A JP 2011062291 A JP2011062291 A JP 2011062291A JP 2009214390 A JP2009214390 A JP 2009214390A JP 2009214390 A JP2009214390 A JP 2009214390A JP 2011062291 A JP2011062291 A JP 2011062291A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- shape
- bending angle
- scope
- distance
- angle detection
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Images
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B1/00—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor
- A61B1/005—Flexible endoscopes
- A61B1/009—Flexible endoscopes with bending or curvature detection of the insertion part
Abstract
Description
この発明は、体腔内に挿入された医療用スコープの形状を検出する形状検出装置に関する。 The present invention relates to a shape detection device that detects the shape of a medical scope inserted into a body cavity.
術者が患者の体腔内を診断する際に使用する医療機器として、ファイバスコープや電子スコープが一般的に知られている。例えば、電子スコープを使用する術者は、電子スコープの挿入部を体腔内に挿入して、挿入部先端に備えられた先端部を被写体近傍に導く。術者は、電子スコープ等の操作部を必要に応じて操作して、光源装置から放射された照明光によって被写体を照明する。術者は、照明された被写体の反射光像を先端部に搭載されたCCD(Charge Coupled Device)等の固体撮像素子によって撮像する。術者は、撮像された被写体の映像をモニタを通じて観察し診断や施術等を行う。 A fiberscope and an electronic scope are generally known as medical devices used when an operator diagnoses a body cavity of a patient. For example, an operator who uses an electronic scope inserts the insertion portion of the electronic scope into a body cavity and guides the distal end portion provided at the distal end of the insertion portion to the vicinity of the subject. The surgeon operates an operation unit such as an electronic scope as necessary to illuminate the subject with illumination light emitted from the light source device. The surgeon images the reflected light image of the illuminated subject with a solid-state imaging device such as a CCD (Charge Coupled Device) mounted on the tip. The surgeon observes the captured image of the subject through a monitor and performs diagnosis and treatment.
医療用スコープを用いて検査される対象には、大腸等の下部消化管がある。一般に、下部消化管内部は形状が複雑に入り組んでいるため、医療用スコープを下部消化管内部に円滑に挿入するのは難しい。そこで、体腔内への挿入操作を補助する機能を有した装置が種々提案されている。一例として、体腔内に挿入されたスコープ形状を検出する機能を有した形状検出装置が知られている。この種の形状検出装置の具体的構成例は、特許文献1に記載されている。
A subject to be examined using a medical scope includes a lower digestive tract such as a large intestine. In general, since the inside of the lower digestive tract is complicated and complicated, it is difficult to smoothly insert the medical scope into the lower digestive tract. Therefore, various devices having a function of assisting the insertion operation into the body cavity have been proposed. As an example, a shape detection device having a function of detecting a scope shape inserted into a body cavity is known. A specific configuration example of this type of shape detection apparatus is described in
特許文献1に記載の形状検出装置は、姿勢を検知する3軸ジャイロセンサを電子スコープの挿入部先端から挿入部基端に亘って所定の間隔毎に埋設している。形状検出装置は、各ポイントに埋設された3軸ジャイロセンサから姿勢データを収集する。形状検出装置は、収集された姿勢データを用いて演算を行い、挿入形状データを生成する。生成された挿入形状データは、体腔内に挿入されたスコープ形状として画像化される。術者は、画像化されたスコープ形状から挿入部の湾曲状態を確認したり、消化管内部における先端部の大凡の位置を推定したりできる。
In the shape detection device described in
特許文献1に記載の形状検出装置は、センサの配置間隔が常に一定である前提でスコープ形状を計算している。しかし、センサの配置間隔は、センサを実装する基板等の経年変化や機械的特性に応じて初期的な値からずれることがある。特許文献1に記載の形状検出装置では、各検出ポイントの検出結果を累積してスコープ形状を計算するため、スコープ形状の計算過程でセンサの配置間隔の誤差が累積して、スコープ形状の計算精度が低下する問題が指摘される。
The shape detection device described in
本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、スコープ形状を精度良く検出するのに好適な形状検出装置を提供することである。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a shape detection apparatus suitable for accurately detecting the scope shape.
上記の課題を解決する本発明の一形態に係る形状検出装置は、スコープ挿入部の基端から先端に亘って複数配置され、配置箇所におけるスコープ挿入部の屈曲角度を検出する屈曲角度検出センサと、隣接する屈曲角度検出センサ間の距離の変化量を検出する距離変化検出センサと、検出された変化量を距離の初期値に加算して、隣接する屈曲角度検出センサ間の実距離を計算する実距離計算手段と、計算された各屈曲角度検出センサ間の実距離と、検出された各配置箇所における屈曲角度とを用いて、スコープ挿入部の基端から先端に至る挿入形状を計算する形状計算手段とを有したことを特徴とした装置である。 A shape detection device according to an embodiment of the present invention that solves the above-described problems is provided with a plurality of bending angle detection sensors that are arranged from the proximal end to the distal end of the scope insertion portion and detect the bending angle of the scope insertion portion at the arrangement location. The distance change detection sensor for detecting the change amount of the distance between the adjacent bending angle detection sensors and the detected change amount are added to the initial value of the distance to calculate the actual distance between the adjacent bending angle detection sensors. A shape that calculates the insertion shape from the proximal end to the distal end of the scope insertion section using the actual distance calculation means, the calculated actual distance between each bending angle detection sensor, and the detected bending angle at each placement location. And a calculating means.
本発明に係る形状検出装置によれば、距離変化検出センサを用いて各屈曲角度検出センサの相対位置を管理することにより、センサを実装する部品の経年変化や屈曲時の機械的特性等によって該相対位置が変化して挿入形状の検出精度が低下するという問題が好適に解消される。 According to the shape detection device according to the present invention, by managing the relative position of each bending angle detection sensor using the distance change detection sensor, it is possible to control the relative position of the component on which the sensor is mounted according to changes over time, mechanical characteristics during bending, and the like. The problem that the relative position changes and the detection accuracy of the inserted shape is reduced is preferably solved.
ここで、屈曲角度検出センサ及び距離変化検出センサが配置される個数は、屈曲することが多いスコープ挿入部の先端側の方が、屈曲することが少ない基端側より多くてもよい。かかる構成によれば、屈曲角度検出センサ及び距離変化検出センサを先端側で密に配置することによって形状検出の精度を高めつつ、基端側で疎に配置することによって形状計算手段の処理負担を軽減するという効果が得られる。 Here, the number of the bending angle detection sensors and the distance change detection sensors arranged may be larger on the distal end side of the scope insertion portion that is often bent than on the proximal end side that is less bent. According to such a configuration, the bending angle detection sensor and the distance change detection sensor are densely arranged on the distal end side to improve the accuracy of shape detection, and the processing load of the shape calculating means is reduced by sparsely arranging on the proximal end side. The effect of reducing is obtained.
屈曲角度検出センサは、例えば、配置箇所におけるスコープ挿入部の屈曲に伴って変形して、該変形に応じた電圧を発生する圧電センサである。 The bending angle detection sensor is, for example, a piezoelectric sensor that is deformed as the scope insertion portion is bent at the arrangement location and generates a voltage corresponding to the deformation.
距離変化検出センサは、例えば、ゲージベースの一端が隣接する屈曲角度検出センサの一方に、該ゲージベースの他端が該隣接する屈曲角度検出センサの他方に、それぞれ接着固定された歪みゲージである。 The distance change detection sensor is, for example, a strain gauge in which one end of the gauge base is bonded and fixed to one of the adjacent bending angle detection sensors, and the other end of the gauge base is bonded and fixed to the other of the adjacent bending angle detection sensors. .
スコープ挿入部は、外皮部材と、該外皮部材に覆われた、スコープ挿入部の内蔵部品を保護する管状部品とを有する構成としてもよい。この場合、屈曲角度検出センサ及び距離変化検出センサは、例えば管状部品に設けられてもよい。 The scope insertion part may be configured to include an outer skin member and a tubular part that is covered by the outer skin member and protects a built-in part of the scope insertion part. In this case, the bending angle detection sensor and the distance change detection sensor may be provided in, for example, a tubular part.
屈曲角度検出センサ及び距離変化検出センサは、例えば、内蔵部品を覆う螺旋管、該螺旋管を覆う網状管、処置具が挿入されて通される鉗子チャンネル用パイプの何れか一つの管状部品に設けられる。 The bending angle detection sensor and the distance change detection sensor are provided, for example, on any one tubular part of a spiral tube covering a built-in component, a mesh tube covering the spiral tube, and a forceps channel pipe through which a treatment instrument is inserted. It is done.
本発明に係る形状検出装置は、形状計算手段によって計算された挿入形状を画像化する挿入形状画像化手段を更に有する構成としてもよい。 The shape detection apparatus according to the present invention may further include an insertion shape imaging unit that images the insertion shape calculated by the shape calculation unit.
本発明に係る形状検出装置は、ダミーのスコープ挿入部と、該ダミーのスコープ挿入部を変形させる変形手段と、計算された挿入形状が該ダミーのスコープ挿入部で再現されるように、形状計算手段による計算結果に従って変形手段を制御して、該ダミーのスコープ挿入部を変形させる変形制御手段とを更に有する構成としてもよい。 The shape detection apparatus according to the present invention includes a dummy scope insertion unit, a deformation unit that deforms the dummy scope insertion unit, and a shape calculation so that the calculated insertion shape is reproduced by the dummy scope insertion unit. It may be configured to further include deformation control means for controlling the deformation means according to the calculation result of the means to deform the dummy scope insertion portion.
本発明によれば、スコープ形状を精度良く検出するのに好適な形状検出装置が提供される。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the suitable shape detection apparatus for detecting a scope shape accurately is provided.
以下、図面を参照して、本発明の実施形態の医療用観察システムについて説明する。 Hereinafter, a medical observation system according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本実施形態の医療用観察システム1の外観図である。図1に示されるように、医療用観察システム1は、被写体を撮影するための電子スコープ100を有している。電子スコープ100は、可撓性を有するシース(外皮)11aによって外装された可撓管11を備えている。可撓管11の先端には、硬質性を有する樹脂製筐体によって外装された先端部12が連結されている。可撓管11と先端部12との連結箇所にある湾曲部14は、可撓管11の基端に連結された手元操作部13からの遠隔操作(具体的には、湾曲操作ノブ13aの回転操作)によって屈曲自在に構成されている。この屈曲機構は、一般的な電子スコープに組み込まれている周知の機構であり、湾曲操作ノブ13aの回転操作に連動した操作ワイヤの牽引によって湾曲部14を屈曲させるように構成されている。先端部12の方向が上記操作による屈曲動作に応じて変わることにより、電子スコープ100による撮影領域が移動する。
FIG. 1 is an external view of a
図1に示されるように、医療用観察システム1は、プロセッサ200を有している。プロセッサ200は、電子スコープ100からの信号を処理する信号処理装置と、自然光の届かない体腔内を電子スコープ100を介して照明する光源装置とを一体に備えた装置である。別の実施形態では、信号処理装置と光源装置を別体で構成してもよい。
As shown in FIG. 1, the
プロセッサ200には、電子スコープ100の基端に設けられたコネクタ部10に対応するコネクタ部20が設けられている。コネクタ部20は、コネクタ部10に対応する連結構造を有し、電子スコープ100とプロセッサ200とを電気的にかつ光学的に接続するように構成されている。
The
図2は、医療用観察システム1の構成を示すブロック図である。図2に示されるように、医療用観察システム1は、所定のケーブルを介してプロセッサ200に接続されたモニタ300を有している。なお、図1においては、図面を簡略化するため、本発明に係る特徴的構成を有さないモニタ300を図示省略している。
FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration of the
図2に示されるように、プロセッサ200は、システムコントローラ202、タイミングコントローラ204を有している。システムコントローラ202は、医療用観察システム1を構成する各要素を制御する。タイミングコントローラ204は、信号の処理タイミングを調整するクロックパルスを医療用観察システム1内の各種回路に出力する。
As illustrated in FIG. 2, the
ランプ208は、ランプ電源イグナイタ206による始動後、白色光を放射する。ランプ208には、キセノンランプ、ハロゲンランプ、水銀ランプ、メタルハライドランプなどの高輝度ランプが適している。ランプ208から放射された照明光は、集光レンズ210によって集光されつつ絞り212を介して適正な光量に制限されて、LCB(light carrying bundle)102の入射端に入射する。
The lamp 208 emits white light after being started by the
絞り212には、図示省略されたアームやギヤなどの伝達機構を介してモータ214が機械的に連結している。モータ214は例えばDCモータであり、ドライバ216のドライブ制御下で駆動する。絞り212は、モニタ300に表示される映像を適正な明るさにするため、モータ214によって動作されて開度が変化して、ランプ208から放射された照明光の光量を開度に応じて制限する。適正とされる映像の明るさの基準は、術者によるフロントパネル218の輝度調節操作に応じて設定変更される。なお、ドライバ216を制御して輝度調整を行う調光回路は周知の回路であり、本明細書においては省略することとする。
A
LCB102の入射端に入射した照明光は、LCB102の内部を全反射を繰り返すことによって伝播する。LCB102を伝播した照明光は、電子スコープ100の先端に配されたLCB102の射出端から射出する。LCB102の射出端から射出した照明光は、配光レンズ104を介して被写体を照明する。被写体からの反射光は、対物レンズ106を介して固体撮像素子108の受光面上で光学像を結ぶ。
Illumination light incident on the incident end of the
固体撮像素子108は、例えばベイヤ型画素配置を有する単板式カラーCCDであり、受光面上の各画素で結像した光学像を光量に応じた電荷として蓄積して、R、G、Bの各色に応じた信号に変換する。変換された信号は、プリアンプ110によって増幅されてドライバ信号処理回路112に入力する。
The solid-
ドライバ信号処理回路112は、タイミングコントローラ204のクロックパルスに従って、固体撮像素子108をプロセッサ200側で処理される映像のフレームレートに同期したタイミングで駆動制御する。メモリ114には、電子スコープ100の固有情報(例えば固体撮像素子108の画素数や感度、対応可能なレート、或いは型番など)が格納されている。ドライバ信号処理回路112は、メモリ114にアクセスして電子スコープ100の固有情報を読み出す。
The driver
ドライバ信号処理回路112は、メモリ114から読み出された固有情報をシステムコントローラ202に、固体撮像素子108の出力信号を信号処理回路220に、それぞれ出力する。ドライバ信号処理回路112とシステムコントローラ202又は信号処理回路220との間には、フォトカップラなどを使用した絶縁回路(不図示)が配置されている。すなわち、電子スコープ100とプロセッサ200は、電気的に絶縁されている。
The driver
システムコントローラ202は、ドライバ信号処理回路112から出力された上記固有情報に基づいて各種演算を行い、制御信号を生成する。システムコントローラ202は、生成された制御信号を用いて、プロセッサ200に接続中の電子スコープに適した処理がされるようにプロセッサ200内の各種回路の動作やタイミングを制御する。なお、システムコントローラ202は、電子スコープの型番と、この型番の電子スコープに適した制御情報とを対応付けたテーブルを有した構成としてもよい。この場合、システムコントローラ202は、対応テーブルの制御情報を参照して、プロセッサ200に接続中の電子スコープに適した処理がされるようにプロセッサ200内の各種回路の動作やタイミングを制御する。
The
信号処理回路220は、ドライバ信号処理回路112を介して出力された固体撮像素子108の出力信号に、クランプ、ニー、γ補正、補間処理、AGC(Auto Gain Control)、AD変換等の所定の信号処理を施して、図示省略されたフレームメモリにフレーム単位でバッファリングする。バッファリングされた信号は、タイミングコントローラ204によって制御されたタイミングでフレームメモリから掃き出されて、NTSC(National Television System Committee)やPAL(Phase Alternating Line)等の所定の規格に準拠した映像信号に変換される。変換された映像信号がモニタ300に順次入力することにより、モニタ300に、被写体のカラー画像が表示される。
The
次に、体腔内に挿入された電子スコープ100の形状を検出する形状検出処理について説明する。電子スコープ100は、可撓管11から先端部12に至る部分が体腔内に挿入される。このうち、先端部12は、前述したように、硬質性を有する樹脂製筐体であるため、体腔内に挿入されても実質的に形状が変わらない(すなわち、形状が既知である)。また、湾曲部14の湾曲量(別の言い方をすると、先端部12の向き)は、湾曲操作ノブ13aの回転操作量から既知である。よって、未知である可撓管11の形状を検出することができれば、可撓管11から先端部12に至る挿入部分全体の形状検出が達成される。
Next, a shape detection process for detecting the shape of the
図3は、可撓管11の内部構造を模式的に示す図である。図3に示されるように、可撓管11は、内蔵物を保護するための多層構造を有している。内蔵物には、例えば、LCB102や、処置具が挿入されて通される鉗子チャンネル用パイプ、ポンプから掃き出された空気又はタンクから噴出された洗浄水が送り出される送気送水用パイプ、固体撮像素子108用の駆動信号や固体撮像素子108の出力信号を伝送する信号ケーブル等がある。この多層構造は、内蔵物を収容する二重の螺旋管(内螺旋管11bと外螺旋管11c)を備えている。二重の螺旋管は、内螺旋管11bの外面と外螺旋管11cの内面とが密接するように同軸に配置されている。外螺旋管11cの外面には、例えばステンレス鋼細線材を編組して構成された網状管11dが被覆されている。網状管11dの外面(可撓管11の最外装部分)には、例えばポリエチレン樹脂やフッ素樹脂等からなるチューブ状のシース11aが被覆されている。
FIG. 3 is a diagram schematically showing the internal structure of the
図4は、図3の領域Aを拡大して示す図である。図4に示されるように、網状管11dには、圧電センサPZT(図4中、黒丸図形)が複数埋め込まれている。隣接する全ての圧電センサPZTの間に、歪みゲージSG(図4中、コイル状図形)が配置されている。歪みゲージSGを構成するゲージベースの一端は、二つの圧電センサPZTの一方に、ゲージベースの他端は、二つの圧電センサPZTの他方に、それぞれ接着固定されている。圧電センサPZTは、網状管11dを構成する網の交差部分に埋め込んでもよく、又は非交差部分(例えば隣接する交差部分の中間位置付近)に埋め込んでもよい。圧電センサPZTの埋設間隔は、要求される性能(例えば電子スコープ100の形状検出精度)とリソース(例えばプロセッサ200の演算処理能力、メモリサイズ)とを考慮して適宜設定される。圧電センサPZTの埋設間隔を短く設定するほど(埋設数を増やすほど)電子スコープ100の形状検出精度が向上する。圧電センサPZTの埋設間隔を長く設定するほど(埋設数を減らすほど)形状検出処理に費やすリソースが削減する。
FIG. 4 is an enlarged view of region A in FIG. As shown in FIG. 4, a plurality of piezoelectric sensors PZT (black circles in FIG. 4) are embedded in the
図5は、プロセッサ200が有する形状検出回路222によって実行される形状検出処理を示すフローチャートである。なお、以降の本明細書中の説明並びに図面において、処理ステップは「S」と省略して記す。
FIG. 5 is a flowchart showing a shape detection process executed by the
図6は、図5の形状検出処理を説明するための図である。本実施形態の医療用観察システム1が検出する形状は、可撓管11の三次元形状であるが、図6を用いた説明では、便宜上、可撓管11の二次元形状に置き換える。当該説明において、網状管11dには、n個の圧電センサPZTi(i=1〜n)とm(m=n−1)個の歪みゲージSGj(j=1〜m)が網状管11dの長手方向に線状にだけ配置されているものとする。また、圧電センサPZTi、歪みゲージSGjは、i、jの数字が小さいほど可撓管11の基端側に配置され、i、jの数字が大きいほど可撓管11の先端側に配置されているものとする。
FIG. 6 is a diagram for explaining the shape detection process of FIG. The shape detected by the
図5の形状検出処理は、例えばフロントパネル218の操作によって実行が開始される。形状検出回路222は、図5の形状検出処理の実行開始と共に、パラメータの初期化(i、j=1)を行う(S1)。
The shape detection process in FIG. 5 is started by an operation of the
電子スコープ100が体腔内に挿入されて可撓管11が屈曲すると、可撓管11の内部に配置された網状管11dも同様に屈曲する。各圧電センサPZTiは、網状管11dの屈曲に伴って変形して、変形に応じた電圧を発生する。形状検出回路222は、各圧電センサPZTiが発生した電圧値を検知して、メモリ224に格納する(S2)。
When the
網状管11dは、可撓性が担保されるように材料の選択又は形状の設計がされている。このため、網状管11dは、可撓管11の屈曲に伴って、網自体が僅かに伸縮したり、網目の形が変わる(交差する網同士の相対位置が変わり、図4中菱形の網目が例えば縦方向又は横方向若しくは斜め方向に潰れたり、菱形が全体的に拡大し又は縮小する)ように変形することがある。このような網状管11dの変形に伴って、隣接する圧電センサPZTi間の距離は変化する。形状検出回路222は、圧電センサPZTi間の距離変化に応じた各歪みゲージSGjの抵抗値変化を検知して、メモリ224に格納する(S3)。なお、図2においては、図面を明瞭にする便宜上、形状検出回路222と圧電センサPZTi又は歪みゲージSGjとの結線を図示省略している。
The
形状検出回路222は、圧電センサPZTiの変形量(屈曲角度)と発生電圧値との関係を示す第一の関数を保持している。また、歪みゲージSGjの抵抗変化量と歪み量との関係を示す第二の関数を保持している。形状検出回路222は、以降の処理において、メモリ224に格納されている各圧電センサPZTiの発生電圧値データ、各歪みゲージSGjの抵抗変化量データを用いて、第一、第二の関数を計算して、体腔内に挿入された電子スコープ100の形状を検出する。
具体的には、形状検出回路222は、可撓管11の最も基端側に埋設された圧電素子PZT1の位置(x1、θ1)を所定の基準位置に設定する(S4)。形状検出回路222は、第一の関数を用いて、圧電素子PZT1の発生電圧値データから、圧電素子PZT1の埋設箇所の網状管11dの屈曲角度を計算する(S5)。形状検出回路222は、次いで、第二の関数を用いて、圧電素子PZT1に接着固定された歪みゲージSG1の抵抗変化量データから、圧電素子PZT1からPZT2までの距離D1を計算する(S6)。距離D1は、圧電素子PZT1とPZT2との初期的な距離(すなわち、歪みゲージSG1に歪みが生じていない状態の距離)に、抵抗変化量データから計算される歪み量を加算した値である。形状検出回路222は、位置(x1、θ1)と距離D1から、圧電素子PZT2の位置(x2、θ2)を計算する(S7)。
Specifically, the
形状検出回路222は、i=nであるか否かを判定する(S8)。i≠nである場合は(S8:NO)、i、jが共に1だけインクリメントされて(S9)、S5〜S8の処理が繰り返し実行される。i=nである場合は(S8:YES)、図6に示されるような、圧電素子PZT1の埋設箇所から圧電素子PZTnの埋設箇所までの網状管11dの形状を表現する網状管形状データが計算されたため、処理はS10に進む。
The
湾曲操作ノブ13aの回転操作量は、例えば図示省略された光学式エンコーダによって検出される。また、形状検出回路222は、湾曲操作ノブ13aの回転操作量と湾曲部14の湾曲量との関係を示す第三の関数を保持している。S10の処理では、形状検出回路222は、第三の関数を用いて、湾曲操作ノブ13aの回転操作量から湾曲部14の湾曲量を計算する。
The rotation operation amount of the bending
S11の処理では、形状検出回路222は、シース11aのテクスチャを網状管形状データで表現される線画に貼り付けて、可撓管11の形状モデルを生成する。形状検出回路222は、更に、可撓管11の形状モデルの先端に、湾曲部14の湾曲量に応じた方向に向いた先端部12のテクスチャモデルを足し合わせる。形状検出回路222は、このように復元された挿入形状画像のデータを信号処理回路220に出力して(S12)、図5の形状検出処理を終了させる。信号処理回路220は、挿入形状画像のデータを用いて、挿入形状画像が観察画像と並列に又は小画面でモニタ300に表示されるように画像処理を行う。なお、図5の形状検出処理は、モニタ300に表示される挿入形状画像を更新するため、例えば所定のタイミング後に再度実行される。
In the process of S11, the
本実施形態の医療用観察システム1によれば、歪みゲージSGを用いて各圧電センサPZTの相対位置を管理することにより、センサを実装する部品の経年変化や屈曲時の機械的特性等によって該相対位置が変化して挿入形状の検出精度が低下するという問題が好適に解消される。術者は、高精度に検出された挿入形状画像をモニタ300越しに確認することによって、挿入部分の湾曲状態や体腔内における位置を正確に把握して、電子スコープ100を大腸等の下部消化管に円滑に挿入させることができる。
According to the
以上が本発明の実施形態の説明である。本発明は、上記の構成に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲において様々な変形が可能である。例えば圧電センサPZT及び歪みゲージSGは、鉗子チャンネル用パイプや内螺旋管11b、外螺旋管11c等の可撓性を有する他の管状部品に実装されてもよい。
The above is the description of the embodiment of the present invention. The present invention is not limited to the above-described configuration, and various modifications can be made within the scope of the technical idea of the present invention. For example, the piezoelectric sensor PZT and the strain gauge SG may be mounted on another tubular component having flexibility such as a forceps channel pipe, the
例えば、圧電センサPZTの配置間隔は、一定間隔に限らない。圧電センサPZTは、例えば湾曲部14近傍(先端側)の比較的屈曲しやすい箇所では検出精度を高めるために密に配置され、屈曲が比較的少ない基端側ではプロセッサ200の処理負担を軽減するために疎に配置されてもよい。
For example, the arrangement interval of the piezoelectric sensors PZT is not limited to a fixed interval. The piezoelectric sensors PZT are densely arranged in order to improve detection accuracy, for example, at a relatively easily bent portion near the bending portion 14 (on the distal end side), and reduce the processing load on the
圧電センサPZT及び歪みゲージSGによる測定値は、無線(例えばRFID:Radio Frequency IDentification)によって検知できるようにしてもよい。 The measurement values by the piezoelectric sensor PZT and the strain gauge SG may be detected by radio (for example, RFID: Radio Frequency IDentification).
電子スコープ100の挿入形状は、本実施形態では表示画面内で仮想的に再現しているが、別の実施形態では物理的に再現してもよい。図7は、別の実施形態において用いられる、電子スコープ100の挿入形状を物理的に再現する挿入形状再現装置400の構成を模式的に示す図である。
The insertion shape of the
図7に示されるように、挿入形状再現装置400は、可撓管11から先端部12に至る挿入部分に近似した形状のダミースコープ410を有している。ダミースコープ410は、例えばシース11aと同質の材料で構成されており、可撓性を有している。ダミースコープ410の基端から先端に至る上側面及び下側面には、複数の当て付け部材420がダミースコープ410に当て付いた位置で支持されている。当て付け部材420は、ダミースコープ410の上側面又は下側面を押すことによってダミースコープ410を変形させるように、上下動自在に構成されている。
As shown in FIG. 7, the insertion shape reproduction device 400 includes a
形状検出回路222は、図5のS11及びS12の処理の代わりに、各当て付け部材420を制御してダミースコープ410を変形させる。すなわち、形状検出回路222は、網状管形状データ又は湾曲部14の湾曲量を基に各当て付け部材420の移動量を計算する。各当て付け部材420は、計算結果に従って上下動してダミースコープ410を変形させる。これにより、網状管形状データ及び湾曲部14の湾曲量に対応する形状がダミースコープ410によって再現される。
The
当て付け部材420の代替として、ダミースコープ410の内部をER(Electrorheological Fluid)流体やMR(Magnetorheological Fluid)流体等で充填してもよい。この場合、外部電圧が流体に印加されると流体の粘度が高くなり、半固体化した流体がダミースコープ410を網状管形状データに対応する形状で保持することとなる。
As an alternative to the abutting
1 医療用観察システム
11 可撓管
11d 網状管
100 電子スコープ
200 プロセッサ
222 形状検出回路
PZT 圧電センサ
SG 歪みゲージ
DESCRIPTION OF
Claims (8)
隣接する前記屈曲角度検出センサ間の距離の変化量を検出する距離変化検出センサと、
検出された前記変化量を前記距離の初期値に加算して、前記隣接する屈曲角度検出センサ間の実距離を計算する実距離計算手段と、
計算された各前記屈曲角度検出センサ間の実距離と、検出された各前記配置箇所における前記屈曲角度とを用いて、前記スコープ挿入部の前記基端から前記先端に至る挿入形状を計算する形状計算手段と、
を有することを特徴とする形状検出装置。 A bending angle detection sensor that is arranged in plural from the proximal end to the distal end of the scope insertion portion, and detects the bending angle of the scope insertion portion at the arrangement location;
A distance change detection sensor for detecting a change in distance between the adjacent bending angle detection sensors;
An actual distance calculation means for calculating the actual distance between the adjacent bending angle detection sensors by adding the detected amount of change to the initial value of the distance;
A shape for calculating an insertion shape from the base end to the distal end of the scope insertion portion by using the calculated actual distance between the bending angle detection sensors and the detected bending angle at each of the placement positions. Calculation means;
A shape detection apparatus comprising:
外皮部材と、
前記外皮部材に覆われた、前記スコープ挿入部の内蔵部品を保護する管状部品と、
を有し、
前記屈曲角度検出センサ及び前記距離変化検出センサは、前記管状部品に設けられたことを特徴とする、請求項1から請求項4の何れか一項に記載の形状検出装置。 The scope insertion part is
A skin member;
A tubular part that is covered with the outer skin member and protects a built-in part of the scope insertion portion;
Have
The shape detection apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein the bending angle detection sensor and the distance change detection sensor are provided in the tubular part.
を更に有することを特徴とする、請求項1から請求項6の何れか一項に記載の形状検出装置。 An insertion shape imaging means for imaging the calculated insertion shape;
The shape detection apparatus according to claim 1, further comprising:
前記ダミーのスコープ挿入部を変形させる変形手段と、
計算された前記挿入形状が前記ダミーのスコープ挿入部で再現されるように、前記形状計算手段による計算結果に従って前記変形手段を制御して、該ダミーのスコープ挿入部を変形させる変形制御手段と、
を更に有することを特徴とする、請求項1から請求項6の何れか一項に記載の形状検出装置。 A dummy scope insert,
Deformation means for deforming the dummy scope insertion portion;
Deformation control means for controlling the deformation means according to the calculation result by the shape calculation means to deform the dummy scope insertion section so that the calculated insertion shape is reproduced by the dummy scope insertion section,
The shape detection apparatus according to claim 1, further comprising:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009214390A JP2011062291A (en) | 2009-09-16 | 2009-09-16 | Shape detector |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009214390A JP2011062291A (en) | 2009-09-16 | 2009-09-16 | Shape detector |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2011062291A true JP2011062291A (en) | 2011-03-31 |
Family
ID=43949200
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2009214390A Withdrawn JP2011062291A (en) | 2009-09-16 | 2009-09-16 | Shape detector |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2011062291A (en) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013040820A (en) * | 2011-08-12 | 2013-02-28 | Ohbayashi Corp | Mode analysis method, mode analysis system, displacement measuring method, and displacement measurement system |
WO2013065606A1 (en) * | 2011-10-31 | 2013-05-10 | オリンパス株式会社 | Tubular insertion device |
GB2497518A (en) * | 2011-12-08 | 2013-06-19 | Haemoband Surgical Ltd | Elongate probe with at least one bend sensor |
JP2017083351A (en) * | 2015-10-29 | 2017-05-18 | 国立大学法人鳥取大学 | Pressure sensor, surgical instrument, and surgical device |
DE102016006423A1 (en) * | 2016-05-31 | 2017-11-30 | OLYMPUS Winter & lbe GmbH | Optical unit, surgical instrument and method for measuring deformation of an optical unit |
WO2018122946A1 (en) * | 2016-12-27 | 2018-07-05 | オリンパス株式会社 | Shape acquisition method and control method for medical manipulator |
-
2009
- 2009-09-16 JP JP2009214390A patent/JP2011062291A/en not_active Withdrawn
Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013040820A (en) * | 2011-08-12 | 2013-02-28 | Ohbayashi Corp | Mode analysis method, mode analysis system, displacement measuring method, and displacement measurement system |
WO2013065606A1 (en) * | 2011-10-31 | 2013-05-10 | オリンパス株式会社 | Tubular insertion device |
JP2013094337A (en) * | 2011-10-31 | 2013-05-20 | Olympus Corp | Tubular insertion device |
CN103906459A (en) * | 2011-10-31 | 2014-07-02 | 奥林巴斯株式会社 | Tubular insertion device |
US9086340B2 (en) | 2011-10-31 | 2015-07-21 | Olympus Corporation | Tubular insertion device |
GB2497518A (en) * | 2011-12-08 | 2013-06-19 | Haemoband Surgical Ltd | Elongate probe with at least one bend sensor |
JP2017083351A (en) * | 2015-10-29 | 2017-05-18 | 国立大学法人鳥取大学 | Pressure sensor, surgical instrument, and surgical device |
DE102016006423A1 (en) * | 2016-05-31 | 2017-11-30 | OLYMPUS Winter & lbe GmbH | Optical unit, surgical instrument and method for measuring deformation of an optical unit |
WO2018122946A1 (en) * | 2016-12-27 | 2018-07-05 | オリンパス株式会社 | Shape acquisition method and control method for medical manipulator |
US11478306B2 (en) | 2016-12-27 | 2022-10-25 | Olympus Corporation | Shape acquiring method and controlling method for medical manipulator |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US20090105538A1 (en) | Endoscope System | |
US8690760B2 (en) | Endoscope including a multifunction conductor | |
JP2011062291A (en) | Shape detector | |
US20070293720A1 (en) | Endoscope assembly and method of viewing an area inside a cavity | |
JP2007319622A (en) | Endoscope system | |
US20170127920A1 (en) | Endoscope | |
US11317790B2 (en) | Flexible tube insertion device, insertion control device, and insertion method | |
US20200121163A1 (en) | Flexible tube insertion apparatus, insertion control apparatus, and flexible tube insertion support method | |
JPWO2011099322A1 (en) | Electronic endoscope system | |
JP2006218027A (en) | Endoscope apparatus | |
US20210093224A1 (en) | Endoscope system and propulsion method for insertion section | |
CN105072970A (en) | Relative position detection system for tube-like device, and endoscope device | |
US10517461B2 (en) | Flexible tube insertion apparatus | |
JP6150579B2 (en) | Insertion device | |
JP4323515B2 (en) | Endoscope system | |
JP2011176671A (en) | Imaging system | |
US11842815B2 (en) | Endoscope system, processor, diagnostic support method, and computer program | |
US11213186B2 (en) | Endoscope apparatus and image processing apparatus | |
JP5160619B2 (en) | Endoscope shape detection device | |
JP4406181B2 (en) | Endoscope device | |
JP6745171B2 (en) | Endoscope | |
JP4616322B2 (en) | Endoscope device | |
JPH0515486A (en) | Endoscope | |
JP2006136664A (en) | Endoscope shape detecting device | |
JP3756848B2 (en) | Endoscope |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20121204 |