(57)【要約】【課題】内視鏡先端部の現在位置のみならず該内視鏡により撮像された画像に対応する場所を特定することができる電子内視鏡システムを提供すること。【解決手段】電子内視鏡システムは、内視鏡先端部に配設された撮像素子により被検者の体内を撮像する撮像手段と、内視鏡先端部の位置を検出する位置検出手段と、撮像手段により撮像された画像を、撮像時に位置検出手段で検出された位置情報と関連づけた静止画像として、所定のタイミングで記録する記録手段と、記録手段に記録された静止画像および該静止画像に関連づけられた位置情報を表示し、かつ撮像手段により撮像されている画像を位置検出手段で検出されている位置情報と共に動画像として表示する表示手段と、を有する構成にした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内視鏡先端部に配設された撮像素子により被検者の体内を撮像する撮像手段と、
前記内視鏡先端部の位置情報を検出する位置検出手段と、
前記撮像手段により撮像された画像を、撮像時に前記位置検出手段で検出された前記位置情報と関連づけた静止画像として、所定のタイミングで記録する記録手段と、
前記記録手段に記録された前記静止画像および該静止画像に関連づけられた位置情報を表示し、かつ前記撮像手段により撮像されている画像を前記位置検出手段で検出されている前記位置情報と共に動画像として表示する表示手段と、を特徴とする電子内視鏡システム。
【請求項２】
前記所定のタイミングを指示する操作手段をさらに有することを特徴とする請求項１に記載の電子内視鏡システム。
【請求項３】
前記位置検出手段は、互いに直交する少なくとも二つの方向の磁場を順次連続して発生させる磁場発生手段と、
前記内視鏡の先端部に配設され、前記磁場発生手段によって発生した磁場により誘導電流を発生させる磁場検出センサと、を有し、
前記磁場発生手段が発生させた各磁場の方向と前記誘導電流の大きさを関連づけることにより、磁場発生時における前記内視鏡先端部の位置を検出することを特徴とする請求項１または請求項２に電子内視鏡システム。
【請求項４】
前記関連づけは、前記誘導電流の大きさを、磁場発生源を原点とし前記少なくとも二つの方向を軸とした座標系上における座標に変換することにより行われることを特徴とする請求項３に記載の電子内視鏡システム。
【請求項５】
前記磁場発生手段は、前記磁場発生源として、被検者の体外に配置される磁場発生器を有することを特徴とする請求項４に記載の電子内視鏡システム。
【請求項６】
前記記録手段は、複数の静止画像を記録し、
前記表示手段は、前記記録手段に記録されている前記複数の静止画像の少なくとも一部を表示することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の電子内視鏡システム。
【請求項７】
前記表示手段は、前記静止画像を前記動画像よりも低解像度により表示することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載の電子内視鏡システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、体腔内に挿入した内視鏡先端部に設けられた撮像素子により撮像された画像を観察する電子内視鏡システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、体内に挿入された内視鏡の挿入部分の位置を検出する様々な電子内視鏡システムが提案されている。その中には、コイルに交流電流を流すことにより磁場を発生させる磁場発生装置と、該磁場発生装置により発生した磁場をコイル等により検出する磁場検出センサとを用いた電子内視鏡システムがある。該電子内視鏡システムにおいては、内視鏡の挿入部の先端に配置された磁場検出センサで発生した誘起電流の大きさによって、内視鏡の先端部の位置が検出されている。上述した電子内視鏡システムは、例えば以下の特許文献１に開示されている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−１４５５９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１には、被検者の体外に配置された磁場発生器により発生した磁場を、内視鏡の鉗子口から鉗子管路（鉗子チャンネル）の内部に挿入された処置具の先端部に配設された磁場検出センサが検知することにより、内視鏡の体内挿入部の彎曲形態を検出する電子内視鏡システムが開示されている。この電子内視鏡システムによれば、内視鏡の先端部の位置や軌跡を検知することが可能となる。
【０００５】
通常の検査において、術者は、体内の何処に病変部があるか確認しながら、体内に挿入した内視鏡を移動させる。そして病変部を発見すると、内視鏡の移動操作を一時的に中断し、該病変部近傍の画像を撮像、記録する。しかしながら、従来の電子内視鏡システムでは、１または複数の画像それぞれが撮像された場所を特定する情報は提供されていなかった。そのため、病変部が発見された場所など術者の関心のある位置に、内視鏡の先端部を再び戻すには、術者の経験と記憶に頼るところが大となり、非常に手間がかかるという問題点があった。この問題は、例えば肺臓など形状が複雑で分岐が多数存在する箇所において、病変部の正確な位置を特定する際により顕著に現れる。
【０００６】
本発明は、以上の事情に鑑み、内視鏡先端部の現在位置のみならず該内視鏡により撮像された画像に対応する場所を特定することができる電子内視鏡システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明の請求項１に記載の電子内視鏡システムは、内視鏡先端部に配設された撮像素子により被検者の体内を撮像する撮像手段と、内視鏡先端部の位置を検出する位置検出手段と、撮像手段により撮像された画像を、撮像時に位置検出手段で検出された位置情報と関連づけた静止画像として、所定のタイミングで記録する記録手段と、記録手段に記録された静止画像および該静止画像に関連づけられた位置情報を表示し、かつ撮像手段により撮像されている画像を位置検出手段で検出されている位置情報と共に動画像として表示する表示手段と、を有することを特徴とする。
【０００８】
請求項１に記載の発明によれば、術者は、現在内視鏡先端部が位置する体内の状態は位置情報と共に動画像として観察することができる。加えて本発明によれば、術者は、所定のタイミングで記録された静止画像を該静止画像が撮像された場所に関する位置情報と共に観察することができる。従って術者は、過去に撮像した静止画像の撮像場所へ内視鏡先端部を位置させることが容易になる。
【０００９】
本発明の請求項２に記載の電子内視鏡システムによれば、上記所定のタイミングを指示する操作手段を有することが望ましい。これにより、術者の任意のタイミングで静止画像を記録することが可能になる。
【００１０】
本発明の請求項３に記載の電子内視鏡システムによれば、位置検出手段は、互いに直交する少なくとも二つの方向の磁場を順次連続して発生させる磁場発生手段と、内視鏡の先端部に配設され、磁場発生手段によって発生した磁場により誘導電流を発生させる磁場検出センサと、を有し、磁場発生手段が発生させた各磁場の方向と誘導電流の大きさを関連づけることにより、磁場発生時における内視鏡先端部の位置を検出する。
【００１１】
本発明の請求項４に記載の電子内視鏡システムによれば、上記の関連づけは、誘導電流の大きさを、磁場発生源を原点とし少なくとも二つの方向を軸とした座標系上における座標に変換することにより行われる。
【００１２】
請求項５に記載の電子内視鏡システムによれば、磁場発生手段は、磁場発生源として、被検者の体外に配置される磁場発生器を有する。
【００１３】
請求項６に記載の電子内視鏡システムによれば、記録手段は、複数の静止画像を記録し、表示手段は、記録手段に記録されている複数の静止画像の少なくとも一部を表示することができる。
【００１４】
請求項７に記載の電子内視鏡システムによれば、表示手段は、静止画像を動画像よりも低解像度により表示することが好ましい。これにより、システムにかかる処理負担を軽減することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、撮像された静止画像および現在撮像中の動画像が共に撮像した位置情報と関連づけられた状態で表示される。これにより、術者は、内視鏡先端部の現在位置のみならず該内視鏡により撮像された画像に対応する場所を容易にかつ正確に特定することができる。従って、本発明に係る電子内視鏡システムを使用することにより、術者は、任意の静止画像と上記動画像それぞれに関連づけられた位置情報を一致させるように内視鏡の移動操作を行えば、迅速かつ正確に内視鏡の先端部を関心のある位置まで移動させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図面を参照して本発明の実施形態を説明する。図１は、本発明による電子内視鏡システムを示す図である。また、図２は、電子内視鏡システム１の一部を抽出して詳細に示すブロック図である。電子内視鏡システム１は、被検者の体内に挿入される内視鏡３、プロセッサ５、内視鏡３が挿入される被検者の周囲に配置され、プロセッサ５に接続された磁場発生器７、内視鏡３で撮像された画像を表示するモニタ９を有する。
【００１７】
内視鏡３は、プロセッサ５から内視鏡３に照射光を伝送するライトガイド１１、ライトガイド先端部１１ａから射出された照射光を被検者の体内に照射するための配光レンズ１３、被検者の体内からの光を集光する対物レンズ１５、対物レンズ１５を介して被検者の体内を撮像するカラーＣＣＤ等の撮像素子１７、鉗子チャンネル１８、内視鏡３の先端部に配設される磁場検出センサ１９を有する。
【００１８】
プロセッサ５は、内視鏡３に照射光を提供する光源部２１、プロセッサ５の各処理部を制御するシステムコントローラ２３、画像記録用スイッチ２５、電子内視鏡システム１全体のタイミングを制御するタイミングコントローラ２７、タイミングコントローラ２７によって制御された所定のタイミングで撮像素子１７の画像取り込みを制御する撮像素子制御・駆動部２９、前段画像信号処理部３１、第一画像メモリ３３、磁場検出センサ１９で検出された位置検出信号にＡ／Ｄ変換を行う位置検出信号処理部３５、位置検出信号に基づいて磁場発生器７に対する磁場検出センサ１９の相対位置情報の生成、及び磁場発生器駆動回路４１の駆動制御を行う制御演算部３７、磁場発生器７に電流を提供する磁場発生器駆動回路４１、複数の静止画像データ等が記録可能な第二画像メモリ４３、後段画像信号処理部４５を有する。
【００１９】
磁場発生器７は、内視鏡観察および内視鏡処置を行うにあたり、予め、被検者の周囲に配置される。磁場発生器７は、互いに直交するＸ、Ｙ、Ｚの各方向に磁場を発生させる三つのコイルを持つ。そして、各コイルに交流電流を流すことにより、Ｘ、Ｙ、Ｚの各方向に交流の磁場を発生させる。なお、本実施形態では、三方向に磁場を発生させる磁場発生器７を使用しているが、互いに直交する二方向にのみ磁場を発生させる磁場発生器７を使用しても良い。
【００２０】
電子内視鏡システム１を用いた、被検者に対する内視鏡観察および内視鏡処置は以下のようにして実行される。
【００２１】
システムコントローラ２３は、光源部２１を駆動制御して体腔内を照明する。詳しくは、光源部２１は、白色光を発するランプである光源４７、光源４７から出力される光量を調整する略円盤状の調光用絞り４９、調光用絞り４９を回転駆動するモータ５１、モータ５１を駆動・制御するモータ駆動・制御部５３、光源４７に電力を供給する光源用電源５５、光源４７から射出された光をライトガイド後端部１１ｂに導くレンズ５７、を有する。ライトガイド入射端１１ｂに入射した白色光は、ライトガイド１１、配光レンズ１３を介して体腔内を照明する。
【００２２】
体腔内で反射した光は、対物レンズ１５を介して撮像素子１７の受光面に光学像を結ぶ。撮像素子１７は、タイミングコントローラ２７から送信されるタイミング信号に同期して送信される撮像素子制御・駆動部２９からの駆動信号に同期して、上記光学像に対応する各色の画像信号を生成し、プロセッサ５の前段画像信号処理部３１に定期的に送信する。
【００２３】
前段画像信号処理部３１は、図２に示すように、バッファ３１ａ、ビデオフィルタ３１ｂ、Ａ／Ｄ変換部３１ｃを有する。前段画像信号処理部により、Ａ／Ｄ変換等の処理が施された画像信号は、動画像データとして第一画像メモリ３３に格納される。なお、図１、図２に示すように、前段画像信号処理部３１は、第二画像メモリ４３にも画像信号を送信している。しかし、第二画像メモリ４３は、画像記録用スイッチ２５が操作された場合を除いて画像信号の受信が禁止されている。
【００２４】
上述した一連の撮像処理が行われている間、システムコントローラ２３は、演算処理部３７に所定の制御信号を送信し、磁場発生処理を実行させる。磁場発生処理は、タイミングコントローラ２７が制御演算部３７に送信するタイミング信号に同期して実行される。ここで制御演算部３７に送信されるタイミング信号は、撮像素子制御・駆動部２９に送信するタイミング信号と同一周期である。制御演算部３７は、磁場発生器駆動回路４１を介して磁場発生器７を駆動させる。詳しくは、磁場発生器駆動回路４１は、磁場発生器７におけるＸ、Ｙ、Ｚの各方向に対応するコイルそれぞれに独立して交流電流を供給できるように構成されている。そして制御演算部３７は、上記所定の制御信号を一回受信する毎に、磁場発生器駆動回路４１を駆動させて、磁場発生器７から異なる３方向の磁場が連続して一回ずつ発生するように各コイルに対して順次交流電流を供給する。なお、連続して磁場を発生させるとしても各磁場発生時のずれは非常に微少に設定されており、実際には略同一タイミングとみなすことができる。
【００２５】
磁場発生器７から磁場が発生すると、位置検出センサ１９は、該磁場の影響を受けて誘導電流を発生させる。発生した誘導電流は、位置検出信号処理部３５に入力される。位置検出信号処理部３５は、バッファ３５ａ、位置検出信号の大きさを検知するレベル検出器３５ｄ、Ａ／Ｄ変換部３５ｃを有する。位置検出信号処理部３５内において、該誘導電流は、バッファ３５ａを介してレベル検出器３５ｄに入力する。レベル検出器３５ｄは誘導電流に対応する位置検出信号を生成し、出力する。レベル検出器３５ｄから出力された位置検出信号は、Ａ／Ｄ変換部３５ｃでＡ／Ｄ変換された後、制御演算部３７に送信される。
【００２６】
ここで、位置検出センサ１９で発生した誘導電流は、磁場発生器７と位置検出センサ１９間の距離に対応して変化する。つまり、Ｘ、Ｙ、Ｚの各方向の磁場発生時における誘導電流をそれぞれ検出することにより、該磁場発生時における位置検出センサ１９の磁場発生器７に対する三次元的な相対位置、さらに言えば磁場発生器７に対する内視鏡先端部の三次元的な相対位置を検出することができる。そこで、制御演算部３７は、発生中の磁場の各方向と入力された位置検出信号のレベルをそれぞれ関連づけ、磁場発生器７に対する位置検出センサ１９の相対的位置情報を生成する。つまり、相対的位置情報は、Ｘ方向の磁場発生時における位置検出信号レベル、Ｙ方向の磁場発生時における位置検出信号レベル、Ｚ方向の磁場発生時における位置検出信号レベルからなる。本実施形態の制御演算部３７は、磁場発生器７を原点とし、Ｘ、Ｙ、Ｚの各方向を軸とした三次元座標系における座標を相対的位置情報として生成する。
【００２７】
制御演算部３７内において、文字情報生成部３９は、上記相対的位置情報をモニタ９に表示するための文字情報に変換している。なお、図１、図２に示すように、文字情報生成部３９は、第二画像メモリ４３にも相対的位置情報を送信している。しかし、第二画像メモリ４３は、画像記録用スイッチ２５が操作された場合を除いて相対的位置情報の書き込みが禁止されている。
【００２８】
後段画像信号処理部４５には、タイミングコントローラ２７からのタイミング信号に同期して、第一画像メモリ３３からは動画像データが、文字情報生成部３９からは相対的位置情報が、それぞれ入力する。該タイミング信号は、例えばモニタ９の周期に対応して送信される。後段画像信号処理部４５は、動画像データに相対的位置情報を重畳し、Ｄ／Ａ変換等の処理を施し、モニタ９に動画像として出力する。
【００２９】
図３は、モニタ９の画面の一例を示す。後段画像信号処理部４５から出力された動画像データ（および相対的位置情報）は、モニタ９の画面において動画像表示領域６７を形成する。動画像表示領域６７は、動画像７１と座標情報７３からなる。撮像素子１７による撮像および位置検出センサ１９等を用いた位置検出は常時行われる。そして撮像、位置検出、モニタ出力はいずれも同期して処理される。従って、動画像７１および座標情報７３は互いに関連づけられた状態でリアルタイムで更新される。
【００３０】
上記動画像７１を観察しつつ、術者は任意のタイミングで画像記録用スイッチ２５を操作する。該操作により、画像記録用スイッチ２５からシステムコントローラ２３に所定の信号が送信される。該所定の信号を受信すると、システムコントローラ２３は、タイミングコントローラ２７をはじめ各処理部に現在撮像中の画像を静止画像として記録するように指令する制御信号を送信する。該制御信号を受信することにより、第二画像メモリ４３は、前段画像信号処理部３１から送信される画像信号を静止画像データとして記録する。また第二画像メモリ４３は、文字情報生成部３９から送信される相対的位置情報を該静止画像データと関連づけた状態で記録する。
【００３１】
画像記録用スイッチが操作されるたびに、以上の静止画像生成、記録処理が行われる。従って、第二画像メモリ４３には静止画像データおよび該データに関連づけられた相対的位置情報の組が複数記録される。
【００３２】
第二画像メモリ４３において、互いに関連づけられた状態で記録された静止画像データおよび文字情報の１または複数の組は、タイミングコントローラ２７からのタイミング信号に同期して、後段画像信号処理部４５に出力される。後段画像信号処理部４５は、第二画像メモリ４３から読み出された静止画像データおよび文字情報にＤ／Ａ変換処理等を施す。そして、該処理部４５は、動画像データ出力時と同一タイミングで、上記静止画像データ等をモニタ９に出力する。
【００３３】
図３に示すように、後段画像信号処理部４５から出力された静止画像データ等は、モニタ９の画面において静止画像表示領域６９を形成する。静止画像表示領域６９は、静止画像７５Ａ、７５Ｂ、および各静止画像に対応する座標情報７７Ａ、７７Ｂからなる。各静止画像７５Ａ、７５Ｂ、および各静止画像に対応する座標情報７７Ａ、７７Ｂは、所定の規則に従って配列して表示される。該所定の配列としては、記録時刻順などが例示される。このように画像記録用スイッチ２５が押される度に順次、静止画像及び座標情報の組が静止画像表示領域６９に表示される。
【００３４】
ここで、各静止画像７５Ａ、７５Ｂは、あくまで撮像場所を確認することを主目的としてモニタ９に表示される。従って、体腔内における概略の撮像状態さえ確認できる画質であれば足りる。そこで、本実施形態では、静止画像データが第二画像メモリ４３に書き込まれる際のサンプリング数は、動画像データが第一画像メモリ３３に書き込まれる際のサンプリング数よりも少なく設定される。つまり、静止画像７５Ａ、７５Ｂはリアルタイムで更新される動画像７１よりも低解像度に設定される。これにより、より少ない記憶容量でより多くの静止画像を記録可能にすると共に、処理負担の軽減を図っている。なお、同様の理由および複数の撮像場所を効率よく観察可能にするため、静止画像表示領域６９における各静止画像７５Ａ、７５Ｂは、動画像表示領域６７における動画像７１よりも縮小されて表示される。
【００３５】
なお、本実施形態では、一画面中に三枚静止画像を表示させることが可能になっている。従って、図３破線領域に示すように、静止画像７５Ｂ（座標情報７７Ｂ）の下方にさらに一枚分の静止画像（および該静止画像に対応する座標情報）表示分のスペースが確保されている。ただし、静止画像表示領域６９に表示される静止画像の数は術者の設定等により任意に変更可能である。
【００３６】
また、三回以上画像記録が指示された場合、第二画像メモリ４３において古いデータから順に上書きされる構成にしてもよいし、第二画像メモリ４３において予め定められた容量を満たすまで順次静止画像データ等を記録する構成にしても良い。前者の構成の場合、静止画像表示領域６９には常に最新の静止画像が三枚だけ表示される。後者の構成の場合、静止画像表示領域６９には、常に最新の静止画像が三枚だけ表示されるように構成しても良いし、該領域６９をスクロールさせて記録された全ての静止画像を表示可能に構成しても良い。
【００３７】
以上のような内視鏡システムを使用することにより下記のような処置が可能となる。術者による一連の観察中、あるいは観察終了後に、再び観察したい静止画像の文字情報とリアルタイムで表示される文字情報７３を一致させるように内視鏡３の挿入部を移動させる。これにより、例えば記録した病変部とおぼしき場所に再び内視鏡の先端部を精度良く且つ簡単に移動させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】図１は、本発明の実施形態の電子内視鏡システムを示す図である。
【図２】図２は、実施形態の電子内視鏡システムの一部を抽出して示した図である。
【図３】図３は、実施形態の電子内視鏡システム動作時のモニタ画面を示す。
【符号の説明】
【００３９】
１  電子内視鏡システム
３  内視鏡
５  プロセッサ
７  磁場発生器
９  モニタ
１７  撮像素子
１９  磁場検出センサ
２３  システムコントローラ
２５  画像記録用スイッチ
３５  位置検出信号処理部
３７  制御演算部
３９  文字情報作成部
４３  第二画像メモリ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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