(57)【要約】【課題】精度よく、内視鏡による管状構造物内の時系列画像の撮像を可能とするための内視鏡搬送装置及びそれを用いた内視鏡システムを提供する。【解決手段】内視鏡搬送装置１００は、内視鏡２を把持した検査者の手３００が載置される手置台１０１と、手置台１０１を所定の速度で搬送可能な搬送手段１０３と、搬送手段の搬送動作を制御する制御手段１０７とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内視鏡を保持した操作者の手が載置される手置台と、
前記手置台を所定の速度で搬送可能な搬送手段と、
前記搬送手段の搬送動作を制御する制御手段と
を備えた内視鏡搬送装置。
【請求項２】
前記制御手段は、所定の初期位置から、管状構造物から内視鏡が引き出される方向に、前記手置き台を搬送するように前記搬送手段を制御する、請求項１記載の内視鏡搬送装置。
【請求項３】
前記手置台上面に、前記操作者の手の少なくとも一部によってオン／オフ操作されるスイッチを設け、
前記制御手段は、前記スイッチがオンされている間のみ、前記搬送手段の搬送動作を継続させるように前記搬送手段を制御する、請求項１記載の内視鏡搬送装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載の内視鏡搬送装置と、
管状構造物の内面を撮像し、複数フレーム画像から構成される内視鏡画像を取得する内視鏡デバイスと、
内視鏡デバイスから、複数フレーム画像から構成される内視鏡画像を入力し、所定の画像処理を行う画像処理装置と
を備えた内視鏡システム。
【請求項５】
前記画像処理装置は、前記内視鏡デバイスから入力した内視鏡画像の各フレーム画像上の所定の試験線上の画素データを、複数のフレーム画像分だけ時系列に配列することで、前記管状構造物の内面の画像を二次元的に展開した展開画像を生成する、請求項４記載の内視鏡システム。
【請求項６】
前記画像処理装置は、前記内視鏡搬送装置から内視鏡画像とともに、前記手置台の移動量に関する情報を取得し、その取得した手置台の移動量に基づいて展開画像における長さの指標となる情報を求め、前記展開画像を表示手段に表示する際に、その展開画像とともに前記長さの指標となる情報を表示する、請求項５記載の内視鏡システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トンネル、下水管、人体の消化管や管腔臓器等の管状構造物内壁の連続的画像またはビデオ映像を撮像する内視鏡システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、トンネル，下水管，患者の消化管や管腔臓器等の管状構造物の内壁の画像を撮像し、管状構造物内壁の画像を２次元的に展開した画像を生成するシステムとして特許文献１に開示されたものがある。
【０００３】
特許文献１に開示のシステムでは、管状構造物内に挿入された内視鏡を移動させながら複数のフレーム画像を撮像する。そして、各フレーム画像毎に、画像上の所定の試験線を設定し、その試験線上にある画素の画素情報を抽出し、一元的に配列する。そして、各フレーム画像毎に抽出し、一元的に配列した画素情報を、複数のフレーム画像分について、撮像順に配置する。これにより、管状構造物内壁の画像を２次元的に展開した画像（以下「展開画像」という）を生成している。
【０００４】
【特許文献１】国際公開ＷＯ２００７／１３９１８７パンフレット
【特許文献２】特開２００６−１４１９７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
内視鏡による管状構造物内面の撮影では、通常、内視鏡による検査を行う操作者（例えば、医師）が内視鏡を手で保持しつつ手動で内視鏡を徐々に移動させながら画像を撮影する。この場合、内視鏡を手動で動かすため、内視鏡の移動速度を一定に保持することは非常に難しい。このような内視鏡を用手的に支えて操作する状況では、内視鏡の動きが複雑になるため、映像も複雑な動きになり、撮像画像を基に生成した全体画像（例えば、展開画像）も歪むので画質が悪くなる。このような複雑な動きをする画像を画像処理だけで補正するには限界があり、また補正のためのアルゴリズムも複雑になるので、ソフトウェアの動作速度が遅くなり実用性が損なわれるという問題がある。
【０００６】
特許文献２には、内視鏡を機械的に体内に挿入する内視鏡把持装置が提案されている。しかしこの方法では内視鏡は直動装置に固定されるので、内視鏡を押し込む圧力により臓器損傷の危険がある。これを回避するために内視鏡先端に複数の圧力センサが必要となり、装置の構造が複雑になる。
【０００７】
本発明は上記課題を解決すべくなされたものであり、その目的とするところは、簡単な構成で、精度よく、内視鏡による管状構造物内の時系列画像（時間的に連続した画像）の撮像を可能とするための内視鏡搬送装置及びそれを用いた内視鏡システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る内視鏡搬送装置は、内視鏡を保持した操作者の手が載置される手置台と、手置台を所定の速度で搬送可能な搬送手段と、搬送手段の搬送動作を制御する制御手段とを備える。
【０００９】
本発明に係る内視鏡システムは、上記の内視鏡搬送装置と、管状構造物の内面を撮像し、複数フレーム画像から構成される内視鏡画像を取得する内視鏡デバイスと、内視鏡デバイスから、複数フレーム画像から構成される内視鏡画像を入力し、所定の画像処理を行う画像処理装置とを備える。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、簡単な構成で、管状構造物内で内視鏡を精度よく所定の速度で搬送することが可能となる内視鏡の搬送装置を提供でき、精度よく管状構造物内の時系列画像の撮像を可能とできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下添付の図面を参照し、本発明の実施の形態を説明する。
【００１２】
（実施の形態１）
１．内視鏡搬送装置
図１（ａ）に、本発明の内視鏡搬送装置の実施形態の構成を示す。内視鏡搬送装置１００は、手置台１０１と、手置台１０１をスライドさせる電動スライダ１０３と、電動スライダ１０３の動作を制御するコントロールユニット１０７と、検査者が指示を行う操作部１０９とを備える。
【００１３】
操作部１０９には、内視鏡搬送装置１００の種々の設定や動作を制御するための種々の操作ボタンやダイヤル等が配置されている。例えば、手置台１０１を初期位置に移動させるための初期位置設定ボタン、手置台１０１の移動を開始するためのスタートボタン、手置台１０１の移動を停止するためのストップボタン、手置台１０１の搬送速度を設定するためのボタン等が配置されている。
【００１４】
電動スライダ１０３は、その上面に、長手方向に送られるベルト（図示せず）を配置しており、そのベルト上に手置台１０１が固定されている。電動スライダ１０３は内部の電動モータによりベルトを設定された速度で搬送する。そのベルトの移動に応じて手置台１０１が移動する。なお、本実施形態では、手置台１０１の搬送手段として、このようなベルトコンベア式のものを用いたが、搬送手段はこの構成に限らず、手置台１０１を所望の速度で搬送可能なものであれば任意の搬送手段を採用できる。
【００１５】
コントロールユニット１０７は、操作部１０９からの指示にしたがい電動スライダ１０３の動作（搬送速度、作動／停止）を制御する。
【００１６】
内視鏡２は管状構造物２００内の内壁の画像を撮像する装置である。環状構造物２００は管腔臓器、トンネル又は下水管等である。内視鏡２は操作部２ｍを有し、この操作部２ｍを介して検査者は内視鏡の湾曲、送気、送水等の種々の制御が可能となる。
【００１７】
以上のように構成される内視鏡搬送装置１００の動作について説明する。
操作部１０９を介して手置台１０１の搬送速度が設定される。また、検査前に、操作部１０９の初期位置設定ボタンにより手置台１０１の位置が初期位置に設定される。
【００１８】
検査を行う際、検査者（例えば医師）により内視鏡２が検査対象の管状構造物２００内に挿入される。その場合、内視鏡２の操作部２ｍは検査者（例えば医師）の一方の手３００で把持されている。そして、図１（ｂ）に示すように、操作部２ｍを把持した手３００が、手置台１０１上に載置される。
【００１９】
このような状態で内視鏡搬送装置１００の搬送動作を開始する。操作部１０９上でスタートボタンが押下されると、手置台１０１の搬送が開始される。手置台１０１は、設定された一定速度（例えば、１０ｍｍ／秒以下）で搬送される。そして、手置台１０１の側面が電動スライダ１０３の側面Ａに当接するまで移動したときに搬送動作が停止される。
【００２０】
このとき、手置台１０１は、設定された一定の速度で、内視鏡２を管状構造物２００から引き抜かれる方向にのみ搬送される（図１（ｃ）参照）。すなわち、逆方向（内視鏡２が管状構造物２００内に挿入される方向）には搬送されないようになっている。これは、内視鏡２を管状構造物２００内に挿入する方向へ手置台１０１を自動的に搬送すると、例えば、医療上の検査時において患者の臓器を傷つけるおそれがあるからである。
【００２１】
また、本実施形態の内視鏡搬送装置１００では、内視鏡の操作部２ｍを保持した検査者の手３００を手置台１０１に固定せず、単に手置台１０１上に単に載置した状態で搬送が実施されるようになっている。これによって、内視鏡搬送装置１００による内視鏡２の引き抜き中に、検査者が自らの意思で操作部２ｍを把持した手３００を手置台１０１上から自由に離すことが可能となる。すなわち、検査者は内視鏡の引き抜き中に、操作部２ｍを保持した手を手置台１０１上から離すことで、いつでも内視鏡２の引き抜きを中止することができる。これにより、例えば、患者の体内に内視鏡を挿入して検査している最中に医師（検査者）が危険を察知したときに、医師は手置台１０１から操作部２ｍを把持した手３００を離すことで、容易かつ迅速に内視鏡の引き抜きを中止することができ、患者の安全性を確保できる。
【００２２】
なお、図２に示すように、手置台１０１の移動の開始／停止を制御するスイッチ１０１ａを、手置台１０１の面上に設けてもよい。スイッチ１０１ａは押下式のスイッチであり、内視鏡の操作部２ｍを把持する検査者の手３００の少なくとも一部が手置台１０１上に載置されるときに押下されてオンし、離れたときにオフするように構成される。スイッチ１０１ａがオンしたときに、電動スライダ１０３が駆動し、手置台１０１を所定方向に移動させ、スイッチ１０１ａがオフすると、電動スライダ１０３が停止し、手置台１０１の移動が停止する。このようなスイッチ１０１ａを用いることで、検査者はより容易に電動スライダ１０３の作動／停止を制御できるようになる。
【００２３】
２．内視鏡システム
図３に本実施形態の内視鏡システムの構成を示す。同図に示すように、本実施形態の内視鏡システムは、前述の内視鏡搬送装置１００と、管状構造物の内面を撮像し、複数フレーム画像から構成されるビデオファイルを取得する内視鏡デバイス５０と、内視鏡画像を処理する画像処理装置２０とを備える。
【００２４】
画像処理装置２０と内視鏡デバイス５０は、例えばＵＳＢケーブル等のケーブル１１を介して接続される。内視鏡デバイス５０と画像処理装置２０の間では、内視鏡デバイス５０により取得されたビデオファイルを画像処理装置２０へ伝送したり、画像処理装置２０から内視鏡デバイス５０へコマンド信号を伝送したりすることができる。内視鏡デバイス５０と画像処理装置２０との間にビデオキャプチャボードを介在させてもよい。
【００２５】
内視鏡デバイス５０は、管状構造物内に挿入されて管内面を撮像する内視鏡スコープ２と、内視鏡スコープ２を制御するとともに、内視鏡スコープ２を介して入力される信号に基づきビデオファイルを作成する制御ユニット３とを有している。制御ユニット３は、そのユニット３内の各構成を制御する制御部３ａと、内視鏡スコープ２を介して入力される信号に基づき管腔内面のビデオファイルを作成する信号処理部３ｂと、内視鏡スコープ２の先端部から観察対象に対して照射される照明光の光源である光源部３ｃとを備えている。制御部３ａは、ユーザの操作に応じて、内視鏡スコープ２による撮像や照明のオンオフ切換えを制御したり、光源部３ｃからの内視鏡スコープ２に供給される光量を調節したりする。
【００２６】
内視鏡スコープ２は、対物レンズと、一対の照明用の光ファイバと、鉗子チャンネルや吸引チャンネル等の操作チャンネルとを含み、それらが内視鏡スコープ２の先端部においてそれぞれ露出するように設けられている。なお、かかる構成は、従来周知であり、また、内視鏡スコープ２はこの構成に限定されることなく、例えば、単一の又は３つ以上の照明用の光ファイバが設けられたものが採用されてもよい。
【００２７】
画像処理装置２０は表示手段であるディスプレイ２５と、操作手段であるマウス２６ａやキーボード２６ｂと接続されている。また、画像処理装置２０はケーブル１５を介して内視鏡搬送装置１００のコントロールユニット１０７と接続されている。画像処理装置２０はこのケーブル１５を介してコントロールユニット１０７から手置台１０１の移動量に関する情報を取得する。なお、移動量に関する情報の代わりに、手置台１０１の位置または搬送速度に関する情報が画像処理装置２０に送信されてもよい。
【００２８】
画像処理装置２０は例えばパーソナルコンピュータ等の情報処理装置で構成され、特許文献１（国際公開ＷＯ２００７／１３９１８７パンフレット）に開示された画像構築装置と同様の動作を行う。すなわち、次のような動作を行う。
【００２９】
以上のように構成される内視鏡システムによれば、内視鏡搬送装置１００により所望の速度で精度よく内視鏡２が引き抜かれながら管状構造物の内壁の画像撮像が可能となる。画像処理装置２０は、ケーブル１１を介してそのように撮像された画像を取得すると同時に、ケーブル１５を介して手置台１０１の移動量（引き抜き量）の情報を取得し、それらを同期してハードディスク等の記憶手段に保存する。
【００３０】
（実施の形態２）
本実施形態では、実施の形態１の画像処理装置２０の機能に、特許文献１（国際公開ＷＯ２００７／１３９１８７）に開示された画像構築技術を取り込んだ内視鏡システムを説明する。
【００３１】
国際公開ＷＯ２００７／１３９１８７に開示された画像構築装置は、内視鏡２によって撮影された管状構造物内壁の動画または複数の静止画を取得し、管状構造物内壁を平面的に展開した画像Ｐを生成する。具体的には、図４（ａ）に示すように、動画または複数の静止画を構成する各画像Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、…上に試験線Ｒを設定し、その試験線Ｒ上の画素のみを抽出し、各画像について抽出した画素を一次元的に展開した画素列データ画像Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、…を生成する。その後、図４（ｂ）に示すように、一次元的に展開した画素列データ画像Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、…を、連続する複数画像分合成することで管状構造物内壁を平面的に展開した画像Ｐを生成する。図４（ｃ）は、図４（ａ）に示すような連続した内視鏡画像から生成される、管状構造物内壁を平面的に展開した画像Ｐの一例を示した図である。このように、特許文献１には、管状構造物内壁を平面的に展開した画像Ｐを生成する技術が開示されている。本実施形態の画像処理装置２０は上記の機能を有する。
【００３２】
画像処理装置２０は、内視鏡搬送搬装置１００により精度よく所定速度で引き抜かれる内視鏡２により撮像された連続画像を取得できる。図４（ｂ）の横軸は時間軸に対応することから、精度よく一定の時間間隔で撮像された時系列画像を取得でき、図４（ｂ）に示すような展開画像Ｐを生成した際の画像の精度を向上できる。
【００３３】
また、内視鏡搬送搬装置１００は、連続した搬送動作中において手置台１０１の搬送速度を変化させてもよい。すなわち、重要な検査部位については搬送速度を比較的遅くし、より精密な画像を得るとともに、重要でない検査部位については搬送速度を比較的速くするように搬送速度を変化させてもよい。その場合、画像処理装置２０は、内視鏡搬送搬装置１００のコントロールユニット１０７から速度情報を取得し、その速度情報が示す速度に応じて展開画像Ｐを生成する際に補正を行うようにする。すなわち、展開画像Ｐの生成において、内視鏡の軸方向（時間方向）に解像度（単位時間あたりに配置する画素列データの数）を設定しておき、その解像度に基づき画素列データ画像Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３，…の間引き、補間を行うようにすればよい。例えば、特許文献１の実施形態２に開示された方法で、軸方向の画像の補正が可能である。これにより、搬送速度を変化させた場合であっても、精度のよい展開画像Ｐを得ることが可能となる。
【００３４】
また、画像処理装置２０は、画像と同期して取得した手置台の移動量に関する情報に基づき、画像内の対象物の大きさを示す情報を求め、展開画像Ｐをディスプレイ２５上に表示する際に、展開画像Ｐとともに、画像内の対象物の大きさ（長さ）を示す情報をディスプレイ２５上に表示してもよい。例えば、図５に示すように、展開画像Ｐとともに画像内の対象物の大きさ（長さ）を示すスケール情報８０を表示してもよい。これにより画像上の対象物（例えば病変）の大きさの把握（計測）が可能となる。
【００３５】
以上説明した実施の形態１、２における内視鏡搬送装置及び内視鏡システムは以下の効果を有する。
【００３６】
１）本装置は、用手的に行われる内視鏡操作を、撮像時に動きを単純化することで、全体画像の画質の向上と、軸方向の距離計測による定量性を加えることが可能となる。
【００３７】
２）本装置は内視鏡自体を機械に固定して操作するものでなく、前後にスライドする直動装置で内視鏡を操作する検査者の手をガイドするものである。したがって内視鏡は検査者の手で把持されており、緊急時には機械の動きの干渉を解除し、ドクターの用手操作に瞬時に移行できるので安全性が担保される。
【００３８】
３）本装置は内視鏡を引き抜く動作のみに使用することを前提としている。したがって医療検査に使用された場合の臓器損傷の危険性を低減できる。
【００３９】
４）本装置は内視鏡を引き抜く検査者の手を載置する手置台を、直線的に移動させることで引き抜く速度を一定にする。そして、本システムにより、引き抜き動作開始とともに検査部位のビデオ撮像が開始され、内視鏡の移動量とビデオの画像フレームとを同期させることができる。これにより、ビデオ画像上に固定された任意の点の移動量と、検査対象上に投影されたその点の移動量が一致するので、検査部位の、内視鏡の移動方向での大きさの計測が可能になる。
【００４０】
５）本装置及びシステムは、医療用途に限らず、土管や種々の配管、エンジンなどの配管の傷の検査等の工業用途にも使用でき、検査装置としての汎用性が広い。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の内視鏡搬送装置の実施の形態の構成を示す図
【図２】スイッチが設けられた手置台を説明した図
【図３】実施の形態１の内視鏡搬送装置を含む内視鏡システムの構成を示す図
【図４】本発明の実施の形態２の内視鏡システムにおける、管状構造物内壁を平面的に展開した画像の生成方法を説明するための図
【図５】展開画像とともに表示される、画像内の部位の長さを示すスケールを説明した図
【符号の説明】
【００４２】
２  内視鏡
２ｍ  内視鏡の操作部
１１、１５  ケーブル
５０  内視鏡デバイス
１００  内視鏡搬送装置
１０１  手置台
１０１ａ  手置台上に設けられたスイッチ
１０３  電動スライダ
１０７  内視鏡搬送装置のコントロールユニット
１０９  内視鏡搬送装置の操作部
２００  管状構造物
３００  検査者（操作者）の手
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図５】
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【図４】
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