JP6360644B1 - 内視鏡挿入形状観測装置 - Google Patents

Abstract

内視鏡挿入形状観測装置は、被検体に挿入される挿入部と、前記挿入部の挿入形状を検出する挿入形状検出部と、前記挿入形状を示す挿入形状画像を生成する挿入形状画像生成部と、前記被検体の体外形を表す体外形画像を生成する体外形画像生成部と、前記挿入形状画像と前記体外形画像とを、表示部の表示画面上に、前記挿入部の前記被検体体腔内における位置関係に対応した位置関係で同時に表示するように制御する表示制御部とを具備する。

Description

本発明は、内視鏡の挿入状態を観測する内視鏡挿入形状観測装置に関する。

従来より、内視鏡装置が医療分野において広く利用されている。内視鏡装置は、細長い可撓性を有する挿入部を有する医療機器であり、術者は、その挿入部を被検体内に挿入して、被検体内を観察することができる。内視鏡によって撮像された被検体内の内視鏡画像は、モニタに表示可能である。しかしながら、内視鏡画像からは、内視鏡挿入部が被検体内にどのように挿入されているかを知ることはできない。

そこで、内視鏡挿入時において内視鏡の挿入状態を知ることができる装置として、挿入部内に組み込まれた複数の送信コイルと、コイルブロックに配置された複数のセンスコイルから成る受信アンテナと、挿入部の挿入形状が表示されるモニタとを有する内視鏡挿入形状観測装置が開発されている。例えば、日本国特開平８−５４２号公報、日本国特開２００４−３５８０９５号公報及び日本国特開２００６−２９６５７６号公報等に開示された種々の内視鏡挿入形状観測装置が提案されている。

しかしながら、従来の内視鏡挿入形状観測装置は、内視鏡挿入部が体腔内においてどのような形状で挿入されているかを示す挿入形状画像を表示するものであり、内視鏡挿入部が体腔内のいずれの位置に挿入されているかを示すものではない。内視鏡を操作する術者は、モニタに表示される挿入形状画像と、内視鏡挿入部の挿入時における手の操作感覚や挿入時の内視鏡画像等によって、体腔内における内視鏡挿入部の挿入状態をイメージするようになっている。しかしながら、熟練した術者でなければ、挿入状態をイメージすることは容易ではなく、未熟な術者にとって、内視鏡挿入部が体腔内のどの位置に挿入されているかを知ることは困難であるという問題があった。

本発明は、内視鏡挿入部の挿入状態に合わせて体外形画像を表示することで、術者に体腔内における挿入位置及び形状を比較的容易に把握させることができる内視鏡挿入形状観測装置を提供することを目的とする。

本発明の一態様による内視鏡挿入形状観測装置は、被検体に挿入される挿入部と、前記挿入部の挿入形状を検出する挿入形状検出部と、前記挿入形状を示す挿入形状画像を生成する挿入形状画像生成部と、前記被検体の体外形を表す体外形画像を生成する体外形画像生成部と、前記挿入形状画像と前記体外形画像とを、表示部の表示画面上に、前記挿入部の前記被検体体腔内における位置関係に対応した位置関係で同時に表示するように制御する表示制御部とを具備し、前記表示制御部は、前記挿入部の前記被検体体腔内における挿入位置に応じて、前記体外形画像の表示若しくは非表示を切換えるか又は前記体外形画像の種類を切換える。
また、本発明の他の態様による内視鏡挿入形状観測装置は、被検体に挿入される挿入部と、前記挿入部の挿入形状を検出する挿入形状検出部と、前記挿入形状を示す挿入形状画像を生成する挿入形状画像生成部と、前記被検体の体外形を表す体外形画像を生成する体外形画像生成部と、前記挿入形状画像と前記体外形画像とを、表示部の表示画面上に、前記挿入部の前記被検体体腔内における位置関係に対応した位置関係で同時に表示するように制御する表示制御部とu>を具備し、前記表示制御部は、前記挿入部の前記被検体体腔内において所定の形状になっているか否かに応じて、前記体外形画像の表示若しくは非表示を切換えるか又は前記体外形画像の種類を切換える。

本発明の第１の実施の形態に係る内視鏡挿入形状観測装置を示すブロック図。 図１の内視鏡挿入形状観測装置を含む医療システムの全体構成を示す構成図。 内視鏡挿入形状観測装置の利用方法を説明するための説明図。 プローブ２１の具体的な構成の一例を示すブロック図。 第１の実施の形態の動作を説明するためのフローチャート。 モニタ５０の表示画面に表示される挿入状態表示画像を示す説明図。 モニタ５０の表示画面に表示される挿入状態表示画像を示す説明図。 本発明の第２の実施の形態を示すブロック図。 第２の実施の形態の動作を説明するためのフローチャート。 モニタ５０の表示画面に表示される挿入状態表示画像を示す説明図。 モニタ５０の表示画面に表示される挿入状態表示画像を示す説明図。 モニタ５０の表示画面に表示される挿入状態表示画像を示す説明図。 本発明の第３の実施の形態を示すブロック図。 体外形画像生成部４９の体外形画像の選択方法の一例を示す説明図。 モニタ５０の表示画面に表示される挿入状態表示画像を示す説明図。 モニタ５０の表示画面に表示される挿入状態表示画像を示す説明図。 本発明の第４の実施の形態を示すブロック図。 モニタ５０の表示画面に表示される挿入状態表示画像を示す説明図。 モニタ５０の表示画面に表示される挿入状態表示画像を示す説明図。 変形例を説明するための説明図。 本発明の第５の実施の形態を示すブロック図。 モニタ５０の表示画面に表示される挿入状態表示画像を示す説明図。 モニタ５０の表示画面に表示される挿入状態表示画像を示す説明図。 モニタ５０の表示画面に表示される挿入状態表示画像を示す説明図。 本発明の第６の実施の形態を示すブロック図。 患者の寸法の求め方及び体外形画像の生成方法の一例を示す説明図。 モニタ５０の表示画面に表示される挿入状態表示画像を示す説明図。 本発明の第７の実施の形態を示すブロック図。 ループ部分の表示の問題を解決することが可能な例を示すブロック図。 モニタ５０の表示画面に表示される挿入形状画像の例を示す説明図。 ループ部の確認が困難な問題を解決することが可能な他の例を示すブロック図。 モニタ５０の表示画面に表示される挿入形状画像の例を示す説明図。 モニタ５０の表示画面に表示される挿入形状画像の例を示す説明図。 モニタ５０の表示画面に表示される視点表示の例を示す説明図。 モニタ５０の表示画面に表示される視点表示の例を示す説明図。 モニタ５０の表示画面に表示される視点表示の例を示す説明図。 モニタ５０の表示画面に多画面表示される挿入状態表示画像を示す説明図。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。

（第１の実施の形態）
図１は本発明の第１の実施の形態に係る内視鏡挿入形状観測装置を示すブロック図である。また、図２は図１の内視鏡挿入形状観測装置を含む医療システムの全体構成を示す構成図である。また、図３は内視鏡挿入形状観測装置の利用方法を説明するための説明図である。

本実施の形態は、内視鏡の挿入形状を示す挿入形状画像を表示すると共に、人体の外形を表す体外形画像を表示する。この場合において、本実施の形態は、挿入形状画像と体外形画像とを位置合わせして表示することにより、術者に体腔内における挿入位置及び形状を直感的に把握させるようにするものである。

図２及び図３において、医療システム１は、内視鏡装置２と内視鏡挿入形状観測装置３とを含んで構成されている。内視鏡装置２は、内視鏡４と、光源装置１１と、ビデオプロセッサ１２と、モニタ５とを含む。内視鏡４は、被検体である被検体Ｐの体腔内に挿入される細長で可撓性を有する挿入部４ｂと、挿入部４ｂの基端に接続され、各種操作器が設けられた操作部４ａと、操作部４ａとビデオプロセッサ１２とを接続するためのケーブル４ｃとを有している。

図２では、これらの光源装置１１及びビデオプロセッサ１２が医療用トロリー９上に載置されている例を示している。また、モニタ５は医療用トロリー９に設けられた可動式アームに取り付けられている。内視鏡４は医療用トロリー９のフックに掛止させておくことが可能である。

図３は挿入部４ｂが、検査用のベッド６上に横たわる被検体Ｐの肛門から大腸内に挿入されている状態を示している。図３では、術者Ｏが医療用トロリー９上のビデオプロセッサ１２にケーブル４ｃによって接続された内視鏡４の操作部４ａと挿入部４ｂを把持している様子を示している。

光源装置１１は、被検体を照明するための照明光を発生する。光源装置１１からの照明光は、内視鏡４の挿入部４ｂ内に挿通されたライトガイドによって挿入部４ｂの先端部に導かれて、挿入部４ｂの先端部から被検体に照射される。挿入部４ｂの先端部には図示しない撮像素子が配置されており、撮像素子の受光面には、被検体によって反射された被検体からの反射光（戻り光）が被写体光学像として結像するようになっている。撮像素子は、ビデオプロセッサ１２によって駆動制御されて、被写体光学像を画像信号に変換してビデオプロセッサ１２に出力する。ビデオプロセッサ１２は図示しない画像信号処理部を有しており、この画像信号処理部は撮像素子からの画像信号を受信して信号処理を行い、信号処理後の内視鏡画像をモニタ５に出力する。こうして、図１に示すように、モニタ５の表示画面５ａ上に被検体の内視鏡画像５ｂが表示される。

挿入部４ｂの先端には湾曲部が設けられており、この湾曲部は、操作部４ａに設けられた湾曲ノブ４ｄによって湾曲駆動されるようになっている。術者は、湾曲ノブ４ｄを操作して湾曲部を湾曲させながら、挿入部４ｂを体腔内へ押し込むことができる。

本実施の形態においては、挿入部４ｂの挿入状態を観測するための内視鏡挿入形状観測装置３は、制御ユニット１０と、挿入状態検出用のプローブ２１と、受信アンテナ７とモニタ５０とによって構成される。なお、図３に示すように、モニタ５０は、挿入部４ｂを患者Ｐに挿入する術者Ｏが観察可能な位置に配置されている。内視鏡挿入形状観測装置３の制御ユニット１０は医療用トロリー９上に載置され、挿入状態検出用のプローブ２１は後述するように挿入部４ｂに挿入されている。受信アンテナ７は、ケーブル８ｃによって制御ユニット１０に接続されている。

図４はプローブ２１の具体的な構成の一例を示すブロック図である。図４に示すように、プローブ２１は、挿入部４ｂ内の図示しない処置具挿通チャンネル内に挿入される。プローブ２１にはそのプローブ軸に沿って例えば所定の間隔で複数の送信コイル２４−１，２４−２，…（以下、個々を区別する必要がない場合には単に送信コイル２４という）が取り付けられている。プローブ２１を処置具挿通チャンネル内に挿通して、プローブ２１の先端或いは後端を固定することにより、挿入部４ｂの軸方向に所定の間隔で複数の送信コイル２４−１，２４−２，…が配置されることになる。

なお、本実施の形態では、内視鏡４の処置具挿通チャンネル内にプローブ２１を挿入固定することにより、内視鏡４の挿入部４ｂ内に送信コイル２４を組み込んでいるが、直接内視鏡４の挿入部４ｂ内に送信コイル２４を組み込んだものでも良い。

受信アンテナ７は、図示しない複数のコイルブロックを有しており、例えば、ベッド６の側方に配置される。受信アンテナ７の各コイルブロックは、それぞれのコイル面が直交するように３方向にそれぞれ巻回された例えば３個のセンスコイルによって構成されており、受信アンテナ７全体では、例えば４個のコイルブロック、即ち１２個のセンスコイルが配置される。各センスコイルはそのコイル面に直交する軸方向成分の磁界の強度に比例した信号を検出するようになっている。例えば、コイルブロックは、発生している磁界を受信して電圧信号に変換し、この電圧信号を検出結果として出力するようになっている。これらのプローブ２１及び受信アンテナ７は、制御ユニット１０によって動作状態が制御される。

図１に示すように、制御ユニット１０には、制御部３１が設けられている。制御部３１は、例えばＣＰＵ等を用いたプロセッサによって構成することができ、図示しないメモリに記憶されたプログラムに基づいて動作するものであってもよい。制御部３１は、制御ユニット１０の全体を制御する。なお、図示しないメモリには、制御部３１の処理を記述したプログラムだけでなく後述する位置算出において用いるデータ等も記憶されている。

制御部３１は、送信部３２を制御する。送信部３２は、例えばＦＰＧＡ等によって構成されており、制御部３１に制御されて、プローブ２１を駆動するための例えば正弦波信号を発生して出力するようになっている。なお、送信部３２は、制御部３１に制御されて、プローブ２１の各コイル２４に個別に正弦波を供給することができるようになっている。即ち、制御部３１において、プローブ２１のいずれの送信コイル２４に正弦波を供給するかを制御することができる。

各送信コイル２４は、Ｉ／Ｆ２５（図４）を介して制御ユニット１０から高周波の正弦波がそれぞれ供給されるようになっている。各送信コイル２４は高周波正弦波が印加されることで、磁界を伴う電磁波を周囲に放射する。なお、制御ユニット１０は、適宜の時間間隔、例えば数ｍ秒間隔で、各送信コイル２４−１，２４−２，…を順次駆動することができる。また、制御ユニット１０は、各送信コイル２４−１，２４−２，…が磁界を発生するタイミングを個別に指定することもできる。

受信アンテナ７は、センスコイルによって、送信コイル２４が発生した磁界を受信して電圧信号に変換する。受信アンテナ７はこの電圧信号を検出結果として制御ユニット１０の受信部３３に与える。受信部３３は、受信アンテナ７からの信号が与えられ、増幅処理等の所定の信号処理を施した後位置算出部３４に出力する。

位置算出部３４は、例えばＤＳＰによって構成されており、入力されたデジタルデータに対して周波数抽出処理（フーリエ変換：ＦＦＴ）を行い、各送信コイル２４の高周波正弦波に対応する周波数成分の磁界検出情報に分離抽出し、分離した磁界検出情報の各デジタルデータからプローブ２１に設けられた各送信コイル２４の空間位置座標を算出する。位置算出部３４による位置座標の算出結果はスコープモデル生成部３５に供給される。挿入形状画像生成部としてのスコープモデル生成部３５は、各送信コイル２４の位置座標を連結して線状の画像を挿入形状画像として生成する。

スコープモデル生成部３５が生成した挿入形状画像は、スコープモデル表示部３６に与えられる。スコープモデル表示部３６は、スコープモデル生成部３５によって生成された挿入形状画像をモニタ５０に表示させるための表示データを生成して表示制御部３７に出力するようになっている。表示制御部３７は、入力された表示データに基づいて、モニタ５０の表示画面上に挿入形状画像を表示させる。モニタ５０は、例えば、ＬＣＤ等によって構成することができ、表示データに基づいて、送信コイル２４と受信アンテナ７との相対的な位置関係に基づく挿入形状画像を表示する。

スコープモデル表示部３６が生成した挿入形状画像の表示データは、アンテナ７の位置を基準とした座標系（以下、計測座標系という）を用いて生成されている。表示制御部３７は、挿入形状画像をモニタ５０の表示画面上の所定の位置に表示させるための座標変換を行う。即ち、表示制御部３７は、入力された表示データに対して計測座標系を表示座標系に変換する座標変換を行う。表示制御部３７は、この座標変換により、挿入形状画像をモニタ５０の表示画面の所定の位置に所定の向き及びサイズで表示させることができる。また、挿入形状画像の表示位置、向き及びサイズは、術者の操作によって変更可能である。

操作パネル３８は、術者等によるユーザ操作を受け付け、ユーザ操作に基づく操作信号を制御部３１に出力することができるようになっている。この操作パネル３８によって術者は挿入形状画像のサイズの変更等を指定することができるようになっている。表示制御部３７は、制御部３１からユーザ操作に基づく挿入形状画像のサイズの変更が指示されると、モニタ５０に表示する挿入形状画像のサイズを変更するようになっている。

本実施の形態においては、制御ユニット１０には、操作パネル３８による操作が検出されると、検出した操作内容に応じた体外形画像の表示データを出力する体外形画像生成部３９が設けられている。体外形画像は、患者の体の形そのものや体格等の体型を示すことができる人体図や解剖図等をいう。体外形画像としては、体型が分かる程度の概略的な画像でもよく、また、大腸の腸管モデル等の臓器の画像部分を含む詳細な画像でもよい。また、体外形画像は、２Ｄ画像に限る必要はなく、３Ｄ画像などの立体視を利用できる技術を採用しても良い。

体外形画像生成部３９は、図示しないメモリに体外形画像の表示データを保持し、制御部３１に制御されて、体外形画像の表示データを表示制御部３７に出力するようになっていてもよい。また、体外形画像生成部３９は、複数の体外形画像の表示データをメモリに保持し、制御部３１の制御によって選択された１つの体外形画像の表示データを表示制御部３７に出力するようになっていてもよい。

例えば、体外形画像生成部３９は、最も小さいＳサイズから最も大きいＸＸＬサイズの複数の体外形画像の表示データをメモリに保持していてもよく、制御部３１が患者のＢＭＩ／身長の値に基づくサイズの体外形画像の表示データを選択して表示制御部３７に出力するようになっていてもよい。

更に、体外形画像生成部３９は、患者の身長及び胴回り寸法に基づいて、体外形画像を生成するように構成されていてもよい。また、体外形画像生成部３９は、解剖学的情報に基づいて、人体のへそ、横隔膜が含まれた体外形画像を生成するように構成されていてもよい。

本実施の形態においては、体外形画像と挿入形状画像とを位置合わせして表示するために、被検体の所定位置（以下、被検体基準位置という）に対応する体外形画像の所定位置（以下、体外形画像基準位置という）と被検体基準位置に対応する挿入形状画像の所定位置（以下、挿入形状画像基準位置という）とを一致させた状態で、体外形画像と挿入形状画像とを同時に表示するようになっている。例えば、被検体基準位置としては、位置算出部３４により算出された空間位置座標から被検体Ｐの肛門の位置を設定する。

被検体Ｐの被検体基準位置を設定するために、例えば、マーカ４１を採用する。マーカ４１は図示しない送信コイルを内蔵しており、この送信コイルには送信部３２から高周波正弦波が印加されるようになっている。マーカ４１は、送信部３２から高周波正弦波が印加されると磁界を発生する。この磁界は受信アンテナ７によって受信され、受信アンテナ７の検出結果が受信部３３を介して位置算出部３４に供給される。これにより、位置算出部３４は、計測座標系におけるマーカ４１の位置座標を取得することができる。

術者がマーカ４１を被検体Ｐの肛門近傍に配置した状態で、制御部３１が送信部３２に対してマーカ４１に高周波正弦波を出力するように制御することで、位置算出部３４から肛門位置の位置座標を得ることができる。この位置座標は肛門位置設定部４０に供給される。肛門位置設定部４０は、被検体Ｐの肛門位置の位置座標を保持するとともに、表示制御部３７に出力するようになっている。

なお、マーカ４１を被検体Ｐの肛門近傍に貼り付けた場合には、制御部３１が所定のタイミングでマーカ４１に高周波正弦波を出力するように送信部３２を制御することで、肛門位置設定部４０には、被検体Ｐの当該タイミングにおける肛門位置の位置座標（以下、肛門位置座標という）が保持されることになる。これにより、被検体Ｐの肛門位置が変化する場合でも、実際の肛門位置の情報が表示制御部３７に与えられる。

表示制御部３７は、体外形画像基準位置をモニタ５０の表示画面上の所定位置（以下、表示基準位置）に一致させた状態で体外形画像を表示画面上に表示する。例えば、表示制御部３７は、表示基準位置を表示画面の左右方向中央の最下端部に設定し、体外形画像の肛門位置（体外形画像基準位置）がこの表示基準位置に位置するように体外形画像を表示する。また、表示制御部３７は、挿入形状画像の肛門位置に相当する画像部分を、表示基準位置である表示画面の左右方向中央の最下端部に位置するように挿入形状画像を表示させる。

なお、上記説明では、マーカ４１を用いて被検体Ｐの肛門位置を求めたが、挿入部４ｂに挿入されたプローブ２１を用いて肛門位置を求めてもよい。例えばプローブ２１先端の送信コイルが被検体Ｐの肛門位置に到達した状態で、操作パネル３８等の操作により、制御部３１に送信部３２から高周波正弦波をプローブ２１先端のコイルに印加させればよい。このコイルによる磁界は受信アンテナ７によって受信され、受信アンテナ７の検出結果が受信部３３を介して位置算出部３４に供給される。これにより、位置算出部３４は、計測座標系におけるプローブ先端のコイル位置、即ち、肛門位置座標を取得することができる。

次に、このように構成された実施の形態の動作について図５、図６Ａ、図６Ｂ、図２６Ａ〜図２６Ｃ及び図２７を参照して説明する。図５は第１の実施の形態の動作を説明するためのフローチャートである。図６Ａ及び図６Ｂはモニタ５０の表示画面に表示される挿入状態表示画像を示す説明図である。また、図２６Ａ〜図２６Ｃはモニタ５０の表示画面に表示される視点表示を示す説明図である。また、図２７はモニタ５０の表示画面に表示される多画面の挿入状態表示画像を示す説明図である。

いま、図３に示すように、術者は、検査用のベッド６上に側臥位で横たわる被検体Ｐの肛門から大腸内に挿入部４ｂを挿入するものとする。内視鏡挿入形状観測装置３は、所定の時間間隔で、挿入部４ｂに内蔵されたプローブ２１の複数個の送信コイル２４の３次元位置座標を求める。即ち、制御ユニット１０の制御部３１は、送信部３２を制御して、プローブ２１の送信コイル２４−１，２４−２，…に対して、それぞれ所定のタイミングで高周波信号を供給させる。高周波信号が供給された送信コイル２４−１，２４−２，…は、磁界を伴う電磁波を発生する。この磁界は、受信アンテナ７の各コイルブロックにおいて受信され、磁界強度に応じた検出結果が制御ユニット１０の受信部３３を介して位置算出部３４に取り込まれる。

位置算出部３４は、制御部３１から各送信コイル２４−１，２４−２，…の駆動タイミングの情報が与えられており、各送信コイル２４−１，２４−２，…毎にコイルブロックの検出結果から、公知の位置推定アルゴリズムに従って、各送信コイル２４−１，２４−２，…の３次元位置座標を求める。

この位置座標はスコープモデル生成部３５に供給され、スコープモデル生成部３５は、位置座標に基づいて挿入形状画像を生成する。プローブ２１は挿入部４ｂの処置具挿通チャンネルに挿入されており、各送信コイル２４は挿入部４ｂの形状に沿って所定間隔の既知の位置に配置される。即ち、各送信コイル２４の位置は挿入部４ｂの離散的な位置を示している。スコープモデル生成部３５は、この離散的な位置を補間することで、挿入部４ｂの概略形状に対応する挿入形状画像を生成する。なお、この挿入形状画像は、計測座標系において求められたものである。

スコープモデル生成部３５は、生成した挿入形状画像をスコープモデル表示部３６に与える。スコープモデル表示部３６は、挿入形状画像に基づく表示データを生成して、表示制御部３７に出力する。表示制御部３７は、モニタ５０の表示画面５０ｂ上に挿入形状画像を表示する。図６Ａはこの場合において表示画面５０ｂに表示される挿入状態表示画像６１を示している。挿入状態表示画像６１中には、挿入形状画像６３が表示されている。なお、図６Ａの挿入状態表示画像６１は、挿入形状画像６３が後述する基準位置６２を基準にして表示された例を示している。

本実施の形態においては、モニタ５０には挿入形状画像だけでなく、体外形画像も表示することができる。制御部３１は、図５のステップＳ１において体外形表示モードが設定されているか否かを判定する。制御部３１は、体外形表示モードが設定されていない場合には処理を終了し、設定されている場合にはステップＳ２において肛門位置座標の登録を行う。

即ち、制御部３１は、送信部３２を制御して、マーカ４１に高周波正弦波を印加させる。これにより、マーカ４１は磁界を伴う電磁波を発生し、この磁界は受信アンテナ７の各コイルブロックにおいて受信される。こうして、磁界強度に応じた検出結果が受信アンテナ７から制御ユニット１０の受信部３３を介して位置算出部３４に取り込まれる。

位置算出部３４は、マーカ４１の発生磁界に基づく検出結果から、公知の位置推定アルゴリズムに従って、マーカ４１の計測座標系における肛門位置座標を取得する。この肛門位置座標は肛門位置設定部４０に与えられて保持される。

制御部３１は、ステップＳ３において肛門位置座標が登録されたか否かを判定しており、登録されるまでステップＳ２の肛門位置座標の登録作業を行うように各部を制御しており、肛門位置座標が登録されると、処理をステップＳ４に移行する。

制御部３１は、ステップＳ４において、操作パネル３８により体外形画像生成部３９を制御して体外形画像を生成させる。体外形画像の表示データは表示制御部３７に供給される。また、表示制御部３７には、肛門位置設定部４０から肛門位置座標とスコープモデル表示部３６から挿入形状画像６３も与えられている。表示制御部３７は、制御部３１に制御されて、肛門位置座標が、例えばモニタ５０の表示画面５０ｂ上の左右方向中央の最下端部の表示基準位置６２に位置するように、挿入形状画像６３及び体外形画像６５を表示する。即ち、表示制御部３７は、挿入形状画像６３の各部のうち計測座標系における肛門位置座標の部分を基準位置６２に一致させるように挿入形状画像６３を表示する。また、表示制御部３７は、体外形画像６５の肛門に相当する画像部分を基準位置６２に一致させるように体外形画像６５を表示する（ステップＳ５）。

図６Ｂはこの場合において、表示画面５０ｂ上に表示される挿入状態表示画像６１を示している。図６Ｂの挿入状態表示画像６１は、挿入形状画像６３及び体外形画像６５が、基準位置６２において位置合わせされた状態で合成されたものである。なお、体外形画像６５は、人体の輪郭を表す線画像６５ａ、人体のへその部分を表す画像６５ｂ及び横隔膜を表す画像６５ｃを含んでいる。

なお、図６Ａ及び図６Ｂの例においては、基準位置６２を表示画面５０ｂ上の左右方向中央の最下端部に設定した例を示したが、これに限定されるものではなく、適宜の画面位置に設定することができる。

ところで、本実施の形態においては、挿入形状画像６３と体外形画像６５とは、肛門位置に位置する挿入形状画像６３の部分と体外形画像６５中の肛門位置とを表示画面５０ｂ上の基準位置６２に一致させただけであり、比較的少ない演算処理量で、挿入形状画像６３と体外形画像６５との合成表示が可能である。しかし、体外形画像生成部３９において、実際の被検体Ｐに対する採寸によって体外形画像６５を生成していないことが考えられ、体外形画像６５のサイズが挿入形状画像６３に対応しているとは限らない。

そこで、制御部３１は、術者の操作によって、体外形画像６５の上下左右の表示位置調整、拡大縮小、傾き、視点切替えを行うことができるようになっており、ステップＳ６において術者が表示調整モードを指定したか否かを判定する。なお、視点とは、表示中の挿入形状画像６３がいずれの方向から見た内視鏡の挿入形状であるかを示すものである。表示調整モードが指定されると、制御部３１はこれらの調整のための操作ボタン（調整用ボタン）を例えば操作パネル３８の図示しないＬＣＤ画面上に表示させる（ステップＳ７）。

例えば、図２６Ａ〜図２６Ｃに示すように、表示制御部３７は、モニタ５０の表示画面５０ｂ上に、スコープモデル表示部３６からの挿入形状画像６３とともに、現表示の視点位置を示す視点位置表示７７ｂや患者の体位が一目で分かるボディマーカ７７ａを含む視点表示を表示する。図２６Ａはボディマーカ７７ａ及び視点位置表示７７ｂによって視点が被検体Ｐの正面であることを示し、図２６Ｂはボディマーカ７７ａ及び視点位置表示７７ｂによって視点が被検体Ｐの右側面であることを示し、図２６Ｃはボディマーカ７７ａ及び視点位置表示７７ｂによって視点が被検体Ｐの左側面であることを示している。そして、操作パネル３８上の操作ボタン（調整用ボタン）で視点表示を切り替えることで、各視点位置から見た挿入形状画像６３が表示される。なお、図２６Ａ〜図２６Ｃにおいては、体外形画像６５が表示されていない例を示しているが、視点表示中に体外形画像６５を表示するようになっていてもよい。

また、図２７は視点表示を含む挿入状態表示画像が多画面表示される例を示している。表示制御部３７は、異なる視点から見た挿入状態表示画像を切換えて表示することができるだけでなく、異なる視点から見た挿入状態表示画像を同時に表示することも可能であり、更に、各挿入状態表示画像中に視点表示を表示させることも可能である。図２７の例はモニタ５０の表示画面５０ｂの左側に患者Ｐの腹部側から見た挿入状態表示画像７４ｄが表示され、表示画面５０ｂの右側に患者Ｐの右体側側から見た挿入状態表示画像７４ｅが表示されている例を示している。挿入状態表示画像７４ｄは、臍部７６ａａの画像部分を含む体外形画像７６ａと挿入形状画像７５ａとを有する。また、挿入状態表示画像７４ｄは、画面上側に視点が患者Ｐの腹部側であることを示すボディマーカ７７ａ及び視点位置表示７７ｂを含む。また、挿入状態表示画像７４ｅは、臍部７６ｂａの画像部分を含む体外形画像７６ｂと挿入形状画像７５ｂとを有する。また、挿入状態表示画像７４ｅは、画面上側に視点が患者Ｐの右体側側であることを示すボディマーカ７７ａ及び視点位置表示７７ｂを含む。

なお、図２７の例は視点が異なる２つの挿入状態表示画像を２画面表示する例を示したが、視点が異なる３つ以上の挿入状態表示画像を多画面表示することも可能である。

術者は、操作パネル３８を用いて、体外形画像６５の上下左右の表示位置調整、拡大縮小、傾き、視点の切替えを行うことができる。術者の操作に従って、表示制御部３７は表示制御部３７を制御して、体外形画像６５の上下左右の表示位置調整、拡大縮小、傾き、視点の切替えを行う（ステップＳ８）。これにより、術者等において、挿入部４ｂがいずれの位置に挿入されているかを、一層把握しやすくなる。

このように本実施の形態においては、内視鏡挿入部の挿入形状画像と、被検体の体型を表す体外形画像とを位置合わせして合成表示する。挿入形状画像と体外形画像とによって、挿入部が体外形のいずれの位置に位置するかを容易に把握することができるようになる。即ち、挿入部が被検体の体腔内のいずれの位置に位置するかを、比較的容易に推測することが可能である。これにより、術者や指導医等において、挿入状態の把握が容易となる。

（第２の実施の形態）
図７は本発明の第２の実施の形態を示すブロック図である。図７において図１と同一の構成要素には同一符号を付して説明を省略する。第１の実施の形態においては、体外形画像の表示又は非表示を術者の操作によって切替える例を示した。本実施の形態は体外形画像の表示又は非表示を挿入長や挿入形状に応じて切替える例を示すものである。

本実施の形態における制御ユニット４５は、挿入長算出部４６及び形状検出部４７を付加した点が図１の制御ユニット１０と異なる。挿入長算出部４６は、体腔内に挿入されている挿入部４ｂの長さを算出する。各送信コイル２４のうち位置算出部３４において検出された位置座標が肛門位置座標に相当する送信コイル２４が配置されている挿入部４ｂの部分が肛門に位置することになり、当該コイル２４の位置から挿入部４ｂの先端までが、体腔内に挿入されていることになる。挿入部４ｂに挿入されている各送信コイル２４の挿入部４ｂ先端からの位置は既知であり、挿入長算出部４６は、肛門位置に位置するコイル２４の位置から挿入部４ｂの先端までの長さを挿入長として算出する。挿入長算出部４６は、算出した挿入長の情報を表示制御部３７に出力するようになっている。

本実施の形態においては、表示制御部３７は、制御部３１に制御されて、算出された挿入長が所定の長さ範囲の場合に、体外形画像を表示させるようになっている。例えば、大腸等の検査においては、Ｓ状結腸等の湾曲部分において、術者が挿入部４ｂの挿入状態を確認したい場合がある。Ｓ状結腸の位置は、肛門からの距離が概略既知であり、表示制御部３７は、例えば、挿入部４ｂの先端部がＳ状結腸部分近傍に位置する場合に、体外形画像を表示させるようになっていてもよい。

形状検出部４７は、スコープモデル生成部３５からの挿入形状画像に基づいて、挿入部４ｂの体腔内における所定の形状を検出することができるようになっている。例えば、形状検出部４７は、公知の手法を採用して、挿入部４ｂの形状が直線状、ステッキ状、ループ形状等のいずれの形状になっているかを検出することができる。形状検出部４７は検出した形状についての情報を表示制御部３７に出力するようになっている。

本実施の形態においては、表示制御部３７は、検出された形状が所定の形状である場合に、体外形画像を表示させるようになっている。例えば、術者は、体腔内における挿入部４ｂの形状、即ち、挿入形状画像がループ形状やステッキ形状の場合には、挿入状態を確認したい場合がある。そこで、表示制御部３７は、例えば、形状検出部４７にループ形状やステッキ形状を示す形状パターンを記憶させておき、挿入形状画像がその形状パターンを形成していることが検出された場合に、体外形画像を表示させるようになっていてもよい。

次に、このように構成された実施の形態の動作について図８及び図９を参照して説明する。図８は第２の実施の形態の動作を説明するためのフローチャートである。図９Ａ〜図９Ｃはモニタ５０の表示画面に表示される挿入状態表示画像を示す説明図である。

図８のステップＳ１１において、表示制御部３７は形状検出部４７から挿入形状の情報を取得する。また、表示制御部３７は挿入長算出部４６から挿入長の情報を取得する（ステップＳ１２）。表示制御部３７は、ステップＳ１３において、検出された挿入形状がループ形状等の特定形状であるか否かを判定する。また、表示制御部３７は、ステップＳ１４において、挿入長が特定部位の長さ（例えば４０ｃｍ）に達したか否かを判定する。

表示制御部３７は、ステップＳ１３，Ｓ１４においていずれもＮＯ判定の場合には、ステップＳ１６において体外形画像の出力中（表示中）であるか否かを判定する。表示制御部３７は、体外形画像を表示中の場合には、ステップＳ１７において体外形画像の出力を停止（非表示）して、処理をステップＳ１１に戻す。なお、体外形画像が表示中でない場合には、表示制御部３７はステップＳ１６から処理をそのままステップＳ１１に戻す。即ち、ステップＳ１３，Ｓ１４においていずれもＮＯ判定の場合には体外形画像は表示されない
例えば、挿入長が１ｃｍで、挿入形状が特定形状（例えばループ形状）でない場合には、ステップＳ１３，Ｓ１４のいずれもＮＯ判定となり、図９Ａに示す挿入状態表示画像６１が表示される。図９Ａの例では、挿入状態表示画像６１中には、挿入長が１ｃｍであることを示す挿入長表示６４と略直線状の挿入形状画像６３が表示されている。

表示制御部３７は、ステップＳ１３，Ｓ１４のいずれか一方がＹＥＳ判定の場合には、処理をステップＳ１５に移行して、体外形画像を出力（表示）して、処理をステップＳ１１に戻す。

例えば、挿入形状は直線状であって、挿入長が４０ｃｍである場合には、ステップＳ１４から処理がステップＳ１５に移行して、図９Ｂに示す挿入状態表示画像６１が表示される。図９Ｂの例では、挿入状態表示画像６１中には、挿入長が４０ｃｍであることを示す挿入長表示６４と略直線状の挿入形状画像６３が表示されている。更に、挿入状態表示画像６１には、体外形画像６５が表示されている。体外形画像６５は、人体の輪郭を表す線画像６５ａ、人体のへその部分を表す画像６５ｂ及び横隔膜を表す画像６５ｃを含んでいる。

また、例えば、挿入長が４０ｃｍを超えたＸＸＸｃｍであって、挿入形状がループ形状である場合には、ステップＳ１３から処理がステップＳ１５に移行して、図９Ｃに示す挿入状態表示画像６１が表示される。図９Ｃの例では、挿入状態表示画像６１中には、挿入長がＸＸＸｃｍであることを示す挿入長表示６４とループ形状の挿入形状画像６３が表示されている。更に、挿入状態表示画像６１には、図９Ｂと同様の体外形画像６５が表示されている。

このように本実施の形態においては、第１の実施の形態と同様の効果が得られると共に、挿入長及び挿入形状の少なくとも一方の結果によって、体外形画像の表示又は非表示を切替えることができる。これにより、挿入形状をしっかりと確認したいシーン、例えば、Ｓ状結腸等の湾曲状態の部位に挿入しようとしている場合や挿入部がループ形状等になっている場合等において、体外形画像を表示させることができ、挿入状態の確認を容易にすることが可能である。

（第３の実施の形態）
図１０は本発明の第３の実施の形態を示すブロック図である。図１０において図７と同一の構成要素には同一符号を付して説明を省略する。第２の実施の形態においては、体外形画像の表示又は非表示を挿入長や挿入形状に応じて切替える例を示したが、本実施の形態は挿入長や挿入形状に応じて体外形画像の種類を切替える例を示すものである。

本実施の形態における制御ユニット４８は、体外形画像生成部３９に代えて体外形画像生成部４９を採用した点が図７の制御ユニット４５と異なる。体外形画像生成部４９は、図示しないメモリに複数種類の体外形画像の表示データを保持し、挿入長算出部４６の算出結果及び形状検出部４７の検出結果の少なくとも一方の結果に従って、１つの体外形画像を選択して表示制御部３７に出力するようになっている。なお、体外形画像生成部４９は、挿入長算出部４６の算出結果及び形状検出部４７の検出結果の少なくとも一方の結果によっては、表示制御部３７への体外形画像の出力を停止するようになっていてもよい。

図１１は体外形画像生成部４９の体外形画像の選択方法の一例を示す説明図である。図１１の例は、挿入長がＡｃｍ以上Ｂｃｍ以下の場合、Ｃｃｍ以上Ｄｃｍ以下の場合又はＹｃｍ以上Ｚｃｍ以下の場合には、体外形画像生成部４９は、詳細な体外形画像を選択してその表示データを表示制御部３７に出力することを示している。なお、挿入長のこれらの寸法は、例えば、Ｓ状結腸の位置等、挿入困難な部位や、挿入の進捗状況を把握したい部位等を含む長さに設定される。例えば、Ｓ状結腸の位置は、肛門から１５ｃｍから３０ｃｍの範囲とされているため、挿入長の検出範囲を１５ｃｍ以上３０ｃｍ以下で設定することになる。また、体外形画像生成部４９は、挿入形状がステッキ形状の場合には、詳細な体外形画像を選択してその表示データを表示制御部３７に出力し、挿入形状がループ形状の場合には、概略的な体外形画像を選択してその表示データを表示制御部３７に出力することを示している。また、体外形画像生成部４９は、これらの条件以外の場合には、体外形画像を出力しないことを示している。

なお、詳細な体外形画像は、例えば、体型の輪郭形状や内臓の状態が実際の形状に近い画像であり、概略的な体外形画像は、例えば、体型の輪郭を模式的に表した画像である。

また、図１１に示す選択方法は、例えば、制御部３１が図示しないメモリに記憶されている情報に基づいて体外形画像生成部４９に設定するようになっていてもよい。

次に、このように構成された実施の形態の動作について、図１２Ａ及び図１２Ｂの説明図を参照して説明する。図１２Ａ及び図１２Ｂはモニタ５０の表示画面に表示される挿入状態表示画像を示す説明図である。

体外形画像生成部４９は形状検出部４７から挿入形状の情報を取得する。また、体外形画像生成部４９は挿入長算出部４６から挿入長の情報を取得する。体外形画像生成部４９は、制御部３１に制御されて、挿入長に応じて体外形画像を選択すると共に、挿入形状に応じた体外形画像を選択する。

例えば、いま、挿入長がＡｃｍ以上Ｂｃｍ以下、Ｃｃｍ以上Ｄｃｍ以下又はＹｃｍ以上Ｚｃｍ以下のいずれでもなく、また、挿入形状がステッキ形状又はループ形状のいずれでもないものとする。この場合には、体外形画像生成部４９は、体外形画像の表示データを出力しない。即ち、この場合には、表示制御部３７は、挿入形状画像のみが表示された挿入状態表示画像を表示する。

また、例えば、挿入長がＡｃｍ以上Ｂｃｍ以下、Ｃｃｍ以上Ｄｃｍ以下又はＹｃｍ以上Ｚｃｍ以下のいずれでもなく、挿入形状がループ形状であるものとする。この場合には、体外形画像生成部４９は、概略的な体外形画像を選択してその表示データを表示制御部３７に出力する。この場合には、表示制御部３７は、挿入形状画像と概略的な体外形画像とを合成した挿入状態表示画像を表示する。図１２Ａはこの場合に表示画面５０ｂ上に表示される挿入状態表示画像６６を示している。

挿入状態表示画像６６中には、ループ形状の挿入形状画像６７及び概略的な体外形画像６８が含まれる。また、挿入状態表示画像６６には、挿入長がＸＸＸｃｍであることを示す挿入長表示６９ａの他に、挿入形状がループ形状になっていることを示す警告表示６９ｂが含まれる。

挿入状態表示画像６６を参照することによって、術者は容易に挿入部４ｂの挿入形状がループ形状になっていること及び挿入部４ｂの体腔内におけるおおよその位置を、把握することが可能である。この場合には、挿入部４ｂの詳細な挿入位置を知る必要はない場合が多く、詳細な体外形画像を表示するよりも、概略的な体外形画像６８の表示によって、ループ形状の直感的な把握が容易となる。

また、例えば、挿入長がＡｃｍ以上Ｂｃｍ以下、Ｃｃｍ以上Ｄｃｍ以下若しくはＹｃｍ以上Ｚｃｍ以下であるか、又は、挿入形状がステッキ形状であるものとする。この場合には、体外形画像生成部４９は、詳細な体外形画像を選択してその表示データを表示制御部３７に出力する。この場合には、表示制御部３７は、挿入形状画像と詳細な体外形画像とを合成した挿入状態表示画像を表示する。図１２Ｂはこの場合に表示画面５０ｂ上に表示される挿入状態表示画像７０を示している。

挿入状態表示画像７０中には、挿入形状画像７１及び詳細な体外形画像７２が含まれる。また、挿入状態表示画像７０には、挿入長が例えばＡｃｍ以上Ｂｃｍ以下に含まれる１３ｃｍであることを示す挿入長表示７３ａが含まれる。

詳細な体外形画像７２は、人体の実際の体型に近い形状の体外形の輪郭画像７２ａを有すると共に、腸管モデル画像７２ｂを有する。そして、挿入形状画像７１によって挿入部４ｂが腸管モデル画像７２ｂ中のいずれの位置に挿入されているかが示されている。

挿入状態表示画像７０を参照することによって、術者は挿入部４ｂが体腔内のいずれの位置に位置しているかを、容易に把握することが可能である。例えば、Ｓ状結腸近傍に挿入部４ｂが到達している場合においてこのような詳細な体外形画像７２が表示される。挿入が困難なこのような部位において、詳細な体外形画像７２が表示されるので、術者は、挿入部４ｂが腸管内のいずれの位置まで挿入されたかを確実に把握することができ、挿入部４ｂの挿入作業に極めて有効である。

このように本実施の形態においては、第１の実施の形態と同様の効果が得られると共に、挿入長及び挿入形状の少なくとも一方の結果によって、異なる種類の体外形画像を表示することができ、挿入する各シーンに応じた適切な体外形画像を表示させることができる。これにより、術者は、容易且つ確実に挿入状態を確認することができる。

（第４の実施の形態）
図１３は本発明の第４の実施の形態を示すブロック図である。図１３において図１０と同一の構成要素には同一符号を付して説明を省略する。第３の実施の形態においては、挿入長及び挿入形状の少なくとも一方の結果に従って、複数種類の体外形画像から１つの画像を選択して表示した。これに対し、本実施の形態は、挿入長及び挿入形状画像に従って体外形画像を変形させて表示させるものである。

本実施の形態における制御ユニット５１は、体外形画像生成部４９に代えて体外形画像生成部５２を採用した点が図１０の制御ユニット４８と異なる。体外形画像生成部５２は、図示しないメモリに腸管モデルを含む詳細な体外形画像の表示データを保持している。また、体外形画像生成部５２は、挿入長算出部４６の算出結果及びスコープモデル生成部３５からの挿入形状画像に従って、体外形画像の腸管モデル画像を変形させて表示制御部３７に出力するようになっている。

挿入部４ｂを腸管内に挿入する場合には、実際には、腸管は著しく変形する。また、腸管の屈曲が大きい場合には、挿入部４ｂを挿入することは困難である。そこで、吸引等の係止力を利用して挿入部４ｂの先端を腸管内に引っかけ、挿入部４ｂを牽引等して腸管を直線状に変形させながら、挿入部４ｂを進入させる技術が採用されることがある。本実施の形態はこのような実際の挿入時の様子を表示可能にするものであり、挿入長及び挿入形状画像の形状に従って腸管モデルを変形させた体外形画像を表示するものである。

例えば、体外形画像生成部５２は、算出された挿入長に基づいて、挿入部４ｂが腸管モデル上のいずれの位置に位置するかを把握する。また、体外形画像生成部５２は、スコープモデル生成部３５からの情報を用いて挿入形状画像の各部の曲率を求める。体外形画像生成部５２は、挿入長に対応する腸管モデルの画像部分を、挿入形状画像の曲率に応じた角度に屈曲させる。

例えば、Ｓ状結腸においては、腸管モデル画像は比較的大きい曲率で屈曲している。挿入部４ｂの実際の挿入時には、Ｓ状結腸部分は、比較的直線状に変形する。体外形画像生成部５２は、挿入形状画像の屈曲率に応じた屈曲率となるように、Ｓ状結腸の画像部分を変形させた体外形画像を生成して出力する。

次に、このように構成された実施の形態の動作について、図１４Ａ及び図１４Ｂの説明図を参照して説明する。図１４Ａ及び図１４Ｂはモニタ５０の表示画面に表示される挿入状態表示画像を示す説明図である。

体外形画像生成部５２は挿入長算出部４６から挿入長の情報を取得する。また、体外形画像生成部５２はスコープモデル生成部３５から挿入形状画像の情報を取得する。体外形画像生成部５２は、挿入長によって、挿入部４ｂが体腔内のいずれの位置に位置するかをおおよそ把握する。そして、体外形画像生成部５２は、挿入長から求めた体腔内の部位における腸管モデル画像の部分を、当該部位に位置する挿入形状画像の曲率に基づいて変形させる。

例えば、いま、挿入長が比較的短く、挿入部４ｂの先端はＳ状結腸部分に到達していないものとする。この場合には、例えば図１４Ａに示す挿入状態表示画像７０が表示される。挿入状態表示画像７０中には、挿入形状画像７１ａ及び詳細な体外形画像７９ａが含まれる。また、挿入状態表示画像７０ａには、挿入長が１３ｃｍであることを示す挿入長表示７３ａが含まれる。

詳細な体外形画像７９ａは、人体の実際の体型に近い形状の体外形の輪郭画像７２ａを有すると共に、腸管モデル画像７２ｂを有する。そして、挿入形状画像７１ａによって挿入部４ｂが腸管モデル画像７２ｂ中のいずれの位置に挿入されているかが示されている。

術者が更に挿入部４ｂを腸管内に挿入させるものとする。例えば、挿入長がＳ状結腸部分を通過し下降結腸部分に到達したことを示す３０ｃｍになるものとする。この場合には、体外形画像生成部５２は、このＳ状結腸の画像部分を、当該部位に位置する挿入形状画像の各部の曲率に基づいて変形させる。

図１４Ｂはこの場合の表示画面５０ｂ上に表示される挿入状態表示画像７０ｂを示している。挿入状態表示画像７０ｂ中には、挿入形状画像７１ｂ及び詳細な体外形画像７９ｂが含まれる。また、挿入状態表示画像７０ｂには、挿入長が３０ｃｍであることを示す挿入長表示７３ａが含まれる。

体外形画像７９ｂは、人体の実際の体型に近い形状の体外形の輪郭画像７２ａを有すると共に、腸管モデル画像７２ｃを有する。そして、腸管モデル画像７２ｃはＳ状結腸部分において、挿入形状画像７１ｂに応じた屈曲率となって、直線形状に近い形に変形された画像部分７８を有する。この画像部分７８を含む腸管モデル画像７２ｃ及び挿入形状画像７１ｂを参照することで、挿入部４ｂの挿入によって、腸管がどのように変形しながら、挿入部４ｂが腸管モデルのいずれの位置まで挿入されているかを、容易に把握することが可能である。

このように本実施の形態においては、第１の実施の形態と同様の効果が得られると共に、挿入長及び挿入形状画像の結果によって、体外形画像を変形させて表示することができ、挿入する各シーンに応じた適切な体外形画像を表示させることができ、容易且つ確実に挿入状態を確認することができる。

なお、上記実施の形態においては、挿入長及び挿入形状画像に基づいて体外形画像を変形させるものと説明したが、変形後の形状が既知の場合には、変更後の形状に対応する複数の体外形画像を登録し、挿入長及び挿入形状画像に基づいて対応する体外形画像を選択するようにしてもよい。

（変形例）
図１５は変形例を説明するための説明図である。上記各実施の形態においては、マーカ４１によって被検体Ｐの肛門位置を常に検出しているものとして説明した。しかし、検査開始時のみにマーカ４１を用いて肛門位置を検出し、以後マーカ４１を用いない場合もある。この場合において患者の肛門位置が変化すると、体外形画像はその肛門位置を表示画面上の基準位置に一致させているのに対し、挿入形状画像は実際とは異なる肛門位置を基準位置に一致させた状態で表示されることになり、挿入形状画像と体外形画像との位置合わせにずれが生じる。

ところで、通常検査時には、患者は仰臥位と側臥位とで向きを変えるだけで、肛門位置は検査開始時に検出した肛門位置を含む所定の平面内に位置するものと考えられる。そこで、本変形例は、患者Ｐがベッド６の長手方向に平行に寝ているものとし、肛門位置は、検査開始時に検出した肛門位置を含む平面であって、ベッド６の長手方向に直交する平面（以下、挿入位置平面という）内で移動するものと仮定し、この平面内又はその近傍に位置する送信コイル２４（以下、肛門位置コイルという）の位置座標を肛門位置座標に設定して、位置合わせを行うものである。

図１５の左側は第１の実施の形態において患者の肛門位置が変化した場合の挿入状態表示画像６１ａを示している。挿入状態表示画像６１ａは、挿入形状画像６３ａと体外形画像６５とを含む。体外形画像６５はその肛門位置が表示画面５０ｂ上の基準位置６２に一致させた状態で表示されている。これに対し、挿入形状画像６３ａは、実際の肛門位置６３ｃとは異なる検査開始時の肛門位置を基準位置６２に一致させた状態で表示されており、挿入形状画像６３ａと体外形画像６５との位置合わせにずれが生じている。

これに対し、本変形例においては、表示画面５０ｂ上には、図１５の右側に示す挿入状態表示画像６１ｂを表示する。挿入状態表示画像６１ｂは、挿入形状画像６３ｂと体外形画像６５とを含む。体外形画像６５はその肛門位置が表示画面５０ｂ上の基準位置６２に一致させた状態で表示されている。

本変形例においては、表示制御部３７は、肛門位置コイルの位置によって求めた肛門位置６３ｃを基準位置６２に一致させるように挿入形状画像６３ｂを表示させている。即ち、挿入形状画像６３ｂは、実際の肛門位置が基準位置６２に一致するように表示されており、挿入形状画像６３ｂと体外形画像６５とは位置合わせされた状態で表示されている。

このように本変形例においては、肛門位置が挿入位置平面内で移動する場合であっても、挿入形状画像と体外形画像とは位置合わせした状態で表示することができるという利点がある。

（第５の実施の形態）
図１６は本発明の第５の実施の形態を示すブロック図である。図１６において図１と同一の構成要素には同一符号を付して説明を省略する。上記変形例においては、肛門位置が挿入位置平面内であれば、挿入形状画像と体外形画像とは位置合わせした状態で表示することができる。しかし、実際には、患者Ｐの肛門位置は検査開始時に求めた挿入位置平面からずれることがある。また、上記各実施の形態においては、患者Ｐはベッド６の長手方向に平行な状態で横たわっていることを前提にしており、患者Ｐがベッド６の長手方向に対して傾斜して横たわった場合には、表示画面５０ｂ上における挿入形状画像も傾斜して表示されてしまう。また、患者Ｐが仰臥位と側臥位とで姿勢を変えた場合に拘わらず挿入形状画像を変化させないためには、操作パネル３８等により患者Ｐの向きに応じて計測座標系と表示座標系との座標変換の変換方法を変更するための操作を行う必要がある。本実施の形態はこれらの問題を解決し、自動的に最適な挿入状態表示画像を表示可能にするものである。

本実施の形態における制御ユニット５５は、体外形画像生成部３９及び表示制御部３７にそれぞれ代えて、体外形画像生成部５６及び表示制御部５７を採用すると共に、姿勢検出部５８を設けた点が図１の制御ユニット１０と異なる。また、本実施の形態においては、プレート５９を採用している。

プレート５９は、例えば平板状の部材であり、例えば３箇所に図示しない送信コイルが設けられている。プレート５９に設けられた３箇所の送信コイルは、プレート５９の平面（以下、プレート平面という）の位置及び向きを決定するものであり、例えば、３箇所の送信コイルの全ての位置を含む平面をプレート平面としてもよい。プレート５９は、患者Ｐの体表面の胴体等の所定位置に例えば貼り付けて固定するようになっている。従って、患者Ｐが例えば仰臥位と側臥位との間で向きが変わった場合や、患者Ｐがベッド６の長手方向に対して所定の角度を有している場合等においては、プレート平面の向きは、患者Ｐの向きに応じたものとなる。また、患者Ｐの肛門位置の変化に拘わらず、プレート平面の位置、例えばプレート平面の重心位置と患者Ｐの肛門位置との位置関係は変化しない。従って、検査開始時のみマーカ４１が使用される場合でも、検査開始時に求めた肛門位置座標を用いて、プレート平面の位置から実際の肛門位置座標を求めることができる。

プレート５９の送信コイルは、制御ユニット１０の送信部３２から高周波の正弦波がそれぞれ供給されるようになっている。プレート５９に設けられた各送信コイルは高周波正弦波が印加されることで、磁界を伴う電磁波を周囲に放射する。受信アンテナ７は、センスコイルによって、プレート５９の送信コイルが発生した磁界を受信して電圧信号に変換し、検出結果として出力する。受信アンテナ７の検出結果は制御ユニット１０の受信部３３に与えられる。受信部３３は、受信アンテナ７からの信号に対して増幅処理等の所定の信号処理を施した後位置算出部３４に出力する。位置算出部３４は、公知の位置推定アルゴリズムに基づいて、受信信号からプレート５９の各送信コイルの受信アンテナ７の位置を基準とした位置座標をそれぞれ算出する。

位置算出部３４によるプレート５９の各送信コイルの位置座標の算出結果は姿勢検出部５８に供給される。姿勢検出部５８は、プレート５９の各送信コイルの位置座標から、プレート平面の位置及び向きを求めることができる。姿勢検出部５８は、プレート平面の位置及び向きを体外形画像生成部５６及び表示制御部５７に出力するようになっている。

体外形画像生成部５６は、図示しないメモリに体の前面（腹部）側から見た体外形画像の表示データと体の側面（体側）側から見た体外形画像の表示データとを有しており、制御部３１に制御されて、腹部側から見た体外形画像（以下、前面体外形画像という）、右体側側から見た体外形画像（以下、右体外形画像という）及び左体側側から見た体外形画像（以下、左体外形画像という）のうちの１つを選択的に表示制御部５７に出力するようになっている。なお、体外形画像生成部５６は、姿勢検出部５８の検出結果に基づいて、視点が異なるこれらの複数の体外形画像のうち１つの体外形画像を選択して表示制御部５７に出力するようになっていてもよい。

表示制御部５７は、制御部３１に制御されて、スコープモデル表示部３６から挿入形状画像の表示データが与えられ、体外形画像生成部５６から体外形画像の表示データが与えられ、モニタ５０の表示画面５０ｂ上に挿入状態表示画像を表示させる。この場合において、表示制御部５７は、計測座標系から表示座標系への変換を、姿勢検出部５８の検出結果に基づいて変更することで、挿入形状画像の位置及び向きを変化させるようになっている。

即ち、表示制御部５７は、プレート平面の向きに応じて挿入形状画像を回転させることで、患者Ｐが側臥位と仰臥位との間のいずれの姿勢の場合にも、常に同じ向きから見た挿入形状画像を表示させることができる。

次に、このように構成された実施の形態の動作について、図１７Ａ〜図１７Ｃの説明図を参照して説明する。図１７Ａ〜図１７Ｃはモニタ５０の表示画面に表示される挿入状態表示画像を示している。

姿勢検出部５８は、プレート５９のプレート平面の位置及び向きを検出して検出結果を体外形画像生成部５６及び表示制御部５７に出力する。体外形画像生成部５６は、制御部３１に制御されて、前面体外形画像、右体外形画像及び左体外形画像の１つを選択的に表示制御部５７に出力する。表示制御部５７は挿入形状画像の例えば肛門位置と体外形画像の肛門位置とを表示画面５０ｂの基準位置に位置合わせして合成した挿入状態表示画像をモニタ５０の表示画面５０ｂ上に表示させる。

いま、患者Ｐが仰臥位の状態において、モニタ５０の表示画面５０ｂ上に図１７Ａに示す挿入状態表示画像７４ａが表示されているものとする。即ち、表示制御部５７は、体外形画像生成部５６からの前面体外形画像７６ａと患者Ｐの腹部側から見た挿入形状画像７５ａとを合成する。体外形画像７６ａ中には臍部７６ａａの画像部分も含まれる。

この状態で患者Ｐが側臥位の状態に姿勢を変えるものとする。この場合には、位置算出部３４によって検出される各コイル位置の軌跡は、仰臥位の状態において検出される各コイル位置の軌跡を肛門位置を通りベッド６の長手方向の直線を軸にして回転させたものとなる。この回転を逆回転させるように、表示制御部５７は、姿勢検出部５８からのプレート平面の傾きに応じて、スコープモデル表示部３６からの挿入形状画像に対する座標変換を行う。これにより、表示制御部５７は、患者Ｐが側臥位の状態に姿勢を変えた場合でも、図１７Ａに示す挿入状態表示画像７４ａを表示し続ける。

また、体外形画像生成部５６から図１７Ｂに示す右体外形画像７６ｂが出力されているものとする。この場合には、表示制御部５７は、図１７Ｂに示す挿入状態表示画像７４ｂを表示する。挿入状態表示画像７４ｂには、右体外形画像７６ｂと挿入形状画像７５ｂとが含まれており、体外形画像７６ｂ中には臍部７６ｂａの画像部分も含まれる。

この場合においても、表示制御部５７は、姿勢検出部５８からのプレート平面の傾きに応じてスコープモデル表示部３６からの挿入形状画像を回転させるように座標変換を行う。これにより、患者Ｐの姿勢に拘わらず、図１７Ｂに示す挿入状態表示画像７４ｂが表示し続けられる。

また、体外形画像生成部５６から図１７Ｃに示す左体外形画像７６ｃが出力されているものとする。この場合には、表示制御部５７は、図１７Ｃに示す挿入状態表示画像７４ｃを表示する。挿入状態表示画像７４ｃには、右体外形画像７６ｃと挿入形状画像７５ｃとが含まれており、体外形画像７６ｃ中には臍部７６ｃａの画像部分も含まれる。

この場合においても、表示制御部５７は、姿勢検出部５８からのプレート平面の傾きに応じてスコープモデル表示部３６からの挿入形状画像を回転させるように座標変換を行う。これにより、患者Ｐの姿勢に拘わらず、図１７Ｃに示す挿入状態表示画像７４ｃが表示し続けられる。

なお、上記説明では、プレート平面の位置及び向きを検出して、挿入形状画像の座標変換を制御することで、視点が同一の体外形画像及び挿入形状画像を位置合わせして表示する例を説明したが、プレート平面の位置及び向きを検出して、検出結果に応じて体外形画像の種類を変更することで、患者Ｐの姿勢に応じて視点が変化する体外形画像及び挿入形状画像を位置合わせして表示することも可能である。

なお、表示制御部５７は、ベッド６の長手方向に対するプレート平面の傾きに応じて表示画面５０ｂの基準位置を中心に挿入形状画像を回転させることで、患者Ｐがベッド６の長手方向に対して所定の角度傾斜して横たわった場合でも、常に患者Ｐがベッド６の長手方向に平行に横たわった場合と同様の挿入形状画像を表示させることができる。

また、同様に、表示制御部５７は、プレート平面の位置の変化に応じて変更した肛門位置座標を表示画面５０ｂの基準位置に一致させることで、患者Ｐの肛門位置が検査開始時に求めた挿入位置平面からずれた場合でも、常に挿入形状画像と体外形画像とを正しく位置合わせした挿入状態表示画像を表示させることができる。

このように本実施の形態においては、第１の実施の形態と同様の効果が得られると共に、患者に固定するプレートを用い、プレート平面の位置及び向きを検出して、座標変換の変換方法を変更することで、患者の位置や向きに拘わらず、挿入形状画像及び体外形画像を位置合わせた挿入状態表示画像を表示することができる。

（第６の実施の形態）
図１８は本発明の第６の実施の形態を示すブロック図である。図１８において図１と同一の構成要素には同一符号を付して説明を省略する。本実施の形態は体外形画像を患者の寸法に応じたサイズに変更可能にしたものである。

本実施の形態における制御ユニット８０は、体外形画像生成部３９に代えて体外形画像生成部８１を採用すると共に、位置情報検出部８２及び寸法測定部８３を設けた点が図１の制御ユニット１０と異なる。また、本実施の形態においては、マーカ８４を採用している。

マーカ８４はマーカ４１と同様に図示しない送信コイルを内蔵しており、この送信コイルには送信部３２から高周波正弦波が印加されるようになっている。マーカ８４は、送信部３２から高周波正弦波が印加されると磁界を発生する。この磁界は受信アンテナ７によって受信され、受信アンテナ７の検出結果が受信部３３を介して位置情報検出部８２に供給される。位置情報検出部８２は、位置算出部３４と同様の動作により計測座標系におけるマーカ８４の位置座標を取得して、取得した位置座標を寸法測定部８３に出力する。

本実施の形態においては、マーカ８４は患者の寸法を求めるために用いる。例えば、マーカ８４を患者の胴体の複数カ所に配置して患者の寸法を求める。例えば、マーカ８４を臍部の高さにおける両体側の２箇所の位置及び肛門位置の計３箇所に配置した状態で、位置座標を取得する。

寸法測定部８３は、患者の胴体の複数箇所の位置座標が与えられ、これらの位置座標を用いて、患者の寸法を測定する。例えば、寸法測定部８３は、患者の胴体の横幅及び縦方向の長さ等を求めてもよい。寸法測定部８３の測定結果は体外形画像生成部８１に与えられる。

体外形画像生成部８１は、図示しないメモリに体外形画像の表示データを保持しており、制御部３１に制御されて、寸法測定部８３の測定結果に基づいて体外形画像を縦横方向に拡大又は縮小して縮尺を変更した後、表示制御部３７に出力するようになっている。

図１９は患者の寸法の求め方及び体外形画像の生成方法の一例を示す説明図である。図１９の左側はマーカ８４による患者Ｐの体表面の位置の検出結果を示し、中央は寸法測定部８３による寸法の測定を示し、右側は体外形画像の拡大縮小を示している。

例えば、図１９の左側の丸数字１は患者Ｐの臍部の高さにおける右側体側の位置を示し、丸数字２は患者Ｐの臍部の高さにおける左側体側の位置を示し、丸数字３は患者Ｐの肛門位置を示している。これらの位置情報が寸法測定部８３に供給される。

寸法測定部８３は、入力された位置情報に基づいて、図１９の中央に示すように、丸数字１，２で示す右体側の位置と左体側の位置との間の長さ（胴体横幅）を求める。また、寸法測定部８３は、丸数字１，２で示す右体側の位置と左体側の位置との間を結ぶ直線から丸数字３で示す肛門位置までの長さ（胴体長さ）を求める。胴体横幅及び胴体長さの情報は体外形画像生成部８１に供給される。

体外形画像生成部８１に記憶されている体外形画像は、例えば、図１９の右側に示すように、体の輪郭を示す湾曲部、横隔膜を示す横隔膜部及び臍部の位置を示す臍部の画像部分を有する。体外形画像生成部８１は、両体側を示す湾曲部の臍部の高さの位置の部分（丸印部分）同士の間隔が胴体横幅に一致するように体外形画像の横幅を拡大又は縮小させる。また、体外形画像生成部８１は、臍部から丸数字３で示す肛門位置までの間隔が胴体長さに一致するように体外形画像の縦方向を拡大又は縮小させる。なお、図１９の右側は、拡大又は縮小後の体外形画像を示している。

次に、このように構成された実施の形態の動作について、図２０の説明図を参照して説明する。図２０はモニタ５０の表示画面に表示される挿入状態表示画像を示している。

術者は、患者Ｐの寸法を求めるために、マーカ８４を患者Ｐの各部に配置する。位置情報検出部８２は、患者Ｐの各部に配置されたマーカ８４の各位置情報を取得して寸法測定部８３に出力する。寸法測定部８３は、入力された複数の位置情報に基づいて、患者Ｐの寸法を求める。例えば、寸法測定部８３は、患者Ｐの胴体横幅及び胴体長さを求めて体外形画像生成部８１に出力する。

体外形画像生成部８１は、入力された患者Ｐの寸法に対応させて、記憶されている体外形画像を拡大又は縮小して、患者Ｐの寸法に合わせた体外形画像を生成して表示制御部３７に出力する。

例えば、比較的痩せた患者の体腔内に挿入部４ｂを挿入するものとする。この場合には、患者寸法の測定結果によって、体外形画像生成部８１は、胴体横幅が比較的狭い体外形画像を生成する。図２０の上側はこの場合においてモニタ５０の表示画面５０ｂ上に表示される挿入状態表示画像８６ａを示している。挿入状態表示画像８６ａには、挿入形状画像８７と体外形画像８８ａとが含まれている。体外形画像８８ａ中には臍部８８ａａの画像部分も含まれる。

体外形画像８８ａのサイズは、患者Ｐの各部の位置情報を求めて得たサイズに対応したものであり、挿入部４ｂ内の各送信コイル２４の位置情報に基づいて生成された挿入形状画像８７のサイズに対応したものとなっている。従って、挿入状態表示画像８６ａ中の挿入形状画像８７及び体外形画像８８ａによって、挿入部４ｂが患者Ｐの体腔内のいずれの位置まで挿入されているかを正確に把握することが可能である。

また、例えば、比較的太った患者の体腔内に挿入部４ｂを挿入するものとする。この場合には、患者寸法の測定結果によって、体外形画像生成部８１は、胴体横幅が比較的広い体外形画像を生成する。図２０の下側はこの場合においてモニタ５０の表示画面５０ｂ上に表示される挿入状態表示画像８６ｂを示している。挿入状態表示画像８６ｂには、挿入形状画像８７と体外形画像８８ｂとが含まれている。体外形画像８８ｂ中には臍部８８ｂａの画像部分も含まれる。

体外形画像８８ｂのサイズは、患者Ｐの各部の位置情報を求めて得たサイズに対応したものであり、挿入形状画像８７のサイズに対応したものとなっている。従って、挿入状態表示画像８６ｂ中の挿入形状画像８７及び体外形画像８８ｂによって、挿入部４ｂが患者Ｐの体腔内のいずれの位置まで挿入されているかを正確に把握することが可能である。

このように本実施の形態においては、第１の実施の形態と同様の効果が得られると共に、患者のサイズに応じたサイズの体外形画像を表示することができることから、患者の体腔内のいずれの位置まで挿入部が挿入されているかを、挿入形状画像及び体外形画像による挿入状態表示画像によって正確に把握することが可能である。

なお、胴体横幅や胴体長さに基づいて体外形画像を拡大、縮小する例を説明したが、胴体横幅や胴体寸法に限らず、患者の各部寸法、例えば腹部の厚み等を用いて、体外形画像を拡大、縮小するようになっていてもよい。

（第７の実施の形態）
図２１は本発明の第７の実施の形態を示すブロック図である。図２１において図１と同一の構成要素には同一符号を付して説明を省略する。本実施の形態は患者の体型に応じた形状を有する体外形画像を表示するようにしたものである。

本実施の形態における制御ユニット９０は、体外形画像生成部３９に代えて体外形画像生成部９１を採用すると共に、受信部９２及び患者情報取得部９３を設けた点が図１の制御ユニット１０と異なる。

ビデオプロセッサ１２には、検査等を行う患者Ｐについての患者情報が登録されている。患者情報としては、患者ＩＤ、患者名、性別、身長、体重、ＢＭＩ(ボディー・マス・インデックス)値等がある。

受信部９２は、制御部３１に制御されて、所定のタイミングでビデオプロセッサ１２から患者情報を受信して患者情報取得部９３に供給するようになっている。患者情報取得部９３は、患者情報を取得し、患者の体型に関する情報（以下、体型情報という）、例えば、身長、体重、ＢＭＩ値等の体型情報を体外形画像生成部９１に出力するようになっている。

体外形画像生成部９１は、図示しないメモリに複数種類の体型に応じた体外形画像の表示データを保持しており、制御部３１に制御されて、患者情報取得部９３からの体型情報に基づいて、対応する体型の体外形画像を選択して表示制御部３７に出力するようになっている。例えば、体外形画像生成部９１は、Ａ体型、Ｙ体型、ＡＢ体型、Ｂ体型、Ｓサイズ、Ｍサイズ、Ｌサイズ等の体型及び身長等の区分に対応する各種体外形画像を保持している。

例えば、体外形画像生成部９１は、体型情報中の身長の情報に基づいてＳ〜Ｌサイズのいずれに対応した体外形画像であるかを判定し、体型情報中の体重又はＢＭＩ情報に基づいてＡ体型〜Ｂ体型のいずれに対応した体外形画像であるかを判定してもよい。

また、例えば、体外形画像生成部９１は、胴体横幅と胴体長さがそれぞれ異なる複数の種類の体外形画像を記憶しておき、体重又はＢＭＩ情報に基づいて胴体横幅を決定し、身長の情報に基づいて胴体長さを決定して、対応する体外形画像を選択して出力するようになっていてもよい。

次に、このように構成された実施の形態の動作について、図２０の説明図を参照して説明する。図２０はモニタ５０の表示画面に表示される挿入状態表示画像を示している。

制御部３１は、受信部９２を制御して、ビデオプロセッサ１２から患者Ｐの患者情報を受信させる。患者情報取得部９３は、患者情報を取得して、体型情報を体外形画像生成部９１に出力する。

体外形画像生成部９１は、入力された患者Ｐの体型情報に対応させて、記憶されている体外形画像のうちの１つを選択して、患者Ｐの体型等に合わせた体外形画像を表示制御部３７に出力する。

例えば、比較的痩せた患者の体腔内に挿入部４ｂを挿入するものとする。この場合には、患者Ｐの体型情報によって、体外形画像生成部９１は、胴体横幅が比較的狭い体外形画像を生成する。この場合には、例えば、図２０の上側に示す挿入状態表示画像８６ａがモニタ５０の表示画面５０ｂ上に表示される。

また、例えば、比較的太った患者の体腔内に挿入部４ｂを挿入するものとする。この場合には、患者Ｐの体型情報によって、体外形画像生成部９１は、胴体横幅が比較的広い体外形画像を生成する。この場合には、例えば、図２０の下側に示す挿入状態表示画像８６ｂがモニタ５０の表示画面５０ｂ上に表示される。

体外形画像８８ａ，８８ｂの形状は、患者Ｐの体型情報に基づくものであり、挿入形状画像８７のサイズに対応したものとなっている。従って、どのような体型の患者Ｐを検査する場合でも、挿入状態表示画像８６ａ，８６ｂによって、挿入部４ｂが患者Ｐの体腔内のいずれの位置まで挿入されているかを正確に把握することが可能である。

このように本実施の形態においては、第１の実施の形態と同様の効果が得られると共に、患者の体型情報に応じた体型の体外形画像を表示することができることから、患者の体腔内のいずれの位置まで挿入部が挿入されているかを、挿入形状画像及び体外形画像による挿入状態表示画像によって正確に把握することが可能である。

（変形例）
上記第６の実施の形態においては、患者Ｐの寸法を計測して、寸法の計測結果に基づいて体外形画像を拡大又は縮小することで、患者Ｐの寸法に対応したサイズの体外形画像を表示したが、第７の実施の形態と組み合わせて、患者情報を取得し、患者の体型情報に基づいて体外形画像を拡大又は縮小することで、患者Ｐの体型情報に対応した体型の体外形画像を表示するようにしてもよい。

また、上記第７の実施の形態においては、患者Ｐの患者情報を取得して、患者の体型情報に基づく体型の体外形画像を選択することで、患者Ｐの体型情報に対応した体型の体外形画像を表示したが、第６の実施の形態と組み合わせて、患者Ｐの寸法を計測して、寸法の計測結果に基づいて、対応するサイズの体外形画像を選択することで、患者Ｐの寸法に対応したサイズの体外形画像を表示するようにしてもよい。

ところで、上述したように、挿入部は、体腔内においてループ形状となることがある。この場合には、術者はモニタの表示画面上の挿入形状画像から、挿入部がループ形状となったことを認識する。なお、ループ部分における挿入形状画像は、視点手前側の画像部分と視点奥側の画像部分とが重なった表示となる。

しかしながら、モニタ上に表示される挿入形状画像は、ループ部分における視点手前側の画像部分と視点奥側の画像部分とで色の変化が小さいことから、奥行きを感じにくく、挿入部がどのようにループしているかを認識し難いという問題があった。

図２２はこのような問題を解決することが可能な例を示すブロック図である。図２２において図７と同一の構成要素には同一符号を付して説明を省略する。

制御ユニット１００は、交差範囲検出部１０１、奥行き判定部１０２及び視点変更指示部１０３が設けられている。交差範囲検出部１０１は、形状検出部４７からループ形状の検出結果が与えられ、ループ形状部分の交差範囲を検出して、検出結果を視点変更指示部１０３に出力する。また、奥行き判定部１０２は、位置算出部３４から挿入部４ｂの各部についての位置情報が与えられて当該各部の奥行きを判定し、判定結果を視点変更指示部１０３に出力する。

視点変更指示部１０３は、交差範囲検出部１０１の交差範囲の検出結果と奥行き判定部１０２の奥行き判定結果とに基づいて、視点を変更するための制御信号を発生してスコープモデル表示部３６に与えるようになっている。例えば、視点変更指示部１０３は、ループ部分の交差点を拡大表示したり、交差点を画面中央に表示させたりするための制御信号を発生してもよい。

図２３はこの場合において、モニタ５０の表示画面に表示される挿入形状画像の例を示す説明図である。

図２３中の挿入形状画像１１１ａは、視点変更を行っていない挿入形状を示しており、挿入形状を示す画像１１２ａが表示されている。例えば、この画像１１２ａは、患者Ｐの肛門位置を表示画面５０ｂの下端に一致させたものである。なお、図２３中の黒丸印は、視点手前側の挿入部と視点奥側の挿入部との交差点１１３ａを示している。

視点変更指示部１０３は、例えば、この交差点を含む所定範囲を表示画面５０ｂに拡大して表示させる。図２３中の挿入形状画像１１１ｂは、このような拡大表示を行った挿入形状を示しており、挿入形状を示す画像１１２ｂが表示されている。拡大した挿入形状画像１１１ｂでは、交差点１１３ｂ部分が拡大されて見やすくなっており、モニタ上においても、視点手前側の画像と視点奥側の画像とを容易に認識することが可能である。

また、例えば、視点変更指示部１０３は、ループ部分の交差点を表示画面５０ｂの中央に表示させる。図２３中の挿入形状画像１１１ｃは、このような視点変更を行った挿入形状を示しており、挿入形状を示す画像１１２ｃが表示されている。この挿入形状画像１１１ｃでは、交差点１１３ｃ部分が画面中央に配置されて見やすくなっており、モニタ上においても、視点手前側の画像と視点奥側の画像とを容易に認識することが可能である。

このように図２２の装置は、モニタ上に表示される挿入形状画像の交差点部分の視認性を向上させることができ、ループ部分における視点手前側の画像部分と視点奥側の画像部分とを認識し易くなる。これにより、挿入部がどのようにループしているかを認識しやすいという効果が得られる。

図２４はループ部の確認が困難な問題を解決することが可能な他の例を示すブロック図である。図２４において図２２と同一の構成要素には同一符号を付して説明を省略する。

制御ユニット１２０は、視点変更指示部１０３に代えて、マーク画像選択部１２１、画像登録部１２２、マーク画像表示部１２３及びオーバレイ処理部１２４を採用した点が図２２の制御ユニット１００と異なる。

図２４の例は、ループ部の確認を容易にするためのマーク画像を表示するものであり、画像登録部１２２にはこのマーク画像が登録されている。マーク画像選択部１２１は、奥行き判定部１０２の判定結果に従って、画像登録部１２２に登録されているマーク画像から１つ又は複数のマーク画像を選択してマーク画像表示部１２３に出力する。

マーク画像表示部１２３は、モニタ５０の表示画面５０ｂ上にマーク画像を表示するマーク画像表示領域の表示データを生成する。マーク画像表示部１２３は、交差範囲検出部１０１の検出結果が与えられて、ループ部の交差点近傍にマーク画像表示領域を設定するようになっている。

オーバレイ処理部１２４は、入力された表示データに基づいて、モニタ５０の表示画面上に、スコープモデル表示部３６からの挿入形状画像とマーク画像表示領域の画像とを重畳表示させるようになっている。

図２５Ａ及び図２５Ｂはこの場合において、モニタ５０の表示画面に表示される挿入形状画像の例を示す説明図である。

図２５Ａは表示画面５０ｂ上に表示された挿入状態表示画像１２５を示している。挿入状態表示画像１２５には、挿入形状画像１２６が含まれる。更に、挿入状態表示画像１２５中には、マーク画像表示領域１２７が設けられている。なお、図２５Ａでは図面の簡略化のためのマーク画像表示領域１２７中のマーク画像は図示を省略している。

図２５Ｂは、マーク画像表示領域１２７中に表示されるマーク画像の一例を示している。図２５Ｂの例では、３種類のマーク画像を表示した例を示しているが、１つ以上のマーク画像が表示されていればよい。

図２５Ｂ中のマーク画像１２７ａは、分割された横方向に延びる直線画像とこの分割部分に配置された縦方向に延びる直線画像とを含むものである。マーク画像１２７ａは横方向の直線画像が分割されることで、挿入形状画像１２６のうち縦方向に延びる画像部分が視点手前側の画像であり、横方向に延びる画像部分が視点奥側の画像であることを示している。

図２５Ｂ中のマーク画像１２７ｂは、矢印の方向によって視点手前側の画像部分がいずれの方向に延びているかを示すものである。図２５Ｂの例では、マーク画像１２７ｂによって、挿入形状画像１２６のうち縦方向に延びる画像が視点手前側の画像であることを示している。

図２５Ｂ中のマーク画像１２７ｃは、ループを解消する挿入部のねじり方向を示すものである。図２５Ｂの例では、マーク画像１２７ｃによって、挿入部を右回転させることで、挿入形状画像１２６によって示される挿入部４ｂのループが解消されることを示している。

このように図２４の装置は、視認性に優れたマーク画像を利用することで、挿入形状画像の交差点部分におけるいずれの画像部分が視点手前側であるか視点奥側であるかを認識しやすくすることができる。また、図２４の装置では、ループを解消するためのねじり方向を容易に把握できるようにすることもできる。

なお、上記各図に示した挿入形状画像は、輪郭線のみによって表されているが、実際のモニタ上に表示される挿入形状画像は、輪郭線を有している訳ではなく、挿入部の形状に応じた濃淡の画像である。このため、ループ部の交差点の部分が認識し難いことが考えられる。そこで、輪郭線を強調した挿入形状画像をモニタの表示画面上に表示させるようにしてもよい。この輪郭線によって、ループ部の交差点の部分を認識しやすくすることができる。

本発明は、上記各実施形態にそのまま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できる。また、上記各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、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素の幾つかの構成要素を削除してもよい。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よい。

本出願は、２０１６年１２月１９日に日本国に出願された特願２０１６−２４５６３３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、請求の範囲に引用されるものとする。

Claims (17)

1. 被検体に挿入される挿入部と、
   前記挿入部の挿入形状を検出する挿入形状検出部と、
   前記挿入形状を示す挿入形状画像を生成する挿入形状画像生成部と、
   前記被検体の体外形を表す体外形画像を生成する体外形画像生成部と、
   前記挿入形状画像と前記体外形画像とを、表示部の表示画面上に、前記挿入部の前記被検体体腔内における位置関係に対応した位置関係で同時に表示するように制御する表示制御部と
   を具備し、
   前記表示制御部は、前記挿入部の前記被検体体腔内における挿入位置に応じて、前記体外形画像の表示若しくは非表示を切換えるか又は前記体外形画像の種類を切換える
   ことを特徴とする内視鏡挿入形状観測装置。
2. 被検体に挿入される挿入部と、
   前記挿入部の挿入形状を検出する挿入形状検出部と、
   前記挿入形状を示す挿入形状画像を生成する挿入形状画像生成部と、
   前記被検体の体外形を表す体外形画像を生成する体外形画像生成部と、
   前記挿入形状画像と前記体外形画像とを、表示部の表示画面上に、前記挿入部の前記被検体体腔内における位置関係に対応した位置関係で同時に表示するように制御する表示制御部と
   を具備し、
   前記表示制御部は、前記挿入部の前記被検体体腔内において所定の形状になっているか否かに応じて、前記体外形画像の表示若しくは非表示を切換えるか又は前記体外形画像の種類を切換える
   ことを特徴とする内視鏡挿入形状観測装置。
3. 前記表示制御部は、前記被検体の基準位置に相当する前記挿入形状画像の位置と前記被検体の基準位置に相当する前記体外形画像の位置とを前記表示画面上の表示基準位置に一致させる
   ことを特徴とする請求項１に記載の内視鏡挿入形状観測装置。
4. 前記表示制御部は、術者の操作に応じて、前記体外形画像の視点を変更する
   ことを特徴とする請求項１に記載の内視鏡挿入形状観測装置。
5. 前記表示制御部は、術者の操作に応じて、前記体外形画像の前記表示画面上における表示位置を変更する
   ことを特徴とする請求項１に記載の内視鏡挿入形状観測装置。
6. 前記表示制御部は、術者の操作に応じて、前記体外形画像の前記表示画面上における表示の傾きを変更する
   ことを特徴とする請求項１に記載の内視鏡挿入形状観測装置。
7. 前記表示制御部は、術者の操作に応じて、前記体外形画像の前記表示画面上における表示のサイズを変更する
   ことを特徴とする請求項１に記載の内視鏡挿入形状観測装置。
8. 前記体外形画像生成部は、前記被検体の外形輪郭を表す概略的体外形画像と前記被検体体腔内の内臓を含む詳細な体外形画像とを生成可能である
   ことを特徴とする請求項１に記載の内視鏡挿入形状観測装置。
9. 前記体外形画像生成部は、前記挿入部の前記被検体体腔内における挿入長及び挿入形状画像に従って前記体外形画像を変形させる
   ことを特徴とする請求項１に記載の内視鏡挿入形状観測装置。
10. 前記被検体の位置及び向きを判定する姿勢検出部を具備し、
    前記表示制御部は、姿勢検出部の検出結果に基づいて、前記被検体の基準位置に相当する前記挿入形状画像の位置と前記被検体の基準位置に相当する前記体外形画像の位置とを前記表示画面上の表示基準位置に一致させる
    ことを特徴とする請求項１に記載の内視鏡挿入形状観測装置。
11. 前記表示制御部は、姿勢検出部の検出結果に基づいて、前記挿入形状画像又は前記体外形画像のいずれか一方を回転させる
    ことを特徴とする請求項１に記載の内視鏡挿入形状観測装置。
12. 前記体外形画像生成部は、前記被検体の寸法に応じて、前記体外形画像を生成すると共に前記体外形画像のサイズを変更する
    ことを特徴とする請求項１に記載の内視鏡挿入形状観測装置。
13. 前記体外形画像生成部は、前記被検体の体型に応じた複数の体外形画像を備え、前記被検体の体型に応じた前記体外形画像を選択する
    ことを特徴とする請求項１に記載の内視鏡挿入形状観測装置。
14. 前記体外形画像生成部は、前記被検体の体型に応じて、前記体外形画像のサイズを変更する
    ことを特徴とする請求項１に記載の内視鏡挿入形状観測装置。
15. 前記体外形画像生成部は、前記被検体の寸法に応じた複数の体外形画像を備え、前記被検体の寸法に応じた前記体外形画像を選択する
    ことを特徴とする請求項１に記載の内視鏡挿入形状観測装置。
16. 前記表示制御部は、前記挿入形状画像がいずれの方向から見た前記挿入部の挿入形状であるかを示す視点表示を表示する
    ことを特徴とする請求項１に記載の内視鏡挿入形状観測装置。
17. 前記表示制御部は、視点が異なる複数の前記挿入形状画像及び体外形画像を多画面表示する
    ことを特徴とする請求項１に記載の内視鏡挿入形状観測装置。

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