内窥镜系统和内窥镜系统的工作方法_2

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时进行按压的按钮。当按压了释放按钮13后,释放按钮操作信号被输入到处理 器5,处理器5生成释放信号并将其供给到记录装置3。按压了释放按钮13时的内窥镜图 像记录在记录装置3的后述存储器22中。
[0057] 记录装置3包括中央处理装置(以下称为CPU) 21、存储器22、显示接口(以下简 化为显示接口)23、图像取入部24、位置方向检测部25、驱动电路26。CPU 21、存储器22、显 示接口(以下简化为显示接口)23、图像取入部24、位置方向检测部25、驱动电路26经由总 线27相互连接。
[0058] CPU 21是对记录装置3内的各部的处理进行控制的控制部。
[0059] 存储器22是包含ROM、RAM、闪存等的存储部,存储由CPU 21执行的各种处理程序 和各种数据,进而,如后所述,还存储内窥镜图像信息以及位置和方向的信息等。在存储器 22的RAM中存储有通过摄像元件11进行摄像而得到的多个内窥镜图像的图像数据。
[0060] 并且,在存储器22中还存储有后述脏器的模型图像(以下称为脏器模型图像)的 数据,如后所述,内窥镜图像粘贴在该脏器模型图像上。详细情况将在后面叙述,但是,CPU 21根据对内窥镜图像进行摄像时的前端部2d的位置方向信息,进行在预先存储的模型图 像上粘贴内窥镜图像的处理,将粘贴了内窥镜图像的脏器模型图像存储在存储器22中。存 储器22中存储的脏器模型图像被用作病历的一部分。
[0061] 存储器22中存储的脏器模型图像经由显示接口 23输出,并显示在监视器6的画 面上。
[0062] 进而,监视器6还与处理器5连接。监视器6具有PinP (Picture In Picture :画 中画)功能,能够与通过CPU 21粘贴了内窥镜图像的脏器模型图像一起,显示由内窥镜2 的摄像元件11进行摄像而得到的实时内窥镜图像。
[0063] 图像取入部24是以一定周期取入在处理器5中得到的图像的处理部。例如,根据 内窥镜2,从处理器5取得与帧率相同的每秒30张的内窥镜图像。并且,图像取入部24还 接收来自处理器5的释放信号。另外,这里,图像取入部24每秒取入30张的内窥镜图像, 但是,也可以以与帧率不同的例如每秒3张等更长的周期取得内窥镜图像。
[0064] 位置方向检测部25控制对磁场产生装置7进行驱动的驱动电路26,使磁场产生装 置7产生规定的磁场,通过磁传感器12检测该磁场,根据该检测到的磁场的检测信号,实时 生成物镜光学窗Ila的位置坐标(x、y、z)和取向(即欧拉角(Φ、θ、φ:))的数据、即位置 方向信息。即,位置方向检测部25构成位置信息取得部,其取得来自磁传感器12的位置信 息和方向信息而取得物镜光学窗Ila的位置信息。
[0065] CPU 21将图像取入部24取入的图像与根据位置方向检测部25检测到的位置方向 信息计算出的前端部2d的位置和方向的信息关联起来存储在存储器22中。
[0066] CPU 21还具有立体测量功能,具有根据从拍摄得到的2张帧图像测量到帧图像中 的对象部位的各部的距离的功能。具体而言,CPU 21能够根据对2张帧图像进行摄像时的 来自位置方向检测部25的位置方向信息,取得物镜光学窗Ila的摄像位置信息,根据对2 张帧图像进行摄像时的视差,计算从物镜光学窗Ila到帧图像中的各部的距离。立体测量 功能用的程序存储在存储器22中,CPU 21通过读出并执行该程序,能够进行立体测量。
[0067] 并且,光源装置4是能够射出通常光观察模式用的通常光和特殊光观察模式用的 特殊光的光源装置,根据设置在处理器5中的用于切换观察模式的切换开关5a的状态,射 出通常光和特殊光中的任意一方作为照明光。
[0068] 这里,特殊光观察模式是窄带观察模式。另外,特殊光观察模式也可以是红外光观 察模式或荧光观察模式。由此,内窥镜系统1具有通常光观察模式和特殊光观察模式这2 个观察模式,在切换开关5a为通常光观察模式时,光源装置4射出通常光的照明光,在切换 开关5a为特殊光观察模式时,光源装置4射出规定波长的窄带光的照明光。即,光源装置 4构成以能够切换的方式对被检体照射白色光或具有规定波段的特殊光的照明部。
[0069] 由此,在通常光观察模式时,处理器5生成对被摄体照射白色光而得到的被摄体 的通常光观察图像,在特殊光观察模式时,处理器5生成对被摄体照射特殊光(这里为窄带 光)而得到的被摄体的特殊光观察图像。
[0070] 另外,对通过照射通常光而得到的RGB的各图像进行分光估计处理也能够得到作 为特殊光观察图像的窄带观察图像,所以,在窄带观察模式时,处理器5也可以通过分光估 计来生成窄带观察图像。
[0071] (在脏器模型图像上粘贴内窥镜图像的粘贴处理)
[0072] 图3是示出在膀胱内的观察时在膀胱模型图像上粘贴内窥镜图像的粘贴处理的 流程的例子的流程图。通过由CPU 21读出并执行存储器22中存储的规定的程序,从检查 者将插入部2b的前端部2d插入到尿道中时起,执行图3的处理。
[0073] CPU 21判定是否检测到前端部2d插入到膀胱B内(SI)。插入部2b的前端部2d 插入到尿道内,穿过尿道进入膀胱B内。根据图像取入部24取得的内窥镜图像的亮度(内 窥镜图像整体的平均亮度或内窥镜图像的规定的一部分区域的平均亮度)的变化量,进行 前端部2d插入到膀胱B内的检测。即,CPU 21利用在前端部2d从尿道进入膀胱B内时内 窥镜图像的亮度发生变化的性质,进行Sl的判定。在内窥镜图像的亮度值从较高状态变成 较低状态时,CPU 21判定为前端部2d进入膀胱B内。
[0074] 另外,这里,根据内窥镜图像的亮度进行前端部2d插入到膀胱B内的检测,但是, 也可以根据内窥镜图像的色调的变化量或纹理的变化量来进行。例如,作为色调的变化,是 从红色系到其他色系的颜色的变化,作为纹理的变化,是从无法识别血管等图案的图像的 状态到能够识别血管等图案的状态的变化。
[0075] 当检测到插入到膀胱B内时(SI :是),记录进行了该检测时的位置检测部25的位 置方向信息作为前端部2d(具体而言为物镜光学窗Ila)的位置和方向的基准信息(S2)。
[0076] CPU 21进行将S2中记录的前端部2d的位置和方向分别设为三维膀胱模型(以 下称为3D膀胱模型)Ml的基准位置和基准方向的基准决定(S3)。通过S3的处理,CPU 21 能够从以体外的磁场产生装置7为基准的第1坐标系(XciYciZci)转换为以膀胱B的入口(颈 部)为基准的坐标系(X1Y1Z1),进而,能够从坐标系(X1Y 1Z1)转换为以膀胱模型Ml的中心为 基准的坐标系(X2Y2Z2)。坐标系的转换在后面叙述。
[0077] 由此,Sl~S3的处理构成如下的位置对齐部:根据被检体即患者P内的被检体内 图像信息的变化量,使物镜光学窗Ila的位置和患者P内的规定的脏器模型图像的坐标系 中的位置一致。
[0078] 在患者仰卧的状态、且膀胱B内充满了规定的液体(例如生理盐水)的状态下进 行膀胱B的检查。例如,如果是大人,则即使膀胱B的大小存在差异,也不会有很大差别,能 够利用具有大致相同大小的球体形状对膀胱B进行模型化。
[0079] 图4是示出用于说明膀胱的各部的名称的示意性的患者的膀胱的位置的图。图4 是从与患者P的正面对置的方向观察的图。图5是示出用于说明膀胱的各部的名称的示意 性的膀胱的图。图5是从患者P的左侧观察时的膀胱的图。
[0080] 膀胱B被划分为作为尿道的开口部的针对膀胱B的入口即颈部RP、与颈部RP对置 的顶部、腹部侧的前壁、后背侧的后壁、从患者P观察为右侧的右壁、从患者P观察为左侧的 左壁这样的多个区域。由于在患者P仰卧的状态、且膀胱B内充满规定的液体的状态下进 行膀胱B的检查,所以,检查者容易理解现实的膀胱B的整体的位置和方向。
[0081] 返回图3,在未检测到前端部2d插入到膀胱B内的情况下(SI :否),处理反复进行 Sl的处理。在检测到前端部2d插入到膀胱B内时(SI :是),前端部2d位于膀胱B的颈部 RP的位置。由于磁传感器12生成6轴(即位置坐标(X、y、z)和取向(欧拉角(Φ、θ、φ ))的位置方向信息,所以,记录装置3记录检测到前端部2d插入到膀胱B内时的位置和方 向,通过将该记录的位置和方向设为物镜光学窗Ila相对于3D膀胱模型Ml的基准位置和 基准方向,能够使基准位置和基准方向与3D膀胱模型Ml中的颈部RP的位置和方向一致。
[0082] 如图5所示,设置在插入部2b的前端部2d中的摄像元件11在膀胱B内对视野角 Θ的内窥镜图像进行摄像。
[0083] 图6是示出3D膀胱模型Ml的图。3D膀胱模型Ml是大致球体形状,形成在三维坐 标系X2Y2Z2R 〇坐标系X2Y2Z2是从坐标系X J1Z1转换的坐标系。另外,在图6中,为了示出 膀胱B内的插入部2b的入口即颈部RP,一并示出插入部2b的图形。
[0084] 设穿过球体的中心O且从右壁到左壁方向的轴为乂2轴,设穿过球体的中心O且从 颈部到顶部方向的轴为1轴,设穿过球体的中心O且从后壁到前壁方向的轴为Z 2轴,形成 3D膀胱模型Ml。
[0085] 图7是示出膀胱B的二维模型(以下称为2D膀胱模型)M2的图。2D膀胱模型M2 具有包含2个圆形的形状,形成在二维坐标系UV内。2D膀胱模型M2是与图8所示的膀胱 展开图(图解)BE大致相同的形状。图8是示出膀胱展开图BE的图。膀胱展开图BE是示 出膀胱B内的各部的位置的图,如图8所示,膀胱B内的各部对应于膀胱展开图BE上的规 定的各区域。
[0086] 膀胱B的2个尿道口位于图6和图7中Uo所示的位置。并且,例如,在图6中虚 线所示的位置处在膀胱B内存在病变部AA时,图6的病变部AA的位置对应于图7中虚线 所示的位置。
[0087] 再次返回图3,在S2中记录检测到前端部2d插入到膀胱B内时的前端部2d的位 置和方向的信息作为基准信息,根据该基准信息所指定的位置和方向,导出3D膀胱模型Ml 的基准和2D膀胱模型M2的基准。
[0088] 接着,CPU 21进行释放的检测处理(S4)。该释放的检测处理是检测是否按压了内 窥镜2的操作部2a的释放按钮13的处理。当按压了释放按钮13后,释放信号经由处理器 5输入到图像取入部24。CPU 21通过监视输入到图像取入部24的释放信号的上升沿(或 下降沿),能够检测是否按压了释放按钮13。
[0089] CPU 21从图像取入部24取得内窥镜图像(S5)。如上所述,这里,图像取入部24 按照与帧率相同的三十分之一秒从处理器5取得内窥镜图像。
[0090] CPU 2
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