内窥镜系统的制作方法_4

文档序号:8434792阅读:来源:国知局

[0110] 并且,也可以设为将VBS图像或者内窥镜图像中的一方以移动自由的方式显示, 施术者能够使用鼠标等将一个图像叠加显示(合成显示)在另一个图像上。通过这样,施 术者容易确认图像匹配的程度。
[0111] 并且,也可以设图像处理部25进行如下图像处理:将从CXU8输入的当前内窥镜 图像也显示在VBS图像或者内窥镜图像的周边。
[0112] 此外,图2D例如示出产生图像匹配错误的信号的情况下的、基于在产生该信号之 前最新记录的位置姿势信息的候选信息的例子。施术者还能够从输入装置31输入候选信 息的显示数,适当地设定在监视器32中同时显示的VBS图像等候选信息的显示数。
[0113] 施术者将图2D的VBS图像作为参考,例如使插入部11的前端移动等来进行对位 操作,使得成为当前的内窥镜图像与显示在监视器32上的VBS图像充分一致的状态。而且, 对位处理部25a在充分一致的对位后的设定状态下,获取该设定状态下的VBS图像的视点 位置和视线方向的信息,将该信息用作以后的插入部11的前端的位置和姿势的信息。通过 这样,反复进行步骤S2及以后的处理。
[0114] 此外,也可以使图2D示出的当前的内窥镜图像叠加显示在VBS图像和同该VBS 图像以规定的精度图像匹配的内窥镜图像(所记录的基准的内窥镜图像)这两者的图像 上。在该状态下,施术者通过调整插入部11的前端的包括其姿势的位置,能够确认当前内 窥镜图像与VBS图像的对位程度,并且能够确认当前内窥镜图像与基准内窥镜图像的对位 程度。
[0115] VBS图像是未考虑支气管2的内壁的皱襞等细微的凹凸的图像,与此相对,基准内 窥镜图像是在先前的时间中实际拍摄得到的、对支气管2内进行拍摄得到的图像,因此还 存在在内窥镜图像彼此之间进行比较更容易确认对位的程度的情况。施术者在本实施方式 中的两个叠加图像(VBS图像与当前内窥镜图像、基准内窥镜图像与当前内窥镜图像)中, 能够参考容易确认对位的程度的叠加图像(或者两个叠加图像)来确认对位的程度。
[0116] 在上述图3的步骤S6中计算出的角0超过规定的阈值0th的情况下或者在步 骤S7中记录了位置姿势信息等的情况下,在步骤SlO中,控制部26检测施术者是否使输入 装置31产生提示候选信息的指示信号(触发)。
[0117] 关于此,在没有检测出图像匹配的估计失败的情况下,例如在当内窥镜急剧地移 动时基于图像匹配的估计位置满足规定条件(是否处于支气管内部)但是明显位于其它位 置的情况下,在判定为施术者进行再次对位时产生指示信号。而且,在存在触发的情况下, 转移到步骤S8的处理。
[0118] 另一方面,在不存在步骤SlO的触发的情况下,在下一步骤Sll中,位置姿势计算 部25b判定插入部11的前端是否被插入到目标位置。
[0119] 在插入部11的前端未被插入到目标位置的情况下,施术者参考在监视器32中显 示的插入部11的前端的位置姿势信息的显示,如步骤S12所示那样将插入部11的前端向 支气管2的深部侧插入。
[0120] 在步骤S12的处理之后,返回到步骤S2,进行插入部11的前端的位置和姿势的估 计处理。在步骤Sll中,在插入到目标位置的情况下,结束图3的插入操作。
[0121] 在这样进行动作的本实施方式中,将内窥镜的姿势的信息与前端位置作为位置姿 势信息一并记录使得容易进行再次对位等。因而,根据本实施方式,在施术者正在进行将插 入部11插入的操作时,将能够在进行再次对位的情况下使用的作为提示用的候选信息的 插入部11的前端的位置姿势信息记录于位置姿势信息记录部27,在插入部11的前端的位 置估计等失败的情况下,能够提示适合于对位的提示用的候选信息,因此能够顺利地进行 插入操作。
[0122] 另外,在本实施方式中,利用图像匹配的图像处理来进行插入部11的前端的位置 和姿势的估计,因此,由于图像处理的算法不同而误差容易从最初的对位状态起逐渐变大。
[0123] 在这种情况下,也能够通过再次进行基于图像匹配的再次对位而充分地减小误差 来进行从再次对位后的位置附近起向更深部侧插入的操作。
[0124] 图4示出第一实施方式的第一变形例的内窥镜系统IB的结构。图4示出的内窥 镜系统IB是在图1的内窥镜系统1中还在插入部11的前端部13内的摄像装置16附近的 位置处设置有用于检测摄像装置16或者插入部11的前端的位置的位置传感器41。
[0125]另外,在内窥镜3和被检体的外部且插入辅助装置5内的规定位置处设置有计测 处理装置或者计测处理部42,该计测处理装置或者计测处理部42进行计测(检测)该位置 传感器41的三维位置(也简称为位置)的处理。位置传感器41的检测信号被输入到计测 处理部42。
[0126] 该计测处理部42具有使用位置传感器41对插入到作为规定的管腔脏器的支气管 2内的插入部11的前端的三维位置进行计算或者估计的作为位置计算单元的位置计算部 (或者位置估计部)42b的功能。在该情况下,不具有图像处理部25内的位置计算部25c。
[0127] 作为本变形例的位置计算(位置估计)的单元或者方法,例如能够使用利用了磁 性的单元或者方法。由线圈构成的位置传感器41检测从与计测处理部42相连接的多个天 线42a发出的交流磁场,(具备振幅检测电路和相位检测电路的)计测处理部42检测由该 位置传感器41检测出的信号中的该信号的振幅和相位,由此计测从天线42a起到位置传感 器41为止的距离。计测处理部42通过将三个以上的多个天线42a设置于互不相同的已知 位置,能够确定位置传感器41的三维位置。
[0128] 此外,也可以构成为,对构成位置传感器41的线圈施加交流信号来使其周围产生 交流磁场,在天线42a侧检测交流磁场来计算或者检测位置传感器41的位置。将使用了线 圈的磁式位置检测装置作为一例进行了说明,但是位置传感器41和计测处理部42的结构 并不限定于上述说明的情况。
[0129] 例如,也可以是,沿着插入部11的长度方向以规定间隔配置用于检测位置的多个 线圈,根据多个线圈的位置来估计插入部11的形状,从而能够检测前端部13等的位置。由 计测处理部42计算(估计)出的插入部11的前端的位置信息被输出到控制部26和图像 处理部25。
[0130] 在本变形例的情况下,对管理支气管2的三维形状的图像数据的作为CT坐标系的 第一坐标系中的位置(位置信息)与以位置传感器41的天线为基准的作为传感器坐标系 的第二坐标系中的位置(位置信息)进行对位。例如,图像处理部25也可以具有进行两个 坐标系的对位(注册,registration)及其控制的对位处理部25a的功能,控制部26也可 以如虚线所示那样具有对位处理部26c的功能。
[0131] 图5示出注册动作的说明图。施术者将内窥镜3的前端部13 (或者位置传感器 41)例如依次设定于支气管2的入口附近的例如四个点Q0-Q3,从输入装置31进行在第一 坐标系O-XYZ和第二坐标系o-xyz中分别进行位置对应的指示或者指示输入。因此,输入 装置31形成进行位置对应的指示的指示输入部或者指示输入单元。
[0132]例如,将前端部13(或者位置传感器41)依次设定于第一坐标系O-XYZ中的原点 〇的位置QO(〇, 〇, 〇)、X坐标上的位置Ql(1,0,0)、Y坐标上的位置Q2 (0,1,0)以及Z坐标上 的位置Q3(0,0,1),施术者进行位置对应的指示。在该指示中,当将在各位置处由计测处理 部 42 依次计测得到的位置设为(x0,y0,z0)、(xl,yl,zl)、(x2,y2,z2)、(x3,y3,z3)时, 控制部26进行位置对应,并进行控制使得将位置对应信息记录于位置姿势信息记录部27。
[0133] 位置姿势信息记录部27记录该情况下的位置对应信息(具体地说,是第一坐标系 O-XYZ中的Q0(0,0,0)、Q1(1,0,0)、Q2(0,l,0)、Q3(0,0,l)在第二坐标系o-xyz中与(xO,yO,zO)、(xl,yl,zl)、(x2,y2,z2)、(x3,y3,z3)分别对应的信息)。
[0134] 另外,对位处理部26c使用位置姿势信息记录部27中存储的位置对应信息来决定 用于将两个坐标系的任意位置对应起来的变换信息。对位处理部26c将该变换信息记录于 位置姿势信息记录部27。
[0135]在图 5 中,将坐标位置Q0(0,0,0)、Q1(1,0,0)、Q2(0,l,0)、Q3(0,0,l)以及分 别对应的坐标位置(xO,yO,zO)、(xl,yl,zl)、(x2,y2,z2)、(x3,y3,z3)简化地表示为 iQO^xO,y(),zO)、yl,zl)、Q2?(x2,y2,z2)、Q3〇(x3,y3,z3)。此 外,不仅可以用在图5中示出的四个点进行(决定)位置对应,也可以用省略了其中的一个 点后的三个点进行(决定)位置对应。
[0136] 具体地说,施术者使内窥镜3的前端部13与在第一坐标系中指定的位置依次接 触。此时,作为表现在第一坐标系中指定的位置的方法,使用VBS图像。也就是说,施术者 对内窥镜3进行操作使得VBS图像与内窥镜图像看起来相同。另外,在设定为VBS图像与 内窥镜图像看起来相同的状态下,将生成了该VBS图像的情况下的视线方向的信息作为插 入部11的前端的视线方向的信息(即姿势信息)来获取(设定)。
[0137] 在这样结束位置对应的处理之后,施术者将内窥镜3的插入部11插入到支气管2 内以开使进行内窥镜检查。
[0138] 在本变形例中,在如由位置计算部(位置估计部)42b估计出的插入部11的前端 的位置所对应的CT坐标系(第一坐标系)的位置不满足位于支气管2的管腔内侧的条件的 情况那样两个坐标系的位置偏离变得明显的情况下,判定为处于位置估计失败的状态。其 它结构与图1的第一实施方式相同。
[0139] 关于本变形例的动作,除了变更为使用位置传感器41来估计插入部11的前端的 位置、由控制部26的对位处理部26c进行在对位失败的情况下进行的再次对位以外,进行 与表示第一实施方式的动作的图3几乎相同的处理。
[0140] 在本变形例的情况下,图像处理部25的对位处理部25a具有第二对位处理部的功 能,该第二对位处理部构成为进行基于图像匹配的对位。
[0141] 另外,对位处理部25a具有对位监视处理部的功能,该对位监视处理部构成为通 过图像匹配来监视两个坐标系的对位状态。例如,在将插入部11的前端插入到支气管2内 的情况下,随着插入部11的前端的移动,内窥镜图像和由位置计算部42b计算出的在第二 坐标系中的位置发生变化。
[0142] 另外,与第二坐标系中的位置变化对应地,根据CT坐标系(第一坐标系)的位置 信息生成并被输入到图像处理部25的VBS图像也发生变化。图像处理部25的对位处理部 25a监视两个图像,在两个图像的偏离量偏离到预先设定的值以上的情况下,判定为对位失 败的状态(或者需要对位的状态)。
[0143] 另外,在本变形例中,在如由位置计算部42b估计出的插入部11的前端的位置所 对应的CT坐标系(第一坐标系)的位置不满足成为支气管2的管腔内侧的条件的情况那 样两个坐标系的位置偏离变得明显的情况下,也判定为对位失败的状态(或者需要对位的 状态)。其它结构与图1的第一实施方式相同。
[0144] 关于本变形例的动作,除了变更为使用位置传感器41来估计插入部11的前端的 位置以及由控制部26的对位处理部26c进行在对位失败的情况下进行的对位以外,进行与 表示第一实施方式的动作的图3几乎相同的处理。
[0145] 根据本变形例,在施术者正在进行将插入部11插入的操作的情况时,在满足规定 条件的情况下,将位置姿势信息记录于位置姿势信息记录部27,在插入部11的前端的位置 的估计失败的情况下,能够提示为提示用的候选信息,因此能够在短时间内进行再次对位, 能够顺利地进行插入操作。
[0146] 另外,在变形例中,在最初的对位之后使用位置传感器41来进行插入部11的前端 的位置的估计,当距对位的位置的距离变大时,相对于最初的对位的状态误差容易变大。即 使在这种情况下,也能够通过使用位置传感器41并且使用了图像匹配的再次对位来充分 地减小误差而顺利地进行从再次对位的位置附近起向更深部侧插入的操作。
[0147] 此外,在上述第一实
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