JP2021191313A - 内視鏡システム及び内視鏡システムの作動方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】内視鏡画像の色及び模様のうちの少なくとも一方を加工した画像による観察を行う際の安全性を確保することが可能な内視鏡システム等を提供する。【解決手段】内視鏡システムは、第1及び第2の照明光のうちのいずれかを発生する光源部と、被写体を撮像して画像を得る撮像部と、第1の照明光により照明された被写体を撮像して得られた画像を表示させる第1の観察モード、及び、第2の照明光により照明された被写体を撮像して得られた画像の色及び模様のうちの少なくとも一方を加工した画像を表示させる第2の観察モードのうちのいずれかに設定するための指示を行うことが可能な切替指示部と、撮像部が設けられた内視鏡の先端部の動きを検出する動き検出部と、内視鏡の先端部の動きに起因する危険な状態が発生するおそれがある場合に、第2の観察モードに設定するための指示を無効にする制御部と、を有する。【選択図】図1
Description
本発明は、内視鏡システム及び内視鏡システムの作動方法に関し、特に、生体組織の観察に用いられる内視鏡システム及び内視鏡システムの作動方法に関するものである。
医療分野の内視鏡観察においては、被検体内に存在する異常部位の診断を支援するための技術として、例えば、当該被検体内に存在する生体組織を含む被写体を撮像して得られた内視鏡画像に対して処理を施すことにより、当該内視鏡画像に含まれる異常部位を特定可能な色及び/または模様を有する診断支援画像を生成して表示させる技術が従来知られている。
具体的には、例えば、特許文献1には、RGBの面順次光が照射された被写体を電子内視鏡で撮像して得られた内視鏡画像に対して処理を施すことにより、当該内視鏡画像に設定された関心領域におけるIHb(ヘモグロビンインデックス)の値の分布状態に応じた擬似カラー画像を生成して表示させる構成が開示されている。
ここで、前述の診断支援画像は、一般的に、被写体の解剖学的特徴及び/または解剖学的位置を把握することが困難な表示態様で表示される。そのため、例えば、前述の診断支援画像が表示されている状態においては、術者等のユーザによる内視鏡の操作に起因する生体組織の偶発的な損傷が発生し易くなるおそれがある、という問題点が生じる。
しかし、特許文献1には、前述の問題点を解消可能な手法について特に開示等されていない。そのため、特許文献1に開示された構成によれば、内視鏡画像の色及び模様のうちの少なくとも一方を加工した画像による観察を行う際の安全性を確保することができない、という前述の問題点に応じた課題が生じている。
本発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであり、内視鏡画像の色及び模様のうちの少なくとも一方を加工した画像による観察を行う際の安全性を確保することが可能な内視鏡システム及び内視鏡システムの作動方法を提供することを目的としている。
本発明の一態様の内視鏡システムは、被検体の内部に存在する被写体を照明するための照明光として、第1の照明光及び第2の照明光のうちのいずれかを発生するように構成された光源部と、前記照明光により照明された被写体を撮像して画像を得るように構成された撮像部と、前記被写体を観察する際の観察モードを、前記第1の照明光により照明された前記被写体を撮像して得られた第1の画像を表示装置に表示させる第1の観察モード、及び、前記第2の照明光により照明された前記被写体を撮像して得られた第2の画像の色及び模様のうちの少なくとも一方を加工した第3の画像を前記表示装置に表示させる第2の観察モードのうちのいずれかに設定するための指示を行うことが可能な切替指示部と、前記第1の画像または前記第2の画像に基づき、前記撮像部が設けられた内視鏡の先端部の動きを検出するように構成された動き検出部と、前記動き検出部の検出結果に基づき、前記観察モードが前記第1の観察モードから前記第2の観察モードへ切り替わる直前における前記内視鏡の先端部の動きに起因する危険な状態が発生するおそれがあることを検出した場合に、前記切替指示部においてなされた前記観察モードを前記第2の観察モードに設定するための指示を無効にするように構成された制御部と、を有する。
本発明の一態様の内視鏡システムの作動方法は、光源部が、被検体の内部に存在する被写体を照明するための照明光として、第1の照明光及び第2の照明光のうちのいずれかを発生し、撮像部が、前記照明光により照明された被写体を撮像して画像を取得し、切替指示部が、前記被写体を観察する際の観察モードを、前記第1の照明光により照明された前記被写体を撮像して得られた第1の画像を表示装置に表示させる第1の観察モード、及び、前記第2の照明光により照明された前記被写体を撮像して得られた第2の画像の色及び模様のうちの少なくとも一方を加工した第3の画像を前記表示装置に表示させる第2の観察モードのうちのいずれかに設定するための指示を行い、動き検出部が、前記第1の画像または前記第2の画像に基づき、前記撮像部が設けられた内視鏡の先端部の動きを検出し、制御部が、前記動き検出部の検出結果に基づき、前記観察モードが前記第1の観察モードから前記第2の観察モードへ切り替わる直前における前記内視鏡の先端部の動きに起因する危険な状態が発生するおそれがあることを検出した場合に、前記切替指示部においてなされた前記観察モードを前記第2の観察モードに設定するための指示を無効にする。
本発明における内視鏡システム及び内視鏡システムの作動方法によれば、内視鏡画像の色及び模様のうちの少なくとも一方を加工した画像による観察を行う際の安全性を確保することができる。
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ説明を行う。
図1から図7は、本発明の実施形態に係るものである。
内視鏡システム1は、図1に示すように、被検体内に挿入可能であるとともに、当該被検体内に存在する生体組織等の被写体を撮像して得られた内視鏡画像を出力するように構成された内視鏡2と、内視鏡2の内部に挿通配置されたライトガイド7を介して当該被写体の観察に用いられる照明光を供給するように構成された光源装置3と、内視鏡2から出力される内視鏡画像に応じた表示画像を出力するための動作を行うように構成されたプロセッサ4と、プロセッサ4から出力される表示画像等を画面上に表示するように構成された表示装置5と、を有している。図1は、実施形態に係る内視鏡システムの要部の構成を示す図である。
内視鏡2は、被検体内に挿入可能な細長形状に形成された挿入部2aと、挿入部2aの基端側に設けられた操作部2bと、を有している。また、内視鏡2は、例えば、撮像部21(後述)から出力される内視鏡画像等の伝送に用いられる信号線が内蔵されたユニバーサルケーブル(不図示)を介し、プロセッサ4に着脱可能に接続されるように構成されている。また、内視鏡2は、ライトガイド7の少なくとも一部が内蔵されたライトガイドケーブル(不図示)を介し、光源装置3に着脱可能に接続されるように構成されている。
挿入部2aの先端部2cには、被検体内の生体組織等の被写体を撮像するための撮像部21と、ライトガイド7の出射端部と、ライトガイド7により伝送された照明光を被写体へ照射する照明光学系22と、が設けられている。
撮像部21は、照明光学系22を経た照明光により照明された被写体を撮像して内視鏡画像を生成するとともに、当該生成した内視鏡画像をプロセッサ4へ出力するように構成されている。すなわち、撮像部21は、照明光学系22を経た照明光が照明された被写体を撮像して内視鏡画像を得るように構成されている。また、撮像部21は、対物光学系21aと、撮像素子21bと、アナログフロントエンド(以降、AFEと略記する)21cと、を有して構成されている。
対物光学系21aは、例えば、レンズ等の光学素子を有し、照明光学系22を経た照明光により照明された被写体から発せられる戻り光(反射光)を結像するように構成されている。
撮像素子21bは、例えば、CCDまたはCMOSのようなイメージセンサを具備して構成されている。また、撮像素子21bの撮像面には、対物光学系21aから入射した戻り光を赤色、緑色及び青色の3色に分光するための原色ベイヤー配列のカラーフィルタと、当該カラーフィルタを通過した光を撮像するためにマトリクス状に配設された複数の画素と、が設けられている。また、撮像素子21bは、対物光学系21aにより結像された戻り光を撮像することにより撮像信号を生成し、当該生成した撮像信号をAFE21cへ出力するように構成されている。また、撮像素子21bは、プロセッサ4から出力される制御信号に応じた動作を行うように構成されている。
AFE21cは、撮像素子21bから出力される撮像信号に対してノイズ低減処理及びA/D変換処理等の所定の信号処理を施すことにより内視鏡画像(内視鏡画像データ)を生成し、当該生成した内視鏡画像をプロセッサ4へ出力するように構成されている。
操作部2bは、ユーザが把持して操作することが可能な形状を具備して構成されている。また、操作部2bには、ユーザの入力操作に応じた指示をプロセッサ4に対して行うことが可能な1つ以上のスイッチを具備して構成されたスコープスイッチ23が設けられている。具体的には、スコープスイッチ23には、例えば、ユーザの操作に応じ、内視鏡システム1の観察モードを通常観察モードまたは診断支援モードのいずれかに設定する(切り替える)ための指示を行うことが可能な観察モード切替スイッチ(不図示)が設けられている。また、スコープスイッチ23には、例えば、ユーザの操作に応じ、内視鏡2により被写体を撮像して得られた内視鏡画像を静止画像として記録させるためのレリーズ指示を行うことが可能なレリーズスイッチ(不図示)が設けられている。
すなわち、スコープスイッチ23は、切替指示部としての機能を具備し、内視鏡2により撮像された被写体を観察する際の(内視鏡システム1の)観察モードを、内視鏡画像WDI(後述)を表示装置5に表示させる通常観察モード、及び、内視鏡画像SDI(後述)の色及び模様のうちの少なくとも一方を加工した診断支援画像SDS(後述)を表示装置5に表示させる診断支援モードのうちのいずれかに設定するための指示を行うことができるように構成されている。
光源装置3は、光源部としての機能を有し、被検体内に存在する被写体を照明するための照明光として、照明光WL及び照明光SL(いずれも後述)のうちのいずれかを発生する発生するように構成されている。また、光源装置3は、発光部31と、合波器32と、集光レンズ33と、光源制御部34と、を有して構成されている。
発光部31は、青色光源31aと、緑色光源31bと、赤色光源31cと、狭帯域光源31dと、を有して構成されている。
青色光源31aは、例えば、青色LED等の発光素子を有して構成されている。また、青色光源31aは、青色域に強度を有する青色光(以降、Bb光と称する)を発生するように構成されている。具体的には、青色光源31aは、例えば、図2に示すように、400nm〜500nmの波長帯域に強度を有する光をBb光として発生するよう構成されている。また、青色光源31aは、光源制御部34から供給される光源駆動信号に応じて発光または消光するように構成されている。また、青色光源31aは、光源制御部34から供給される光源駆動信号に応じた発光光量で発光するように構成されている。図2は、実施形態に係る内視鏡システムの光源装置から発せられる光の波長帯域の一例を示す図である。
緑色光源31bは、例えば、緑色LED等の発光素子を有して構成されている。また、緑色光源31bは、緑色域に強度を有する緑色光(以降、Bg光と称する)を発生するように構成されている。具体的には、緑色光源31bは、例えば、図2に示すように、500nm〜600nmの波長帯域に強度を有する光をBg光として発生するよう構成されている。また、緑色光源31bは、光源制御部34から供給される光源駆動信号に応じて発光または消光するように構成されている。また、緑色光源31bは、光源制御部34から供給される光源駆動信号に応じた発光光量で発光するように構成されている。
赤色光源31cは、例えば、赤色LED等の発光素子を有して構成されている。また、赤色光源31cは、赤色域に強度を有する赤色光(以降、Br光と称する)を発生するように構成されている。具体的には、赤色光源31cは、例えば、図2に示すように、600nm〜700nmの波長帯域に強度を有する光をBr光として発生するよう構成されている。また、赤色光源31cは、光源制御部34から供給される光源駆動信号に応じて発光または消光するように構成されている。また、赤色光源31cは、光源制御部34から供給される光源駆動信号に応じた発光光量で発光するように構成されている。
狭帯域光源31dは、例えば、青色LED等の発光素子を有して構成されている。また、狭帯域光源31dは、青色域に強度を有するとともにBb光よりも狭い波長帯域を有する狭帯域光(以降、Nb光と称する)を発生するように構成されている。具体的には、狭帯域光源31dは、例えば、図2に示すように、中心波長が465nm付近に設定されかつBb光よりも狭い波長帯域を有する光をNb光として発生するよう構成されている。すなわち、Nb光の中心波長は、図3に例示するような血漿の吸光特性におけるピーク波長に一致するまたは略一致する波長として設定されている。また、狭帯域光源31dは、光源制御部34から供給される光源駆動信号に応じて発光または消光するように構成されている。また、狭帯域光源31dは、光源制御部34から供給される光源駆動信号に応じた発光光量で発光するように構成されている。図3は、血漿の吸光特性の一例を示す図である。
なお、本実施形態においては、Nb光の中心波長が、415nmから495nmまでの範囲に属するいずれかの波長に設定されていればよい。
合波器32は、発光部31から発せられた各光を合波して集光レンズ33に入射させることができるように構成されている。
集光レンズ33は、合波器32を経て入射した光を集光してライトガイド7の入射端部へ出射するように構成されている。
光源制御部34は、例えば、制御回路及びドライブ回路等を具備して構成されている。また、光源制御部34は、プロセッサ4から出力される制御信号に応じ、発光部31の各光源を駆動させるための光源駆動信号を生成して出力するように構成されている。
プロセッサ4は、画像処理部41と、表示制御部42と、入力I/F(インターフェース)43と、制御部44と、を有して構成されている。
画像処理部41は、例えば、画像処理回路等を具備して構成されている。また、画像処理部41は、内視鏡2から出力される内視鏡画像に対してホワイトバランス調整及びガンマ補正等の画像処理を施すとともに、当該画像処理を施した内視鏡画像を表示制御部42及び制御部44へ出力するように構成されている。
表示制御部42は、例えば、表示制御回路等を具備して構成されている。また、表示制御部42は、制御部44から出力される制御信号に応じた表示画像を表示装置5へ出力するための動作を行うように構成されている。また、表示制御部42は、演算部42aと、表示画像生成部42bと、を有して構成されている。
演算部42aは、画像処理部41を経て出力される内視鏡画像を用いた演算処理を行うように構成されている。なお、演算部42aにより行われる処理の具体例については、後程説明する。
表示画像生成部42bは、演算部42aの演算処理により得られた処理結果に基づいて画像処理部41を経て出力される内視鏡画像の色及び模様のうちの少なくとも一方を加工することにより、当該内視鏡画像に含まれる異常部位を特定可能な視覚情報を有する診断支援画像を生成するための処理を行うように構成されている。なお、表示画像生成部42bにより行われる処理の具体例については、後程説明する。
入力I/F43には、ユーザの入力操作に応じた指示を制御部44に対して行うことが可能な1つ以上のスイッチが設けられている。具体的には、入力I/F43には、例えば、ユーザの操作に応じ、内視鏡システム1の観察モードを通常観察モードまたは診断支援モードのいずれかに設定する(切り替える)ための指示を行うことが可能な観察モード切替スイッチ(不図示)が設けられている。また、入力I/F43には、例えば、ユーザの操作に応じ、内視鏡2により被写体を撮像して得られた内視鏡画像を静止画像として記録させるためのレリーズ指示を行うことが可能なレリーズスイッチ(不図示)が設けられている。
すなわち、入力I/F43は、切替指示部としての機能を具備し、内視鏡2により撮像された被写体を観察する際の(内視鏡システム1の)観察モードを、内視鏡画像WDIを表示装置5に表示させる通常観察モード、及び、内視鏡画像SDIの色及び模様のうちの少なくとも一方を加工した診断支援画像SDSを表示装置5に表示させる診断支援モードのうちのいずれかに設定するための指示を行うことができるように構成されている。
制御部44は、例えば、制御回路等を具備して構成されている。また、制御部44は、スコープスイッチ23または入力I/F43において行われた指示に応じた動作を行うように構成されている。また、制御部44は、撮像素子21bの動作を制御するための制御信号を生成して出力するように構成されている。また、制御部44は、光源制御部34を介して発光部31の各光源の動作を制御するための制御信号を生成して出力するように構成されている。また、制御部44は、画像記録部44aと、動き検出部44bと、を有して構成されている。
画像記録部44aは、画像処理部41を経て出力される内視鏡画像を動き検出用画像として記録するための動作を行うように構成されている。また、画像記録部44aは、レリーズ指示が行われた際に、画像処理部41を経て出力される内視鏡画像をレリーズ画像(静止画像)として記録するための動作を行うように構成されている。
動き検出部44bは、画像記録部44aに記録された動き検出用画像に基づき、先端部2cの動きを示す特徴量を算出するための動き検出処理を行うように構成されている。なお、動き検出部44bにより行われる処理の具体例については、後程説明する。
なお、本実施形態においては、プロセッサ4の各部が、個々の電子回路として構成されていてもよく、または、FPGA(Field Programmable Gate Array)等の集積回路における回路ブロックとして構成されていてもよい。また、本実施形態においては、例えば、プロセッサ4が1つ以上のCPUを具備して構成されていてもよい。また、本実施形態に係る構成を適宜変形することにより、例えば、図示しないコンピュータが、プロセッサ4の各部の機能を実行させるためのプログラムをメモリ等の記憶媒体から読み込むとともに、当該読み込んだプログラムに応じた動作を行うようにしてもよい。
表示装置5は、例えば、LCD(液晶ディスプレイ)等を具備し、プロセッサ4から出力される表示画像等を表示することができるように構成されている。
続いて、本実施形態の作用について、図4及び図5等を参照しつつ説明する。なお、以降においては、挿入部2aが被験者の鼻腔内に挿入されるとともに、当該被験者の鼻腔内に存在する生体組織(粘膜等)を含む被写体が撮像部21により撮像される場合を例に挙げて説明する。図4は、実施形態に係る内視鏡システムにおいて行われる処理等の具体例の一部を示すフローチャートである。図5は、図4の処理の続きを示すフローチャートである。
術者等のユーザは、例えば、内視鏡システム1の各部を接続して電源を投入した後、スコープスイッチ23または入力I/F43の観察モード切替スイッチを操作することにより、内視鏡システム1の観察モードを通常観察モードに設定するための指示を行う。
制御部44は、内視鏡システム1の観察モードを通常観察モードに設定するための指示が行われたことを検知した際に、通常観察モードに応じた動作を行わせるための制御信号を生成して出力する(図4のステップS1)。また、制御部44は、後述の処理により得られた処理結果等に応じ、内視鏡システム1の観察モードを通常観察モードに維持するための動作、または、内視鏡システム1の観察モードを診断支援モードから通常観察モードへ切り替えるための動作を行う(図4のステップS1)。
制御部44は、図4のステップS1において、Bb光、Bg光及びBr光を光源装置3から出射させるための制御信号を生成して光源制御部34へ出力する。また、制御部44は、図4のステップS1において、画像処理部41を経て出力される内視鏡画像WDI(後述)を表示装置5に表示させるための制御信号を生成して表示制御部42へ出力する。また、制御部44は、図4のステップS1において、画像処理部41を経て出力される所定期間PA分の内視鏡画像WDIを動き検出用画像MDIとして画像記録部44aに記録させる。なお、所定期間PAは、例えば、被験者の鼻腔のサイズ等に応じた期間として設定されていればよい。
光源制御部34は、制御部44から出力される制御信号に応じ、通常観察モードにおいて、狭帯域光源31dを消光させつつ、青色光源31aと、緑色光源31bと、赤色光源31cと、を同時に発光させるための光源駆動信号を生成して出力する。そして、このような光源制御部34の動作に応じ、通常観察モードにおいて、Bb光、Bg光及びBr光を含む照明光WLが光源装置3(発光部31)から発せられ、当該照明光WLが被写体に照射され、当該照明光WLの戻り光(反射光)を撮像することにより得られた内視鏡画像WDIが撮像部21から画像処理部41へ出力される。
画像処理部41は、内視鏡2から出力される内視鏡画像WDIに対してホワイトバランス調整及びガンマ補正等の画像処理を施すとともに、当該画像処理を施した内視鏡画像WDIを表示制御部42及び制御部44へ出力する。
表示制御部42は、制御部44から出力される制御信号に応じ、通常観察モードにおいて、画像処理部41を経て出力される内視鏡画像WDIを表示画像として表示装置5へ出力するための動作を行う。
画像記録部44aは、通常観察モードにおいて、画像処理部41を経て出力される所定期間PA分の内視鏡画像WDIを動き検出用画像MDIとして順次記録するための動作を行う。なお、画像記録部44aに記録される動き検出用画像MDI各々には、例えば、タイムスタンプ等のような、画像記録部44aにより記録された時刻を特定可能な時刻情報が付与されているものとする。
ユーザは、表示装置5に表示される内視鏡画像WDIを確認しつつ、内視鏡2の挿入部2aを被験者の鼻腔内へ挿入するとともに、当該被験者の鼻腔内に存在する所望の被写体の近傍に先端部2cを配置する。その後、ユーザは、内視鏡2の先端部2cを所望の被写体の近傍に配置した状態において、スコープスイッチ23または入力I/F43の観察モード切替スイッチを操作することにより、内視鏡システム1の観察モードを診断支援モードに設定するための指示を行う。
制御部44は、内視鏡システム1の観察モードを診断支援モードに設定するための指示が行われたか否かに係る判定処理を行う(図4のステップS2)。
制御部44は、内視鏡システム1の観察モードを診断支援モードに設定するための指示を検出することができなかった場合(S2:NO)に、図4のステップS1の動作を行う。すなわち、図4のステップS2を経てステップS1の動作が行われる場合には、内視鏡システム1の観察モードが通常観察モードに維持されるとともに、表示装置5に表示される表示画像が内視鏡画像WDIに維持される。
制御部44は、内視鏡システム1の観察モードを診断支援モードに設定するための指示を検出することができた場合(S2:YES)に、画像処理部41を経て出力される所定期間PB分の内視鏡画像WDIを動き検出用画像MDIとして画像記録部44aに記録させる。なお、所定期間PBは、例えば、被験者の鼻腔のサイズ等に応じた期間として設定されていればよい。
画像記録部44aは、内視鏡システム1の観察モードを診断支援モードに設定するための指示が(制御部44により)検出されたタイミングを起点とする所定期間PBにおいて、画像処理部41から出力される内視鏡画像WDIを動き検出用画像MDIとして順次記録するための動作を行う。
すなわち、本実施形態によれば、内視鏡システム1の観察モードを診断支援モードに設定するための指示が行われるより前の所定期間PAと、当該指示が行われた後の当該所定期間PAに連続する期間に相当する所定期間PBと、のそれぞれにおいて、画像処理部41から出力される内視鏡画像WDIが動き検出用画像MDIとして画像記録部44aに順次記録される。
動き検出部44bは、画像記録部44aに記録された動き検出用画像MDIに基づき、内視鏡システム1の観察モードが通常観察モードから診断支援モードへ切り替わる直前における先端部2cの動きを示す特徴量FVAを算出するための動き検出処理を行う(図4のステップS3)。すなわち、動き検出部44bは、画像記録部44aに記録された内視鏡画像WDIに基づき、撮像部21が設けられた内視鏡2の先端部2cの動きを検出する。また、動き検出部44bは、特徴量FVAを先端部2cの動きの検出結果として取得する。
ここで、動き検出部44bにより行われる処理の具体例について、以下に説明する。
動き検出部44bは、例えば、画像記録部44aに記録された複数の動き検出用画像MDIの中から、動き検出用画像MDIAと、当該動き検出用画像MDIAよりも後に記録された動き検出用画像MDIBと、の2つの動き検出用画像を抽出する。また、動き検出部44bは、2つの動き検出用画像MDIA及びMDIBにそれぞれ付加されている時刻情報に基づき、当該2つの動き検出用画像MDIA及びMDIBを記録する際に生じたタイムラグに相当する時間間隔TNAを算出する。また、動き検出部44bは、時間間隔TNAと、動き検出用画像MDIAの画素値に基づいて算出した演算値CVAと、動き検出用画像MDIBの画素値に基づいて算出した演算値CVBと、を下記数式(1)に適用して演算を行うことにより特徴量FVAを算出する。
FVA=(CVB−CVA)/TNA …(1)
FVA=(CVB−CVA)/TNA …(1)
本実施形態によれば、共通の算出方法を用いて演算値CVA及びCVBを算出する限りにおいては、以下に列挙するいずれかの算出方法を用いて演算値CVA及びCVBを算出してもよい。なお、以降においては、説明の簡単のため、演算値CVA及びCVBを総称して演算値CVXと記述するとともに、当該演算値CVXの算出に用いられる動き検出用画像をMDIXとして記述するものとする。
演算値CVXは、例えば、動き検出用画像MDIXに設定された所定の計算領域CRAに含まれる全画素における青色の画素値Vbm、緑色の画素値Vgm及び赤色の画素値Vrmの平均値として算出されるものであってもよい。
演算値CVXは、例えば、動き検出用画像MDIXに設定された所定の計算領域CRAに含まれる各画素において(Vrm+Vgm)/Vbmの演算(画素値Vrm及び画素値Vgmの和を画素値Vbmにより規格化するための演算)を行うとともに、当該演算により得られた各値の平均値として算出されるものであってもよい。
演算値CVXは、例えば、動き検出用画像MDIXに設定された所定の計算領域CRAに含まれる全画素における青色の画素値Vbmの平均値として算出されるものであってもよい。
演算値CVXは、例えば、動き検出用画像MDIXに設定された所定の計算領域CRAに含まれる全画素における赤色の画素値Vrmの平均値として算出されるものであってもよい。
演算値CVXは、例えば、動き検出用画像MDIXに設定された所定の計算領域CRAに含まれる全画素における赤色の画素値Vgmの平均値として算出されるものであってもよい。
所定の計算領域CRAは、動き検出用画像MDIXの全域として設定されていてもよく、または、動き検出用画像MDIXの一部の領域として設定されていてもよい。具体的には、所定の計算領域CRAは、例えば、動き検出用画像MDIXの端部からの距離に応じて設定された矩形枠状の領域(図6参照)であってもよく、または、動き検出用画像MDIXの中心からの距離に応じて設定された矩形状の領域(図7参照)であってもよい。図6及び図7は、動き検出用画像に設定される計算領域の具体例を示す図である。
すなわち、動き検出部44bは、先端部2cの動きを検出するための処理として、動き検出用画像MDIの中心からの距離に応じて設定された所定の計算領域CRAに含まれる各画素の画素値に基づいて特徴量を算出する処理を行う。または、動き検出部44bは、先端部2cの動きを検出するための処理として、動き検出用画像MDIの端部からの距離に応じて設定された所定の計算領域CRAに含まれる各画素の画素値に基づいて特徴量を算出する処理を行う。
制御部44は、動き検出部44bにより算出された特徴量FVAに基づき、先端部2cの動きに起因する危険な状態が発生するおそれがあるか否かに係る判定処理を行う(図4のステップS4)。
制御部44は、例えば、動き検出部44bにより算出された特徴量FVAが閾値THA以上であることを検出した場合に、先端部2cの動きに起因する危険な状態が発生するおそれがあるとの判定結果を得た(S4:YES)後、図4のステップS1の動作を行う。すなわち、制御部44は、動き検出部44bの検出結果に基づき、内視鏡システム1の観察モードが通常観察モードから診断支援モードへ切り替わる直前における先端部2cの動きに起因する危険な状態が発生するおそれがあることを検出した場合に、スコープスイッチ23または入力I/F43においてなされた当該観察モードを診断支援モードに設定するための指示を無効にする。また、ステップS2〜ステップS4を経てステップS1の動作が行われる場合には、図4のステップS2により検出された指示が無効化されることに伴い、内視鏡システム1の観察モードが通常観察モードに維持されるとともに、表示装置5に表示される表示画像が内視鏡画像WDIに維持される。
制御部44は、例えば、動き検出部44bにより算出された特徴量FVAが閾値THA未満であることを検出した場合に、先端部2cの動きに起因する危険な状態が発生するおそれがないとの判定結果を得た(S4:NO)後、診断支援モードに応じた動作を行わせるための制御信号を生成して出力する(図4のステップS5)。また、制御部44は、後述の処理により得られた処理結果等に応じ、内視鏡システム1の観察モードを診断支援モードに維持するための動作を行う(図4のステップS5)。
制御部44は、図4のステップS5において、Nb光、Bg光及びBr光を光源装置3から出射させるための制御信号を生成して光源制御部34へ出力する。また、制御部44は、図4のステップS5において、画像処理部41を経て出力される所定期間PC分の内視鏡画像SDI(後述)を動き検出用画像MDIとして画像記録部44aに記録させる。なお、所定期間PCは、例えば、被験者の鼻腔のサイズ等に応じた期間として設定されていればよい。また、制御部44は、図4のステップS5において、画像処理部41を経て出力される内視鏡画像SDIに応じた診断支援画像SDSを表示装置5に表示させるための制御信号を生成して表示制御部42へ出力する。
光源制御部34は、制御部44から出力される制御信号に応じ、診断支援モードにおいて、青色光源31aを消光させつつ、緑色光源31bと、赤色光源31cと、狭帯域光源31dと、を同時に発光させるための光源駆動信号を生成して出力する。そして、このような光源制御部34の動作に応じ、診断支援モードにおいて、Nb光、Bg光及びBr光を含む照明光SLが光源装置3(発光部31)から発せられ、当該照明光SLが被写体に照射され、当該照明光SLの戻り光(反射光)を撮像することにより得られた内視鏡画像SDIが撮像部21から画像処理部41へ出力される。
画像処理部41は、内視鏡2から出力される内視鏡画像SDIに対してホワイトバランス調整及びガンマ補正等の画像処理を施すとともに、当該画像処理を施した内視鏡画像SDIを表示制御部42及び制御部44へそれぞれ出力する。
表示制御部42は、制御部44から出力される制御信号に応じ、診断支援モードにおいて、画像処理部41を経て出力される内視鏡画像SDIに応じた診断支援画像SDSを生成するとともに、当該生成した診断支援画像SDSを表示画像として表示装置5へ出力するための動作を行う。
ここで、診断支援モード時に表示装置5に表示される診断支援画像SDSの生成方法の具体例について説明する。
演算部42aは、画像処理部41を経て出力される内視鏡画像SDIの各画素において、当該内視鏡画像SDIに含まれる生体組織の異常度合いを示す指標値IVAを算出するための演算処理を行う。そして、演算部42aは、内視鏡画像SDIの各画素における指標値IVAの算出結果を演算処理の処理結果として取得する。
なお、指標値IVAは、例えば、内視鏡画像SDIに含まれる各画素における青色の画素値をVbn、緑色の画素値をVgn、及び、赤色の画素値をVrnとして表した場合に、(Vrn+Vgn)/Vbn、Vrn/Vgn、Vrn/Vbn及びVgn/Vbnのうちのいずれかの指標算出式を用いた演算により算出されればよい。または、指標値IVAは、(Vrn+Vgn)/Vbn、Vrn/Vgn、Vrn/Vbn及びVgn/Vbnのうちのいずれかの計算式の分母と分子を逆にした式を用いた演算により算出されるものであってもよい。すなわち、指標値IVAは、Vrn及びVgnの和をVbnにより規格化した値、VrnをVgnにより規格化した値、VrnをVbnにより規格化した値、及び、VgnをVbnにより規格化した値のうちのいずれかの値として算出されればよい。
表示画像生成部42bは、演算部42aの演算処理により得られた処理結果に基づいて画像処理部41を経て出力される内視鏡画像SDIの色及び模様のうちの少なくとも一方を加工することにより、当該内視鏡画像に含まれる異常部位を特定可能な視覚情報を有する診断支援画像SDSを生成する。
具体的には、表示画像生成部42bは、演算部42aの演算処理により得られた処理結果に基づき、例えば、内視鏡画像SDIの各画素において算出された指標値IVAを複数の数値範囲のいずれかに分類するとともに、当該各画素に含まれる画素情報を分類後の数値範囲に対応する色及び/または模様に相当する画素情報に置換するような処理を行うことにより診断支援画像SDSを生成する。そして、このような処理によれば、内視鏡画像SDIに含まれる正常部位と、当該内視鏡画像SDIに含まれる異常部位と、に対して別々の色及び/または模様を付けた診断支援画像SDSが生成される。
画像記録部44aは、診断支援モードにおいて、画像処理部41を経て出力される所定期間PC分の内視鏡画像SDIを動き検出用画像MDIとして順次記録するための動作を行う。
動き検出部44bは、画像記録部44aに記録された動き検出用画像MDIに基づき、内視鏡システム1の観察モードが診断支援モードに設定されている場合における先端部2cの動きを示す特徴量FVBを算出するための動き検出処理を行う(図4のステップS6)。すなわち、動き検出部44bは、画像記録部44aに記録された内視鏡画像SDIに基づき、撮像部21が設けられた内視鏡2の先端部2cの動きを検出する。また、動き検出部44bは、特徴量FVBを先端部2cの動きの検出結果として取得する。
具体的には、動き検出部44bは、例えば、前述の指標値IVAの算出方法のうちの1つを用いて演算値CVA及びCVBをそれぞれ算出するとともに、当該算出した演算値CVA及びCVBと、前述の算出方法を用いて算出した時間間隔TNAと、を上記数式(1)にそれぞれ適用して演算を行うことにより特徴量FVBを算出する。
制御部44は、動き検出部44bにより算出された特徴量FVBに基づき、先端部2cの動きに起因する危険な状態が発生するおそれがあるか否かに係る判定処理を行う(図4のステップS7)。
制御部44は、例えば、動き検出部44bにより算出された特徴量FVBが閾値THB未満であることを検出した場合に、先端部2cの動きに起因する危険な状態が発生するおそれがないとの判定結果を得た(S7:NO)後、後述の図5のステップS8の動作を行う。
制御部44は、例えば、動き検出部44bにより算出された特徴量FVBが閾値THB以上であることを検出した場合に、先端部2cの動きに起因する危険な状態が発生するおそれがあるとの判定結果を得た(S7:YES)後、図4のステップS1の動作を行う。すなわち、制御部44は、動き検出部44bの検出結果に基づき、診断支援モードにおける先端部2cの動きに起因する危険な状態が発生するおそれがあることを検出した場合に、内視鏡システム1の観察モードを通常観察モードに設定するための制御を行う。また、ステップS5〜ステップS7を経てステップS1の動作が行われる場合には、診断支援モードにおける先端部2cの動きに応じ、内視鏡システム1の観察モードが診断支援モードから通常観察モードへ切り替えられるとともに、表示装置5に表示される表示画像が診断支援画像SDSから内視鏡画像WDIへ切り替えられる。
なお、閾値THBは、例えば、鼻腔内の各部位において使用可能な単一の値として設定されていてもよく、または、鼻腔内の複数の部位に応じて使い分けることが可能な複数の値として設定されていてもよい。具体的には、図4のステップS7の処理において使用可能な閾値THBとして、例えば、副鼻腔用の閾値THB1と、当該閾値THB1より小さな値に設定された中鼻道用の閾値THB2と、がそれぞれ設定されていてもよい。また、このような場合には、例えば、閾値THB1及びTHB2のうちのいずれかから、図4のステップS7の処理において用いられる閾値THBを選択するための指示を行うことが可能なスイッチ等がスコープスイッチ23または入力I/F43に設けられていてもよい。
本実施形態によれば、制御部44が、図4のステップS7において、動き検出部44bの検出結果に基づき、先端部2cの動きに起因する危険な状態が発生するおそれがあることを検出した場合に、当該検出した危険な状態を報知可能な文字列等の視覚情報を診断支援画像SDSに併せて表示装置5に表示させるための制御信号を生成して表示制御部42に出力する動作を行うようにしてもよい。そして、このような動作によれば、診断支援モードにおいて、例えば、先端部2cが鼻腔内の壁面(粘膜)に近づきつつある旨を示すアラートメッセージを診断支援画像SDSに対して重畳した表示画像を表示装置5に表示させることができる。また、本実施形態によれば、例えば、前述のアラートメッセージに対応する音声を図示しないスピーカ等から発生させるようにしてもよい。
本実施形態によれば、例えば、制御部44が、スコープスイッチ23または入力I/F43においてなされた指示に応じて内視鏡システム1の観察モードを診断支援モードに設定してから(図4のステップS4を経てステップS5の動作を行ってから)一定期間が経過したことを検出した際に、内視鏡システム1の観察モードを通常観察モードに設定するための制御を行う(図4のステップS1の動作を行う)ようにしてもよい。
本実施形態によれば、例えば、動き検出部44bが、図4のステップS3及びステップS6のうちの少なくともいずれか一方において先端部2cの動きを検出するための処理として、所定の基準画像SGIから取得したラインプロファイルに基づいて算出されるコントラスト値CTAと、画像記録部44aに記録された動き検出用画像MDIから取得したラインプロファイルに基づいて算出されるコントラスト値CTBと、の差の絶対値(|CTA−CTB|)を先端部2cの動きを示す特徴量FVCとして算出するような処理を行うものであってもよい。そして、このような場合においては、例えば、制御部44が、画像記録部44aに記録されている少なくとも1つの動き検出用画像MDIにおいて、特徴量FVCが閾値THC以上となることを検出した場合に、先端部2cの動きに起因する危険な状態が発生するおそれがあるとの判定結果を得ることができる。また、前述のような場合においては、例えば、制御部44が、画像記録部44aに記録されている全ての動き検出用画像MDIにおいて、特徴量FVCが当該閾値THC未満であることを検出した場合に、先端部2cの動きに起因する危険な状態が発生するおそれがないとの判定結果を得ることができる。なお、所定の基準画像SGIとしては、例えば、鼻腔内に存在する中鼻甲介等の構造物または窪みが中央部付近に含まれている画像を用いることができる。
制御部44は、内視鏡システム1の観察モードを通常観察モードに設定するための指示が行われたか否かに係る判定処理を行う(図5のステップS8)。
制御部44は、内視鏡システム1の観察モードを通常観察モードに設定するための指示を検出することができなかった場合(S8:NO)に、後述の図5のステップS9の動作を行う。
制御部44は、内視鏡システム1の観察モードを診断支援モードに設定するための指示を検出することができた場合(S8:YES)に、図4のステップS1の動作を行う。すなわち、ステップS8を経てステップS1の動作が行われる場合には、診断支援モードにおける観察モード切替スイッチの操作に応じ、内視鏡システム1の観察モードが診断支援モードから通常観察モードへ切り替えられるとともに、表示装置5に表示される表示画像が診断支援画像SDSから内視鏡画像WDIへ切り替えられる。
制御部44は、レリーズ指示が行われたか否かに係る判定処理を行う(図5のステップS9)。
制御部44は、レリーズ指示を検出することができなかった場合(S9:NO)に、図4のステップS5の動作を行う。すなわち、ステップS8及びステップS9を経てステップS5の動作が行われる場合には、内視鏡システム1の観察モードが診断支援モードに維持されるとともに、表示装置5に表示される表示画像が診断支援画像SDSに維持される。
制御部44は、レリーズ指示を検出することができた場合(S9:YES)に、画像処理部41を経て出力される内視鏡画像SDIをレリーズ画像SDRとして画像記録部44aに記録させた(図5のステップS10)後、図4のステップS5の動作を行う。すなわち、ステップS8〜ステップS10を経てステップS5の動作が行われる場合には、内視鏡システム1の観察モードが診断支援モードに維持されるとともに、表示装置5に表示される表示画像が診断支援画像SDSに維持される。
本実施形態によれば、制御部44が、図5のステップS9においてレリーズ指示を検出することができた場合に、画像処理部41を経て出力される内視鏡画像SDIをレリーズ画像SDRとして画像記録部44aに記録させるための動作を行った後で、内視鏡システム1の観察モードを通常観察モードに設定するための制御を行う(図4のステップS1の動作を行う)ようにしてもよい。そして、このような動作によれば、診断支援モードにおけるレリーズスイッチの操作に応じ、内視鏡システム1の観察モードが診断支援モードから通常観察モードへ切り替えられるとともに、表示装置5に表示される表示画像が診断支援画像SDSから内視鏡画像WDIへ切り替えられる。
以上に述べたように、本実施形態によれば、内視鏡システム1の観察モードが通常観察モードから診断支援モードに切り替わる直前において、先端部2cの動きに起因する危険な状態が発生するおそれがあることが確認された場合に、内視鏡システム1の観察モードを診断支援モードに移行させるための動作が中断される。また、本実施形態によれば、内視鏡システム1の観察モードが通常観察モードから診断支援モードに切り替わる直前において、先端部2cの動きに起因する危険な状態が発生するおそれがないことが確認された場合に、内視鏡システム1の観察モードを診断支援モードに移行させるための動作が行われる。また、以上に述べたように、本実施形態によれば、診断支援モードにおいて、先端部2cの動きに起因する危険な状態が発生するおそれがあることが確認された場合に、内視鏡システム1の観察モードを通常観察モードに移行させるための動作、または、当該危険な状態を報知するための動作が行われる。従って、本実施形態によれば、内視鏡画像の色及び模様のうちの少なくとも一方を加工した画像による観察を行う際の安全性を確保することができる。
なお、本実施形態に係る構成を適宜変形することにより、例えば、診断支援モードにおいて、通常観察モードにおける照明光と同じ照明光WLを光源装置3から出射させるための制御が行われるとともに、当該照明光WLが照射された被写体を撮像して得られた内視鏡画像WDIの色及び模様のうちの少なくとも一方を加工した診断支援画像WDSを表示装置5に表示させるための制御が行われるようにしてもよい。また、このような場合においては、診断支援画像WDSが、例えば、診断支援画像SDSと同様の方法を用いて生成されるようにすればよい。
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲内において種々の変更や応用が可能であることは勿論である。
1 内視鏡システム
2 内視鏡
2a 挿入部
2c 先端部
3 光源装置
4 プロセッサ
5 表示装置
21 撮像部
23 スコープスイッチ
31 発光部
34 光源制御部
41 画像処理部
42 表示制御部
42a 演算部
42b 表示画像生成部
43 入力I/F
44 制御部
44a 画像記録部
44b 動き検出部
2 内視鏡
2a 挿入部
2c 先端部
3 光源装置
4 プロセッサ
5 表示装置
21 撮像部
23 スコープスイッチ
31 発光部
34 光源制御部
41 画像処理部
42 表示制御部
42a 演算部
42b 表示画像生成部
43 入力I/F
44 制御部
44a 画像記録部
44b 動き検出部
Claims (11)
- 被検体の内部に存在する被写体を照明するための照明光として、第1の照明光及び第2の照明光のうちのいずれかを発生するように構成された光源部と、
前記照明光により照明された被写体を撮像して画像を得るように構成された撮像部と、
前記被写体を観察する際の観察モードを、前記第1の照明光により照明された前記被写体を撮像して得られた第1の画像を表示装置に表示させる第1の観察モード、及び、前記第2の照明光により照明された前記被写体を撮像して得られた第2の画像の色及び模様のうちの少なくとも一方を加工した第3の画像を前記表示装置に表示させる第2の観察モードのうちのいずれかに設定するための指示を行うことが可能な切替指示部と、
前記第1の画像または前記第2の画像に基づき、前記撮像部が設けられた内視鏡の先端部の動きを検出するように構成された動き検出部と、
前記動き検出部の検出結果に基づき、前記観察モードが前記第1の観察モードから前記第2の観察モードへ切り替わる直前における前記内視鏡の先端部の動きに起因する危険な状態が発生するおそれがあることを検出した場合に、前記切替指示部においてなされた前記観察モードを前記第2の観察モードに設定するための指示を無効にするように構成された制御部と、
を有することを特徴とする内視鏡システム。 - 前記制御部は、前記動き検出部の検出結果に基づき、前記観察モードが前記第1の観察モードから前記第2の観察モードへ切り替わる直前における前記内視鏡の先端部の動きに起因する危険な状態が発生するおそれがないことを検出した場合に、前記観察モードを前記第2の観察モードに設定するための制御を行う
ことを特徴とする請求項1に記載の内視鏡システム。 - 前記制御部は、前記動き検出部の検出結果に基づき、前記第2の観察モードにおける前記内視鏡の先端部の動きに起因する危険な状態が発生するおそれがあることを検出した場合に、前記観察モードを前記第1の観察モードに設定するための制御を行う
ことを特徴とする請求項1に記載の内視鏡システム。 - 前記制御部は、前記動き検出部の検出結果に基づき、前記第2の観察モードにおける前記内視鏡の先端部の動きに起因する危険な状態が発生するおそれがあることを検出した場合に、当該検出した危険な状態を報知可能な視覚情報を前記第3の画像に併せて表示させるための制御を行う
ことを特徴とする請求項1に記載の内視鏡システム。 - 前記制御部は、前記切替指示部においてなされた指示に応じて前記観察モードを前記第2の観察モードに設定してから一定期間が経過したことを検出した際に、前記観察モードを前記第1の観察モードに設定するための制御を行う
ことを特徴とする請求項1に記載の内視鏡システム。 - 前記切替指示部は、さらに、前記第1の画像または前記第2の画像を静止画像として記録させるためのレリーズ指示を行うことができるように構成されており、
前記制御部は、前記第2の観察モードにおいて前記レリーズ指示が行われた際に、前記第2の画像を静止画像として記録させるための動作を行った後で、前記観察モードを前記第1の観察モードに設定するための制御を行う
ことを特徴とする請求項1に記載の内視鏡システム。 - 前記動き検出部は、前記内視鏡の先端部の動きを検出するための処理として、前記第1の画像または前記第2の画像のいずれかに相当する動き検出用画像の中心からの距離に応じて設定された所定の計算領域に含まれる各画素の画素値に基づいて特徴量を算出する処理を行う
ことを特徴とする請求項1に記載の内視鏡システム。 - 前記動き検出部は、前記内視鏡の先端部の動きを検出するための処理として、前記第1の画像または前記第2の画像のいずれかに相当する動き検出用画像の端部からの距離に応じて設定された所定の計算領域に含まれる各画素の画素値に基づいて特徴量を算出する処理を行う
ことを特徴とする請求項1に記載の内視鏡システム。 - 前記動き検出部は、前記内視鏡の先端部の動きを検出するための処理として、所定の基準画像から取得したラインプロファイルに基づいて算出されるコントラスト値と、前記第1の画像または前記第2の画像のいずれかに相当する動き検出用画像から取得したラインプロファイルに基づいて算出されるコントラスト値と、に基づいて特徴量を算出する処理を行う
ことを特徴とする請求項1に記載の内視鏡システム。 - 前記観察モードを前記第2の観察モードに設定するための指示が行われる前の第1の所定期間と、前記観察モードを前記第2の観察モードに設定するための指示が行われた後の当該第1の所定期間に連続する期間に相当する第2の所定期間と、のそれぞれにおいて、前記第1の画像を動き検出用画像として順次記録するように構成された画像記録部をさらに有し、
前記動き検出部は、前記画像記録部に記録された前記動き検出用画像に基づき、前記内視鏡の先端部の動きを検出する
ことを特徴とする請求項1に記載の内視鏡システム。 - 光源部が、被検体の内部に存在する被写体を照明するための照明光として、第1の照明光及び第2の照明光のうちのいずれかを発生し、
撮像部が、前記照明光により照明された被写体を撮像して画像を取得し、
切替指示部が、前記被写体を観察する際の観察モードを、前記第1の照明光により照明された前記被写体を撮像して得られた第1の画像を表示装置に表示させる第1の観察モード、及び、前記第2の照明光により照明された前記被写体を撮像して得られた第2の画像の色及び模様のうちの少なくとも一方を加工した第3の画像を前記表示装置に表示させる第2の観察モードのうちのいずれかに設定するための指示を行い、
動き検出部が、前記第1の画像または前記第2の画像に基づき、前記撮像部が設けられた内視鏡の先端部の動きを検出し、
制御部が、前記動き検出部の検出結果に基づき、前記観察モードが前記第1の観察モードから前記第2の観察モードへ切り替わる直前における前記内視鏡の先端部の動きに起因する危険な状態が発生するおそれがあることを検出した場合に、前記切替指示部においてなされた前記観察モードを前記第2の観察モードに設定するための指示を無効にする
ことを特徴とする内視鏡システムの作動方法。
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