WO2014065154A1 - 表示装置、医用装置、表示方法、およびプログラム - Google Patents

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    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
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    • G01B11/24—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
    • G01B11/25—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures by projecting a pattern, e.g. one or more lines, moiré fringes on the object
    • G01B11/254—Projection of a pattern, viewing through a pattern, e.g. moiré
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T11/00—Two-dimensional [2D] image generation
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
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    • H04N23/60—Control of cameras or camera modules
    • H04N23/63—Control of cameras or camera modules by using electronic viewfinders
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T2210/00—Indexing scheme for image generation or computer graphics
    • G06T2210/41—Medical

Definitions

  • the present invention relates to a display device for displaying an endoscopic image, a medical device having the display device, a display method for displaying an endoscopic image, and a program used for the display device.
  • a first aspect of the present invention is a display device that displays an endoscopic image obtained by an endoscope that observes an object, Projecting means for projecting the coordinate axis set for the object onto the endoscopic image;
  • the display device includes a display unit that displays the endoscopic image and the coordinate axes projected onto the endoscopic image.
  • a second aspect of the present invention is a medical device having the display device according to the first aspect.
  • a third aspect of the present invention is a display method for displaying an endoscopic image obtained by an endoscope for observing an object, A projecting step of projecting the coordinate axis set for the object onto the endoscopic image; A display method comprising: a display step of displaying the endoscopic image and the coordinate axes projected onto the endoscopic image.
  • a fourth aspect of the present invention is a program for a display device including a display unit that displays an endoscopic image obtained by an endoscope that observes an object, Projection processing for projecting the coordinate axis set for the object onto the endoscopic image; A display control process for causing the display unit to display the endoscopic image and the coordinate axes projected on the endoscopic image; Is a program for causing a computer to execute.
  • the display unit displays the coordinate axes projected on the endoscopic image. Therefore, the surgeon can easily recognize the correspondence between the part displayed in the endoscopic image and the coordinate axis.
  • FIG. 1 is a schematic view of a magnetic resonance apparatus according to a first embodiment of the present invention.
  • 2 is an explanatory diagram of a structure of an endoscope 30.
  • FIG. FIG. 3 is a view showing a state when a surgical instrument is protruded from the distal end of an endoscope 30. It is explanatory drawing of the vector prescribed
  • FIG. It is a figure which shows surface NV, NU, and UV when the front-end
  • 1 is a view schematically showing a state when an endoscope 30 is inserted into an animal 11.
  • FIG. It is explanatory drawing of an endoscopic image. It is explanatory drawing when displaying an endoscopic image on the display part 10.
  • FIG. 3 is a diagram schematically showing an example of an endoscopic image displayed on a display unit 10.
  • FIG. It is explanatory drawing when displaying the coordinate information of coordinate system CH. It is a figure which shows the mode after projecting coordinate axis AP, RL, and SI on an endoscopic image. It is explanatory drawing when displaying coordinate axis AP, RL, SI, and an endoscopic image on the display part 10.
  • FIG. 3 is a diagram schematically showing an example of an endoscopic image displayed on a display unit 10.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating an example of an endoscopic image displayed on the display unit 10.
  • FIG. 3 is a diagram schematically showing an example of an endoscopic image displayed on a display unit 10.
  • FIG. It is explanatory drawing when displaying only two coordinate axes. It is explanatory drawing when selecting a coordinate axis with a large angle which the vector N makes from three coordinate axes. It is a figure which shows the example which displayed two coordinate axes AP and RL on the endoscopic image. It is the schematic of MR apparatus 200 of the 2nd form. It is explanatory drawing of elevation angle (theta).
  • 4 is a diagram illustrating an example of a display method of an elevation angle ⁇ displayed on the display unit 10.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a method for displaying an azimuth angle ⁇ displayed on the display unit 10.
  • FIG. It is a figure which shows the positional relationship of coordinate system CH and vector N when the azimuth angle (phi) of the front-end
  • FIG. 1 is a view schematically showing a state when an endoscope 30 is inserted into an animal 11.
  • FIG. It is a figure which shows an example of the endoscopic image displayed on the display part 10, and various information. It is explanatory drawing when displaying the target T on the display part 10.
  • FIG. It is explanatory drawing of distance d, (delta), and (DELTA). It is a figure which shows roughly the mode after adjusting the position and direction of the endoscope 30.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating an example of an endoscopic image displayed on a display unit 10.
  • 4 is a diagram illustrating an example of an image displayed on the display unit 10.
  • FIG. It is a figure which shows a mode when an operator sets (delta) to another value.
  • 4 is a diagram illustrating an example of an image displayed on the display unit 10.
  • FIG. 1 is a schematic view of a magnetic resonance apparatus according to a first embodiment of the present invention.
  • a magnetic resonance apparatus (hereinafter referred to as “MR apparatus”, MR: Magnetic Resonance) 100 includes a magnet 2, a table 3, a receiving coil 4, and the like.
  • the magnet 2 has a bore 21.
  • the magnet 2 includes a superconducting coil, a gradient coil, an RF coil, and the like.
  • the superconducting coil applies a static magnetic field
  • the gradient coil applies a gradient magnetic field
  • the RF coil transmits RF pulses.
  • the table 3 has a cradle 3a.
  • the cradle 3a is configured to be able to move into the bore 21.
  • an animal 11 undergoing surgery is laid down.
  • An endoscope 30 is inserted into the animal 11.
  • the surgeons 12 and 13 perform an operation on the animal 11 while operating the endoscope 30.
  • the receiving coil 4 is attached to the animal 11.
  • the reception coil 4 receives a magnetic resonance signal from the animal 11.
  • the MR apparatus 100 further includes a transmitter 5, a gradient magnetic field power source 6, a receiver 7, a control unit 8, an operation unit 9, a display unit 10, and the like.
  • the transmitter 5 supplies current to the RF coil, and the gradient magnetic field power source 6 supplies current to the gradient coil.
  • the receiver 7 performs signal processing such as detection on the signal received from the receiving coil 4.
  • the control unit 8 controls the operation of each unit of the MR apparatus 100 so as to realize various operations of the MR apparatus 100, such as reconstructing an image based on the data received from the receiver 7.
  • the control unit 8 includes a projection unit 81, a selection unit 82, a display control unit 83, and the like.
  • the projecting unit 81 projects the coordinate axes AP, RL, and SI (see, for example, FIG. 6) onto an endoscopic image acquired by the endoscope 30.
  • the selection means 82 selects a coordinate axis to be displayed overlaid on the endoscopic image from among the coordinate axes AP, RL, and SI.
  • the display control unit 83 controls the display unit 10.
  • the control unit 8 is an example constituting the projection unit 81, the selection unit 82, and the display control unit 83, and functions as these units by executing a predetermined program.
  • the operation unit 9 is operated by an operator and inputs various information to the control unit 8.
  • the display unit 10 displays an endoscopic image obtained by the endoscope 30 and the like.
  • a combination of the display unit 10 and the control unit 8 is an example of a display device.
  • the MR apparatus 100 is configured as described above.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram of the structure of the endoscope 30.
  • 2A is an external view of the endoscope 30, and
  • FIG. 2B is a front view of the distal end of the endoscope 30.
  • FIG. 2A is an external view of the endoscope 30.
  • FIG. 2B is a front view of the distal end of the endoscope 30.
  • the endoscope 30 is provided with a light source 31, an optical fiber 32, a magnetic sensor 33, a surgical instrument 34, and the like.
  • the magnetic sensor 33 detects the gradient magnetic field and obtains the position of the tip of the endoscope 30 and the direction of the tip of the endoscope 30.
  • the surgical instrument 34 is an instrument for performing a surgical treatment of the animal 11 and is configured to protrude from the distal end of the endoscope 30.
  • FIG. 3 shows a state where the surgical instrument 34 is protruded from the distal end of the endoscope 30. The operator can cause the surgical instrument 34 to protrude from the distal end of the endoscope 30 in a predetermined direction n by operating the operation unit of the endoscope 30.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram of vectors defined for the endoscope 30.
  • Three vectors N, U, and V are defined at the distal end of the endoscope 30.
  • Vectors N, U, and V are vectors that are orthogonal to each other.
  • the direction of the vector N is set to the protruding direction n (see FIG. 3) of the surgical instrument 34 of the endoscope 30.
  • the vectors N, U and V define three planes NV, NU and UV. These planes NV, NU, and UV are planes defined as follows.
  • Plane NV plane defined by vectors N and V
  • Plane NU plane defined by vectors N and U
  • Plane UV plane defined by vectors U and V
  • the distal end of the endoscope 30 is configured to be able to rotate in the P direction and the Q direction about the vector N as a central axis.
  • FIG. 5 shows the surfaces NV, NU, and UV when the distal end of the endoscope 30 is rotated.
  • the MR apparatus 100 can perform the following scans during surgery. (1) Scan A for acquiring MR image of plane NV (2) Scan B for acquiring MR image of plane NU (3) Scan C for acquiring MR image of surface UV
  • surgeons 12 and 13 arbitrarily select an MR image displayed on the display unit 10 from the MR image acquired by the scan A, the MR image acquired by the scan B, and the MR image acquired by the scan C. You can choose.
  • FIG. 6 is a diagram schematically illustrating a state when the endoscope 30 is inserted into the animal 11.
  • 6A is a diagram showing the positional relationship between the coordinate system CH set for the animal 11 and the vectors N, U, and V of the endoscope 30, and
  • FIG. 6B is a diagram showing FIG. 6A. It is a figure when it sees from the direction of the vector N.
  • FIG. In Figure 6, an example of a case where the rotation angle of the distal end of the endoscope 30 alpha is alpha alpha 0 is shown.
  • a coordinate system CH (coordinate axes AP, RL, and SI) is set for the animal 11.
  • the origins O 1 of the coordinate axes AP, RL, and SI are positioned, for example, at the isocenter of the magnet 2.
  • the magnetic sensor 33 of the endoscope 30 detects a gradient magnetic field.
  • the gradient magnetic field detected by the magnetic sensor 33 is transmitted to the control unit 8.
  • the control unit 8 detects the position of the distal end of the endoscope 30 and the orientation of the distal end of the endoscope 30 based on the gradient magnetic field detected by the magnetic sensor 33. By detecting the position and orientation of the tip of the endoscope 30, the positions and orientations of the vectors N, U, and V can be detected.
  • FIG. 6 (a) and 6 (b) schematically show a part G observed by the endoscope 30.
  • FIG. A site G observed by the endoscope 30 is obtained as an endoscopic image.
  • FIG. 7 is an explanatory diagram of an endoscopic image. As shown in FIG. 7A, the endoscopic image can be obtained as an image when the part G observed by the endoscope 30 is projected onto the surface UV. The vector U defines the upper side of the endoscopic image, and the vector V defines the left side of the endoscopic image.
  • FIG. 8 is an explanatory diagram when an endoscopic image is displayed on the display unit 10.
  • FIG. 9 schematically shows an example of an endoscopic image displayed on the display unit 10. An endoscopic image is displayed on the display unit 10 so that the vector U faces upward regardless of the rotation angle of the distal end of the endoscope 30.
  • the display unit 10 displays coordinate information of the coordinate system CH (coordinate axes AP, RL, and SI) in addition to the endoscopic image.
  • coordinate information of the coordinate system CH coordinate axes AP, RL, and SI
  • FIG. 10 and 11 are explanatory diagrams when displaying the coordinate information of the coordinate system CH.
  • the projection unit 81 (see FIG. 1) translates the vectors N, U, and V so that the origin O 1 of the coordinate system CH is positioned on the extension line of the vector N.
  • FIG. 10B shows a diagram when FIG. 10A is viewed from the direction of the vector N.
  • the projection unit 81 projects the coordinate axes AP, RL, and SI onto the endoscopic image (see FIG. 11).
  • FIG. 11 is a diagram illustrating a state after the coordinate axes AP, RL, and SI are projected onto the endoscopic image.
  • FIG. 11A is a diagram schematically illustrating a state when the coordinate axes AP, RL, and SI are projected onto the endoscopic image
  • FIG. 11B is a view of FIG. It is a figure of time.
  • the operator simply looks at the endoscopic image, and the lower side of the endoscopic image is the P-axis side (abdominal side). It is possible to easily visually recognize that the upper side of the endoscopic image is the A-axis side (back side). Therefore, the surgeon can use the information on the coordinate axes as a judgment material when determining the moving direction of the endoscope, and the burden on the surgeon can be reduced.
  • FIG. 14 shows an example of an endoscopic image displayed on the display unit 10.
  • the endoscopic image includes alphabets “A” and “P” representing the AP axis, alphabets “R” and “L” representing the RL axis, and SI axis.
  • Alphabet “S” and “I” are shown. Therefore, it is possible to make it easier for the operator to see the endoscopic image.
  • FIG. 14B circles surrounding the alphabets “A”, “P”, “R”, “L”, “S”, and “I” are added. By displaying such a circle, it is possible to make it easier for the operator to visually recognize the position of the central portion of the endoscopic image.
  • FIG. 16A shows a view when FIG. 16A is viewed from the direction of the vector N.
  • the coordinate axes AP, RL, and SI are projected onto the endoscopic image (see FIGS. 17 and 18).
  • 17 and 18 are explanatory diagrams when the coordinate axes AP, RL, and SI are projected onto the endoscopic image.
  • the projecting means 81 translates the vectors N, U, and V so that the origin O 1 of the coordinate system CH is positioned on the extension line of the vector N as shown in FIG.
  • FIG. 17B shows a diagram when FIG. 17A is viewed from the direction of the vector N.
  • the projection unit 81 projects the coordinate axes AP, RL, and SI onto the endoscopic image (see FIG. 18).
  • FIG. 18 is a diagram illustrating a state after the coordinate axes AP, RL, and SI are projected onto the endoscopic image.
  • 18A is a diagram schematically showing a state when the coordinate axes AP, RL, and SI are projected onto the endoscopic image
  • FIG. 18B is a diagram of FIG. 18A viewed from the direction of the vector N. It is a figure of time.
  • FIG. 20 schematically shows an example of an endoscopic image displayed on the display unit 10.
  • FIG. 20A shows an example in which no circle is displayed
  • 20B shows an example in which a circle is displayed. Since the coordinate axes AP, RL, and SI are projected on the endoscopic image, the operator simply looks at the endoscopic image, and the lower side of the endoscopic image is on the L-axis side (left half side). In addition, it can be easily visually recognized that the upper side of the endoscopic image is the R-axis side (right half side).
  • all three coordinate axes AP, RL, and SI are displayed in the endoscopic image. However, it is not necessary to display all the three coordinate axes AP, RL, and SI. For example, only two coordinate axes may be displayed. Hereinafter, a case where only two coordinate axes are displayed will be described.
  • FIG. 21 is an explanatory diagram when only two coordinate axes are displayed.
  • the surgeon's line of sight is in the same direction as the vector N. Therefore, the operator knows the position of the distal end of the endoscope 30 more visually than the direction of the coordinate axis having a large angle with the vector N, rather than the direction of the coordinate axis having a small angle with the vector N. It is considered useful information for recognizing. Therefore, from among the three coordinate axes, the coordinate axis having the largest angle with the vector N and the coordinate axis having the second largest angle may be selected, and only the selected coordinate axis may be displayed (see FIG. 22).
  • FIG. 22 is an explanatory diagram when a coordinate axis having a large angle with the vector N is selected from the three coordinate axes.
  • the vectors N, U, and V of the endoscope 30 are translated so that the origin O 1 of the coordinate system CH is positioned on the extension line of the vector N.
  • angles ⁇ 1, ⁇ 2, and ⁇ 3 formed by the vector N and the three coordinate axes AP, RL, and SI are defined.
  • the selection means 82 calculates the angles ⁇ 1, ⁇ 2, and ⁇ 3. Therefore, by comparing the angles ⁇ 1, ⁇ 2, and ⁇ 3, it is possible to select the coordinate axis having the largest angle with the vector N and the second largest coordinate axis. For example, when there is a relationship of ⁇ 1> ⁇ 2> ⁇ 3 between the angles ⁇ 1, ⁇ 2, and ⁇ 3, the coordinate axis that makes the maximum angle with the vector N is AP, and the angle with the vector N is the second The larger coordinate axis is RL. Therefore, the two coordinate axes AP and RL are displayed.
  • FIG. 23 shows an example in which two coordinate axes AP and RL are displayed on the endoscopic image. By displaying only two coordinate axes of the three coordinate axes with respect to the endoscopic image, only the coordinate axes having a high priority in displaying the position of the distal end of the endoscope 30 can be displayed. it can.
  • FIG. 24 is a schematic diagram of an MR apparatus 200 of the second embodiment.
  • the MR apparatus 200 includes a calculation unit 84 that calculates the elevation angle ⁇ of the endoscope 30.
  • Other configurations are the same as those of the first embodiment.
  • the elevation angle ⁇ will be described below.
  • FIG. 25 is an explanatory diagram of the elevation angle ⁇ . Also in obtaining the elevation angle ⁇ , the vectors N, U, and V of the endoscope 30 are translated so that the vector N of the endoscope 30 crosses the origin O 1 of the coordinates, as in the first embodiment.
  • FIG. 25 shows a surface RI defined by the SI axis and the RL axis.
  • the elevation angle ⁇ is defined as the angle formed between the vector N and the projection component N0 of the vector N onto the surface RI.
  • the elevation angle ⁇ is displayed on the display unit 10 by the display control means 83.
  • FIG. 26 illustrates an example of a method for displaying the elevation angle ⁇ displayed on the display unit 10. In FIG.
  • an elevation angle indicator Ie for indicating the elevation angle ⁇ is displayed at the center portion of the endoscopic image.
  • the elevation angle indicator Ie has a pointer PT that indicates the value of the elevation angle ⁇ .
  • the vector N faces obliquely upward with respect to the surface RI.
  • the calculation means 84 is configured to calculate the azimuth angle ⁇ in addition to the elevation angle ⁇ , but the other configurations are the same as those in the second mode.
  • the azimuth angle ⁇ will be described.
  • FIG. 31 is an explanatory diagram of the azimuth angle ⁇ . Also in obtaining the azimuth angle ⁇ , the vectors N, U, and V of the endoscope 30 are translated so that the vector N of the endoscope 30 crosses the coordinate origin O 1 .
  • the azimuth angle ⁇ is defined as the angle formed by the projection component N0 of the vector N onto the surface RI and the SI axis. This angle ⁇ is displayed on the display unit 10 by the display control means 83.
  • FIG. 32 shows an example of a method for displaying the azimuth angle ⁇ displayed on the display unit 10. In FIG. 32, an azimuth angle indicator Ia for indicating the azimuth angle ⁇ is displayed above the circle in the endoscopic image.
  • the azimuth indicator Ia has a pointer PT that indicates the value of the azimuth angle ⁇ .
  • an alphabet “R” or “L” is written together with an angle representing ⁇ .
  • the alphabet “R” indicates that the angle ⁇ is on the R axis side with respect to the SI axis
  • the alphabet “L” indicates that the angle ⁇ is on the L axis side with respect to the SI axis.
  • the display of the azimuth angle ⁇ changes when the value of the azimuth angle ⁇ is changed will be described.
  • a surface AI is displayed in addition to the surface RI.
  • the plane AI is a plane defined by the SI axis and the AP axis.
  • FIG. 37 is a diagram showing a flow when performing surgery in the fourth embodiment.
  • step ST1 a scan for acquiring image data of a surgical site is executed.
  • FIG. 38 schematically shows the image data D acquired by scanning. After executing the scan, the process proceeds to step ST2.
  • step ST2 the surgeon specifies a part (hereinafter referred to as “target”) where the surgical instrument 34 is desired to perform a surgical treatment while viewing the image data D.
  • FIG. 39 shows the target T specified by the surgeon. After specifying the target T, the process proceeds to step ST3.
  • FIG. 40 is a diagram schematically showing a state when the endoscope 30 is inserted into the animal 11.
  • 40A is a diagram showing the positional relationship between the coordinate system CH set for the animal 11 and the vectors N, U, and V of the endoscope 30, and
  • FIG. 40B is a diagram showing FIG. 40A. It is a figure when it sees from the direction of the vector N.
  • FIG. 41 shows an example of an endoscopic image and various information displayed on the display unit 10.
  • (1) to (6) are displayed on the display unit 10.
  • (1) Endoscopic image (2) Coordinate axis (3) Elevation angle indicator Ie (4) Azimuth angle indicator Ia (5) Target T (6) Distances d, ⁇ , and ⁇ Since (1) to (4) have been described in the first to third embodiments, descriptions of (1) to (3) are omitted, and (5) and (6) are described below. To do.
  • FIG. 42 is an explanatory diagram when the target T is displayed on the display unit 10.
  • FIG. 42A is a diagram showing a state when the target T is projected onto the endoscopic image
  • FIG. 42B is a diagram when FIG. 42A is viewed from the direction of the vector N.
  • the projecting unit 81 projects the target T onto the endoscopic image. Thereby, the positional relationship between the endoscopic image and the target T can be obtained. Therefore, as shown in FIG. 41, the target T can be displayed in the endoscopic image.
  • FIG. 43 is an explanatory diagram of the distances d, ⁇ , and ⁇ .
  • the distance d is a distance from the tip of the endoscope 30 to the target T.
  • the position of the tip of the endoscope 30 can be detected using the magnetic sensor 33 of the endoscope 30. Further, the position of the target T is obtained in step ST1. Therefore, since the position of the tip of the endoscope 30 and the position of the target T are known, the distance d can be calculated.
  • the distance d is calculated by the calculation means 84.
  • the distance ⁇ represents a virtual projecting distance of the surgical instrument 34 when it is assumed that the surgical instrument 34 is projected from the endoscope 30.
  • the vectors U and V translate in the direction of the vector N by a distance ⁇ .
  • the distance ⁇ is set by the operator.
  • the distance ⁇ represents the length of the projection component when the distance g from the virtual tip position of the surgical instrument 34 to the target T is projected onto the vector N.
  • the distance g can be calculated from the virtual tip position of the surgical instrument 34 and the position of the target T. Therefore, by projecting the distance g onto the vector N, the distance ⁇ can be calculated.
  • the distance ⁇ is calculated by the calculation means 84.
  • the display unit 10 also displays the target T, distances d, ⁇ , ⁇ , and the like.
  • the surgeon looks at the display unit 10 (see FIG. 41), confirms the position of the target T, and determines whether or not the target T overlaps the center point C of the endoscopic image.
  • the target T is shifted from the center point C of the endoscopic image. Therefore, the surgeon adjusts the position and orientation of the endoscope 30 so that the target T overlaps the center point C of the endoscopic image.
  • FIG. 44 is a diagram schematically showing a state after the position and orientation of the endoscope 30 are adjusted.
  • the vector N crosses the target T.
  • the result is as follows.
  • FIG. 45 is an explanatory diagram when the target T is projected onto an endoscopic image.
  • 45A is a diagram showing a state when the target T is projected onto the endoscopic image
  • FIG. 45B is a diagram when FIG. 45A is viewed from the direction of the vector N.
  • FIG. When the vector N crosses the target T, the target N is projected on the center of the endoscopic image. Therefore, when the endoscopic image displayed on the display unit 10 is viewed, as shown in FIG. 46, the target T is displayed at the center point C of the endoscopic image.
  • the surgeon sets a virtual protrusion distance ⁇ of the surgical instrument 34 (see FIG. 47).
  • the calculation unit 84 calculates the distance ⁇ and the like.
  • the MR apparatus executes a scan for acquiring an MR image of the surface UV.
  • the MR image of the surface UV acquired by this scan is displayed on the display unit 10 together with the endoscopic image.
  • FIG. 48 shows an example of an image displayed on the display unit 10.
  • FIG. 49 is a diagram showing a state when the surgeon sets ⁇ to another value.
  • the virtual tip position of the surgical instrument 34 has reached the target T.
  • the MR apparatus executes a scan for acquiring an MR image of the surface UV.
  • an image as shown in FIG. 50 is displayed on the display unit 10.
  • the operator can confirm the target T in the MR image of the surface UV. it can.
  • the surgeon changes the value of ⁇ and confirms the MR image of the surface UV obtained for each value of ⁇ .
  • the operator can confirm information such as the position, size, and shape of the target T.
  • the surgical instrument 34 is actually protruded from the distal end of the endoscope 30, and a surgical treatment is performed on the target T to perform treatment.
  • the surgeon can confirm the positional relationship between the endoscopic image and the target T by looking at the display unit 10. Moreover, since the distance from the virtual tip position of the surgical instrument 34 to the target T can be known by calculating the distance ⁇ , it can be used as a reference when the operator sets the value of ⁇ .
  • FIG. 51 shows an example in which an MR image of surface UV, an MR image of surface NU, and an MR image of surface NV are displayed.
  • the magnetic resonance apparatus is described.
  • the present invention can be applied to a medical apparatus (for example, a CT apparatus) different from the magnetic resonance apparatus as long as the medical apparatus has a display device that displays an endoscopic image.
  • the object observed by the endoscope is not limited to animals, and an object other than a human body or a living thing (for example, the inside of a pipe or the inside of a building) can be viewed with an endoscope. It can be the object to be observed.

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Abstract

　【課題】内視鏡を操作する術者の負担を軽減する。　【解決手段】 投影手段８１は、内視鏡３０に規定されているベクトルＮの延長線上に座標系ＣＨの原点Ｏ１が位置するように、ベクトルＮ、Ｕ、およびＶを平行移動する。ベクトルＮ、Ｕ、およびＶを平行移動した後、投影手段８１は、座標軸ＡＰ、ＲＬ、およびＳＩを内視鏡画像に投影する。そして、投影された座標軸ＡＰ、ＲＬ、およびＳＩを、内視鏡画像とともに、表示部１０に表示する。術者は、表示部１０に表示された内視鏡画像を見ることによって、座標軸ＡＰ、ＲＬ、およびＳＩの情報を確認することができる。　

Description

表示装置、医用装置、表示方法、およびプログラム
　本発明は、内視鏡画像を表示する表示装置、この表示装置を有する医用装置、内視鏡画像を表示する表示方法、および表示装置に用いられるプログラムに関する。
　近年、内視鏡で患者の体内を観察しながら、医用装置（ＭＲ装置、ＣＴ装置など）で患者を撮影し、内視鏡画像と医用画像（ＭＲ画像やＣＴ画像）とを見ながら手術する方法が知られている（特許文献１参照）。
特開２００９－１７２０５０号公報
　しかし、一般的に、内視鏡の視野は狭いので、術者が内視鏡画像から視認できる範囲は限られている。したがって、術者は、視認できる範囲が限られた条件下で、内視鏡の移動方向などを決める必要があり、術者に大きな負担が掛かる。このような理由から、内視鏡を操作する術者の負担を軽減することが望まれている。
　本発明の第１の観点は、対象を観察する内視鏡により得られた内視鏡画像を表示する表示装置であって、
　前記対象に対して設定された座標軸を、前記内視鏡画像に投影する投影手段と、
　前記内視鏡画像と、前記内視鏡画像に投影された前記座標軸とを表示する表示部と、を有する表示装置である。
　本発明の第２の観点は、第１の観点の表示装置を有する医用装置である。
　本発明の第３の観点は、対象を観察する内視鏡により得られた内視鏡画像を表示する表示方法であって、
　前記対象に対して設定された座標軸を、前記内視鏡画像に投影する投影ステップと、
　前記内視鏡画像と、前記内視鏡画像に投影された前記座標軸とを表示する表示ステップと、を有する表示方法である。
　本発明の第４の観点は、対象を観察する内視鏡により得られた内視鏡画像を表示する表示部を備えた表示装置のプログラムであって、
　前記対象に対して設定された座標軸を、前記内視鏡画像に投影する投影処理と、
　前記表示部に、前記内視鏡画像と、前記内視鏡画像に投影された前記座標軸とを表示させる表示制御処理と、
を計算機に実行させるためのプログラムである。
　表示部には、内視鏡画像に投影された座標軸が表示される。したがって、術者は、内視鏡画像に表示されている部位と座標軸との対応関係を容易に認識することができる。
本発明の第１の形態の磁気共鳴装置の概略図である。 内視鏡３０の構造の説明図である。 外科用器具３４を内視鏡３０の先端から突出させたときの様子を示す図である。 内視鏡３０に対して規定されているベクトルの説明図である。 内視鏡３０の先端を回転させたときの面ＮＶ、ＮＵ、およびＵＶを示す図である。 内視鏡３０を動物１１に挿入したときの様子を概略的に示す図である。 内視鏡画像の説明図である。 内視鏡画像を表示部１０に表示するときの説明図である。 表示部１０に表示された内視鏡画像の一例を概略的に示す図である。 座標系ＣＨの座標情報を表示するときの説明図である。 座標軸ＡＰ、ＲＬ、およびＳＩを内視鏡画像に投影した後の様子を示す図である。 座標軸ＡＰ、ＲＬ、およびＳＩおよび内視鏡画像を表示部１０に表示するときの説明図である。 表示部１０に表示された内視鏡画像の一例を概略的に示す図である。 表示部１０に表示される内視鏡画像の例を示す図である。 内視鏡３０の先端の回転角αをα０からα１に変更したときの座標系ＣＨとベクトルＮ、Ｕ、およびＶとの位置関係を示す図である。 α＝α１の場合に取得される内視鏡画像の説明図である。 内視鏡画像に座標軸ＡＰ、ＲＬ、およびＳＩを投影するときの説明図である。 座標軸ＡＰ、ＲＬ、およびＳＩを内視鏡画像に投影した後の様子を示す図である。 座標軸ＡＰ、ＲＬ、およびＳＩおよび内視鏡画像を表示部１０に表示するときの説明図である。 表示部１０に表示された内視鏡画像の一例を概略的に示す図である。 ２つの座標軸のみを表示するときの説明図である。 ３つの座標軸の中から、ベクトルＮとの成す角度が大きい座標軸を選択するときの説明図である。 内視鏡画像に２つの座標軸ＡＰおよびＲＬを表示した例を示す図である。 第２の形態のＭＲ装置２００の概略図である。 仰角θの説明図である。 表示部１０に表示される仰角θの表示方法の一例を示す図である。 内視鏡３０の先端の仰角θがθ＝０°のときの座標系ＣＨとベクトルＮとの位置関係を示す図である。 θ＝０°のときの仰角インジケータＩｅの一例を示す図である。 内視鏡３０の先端の仰角θがθ＝－４５°のときの座標系ＣＨとベクトルＮとの位置関係を示す図である。 θ＝－４５°のときの仰角インジケータＩｅの一例を示す図である。 方位角φの説明図である。 表示部１０に表示される方位角φの表示方法の一例を示す図である。 内視鏡３０の先端の方位角φがφ＝０°のときの座標系ＣＨとベクトルＮとの位置関係を示す図である。 φ＝０°のときの方位角インジケータＩａの一例を示す図である。 内視鏡３０の先端の方位角φがφ＝２０°Ｌのときの座標系ＣＨとベクトルＮとの位置関係を示す図である。 φ＝２０°Ｌのときの方位角インジケータＩａの一例を示す図である。 第４の形態において手術を行うときのフローを示す図である。 スキャンにより取得された画像データＤを概略的に示す図である。 術者が特定したターゲットＴを示す図である。 内視鏡３０を動物１１に挿入したときの様子を概略的に示す図である。 表示部１０に表示される内視鏡画像や種々の情報の一例を示す図である。 ターゲットＴを表示部１０に表示するときの説明図である。 距離ｄ、δ、およびΔの説明図である。 内視鏡３０の位置および向きを調整した後の様子を概略的に示す図である。 ターゲットＴを内視鏡画像に投影するときの説明図である。 表示部１０に表示される内視鏡画像の一例を示す図である。 外科用器具３４の仮想の突出距離δをδ＝δ１に設定したときの様子を示す図である。 表示部１０に表示される画像の一例を示す図である。 術者がδを別の値に設定したときの様子を示す図である。 表示部１０に表示される画像の一例を示す図である。 面ＵＶのＭＲ画像、面ＮＵのＭＲ画像、および面ＮＶのＭＲ画像を表示させたときの一例を示す図である。
　以下、発明を実施するための形態について説明するが、本発明は、以下の形態に限定されることはない。
（１）第１の形態
　図１は、本発明の第１の形態の磁気共鳴装置の概略図である。
　磁気共鳴装置（以下、「ＭＲ装置」と呼ぶ。ＭＲ：Magnetic Resonance）１００は、マグネット２、テーブル３、受信コイル４などを有している。
　マグネット２はボア２１を有している。また、マグネット２には、超伝導コイル、勾配コイル、およびＲＦコイルなどが内蔵されている。超伝導コイルは静磁場を印加し、勾配コイルは勾配磁場を印加し、ＲＦコイルはＲＦパルスを送信する。
　テーブル３はクレードル３ａを有している。クレードル３ａは、ボア２１内に移動できるように構成されている。クレードル３ａには、手術を受ける動物１１が寝かされている。動物１１には内視鏡３０が挿入されている。術者１２および１３は、内視鏡３０を操作しながら動物１１の手術を行う。
　受信コイル４は、動物１１に取り付けられている。受信コイル４は、動物１１からの磁気共鳴信号を受信する。
　ＭＲ装置１００は、更に、送信器５、勾配磁場電源６、受信器７、制御部８、操作部９、および表示部１０などを有している。
　送信器５はＲＦコイルに電流を供給し、勾配磁場電源６は勾配コイルに電流を供給する。
　受信器７は、受信コイル４から受け取った信号に対して、検波などの信号処理を実行する。
　制御部８は、受信器７から受け取ったデータに基づいて画像を再構成するなど、ＭＲ装置１００の各種の動作を実現するように、ＭＲ装置１００の各部の動作を制御する。制御部８は、投影手段８１、選択手段８２、および表示制御手段８３などを有している。
　投影手段８１は、座標軸ＡＰ、ＲＬ、およびＳＩ（例えば、図６参照）を、内視鏡３０により取得された内視鏡画像に投影する。
　選択手段８２は、座標軸ＡＰ、ＲＬ、およびＳＩの中から、内視鏡画像に重ねて表示する座標軸を選択する。
　表示制御手段８３は表示部１０を制御する。
　制御部８は、投影手段８１、選択手段８２、および表示制御手段８３を構成する一例であり、所定のプログラムを実行することにより、これらの手段として機能する。
　操作部９は、オペレータにより操作され、種々の情報を制御部８に入力する。表示部１０は、内視鏡３０により得られた内視鏡画像などを表示する。尚、表示部１０および制御部８を合わせたものが、表示装置の一例である。
　ＭＲ装置１００は、上記のように構成されている。
　次に、内視鏡３０について説明する。
　図２は内視鏡３０の構造の説明図である。
　図２（ａ）は内視鏡３０の外観図、図２（ｂ）は内視鏡３０の先端の正面図である。
　内視鏡３０には、光源３１、光ファイバ３２、磁気センサ３３、および外科用器具３４などが設けられている。磁気センサ３３は、勾配磁場を検出し、内視鏡３０の先端の位置および内視鏡３０の先端の向きを求める。外科用器具３４は、動物１１の外科的治療を行うための器具であり、内視鏡３０の先端から突出させることができるように構成されている。図３に、外科用器具３４を内視鏡３０の先端から突出させたときの様子を示す。術者は内視鏡３０の操作部を操作することにより、外科用器具３４を内視鏡３０の先端から所定の方向ｎに突出させることができる。
　また、内視鏡３０には、ベクトルが規定されている（図４および図５参照）。
　図４は、内視鏡３０に対して規定されているベクトルの説明図である。
　内視鏡３０の先端には、３つのベクトルＮ、ベクトルＵ、およびベクトルＶが規定されている。ベクトルＮ、Ｕ、およびＶは互いに直交するベクトルである。ベクトルＮの方向は、内視鏡３０の外科用器具３４の突出方向ｎ（図３参照）に設定されている。ベクトルＮ、Ｕ、およびＶによって、３つの面ＮＶ、ＮＵ、およびＵＶが規定されている。これらの面ＮＶ、ＮＵ、およびＵＶは、以下のように規定される面である。
　　面ＮＶ：ベクトルＮおよびＶによって規定される面
　　面ＮＵ：ベクトルＮおよびＵによって規定される面
　　面ＵＶ：ベクトルＵおよびＶによって規定される面
　内視鏡３０の先端は、ベクトルＮを中心軸としてＰ方向およびＱ方向に回転させることができるように構成されている。図５に、内視鏡３０の先端を回転させたときの面ＮＶ、ＮＵ、およびＵＶを示す。
　図５（ａ）は、内視鏡３０の先端をベクトルＮを中心としてＰ方向に角度α＝α０だけ回転させたときの面ＮＶ、ＮＵ、およびＵＶを示す図であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）をベクトルＮの方向から見たときの図である。
　内視鏡３０の先端をＰ方向（又はＱ方向）に回転させることにより、面ＮＶ、ＮＵ、およびＵＶもベクトルＮを中心として回転させることができる。
　ＭＲ装置１００は、手術の間、以下のスキャンを実行することができる。
　（１）面ＮＶのＭＲ画像を取得するためのスキャンＡ
　（２）面ＮＵのＭＲ画像を取得するためのスキャンＢ
　（３）面ＵＶのＭＲ画像を取得するためのスキャンＣ
　術者１２および１３は、スキャンＡにより取得されるＭＲ画像、スキャンＢにより取得されるＭＲ画像、およびスキャンＣにより取得されるＭＲ画像の中から、表示部１０に表示されるＭＲ画像を任意に選択することができる。
　以下に、術者１２および１３が内視鏡３０を用いて動物１１の手術をするときの手順について説明する。
　図６は、内視鏡３０を動物１１に挿入したときの様子を概略的に示す図である。
　図６（ａ）は、動物１１に設定された座標系ＣＨと、内視鏡３０のベクトルＮ、Ｕ、およびＶとの位置関係を示す図、図６（ｂ）は図６（ａ）をベクトルＮの方向から見たときの図である。図６では、内視鏡３０の先端の回転角αがα＝α０の場合の例が示されている。
　動物１１には座標系ＣＨ（座標軸ＡＰ、ＲＬ、およびＳＩ）が設定されている。座標軸ＡＰ、ＲＬ、およびＳＩの原点Ｏ１は、例えば、マグネット２のアイソセンターに位置決めされている。
　内視鏡３０の磁気センサ３３は勾配磁場を検出する。磁気センサ３３により検出された勾配磁場は、制御部８に送信される。制御部８では、磁気センサ３３により検出された勾配磁場に基づいて、内視鏡３０の先端の位置および内視鏡３０の先端の向きを検出する。内視鏡３０の先端の位置および向きを検出することにより、ベクトルＮ、Ｕ、およびＶの位置および向きを検出することができる。
　また、図６（ａ）および（ｂ）には、内視鏡３０により観察される部位Ｇを概略的に示してある。内視鏡３０により観察される部位Ｇが、内視鏡画像として得られる。
　図７は、内視鏡画像の説明図である。
　内視鏡画像は、図７（ａ）に示すように、内視鏡３０により観察される部位Ｇを面ＵＶに投影したときの画像として得ることができる。ベクトルＵは内視鏡画像の上側を規定しており、ベクトルＶは内視鏡画像の左側を規定している。図７（ｂ）には、図７（ａ）をベクトルＮの方向から見たときの図が示されている。内視鏡３０の先端はα＝α０だけ回転しているので（図６参照）、内視鏡画像もα＝α０だけ傾いている。内視鏡画像は、表示制御手段８３により、表示部１０（図１参照）に表示される。
　図８は、内視鏡画像を表示部１０に表示するときの説明図である。
　内視鏡３０の先端がα＝α０だけ回転している場合、得られる内視鏡画像も、α＝α０だけ回転している（図８（ａ）参照）。そこで、内視鏡画像の回転角を元に戻すために、ベクトルの原点Ｏ２を中心として内視鏡画像を時計方向にα０だけ回転させる（図８（ｂ）参照）。これにより、ベクトルＵが上側を向き、ベクトルＶが左側を向くようにすることができる。このように内視鏡画像を回転させた後で、内視鏡画像を表示部１０に表示する。図９に、表示部１０に表示された内視鏡画像の一例を概略的に示す。内視鏡３０の先端の回転角に関わらず、表示部１０には、ベクトルＵが上側を向くように内視鏡画像が表示される。
　また、本形態では、表示部１０には、内視鏡画像の他に、座標系ＣＨ（座標軸ＡＰ、ＲＬ、およびＳＩ）の座標情報も表示される。以下に、座標情報がどのようにして表示されるかについて説明する。
　図１０および図１１は、座標系ＣＨの座標情報を表示するときの説明図である。
　投影手段８１（図１参照）は、図１０（ａ）に示すように、ベクトルＮの延長線上に座標系ＣＨの原点Ｏ１が位置するように、ベクトルＮ、Ｕ、およびＶを平行移動する。図１０（ｂ）には、図１０（ａ）をベクトルＮの方向から見たときの図が示されている。ベクトルＮ、Ｕ、およびＶを平行移動した後、投影手段８１は、座標軸ＡＰ、ＲＬ、およびＳＩを内視鏡画像に投影する（図１１参照）。
　図１１は、座標軸ＡＰ、ＲＬ、およびＳＩを内視鏡画像に投影した後の様子を示す図である。図１１（ａ）は座標軸ＡＰ、ＲＬ、およびＳＩを内視鏡画像に投影するときの様子を概略的に示す図、図１１（ｂ）は図１１（ａ）をベクトルＮの方向から見たときの図である。
　座標軸ＡＰ、ＲＬ、およびＳＩを内視鏡画像に投影することによって、座標軸ＡＰ、ＲＬ、およびＳＩと、内視鏡画像に表示される部位との対応関係を求めることができる。投影された座標軸ＡＰ、ＲＬ、およびＳＩは、表示制御手段８３により、内視鏡画像とともに、表示部１０に表示される（図１２参照）。
　図１２は、座標軸ＡＰ、ＲＬ、およびＳＩおよび内視鏡画像を表示部１０に表示するときの説明図である。
　内視鏡画像はα＝α０だけ回転しているので（図１２（ａ）参照）、内視鏡画像の回転角を元に戻すために、ベクトルの原点Ｏ２を中心として内視鏡画像を時計方向にα０だけ回転させる（図１２（ｂ）参照）。これにより、ベクトルＵが上側を向き、ベクトルＶが左側を向くようにすることができる。このように内視鏡画像を回転させた後で、内視鏡画像を表示部１０に表示する。図１３に、表示部１０に表示された内視鏡画像の一例を概略的に示す。内視鏡画像には、座標軸ＡＰ、ＲＬ、およびＳＩが投影されているので、術者は、内視鏡画像を見るだけで、内視鏡画像の下側がＰ軸側（腹部側）であり、内視鏡画像の上側がＡ軸側（背中側）であることを視覚的に容易に認識することができる。したがって、術者は、座標軸の情報を、内視鏡の移動方向などを決めるときの判断材料として使用することができ、術者の負担を軽減することができる。
　尚、図１３では、座標軸ＡＰ、ＲＬ、およびＳＩを表す矢印が示されている。しかし、これらの矢印は、内視鏡画像に重なっているので、術者が内視鏡画像を視認する上では邪魔になる。そこで、表示部１０に内視鏡画像を表示するときは、これらの矢印は表示しないようにする。図１４に、表示部１０に表示される内視鏡画像の例を示す。図１４（ａ）では、矢印は表示されておらず、内視鏡画像には、ＡＰ軸を表すアルファベット「Ａ」および「Ｐ」、ＲＬ軸を表すアルファベット「Ｒ」および「Ｌ」、ＳＩ軸を表すアルファベット「Ｓ」および「Ｉ」が示されている。したがって、術者に内視鏡画像を見易くさせることができる。
　一方、図１４（ｂ）では、アルファベット「Ａ」、「Ｐ」、「Ｒ」、「Ｌ」、「Ｓ」、および「Ｉ」を取り囲むようなサークルが追加されている。このようなサークルを表示することによって、術者に、内視鏡画像の中央部分の領域の位置を視覚的に認識しやすくさせることができる。
　次に、内視鏡３０の先端の角度αを変化させた場合、ＡＰ軸、ＲＬ軸、およびＳＩ軸の表示がどのように変化するかについて説明する。
　図１５は内視鏡３０の先端の回転角αをα０からα１に変更したときの座標系ＣＨとベクトルＮ、Ｕ、およびＶとの位置関係を示す図、図１６はα＝α１の場合に取得される内視鏡画像の説明図である。
　内視鏡３０の先端の回転角を変更しても、内視鏡３０により観察される部位Ｇに変化はない。したがって、図１６（ａ）に示すように、α＝α１の場合も、α＝α０の場合と同様に、部位Ｇを面ＵＶに投影したときの画像が、内視鏡画像として得られる。図１６（ｂ）には、図１６（ａ）をベクトルＮの方向から見たときの図が示されている。
　次に、内視鏡画像に、座標軸ＡＰ、ＲＬ、およびＳＩを投影する（図１７および図１８参照）。
　図１７および図１８は、内視鏡画像に座標軸ＡＰ、ＲＬ、およびＳＩを投影するときの説明図である。
　投影手段８１は、先ず、図１７（ａ）に示すように、ベクトルＮの延長線上に座標系ＣＨの原点Ｏ１が位置するように、ベクトルＮ、Ｕ、およびＶを平行移動する。図１７（ｂ）には、図１７（ａ）をベクトルＮの方向から見たときの図が示されている。ベクトルＮ、Ｕ、およびＶを平行移動した後、投影手段８１は、座標軸ＡＰ、ＲＬ、およびＳＩを内視鏡画像に投影する（図１８参照）。
　図１８は、座標軸ＡＰ、ＲＬ、およびＳＩを内視鏡画像に投影した後の様子を示す図である。図１８（ａ）は座標軸ＡＰ、ＲＬ、およびＳＩを内視鏡画像に投影するときの様子を概略的に示す図、図１８（ｂ）は図１８（ａ）をベクトルＮの方向から見たときの図である。
　座標軸ＡＰ、ＲＬ、およびＳＩを内視鏡画像に投影することによって、座標軸ＡＰ、ＲＬ、およびＳＩと、内視鏡画像に表示される部位との対応関係を求めることができる。投影された座標軸ＡＰ、ＲＬ、およびＳＩは、表示制御手段８３により、内視鏡画像とともに、表示部１０に表示される（図１９参照）。
　図１９は、座標軸ＡＰ、ＲＬ、およびＳＩおよび内視鏡画像を表示部１０に表示するときの説明図である。
　内視鏡画像はα＝α１だけ回転しているので（図１９（ａ）参照）、内視鏡画像の回転角を元に戻すために、ベクトルの原点Ｏ２を中心として内視鏡画像を時計方向にα０だけ回転させる（図１９（ｂ）参照）。これにより、ベクトルＵが上側を向き、ベクトルＶが左側を向くようにすることができる。このように内視鏡画像を回転させた後で、内視鏡画像を表示部１０に表示する。図２０に、表示部１０に表示された内視鏡画像の一例を概略的に示す。図２０（ａ）はサークルが表示されない例を示し、図２０（ｂ）はサークルが表示される例を示す。内視鏡画像には、座標軸ＡＰ、ＲＬ、およびＳＩが投影されているので、術者は、内視鏡画像を見るだけで、内視鏡画像の下側がＬ軸側（左半身側）であり、内視鏡画像の上側がＲ軸側（右半身側）であることを視覚的に容易に認識することができる。
　尚、上記の説明では、内視鏡画像に、３つの座標軸ＡＰ、ＲＬ、およびＳＩが全て表示されている。しかし、３つの座標軸ＡＰ、ＲＬ、およびＳＩを全て表示する必要はなく、例えば、２つの座標軸のみを表示してもよい。以下に、２つの座標軸のみを表示する場合について説明する。
　図２１は、２つの座標軸のみを表示するときの説明図である。
　術者が内視鏡画像を見ると、術者の視線はベクトルＮと同一方向になる。したがって、術者としては、ベクトルＮとの成す角が小さい座標軸の方向を知るよりも、ベクトルＮとの成す角が大きい座標軸の方向を知る方が、内視鏡３０の先端の位置を視覚的に認識する上では有用な情報であると考えられる。そこで、３つの座標軸の中から、ベクトルＮとの成す角度が１番大きい座標軸と２番目に大きい座標軸を選択し、選択された座標軸のみを表示させてもよい（図２２参照）。
　図２２は、３つの座標軸の中から、ベクトルＮとの成す角度が大きい座標軸を選択するときの説明図である。
　先ず、ベクトルＮの延長線上に座標系ＣＨの原点Ｏ１が位置するように内視鏡３０のベクトルＮ、Ｕ、およびＶを平行移動する。このようにベクトルＮ、Ｕ、およびＶを平行移動することにより、ベクトルＮと３つの座標軸ＡＰ、ＲＬ、およびＳＩとの成す角β１、β２、およびβ３が規定される。
　選択手段８２（図１参照）は、角β１、β２、およびβ３を計算する。したがって、角β１、β２、およびβ３を比較することにより、ベクトルＮとの成す角度が１番大きい座標軸と２番目に大きい座標軸を選択することができる。例えば、角β１、β２、およびβ３の間に、β１＞β２＞β３の関係がある場合、ベクトルＮとの成す角が最大となる座標軸は、ＡＰであり、ベクトルＮとの成す角が２番目に大きい座標軸は、ＲＬとなる。したがって、２つの座標軸ＡＰおよびＲＬを表示する。図２３に、内視鏡画像に２つの座標軸ＡＰおよびＲＬを表示した例を示す。内視鏡画像に対して、３つの座標軸のうち、２つの座標軸のみを表示することにより、術者が内視鏡３０の先端の位置を知る上で優先順位の高い座標軸のみを表示することができる。
（２）第２の形態
　図２４は、第２の形態のＭＲ装置２００の概略図である。
　ＭＲ装置２００は、内視鏡３０の仰角θを算出する算出手段８４を有している。尚、その他の構成は、第１の形態と同じである。以下に、仰角θについて説明する。
　図２５は、仰角θの説明図である。
　仰角θを求める場合も、第１の形態と同様に、内視鏡３０のベクトルＮが座標の原点Ｏ１を横切るように、内視鏡３０のベクトルＮ、Ｕ、およびＶを平行移動する。図２５には、ＳＩ軸とＲＬ軸とによって規定される面ＲＩが示されている。仰角θは、ベクトルＮの面ＲＩへの投影成分Ｎ０とベクトルＮとの成す角度として規定される。仰角θは、表示制御手段８３により、表示部１０に表示される。図２６に、表示部１０に表示される仰角θの表示方法の一例を示す。図２６では、内視鏡画像の中央部分に、仰角θを示すための仰角インジケータＩｅが表示されている。仰角インジケータＩｅは、仰角θの値を指示するポインタＰＴを有している。図２６では、仰角インジケータＩｅは、１０°～７０°の角度範囲を示し、ポインタが、θ＝４５°を指示している例が示されている。したがって、術者は、表示部１０に表示された内視鏡画像を見ながら、同時に、仰角θ（θ＝４５°）を確認することができるので、内視鏡３０の先端が面ＲＩに対してどの程度傾いているかを知ることができる。
　次に、仰角θの値を変化させた場合、仰角θの表示がどのように変化するかについて説明する。
　図２７は、内視鏡３０の先端の仰角θがθ＝０°のときの座標系ＣＨとベクトルＮとの位置関係を示す図、図２８は、θ＝０°のときの仰角インジケータＩｅの一例を示す図である。
　θ＝０°の場合、ベクトルＮは面ＲＩに対して平行になる。仰角インジケータＩｅは、－３０°～３０°の角度範囲を示し、ポインタはθ＝０°を指示している。したがって、術者は、表示部１０に表示された内視鏡画像を見ながら、同時に、仰角θ（θ＝０°）を確認することができるので、内視鏡３０のベクトルＮが面ＲＩに平行であることを認識できる。
　次に、内視鏡３０の先端の仰角θがθ＝－４５°の場合の仰角インジケータについて説明する。
　図２９は、内視鏡３０の先端の仰角θがθ＝－４５°のときの座標系ＣＨとベクトルＮとの位置関係を示す図、図３０は、θ＝－４５°のときの仰角インジケータＩｅの一例を示す図である。
　θ＝－４５°の場合、ベクトルＮは面ＲＩに対して斜め上方向を向く。仰角インジケータは、－１０°～－７０°の角度範囲を示し、ポインタはθ＝－４５°を指示している。したがって、術者は、表示部１０に表示された内視鏡画像を見ながら、同時に、仰角θの値（θ＝－４５°）を確認することができるので、内視鏡３０の先端は斜め上の方向を向いていることを認識できる。
（３）第３の形態
　以下に、第３の形態について説明する。第３の形態では、算出手段８４が、仰角θの他に、方位角φを算出するように構成されているが、その他の構成は、第２の形態と同じである。以下に、方位角φについて説明する。
　図３１は、方位角φの説明図である。
　方位角φを求める場合も、内視鏡３０のベクトルＮが座標の原点Ｏ１を横切るように、内視鏡３０のベクトルＮ、Ｕ、およびＶを平行移動する。方位角φは、ベクトルＮの面ＲＩへの投影成分Ｎ０とＳＩ軸との成す角として規定される。この角度φが、表示制御手段８３により、表示部１０に表示される。図３２に、表示部１０に表示される方位角φの表示方法の一例を示す。図３２では、内視鏡画像内のサークルの上部に、方位角φを示すための方位角インジケータＩａが表示されている。方位角インジケータＩａは、方位角φの値を指示するポインタＰＴを有している。図３２では、方位角インジケータＩａは、５０°Ｒ～１０°Ｌの角度範囲を示し、ポインタＰＴが、φ＝２０°Ｒを指示している例が示されている。尚、φを表す角度には、アルファベット「Ｒ」又は「Ｌ」が併記されている。アルファベット「Ｒ」は、角度φがＳＩ軸に対してＲ軸側であることを示しており、アルファベット「Ｌ」は、角度φがＳＩ軸に対してＬ軸側であることを示している。したがって、ポインタＰＴが指示しているφ＝２０°Ｒは、ＳＩ軸に対してＲ軸側に２０°傾いていることを表している。術者は、表示部１０に表示された内視鏡画像を見ながら、同時に、方位角φ（θ＝２０°Ｒ）を確認することができるので、内視鏡３０の先端がＳＩ軸に対してどの程度傾いているかを知ることができる。
　次に、方位角φの値を変化させた場合、方位角φの表示がどのように変化するかについて説明する。
　図３３は、内視鏡３０の先端の方位角φがφ＝０°のときの座標系ＣＨとベクトルＮとの位置関係を示す図、図３４は、φ＝０°のときの方位角インジケータＩａの一例を示す図である。
　図３３には、面ＲＩの他に、面ＡＩが表示されている。面ＡＩは、ＳＩ軸とＡＰ軸とによって規定される面である。φ＝０°の場合、ベクトルＮは面ＡＩに対して平行になる。方位角インジケータは、３０°Ｒ～３０°Ｌの角度範囲を示し、ポインタＰＴはφ＝０°を指し示している。したがって、術者は、表示部１０に表示された内視鏡画像を見ながら、同時に、方位角φ（φ＝０°）を確認することができるので、内視鏡３０のベクトルＮが面ＡＩに平行であることを認識できる。
　次に、内視鏡３０の先端の方位角φがφ＝２０°Ｌの場合の方位角インジケータについて説明する。
　図３５は、内視鏡３０の先端の方位角φがφ＝２０°Ｌのときの座標系ＣＨとベクトルＮとの位置関係を示す図、図３６は、φ＝２０°Ｌのときの方位角インジケータＩａの一例を示す図である。
　方位角インジケータは、１０°Ｒ～５０°Ｌの角度範囲を示し、ポインタはφ＝２０°Ｌを指し示している。したがって、術者は、表示部１０に表示された内視鏡画像を見ながら、同時に、方位角φ（φ＝２０°Ｌ）を確認することができるので、ベクトルＮがＳＩ軸に対して２０°傾いていることがわかる。
（４）第４の形態
　以下に、第４の形態について説明する。尚、ＭＲ装置のハードウェア構成は、第２の形態と同じである。
　図３７は、第４の形態において手術を行うときのフローを示す図である。
　ステップＳＴ１では、手術部位の画像データを取得するためのスキャンを実行する。図３８には、スキャンにより取得された画像データＤを概略的に示す。スキャンを実行した後、ステップＳＴ２に進む。
　ステップＳＴ２では、術者は、画像データＤを見ながら、外科用器具３４で外科的処置を施したい部位（以下、「ターゲット」と呼ぶ）を特定する。図３９に、術者が特定したターゲットＴを示す。ターゲットＴを特定した後、ステップＳＴ３に進む。
　ステップＳＴ３では、動物１１に内視鏡３０を挿入し、手術を行う。
　図４０は、内視鏡３０を動物１１に挿入したときの様子を概略的に示す図である。
　図４０（ａ）は、動物１１に設定された座標系ＣＨと、内視鏡３０のベクトルＮ、Ｕ、およびＶとの位置関係を示す図、図４０（ｂ）は図４０（ａ）をベクトルＮの方向から見たときの図である。
　内視鏡３０を挿入することにより、術者は、動物１１の内部の部位Ｇを観察することができる。このとき、表示部１０には、表示制御手段８３により、内視鏡画像や種々の情報が表示される。図４１に、表示部１０に表示される内視鏡画像や種々の情報の一例を示す。具体的には、表示部１０には、以下の（１）～（６）などが表示される。
　（１）内視鏡画像
　（２）座標軸
　（３）仰角インジケータＩｅ
　（４）方位角インジケータＩａ
　（５）ターゲットＴ
　（６）距離ｄ、δ、およびΔ
　尚、（１）～（４）は、第１～第３の形態で説明されているので、（１）～（３）の説明は省略し、以下では、（５）および（６）について説明する。
（５）ターゲットＴについて
　図４２は、ターゲットＴを表示部１０に表示するときの説明図である。
　図４２（ａ）は、ターゲットＴを内視鏡画像に投影するときの様子を示す図、図４２（ｂ）は図４２（ａ）をベクトルＮの方向から見たときの図である。
　投影手段８１は、ターゲットＴを内視鏡画像に投影する。これにより、内視鏡画像とターゲットＴとの位置関係を求めることができる。したがって、図４１に示すように、内視鏡画像内に、ターゲットＴを表示することができる。
（６）距離ｄ、δ、およびΔについて
　図４３は、距離ｄ、δ、およびΔの説明図である。
　距離ｄは、内視鏡３０の先端からターゲットＴまでの距離である。内視鏡３０の先端の位置は、内視鏡３０の磁気センサ３３を用いて検出することができる。また、ターゲットＴの位置はステップＳＴ１で求められている。したがって、内視鏡３０の先端の位置と、ターゲットＴの位置とが分かっているので、距離ｄを算出することができる。距離ｄは、算出手段８４によって算出される。
　距離δは、内視鏡３０から外科用器具３４を突出させたと仮想したときの外科用器具３４の仮想の突出距離を表している。この場合、ベクトルＵおよびＶは、距離δだけベクトルＮの方向に平行移動する。距離δは、術者によって設定される。
　距離Δは、外科用器具３４の仮想の先端位置からターゲットＴまでの距離ｇを、ベクトルＮに投影したときの投影成分の長さを表している。距離ｇは、外科用器具３４の仮想の先端位置とターゲットＴの位置から算出することができる。したがって、距離ｇをベクトルＮに投影することにより、距離Δを算出することができる。距離Δは、算出手段８４によって算出される。
　このように、表示部１０には、ターゲットＴや距離ｄ、δ、Δなども表示される。
　術者は、表示部１０（図４１参照）を見て、ターゲットＴの位置を確認し、ターゲットＴが内視鏡画像の中心点Ｃに重なっているか否かを判断する。図４１では、ターゲットＴは、内視鏡画像の中心点Ｃからずれている。そこで、術者は、ターゲットＴが内視鏡画像の中心点Ｃに重なるように、内視鏡３０の位置および向きを調整する。
　図４４は、内視鏡３０の位置および向きを調整した後の様子を概略的に示す図である。図４４では、ベクトルＮがターゲットＴを横切っている。この場合、ターゲットＴを内視鏡画像に投影すると、以下のようになる。
　図４５は、ターゲットＴを内視鏡画像に投影するときの説明図である。
　図４５（ａ）は、ターゲットＴを内視鏡画像に投影するときの様子を示す図、図４５（ｂ）は図４５（ａ）をベクトルＮの方向から見たときの図である。
　ベクトルＮがターゲットＴを横切る場合、ターゲットＮは内視鏡画像の中心に投影される。したがって、表示部１０に表示される内視鏡画像を見ると、図４６に示すように、内視鏡画像の中心点ＣにターゲットＴが表示されている。術者は、ターゲットＴが内視鏡画像の中心点Ｃに重なっていることを確認したら、外科用器具３４の仮想の突出距離δを設定する（図４７参照）。
　図４７は、外科用器具３４の仮想の突出距離δをδ＝δ１に設定したときの様子を示す図である。
　突出距離δ＝δ１が設定されると、算出手段８４は、距離Δなどを計算する。また、ＭＲ装置は、面ＵＶのＭＲ画像を取得するためのスキャンを実行する。このスキャンにより取得された面ＵＶのＭＲ画像は、内視鏡画像とともに表示部１０に表示される。図４８に、表示部１０に表示される画像の一例を示す。
　δ＝δ１の場合、外科用器具３４の仮想の先端位置は、ターゲットＴには到達していない（図４７参照）。この場合、面ＵＶはターゲットＴを横切らないので、術者は、面ＵＶのＭＲ画像を見ても、面ＵＶのＭＲ画像の中に、ターゲットＴを確認することができない。したがって、術者は、δ＝δ１の位置は、ターゲットＴの位置から外れていることが分かる。そこで、術者はδを別の値に設定する（図４９参照）。
　図４９は、術者がδを別の値に設定したときの様子を示す図である。
　図４９では、δ＝ｄに設定された例が示されている。この場合、外科用器具３４の仮想の先端位置はターゲットＴに到達している。ＭＲ装置は、面ＵＶのＭＲ画像を取得するためのスキャンを実行する。この場合、表示部１０には、図５０に示すような画像が表示される。
　δ＝ｄの場合、外科用器具３４の仮想の先端位置はターゲットＴに到達しているので（図４９参照）、術者は、面ＵＶのＭＲ画像の中に、ターゲットＴを確認することができる。
　以下同様に、術者は、δの値を変更し、δの値ごとに得られる面ＵＶのＭＲ画像を確認する。このように、δの値ごとに得られる面ＵＶのＭＲ画像を確認することにより、術者は、ターゲットＴの位置、大きさ、形状などの情報を確認することができる。術者はターゲットＴの位置、大きさ、形状などを確認したら、内視鏡３０の先端から外科用器具３４を実際に突出させ、ターゲットＴに外科的処置を施し、治療を行う。
　第４の形態では、術者は、表示部１０を見ることにより、内視鏡画像とターゲットＴとの位置関係を確認することができる。また、距離Δを算出することによって、外科用器具３４の仮想の先端位置からターゲットＴまでの距離を知ることもできるので、術者がδの値を設定するときの参考にすることができる。
　尚、第４の形態では、面ＵＶのＭＲ画像を表示しているが、更に、面ＮＵおよび面ＮＶ（図４参照）のＭＲ画像を表示させてもよい。図５１に、面ＵＶのＭＲ画像、面ＮＵのＭＲ画像、および面ＮＶのＭＲ画像を表示させたときの一例を示す。これらのＭＲ画像を表示することにより、術者は、互いに直交する３面のＭＲ画像を確認することができるので、内視鏡３０の先端の位置や向きの調整をスムーズに行うことができる。
　また、第１～第４の形態では、磁気共鳴装置について説明されている。しかし、本発明は、内視鏡画像を表示する表示装置を有する医用装置であれば、磁気共鳴装置とは別の医用装置（例えば、ＣＴ装置）に適用することができる。
　また、第１～第４の形態では、動物１１の内視鏡画像を取得する例について説明されている。しかし、本発明は、内視鏡で観察される対象は、動物に限定されることはなく、人体や、生物以外の物体（例えば、配管の内部や、建物の内部）を、内視鏡で観察される対象とすることができる。
２　マグネット
３　テーブル
３ａ　クレードル
４　受信コイル
５　送信器
６　勾配磁場電源
７　受信器
８　制御部
９　操作部
１０　表示部
１１　動物
１２、１３　術者
２１　ボア
８１　投影手段
８２　選択手段
８３　表示制御手段
 

Claims (16)

  1. 　対象を観察する内視鏡により得られた内視鏡画像を表示する表示装置であって、
    　前記対象に対して設定された座標軸を、前記内視鏡画像に投影する投影手段と、
    　前記内視鏡画像と、前記内視鏡画像に投影された前記座標軸とを表示する表示部と、を有する表示装置。
  2. 　前記対象に対して複数の座標軸が設定されており、
    　前記投影手段は、
    　前記複数の座標軸を前記内視鏡画像に投影し、
    　前記表示部は、
    　前記内視鏡画像と、前記内視鏡画像に投影された前記複数の座標軸とを表示する、請求項１に記載の表示装置。
  3. 　前記複数の座標軸の中から前記表示部に表示する座標軸を選択する選択手段を有し、
    　前記表示部は、
    　前記選択手段により選択された座標軸を表示する、請求項２に記載の表示装置。
  4. 　前記選択手段は、
    　前記複数の座標軸の各々と前記内視鏡の視野方向との成す角度に基づいて、前記座標軸を選択する、請求項３に記載の表示装置。
  5. 　前記内視鏡の先端の角度を算出する第１の算出手段を有する、請求項１～４のうちのいずれか一項に記載の表示装置。
  6. 　前記第１の算出手段は、
    　前記内視鏡の先端の仰角を算出する、請求項５に記載の表示装置。
  7. 　前記第１の算出手段は、
    　前記内視鏡の先端の方位角を算出する、請求項５又は６に記載の表示装置。
  8. 　前記内視鏡の先端には、前記対象のターゲットに対して外科的処置を施すための外科用器具が備えられており、
    　前記外科用器具は、前記内視鏡の視野方向に突出させることができる、請求項１～７のうちのいずれか一項に記載の表示装置。
  9. 　前記表示部は、
    　前記対象のターゲットを表示する、請求項８に記載の表示装置。
  10. 　前記内視鏡の先端位置から前記対象のターゲットまでの距離を算出する第２の算出手段を有する、請求項８又は９に記載の表示装置。
  11. 　前記表示部は、
    　前記内視鏡の先端位置から前記対象のターゲットまでの距離を表示する、請求項１０に記載の表示装置。
  12. 　前記内視鏡は、前記外科用器具を前記内視鏡の先端から突出させたと仮想したときの前記外科用器具の仮想の突出距離を設定することができるように構成されている、請求項８～１１のうちのいずれか一項に記載の表示装置。
  13. 　前記表示部は前記突出距離を表示する、請求項１２に記載の表示装置。
  14. 　請求項１～１３のうちのいずれか一項に記載の医用装置。
  15. 　対象を観察する内視鏡により得られた内視鏡画像を表示する表示方法であって、
    　前記対象に対して設定された座標軸を、前記内視鏡画像に投影する投影ステップと、
    　前記内視鏡画像と、前記内視鏡画像に投影された前記座標軸とを表示する表示ステップと、を有する表示方法。
  16. 　対象を観察する内視鏡により得られた内視鏡画像を表示する表示部を備えた表示装置のプログラムであって、
    　前記対象に対して設定された座標軸を、前記内視鏡画像に投影する投影処理と、
    　前記表示部に、前記内視鏡画像と、前記内視鏡画像に投影された前記座標軸とを表示させる表示制御処理と、
    を計算機に実行させるためのプログラム。
     
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