内窥镜系统的制作方法_4

文档序号:8459795阅读:来源:国知局
理的测量处理装置或测量 处理部42。位置传感器41的检测信号被输入到测量处理部42中。
[0127] 该测量处理部42具有作为位置检测单元的位置估计部42b的功能,该位置估计部 42b使用位置传感器41,检测或估计插入到作为规定的管腔脏器的支气管2内的构成摄像 单元的摄像装置16的3维位置或插入部11的前端的3维位置。另外,在本变形例的图5A 中,不具有图1的图像处理部25内的位置估计部25b。
[0128] 作为位置检测(位置估计)的单元或方法,例如可使用应用磁气的技术。由线圈构 成的位置传感器41检测从与测量处理部42连接的多个天线42a发出的交流磁场,由(具 有振幅检测电路和相位检测电路的)测量处理部42检测通过该位置传感器41检测的信号 中的信号振幅和相位,从而测量从天线42a到位置传感器41为止的距离。测量处理部42 将3个以上的多个天线42a分别设置于不同的已知位置上,从而能够确定位置传感器41的 3维位置。
[0129]另外,还可以构成为对构成位置传感器41的线圈施加交流信号,使其周围产生交 流磁场,在天线42a侧检测交流磁场从而检测位置传感器41的位置。作为一例,说明了使 用线圈的磁气式位置检测装置,而位置传感器41和测量处理部42的结构不限于上述说明 的情况。
[0130] 例如,可以沿着插入部11的长边方向以规定间隔配置用于位置检测的多个线圈, 根据多个线圈的位置估计插入部11的形状,以能够检测前端部13等的位置。通过测量处 理部42而检测(估计)的插入部11的前端的位置信息被输出给控制部26和图像处理部 25〇
[0131] 在本变形例的情况下,对管理支气管2的3维形状的图像数据的作为CT坐标系的 第1坐标系上的位置(位置信息)、与位置传感器41的以天线42a为基准的作为传感器坐 标系的第2坐标系上的位置(位置信息)进行位置对准。例如控制部26具备进行两坐标 系的位置对准(登记)及其控制的位置对准部(和位置对准控制部)26e的功能。
[0132] 图5B表示登记动作的说明图。手术人员例如在支气管2的入口附近的例如4点 Q0-Q3上,依次设定内窥镜3的前端部13 (或位置传感器41),通过输入装置31进行在第1 坐标系O-XYZ和第2坐标系o-xyz中分别将位置对应起来的指示或指示输入。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指示输入单元。
[0133] 例如,将前端部13 (或位置传感器41)依次设定为第1坐标系O-XYZ上的原点0 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)、Z坐标上的位 置Q3 (0,0,1),由手术人员进行位置对应的指示。关于该指示,如果设在各位置处由测量处 理部 42 依次测量出的位置为(x0, y0, z0)、(xl,yl,zl)、(x2, y2, z2)、(x3, y3, z3),则控制 部27进行位置对应,并控制为将位置对应信息存储于存储部27中。
[0134] 这种情况下的位置对应信息(具体是第1坐标系O-XYZ上的QO (0,0,0)、Q1 (I,0, 0)、Q2(0,1,0)、Q3(0,0,1)在第 2 坐标系 o-xyz 中分别对应于(x0, y0, Z〇)、(xl,yl,zl)、 (x2, y2, z2)、(x3, y3, z3)的信息)存储于存储部27中。
[0135] 此外,位置对准部26e使用存储于存储部27中的位置对应信息确定将两坐标系的 任意的位置对应起来的转换信息。位置对准部26e将该转换信息存储于存储部27中。
[0136]在图 5B 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(x0,y0,z0)、(xl,yl,zl)、(x2,y2,z2)、(x3, y3,z3)简单地表示为 〇0肖(xO, yO, z0)、QlO (xl,yl, zl)、Q20 (x2, y2, z2)、Q30 (x3,y3,z3)。 另外,也可以不使用图5B所示的4个点,而是使用省略了其中的I个点后的3个点进行(确 定)位置对应。
[0137] 具体而言,手术人员使内窥镜3的前端部13依次接触在第1坐标系中指定的位 置。此时,作为表现在第1坐标系中指定的位置的方法,使用VBS图像。即,手术人员以使 得可同样观察到VBS图像与内窥镜图像的方式操作内窥镜。
[0138] 如上,在位置对应的处理结束后,手术人员将内窥镜2的插入部11插入到支气管 2内,开始进行内窥镜检查。
[0139] 在本变形例中,在由位置估计部42b估计的插入部11的前端位置所对应的CT坐 标系(第1坐标系)的位置偏离应处于支气管2的管腔内侧的条件这样的、两坐标系明显 位置偏移的情况下,判定为位置估计失败的状态。其他结构都与图1的第1实施方式相同。
[0140] 关于本变形例的动作,除了变更为使用位置传感器41估计插入部11的前端位置, 以及由控制部26的位置对准部26e进行在位置对准失败的情况下进行的位置对准之外,进 行与表示第1实施方式的动作的图3几乎相同的处理。
[0141] 第1实施方式的第2变形例的结构与第1变形例相同,而本变形例的情况下,图像 处理部25的位置对准处理部25a通过图像匹配,进行用于提高使用位置传感器41的位置 对准的精度的处理。
[0142]即,在第1实施例中需要进行使内窥镜3的前端部接触所指定的位置的操作,而该 操作较难,会成为估计位置的精度恶化的要因。于是,通过图像匹配估计内窥镜3的前端部 13在CT坐标系上的位置,根据该位置变更所指定的位置,从而能够可靠地使内窥镜3的前 端部13接触所指定的位置。由此,能够将位置偏移的误差调整为规定值以下。
[0143] 在本变形例的情况下,图像处理部25的位置对准处理部25a具有进行基于图像匹 配的位置对准的第2位置对准部的功能,此外,如上所述,测量处理部42具有检测(或估 计)插入部11的前端位置的位置估计部42b的功能。
[0144] 此外,位置对准处理部25a具有通过图像匹配来监视两坐标系的位置对准状态的 位置对准监视处理部的功能。例如,在插入部11的前端插入到支气管2内的情况下,伴随 插入部11的前端的移动,内窥镜图像和位置估计部42b估计出的第2坐标系上的位置也会 变化。
[0145] 此外,对应于在第2坐标系上的位置变化,通过在CT坐标系(第1坐标系)上的 位置信息而生成并输入给图像处理部25的VBS图像也会变化。图像处理部25的位置对准 处理部25a监视两图像,在两图像的偏移量大于等于预先设定的值的情况下,判定为处于 位置对准失败的状态(或需要位置对准的状态)。
[0146] 此外,在本变形例中,在由位置估计部42b估计的插入部11的前端的位置所对应 的CT坐标系(第1坐标系)上的位置偏离应处于支气管2的管腔内侧的条件这样的、两坐 标系的位置偏移明显的情况下,也判定为处于位置对准失败的状态(或需要位置对准的状 态)。其他结构都与图1所示的第1实施方式相同。
[0147] 关于本变形例的动作,除了变更为使用位置传感器41估计插入部11的前端位置, 以及由控制部26的位置对准部26e进行在位置对准失败的情况下进行的位置对准以外,进 行与表示第1实施方式的动作的图3几乎相同的处理。
[0148] 根据第1或第2变形例,在手术人员进行插入插入部11的操作的过程中,将提示 用的候选信息存储于存储部27中,在插入部11的前端位置的估计失败等情况下,能够提示 适于位置对准的提示用的候选信息,因此能够灵活进行插入操作。
[0149] 此外,在第1或第2变形例中,在最初的位置对准后使用位置传感器41进行插入 部11的前端的位置估计,而当与位置对准后的位置之间的距离变大时,相对于最初的位置 对准状态的误差容易变大。这种情况下,提高使用位置传感器41并且使用图像匹配的再次 位置对准,能够充分减小误差,从再次位置对准的位置附近起顺利地进行向更深部侧的插 入操作。
[0150] 另外,在图1或图5A的结构中,在满足了上述规定条件的情况下,将提示用的候选 信息存储于存储部27的候选信息存储部27a中,但是,也可以设置候选信息的存储限制单 元,其在存储了候选信息之后,限制存储在几乎相同的候选位置或相似的候选位置处的候 选信息。
[0151] 例如可以设置候选信息的存储限制部,其在存储了候选信息后,禁止(抑制)所估 计的插入部11的前端位置相距该候选位置不足预先设定的限制距离的下一个候选信息的 存储,在移动了所设定的限制距离以上的情况下解除候选信息的禁止(抑制),而在满足上 述规定条件的情况下存储下一个候选信息。或者可以采取首次到达特征区域内的位置、最 后处于特征区域内的位置、最接近分支点Bi的位置、易于判别之前的分支的位置。该选择 可以由手术人员通过构成输入装置31的键盘、鼠标等对图像处理部25或控制部26进行指 示输入。
[0152] 例如通过虚线表示图1、图5A中在控制部26内设置(候选信息的)存储限制部 26f?的结构。
[0153] 如上,能够抑制读取存储于存储部27的候选信息存储部27a中的候选信息并将其 在监视器32上提示时的候选信息过多的情况,手术人员能够通过适于位置对准的适度数 量的候选信息进行位置对准作业。因此,具有手术人员能够易于进行位置对准作业的效果。
[0154] 另外,作为限制存储的限制距离,可根据支气管2的分支点Bi和切口Spi的信息 等来设定。具体而言,例如可以根据沿着支气管的芯线35而存在的相邻的分支点Bi与Bi+1 间的距离等,设定限制距离。作为具体例,例如可以将相邻分支点间距离的1/2设定为限制 距离。
[0155] 此外,还可以取代限制在存储部27的候选信息存储部27a中存储候选信息的条 件,而是以仅选择性提取(即限制)适于提示的候选信息并提示的方式,将提示选择信息或 提示限制信息追加存储(于候选信息中)。因此,例如在图1、图5A中,候选信息存储部27a 还可以具有存储提示选择信息或提示限制信息的提示限制信息存储部27b,以存储提示选 择信息或提示限制信息。
[0156] 在作为上述规定条件而位于最初满足处于例如从分支点Bi起的恒定值dth2以内 的条件(存在于特征区域内的条件)的位置Pi'上的情况下,在将该位置Pi'作为候选位 置并存储为候选信息的情况下,作为提示限制信息例如还追加存储(Bi,l)。这里,(Bi,l) 表示(分支点Bi、满足条件的最初位置的编号)。
[0157] 进而,在插入部11的前端向深部侧移动的情况下,在以适当的时间间隔而设为下 一个位置Pi+1'的情况下,在要将该位置Pi+1'作为候选位置而存储为候选信息,作为提 示限制信息例如还追加存储(Bi,2)。这样,在存储了满足从分支点Bi起的恒定值dth2以 内的条件的多个候选信息的情况下,在进行了用于再次位置对准的候选信息提示的指示的 情况下,也可以限制为仅提示(显示)例如在分支点Bi附近满足条件的最初位置的编号1 的候选信息。另外,手术人员通过变更例如通过输入装置31提示的数量的条件,从而还能 够变更通过监视器32提示的候选信息的数量。
[0158] 这种情况下,能够抑制通过监视器32提示候选信息时的提示用的候选信息过多 的情况,手术人员能够根据适于位置对准的适度数量的候选信息进行位置对准作业。因此, 具有手术人员能够容易进行位置对准作业的效果。
[0159] 进而,在生成支气管形状图像和V
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