JP6526339B2 - 口腔内視鏡検査システム及びこれを用いた検査方法 - Google Patents

Description

本発明は、内視鏡の技術分野に関し、特に特殊画像処理機能を有する口腔内視鏡検査システム及びこれを用いた検査方法に関する。

近年、挿入部に内蔵された撮像素子を有する内視鏡は、口腔内の検査において広く採用されている。既存の口腔内視鏡において、使用中に位置を常に変更する必要があり、収集された画像は、挿入部の逆転や回転に従って逆転や回転し、観察機能が低く、検査者の口腔に対する正確な操作が困難である。

画像表示の精度を維持するために、ユーザは挿入部の位置を常に調整する必要があり、煩雑だけでなく、被観察者にも迷惑を与える。

上記の課題を解決するために、本発明は、挿入部、前記挿入部内に配置された撮影ユニット、変位情報収集モジュール、使用形態設定モジュール、信号伝送モジュール、前記挿入部と接続された操作部、画像制御処理モジュール、及び表示装置を備えている口腔内視鏡検査システムを提供する。

前記撮影ユニット、前記変位情報収集モジュール、前記使用形態設定モジュール及び前記信号伝送モジュールのそれぞれと、前記画像制御処理モジュールとは接続され、前記表示装置と前記信号伝送モジュールとは接続されている。

前記挿入部は、検査される口腔内に挿入するために用いられる。

前記撮影ユニットは、被検者の口腔の画像情報を収集して、画像情報処理モジュールに伝送するために用いられる。

前記使用形態設定モジュールは、ユーザが自分用モード又は他人用モードを選択するために用いられる。前記自分用モードは、ユーザ自身で口腔を検査する状態であり、前記他人用モードは、ユーザが被検者と相対して被検者の口腔を検査する状況である。

前記画像制御処理モジュールには、自分用モードの標準的初期姿勢の座標系情報、及び他人用モードの標準的初期姿勢の座標系情報が記憶されている。

前記自分用モードの標準的初期姿勢の座標系情報は、具体的には、ユーザの左肩から右肩までの直線方向がＸ軸の正の向きである。Ｘ軸と９０度の角度をなし、且つ撮影ユニットの撮影方向と同じ方向がＺ軸の正の向きである。Ｚ軸及びＸ軸にそれぞれ直交し、且つ口腔上部への方向がＹ軸の正の向きである。原点は操作部から撮影ユニットへの接続線上に位置している。

前記他人用モードの標準的初期姿勢の座標系情報は、具体的には、被検者の右肩から左肩までの直線方向がＸ軸の正の向きである。Ｘ軸と９０度の角度をなし、且つ撮影ユニットの撮影方向と同じ方向がＺ軸の正の向きである。Ｚ軸及びＸ軸にそれぞれ直交し、且つ被検者の口腔上部への方向がＹ軸の正の向きである。原点は操作部から撮影ユニットへの接続線上に位置している。

撮影ユニットの移動過程において、前記自分用モードの標準的初期姿勢の座標系は、筐体の移動につれて全体的に移動し、自分用モードの標準的姿勢の座標系となる。前記他人用モードの標準的初期姿勢の座標系は、筐体の移動につれて全体的に移動し、他人用モードの標準的姿勢の座標系となる。

前記画像制御処理モジュールは、撮影ユニットを制御し、且つユーザが選択した使用モード及び対応する標準的初期座標系の情報、並びに、変位情報収集モジュールによって収集された回転角度及び回転速度に基づいて画像を修正する。

前記変位情報収集モジュールは、各画像の撮影過程において、撮影ユニットから操作部までの接続線が標準姿勢の座標系のＸ軸からＹ軸への方向に対して回転する回転角度及び回転速度を検出するために用いられる。

前記信号伝送モジュールは、前記画像制御処理モジュールと接続されており、信号を伝送するために用いられる。

前記表示装置は、修正後の画像を表示するために用いられる。

さらに、自分用モードにおいて、前記画像制御処理モジュールによる画像に対する修正のステップは、
ステップ１：収集された画像に対して同じ回転速度及び逆の回転角度の修正を行うステップ１と、
ステップ２：ステップ１で修正された後の画像に対して１８０度の鏡像反転を行うステップ２とを含む。

さらに、他人用モードにおいて、前記画像制御処理モジュールによる画像に対する修正方法では、収集された画像に対して同じ回転速度及び回転角度の修正を行う。

さらに、前記信号伝送モジュールは、無線トランシーバアセンブリ、ＷＩＦＩトランシーバアセンブリ、ブルートゥースアセンブリ、又はＵＳＢケーブル伝送アセンブリを含む。

さらに、前記変位情報収集モジュールは、加速度センサ、角速度センサ、ジャイロスコープ及び／又は重力センサである。

さらに、前記挿入部の中軸線は、撮影ユニットと操作部との接続線である。

前記口腔内視鏡検査システムを用いた検査方法は、以下のステップを含む。

ステップＳ１：ユーザは、使用形態設定モジュールを使用して使用モードを選択する。

ステップＳ２：内視鏡の撮影ユニットを検査される口腔に合わせ、撮影ユニットは、画像情報を収集すると共に、変位情報収集モジュールは、各画像を撮影する過程において、撮影ユニットと操作部との接続線が標準姿勢の座標系のＸ軸からＹ軸への方向に対して回転する回転角度及び回転速度という情報を検出する。

ステップＳ３：各画像の画像情報と、それに対応する回転角度及び回転速度のデータとを画像制御処理モジュールまで伝送する。

ステップＳ４：画像制御処理モジュールは画像について修正を行う。

自分用モードの場合、画像制御処理モジュールによる画像に対する修正ステップは、
ステップ１：収集された画像に対して同じ回転速度及び逆の回転角度の修正を行うステップ１と、
ステップ２：ステップ１で修正された後の画像に対して１８０度の鏡像反転を行うステップ２とを含む。

他人用モードの場合、画像制御処理モジュールによる画像に対する修正方法では、収集された画像に対して同じ回転速度及び回転角度の修正を行う。

ステップＳ５：表示装置で表示する。

本発明は、従来技術における口腔内視鏡によって収集された画像を観察者に正の向きに表示することが困難であるという問題を創造的に解決し、口腔操作の精度を向上させる。画像表示の精度を確保する状況において、内視鏡の使用の自由度や形状設計の自由度が向上し、利用価値が高い。

自用するときの既存の内視鏡の使用概略図である。 図１における、９０度時計回りに移動するときの既存の内視鏡の使用概略図である。 本発明に係る自分用モードにおける、９０度時計回りに移動するときの内視鏡の画像反転概略図である。 他用するときの既存の内視鏡の使用概略図である。 図４における、９０度反時計回りに移動するときの既存の内視鏡の使用概略図である。 本発明に係る他人用モードにおける、反時計回りに９０度移動するときの内視鏡の画像反転概略図である。

本発明に係る設計コンセプトとして、人体の口腔に挿入される挿入部と検査者の手持ち部とを備えることができる内視鏡を提供する。人体の口腔内における挿入部が何らかの姿勢変化をした場合に、表示装置に表示された画像は、撮影された正の向きの可視化した画像の一部であり、検査者は、検査される口腔に対して良好に操作可能であり、これにより、既存の口腔内視鏡の画像が逆転又は傾斜することで検査者が正しく判断できない状況が回避される。

本発明に係る口腔内視鏡検査システムは、挿入部、挿入部内に配置された撮影ユニット、変位情報収集モジュール、使用形態設定モジュール、信号伝送モジュール、挿入部と接続された操作部、画像制御処理モジュール、及び表示装置を備えている。

挿入部は、検査される口腔内に挿入するために用いられる。

撮影ユニットは、被検者の口腔の画像情報を収集して、画像情報処理モジュールに伝送するために用いられる。

使用形態設定モジュールは、ユーザが自分用モード又は他人用モードを選択するために用いられる。自分用モードは、ユーザ自身で口腔を検査する状態であり、他人用モードは、ユーザが被検者と相対して被験者の口腔を検査する状況である。使用形態設定モジュールの形態は、以下のようであってよい。ソフトウェア部は画像制御処理モジュールに設けられ、操作制御部は内視鏡の筐体に位置し、又は、仮想ボタンを用いては使用モードを切り替えてもよい。

画像制御処理モジュールには、自分用モードの標準的初期姿勢の座標系情報、及び他人用モードの標準的初期姿勢の座標系情報が記憶されている。

前記自分用モードの標準的初期姿勢の座標系情報は、具体的には、ユーザの左肩から右肩までの直線方向がＸ軸の正の向きである。Ｘ軸と９０度の角度をなし、且つ撮影ユニットの撮影方向と同じ方向がＺ軸の正の向きである。Ｚ軸及びＸ軸にそれぞれ直交し、且つ口腔上部への方向がＹ軸の正の向きである。原点は操作部から撮影ユニットへの接続線上に位置している。

前記他人用モードの標準的初期姿勢の座標系情報は、具体的には、被検者の右肩から左肩までの直線方向がＸ軸の正の向きである。Ｘ軸と９０度の角度をなし、且つ撮影ユニットの撮影方向と同じ方向がＺ軸の正の向きである。Ｚ軸及びＸ軸にそれぞれ直交し、且つ被検者の口腔上部への方向がＹ軸の正の向きである。原点は操作部から撮影ユニットへの接続線上に位置している。

撮影ユニットの移動過程において、自分用モードの標準的初期姿勢の座標系は、筐体の移動につれて全体的に移動し、自分用モードの標準的姿勢の座標系となる。他人用モードの標準的初期姿勢の座標系は、筐体の移動につれて全体的に移動し、他人用モードの標準的姿勢の座標系となる。

上記の座標系の設定方法により、いかなる場合にも検査される口腔のみに関連し、ユーザ自身又は被検者の姿勢と関係しないことが確保され、内視鏡使用の柔軟性が改善される。

座標系の設計は、内視鏡の形態と無関係であり、カメラと手持ち部との相対位置にのみ関連する。これにより、内視鏡形態設計の柔軟性が向上し、変位情報収集モジュールの情報収集が容易になる。好ましくは、挿入部の中軸線は、撮影ユニットと操作部との接続線である。

変位情報収集モジュールは、各画像の撮影過程において、撮影ユニットから操作部までの接続線が標準姿勢の座標系のＸ軸からＹ軸への方向に対して回転する回転角度及び回転速度を検出するために用いられる。当該モジュールは、加速度センサ、角速度センサ、ジャイロスコープ及び／又は重力センサであってよい。

画像制御処理モジュールは、撮影ユニットを制御し、且つユーザが選択した使用モード及び対応する標準的初期座標系の情報、並びに、変位情報収集モジュールによって収集された回転角度及び回転速度に基づいて画像を修正する。修正方法は、下記の通りである。

自分用モードにおいて、画像制御処理モジュールによる画像に対する修正ステップは、
ステップ１：収集された画像に対して同じ回転速度及び逆の回転角度の修正を行うステップ１と、
ステップ２：ステップ１で修正された後の画像に対して１８０度の鏡像反転を行うステップ２とを含む。

他人用モードにおいて、画像制御処理モジュールによる画像に対する修正方法では、収集された画像に対して同じ回転速度及び回転角度の修正を行う。

信号伝送モジュールは、画像制御処理モジュールと接続されており、信号を伝送するために用いられる。信号伝送モジュールは、必要な既存伝送回路のほか、無線トランシーバアセンブリ、ＷＩＦＩトランシーバアセンブリ、ブルートゥースアセンブリ、又はＵＳＢケーブル伝送アセンブリをさらに含んでもよい。

前記表示装置は、修正後の画像を表示するために用いられる。当該表示装置は、携帯電話、コンピュータ、タブレットであってよい。表示装置は、ユーザ自身又は被検者に面する必要がある。

以下、本発明に係る検査方法について説明する。

ステップＳ１：ユーザは、使用形態設定モジュールを使用して使用モードを選択する。

ステップＳ２：内視鏡の撮影ユニットを検査される口腔に合わせ、撮影ユニットは、画像情報を収集すると共に、変位情報収集モジュールは、各画像を撮影する過程において、撮影ユニットと操作部との接続線が標準姿勢の座標系のＸ軸からＹ軸への方向に対して回転する回転角度及び回転速度という情報を検出する。

ステップＳ３：各画像の画像情報と、それに対応する回転角度及び回転速度のデータとを画像制御処理モジュールまで伝送する。

ステップＳ４：画像制御処理モジュールは画像について修正を行う。

自分用モードの場合、画像制御処理モジュールによる画像に対する修正ステップは、
ステップ１：収集された画像に対して同じ回転速度及び逆の回転角度の修正を行うステップ１と、
ステップ２：ステップ１で修正された後の画像に対して１８０度の鏡像反転を行うステップ２とを含む。

他人用モードの場合、画像制御処理モジュールによる画像に対する修正方法では、収集された画像に対して同じ回転速度及び回転角度の修正を行う。

ステップＳ５：表示装置で表示する。

上記のプロセスにおける全ての信号は、信号伝送モジュールによって伝送される。

本発明の効果をより良好に説明するために、以下、図１〜図６に併せて例を挙げて説明する。

図１〜図３は、自分用モードにおける概略図である。

図１は、既存の内視鏡の使用概略図である。水平となっている左側のカメラが歯を正視する内視鏡の状態を内視鏡の初期状態とする。内視鏡の初期状況において、表示された画像と、歯を正視して見えた画像とがＹ軸のまわりを１８０度回転させたものになっている。ユーザの見た画像と実物を正視して見えた画像とが左右逆であるため、ディスプレイを見ながら内視鏡を操作する際に移動の方向を間違えてしまい、内視鏡を到達すべき位置まで精確に操作することができない。

図１に基づいて、従来の口腔内視鏡を初期位置において９０度水平に時計回りに移動させると、図２に示すように、表示された画像も内視鏡の移動速度及び角度にしたがって９０度時計回りに移動する。これにより、ユーザは内視鏡を動かす際に、内視鏡の口腔内での本当の位置を判断することができず、画像判断及び実物操作上の混乱が生じる。

図３は、本発明に係る内視鏡の使用概略図である。内視鏡を初期位置から９０度水平に時計回りに移動させ、表示装置Ａ内に表示された各画像を、内視鏡の移動角度及び速度に基づいて、逆の角度及び同じ速度にしたがって移動するように修正した後のものは、表示装置Ｂに内に示され、各画像を修正した後、当該画像をＹ軸方向に沿って１８０度鏡像反転させて、最終的に装置Ｃに表示されたものとなる。このときの画像は、ディスプレイに表示された画像と歯とが鏡像表示となっている。画像が内視鏡の移動によって移動しないため、ユーザは、鏡像の画像を通して内視鏡の口腔内での位置を判断することができ、これにより、方向に対する混乱が生じず、内視鏡の使用がより精確且つ便利になる。

図４〜図６は、他人用モードにおける概略図である。

図４において、既存の内視鏡と被検者の口腔とが、左側のカメラが水平に正視する初期状態となっており、映像観察者が見た映像と人間の目で歯を正視して見えた映像とが一致し、異常がない。

図４に基づいて、内視鏡が初期状態から観察者の画角に対して９０度反時計回りに回転し始めると、図５に示すように、表示された画像は、観察者の画角から同様の速度で時針回りに回転する。画像が回転することにより、観察者は、口腔内の位置及び状況を正常に判断することができない。

図４の使用状況に基づいて、内視鏡の移動によって図５の問題が生じる。内視鏡が初期状態から観察者の画角に対して９０度反時計回りに回転し始めると、表示された画像は、観察者の画角から同様の速度で時針回りに回転する。図５の問題点に鑑み、本発明は、内視鏡の位置及び速度確定センサにより、内視鏡の移動位置及び速度を確認し、各画像を内視鏡の移動と同じ角度及び速度で移動するように修正し、図６に示すように、表示された画像は、内視鏡の回転によって回転せず、観察者は人間の目と同様に表示された画像を観察することができ、観察者が映像の位置と同じように内視鏡を操作することができ、混乱が生じない。

本発明の有益な効果は以下の通りである。
本発明は、従来技術における口腔内視鏡によって収集された画像を観察者に正の向きに表示することが困難であるという問題を創造的に解決し、口腔操作の精度を向上させる。画像表示の精度を確保する状況において、内視鏡の使用の自由度や形状設計の自由度が向上し、利用価値が高い。

Claims (7)

1. 挿入部、前記挿入部内に配置された撮影ユニット、変位情報収集モジュール、使用形態設定モジュール、信号伝送モジュール、前記挿入部と接続された操作部、画像制御処理モジュール、及び表示装置を備えている口腔内視鏡検査システムであって、
   前記撮影ユニット、前記変位情報収集モジュール、前記使用形態設定モジュール及び前記信号伝送モジュールのそれぞれと、前記画像制御処理モジュールとは接続され、
   前記表示装置と前記信号伝送モジュールとは接続され、
   前記挿入部は、検査される口腔内に挿入するために用いられ、
   前記撮影ユニットは、被検者の口腔の画像情報を収集して、画像情報処理モジュールに伝送するために用いられ、前記使用形態設定モジュールは、ユーザが自分用モード又は他人用モードを選択するために用いられ、前記自分用モードは、ユーザ自身で口腔を検査する状態であり、前記他人用モードは、ユーザが被検者と相対して被検者の口腔を検査する状態であり、
   前記画像制御処理モジュールには、自分用モードの標準的初期姿勢の座標系情報、及び他人用モードの標準的初期姿勢の座標系情報が記憶されており、
   前記自分用モードの標準的初期姿勢の座標系情報は、ユーザの左肩から右肩までの直線方向がＸ軸の正の向きであり、Ｘ軸と９０度の角度をなし、且つ撮影ユニットの撮影方向と同じ方向がＺ軸の正の向きであり、Ｚ軸及びＸ軸にそれぞれ直交し、且つ口腔上部への方向がＹ軸の正の向きであり、原点は操作部から撮影ユニットへの接続線上に位置し、
   前記他人用モードの標準的初期姿勢の座標系情報は、被検者の右肩から左肩までの直線方向がＸ軸の正の向きであり、Ｘ軸と９０度の角度をなし、且つ撮影ユニットの撮影方向と同じ方向がＺ軸の正の向きであり、Ｚ軸及びＸ軸にそれぞれ直交し、且つ被検者の口腔上部への方向がＹ軸の正の向きであり、原点は操作部から撮影ユニットへの接続線上に位置し、
   撮影ユニットの移動過程において、前記自分用モードの標準的初期姿勢の座標系は、筐体の移動につれて全体的に移動し、自分用モードの標準的姿勢の座標系となり、前記他人用モードの標準的初期姿勢の座標系は、筐体の移動につれて全体的に移動し、他人用モードの標準的姿勢の座標系となり、
   前記画像制御処理モジュールは、撮影ユニットを制御し、且つユーザが選択した使用モード及び対応する標準的初期座標系の情報、並びに、変位情報収集モジュールによって収集された回転角度及び回転速度に基づいて画像を修正し、
   前記変位情報収集モジュールは、各画像の撮影過程において、撮影ユニットから操作部までの接続線が標準姿勢の座標系のＸ軸からＹ軸への方向に対して回転する回転角度及び回転速度を検出するために用いられ、
   前記信号伝送モジュールは前記画像制御処理モジュールと接続されており、信号を伝送するために用いられ、
   前記表示装置は、修正後の画像を表示するために用いられることを特徴とする口腔内視鏡検査システム。
2. 前記自分用モードにおいて、前記画像制御処理モジュールは、収集された画像に対して同じ回転速度及び逆の回転角度の修正を行い、且つ修正された後の画像に対して１８０度の鏡像反転を行うために用いられることを特徴とする請求項１に記載の口腔内視鏡検査システム。
3. 前記他人用モードにおいて、前記画像制御処理モジュールは、収集された画像に対して同じ回転速度及び回転角度の修正を行うために用いられることを特徴とする請求項１に記載の口腔内視鏡検査システム。
4. 前記信号伝送モジュールは、無線トランシーバアセンブリ又はＵＳＢケーブル伝送アセンブリを含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の口腔内視鏡検査システム。
5. 前記変位情報収集モジュールは、加速度センサ、角速度センサ及び重力センサの少なくともいずれか１つであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の口腔内視鏡検査システム。
6. 前記挿入部の中軸線は、前記撮影ユニットと前記操作部との接続線であることを特徴とする請求項１に記載の口腔内視鏡検査システム。
7. ユーザが使用形態設定モジュールを使用して使用モードを選択するステップＳ１と、
   内視鏡の撮影ユニットを検査される口腔に合わせ、撮影ユニットが、画像情報を収集すると共に、変位情報収集モジュールが、各画像を撮影する過程において、撮影ユニットと操作部との接続線が標準姿勢の座標系のＸ軸からＹ軸への方向に対して回転する回転角度及び回転速度という情報を検出するステップＳ２と、
   各画像の画像情報と、それに対応する回転角度及び回転速度のデータとを画像制御処理モジュールまで伝送するステップＳ３と、
   画像制御処理モジュールが画像について修正を行うステップＳ４と、
   表示装置で表示するステップＳ５とを含み、
   前記ステップＳ４では、自分用モードの場合、画像制御処理モジュールによる画像に対する修正ステップは、収集された画像に対して同じ回転速度及び逆の回転角度の修正を行うステップ１と、ステップ１で修正された後の画像に対して１８０度の鏡像反転を行うステップ２とを含み、他人用モードの場合、画像制御処理モジュールによる画像に対する修正方法では、収集された画像に対して同じ回転速度及び回転角度の修正を行うことを特徴とする請求項１に記載の口腔内視鏡検査システムを用いた検査方法。