JP4624575B2 - 内視鏡システム - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は体腔内に内視鏡の挿入部を挿入して内視鏡検査を行う医療用の内視鏡システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、気管支を医療用の内視鏡で観察する場合、それらの体腔は複雑に分岐しており、通常の内視鏡では挿入が容易ではなく目的部位に到達するのに時間がかかっていた。また観察部位の色調や形状は一定ではなく、全ての部位で適切な観察条件で内視鏡画像を観察することが難しかった。
【０００３】
挿入時間の短縮を図るために、医療用挿入具の体腔内における挿入部の位置及び形状を検知する検知手段が提案されている。この検出装置の例としては、特開平６−２８５０４３号公報や特開２０００−１７５８６２号公報に示されるものがある。また、２次元断層画像データから３次元臓器モデルを作成し、仮想的な内視鏡画像を作成し、内視鏡の挿入ルートをナビゲーションする手段としては、特開２０００−１３５２１５号公報に示されるものがある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
内視鏡を複雑に分岐している体腔内に挿入し体腔内部を観察する場合、管腔の分岐形状は多様であり、管腔や分岐の形状によって色調バランスや照明強度などの最適な観察条件が異なってくる。
【０００５】
通常の内視鏡観察では、内視鏡画像を確認して必要に応じて観察条件調整を行っているため、挿入に時間がかかってしまう。特開平６−２８５０４３号や特開２０００−１７５８６２号では磁界を利用して内視鏡挿入部の形状や位置を検出して挿入性の向上に貢献しているが、挿入時の観察画像や挿入速度については考慮されていなかった。
また特開２０００−１３５２１５号でも予め作成した３次元臓器モデルを利用して挿入ルートのナビゲーションが行われているが、観察条件や挿入速度の調整は行われていなかった。
【０００６】
（発明の目的）
本発明は上述した点に鑑みてなされたもので、多様な管腔形状に併せて、自動的に観察条件や挿入速度を切り換え可能な内視鏡システムを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の内視鏡システムは、観察対象の内部形状の３次元情報に基づいて、前記観察対象に挿入される内視鏡の観察部の位置に対応するこの内視鏡の観察条件を設定するデータを予め保持する記憶手段と、前記観察対象に挿入された内視鏡の観察部の位置の検出が可能な位置検出手段と、前記位置検出手段で検出された前記観察部の位置を前記記憶手段に保持された前記３次元情報に基づく前記観察部の位置に関連付ける処理手段と、前記処理手段による関連付けに基づいて前記記憶手段より前記観察部の位置での前記内視鏡の観察条件を設定するデータを読み出し手段と、前記読み出し手段で読み出された前記観察状態のデータに応じて前記観察部で観察する前記内視鏡の観察状態を変更する観察状態変更手段と、前記観察対象内に挿入された前記内視鏡を移動させるとともに、この移動速度の変更の可能な駆動手段と、を具備し、前記読み出し手段が読み出すデータは、前記観察対象に挿入される前記内視鏡の速度を示すデータであり、前記観察状態変更手段は、前記移動速度を示すデータに基づいて前記駆動手段の駆動速度を変更することを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
（第１の実施の形態）
図１〜図７は本発明の第１の実施の形態に係り、第１の実施の形態の内視鏡システム全体構成を示し、図２は位置検出システムの構成を示し、図３は肺・気管支の３次元モデルへの検出位置のデータ重ね合わせのイメージ図を示し、図４はビデオプロセッサ及び光源装置による観察条件を可変設定する観察状態変更回路の構成例を示し、図５はデータベース構築の動作フローを示し、図６は図５の説明図を示し、図７は内視鏡検査の動作フローを示す。本実施の形態は内視鏡を挿入した位置に対応して自動的に照明光や色調などの観察条件を調整することを可能としたものである。
【０００９】
図１に示すように本発明の第１の実施の形態の内視鏡システム１は内視鏡検査（診断）を行うための内視鏡２と、この内視鏡２に照明光を供給する光源装置３と、この内視鏡２に内蔵された撮像素子に対する信号処理を行うビデオプロセッサ４と、このビデオプロセッサ４から出力される映像信号が入力されることによって、その映像信号に対応する内視鏡画像を表示するテレビモニタ５とを有する。
【００１０】
また、この内視鏡システム１は、ビデオプロセッサ４に接続され、３次元臓器モデルに関連する情報を蓄積したデータベース６Ａを構築するハードディスク等の情報記録装置６を有し、この情報記録装置６はデータ入力用インタフェース（Ｉ／Ｆ）７を介して例えばパーソナルコンピュータ（以下、ＰＣと略記）８と接続されている。なお、このＰＣ８はＣＴ装置９と接続され、後述するようにＣＴ装置９によりＣＴスキャンして撮影された人体の２次元断層画像がデジタル変換されてこのＰＣ８に入力できるようにしている。
【００１１】
そして、このＰＣ８により、２次元断層画像間のデータ補間処理が施されて３次元臓器モデルの情報が生成され、データ入力用インタフェース７を介してデータベース６Ａに蓄積できるようにしている。
また、この内視鏡システム１は、（ビデオプロセッサ４及び）データベース６Ａに接続された画像処理装置１１と、この画像処理装置１１に接続され、内視鏡２（の先端部１９）の位置検出を行う３次元位置検出システム１２とを有する。なお、この３次元位置検出システム１２はソースコイル駆動回路１３と、３次元位置検出装置１４とから構成される。そして、画像処理装置１１は３次元位置検出システム１２で検出された位置がデータベース６Ａに蓄積された３次元臓器モデルにおけるどの位置に相当するかの推定の画像処理を行う。
【００１２】
上記内視鏡２は体腔内に挿入される可撓性を有する細長の挿入部１５と、この挿入部１５の後端に設けられた操作部１６とを有し、この操作部１６から延出されたユニバーサルケーブルは途中で分岐され、その分岐され光源用コネクタ１８ａは光源装置３に、信号用コネクタ１８ｂはビデオプロセッサ４に、位置検出用コネクタ１８ｃはソースコイル駆動回路１３に、それぞれ接続される。
【００１３】
そして、光源装置３内の図示しない光源ランプで発生した照明光は、絞りやフィルタを介して光源用コネクタ１８ａに入射し、ユニバーサルケーブル、操作部１６、挿入部１５内に挿通された照明光を伝送するライトガイドによって、挿入部１５の先端部１９の図示しない照明窓から外部に出射され、体腔内の臓器等を照明する。
【００１４】
先端部１９には照明窓に隣接して設けた観察窓には対物レンズが取り付けてあり、照明された臓器等の光学像を結像する。その結像位置には図示しない電荷結合素子（ＣＣＤと略記）が配置され、光電変換してその撮像した信号をビデオプロセッサ４に出力する。
このビデオプロセッサ４に入力された信号は内部の映像処理回路３３（図４参照）により標準的な映像信号が生成され、テレビモニタ５に出力される。
【００１５】
また、内視鏡２の挿入部１５内には図２に示すように、磁界を発生する例えば２つのソースコイル２１ａ、２１ｂが先端側に所定の間隔で、例えば挿入部１５の長手方向に配置されている。また、最先端のソースコイル２１ａは先端部１９に固定されている。
【００１６】
これらのソースコイル２１ａ、２１ｂはそれぞれ信号線（図２では簡単化のため、１本で示している）を介してソースコイル駆動回路１３と接続され、ソースコイル駆動回路１３から順次、交流の駆動信号がパルス状に印加され、印加されたソースコイル２１ｉ（ｉ＝ａ又はｂ）はその周囲に位置検出に利用される交流磁界を発生する。
【００１７】
また、内視鏡２の挿入部１５が挿入される患者が載置されるベッドの付近には前記交流磁界を検出する例えば複数のセンスコイル２２ａ、２２ｂ、…、２２ｄが配置され、センスコイル２２ｊ（ｊ＝ａ〜ｄ）で検出された信号は、位置検出装置１４内の信号検出回路２３に入力される。
【００１８】
信号検出回路２３は入力された信号を増幅してＡ／Ｄ変換して位置算出回路２４に出力する。位置算出回路２４では信号検出回路２３は入力されたデータのレベルと（ソースコイル駆動回路１３からの駆動信号を参照して検出した）位相とからソースコイル２１ａの位置（つまり先端部１９の位置）と、２つのソースコイル２１ａ、２１ｂの位置の算出による先端部１９の方向（より正確には対物レンズの光軸方向）とを算出する処理を行う。
【００１９】
つまり、先端部１９に設けた対物レンズによる観察手段（観察部）の位置、その観察部による観察対象を観察する観察方向が算出される。
この位置算出回路２４で算出された先端部１９の位置（及び方向）の情報は、画像処理装置１１に入力される。
【００２０】
また、この画像処理装置１１にはデータベース６Ａから３次元臓器モデルが入力され、画像処理装置１１はその３次元臓器モデルにおいて、先端部１９の検出位置がどの位置であるか（及びその方向であるか）を画像処理で判断する。
【００２１】
例えば、３次元臓器モデルとして図３に示すように肺・気管支モデルの例のように、３次元位置検出装置１４で算出した内視鏡２の先端部１９の検出点２５の３次元座標Ａ（ｘ，ｙ，ｚ）が、右肺２６、左肺２７、気管２８、気管支２９などで構成される肺・気管支モデルの構成点の中から一致もしくは近似される点を選び出すと共に、近似される方向を選び出す。
【００２２】
なお、３次元位置検出システム１２は体外の所定位置を基準として、先端部１９の位置等を検出するため、必要に応じて挿入部１５が挿入される人体の口腔位置等に基準位置検出のソースコイルを設置して、人体の基準となる位置を検出するようにしても良い。そして、その人体の基準位置に対して、画像処理装置１１により３次元臓器モデルを重ね合わせる等して先端部１９の検出点２５の３次元座標Ａ（ｘ，ｙ，ｚ）をより精度良く検出（推定）できるようにしても良い。
【００２３】
また、画像処理装置１１にビデオプロセッサ４からの映像信号を入力して検出点２５が３次元臓器モデルにおけるどの位置（及び方向）かの判定（推定）に利用するようにしても良い。
そして、検出点２５が３次元臓器モデル上でどの位置（及び対物光学系の光軸方向）かの決定（判定）がされると、その位置の情報によりデータベース６Ａから対応する観察条件の設定情報が読み出され、ビデオプロセッサ４に入力される。
【００２４】
ビデオプロセッサ４及び光源装置３は例えば図４に示すように、データベース６Ａからの観察条件の設定情報がＣＰＵ３１に入力されることにより、ＣＰＵ３１は種々の観察条件に設定制御ができるようにしている。
【００２５】
図４に示すように内視鏡２の図示しない対物レンズを構成するズームレンズを駆動して、観察像の倍率を変更するズーム駆動回路３２、内視鏡２の撮像素子出力に対して映像信号生成処理を行う映像処理回路３３を構成し、色マトリクス調整を行う色マトリクス調整回路３４、表示される画像の輝度（明るさ）レベルを調整する輝度（レベル）調整回路３５、画像強調（輪郭強調）を行う画像強調回路３６がＣＰＵ３１と接続され、ＣＰＵ３１はこれらの回路をデータベース６Ａからの観察条件情報に応じて制御することができるようにしている。
【００２６】
また、ＣＰＵ３１は光源装置３における出射光量を調整する光量調整回路３７、照明光路上にフィルタの挿脱を調整して波長帯域を調整するフィルタ駆動回路３８と接続され、ＣＰＵ３１はこれらの回路をデータベース６Ａからの観察条件設定情報に応じて制御することができるようにしている。
【００２７】
以下、図４における代表的な場合を補足説明する。
【００２８】
色マトリクス調整回路３４では色バランスの調整を行う。データベース６Ａから特定の観察条件の設定情報が選択されると、選択された色バランスを再現するためにビデオプロセッサ４に内蔵している色マトリクスのフィルタを切り替えたり、フィルタ特性を変更する。
【００２９】
また光量調整回路３７では調光を行う。ＣＣＤ等の撮像素子の各画素全体による明るさ信号の平均値を算出する。算出した平均値が予め適当と考えられている明るさになるように、光源装置３の光源ランプの前に設けた絞りによる開閉量で照明光の光量を調整する。データベース６Ａには、特定の観察部位において適当と考えられている明るさが記憶されており、その明るさに合わせて照明光を調整する。
【００３０】
フィルタ駆動回路３８は照明光の波長特性を調整する。データベース６Ａに記憶されている特定の観察部位に適当な照明光の波長の情報に合わせて、光源装置３の光源ランプの前に設けたターレットを回転的に移動させる。ターレットには透過波長の異なるフィルタが配設されており、光源装置３からの出射光の波長帯域を可変できる。
【００３１】
本実施の形態では、以下に説明するように内視鏡２の挿入部１５を体腔内に挿入したときに、図５に示す動作フローのように、事前にデータベース６Ａに入力された３次元臓器モデルにおけるどの位置に観察部があるかの判断を行い、その位置の位置情報に対応した観察条件の設定情報をデータベース６Ａからローディングすることにより、自動的に内視鏡２の観察パラメータが自動調整されるようにしている。
【００３２】
次に本実施の形態の作用を説明する。
内視鏡２を体腔内に挿入して内視鏡検査を行う前に、予め図５に示すように、ＣＴスキャンによるデータベース構築を行う。
ＣＴ装置９の電源を投入して、データベースの構築がスタートすると、ＣＴ装置９により、標準的な体格をした人体をステップＳ１に示すようにＣＴスキャン撮影する。
【００３３】
つまり、図６（Ａ）に示すようにその人体を輪切りにした２次元断面画像を得る。そして、ステップＳ２に示すように、２次元断面画像をデジタル変換してＰＣ８に取り込むようにする。
【００３４】
ＰＣ８では、順次取り込んだ複数の２次元断面画像データのデータ補間処理を行う（ステップＳ３）。つまり、図６（Ｂ）に示すように順次入力される複数の２次元断面画像データに対して点線で示すようにそれらの間の２次元断面画像データを生成して補間処理する。そして、図６（Ｃ）に示すように３次元モデルを構築する（ステップＳ４）。
【００３５】
また、ステップＳ５に示すように体腔内を内視鏡で観察した場合を想定し、３次元モデルを使ってＰＣ８上で仮想内視鏡画像を作成する。例えば図６（Ｄ）に示すようなシミュレーション画像を作成する。
【００３６】
作成した仮想内視における適切な観察条件鏡画像（シミュレーション画像）をＰＣ８上で照明光量の照明条件、表示倍率などの観察条件を変更し、適切な観察条件を決定し（ステップＳ６）、またその際、その適切な観察条件の設定情報（観察条件情報）と内視鏡２の先端部１９の３次元位置、対物レンズの光軸方向とを関連付けを行い（ステップＳ７）、データ入力用インターフェイス７を介して情報記録装置６に記憶（記録）する。
【００３７】
つまり、情報記録装置６には３次元モデルにおける内視鏡２の先端部１９の３次元位置（その方向）による観察部の情報と、その場合における適切な観察条件（観察状態）に設定する観察条件の設定情報とが関連付けて記録される。
この処理が複数点に対して行われ、ステップＳ８のデータベース６Ａが構築される。
【００３８】
上記のようにデータベース構築が行われた後、図７に示すように内視鏡２を挿入して内視鏡検査を開始する。
実際の内視鏡検査において、体腔内に内視鏡２が挿入されると、ステップＳ１１に示すようにソースコイル駆動回路１３によりソースコイル２１ｉが駆動され、その周囲に磁界が発生する。その磁界はステップＳ１２に示すようにセンスコイル２２ｊにより検出され、センスコイル２２ｊに発生したその電流値を信号検出回路２３で検知する。
【００３９】
それぞれのセンスコイル２２ｊで発生した電流値から位置算出回路２４により、各ソースコイル２１ｉの位置算出（ステップＳ１３）、及び内視鏡２の先端部１９の３次元位置と対物レンズの光軸方向を算出する（ステップＳ１４）。
【００４０】
算出された位置情報がデータベース６Ａに記憶された３次元臓器モデルのどの位置に対応するかの位置情報の照合（推定）が画像処理装置１１により行われる（ステップＳ１５）。この照合により、３次元臓器モデルのどの位置に対応するかが決定され、その位置情報に適合する適切な観察条件の設定情報がデータベース６Ａから呼び出されて、ビデオプロセッサ４内に設けたＣＰＵ３１に送られる（ステップＳ１６）。
【００４１】
ＣＰＵ３１は呼び出された観察条件の設定情報に合わせてビデオプロセッサ４や光源装置３の観察条件を決定する各種の回路を制御する（ステップＳ１７）。例えば、ズーム駆動、色マトリクス変更、輝度調整、画像強調、光量変更、フィルタ作動等の観察条件の制御動作を行い、適切な観察条件となるように自動設定する。
【００４２】
より具体的な１例として、呼び出された観察条件が照明光の光量である場合で説明すると、検出点の座標が照合されるとデータベース６Ａに記憶されている検出点２５の３次元座標Ａ（ｘ，ｙ，ｚ）に適切な照明光量値に設定する数値データ等の情報が呼び出される。その数値データ等の情報により、光量調整回路３７から図示しない光源ランプの前面に配設された絞りの開閉量をコントロールして、適切な照明光量値に設定することで光源装置３からの出射光量を調節する。
【００４３】
このようにして、内視鏡２を挿入し、その挿入された内視鏡２の先端部１９（の観察部）での観察対象の観察状態に応じて、その観察状態における適切な観察状態に照明光量等が自動的に設定できる。
【００４４】
従って、術者は各部の観察状態に応じて、光源装置３による照明光量の調整等を行うことなく、照明光量等を適切な観察状態に設定して内視鏡検査を行うことができるようになる。
【００４５】
本実施の形態は以下の効果を有する。
臓器の特定部位の特性に合わせた最適な観察パラメータが自動的に選出でき、その観察パラメータで観察できる。
例えば、ある特定位置に内視鏡２が挿入されると臓器の特性上、毛細血管のような微細な構造が多くなり、観察倍率を高倍率にする必要がある場合などに、倍率変更操作をすることなく自動的に倍率変更されることで、スムーズに内視鏡検査を行うことができる。
【００４６】
（第２の実施の形態）
次に本発明の第２の実施の形態を図８を参照して説明する。本実施の形態はデータベースからローディングする情報は動作速度であり、その情報を元に挿入部の動作速度を制御する制御手段を有する内視鏡システムである。なお、第１の実施例と同様に部分については説明は省略する。
【００４７】
図８に示す硬性内視鏡システム４１は、硬性の挿入部を有する硬性内視鏡４２と、この硬性内視鏡４２が接続され、照明光を供給する光源装置４３と、硬性内視鏡４２の先端部に内蔵されたＣＣＤに対する信号処理を行うビデオプロセッサ４４と、ビデオプロセッサ４４から出力される映像信号が入力されることにより、内視鏡画像を表示するテレビモニタ４５とを有する。
【００４８】
また、この内視鏡システム４１は、３次元臓器モデルに関連する情報を蓄積したデータベース４６Ａを構築するハードディスク等の情報記録装置４６を有し、この情報記録装置４６はデータ入力用インタフェース（Ｉ／Ｆ）４７を介してＰＣ４８と接続されている。また、このＰＣ４８はＣＴ装置４９と接続され、このＣＴ装置４９によりＣＴスキャンして撮影された人体の２次元断層画像がデジタル変換されてこのＰＣ４８に入力できるようにしている。
そして、このＰＣ４８により、２次元断層画像間のデータ補間処理が施されて３次元臓器モデルの情報が生成され、インタフェース４７を介してデータベース４６Ａに蓄積できるようにしている。
【００４９】
また、この内視鏡システム４１は、ビデオプロセッサ４４に接続された制御装置５１と、この制御装置５１に接続された３次元位置検出システム１２とを有する。この３次元位置検出システム１２は第１の実施の形態で説明したようにソースコイル駆動回路１３と、３次元位置検出装置１４とを有する。
【００５０】
また、硬性内視鏡４２は体腔内に挿入される挿入部５５とこの挿入部５５の後端に設けられた把持部５６とを有し、挿入部５５の先端側にはソースコイル５７ａ、５７ｂが配置され、これらは通信ケーブル５８内に挿通された信号線を介してソースコイル駆動回路１３に接続されている。
【００５１】
ソースコイル５７ａ、５７ｂはソースコイル駆動回路１３により、磁界を発生するソースコイル駆動信号が順次印加されるようになっている。そして、３次元位置検出装置５３に接続されたセンスコイル２２ａ、…、２２ｄによりその発生磁界を検出して、ソースコイル５７ａ、５７ｂの３次元位置と挿入部５５の先端部６０の対物レンズの光軸方向を検出できるようにしている。
【００５２】
そして、その検出した情報は制御装置５１に入力され、この制御装置５１は第１の実施の形態における画像処理装置１１と同様に、３次元位置検出装置１４で検出された検出点がデータベース４６Ａからの３次元モデルにおけるどの位置かの判断を行う。
【００５３】
また、この制御装置５１は以下に説明するように硬性内視鏡４２を保持する保持機構６１の挿入部５５の挿入速度を制御することも行う。
硬性内視鏡４２は内視鏡ホルダ６２によって保持されており、この内視鏡ホルダ６２は関節６３を支点に回動可能な電動アーム６４と接続されている。電動アーム６４と内視鏡ホルダ６２は硬性内視鏡４２に電気的に接続されており、電動アーム６４の動作制御は通信ケーブル５８を介して制御装置５１で行えるようにしている。
【００５４】
また通信ケーブル５８は光源装置４３からの出射光を硬性内視鏡４２の先端部６０まで伝達可能な光ファイバ束も内蔵している。制御装置５１は３次元臓器モデルの構成点の座標情報と、検出点に対応した内視鏡４２の適切な挿入速度とが蓄積されたデータベース４６Ａに接続されている。なお本実施の形態では、硬性内視鏡４２は、先端部６０にソースコイルを内蔵した鉗子などの処置具類でも良い。
【００５５】
次に本実施の形態の作用を説明する。
本実施の形態においても図５と同様に、ＣＴスキャンにより撮影された２次元断面画像のデータ補間処理を行い３次元モデルを構築する。体腔内に硬性内視鏡４２を挿入していく場合を想定し、３次元モデルを使ってＰＣ４８上で仮想内視鏡画像を作成する。
【００５６】
作成した仮想内視鏡画像を元に、管腔形状の複雑さなどに併せた硬性内視鏡４２の場合における適切な挿入の動作速度を決定する。その動作速度の設定情報と硬性内視鏡４２の先端部６０の３次元位置、対物光学系の光軸方向とを関連付けて記憶する。複数点に対して、前述の作業を行いデータベース４６Ａを構築する。
【００５７】
実際の内視鏡検査では体腔内に硬性内視鏡４２が挿入されると、図７と同様にソースコイル駆動回路５４により駆動信号をソースコイル５７ａ、５７ｂに順次印加して、ソースコイル５７ａ、５７ｂの周囲に順次、磁界を発生させ、その磁界によりセンスコイル５９ａ、…５９ｄに発生した電流値を３次元位置検出回路５３を構成する図示しない信号検出回路で検知し、それぞれのセンスコイル５９ａ、…５９ｄで発生した電流値から位置算出回路で硬性内視鏡４２の先端部６０３次元位置と対物光学系の光軸方向を算出する。
【００５８】
算出された位置情報とデータベース４６Ａに記憶された位置情報の照合を行い、照合された位置情報に適合する動作速度を表す数値データをデータベース４６Ａから呼び出す。呼び出された数値データにより制御装置５１から動作速度に合わせた負荷電圧を図示しないステッピングモータに印加することでステッピングモータが作動する。
【００５９】
ステッピングモータにより牽引された牽引ワイヤにより電動アーム６４が関節６３を支点に回動する。複数の電動アーム６４の各々の動作を制御装置５１で制御することにより、硬性内視鏡４２の挿入の動作速度をコントロールする。
【００６０】
本実施の形態は以下の効果を有する。
臓器の特定部位の特性に合わせた最適な電動アームの動作制御が自動的に行うことができる。
【００６１】
［付記］
１．体腔内に挿入する挿入部を有する内視鏡と、
内視鏡を介して体腔内を照明する光源装置と、
内視鏡で撮像された映像信号を信号処理するビデオプロセッサと、
ビデオプロセッサで再構築された内視鏡画像を表示するテレビモニタとで構成される内視鏡システムにおいて、
挿入部の先端部の３次元位置を検出する手段と、
予めＣＴなどの２次元断層画像から補間処理して構築した３次元臓器モデルに対して、前述の内視鏡先端部の３次元位置を特定する処理を行う画像処理回路と、
体腔内の特定位置に適当な観察条件を蓄積したデータベースと、
データベースからローディングした観察条件に従って、色調や照明強度などの情報をリアルタイムに変更可能なビデオプロセッサと光源装置とからなる内視鏡システム。
２．データベースからローディングする情報は動作速度であり、その情報を元に挿入部の動作速度を制御する制御手段を有する付記１の内視鏡システム。
【００６２】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、観察対象の内部形状の３次元情報に基づいて、前記観察対象に挿入される内視鏡の観察部の位置に対応するこの内視鏡の観察条件を設定するデータを予め保持する記憶手段と、
前記観察対象に挿入された内視鏡の観察部の位置の検出が可能な位置検出手段と、
前記位置検出手段で検出された前記観察部の位置を前記記憶手段に保持された前記３次元情報に基づく前記観察部の位置に関連付ける処理手段と、
前記処理手段による関連付けに基づいて前記記憶手段より前記観察部の位置での前記内視鏡の観察条件を設定するデータを読み出し手段と、
前記読み出し手段で読み出された前記観察状態のデータに応じて前記観察部で観察する前記内視鏡の観察状態を変更する観察状態変更手段と、
を備えているので、自動的に観察条件に適した観察状態に変更設定ができ、術者は円滑な内視鏡検査等ができる。
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の内視鏡システム全体構成を示すブロック図。
【図２】位置検出システムの構成を示すブロック図。
【図３】肺・気管支の３次元モデルへの検出位置のデータ重ね合わせのイメージ図。
【図４】ビデオプロセッサ及び光源装置による観察条件を可変設定する観察状態変更回路の構成例を示すブロック図。
【図５】データベース構築の動作フローを示すフローチャート図。
【図６】図５の説明図。
【図７】内視鏡検査の動作フローを示すフローチャート図。
【図８】本発明の第２の実施の形態の内視鏡システム全体構成を示すブロック図。
【符号の説明】
１…内視鏡システム
２…内視鏡
３…光源装置
４…ビデオプロセッサ
５…テレビモニタ
６…情報記憶装置
６Ａ…データベース
８…ＰＣ（パーソナルコンピュータ）
９…ＣＴ装置
１１…画像処理装置
１２…３次元位置検出システム
１３…ソースコイル駆動回路
１４…３次元位置検出装置
１５…挿入部
１９…先端部
２１ａ、２１ｂ…ソースコイル
２２ａ、…、２２ｄ…センスコイル
２３…信号検出回路
２４…位置算出回路
２５…検出点
２６…右肺
３１…ＣＰＵ３１
３２…ズーム駆動回路
３３…映像処理回路
３４…色マトリクス調整回路
３５…輝度調整回路
３６…画像強調回路
３７…光量調整回路
３８…フィルタ駆動回路
【発明の属する技術分野】
本発明は体腔内に内視鏡の挿入部を挿入して内視鏡検査を行う医療用の内視鏡システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、気管支を医療用の内視鏡で観察する場合、それらの体腔は複雑に分岐しており、通常の内視鏡では挿入が容易ではなく目的部位に到達するのに時間がかかっていた。また観察部位の色調や形状は一定ではなく、全ての部位で適切な観察条件で内視鏡画像を観察することが難しかった。
【０００３】
挿入時間の短縮を図るために、医療用挿入具の体腔内における挿入部の位置及び形状を検知する検知手段が提案されている。この検出装置の例としては、特開平６−２８５０４３号公報や特開２０００−１７５８６２号公報に示されるものがある。また、２次元断層画像データから３次元臓器モデルを作成し、仮想的な内視鏡画像を作成し、内視鏡の挿入ルートをナビゲーションする手段としては、特開２０００−１３５２１５号公報に示されるものがある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
内視鏡を複雑に分岐している体腔内に挿入し体腔内部を観察する場合、管腔の分岐形状は多様であり、管腔や分岐の形状によって色調バランスや照明強度などの最適な観察条件が異なってくる。
【０００５】
通常の内視鏡観察では、内視鏡画像を確認して必要に応じて観察条件調整を行っているため、挿入に時間がかかってしまう。特開平６−２８５０４３号や特開２０００−１７５８６２号では磁界を利用して内視鏡挿入部の形状や位置を検出して挿入性の向上に貢献しているが、挿入時の観察画像や挿入速度については考慮されていなかった。
また特開２０００−１３５２１５号でも予め作成した３次元臓器モデルを利用して挿入ルートのナビゲーションが行われているが、観察条件や挿入速度の調整は行われていなかった。
【０００６】
（発明の目的）
本発明は上述した点に鑑みてなされたもので、多様な管腔形状に併せて、自動的に観察条件や挿入速度を切り換え可能な内視鏡システムを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の内視鏡システムは、観察対象の内部形状の３次元情報に基づいて、前記観察対象に挿入される内視鏡の観察部の位置に対応するこの内視鏡の観察条件を設定するデータを予め保持する記憶手段と、前記観察対象に挿入された内視鏡の観察部の位置の検出が可能な位置検出手段と、前記位置検出手段で検出された前記観察部の位置を前記記憶手段に保持された前記３次元情報に基づく前記観察部の位置に関連付ける処理手段と、前記処理手段による関連付けに基づいて前記記憶手段より前記観察部の位置での前記内視鏡の観察条件を設定するデータを読み出し手段と、前記読み出し手段で読み出された前記観察状態のデータに応じて前記観察部で観察する前記内視鏡の観察状態を変更する観察状態変更手段と、前記観察対象内に挿入された前記内視鏡を移動させるとともに、この移動速度の変更の可能な駆動手段と、を具備し、前記読み出し手段が読み出すデータは、前記観察対象に挿入される前記内視鏡の速度を示すデータであり、前記観察状態変更手段は、前記移動速度を示すデータに基づいて前記駆動手段の駆動速度を変更することを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
（第１の実施の形態）
図１〜図７は本発明の第１の実施の形態に係り、第１の実施の形態の内視鏡システム全体構成を示し、図２は位置検出システムの構成を示し、図３は肺・気管支の３次元モデルへの検出位置のデータ重ね合わせのイメージ図を示し、図４はビデオプロセッサ及び光源装置による観察条件を可変設定する観察状態変更回路の構成例を示し、図５はデータベース構築の動作フローを示し、図６は図５の説明図を示し、図７は内視鏡検査の動作フローを示す。本実施の形態は内視鏡を挿入した位置に対応して自動的に照明光や色調などの観察条件を調整することを可能としたものである。
【０００９】
図１に示すように本発明の第１の実施の形態の内視鏡システム１は内視鏡検査（診断）を行うための内視鏡２と、この内視鏡２に照明光を供給する光源装置３と、この内視鏡２に内蔵された撮像素子に対する信号処理を行うビデオプロセッサ４と、このビデオプロセッサ４から出力される映像信号が入力されることによって、その映像信号に対応する内視鏡画像を表示するテレビモニタ５とを有する。
【００１０】
また、この内視鏡システム１は、ビデオプロセッサ４に接続され、３次元臓器モデルに関連する情報を蓄積したデータベース６Ａを構築するハードディスク等の情報記録装置６を有し、この情報記録装置６はデータ入力用インタフェース（Ｉ／Ｆ）７を介して例えばパーソナルコンピュータ（以下、ＰＣと略記）８と接続されている。なお、このＰＣ８はＣＴ装置９と接続され、後述するようにＣＴ装置９によりＣＴスキャンして撮影された人体の２次元断層画像がデジタル変換されてこのＰＣ８に入力できるようにしている。
【００１１】
そして、このＰＣ８により、２次元断層画像間のデータ補間処理が施されて３次元臓器モデルの情報が生成され、データ入力用インタフェース７を介してデータベース６Ａに蓄積できるようにしている。
また、この内視鏡システム１は、（ビデオプロセッサ４及び）データベース６Ａに接続された画像処理装置１１と、この画像処理装置１１に接続され、内視鏡２（の先端部１９）の位置検出を行う３次元位置検出システム１２とを有する。なお、この３次元位置検出システム１２はソースコイル駆動回路１３と、３次元位置検出装置１４とから構成される。そして、画像処理装置１１は３次元位置検出システム１２で検出された位置がデータベース６Ａに蓄積された３次元臓器モデルにおけるどの位置に相当するかの推定の画像処理を行う。
【００１２】
上記内視鏡２は体腔内に挿入される可撓性を有する細長の挿入部１５と、この挿入部１５の後端に設けられた操作部１６とを有し、この操作部１６から延出されたユニバーサルケーブルは途中で分岐され、その分岐され光源用コネクタ１８ａは光源装置３に、信号用コネクタ１８ｂはビデオプロセッサ４に、位置検出用コネクタ１８ｃはソースコイル駆動回路１３に、それぞれ接続される。
【００１３】
そして、光源装置３内の図示しない光源ランプで発生した照明光は、絞りやフィルタを介して光源用コネクタ１８ａに入射し、ユニバーサルケーブル、操作部１６、挿入部１５内に挿通された照明光を伝送するライトガイドによって、挿入部１５の先端部１９の図示しない照明窓から外部に出射され、体腔内の臓器等を照明する。
【００１４】
先端部１９には照明窓に隣接して設けた観察窓には対物レンズが取り付けてあり、照明された臓器等の光学像を結像する。その結像位置には図示しない電荷結合素子（ＣＣＤと略記）が配置され、光電変換してその撮像した信号をビデオプロセッサ４に出力する。
このビデオプロセッサ４に入力された信号は内部の映像処理回路３３（図４参照）により標準的な映像信号が生成され、テレビモニタ５に出力される。
【００１５】
また、内視鏡２の挿入部１５内には図２に示すように、磁界を発生する例えば２つのソースコイル２１ａ、２１ｂが先端側に所定の間隔で、例えば挿入部１５の長手方向に配置されている。また、最先端のソースコイル２１ａは先端部１９に固定されている。
【００１６】
これらのソースコイル２１ａ、２１ｂはそれぞれ信号線（図２では簡単化のため、１本で示している）を介してソースコイル駆動回路１３と接続され、ソースコイル駆動回路１３から順次、交流の駆動信号がパルス状に印加され、印加されたソースコイル２１ｉ（ｉ＝ａ又はｂ）はその周囲に位置検出に利用される交流磁界を発生する。
【００１７】
また、内視鏡２の挿入部１５が挿入される患者が載置されるベッドの付近には前記交流磁界を検出する例えば複数のセンスコイル２２ａ、２２ｂ、…、２２ｄが配置され、センスコイル２２ｊ（ｊ＝ａ〜ｄ）で検出された信号は、位置検出装置１４内の信号検出回路２３に入力される。
【００１８】
信号検出回路２３は入力された信号を増幅してＡ／Ｄ変換して位置算出回路２４に出力する。位置算出回路２４では信号検出回路２３は入力されたデータのレベルと（ソースコイル駆動回路１３からの駆動信号を参照して検出した）位相とからソースコイル２１ａの位置（つまり先端部１９の位置）と、２つのソースコイル２１ａ、２１ｂの位置の算出による先端部１９の方向（より正確には対物レンズの光軸方向）とを算出する処理を行う。
【００１９】
つまり、先端部１９に設けた対物レンズによる観察手段（観察部）の位置、その観察部による観察対象を観察する観察方向が算出される。
この位置算出回路２４で算出された先端部１９の位置（及び方向）の情報は、画像処理装置１１に入力される。
【００２０】
また、この画像処理装置１１にはデータベース６Ａから３次元臓器モデルが入力され、画像処理装置１１はその３次元臓器モデルにおいて、先端部１９の検出位置がどの位置であるか（及びその方向であるか）を画像処理で判断する。
【００２１】
例えば、３次元臓器モデルとして図３に示すように肺・気管支モデルの例のように、３次元位置検出装置１４で算出した内視鏡２の先端部１９の検出点２５の３次元座標Ａ（ｘ，ｙ，ｚ）が、右肺２６、左肺２７、気管２８、気管支２９などで構成される肺・気管支モデルの構成点の中から一致もしくは近似される点を選び出すと共に、近似される方向を選び出す。
【００２２】
なお、３次元位置検出システム１２は体外の所定位置を基準として、先端部１９の位置等を検出するため、必要に応じて挿入部１５が挿入される人体の口腔位置等に基準位置検出のソースコイルを設置して、人体の基準となる位置を検出するようにしても良い。そして、その人体の基準位置に対して、画像処理装置１１により３次元臓器モデルを重ね合わせる等して先端部１９の検出点２５の３次元座標Ａ（ｘ，ｙ，ｚ）をより精度良く検出（推定）できるようにしても良い。
【００２３】
また、画像処理装置１１にビデオプロセッサ４からの映像信号を入力して検出点２５が３次元臓器モデルにおけるどの位置（及び方向）かの判定（推定）に利用するようにしても良い。
そして、検出点２５が３次元臓器モデル上でどの位置（及び対物光学系の光軸方向）かの決定（判定）がされると、その位置の情報によりデータベース６Ａから対応する観察条件の設定情報が読み出され、ビデオプロセッサ４に入力される。
【００２４】
ビデオプロセッサ４及び光源装置３は例えば図４に示すように、データベース６Ａからの観察条件の設定情報がＣＰＵ３１に入力されることにより、ＣＰＵ３１は種々の観察条件に設定制御ができるようにしている。
【００２５】
図４に示すように内視鏡２の図示しない対物レンズを構成するズームレンズを駆動して、観察像の倍率を変更するズーム駆動回路３２、内視鏡２の撮像素子出力に対して映像信号生成処理を行う映像処理回路３３を構成し、色マトリクス調整を行う色マトリクス調整回路３４、表示される画像の輝度（明るさ）レベルを調整する輝度（レベル）調整回路３５、画像強調（輪郭強調）を行う画像強調回路３６がＣＰＵ３１と接続され、ＣＰＵ３１はこれらの回路をデータベース６Ａからの観察条件情報に応じて制御することができるようにしている。
【００２６】
また、ＣＰＵ３１は光源装置３における出射光量を調整する光量調整回路３７、照明光路上にフィルタの挿脱を調整して波長帯域を調整するフィルタ駆動回路３８と接続され、ＣＰＵ３１はこれらの回路をデータベース６Ａからの観察条件設定情報に応じて制御することができるようにしている。
【００２７】
以下、図４における代表的な場合を補足説明する。
【００２８】
色マトリクス調整回路３４では色バランスの調整を行う。データベース６Ａから特定の観察条件の設定情報が選択されると、選択された色バランスを再現するためにビデオプロセッサ４に内蔵している色マトリクスのフィルタを切り替えたり、フィルタ特性を変更する。
【００２９】
また光量調整回路３７では調光を行う。ＣＣＤ等の撮像素子の各画素全体による明るさ信号の平均値を算出する。算出した平均値が予め適当と考えられている明るさになるように、光源装置３の光源ランプの前に設けた絞りによる開閉量で照明光の光量を調整する。データベース６Ａには、特定の観察部位において適当と考えられている明るさが記憶されており、その明るさに合わせて照明光を調整する。
【００３０】
フィルタ駆動回路３８は照明光の波長特性を調整する。データベース６Ａに記憶されている特定の観察部位に適当な照明光の波長の情報に合わせて、光源装置３の光源ランプの前に設けたターレットを回転的に移動させる。ターレットには透過波長の異なるフィルタが配設されており、光源装置３からの出射光の波長帯域を可変できる。
【００３１】
本実施の形態では、以下に説明するように内視鏡２の挿入部１５を体腔内に挿入したときに、図５に示す動作フローのように、事前にデータベース６Ａに入力された３次元臓器モデルにおけるどの位置に観察部があるかの判断を行い、その位置の位置情報に対応した観察条件の設定情報をデータベース６Ａからローディングすることにより、自動的に内視鏡２の観察パラメータが自動調整されるようにしている。
【００３２】
次に本実施の形態の作用を説明する。
内視鏡２を体腔内に挿入して内視鏡検査を行う前に、予め図５に示すように、ＣＴスキャンによるデータベース構築を行う。
ＣＴ装置９の電源を投入して、データベースの構築がスタートすると、ＣＴ装置９により、標準的な体格をした人体をステップＳ１に示すようにＣＴスキャン撮影する。
【００３３】
つまり、図６（Ａ）に示すようにその人体を輪切りにした２次元断面画像を得る。そして、ステップＳ２に示すように、２次元断面画像をデジタル変換してＰＣ８に取り込むようにする。
【００３４】
ＰＣ８では、順次取り込んだ複数の２次元断面画像データのデータ補間処理を行う（ステップＳ３）。つまり、図６（Ｂ）に示すように順次入力される複数の２次元断面画像データに対して点線で示すようにそれらの間の２次元断面画像データを生成して補間処理する。そして、図６（Ｃ）に示すように３次元モデルを構築する（ステップＳ４）。
【００３５】
また、ステップＳ５に示すように体腔内を内視鏡で観察した場合を想定し、３次元モデルを使ってＰＣ８上で仮想内視鏡画像を作成する。例えば図６（Ｄ）に示すようなシミュレーション画像を作成する。
【００３６】
作成した仮想内視における適切な観察条件鏡画像（シミュレーション画像）をＰＣ８上で照明光量の照明条件、表示倍率などの観察条件を変更し、適切な観察条件を決定し（ステップＳ６）、またその際、その適切な観察条件の設定情報（観察条件情報）と内視鏡２の先端部１９の３次元位置、対物レンズの光軸方向とを関連付けを行い（ステップＳ７）、データ入力用インターフェイス７を介して情報記録装置６に記憶（記録）する。
【００３７】
つまり、情報記録装置６には３次元モデルにおける内視鏡２の先端部１９の３次元位置（その方向）による観察部の情報と、その場合における適切な観察条件（観察状態）に設定する観察条件の設定情報とが関連付けて記録される。
この処理が複数点に対して行われ、ステップＳ８のデータベース６Ａが構築される。
【００３８】
上記のようにデータベース構築が行われた後、図７に示すように内視鏡２を挿入して内視鏡検査を開始する。
実際の内視鏡検査において、体腔内に内視鏡２が挿入されると、ステップＳ１１に示すようにソースコイル駆動回路１３によりソースコイル２１ｉが駆動され、その周囲に磁界が発生する。その磁界はステップＳ１２に示すようにセンスコイル２２ｊにより検出され、センスコイル２２ｊに発生したその電流値を信号検出回路２３で検知する。
【００３９】
それぞれのセンスコイル２２ｊで発生した電流値から位置算出回路２４により、各ソースコイル２１ｉの位置算出（ステップＳ１３）、及び内視鏡２の先端部１９の３次元位置と対物レンズの光軸方向を算出する（ステップＳ１４）。
【００４０】
算出された位置情報がデータベース６Ａに記憶された３次元臓器モデルのどの位置に対応するかの位置情報の照合（推定）が画像処理装置１１により行われる（ステップＳ１５）。この照合により、３次元臓器モデルのどの位置に対応するかが決定され、その位置情報に適合する適切な観察条件の設定情報がデータベース６Ａから呼び出されて、ビデオプロセッサ４内に設けたＣＰＵ３１に送られる（ステップＳ１６）。
【００４１】
ＣＰＵ３１は呼び出された観察条件の設定情報に合わせてビデオプロセッサ４や光源装置３の観察条件を決定する各種の回路を制御する（ステップＳ１７）。例えば、ズーム駆動、色マトリクス変更、輝度調整、画像強調、光量変更、フィルタ作動等の観察条件の制御動作を行い、適切な観察条件となるように自動設定する。
【００４２】
より具体的な１例として、呼び出された観察条件が照明光の光量である場合で説明すると、検出点の座標が照合されるとデータベース６Ａに記憶されている検出点２５の３次元座標Ａ（ｘ，ｙ，ｚ）に適切な照明光量値に設定する数値データ等の情報が呼び出される。その数値データ等の情報により、光量調整回路３７から図示しない光源ランプの前面に配設された絞りの開閉量をコントロールして、適切な照明光量値に設定することで光源装置３からの出射光量を調節する。
【００４３】
このようにして、内視鏡２を挿入し、その挿入された内視鏡２の先端部１９（の観察部）での観察対象の観察状態に応じて、その観察状態における適切な観察状態に照明光量等が自動的に設定できる。
【００４４】
従って、術者は各部の観察状態に応じて、光源装置３による照明光量の調整等を行うことなく、照明光量等を適切な観察状態に設定して内視鏡検査を行うことができるようになる。
【００４５】
本実施の形態は以下の効果を有する。
臓器の特定部位の特性に合わせた最適な観察パラメータが自動的に選出でき、その観察パラメータで観察できる。
例えば、ある特定位置に内視鏡２が挿入されると臓器の特性上、毛細血管のような微細な構造が多くなり、観察倍率を高倍率にする必要がある場合などに、倍率変更操作をすることなく自動的に倍率変更されることで、スムーズに内視鏡検査を行うことができる。
【００４６】
（第２の実施の形態）
次に本発明の第２の実施の形態を図８を参照して説明する。本実施の形態はデータベースからローディングする情報は動作速度であり、その情報を元に挿入部の動作速度を制御する制御手段を有する内視鏡システムである。なお、第１の実施例と同様に部分については説明は省略する。
【００４７】
図８に示す硬性内視鏡システム４１は、硬性の挿入部を有する硬性内視鏡４２と、この硬性内視鏡４２が接続され、照明光を供給する光源装置４３と、硬性内視鏡４２の先端部に内蔵されたＣＣＤに対する信号処理を行うビデオプロセッサ４４と、ビデオプロセッサ４４から出力される映像信号が入力されることにより、内視鏡画像を表示するテレビモニタ４５とを有する。
【００４８】
また、この内視鏡システム４１は、３次元臓器モデルに関連する情報を蓄積したデータベース４６Ａを構築するハードディスク等の情報記録装置４６を有し、この情報記録装置４６はデータ入力用インタフェース（Ｉ／Ｆ）４７を介してＰＣ４８と接続されている。また、このＰＣ４８はＣＴ装置４９と接続され、このＣＴ装置４９によりＣＴスキャンして撮影された人体の２次元断層画像がデジタル変換されてこのＰＣ４８に入力できるようにしている。
そして、このＰＣ４８により、２次元断層画像間のデータ補間処理が施されて３次元臓器モデルの情報が生成され、インタフェース４７を介してデータベース４６Ａに蓄積できるようにしている。
【００４９】
また、この内視鏡システム４１は、ビデオプロセッサ４４に接続された制御装置５１と、この制御装置５１に接続された３次元位置検出システム１２とを有する。この３次元位置検出システム１２は第１の実施の形態で説明したようにソースコイル駆動回路１３と、３次元位置検出装置１４とを有する。
【００５０】
また、硬性内視鏡４２は体腔内に挿入される挿入部５５とこの挿入部５５の後端に設けられた把持部５６とを有し、挿入部５５の先端側にはソースコイル５７ａ、５７ｂが配置され、これらは通信ケーブル５８内に挿通された信号線を介してソースコイル駆動回路１３に接続されている。
【００５１】
ソースコイル５７ａ、５７ｂはソースコイル駆動回路１３により、磁界を発生するソースコイル駆動信号が順次印加されるようになっている。そして、３次元位置検出装置５３に接続されたセンスコイル２２ａ、…、２２ｄによりその発生磁界を検出して、ソースコイル５７ａ、５７ｂの３次元位置と挿入部５５の先端部６０の対物レンズの光軸方向を検出できるようにしている。
【００５２】
そして、その検出した情報は制御装置５１に入力され、この制御装置５１は第１の実施の形態における画像処理装置１１と同様に、３次元位置検出装置１４で検出された検出点がデータベース４６Ａからの３次元モデルにおけるどの位置かの判断を行う。
【００５３】
また、この制御装置５１は以下に説明するように硬性内視鏡４２を保持する保持機構６１の挿入部５５の挿入速度を制御することも行う。
硬性内視鏡４２は内視鏡ホルダ６２によって保持されており、この内視鏡ホルダ６２は関節６３を支点に回動可能な電動アーム６４と接続されている。電動アーム６４と内視鏡ホルダ６２は硬性内視鏡４２に電気的に接続されており、電動アーム６４の動作制御は通信ケーブル５８を介して制御装置５１で行えるようにしている。
【００５４】
また通信ケーブル５８は光源装置４３からの出射光を硬性内視鏡４２の先端部６０まで伝達可能な光ファイバ束も内蔵している。制御装置５１は３次元臓器モデルの構成点の座標情報と、検出点に対応した内視鏡４２の適切な挿入速度とが蓄積されたデータベース４６Ａに接続されている。なお本実施の形態では、硬性内視鏡４２は、先端部６０にソースコイルを内蔵した鉗子などの処置具類でも良い。
【００５５】
次に本実施の形態の作用を説明する。
本実施の形態においても図５と同様に、ＣＴスキャンにより撮影された２次元断面画像のデータ補間処理を行い３次元モデルを構築する。体腔内に硬性内視鏡４２を挿入していく場合を想定し、３次元モデルを使ってＰＣ４８上で仮想内視鏡画像を作成する。
【００５６】
作成した仮想内視鏡画像を元に、管腔形状の複雑さなどに併せた硬性内視鏡４２の場合における適切な挿入の動作速度を決定する。その動作速度の設定情報と硬性内視鏡４２の先端部６０の３次元位置、対物光学系の光軸方向とを関連付けて記憶する。複数点に対して、前述の作業を行いデータベース４６Ａを構築する。
【００５７】
実際の内視鏡検査では体腔内に硬性内視鏡４２が挿入されると、図７と同様にソースコイル駆動回路５４により駆動信号をソースコイル５７ａ、５７ｂに順次印加して、ソースコイル５７ａ、５７ｂの周囲に順次、磁界を発生させ、その磁界によりセンスコイル５９ａ、…５９ｄに発生した電流値を３次元位置検出回路５３を構成する図示しない信号検出回路で検知し、それぞれのセンスコイル５９ａ、…５９ｄで発生した電流値から位置算出回路で硬性内視鏡４２の先端部６０３次元位置と対物光学系の光軸方向を算出する。
【００５８】
算出された位置情報とデータベース４６Ａに記憶された位置情報の照合を行い、照合された位置情報に適合する動作速度を表す数値データをデータベース４６Ａから呼び出す。呼び出された数値データにより制御装置５１から動作速度に合わせた負荷電圧を図示しないステッピングモータに印加することでステッピングモータが作動する。
【００５９】
ステッピングモータにより牽引された牽引ワイヤにより電動アーム６４が関節６３を支点に回動する。複数の電動アーム６４の各々の動作を制御装置５１で制御することにより、硬性内視鏡４２の挿入の動作速度をコントロールする。
【００６０】
本実施の形態は以下の効果を有する。
臓器の特定部位の特性に合わせた最適な電動アームの動作制御が自動的に行うことができる。
【００６１】
［付記］
１．体腔内に挿入する挿入部を有する内視鏡と、
内視鏡を介して体腔内を照明する光源装置と、
内視鏡で撮像された映像信号を信号処理するビデオプロセッサと、
ビデオプロセッサで再構築された内視鏡画像を表示するテレビモニタとで構成される内視鏡システムにおいて、
挿入部の先端部の３次元位置を検出する手段と、
予めＣＴなどの２次元断層画像から補間処理して構築した３次元臓器モデルに対して、前述の内視鏡先端部の３次元位置を特定する処理を行う画像処理回路と、
体腔内の特定位置に適当な観察条件を蓄積したデータベースと、
データベースからローディングした観察条件に従って、色調や照明強度などの情報をリアルタイムに変更可能なビデオプロセッサと光源装置とからなる内視鏡システム。
２．データベースからローディングする情報は動作速度であり、その情報を元に挿入部の動作速度を制御する制御手段を有する付記１の内視鏡システム。
【００６２】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、観察対象の内部形状の３次元情報に基づいて、前記観察対象に挿入される内視鏡の観察部の位置に対応するこの内視鏡の観察条件を設定するデータを予め保持する記憶手段と、
前記観察対象に挿入された内視鏡の観察部の位置の検出が可能な位置検出手段と、
前記位置検出手段で検出された前記観察部の位置を前記記憶手段に保持された前記３次元情報に基づく前記観察部の位置に関連付ける処理手段と、
前記処理手段による関連付けに基づいて前記記憶手段より前記観察部の位置での前記内視鏡の観察条件を設定するデータを読み出し手段と、
前記読み出し手段で読み出された前記観察状態のデータに応じて前記観察部で観察する前記内視鏡の観察状態を変更する観察状態変更手段と、
を備えているので、自動的に観察条件に適した観察状態に変更設定ができ、術者は円滑な内視鏡検査等ができる。
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の内視鏡システム全体構成を示すブロック図。
【図２】位置検出システムの構成を示すブロック図。
【図３】肺・気管支の３次元モデルへの検出位置のデータ重ね合わせのイメージ図。
【図４】ビデオプロセッサ及び光源装置による観察条件を可変設定する観察状態変更回路の構成例を示すブロック図。
【図５】データベース構築の動作フローを示すフローチャート図。
【図６】図５の説明図。
【図７】内視鏡検査の動作フローを示すフローチャート図。
【図８】本発明の第２の実施の形態の内視鏡システム全体構成を示すブロック図。
【符号の説明】
１…内視鏡システム
２…内視鏡
３…光源装置
４…ビデオプロセッサ
５…テレビモニタ
６…情報記憶装置
６Ａ…データベース
８…ＰＣ（パーソナルコンピュータ）
９…ＣＴ装置
１１…画像処理装置
１２…３次元位置検出システム
１３…ソースコイル駆動回路
１４…３次元位置検出装置
１５…挿入部
１９…先端部
２１ａ、２１ｂ…ソースコイル
２２ａ、…、２２ｄ…センスコイル
２３…信号検出回路
２４…位置算出回路
２５…検出点
２６…右肺
３１…ＣＰＵ３１
３２…ズーム駆動回路
３３…映像処理回路
３４…色マトリクス調整回路
３５…輝度調整回路
３６…画像強調回路
３７…光量調整回路
３８…フィルタ駆動回路
Claims (1)
- 観察対象の内部形状の３次元情報に基づいて、前記観察対象に挿入される内視鏡の観察部の位置に対応するこの内視鏡の観察条件を設定するデータを予め保持する記憶手段と、
前記観察対象に挿入された内視鏡の観察部の位置の検出が可能な位置検出手段と、
前記位置検出手段で検出された前記観察部の位置を前記記憶手段に保持された前記３次元情報に基づく前記観察部の位置に関連付ける処理手段と、
前記処理手段による関連付けに基づいて前記記憶手段より前記観察部の位置での前記内視鏡の観察条件を設定するデータを読み出し手段と、
前記読み出し手段で読み出された前記観察状態のデータに応じて前記観察部で観察する前記内視鏡の観察状態を変更する観察状態変更手段と、
前記観察対象内に挿入された前記内視鏡を移動させるとともに、この移動速度の変更の可能な駆動手段と、
を具備し、
前記読み出し手段が読み出すデータは、前記観察対象に挿入される前記内視鏡の速度を示すデータであり、
前記観察状態変更手段は、前記移動速度を示すデータに基づいて前記駆動手段の駆動速度を変更する
ことを特徴とする内視鏡システム。
Priority Applications (1)
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Patent Citations (12)
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| JPH06285043A (ja) * | 1993-04-07 | 1994-10-11 | Olympus Optical Co Ltd | 体腔内位置検知装置 |
| JPH06304127A (ja) * | 1993-04-27 | 1994-11-01 | Olympus Optical Co Ltd | 内視鏡挿入補助装置 |
| JPH07178046A (ja) * | 1993-12-22 | 1995-07-18 | Olympus Optical Co Ltd | 内視鏡装置 |
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