JP6626839B2 - 挿抜支援装置 - Google Patents
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Description
第1の状態判断方法では、複数の検出ポイントの位置関係に基づいて、挿入部203の状態を判定する。
α1≡|ΔX2|/|ΔX1|
α1≡(|ΔX2|+C2)L/(|ΔX1|+C1)M
ここで、C1、C2、L、Mは、任意の実数である。
C1= N1 |ΔX1|≧N1
C2=−N2 |ΔX2|≧N2
=−|ΔX2| |ΔX2|<N2
L=M=1
N1やN2には、例えば、ノイズレベルの標準偏差(σ)の3倍程度の値を設定すればよい。
上述の例では、検出ポイントが2点である場合を示した。しかしながらこれに限らず、検出ポイントの数は、いくつでもよい。検出ポイントの数が増えれば、挿入部203の状態に係るより詳細な情報の取得が可能となる。例えば図14に示すように、検出ポイントが4点あるときは、次のようになる。すなわち、この例では、図14に示すように、挿入部203に4つの検出ポイント605−1,606−1,607−1,608−1が設けられている。時刻t1から時刻t2まで、挿入部203が被検体910に沿って挿入されているとき、時刻t1における4つの検出ポイント605−1,606−1,607−1,608−1の各点から、時刻t2における4つの検出ポイント605−2,606−2,607−2,608−2の各点までの、それぞれの移動量ΔX51,ΔX61,ΔX71,ΔX81は、互いにほぼ等しくなる。
挿入部203の後端側が挿入されているにも関わらず、先端部が停滞する場合、挿入部203が被検体内で座屈している場合に限らず、例えば図17に示すように被検体の湾曲している部分が挿入部203によって変形(伸展)することもある。ここで、図17は、時刻t4における挿入部203の形状と、時刻t4から時間Δtだけ経過した時刻t5の挿入部203の形状とを模式的に示している。このような場合にも、時刻t4における先端部の位置602−4と時刻t5における先端部の位置602−5との差である第2の移動量ΔX23は、時刻t4における後端側の位置604−4と時刻t5における後端側の位置604−5との差である第1の移動量ΔX13よりも小さくなる。すなわち、2つの検出ポイントの移動量の連動具合が低くなる。
第2の状態判断方法では、形状によって特定される特徴的な注目ポイントの変位に基づいて、挿入部203の状態を判定する。
α2≡|ΔXc|/|ΔXd|
α2≡(ΔXc+C2)L/(|ΔXd|+C1)M
ここで、C1、C2、L、Mは、任意の実数である。
C1=−Nd
C2= Nc
L=M=2
N1やN2には、例えば、ノイズレベルの標準偏差(σ)の3倍程度の値を設定すればよい。
注目ポイントは、挿入部203のどのような箇所でもよい。挿入部203の形状に特徴が認められ、注目ポイントを特定できる箇所であればどのような箇所でもよい。例えば図24に示すように、挿入部203を被検体910に挿入して最初に生じる湾曲部分によって特定される第1の注目ポイント617の他に、さらに挿入部203を挿入したときに生じる湾曲部分によって特定される第2の注目ポイント618について解析されてもよい。例えば図25に示すように、挿入部203の挿入に伴って、第1の注目ポイント617の位置は変化せず、第2の注目ポイント618の位置が変化するということもある。第2の状態判断方法によればこのような場合には、後側検出ポイントの移動量ΔX1と第2の注目ポイント618の移動量ΔX2等に基づいて、第1の注目ポイント617では伸展が生じていないが第2の注目ポイント618では伸展が生じているという判定結果が操作支援情報として出力されることになる。
第3の状態判断方法では、注目ポイントの挿入部203における位置の変化に基づいて、挿入部203の状態を判定する。
R≡|ΔSc|/|ΔX1|
R≡(ΔSc+C2)L/(|ΔX1|+C1)M
ここで、C1、C2、L、Mは、任意の実数である。
C1= N1 |ΔX1|≧N1
C2=−Nc |ΔX2|≧Nc
=−|ΔX2| |ΔX2|<Nc
L=M=4
N1やNcには、例えば、ノイズレベルの標準偏差(σ)の3倍程度の値を設定すればよい。
第3の状態判断方法の変形例では、挿入部203の形状の接線方向に関する挿入部203の移動量に基づいて、挿入部203の状態を判定する。特に、注目ポイントにおける接線方向への挿入部203の移動量に基づいて、挿入部203の状態を判定する。
上述の第3の状態判断方法の変形例の説明では、評価に用いられる値を、挿入体における注目ポイントに相当する点の接線方向の動きとして説明したが、接線と垂直な方向の動き、すなわち、挿入部203の横方向への動きとして評価されてもよい。例えば、注目ポイントの挿入部203の接線と垂直な方向への動き量を図40に示すようにΔXcとし、挿入部203の後端側の任意の箇所の注目ポイント、又は、検出ポイントの移動量をΔX1としたときに、横動きBを示す判定式を次式で定義する。
B=|ΔXc|/|ΔX1|
上述の説明では、挿入部203の形状に基づく注目ポイントについて、接線方向の移動を分析する例を示した。注目ポイントに限らず、挿入部203の先端について接線方向の移動が分析されてもよい。先端の接線方向とは、すなわち、挿入部203の先端が向いている方向である。
P=(ΔX2・D)/|ΔX1|
ここで、ΔX2は、先端の変位ベクトルであり、Dは先端方向ベクトルであり「・」は内積を示す。
上述の各状態判断方法は、いずれも自己追従性の程度を評価しているものといえる。2点以上の注目ポイントの移動量に差異がある状態は、当該2点の間で自己追従性が低い箇所が存在している状態であると言い換えることができる。また、ステッキ状態とは、横動きが生じている状態とも言い換えることができ、横動きとは、自己追従性が低い状態であると言い換えることができる。
第1乃至第4の状態判断方法は、組み合わせて用いられ得る。例えば、第1の状態判断方法とその他の状態判断方法とを組み合わせて用いることで、次のような効果が得られる。すなわち、第1の状態判断方法を利用することで、挿入部203に生じている座屈に係る情報を取得することができる。この座屈に由来する変位成分を差し引くことで第2乃至第4の状態判断方法による演算結果の精度が向上し、また、挿入部203で生じている現象がより正確に把握され得る。その他、第1乃至第4の状態判断方法が組み合わせて用いられれば、得られる情報量は何れか1つの方法が用いられる場合よりも増加する。このことは、作成される支援情報の精度を向上させることに効を奏する。
支援情報作成部180は、上述の第1乃至第4の状態判断方法を用いて取得された挿入部203又は被検体910の状態に係る情報を用いて、操作支援情報を作成する。操作支援情報は、ユーザが挿入部203を被検体910に挿入することを支援する情報である。
Claims (9)
- 可撓性を有する挿入体を被検体に挿入及び抜去することを支援する挿抜支援装置であって、
前記挿入体の形状に基づいて、前記挿入体の長手方向の所定部位に設定された少なくとも1つの注目ポイントにおける前記挿入体の接線方向を取得する接線方向取得部と、
前記注目ポイントの移動方向を取得する移動方向取得部と、
前記注目ポイントの第1の変位と前記注目ポイントの前記接線方向の第2の変位とを取得する変位取得部と、
前記注目ポイントの前記第1の変位と前記注目ポイントの前記接線方向の前記第2の変位との関係に基づいて、前記挿入体又は前記被検体の状態を判断する判断部と、を備え、
前記判断部は、前記第1の変位の大きさと前記第2の変位の大きさとの一致度が高い程、前記挿入体は前記被検体に沿って挿入されていると判断する、挿抜支援装置。 - 前記注目ポイントは、前記挿入体の先端であり、
前記第1の変位をΔX1、前記第2の変位をΔx2、前記先端での接線方向単位ベクトルをDとし、
先端進み指標PをP=(ΔX1・D)/|ΔX2|
ここで、ΔX1、ΔX2、Dはベクトル、・はベクトルの内積演算を示す、としたときに、
前記判断部は、前記先端進み指標Pに基づいて自己追従性を判断する、請求項1に記載の挿抜支援装置。 - 前記判断部は、前記先端進み指標Pが1に近いとき前記自己追従性が高いと判断し、前記先端進み指標Pが−1に近いとき前記挿入体がステッキ状態の可能性があると判断する、請求項2に記載の挿抜支援装置。
- 可撓性を有する挿入体を被検体に挿入及び抜去することを支援する挿抜支援装置であって、
前記挿入体の形状に基づいて、前記挿入体の長手方向の所定部位に設定された少なくとも1つの注目ポイントにおける前記挿入体の接線方向を取得する接線方向取得部と、
前記注目ポイントの移動方向を取得する移動方向取得部と、
前記注目ポイントの第1の変位と前記注目ポイントの前記接線方向の第2の変位を取得する変位取得部と、
前記注目ポイントの接線方向に垂直な方向への変位成分である前記第1の変位ΔX1と前記注目ポイントの前記接線方向の第2の変位ΔX2との関係に基づいて、前記挿入体又は前記被検体の状態を判断する判断部と、を備え、
前記判断部は、前記第1の変位の大きさ|ΔX1|と前記第2の変位の大きさ|ΔX2|との比|ΔX1|/|ΔX2|が0に近い程、前記挿入体が前記被検体に沿って挿入されていると判断し、大きくなる程、前記被検体に伸展が生じていると判断する、挿抜支援装置。 - 前記判断部が判断する前記状態は、前記注目ポイントに対応する部分で前記挿入体が前記被検体を伸展させているか否かを含む、請求項1乃至4のいずれか1項に記載の挿抜支援装置。
- 前記判断部が判断する前記状態は、前記挿入体から前記被検体への押圧又は圧迫の状態を含む、請求項1乃至5のいずれか1項に記載の挿抜支援装置。
- 前記挿入体に配置された複数の位置センサをさらに備え、
前記接線方向取得部は、
前記複数の位置センサの検出結果に基づいて、前記挿入体の形状を算出し、
前記挿入体の形状に基づいて、前記接線方向を算出し、
前記移動方向取得部は、前記複数の位置センサの検出結果に基づいて、前記移動方向を取得する
請求項1乃至6のいずれか1項に記載の挿抜支援装置。 - 前記被検体の挿入口に配置されるように構成された前記挿入体の挿入量を検出する挿入量センサと、
前記挿入体の形状の情報を取得する形状センサと
をさらに備え、
前記接線方向取得部は、
前記形状センサの検出結果に基づいて、前記挿入体の形状を算出し、
前記挿入体の形状に基づいて、前記接線方向を算出し、
前記移動方向取得部は、
前記挿入体の形状と前記挿入量とに基づいて、前記移動方向を取得する、
請求項1乃至6のいずれか1項に記載の挿抜支援装置。 - 前記挿入体に配置された位置センサと、
前記挿入体の形状の情報を取得する形状センサと
をさらに備え、
前記接線方向取得部は、
前記形状センサの検出結果に基づいて、前記挿入体の形状を算出し、
前記挿入体の形状に基づいて、前記接線方向を算出し、
前記移動方向取得部は、
前記挿入体の形状と前記位置センサの出力とに基づいて、前記移動方向を取得する、 請求項1乃至6のいずれか1項に記載の挿抜支援装置。
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