JP2006116289A - 湾曲制御装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 内視鏡2の先端部15に内蔵した撮像素子により撮像した内視鏡画像Iaに対応した通常の湾曲制御の他に、UPDコイルを用いて挿入部11の挿入形状を示すUPD画像Ibに対応した湾曲制御を行うことができ、このUPD画像Ibに対応した湾曲制御モードが選択された場合には、湾曲制御装置5は、先端部15内に設けたUPDコイル等の情報を利用して、UPD画像Ib中の挿入部11の先端側の画像を見て、湾曲指示を行えるようにすると共に、その湾曲指示がされた場合、その湾曲指示方向を実際の湾曲部16の湾曲方向に補正して湾曲制御を行うようにした。
【選択図】 図1
Description
従来例においては、湾曲部を湾曲する場合、挿入部の先端部に設けられた撮像素子等により撮像された内視鏡画像を観察することにより、内視鏡画像における消化管等の管腔部分を示す画像部分がどの方向に有るかにより、湾曲部を湾曲する方向を決定している。
従って、管腔部分を示す暗く表示される画像部分が内視鏡画像中において、上下、左右のどの方向に有るかを確認して、湾曲部を湾曲させる方向を決定する。
一方、内視鏡の挿入部をより円滑に挿入するために、体腔内に挿入された挿入部の挿入形状を表示する場合がある。
例えば、特開2000−79087号公報には、内視鏡画像と、挿入形状とを表示する内視鏡システムが開示されている。
しかし、従来例においては、例えば挿入形状等の表示される画像と、挿入部の先端側の方向との関係が分からないため、表示される画像に基づいて管腔の深部側に挿入するため等に湾曲部を湾曲を行うことは実質的に行えなかった。
本発明は、上述した点に鑑みてなされたもので、内視鏡画像に対応した湾曲制御の他に、挿入部の先端側を示す他の画像に対応した湾曲制御も行える湾曲制御装置を提供することを目的とする。
画像表示手段に表示される撮像手段により撮像された第1の画像に対応した湾曲制御を行う第1の湾曲制御手段と、
前記挿入部の先端側の表示に関係する第2の画像に対応した湾曲制御を行う第2の湾曲制御手段と、
を具備したことを特徴とする。
上記構成により、撮像手段により撮像された内視鏡画像に相当する第1の画像による湾曲制御の他に、少なくとも挿入部の先端側の表示に関係するX線透視画像や、挿入形状表示画像等の第2の画像に対応した湾曲制御も行うことができるようにしている。
また、図8は図7の挿入状態での内視鏡画像を示し、図9は図7の挿入部の先端部を右回りに90°回転した状態を示し、図10は図9の挿入状態での内視鏡画像を示し、図11は図9の挿入部の先端部をさらに右回りに90°回転した状態を示し、図12は本実施例による2つの湾曲モードで湾曲する場合の動作手順を示し、図13は第1変形例の内視鏡装置の構成の一部を示し、図14は第2変形例の内視鏡装置の構成の一部を示す。
この内視鏡装置1は、さらに内視鏡2に設けられた挿入形状検出コイル(以下UPDコイルと略記)の位置検出を行うUPDコイルユニット7と、このUPDコイルユニット7からの検出信号により、内視鏡2の挿入形状の画像を生成する挿入形状検出装置(UPD装置)8と、撮像手段により撮像した内視鏡画像とUPD装置8による挿入形状検出画像(UPD画像)とを混合する画像ミキサ9と、この画像ミキサ9により混合された2つの画像を16:9のアスペクト比で表示するハイビジョンモニタ10とを有する。
また、挿入部11は、先端に設けられた硬質の先端部15と、この先端部15の後端に隣接して湾曲自在に設けられた湾曲部16と、この湾曲部16の後端から操作部12の前端にまで延びる可撓性を有する可撓管部17とを有する。
操作部12には、前記湾曲部16を湾曲方向及び湾曲角度の指示操作を行う湾曲用ジョイスティック18と、湾曲モードの選択(切替)を行う湾曲モード選択スイッチ19と、静止画等の指示操作を行うスコープスイッチ20とが設けてある。
この入射端面には、光源部3に内蔵されたランプ22による照明光が絞り23及び集光レンズ24を経て入射される。なお、ランプ22はランプ駆動回路25から供給されるランプ駆動電源により点灯して、照明光を発生する。
また、絞り23は、絞り制御回路26により、照明光を通過する開口量(絞り量)が制御される。
ライトガイド21により伝送された照明光は、挿入部11の先端部15に固定されたライトガイド先端面からさらに照明窓に取り付けられた照明レンズ27(図参照)を経て外部に出射され、体腔内の患部等を照明する。
この撮像ユニット31は、レンズ枠に取り付けられた対物レンズ32と、この対物レンズ32による結像位置にその撮像面が配置された撮像素子としての電荷結合素子(CCDと略記)33と、このCCD33の背面側に配置されアンプ等を形成する電子素子が実装された回路基板34とを有する。
そして、回路基板34等に先端側が接続されたケーブル35は、挿入部11内等を挿通され、その後端側はコネクタ14の電気接点を経て信号処理部4を構成するCCD駆動回路36及び映像処理回路37に接続される。
このCCD出力信号は、映像処理回路37に入力され、映像処理回路37は、CCD33により撮像した内視鏡画像の映像信号を生成し、画像ミキサ9を経てハイビジョンモニタ10の表示画面に内視鏡画像Iaが、例えば図5に示すように表示される。
また、この映像信号は、絞り制御回路26に入力され、この絞り制御回路26はこの映像信号の輝度信号成分を所定周期で積分する等して平均の明るさを算出する。この平均の明るさの信号から適切な明るさに相当する基準値を引き算した差分の信号を絞り制御信号として絞り23の開口量を調整する。そして、絞り23を通過する照明光量が基準値となるように自動調光する。
また、この挿入部11内には、UPDコイル41が例えば所定間隔で配置されており、UPDコイル41に接続された信号線42は、図1に示すようにコネクタ14の電気接点を経て映像プロセッサ6内に設けたUPDコイル駆動回路43と接続されている。
このUPDコイル駆動回路43は、信号線42を経て各UPDコイル41に交流の駆動信号を順次印加し、各UPDコイル41の周囲に交流磁場を発生する。
また、挿入部11が挿入される図示しない患者が横たわるベッドの周辺部などにおける所定位置には、複数のUPDコイル44からなるUPDコイルユニット7が配置され、複数のUPDコイル44により、挿入部11内に配置されたUPDコイル41により発生される磁場を検出する。
このUPDコイル位置算出回路46により算出された位置情報は、挿入形状算出/表示処理回路47に入力され、算出された各UPDコイル41の位置を連結した形状から挿入部11の挿入形状を推定する処理と、推定された挿入形状をモデル化してUPD画像Ibとして表示する信号処理とを行う。
この挿入形状算出/表示処理回路47から出力されるUPD画像Ibの映像信号は、画像ミキサ9を経てハイビジョンモニタ10に入力され、その表示画面にUPD画像Ibが、例えば図5の画面における右側に示すように表示される。
図5の画面右側のUPD画像Ibにおいて、実際のUPD画像は符号Ib′で示すものであり、また符号Ib″が対応する消化管等の補助画像を示す。つまり、通常のUPD画像は、符号Ib′で示すものであるが、本実施例では、挿入操作をより行い易くために、UPD画像Ib′の情報から対応する挿入部11が実際に挿入される体腔内の概略の形状の補助画像Ib″を生成して同時に表示するようにしている。
なお、図2に示すように、先端部15内にも、UPDコイル41が取り付けてあり、UPDコイル位置算出回路46は、先端部15に取り付けた例えば2つのUPDコイル41の位置から先端部15の位置の他に、先端部15の周方向の(上下、左右などの方向における特定の)方向を算出する。なお、先端部15付近の長手方向(軸方向)の情報も検出し、表示する際に利用する。
また、挿入形状算出/表示処理回路(UPD算出/表示処理回路)47は、UPD画像Ibを表示する際の表示方向(表示を行う視点方向)の情報を湾曲制御装置5に出力する。この表示方向の情報として、UPD画像Ibにおける挿入部11の先端側の軸方向の情報も含む。本実施例では、簡単化のため、UPD画像Ibを表示する際に、挿入部の先端側部分におけるその軸方向が表示画面の概ね上方向となるように表示する例で説明する。 そして、湾曲制御装置5は、湾曲モード選択スイッチ19により、内視鏡画像Iaに対応した湾曲モードが選択された場合には、通常の湾曲制御を行う。
また、本実施例では、いずれの湾曲モードが選択されたかを示す指標を内視鏡画像Ia或いはUPD画像Ibに表示するようにしている。例えば、UPD画像Ibに対応した湾曲モードが選択された場合には、図5の右側のUPD画像Ib中に例えばAngleの指標Eを表示し、操作者に分かり易くしている。
つまり、図1において、湾曲モード選択スイッチ19の信号は、湾曲制御装置5に入力されると共に、そのその信号から指標Eを表示するために映像処理回路37にも入力され、映像処理回路37は、湾曲モードの選択状態に対応して、内視鏡画像Ia中或いはUPD画像Ib中に例えばAngleの指標Eを表示する。
図2に示すように、前記可撓管部17は、螺旋管51をブレード管52で被嵌し、さらに外側を外皮53で被覆した構造にしている。螺旋管51は、帯状の金属板を螺旋状に巻いて円筒状に形成したものであり、また、ブレード管52は、多数の金属素線を編組して円筒状に形成したものである。
また湾曲部16は、挿入部11の長手軸方向に並べた複数の湾曲駒54を有し、隣接する湾曲駒54同士をリベット55により回転自在に連設することにより長手方向に湾曲自在な管状の湾曲管用芯材56を構成している。この湾曲管用芯材56の外周は、筒状のブレードで被嵌され、その外周は外皮58で被覆されている。
また、最先端に位置する湾曲駒54と最後端に位置する湾曲駒54を除く他の湾曲駒54の内面には上下・左右にそれぞれ配置したアングルワイヤ59に対応した位置において、それぞれのアングルワイヤ59を個別的に挿通して進退自在に案内するためのリング状のワイヤガイド61がろう付け等により取着されている。
前記挿入部11の可撓管部17と湾曲部16は、金属製の接続管62によって連結されている。可撓管部17における螺旋管51及びブレード管52の積層先端部分が接続管62の後端部内に嵌合し、ろう付け等により固定されている。また前記湾曲部16の湾曲管用芯材56における最後に位置する湾曲駒54の後端部は前記接続管62の先端部外周に被嵌し、ろう付けまたはネジ止め等により固定されている。
可撓管部17の外皮53と湾曲部16の外皮58は突き当てられ、その突き当てた両端部分にわたりその外周には糸を密に巻付けて締結し、その糸巻き部の外周に接着剤を塗布して突当て部を液密的に封止している。そして、このような可撓管部17と湾曲部16の接続部分は通常、比較的硬質な領域の部分になっている。
各アングルワイヤ59は前記可撓管部17内においてそれぞれのガイドシース63内に個別的に挿通され、前記操作部12内に導かれている。
コイルシースの先端は、前記接続管62の内面にろう付けして固定的に取着されている。コイルシースの後端側は挿入部11の可撓管部17内にフリーな状態で配置され、他の内蔵物と共に操作部12内まで導かれている。
一方、図3で示すように、操作部12内には上、下の各アングルワイヤ59を両端に連結したワイヤを巻装したプーリ66aと、左、右の各アングルワイヤ59を両端に連結したワイヤを巻装したプーリ66bが設置されている。
前記プーリ66a,66bは電動モータ67a,67bにより正逆自在に回転させられる。電動モータ67a,67bは制御部68によって制御されるモータ駆動部69により駆動させられる。
前記アクチュエータの操作位置は、アクチュエータ位置検出手段により検出される。ここでのアクチュエータ位置検出手段は、前記電動モータ67a,67bのシャフト部に取り付けられているロータリーエンコーダ71a,71bによって構成され、ロータリーエンコーダ71a,71bの出力信号を基に前記湾曲機構60の湾曲角を検出するようになっている。
前記制御部68は、そのアクチュエータ位置検出手段の位置検出信号を基にアクチュエータによる湾曲操作量を制御し、前記湾曲部16を所定の湾曲角度まで湾曲するようになっている。
上下、左右の湾曲する方向の指定と湾曲操作量の指令を行うことにより、上下方向ジョイスティックモータ73a及び左右方向ジョイスティックモータ73bが回転し、その回転角、つまり湾曲操作量は、ロータリエンコーダ74a,74bが検知し、このロータリエンコーダ74a,74bの検知信号は、入力ドライバ75を介して制御部68に入力される。
次に、前記湾曲部16の状態を検知する手段について説明する。
張力センサ76の信号線77は、挿入部11を通じて操作部2内の張力センサアンプ78、A/D変換器79を介して制御部68に接続されている。
さらに、可撓管部17の先端部と湾曲部16の後端部との接続管62の内側にはアングルワイヤ59に対応して磁気誘導センサ、レーザ変位センサ等の変位センサ80が固定され、アングルワイヤ59の軸方向の変位量を検知するようになっている。
そして、湾曲部16に外力が加わっていない場合には、張力センサ76で測定した張力と、変位センサ80で測定した変位の関係は、ある曲線で示されるように、変位に対して張力が上昇する。ところが、湾曲部16を湾曲して観察したり、処置中に、張力センサ76で測定した張力と、変位センサ80で測定した変位の関係は、外力が加わっていない特性からずれることになる。
また、湾曲部16を湾曲したとき、先端部15が管壁bに当たってさらに湾曲させた場合、あるいは管壁bから矢印c方向の外力が加わった場合、張力センサ76がその張力を測定し、その測定結果は、張力センサアンプ78、A/D変換器79を介して制御部68に入力される。
そして、通常の湾曲モードの場合には、制御部68は、張力の差を算出し、その差分の大きさだけの力量をジョイスティック18にフィードバックするように入力ドライバ75を作動させる。従って、ジョイスティック18を操作する操作者の手の感覚で、挿入部11の先端部15が外力を受けたことが判るようにしている。
そして、その張力の差を制御部68が算出し、張力差の分の大きさだけの力量をジョイスティック18にフィードバックすることにより、ジョイスティック18を操作する操作者の手の感覚で挿入部11の先端部15が外力を受けたことが判るため、ジョイスティック18によって湾曲部16の湾曲を戻したり、湾曲方向を変更するなどの操作を行うことができ、操作性を向上できるようにしている。
このために、上述したようにUPD装置5による先端部15の方向情報と、(UPD画像Ibの)表示方向の情報とを湾曲制御装置5の制御部68は、所定時間間隔で取り込み、内部のメモリ等に格納する。
後述するようにこれらの情報から、制御部68内に設けた方向補正回路29は、UPD画像Ib中における先端部15の所定方向(具体的には先端部15の表示画像において、その表示されている部分の上下、左右の方向)が実際の方向とどれだけずれているかの方向ずれ量(方向ずれの角度)を、方向の補正量として算出する。
そして、ジョイスティック18が操作された場合には、方向補正回路29により算出されたずれ量だけジョイスティック18による操作指示の方向を補正して、湾曲部16を湾曲するように駆動する。
このような構成による本実施例の作用を具体的に説明する。
図1に示すように内視鏡2のコネクタ14を映像プロセッサ6に接続して、内視鏡2の挿入部11を患者の屈曲した例えば消化管内aに挿入する。挿入部11を消化管内aに挿入した様子を図6に示す。
図7に示すように、先端部15内に内蔵されたCCD33の上方向が、矢印Duで示す方向であるとする。また、図7においては、消化管内aは、左側に屈曲しており、従って湾曲部16を矢印Wで示す方向に湾曲させながら挿入部11を押し込むことで、挿入部11を屈曲した消化管内aの深部側に円滑に挿入できることになる(後述するようにUPD画像Ibにおいては、そのように湾曲させる湾曲指示操作を行うことになる)。
この場合のように、CCD33の上方向が、矢印Duで示す方向であると、CCD33により撮像された内視鏡画像Iaは、図8のようになる。なお、内視鏡画像Iaは、CCD33における上方向が、常に上となるようにして表示される。
従って、操作者は、図8のような内視鏡画像Iaを観察して、挿入部11の先端部15を屈曲した消化管内aの深部側に円滑に挿入しようとする場合には、湾曲部16を暗い画像部分がある左側に湾曲させるために、ジョイスティック18を左方向に傾ける。
また、一般に、屈曲した体腔内に挿入部11を挿入する場合、操作者は、挿入を円滑に行うために、挿入部11を捻る等の操作をしばしば行う。
図10は、図8における内視鏡画像Iaを90°回転した画像となっている。そして、この内視鏡画像Iaを観察して、挿入部11の先端部15を屈曲した消化管内aに円滑に挿入しようとする場合には、湾曲部16を暗い画像部分がある下側に湾曲させるために、ジョイスティック18を下方向に傾ける。
また、図9に示す挿入状態の場合には、湾曲部16を矢印Wで示す方向に湾曲させて挿入することにより、屈曲した消化管内aの深部側に円滑に挿入できることになる。
この状態の場合にも、対応する図示しない内視鏡画像Iaを観察することにより、上述した場合と同様に容易に消化管内aの深部側に挿入することができる。また、図11に示す挿入状態の場合にも、湾曲部16を矢印Wで示す方向に湾曲させて挿入することにより、屈曲した消化管内aの深部側に円滑に挿入できることになる。
一方、例えば先端部15が例えば消化管内aの壁面に近接し過ぎた場合のように、内視鏡画像Iaからは管腔の方向が分かり難い場合がある。
そのような場合には湾曲モード選択スイッチ19を操作して、UPD画像Ibに対応した湾曲モードに設定する。
本実施例では、UPD画像Ibにおける先端部15の画像中での所定方向をジョイスティック18の所定の湾曲方向とに操作上では対応付け、実際の湾曲駆動の際には、両者の方向のずれを考慮して湾曲制御を行う。
具体的には、UPD画像Ibにおける先端部15の軸に沿って先端側に向く軸回りの上下、左右の方向において、例えば紙面垂直な上方向と、ジョイスティック18の湾曲指示の上方向とを操作上では、一致させるように設定する。さらにUPD画像Ib中における先端部付近の軸方向が、表示画面の上方向に近い向きとなるようにUPD画像Ibの表示方向の設定が行われる。
例えば、図7の状態の場合には、方向補正回路29により方向の補正は行わない。これに対して、図9の場合には、制御部68は、方向補正回路29により、左方向の湾曲指示が行われた場合には、実際には下方向に湾曲指示がされたように方向補正を行って、湾曲制御を行う。
このように操作上においては、操作者は、単にUPD画像Ib中において、先端部15の基端の湾曲部16を湾曲させたい方向と思う方向にジョイスティック18を湾曲させれば、実際には湾曲部16の湾曲方向はその方向に一致しない場合においても、制御部68内での方向補正回路29による方向補正により、UPD画像Ib中における湾曲部16を湾曲させたい方向に湾曲させることができる。
通常の湾曲モードが選択されている場合には、制御部68のCPUは、ステップS2に示すようにジョイスティック18の湾曲操作が有るかの判断を行う。湾曲操作無しの場合には、ステップS1に戻る。
湾曲操作有りの場合には、ステップS3に示すようにCPUは、ジョイスティック18の湾曲指示方向に湾曲部16を湾曲させるように電動モータ67a或いは67bを駆動する。そして、ステップS1に戻る。
次のステップS5においてCPUは、これらの情報から、UPD画像Ib中における先端部の所定方向と実際の方向との方向ずれの情報(角度)を算出する。
また、次のステップS6においてCPUは、ジョイスティック18の湾曲操作が有りかの判断を行う。湾曲操作なしの場合には、ステップS1に戻る。
湾曲操作有りの場合には、ステップS7に示すようにCPUは、ジョイスティック18の湾曲指示方向に対して、方向ずれの補正を行って、湾曲部16を湾曲させるように電動モータ67a或いは67bを駆動する。そして、ステップS1に戻る。
このような作用を有する本実施例は、以下の効果を有する。
本実施例によれば、術者は、図5に示される2つの画像Ia,Ibにおいて、湾曲操作を行い易い画像に対応した方の湾曲モードに設定することにより、従来例よりも挿入等の作業をより円滑に行うことができる。
また、同様にUPD画像Ibに対応した湾曲モードで湾曲する場合、ジョイスティック18により湾曲操作された場合、その湾曲操作により湾曲される方向をUPD画像Ib中等にマーカMc或いはMd等により表示するようにしても良い。このようにすると、術者によってより湾曲を行い易くなる。
なお、UPD画像Ibを表示する場合、表示方向を指定して、その指定された表示方向でUPD画像を表示したり、表示方向を指定するプレートなどを用いる場合もあるが、先端部15の長手方向が表示面となる(表示面に含まれる)ような表示方法を採用すると、湾曲方向の指示及びその湾曲指示に対応する湾曲制御等をより精度良く行える。
なお、UPD画像Ibとしては、図5の右側に示すように挿入部11の先端側部分の軸方向が略上方向に延びるような表示状態の場合で説明したが、挿入部11の先端側部分の軸方向が異なる方向に延びるように表示しても良い。
なお、UPD画像Ibにおける挿入部11の先端側が延びる方向としては、上下、左右のいずれかに近い方向が、このUPD画像Ibを見て湾曲指示の方向を判断する場合に、その方向の判断が行い易くなるので、他の中間的な方向よりも望ましい。
また、図13に示す第1変形例の内視鏡装置1Bのように映像プロセッサ6とUPD装置8との各画像を切替スイッチ30を介してモニタ10Bに選択して出力するようにしても良い。
また、図14に示す第2変形例の内視鏡装置1Cのように映像プロセッサ6とUPD装置8との各画像をそれぞれ別々のモニタ10B、10Cに表示するようにしても良い。
実施例1では、図5に示したようにハイビジョンモニタ10の表示面に内視鏡画像IaとUPD画像Ibとを表示する構成にしていたが、本変形例では図15(A)に示すようにさらに湾曲用指標Fを表示するようにしている。
本変形例では、UPD画像Ib(より正確にはIb′)における湾曲操作を行い易くするために、このUPD画像Ib(Ib′)における少なくとも先端側の軸方向と対応付けた湾曲用指標Fを表示するようにしている。
図15(A)の例では、内視鏡画像Iaの表示エリアの下側の表示枠Wに湾曲用指標Fを表示するようにしている。
図15(A)ではUPD画像Ib(Ib′)における挿入部11の先端部付近の方向と一致する方向をモデル化して示す矢印86aの基端側に、例えば上下左右のいずれかの方向に湾曲させる湾曲操作を行う場合に実際に湾曲部16が湾曲される上下左右の湾曲方向を示すU、D、R、Lを付した矢印を示している。
また、図15(B)ではより具体的に挿入部11の形状に近い円柱形状にしたスコープモデル86bを表示し、その基端側に湾曲操作を行った際に実際に湾曲部16が湾曲される上下左右の湾曲方向を示すU、D、R、Lを付した矢印を示している。
また、図15(B)においては、スコープモデル86bの先端部を他の部分と色を変える等して表示する先端マーク86cを付けて表示している。
本変形例では、このように湾曲用指標Fを表示するため、仮にUPD画像Ib側の表示を参照して湾曲操作を行う場合においても、所望とする方向への湾曲操作を行い易くなる。
つまり、この湾曲用指標Fにおいては、実際に表示されているUPD画像Ibにおける先端部の軸方向と一致する方向に矢印86a、スコープモデル86b等が表示され、かつその軸方向に対して湾曲操作を行う場合に、実際に湾曲される湾曲方向が表示されているので、この湾曲用指標Fを参照することにより、ユーザは、所望とする方向に容易に湾曲することができる。
なお、少なくともUPD画像Ibに対応した湾曲モードを選択した場合に、湾曲用指標Fを表示するようにしても良い。
このように湾曲用指標Gを表示した場合にも、ユーザは、このUPD画像Ib(Ib′)の表示から所望とする方向に湾曲操作することが簡単にできるようになる。
また、内視鏡画像Iaの例えば下側の表示エリアには、上記座標系XYZと共に、湾曲用指標Hを表示するようにしている。
このように表示することにより、第3変形例のように所望の方向に湾曲し易くできると共に、さらに患者の身体の方向に関して、挿入部の先端部付近の方向も把握することができるようになる。
なお、図15等では、内視鏡画像Ia、UPD画像Ib及び湾曲用指標F等を共通の画面上で表示するようにしているが、例えば図17に示すように内視鏡画像Ia側の表示画面89aとUPD画像Ib側の表示画面89bに分けて表示しても良いし、別体のモニタ等に分けて表示しても良い。
このX線装置90は、X線発生部91a及びその透過X線を検出する検出部91bとが支持部材91cにより対向するように支持され、その間に患者が横たわることができるようにしている。
そして、検出部91bにより電気信号に変換された信号は、X線プロセッサ92に入力され、その内部の映像処理回路92aにより、X線画像に対応する映像信号に変換される。
そして、モニタ10Bには、内視鏡画像IaとX線画像IcがPinP画像で表示される。
なお、PinP画像生成回路93は、例えばスコープスイッチ20の操作により、親子の画像を入れ替えて表示したり、一方の画像のみを表示したり、両方を同じサイズで隣接して表示する等の選択も行えるようにしている。
この方向センサ95は、方向検出用の信号線を介して、映像プロセッサ6B内の方向検出回路96と接続され、方向検出回路96により先端部15の方向を示す情報となり、この情報は、湾曲制御装置5(の制御部)に入力される。
そして、この制御部は、X線画像Icに対応した湾曲モードが選択された場合には、この情報を用いて実施例1のように方向補正処理を行う。なお、本実施例におけるX線装置90においては、図14に示すようにX線発生部91aと検出部91bとが上下方向(鉛直方向)となる状態で使用することを前提としており、この場合にはX線画像Icの撮像方向は、鉛直方向に決まっている。
そして、図18のX線画像Icに示してあるように、例えばその画像中での挿入部の先端側の軸方向が、略上方向となるようにX線画像Icの表示の方向が映像処理回路92a内の画像回転処理回路により画像回転処理が行われる。なお、映像プロセッサ6Bに入力されるX線画像Icをこの映像プロセッサ6B内で回転する処理をしても良い。
図19は、上記方向センサ95の構造を示す。先端部15にはその横断面が図19に示すように円環形状の収納部95aが絶縁部材により形成され、その内部には水銀等の導電性流体95bが収納されている。
なお、X線画像Icの他に、MRI画像や体外からの超音波画像を利用したりして同様にそれらの画像に対応した湾曲モードで湾曲制御しても良い。また、以下に説明するようにCT装置による画像に対応した湾曲モードで湾曲制御しても良い。
そして、モニタ10Bには、CT画像Idを表示する場合、挿入部11の先端側の表示面が、挿入部11の先端側の軸方向を含み、従ってその先端側が挿通されている管腔の走行方向を含むように自動設定する制御を行うようにして、挿入作業における湾曲操作を伴う操作性を向上するものである。
この内視鏡2Cのユニバーサルコード13は、映像プロセッサ6Cに接続される。また、ベッド102における他方の側面に対向するようにモニタ10Bが配置され、このモニタ10Bには内視鏡画像IaとX線によるCT画像Idとが左右に隣接して表示される。 また、CT本体101aに接続され、CT画像Idを生成する画像処理を行うCTプロセッサ101bは、異なる方向からの画像から任意の断面のCT画像Idを生成する。
これと類似して、CT装置101の場合においても、挿入部11の先端部15内に配置した方向センサ95の出力を利用して先端部15が実際に(周方向の)どの方向にあるかを検出できるようにすると共に、本実施例では先端部15の軸方向を検出するセンサ(107とする)も先端部15内等に設けている。
そして、図21に示すような処理により、挿入部11の先端側の軸方向と管腔走行方向を表示面内に含むような表示(図20のCT画像Id参照)を行うと共に、その表示方向を湾曲操作手段の湾曲指示方向と一致させて湾曲制御を行い易くしている。
次のステップS12においてCPUは、画像表示パラメータの取得を行う。この画像表示パラメータの取得を行うために図22の処理を行う。後述するように図22の処理を行うことにより、表示される画像が、例えば患者103をどの方向から見た場合の画像となっているか、挿入部11の先端部15の周方向のどの位置が鉛直方向であるか及び先端部15の軸方向が物理的に鉛直方向に対してどれだけ傾いているかに関する情報などが得られる。
具体的には、この設定により、実施例1で説明したのと同様に、術者104等の操作者は、モニタ10BのCT画像Idを見て、そのCT画像Idから挿入部11の先端側を湾曲したい方向にジョイスティック18を傾動して湾曲方向の指示操作を行えば、そのCT画像Idで判断される指示の方向に、実際に湾曲部16が湾曲されるように制御部は、湾曲制御する。
また、このステップS13において、管腔走行方向表示を湾曲指示方向に一致させる設定処理も行われるう。
次のステップS14においてCPUは、ステップS13による設定による変更を行う(必要ある)か否かの判断を行う。湾曲方向指示手段の上下、左右方向を変更しない場合には、ステップS12に戻る。
一方、湾曲方向指示手段の上下、左右方向を変更する場合には、ステップS16に示すように、その変更に応じて制御パラメータを変更する。
湾曲方向指示手段の上下、左右方向を変更する場合には、例えば操作パネル上に設けた、もしくは任意の位置に配置することが可能なトラックボールのような湾曲操作手段等(後述)が適する。
次にステップS12の処理を図22により説明する。この画像表示パラメータの取得の処理が開始すると、ステップS21に示すようにCPUは、基準となるCT画像Idの表示方向の情報を、CT装置101(のCTプロセッサ101b)が自動的に出力するかの判断を行う。
一方、CT装置101が表示方向の情報を自動的に出力しない場合には、ステップS22に示すように操作者が表示方向を手動で入力する。
この手動入力の場合における入力の形式は例えば、A-P(患者103の正面から背中方向)、L-R(患者103の左側から患者103の体を見た場合)、R-R(患者103の右側から患者103の体を見た場合)P-A(患者103の背中から患者103の体を見た場合)など、もしくはそれぞれの基準から例えば30度時計方向に回転したなどの情報を湾曲制御手段に対して入力すればよい。
そして、患者***の方向の情報が出力される場合には、ステップS25に移り、患者***の方向の情報が出力されない場合には、ステップS24による患者***の情報の手動入力の処理を経てステップS25に移る。
ステップS25において、CPUは、ステップS21からステップS24の処理を経てモニタ10B上の画像表示方向の情報と患者***情報との取得を行うことになる。
術者104等の操作者が、湾曲方向の指示を与える場合は、図20に示すように、操作者は内視鏡画像Ia、もしくはCT画像Idが表示されているモニタ10Bを観察しているため、操作者の位置と観察用のモニタ10Bの方向を結んだ軸に概平行な軸の方向を表示されている画面上の天地方向(上下方向)、前記軸と垂直な略水平方向(軸と離間する方向)を画面上の左右方向として割り付けることが考えられる。
なお、上述の場合には、内視鏡2の操作部12にジョイスティック18等の湾曲操作手段が設けられている場合を主に説明したが、例えば湾曲操作手段が映像プロセッサ6C或いは湾曲制御装置5の操作パネル等に設けられている場合や、リモコンタイプの湾曲操作手段の場合もあり得る。
図23は、この場合の制御処理の概要を示す。ステップS31においてCPUは、内視鏡の挿入部11の回転量を検出(例えば方向センサ95の出力で検出)する。そして、その検出情報により、ステップS32に示すようにCPUは、湾曲方向の補正量を算出し、さらに次のステップS33において、算出された補正量により補正すべき補正量パラメータの変更設定を行って、ステップS31に戻る。このようにして、内視鏡の挿入部11が回転されても(捻られても)、それに影響されることなく良好な湾曲操作及び湾曲制御ができる。
この場合、前述したようにモニタ画面と対応付けた割り付けの他に以下のように割り付けても良い。
図21に示すように術者104等の操作者の位置を中心として、例えばトラックボール111を設けたリモコン112による湾曲操作手段と操作者の位置を結んだ線を中心軸としてその概中心軸上に上下方向の指示を、中心軸に対して概垂直な軸方向に左右方向の操作を配分することが人間の操作感覚に最も合致する。
このように操作者にとって自分の位置と操作入力手段を結ぶ線を基本の軸として中心としてその軸から離れる方向を湾曲指示の左右方向、概中心軸上で離れる、近づく方向を湾曲指示の上下方向に割り付けるようにしても良い。
操作者の位置を常に検出することは困難であるが、湾曲操作入力手段と操作者の距離は操作を考えると腕の距離程度しか離れていないため、概操作入力手段の位置とモニタの位置を操作者とモニタの位置の代用とすることが可能である。
よって、より厳密に鉛直方向、水平方向を合わせる場合には、操作入力手段とモニタを結んだ軸を地面を水平面として投影した軸を画像上の上下方向の湾曲の軸に、その投影した軸に対して垂直な方向を左右方向の操作軸として設定することができる。
しかし、操作入力手段とモニタを結んだ軸が地面を水平面として考えた場合にさほど傾斜していない場合には水平面投影した軸の代わりに操作入力手段とモニタを結んだ軸そのものを表示画像上の上下方向の湾曲に、操作入力手段とモニタを結んだ軸と垂直で水平面内の軸を左右方向の湾曲に割り振るという方法を採用してもよい。
また、これら二種類の制御方向の割り付けを操作者が任意に切り替えて設定できるようにしてもよい。
なお、本実施例では、CT装置の場合で説明したが、UPD装置等の他の装置を用いた場合に適用しても良い。
また、通常の湾曲制御を行う既存の湾曲制御装置に対して、本実施例で説明したUPD画像Ib等の第2の画像に対応して湾曲制御を行う湾曲制御手段を設けたり、湾曲制御方法を採用したりしたするものも本発明に属する。また、複数の湾曲制御手段を設け、実際に使用する場合には一方を動作させるようにしても良い。
また、上述した実施例等を部分的に組み合わせる等して構成される実施例等も本発明に属する。
1.請求項1において、前記第2の画像に対応して、前記挿入部が挿入される体腔内の補助画像を表示する補助画像表示手段を有する。
2.請求項1において、前記第2の画像に対応する第2の湾曲制御手段は、前記第2の画像における挿入部の先端側の表示画像における所定方向と、実際の挿入部の先端側における所定方向とのずれ量を算出する算出手段を有し、湾曲部を湾曲する場合には前記ずれ量により補正を行って湾曲駆動する。
3.付記2において、前記第2の画像における挿入部の先端側の表示画像における所定方向は、実際の挿入部の先端側のその中心軸の回りの回転に不変であり、前記第1の画像においては、実際の挿入部の先端側のその中心軸の回りの回転量に応じて、前記第1の画像の表示方向が変化する。
5.請求項1において、前記第2の画像は、X線による透過により、前記挿入部の先端側を含む画像を表示するX線画像である。
6.湾曲指示操作手段による湾曲指示に応じて内視鏡の挿入部に設けられた湾曲部の湾曲方向の制御を行う湾曲制御装置において、
画像表示手段に表示される撮像手段により撮像された第1の画像と、少なくとも前記挿入部の先端側の表示に関係する第2の画像とにそれぞれ対応した湾曲制御を選択的に行うことを特徴とする湾曲制御装置。
8.請求項1において、前記第2の画像は、前記挿入部の先端側の軸方向を概ね表示面内に含むように表示する。
9.請求項1において、前記第2の画像は、前記挿入部の先端側の軸方向を概ね表示面内に含むと共に、前記先端部付近が挿入されている管腔部分の走行方向もその走行方向が概ね表示面内に含まれるように表示する。
10.請求項1において、前記第2の画像は、前記挿入部の先端側の表示画像と共に、前記挿入部の先端側が挿入されている管腔部分も表示され、前記第2の湾曲制御手段は、前記挿入部の先端側と前記管腔部分との表示画面から湾曲指示方向を判断した場合におけるその湾曲指示方向に前記湾曲部を湾曲駆動するように湾曲制御を行う。
12.付記11において、前記湾曲用指標の表示手段は、前記第1の画像が表示される表示エリア側に表示される。
13.付記11において、前記湾曲用指標の表示手段は、前記第2の画像が表示される表示エリア側に表示される。
14.付記11において、前記湾曲用指標の表示手段は、前記第2の画像中の前記挿入部の先端部付近に表示される。
2…内視鏡
3…光源部
4…信号処理部
5…湾曲制御装置
6…映像プロセッサ
7…UPDコイルユニット
8…UPD装置
9…画像ミキサ
10…ハイビジョンモニタ
11…挿入部
12…操作部
14…コネクタ
15…先端部
16…湾曲部
17…可撓管部
18…湾曲用ジョイスティック
19…湾曲モード選択スイッチ
20…スコープスイッチ
29…方向変換回路
31…撮像ユニット
32…対物レンズ
33…CCD
36…CCD駆動回路
37…映像処理回路
41、44…UPDコイル
43…UPDコイル駆動回路
46…UPDコイル位置算出回路
47…挿入形状算出/表示処理回路
48…補助画像生成回路
54…湾曲駒
59…アングルワイヤ
67a、67b…電動モータ
68…制御部
69…モータ駆動部
代理人 弁理士 伊藤 進
Claims (5)
- 湾曲指示操作手段による湾曲指示に応じて内視鏡の挿入部に設けられた湾曲部の湾曲方向の制御を行う湾曲制御装置において、
画像表示手段に表示される撮像手段により撮像された第1の画像に対応した湾曲制御を行う第1の湾曲制御手段と、
前記挿入部の先端側の表示に関係する第2の画像に対応した湾曲制御を行う第2の湾曲制御手段と、
を具備したことを特徴とする湾曲制御装置。 - 前記第1の画像と前記第2の画像にそれぞれ対応する前記第1の湾曲制御手段及び第2の湾曲制御手段の一方で湾曲制御を行う選択をする選択手段を有することを特徴とする請求項1に記載の湾曲制御装置。
- 前記選択手段による選択状態を表示するための選択表示手段を有することを特徴とする請求項2に記載の湾曲制御装置。
- 前記第1の画像及び第2の画像の少なくとも一方の画像中において、前記湾曲指示操作手段による湾曲指示操作された場合の湾曲部が湾曲される方向を表示する方向表示手段を有することを特徴とする請求項1に記載の湾曲制御装置。
- 少なくとも前記第2の湾曲制御を行う場合に、前記第2の画像における前記挿入部の先端側の表示と対応した湾曲方向を表す湾曲用指標の表示手段を有することを特徴とする請求項1に記載の湾曲制御装置。
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