(57)【要約】  内視鏡挿入形状観測装置は、被検体の管腔に挿入される挿入部に設けられた複数の位置検出部材のうち前記挿入部の湾曲部の先端側に設けられた第１位置検出部材の進行方向と前記湾曲部の基端側に設けられた第２位置検出部材の進行方向とを検出する進行方向検出部と、前記進行方向検出部の検出結果に基づいて前記管腔が伸展を開始する伸展開始タイミングを検出し、検出した前記伸展開始タイミングにおける前記湾曲部の所定位置の位置座標を用手圧迫点として求める位置決定部と、前記位置決定部が求めた前記用手圧迫点の位置を示す圧迫位置表示をモニタ上に表示させる表示制御部とを具備する。
2020059052.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体の管腔に挿入される挿入部に設けられた複数の位置検出部材のうち前記挿入部の湾曲部の先端側に設けられた第１位置検出部材の進行方向と前記湾曲部の基端側に設けられた第２位置検出部材の進行方向とを検出する進行方向検出部と、
前記進行方向検出部の検出結果に基づいて前記管腔が伸展を開始する伸展開始タイミングを検出し、検出した前記伸展開始タイミングにおける前記湾曲部の所定位置の位置座標を用手圧迫点として求める位置決定部と、
前記位置決定部が求めた前記用手圧迫点の位置を示す圧迫位置表示をモニタ上に表示させる表示制御部と
を具備したことを特徴とする内視鏡挿入形状観測装置。
【請求項２】
前記位置決定部は、前記伸展開始タイミングにおいて前記湾曲部の曲率が最も大きい位置の位置座標を前記用手圧迫点とする
ことを特徴とする請求項１に記載の内視鏡挿入形状観測装置。
【請求項３】
前記位置決定部は、前記湾曲部に設けられた複数の位置検出部材の位置座標を用いて前記用手圧迫点を求める
ことを特徴とする請求項２に記載の内視鏡挿入形状観測装置。
【請求項４】
前記進行方向検出部は、前記第１及び第２位置検出部材の速度ベクトルを算出する速度ベクトル算出部を備える
ことを特徴とする請求項１に記載の内視鏡挿入形状観測装置。
【請求項５】
前記位置決定部は、前記湾曲部の各部の曲率の平均値が所定の閾値よりも大きい場合に、前記伸展開始タイミングの検出を開始する
ことを特徴とする請求項１に記載の内視鏡挿入形状観測装置。
【請求項６】
前記位置決定部は、前記挿入部がステッキ形状になった場合に、前記伸展開始タイミングの検出を開始する
ことを特徴とする請求項１に記載の内視鏡挿入形状観測装置。
【請求項７】
前記複数の位置検出部材の位置座標に基づいて前記管腔内に挿入される前記挿入部の形状を示す挿入形状画像のモデルを生成するスコープモデル生成部を更に具備し、
前記表示制御部は、前記挿入形状画像と前記圧迫位置表示とを同時に前記モニタ上に表示させる
ことを特徴とする請求項１に記載の内視鏡挿入形状観測装置。
【請求項８】
前記被検体の外形の体外形画像のモデルを生成する体外形画像生成部を更に具備し、
前記表示制御部は、前記挿入形状画像と前記圧迫位置表示と前記体外形画像とを同時に前記モニタ上に表示させる
ことを特徴とする請求項７に記載の内視鏡挿入形状観測装置。
【請求項９】
前記位置決定部は、前記用手圧迫点と前記第１位置検出部材との間の距離を算出する距離算出部を更に具備し、前記伸展開始タイミングの検出後において、前記挿入部が前記管腔から引き戻された後再挿入により前記用手圧迫点の近傍を通過すると、前記第１位置検出部材が前記用手圧迫点から所定閾値以上の距離だけ離間した場合には、前記表示制御部を制御して前記圧迫位置表示の表示をオフにする
ことを特徴とする請求項７に記載の内視鏡挿入形状観測装置。
【請求項１０】
前記位置決定部は、前記用手圧迫点と複数の前記位置検出部材との間の距離をそれぞれ算出する距離算出部を更に具備し、前記伸展開始タイミングの検出後において、前記表示制御部を制御して、前記用手圧迫点に最も近い位置の前記位置検出部材の位置を前記挿入形状画像上に色付けによって表示させる
ことを特徴とする請求項７に記載の内視鏡挿入形状観測装置。
【請求項１１】
前記位置決定部は、前記用手圧迫点と体外マーカとの間の距離を算出する距離算出部と、
前記体外マーカの位置座標に基づいて前記体外マーカの形状を示すマーカ画像のモデルを生成するマーカ形状生成部とを更に具備し、
前記表示制御部は、前記圧迫位置表示、挿入形状画像及びマーカ画像を同時に前記モニタ上に表示可能であり、前記伸展開始タイミングの検出後において、前記挿入部が前記管腔から引き戻された後再挿入により前記用手圧迫点の近傍を通過すると、前記体外マーカが前記用手圧迫点から所定閾値以上の距離だけ離間した場合には、前記位置決定部に制御されて、前記圧迫位置表示の表示をオフにする
ことを特徴とする請求項７に記載の内視鏡挿入形状観測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内視鏡の挿入状態を観測する内視鏡挿入形状観測装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、内視鏡装置が医療分野において広く利用されている。内視鏡装置は、細長い可撓性を有する挿入部を有する医療機器であり、術者は、その挿入部を被検体内に挿入して、被検体内を観察することができる。内視鏡によって撮像された被検体内の内視鏡画像は、モニタに表示可能である。しかしながら、内視鏡画像からは、内視鏡挿入部が被検体内にどのように挿入されているかを知ることはできない。【０００３】
そこで、内視鏡挿入時において内視鏡の挿入状態を知ることができる装置として、挿入部内に組み込まれた複数の送信コイルと、コイルブロックに配置された複数のセンスコイルから成る受信アンテナと、挿入部の挿入形状が表示されるモニタとを有する内視鏡挿入形状観測装置が開発されている。【０００４】
例えば、大腸内視鏡検査等においては、術者は、内視鏡挿入形状を見ながら、腸管への挿入部の挿入作業を行う。しかしながら、Ｓ状結腸等の腸管の部位は、後腹膜によって固定されておらず、挿入部の挿入によって動き伸展することがある。このような部位（以下、伸展部位という）においては、挿入部の挿入が困難となる。そこで、伸展する腸管を体外から手で圧迫することで、挿入部を円滑に前進し得るように補助する用手圧迫法が採用されることがある。【０００５】
しかし、用手圧迫には、解剖学の知識、術者とのスムーズなコミュニケーション、介助経験から得た感覚等が必要である。このため、介助経験が浅い内視鏡介助者（以下、介助者という）では、手で圧迫すべき位置の判断が困難な場合がある。【０００６】
なお、日本国特開２００６−３１４７１０においては、術者が指示する指示位置を自動的に圧迫し得る用手圧迫支援システムが開示されている。しかしながら、このシステムでは、人体にコルセットを装着する必要があり、装置が複雑であると共に手技の準備が煩雑であり、簡単に利用することができない。【０００７】
本発明は、簡単な構成で用手圧迫の適切な圧迫位置を提示することができる内視鏡挿入形状観測装置を提供することを目的とする。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る内視鏡挿入形状観測装置は、被検体の管腔に挿入される挿入部に設けられた複数の位置検出部材のうち前記挿入部の湾曲部の先端側に設けられた第１位置検出部材の進行方向と前記湾曲部の基端側に設けられた第２位置検出部材の進行方向とを検出する進行方向検出部と、前記進行方向検出部の検出結果に基づいて前記管腔が伸展を開始する伸展開始タイミングを検出し、検出した前記伸展開始タイミングにおける前記湾曲部の所定位置の位置座標を用手圧迫点として求める位置決定部と、前記位置決定部が求めた前記用手圧迫点の位置を示す圧迫位置表示をモニタ上に表示させる表示制御部とを具備する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る内視鏡挿入形状観測装置を示すブロック図。
【図２】用手圧迫の手技を説明するための説明図。
【図３】用手圧迫の手技を説明するための説明図。
【図４】伸展開始タイミングを説明するための説明図。
【図５】位置決定部２２による伸展開始タイミングの検出方法を説明するための説明図。
【図６】圧迫位置表示の一例を示す説明図。
【図７】第１の実施の形態の動作を説明するためのフローチャート。
【図８】挿入部２の挿入時におけるモニタ３５上の表示の一例を示す説明図。
【図９】モニタ３３上の表示例を示す説明図。
【図１０】変形例を示す説明図。
【図１１】本発明の第２の実施の形態を示すブロック図。
【図１２】第２の実施の形態における表示例を示す説明図。
【図１３】本発明の第３の実施の形態を示すブロック図。
【図１４】第３の実施の形態の動作を説明するためのフローチャート。
【図１５】挿入部２の挿入時におけるモニタ３５上の表示の一例を示す説明図。
【図１６】本発明の第４の実施の形態を示すフローチャート。
【図１７】第４の実施の形態において挿入部２の挿入時におけるモニタ３５上の表示の一例を図１５と同様の表示方法によって示す説明図。
【図１８】本発明の第５の実施の形態を示すブロック図。
【図１９】第５の実施の形態において挿入部２の挿入時におけるモニタ３５上の表示の一例を図１５と同様の表示方法によって示す説明図。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。【００１１】
（第１の実施の形態）
図１は本発明の第１の実施の形態に係る内視鏡挿入形状観測装置を示すブロック図である。また、図２及び図３は用手圧迫の手技を説明するための説明図である。【００１２】
本実施の形態は、内視鏡の挿入形状を示す挿入形状画像を表示すると共に、用手圧迫すべき位置（以下、用手圧迫点という）を示す表示（以下、圧迫位置表示という）を表示する。この圧迫位置表示を確認することによって、介助経験が比較的少ない介助者でも、確実に必要な箇所の用手圧迫を行うことが可能となる。【００１３】
先ず、図２及び図３を参照して用手圧迫の手技について説明する。図２は管腔である腸管の伸展を説明するためのものであり、左側に内視鏡の挿入部２の挿入前の腸管１を示し、右側に内視鏡の挿入部２の挿入後の腸管１を示している。腸管１は図示しない後腹膜により固定された部位（以下、固定部位という）１ｂと固定されていない伸展部位１ａとを有する。伸展部位１ａは、腸管１の柔軟性に応じて形状が比較的大きく変化する。このため、挿入部２の腸管１への挿入によって、挿入部２の挿入方向や形状の変化に応じて伸展部位１ａの形状は変化する。図２の右側は挿入部２が紙面下方向から上方向に向かって腸管１内に挿入される様子を示している。挿入部２が伸展部位１ａ内を進行することで、挿入部２の進行方向と腸管１の深部方向とが異なることになり、その結果、挿入部２の押圧力により伸展部位１ａが矢印にて示す方向に伸展する。【００１４】
図３はこのような挿入部２の腸管１への挿入手技における用手圧迫前後の状態を示すものである。図３の「内視鏡挿入」は腸管１内に挿入部２が挿入されることを示している。挿入部２が伸展部位１ａに到達して更に進行する結果、図２で説明したように、伸展部位１ａが伸展し、「挿入困難状態」が生じる。挿入困難状態（腸管伸展）は、挿入部２の湾曲部によって、伸びやすい伸展部位１ａを押し込んでいる状態であり、挿入部２の挿入は困難となる。この場合には、「先端の引き戻し」に示すように、術者は、一旦挿入部２を引き戻した後、再挿入を試みる。【００１５】
再挿入に際して、介助者は、手３により、伸展部位１ａの伸展が生じる部分を体外から圧迫する用手圧迫（腹壁の用手圧迫）を行う。これより、腸管１の伸展部位１ａ部分の形状が固定され、挿入部２が伸展部位１ａ内を進行しやすくなり、「再挿入」によって、挿入部２は腸管１の深部方向にスムーズに進行する。【００１６】
このように挿入部２の腸管１内への挿入に際して、用手圧迫は極めて重要な手技である。しかしながら、上述したように、介助経験が浅い介助者には体外から用手圧迫点を認識することは容易ではない。なお、挿入形状の表示によって用手圧迫点を推測することも考えられる。しかし、伸展部位１ａに伸展が生じると術者は一旦挿入部２を引き戻すことから、挿入形状の表示を常に注意深く観察し記憶し、記憶した形状の変化から推測を行う必要があり、用手圧迫点の推測は容易ではない。【００１７】
そこで、本実施の形態においては、挿入部２の腸管１への挿入時に、腸管１が伸展を開始するタイミングを検知し、当該検知タイミングにおいて挿入部２が最も湾曲している点を検出することで用手圧迫点を求め、当該用手圧迫点を圧迫位置表示として画面上に表示するようになっている。【００１８】
図１において、検査用のベッド６上には被検体Ｐが横たわり、被検体Ｐには肛門から大腸内に内視鏡３２の挿入部２が挿入されている。内視鏡３２には、ビデオプロセッサ・光源３１が接続されている。ビデオプロセッサ・光源３１は、被検体を照明するための照明光を発生する。ビデオプロセッサ・光源３１からの照明光は、内視鏡３２の挿入部２内に挿通された図示しないライトガイドによって挿入部２の先端部に導かれて、挿入部２の先端部から被検体に照射される。【００１９】
挿入部２の先端部には図示しない撮像素子が配置されており、撮像素子の受光面には、被検体によって反射された被検体からの反射光（戻り光）が被写体光学像として結像するようになっている。撮像素子は、ビデオプロセッサ・光源３１によって駆動制御されて、被写体光学像を画像信号に変換してビデオプロセッサ・光源３１に出力する。ビデオプロセッサ・光源３１は図示しない画像信号処理部を有しており、この画像信号処理部は撮像素子からの画像信号を受信して信号処理を行い、信号処理後の内視鏡画像をモニタ３３に出力する。こうして、図１に示すように、モニタ３３の表示画面３３ａ上に被検体の内視鏡画像３３ｂが表示される。【００２０】
挿入部２の先端には湾曲部が設けられており、この湾曲部は、内視鏡３２の操作部に設けられた図示しない湾曲ノブによって湾曲駆動されるようになっている。術者は、湾曲ノブを操作して湾曲部を湾曲させながら、挿入部２を体腔内へ押し込むことができる。【００２１】
また、挿入部２内には、挿入部２の挿入状態を観測するための複数の送信コイル２ａが設けられている。位置検出部材としての送信コイル２ａは挿入部２の先端から軸方向に所定の間隔で配置されており、各送信コイル２ａは、ビデオプロセッサ・光源３１からの信号によって駆動される。後述するように、各送信コイル２ａは、独立に駆動されてそれぞれ磁界を発生する。なお、各送信コイル２ａの挿入部２における配置位置は規定されており、挿入部２の基端部又は先端部を基準にした各送信コイル２ａの位置は既知である。【００２２】
ベッド６の側方には受信アンテナ７が配置されている。受信アンテナ７は、図示しない複数のコイルブロックを有している。各コイルブロックは、それぞれのコイル面が直交するように３方向にそれぞれ巻回された例えば３個のセンスコイルによって構成されており、受信アンテナ７全体では、例えば４個のコイルブロック、即ち１２個のセンスコイルが配置される。各センスコイルはそのコイル面に直交する軸方向成分の磁界の強度に比例した信号を検出するようになっている。例えば、コイルブロックは、発生している磁界を受信して電圧信号に変換し、この電圧信号を検出結果として出力するようになっている。受信アンテナ７の各コイルブロック及び送信コイル２ａは、内視鏡挿入形状観測装置１０によって動作状態が制御される。【００２３】
図１に示すように、内視鏡挿入形状観測装置１０には、制御部１１が設けられている。制御部１１は、例えばＣＰＵ等を用いたプロセッサによって構成されて、図示しないメモリに記憶されたプログラムに基づいて動作するものであってもよいし、ＦＰＧＡ等のハードウェアの電子回路で機能の一部又は全部を実現するものであってもよい。制御部１１は、内視鏡挿入形状観測装置１０の全体を制御する。なお、制御部１１と内視鏡挿入形状観測装置１０内の各部との間の接続については、図示を省略している。また、図示しないメモリには、制御部１１の処理を記述したプログラムだけでなく後述する位置算出において用いるデータ等も記憶されている。【００２４】
なお、制御部１１に限らず、内視鏡挿入形状観測装置１０の各構成は、ＣＰＵ等を用いたプロセッサによって構成されて、図示しないメモリに記憶されたプログラムに従って動作して各部を制御するものであってもよいし、ハードウェアの電子回路で機能の一部又は全部を実現するものであってもよい。【００２５】
制御部１１は、送信部１９を制御する。送信部１９は、例えばＦＰＧＡ等によって構成されており、制御部１１に制御されて、送信コイル２ａを駆動するための例えば正弦波信号を発生して出力するようになっている。なお、この正弦波信号は、送信部１９からビデオプロセッサ・光源３１を介して挿入部２内の送信コイル２ａに供給される。送信部１９は、制御部１１に制御されて、各送信コイル２ａに個別に正弦波を供給することができるようになっている。即ち、制御部１１において、いずれの送信コイル２ａに正弦波を供給するかを制御することができる。【００２６】
各送信コイル２ａは高周波正弦波が印加されることで、磁界を伴う電磁波を周囲に放射する。なお、内視鏡挿入形状観測装置１０は、適宜の時間間隔、例えば数ｍ秒間隔で、各送信コイル２ａを順次駆動することができる。また、内視鏡挿入形状観測装置１０は、各送信コイル２ａが磁界を発生するタイミングを個別に指定することもできる。【００２７】
受信アンテナ７は、センスコイルによって、送信コイル２ａが発生した磁界を受信して電圧信号に変換する。受信アンテナ７はこの電圧信号を検出結果として内視鏡挿入形状観測装置１０の受信部１２に与える。受信部１２は、受信アンテナ７からの信号が与えられ、増幅処理等の所定の信号処理を施した後位置算出部１３に出力する。【００２８】
位置算出部１３は、例えばＤＳＰによって構成されており、入力されたデジタルデータに対して周波数抽出処理（フーリエ変換：ＦＦＴ）を行い、各送信コイル２ａの高周波正弦波に対応する周波数成分の磁界検出情報に分離抽出し、分離した磁界検出情報の各デジタルデータから各送信コイル２ａの空間位置座標を算出する。位置算出部１３による位置座標の算出結果はスコープモデル生成部１４に供給される。挿入形状画像生成部としてのスコープモデル生成部１４は、各送信コイル２ａの位置座標を連結して線状の画像を挿入形状画像として生成する。【００２９】
スコープモデル生成部１４が生成した挿入形状画像は、表示制御部２５に与えられる。表示制御部２５は、スコープモデル生成部１４によって生成された挿入形状画像をモニタ３５に表示させるための表示データを生成してモニタ３５に出力するようになっている。モニタ３５は、例えば、ＬＣＤ等によって構成することができ、表示データに基づいて、送信コイル２ａと受信アンテナ７との相対的な位置関係に基づく挿入形状画像を表示する。【００３０】
スコープモデル生成部１４が生成した挿入形状画像の表示データは、アンテナ７の位置を基準とした座標系（以下、計測座標系という）を用いて生成されている。表示制御部２５は、挿入形状画像をモニタ３５の表示画面上の所定の位置に表示させるための座標変換を行う。即ち、表示制御部２５は、入力された表示データに対して計測座標系を表示座標系に変換する座標変換を行う。表示制御部２５は、この座標変換により、挿入形状画像をモニタ３５の表示画面の所定の位置に所定の向き及びサイズで表示させることができる。また、挿入形状画像の表示位置、向き及びサイズは、術者の操作によって変更可能である。【００３１】
操作パネル３０は、術者等によるユーザ操作を受け付け、ユーザ操作に基づく操作信号を制御部１１に出力することができるようになっている。この操作パネル３０によって術者は挿入形状画像のサイズの変更等を指定することができるようになっている。表示制御部２５は、制御部１１からユーザ操作に基づく挿入形状画像のサイズの変更が指示されると、モニタ３５に表示する挿入形状画像のサイズを変更するようになっている。【００３２】
位置算出部１３の出力は速度ベクトル算出部１６にも与えられ、スコープモデル生成部１４の出力は形状検出部１７にも与えられる。進行方向検出部としての速度ベクトル算出部１６は、位置算出部１３の出力に基づいて、挿入部２に配置された各送信コイル２ａのうち湾曲部の基端側の湾曲部から所定の距離内に配置された送信コイル２ａ（以下、送信コイル２ａｎという）の速度ベクトル及び挿入部２に配置された各送信コイル２ａのうち湾曲部の先端又は湾曲部よりも先端側に配置された送信コイル２ａ（以下、送信コイル２ａ１という）の速度ベクトルを算出するようになっている。速度ベクトル算出部１６は算出結果を位置決定部２２に出力する。【００３３】
形状検出部１７は、スコープモデル生成部１４からの挿入形状画像に基づいて、挿入部２の体腔内における所定の形状を検出することができるようになっている。形状検出部１７は、公知の手法を採用して、例えば、挿入部２の形状が直線状、ステッキ状、ループ形状等のいずれの形状になっているかを検出することができる。形状検出部１７は検出した形状についての情報を挿入状態判定部１８に出力するようになっている。挿入状態判定部１８は、形状検出部１７によって検出された形状が所定の形状、例えばステッキ状になっているか否かを判定して判定結果を検出条件登録部２１に出力する。【００３４】
検出条件登録部２１は、挿入部２が挿入される腸管１が伸展を開始するタイミング（伸展開始タイミング）を検知するための条件（検出条件）が登録されるようになっている。検出条件登録部２１は、挿入状態判定部１８の判定結果により挿入部２の形状が伸展部位１ａにて伸展が起こりうる所定の形状になったことが示された場合には、登録されている検出条件を位置決定部２２に出力する。これにより、位置決定部２２は、検出条件に基づいて伸展開始タイミングの検出を開始する。【００３５】
なお、形状検出部１７において例えばステッキ形状を検出したことを挿入状態判定部１８において判定することで、位置決定部２２において伸展開始タイミングの検出を開始する例を説明したが、形状検出部１７及び挿入状態判定部１８において、挿入部２の湾曲部の湾曲状態が所定の状態になったことを検出することで、位置決定部２２が伸展開始タイミングの検出を開始するようになっていてもよい。例えば、位置決定部２２は、形状検出部１７及び挿入状態判定部１８により、湾曲部の各部の曲率の平均値が所定の閾値よりも大きい状態、湾曲部の曲率の最大値が所定の閾値よりも大きい状態、湾曲部の所定位置の曲率が所定の閾値よりも大きい状態等を検出することで、伸展開始タイミングの検出を開始するようになっていてもよい。【００３６】
図４は伸展開始タイミングを説明するための説明図である。図４の左側は伸展開始タイミング直前の状態を示している。腸管１内には挿入部２が挿通されており、挿入部２の先端の湾曲部２ｂは伸展部位１ａに到達している。挿入部２が更に押し込まれると、伸展部位１ａは伸展を開始し、図４の右側に示すように、伸展部位１ａは伸展した状態になる。図４に示すように、腸管１の伸展は、挿入部２がステッキ形状になった場合に生じるものと考えられる。そこで、本実施の形態においては、挿入状態判定部１８において挿入部２のステッキ形状を検出すると、検出条件登録部２１は検出条件を位置決定部２２に出力するようになっている。【００３７】
位置決定部２２は、ＣＰＵ等を用いたプロセッサによって構成されて、図示しないメモリに記憶されたプログラムに従って動作して各部を制御するものであってもよいし、ハードウェアの電子回路で機能の一部又は全部を実現するものであってもよい。位置決定部２２は、位置算出部１３の出力及び速度ベクトル算出部１６の出力が与えられており、検出条件登録部２１から検出条件が与えられると、伸展開始タイミングを検出するようになっている。【００３８】
図５は位置決定部２２による伸展開始タイミングの検出方法を説明するための説明図であり、伸展開始タイミングの直前直後の状態を示している。図５では湾曲部２ｂの先端側から送信コイル２ａ１，２ａ２，…，２ａ５が配置され、湾曲部２ｂの基端側の所定距離内に送信コイル２ａｎが配置されていることを示している。また、速度ベクトル算出部１６によって検出された送信コイル２ａ１，２ａｎの速度ベクトルをそれぞれＶ１，Ｖｎで表している。【００３９】
図５の左側は挿入部２が腸管１に挿入され、湾曲部２ｂが伸展部位１ａに到達して、破線部に示すように、湾曲部２ｂが湾曲状態になることを示している。図５の中央は更に挿入部２が腸管１内に挿入されたことを示しており、挿入状態判定部１８は、図５の中央の形状をステッキ形状として検出する。図５の左側及び中央のいずれについても、速度ベクトルＶ１，Ｖｎはいずれも腸管１の深部方向に向かっている。即ち、挿入部２の基端側を腸管１内に押し込むことによって、挿入部２の先端は腸管１内を深部方向に進むことを示している。【００４０】
これに対し、図５の右側は、伸展部位１ａに伸展が生じたことを示している。即ち、この場合には、速度ベクトルＶ１は腸管１の深部方向には向かっておらず、腸管１を伸展させる方向、即ち、速度ベクトルＶ１と略同一の方向に向かう。位置決定部２２は、速度ベクトルＶ１，Ｖｎの変化から、伸展開始タイミングを判定する。【００４１】
即ち、位置決定部２２は、図５の左側及び中央のように、速度ベクトルＶｎの方向に対して９０度以上速度ベクトルＶ１の方向が変化した後、図５の右側のように、速度ベクトルＶｎの方向に対して速度ベクトルＶｎの方向が所定の角度（例えば３０度）以内（最大で９０度）になった場合には、伸展開始タイミングに到達したものと判定する。【００４２】
なお、図１の例では、位置決定部２２は、挿入状態判定部１８の判定結果を利用してステッキ形状になっている場合に速度ベクトルＶ１，Ｖｎの変化から伸展開始タイミングを求めるようになっているが、挿入形状の判定を省略して、速度ベクトルＶ１，Ｖｎの変化のみから伸展開始タイミングを求めるようになっていてもよい。【００４３】
位置決定部２２は、伸展開始タイミングにおいて、湾曲部２ｂの曲率が最も大きい位置を用手圧迫すべき位置である用手圧迫点に設定するようになっている。位置決定部２２は、送信コイル２ａの位置座標を用いて最も大きい曲率となる用手圧迫点を求める。【００４４】
例えば、位置決定部２２の曲率算出部２２ａは、送信コイル２ａ２の位置における湾曲部２ｂの曲率を送信コイル２ａ１，２ａ２，２ａ３の位置座標から求め、送信コイル２ａ３の位置における湾曲部２ｂの曲率を送信コイル２ａ２，２ａ３，２ａ４の位置座標から求め、送信コイル２ａ４の位置における湾曲部２ｂの曲率を送信コイル２ａ３，２ａ４，２ａ５の位置座標から求める。位置決定部２２は、曲率算出部２２ａが求めた３つの点の曲率のうち最も大きい曲率を与える送信コイル２ａの位置を用手圧迫点とする。【００４５】
なお、図５の例では５箇所のコイル位置の座標によって３箇所の曲率を求め、最も大きい曲率を与えるコイル位置を求めて用手圧迫点とする例を説明したが、曲率を求める位置は３箇所でなくてもよく、２箇所又は４箇所以上であってもよい。また、湾曲部２ｂの大きさ等によっては最も曲率が大きくなる位置を予め推定できる場合も考えられる。即ち、検出条件登録部２１において、曲率が最も大きくなるであろう位置を例えば挿入部２の先端の送信コイル２ａ１の位置を基準に登録しておき、伸展開始タイミングにおける送信コイル２ａ１の位置から曲率が最も大きくなるであろう位置を用手圧迫点として求めてもよい。【００４６】
また、位置決定部２２は、曲率に拘わらず、伸展開始タイミングにおいて、挿入部２の先頭から所定長さの位置又は湾曲部２ｂの先頭から所定長さの位置を用手圧迫点に決定するようになっていてもよい。【００４７】
位置決定部２２は、求めた用手圧迫点の座標を形状生成部２３に出力する。形状生成部２３は、用手圧迫点の座標を中心に圧迫位置表示の表示データを生成して表示制御部２５に出力する。【００４８】
図６は圧迫位置表示の一例を示す説明図である。図６は左側に挿入部２の湾曲部の状態を示している。図５の例では、湾曲部に配置された送信コイル２ａ１〜２ａ５のうち送信コイル２ａ３の位置が最も曲率が大きいことを示している。この送信コイル２ａ３の３次元位置座標が（ｘ，ｙ，ｚ）であるものとする。図６の右側はこの場合における圧迫位置表示の表示データを説明するものであり、形状生成部２３は、位置座標（ｘ，ｙ，ｚ）を中心に所定サイズの立方体を示す形状の圧迫位置表示３７の表示データを生成する。なお、形状生成部２３は、位置座標（ｘ，ｙ，ｚ）を中心に所定サイズの球形状の圧迫位置表示３８の表示データを生成してもよい。【００４９】
表示制御部２５は、形状生成部２３からの圧迫位置表示の表示データを座標変換によりモニタ３５に表示させるための情報に変換し、挿入形状画像と圧迫位置表示とを同時に表示するための表示データを生成してモニタ３５に出力する。こうして、モニタ３５の表示画面上に、挿入形状画像と圧迫位置表示とを同時に表示させる。【００５０】
次に、このように構成された実施の形態の動作について図７から図９を参照して説明する。図７は第１の実施の形態の動作を説明するためのフローチャートである。図８は挿入部２の挿入時におけるモニタ３５上の表示の一例を示す説明図である。図９はモニタ３３上の表示例を示す説明図である。【００５１】
いま、図１に示すように、術者は、検査用のベッド６上に横たわる被検体Ｐの肛門から大腸内に挿入部２を挿入するものとする。内視鏡挿入形状観測装置１０は、所定の時間間隔で、挿入部２に内蔵された複数個の送信コイル２ａの３次元位置座標を求める。即ち、内視鏡挿入形状観測装置１０の制御部１１は、送信部１９を制御して、各送信コイル２ａに対して、それぞれ所定のタイミングで高周波信号を供給させる。高周波信号が供給された送信コイル２ａは、磁界を伴う電磁波を発生する。この磁界は、受信アンテナ７の各コイルブロックにおいて受信され、磁界強度に応じた検出結果が内視鏡挿入形状観測装置１０の受信部１２を介して位置算出部１３に取り込まれる。【００５２】
位置算出部１３は、制御部１１から各送信コイル２ａの駆動タイミングの情報が与えられており、各送信コイル２ａ毎にコイルブロックの検出結果から、公知の位置推定アルゴリズムに従って、各送信コイル２ａの３次元位置座標を求める。【００５３】
この位置座標はスコープモデル生成部１４に供給され、スコープモデル生成部１４は、位置座標に基づいて挿入形状画像を生成する。各送信コイル２ａは挿入部２の形状に沿って所定間隔の既知の位置に配置される。即ち、各送信コイル２ａの位置は挿入部２の離散的な位置を示している。スコープモデル生成部１４は、この離散的な位置を補間することで、挿入部２の概略形状に対応する挿入形状画像を生成する。なお、この挿入形状画像は、計測座標系において求められたものである。【００５４】
スコープモデル生成部１４は、生成した挿入形状画像を表示制御部２５に与える。表示制御部２５は、モニタ３５の表示画面上に挿入形状画像を表示する。【００５５】
スコープモデル生成部１４の出力は形状検出部１７にも供給される。形状検出部１７は、挿入形状画像に基づいて、挿入部２の体腔内における所定の形状を検出して検出結果を挿入状態判定部１８に出力する。挿入状態判定部１８は、形状検出部１７によって検出された形状が、腸管１に伸展を生じさせる形状になっているか否かを判定する。即ち、挿入状態判定部１８は、形状検出部１７によって検出された形状が例えばステッキ形状の場合には、腸管１を伸展させる形状になっていることを示す判定結果を検出条件登録部２１に出力する。【００５６】
なお、形状検出部１７及び挿入状態判定部１８は、挿入部２の先端側の湾曲部２ｂの湾曲の状態に基づいて、伸展部位１ａを伸展させる可能性がある形状を判定してもよい。図７のステップＳ１〜Ｓ３はこの場合の処理を示しており、制御部１１に制御された形状検出部１７は、ステップＳ１において、湾曲部２ｂに配置されている複数の送信コイル２ａについてその位置座標（コイル位置座標）を抽出する。次に、形状検出部１７は、ステップＳ２において、各送信コイル２ａのコイル位置座標を用いて、各コイル位置における曲率、即ち、湾曲部２ｂの各部における曲率を求めて、挿入状態判定部１８に出力する。制御部１１に制御された挿入状態判定部１８は、湾曲部２ｂの各部の曲率の平均値が所定の閾値Ｘよりも大きいか否かを判定し（ステップＳ３）、大きい場合にはステッキ形状の可能性があるものとして処理をステップＳ４に移行するようになっていてもよい。なお、制御部１１は、ステップＳ３においてＮＯ判定が行われる場合には、処理をステップＳ１に戻して、ステップＳ１〜Ｓ３を繰り返す。【００５７】
検出条件登録部２１には、例えば、送信コイル２ａｎの速度ベクトルＶｎの方向に対して送信コイル２ａ１の速度ベクトルＶ１の方向が９０度以上変化した後、速度ベクトルＶｎの方向に対して速度ベクトルＶｎの方向が所定の角度（例えば３０度）以内になること、が伸展開始タイミングを検知するための検出条件として登録されている。制御部１１に制御された検出条件登録部２１は、挿入状態判定部１８の判定結果により挿入部２の形状が伸展部位１ａにて伸展が起こりうる所定の形状になったことが示された場合には、登録されている検出条件を位置決定部２２に与えて、伸展開始タイミングの検知を開始させる。【００５８】
位置算出部１３の出力は、速度ベクトル算出部１６にも与えられており、速度ベクトル算出部１６は、送信コイル２ａｎの速度ベクトルＶｎと送信コイル２ａ１の速度ベクトルＶ１とを算出して（ステップＳ４）、算出結果を位置決定部２２に出力する。制御部１１に制御された位置決定部２２は、ステップＳ５において、速度ベクトルＶｎの向きに対して速度ベクトルＶ１の向きが略同一（３０度以内）であるか否かを判定する。なお、略々同一の判定に用いる角度は、適宜設定可能であり、最大で９０度である。制御部１１は、ステップＳ５においてＮＯ判定の場合には、処理をステップＳ３に戻して、ステップＳ３〜Ｓ５を繰り返す。【００５９】
ステップＳ３においてステッキ形状が検出された時点では、速度ベクトルＶｎの向きに対して速度ベクトルＶ１の向きは９０度以上の傾斜を有する。しかし、伸展開始タイミングになると、腸管１の深部方向に向かっていた速度ベクトルＶ１は向きを変えて、速度ベクトルＶｎと略同じ向きになる。従って、ステップＳ５においてＹＥＳ判定になるタイミングが伸展開始タイミングであると考えられる。【００６０】
位置決定部２２は、ステップＳ５においてＹＥＳ判定になると、伸展開始タイミングにおいて湾曲部２ｂの最大曲率の位置を用手圧迫点に設定する。即ち、位置決定部２２の曲率算出部２２ａは、ステップＳ６において、位置算出部１３の出力を用いて湾曲部２ｂの各送信コイル２ａの位置における曲率を算出する。【００６１】
図７では、位置決定部２２の曲率算出部２２ａが、ステップＳ６において、挿入部２の先頭の位置から５番目までの送信コイル２ａ１〜２ａ５を用いて、送信コイル２ａ２〜２ａ４の配置位置の３箇所における曲率Ｒ１〜Ｒ３を求める例を示している。位置決定部２２は、算出した曲率Ｒ１〜Ｒ３のうち最大となる曲率を抽出し（ステップＳ７）、抽出した曲率の算出に用いた３つのコイルのうち中央のコイルを選ぶ（ステップＳ８）。位置決定部２２は、ステップＳ８において選んだコイルの位置座標を用手圧迫点の座標に決定する（ステップＳ９）。即ち、図７のステップＳ６〜Ｓ９においては、湾曲部２ｂに配置された複数のコイル２ａのコイル位置のうち最も曲率が大きいコイル位置が用手圧迫点として設定される。【００６２】
位置決定部２２は決定した用手圧迫点の位置座標を形状生成部２３に与え、形状生成部２３は、当該位置座標を含む圧迫位置表示の表示データを生成する。この表示データは表示制御部２５に与えられ、モニタ３５に表示させるための表示データに変換される。こうして、表示制御部２５は、スコープモデル生成部１４からの挿入形状画像と圧迫位置表示とをモニタ３５の表示画面に同時に表示させる。【００６３】
図８は一連の挿入手技におけるモニタ３５の表示例を示している。図８は横軸に時間をとり、各手技が進むにつれてモニタ３５に表示される表示の変化を示している。挿入部２の挿入開始直後（内視鏡挿入）には、挿入部は略直線的に進行し、モニタ３５には直線的な挿入形状画像Ｐ２が表示される。挿入部２が伸展部位１ａに到達して湾曲部２ｂが湾曲し、伸展部位１ａが伸展することにより挿入困難な状態になると、位置決定部２２は、伸展開始タイミングを検出して、湾曲部２ｂの湾曲状態から用手圧迫点を求め、用手圧迫点を示す圧迫位置表示Ｐ３７をモニタ３５に表示させる。なお、図８では、術者が伸展開始タイミング後においても挿入部２を更に進行させる結果、腸管１に伸展が生じ、湾曲部２ｂの画像部分Ｐ２ｂは圧迫位置表示Ｐ３７の表示位置よりも上方に位置している。【００６４】
術者は挿入部２を挿入している手の感覚やモニタ３５の表示等により伸展が生じたことを認識すると、挿入部２を一旦引き戻す。これにより、図８に示すように、挿入形状画像Ｐ２は元の直線状に戻る。本実施の形態においては、挿入部２の挿入状態に拘わらず、圧迫位置表示Ｐ３７が表示され続ける。この圧迫位置表示Ｐ３７を参照することで、介助者は、用手圧迫すべき位置の把握が容易となる。【００６５】
介助者は、圧迫位置表示Ｐ３７及び挿入形状画像Ｐ２の表示を参考にしながら、用手圧迫を行う。この状態で挿入部２を挿入することにより、挿入部２は伸展部位１ａにおいても比較的容易に腸管１の深部方向に進行する。図８の再挿入はこの状態を示しており、湾曲部２ｂの画像部分Ｐ２ｂは、圧迫位置表示Ｐ３７にて示す用手圧迫点近傍を通過して腸管１の深部方向に進行している。【００６６】
なお、図８の表示を内視鏡画像３３ｂを表示するモニタ３３上に表示させることも可能である。表示制御部２５は、表示データを制御部１１に出力する。制御部１１は、表示制御部２５からの表示データを送信部１９を介してビデオプロセッサ・光源３１に与える。これにより、ビデオプロセッサ・光源３１は、図９に示すように、モニタ３３の表示画面３３ａ上に、内視鏡３２により取得した内視鏡画像３３ｂと挿入形状画像Ｐ２及び圧迫位置表示Ｐ３７を含む挿入支援画像４０とを同時に表示させる。【００６７】
このように本実施の形態においては、腸管の伸展開始タイミングを検出すると共に、伸展開始タイミングにおける湾曲部の湾曲状態から用手圧迫点を求めて、その位置を示す圧迫位置表示を挿入形状画像と共に表示させている。介助者は、当該表示を参照して圧迫位置の目標を定めることで、用手圧迫の円滑な実施が可能となる。【００６８】
（変形例）
図１０は変形例を示す説明図である。上記実施の形態においては、速度ベクトル及び曲率によって用手圧迫点を求める例を説明したが、本変形例は圧力センサによって用手圧迫点を求めるものである。図１０に示すように、挿入部２の湾曲部２ｂには複数の圧力センサ４５が配設されている。圧力センサ４５は、腸管１内壁への押圧力を検知する。図１０は横軸に時間をとり、手技の進行に応じて、圧力センサ４５により検知される押圧力の変化を示している。図１０の左から１番目は、挿入部２が腸管１内をスムーズに進行していることを示している。図１０の２番目は、挿入部２の進入によって腸管１が伸展し、挿入部２によって押圧力Ｐａが発生したことを示している。図１０の例では、各センサ４５により検知される押圧力はＰａ１〜Ｐａ３である。【００６９】
図１０の３番目は３つのセンサ４５の検知出力のうち真ん中のセンサにより検知される押圧力Ｐａ２が最も大きいことを示している。本変形例では、各センサ４５のセンサ出力が所定の閾値よりも大きい値になることによって、伸展開始タイミングを判定し、伸展開始タイミングにおいて最も大きい押圧力を検知したセンサ位置を用手圧迫点に設定する。図１０の右側は、こうして設定された用手圧迫点において用手圧迫を施すことにより、押圧力Ｐａ２に抗して、腸管１の伸展が抑制され、挿入部２がスムーズに進行可能であることを示している。【００７０】
このように、本変形例においても第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。【００７１】
（第２の実施の形態）
図１１は本発明の第２の実施の形態を示すブロック図である。図１１において図１と同一の構成要素には同一符号を付して説明を省略する。第１の実施の形態においては、モニタには挿入形状画像及び圧迫位置表示を表示させる例を説明した。本実施の形態は更に体外形画像を表示させるものである。【００７２】
本実施の形態の内視鏡挿入形状観測装置５１には、体外形画像の表示データを出力する体外形画像生成部５２が設けられている。体外形画像は、患者の体の形そのものや体格等の体型を示すことができる人体図や解剖図等をいう。体外形画像としては、体型が分かる程度の概略的な画像でもよく、また、大腸の腸管モデル等の臓器の画像部分を含む詳細な画像でもよい。また、体外形画像は、２Ｄ画像に限る必要はなく、３Ｄ画像などの立体視を利用できる技術を採用しても良い。【００７３】
体外形画像生成部５２は、図示しないメモリに体外形画像の表示データを保持し、制御部１１に制御されて、体外形画像の表示データを表示制御部２５に出力するようになっている。表示制御部２５は、体外形画像生成部５２からの体外形画像をモニタ３５に表示する形式に変換してモニタ３５に出力する。【００７４】
なお、体外形画像生成部５２は、複数の体外形画像の表示データをメモリに保持し、制御部１１の制御によって選択された１つの体外形画像の表示データを表示制御部２５に出力するようになっていてもよい。【００７５】
例えば、体外形画像生成部５２は、最も小さいＳサイズから最も大きいＸＸＬサイズの複数の体外形画像の表示データをメモリに保持していてもよく、制御部１１が患者のＢＭＩ／身長の値に基づくサイズの体外形画像の表示データを選択して表示制御部２５に出力するようになっていてもよい。【００７６】
更に、体外形画像生成部５２は、患者の身長及び胴回り寸法に基づいて、体外形画像を生成するように構成されていてもよい。また、体外形画像生成部５２は、解剖学的情報に基づいて、人体のへそ、横隔膜が含まれた体外形画像を生成するように構成されていてもよい。【００７７】
本実施の形態においては、体外形画像と挿入形状画像とを位置合わせして表示するために、被検体の所定位置（以下、被検体基準位置という）に対応する体外形画像の所定位置（以下、体外形画像基準位置という）と被検体基準位置に対応する挿入形状画像の所定位置（以下、挿入形状画像基準位置という）とを一致させた状態で、体外形画像と挿入形状画像及び圧迫位置表示とを同時に表示するようになっている。例えば、被検体基準位置としては、位置算出部１３により算出された空間位置座標から被検体Ｐの肛門の位置を設定する。【００７８】
例えば、術者が挿入部２の先端（送信コイル２ａ１の位置）を被検体Ｐの肛門近傍に配置した状態で、操作パネル３０により制御部１１に被検体基準位置を指定するための操作を行う。これにより、制御部１１は送信部１９から高周波正弦波を送信コイル２ａ１に印加させ、位置算出部１３により計測座標系における挿入部２先端のコイル位置、即ち、肛門位置座標を取得させる。こうして、制御部１１は、操作パネル３０の操作タイミングで位置算出部１３の出力から肛門位置の位置座標を得ることができる。制御部１１は、被検体Ｐの肛門位置の位置座標を保持するとともに、表示制御部２５に出力するようになっている。【００７９】
表示制御部２５は、体外形画像基準位置をモニタ３５の表示画面上の所定位置（以下、表示基準位置）に一致させた状態で体外形画像を表示画面上に表示する。例えば、表示制御部２５は、表示基準位置を表示画面の左右方向中央の最下端部に設定し、体外形画像の肛門位置（体外形画像基準位置）がこの表示基準位置に位置するように体外形画像を表示する。また、表示制御部２５は、挿入形状画像の肛門位置に相当する画像部分を、表示基準位置である表示画面の左右方向中央の最下端部に位置するように挿入形状画像を表示させる。【００８０】
図１２は第２の実施の形態における表示例を示す説明図である。【００８１】
表示制御部２５は、表示座標変換の変換方法を変更することで、モニタ３５，５５の両方向に異なる視点から観察した場合の画像表示が可能である。【００８２】
図１２に示すように、表示制御部２５は、モニタ３５の表示画面３５ａ上に、スコープモデル生成部１４からの挿入形状画像Ｐ２１及び形状生成部２３からの圧迫位置表示Ｐ３７１を表示すると同時に、体外形画像生成部５２からの体外形画像３５ｂを表示する。なお、体外形画像３５ｂは被検体Ｐを正面から観察した状態を示している。【００８３】
また、表示制御部２５は、モニタ５５の表示画面５５ａ上に、スコープモデル生成部１４からの挿入形状画像Ｐ２２及び形状生成部２３からの圧迫位置表示Ｐ３７２を表示すると同時に、体外形画像生成部５２からの体外形画像５５ｂを表示する。なお、体外形画像５５ｂは被検体Ｐを左側方から観察した状態を示している。【００８４】
このように本実施の形態においては、第１の実施の形態と同様の効果が得られると共に、挿入形状画像及び圧迫位置表示と重ねて体外形画像を表示させることができるので、介助者は、圧迫位置表示によって、より一層用手圧迫位置の把握が容易となる。【００８５】
（第３の実施の形態）
図１３は本発明の第３の実施の形態を示すブロック図である。図１３において図１と同一の構成要素には同一符号を付して説明を省略する。本実施の形態は、圧迫位置表示を必要な期間だけ表示し、用手圧迫の必要が無くなると表示をオフにするものである。【００８６】
本実施の形態の内視鏡挿入形状観測装置６０は、位置決定部２２に変えて位置決定部６１を採用した点が第１の実施の形態と異なる。位置決定部６１は、曲率算出部６１ａを備えており、位置決定部２２と同様の動作が可能である。即ち、位置決定部６１は、伸展開始タイミングを検出すると共に、曲率算出部６１ａによって湾曲部２ｂの各コイル２ａの位置の曲率を算出し、曲率最大の位置を用手圧迫点に設定することができるようになっている。【００８７】
また、位置決定部６１は、距離算出部６１ｂを備えている。距離算出部６１ｂは、速度ベクトル算出部１６によって求められた速度ベクトル及び位置算出部１３の出力に基づいて、圧迫位置表示後に、圧迫位置表示よりも腸管１の深部方向に挿入部２の先端が進行していることを検出して、用手圧迫点よりも所定の距離だけ挿入部２の先端が離間した場合に、圧迫位置表示の表示をオフ（非表示）にするようになっている。例えば、位置決定部６１は表示オフの制御信号を形状生成部２３を介して表示制御部２５に与えることで、圧迫位置表示の表示を停止させるようになっていてもよい。【００８８】
次にこのように構成された実施の形態の動作について図１４及び図１５を参照して説明する。図１４は第３の実施の形態の動作を説明するためのフローチャートである。図１５は挿入部２の挿入時におけるモニタ３５上の表示の一例を示す説明図である。【００８９】
本実施の形態においては、術者において検査用のベッド６上に横たわる被検体Ｐの肛門から大腸内に挿入部２の挿入が開始され、モニタ３５の表示画面に挿入形状画像及び圧迫位置表示が表示され、再挿入が行われるまでの動作は第１の実施の形態と同様である。【００９０】
図１５はこの様子を示しており、図８と同様に横軸に時間をとり、各手技が進むにつれてモニタ３５に表示される表示の変化を示している。図１５の左から４番目までの表示例は、図８と同様であり、用手圧迫によって、挿入部２の再挿入がスムーズに行われる。【００９１】
本実施の形態においては、図１５の左から５番目の表示例に示すように、用手圧迫点６５と送信コイル２ａ１との距離Ｌが所定の閾値を超えると、圧迫位置表示の表示は不要であるものと判定されて、その表示が消去される。しかし、先端の引き戻し及び再挿入が行われることから、単純に距離Ｌだけで圧迫位置表示の表示オフの判定をすることはできない。そこで、本実施の形態においては、ステップＳ１１において用手圧迫点６５が抽出されたことを検出するようになっている。【００９２】
図１５の挿入困難状態が発生して用手圧迫点６５が検出されると、制御部１１に制御された位置決定部６１は、第１の実施の形態と同様に用手圧迫点６５の位置座標を形状生成部２３に出力すると共に、ステップＳ１１からステップＳ１２に移行して、伸展開始タイミングにおける送信コイル２ａ１の速度ベクトルＶ１ａを速度ベクトル算出部１６から取得して登録する。位置決定部６１は、次のステップＳ１３において、ｔ秒後における送信コイル２ａ１の速度ベクトルＶ１ａｔを取得し、ステップＳ１４において、速度ベクトルＶ１ａの方向と速度ベクトルＶ１ａｔの方向とを比較し９０度以上異なるか否かの判定を行う。位置決定部６１は、速度ベクトルＶ１ａの方向に対して速度ベクトルＶ１ａｔの方向の傾斜が９０度よりも小さい場合には、処理をステップＳ１３に戻して、更にｔ秒後に、送信コイル２ａ１の速度ベクトルＶ１ａｔを取得しステップＳ１４の比較を行う。【００９３】
用手圧迫点６５の検出時には、速度ベクトルＶ１ａの方向は、腸管１の深部方向に対して略逆方向であり、少なくとも深部方向に対して９０度以上傾斜している。また、用手圧迫点６５の検出時においては、図１５に示すように、挿入部２はステッキ形状であり、図１５の先端の引き戻しが生じると、所定の時間経過後に、送信コイル２ａ１の速度ベクトルＶ１ａｔは、速度ベクトルＶ１ａの方向と略逆方向となり少なくとも９０度以上異なる。即ち、ステップＳ１４におけるＹＥＳ判定は、先端の引き戻しが行われたことを示している。【００９４】
位置決定部６１は、ステップＳ１４において先端の引き戻しを検出すると、ステップＳ１５〜Ｓ１７において、ステップＳ１２〜Ｓ１４と同様の処理を行う。即ち、位置決定部６１は、ステップＳ１５において、送信コイル２ａ１の速度ベクトルＶ１ｂを速度ベクトル算出部１６から取得して登録する。位置決定部６１は、次のステップＳ１６において、ｔ秒後における送信コイル２ａ１の速度ベクトルＶ１ｂｔを取得し、ステップＳ１７において、速度ベクトルＶ１ｂの方向と速度ベクトルＶ１ｂｔの方向とを比較し９０度以上異なるか否かの判定を行う。位置決定部６１は、速度ベクトルＶ１ｂの方向に対して速度ベクトルＶ１ｂｔの方向の傾斜が９０度よりも小さい場合には、処理をステップＳ１６に戻して、更にｔ秒後に、送信コイル２ａ１の速度ベクトルＶ１ｂｔを取得しステップＳ１７の比較を行う。【００９５】
即ち、ステップＳ１７の比較は、引き戻し後の再挿入によって、挿入部２の先端が用手圧迫点６５の近傍を通過した後、腸管１の深部方向に進行していか否かを判定するものである。位置決定部６１は、ステップＳ１７においてＹＥＳ判定になると、再挿入によってスムーズに挿入部２の挿入が行われるものと判定する。位置決定部６１は、ステップＳ１８において、用手圧迫点６５の位置座標と送信コイル２ａ１の位置座標から両者間の距離Ｌを算出する。位置決定部６１はステップＳ１９において距離Ｌが所定の閾値Ｘｃｍを超えたか否かを判定する。【００９６】
位置決定部６１は、距離Ｌが所定の閾値Ｘｃｍを超えるまで、ステップＳ１８の距離Ｌの算出を繰り返し、距離Ｌが所定の閾値Ｘｃｍを超えると、処理をステップＳ１９に移行して、圧迫位置表示Ｐ３７を消去する。例えば、位置決定部６１は、形状生成部２３を介して表示制御部２５に圧迫位置表示の表示停止を指示する。また、位置決定部６１は、用手圧迫点の位置座標をリセットする。こうして、図１５の左から５番目の表示例に示すように、不要となった圧迫位置表示Ｐ３７の表示がオフとなる。【００９７】
このように本実施の形態においては、第１の実施の形態と同様の効果が得られると共に、不要となった圧迫位置表示の表示を消去することができるという効果を有する。【００９８】
（第４の実施の形態）
図１６は本発明の第４の実施の形態を示すフローチャートである。図１６において図１４と同一の手順には同一符号を付して説明を省略する。本実施の形態のハードウェア構成は図１３と同様である。本実施の形態は、用手圧迫点に隣接したコイル位置を色付け表示する例である。【００９９】
本実施の形態においては、位置決定部６１及び表示制御部２５によって、再挿入時において、用手圧迫点に隣接するコイル位置の挿入形状画像の部分に他の部分とは異なる色付けを行うようになっている。【０１００】
図１７は挿入部２の挿入時におけるモニタ３５上の表示の一例を図１５と同様の表示方法によって示す説明図である。図１７の左から１番目の表示例は、図１５の左から２番目の「挿入困難状態の発生」と同様であり、図１７の左から２番目の表示例は、「挿入困難状態」が発生することで、挿入部２の引き戻しが行われたことを示している。【０１０１】
図１６においてステップＳ１１〜Ｓ１４は図１４と同様に、挿入部２の引き戻しが行われたか否かを判定するものである。位置決定部６１は、ステップＳ１４において引き戻しが行われたことを検出すると、処理をステップＳ２１に移行して、距離算出部６１ｂにより、用手圧迫点６５と各送信コイル２ａとの距離を算出する。次のステップＳ２２において、位置決定部６１は、用手圧迫点６５との距離が最小となる送信コイルを選択し、選択したコイル位置の情報を形状生成部２３を介して表示制御部２５に出力する。【０１０２】
表示制御部２５は、制御部１１に制御されて、挿入形状画像上の指定されたコイル位置の部分に、所定の色付けを行う（ステップＳ２４）。図１７の斜線部の色付け表示ＰＣは、用手圧迫点６５との距離が最も近いと判定された送信コイルの位置を示している。挿入部２の引き戻し後において再挿入の開始時においては、図１７の左から２番目の表示例に示すように、挿入部２の先端の送信コイル２ａ１の位置に色づけ表示ＰＣが行われている。【０１０３】
図１７の左から３番目の表示例は、用手圧迫によって、挿入部２の湾曲部２ｂが用手圧迫点６５の近傍を通過する様子を示しており、図１７の左から４番目の表示例は、挿入部２の再挿入がスムーズに行われて、湾曲部２ｂよりも基端側のコイル位置に色づけ表示ＰＣが行われていることを示している。【０１０４】
このように本実施の形態においては、第１の実施の形態と同様の効果が得られると共に、色付け表示によって、再挿入後にスムーズな挿入が行われていることを確認することができる。【０１０５】
（第５の実施の形態）
図１８は本発明の第５の実施の形態を示すブロック図である。図１８において図１３と同一の構成要素には同一符号を付して説明を省略する。本実施の形態は挿入形状画像と用手圧迫点を示す圧迫位置表示とを表示するだけでなく、介助者による実際の用手圧迫位置を表示することで、介助者による用手圧迫手技に対して一層の支援を図るものである。【０１０６】
本実施の形態においては、体外マーカ６７が付加されると共に、スコープモデル生成部１４に代えてスコープモデル及びマーカ形状生成部６６を採用した内視鏡挿入形状観測装置７０を用いる点が図１３の実施の形態と異なる。【０１０７】
体外マーカ６７は、介助者等が例えば把持可能な形状及びサイズに構成されており、患者Ｐの体外において介助者等の手の動きに応じて移動自在である。体外マーカ６７は、送信コイル７１が内蔵されており、送信コイル７１は、制御部１１から送信部１９を介して高周波信号が供給される駆動されるようになっている。送信コイル７１は、高周波信号が供給されると、磁界を伴う電磁波を発生する。この磁界は、受信アンテナ７の各コイルブロックにおいて受信され、磁界強度に応じた検出結果が内視鏡挿入形状観測装置１０の受信部１２を介して位置算出部１３に取り込まれるようになっている。【０１０８】
スコープモデル及びマーカ形状生成部６６は、スコープモデル生成部１４と同様の動作により、各送信コイル２ａの位置座標を連結して線状の画像を挿入形状画像として生成すると共に、送信コイル７１の位置座標を中心とした所定のマーカ形状の画像（マーカ画像）を生成する。スコープモデル及びマーカ形状生成部６６の出力は、表示制御部２５に供給される。表示制御部２５は、モニタ３５の表示画面上に、挿入形状画像及び圧迫位置表示を表示させる共にマーカ画像も表示させるようになっている。【０１０９】
また、位置決定部６１は、挿入困難状態の発生によって用手圧迫点を検出し、用手圧迫点の検出後に挿入部２の引き戻しを検出すると、距離算出部６１ｂによって、用手圧迫点６５と送信コイル７１との間の距離を算出する。位置決定部６１は、用手圧迫点６５と送信コイル７１との間の距離が所定の閾値よりも大きくなると、圧迫位置表示をオフにするための信号を形状生成部２３を介して表示制御部２５に出力するようになっている。【０１１０】
次に、このように構成された実施の形態の動作について図１９を参照して説明する。図１９は挿入部２の挿入時におけるモニタ３５上の表示の一例を図１５と同様の表示方法によって示す説明図である。【０１１１】
図１９の左から１番目の表示例は、図１５の左から３番目の表示例と同様に、「挿入困難状態」が発生することで、挿入部２の引き戻しが行われたことを示している。体外マーカ６７は、図示しない留め具により介助者の手に取り付けられているものとする。体外マーカ６７の位置は、受信アンテナ７からの信号に基づいて、位置算出部１３によって検出されている。スコープモデル及びマーカ形状生成部６６は、位置算出部１３が検出した体外マーカ６７の位置を含む所定形状のマーカ画像を生成する。このマーカ画像は表示制御部２５に与えられ、表示制御部２５によって、挿入形状画像Ｐ２及び圧迫位置表示Ｐ３７と共にモニタ３５の表示画面上にマーカ画像Ｐ７１として表示される。【０１１２】
また、送信コイル７１の位置座標は位置決定部６１にも与えられており、距離算出部６１ｂは、用手圧迫点６５と送信コイル７１との距離Ｌを算出する。図１９の左から１番目の表示例に示すように、挿入部２の引き戻しが行われた段階では、介助者の手は被検体Ｐから距離Ｌだけ離れている。【０１１３】
介助者は、モニタ３５に表示された挿入形状画像Ｐ２及び圧迫位置表示Ｐ３７を参考にしながら手を用手圧迫点６５の近傍に移動させる。なお、図１９では図示を省略しているが、介助者が手を動かすことによって体外マーカ６７も移動し、マーカ画像Ｐ７１の表示も移動する。介助者が手を用手圧迫点６５の近傍に位置させると、図１９の左から２番目の表示例に示すように、マーカ画像Ｐ７１は圧迫位置表示Ｐ３７と接した位置に表示される。【０１１４】
この状態で術者は挿入部２の再挿入を行う。図１９の左から３番目の表示例はこの再挿入により、湾曲部２ｂが用手圧迫点６５の近傍を通過する様子を示している。介助者は、この様子を確認することで、手を被検体Ｐの体から離す。図１９の左から４番目の表示例は、この状態を示しており、湾曲部２ｂがスムーズに進行して用手圧迫点６５から離間すると共に、マーカ画像Ｐ７１も圧迫位置表示Ｐ３７から離間する。【０１１５】
距離算出部６１ｂは、用手圧迫点６５と送信コイル７１との距離Ｌを算出し続けており、距離Ｌが所定の閾値よりも大きくなると、圧迫位置表示Ｐ３７の表示は不要になったものと判定して、圧迫位置表示Ｐ３７の表示をオフにするための信号を形状生成部２３を介して表示制御部２５に出力する。これにより、表示制御部２５は、圧迫位置表示Ｐ３７の表示をオフにする。図１９の左から５番目の表示例は、この状態を示しており、圧迫位置表示Ｐ３７は非表示となっている。【０１１６】
このように本実施の形態においては、用手圧迫点を示す圧迫位置表示だけでなく、介助者の手の動きを示すマーカ画像も表示させるようになっており、介助者の用手圧迫手技を効果的に支援することができる。また、再挿入がスムーズにいった後は、不要な圧迫位置表示をオフにすることができる。【０１１７】
本発明は、上記各実施形態にそのまま限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記各実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素の幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【０１１８】
１…腸管、１ａ…伸展部位、２…挿入部、２ａ…送信コイル、２ｂ…湾曲部、７…受信アンテナ、１０…内視鏡挿入形状観測装置、１１…制御部、１２…受信部、１３…位置算出部、１４…スコープモデル生成部、１６…速度ベクトル算出部、１７…形状検出部、１８…挿入状態判定部、１９…送信部、２１…検出条件登録部、２２…位置決定部、２２ａ…曲率算出部、２３…形状生成部、２５…表示制御部、３１…ビデオプロセッサ・光源、３２…内視鏡、３３…モニタ、３５…モニタ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【手続補正書】
【提出日】令和3年2月9日(2021.2.9)
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
本発明は、内視鏡の挿入状態を観測する内視鏡挿入形状観測装置及び用手圧迫位置の表示方法に関する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
本発明は、簡単な構成で用手圧迫の適切な圧迫位置を提示することができる内視鏡挿入形状観測装置及び用手圧迫位置の表示方法を提供することを目的とする。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
本発明の一態様による内視鏡挿入形状観測装置は、被検体の管腔に挿入される挿入部に設けられた複数の位置検出部材のうち前記挿入部の湾曲部の先端側に設けられた第１位置検出部材の進行方向と前記湾曲部の基端側に設けられた第２位置検出部材の進行方向とを検出する進行方向検出部と、前記進行方向検出部の検出結果に基づいて前記管腔が伸展を開始する伸展開始タイミングを検出し、検出した前記伸展開始タイミングにおける前記湾曲部の所定位置の位置座標を用手圧迫点として求める位置決定部と、前記位置決定部が求めた前記用手圧迫点の位置を示す圧迫位置表示をモニタ上に表示させる表示制御部とを具備する。
本発明の一態様による用手圧迫位置の表示方法は、被検体の管腔に挿入される挿入部に設けられた複数の位置検出部材のうち前記挿入部の湾曲部の先端側に設けられた第１位置検出部材の進行方向と前記湾曲部の基端側に設けられた第２位置検出部材の進行方向とを検出し、前記進行方向の検出結果に基づいて前記管腔が伸展を開始する伸展開始タイミングを検出し、検出した前記伸展開始タイミングにおける前記湾曲部の所定位置の位置座標を用手圧迫点として算出し、前記用手圧迫点の位置として算出された位置を示す圧迫位置表示をモニタ上に表示させる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体の管腔に挿入される挿入部に設けられた複数の位置検出部材のうち前記挿入部の湾曲部の先端側に設けられた第１位置検出部材の進行方向と前記湾曲部の基端側に設けられた第２位置検出部材の進行方向とを検出する進行方向検出部と、
前記進行方向検出部の検出結果に基づいて前記管腔が伸展を開始する伸展開始タイミングを検出し、検出した前記伸展開始タイミングにおける前記湾曲部の所定位置の位置座標を用手圧迫点として求める位置決定部と、
前記位置決定部が求めた前記用手圧迫点の位置を示す圧迫位置表示をモニタ上に表示させる表示制御部と
を具備したことを特徴とする内視鏡挿入形状観測装置。
【請求項２】
前記位置決定部は、前記伸展開始タイミングにおいて前記湾曲部の曲率が最も大きい位置の位置座標を前記用手圧迫点とする
ことを特徴とする請求項１に記載の内視鏡挿入形状観測装置。
【請求項３】
前記位置決定部は、前記湾曲部に設けられた複数の位置検出部材の位置座標を用いて前記用手圧迫点を求める
ことを特徴とする請求項２に記載の内視鏡挿入形状観測装置。
【請求項４】
前記進行方向検出部は、前記第１及び第２位置検出部材の速度ベクトルを算出する速度ベクトル算出部を備える
ことを特徴とする請求項１に記載の内視鏡挿入形状観測装置。
【請求項５】
前記位置決定部は、前記湾曲部の各部の曲率の平均値が所定の閾値よりも大きい場合に、前記伸展開始タイミングの検出を開始する
ことを特徴とする請求項１に記載の内視鏡挿入形状観測装置。
【請求項６】
前記位置決定部は、前記挿入部がステッキ形状になった場合に、前記伸展開始タイミングの検出を開始する
ことを特徴とする請求項１に記載の内視鏡挿入形状観測装置。
【請求項７】
前記複数の位置検出部材の位置座標に基づいて前記管腔内に挿入される前記挿入部の形状を示す挿入形状画像のモデルを生成するスコープモデル生成部を更に具備し、
前記表示制御部は、前記挿入形状画像と前記圧迫位置表示とを同時に前記モニタ上に表示させる
ことを特徴とする請求項１に記載の内視鏡挿入形状観測装置。
【請求項８】
前記被検体の外形の体外形画像のモデルを生成する体外形画像生成部を更に具備し、
前記表示制御部は、前記挿入形状画像と前記圧迫位置表示と前記体外形画像とを同時に前記モニタ上に表示させる
ことを特徴とする請求項７に記載の内視鏡挿入形状観測装置。
【請求項９】
前記位置決定部は、前記用手圧迫点と前記第１位置検出部材との間の距離を算出する距離算出部を更に具備し、前記伸展開始タイミングの検出後において、前記挿入部が前記管腔から引き戻された後再挿入により前記用手圧迫点の近傍を通過すると、前記第１位置検出部材が前記用手圧迫点から所定閾値以上の距離だけ離間した場合には、前記表示制御部を制御して前記圧迫位置表示の表示をオフにする
ことを特徴とする請求項７に記載の内視鏡挿入形状観測装置。
【請求項１０】
前記位置決定部は、前記用手圧迫点と複数の前記位置検出部材との間の距離をそれぞれ算出する距離算出部を更に具備し、前記伸展開始タイミングの検出後において、前記表示制御部を制御して、前記用手圧迫点に最も近い位置の前記位置検出部材の位置を前記挿入形状画像上に色付けによって表示させる
ことを特徴とする請求項７に記載の内視鏡挿入形状観測装置。
【請求項１１】
前記位置決定部は、前記用手圧迫点と体外マーカとの間の距離を算出する距離算出部と、
前記体外マーカの位置座標に基づいて前記体外マーカの形状を示すマーカ画像のモデルを生成するマーカ形状生成部とを更に具備し、
前記表示制御部は、前記圧迫位置表示、挿入形状画像及びマーカ画像を同時に前記モニタ上に表示可能であり、前記伸展開始タイミングの検出後において、前記挿入部が前記管腔から引き戻された後再挿入により前記用手圧迫点の近傍を通過すると、前記体外マーカが前記用手圧迫点から所定閾値以上の距離だけ離間した場合には、前記位置決定部に制御されて、前記圧迫位置表示の表示をオフにする
ことを特徴とする請求項７に記載の内視鏡挿入形状観測装置。
【請求項１２】
被検体の管腔に挿入される挿入部に設けられた複数の位置検出部材のうち前記挿入部の湾曲部の先端側に設けられた第１位置検出部材の進行方向と前記湾曲部の基端側に設けられた第２位置検出部材の進行方向とを検出し、
前記進行方向の検出結果に基づいて前記管腔が伸展を開始する伸展開始タイミングを検出し、
検出した前記伸展開始タイミングにおける前記湾曲部の所定位置の位置座標を用手圧迫点として算出し、
前記用手圧迫点の位置として算出された位置を示す圧迫位置表示をモニタ上に表示させる
ことを特徴とする用手圧迫位置の表示方法。
【国際調査報告】
2020059052.tif 000022
2020059052.tif 000023
2020059052.tif 000024