JPWO2014168128A1 - 内視鏡システム及び内視鏡システムの作動方法 - Google Patents
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Abstract
Description
さらにまた、特開2007−236700号公報には、カプセル型内視鏡で得られた全方位画像を展開して展開画像を作成し、その展開画像内の血管パターン及び構造パターンを抽出し、その抽出結果に基づいて展開画像を繋なぎ合わせて、臓器の輪郭図に重ねて表示する技術が提案されている。
カプセル内視鏡を利用する上記の特開2010−240000号公報に開示の内視鏡システムでは、内視鏡画像が対象臓器の3Dモデルに貼り付けられるが、カプセル型内視鏡であるため、医者は、得られた内視鏡画像から、臓器における病変部の位置を容易に把握することはできない。上記の特開2007−236700号公報に開示のカプセル型内視鏡システムにおいても、臓器の輪郭図に展開画像が繋ぎ合わされるが、展開画像が繋ぎ合わされたモザイク画像から、臓器における病変部の位置を把握することは容易ではない。
さらに、病変部が小さい場合あるいは病変部の色調変化が乏しい場合は、医者は、病変部を認識し難いため、得られた複数の内視鏡画像の中から病変部を含む内視鏡画像だけを特定することが容易でない場合がある。
結果として、内視鏡による検査時間若しくは処置時間が長く掛かってしまうという問題がある。
(第1の実施の形態)
(構成)
図1は、本実施の形態に係わる内視鏡システムの構成を示す構成図である。図2は、内視鏡システム1の構成を示すブロック図である。内視鏡システム1は、内視鏡2と、記録装置3と、光源装置4と、プロセッサ5と、モニタ6と、磁場発生装置7とを含んで構成されている。内視鏡システム1は、通常光観察と特殊光観察の2つの観察モードを有する。検査者である医者は、ベッド8上に仰向けで横になっている患者Pの膀胱Bの内視鏡検査を行う。
さらに、図示しないが、ユニバーサルケーブル2c内には、ライトガイドが挿通されており、内視鏡2は、光源装置4からの照明光を、ライトガイドを通して挿入部2bの先端部2dから出射するように構成されている。
また、生成された内視鏡画像は、プロセッサ5からモニタ6へ出力され、ライブの内視鏡画像が、モニタ6上に表示される。検査を行う医者(以下、検査者という)は、挿入部2bの先端部2dを患者Pの尿道から挿入し、患者Pの膀胱B(図1において点線で示す)内を観察することができる。
なお、磁気センサ12は、5軸のセンサでもよい。
メモリ22は、ROM、RAM、フラッシュメモリなどを含む記憶部であり、CPU21により実行される各種処理プログラム及び各種データが記憶され、さらに、後述するように、内視鏡画像情報及び位置と方向の情報なども記憶される。
さらに、モニタ6は、プロセッサ5も接続されている。モニタ6は、PinP(Picture In Picture)機能を有し、CPU21により内視鏡画像が貼り付けられた臓器モデル画像と共に、内視鏡2の撮像素子11により撮像して得られたライブの内視鏡画像を表示することができる。
図3は、膀胱内の観察時における、膀胱モデル画像への内視鏡画像の貼り付け処理の流れの例を示すフローチャートである。図3の処理は、CPU21が、メモリ22に記憶された所定のプログラムを読み出して実行することによって、検査者が挿入部2bの先端部2dを尿道へ挿入したときから実行される。
CPU21は、S2で記録された先端部2dの位置と方向を、それぞれ3次元膀胱モデル(以下、3D膀胱モデルという)M1の基準位置と基準方向とする基準決定を行う(S3)。S3の処理により、CPU21は、体外の磁場発生装置7を基準とする第1の座標系(X0Y0Z0)から、膀胱Bの入り口(頸部)を基準とする座標系(X1Y1Z1)への変換、さらには、座標系(X1Y1Z1)から、膀胱モデルM1の中心を基準とする座標系(X2Y2Z2)への変換、を行うことができる。座標系の変換については、後述する。
図5に示すように、挿入部2bの先端部2dに設けられた撮像素子11は、膀胱B内で、視野角θの内視鏡画像を撮像する。
よって、S4の処理は、撮像素子11における撮像に関する所定のトリガ信号としてのレリーズ信号の発生があったかを判定する判定部を構成する。
S7における内視鏡画像の貼り付けは、内視鏡画像が貼り付けられる位置に、内視鏡画像が既に貼り付けられている場合は、後に取得された画像が、先に取得されて貼り付けられた内視鏡画像上に重畳して貼り付けるように、行われる。
よって、S9の処理は、S7で貼り付けられた内視鏡画像の画素位置に、既に貼り付けられている他の内視鏡画像の画素がある画素領域についてのみ行われる。
先端部2dが膀胱B内から抜去されていない場合(S11:NO)、処理は、S4へ戻り、CPU21は、先端部2dが膀胱B内から抜去されるまで、S4からS11の処理を繰り返す。
図11は、磁場発生装置7の座標系とベッド8上の患者Pの膀胱Bの座標系の関係を説明するための図である。位置方向検出部25は、磁場発生装置7の第1の座標系(X0Y0Z0)を基準とする位置方向情報をリアルタイムで生成する。
V1=R01V0 ・・・式(2)
ここで、P0とV0は、それぞれ、磁場発生装置7を基準とする座標系である第1の座標系(X0Y0Z0)における位置と方向ベクトルである。R01は、次の式(3)で示される回転行列であり、M01は、次の式(4)で示される並進行列である。
また、回転行列R01は以下の条件を満たすように求める。図12は、中間座標系(X1Y1Z1)上に投影される方向ベクトルを説明するための図である。回転行列R01の満たす条件は、Z1は重力方向と平行であること、及びZ1に対して垂直なX1Y1平面にV´0を投影し、その投影したベクトル方向をY1、Y1Z1平面に垂直なベクトルをX1とする、ことである。
V2=R12V1 ・・・式(8)
ここで、P1とV1は、それぞれ、中間座標系(X1Y1Z1)における位置と方向ベクトルであり、P2とV2は、それぞれ、第2の座標系(X2Y2Z2)における位置と方向ベクトルである。V2は、第2の座標系(X2Y2Z2)における内視鏡画像の中心の画素の方向ベクトルである。R12は、次の式(9)で示される回転行列であり、M02は、次の式(10)で示される並進行列である。
また、S7における内視鏡画像の貼り付け処理においては、第2の座標系(X2Y2Z2)において、3D膀胱モデルM1の内面に内視鏡画像を貼り付ける場合の座標の算出について説明する。
|P21|=R2 ・・・式(16)
内視鏡画像は、求めた座標P21の位置に投影されて貼り付けられる。
v=y21+R2 ・・・式(18)
また、膀胱Bの背中側の半球の場合(Z2<0)は、2次元の膀胱モデルは左右が反転するため、u方向の値は、次の式(19)により示され、v方向の値は、次の式(20)により示される。
v=−y21−R2 ・・・式(20)
図16は、2次元の座標系(U,V)における座標関係を説明するための図である。
方向ベクトルV2は、上述したように、第2の座標系(X2Y2Z2)における内視鏡画像の画像中心の画素の方向ベクトルである。よって、内視鏡画像のおける画像中心の画素以外の画素については、各画素の方向ベクトルを求め、上述した式(15)から式(20)の変換演算を繰り返すことによって、内視鏡画像の全体を第2の座標系(X2Y2Z2)の球体の内面に貼り付けることができる。
以上のように、本実施の形態によれば、膀胱B内を検査した部分の内視鏡画像が、2Dモデル画像31a上に重畳され、かつレリーズボタン13が押されたときの内視鏡画像は、2Dモデル画像31a上で最前面にくるように重畳されて表示されるので、検査者は、膀胱B内で確認した領域を簡単に確認できると共に、病変部あるいは気になった部位の画像を明瞭にみることができる。
なお、2Dモデル画像31a上に内視鏡画像を貼り付ける場合、レリーズボタン13が押されたときの内視鏡画像のみを貼り付けるようにしてもよい。
5軸センサを用いても、上述した実施の形態と同様の効果を得ることができる。
また、2つの臓器モデル画像を表示し、一方には、通常光の内視鏡画像を貼り付け、他方には、特殊光の内視鏡画像を貼り付けるようにしてもよい。
図21において、図10、図18から図20において同じ構成要素については、同じ符号を付し説明は、省略する。なお、図21は、6軸センサを用いた場合の例を示す。
2Dモデル画像表示部34には、2Dモデル画像34aと、2Dモデル画像34a上にS7及びS9の処理により貼り付けられた特殊光の内視鏡画像34bが表示される。図21においても、レリーズボタン13が押されたときの通常光及び特殊光の内視鏡画像には、所定の枠画像41が付加されている。
上述した実施の形態では、複数の内視鏡画像のうち、レリーズボタンが押されたときの内視鏡画像を枠で囲むように、枠画像41を内視鏡画像に付加することにより、レリーズボタンの押された特定の内視鏡画像のみを他の内視鏡画像とは識別可能に表示するようにしているが、レリーズボタンが押されたときの内視鏡画像を指し示す矢印等のマークを表示するようにしてもよい。
図22に示すように、レリーズボタンが押されたときの内視鏡画像を指し示すマークとしての矢印42が、内視鏡画像と共に表示されている。検査者は、矢印42が指し示す内視鏡画像を容易に判別することができる。ここでは、S9の所定の処理は、所定のトリガ信号であるレリーズ信号が発生したときの被検体内画像に、所定のマーク(例えば矢印)を付加する処理である。
よって、検査者は、レリーズボタンが押されたときの内視鏡画像を見つけやすい。
上述した変形例1では、レリーズボタンが押されたときの内視鏡画像を指し示す矢印等のマークを表示するようにしているが、レリーズボタンが押されたときの内視鏡画像と、他の内視鏡画像との色合いを異ならせるようにしてもよい。
図23に示すように、複数の内視鏡画像31bの中でレリーズボタンが押されたときの内視鏡画像43(斜線で示す)の色合いと、レリーズボタンが押されていない他の内視鏡画像31bの色合いとを異ならせて、複数の内視鏡画像31bが表示されている。すなわち、ここでは、S9の所定の処理は、所定のトリガ信号であるレリーズ信号が発生したときの被検体内画像の色調と、S4の判定部において所定のトリガ信号であるレリーズ信号が発生しなかった場合の被検体内画像の色調と、を異ならせる処理である。
上述した変形例2では、レリーズボタンが押されたときの内視鏡画像の色合いを、識別可能とするように、他の内視鏡画像の色合いとは異ならせるようにしているが、レリーズボタンが押されたときの内視鏡画像のみ表示し、レリーズボタンが押されなかった内視鏡画像は、観察済みであることがわかるように、背景の膀胱展開図(シェーマ)の色とは異なる色で表示するようにしてもよい。
図24に示すように、撮像された複数の内視鏡画像31bの中でレリーズボタンが押されたときの内視鏡画像44(斜線で示す)は、最前面に表示され、レリーズボタンが押されていない他の内視鏡画像の領域44aは、背景の膀胱展開図(シェーマ)の色(点線の斜線で示す)とは異なる所定の色で塗りつぶされている。すなわち、ここでは、S9の所定の処理は、所定のトリガ信号であるレリーズ信号が発生しなかった場合の被検体内画像の色調を、所定臓器のモデル画像の色調と異ならせる処理である。
よって、検査者は、所定の色で塗りつぶされた領域によって、観察した領域が一目で認識できると共に、レリーズボタンが押されたときの内視鏡画像も容易に判別し易い。
以上のように、上述した各変形例によっても、検査者が内視鏡画像の検査対象臓器における位置を容易にわかり、かつ複数の内視鏡画像の中からレリーズボタンの押された特定の内視鏡画像のみを特定することが容易な内視鏡システムを実現することができる。
第1の実施の形態は、レリーズボタンの押されたときの内視鏡画像のみを容易に特定可能にする内視鏡システムであるが、本第2の実施の形態は、レリーズボタンの操作ではなく、所定の画像処理の処理結果あるいは所定のイベントの有無の判定結果が、所定の結果であるときの内視鏡画像のみを容易に特定可能にする内視鏡システムである。
S31において取得される判定情報は、判定方法によって異なる。
a)の場合、S31において取得される判定情報は、画像中の凹凸の大きさ(すなわち高さ)の情報である。
CPU21は、取得した判定情報から、所定の判定条件が満たしているか否かを判定する(S32)。
その後、CPU21は、表示処理を実行し(S10)、膀胱B内から挿入部2bが抜去されるまで、S5からS10の処理を繰り返す。
以上の例は、a)の場合であるが、b)〜e)の場合は、判定情報と判定条件が異なる。
なお、変化量は、所定の時間だけ位置も方向も変化のない静止状態を示す変化量であってもよい。
ここでは、内視鏡システム1は、通常光観察モーと特殊光観察モードの2つを有するが、光線力学的診断法(PDD)のためのPDDモードなどを有していてもよい。
なお、第1の実施の形態で説明した3つの変形例も、本第2の実施の形態においても適用可能である。
図28では、例えばレリーズボタンが押された時の内視鏡画像31bに枠画像41が付加されると共に、枠画像41が付加された内視鏡画像31bの拡大画像を表示する拡大表示部51が、画面G2上に表示されている。拡大表示部51に表示された内視鏡画像を見ることにより、検査者は、レリーズボタンを押したときの内視鏡画像の確認、例えば病変部が適切に撮像されているかの確認、を容易にすることができる。
よって、検査者は、拡大表示部52aに拡大表示された各内視鏡画像が、2Dモデル画像表示部31に示された枠画像が付加された内視鏡画像のどれに対応するかを、容易に把握することができる。図30では、番号により膀胱展開図(シェーマ)上の内視鏡画像と、拡大画像との対応関係を示しているが、数字に代えて、文字、記号などでもよく、さらに、図30において点線53で示すような、内視鏡画像と拡大画像とを結ぶ線図により、膀胱展開図(シェーマ)上の内視鏡画像と、拡大画像との対応関係を示すようにしてもよい。
以上のように、上述した各実施の形態及び各変形例において、このような拡大表示部を設けるようにしてもよい。
さらになお、上述した各実施の形態では、膀胱内の内視鏡画像を、膀胱の2Dモデル画像上に貼り付けるが、上述した各実施の形態の内視鏡システムは、膀胱以外の他の臓器、例えば胃、子宮、に対しても適用可能である。
さらに、上述した内視鏡システムは、臓器内の内視鏡画像の位置を記録し、あるいは表示させるために利用されているが、ランダムバイオプシーにおける生検位置の記録にも利用することができる。
囲において、種々の変更、改変等が可能である。
本出願は、2013年4月12日に日本国に出願された特願2013−84301号を優先権主張の基礎として出願するものであり、上記の開示内容は、本願明細書、請求の範囲に引用されるものとする。
Claims (15)
- 被検体内に挿入する挿入部と、
前記挿入部の先端側に設けられ、前記被検体からの光を受ける対物光学窓と、
前記対物光学窓から入射された光から、前記被検体内を撮像する撮像部と、
前記対物光学窓の位置情報を取得する位置情報取得部と、
前記撮像部により取得された被検体内画像と、前記位置情報取得部により取得された前記位置情報と、を関連付けて記録する記録部と、
前記被検体内における所定臓器のモデル画像に対して前記記憶部に記録される位置情報を対応付ける対応付け部と、
前記対応付け部により対応付けられた前記所定臓器のモデル画像上に前記被検体内画像を貼り付けた画像を、被検体内画像貼り付け画像として生成する画像生成部と、
前記撮像部における撮像に関する所定のトリガ信号の発生があったか、又は前記撮像部により取得された前記被検体内画像の所定の特徴量が所定の条件を満たしたか、を判定する判定部と、
前記判定部で前記所定のトリガ信号の発生があったもしくは前記所定の特徴量が前記所定の条件を満たしたと判定された被検体内画像を、前記被検体内画像貼り付け画像上における他の被検体内画像と識別可能に表示する表示部と、
を備えることを特徴とする内視鏡システム。 - 前記所定のトリガ信号は、前記撮像部により取得された前記被検体内画像を記録するレリーズ信号、前記撮像部が設けられた内視鏡の挿入部に対する所定の操作を示す操作信号、あるいは前記被検体内を撮像するときの観察モードの切り換え信号であることを特徴とする請求項1に記載の内視鏡システム。
- 前記所定の特徴量は、前記被検体内画像における被検体表面の凸部の高さ、前記被検体内画像の色調又は前記被検体内画像のテクスチャであることを特徴とする請求項1に記載の内視鏡システム。
- 前記表示部は、前記判定部において前記所定のトリガ信号が発生しなかった場合又は前記所定の特徴量が前記所定の条件を満たしていなかった場合、前記被検体内画像を識別可能に表示しないことを特徴とする請求項1に記載の内視鏡システム。
- 前記表示部は、前記所定のトリガ信号が発生したとき又は前記所定の特徴量が前記所定の条件を満たしたときの前記被検体内画像に、枠画像を付加することを特徴とする請求項1に記載の内視鏡システム。
- 前記表示部は、前記所定のトリガ信号が発生したとき又は前記所定の特徴量が前記所定の条件を満たしたときの前記被検体内画像に、所定のマークを付加することを特徴とする請求項1に記載の内視鏡システム。
- 前記表示部は、前記所定のトリガ信号が発生したとき又は前記所定の特徴量が前記所定の条件を満たしたときの前記被検体内画像の色調と、前記判定部において前記所定のトリガ信号が発生しなかった場合又は前記所定の特徴量が前記所定の条件を満たしていなかった場合の前記被検体内画像の色調と、を異ならせることを特徴とする請求項1に記載の内視鏡システム。
- 前記表示部は、前記判定部において前記所定のトリガ信号が発生しなかった場合又は前記所定の特徴量が前記所定の条件を満たしていなかった場合の前記被検体内画像を、所定の色で塗りつぶすことを特徴とする請求項1に記載の内視鏡システム。
- 前記被検体内画像に対して分光推定処理を行う分光推定処理部を備え、前記分光推定処理部の動作モードに応じて複数設定されたモデル上に前記所定の処理を施して、前記被検体内画像の貼り付けを行うことを特徴とする請求項1に記載の内視鏡システム。
- 前記表示部は、前記識別可能に表示された前記被検体内画像の拡大画像を生成することを特徴とする請求項1に記載の内視鏡システム。
- 前記表示部は、前記所定のトリガ信号が発生したとき又は前記所定の特徴量が前記所定の条件を満たしたときの前記被検体内画像を、前記判定部において前記所定のトリガ信号が発生しなかった場合又は前記所定の特徴量が前記所定の条件を満たしていなかった場合の前記被検体内画像に優先して、前記所定臓器のモデル画像上の最前面に貼り付けることを特徴とする請求項1に記載の内視鏡システム。
- 前記被検体内画像は、前記被検体の膀胱内の画像であり、
前記モデル画像は、膀胱のモデル画像であることを特徴とする請求項1に記載の内視鏡システム。 - 前記モデル画像は、2Dの膀胱展開図であることを特徴とする請求項12に記載の内視鏡システム。
- 被検体内に挿入する挿入部の先端側に設けられた対物光学窓から入射された光から、前記被検体内を撮像する撮像部と、前記対物光学窓の位置情報を取得する位置情報取得部と、前記撮像部により取得された被検体内画像と、前記位置情報取得部により取得された前記位置情報と、を関連付けて記録する記録部と、対応付け部と、画像生成部と、判定部と、表示部とを有する内視鏡システムの作動方法であって、
前記対応付け部が、前記被検体内における所定臓器のモデル画像に対して前記記憶部に記録される位置情報を対応付け、
前記画像生成部が、前記対応付け部により対応付けられた前記所定臓器のモデル画像上に前記被検体内画像を貼り付けた画像を、被検体内画像貼り付け画像として生成し、
前記判定部が、前記撮像部における撮像に関する所定のトリガ信号の発生があったか、又は前記撮像部により取得された前記被検体内画像の所定の特徴量が所定の条件を満たしたか、を判定し、
前記表示部が、前記判定部で前記所定のトリガ信号の発生があったもしくは前記所定の特徴量が前記所定の条件を満たしたと判定された被検体内画像を、前記被検体内画像貼り付け画像上における他の被検体内画像と識別可能に表示する、
ことを特徴とする内視鏡システムの作動方法。 - 前記所定のトリガ信号は、前記撮像部により取得された前記被検体内画像を記録するレリーズ信号、前記撮像部が設けられた内視鏡の挿入部に対する所定の操作を示す操作信号、あるいは前記被検体内を撮像するときの観察モードの切り換え信号であることを特徴とする請求項14に記載の内視鏡システムの作動方法。
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