内窥镜系统和内窥镜系统的工作方法_5

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17的图像,就能够简单地判别通过内窥 镜观察的区域。
[0165] 并且,在反复进行S4~Sll的处理的期间内,插入部2b的前端部2d的位置和方 向变化。另外,在3D模型图像显示部32中,在3D模型图像32a上显示示出当前的前端部 2d的视线方向的插入部图像32b,所以,检查者能够简单地理解当前正在观察何处。
[0166] 当从膀胱B内拔出前端部2d时(S11 :是),监视器6中显示的画面Gl的2D模型 图像显示部31成为显示对最后取得的内窥镜图像进行了处理时的图像的状态。并且,在3D 模型图像显示部32中仅显示有未显示插入部2b的插入部图像32b的3D模型图像32a,在 实时图像显示部33中不显示膀胱B内的实时图像。
[0167] 检查者也可以将2D模型图像显示部31的图像作为患者的病历的数据记录在存储 器22的非易失性存储器部中,也可以进行打印并粘贴在病历上。
[0168] 这里,对坐标系的转换和内窥镜图像的粘贴进行说明。
[0169] 图18是用于说明磁场产生装置7的坐标系和床8上的患者P的膀胱B的坐标系 的关系的图。位置方向检测部25实时生成以磁场产生装置7的第1坐标系(XciYciZ ci)为基 准的位置方向信息。
[0170] 因此,在S3中,如图18所示,CPU 21将膀胱B的入口的位置和方向决定为基准位 置和基准方向,根据下式(3)和式(4),将位置方向检测部25的位置方向信息转换为以膀胱 B的入口为基准的坐标系(X1Y1Z1)的位置方向信息。
[0171] P1=Rci1PJMci1-SG)
[0172] V1= R Q1V0…式⑷
[0173] 这里,Ptl和Vtl分别是以磁场产生装置7为基准的坐标系即第1坐标系(X ciYciZci)中 的位置和方向矢量。Rtll是下式(5)所示的旋转矩阵,Mtll是下式(6)所示的平移矩阵。
[0174] [式 5]
[0175]
[0176]
[0177]
[0178] 由此,如下式(7)所示,第1坐标系(XciYciZ ci)上的点(?, y(l,Ztl)被转换为中间坐标 系(X1Y1Z1)上的点(Xl,yi,Z 1)。
[0179] [式 7]
[0180]
[0181] 当设检测到内窥镜的前端部2d插入到膀胱B内时的位置方向检测部25的位置和 方向的矢量为P J寸,通过下式(8)求出平移矩阵(並進行列)Μμ。
[0182] Μ01=-Ρ, Q…式(8)
[0183] 并且,以满足以下条件的方式求出旋转矩阵Rtll。图19是用于说明投影到中间坐 标系(X1Y1Z1)上的方向矢量的图。旋转矩阵Rtll要满足的条件Sz i与重力方向平行,以及将 t ^投影到与Z i垂直的X J1平面上,并设该投影的矢量方向为Y i、与Y1Z1平面垂直的矢量 为V
[0184] 在S6中,进而,根据下式(9)和式(10),中间坐标系(X1Y1Z 1)的位置和方向矢量被 转换为以3D膀胱模型Ml的中心为基准的第2坐标系(X2Y2Z2)中的位置和方向矢量。图20 是用于说明中间坐标系(X1Y1Z1)和第2坐标系(X2Y 2Z2)的关系的图。
[0185] P2= R UPfMtl2…式(9)
[0186] V2= R J1 …式(10)
[0187] 这里,PJPV1分别是中间坐标系(X1Y1Z 1)中的位置和方向矢量,PJPV^别是第 2坐标系(X2Y2Z2)中的位置和方向矢量。V2是第2坐标系(X 2Y2Z2)中的内窥镜图像的中心 的像素的方向矢量。R12是下式(11)所示的旋转矩阵,Mtl2是下式(12)所示的平移矩阵。
[0188] [式 11]
[0189]
[0190]
[0191]
[0192] 由此,如下式(13)所示,中间坐标系(X1Y1Z 1)上的点(Xl,yi,Z1)被转换为第2坐标 系(X2Y2Z2)上的点(x2, y2, Z2)。
[0193] [式 13]
[0194]
[0195] 在使X1Y1Z1坐标系在Y i轴方向上移动R2的情况下,平移M 12和旋转R12分别成为式 (14)和式(15)。
[0196] [式 14]
[0197]
[0198]
[0199]
[0200] 如上所述,通过式(7)和式(13),磁场产生装置7的第1坐标系(XciY ciZci)的位置Ptl被转换为以3D模型的中心为基准的第2坐标系(X2Y2Z2)的位置P 2,根据下式(16),第1坐 标系(XJcA)中的方向Vtl被转换为第2坐标系(X2Y2Z 2)的方向V2。
[0201] V2= R URtllV?…式(16)
[0202] 并且,在S7的内窥镜图像的粘贴处理中,在第2坐标系(X2Y2Z 2)中,对在3D膀胱 模型Ml的内表面上粘贴内窥镜图像的情况下的坐标的计算进行说明。
[0203] 3D模型Ml将膀胱B的形状假设为半径R2的球体。内窥镜图像粘贴在该球体的 内表面上。图21是用于在第2坐标系(X2Y2Z2)中说明球体的内表面上的坐标的图。图22 是用于根据前端部2d的位置和方向矢量说明第2坐标系(X2Y2Z2)中的位置P 2和方向V 2的 图。
[0204] 当决定了前端部2d的第2坐标系(X2Y2Z2)中的位置P 2和方向V 2后,求出所得到 的内窥镜图像的球体的内表面上的坐标。因此,计算满足下式(17)和式(18)的系数k,求 出第2坐标系(X2Y2Z2)中的坐标P21。
[0205] P21= P2+kV2…式(17)
[0206] |P21|=RfS(l8)
[0207] 内窥镜图像被投影到所求出的坐标P21的位置并进行粘贴。
[0208] 接着,第2坐标系(X2Y2Z2)中的位置被投影到2D模型的坐标系上。首先,在膀胱B 的腹侧的半球的情况下(〇 g Z2),二维膀胱模型左右反转,所以,U方向的值如下式(19)所 示,V方向的值如下式(20)所示。
[0209] u = -X21 …式(19)
[0210] V = y21+R2…式(20)
[0211] 并且,在膀胱B的后背侧的半球的情况下(Z2〈0),二维膀胱模型左右反转,所以,u 方向的值如下式(21)所示,V方向的值如下式(22)所示。
[0212] u = -X21 …式(21)
[0213] V = _y21_R2…式(22)
[0214] 图23是用于说明二维坐标系(U,V)中的坐标关系的图。
[0215] 如上所述,方向矢量V2是第2坐标系(X2Y2Z 2)中的内窥镜图像的图像中心的像素 的方向矢量。由此,针对内窥镜图像中的图像中心的像素以外的像素求出各像素的方向矢 量,通过反复进行上述式(17)~式(22)的转换运算,能够将内窥镜图像的整体粘贴在第2 坐标系(X2Y2Z2)的球体的内表面上。
[0216] 图24是用于说明对内窥镜图像的整体进行扫描并在第2坐标系(X2Y2Z2)的球体 的内表面上粘贴各像素的情况的图。如虚线所示,在规定的方向上扫描内窥镜图像EI的各 像素,并且在第2坐标系(X2Y2Z2)的球体的内表面上粘贴各像素。在图24中,表示内 窥镜图像EI的各像素的粘贴矢量,P2/表示第2坐标系(X2Y2Z 2)的球体的内表面的粘贴矢 量。
[0217] 如上所述,根据本实施方式,对膀胱B内进行检查的部分的内窥镜图像重叠在2D 模型图像31a上,并且按压了释放按钮13时的内窥镜图像在2D模型图像31a上重叠显示 在最前面,所以,检查者能够简单地确认在膀胱B内确认的区域,能够清楚看到病变部或关 注部位的图像。
[0218] 另外,在2D模型图像31a上粘贴内窥镜图像的情况下,也可以仅粘贴按压了释放 按钮13时的内窥镜图像。
[0219] 图25是示出监视器6的画面上显示的图像的另一个例子的图。在2D模型图像显 示部31中,仅按压了释放按钮13时的内窥镜图像粘贴在2D模型图像31a上。检查者也可 以将图25的2D模型图像显示部31的图像作为患者的病历的数据记录在存储器22的非易 失性存储器部中,还可以进行打印并粘贴在病历上。
[0220] 在上述例子中,由于磁传感器12是6轴传感器,所以,以使粘贴在2D模型图像上 的多个内窥镜图像的上下左右方向一致的方式进行粘贴。但是,磁传感器12也可以是5轴 传感器。
[0221] 图26是示出使用了 5轴传感器的情况下的监视器6的画面上显示的图像的例子 的图。图27是示出使用了 5轴传感器的情况下的仅按压了释放按钮13时的内窥镜图像粘 贴在2D模型图像31a上的图像的例子的图。图26对应于图17,图27对应于图25。
[0222] 在磁传感器12为5轴传感器时,无法检测插入部2b的绕轴的转动角度,但是,如 图26和图27所示,各内窥镜图像31b以与插入部2b的绕轴转动无关的规定的角度粘贴在 2D模型图像31a上。
[0223] 即使使用5轴传感器,也能够得到与上述实施方式相同的效果。
[0224] 进而,在上述例子中,通常光观察模式中的内窥镜图像粘贴在脏器模型图像上,但 是,也可以将特殊光观察模式中的内窥镜图像粘贴在脏器模型图像上。
[0225] 该情况下,在上述图17、图25~图27中,内窥镜图像31b不是通常光的内窥镜图 像,而是特殊光(这里为窄带光)的内窥镜图像。
[0226] 并且,也可以显示2个脏器模型图像,在一方上粘贴通常光的内窥镜图像,在另一 方上粘贴特殊光的内窥镜图像。
[0227] 图28是示出对应于2个观察模式显示2个脏器模型的图像的情况下的显示画面 的例子的图。
[0228] 在图28中,对与图17、图25~图27中相同的结构要素标注相同标号并省略说明。 另外,图28示出使用了 6轴传感器的情况下的例子。
[0229] 在图28中,除了通常光的内窥镜图像的脏器模型图像以外,在画面上追加用于粘 贴特殊光的内窥镜图像的2D模型图像显示部34。
[0230] 在2D模型图像显示部34中显示2D模型图像34a、以及通过S7和S9的处理粘贴 在2D模型图像34a上的特殊光的内窥镜图像34b。
[0231] 由于在2D模型图像显示部31中显示通常光的内窥镜图像,在2D模型图像显示部 34中显示窄带光的内窥镜图像,所以,检查者能够对双方进行比较来进行检查等,并且,在 此后的检查中,如果在病历中添加双方的图像,
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