JP5841695B2 - カプセル型内視鏡システム - Google Patents

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Description

本発明は、カプセル型内視鏡を被検体内に導入して該被検体内を観察するカプセル型内視鏡システムに関する。
内視鏡の分野においては、患者等の被検体の消化管内に導入可能な大きさに形成されたカプセル型内視鏡の開発が進められている(例えば特許文献1〜3参照)。カプセル型内視鏡は、カプセル型筐体の内部に撮像機能及び無線通信機能を備えた装置であり、被検体の口から飲み込まれた後、蠕動運動等によって消化管内を移動しながら被検体の臓器内部を順次撮像して画像信号を取得し、被検体外部の受信装置に無線送信する。受信装置において受信された画像信号は画像表示装置に取り込まれ、所定の画像処理が施される。それにより、臓器内部の画像(以下、体内画像ともいう)が静止画又は動画として表示される。医師等のユーザは、このようにして画像表示装置に表示された体内画像を観察して、被検体の臓器の状態を診断する。
近年では、被検体内に導入されたカプセル型内視鏡を磁力によって誘導(以下、磁気誘導という)する機能を備えたシステムが提案されている。例えば特許文献1には、カプセル型内視鏡の内部に永久磁石(以下、体内永久磁石ともいう)を設ける一方、磁界発生部を備える磁気誘導装置を被検体の外部に設置し、磁界発生部が形成した磁界を体内永久磁石に作用させることによりカプセル型内視鏡をユーザ所望の位置に誘導するカプセル誘導システムが開示されている。このようなシステムにおいて、ユーザは、画像表示装置に表示された体内画像を参照しつつ、磁気誘導装置に設けられた操作部を操作して磁界を変化させることにより、カプセル型内視鏡を所望の位置及び方向に磁気誘導することができる。
また、被検体の胃に水等の液体を導入し、該液体にカプセル型内視鏡を浮かせた状態で胃の内部を撮像するカプセル型内視鏡も知られている。例えば特許文献2には、液体に浮いた状態で立つ(撮像方向が鉛直方向となる)ように構成され、液体面の上方や下方を撮像可能なカプセル型内視鏡が開示されている。
また、被検体内に導入された内視鏡を操作する場合、カプセル型内視鏡が現在、被検体内のどの部位をどの方向から観察しているのかを把握することが重要となる。観察部位の把握に関連する技術として、例えば特許文献4には、胃の側面画像及び展開画像と共に内視鏡グラフィック及び観察位置マークを表示する技術が開示されている。特許文献5には、可撓性内視鏡の挿入部の挿入対象である臓器の形状を挿入部の屈曲状態と共に表示する技術が開示されている。特許文献6には、読影業務において、ユーザ(読影者)の視線及びGUIの操作記録を時系列に沿って記録し、これらの記録からユーザによる観察済みの領域を識別する技術が開示されている。特許文献7には、体内画像及び該体内画像の撮像時におけるカプセル型内視鏡の位置及び方向を記録し、これらの記録をもとにカプセル型内視鏡の周囲の擬似3次元表示を行う技術が開示されている。
特開2009−213613号公報 国際公開第2008/062594号 国際公開第2011/061968号 特開昭60−217326号公報 特開2003−225195号公報 特開2007−319327号公報 特開2004−321796号公報
ところで、被検体に管状の挿入部を挿入して観察を行う一般的な内視鏡においては、挿入部の先端側に撮像部が設けられ、挿入部の基端側に操作部が接続される。このため、ユーザは、操作部に対する操作感覚をもとに、画面表示されている体内画像が被検体内のどの部位をどの方向から撮像したものであるかを直感的且つ容易に把握することができる。それに対してカプセル型内視鏡の場合、ユーザは、カプセル型内視鏡とは独立した操作部を操作して磁界発生部の位置や向きを変更し、それによって体内永久磁石に作用させる磁界を変化させることによりカプセル型内視鏡を誘導する。即ち、ユーザの操作部に対する操作感覚と、操作の結果としてのカプセル型内視鏡の位置や方向の変化とが直接的に結びついていない。このため、ユーザにとっては、画面に表示中の体内画像がカプセル型内視鏡によりどの位置からどの方向で撮像されたものであるかを把握することが困難であり、その結果、カプセル型内視鏡を所望の位置や方向に誘導操作することも困難となる。
また、カプセル型内視鏡による検査を行う際、ユーザは、患者である被検体に対し、観察対象部位に応じた体位を取らせてカプセル型内視鏡を誘導操作する。患者が体位を変化させると、カプセル型内視鏡に対する臓器の位置や方向が変化するため、ユーザにとっては、カプセル型内視鏡が撮像している位置や方向を把握することがさらに難くなる。
被検体の体位の変化に関して、上記特許文献3には、体内画像を撮像した際の被検体の姿勢情報を体内画像と共に表示する技術が開示されている。しかしながら、姿勢情報を参照したとしても、ユーザは該姿勢情報をもとに、そのときの臓器の相対的な方向や形状を推測した上でカプセル型内視鏡の位置及び方向を判断しなければならない。また、上記特許文献3には、被検体の姿勢情報に加えて、カプセル型内視鏡の傾きや方位角等の情報を表示することが開示されている。しかしながら、この場合、ユーザは、複数の断片的な情報を結びつけてカプセル型内視鏡の位置や方向を把握しなければならない。従って、被検体内におけるカプセル型内視鏡の位置及び方向を把握することはやはり困難である。
また、特許文献4においては、内視鏡の挿入長、回転角、湾曲角、超音波の送受波時間から算出した対物距離、及び視野角に基づいて観察位置を算出するため、この技術を、モニタや種々の処理装置から独立して被検体内に導入されるカプセル型内視鏡にそのまま適用することはできない。また、特許文献5においては、内視鏡が実際に撮像している部位そのものは画面に表示されないため、ユーザは現在の観察部位を正確に把握することが困難である。さらに、特許文献6、7に開示された技術では、ユーザは、カプセル型内視鏡が撮像中の領域をリアルタイムに把握することはできない。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、カプセル型内視鏡が導入された被検体の体位を変化させた場合であっても、カプセル型内視鏡が撮像している位置や方向をユーザが容易に把握することができるカプセル型内視鏡システムを提供することを目的とする。
また、本発明は、カプセル型内視鏡が撮像中の領域を、ユーザが正確且つリアルタイムに把握することができるカプセル型内視鏡システムを提供することを目的とする。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係るカプセル型内視鏡システムは、被検体内に導入されるカプセル型内視鏡であって、前記被検体内を撮像する少なくとも1つの撮像部と、永久磁石とを有するカプセル型内視鏡と、外部からなされる操作に応じた信号を出力する操作入力手段と、前記操作入力手段から出力された信号に基づいて前記永久磁石に作用する磁界を発生することにより、前記カプセル型内視鏡を誘導する誘導手段と、前記被検体の体位を判別する体位判別手段と、検査の間に前記被検体が取り得る複数の体位にそれぞれ対応する複数の体位モデルと、前記検査における撮像対象である臓器を表す複数の臓器モデルであって、前記複数の体位モデルにそれぞれ対応する複数の臓器モデルとを記憶する記憶手段と、前記体位判別手段が判別した前記被検体の体位に応じた体位モデルを前記複数の体位モデルから抽出すると共に、抽出した体位モデルに対応する臓器モデルを前記複数の臓器モデルから抽出するモデル抽出手段と、前記モデル抽出手段が抽出した前記体位モデルと、前記モデル抽出手段が抽出した前記臓器モデルとの少なくとも1つを表示する表示手段と、を備えることを特徴とする。
上記カプセル型内視鏡システムは、外部からなされる操作に応じた第2の信号を出力する第2の操作入力手段をさらに備え、前記体位判別手段は、前記第2の操作入力手段から出力された前記第2の信号に基づいて、前記被検体の体位を判別することを特徴とする。
上記カプセル型内視鏡システムにおいて、前記表示手段は、前記誘導手段の動作が開始した際に、前記被検体の体位を入力させるダイアログを表示することを特徴とする。
上記カプセル型内視鏡システムは、前記被検体にかかる加速度を検出する加速度検出手段をさらに備え、前記体位判別手段は、前記加速度の検出結果に基づいて前記被検体の体位を判別することを特徴とする。
上記カプセル型内視鏡システムにおいて、前記表示手段は、前記体位モデル及び前記臓器モデルを同時に表示することを特徴とする。
上記カプセル型内視鏡システムは、前記誘導手段の動作のオン/オフを切り替える制御手段をさらに備え、前記表示手段は、前記誘導手段の動作がオンの場合とオフの場合とで、前記体位モデル及び前記臓器モデルの表示形式を変化させることを特徴とする。
上記カプセル型内視鏡システムにおいて、前記表示手段は、前記誘導手段の動作がオフの場合、前記体位モデルのみを表示し、前記誘導手段の動作がオンの場合、前記体位モデルに前記臓器モデルを重畳して表示する、ことを特徴とする。
上記カプセル型内視鏡システムにおいて、前記表示手段は、前記誘導手段の動作がオンの場合、前記体位モデル及び前記臓器モデルを拡大して表示することを特徴とする。
上記カプセル型内視鏡システムは、前記カプセル型内視鏡の位置及び姿勢を検出する検出手段をさらに備え、前記記憶手段は、前記カプセル型内視鏡の模式的な画像の画像データをさらに記憶し、前記表示手段は、前記体位モデルと前記臓器モデルとの少なくとも1つに、前記模式的な画像を重畳して表示する、ことを特徴とする。
上記カプセル型内視鏡システムは、前記誘導手段の動作のオン/オフを切り替える誘導用磁界制御手段をさらに備え、前記表示手段は、前記誘導手段の動作がオンの場合において、前記誘導手段による誘導が可能となる領域である誘導領域の外部に前記カプセル型内視鏡が位置する場合、前記体位モデルに前記模式的な画像を重畳して表示し、前記誘導領域の内部に前記カプセル型内視鏡が位置する場合、前記臓器モデルに前記模式的な画像を重畳して表示する、ことを特徴とする。
上記カプセル型内視鏡システムは、前記被検体内における前記カプセル型内視鏡の鉛直方向における位置に応じて、前記体位モデルと前記臓器モデルとのうちの少なくとも一方に対する前記模式的な画像の相対的なサイズを変更する表示制御手段をさらに備えることを特徴とする。
上記カプセル型内視鏡システムは、前記カプセル型内視鏡と前記被検体内の臓器の壁面との距離を取得する距離取得手段と、前記距離に応じて前記臓器モデルと前記模式的な画像との相対的な表示位置を調整する表示制御手段と、をさらに備えることを特徴とする。
上記カプセル型内視鏡システムは、前記操作入力手段に対する操作量と、前記検出手段により検出された前記カプセル型内視鏡の位置の変化量とに基づいて、前記臓器モデルと前記模式的な画像との相対的な表示位置を調整する表示制御手段をさらに備えることを特徴とする。
上記カプセル型内視鏡システムにおいて、前記記憶手段は、各々が前記複数の体位モデルにそれぞれ対応する複数の臓器モデルを含む複数種類の臓器モデルセットを記憶し、前記表示手段は、前記複数種類の臓器モデルセットのうち、前記被検体の特性に応じて選択される1つの臓器モデルセットに含まれる臓器モデルを表示する、ことを特徴とする。
また、本発明に係るカプセル型内視鏡システムは、被検体内に導入されるカプセル型内視鏡であって、前記被検体内を撮像して画像情報を取得する少なくとも1つの撮像手段を有するカプセル型内視鏡と、前記画像情報に基づいて表示用の画像情報を生成する画像処理手段と、前記表示用の画像情報に基づいて画像を表示する表示手段と、前記カプセル型内視鏡の撮像対象の臓器のモデルを記憶する記憶手段と、前記カプセル型内視鏡の位置及び姿勢を検出する位置検出手段と、前記カプセル型内視鏡と前記モデルとの位置関係及び前記カプセル型内視鏡の姿勢に基づいて、前記撮像手段により撮像された前記臓器内の領域である撮像領域を決定する撮像領域決定手段と、前記モデルの展開図又は断面図を取得すると共に、該展開図又は該断面図における前記撮像領域に対応する領域を設定する展開図又は断面図取得手段と、を備え、前記表示手段は、前記展開図又は前記断面図を表示すると共に、前記撮像領域に対応する該展開図又は該断面図上の領域に前記撮像領域の画像を重畳して表示することを特徴とする。
上記カプセル型内視鏡システムにおいて、前記撮像領域決定手段は、前記カプセル型内視鏡と前記モデルとの位置関係及び前記カプセル型内視鏡の姿勢に基づいて、前記撮像手段の撮像光軸に沿った方向における前記撮像手段と前記臓器との間の距離を算出し、該距離と前記撮像手段の視野角とに基づいて前記撮像領域を決定することを特徴とする。
上記カプセル型内視鏡システムは、前記被検体内における前記撮像手段と前記臓器との間の距離を表す距離情報を取得する距離情報取得手段と、前記距離情報に基づいて前記モデルの形状を更新するモデル形状更新手段と、をさらに備え、前記撮像領域決定手段は、形状の更新後の前記モデルに対して前記撮像領域を決定し、前記展開図又は断面図取得手段は、形状の更新後の前記モデルに対応する前記展開図又は前記断面図を取得し、該展開図又は該断面図に対して前記撮像領域に対応する領域を設定することを特徴とする。
上記カプセル型内視鏡システムにおいて、前記カプセル型内視鏡は、永久磁石をさらに有し、前記カプセル型内視鏡に作用する磁界を発生する磁界発生手段と、前記カプセル型内視鏡に作用する磁界を変化させて前記カプセル型内視鏡を誘導するための誘導指示情報を入力する操作入力手段と、前記操作入力手段から前記誘導指示情報を入力したにもかかわらず、前記位置検出手段により検出された前記カプセル型内視鏡の位置に変化がない場合に、前記カプセル型内視鏡の位置を前記モデルの壁の位置とするように前記モデルの形状を更新するモデル形状更新手段と、をさらに備え、前記撮像領域決定手段は、形状の更新後の前記モデルに対して前記撮像領域を決定し、前記展開図又は断面図取得手段は、形状の更新後の前記モデルに対応する前記展開図又は前記断面図を取得し、該展開図又は該断面図に対して前記撮像領域に対応する領域を設定することを特徴とする。
上記カプセル型内視鏡システムは、前記表示手段に表示された画像である表示済み画像の前記撮像領域に関する情報を記憶する撮像領域履歴記憶手段と、前記撮像領域に関する情報に基づいて、前記モデルにおける前記表示済み画像の前記撮像領域を決定する撮像領域履歴取得手段と、をさらに備え、前記展開図又は断面図取得手段は、さらに、前記展開図又は前記断面図における前記表示済み画像の前記撮像領域に対応する領域を設定し、前記表示手段は、さらに、前記展開図又は前記断面図上に前記表示済み画像の前記撮像領域に対応する領域を表示することを特徴とする。
上記カプセル型内視鏡システムは、前記表示済み画像を表す画像情報を記憶する記憶手段をさらに備え、前記表示手段は、前記表示済み画像の前記撮像領域に対応する前記展開図又は前記断面図上の領域に、前記表示済み画像を重畳して表示することを特徴とする。
上記カプセル型内視鏡システムにおいて、前記表示手段は、前記撮像領域決定手段により決定された前記撮像領域に対応する前記展開図又は前記断面図上の領域の輪郭を強調して表示することを特徴とする。
上記カプセル型内視鏡システムにおいて、前記表示手段は、前記表示済み画像の前記撮像領域に対応する前記展開図又は前記断面図上の領域に所定の色又はパターンを附して表示することを特徴とする。
上記カプセル型内視鏡システムにおいて、前記表示手段は、前記展開図又は前記断面図上の領域を複数の区画に分割し、前記表示済み画像の前記撮像領域に対応する前記展開図又は前記断面図上の領域に対し、分割された前記区画ごとに異なる色又はパターンを附して表示することを特徴とする。
上記カプセル型内視鏡システムにおいて、前記撮像領域履歴取得手段は、前記展開図又は前記断面図上の領域を複数の区画に分割した各区画に対し、前記表示済み画像の前記撮像領域に対応する前記展開図又は前記断面図上の領域の面積の和を算出すると共に、当該区画の面積に対する前記和の割合を算出し、前記表示手段は、前記各区画における前記表示済み画像の前記撮像領域に対応する領域以外の部分に、当該区画の前記和の割合に応じた色又はパターンを附して表示することを特徴とする。
本発明によれば、被検体の体位を判別し、該被検体の体位に応じた体位モデルと、該体位モデルに対応する臓器モデルとの少なくとも1つを表示するので、検査中に被検体の体位を変化させた場合であっても、ユーザは、カプセル型内視鏡が撮像している位置や方向を容易に把握することが可能となる。
また、本発明によれば、撮像対象の臓器のモデルの展開図又は断面図上に撮像領域を設定し、該撮像領域にカプセル型内視鏡により取得された画像を重畳して表示するので、ユーザは、カプセル型内視鏡が撮像中の領域を正確且つリアルタイムに把握することが可能となる。
図1は、本発明の実施の形態1に係るカプセル型内視鏡システムの構成例を示す図である。 図2は、図1に示すカプセル型内視鏡の内部構造の一例を示す模式図である。 図3は、被検体の臓器内に液体及びカプセル型内視鏡を導入した状態を示す模式図である。 図4は、図1に示す操作入力装置の構成例を示す模式図である。 図5は、図4に示す操作入力装置の各構成部位に対する操作に応じたカプセル型内視鏡の動きを示す模式図である。 図6は、図1に示す制御装置の構成例を示すブロック図である。 図7は、図6に示す体位モデル記憶部に記憶されている体位モデルの例を示す模式図である。 図8は、図6に示す臓器モデル記憶部に記憶されている臓器モデルの例を示す模式図である。 図9は、表示装置に表示される画面の一例を示す模式図である。 図10は、図1に示すカプセル型内視鏡システムの動作を示すフローチャートである。 図11は、体位入力ダイアログの一例を示す模式図である。 図12は、体位入力ダイアログの別の例を示す模式図である。 図13は、体位モデル及び臓器モデルが表示された画面の例を示す模式図である。 図14は、本発明の実施の形態2に係るカプセル型内視鏡システムの動作を示すフローチャートである。 図15は、実施の形態2における体位情報の表示例を示す模式図である。 図16は、変形例2−1における体位情報の表示例を示す模式図である。 図17は、変形例2−1における体位情報の別の表示例を示す模式図である。 図18は、本発明の実施の形態3に係るカプセル型内視鏡システムが備える制御装置の構成を示すブロック図である。 図19は、実施の形態3における体位情報の表示例を示す模式図である。 図20は、変形例3−2における体位情報の表示例を示す模式図である。 図21は、変形例3−3における体位情報の表示例を示す模式図である。 図22は、変形例3−4における体位情報の表示例を示す模式図である。 図23は、カプセル型内視鏡の観察対象の臓器(胃)の断面を示す模式図である。 図24は、変形例3−5における体位情報の表示例を示す模式図である。 図25は、変形例3−6における体位情報の表示例を示す模式図である。 図26は、変形例3−6における体位情報の別の表示例を示す模式図である。 図27は、本発明の実施の形態4に係るカプセル型内視鏡システムが備える制御装置の構成を示すブロック図である。 図28は、実施の形態4における体位情報の表示方法を説明する模式図である。 図29は、変形例4における体位情報の表示方法を説明する模式図である。 図30は、本発明の実施の形態5における制御装置の構成例を示すブロック図である。 図31は、本発明の実施の形態5において用いられるカプセル型内視鏡の内部構造の一例を示す模式図である。 図32は、表示装置に表示される画面の一例を示す模式図である。 図33は、図1に示すカプセル型内視鏡システムの動作を示すフローチャートである。 図34は、撮像領域の決定方法を説明する模式図である。 図35は、臓器モデルの展開図上に撮像領域を設定した例を示す模式図である。 図36は、本発明の実施の形態5の変形例5−2に係るカプセル型内視鏡システムが備える制御装置の構成例を示すブロック図である。 図37は、臓器モデルを撮像方向と垂直な面で切断した切断面上に撮像領域を重畳した例を示す模式図である。 図38は、臓器モデルを撮像方向と平行な面で切断した切断面上に撮像領域を重畳した例を示す模式図である。 図39は、本発明の実施の形態6に係るカプセル型内視鏡システムが備える制御装置の構成例を示すブロック図である。 図40は、本発明の実施の形態6に係るカプセル型内視鏡システムの動作を示すフローチャートである。 図41は、本発明の実施の形態6における臓器モデルの形状パラメータを更新する方法を説明する模式図である。 図42は、本発明の実施の形態6の変形例6−2に係るカプセル型内視鏡システムが備える制御装置の構成例を示すブロック図である。 図43は、本発明の実施の形態6の変形例6−2に係るカプセル型内視鏡システムの動作を示すフローチャートである。 図44は、本発明の実施の形態6の変形例6−2における臓器モデルの形状パラメータを更新する方法を説明する模式図である。 図45は、本発明の実施の形態7に係るカプセル型内視鏡システムが備える制御装置の構成例を示すブロック図である。 図46は、本発明の実施の形態7に係るカプセル型内視鏡システムの動作を示すフローチャートである。 図47は、臓器モデルの展開図上に現在及び過去の撮像領域を重畳した例を示す模式図である。 図48は、臓器モデルの断面図上に現在及び過去の撮像領域を重畳した例を示す模式図である。 図49は、本発明の実施の形態7の変形例7−3における臓器モデルの展開図の表示例を示す模式図である。
以下に、本発明の実施の形態に係るカプセル型内視鏡システムについて、図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明においては、被検体内に経口にて導入され、被検体の胃に蓄えた液体中を漂いつつ撮像を行うカプセル型内視鏡を例示するが、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。即ち、本発明は、例えば被検体の食道から肛門にかけて蠕動運動により移動しつつ消化管内を撮像するカプセル型内視鏡や、肛門から等張液とともに導入されるカプセル型内視鏡など、種々のカプセル型内視鏡を用いることが可能である。また、以下の説明において、各図は本発明の内容を理解でき得る程度に形状、大きさ、及び位置関係を概略的に示してあるに過ぎない。従って、本発明は各図で例示された形状、大きさ、及び位置関係のみに限定されるものではない。なお、図面の記載において、同一部分には同一の符号を付している。
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1に係るカプセル型内視鏡システムの構成例を示す図である。図1に示すように、実施の形態1に係るカプセル型内視鏡システム1は、被検体2の消化管内に導入され、被検体2内を撮像することにより取得した画像信号を無線送信するカプセル型内視鏡10と、被検体2が載置されるベッド3の下方に設けられた位置検出装置11及び磁界発生装置12と、位置検出装置11から出力された信号を処理する信号処理装置13と、磁界発生装置12を動作させるための信号を発生する信号発生装置14と、カプセル型内視鏡10から無線送信された画像信号を受信する受信装置15と、カプセル型内視鏡10を誘導操作するための操作入力装置16と、受信装置15が受信した画像信号に基づき、被検体2内の画像(以下、体内画像という)を表示するための処理を行う制御装置17と、体内画像やその他の情報を表示する表示装置18とを備える。
ベッド3は、上面(被検体2の載置面)が水平面(重力方向の直交面)と平行になるように配置されている。以下において、ベッド3の長手方向をX方向、ベッド3の短手方向をY方向、鉛直方向(重力方向)をZ方向とする。
図2は、カプセル型内視鏡10の内部構造の一例を示す模式図である。図2に示すように、カプセル型内視鏡10は、被検体2の臓器内部に導入し易い大きさに形成された外装であるカプセル型筐体101と、被写体を撮像して画像信号を生成する撮像部102、103と、撮像部102、103により生成された画像信号を外部に無線送信する無線通信部104と、カプセル型内視鏡10の各構成部を制御する制御部105と、カプセル型内視鏡10の各構成部に電力を供給する電源部106と、カプセル型内視鏡10の位置検出用の交番磁界を発生する磁界発生部107と、磁界発生装置12による磁気誘導を可能にするための永久磁石108とを備える。
カプセル型筐体101は、被検体2の臓器内部に導入可能な大きさに形成された外装ケースであり、筒状筐体111及びドーム形状筐体112、113からなり、筒状筐体111の両側開口端をドーム形状筐体112、113によって塞ぐことによって実現される。ドーム形状筐体112、113は、可視光等の所定波長帯域の光に対して透明なドーム形状の光学部材である。また、筒状筐体111は、可視光に対して略不透明な有色の筐体である。これらの筒状筐体111及びドーム形状筐体112、113によって形成されるカプセル型筐体101は、図2に示すように、撮像部102、103、無線通信部104、制御部105、電源部106、磁界発生部107、及び永久磁石108を液密に内包する。
撮像部102、103の各々は、LED等の照明部114と、集光レンズ等の光学系115と、CMOSイメージセンサ又はCCD等の撮像素子116とを有する。照明部114は、撮像素子116の撮像視野に白色光等の照明光を発光して、ドーム形状筐体112、113越しに撮像視野内の被写体を照明する。光学系115は、この撮像視野からの反射光を撮像素子116の撮像面に集光して被写体像を結像する。撮像素子116は、撮像面に集光された撮像視野からの反射光を受光し、受光した光信号を光電変換することにより、撮像視野の被写体像、即ち被検体2の体内画像を表す画像信号を生成する。
図2に示すように、カプセル型内視鏡10が長軸Laの前方及び後方を撮像する複眼タイプのカプセル型内視鏡である場合、これらの撮像部102、103は、各光軸がカプセル型筐体101の長手方向の中心軸である長軸Laと略平行又は略一致し、且つ各撮像視野が互いに反対方向を向くように配置される。即ち、撮像素子116の撮像面が長軸Laに対して直交するように、撮像部102、103が実装される。
無線通信部104は、撮像部102、103が生成した画像信号を、図示しないアンテナを介して外部に順次無線送信する。具体的には、無線通信部104は、撮像部102、103が生成した画像信号を制御部105から取得し、該画像信号に変調等の信号処理を施して無線信号を生成する。無線通信部104は、この無線信号を、被検体2外に設けられた受信装置15に送信する。
制御部105は、撮像部102、103及び無線通信部104の各動作を制御すると共に、これらの各構成部間における信号の入出力を制御する。具体的には、制御部105は、撮像素子116が画像信号を生成する都度、この画像信号を取得して所定の信号処理を施し、さらに、この画像信号を時系列に沿って外部に順次無線送信するように無線通信部104を制御する。
電源部106は、ボタン型電池又はキャパシタ等の蓄電部であって、磁気スイッチや光スイッチ等のスイッチ部を有する。電源部106は、外部から印加された磁界によって電源のオンオフ状態を切り替え、オン状態の場合に、蓄電部の電力をカプセル型内視鏡10の各構成部(撮像部102、103、無線通信部104、制御部105、及び磁界発生部107)に適宜供給する。また、電源部106は、オフ状態の場合に、カプセル型内視鏡10の各構成部への電力供給を停止する。
磁界発生部107は、共振回路の一部をなし、電流が流れることにより磁界を発生する送信コイルと、該送信コイルと共に共振回路を形成するコンデンサとを含み、電源部106からの電力供給を受けて所定の周波数の交番磁界を発生する。
永久磁石108は、磁化方向が長軸Laに対して傾きを持つように、カプセル型筐体101の内部に固定配置される。本実施の形態1において、永久磁石108は、磁化方向が長軸Laに対して直交するように配置されている。永久磁石108は、外部から印加された磁界に追従して動作し、この結果、後述する磁界発生装置12によるカプセル型内視鏡10の磁気誘導が実現する。
図3は、被検体2の臓器(胃ST)内に液体W及びカプセル型内視鏡10を導入した状態を示す模式図である。なお、図3は、カプセル型内視鏡10の位置及び姿勢を制御するための磁界がカプセル型内視鏡10内の永久磁石108に作用していない状態を示している。
実施の形態1において例示するカプセル型内視鏡10は、液体W内で浮くように設計されている。また、カプセル型内視鏡10の重心Gは、カプセル型内視鏡10の幾何学的中心Cからカプセル型内視鏡10の長軸Laに沿ってずれた位置となるように設定されている。この重心Gは、電源部106及び永久磁石108等の各構成部の配置を調整することにより、長軸La上の位置であってカプセル型筐体101の幾何学的中心Cから撮像部103側に外れた位置に設定される。これにより、カプセル型内視鏡10は、自身の長軸Laが鉛直方向(即ち、重力方向)と略平行になった状態で、液体W中を漂う。言い換えると、カプセル型内視鏡10は、幾何学的中心Cと重心Gとを結ぶ直線が直立した状態で液体W中を漂う。カプセル型内視鏡10は、このような直立姿勢において、鉛直上方に一方の撮像部102の撮像視野を向けるとともに鉛直下方に他方の撮像部103の撮像視野を向ける。なお、液体Wは、水又は生理食塩水等の人体に無害な液体である。
なお、カプセル型内視鏡10に対し、撮像部102、103のいずれか一方のみを設けることとしても良い。この場合、重心Gの位置を調整することにより、カプセル型内視鏡10を液体Wに浮かせた際の撮像方向を、鉛直上方又は下方に設定することができる。
このように浮遊するカプセル型内視鏡10に対し、外部から永久磁石108に磁界を作用させることにより、カプセル型内視鏡10の位置、長軸Laの鉛直方向に対する傾き、及び重心Gを通る鉛直軸に対する長軸Laの回転(旋回)を制御することができる。
再び図1を参照すると、位置検出装置11は、平面状をなすパネル上に配置され、各々がカプセル型内視鏡10の磁界発生部107から発生した交番磁界を受信して検出信号を出力する複数のセンスコイル11aを備える。各センスコイル11aは、例えば、コイルバネ状の筒型コイルからなる。このような位置検出装置11は、検査中の被検体2の近傍に配置される。実施の形態1においては、位置検出装置11をベッド3の下方に配置している。
信号処理装置13は、位置検出装置11の各センスコイル11aから出力された検出信号を取り込み、フィルタ処理により該検出信号の波形を整えた上で、増幅及びA/D変換処理を施して、カプセル型内視鏡10の位置検出信号として制御装置17に出力する。本実施の形態1においては、これらの位置検出装置11、信号処理装置13、及び後述する位置算出部132が、カプセル型内視鏡10の位置及び姿勢を検出する検出手段を構成する。
なお、カプセル型内視鏡システム1に適用可能な位置検出方法は、上述した交番磁界を検出する方法に限定されず、公知の種々の方法を適用することができる。例えば、複数のアンテナ15aの各々が受信した画像信号の受信強度分布に基づいて、被検体2内におけるカプセル型内視鏡10を推定しても良い。この場合、カプセル型内視鏡10に磁界発生部107を設ける必要がなくなる。
磁界発生装置12は、被検体2内に導入されたカプセル型内視鏡10の位置及び姿勢の少なくとも一方を制御するための磁界を発生する。具体的には、磁界発生装置12は、複数の電磁石を備え、信号発生装置14が発生する信号に従って各電磁石から発生させた磁界の合成磁界により、カプセル型内視鏡10の永久磁石108をトラップする。このとき、各電磁石から発生させる磁界を調節し、合成磁界を変化させることにより、カプセル型内視鏡10をユーザ所望の位置及び姿勢に誘導することができる。
信号発生装置14は、制御装置17(後述する誘導用磁界制御部151)の制御の下で、磁界発生装置12が備える各電磁石を駆動させる駆動信号を発生する。本実施の形態1においては、これらの磁界発生装置12及び信号発生装置14が、被検体2内においてカプセル型内視鏡10を誘導する誘導手段を構成する。また、以下において、磁界発生装置12が発生する磁界によりカプセル型内視鏡10の誘導が可能となる領域を、誘導領域Rという。
なお、カプセル型内視鏡システム1に適用可能な誘導手段の構成は、上述した磁界発生装置12及び信号発生装置14からなる構成に限定されず、公知の種々の構成を適用することができる。例えば、磁界発生装置12の代わりに、永久磁石(以下、体外永久磁石)並びに該体外永久磁石を移動及び回転させる駆動手段を設けても良い。この場合、体外永久磁石が発生する磁界によりカプセル型内視鏡10の永久磁石108をトラップしつつ、体外永久磁石を移動及び回転させることにより、カプセル型内視鏡10の位置及び姿勢を制御することができる。
受信装置15は、被検体2内に導入されたカプセル型内視鏡10から送信された無線信号を受信する複数のアンテナ15aを備える。これらのアンテナ15aは、パッドに収められ、被検体2の体表の所定位置に貼り付けられている。或いは、複数のアンテナ15aが取り付けられたジャケット(アンテナジャケット)を被検体2に装着させても良い。受信装置15は、各アンテナ15aが受信したカプセル型内視鏡10からの無線信号を順次取り込み、最も受信電界強度が高いアンテナから取り込んだ信号に対して復調処理等の所定の信号処理を行うことにより、被検体2内に関するデジタルの画像信号(画像データ)を取得し、制御装置17に出力する。
操作入力装置16は、医師等のユーザが各種入力操作を行う際に用いられる入力デバイスであり、例えばキーボードやマウス、タッチパネル、ジョイスティック、各種ボタン及び各種スイッチを備えた操作卓等によって構成される。操作入力装置16は、ユーザによる入力操作等、外部からなされた操作に応じた信号を制御装置17に出力する。
図4は、一例として、被検体2に導入されたカプセル型内視鏡10を磁気誘導するための操作入力装置16を、2つのジョイスティック16a、16bによって構成した例を示す模式図である。これらのジョイスティック16a、16bは、外部からなされた操作に応じた信号を、カプセル型内視鏡10を磁気で誘導するための誘導指示情報や、カプセル型内視鏡10に所定の観察モードを設定するための設定情報として、制御装置17に出力する。ここで、誘導指示情報は、カプセル型内視鏡10の位置を変化させる動作に関する情報、カプセル型内視鏡10の傾斜角(鉛直軸に対する角度)を変化させる動作に関する情報、及びカプセル型内視鏡10の視野(図2に示す撮像部102、103)の方位角(鉛直軸周りの角度)を変化させる動作に関する情報等が含まれる。また、観察モードは、被検体2内に導入された液体W(図2参照)にカプセル型内視鏡10を浮遊させた状態で被検体2内を観察する浮遊モードや、液体Wの底部近傍にカプセル型内視鏡10を沈めた状態で被検体2内を観察する水中モード等を含む。
図4(a)は、ジョイスティック16a、16bの正面図であり、図4(b)は、ジョイスティック16aの右側面図である。また、図5は、ジョイスティック16a、16bの各構成部位に対する操作に応じたカプセル型内視鏡10の動きを示す模式図である。図4(a)に示すように、ジョイスティック16a、16bは、上下方向及び左右方向に傾動操作が可能な構成を有する。
図4(b)に示すように、ジョイスティック16aの背面には、アップボタン16c及びダウンボタン16dが設けられている。アップボタン16cは、押圧されることによってカプセル型内視鏡10の上方誘導を指示する誘導指示情報を制御装置17に出力する。それにより、図5に示す鉛直軸Azに沿って矢印Y15のように上に進むアップ動作が指示される。一方、ダウンボタン16dは、押圧されることによってカプセル型内視鏡10の下方誘導を指示する誘導指示情報を制御装置17に出力する。それにより、図5に示す鉛直軸Azに沿って矢印Y16のように下に進むダウン動作が指示される。
ジョイスティック16aの上部には、キャプチャボタン16eが設けられている。キャプチャボタン16eは、押圧されることによって、表示装置18に表示されている体内画像をキャプチャする。また、ジョイスティック16bの上部には、アプローチボタン16fが設けられている。アプローチボタン16fは、押圧されることによって、撮像部102又は103の撮像対象に対してカプセル型内視鏡10の撮像部102又は103側を近接させるようにカプセル型内視鏡10を誘導させる誘導指示情報を制御装置17に出力する。
図4(a)に示すように、ジョイスティック16aの矢印Y11jに示す上下方向の傾動方向は、図5の矢印Y11のようにカプセル型内視鏡10の先端が鉛直軸Azを通るように首を振るティルティング誘導方向に対応する。ジョイスティック16aの矢印Y12jに示す左右方向の傾動方向は、図5の矢印Y12のようにカプセル型内視鏡10が鉛直軸Azを中心として回転するローテーション誘導方向に対応する。
ジョイスティック16bの矢印Y13jに示す上下方向の傾動方向は、図5の矢印Y13のようにカプセル型内視鏡10の長軸Laを水平面Hpに投影した方向に進むホリゾンタルバックワード誘導方向又はホリゾンタルフォワード誘導方向に対応する。ジョイスティック16bの矢印Y14jに示す左右方向の傾動方向は、図5の矢印Y14のようにカプセル型内視鏡10が水平面Hpを、長軸Laを水平面Hpに投影した方向と垂直に進むホリゾンタルライト誘導方向又はホリゾンタルレフト誘導方向に対応する。
制御装置17は、受信装置15から出力された画像データを取り込んで所定の画像処理を施すことにより体内画像を生成すると共に、信号処理装置13から出力された位置検出を取り込んで被検体2内におけるカプセル型内視鏡10の位置及び姿勢を検出し、体内画像及びカプセル型内視鏡10の位置及び姿勢を所定の形式で表示装置18に表示させる。また、制御装置17は、操作入力装置16から入力される信号に従って信号発生装置14に制御信号を出力することにより、カプセル型内視鏡10を誘導するための磁界を磁界発生装置12から発生させる。このような制御装置17は、ワークステーションやパーソナルコンピュータ等によって構成される。
図6は、制御装置17の構成例を示すブロック図である。図6に示すように、制御装置17は、入出力部120と、演算部130と、記憶部140と、制御部150とを備える。
入出力部120は、外部機器との間で情報の入出力を行う外部インタフェースであり、信号処理装置13、受信装置15、操作入力装置16等の外部機器から出力された各種データや指示信号を受け取って演算部130又は制御部150に出力すると共に、演算部130又は制御部150から出力された各種データや制御信号を信号発生装置14や表示装置18等の外部機器に出力する。
演算部130は、CPU等のハードウェアによって実現され、後述するプログラム記憶部141に記憶された各種プログラムを読み込むことにより、制御装置17に入力される各種データに対して所定の演算処理を施す。より詳細には、演算部130は、画像処理部131と、位置算出部132と、軌跡算出部133とを備える。
画像処理部131は、受信装置15から取り込んだ画像データに対して、ホワイトバランス処理、デモザイキング、色変換、濃度変換(ガンマ変換等)、平滑化(ノイズ除去等)、鮮鋭化(エッジ強調等)等の画像処理を施すことにより、表示用の画像データを生成する。
位置算出部132は、信号処理装置13から取り込んだ位置検出信号に基づいて、被検体2内におけるカプセル型内視鏡10の位置及び姿勢を算出し、カプセル型内視鏡10の位置及び姿勢を表す位置情報を生成する。
軌跡算出部133は、位置算出部132が生成した位置情報に基づいて、被検体2内におけるカプセル型内視鏡10の軌跡を算出する。
記憶部140は、フラッシュメモリ、RAM、ROM等の半導体メモリや、HDD、MO、CD−R、DVD−R等の記録媒体及び書込読取装置等によって実現される。記憶部140は、制御装置17を動作させて種々の機能を実行させるためのプログラム及び各種情報を記憶するプログラム記憶部141と、患者である被検体2に関する情報を記憶する患者情報記憶部142と、画像処理部131が生成した表示用の画像データを記憶する画像データ記憶部143と、位置算出部132が生成した位置情報を記憶する位置情報記憶部144と、体位モデル記憶部145と、臓器モデル記憶部146とを備える。
体位モデル記憶部145は、カプセル型内視鏡10による検査の際に、医師等のユーザの指示に従って被検体2が取る体位を模式的に表した複数の体位モデルの画像データを記憶する。図7は、体位モデルの例を示す模式図である。図7(a)に示す体位モデルP1は、背臥位の被検体2を水平面に投影したモデルである。図7(b)に示す体位モデルP2は、腹臥位の被検体2を水平面に投影したモデルである。図7(c)に示す体位モデルP3は、左側臥位の被検体2を水平面に投影したモデルである。図7(d)に示す体位モデルP4は、右側臥位の被検体2を水平面に投影したモデルである。
臓器モデル記憶部146は、カプセル型内視鏡10による検査対象の臓器を模式的に表した複数の臓器モデルの画像データを記憶する。なお、本実施の形態1においては、一例として、カプセル型内視鏡10による検査対象の臓器を胃としている。図8は、臓器モデルの例を示す模式図である。図8(a)に示す臓器モデルST1は、背臥位のときの胃を水平面に投影したモデルである。図8(b)に示す臓器モデルST2は、腹臥位のときの胃を水平面に投影したモデルである。図8(c)の示す臓器モデルST3は、左側臥位のときの胃を水平面に投影したモデルである。図8(d)に示す臓器モデルST4は、右側臥位のときの胃を水平面に投影したモデルである。これらの臓器モデルST1〜ST4の画像データは、体位ごとに、体位モデル記憶部145に記憶されている体位モデルの画像データと関連付けて記憶されている。
制御部150は、CPU等のハードウェアによって実現され、プログラム記憶部141に記憶された各種プログラムを読み込むことにより、制御装置17に入力される各種信号に従って、制御装置17を構成する各部への指示やデータの転送等を行い、制御装置17全体の動作を統括的に制御する。
より詳細には、制御部150は、操作入力装置16から入力された誘導指示情報に基づいて信号発生装置14を制御する誘導用磁界制御部151と、被検体2の体位を判別する体位判別部152と、体位モデル記憶部145に記憶された複数の体位モデル及び臓器モデル記憶部146に記憶された複数の臓器モデルの内から、体位判別部152が判別した体位に応じた体位モデル及び臓器モデルをそれぞれ抽出するモデル抽出部153と、表示装置18における表示動作を制御する表示制御部154とを備える。
誘導用磁界制御部151は、操作入力装置16から入力された誘導指示情報に基づき、操作入力装置16に対する操作に応じたカプセル型内視鏡10の誘導方向及び誘導量を算出し、該誘導方向及び誘導量に対応する制御信号を信号発生装置14に出力して、磁界発生装置12を駆動するための信号を発生させる。操作入力装置16が例えば図4に示すジョイスティック16a、16bからなる場合、次のような制御が行われる。
操作入力装置16から制御装置17に、ジョイスティック16aの矢印Y11j(図4参照)の傾動操作に対応する誘導指示情報が入力された場合、誘導用磁界制御部151はこの誘導指示情報をもとに、ジョイスティック16aの傾動方向に応じてカプセル型内視鏡10先端の絶対座標系上における誘導方向を算出すると共に、ジョイスティック16aの傾動操作に応じた誘導量を算出し、該誘導方向及び誘導量に対応する制御信号を出力する。
操作入力装置16から制御装置17に、ジョイスティック16aの矢印Y12j(図4参照)の傾動操作に対応する誘導指示情報が入力された場合、誘導用磁界制御部151はこの誘導指示情報をもとに、ジョイスティック16aの傾動方向に応じて、カプセル型内視鏡10先端の絶対座標系上における誘導方向を算出すると共に、ジョイスティック16aの傾動操作に応じた誘導量を算出し、該誘導方向及び誘導量に対応する制御信号を出力する。
操作入力装置16から制御装置17に、ジョイスティック16bの矢印Y13j(図4参照)の傾動操作に対応する誘導指示情報が入力された場合、誘導用磁界制御部151はこの誘導指示情報をもとに、ジョイスティック16bの傾動方向に応じて、カプセル型内視鏡10先端の絶対座標系上における誘導方向及び誘導量を算出し、該誘導方向及び誘導量に対応する制御信号を出力する。
操作入力装置16から制御装置17に、ジョイスティック16bの矢印Y14j(図4参照)の傾動操作に対応する誘導指示情報が入力された場合、誘導用磁界制御部151はこの誘導指示情報をもとに、ジョイスティック16bの傾動方向に応じて、カプセル型内視鏡10先端の絶対座標系上における誘導方向及び誘導量を算出し、該誘導方向及び誘導量に対応する制御信号を出力する。
操作入力装置16から制御装置17に、アップボタン16c又はダウンボタン16dの矢印Y15j、Y16j(図4参照)の押圧操作に対応する誘導指示情報が入力された場合、誘導用磁界制御部151はこの誘導指示情報をもとに、押圧されたボタンに応じて、カプセル型内視鏡10先端の絶対座標系上における誘導方向及び誘導量を算出し、該誘導方向及び誘導量に対応する制御信号を出力する。
体位判別部152は、操作入力装置16から入力された信号に基づいて、被検体2の体位を判別する。また、体位判別部152は、判別した体位を表す情報を記憶部140に送信し、画像処理部131により生成された画像データと関連付けて記憶させる。
モデル抽出部153は、体位判別部152による判別結果に応じた体位モデルを、体位モデル記憶部145に記憶された複数の体位モデルの内から抽出すると共に、抽出した体位モデルと関連付けられた臓器モデルを、臓器モデル記憶部146に記憶された複数の臓器モデルの内から抽出する。
表示制御部154は、カプセル型内視鏡10による検査の実施中、画像処理部131により生成された表示用の画像データに基づく体内画像や、患者情報、位置情報、被検体2の体位を表す情報等の関連情報を、表示装置18に所定の形式でリアルタイムに表示させる。また、表示制御部154は、検査によって得られた体内画像を医師等のユーザが診断する際、画像データ記憶部143に記憶された画像データに基づく体内画像及び関連情報を表示装置18に所定の形式で表示させる。なお、この場合、検査の実施中に用いられる表示装置18よりもさらに高精細な表示装置を用いても良い。
表示装置18は、液晶ディスプレイや有機EL(Electro Luminescence)ディスプレイ等を用いて構成される。
図9は、表示制御部154の制御の下で表示装置18に表示される画面の一例を示す模式図である。図9に示すように、画面M1は、患者ID、患者氏名、患者の性別、生年月日、年齢等の患者情報が表示される患者情報表示領域m1と、撮像部102、103により取得された体内画像がそれぞれ表示される領域である2つの体内画像表示領域m2、m3と、キャプチャボタン16eに対する押圧操作によってキャプチャされた体内画像が表示されるキャプチャ画像表示領域m4と、カプセル型内視鏡10に対する操作情報が表示される操作情報表示領域m5と、被検体2の体位情報が表示される体位情報表示領域m6と、被検体2の体位をユーザに入力させるための体位ボタン表示領域m7と、カプセル型内視鏡10に対する誘導機能のオン/オフの切り替え指示をユーザに入力させるための誘導オン/オフボタンm8とを含む。
操作情報表示領域m5は、カプセル型内視鏡10の鉛直面における姿勢を示す姿勢図m9と、水平面における姿勢を示す姿勢図m10とが表示される領域である。各姿勢図m9、m10には、カプセル型内視鏡10を誘導可能な複数の方向が矢印で示されている。カプセル型内視鏡10をいずれかの方向に誘導する操作入力があった場合、これらの矢印のうち、入力された方向に対応する矢印の表示色が変更される。これにより、ユーザによる誘導操作が補助される。
各姿勢図m9、m10に表示されるカプセル型内視鏡10の姿勢は、操作入力装置16から入力された誘導指示情報に対応する姿勢を表している。ここで、操作入力装置16から入力された誘導指示情報は、カプセル型内視鏡10を誘導する磁界を発生する磁界発生装置12及び信号発生装置14を制御する制御信号に反映されるため、姿勢図m9、m10に表示されるカプセル型内視鏡10の姿勢は、被検体2内における実際のカプセル型内視鏡10の姿勢とほぼ同じものと考えることができる。
体位情報表示領域m6は、被検体2の体位及びそのときの臓器の状態を示す情報である体位情報が表示される領域である。具体的には、モデル抽出部153によって抽出された体位モデル及び臓器モデルが体位情報表示領域m6に表示される。
体位ボタン表示領域m7には、体位モデルP1〜P4(図7参照)に対応するアイコンm11〜m14と、OKボタンm15とが表示されている。画面M1に対する操作入力装置16(例えばタッチパネルやマウス)を用いた所定のポインタ操作(例えばクリック)によりアイコンm11〜m14のいずれかが選択され、選択後さらにOKボタンm15が押下されることにより、選択されたアイコンに対応する体位を表す体位選択信号が制御部150に入力される。
なお、画面M1に体位ボタン表示領域m7を設ける代わりに、被検体2の体位をユーザに選択させるための専用の入力ボタンを操作入力装置16に設けても良い。
誘導オン/オフボタンm8は、カプセル型内視鏡10の誘導を開始(再開)又は終了(中断)する指示をユーザが入力する際に用いられる。画面M1に対する操作入力装置16(例えばタッチパネルやマウス)を用いた所定のポインタ操作により、誘導オン/オフボタンm8が1回押されるごとに、誘導機能のオンとオフとを切り替える誘導オン/オフ切り替え信号が制御部150に入力される。誘導オン/オフ切り替え信号により誘導機能がオンになっている間、操作入力装置16を用いたカプセル型内視鏡10の磁気誘導が可能となる。
なお、画面M1に誘導オン/オフボタンm8に設ける代わりに、カプセル型内視鏡10の誘導機能のオン/オフをユーザに切り替えさせるための専用のスイッチやボタンを操作入力装置16に設けても良い。
ユーザは、このような画面M1を参照しながら操作入力装置16を操作することにより、被検体2内の所望の領域をカプセル型内視鏡10に撮像させる。なお、図2に示すように、カプセル型内視鏡10が2つの撮像部102、103を備える場合、ユーザが誘導操作の対象としている撮像部を特定するための表示を画面M1に追加しても良い。例えば、ユーザが撮像部102を誘導操作の対象としている場合、撮像部102により撮像された体内画像が表示される体内画像表示領域m2を枠で囲む、或いは、「誘導操作中」といったテキストを体内画像表示領域m2の近傍に表示すると良い。
次に、図1に示すカプセル型内視鏡システム1の動作を、図10を参照しながら説明する。まず、ユーザは、カプセル型内視鏡10による検査に先立って、被検体2に液体W(図3参照)を導入しておく。
ステップS110において、カプセル型内視鏡10の電源をオンにすると、カプセル型内視鏡10は撮像を開始し、画像信号の無線送信を開始する。また、受信装置15は、カプセル型内視鏡10から無線送信された画像信号の受信を開始する。これに応じて、制御装置17の画像処理部131は、受信装置15から出力されたデジタルの画像信号(画像データ)を取り込んで所定の画像処理を施すことにより、体内画像を表す表示用の画像データを生成する。表示用の画像データは、画像データ記憶部143に順次記憶される。医師等のユーザは、この状態でカプセル型内視鏡10を被検体2に嚥下させる。
ステップS111において、カプセル型内視鏡システム1は、カプセル型内視鏡10の位置検出を開始する。より詳細には、カプセル型内視鏡10の磁界発生部107が発生した交番磁界を位置検出装置11が検出して検出信号を出力し、信号処理装置13が該検出信号を取り込んで所定の信号処理を施すことによりデジタルの位置検出信号(位置検出データ)を生成する。制御装置17の位置算出部132は、該位置検出データに基づいてカプセル型内視鏡10の位置及び姿勢を算出し、位置情報として位置情報記憶部144に順次記憶させる。
ステップS112において、制御装置17の表示制御部154は、画像処理部131により順次生成される表示用の画像データを用いて、例えば図9に示す画面M1の形式での体内画像の表示を表示装置18に開始させる。
ステップS113において、制御部150は、カプセル型内視鏡10の誘導を開始(又は再開)させる指示として、例えば画面M1の誘導オン/オフボタンm8に対するポインタ操作に応じた誘導オン/オフ切り替え信号が入力されたか否かを判断する。制御部150は、カプセル型内視鏡10の誘導を開始(又は再開)させる指示が入力されない場合(ステップS113:No)は、誘導の開始(又は再開)が指示されるまで待機する。
カプセル型内視鏡10の誘導を開始(又は再開)させる指示が入力された場合(ステップS113:Yes)、制御部150は、カプセル型内視鏡10の磁気誘導を開始させる(ステップS114)。即ち、誘導用磁界制御部151は、入力された誘導指示情報に基づく制御信号を生成して信号発生装置14に出力する。これに応じて、信号発生装置14は、磁界発生装置12を駆動して磁界を発生させる。それにより、操作入力装置16に対する操作に応じたカプセル型内視鏡10の磁気誘導が実現する。
続くステップS115において、制御部150は、被検体2の体位が入力されたか否かを判断する。制御部150は、例えば画面M1に対するポインタ操作に応じて、アイコンm11〜m14のいずれかに対応する体位選択信号が入力された場合、体位が入力されたと判断する(ステップS115:Yes)。
カプセル型内視鏡10の誘導が開始した後、所定時間が経過しても体位が入力されない場合(ステップS115:No)、表示制御部154は、ユーザに体位の入力を促すための体位入力ダイアログを表示装置18に表示させる(ステップS116)。
図11は、体位入力ダイアログの一例を示す模式図である。図11に示す体位入力ダイアログM2は、例えば「体位を選択してOKボタンを押してください」といったテキストメッセージと、体位モデルP1〜P4に対応するアイコンm11〜m14と、OKボタンm15とを含む。この体位入力ダイアログM2に対するポインタ操作により、アイコンm11〜m14のいずれかが選択され、OKボタンm15が押下されることにより、選択されたアイコンに対応する体位を表す体位選択信号が制御部150に入力される。
図12は、体位入力ダイアログの別の例を示す模式図である。図12に示す体位入力ダイアログM3は、例えば「体位を選択してOKボタンを押してください」といったテキストメッセージと、「背臥位」、「腹臥位」、「左側臥位」、「右側臥位」といった体位を表すテキストと、各体位のテキストの近傍に表示されたラジオボタンm16と、OKボタンm17とを含む。この体位入力ダイアログM3に対するポインタ操作により、いずれかのラジオボタンm16が選択され、OKボタンm17が押下されることにより、選択されたラジオボタンm16に対応する体位を表す体位選択信号が制御部150に入力される。図12は、背臥位が選択された状態を示している。
なお、操作入力装置16に体位をユーザに選択させる専用の入力ボタンが設けられている場合、体位入力ダイアログに、例えば「体位を入力してください。」といったテキストメッセージを表示するだけでも良い。その後、カプセル型内視鏡システム1の動作はステップS115に戻る。
被検体2の体位が入力された場合(ステップS115:Yes)、モデル抽出部153は、体位モデル記憶部145に記憶された複数の体位モデルの内から、入力された体位(体位選択信号)に応じた体位モデルを抽出すると共に、臓器モデル記憶部146に記憶された複数の臓器モデルの内から、抽出した体位モデルに対応する臓器モデルを抽出する(ステップS117)。
続くステップS118において、表示制御部154は、モデル抽出部153が抽出した体位モデル及び臓器モデルを表示装置18に表示させる。図13は、体位モデル及び臓器モデルが表示された画面を示す模式図であり、画面M4の体位情報表示領域m6に、左側臥位の体位モデルP3及び臓器モデルST3を並べて表示した例を示している。ユーザは、このように表示された体位モデルP3及び臓器モデルST3を参照することにより、自らが操作入力装置16を用いて誘導操作しているカプセル型内視鏡10の撮像部102、103の視野と臓器との位置関係を容易に把握することができる。なお、体位モデルP3及び臓器モデルST3の配置は、ユーザが両者を同時に視認可能な配置であれば、図13に示す例に限定されない。具体的には、両者を重畳して表示しても良い。この場合、ユーザは、体位モデルと臓器モデルとの相対的な位置や向きの関係をより把握し易くなる。
続くステップS119において、制御部150は、カプセル型内視鏡10の誘導を停止させる指示が入力されたか否かを判断する。ここで、ユーザは、被検体2の体位を変更する場合、カプセル型内視鏡10の誘導機能を一旦オフに停止させた上で、被検体2の体位を変更させ、その後、カプセル型内視鏡10の誘導機能をオンにする。
制御部150は、例えば画面M1の誘導オン/オフボタンm8に対するポインタ操作に応じて、誘導オン/オフ切替信号が入力された場合、誘導を停止させる指示が入力されたと判断する(ステップS119:Yes)。一方、制御部150は、誘導オン/オフ切り替え信号が入力されない場合、誘導の停止は指示されていないと判断する(ステップS119:No)。この場合、制御部150は、誘導の停止が指示されるまで、操作入力装置16に対する操作に応じたカプセル型内視鏡10の誘導を継続する。
カプセル型内視鏡10の誘導を停止させる指示が入力された場合(ステップS119:Yes)、続いて制御部150は、カプセル型内視鏡10による検査を終了するか否かを判断する(ステップS120)。制御部150は、例えば、ユーザにより検査終了の操作入力があった、或いは、受信装置15からの画像信号の出力が停止した(即ち、カプセル型内視鏡10からの画像信号の無線送信が停止した)といった場合、検査を終了すると判断する(ステップS120:Yes)。
カプセル型内視鏡10による検査を終了しない場合(ステップS120:No)、カプセル型内視鏡システム1の動作はステップS113に戻る。
一方、カプセル型内視鏡10による検査を終了する場合(ステップS120:Yes)、制御装置17は、信号処理装置13の動作を停止させ、カプセル型内視鏡10の位置検出を終了する(ステップS121)。
続くステップS122において、制御装置17は、表示装置18における体内画像の表示を終了させる。その後、カプセル型内視鏡システム1の動作は終了する。
以上説明したように、実施の形態1によれば、被検体2の体位を変化させた場合であっても、ユーザは、表示装置18に表示された体位モデル及び臓器モデルを参照することにより、操作入力装置16を介して操作しているカプセル型内視鏡10と被検体2及び臓器との位置関係や撮像方向を容易に把握することができる。特に、体位モデルP1〜P4及び臓器モデルST1〜ST4は、被検体2及び臓器を水平面に投影したモデルとなっているので、ユーザは、ベッド3の上方から鳥瞰した場合と同様の感覚で被検体2及び臓器の状態を把握することができる。従って、ユーザは、カプセル型内視鏡10の誘導操作を正確に行い、被検体2内の所望の領域をカプセル型内視鏡10に撮像させて観察を行うことが可能となる。
また、実施の形態1によれば、カプセル型内視鏡10の誘導機能がオンになった際に、体位入力ダイアログを表示装置18に表示させるので、ユーザによる体位の入力忘れを防ぐことができる。従って、検査中には常に、実際の被検体2の体位を表す体位モデル及び対応する臓器モデルを表示装置18に表示することができる。また、被検体2の体位を表す正確な情報を画像データに関連付けることができるので、ユーザは、体内画像を診断する際、体位情報を参照することにより、当該体内画像が撮像された際のカプセル型内視鏡10と被検体2及び臓器との位置関係や撮像方向を正確に把握することができる。
(変形例1)
次に、本発明の実施の形態1の変形例1について説明する。
上記実施の形態1においては、被検体2の体位をユーザが入力することとしたが、被検体2の体位を自動判別しても良い。具体的な構成例として、被検体2に貼り付けるアンテナ15a用のパッドに3軸加速度センサを取り付け、該3軸加速度センサによって検出された加速度の方向、即ち重力方向に基づいて、体位判別部152が被検体2の体位を判別する。この変形例1の場合、図10のステップS115及びS116は省略され、ステップS117において、自動判別された体位に基づいて体位モデル及び臓器モデルが抽出される。
(実施の形態2)
次に、本発明の実施の形態2について説明する。
本実施の形態2に係るカプセル型内視鏡システムの構成は実施の形態1と同様であり(図1参照)、表示装置18に表示される体位情報の表示形式が実施の形態1とは異なる。より詳細には、本実施の形態2においては、カプセル型内視鏡10の磁気誘導を行っている間と行っていない間とで、体位情報の表示形式を変化させている。
実施の形態2に係るカプセル型内視鏡システムの動作を、図14を参照しながら説明する。なお、図14に示すステップS110〜S112は、実施の形態1と同様である(図10参照)。
ステップS112に続くステップS131において、制御部150は、被検体2の体位が入力されたか否かを判断する。制御部150は、例えば画面M1に対するポインタ操作に応じて、アイコンm11〜m14のいずれかに対応する体位選択信号が入力された場合、体位が入力されたと判断する(ステップS131:Yes)。
被検体2の体位が入力された場合(ステップS131:Yes)、モデル抽出部153は、体位モデル記憶部145に記憶された複数の体位モデルの内から、入力された体位(体位選択信号)に従って体位モデルを抽出すると共に、臓器モデル記憶部146に記憶された複数の臓器モデルの内から、抽出した体位モデルに対応する臓器モデルを抽出する(ステップS132)。一方、被検体2の体位が入力されない場合(ステップS131:No)、制御装置17の動作はステップS133に移行する。
ステップS133において、制御部150は、カプセル型内視鏡10の誘導機能のオン/オフを切り替える指示として、例えば図9に示す誘導オン/オフボタンm8に対するポインタ操作に応じた誘導オン/オフ切り替え信号が入力されたか否かを判断する。誘導機能のオン/オフを切り替える指示が入力されない場合(ステップS133:No)、制御装置17の動作はステップS138に移行する。
誘導機能のオン/オフを切り替える指示が入力された場合(ステップS133:Yes)、誘導用磁界制御部151は、誘導機能のオン/オフを切り替える(ステップS134)。即ち、それまで誘導機能がオフだった場合、誘導用磁界制御部151は、操作入力装置16から出力された誘導指示情報の入力の受け付けを開始し、該誘導指示情報に基づく制御信号を生成して信号発生装置14に出力する。それにより、カプセル型内視鏡10の磁気誘導が開始する。一方、それまで誘導機能がオンだった場合、誘導用磁界制御部151は、操作入力装置16から出力される誘導指示情報の入力の受け付けを停止する。
続くステップS135において、表示制御部154は、誘導機能がオン/オフのいずれの状態にあるかを判別する。
誘導機能がオフ状態のとき(ステップS135:オフ)、表示制御部154は、被検体2の体位情報を、誘導オフモードの表示形式で表示装置18に表示させる(ステップS136)。
図15(a)は、誘導オフモードにおける体位情報の表示例を示す模式図である。誘導オフモードの場合、表示制御部154は、モデル抽出部153が抽出した体位モデルのみを体位情報表示領域m6(図9参照)に表示させる。図15(a)は、左側臥位の体位モデルP3が表示された例を示している。
一方、誘導機能がオン状態のとき(ステップS135:オン)、表示制御部154は、被検体2の体位情報を誘導オンモードの表示形式で表示装置18に表示させる(ステップS137)。
図15(b)は、誘導オンモードにおける体位情報の表示例を示す模式図である。誘導オンモードの場合、表示制御部154は、モデル抽出部153が抽出した体位モデルに臓器モデルを重畳して体位情報表示領域m6(図9参照)に表示させる。図15(b)は、左側臥位の体位モデルP3に臓器モデルST3を重畳した例を示している。
ステップS138において、制御部150は、カプセル型内視鏡10による検査を終了するか否かを判断する。制御部150は、例えば受信装置15からの画像データの入力が停止した(即ち、カプセル型内視鏡10からの画像データ無線送信が停止した)といった場合、検査を終了すると判断する(ステップS138:Yes)。
カプセル型内視鏡10による検査を終了しない場合(ステップS138:No)、カプセル型内視鏡システム1の動作はステップS131に戻る。
一方、カプセル型内視鏡10による検査を終了する場合(ステップS138:Yes)、カプセル型内視鏡システム1の動作はステップS121に移行する。ステップS121及びS122は、実施の形態1と同様である(図10参照)。
以上説明したように、実施の形態2によれば、誘導機能がオフのときには体位モデルのみを体位情報表示領域m6に表示するので、ユーザは、カプセル型内視鏡10の誘導操作を行う前に、被検体2及びカプセル型内視鏡10に関する全体の状況を把握することができる。一方、誘導機能がオンのときには体位モデルに臓器モデルを重畳して体位情報表示領域m6に表示するので、ユーザは、カプセル型内視鏡10の誘導操作を行っている間、被検体2の体位に応じた臓器の状態や、臓器と被検体2との相対的な関係といった誘導操作に必要な情報を集中的に把握することができる。
なお、実施の形態2においても、変形例1と同様に、被検体2の体位を自動判別することとしても良い。この場合、図14のステップS131は省略され、ステップS132においては、自動判別された体位に基づいて体位モデル及び臓器モデルが抽出される。
(変形例2−1)
次に、本発明の実施の形態2の変形例2−1について説明する。
誘導オフモード及び誘導オンモードにおける体位情報の表示形式は、図15に例示する表示形式に限定されない。図16及び図17は、変形例2−1における体位情報の表示例を示す模式図である。
例えば、誘導オフモードでは、図16(a)に示すように、体位モデル(例えば体位モデルP3)のみを表示し、誘導オンモードでは、図16(b)に示すように、臓器モデル(例えば臓器モデルST3)のみを表示しても良い。この場合、ユーザは、カプセル型内視鏡10の誘導操作を行う前に、被検体2及びカプセル型内視鏡10に関する全体の状況を把握することができる一方、カプセル型内視鏡10の誘導操作を行っている間、誘導操作に必要な情報(被検体2の体位に応じた臓器の状態)を集中的に把握することができる。
また、誘導オフモードでは、図17(a)に示すように、体位モデル(例えば体位モデルP3)のみを表示し、誘導オンモードでは、図17(b)に示すように、体位モデル(例えば体位モデルP3)に臓器モデル(例えば臓器モデルST3)を重畳し、さらにこれらを拡大して表示しても良い。この場合、ユーザは、カプセル型内視鏡10の誘導操作を行う前に、被検体2の体位の状態を全体的に把握することができる一方、カプセル型内視鏡10の誘導操作を行っている間、被検体2の体位に応じた臓器の状態や、臓器と被検体2との相対的な関係といった誘導操作に必要な情報を容易且つ集中的に把握することができる。
さらに、被検体2内に導入された液体W(図3参照)にカプセル型内視鏡10を沈めた状態で被検体2内を観察する水中モードで誘導操作を行っている場合、誘導オンモードの際に、体位モデル及び臓器モデルを浮遊モードの場合よりも拡大して表示しても良い。
(実施の形態3)
次に、本発明の実施の形態3について説明する。
図18は、本発明の実施の形態3に係るカプセル型内視鏡システムが備える制御装置の構成を示すブロック図である。図18に示す制御装置20は、図6に示す制御装置17に対し、記憶部140の代わりに記憶部170を備える。記憶部170以外の制御装置20の各部の構成は、実施の形態1と同様である。また、制御装置20以外のカプセル型内視鏡システムの各部の構成も、実施の形態1(図1参照)と同様である。
記憶部170は、図6に示す記憶部140に対して、カプセル型内視鏡10の模式的な画像(以下、キャラクタという)の画像データを記憶するキャラクタ記憶部171をさらに備える。
実施の形態3に係るカプセル型内視鏡システムの動作は、全体として実施の形態1(図10参照)又は実施の形態2(図14参照)と同様であり、ステップS118(図10参照)又はステップS137(図14参照)において体位情報表示領域m6(図9参照)に表示される体位情報の表示形式が実施の形態1及び実施の形態2とは異なる。即ち、実施の形態3においては、図19に示すように、モデル抽出部153が抽出した体位モデル又は臓器モデルに対し、カプセル型内視鏡10のキャラクタC1を重畳して表示する。なお、図19は、左側臥位の体位モデルP3に臓器モデルST3及びキャラクタC1を重畳した例を示している。
より詳細には、表示制御部154は、操作入力装置16から入力された操作指示情報に基づいて、カプセル型内視鏡10の誘導目標位置に対応する体位モデル(又は臓器モデル)上の座標を算出し、算出した座標にキャラクタC1を表示させる。このときのキャラクタC1の向きは、操作入力装置16から入力された操作指示情報に基づくカプセル型内視鏡10の誘導目標姿勢に応じて決定される。
このように、体位モデルや臓器モデルに対してカプセル型内視鏡10のキャラクタC1を重畳して表示することにより、ユーザは、カプセル型内視鏡10の位置及び撮像方向と被検体2の体位や臓器との相対的な関係を容易に把握し、カプセル型内視鏡10が撮像中の部位を容易に推定することができる。
(変形例3−1)
次に、本発明の実施の形態3の変形例3−1について説明する。
上述した実施の形態3において、表示制御部154は、操作入力装置16から入力された誘導指示情報に基づいて、キャラクタC1を表示する座標及び向きを決定したが、図10のステップS111において検出されたカプセル型内視鏡10の位置及び姿勢に基づいて、キャラクタC1を表示する座標及び向きを決定しても良い。
(変形例3−2)
次に、本発明の実施の形態3の変形例3−2について説明する。
図20は、変形例3−2における体位情報の表示例を示す模式図である。図20に示すように、体位モデル又は臓器モデル並びにキャラクタC1と共に、カプセル型内視鏡10の軌跡Tを体位情報表示領域m6に表示しても良い。この場合、表示制御部154は、軌跡算出部133により算出された軌跡に基づいて、体位モデル上における軌跡Tの表示座標を決定する。なお、図20は、左側臥位の体位モデルP3に、臓器モデルST3、キャラクタC1、及び軌跡Tを重畳した例を示している。
(変形例3−3)
次に、本発明の実施の形態3の変形例3−3について説明する。
図21は、変形例3−3における体位情報の表示例を示す模式図である。図21に示すように、カプセル型内視鏡10の視野角を表すマークC2を体位情報表示領域m6に表示しても良い。この場合、表示制御部154は、操作入力装置16から入力される誘導指示情報に基づくカプセル型内視鏡10の誘導目標位置及び姿勢と、カプセル型内視鏡10が備える撮像部102、103の視野角とに基づいて、マークC2の表示座標を決定する。或いは、位置算出部132により算出されたカプセル型内視鏡10の位置及び姿勢に基づいて、マークC2の表示座標を決定しても良い。本変形例3−3によれば、ユーザは、カプセル型内視鏡10が撮像中の部位及び範囲を容易に推定することができる。なお、図21は、左側臥位の臓器モデルST3にキャラクタC1及びマークC2を重畳した例を示している。
(変形例3−4)
次に、本発明の実施の形態3の変形例3−4について説明する。
図22は、変形例3−4における体位情報の表示例を示す模式図である。図22に示すように、体位情報表示領域m6に表示される臓器モデルST3において、カプセル型内視鏡10の視野角に含まれる領域(撮像範囲)に対応する領域C3を、他の領域と異なる色で表示しても良い。これにより、ユーザは、カプセル型内視鏡10が撮像中の部位及び範囲をさらに容易に推定できるようになる。なお、図22は、左側臥位の臓器モデルST3にキャラクタC1及びマークC2を重畳した例であり、領域C3の色の違いを、網掛けを附すことにより表している。
(変形例3−5)
次に、本発明の実施の形態3の変形例3−5について説明する。
体位モデル又は臓器モデルに重畳するキャラクタC1のサイズは、カプセル型内視鏡10を誘導している領域やカプセル型内視鏡10の鉛直方向における位置に応じて変化させても良い。なお、カプセル型内視鏡10を誘導している領域やカプセル型内視鏡10の鉛直方向における位置は、操作入力装置16から入力される誘導指示情報から取得しても良いし、位置算出部132により算出された位置情報から取得しても良い。
図23は、カプセル型内視鏡10の観察対象の臓器(胃ST)の断面を示す模式図である。また、図24は、変形例3−5における体位情報の表示例を示す模式図であり、左側臥位の体位モデルP3に臓器モデルST3及びキャラクタC1を重畳した例を示している。
図23に示すように、胃STに導入された液体Wの底(液底PA)付近でカプセル型内視鏡10を誘導している場合、図24(a)に示すように、キャラクタC1を最も小さいサイズで表示する。また、液中PBでカプセル型内視鏡10を誘導している場合、図24(b)に示すように、キャラクタC1を図24(a)よりも大きいサイズで表示する。液面PC付近でカプセル型内視鏡10を誘導している場合、キャラクタC1を図24(b)よりもさらに大きいサイズで表示する。
或いは、カプセル型内視鏡10が液底PAの近傍に位置する場合に、キャラクタC1のサイズを最小とし、カプセル型内視鏡10の鉛直方向における位置が高くなるほど(液面PCに近づくほど)キャラクタC1のサイズを無段階で大きくしても良い。
このようにキャラクタC1のサイズを変化させることにより遠近感が生じるので、ユーザは、被検体2内のカプセル型内視鏡10の位置を直感的に把握することが可能となる。
なお、本変形例3−5においては、体位モデル又は臓器モデルのサイズを一定とし、キャラクタC1のサイズを変化させたが、反対に、キャラクタC1のサイズを一定とし、体位モデル又は臓器モデルのサイズを変化させても良い。この場合、カプセル型内視鏡10が液体Wの液底PAの近傍に位置するときに、体位モデル又は臓器モデルのサイズを最大にし、カプセル型内視鏡10が液面PCに近づくほど、体位モデル又は臓器モデルのサイズを小さくする。
(変形例3−6)
次に、本発明の実施の形態3の変形例3−6について説明する。
図25及び図26は、図25は、変形例3−6における体位情報の表示例を示す模式図である。上述した実施の形態2においては、誘導機能のオン/オフに応じて体位情報表示領域m6における体位情報の表示形式を変更したが、実施の形態3のように体位情報表示領域m6にカプセル型内視鏡10のキャラクタC1を表示する場合には、さらに、カプセル型内視鏡10が誘導領域R(図1参照)の内部に存在するか否かによって表示形式を変更しても良い。カプセル型内視鏡10が誘導領域Rの内部に存在するか否かの判断は、位置算出部132が生成した位置情報に基づいて制御部150が行う。
例えば、誘導機能がオフの場合、カプセル型内視鏡10の位置によらず、体位情報表示領域m6に体位モデルのみを表示する。また、誘導機能がオンであって、カプセル型内視鏡10が誘導領域Rの外部に位置する場合、図25(a)に示すように、体位モデル(例えば体位モデルP3)の全体を表示し、該体位モデルに臓器モデル(例えば臓器モデルST3)及びキャラクタC1を重畳して表示する。これより、ユーザは、被検体2の全体とカプセル型内視鏡10との相対的な位置関係を把握することができる。一方、誘導機能がオンであって、カプセル型内視鏡10が誘導領域Rの内部に存在する場合、図25(b)に示すように、キャラクタC1の近傍を中心に、体位モデルP3、臓器モデルST3、及びキャラクタC1を拡大して表示する。これより、ユーザは、カプセル型内視鏡10の誘導が可能になったことを認識すると共に、臓器とキャラクタC1との相対的な位置関係や撮像方向を正確に把握して、カプセル型内視鏡10の誘導操作を行うことができる。
或いは、誘導機能がオンであって、カプセル型内視鏡10が誘導領域Rの外部に位置する場合、図26(a)に示すように、体位情報表示領域m6に体位モデル(例えば体位モデルP3)にキャラクタC1のみを重畳して表示する。これより、ユーザは、被検体2の全体とカプセル型内視鏡10との相対的な位置関係を把握することができる。一方、誘導装置がオンであって、カプセル型内視鏡10が誘導領域Rの内部に位置する場合、図26(b)に示すように、臓器モデル(例えば臓器モデルST3)にキャラクタC1を重畳し、且つ拡大して表示する。これより、ユーザは、カプセル型内視鏡10の誘導が可能になったことを認識すると共に、臓器とキャラクタC1との相対的な位置関係や撮像方向を正確に把握して、カプセル型内視鏡10の誘導操作を行うことができる。
(変形例)
次に、本発明の実施の形態1〜3の変形例について説明する。
上記実施の形態1〜3においては、被検体2の体位に応じた複数の臓器モデルを1組用意したが、サイズや形状が異なる複数組の臓器モデルを用意しておいても良い。具体的には、性別、年齢、体格等の患者の特性に応じた複数組の臓器モデルを臓器モデル記憶部146に予め記憶させておく。
体位情報表示領域m6に臓器モデルを表示する際、表示制御部154は、患者情報に基づいて、複数組の臓器モデルから1組の臓器モデルを選択し、選択した臓器モデルの中から、被検体2の体位に応じた臓器モデルを抽出する。
或いは、予め臓器モデル記憶部146に記憶された複数組の臓器モデルから、ユーザが所望の組を選択できるようにしても良い。さらに、ユーザが選択した組に含まれる各臓器モデルを拡大又は縮小するなど、ユーザが微調整できるようにしても良い。
本変形例によれば、体位モデル及びカプセル型内視鏡10のキャラクタに対し、重畳される臓器モデルの相対的なサイズを変更するので、ユーザは、カプセル型内視鏡10と被検体2及び臓器との相対的な位置関係を推定し易くなる。
また、上記実施の形態1〜3においては、モデル抽出部153が抽出した臓器モデルを所定の向きで体位情報表示領域m6に表示したが、別の変形例として、カプセル型内視鏡10の進行方向に応じて臓器モデルを回転させて表示しても良い。
(実施の形態4)
次に、本発明の実施の形態4について説明する。
図27は、本発明の実施の形態4に係るカプセル型内視鏡システムが備える制御装置の構成を示すブロック図である。また、図28は、実施の形態4における体位情報の表示方法を説明する模式図である。
図27に示す制御装置30は、図18に示す制御装置20に対し、制御部150の代わりに制御部180を備える。制御部180以外の制御装置30の各部の構成は、実施の形態3と同様である。また、制御装置20以外のカプセル型内視鏡システムの各部の構成は、実施の形態1(図1参照)と同様である。
制御部180は、図18に示す制御部150に対して、カプセル型内視鏡10と臓器との距離を取得する距離情報取得部181をさらに備える。距離情報取得部181は、カプセル型内視鏡10が備える照明部114の発光動作を制御するための制御情報を取得し、該制御情報を用いて被検体2内の実際の臓器と撮像部102、103との撮像光軸における距離を取得する。即ち、臓器までの距離と照明発光時間の長さが比例関係にあることを利用するものであり、制御情報としては、照明部114の発光時間情報が用いられる。或いは、撮像部102、103の合焦情報に基づいて、カプセル型内視鏡10と臓器との距離を算出しても良い。
なお、カプセル型内視鏡10と臓器の壁との距離を取得する方法は、上述した方法の他にも、種々の公知の手段を適用することができる。例えば、カプセル型内視鏡10に超音波又は赤外線の送受信手段を設けると共に、該送受信手段による超音波又は赤外線の送受信タイミングデータを画像データと共に無線送信し、受信装置15が受信した送受信タイミングデータに基づいて、距離情報取得部181がカプセル型内視鏡10と臓器の壁との距離を算出しても良い。
実施の形態4に係るカプセル型内視鏡システムの動作は、全体として実施の形態3と同様であり、体位情報表示領域m6(図9参照)にカプセル型内視鏡10のキャラクタを表示する際に、カプセル型内視鏡10と臓器の壁との距離に応じて、該キャラクタと臓器モデルとの相対的な表示位置を調整することを特徴とする。
ここで、臓器モデルに重畳されるキャラクタの表示座標は、操作入力装置16から入力された誘導操作情報又は位置算出部132が算出した位置情報に基づいて算出される。しかしながら、誘導誤差又は位置検出誤差により、実際のカプセル型内視鏡10と臓器との相対的な位置関係に対し、キャラクタと臓器モデルとの相対的な位置関係にずれが生じる場合がある。本実施の形態4においては、このような相対的な位置関係のずれを修正することができる。
例えば、図28(a)に示すように、距離情報取得部181が取得した距離d0に対し、該距離に対応するキャラクタC1と臓器モデルST3との距離d1が短い場合、表示制御部154は、臓器モデルST3を図の左方向にシフトさせて、両者の間隔を広げる。或いは、キャラクタC1を図の右方向にシフトさせても良い。それにより、図28(b)に示すように、キャラクタC1と臓器モデルST3との間の距離d1’を、距離情報取得部181が取得した距離d0に対応させて、同じ距離に設定する。
以上説明したように、実施の形態4によれば、カプセル型内視鏡10と臓器との距離の測定値に基づいて、カプセル型内視鏡10のキャラクタと臓器モデルとの相対的な表示位置を調整するので、ユーザは、カプセル型内視鏡10と臓器との相対的な位置関係をより正確に把握することが可能となる。
(変形例4)
次に、本発明の実施の形態4の変形例4について説明する。
図29は、変形例4における体位情報の表示方法を説明する模式図である。カプセル型内視鏡10のキャラクタと臓器モデルとの相対的な表示位置は、操作入力装置16に対する操作量と、カプセル型内視鏡10の変位量との差異に基づいて調整しても良い。
例えば、図29(a)に示すように、キャラクタC1が臓器モデルST3の壁面から離れた位置に表示されているときに、操作入力装置16を用いてカプセル型内視鏡10を図の左方向に移動させる誘導操作を行ったとする。このとき操作入力装置16への操作量に対応するカプセル型内視鏡10の目標移動量に対し、位置算出部132により算出されたカプセル型内視鏡10の移動量が小さい場合、実際には、カプセル型内視鏡10が既に臓器の内壁に突き当たっている可能性がある。このような場合、表示制御部154は、図29(b)に示すように、キャラクタC1に突き当たるまで臓器モデルST3を図の右方向にシフトさせる。或いは、臓器モデルST3に突き当たるまでキャラクタC1を図の左方向にシフトさせても良い。それにより、キャラクタC1と臓器モデルST3との相対的な位置関係を、実際のカプセル型内視鏡10と臓器との相対的な位置関係に一致させることができる。
(実施の形態5)
次に、本発明の実施の形態5について説明する。
図30は、本実施の形態5に係るカプセル型内視鏡システムが備える制御装置の構成例を示すブロック図である。本実施の形態5に係るカプセル型内視鏡システムは、図1に示す制御装置17の代わりに、図30に示す制御装置40を備える。また、本実施の形態5においては、図31に示すように、図2に示すカプセル型内視鏡10に対して、一方の撮像部103を省略した単眼式のカプセル型内視鏡10Aを用いることとする。カプセル型内視鏡10A及び制御装置40以外のカプセル型内視鏡システムの各部の構成及び動作は、実施の形態1と同様である。
図30に示すように、本実施の形態5に係る制御装置40は、入出力部120と、演算部410と、記憶部420と、制御部430とを備える。このうち、入出力部120の構成及び動作は実施の形態1と同様である(図6参照)。
演算部410は、画像処理部131及び位置算出部132を備える。画像処理部131及び位置算出部132の構成及び動作は、実施の形態1と同様である。
記憶部420は、図6に示す体位モデル記憶部145及び臓器モデル記憶部146の代わりに、臓器モデル記憶部421及び展開図記憶部422を備える。
臓器モデル記憶部421は、カプセル型内視鏡が撮像対象とする臓器のモデル(以下、臓器モデルという)の3次元データを記憶する。実施の形態5においては、カプセル型内視鏡の撮像対象を胃としているため、臓器モデル記憶部421は、臓器モデルとして胃モデルを記憶する。臓器モデル記憶部421が記憶する胃モデルは1種類に限定されず、被検体2の年齢や性別に応じて形状の異なる複数の胃モデルを記憶しても良いし、正常な胃モデルに加えて、瀑状胃や砂時計胃等の特有の形状を有する胃モデルを記憶しても良い。或いは、被検体2に対して実施されたX線検査、CT検査、MRI等において取得された胃の画像から胃モデルを作成して臓器モデル記憶部421に記憶させておいても良い。
展開図記憶部422は、臓器モデル記憶部421に記憶された臓器モデルを展開した展開図の2次元画像データを記憶する。臓器モデル記憶部421に複数種類の臓器モデルが記憶されている場合、展開図記憶部422は、各臓器モデルに対応する展開図をそれぞれ記憶しても良い。また、被検体2に対して実施されたX線検査、CT検査、MRI等において取得された胃の画像から直成された展開図を、展開図記憶部422に記憶させても良い。
制御部430は、誘導用磁界制御部151と、臓器モデル記憶部421に記憶された臓器モデルを取得する臓器モデル取得部431と、カプセル型内視鏡の撮像部102により撮像された臓器内の領域(以下、撮像領域という)を決定する撮像領域決定部432と、該臓器モデル取得部431が取得した臓器モデルの展開図を取得する展開図取得部433と、表示装置18における表示動作を制御する表示制御部434とを備える。このうち、誘導用磁界制御部151の動作は実施の形態1と同様である。
臓器モデル取得部431は、臓器モデル記憶部421に記憶された臓器モデルを取得し、該臓器モデルの向きを被検体2の体位に対応する向きに設定する。より詳細には、臓器モデル取得部431は、臓器モデルの3次元データに基づき、臓器モデルの壁を構成する各点の座標を、被検体2を含む空間領域の座標と関連付ける。ここで、カプセル型内視鏡10Aによる検査を行う際、被検体2は医師等のユーザの指示に従って所定の体位を取る。このとき、被検体2の臓器(例えば胃)の向きは、被検体2の体位に応じて変化する。具体的には、被検体2がベッド3上において背臥位、腹臥位、左側臥位、右側臥位の体位をそれぞれ取ったとき、被検体2の胃は、図8(a)〜(d)に示すような向きとなる。なお、図8(a)〜(d)は、被検体2の胃STを水平面(ベッド3の載置面)に投影した状態を示している。
また、臓器モデル記憶部421に複数の臓器モデルが記憶されている場合、臓器モデル取得部431は、患者情報記憶部142に記憶された被検体2の患者情報(例えば年齢、性別等)に対応する臓器モデルを選択して取得する。
撮像領域決定部432は、位置算出部132が算出したカプセル型内視鏡10Aの位置と臓器モデル取得部431が取得した臓器モデルとの位置関係、及び位置算出部132が算出したカプセル型内視鏡10Aの姿勢に基づいて、撮像領域を決定する。
展開図取得部433は、展開図記憶部422に記憶された展開図を取得すると共に、カプセル型内視鏡10Aが現在撮像している被検体2内(臓器内)の領域に対応する展開図上の領域を設定する。ここで、展開図上の各点の座標は、臓器モデルの壁を構成する点の3次元座標と予め関連付けられている。
なお、展開図記憶部422に複数の展開図が記憶されている場合、展開図取得部433は、臓器モデル取得部431が取得した臓器モデルに対応する展開図を取得する。
表示制御部434は、カプセル型内視鏡10Aによる検査の実施中、画像処理部131により画像処理が施された画像データに基づく体内画像や、患者情報や、現在の撮像領域等の関連情報を、表示装置18に所定の形式でリアルタイムに表示させる。
図32は、表示制御部434の制御の下で表示装置18に表示される画面の一例を示す模式図である。図32に示すように、画面M5は、図9に示す画面M1と同様に、患者ID、患者氏名、患者の性別、生年月日、年齢等の患者情報が表示される患者情報表示領域m1と、撮像部102により撮像された体内画像が表示される領域である体内画像表示領域m2と、キャプチャボタン16eに対する押圧操作によってキャプチャされた体内画像が表示されるキャプチャ画像表示領域m4と、カプセル型内視鏡10Aに対する操作情報が表示される操作情報表示領域m5と、被検体2の体位を入力する際に用いられる体位ボタン表示領域m7とを含み、さらに被検体2内の撮像領域が表示される撮像領域表示領域m20が設けられている。
上述したように、本実施の形態5においては、単眼式のカプセル型内視鏡を用いるため、画面M5には、1つの体内画像表示領域m2のみが表示されている。また、キャプチャ画像表示領域m4にも、キャプチャボタン16eに対する1回の押圧操作に応じてキャプチャされた画像が1つずつ表示されている。しかしながら、本実施の形態5においても、実施の形態1と同様に、撮像部102、103が設けられた複眼式のカプセル型内視鏡10を用いても良く、この場合、画面M5に体内画像表示領域m3をさらに設けると共に、キャプチャ画像表示領域m4には、キャプチャボタン16eに対する1回の押圧操作に応じてキャプチャされた画像を2つずつ表示する(図9参照)。
また、本実施の形態5においても、実施の形態1と同様に、画面M5に体位情報表示領域m6(図9参照)を設けても良い。
また、画面M5に体位ボタン表示領域m7を設ける代わりに、被検体2の体位をユーザに選択させる専用の入力ボタンを操作入力装置16に設けても良い。
撮像領域表示領域m20は、カプセル型内視鏡10Aによる被検体2内の撮像領域、即ち、体内画像表示領域m2に表示中の体内画像の部位が表示される領域である。本実施形態1においては、カプセル型内視鏡10Aの撮像対象の臓器(例えば、胃)の展開図上に撮像領域を表示している。
ユーザは、このような画面M5を参照しながら操作入力装置16を操作することにより、被検体2内の所望の領域をカプセル型内視鏡10Aに撮像させる。
次に、図1に示すカプセル型内視鏡システム1の動作を、図33を参照しながら説明する。まず、カプセル型内視鏡10Aによる検査に先立って、医師等のユーザは、被検体2に液体W(図3参照)を導入して、所定の体位でベッド3に寝かせる。続いてユーザは、操作入力装置16を用いて体位ボタン表示領域m7に表示されたアイコンm11〜m14(図32参照)のいずれかを選択することにより、被検体2の体位を制御装置40に入力する。そして、カプセル型内視鏡10Aの電源をオンにして被検体2内に導入する。
ステップS210において、臓器モデル取得部431は、臓器モデル記憶部421から臓器モデルを取得し、該臓器モデルの向きを被検体2の体位に対応する向きに設定する。詳細には、臓器モデル取得部431は、アイコンm11〜m14のいずれかが選択されることにより制御部430に入力された体位選択信号に基づいて、被検体2の現在の体位を判別する。そして、臓器モデルの壁を構成する各点の座標を、被検体2の体位に応じて、3次元空間の座標と関連付ける。
続くステップS211において、展開図取得部433は、展開図記憶部422から臓器モデルの展開図を取得する。
続くステップS212において、カプセル型内視鏡10Aは被検体2内を撮像することによって取得した画像データを無線送信する。これに応じて、受信装置15は、カプセル型内視鏡10Aから無線送信された画像データを受信する。
ステップS213において、制御装置40の画像処理部131は、受信装置15から取り込んだ画像データに対して所定の画像処理を施すことにより、体内画像を生成する。なお、該体内画像を表す表示用の画像データは、逐次画像データ記憶部143に記憶される。
ステップS214において、位置算出部132は、カプセル型内視鏡10Aの位置及び姿勢を算出する。より詳細には、位置検出装置11がカプセル型内視鏡10Aの磁界発生部107が発生した交番磁界を検出し、信号処理装置13が該交番磁界の検出信号に対して所定の信号処理を施すことによりデジタルの位置検出信号(位置検出データ)を生成する。位置算出部132は、この位置検出データを取り込んで、そのときのカプセル型内視鏡10Aの位置及び姿勢を算出し、位置情報として位置情報記憶部144に記憶させる。
ステップS215において、撮像領域決定部432は、カプセル型内視鏡10Aによる現在の撮像領域を決定する。より詳細には、図34に示すように、まず、撮像領域決定部432は、ステップS214において算出されたカプセル型内視鏡10Aの位置及び姿勢から、撮像部102の位置及び撮像方向(撮像光軸Lの方向)を算出する。続いて、撮像領域決定部432は、臓器モデルMD1を被検体2内の臓器とみなし、撮像部102の撮像光軸Lと臓器モデルMD1の壁との交点Pの座標を求める。そして、撮像光軸Lに沿った方向における撮像部102から該交点Pまでの距離d1を算出し、距離d1と撮像部102の視野角θとに基づいて撮像領域R0を算出する。
ステップS216において、展開図取得部433は、臓器モデルの展開図を取得し、該展開図における撮像領域を設定する。具体的には、臓器モデルMD1(図34参照)に対して決定された撮像領域R0に対応する展開図Ddev上の領域R0’(図35参照)が、撮像領域として設定される。
ステップS217において、表示制御部434は、臓器モデルの展開図及び撮像領域を含む画面を表示装置18に表示させる。例えば、表示装置18は、表示制御部434の制御の下で、ステップS213において生成された体内画像を体内画像表示領域m2(図32参照)に表示すると共に、ステップS211において取得した展開図Ddevを撮像領域表示領域m20(同上)に表示する。そして、体内画像表示領域m2に表示中の体内画像、即ち、被検体2内における現在の撮像領域の画像を、展開図Ddev上の領域R0’のサイズに合わせて縮小し、該領域R0’に重畳して表示する。
ステップS218において、制御部430は、カプセル型内視鏡10Aによる検査を終了するか否かを判断する。制御部430は、例えば、ユーザにより検査終了の操作入力があった、或いは、受信装置15からの画像データの入力が停止した(即ち、カプセル型内視鏡10Aからの画像データ無線送信が停止した)といった場合、検査を終了すると判断する(ステップS218:Yes)。この場合、カプセル型内視鏡システムの動作は終了する。
カプセル型内視鏡10Aによる検査を終了しない場合(ステップS218:No)、カプセル型内視鏡システムの動作はステップS212に戻る。
以上説明したように、実施の形態5によれば、カプセル型内視鏡10Aと臓器モデルとの位置関係及びカプセル型内視鏡10Aの姿勢に基づいて撮像領域を決定し、臓器の展開図上に設定された撮像領域に体内画像を重畳して表示するので、ユーザは、カプセル型内視鏡10Aによる現在の撮像領域を正確且つリアルタイムに把握することが可能となる。
(変形例5−1)
次に、本発明の実施の形態5の変形例5−1について説明する。
上記実施の形態5において、展開図取得部433は、展開図記憶部422に予め記憶された展開図を取得することとしたが、臓器モデル取得部431が臓器モデル記憶部421から取得した臓器モデルから直接作成しても良い。この場合、臓器モデル記憶部421が形状やサイズの異なる複数の臓器モデルを記憶している場合であっても、各臓器モデルに対応する展開図を予め用意しておく必要がなくなる。
(変形例5−2)
次に、本発明の実施の形態5の変形例5−2について説明する。
図36は、実施の形態5の変形例5−2に係るカプセル型内視鏡システムが備える制御装置の構成例を示すブロック図である。図36に示す制御装置50は、図30に示す制御装置40に対し、制御部430の代わりに制御部510を備える。制御部510以外の制御装置50の各部の構成は、実施の形態5と同様である。また、制御装置50以外のカプセル型内視鏡システムの各部の構成も、実施の形態5と同様である(図1及び図31参照)。
制御部510は、図30に示す展開図取得部433の代わりに、断面図取得部511を備える。断面図取得部511は、臓器モデル取得部431が取得した臓器モデルを特定の面で切断した断面図を作成し、該断面図に対して撮像領域を設定する。臓器モデルを切断する面は特に限定されず、例えば臓器モデルが胃モデルである場合、好ましくは、噴門及び幽門を通り、胃モデルを2分する面で切断すると良い。より好ましくは、さらに、カプセル型内視鏡10Aの撮像方向と垂直な面又は平行な面で切断すると良い。この場合、図32に示す撮像領域表示領域m20には、断面図取得部511により作成された断面図が表示される。
図37は、臓器モデルをカプセル型内視鏡10Aの撮像方向と垂直な面で切断した断面図の例を示す模式図である。切断面が撮像方向と垂直な断面図Dsec1の場合、該断面図Dsec1上に設定された撮像領域R1には、縮小された体内画像が重畳されて表示される。
図38は、臓器モデルをカプセル型内視鏡10Aの撮像方向と平行な面で切断した断面図の例を示す模式図である。切断面が撮像方向と平行な断面図Dsec2の場合、該断面図Dsec2上に設定された撮像領域R2は、特定の色で塗りつぶされ、或いは、斜線等のパターンを附して表示される。また、カプセル型内視鏡10Aの撮像方向を矢印等で示しても良い。
(実施の形態6)
次に、本発明の実施の形態6について説明する。
図39は、実施の形態6に係るカプセル型内視鏡システムが備える制御装置の構成例を示すブロック図である。図39に示す制御装置60は、図30に示す制御装置40に対し、制御部430の代わりに制御部610を備える。制御部610以外の制御装置60の各部の構成は、実施の形態5と同様である。また、制御装置60以外のカプセル型内視鏡システムの各部の構成も、実施の形態5と同様である(図1及び図31参照)。
制御部610は、図30に示す制御部430に対し、距離情報取得部611及びモデル形状更新部612をさらに備える。
距離情報取得部611は、被検体2内における臓器と撮像部102との間の実際の距離を取得する。より詳細には、距離情報取得部611は、カプセル型内視鏡10Aが備える照明部114の発光動作を制御する制御情報を取得し、該制御情報を用いて臓器と撮像部102との間の距離を算出する。即ち、臓器までの距離と照明発光時間の長さが比例関係にあることを利用するものであり、制御情報としては、照明部114の発光時間情報が用いられる。
モデル形状更新部612は、距離情報取得部611が取得した距離に基づいて、臓器モデルの形状パラメータを更新する。
ここで、臓器モデル記憶部421に記憶されている臓器モデルの形状は予め決まっているが、被検体2内の実際の臓器の形状には個人差がある。そこで、本実施の形態6においては、カプセル型内視鏡10Aと被検体2内の臓器との間の距離を取得し、該取得値に基づいて臓器モデルの形状を更新する。
次に、実施の形態6に係るカプセル型内視鏡システムの動作を、図40を参照しながら説明する。なお、図40に示すステップS210及びS211は、実施の形態5と同様である。
ステップS211に続くステップS220において、カプセル型内視鏡10Aは被検体2内を撮像することによって取得した画像データと共に、照明部114の動作を制御するための制御情報を無線送信する。これに応じて、受信装置15は、カプセル型内視鏡10Aから無線送信された画像データ及び制御情報を受信する。
続くステップS213及びS214は、実施の形態5と同様である。
ステップS214に続くステップS221において、距離情報取得部611は、受信装置15から取り込んだ制御情報、即ち発光時間情報に基づいて、カプセル型内視鏡10Aの撮像部102と臓器との間の距離を取得する。
ステップS222において、モデル形状更新部612は、ステップS221において取得された距離に基づいて、臓器モデルの形状パラメータを更新する。例えば、図41(a)に示すように、ステップS214において算出されたカプセル型内視鏡10Aの位置及び姿勢に基づいて、撮像部102と臓器モデルMD2との位置関係が定まったとする。それに対し、ステップS221において取得された撮像部102と臓器の壁との間の実際の距離d2が、撮像部102から臓器モデルMD2の壁までの距離とずれている場合、モデル形状更新部612は、図41(b)に示すように、撮像方向Lにおける臓器モデルMD2の壁の位置を距離d2に合わせると共に、該壁の位置の周囲が連続的となるように形状パラメータを更新する。なお、図41(a)は、距離d2が臓器モデルMD2の壁を越えている場合を示している。この場合、図41(b)に示すように、撮像方向における臓器モデルMD2の壁の位置が図の右方向にずらされる。これにより、更新された臓器モデルMD2’が作成される。
ステップS223において、展開図取得部433は、更新された形状パラメータに基づいて、臓器モデルの展開図を再取得する。例えば、図41(b)の場合、更新された臓器モデルMD2’に対応する展開図が作成される。
続くステップS215〜S218は、実施の形態5と同様である。
以上説明したように、実施の形態6においては、カプセル型内視鏡10Aと被検体2内の臓器との間の距離を取得し、該取得値に基づいて臓器モデルの形状パラメータを更新する。このため、臓器モデル記憶部421に予め記憶されている臓器モデルの形状が、被検体2の臓器の形状と異なっている場合であっても、カプセル型内視鏡10Aによる撮像を続けるうちに、臓器モデルの形状が徐々に被検体2の臓器の形状に近づいてくる。従って、更新された臓器モデルに対して撮像領域を決定すると共に、更新された臓器モデルの展開図上に該撮像領域を表示することにより、ユーザは、カプセル型内視鏡10Aによる現在の撮像領域をより正確に把握できるようになる。
(変形例6−1)
次に、本発明の実施の形態6の変形例6−1について説明する。
カプセル型内視鏡10Aと被検体2内の臓器との距離を取得する方法は、照明部114の発光時間に基づいて算出する方法に限定されない。例えば、撮像部102の合焦情報に基づいて該距離を算出しても良いし、照明部114の発光量(強度)に基づいて距離を算出しても良い。
或いは、カプセル型内視鏡10Aに、超音波や赤外線等を用いた距離測定手段をさらに設けても良い。この場合、距離測定手段による距離測定結果を画像データと共に無線送信し、制御装置60においては、受信装置15を介して受信した距離測定結果に基づいて、臓器モデルの形状パラメータを更新する。
また、取得された体内画像から噴門等の特徴点を抽出し、これらの特徴点を含む体内画像の位置情報に基づいて、臓器モデルの形状パラメータを更新しても良い。
さらには、被検体2に対して実施されたX線検査、CT検査、MRI等において取得された胃の画像から胃の臓器モデルを作成し、この臓器モデルに基づいて、撮像領域表示領域m20(図32参照)に表示される展開図や断面図を作成しても良い。
(変形例6−2)
次に、本発明の実施の形態6の変形例6−2について説明する。
図42は、変形例6−2に係るカプセル型内視鏡システムが備える制御装置の構成例を示すブロック図である。図42に示す制御装置70は、図30に示す制御装置40に対し、制御部430の代わりに制御部710を備える。制御部710以外の制御装置70の各部の構成は、実施の形態5と同様である。また、制御装置70以外のカプセル型内視鏡システムの各部の構成も、実施の形態5と同様である(図1及び図31参照)。
制御部710は、図30に示す制御部430に対し、モデル形状更新部711をさらに備える。モデル形状更新部711は、位置算出部132により算出されたカプセル型内視鏡10Aの位置及び姿勢と、操作入力装置16から入力された誘導指示情報とに基づいて、臓器モデルの形状パラメータを更新する。
次に、変形例6−2に係るカプセル型内視鏡システムの動作を、図43を参照しながら説明する。なお、図43に示すステップS210〜S214は、実施の形態5と同様である。
ステップS214に続くステップS240において、モデル形状更新部711は、操作入力装置16から制御装置70に誘導指示情報が入力されたか否かを判断する。誘導指示情報が入力されない場合(ステップS240:No)、カプセル型内視鏡システムの動作はステップS215に移行する。
一方、誘導指示情報が入力された場合(ステップS240:Yes)、誘導用磁界制御部151は、誘導指示情報に基づいて信号発生装置14に制御信号を出力することにより、カプセル型内視鏡10Aに対する誘導制御を行う(ステップS241)。
続くステップS242において、位置算出部132は、信号処理装置13から出力された位置検出信号に基づいて、カプセル型内視鏡10Aの位置を再び算出する。
ステップS243において、モデル形状更新部711は、ステップS242において算出されたカプセル型内視鏡10Aの位置が、ステップS214において算出されたカプセル型内視鏡の位置から変化しているか否かを判定する。カプセル型内視鏡10Aの位置が、変化している場合(ステップS243:Yes)、カプセル型内視鏡システムの動作はステップS215に移行する。
一方、カプセル型内視鏡の位置が変化していない場合(ステップS243:No)、モデル形状更新部711は臓器モデルの形状パラメータを更新する(ステップS244)。例えば、図44(a)に示すように、ステップS214において算出されたカプセル型内視鏡10Aの位置及び姿勢に基づいて、カプセル型内視鏡10Aと臓器モデルMD3との位置関係が定まったとする。これに対し、誘導指示情報に従って、誘導用磁界制御部151がカプセル型内視鏡10Aを図の矢印の方向に距離d3だけ移動させる制御を行ったにもかかわらず、カプセル型内視鏡10Aの位置が変化しない場合、被検体2内においてカプセル型内視鏡10Aは既に臓器の壁に到達しているものと考えられる。このような場合、モデル形状更新部711は、図44(b)に示すように、臓器モデルMD3の壁の位置をカプセル型内視鏡10Aの端部に合わせると共に、該壁の位置の周囲が連続的となるように形状パラメータを更新する。これにより、更新された臓器モデルMD3’が作成される。
ステップS245において、展開図取得部433は、更新された形状パラメータに基づいて、臓器モデルの展開図を再取得する。これにより、更新された臓器モデルMD3’に対応する展開図が作成される。
続くステップS215〜S218は、実施の形態5と同様である。
以上説明したように、変形例6−2によれば、誘導指示情報とカプセル型内視鏡10Aの位置の変化とを比較することにより、臓器モデルの形状を簡単に更新することができる。また、変形例6−2によれば、カプセル型内視鏡10Aと臓器との距離を算出する演算を行ったり、カプセル型内視鏡10Aに距離測定手段を設けたりする必要がないので、カプセル型内視鏡10Aや制御装置70の構成を簡単にすることができる。
さらに、変形例6−2によれば、臓器モデル記憶部421に予め記憶されている臓器モデルの形状が、被検体2の臓器の形状と異なっている場合であっても、カプセル型内視鏡10Aの誘導操作を続けているうちに、臓器モデルの形状が徐々に被検体2の臓器の形状に近づくように更新される。従って、このように更新された臓器モデルにおいて撮像領域を決定すると共に、更新された臓器モデルの展開図に対して該撮像領域を表示することにより、ユーザは、カプセル型内視鏡10Aによる現在の撮像領域をより正確に把握できるようになる。
(実施の形態7)
次に、本発明の実施の形態7について説明する。
図45は、実施の形態7に係るカプセル型内視鏡が備える制御装置の構成例を示すブロック図である。図45に示す制御装置80は、図30に示す制御装置40に対し、記憶部420及び制御部430の代わりに、記憶部810及び制御部820をそれぞれ備える。記憶部810及び制御部820以外の制御装置80の各部の構成は、実施の形態5と同様である。また、制御装置80以外のカプセル型内視鏡システムの構成も、実施の形態5と同様である(図1及び図31参照)。
記憶部810は、図30に示す記憶部420に対し、撮像領域履歴記憶部811をさらに備える。撮像領域履歴記憶部811は、撮像領域決定部432が撮像領域を決定する際に算出した撮像部102の位置及び撮像方向を、撮像領域に関する情報として順次記憶する。
制御部820は、図30に示す制御部430に対し、撮像領域履歴取得部821をさらに備える。撮像領域履歴取得部821は、撮像領域履歴記憶部811に記憶された撮像部102の位置及び撮像方向と臓器モデルの3次元データとから、表示装置18に既に表示された画像(表示済み画像)に対応する撮像領域を取得する。
次に、実施の形態7に係るカプセル型内視鏡システムの動作を、図46を参照しながら説明する。なお、図46に示すステップS210〜S214は、実施の形態5と同様である。
ステップS214に続くステップS250において、撮像領域決定部432は、カプセル型内視鏡10Aによる現在の撮像領域を決定する。なお、撮像領域の決定方法は、ステップS215と同様である(図34参照)。また、撮像領域決定部432は、撮像領域を決定する際に算出した撮像部102の位置及び撮像方向を、当該撮像領域の体内画像と関連付けて撮像領域履歴記憶部811に記憶させる。
ステップS251において、撮像領域履歴取得部821は、撮像領域履歴記憶部811に記憶されている過去の撮像時点での撮像部102の位置及び撮像方向を読み出し、該撮像部102と臓器モデルとの位置関係及び撮像部102の撮像方向に基づいて、過去の撮像時点における撮像領域を決定する。なお、撮像領域の決定方法は、ステップS215と同様である(図34参照)。
ステップS252において、展開図取得部433は、臓器モデルの展開図を取得し、該展開図における現在及び過去の撮像領域を設定する。例えば、展開図取得部433は、図47に示すように、ステップS250において決定された撮像領域に対応する臓器モデルの展開図Ddev上の領域を、現在の撮像領域R(n)(nは自然数)として設定すると共に、ステップS251において決定された撮像領域に対応する展開図Ddev上の領域を、過去の撮像領域R(1)〜R(n−1)として設定する。
ステップS253において、表示制御部434は、臓器モデルの展開図及び撮像領域を含む画面を表示装置18に表示させる。具体的には、表示装置18は、表示制御部434の制御の下で、展開図Ddev(図47参照)を撮像領域表示領域m20(図32参照)に表示する。そして、ステップS213において生成された最新の体内画像を撮像領域R(n)に重畳して表示すると共に、過去に取得された体内画像を撮像領域R(1)〜R(n−1)にそれぞれ重畳して表示する。この際、最新の撮像領域R(n)に所定の画枠Fを附すなどして輪郭を強調し、過去の撮像領域と識別できるようにしても良い。なお、過去に取得された体内画像は、撮像領域履歴記憶部811に記憶された撮像領域に関する情報に基づいて、画像データ記憶部143から読み出される。
或いは、最新の撮像領域R(n)にのみ体内画像を重畳し、過去の撮像領域R(1)〜R(n−1)については、例えば単一の色で塗りつぶしたり、所定のパターンを附すなどして、最新の撮像領域を識別できるようにしても良い。その後のステップS218は、実施の形態5と同様である。
以上説明したように、実施の形態7によれば、カプセル型内視鏡10Aがこれまでに撮像した領域を臓器モデルの展開図にリアルタイムで表示するので、ユーザは、臓器内でまだ観察していない領域があるか否かを容易に判断することができる。
(変形例7−1)
次に、実施の形態7の変形例7−1について説明する。
上記実施の形態7においては、撮像領域履歴記憶部811及び撮像領域履歴取得部821を実施の形態5における制御装置40に適用した場合を説明したが、同様の構成を、変形例5−2、実施の形態6、及び変形例6−2において説明した制御装置50〜70に設けても良い。
撮像領域履歴記憶部811及び撮像領域履歴取得部821を変形例5−2における制御装置50に適用する場合、図48に示すように、臓器モデルを2分した両側の断面図Dsec-R、Dsec-Lの両方を同時に表示すると良い。なお、臓器モデルの切断面は、固定された1つの面としても良いし、撮像部102による現在の撮像方向と平行又は垂直な面を切断面として設定し、逐次変化させることとしても良い。また、臓器モデルの切断面上にかかる撮像領域(例えば撮像領域R(k))については、特定の色で塗りつぶす、或いは、斜線等のパターンを附すなどして表示しても良い。
また、撮像領域履歴記憶部811及び撮像領域履歴取得部821を実施の形態6又は変形例6−2に適用する場合、撮像領域履歴取得部821は、更新された最新の臓器モデルに対して撮像領域を決定する。これにより、過去の撮像領域をより正確に表示することが可能となる。
(変形例7−2)
次に、実施の形態7の変形例7−2について説明する。
上記実施の形態7においては、臓器モデルの展開図(図47参照)に対し、過去の撮像領域R(1)〜R(n−1)を単一の色で塗りつぶしたり、所定のパターンを附すなどして表示することとしたが、条件に応じて、過去の撮像領域R(1)〜R(n−1)を表示する際の色やパターンを変更することとしても良い。
例えば、同一の撮像領域に対する観察頻度に応じて、当該撮像領域の表示色を変えても良い。具体的には、観察頻度が高い領域であるほど、展開図Ddev上の撮像領域の色を濃く(輝度を低く、若しくは彩度を高く)し、観察頻度が低い領域であるほど該撮像領域の色を薄く(輝度を高く、若しくは彩度を低く)する。或いは、同一の撮像領域に対する観察時間に応じて、当該撮像領域の表示色を変えても良い。具体的には、観察時間が長い領域であるほど展開図Ddev上の撮像領域の色を濃くし、観察頻度が低い領域であるほど該撮像領域の色を薄くする。また、体内画像の平均色や、該体内画像に写った噴門等の特徴点の種類や、体内画像に対してキャプチャする操作が行われたか否か等によって、これらの体内画像に対応する展開図Ddev上の撮像領域の表示色やパターンを変えても良い。
以上説明したように、本変形例7−2によれば、臓器モデルの展開図Ddevにおいて、条件に応じて過去の撮像領域R(1)〜R(n−1)を表示する色やパターンを変更するので、ユーザは、体内画像の表示済み(観察済み)の臓器内の箇所と、その箇所に対する観察状況を容易に把握することが可能となる。
なお、図48に示す断面図Dsec-R、Dsec-Lに対して、本変形例7−2と同様の表示を行っても良い。
(変形例7−3)
次に、実施の形態7の変形例7−3について説明する。
臓器モデルの展開図Ddevにおいて過去の撮像領域R(1)〜R(n−1)に色やパターンを附して表示する際に、展開図Ddevを複数の区画に分割し、分割された区画ごとに、これらの撮像領域R(1)〜R(n−1)を表示する色やパターンを変えても良い。
図49は、本変形例7−3における臓器モデルの展開図Ddevの表示例を示す模式図である。本変形例7−3においては、臓器モデルの展開図Ddevを15個の区画Bに分割した例を示しているが、分割数は15個に限定されない。なお、図49においては、色の違いをパターンの違いで示している。
このように、臓器モデルの展開図Ddevを分割した区画Bごとに、過去の撮像領域R(1)〜R(n−1)を異なる色やパターンで表示することにより、ユーザは、臓器内のどの部分(上部、下部等)の体内画像が表示済み(観察済み)であるかを容易且つ直感的に把握することが可能となる。
なお、図48に示す断面図Dsec-R、Dsec-Lに対して、本変形例7−3と同様の表示を行っても良い。
(変形例7−4)
次に、実施の形態7の変形例7−4について説明する。
臓器モデルの展開図Ddev上の過去の撮像領域R(1)〜R(n−1)に体内画像を表示する際、これらの撮像領域R(1)〜R(n−1)の周囲に色やパターンを附して表示しても良い。
この場合、まず、撮像領域履歴取得部821は、臓器モデルの展開図Ddevを複数の区画B(図49参照)に分割し、分割した各区画Bに対し、過去の撮像領域R(1)〜R(n−1)の面積の和を算出する。そして、区画Bごとに、当該区画Bの面積に対する撮像領域R(1)〜R(n−1)の面積の和の割合を算出する。
表示制御部434は、撮像領域履歴取得部821が算出した面積の和の割合が所定値以上(例えば80%以上)である区画Bに対し、撮像領域R(1)〜R(n−1)以外の領域を所定の色又はパターンで表示する。或いは、面積の和の割合に応じて、撮像領域R(1)〜R(n−1)以外の領域における色やパターンを変化させても良い。
このように、展開図Ddevを分割した区画Bごとに体内画像の表示状況(表示済みの領域の割合)を判別し、この表示状況に応じた色やパターンで撮像領域R(1)〜R(n−1)の背景を表示するので、ユーザは、各区画Bに対応する臓器内の領域をどの程度網羅したかを容易且つ直感的に把握することが可能となる。
なお、図48に示す断面図Dsec-R、Dsec-Lに対して、本変形例7−4と同様の表示を行っても良い。
(変形例7−5)
次に、実施の形態7の変形例7−5について説明する。
上記実施の形態7においては、カプセル型内視鏡10Aの位置及び姿勢並びに撮像対象(胃壁)に対する撮像距離に基づいて体内画像の撮像領域を決定し、この撮像領域に対応する臓器モデルの展開図Ddev上の領域に体内画像や特定の色やパターンを附して表示することとした。従って、撮像距離が短いほど、各体内画像の撮像領域に対応する展開図Ddev上の領域は大きくなる。
しかしながら、体内画像の撮像領域に対応する展開図Ddev上の領域のサイズは、必ずしも撮像距離に対応していなくても良い。例えば、撮像距離によらず、展開図Ddev上の領域のサイズを一定にしても良いし、撮像距離が短いほど、展開図Ddev上の領域のサイズを小さくしても良い。或いは、体内画像の撮像領域に対応する展開図Ddev上の領域の中心点を順次接続することにより、体内画像を既に表示した領域の軌跡を表示しても良い。また、これらの表示形態からユーザが所望の表示形態を選択できるようにしても良い。
以上説明した実施の形態5〜7においては、撮像領域表示領域m20に臓器モデルの展開図Ddev(図47、図49参照)又は断面図Dsec-R、Dsec-L(図48参照)を表示することとしたが、臓器モデルそのものを立体的に表示しても良い。また、撮像領域表示領域m20における表示形態(展開図、断面図、又は立体図)を、操作入力操作16に対する操作に応じて切り替えできるようにしても良い。
以上説明した実施の形態1〜7及びこれらの変形例においては、胃を観察対象として具体例を説明したが、食道、十二指腸、小腸、大腸等の他の臓器(消化管)を観察する場合にも、各実施の形態及び変形例を適用することができる。
以上説明した実施の形態1〜7及びこれらの変形例は、本発明を実施するための例にすぎず、本発明はこれらに限定されるものではない。また、本発明は、各実施の形態1〜7や変形例に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせることによって、種々の発明を形成できる。本発明は、仕様等に応じて種々変形することが可能であり、更に本発明の範囲内において、他の様々な実施の形態が可能であることは、上記記載から自明である。
1 カプセル型内視鏡システム
2 被検体
3 ベッド
10 カプセル型内視鏡
11 位置検出装置
11a センスコイル
12 磁界発生装置
13 信号処理装置
14 信号発生装置
15 受信装置
15a アンテナ
16 操作入力装置
16a、16b ジョイスティック
16c アップボタン
16d ダウンボタン
16e キャプチャボタン
16f アプローチボタン
17、20、30、40、50、60、70、80 制御装置
18 表示装置
101 カプセル型筐体
102、103 撮像部
104 無線通信部
105 制御部
106 電源部
107 磁界発生部
108 永久磁石
111 筒状筐体
112、113 ドーム形状筐体
114 照明部
115 光学系
116 撮像素子
120 入出力部
130、410 演算部
131 画像処理部
132 位置算出部
133 軌跡算出部
140、170、420、810 記憶部
141 プログラム記憶部
142 患者情報記憶部
143 画像データ記憶部
144 位置情報記憶部
145 体位モデル記憶部
146 臓器モデル記憶部
150、180、430、510、610、710、820 制御部
151 誘導用磁界制御部
152 体位判別部
153 モデル抽出部
154 表示制御部
171 キャラクタ記憶部
181 距離情報取得部
421 臓器モデル記憶部
422 展開図記憶部
431 臓器モデル取得部
432 撮像領域決定部
433 展開図取得部
434 表示制御部
511 断面図取得部
611 距離情報取得部
612、711 モデル形状更新部
811 撮像領域履歴記憶部
821 撮像領域履歴取得部

Claims (11)

  1. 被検体内に導入され、前記被検体内を撮像するカプセル型内視鏡と、
    磁界により前記カプセル型内視鏡を誘導する誘導部と、
    前記誘導部が発生する磁界のオンとオフとを切り替える誘導用磁界制御部と、
    前記被検体の体位を判別する体位判別部と
    前記体位判別部が判別した前記被検体の体位に応じた体位モデルを予め用意された体位モデルの中から抽出すると共に、前記被検体の体位と関連づけられて予め用意された臓器モデルの中から、前記体位判別部が判別した前記被検体の体位に応じた臓器モデルを抽出するモデル抽出部と、
    前記誘導用磁界制御部によって切り替えられた前記誘導部が発生する磁界のオンとオフとを判別し、前記誘導部が発生する磁界がオンであると判別した場合に、前記モデル抽出部が抽出した前記被検体の体位に応じた臓器モデルを前記モデル抽出部が抽出した体位モデルに重畳して表示し、前記誘導部が発生する磁界がオフであると判別した場合に、前記モデル抽出部が抽出した体位モデルを表示し、前記臓器モデルを非表示にするよう制御する表示制御部と、
    を備えることを特徴とするカプセル型内視鏡システム。
  2. 操作者による操作に応じた信号を出力する操作入力部をさらに備え、
    前記体位判別部は、前記操作入力部から出力された前記信号に基づいて、前記被検体の体位を判別することを特徴とする請求項1に記載のカプセル型内視鏡システム。
  3. 前記表示制御部は、前記誘導部が磁界の発生を開始した際に、前記被検体の体位を入力させるダイアログを表示するよう制御することを特徴とする請求項に記載のカプセル型内視鏡システム。
  4. 前記被検体にかかる加速度を検出する加速度検出部をさらに備え、
    前記体位判別部は、前記加速度の検出結果に基づいて前記被検体の体位を判別することを特徴とする請求項1に記載のカプセル型内視鏡システム。
  5. 前記表示制御部は、前記誘導部が発生する磁界がオンであると判別した場合、前記体位モデル及び前記臓器モデルを拡大表示することを特徴とする請求項に記載のカプセル型内視鏡システム。
  6. 前記カプセル型内視鏡の位置及び姿勢を検出する検出部をさらに備え、
    前記表示制御部は、前記誘導部が発生する磁界がオンであると判別した場合に、前記検出部が検出した前記カプセル型内視鏡の位置及び姿勢に基づいて、前記体位モデルと前記臓器モデルとの少なくとも1つに、予め用意された前記カプセル型内視鏡の模式的な画像を重畳して表示するように制御する、
    ことを特徴とする請求項に記載のカプセル型内視鏡システム。
  7. 前記表示制御部は、前記誘導部が発生する磁界がオンであると判別した場合において、
    前記誘導部による誘導が可能となる領域である誘導領域の外部に前記カプセル型内視鏡が位置するとき、前記体位モデルに前記模式的な画像を重畳して表示し、
    前記誘導領域の内部に前記カプセル型内視鏡が位置するとき、前記体位モデルと前記臓器モデルに前記模式的な画像を重畳して拡大表示する、
    ことを特徴とする請求項に記載のカプセル型内視鏡システム。
  8. 前記表示制御部は、前記被検体内における前記カプセル型内視鏡の鉛直方向における位置に応じて、前記体位モデルと前記臓器モデルとのうちの少なくとも一方に対する前記模式的な画像の相対的なサイズを変更することを特徴とする請求項又はに記載のカプセル型内視鏡システム。
  9. 前記カプセル型内視鏡と前記被検体内の臓器の壁面との距離を取得する距離取得部をさらに備え、
    前記表示制御部は、前記距離に応じて前記臓器モデルと前記模式的な画像との相対的な表示位置を調整することを特徴とする請求項又はに記載のカプセル型内視鏡システム。
  10. 操作者による操作に応じた信号を前記誘導部に出力する操作入力部をさらに備え、
    前記誘導部は、前記操作入力部に対する操作に基づいて磁界を発生し、
    前記表示制御部は、前記操作入力部に対する操作量と、前記検出部により検出された前記カプセル型内視鏡の位置の変化量とに基づいて、前記臓器モデルと前記模式的な画像との相対的な表示位置を調整することを特徴とする請求項又はに記載のカプセル型内視鏡システム。
  11. 前記表示制御部は、1つの体位に関して予め用意された臓器モデルの中から、前記被検体の特性に応じた臓器モデルを表示するよう制御することを特徴とする請求項1に記載のカプセル型内視鏡システム。
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