JP6429618B2 - 内視鏡挿入形状観測装置 - Google Patents

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、内視鏡画像では、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ソースコイルと、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、本件出願人が先に出願した特許文献１乃至３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。

内視鏡挿入形状観測装置の受信アンテナは、挿入部内のソースコイルからの磁界を高精度で検出するために、被検体の近傍に配置する必要がある。このため、スタンドに取り付けてベッドサイドに配置したり、アタッチメントを用いてベッドのレールに取り付けて使用されることが一般的である。いずれの場合にも、受信アンテナは、術者の妨げとならないようベッドを挟んで術者の対面側に配置されることが一般的である。また、内視鏡挿入形状観測装置は、術者と受信アンテナとの位置の相違を考慮して、モニタ上に表示する挿入部の画像を、受信アンテナの受信面に対して所定の角度だけ回転させて表示させることが可能に構成されている。

特開２０００−１３５１９８号公報 特開２００５−８７７７２号公報 特開２０００−８３８８９号公報

しかしながら、術者の対面側のベッドサイドには、通常介助者が配置されることが多く、受信アンテナ及び受信アンテナに接続される接続ケーブルによって介助者の動線が妨げられてしまう。

また、術者は、挿入部の挿入形状を確認する場合には、一旦被検体から目を離し、内視鏡挿入形状表示装置のモニタに目を移さなければならず、挿入形状の確認のために挿入部の挿入作業が妨げられてしまう。さらに、モニタ上に表示する挿入部の画像を受信アンテナの受信面に対して所定の角度だけ回転させて表示させることは可能ではあるが、術者の立ち位置は随時変るため、術者の視点に沿った挿入形状画像を常に表示させることは困難である。従って、術者はモニタ上の画像と自分の視線方向とを考慮して、挿入部が被検体内でどのように湾曲して配置されているかを判断しなければならず、挿入形状を直感的に把握しにくいという問題がある。術者が簡単に挿入形状を把握できないことによって、挿入部の挿入操作や用手圧迫等の処置に手間取ってしまうことも考えられる。

本発明は、介助者の動線を妨げることなく、術者が観察しやすく且つ挿入形状を術者に直感的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。

本発明に係る内視鏡挿入形状観測装置は、内視鏡挿入部に設けられた、前記内視鏡挿入部に所定の間隔で設けられた複数の送信コイルを有する送信信号発生部からの送信信号を受信する受信部と、前記受信部の受信信号に基づいて被検体に挿入された前記内視鏡挿入部の挿入形状画像を生成する挿入形状画像生成部と、前記挿入形状画像を表示する表示画面を有し、前記表示画面の裏側に前記受信部が一体的に設けられる表示部と、を具備し、前記受信部は、前記複数の送信コイルによって発生する磁界をそれぞれ検出する複数の受信コイルを有し、前記複数の受信コイルは、所定の平面上に配置され、前記挿入形状画像生成部は、前記所定の平面を基準として前記挿入形状画像を生成する。

本発明によれば、介助者の動線を妨げることなく、術者が観察しやすく且つ挿入形状を術者に直感的に把握させることができるという効果を有する。

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。 図１中の挿入部４ｂに挿入されたプローブ２１の具体的な構成を示すブロック図。 図１中の制御ユニット１０の具体的な構成を示すブロック図。 図１中の受信・表示ユニット７の構成を説明するための説明図。 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されている状態を示す説明図。 図６に対応して受信・表示ユニット７の配置を示す説明図。 図７に対応して受信・表示ユニット７の表示を示す説明図。 第２の実施の形態において採用される受信・表示ユニットを示す説明図。 第２の実施の形態において採用される制御ユニットを示すブロック図。 離間位置での観察の様子を示す説明図。 近接位置での観察の様子を示す説明図。

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２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。

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、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１では、これらの光源装置１１及びプロセッサ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。

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、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プロセッサ１２に出力する。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、モニタ５の画面上に被検体の内視鏡画像が表示される。

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に設けられた図示しない湾曲ノブ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・表示ユニット７とによって構成される。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・表示ユニット７は、ケーブル８ｃによって制御ユニット１０に接続されており、ケーブル８ｃの長さの範囲内ではいずれの位置にも移動させることが可能である。

図２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２では、術者Ｏが医療用トロリー９上のプロセッサ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を把持している様子を示している。また、図２では医療用トロリー９上の制御ユニット１０にケーブル８ｃによって接続された受信・表示ユニット７を術者Ｏが手で支持している状態を示している。なお、受信・表示ユニット７の非使用時には、受信・表示ユニット７を医療用トロリー９の最上段トレイ９ａに載置しておいたり、側面の図示しないフックに引っ掛けて保管することができるようになっている。これにより、医療用トロリー９を移動させる際にも受信・表示ユニット７と制御ユニット１０とをケーブル８ｃによって接続したままでの移動が可能であり、ケーブル８ｃの着脱作業は不要である。なお、受信・表示ユニット7は、術者以外の例えば介助者が把持してもよいし、スタンド等に固定して使用してもよい。必要に応じてスタンドは可動式にしてもよい。

本実施の形態においては、受信・表示ユニット７は、アンテナユニット４９とモニタ４２とを含む。制御ユニット１０とプローブ２１及び受信・表示ユニット７とは、それぞれケーブル４ｃ，８ｃを介して相互に接続されており、プローブ２１及び受信・表示ユニット７は、制御ユニット１０によって駆動が制御される。プローブ２１は、後述するように、挿入部４ｂの体内における挿入位置に応じた磁界を伴う電磁波を周囲に放射し、受信・表示ユニット７はプローブ２１が放射した磁界を検出して検出結果を制御ユニット１０に送信する。これにより、制御ユニット１０は挿入部４ｂの挿入形状を求めて、挿入形状に応じた画像（挿入形状画像）生成してケーブル８ｃを介して受信・表示ユニット７に出力する。受信・表示ユニット７のモニタ４２は入力された挿入形状画像を画面上に表示するようになっている。

本実施の形態においては、後述するように、受信・表示ユニット７には把手８ｂ（図５参照）が設けられており、術者は把手８ｂを把持して受信・表示ユニット７の配置を適宜変更することができるようになっている。例えば、術者は図２に示すように、受信・表示ユニット７を、自分と被検体Ｐとの間に被検体Ｐに対向させて配置することができる。制御ユニット１０は、このような受信・表示ユニット７の配置位置及び向きに応じた挿入形状画像を生成することになる。

例えば、術者が受信・表示ユニット７をおおよそ自分の目と被検体Ｐとの間に配置するようにした場合には、術者の視線に対応した挿入形状画像が得られるようになっており、術者の立ち位置に拘わらず、常に術者の視線に対応した挿入形状画像を表示させることができる。これにより、術者は、被検体Ｐの体内における挿入部４ｂの形状を直感的に把握することが可能となる。しかも、受信・表示ユニット７のモニタ４２は、術者と被検体Ｐとの間に配置されており、術者は目を被検体Ｐから殆どそらすことなく、挿入形状画像の観察が可能である。

次に、図３乃至図５を参照して内視鏡挿入形状観測装置３の各部の具体的な構成について説明する。図３及び図４はそれぞれ図１中の挿入部４ｂに挿入されたプローブ２１及び制御ユニット１０の具体的な構成を示すブロック図である。

図４に示す制御ユニット１０の制御部３１は、例えばＣＰＵ等の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推定アルゴリズムにおいて用いるデータ等も記憶されている。

制御部３１は、ソースコイル制御部３２を制御する。ソースコイル制御部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において発生させる磁界の元となる波形データ及びクロックを生成する。ソースコイル制御部３２は、プローブ２１用の波形データ及びクロックをソースコイル駆動部３３に与える。ソースコイル駆動部３３は、プローブ２１を駆動するための信号を発生してＩ／Ｆ３４を介して出力するようになっている。

例えば、ソースコイル駆動部３３は、波形データをデジタル／アナログ変換するＤ／Ａ変換器、ローパスフィルタ（以下、ＬＰＦという）や定電流変換回路等によって構成してもよい。例えばソースコイル駆動部３３は、ソースコイル制御部３２からの波形データに基づく定電流の正弦波をプローブ２１に供給するものであってもよい。

後述するように、プローブ２１には複数のコイルが設けられている。ソースコイル駆動部３３は、プローブ２１の各コイル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。プローブ２１の各コイルへの正弦波の振り分けは、制御部３１によって制御されるようになっている。即ち、制御部３１において、プローブ２１のいずれのコイルに正弦波を供給するかを制御することができる。

プローブ２１は、図３に示すように、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。

各送信コイル２４は、Ｉ／Ｆ２５を介して制御ユニット１０のＩ／Ｆ３４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、例えば数十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の制御部３１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ができる。

図５は受信・表示ユニット７の構成を説明するための説明図である。図５（ａ）は受信・表示ユニット７の第１の面４１ａ側から見た構成を示すものであり、図５（ｂ）は受信・表示ユニット７の第２の面４１ｂ側から見た構成を示すものである。図５において、受信・表示ユニット７は、本体部８ａ及び把手８ｂによって構成されている。本体部８ａは第１の面４１ａにモニタ４２の表示画面が配置された筐体である。本体部８ａの第２の面４１ｂは、第１の面４１ａに対向する面である。本体部８ａの底面には把手８ｂが固定されている。把手８ｂは術者の手によって把持可能な形状及びサイズに構成されており、例えば円柱形状を有する。

本体部８ａにはケーブル８ｃに接続される２つの端子４３ａ，４３ｂが設けられている。端子４３ａはＩ／Ｆ４４ａに接続されており、ケーブル８ｃを介して伝送された制御ユニット１０のＩ／Ｆ４０からの信号をＩ／Ｆ４４ａに与える。また、端子４３ｂはＩ／Ｆ４４ｂに接続されており、Ｉ／Ｆ４４ｂの出力は、端子４３ｂ及びケーブル８ｃを介して制御ユニット１０のＩ／Ｆ３５に供給されるようになっている。

図５に示すように、本体部８ａには、モニタ４２の表示画面が設けられている第１の面４１ａに対向する第２の面４１ｂ側、即ち、モニタ４２の表示画面の裏側に、アンテナユニット４９を構成するコイルブロック４５ａ〜４５ｄ（以下、個々を区別する必要がない場合には単にコイルブロック４５という）が設けられている。なお、図５では４個のコイルブロック４５ａ〜４５ｄを用いる例を示しているが、コイルブロック４５の数は適宜変更可能であり、コイルブロック４５の位置を結ぶ線によって平面を形成可能な３個以上であればよい。即ち、コイルブロック４５は所定の平面（以下、受信アンテナ面という）上に配置される。例えば、複数のコイルブロック４５を正多角形の頂点の位置に配置するようにしてもよい。図５では４個のコイルブロック４５を用いる例を示しており、この場合には、正四角形の略頂点の位置にコイルブロック４５が配置される。

コイルブロック４５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２又は３個のセンスコイル４６によって構成され、各センスコイル４６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４５は、所定周期で変化する磁界を減衰なく受信するために最適な巻き数及びインピーダンスに構成されており、発生している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ようになっている。コイルブロック４５は、周囲の磁界の大きさの検出結果をＩ／Ｆ４４ｂを介して出力する。Ｉ／Ｆ４４ｂは、コイルブロック４５の検出結果を制御ユニット１０のＩ／Ｆ３５に出力する。

図５の例では４つのコイルブロック４５を用いた例を示しており、合計１２個のセンスコイル４６の出力が制御ユニット１０のＩ／Ｆ３５から信号検出部３６に与えられる。信号検出部３６は、入力された信号に対して所定の信号処理を施した後ソースコイル位置解析部３７に出力する。コイルブロック４５において発生した起電圧は、極めて微弱である。そこで、信号検出部３６は、例えばＬＰＦ、増幅器、Ａ／Ｄ変換器等によって構成して、入力信号から必要な信号以外（外乱ノイズ）を除去し、増幅した後デジタル信号に変換してソースコイル位置解析部３７に供給するものであってもよい。

ソースコイル位置解析部３７は、例えばＤＳＰによって構成されており、公知の位置推定アルゴリズムに基づいて、Ｉ／Ｆ３５を介して受信した信号から、各送信コイル２４のコイルブロック４５に対する位置座標を算出する。ソースコイル位置解析部３７による位置座標の算出結果は制御部３１を介して挿入形状画像生成部３８に供給される。挿入形状画像生成部３８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。

挿入形状画像生成部３８が生成した挿入形状画像は、表示制御部３９に与えられる。表示制御部３９は、挿入形状画像生成部３８によって生成された挿入形状画像をモニタ４２に表示させるための表示データを生成してＩ／Ｆ４０を介して受信・表示ユニット７に出力するようになっている。

Ｉ／Ｆ４０からの表示データは、受信・表示ユニット７の端子４３ａを介してＩ／Ｆ４４ａに与えられる。Ｉ／Ｆ４４ａは、入力された表示データをモニタ４２に与える。モニタ４２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とコイルブロック４５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。図５（ａ）はモニタ４２の表示画面上に、挿入形状画像４７が表示されていることを示している。

ソースコイル位置解析部３７は、受信・表示ユニット７の１つのコイルブロック４５によって、当該コイルブロック４５に対する各送信コイル２４−１，２４−２，…の相対的な３次元位置を求めることができ、これにより挿入形状画像を生成することが可能である。即ち、ソースコイル位置解析部３７によって、当該コイルブロック４５を座標原点として、各送信コイル２４−１，２４−２，…の各３次元位置座標が算出されることになる。更に、コイルブロック４５を正多角形の頂点に配置することで、ソースコイル位置解析部３７は、当該正多角形によって形成される受信アンテナ面を基準として、各送信コイル２４−１，２４−２，…の各３次元位置座標を算出することができる。

例えば、コイルブロック４５を受信・表示ユニット７の第２の面４１ｂに平行な面を形成する四角形の頂点の位置に配置してもよい。この場合には、受信・表示ユニット７の第２の面４１ｂを基準として、各送信コイル２４−１，２４−２，…の各３次元位置座標が算出されて、挿入形状画像が生成されることになる。なお、受信・表示ユニット７の第１及び第２の面４１ａ，４１ｂとモニタ４２の表示画面とは相互に比較的近接した位置において略平行に設けられており、受信アンテナ面もこれらの面と近接して平行であるので、挿入形状画像は、第１及び第２の面４１ａ，４１ｂ及びモニタ４２の表示画面を基準に生成されているとも言える。

本実施の形態においては、術者は、把手８ｂを把持して、受信・表示ユニット７を、第１及び第２の面４１ａ，４１ｂが視線に垂直な面に平行となるように配置することができる。従って、この場合には、ソースコイル位置解析部３７は、術者の視線に垂直な面を基準に各送信コイル２４−１，２４−２，…の各３次元位置座標を算出して挿入形状画像を生成することになる。即ち、挿入部４ｂが挿入されている被検体Ｐの腹部に第２の面４１ｂが向かうように術者が受信・表示ユニット７を支持している場合には、モニタ４２の表示画面には、術者目線の挿入形状画像がモニタ４２の表示画面に表示されることになる。

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６乃至図８を参照して説明する。図６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が挿入されている状態を示す説明図であり、図６（ａ）は上方から見た平面を示し、図６（ｂ）は被検体Ｐの背中側から見た側面を示し、図６（ｃ）は被検体Ｐの頭部側から見た正面を示している。図７は図６に対応して受信・表示ユニット７の配置を示す説明図であり、図７（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ図６（ａ）〜（ｃ）に対応する。また、図８は図７に対応して受信・表示ユニット７の表示を示す説明図であり、図８（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ図７（ａ）〜（ｃ）に対応する。

術者等は、ベッド６に横たわった被検体Ｐの肛門から内視鏡４の挿入部４ｂを挿入する。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、ソースコイル制御部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。ソースコイル駆動部３３は、ソースコイル制御部３２に制御されて高周波信号を発生して、Ｉ／Ｆ３４を介してプローブ２１の各送信コイル２４−１，２４−２，…に所定のタイミングで高周波信号を供給する。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・表示ユニット７の各コイルブロック４５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Ｉ／Ｆ３５を介して信号検出部３６に取り込まれる。

本実施の形態においては、術者は、図２に示すように、受信・表示ユニット７の把手８ｂを把持し、受信・表示ユニット７の第１の面４１ａ側、即ち、モニタ４２の表示画面側を手前に向け、受信・表示ユニット７の第２の面４１ｂを、挿入形状を観察したい部位に対向させるように支持する。

ソースコイル位置解析部３７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４５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。

この位置座標は挿入形状画像生成部３８に供給され、挿入形状画像生成部３８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。挿入形状画像生成部３８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ことができる。

ソースコイル位置解析部３７は、挿入形状画像の生成に際して、コイルブロック４５の配置位置を頂点とする正多角形によって形成される受信アンテナ面を基準として、各送信コイル２４−１，２４−２，…の各３次元位置座標を算出する。従って、挿入形状画像は、受信・表示ユニット７の第１及び第２の面４１ａ，４１ｂ、即ち、略モニタ４２の表示画面の位置及び向きを基準とした形状に生成される。

挿入形状画像生成部３８は、生成した挿入形状画像を表示制御部３９に与える。表示制御部３９は、挿入形状画像に基づく表示データを生成して、Ｉ／Ｆ４０を介して受信・表示ユニット７に出力する。受信・表示ユニット７のモニタ４２は、Ｉ／Ｆ４４ａを介して表示データを取込み、画面上に挿入形状画像を表示する。

術者は、図２に示すように、挿入形状を観察したい部位に向けた視線に近傍の位置で、受信・表示ユニット７の第１及び第２の面４１ａ，４１ｂが視線に略垂直な面となるように受信・表示ユニット７を支持することができる。従って、この場合には、受信・表示ユニット７のモニタ４２の表示画面上には、おおよそ術者の視点から見た挿入部４ｂの挿入形状が表示される。

受信・表示ユニット７はケーブル８ｃによって制御ユニット１０に接続されているだけであり、術者は、自分の位置を変える場合でも、挿入形状を観察したい部位に向けた視線に近傍の位置で、第１及び第２の面４１ａ，４１ｂが視線に略垂直な面となるように受信・表示ユニット７を支持することができる。従って、受信・表示ユニット７のモニタ４２の表示画面上には、常におおよそ術者の視点から見た挿入部４ｂの挿入形状を表示させることができる。

図６乃至図８は受信・表示ユニット７の配置とモニタ４２に表示される挿入形状画像との関係を説明するためのものである。図７（ａ）〜（ｃ）の符号７ａ〜７ｅは、それぞれ相互に異なる位置及び向きに配置された受信・表示ユニット７を示している。

図７（ａ）〜（ｃ）の符号７ａは被検体Ｐの腹部の真上において第１及び第２の面４１ａ，４１ｂが水平となるように受信・表示ユニット７を配置したことを示している。この場合には、被検体Ｐに挿入された挿入部４ｂを、図６（ａ）に示すように上方から見た場合と同様の表示が行われることになる。図８（ａ）はこの場合の表示を示しており、モニタ４２の表示画面上には、挿入部４ｂに対応する挿入形状画像４７ａが表示される。

図７（ａ）〜（ｃ）の符号７ｂは被検体Ｐの背中側において第１及び第２の面４１ａ，４１ｂが垂直となるように受信・表示ユニット７を配置したことを示している。この場合には、被検体Ｐに挿入された挿入部４ｂを、図６（ｂ）に示すように側方から見た場合と同様の表示が行われることになる。図８（ｂ）はこの場合の表示を示しており、モニタ４２の表示画面上には、挿入部４ｂに対応する挿入形状画像４７ｂが表示される。

図７（ａ）〜（ｃ）の符号７ｃは被検体Ｐの背中側上方の斜め４５度の位置において第１及び第２の面４１ａ，４１ｂが斜め４５度に傾斜するように受信・表示ユニット７を配置したことを示している。この場合には、被検体Ｐに挿入された挿入部４ｂを、被検体Ｐの背中側斜め４５度上方の位置から見た場合と同様の表示が行われることになる。図８（ｃ）はこの場合の表示を示しており、モニタ４２の表示画面上には、当該視点から見た場合の挿入部４ｂに対応する挿入形状画像４７ｃが表示される。

図７（ａ）〜（ｃ）の符号７ｄは被検体Ｐの足元のベッド６上に第１及び第２の面４１ａ，４１ｂを水平にして受信・表示ユニット７を載置したことを示している。この場合には、コイルブロック４５による正多角形によって形成される受信アンテナ面は被検体Ｐに挿入された挿入部４ｂ側を全く向いていないので、挿入形状画像は生成されない。なお、この場合には、図８（ｄ）に示すように、挿入形状画像生成部３８は、有効な挿入形状画像を生成することができなかったことを示す表示４８を表示させてもよい。

また、図７（ａ）〜（ｃ）の符号７ｅは被検体Ｐの頭部側において第１及び第２の面４１ａ，４１ｂが被検体Ｐ側を向いて水平となるように受信・表示ユニット７を配置したことを示している。この場合にも、挿入形状画像生成部３８は、有効な挿入形状画像を生成することができないので、図８（ｅ）に示すように、有効な挿入形状画像を生成することができなかったことを示す表示４８を表示させてもよい。

なお、挿入形状画像生成部３８は、１つのコイルブロック４５の検出結果に基づいて挿入形状画像を生成することができるので、受信・表示ユニット７の第１及び第２の面４１ａ，４１ｂの向き（法線方向）が被検体Ｐの観測したい部位を向いていない場合でも、第１及び第２の面４１ａ，４１ｂの向きによっては、有効な挿入形状画像を生成することができる場合がある。従って、術者は、第１及び第２の面４１ａ，４１ｂの向き（法線方向）を被検体Ｐの観測したい部位に正確に向ける必要はなく、おおよそ自分の視線に沿っ方向で作業に邪魔にならない位置に受信・表示ユニット７を配置すればよい。

このように本実施の形態においては、受信用のアンテナとモニタとを備えた受信・表示ユニットは、移動自在であって、自由な位置及び向きに配置することができる。例えば、挿入形状の観測時には、受信・表示ユニットを、術者と被検体との間に配置すれば、受信アンテナやモニタ等によって術者の対面側のベッドサイドに通常位置する介助者等の動線が妨げることはない。また、例えば、被検体の観測したい部位を見る術者の視線に沿った位置であって、受信・表示ユニット中のアンテナブロックによる正多角形により形成される受信アンテナ面が観測したい部位に向くように配置した場合には、術者目線の挿入形状画像を表示させることができる。これにより、術者は挿入形状を直感的に把握することが可能である。しかも、受信アンテナ面に略平行に表示画面が設けられており、術者は挿入形状の確認に際し、殆ど被検体から目を離す必要はなく、挿入部の挿入作業の作業性を向上させることができる。さらに、受信・表示ユニットの位置及び方向は術者が自由に変更できるので、より立体的な情報も容易に得ることができる。また、例えば用手圧迫の際には、圧迫が必要な箇所と方向の特定が容易になると共に、圧迫中の内視鏡挿入形状の変化も様々な方向から観察できるため、スムーズかつ効率的な用手圧迫が可能になる。

（第２の実施の形態）
図９及び図１０は本発明の第２の実施の形態に係り、図９は第２の実施の形態において採用される受信・表示ユニットを示す説明図であり、図１０は第２の実施の形態において採用される制御ユニットを示すブロック図である。図９及び図１０においてそれぞれ図５及び図４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。また、本実施の形態においては、医療システムの全体構成及びプローブ２１の構成は、図１及び図３と同様であり、説明を省略する。

本実施の形態は、受信・表示ユニット５０と挿入部４ｂとの距離に応じて挿入形状画像を拡大又は縮小させて表示するものである。

図９において、受信・表示ユニット５０は、距離を測定する距離センサ５２及びスイッチ５３を付加した本体部５１を備えた点が図５の受信・表示ユニット７と異なる。受信・表示ユニット５０の第２の面４１ｂ、即ち、モニタ４２の表示画面が配置される第１の面４１ａの反対側の面には、距離センサ５２が設けられている。距離センサ５２は、例えば、赤外線距離センサー等によって構成されており、第２の面４１ｂを被検体Ｐに向けることによって、被検体Ｐの体表面との間の距離を計測可能である。距離センサ５２は、被検体Ｐとの間の距離を計測し、計測結果をＩ／Ｆ４４ｂを介して制御ユニット６０のＩ／Ｆ３５に出力するようになっている。なお、受信・表示ユニット５０と被検体Ｐとの間の距離を計測可能であれば、距離センサ５２はいずれの位置に設けられていてもよい。

なお、図９の例では、各コイルブロック４５の近傍に計４個の距離センサ５２を取り付けた構成を示しているが、例えば第２の面４１ｂの中央に１個の距離センサ５２を配置する構成でもよく、また、第２の面４１ｂの上下に各１個ずつの計２個配置する構成でもよく、また、第２の面４１ｂの対角に各１個ずつの計2個配置する構成でもよい。なお、３個以上の距離センサ５２を用いる場合には、全ての距離センサ５２がその数に応じた略正多角形の頂点に位置するように配置した方がよい。

図１０において、制御ユニット６０は、距離センサ距離解析部６１及び挿入形状画像サイズ調整部６２を付加した点が図４の制御ユニット１０と異なる。信号検出部３６は、Ｉ／Ｆ３５によって取り込まれた信号のうちセンスコイル４６の出力に基づく信号をソースコイル位置解析部３７に与え、距離センサ５２の出力に基づく信号を距離センサ距離解析部６１に与えるようになっている。

距離センサ距離解析部６１は、距離センサ５２の出力に基づいて、被検体Ｐと距離センサ５２までの距離（第２の面４１ｂとの間の距離）を解析して、解析結果を制御部３１を介して挿入形状画像サイズ調整部６２に出力する。挿入形状画像サイズ調整部６２は、距離センサ距離解析部６１の解析結果に基づいて、挿入形状画像生成部３８が生成した挿入形状画像の拡大縮小倍率を決定して、決定した倍率を表示制御部３９に出力する。表示制御部３９は、挿入形状画像生成部３８が生成した挿入形状画像を、挿入形状画像サイズ調整部６２が決定した倍率に従って拡大又は縮小表示するための表示データを生成して、Ｉ／Ｆ４０を介してモニタ４２に出力する。

なお、図１０の例では、挿入形状画像サイズ調整部６２が被検体Ｐまでの距離に応じて拡大縮小倍率を決定する例を説明したが、拡大縮小倍率は所定の倍率に固定しておいてもよく、例えば制御ユニット６０の製造時に予め設定しておいてもよい。また、ユーザ操作によって拡大縮小倍率を制御ユニット６０に登録できるようにしてもよい。この場合には、挿入形状画像サイズ調整部６２は、被検体との距離が所定の範囲になった場合に、予め定められた拡大縮小倍率を表示制御部３９に与えるようにすればよい。

また、図９に示すように、受信・表示ユニット５０にスイッチ５３を設けて、挿入形状画像生成部３８が生成した挿入形状画像をそのまま表示するモードと、距離の解析結果に応じて倍率変更された画像を表示するモードとをスイッチ５３によって切換え可能に構成してもよい。

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１１及び図１２を参照して説明する。図１１及び図１２は第２の実施の形態の動作を説明するための説明図であり、図１１は離間位置での観察の様子を示し、図１２は近接位置での観察の様子を示している。

本実施の形態においても、制御ユニット６０において高周波信号を発生し、プローブ２１の送信コイル２４−１，２４−２，…が高周波信号に基づく磁界を発生し、受信・表示ユニット５０のアンテナユニット４９において送信コイル２４の磁界を検出し、検出結果に基づいて制御ユニット６０が挿入形状画像を生成する動作は第１の実施の形態と同様である。

本実施の形態においては、受信・表示ユニット５０の第２の面４１ｂに設けられた距離センサ５２は、第２の面４１ｂに対向している被検体Ｐまでの距離を計測し、計測結果をＩ／Ｆ４４ｂを介して制御ユニット６０のＩ／Ｆ３５に出力する。信号検出部３６は、Ｉ／Ｆ３５の出力から距離センサ５２の計測結果を抽出して距離センサ距離解析部６１に出力する。距離センサ距離解析部６１は、被検体Ｐと距離センサ５２までの距離を解析して、解析結果を制御部３１を介して挿入形状画像サイズ調整部６２に出力する。

挿入形状画像サイズ調整部６２は、距離センサ距離解析部６１の解析結果に基づく拡大縮小倍率を表示制御部３９に指示する。これにより、表示制御部３９は、挿入形状画像生成部３８が生成した挿入形状画像を、指示された倍率に従って拡大又は縮小表示するための表示データを生成する。この表示データは、Ｉ／Ｆ４０，Ｉ／Ｆ４４ａを介してモニタ４２に供給される。

こうして、モニタ４２の表示画面上には、被検体Ｐと距離センサ５２との間の距離、即ち、被検体Ｐから受信・表示ユニット５０の第２の面４１ｂまでの距離に応じた拡大縮小倍率で挿入形状画像が拡大縮小されて表示される。例えば、挿入形状画像サイズ調整部６２は、被検体Ｐと第２の面４１ｂとの間の距離が所定の距離以上の場合には、挿入形状画像生成部３８が生成した挿入形状画像の全域を表示する拡大縮小率１に設定することもできる。この場合には、挿入形状画像の全域が、モニタ４２の表示画面上に表示される。

図１１はこの場合の例を示しており、術者Ｏが受信・表示ユニット５０を把持して、破線にて示す近接位置から、被検体Ｐとの距離が比較的遠い離間位置に位置させた場合の受信・表示ユニット５０を符号５０ａにて示している。この場合には、受信・表示ユニット５０のモニタ４２には、挿入形状画像の全域の画像５５ａが表示されている。

ところで、術者Ｏは、挿入部４ｂの一部における挿入状態の確認を容易とするために、挿入形状画像の一部の領域を拡大表示させたい場合がある。この場合には、術者Ｏは、図１２に示すように、受信・表示ユニット５０を把持して、破線にて示す離間位置から、被検体Ｐとの距離が比較的近い近接位置に位置させる。図１２の符号５０ｂは近接位置における受信・表示ユニット５０を示している。この場合には、受信・表示ユニット５０のモニタ４２には、挿入形状画像の一部が拡大された画像５５ｂが表示される。

なお、この場合における拡大倍率は、挿入形状画像サイズ調整部６２が、距離センサ距離解析部６１の解析結果に基づいて決定する。また、拡大表示する領域は、送信コイル２４とセンスコイル４６との相対的な位置関係に応じて決定される。術者Ｏが第２の面４１ｂに平行な方向に受信・表示ユニット５０を移動させることで、拡大表示する領域を変化させることができ、術者は任意の位置の挿入形状をモニタ４２の表示画面に表示させることができる。なお、画面中央を基準に挿入形状画像を拡大するようにしてもよい。

このように本実施の形態においては、距離センサを設け、距離センサの計測結果に応じて表示する挿入形状画像を拡大縮小しており、術者は受信・表示ユニットを被検体に近づけたり離したりする操作によって、観察したい部位を拡大縮小表示させることができる。これにより、術者は、観察したい部位における内視鏡挿入形状を、より詳細に把握することができる。例えば、被検体の体腔内で挿入部がたわんで先進しなくなった場合、術者は受信・表示ユニットを被検体に近接させるという簡単な操作によって挿入部の特定位置を拡大することができる。これにより、たわみが生じている挿入部の位置の特定が容易となり、例えば用手圧迫等の手技を効率的に行うことが可能となる。

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。

１…医療システム、２…内視鏡装置、３…内視鏡挿入形状観測装置、４…内視鏡、４ｂ…挿入部、５，４２…モニタ、６…ベッド、７…受信・表示ユニット、８ａ…本体部、８ｂ…把手、１０…制御ユニット、１２…プロセッサ、４９…アンテナユニット。

Claims (5)

1. 内視鏡挿入部に設けられた、前記内視鏡挿入部に所定の間隔で設けられた複数の送信コイルを有する送信信号発生部からの送信信号を受信する受信部と、
   前記受信部の受信信号に基づいて被検体に挿入された前記内視鏡挿入部の挿入形状画像を生成する挿入形状画像生成部と、
   前記挿入形状画像を表示する表示画面を有し、前記表示画面の裏側に前記受信部が一体的に設けられる表示部と、
   を具備し、
   前記受信部は、前記複数の送信コイルによって発生する磁界をそれぞれ検出する複数の受信コイルを有し、
   前記複数の受信コイルは、所定の平面上に配置され、
   前記挿入形状画像生成部は、前記所定の平面を基準として前記挿入形状画像を生成する
   ことを特徴とする内視鏡挿入形状観測装置。
2. 前記受信部及び表示部が一体的に取り付けられる本体部と、
   前記本体部に取り付けられる把持部と
   を具備した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。
3. 前記所定の平面は、前記表示画面に略平行であり、
   前記挿入形状画像生成部は、術者の視点と前記送信信号発生部との間に前記表示画面を配置した場合には、前記術者目線の挿入形状画像を前記表示画面上に表示させる
   ことを特徴とする請求項２に記載の内視鏡挿入形状観測装置。
4. 前記受信部と前記被検体との間の距離を計測する距離計測部と、
   前記距離計測部の計測結果に応じて前記挿入形状画像の拡大縮小率を変化させた画像を前記表示画面上に表示させる画像サイズ変更部と
   を具備したことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１つに記載の内視鏡挿入形状観測装置。
5. 前記距離計測部は、前記受信部に設けられる
   ことを特徴とする請求項４に記載の内視鏡挿入形状観測装置。

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