JP5014941B2

JP5014941B2 - 内視鏡形状解析装置

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Publication number: JP5014941B2
Application number: JP2007259120A
Authority: JP
Inventors: 秀樹田中
Original assignee: Olympus Medical Systems Corp
Current assignee: Olympus Medical Systems Corp
Priority date: 2007-10-02
Filing date: 2007-10-02
Publication date: 2012-08-29
Anticipated expiration: 2027-10-02
Also published as: JP2009082625A

Description

本発明は、内視鏡形状解析装置に関し、特に、複数箇所の座標値を検出する座標取得手段を有する内視鏡形状解析装置に関する。

内視鏡は、体腔内の管腔である被検部に外部から細長の可撓性を有する挿入部を挿入して該被検部を観察したり、必要とする処置が行えるようになっている。ところで、前記体腔内の管腔は、大腸や小腸に見られるが如く曲がっており、挿入した内視鏡挿入部がどの位置まで挿入されているのか、或いはどのような形状になっているのかは術者にとっては容易に分からない。そのため、従来は内視鏡挿入部を挿入した被検体部に外部からＸ線を照射して挿入部の管腔への挿入位置、挿入形伏等の挿入状態を検出している。しかし、前記Ｘ線は人体に対し無害なわけではなく、しかも照射場所も限られており、内視鏡挿入部の挿入状態を検出する手段としては必ずしも好ましいものではない。

そこで、人体への生理的な悪影響を及ぼすことなく、内視鏡挿入部に複数の磁界発生素子を配設し、体腔外の磁界検知手段を用いることで、内視鏡挿入部の体腔内管腔への挿入状態を検出できるようにした内視鏡やカテ−テルの挿入状態検出装置及び検出方法が提案されている。さらには、内視鏡挿入部を大腸等に挿入する際に、腸が腹腔などに固定されていない遊離部分では挿入部が螺旋状にループを描く場合がある。このような挿入部がループを描いた状態、すなわち、腸がループ形状に変形した状態での挿入操作は患者に苦痛を与える。このため、特開２０００−１７５８６１号公報には、挿入時の挿入部のループ発生を認知し、術者に警告を発生することのできる内視鏡形状検出装置が開示されている。

また、特開２００３−２４５２４２号公報には、内視鏡挿入部の形状を測定するために内視鏡挿入部に配設される磁界発生素子の数は有限であるため、センサ間の挿入部の位置を補間処理により補う方法が開示されている。
特開２０００−１７５８６１号公報特開２００３−２４５２４２号公報

特開２０００−１７５８６１号公報に開示された内視鏡形状検出装置は、内視鏡挿入部に配設された複数の磁界発生素子と、体腔外の磁界検知手段との組み合わせにより内視鏡挿入部の形状を検出している。

図１０は、内視鏡形状検出装置による内視鏡形状の検出を説明するための図であり、図１１は内視鏡挿入部２０のループの巻き方とループ解消方法を説明するための図である。

図１０（Ａ）に示すように、内視鏡形状検出装置は、内視鏡挿入部に配設された複数の磁界発生素子と、体腔外の磁界検知手段との組み合わせにより、例えば８個の磁界発生素子Ｃ１〜Ｃ８の各々の３次元座標を取得することができる。そして、内視鏡形状検出装置は、図１０（Ｂ）に示すように、各座標点を補間することで内視鏡挿入部の形状を検知することができる。しかし、磁界発生素子と磁界検知手段との組み合わせによる位置情報検出には誤差が生じることがある。

そして、位置情報検出誤差のために、ループ発生箇所において、ループの巻き方を誤って表示してしまう、すなわち、発生したループの巻き方を誤って逆方向に表示してしまうことがあった。しかし、ループの巻き方向という位置情報は術者にとり非常に重要である。なぜなら、図１１に示すように、ループの巻き方によりループを解消するために、術者が操作する挿入部の回転方向が異なるためである。

図１１（Ａ）は内視鏡挿入部２０の先端側２０ａが基端部側２０ｂよりも術者にとり手前にあるループを示している。図１１（Ａ）に示したループを解消するには、術者は挿入部の基端部側２０ｂを時計回りに回転する必要がある。これに対して、図１１（Ｂ）に示したループは内視鏡挿入部２０の先端側２０ａが基端部側２０ｂよりも術者にとり後側にある。図１１（Ｂ）に示したループを解消するには、術者は挿入部の基端部側２０ｂを反時計回りに回転する必要がある。

内視鏡挿入部のループの巻き方が、誤って逆に表示される位置表示誤り現象は、「すり抜け」と呼ばれている。例えば、先端部側の挿入部が基端部側の挿入部より術者に近い位置にある状態（図１１（Ａ））から、先端部側の挿入部が基端部側の挿入部より術者に遠い位置にある状態（図１１（Ｂ））に変化することは、あたかも、先端部側の挿入部が基端部側の挿入部をすり抜けていったように見えるためである。

前述のように、内視鏡形状解析装置の「すり抜け」現象は、術者の誤った内視鏡操作を招く可能があり、かかる内視鏡挿入部の位置表示誤りの発生を確実に発見できる内視鏡形状解析装置が望まれていた。

本発明は、内視鏡挿入部の位置表示誤りの発生を確実に発見する内視鏡形状解析装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成すべく、本発明の一態様の内視鏡形状解析装置は、被検体に挿入された内視鏡挿入部の挿入形状を検出するための、当該挿入部先端から挿入部形状に沿って順に位置する複数の検出点に対応した複数の座標値を取得する座標取得手段と、取得した前記複数の座標値を時系列に沿って記憶する記憶手段と、前記複数の座標値に基づいて前記内視鏡挿入部を表示手段に表示するための画像信号を生成する表示制御手段と、前記複数の検出点のうち、任意の所定時刻における、任意の前記挿入部に沿って隣り合う検出点を両端とする線分を含む直線を第１の直線とした際、任意の、前記挿入部に沿って隣り合う検出点を両端とする線分を含む直線であって、かつ、前記第１の直線における前記線分の両端の検出点のうちいずれか一方の検出点を両端とする線分を含む直線を除いた直線のうち、前記第１の直線に対して最短距離に位置する直線を第２の直線として設定する直線設定手段と、前記記憶手段に記憶された時系列に沿った前記複数の座標値の情報から、前記任意の所定時刻における前記第１の直線および前記第２の直線の位置情報を取得すると共に、前記任意の所定時刻よりも過去の時刻における当該第１の直線および当該第２の直線の位置情報を取得し、かつ、当該過去の時刻における前記第２の直線を第３の直線とした際、前記任意の所定時刻における前記第２の直線の座標位置に対する前記第３の直線の相対的な座標位置を算出する座標変換手段と、前記座標変換手段において取得または算出された、前記任意の所定時刻における前記第１の直線の位置および前記第２の直線の位置、並びに、前記過去の時刻における前記第３の直線の位置それぞれの位置関係に基づいて、前記表示手段に表示された前記内視鏡挿入部の位置表示の誤りの有無を判断する判断手段と、を具備したことを特徴とする。

本発明は、内視鏡挿入部の位置表示誤りの発生を確実に発見する内視鏡形状解析装置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。

＜第１の実施の形態＞
図１は、本発明の第１の実施の形態の内視鏡形状解析装置１の構成を説明するための構成図である。

図１に示すように、本実施の形態の内視鏡システム２は、内視鏡検査を行う内視鏡装置３と、この内視鏡装置３と接続され内視鏡検査の補助に用いられる内視鏡形状解析装置１とを備える。内視鏡形状解析装置１は、例えば、ベッドに横たわる患者（不図示）の体腔内に可撓性を有する細長の内視鏡挿入部２０を挿入し、内視鏡検査を行う際の挿入補助手段として使用される。なお、内視鏡システム２は、図示しない光源部、撮像素子、制御部等の通常の内視鏡機能を有する。

内視鏡挿入部２０は、先端部２０ａ、湾曲部及び可撓管とが先端部２０ａから基端部２０ｂに順次連接されて構成されている。挿入部２０には鉗子チャンネルが設けてあり、この鉗子チャンネルの挿入口から例えば複数個の磁気発生素子（またはソースコイル）３０を有するプローブを挿通することにより、挿入部２０内にソースコイル３０が設置される。あるいは、あらかじめソースコイル３０が配設された挿入部２０を有する内視鏡を用いてもよい。

このソースコイルプローブの後端から延出されたソースコイル３０と接続された配線は、端子２１を介して内視鏡形状解析装置１に接続される。そして、内視鏡形状解析装置１の座標取得手段４１から高周波信号（駆動信号）を印加することにより、ソースコイル３０は磁界を周囲に放射する。

また、患者が横たわるベット（不図示）の近傍にはソースコイル３０からの磁界を検出する複数のセンスコイルを内蔵したセンスコイルユニット３１が配置されている。

以下、内視鏡形状解析装置１の詳細な構成について説明する。内視鏡形状解析装置１は、図１に示すように、ソースコイル３０を駆動し、センスコイルユニット３１が受信した信号から各ソースコイル３０の座標値を取得する座標取得手段４１と、取得した前記複数の座標値を、記憶する記憶手段４２と、複数のソースコイル３０の座標値に基づいて、第１の直線Ａおよび第１の直線と位置の比較を行う第２の直線Ｂとを設定する直線設定手段４３と、記憶手段に記憶された過去の第１の直線Ａ‘と現在の第１の直線Ａとの相対的な位置関係に基づいて、過去の第２の直線Ｂ’を座標変換し第３の直線Ｂ‘’を算出する座標変換手段４４と、現在の第１の直線Ａと、前記現在の第２の直線Ｂと、第３の直線Ｂ‘’との位置関係から内視鏡挿入部の位置表示の誤りの有無を判断する判断手段４５とを有する。

また、内視鏡形状解析装置１は、各ソースコイル３０の座標値から内視鏡形状を表示するための表示画像作成手段４７と、内視鏡形状を表示するための表示手段４８と、判断手段４５からの情報に基づき警告を発生する警告発生手段４６とを有する。

複数のソースコイル３０すなわち、磁界発生コイルは、内視鏡挿入部２０に所定の間隔で特定の位置に配設されている。ソースコイル３０の配設間隔は等間隔でなく、例えば、先端部側は基端部側に比べて、より密に配設してもよい。

それぞれのソースコイル３０を異なる周波数の正弦波の駆動信号電流で駆動することで、それぞれのソースコイル３０の３次元座標を区別して取得する。なお、座標取得手段４１による各ソースコイル３０の空間位置座標、すなわち３次元座標の取得方法は本出願人が先に出願した特開２０００−１７５８６１号公報等に詳細に記載しており、本実施の形態においても同様な方法により取得するため、詳細な説明は省略する。

次に、図２から図６を用いて、本実施の形態の内視鏡形状解析装置１による内視鏡挿入部の位置表示誤り、すなわち「すり抜け」現象発生の有無の判断方法を説明する。図２は、本実施の形態の内視鏡形状解析装置１の動作の流れを説明するためのフローチャートであり、図３は直線設定手段の動作を説明するための説明図であり、図４および図５は、座標変換手段の動作を説明するための説明図であり、図６は判断手段の動作を説明するための説明図である。

以下、図２のフローチャートに従い内視鏡形状解析装置１による内視鏡挿入部の位置表示誤り、すなわち「すり抜け」現象発生の有無の判断方法を説明する。

＜ステップＳ１１およびステップＳ１２＞
なお、以下の説明は説明を簡単にするために、図３（Ａ）に示すような、８個のソースコイルＣ１〜Ｃ８が特定箇所に配設された挿入部２０を有する内視鏡の形状解析について説明する。

最初に、直線設定手段４３は、座標取得手段４１からの、複数の座標値に基づいて、位置表示誤り発生の有無を検査する、すなわち「すり抜け」現象発生の有無の判断を行う対象とする第１の直線Ａおよび第２の直線Ｂとを設定する。

直線設定手段４３は、図３（Ｂ）に示すように、隣り合う各ソースコイルを結ぶ７本の直線Ｌ１〜Ｌ７を算出する。そして、例えば、図３（Ｃ）に示すように、直線設定手段４３は、選択された一の直線Ｌ３の重心（中点）から他の直線への重心（中点）へのベクトルを算出する。さらに直線設定手段４３は、順に、７本全ての直線について算出済みのベクトルと方向のみが異なるベクトルを除いて、他の直線への重心（中点）へのベクトルを算出する。合計２１のベクトルの中で大きさが最も小さいベクトル（最小ベクトル）の基点となった直線Ｌ３とＬ６を、直線設定手段４３は、それぞれ第１の直線Ａ、第２の直線Ｂとして設定する。

なお、直線Ｌ３を第２の直線Ｂ、Ｌ６を第１の直線Ａとしても以下の処理は同様で同様の結果が得られる。また、直線設定手段４３は全ての直線間のベクトルを算出する必要はなく、前回の直線設定時に比較的近接していた直線のみについて算出してもよい。

また、最小ベクトルＡＢとしては、各直線の重心（中点）を基準とする替わりに、直線Ａと直線Ｂとの間の最小の大きさのベクトルＡＢを基準としてもよい。

＜ステップＳ１３＞
ステップＳ１２で算出した最小ベクトルＡＢの大きさが所定値以上（Ｙｅｓ）場合には「すり抜け」現象が発生することはないため、内視鏡形状解析装置１は、「すり抜け未発生」と判断する（ステップＳ２１）。

すなわち、「すり抜け」現象は、内視鏡の直径をｄ、被検体壁（腸壁）の厚さをｔとした時に、前述の最小ベクトルの大きさＦが以下の式で示される関係の場合に発生するからである。

Ｆ＜Ｋ＝ｋ×（ｄ＋２ｔ）
ここで、ｋは、処置の内容および内視鏡形状解析装置１の位置情報検出誤差の程度により異なるが、５以下であり、好ましくは３以下である。前記範囲を超えると、「すり抜け」現象が発生することはない。隣り合う挿入部２０間の距離が位置情報検出誤差を超えているためである。

＜ステップＳ１４＞
ステップＳ１２で算出した最小ベクトルＡＢの大きさＦが所定値Ｋ：ｋ×（ｄ＋２ｔ）未満（Ｎｏ）場合には、内視鏡形状解析装置１は、直線Ｂを「すり抜け」現象が発生する可能性のある判定対象として、ステップＳ１５以降の処理を行う。

＜ステップＳ１５＞
座標変換手段４４は、直線設定手段が設定した２本の直線（第１の直線および第２の直線）の両端の各ソースコイルの過去の座標値を記憶手段４２から取得する。

なお、記憶手段４２は、各ソースコイルの座標値を時系列的に記憶している。ここで、時系列的に記憶するとは、過去の各ソースコイルの座標値を時間の情報とともに記憶していることを意味する。ソースコイルの座標値の取得周期は例えば０．０１〜１秒程度であるが、記憶手段４２は少なくとも前回、座標取得手段４１が取得したソースコイルの座標値を記憶している。なお、記憶手段４２が記憶する過去の各ソースコイルの座標値が前回、取得したソースコイルの座標値のみの場合には、時間情報を記憶することは不要である。

座標変換手段４４が取得する過去の座標値は、前回、座標取得手段４１が取得した座標値あるいは、術者が予め指定した所定の期間、例えば１〜５秒前に座標取得手段４１が取得した座標値である。術者による内視鏡挿入の速度により最適の過去の座標値は異なるためである。

＜ステップＳ１６＞
座標変換手段４４は、第１の直線Ａの移動に関する変換関数を生成する。

以下、図４（Ａ）に示す現在の状態の第１の直線Ａと第２の直線Ｂに対して、過去の第１の直線Ａ‘と第２の直線Ｂ’が図４（Ｂ）に示す状態であった場合を例に説明する。第１の直線ＡおよびＡ‘はソースコイルＣ（ｉ）とＣ（ｉ＋１）、第２の直線ＢおよびＢ’はソースコイルＣ（ｊ）とＣ（ｊ＋１）のそれぞれが検出した座標値を結ぶ直線である。

すなわち、第１の直線ＡおよびＡ‘についてみると、図４（Ｃ）に示すようにソースコイルＣ（ｉ）とＣ（ｉ＋１）は移動している。移動はソースコイルＣ（ｉ）とＣ（ｉ＋１）を結ぶベクトルＣ（ｉ）Ｃ（ｉ＋１）の重心（中心）の平行移動と回転移動であり、変換関数で表現することができる。

変換に用いる変換関数としては、例えば、クォータニオン（Quaternion）を用いることができる。クォータニオンは四元数であり、２つのベクトルｐおよびｑの関係を示すクォータニオンは、以下の手順で生成する。すなわち、最初に、ベクトルｐとベクトルｑの外積ｒを求める。ここで、外積ｒはベクトルｐおよびベクトルｑに直交する。次に、ベクトルｐとベクトルｑのなす角度θを内積により求める。そして、外積ｒを軸としてθだけ回転するクォータニオンを生成する。

＜ステップＳ１７＞
座標変換手段４４は、図５（Ｄ）に示すように、過去の第２の直線Ｂ’をステップＳ１６で生成した第１の直線Ａの移動に関する変換関数で、現在の第１の直線Ａを基準とした基準座標系に変換し、第３の直線Ｂ‘’を算出する。言い換えれば、座標変換手段４４は、記憶手段４２に記憶された過去の第１の直線Ａ‘と現在の第１の直線Ａとの相対的な位置関係に基づいて、過去の第２の直線Ｂ’を座標変換し第３の直線Ｂ‘’を算出する。この、第３の直線Ｂ‘’は、第１の直線Ａが全く移動しなかった状態での、過去の第２の直線Ｂ‘の位置を示している。

すなわち、図５（Ｅ）に示すように、第１の直線Ａに対して、第２の直線Ｂは第３の直線Ｂ’‘の位置から現在の位置に移動していることが解る。

判断手段４５は、図５（Ｅ）に示す、第１の直線Ａと第２の直線Ｂと第３の直線Ｂ’‘との位置から、「すり抜け」現象の発生の有無を判断する。

なお、図２における（Ｉ）表示は、第２の実施の形態の内視鏡形状解析装置１の処理への分岐である。

＜ステップＳ１８＞
本実施の形態の内視鏡形状解析装置１の判断手段４５は、図６（Ａ）および図６（Ｂ）に示すように、現在の第２の直線Ｂの両端部と第３の直線Ｂ‘’の両端部の４点のうちのいずれか３点を頂点とする三角形を求める。ここで、第２の直線Ｂの両端部と第３の直線Ｂ‘’の両端部の４点のうちのいずれか３点を頂点とする三角形は、図６（Ａ）および図６（Ｂ）においてＴ１〜Ｔ４で示すように、４個ある。

＜ステップＳ１９＞
本実施の形態の内視鏡形状解析装置１の判断手段４５は、図６（Ａ）および図６（Ｂ）に示すように、現在の第２の直線Ｂの両端部と第３の直線Ｂ‘’の両端部の４点のうちのいずれか３点を頂点とする４つの三角形のいずれかを、現在の第１の直線Ａが貫通している場合（Ｙｅｓ）に、内視鏡挿入部の位置表示に誤りが有ると判断する（ステップＳ２０）。反対に、判断手段４５は４つの三角形の全てが現在の第１の直線Ａが貫通していない場合（Ｎｏ）に、内視鏡挿入部の位置表示に誤りは無いと判断する（ステップＳ２２）。

すなわち、判断手段４５は、第１の直線Ａが、４個の三角形（Ｔ１〜Ｔ４）のうちの１個以上の平面を貫通していた場合には、「すり抜け」現象が発生していると判断する。

なお、図６（Ｃ）に示すように、判断手段４５は、第２の直線Ｂの両端部と第３の直線Ｂ‘’の両端部の４点を結ぶ４角形と第１の直線Ａとの関係を調べることからも、「すり抜け」現象の発生の有無は判断できる。しかし、３次元空間上の４点を結ぶ４角形は、２次元平面にはなく、歪んだ４角形である。このため、ポリゴンにより表現するためには、さらに処理が必要となる。これに対して３次元空間上の４点のうちのいずれか３点を頂点とする三角形は、いずれもが２次元図形である。このため、三角形を用いたポリゴンによる貫通判定は容易であり、かつ、「すり抜け」現象の発生の有無の判定に誤差が生じにくい。

＜ステップＳ２１＞
判断手段４５からの「すり抜け」現象の発生の情報に基づき、警告発生手段４６は警告を発生する。警告発生手段４６が発する警告は、表示画像作成手段４７を介して表示手段４８に表示される視覚による警告以外に、図示しない公知の音、光または振動等による警告であってもよい。

なお、内視鏡形状解析装置１は、コイル間直線の間の最小ベクトルの大きさが十分に小さい場合には交差関係を正確に特定することは困難である。このため、内視鏡形状解析装置１は、コイル間直線の最小ベクトルの大きさが十分な大きさになるまでは、上記処理を停止しておくことが好ましい。また、術者の操作段階により、「すり抜け」現象が発生する可能性がない場合には、やはり上記処理を停止しておくことが好ましい。すなわち、必要に応じて術者は上記処理を開始および停止することができる。

本実施の形態の内視鏡形状解析装置１は、内視鏡挿入部２０の過去の位置情報と、現在の位置情報とを元に位置表示誤りの発生を判断する。このため、内視鏡形状解析装置１は内視鏡挿入部２０の位置表示誤りの発生を確実に発見することができる。

＜第２の実施の形態＞
次に、図７から図９を用いて、第２の実施の形態の内視鏡形状解析装置１による内視鏡挿入部の位置表示誤り、すなわち「すり抜け」現象発生の有無の判断方法を説明する。図７は、本実施の形態の内視鏡形状解析装置１の動作の流れを説明するためのフローチャートであり、図８および図９は判断手段４５の動作を説明するための説明図である。

以下、図７のフローチャートに従い内視鏡形状解析装置１による内視鏡挿入部の位置表示誤り、すなわち「すり抜け」現象発生の有無の判断方法を説明する。

なお、本実施の形態の内視鏡形状解析装置１の構成および一部の動作は、第１の実施の形態の内視鏡形状解析装置１と同様のため、異なる箇所のみを説明する。すなわち、本実施の形態の内視鏡形状解析装置１の動作は、図２に示したステップＳ１１からＳ１７までと同様であるが、判断手段４５による位置表示誤りの判定手法が異なる。

＜ステップＳ４１＞
判断手段４５は、図８（Ａ）に示すように、第１の直線Ａと第３の直線Ｂ‘’との間の最小の大きさのベクトルＡＢ‘’を求める。ここで、直線ＡとベクトルＡＢおよびベクトルＡＢ‘’は、直交しており、図８（Ａ）に示すθ１およびθ２はいずれも９０度である。

＜ステップＳ４２＞
判断手段４５は、ベクトルＡＢ‘’の大きさが所定の値以上かどうか判断する。ここで、所定の値とは、ステップＳ１３で用いたＫが好ましいが、Ｋとは異なる値を用いることも出来る。

＜ステップＳ４３＞
ベクトルＡＢ‘’の大きさが、所定の値以上の場合（ステップＳ４２：Ｙｅｓ）には、判断手段４５は、ベクトルＡＢおよびベクトルＡＢ‘’がなす角度θ３を算出する。なお、第１の直線Ａと第２の直線Ｂとの間の最小の大きさのベクトルＡＢは、ステップＳ１２で算出済みである。また、図８（Ｂ）は、直線Ａの軸垂直方向から観察したベクトルＡＢおよびベクトルＡＢ‘’を示している。

＜ステップＳ４４〜Ｓ４６＞
判断手段４５は、ベクトルＡＢおよびベクトルＡＢ‘’がなす角度θ３が９０度以上の場合（Ｙｅｓ）に、「すり抜け」現象が発生していると判断し（ステップＳ４５）、警告発生手段４６は警告を発生する（ステップＳ４６）。

＜ステップＳ４７＞
ステップＳ４２において、ベクトルＡＢ‘’の大きさが所定の値未満の場合（Ｎｏ）、判断手段４５は、図９（Ａ）に示すように、直線Ｂに隣接する直線Ｃについて、ステップＳ１７と同様の手法で、過去の直線Ｃ‘から現在の第１の直線Ａを基準とした基準座標系に変換し、第４の直線Ｃ‘’を算出する。

これは、判断手段４５が、内視鏡挿入部２０が大きく移動し、「すり抜け」現象が、直線Ｂと直線Ｃの間で発生していないかを判断するためである。なお、直線Ｂに隣接する直線Ｃとは、直線Ｂの両端のソースコイルＣ（ｊ）とＣ（ｊ＋１）のいずれかを共用する２本の直線のうちの、直線Ａに隣接した、すなわち小さい大きさのベクトルを有する直線である。

＜ステップＳ４８＞
判断手段４５は、直線Ａと直線Ｃ‘’の間の最小の大きさのベクトルＡＣ‘’が、所定の大きさ未満の場合、内視鏡挿入部の位置表示に誤りは無いと判断する（ステップＳ５０）。ここで、所定の値とは、ステップＳ１４で用いたＫが好ましいが、Ｋとは異なる値を用いることも出来る。

＜ステップＳ４９＞
ベクトルＡＣ‘’の大きさが、所定の値以上の場合（ステップＳ４８：Ｙｅｓ）には、判断手段４５は、ベクトルＡＢおよびベクトルＡＣ‘’がなす角度θ４を算出する。なお、図９（Ｂ）は、直線Ａの軸垂直方向から観察したベクトルＡＢおよびベクトルＡＣ‘’を示している。

＜ステップＳ４４〜Ｓ４６＞
判断手段４５は、ベクトルＡＢおよびベクトルＡＣ‘’がなす角度θ４が９０度以上の場合（Ｙｅｓ）に、「すり抜け」現象が発生していると判断し（ステップＳ４５）、警告発生手段４６は警告を発生する（ステップＳ４６）。

＜ステップＳ５０＞
ステップＳ４８において、ベクトルＡＣ‘’が、所定の大きさ未満の場合、および、ステップＳ４４においてベクトルＡＢおよびベクトルＡＣ‘’がなす角度θ４が９０度未満の場合、判断手段４５は、「すり抜け」現象は発生していない、すなわち、位置表示に誤りは無いと判断する。

本実施の形態の内視鏡形状解析装置１の判断手段４５は、第２のベクトルであるＡＢ’’が所定の大きさ未満であった場合、第２の直線Ｂに隣接する２本の直線のうちの一の直線である直線Ｃから、第１の直線Ａに関する変換関数による座標変換により直線Ｃ’’を算出し、第１の直線Ａから前記直線Ｃ’’への最短長の第３のベクトルであるベクトルＡＣ’’が、所定の大きさ以上の場合には、第１のベクトルであるベクトルＡＢと第３のベクトルであるベクトルＡＣ’’とがなす角度θ４に基づいて、内視鏡挿入部２０の位置表示の誤りの有無を判断する。

本実施の形態の内視鏡形状解析装置１は、内視鏡挿入部２０の過去の位置情報と、現在の位置情報とを元に位置表示誤りの発生を判断する。このため、内視鏡形状解析装置１は内視鏡挿入部２０の位置表示誤りの発生を確実に発見することができる。また、内視鏡形状解析装置１は、ベクトルを基に位置表示誤りの発生を判定するため、処理が容易である。

本発明は、上述した実施の形態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。

第１の実施の形態の内視鏡形状解析装置の構成を説明するための構成図である。第１の実施の形態の内視鏡形状解析装置の動作の流れを説明するためのフローチャートである。第１の実施の形態の直線設定手段の動作を説明するための説明図である。第１の実施の形態の座標変換手段の動作を説明するための説明図である。第１の実施の形態の座標変換手段の動作を説明するための説明図である。第１の実施の形態の判断手段の動作を説明するための説明図である。第２の実施の形態の内視鏡形状解析装置の動作の流れを説明するためのフローチャートである。第２の実施の形態の判断手段の動作を説明するための説明図である。第２の実施の形態の判断手段の動作を説明するための説明図である。内視鏡形状検出装置による内視鏡形状の検出を説明するための図である。内視鏡挿入部のループの巻き方とループ解消方法を説明するための図である。

符号の説明

１…内視鏡形状解析装置、２…内視鏡システム、３…内視鏡装置、２０…内視鏡挿入部、２０ａ…先端側、２０ｂ…基端部、２１…端子、３０…ソースコイル、３１…センスコイルユニット、４１…座標取得手段、４２…記憶手段、４３…直線設定手段、４４…座標変換手段、４５…判断手段、４６…警告発生手段、４７…表示画像作成手段、４８…表示手段、Ｃ１〜Ｃ８…ソースコイル

Claims

被検体に挿入された内視鏡挿入部の挿入形状を検出するための、当該挿入部先端から挿入部形状に沿って順に位置する複数の検出点に対応した複数の座標値を取得する座標取得手段と、
取得した前記複数の座標値を時系列に沿って記憶する記憶手段と、
前記複数の座標値に基づいて前記内視鏡挿入部を表示手段に表示するための画像信号を生成する表示制御手段と、
前記複数の検出点のうち、任意の所定時刻における、任意の前記挿入部に沿って隣り合う検出点を両端とする線分を含む直線を第１の直線とした際、任意の、前記挿入部に沿って隣り合う検出点を両端とする線分を含む直線であって、かつ、前記第１の直線における前記線分の両端の検出点のうちいずれか一方の検出点を両端とする線分を含む直線を除いた直線のうち、前記第１の直線に対して最短距離に位置する直線を第２の直線として設定する直線設定手段と、
前記記憶手段に記憶された時系列に沿った前記複数の座標値の情報から、前記任意の所定時刻における前記第１の直線および前記第２の直線の位置情報を取得すると共に、前記任意の所定時刻よりも過去の時刻における当該第１の直線および当該第２の直線の位置情報を取得し、かつ、当該過去の時刻における前記第２の直線を第３の直線とした際、前記任意の所定時刻における前記第２の直線の座標位置に対する前記第３の直線の相対的な座標位置を算出する座標変換手段と、
前記座標変換手段において取得または算出された、前記任意の所定時刻における前記第１の直線の位置および前記第２の直線の位置、並びに、前記過去の時刻における前記第３の直線の位置それぞれの位置関係に基づいて、前記表示手段に表示された前記内視鏡挿入部の位置表示の誤りの有無を判断する判断手段と、
を具備したことを特徴とする内視鏡形状解析装置。
前記判断手段は、前記任意の所定時刻における前記第２の直線の前記線分の両端点と前記過去の時刻における前記第３の直線の前記線分の両端点の４点のうちのいずれか３点を頂点とする三角形のいずれかを、前記任意の所定時刻における前記第１の直線が貫通している場合に、前記内視鏡挿入部の位置表示に誤りが有ると判断することを特徴とする請求項１に記載の内視鏡形状解析装置。
前記判断手段は、前記任意の所定時刻における前記第１の直線から同所定時刻における前記第２の直線に対する長さを有する第１のベクトルと、前記過去の時刻における前記第１の直線から同過去の時刻における前記第３の直線に対する長さを有する第２のベクトルとがなす角度に基づいて、前記内視鏡挿入部の位置表示の誤りの有無を判断することを特徴とする請求項１に記載の内視鏡形状解析装置。
前記判断手段は、前記第２の直線における前記線分の両端の検出点のうちいずれか一方の検出点を一端とする線分を含む２つの直線のうち、過去の時刻において前記第１の直線により近い位置にある直線を第４の直線とした際、同過去の時刻における前記第１の直線からの当該第４の直線に対する長さを有するベクトルを第３のベクトルとした際、前記第２のベクトルおよび前記第３のベクトルの大きさがそれぞれ所定の値をなすときは、前記第１のベクトルと前記第２のベクトルとがなす角度に代えて、前記第１のベクトルと前記第３のベクトルとがなす角度に基づいて、前記内視鏡挿入部の位置表示の誤りの有無を判断することを特徴とする請求項３に記載の内視鏡形状解析装置。
前記判断手段は、２つのベクトルがなす前記角度が９０度以上の場合に前記内視鏡挿入部の位置表示に誤りがあると判断することを請求項３または請求項４に記載の内視鏡形状解析装置。
前記内視鏡挿入部は当該挿入部先端から挿入部形状に沿って順に位置する複数の磁界発生コイルを備え、前記座標取得手段は、前記磁界発生コイルにより発生する磁界を検出するセンスコイルユニットの検出信号により当該磁界発生コイルの座標値を検出することを特徴とする請求項１−５のいずれか一項に記載の内視鏡形状解析装置。
前記判断手段による前記内視鏡挿入部の表示誤りの発生判断に基づき、警告を発生する警告発生手段を有することを特徴とする請求項１−６のいずれか一項に記載の内視鏡形状解析装置。