JP5792415B2 - 内視鏡システム、内視鏡システムの作動方法 - Google Patents

Description

本発明は、内視鏡と内視鏡チャンネルに挿通されるレーザプローブとを備える内視鏡システム、内視鏡システムの作動方法に関する。

内視鏡に設けられたチャンネルを介して処置具を挿通し、処置具の先端を内視鏡の先端から突出させて処置が行われている。

こうした処置具は、一般的に、先端を内視鏡の先端から突出させた状態で使用するものであるために、突出状態を確認することが望ましい。そこで、内視鏡の先端から処置具が突出したことを検出する技術が種々提案されている。

例えば、日本国特開２００２−１２５９２６号公報には、処置具がスコープ先端から突出したことをフォトインタラプタ等のセンサによって検出する技術が記載されている。そして該公報に記載の技術では、検出結果を、画像の倍率制御に用いるようになっている。

また、日本国特開２００８−２１２３４９号公報には、鉗子チャンネルの基端部に配設された鉗子用ローラと、鉗子用ローラの回転角度を検出する鉗子用エンコーダと、鉗子用エンコーダからの回転角度データに基づき鉗子チャンネルの先端部からの鉗子の突没を検出する鉗子用検出装置と、を備える技術が記載されている。そして該公報に記載の技術では、検出結果を、例えば鉗子の突出状態のアニメーション表示に用いるようになっている。加えて該公報には、検出結果が未突出である場合に、停止モードに移行して処置具への高周波電流の通電を禁止する技術が記載されている。

さらに、日本国特開２００６−２７１８７１号公報には、観察視野内の所定領域において、所定輝度値以上の信号が検出された場合に、処置具が目的部位付近に位置していると判定する技術が記載されている。そして該公報に記載の技術では、判定結果を、録画開始のトリガーとして用いるようになっている。

ところで処置具には、被検体にエネルギーを印加することにより被検体を処置するための処置部が先端に設けられているものがある。このような処置具の一例として、上述した日本国特開２００２−１２５９２６号公報にはレーザプローブが記載され、また、上述した日本国特開２００２−１２５９２６号公報や日本国特開２００８−２１２３４９号公報には高周波処置具が記載されている。前者のレーザプローブが利用される処置の一例としては、経尿道的尿管結石手術において、レーザにより砕石する手術が挙げられる。

上述した被検体にエネルギーを印加する処置具の中でも特にレーザプローブは、プローブ先端がスコープ先端から突出していない状態、例えばチャンネル内にある状態でレーザ出力を行ってしまうと、チャンネル内や内視鏡内に損傷を与えることがある。このためにチャンネルを挿通してレーザプローブを使用する場合には、内視鏡に損傷を与えることがないように安全性を確保することが望まれている。

また、内視鏡は、複数の観察モードで観察を行うことがある。こうした観察モードの幾つかの例としては、白色光観察モード、ＮＢＩ観察モード、蛍光観察モード等が挙げられる。被検体へ出射する照明光は、どの観察モードで観察を行うかに応じて、異なる色相の照明光が出射されることになる。例えば、白色光観察モードでは赤色（Ｒ）照明光、緑色（Ｇ）照明光、および青色（Ｂ）照明光が出射され、ＮＢＩ観察モードではヘモグロビンに吸収され易い狭帯域青色光および狭帯域緑色光が出射される、等である。

照明光の色相が異なると、処置具が写っている画像部分の画素値も異なるために、処置具が突出したことを画像解析によって検出する場合には、検出精度が低下すると考えられる。従って、照明光の色相が異なっても画像中の処置具を精度良く検出することができる技術も望まれている。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、照明光に依らず画像中のレーザプローブを精度良く検出して、レーザプローブをより安全に使用することができる内視鏡システム、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。

本発明のある態様による内視鏡システムは、被検体内に挿入される挿入部と、前記被検体へ第１の照明光または前記第１の照明光とは色相の異なる第２の照明光を出射する照明部と、前記挿入部の先端部に設けられた対物光学系と、前記対物光学系により結像される前記被検体の光学像を撮像する撮像部と、前記挿入部の先端部にチャンネル開口を有するように前記挿入部内に設けられたチャンネルと、前記チャンネルに挿通され、前記被検体へレーザを出力する照射部を先端領域に有するレーザプローブと、前記照明部から出射された照明光が第１の照明光または第２の照明光の何れであるかに応じて前記レーザプローブの色相であると推定し得る色相範囲を設定する色相範囲設定部と、前記撮像部の撮像結果により得られたカラーの画像の中における前記色相範囲の部分を検出する画像解析部と、前記画像解析部により前記色相範囲の部分が検出された場合にのみ、前記レーザプローブの前記照射部が前記チャンネル開口から突出したと判定して前記レーザプローブに前記レーザの出力を許可する制御部と、を具備している。

また、本発明のある態様による内視鏡システムの作動方法は、被検体内に挿入される挿入部と、前記被検体へ第１の照明光または前記第１の照明光とは色相の異なる第２の照明光を出射する照明部と、前記挿入部の先端部に設けられた対物光学系と、前記挿入部の先端部にチャンネル開口を有するように前記挿入部内に設けられたチャンネルと、前記チャンネルに挿通され、前記被検体へレーザを出力する照射部を先端領域に有するレーザプローブと、を備える内視鏡システムの作動方法であって、撮像部が、前記対物光学系により結像される前記被検体の光学像を撮像する撮像ステップと、色相範囲設定部が、前記照明部から出射された照明光が前記第１の照明光または前記第２の照明光の何れであるかに応じて前記レーザプローブの色相であると推定し得る色相範囲を設定する色相範囲設定ステップと、画像解析部が、前記撮像部の撮像結果により得られたカラーの画像の中における前記色相範囲の部分を検出する画像解析ステップと、制御部が、前記画像解析ステップにより前記色相範囲の部分が検出された場合にのみ、前記レーザプローブの前記照射部が前記チャンネル開口から突出したと判定して前記レーザプローブに前記レーザの出力を許可する制御ステップと、を有する。

本発明の実施形態１における内視鏡システムの構成を示すブロック図。 上記実施形態１において、レーザプローブを検出するための検出領域を、内視鏡の種類に応じて設定する様子を説明するための図。 上記実施形態１において、白色光観察モードにおけるレーザプローブの画像の例を示す図。 上記実施形態１において、ＮＢＩ観察モードにおけるレーザプローブの画像の例を示す図。 上記実施形態１において、白色光観察モードにおいて設定されるレーザプローブの色相範囲の例を示す図。 上記実施形態１において、ＮＢＩ観察モードにおいて設定されるレーザプローブの色相範囲の例を示す図。 上記実施形態１における内視鏡システムの作用を示すフローチャート。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。

［実施形態１］
図１から図７は本発明の実施形態１を示したものであり、図１は内視鏡システムの構成を示すブロック図である。

内視鏡システム１は、内視鏡２と、システム制御装置３と、レーザ装置４と、レーザプローブ５と、モニタ６と、を備えている。

内視鏡２は、手元側の操作部２２から先端側へ向けて、被検体内に挿入するための細長の挿入部２１を延設している。

挿入部２１の先端部には、照明部２３と対物光学系２４と撮像部２５とが配設されている。

照明部２３は、色相が異なる複数種類の照明光（これら複数種類の照明光の内の、任意の１種類の照明光を第１の照明光、他の任意の１種類の照明光を第２の照明光ということにする）を被検体へ出射するものである。

対物光学系２４は、照明された被検体の光学像を結像するものである。

撮像部２５は、対物光学系２４により結像される被検体の光学像を撮像するものであり、例えば、複数の画素を配列してなる撮像素子を備えている。この撮像部２５が撮像を行うと、撮像結果として、例えばカラーの画像が得られる。すなわち、撮像部２５が単板のカラー撮像素子を備える場合（同時方式である場合）には１回の撮像でカラーの画像が得られ、撮像部２５が面順次方式である場合には複数回（例えば３回）の撮像結果に基づき１枚のカラー画像が得られる。

また、挿入部２１には、手元側から先端側へ処置具を挿通するためのチャンネル２６が、挿入部２１の先端部にチャンネル開口（以下、先端開口という）を有するように設けられている。

一方、内視鏡２の操作部２２には、スコープＩＤ等の内視鏡種別情報を記憶する記憶部２７が設けられている。

上述したような内視鏡２は、システム制御装置３に接続されて制御されるようになっている。

システム制御装置３は、照明制御部３１と、画像解析部３３を含む画像処理部３２と、入力操作部３４と、制御部３５と、色相範囲設定部３６と、を備えている。

照明制御部３１は、照明部２３からの照明光の出射／非出射や、出射時の照明光量などを制御するとともに、後述する観察モードに応じた発光制御を行うものである。

色相範囲設定部３６は、照明部２３から出射された照明光が第１の照明光または第２の照明光の何れであるかに応じてレーザプローブ５の色相であると推定し得る色相範囲を設定する。

画像処理部３２は、撮像部２５から出力された画像に、カラーバランス調整やガンマ変換、色変換、モニタ６に表示するための信号形式への変換等の画像処理を行ってモニタ６へ出力するものである。

この画像処理部３２に含まれる画像解析部３３は、画像を解析して、撮像部２５の撮像結果により得られたカラーの画像中におけるレーザプローブ５の画像部分を検出するものである。具体的に、画像解析部３３は、カラーの画像を解析して、画像の中における、色相範囲設定部３６により設定された色相範囲の部分を検出する。

入力操作部３４は、システム制御装置３に対する操作入力を行うためのものであり、電源のオン／オフや、観察モードの設定などの操作を行うことができるようになっている。ここに、本実施形態においては、内視鏡システム１に設定可能な観察モードが白色光観察モードおよびＮＢＩ観察モードであるものとして説明を行うが、その他の観察モードに設定可能であっても構わない。

制御部３５は、設定されている観察モードに応じた種類の照明光を照明部２３に出射させるように、照明制御部３１を制御する。そして、制御部３５は、画像解析部３３によりレーザプローブ５の色相であると推定し得る色相範囲の部分が検出された場合にのみ、レーザプローブ５がチャンネル２６の先端開口から突出したと判定してレーザプローブ５にレーザの出力を許可する。従って、制御部３５は、レーザプローブ５がチャンネル２６の先端開口から突出していないと判定した場合には、レーザプローブ５によるレーザ出力を禁止するものとなっている。さらに、制御部３５は、記憶部２７から取得した内視鏡種別情報に基づいて、チャンネル２６の先端開口から突出されるレーザプローブ５の画像における検出領域ＳＡ（図２参照）を設定し、設定した検出領域ＳＡのみについて画像解析部３３に色相範囲の検出を行わせるように制御している。

レーザプローブ５は、内視鏡２のチャンネル２６に挿通されるようになっており、先端領域に被検体へレーザを出力するための照射部５１を備えている。ここに、レーザプローブ５の先端領域とは、レーザプローブ５の先端近傍のある程度の領域を指し、例えば、側方へレーザを照射するものも含まれている。

レーザ装置４は、照射部５１からのレーザ出力を制御するものである。

モニタ６は、システム制御装置３に接続されていて、画像処理部３２により処理された内視鏡画像や内視鏡システム１に係る各種の情報を表示するカラーの表示装置である。

このような内視鏡システム１の作用（ひいては、内視鏡システムの作動方法）を、図２〜図６を適宜参照しながら、図７に沿って説明する。ここに図７は、内視鏡システムの作用を示すフローチャートである。

この図７に示す処理は、例えば、システム制御装置３（あるいは内視鏡システム１全体）を制御するためのメイン制御処理ルーチンから呼び出されて実行されるようになっている。

この図７に示す処理が開始されると、まず、システム制御装置３に内視鏡２が接続されたか否かを検出する（ステップＳ１）。

ここで接続が検出されない場合には、接続されるまで待機する。こうして内視鏡２の接続が検出された場合には、制御部３５は、内視鏡２の記憶部２７から内視鏡種別情報を取得する（ステップＳ２）。

ここで図２は、レーザプローブ５を検出するための検出領域ＳＡを、内視鏡２の種類に応じて設定する様子を説明するための図である。この図２（および後述する図３および図４）において、符号６ａはモニタ６の画面を、符号６ｂはモニタ画面６ａにおける内視鏡画像を表示するための画像表示領域を、それぞれ示している。

内視鏡２は、種類に応じて、対物光学系２４および撮像部２５とチャンネル２６の先端開口との位置関係が定まっているために、画像表示領域６ｂにおけるどの方位（図２においては０〜７の数字により方位を示している）からレーザプローブ５が画像内に表示されてくるかは予め決まっている（図２に示す例では、数字５で示す方位からレーザプローブ５が画像内に表示されてくる）。

そこで制御部３５は、ステップＳ２において取得した内視鏡種別情報に基づき、チャンネル２６の先端開口から突出されるレーザプローブ５の画像における検出領域ＳＡを設定する（ステップＳ３）。このとき、制御部３５は、設定した検出領域ＳＡのみについて、画像解析部３３に色相範囲の検出を行わせるように制御するようになっている。

なお、ここでは処理負荷を軽減し、かつレーザプローブ５の検出を高速に行うために検出領域ＳＡを設定しているが、このステップＳ３の処理を省略して、画像全体を検出領域とすることも勿論可能である。

次に、制御部３５は、照射部５１からのレーザ出力を禁止するようにレーザ装置４を制御する（ステップＳ４）。

そして、制御部３５は、システム制御装置３に現在設定されている観察モードを取得して（ステップＳ５）、照明制御部３１を介して照明部２３に、観察モードに応じた色相の照明光を出射させ（照明ステップ）、撮像部２５に被検体の光学像を撮像させる（撮像ステップ）。

制御部３５の制御に基づいて色相範囲設定部３６は、設定されている観察モードに応じた照明光の種類と、レーザプローブ５の少なくとも先端部の表面色と、に基づいて、内視鏡画像として得られるレーザプローブ５の色相であると推定し得る色相範囲を設定する（ステップＳ６）（色相範囲設定ステップ）。

ここに、図３は白色光観察モードにおけるレーザプローブ５の画像の例を示す図、図４はＮＢＩ観察モードにおけるレーザプローブ５の画像の例を示す図、図５は白色光観察モードにおいて設定されるレーザプローブ５の色相範囲の例を示す図、図６はＮＢＩ観察モードにおいて設定されるレーザプローブ５の色相範囲の例を示す図である。

白色光観察モードにおいては、赤色（Ｒ）照明光、緑色（Ｇ）照明光、および青色（Ｂ）照明光が出射され、各色光の光量バランスが、各色光を同時に出射したときに白色光を構成するようなバランスとなっている。そして、この白色光観察モードでは、図３に示すレーザプローブ５の画像部分５ｉとして、例えば黄色の画像が得られる。そこで、色相範囲設定部３６は、図５のハッチング部分に示すような黄色の色相範囲を、レーザプローブ５の色相であると推定し得る色相範囲として設定する。

一方、ＮＢＩ観察モードにおいては、ヘモグロビンに吸収され易い狭帯域青色光および狭帯域緑色光が出射される。そして、このＮＢＩ観察モードでは、図４に示すレーザプローブ５の画像部分５ｉとして、例えば赤色の画像が得られる。そこで、色相範囲設定部３６は、図６のハッチング部分に示すような赤色の色相範囲を、レーザプローブ５の色相であると推定し得る色相範囲として設定する。

次に、制御部３５は、ステップＳ３において設定した検出領域ＳＡについて、ステップＳ６において設定した色相範囲の部分が検出されたか否かにより、レーザプローブ５がチャンネル２６の先端開口から突出したか否かを判定する（ステップＳ７）（画像解析ステップ）。具体的には、検出領域ＳＡを構成する全画素の内の、所定数以上の画素がレーザプローブ５の色相であると推定し得る色相範囲に含まれる場合にのみ、レーザプローブ５が検出されたと判定する。ここに所定数以上としているのは、確実な検出とするためであるとともに、レーザプローブ５がチャンネル２６の先端開口から必要な量だけ突出した場合には、所定数以上の画素数が検出されると考えられるためでもある。

また、さらに確実な検出を行うために、輪郭も併せて検出するようにしても良い。具体的には、画像解析部３３が、画像における検出領域ＳＡの中からレーザプローブ５の色相であると推定し得る色相範囲の画素が連続する部分の輪郭を検出し、検出した輪郭の中にレーザプローブ５の先端部の輪郭に近似する輪郭が存在するか否かを判定する。そして、制御部３５が、近似する輪郭が存在する場合にのみ、レーザプローブ５がチャンネル２６の先端開口から突出したと判定するようにすれば良い。このような構成をさらに採用すれば、被検体にレーザプローブ５の色相と近似する色相部分がもし存在した場合にも、該被検体部分をレーザプローブ５と誤検出するのを低減し、レーザプローブ５の検出精度を一層向上することが可能となる。

こうしてステップＳ７においてレーザプローブ５が検出された場合には、制御部３５は、レーザ装置４にレーザプローブ５からのレーザの出力を許可して（ステップＳ８）（制御ステップ）、この処理からメイン制御処理ルーチンへリターンする。

このような実施形態１によれば、チャンネル２６の先端開口からのレーザプローブ５の突出の有無を検出して、突出したことが検出された場合にのみレーザ出力を許可するようにしたために、チャンネル２６内でレーザ出力が行われることはなく、内視鏡２の損傷を未然に防止して安全性を高めることができる。

チャンネル２６の先端開口からのレーザプローブ５の突出の検出を、画像解析により行っているために、専用のセンサ等が不要となり、内視鏡の軽量化や低価格化を図ることができる。また、センサが故障して検出不能となる等の事態を未然に回避することができる。そして、レーザプローブ５の突出の有無だけでなく、チャンネル２６の先端開口からの突出量も容易に確認することが可能となる。

さらに、色相に基づき検出を行っているために、生体等の被検体とは明らかに色相が異なるレーザプローブ５（あるいは、被検体とは明らかに色相が異なるように、容易に形成することが可能なレーザプローブ５）を確実に検出することが可能となる。

このとき、照明光の種類に応じてレーザプローブ５の色相であると推定し得る色相範囲を適切に設定しているために、色相が異なる照明光が出射されても、レーザプローブ５を高い精度で検出することが可能となる。

加えて、レーザプローブ５を、内視鏡種別情報に応じて設定した検出領域ＳＡから検出するようにしているために、画像の全領域から検出する場合に比較して、処理負荷を軽減し、より短時間に検出を行うことが可能となる。

こうして、照明光に依らず画像中のレーザプローブ５を精度良く検出して、レーザプローブ５をより安全に使用することが可能となる。

なお、上述では主として内視鏡システムについて説明したが、内視鏡システムを上述したように作動させる作動方法であっても良いし、コンピュータに内視鏡システムを上述したように作動させるための処理プログラム、該処理プログラムを記録するコンピュータにより読み取り可能な一時的でない記録媒体、等であっても構わない。

なお、本発明は上述した実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化することができる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明の態様を形成することができる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除しても良い。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせても良い。このように、発明の主旨を逸脱しない範囲内において種々の変形や応用が可能であることは勿論である。

本出願は、２０１３年８月７日に日本国に出願された特願２０１３−１６４３７９号を優先権主張の基礎として出願するものであり、上記の開示内容は、本願明細書、請求の範囲、図面に引用されたものとする。

Claims (4)

1. 被検体内に挿入される挿入部と、
   前記被検体へ第１の照明光または前記第１の照明光とは色相の異なる第２の照明光を出射する照明部と、
   前記挿入部の先端部に設けられた対物光学系と、
   前記対物光学系により結像される前記被検体の光学像を撮像する撮像部と、
   前記挿入部の先端部にチャンネル開口を有するように前記挿入部内に設けられたチャンネルと、
   前記チャンネルに挿通され、前記被検体へレーザを出力する照射部を先端領域に有するレーザプローブと、
   前記照明部から出射された照明光が第１の照明光または第２の照明光の何れであるかに応じて前記レーザプローブの色相であると推定し得る色相範囲を設定する色相範囲設定部と、
   前記撮像部の撮像結果により得られたカラーの画像の中における前記色相範囲の部分を検出する画像解析部と、
   前記画像解析部により前記色相範囲の部分が検出された場合にのみ、前記レーザプローブの前記照射部が前記チャンネル開口から突出したと判定して前記レーザプローブに前記レーザの出力を許可する制御部と、
   を具備したことを特徴とする内視鏡システム。
2. 内視鏡種別情報を記憶する記憶部をさらに有し、
   前記制御部は、前記内視鏡種別情報に基づいて、前記チャンネル開口から突出される前記レーザプローブの前記画像における検出領域を設定し、設定した前記検出領域のみについて前記画像解析部に前記色相範囲の検出を行わせるようにさらに制御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。
3. 前記画像解析部は、さらに、前記画像の中から前記色相範囲の画素が連続する部分の輪郭を検出し、検出した輪郭の中に前記レーザプローブの先端部の輪郭に近似する輪郭が存在するか否かを判定し、
   前記制御部は、さらに、前記近似する輪郭が存在する場合にのみ、前記レーザプローブが前記チャンネル開口から突出したと判定して前記レーザプローブに前記レーザの出力を許可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。
4. 被検体内に挿入される挿入部と、
   前記被検体へ第１の照明光または前記第１の照明光とは色相の異なる第２の照明光を出射する照明部と、
   前記挿入部の先端部に設けられた対物光学系と、
   前記挿入部の先端部にチャンネル開口を有するように前記挿入部内に設けられたチャンネルと、
   前記チャンネルに挿通され、前記被検体へレーザを出力する照射部を先端領域に有するレーザプローブと、
   を備える内視鏡システムの作動方法であって、
   撮像部が、前記対物光学系により結像される前記被検体の光学像を撮像する撮像ステップと、
   色相範囲設定部が、前記照明部から出射された照明光が前記第１の照明光または前記第２の照明光の何れであるかに応じて前記レーザプローブの色相であると推定し得る色相範囲を設定する色相範囲設定ステップと、
   画像解析部が、前記撮像部の撮像結果により得られたカラーの画像の中における前記色相範囲の部分を検出する画像解析ステップと、
   制御部が、前記画像解析ステップにより前記色相範囲の部分が検出された場合にのみ、前記レーザプローブの前記照射部が前記チャンネル開口から突出したと判定して前記レーザプローブに前記レーザの出力を許可する制御ステップと、
   を有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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