專利名稱：內(nèi)窺鏡系統(tǒng)、攝像系統(tǒng)以及圖像處理裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及為了對體腔內(nèi)進行檢查、診斷而取得體腔內(nèi)的圖像的內(nèi) 窺鏡系統(tǒng)、攝像系統(tǒng)以及圖像處理裝置。
背景技術(shù)：
近年，為了對體腔內(nèi)進行檢查、診斷而廣泛使用內(nèi)窺鏡。在使用內(nèi) 窺鏡的情況下，期望的是將插入部順利地插入到體腔內(nèi)。
例如在作為第1現(xiàn)有例的日本特開2003 — 93328號公報中，根據(jù)內(nèi) 窺鏡圖像檢測插入部的前端部應插入的方向、即目標位置，并將其設(shè)定 為該目標位置的方向。
并且，在作為第2現(xiàn)有例的日本特開2006—116289號公報中公幵了 這樣的彎曲控制裝置其選擇基于內(nèi)窺鏡攝像圖像的第1彎曲控制方法、 以及基于內(nèi)窺鏡插入形狀的檢測圖像或CT圖像的第2彎曲控制方法來進 行插入時的彎曲控制。
然而，在第1現(xiàn)有例中，當內(nèi)窺鏡圖像處于不能檢測與體腔或管腔 的走向?qū)陌挡炕蛘甙挡肯У臓顟B(tài)、而且內(nèi)窺鏡圖像處于拍攝粘膜 表面的攝像狀態(tài)時，難以選定應插入的方向。在該情況下，在該第1現(xiàn) 有例中的第4實施方式中，當成為目標位置的暗部在圖像外消失時，根 據(jù)該暗部的消失方向來提示應插入的方向。
然而，由于未存儲暗部消失之前的信息，因而精度良好地進行應插 入的方向的提示變得困難。
而且，在從暗部消失到進行該提示的期間內(nèi)，窺鏡扭轉(zhuǎn)時，目標位 置的方向也旋轉(zhuǎn)移動，因而具有不能再現(xiàn)消失方向的缺點。
并且，關(guān)于第2現(xiàn)有例，在基于內(nèi)窺鏡圖像的選擇狀態(tài)中，在暗部 消失的狀態(tài)下與第1現(xiàn)有例的情況一樣，仍然難以在應插入的方向上提示彎曲方向。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述方面，本發(fā)明的目的是提供一種進行應插入的方向或彎曲 方向的檢測、以便能順利地取得利用內(nèi)窺鏡等對體腔內(nèi)進行檢查、診斷 的圖像的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)、攝像系統(tǒng)以及圖像處理裝置。
本發(fā)明涉及的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，其特征在于，該內(nèi)窺鏡系統(tǒng)具有
內(nèi)窺鏡，其利用設(shè)置在插入部前端的攝像單元來拍攝體腔內(nèi)的圖像;
位置檢測單元，其根據(jù)由所述攝像單元拍攝的管腔信息，針對插入 部前端檢測用于插入該插入部前端的位置信息；
記錄單元，其隨時間記錄由所述位置檢測單元檢測出的位置信息；
判定單元，其判定是否滿足針對所述位置檢測單元檢測位置信息的 檢測動作所設(shè)定的條件；以及
方向計算單元，在不滿足所述條件的判定結(jié)果的情況下，該方向計 算單元讀出記錄在所述記錄單元內(nèi)的位置信息，并輸出插入所述插入部 前端的方向的信息。
本發(fā)明涉及的攝像系統(tǒng)，其特征在于，該攝像系統(tǒng)具有
攝像部，其設(shè)置在插入到體腔內(nèi)的插入體內(nèi)，并拍攝體腔內(nèi)的圖像；
管腔信息檢測單元，其根據(jù)由所述攝像部拍攝的圖像，檢測與體腔 的走向?qū)墓芮恍畔ⅲ?br> 記錄單元，其隨時間記錄由所述管腔信息檢測單元檢測出的管腔信
息；
估算單元，其估算所述攝像部的位置和方向；
判定單元，其判定是否滿足針對所述管腔信息檢測單元檢測管腔信 息的檢測動作所設(shè)定的條件；
方向計算單元，在由所述判定單元判定為不滿足所述條件的情況下， 該方向計算單元讀出記錄在所述記錄單元內(nèi)的管腔信息，并根據(jù)該管腔 信息和所述估算單元的估算結(jié)果來計算移動所述插入體的方向的信息； 以及
7控制單元，其根據(jù)由所述方向計算單元計算出的信息來控制移動所 述插入體的方向。
本發(fā)明涉及的圖像處理裝置，其特征在于，該圖像處理裝置具有
內(nèi)窺鏡圖像的輸入部，該內(nèi)窺鏡圖像是由設(shè)置在插入到體腔內(nèi)的插 入部前端的攝像單元拍攝的；
位置檢測處理單元，其根據(jù)所述內(nèi)窺鏡圖像，針對插入部前端進行 用于導入該插入部前端的位置信息的檢測處理；
記錄單元，其隨時間記錄由所述位置檢測處理單元檢測出的位置信自.
必5
判定處理單元，其進行是否滿足針對所述位置檢測處理單元的位置
信息的檢測處理所設(shè)定的條件的判定處理；以及
方向計算單元，在不滿足所述條件的判定處理結(jié)果的情況下，該方 向計算單元讀出記錄在所述記錄單元內(nèi)的位置信息，并輸出插入所述插
入部前端的方向的信息。


圖1是示出本發(fā)明的實施例1的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)的圖。 圖2是示出圖1的具體結(jié)構(gòu)的整體結(jié)構(gòu)圖。 圖3是示出扭轉(zhuǎn)量檢測單元的結(jié)構(gòu)的圖。 圖4是示出PC主體的功能模塊的結(jié)構(gòu)的框圖。 圖5是示出主處理部的彎曲控制的功能結(jié)構(gòu)的框圖。 圖6A是示出內(nèi)窺鏡的插入部被插入到大腸內(nèi)的狀態(tài)的圖。 圖6B是示出在圖6A的情況下在圖像內(nèi)存在暗部的狀態(tài)下能取得的 圖像例的圖。
圖7A是示出內(nèi)窺鏡的插入部被插入到大腸內(nèi)的狀態(tài)的圖。 圖7B是示出在圖7A的情況下暗部在圖像內(nèi)消失的圖像例的圖。 圖8A是示出顯示彎曲方向等的顯示例的圖。 圖8B是內(nèi)窺鏡圖像。
圖9是示出彎曲部朝暗部方向彎曲的彎曲控制動作的圖。
8圖IO是示出本實施例的主處理部的動作內(nèi)容的流程圖。 圖11是示出按時刻順序存儲在環(huán)形緩存器內(nèi)的絕對扭轉(zhuǎn)量和對應的 圖像內(nèi)目標位置的信息的動作說明圖。
圖12是示出按時刻順序存儲在環(huán)形緩存器內(nèi)的絕對扭轉(zhuǎn)量和對應 的內(nèi)窺鏡形狀的信息的動作說明圖。
圖13是示出實施例1的第1變形例的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)的圖。
圖14是示出實施例1的第2變形例的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)的圖。
圖15是示出第2變形例中的主處理部的功能結(jié)構(gòu)的框圖。
圖16是示出第2變形例中的主處理部的動作內(nèi)容的流程圖。
圖17是示出實施例1的第3變形例的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)的圖。
圖18是示出第3變形例中的主處理部的動作內(nèi)容的流程圖。
圖19是示出實施例1的第4變形例的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)的圖。
圖20是示出本發(fā)明的實施例2的主要部分的結(jié)構(gòu)的圖。
圖21是實施例2的膠囊型醫(yī)療系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)圖。
圖22是圖21的膠囊型醫(yī)療系統(tǒng)的更詳細的框圖。
圖23是膠囊主體的側(cè)面說明圖。
圖24是示出所施加的旋轉(zhuǎn)磁場和由該旋轉(zhuǎn)磁場引起的膠囊主體的 動作的概念圖。
圖25是示出對圖24的旋轉(zhuǎn)磁場施加的振動磁場(力偶產(chǎn)生用磁場) 和由該振動磁場(力偶產(chǎn)生用磁場)引起的膠囊主體的動作的概念圖。 圖26是示出隨時間記錄在記錄單元內(nèi)的特定位置信息等的圖。 圖27是示出由膠囊主體的攝像單元取得的圖像例的圖。 圖28是示出與圖27中的各圖像對應的膠囊主體和管腔狀態(tài)的圖。 圖29是示出實施例2的動作內(nèi)容的流程圖。 圖30是示出實施例2的變形例中的主要部分的結(jié)構(gòu)的圖。 圖31是示出變形例的動作內(nèi)容的一部分的流程圖。
具體實施例方式
以下，參照

本發(fā)明的實施例。實施例1
圖1至圖12涉及本發(fā)明的實施例1，圖1示出本發(fā)明的實施例1的
內(nèi)窺鏡系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)，圖2示出圖1的具體結(jié)構(gòu)，圖3示出扭轉(zhuǎn)量檢 測單元的結(jié)構(gòu)，圖4示出PC主體的功能模塊的結(jié)構(gòu)，圖5示出主處理部 的彎曲控制的功能結(jié)構(gòu)。
圖6示出內(nèi)窺鏡的插入部被插入到大腸內(nèi)的狀態(tài)、以及在該情況下 在圖像內(nèi)存在暗部的狀態(tài)下能取得的圖像例，圖7示出內(nèi)窺鏡的插入部 被插入到大腸內(nèi)的狀態(tài)、以及在該情況下暗部在圖像內(nèi)消失的圖像例， 圖8示出顯示彎曲方向等的顯示例。
圖9示出彎曲部朝暗部方向彎曲的彎曲控制動作，圖IO示出本實施 例的主處理部的動作內(nèi)容，圖11示出按時刻順序存儲在環(huán)形緩存器內(nèi)的 絕對扭轉(zhuǎn)量和對應的圖像內(nèi)目標位置的信息，圖12示出按時刻順序存儲 在環(huán)形緩存器內(nèi)的絕對扭轉(zhuǎn)量和對應的內(nèi)窺鏡形狀的信息。
如圖1和圖2所示，本發(fā)明的實施例l的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)l具有內(nèi)窺 鏡裝置6，其具有進行內(nèi)窺鏡檢查的內(nèi)窺鏡2、光源裝置3、處理器4和 內(nèi)窺鏡監(jiān)視器5;作為圖像處理裝置的個人計算機主體(以下簡記為PC 主體)7和PC監(jiān)視器8，其對由內(nèi)窺鏡2拍攝的內(nèi)窺鏡圖像進行用于彎 曲控制等的圖像處理；以及UPD裝置ll，其具有作為內(nèi)窺鏡2的插入部 9中的至少前端部10的位置檢測單元的功能。
如圖1所示，內(nèi)窺鏡2具有插入到躺在檢查床12上的患者13的 體腔內(nèi)的細長的插入部9，以及設(shè)在其后端的操作部14。從該操作部14 延伸出的通用連接纜15的端部的連接器與產(chǎn)生照明光的光源裝置3及作 為進行信號處理的信號處理裝置的處理器4連接。
如圖2所示，插入部9具有設(shè)在該插入部9前端的前端部10;自 由彎曲的彎曲部18;以及從該彎曲部18的后端延伸到操作部14的具有 撓性的撓性部19。
在操作部14內(nèi)設(shè)有作為彎曲指示操作單元的例如操縱桿21，其通 過手術(shù)者20朝期望的方向?qū)澢?8進行彎曲指示操作。然后，手術(shù) 者20通過操作該操縱桿21，能經(jīng)由設(shè)在該操作部14內(nèi)部的作為電彎曲驅(qū)動單元的電動機單元22使彎曲部18電彎曲。
并且，在本實施例中，在插入部9中的例如后端側(cè)的外周面設(shè)有扭 轉(zhuǎn)量檢測單元23，以便能檢測在插入部9繞其軸扭轉(zhuǎn)的情況下的扭轉(zhuǎn)量。
如圖2所示，在插入部9內(nèi)貫穿有傳送照明光的光導管31，其后端 經(jīng)由操作部14和通用連接線纜15與光源裝置3連接。來自光源裝置3 內(nèi)的燈具32的照明光入射到該光導管31的后端面。然后，通過光導管 31傳送的照明光從固定在設(shè)于前端部10的照明窗上的導光路前端面，進 一步經(jīng)由與該光導管前端面對置的照明透鏡33射出到前方側(cè)。
然后，利用從照明窗射出到該前端部10的縱軸的前方側(cè)的照明光， 對插入有插入部9的體腔內(nèi)的縱軸的前方側(cè)進行照明。然后，對以下所 示的物鏡34的觀察視野或攝像范圍進行照明。
在與該照明窗鄰接設(shè)置的觀察窗(攝像窗)上安裝有使成為觀察對 象的體腔內(nèi)的光學像成像的物鏡34。由該物鏡34和配置在其成像位置上 的固體攝像元件例如CCD 35形成了攝像裝置36。
該CCD 35經(jīng)由在插入部9內(nèi)貫穿的信號線，與處理器4的CCD驅(qū) 動電路37及信號處理電路38連接。CCD驅(qū)動電路37產(chǎn)生CCD驅(qū)動信 號，并將其施加給CCD35。通過CCD驅(qū)動信號的施加，CCD35對成像 在CCD 35的攝像面上的光學像進行光電轉(zhuǎn)換，并作為CCD輸出信號或 攝像信號進行輸出。
該攝像信號被輸入到信號處理電路38，信號處理電路38對攝像信 號進行信號處理，生成將內(nèi)窺鏡圖像顯示在內(nèi)窺鏡監(jiān)視器5上的內(nèi)窺鏡 圖像信號(影像信號)，例如RGB信號等。內(nèi)窺鏡圖像信號被輸入到內(nèi) 窺鏡監(jiān)視器5，在內(nèi)窺鏡監(jiān)視器5的內(nèi)窺鏡圖像顯示區(qū)域5a內(nèi)顯示內(nèi)窺 鏡圖像。
另外，該內(nèi)窺鏡圖像信號還被輸入到作為圖像處理裝置的PC主體7， 并在檢測用于使插入部9的前端朝體腔的走向插入的位置信息的圖像處 理中被利用。并且，在本實施例涉及的內(nèi)窺鏡2中，在插入部9內(nèi)，例 如從前端部10到撓性部19中的適當位置，例如以規(guī)定間隔配置有作為 分別產(chǎn)生位置信息的位置信息產(chǎn)生單元的多個線圈(也稱為UPD線圈)41a、 41b、 41c等，以便檢測插入部9的插入形狀(也稱為內(nèi)窺鏡形狀)。
然后，通過檢測這些UPD線圈41a、 41b、 41c等的各線圈位置，能 計算插入部9的插入形狀。特別是，通過檢測插入部9的前端側(cè)的多個 UPD線圈(例如41a、 41b、 41c)的各位置，除了插入部9的前端位置 以外，還能檢測其縱軸的方向(朝向)。
另外，在圖2中示出配置在內(nèi)窺鏡2的插入部9內(nèi)的例子，然而可 以在未圖示的通道內(nèi)插入設(shè)有UPD線圈41a、 41b、 41c等的探頭，進行 插入有該探頭的插入部的形狀檢測。
該UPD線圈41a、 41b、 41c等的后端側(cè)的電纜與UPD裝置11連接。
如圖2所示，該UPD裝置11具有UPD驅(qū)動電路42，該UPD驅(qū)動 電路42驅(qū)動UPD線圈41a、 41b、 41c等來產(chǎn)生磁場。
并且，該UPD裝置11具有磁場檢測用的傳感線圈部43，該傳感線 圈部43由為了檢測磁場而分別以規(guī)定的位置關(guān)系來配置的多個傳感線圈 43a、 43b、 43c等構(gòu)成。
并且，該UPD裝置11具有UPD線圈位置檢測電路44，其根據(jù)形 成傳感線圈部43的傳感線圈43a、 43b、 43c等的檢測信號，檢測(計算) 各UPD線圈41a、 41b、 41c等的位置；插入形狀計算和顯示處理電路 45，其根據(jù)各UPD線圈41a、 41b、 41c等的位置信息，進行插入部9的 插入形狀的計算處理和計算出的插入形狀的顯示處理；以及形狀顯示監(jiān) 視器46，其通過輸入由顯示處理所生成的影像信號來顯示插入形狀。
另外，UPD裝置11中至少傳感線圈部43配置在圖1的檢査床12 的附近，使用覆蓋躺在檢査床12上的患者13中的插入有插入部9的三 維區(qū)域的坐標系(稱為世界坐標系)，來檢測UPD線圈41a、 41b、 41c 等的位置、即世界坐標系中的三維坐標位置。
與此相對，由設(shè)在前端部10的攝像裝置36獲得的內(nèi)窺鏡圖像伴隨 插入部9向體腔內(nèi)(以下是大腸那樣的管腔內(nèi))的插入量而變化。
因此，如后所述，根據(jù)內(nèi)窺鏡圖像檢測的管腔內(nèi)的暗部(也稱為管 腔暗部)的位置信息被轉(zhuǎn)換為世界坐標系。另外，由于該暗部的位置信 息對應于管腔的走向，因而該位置信息成為應將插入部前端插入(導入)到管腔的深部側(cè)的目標位置或者應彎曲的彎曲方向的目標位置。
另外，設(shè)在前端部10的攝像裝置36的觀察方向在該內(nèi)窺鏡2中與 插入部9的縱軸平行，上述插入方向或彎曲方向處于與攝像裝置36的觀 察方向相同的方向。
由UPD裝置11中的例如UPD線圈位置檢測電路44檢測出的UPD 線圈41a、 41b、 41c等的線圈坐標位置的信息也被輸入到PC主體7。
如圖2示意性所示，彎曲部18構(gòu)成為在其長度方向使多個彎曲臂自 由轉(zhuǎn)動地連接。并且，在插入部9內(nèi)，沿上下、左右的彎曲方向插入有 彎曲金屬線51u、 51d、 511、 51r。并且，這些彎曲金屬線51u、 51d、 511、 51r的后端與例如構(gòu)成配置在操作部14內(nèi)的電動機單元22的滑輪52a、 52b連接。(另外，在圖2中，彎曲金屬線511、 51r僅示出后端側(cè)。)
在操作部14內(nèi)設(shè)置有滑輪52a和滑輪52b，滑輪52a上纏繞安裝(巻 裝)有與上下的各彎曲金屬線51u、 51d的兩端連接的金屬線，滑輪52b 上纏繞安裝有與左右的各彎曲金屬線511、 51r的兩端連接的金屬線。
各滑輪52a、 52b分別與電動機53a、 53b的旋轉(zhuǎn)軸連接，并隨著自 由正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)的電動機53a、 53b的旋轉(zhuǎn)方向而旋轉(zhuǎn)。這些電動機53a、 53b由電動機驅(qū)動部55驅(qū)動，電動機驅(qū)動部55由驅(qū)動控制部54控制驅(qū) 動。
并且，構(gòu)成了這樣的彎曲驅(qū)動器:該彎曲致動器通過利用電動機53a、 53b使滑輪52a、 52b旋轉(zhuǎn)，經(jīng)由彎曲金屬線51u、 51d、 511、 51r對彎曲 部18進行電彎曲驅(qū)動。
由于彎曲部18的彎曲量對應于經(jīng)由電動機53a、53b使滑輪52a、52b 旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)量，因而將滑輪52a、 52b的旋轉(zhuǎn)量稱為滑輪角(pulley angle)。
彎曲驅(qū)動器的驅(qū)動位置由作為驅(qū)動器位置檢測單元的例如安裝在電 動機53a、 53b的旋轉(zhuǎn)軸上的旋轉(zhuǎn)編碼器56a、 56b來檢測。旋轉(zhuǎn)編碼器 56a、 56b的檢測信號被輸入到例如電動機驅(qū)動部55以及(通過電動機驅(qū) 動部55被輸入到)驅(qū)動控制部54。
能根據(jù)旋轉(zhuǎn)編碼器56a、 56b的檢測信號檢測彎曲部18的彎曲量(彎 曲角)。驅(qū)動控制部54能根據(jù)該驅(qū)動器位置檢測單元的檢測信號，通過電動 機驅(qū)動部55控制電動機53a、 53b的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動量(相當于滑輪52a、 52b 的滑輪角)，并能使彎曲部18彎曲到進行了彎曲指示的彎曲量。
艮P，如上所述，利用設(shè)在操作部14上的作為彎曲指示操作單元的操 縱桿21來指示上下、左右的任意彎曲方向，并提供該彎曲操作量(彎曲 角)的指令。
通過進行上下、左右的彎曲方向的指定和彎曲操作量的指令，上下 方向操縱桿電動機57a和左右方向操縱桿電動機57b旋轉(zhuǎn)。該旋轉(zhuǎn)量即 彎曲操作量由旋轉(zhuǎn)編碼器58a、 58b檢測。旋轉(zhuǎn)編碼器58a、 58b的檢測 信號被輸入到驅(qū)動控制部54。
然后，驅(qū)動控制部54通過電動機驅(qū)動部55控制電動機53a、 53b的 旋轉(zhuǎn)驅(qū)動量，以達到與由旋轉(zhuǎn)編碼器58a、 58b檢測出的彎曲操作量一致 的值。
另外，上下方向操縱桿電動機57a和左右方向操縱桿電動機57b，其 旋轉(zhuǎn)驅(qū)動由輸入有旋轉(zhuǎn)編碼器58a、 58b的檢測信號的驅(qū)動控制部54來 控制。
并且，在本實施例中，該驅(qū)動控制部54與PC主體7連接，并能根 據(jù)來自PC主體7側(cè)的彎曲控制信息(或彎曲信息)進行彎曲控制。
并且，檢測插入部9的扭轉(zhuǎn)量的扭轉(zhuǎn)量檢測單元23是例如圖3所示 的結(jié)構(gòu)。
如圖3所示，扭轉(zhuǎn)量檢測單元23具有例如圓筒形狀的殼體61; 沿殼體61的中心軸配置并將插入部9保持為自由旋轉(zhuǎn)的1對軸承62、62; 以及檢測插入部9的扭轉(zhuǎn)量的傳感器63(傳感器63是圖3中的標號63a 63h的總稱)。
在殼體61內(nèi)設(shè)有供插入部9貫穿的貫通孔(貫穿孔)，在該貫通孔 內(nèi)配設(shè)有將插入部9支撐為自由旋轉(zhuǎn)的1對軸承62、 62。并且，在該殼 體61內(nèi)具有構(gòu)成傳感器63的發(fā)光二極管(簡記為LED) 63a，透鏡 63b，狹縫圓板63c，固定狹縫63d，光電二極管(簡記為PD) 63e、 63f， 比較電路63g，以及計數(shù)器63h。在殼體61內(nèi)固定有LED63a，該LED 63a沿著與殼體61的軸平行 的方向、即插入部9的軸向發(fā)出光。在該LED 63a的光路上配設(shè)有透鏡 63b，該透鏡63b聚集入射光并使其成為例如平行的光束。
通過該透鏡63b在光路上配設(shè)有狹縫圓板63c，且該狹縫圓板63c 安裝在插入部9的外周面上。
在該狹縫圓板63c的周向的端部側(cè)部分，以規(guī)定角度單位形成有多 個呈放射狀形成的狹縫。在該狹縫圓板63c的后側(cè)配設(shè)有固定狹縫63d。
在該固定狹縫63d的后側(cè)配設(shè)有l(wèi)對PD63e、 63f。另外，在固定狹 縫63d中，大致平行地設(shè)有4個狹縫，以使透射了形成在狹縫圓板63c 上的例如4個狹縫的各光分別通過。然后，透射了該4個狹縫的光由PD 63e檢測。
另外，以鄰接于該4個狹縫且與狹縫圓板63c的遮光部對置的方式 設(shè)有4個狹縫，透射了該4個狹縫的光由PD63f檢測。
PD 63e和63f的檢測信號被輸入到比較電路63g。
比較電路63g將PD 63e的檢測信號與基于PD 63f的檢測信號的閾 值進行比較。然后，例如在PD63e的檢測信號是閾值以上的情況下，比 較電路63g輸出高(H)或1的二值信號，在是閾值以下的情況下，輸出 低(L)或0的二值信號。
計數(shù)器電路63h對比較電路63g的輸出信號進行計數(shù)，計算由圖3 中的空白箭頭表示的插入部9的相對扭轉(zhuǎn)量。另外，也可以僅使用PD 63e 側(cè)的檢測信號來計算插入部9的相對扭轉(zhuǎn)量。
由該計數(shù)器電路63h計算出的相對扭轉(zhuǎn)量被輸入到PC主體7。如圖 2所示，PC主體7如后所述具有以下等CPU 71，其進行檢測暗部的圖 像處理，而且進行與暗部消失的情況對應的彎曲控制的圖像處理；例如 硬盤(簡記為HDD) 72，其存儲有該圖像處理的程序等；存儲器73，其 用作數(shù)據(jù)的臨時存儲區(qū)或工作區(qū)；接口部(簡記為IF部)74，其成為輸 入內(nèi)窺鏡圖像信號等或輸出彎曲量控制信息的接口；以及作為記錄單元 的例如環(huán)形緩存器75，其存儲能再現(xiàn)過去的插入部9的前端狀態(tài)的信息。
在HDD 72內(nèi)存儲有CPU 71進行的處理的程序等，CPU 71通過經(jīng)由HDD接口 72a讀入該程序，從而具有與上述暗部的消失對應的處理、 即圖4所示的主處理部80的功能。
并且，如圖2所示，與CPU 71等連接的主線經(jīng)由視頻處理電路76 與PC監(jiān)視器8連接，并經(jīng)由鍵盤接口 77a與鍵盤77連接。
手術(shù)者20能從該鍵盤77對CPU 71進行數(shù)據(jù)輸入和各種指示操作。 并且，針對該CPU71，能從例如設(shè)在內(nèi)窺鏡2的操作部14內(nèi)的開關(guān)78 進行這樣的指示手動啟動與暗點消失的情況對應的彎曲控制。另外， 作為該開關(guān)78，可以由廣泛用作針對處理器4等的指示開關(guān)的鏡體開關(guān) (Scope Switch)形成。并且，不限于從開關(guān)78進行該指示，還能從鍵 盤77等進行該指示。
如圖4所示，從信號處理電路38輸出的內(nèi)窺鏡圖像信號經(jīng)由構(gòu)成接 口部74的(作為圖像輸入部的)內(nèi)窺鏡圖像取得接口 74a，在作為數(shù)據(jù) 記錄單元的例如存儲器73的圖像數(shù)據(jù)存儲部73a內(nèi)存儲為進行了 A/D轉(zhuǎn) 換后的內(nèi)窺鏡圖像的圖像數(shù)據(jù)。另外，可以取代存儲器73而使用HDD 72 或未圖示的非易失性閃存等。
并且，由UPD裝置11檢測出的UPD線圈41a、 41b、 41c等的線圈 坐標位置的信息經(jīng)由線圈坐標位置取得接口 74b，在存儲器73的內(nèi)窺鏡 形狀參數(shù)存儲部73b內(nèi)存儲為內(nèi)窺鏡形狀參數(shù)，具體地說，是存儲線圈 坐標位置、線圈方向(線圈方向的信息能由多個線圈坐標位置來替代) 的數(shù)據(jù)。另外，作為內(nèi)窺鏡形狀參數(shù)，主要可分為插入部9的前端形狀 的參數(shù)和插入部9的扭曲量的參數(shù)等，因而在動作例(圖IO)中使用前 端形狀和扭曲量等來說明。
并且，對于由扭曲量檢測單元23檢測的相對扭曲量，其經(jīng)由扭曲量 取得接口部74c被存儲在存儲器73內(nèi)的例如內(nèi)窺鏡形狀參數(shù)存儲部73b 內(nèi)。
并且，該內(nèi)窺鏡2的電動機單元22的彎曲量參數(shù)從內(nèi)窺鏡2的驅(qū)動 控制部54經(jīng)由彎曲量控制接口部74d存儲在存儲器73的(第1)彎曲量 參數(shù)存儲部73c內(nèi)。
CPU 71的主處理部80在預先設(shè)定的各時刻，與各時刻同步地將上
16述的圖像數(shù)據(jù)、內(nèi)窺鏡形狀參數(shù)以及彎曲量參數(shù)存儲在存儲器73內(nèi)。
然后，主處理部80對這些圖像數(shù)據(jù)、內(nèi)窺鏡形狀參數(shù)以及彎曲量參 數(shù)進行圖5所示的處理，并依次存儲在環(huán)形緩存器75內(nèi)。圖5示出主處 理部80的功能結(jié)構(gòu)。
如圖5所示，主處理部80具有作為位置檢測單元的圖像內(nèi)目標位置 檢測部81的功能、以及估算部82和絕對扭轉(zhuǎn)量計算部83的功能，圖像 內(nèi)目標位置檢測部81根據(jù)內(nèi)窺鏡圖像中的管腔信息檢測作為位置信息的 目標位置(1)，估算部82根據(jù)線圈坐標位置(多個)計算插入部9的前 端位置和方向，絕對扭轉(zhuǎn)量計算部83根據(jù)相對扭轉(zhuǎn)量計算絕對扭轉(zhuǎn)量。
圖像內(nèi)目標位置檢測部81根據(jù)內(nèi)窺鏡圖像，將內(nèi)窺鏡圖像內(nèi)的相當 于管腔的走向的暗部的中心位置(或重心位置)檢測為位置信息。
并且，對于根據(jù)內(nèi)窺鏡圖像檢測出的暗部位置，考慮了 CCD 35的 像素尺寸、焦距等的值。然后，根據(jù)在該時刻的針對插入部9的前端位 置的暗部位置的信息將該方向檢測為插入部前端的插入方向。并且，對 于該暗部的二維位置信息，能使用例如從明暗恢復形狀(Shape From Shading)法計算出還包含該暗部的進深方向的值在內(nèi)的三維位置。然后， 該三維位置信息成為應定向和導入插入部9的前端的目標位置(1)。
另外，由圖像內(nèi)目標位置檢測部81檢測出的目標位置(1)由坐標 系轉(zhuǎn)換部81'轉(zhuǎn)換為世界坐標系的目標位置(l')。
目標位置(r)、(插入部9的)前端位置和方向、以及絕對扭轉(zhuǎn)量的 信息經(jīng)由目標位置管理部84按時刻順序(隨時間)被存儲在環(huán)形緩存器 75內(nèi)，該目標位置管理部84對用于在彎曲控制中使用的目標位置進行管 理。
如圖5所示，在該環(huán)形緩存器75內(nèi)，將目標位置(r)、前端位置、 方向以及絕對扭轉(zhuǎn)量的各信息按時刻順序相關(guān)聯(lián)地存儲。
在圖5中，將在時刻tn檢測出(計算出)的目標位置(r)、前端位 置、方向以及絕對扭轉(zhuǎn)量的各信息分別設(shè)定為目標位置(tn)、前端位置、 方向(tn)以及絕對扭轉(zhuǎn)量(tn)后，則這些信息被存儲在存儲時刻tn 的信息的存儲單元內(nèi)。同樣，該時刻tn的前一個時刻tn—l的信息被存儲在與存儲時刻tn的信息的存儲單元鄰接的存儲時刻tn—l的信息的存儲單元內(nèi)。時刻tn_2等也同樣被存儲。另外，在從環(huán)形緩存器75讀出了目標位置(r)的情況下，將該1個目標位置記載為目標位置(2)。并且，由于環(huán)形緩存器75由例如m個存儲單元形成，因而，例如在時刻tl時所存儲的例如目標位置(tl)的信息利用時刻tm+l的目標位置(tm+l)的信息來更新。其他信息也相同。
并且，插入部9的前端位置、方向和絕對扭轉(zhuǎn)量被輸入到(輸出插入方向的信息的方向計算單元，更具體地說)作為彎曲信息計算單元的彎曲量參數(shù)計算部85。并且，目標位置(r)和從環(huán)形緩存器75讀出的目標位置(2)經(jīng)由目標位置切換部86被輸入到該彎曲量參數(shù)計算部85。彎曲量參數(shù)計算部85使用經(jīng)由目標位置切換部86輸入的目標位置來計算彎曲量參數(shù)，并將彎曲量參數(shù)輸出到圖4的存儲器73的(第2)彎曲量參數(shù)存儲部74d。
在該情況下，彎曲量參數(shù)計算部85使用由扭轉(zhuǎn)量計算部83計算出的絕對扭轉(zhuǎn)量來消除在從當前時刻至追溯到過去的時刻所扭轉(zhuǎn)的情況下的影響，進行精度良好的包含彎曲方向在內(nèi)的彎曲量計算。
并且，彎曲量參數(shù)計算部85通過參照由估算部82估算出的插入部9的前端位置和方向的信息，從而進行精度高的彎曲量計算。
并且，如圖5所示，主處理部80還進行這樣的判定處理圖像內(nèi)目標位置檢測部81是否按照所設(shè)定的條件、即存在暗部的條件，根據(jù)內(nèi)窺鏡圖像來檢測目標位置。
具體地說，主處理部80具有根據(jù)內(nèi)窺鏡圖像判定有無暗部的暗部判定部87的功能，作為判定有無該暗部的具體處理，例如進行色調(diào)判定、邊緣判定(或梯度判定)。
暗部判定部87在從色調(diào)判定來判定有無暗部的情況下，計算與內(nèi)窺鏡圖像對應的RGB信號整體的色調(diào)平均值。并且，在處于該所述色調(diào)平均值超過閾值的紅色色調(diào)的情況下，判定為無暗部，其中，所述閾值判定沒有暗部的狀態(tài)。
18或者可以使用根據(jù)RGB信號計算出的XYZ色度坐標、R/G值等來判定。
圖6 (A)示出在插入部9被插入到大腸內(nèi)的狀態(tài)下，檢測出暗部的插入狀態(tài)的例子。在該插入狀態(tài)的情況下獲得的內(nèi)窺鏡圖像如圖6 (B)所示，檢測出暗部。
與此相對，圖7 (A)示出未檢測出暗部的插入狀態(tài)的例子，在該插入狀態(tài)的情況下的內(nèi)窺鏡圖像如圖7 (B)所示，未檢測出暗部。在該插入狀態(tài)的情況下，由于內(nèi)窺鏡圖像整體成為紅色色調(diào)，因而能根據(jù)色調(diào)平均值來判定該插入狀態(tài)。另外，如圖7 (B)所示，由于內(nèi)窺鏡圖像整體成為紅色色調(diào)，因而稱作紅玉狀態(tài)的圖像。
并且，在判定有無暗部的情況下，可以取代使用內(nèi)窺鏡圖像整體的色調(diào)平均值，而利用例如公知的索貝爾(Sobel)濾波器計算內(nèi)窺鏡圖像的邊緣或梯度來進行判定。該索貝爾濾波器是檢測邊緣的濾波器，可以構(gòu)成為根據(jù)內(nèi)窺鏡圖像整體中的、應用了索貝爾濾波器的情況下的梯度值的合計值，判定有無暗部。
在暗部消失的情況下，由于針對管腔內(nèi)的粘膜表面，在使內(nèi)窺鏡前端近于垂直的狀態(tài)下進行接近圖像的攝像，因而(與暗部不消失的情況相比較)，梯度值的合計值減小。因此，通過對梯度值的合計值是否小于某閾值進行比較，能進行有無暗部的判定。
暗部判定部87在判定為有暗部的情況下，如圖5所示，處于目標位置(r)的信息被輸入到彎曲量參數(shù)計算部85的狀態(tài)，然而，在判定為無暗部的情況下，進行目標位置切換部86的切換，來自環(huán)形緩存器75側(cè)的、與從當前時刻追溯到過去的時刻對應的目標位置(2)的信息經(jīng)由目標位置管理部84被輸入到彎曲量參數(shù)計算部85。
另外，在該情況下，如后述圖10中的處理那樣，目標位置管理部84還進行這樣的判定處理在時間上倒退而從環(huán)形緩存器75讀出的目標位置(2)的信息作為在彎曲控制中使用的目標位置是否妥當。然后，控制(來自環(huán)形緩存器75的目標位置(2)的選擇)為，使得作為目標位置妥當?shù)男畔⒈惠斎氲綇澢繀?shù)計算部85。將如上所述在基于暗部判定部87的圖像處理中存在暗部的情況，用作根據(jù)圖像內(nèi)的暗部來檢測位置信息的動作的條件。
然后，如上所述，如暗部消失的情況那樣，在判定為是不滿足條件的圖像的情況下，在該圖像中不進行暗部的位置信息檢測，而利用存在暗部的過去信息。由此，能確保位置信息的檢測精度。
并且，當通過手術(shù)者20對例如開關(guān)78的操作而進行了與暗部消失相當?shù)氖謩又甘緯r，上述主處理部80經(jīng)由目標位置管理部84從環(huán)形緩存器75讀出從當前時刻追溯的過去的目標位置(2)的信息。
然后，主處理部80計算使當前的插入部9的前端以指向過去的目標位置(2)的方向的方式進行彎曲的彎曲量參數(shù)(滑輪角)。
這樣，主處理部80的彎曲量參數(shù)計算部85進行世界坐標系中的目標位置(r)的檢測處理，計算使前端部10指向該目標位置(r)的彎曲量參數(shù)。然后，將彎曲量參數(shù)存儲在圖4的存儲器73的彎曲量參數(shù)存儲部74d內(nèi)。
該彎曲量參數(shù)是滑輪52a、 51b相對于電動機單元22的電動機53a、53b的旋轉(zhuǎn)量而言的旋轉(zhuǎn)量即滑輪角，也就是僅使滑輪52a、 51b旋轉(zhuǎn)目標旋轉(zhuǎn)量的目標滑輪角。
該目標滑輪角例如可以使用從中立狀態(tài)(不彎曲的狀態(tài))彎曲到目標滑輪角的絕對角來檢測，也可以使用從當前時刻的滑輪角相對地彎曲到目標滑輪角的相對角來檢測。
并且，存儲在該存儲器73內(nèi)的彎曲量參數(shù)作為彎曲控制信息，經(jīng)由彎曲量控制接口 74d被送到內(nèi)窺鏡2的驅(qū)動控制部54。然后，用于彎曲控制。
驅(qū)動控制部54使電動機單元22的電動機53a、 53b旋轉(zhuǎn)，使滑輪角處于目標滑輪角的狀態(tài)。
并且，該彎曲量參數(shù)例如經(jīng)由視頻處理電路76被輸出到PC監(jiān)視器8，在該PC監(jiān)視器8的顯示畫面上顯示彎曲方向和彎曲量。圖8 (A)示出該情況的顯示例。
圖8 (A)的顯示例是在彎曲部18的上下、左右的彎曲方向(簡記
20為U、 D、 L、 R)的顯示畫面上，例如用箭頭來顯示例如使操縱桿21彎曲成處于上述目標滑輪角的狀態(tài)的彎曲方向和該彎曲量的大小。這里，用箭頭的長度來表示彎曲量的大小，然而也可以用數(shù)值來表示彎曲量。
在本實施例中，由于具有電動機單元22，因而說明了也驅(qū)動操縱桿21的例子，然而在不具有電動機單元22的手動彎曲的情況下(后述)，可以將應操作用于進行手動彎曲的彎曲操作旋鈕的彎曲操作方向及其彎曲操作量顯示在作為顯示單元的PC監(jiān)視器8上。
另外，不限于在PC監(jiān)視器8的顯示畫面上顯示彎曲方向和彎曲量的彎曲信息的例子，可以將彎曲量參數(shù)輸出到例如處理器4，并顯示在內(nèi)窺鏡監(jiān)視器5上。圖8(B)示出該情況的顯示例。在圖8(B)的顯示例中，例如在內(nèi)窺鏡圖像中顯示彎曲方向和彎曲量。另外，可以僅顯示彎曲方向。并且，可以在內(nèi)窺鏡圖像的外側(cè)顯示彎曲方向等。
如上所述，驅(qū)動控制部54根據(jù)經(jīng)由彎曲量控制接口 74d發(fā)送的彎曲量參數(shù)，驅(qū)動電動機53a、 53b旋轉(zhuǎn)以實現(xiàn)該驅(qū)動控制，并驅(qū)動滑輪52a、52b至目標滑輪角。
由此，彎曲部18彎曲，插入部9的前端例如圖9所示那樣被彎曲控制成由主處理部80估算出的插入部9的前端方向Da與計算出的暗部(與管腔走向?qū)哪繕宋恢?的方向Db—致。在圖9的情況下，被彎曲控制成使雙方的角e為0。
換句話說，本實施例檢測這樣的兩個方向Da、 Db，并進行作為電動式彎曲驅(qū)動機構(gòu)的電動機單元22的彎曲控制，以使前端的方向Da與暗部的方向Db —致。
由于這樣進行彎曲控制以使得插入部9的前端朝向暗部的方向Db，因而手術(shù)者20通過進行例如壓入插入部9的操作，能夠?qū)⒉迦氩?順利地插入到體腔內(nèi)的深部側(cè)。
并且，如上所述，該主處理部80還能根據(jù)手術(shù)者20的手動指示，進行彎曲方向的控制處理。
在該情況下，根據(jù)手術(shù)者的手動指示，如圖5所示切換目標位置切換部86。即，與根據(jù)通過圖像處理判定為無暗部的信號來切換目標位置
21切換部86 —樣，還能根據(jù)通過手動指示而指示為無暗部的指示信號來切 換目標位置切換部86。
這樣，本實施例除了能通過圖像處理來判定有無暗部以進行彎曲控 制以外，根據(jù)手術(shù)者20的手動指示，在暗部消失的情況下，也能進行彎 曲控制以使彎曲部18指向管腔的走向。
下面，參照圖10來說明本實施例的主處理部80的處理內(nèi)容。圖10 用根據(jù)圖像處理結(jié)果自動進行彎曲控制的情況加以說明。
當動作開始時，進行步驟S1的初始設(shè)定的處理。通過該初始設(shè)定的 處理，主處理部80進行環(huán)形緩存器75的存儲內(nèi)容的清除、以及向環(huán)形 緩存器75存儲的時間間隔的設(shè)定等處理。
在下一步驟S2中，主處理部80取得由UPD線圈裝置11檢測的UPD 線圈41a、 41b、 41c等的線圈坐標位置信息。然后，在步驟S3中，主處 理部80中的圖5的估算部82根據(jù)該UPD線圈41a、 41b、 41c等的線圈 坐標位置信息來計算當前的插入部9的前端位置和方向。將該情況下的 前端位置和方向的前端形狀信息(姿勢信息)也記載為前端形狀信息(1 )。
在下一步驟S4中，主處理部80取得相對扭轉(zhuǎn)量。然后，在下一步 驟S5中，主處理部80的絕對扭轉(zhuǎn)量計算部83計算例如將初始值的相對 扭轉(zhuǎn)量設(shè)定為0的情況下的當前的絕對扭轉(zhuǎn)量。
根據(jù)該絕對扭轉(zhuǎn)量，計算校正了所述前端位置和方向的前端形狀信 息(1)后的前端位置和方向。將該情況的前端形狀信息設(shè)定為前端形狀 信息(2)(即使在該時刻前進行扭轉(zhuǎn)操作，該前端形狀信息(2)也是不 受該扭轉(zhuǎn)影響的絕對的前端位置和方向信息。)。
在下一步驟S6中，主處理部80取得內(nèi)窺鏡圖像的圖像數(shù)據(jù)。然后， 在步驟S7中，主處理部80的圖像內(nèi)目標位置檢測部81檢測管腔暗部， 并檢測用于使插入部9的前端(通過彎曲部18的彎曲)指向該暗部方向 的目標位置(1)。
在下一步驟S8中，主處理部80的坐標系轉(zhuǎn)換部81 '將該目標位置(1) 轉(zhuǎn)換為在計算出UPD線圈41a、 41b、 41c等的線圈坐標位置的情況下的 世界坐標系的三維位置。然后，在下一步驟S9中，主處理部80將該世界坐標系的目標位置 (r)和前端形狀信息(1)存儲在環(huán)形緩存器75內(nèi)。圖5示出存儲在環(huán) 形緩存器75內(nèi)的這些信息。另外，在將該時刻設(shè)定為tn時，前端形狀信 息(l)在圖5的例子中相當于前端位置、方向(tn)以及絕對扭轉(zhuǎn)量(tn)。
在下一步驟S10中，主處理部80判定目標位置(r)的妥當性。在 該情況下，主處理部80的暗部判定部87根據(jù)內(nèi)窺鏡圖像的色調(diào)等來判 定有無暗部。
在該情況下，在有暗部的情況下，判定為目標位置(r)滿足規(guī)定精 度，即妥當(ok)，在判定為無暗部的情況下，判定為目標位置(r)不 妥當(NG)。然后，在判定為目標位置(r)妥當?shù)那闆r下，移到下一步
驟Sll。
在該步驟sii中，主處理部80決定例如基于當前的目標位置(r)
和前端形狀信息(1)的彎曲方向。并且，在步驟S12中，主處理部80 根據(jù)前端形狀信息(2)(即，將初始值設(shè)定為0的情況下的當前的絕對 扭轉(zhuǎn)量)決定滑輪角。另外，可以將步驟Sll和步驟S12合并而在1個
處理中進行。
在下一步驟S13中，主處理部80將所決定的該滑輪角更新為目標滑 輪角。
并且，在步驟S14中進行該目標滑輪角的信息或者圖8所示的彎曲 方向等的顯示。
之后，回到步驟S2，針對在下一當前時刻所取得的線圈坐標位置、 扭轉(zhuǎn)量、圖像數(shù)據(jù)重復相同處理。
另一方面，在步驟sio中判定為目標位置(r)不妥當?shù)那闆r下，
移到步驟S15。在該步驟S15中，主處理部80從環(huán)形緩存器75取得目標 位置(2)和前端形狀信息(2)。
在下一步驟S16中，針對從環(huán)形緩存器75所取得的目標位置(2) 和前端形狀信息(2)，由目標位置管理部84進行該目標位置(2)的信 息的妥當性判定。即，判定目標位置(2)是否適當?shù)匕挡?、且是?滿足能作為目標位置用于彎曲控制的精度和條件。在由目標位置管理部84判定為不能用作目標位置的情況下，從環(huán)形 緩存器75取得比在前一時刻所讀出的(離當前時刻最近的過去時刻的) 信息更提前的時刻的信息。然后，同樣由目標位置管理部84進行目標位 置(2)的信息的妥當性判定。
在判定為能用作目標位置的情況下，在步驟S17中，進行將該目標 位置(2)作為目標位置的重新設(shè)定。在該重新設(shè)定后，移到步驟Sll。 然后，根據(jù)該目標位置進行彎曲控制。
另外，在通過手動指示使主處理部80動作的情況下，圖10中的步 驟S10的目標位置(l')的妥當性判斷則成為手術(shù)者20的手動指示。然 后，當未進行手動指示時，進到步驟Sll，反之，當進行了暗部消失的手 動指示時，移到步驟S15。圖U和圖12示出在通過手動指示而進行了動 作的情況下的動作說明圖。
圖11示出環(huán)形緩存器75中的在時刻tn、 tn—l、 tn—2、 to—3由絕 對扭轉(zhuǎn)量計算部83計算出的絕對扭轉(zhuǎn)量和圖像內(nèi)目標位置的概略。
并且，圖12示出圖11所示的由絕對扭轉(zhuǎn)量計算部83計算出的絕對 扭轉(zhuǎn)量和內(nèi)窺鏡形狀以及目標位置的概略。在時刻tn—3，在內(nèi)窺鏡圖像 的中央附近檢測圖像內(nèi)目標位置。
之后，當為了將插入部9的前端側(cè)插入到管腔內(nèi)的深部側(cè)而進行了 僅壓入插入部9的后端側(cè)的操作時，在隨后的時刻tn—2、 tn—l，圖像內(nèi) 目標位置從內(nèi)窺鏡圖像的中央附近變化到端部。
然后，當進一步進行了將插入部9壓入到管腔內(nèi)的深部側(cè)的操作時， 在時刻to，圖像內(nèi)目標位置消失。在處于該狀態(tài)的情況下，當手術(shù)者20 操作開關(guān)78等來對主處理部80進行了暗部消失的手動指示時，主處理 部80從環(huán)形緩存器75讀出時刻tn—l或to—2等的目標位置等信息，并 計算使彎曲部18彎曲的彎曲方向等。
并且，可以經(jīng)由彎曲控制部54進行彎曲控制，也可以在PC監(jiān)視器 8上顯示彎曲方向等，并由手術(shù)者20使操縱桿21朝所顯示的彎曲方向彎 曲。
這樣，在手動指示的動作模式的情況下也能檢測并存儲在過去時刻
24的插入部9的絕對扭轉(zhuǎn)量，因而在插入部9中途扭轉(zhuǎn)的情況下，也能精
度良好地回到檢測出暗部的圖像狀態(tài)。
這樣，根據(jù)本實施例，在將插入部9插入到大腸內(nèi)等體腔內(nèi)的情況 下，根據(jù)由設(shè)在插入部9的前端的攝像單元獲得的內(nèi)窺鏡圖像來檢測暗 部，對彎曲部18進行彎曲控制以使插入部9的前端指向檢測出該暗部的 方向。因此，能夠?qū)⒉迦氩?順利地插入到體腔內(nèi)的深部側(cè)。并且，手 術(shù)者20能順利地進行內(nèi)窺鏡檢查。
并且，根據(jù)作為本實施例涉及的圖像處理裝置的PC主體7，通過使 該PC主體7與內(nèi)窺鏡裝置6連接來取入內(nèi)窺鏡圖像等，能夠根據(jù)針對內(nèi) 窺鏡圖像的暗部檢測的圖像處理，進行將插入部9的前端插入到體腔內(nèi) 的深部側(cè)的方向等的檢測和彎曲控制。
另外，該PC主體7在以下的第1 第4變形例中具有大致相同的效果。
(第l變形例)
下面說明實施例1的第1變形例。圖13示出第1變形例的內(nèi)窺鏡系 統(tǒng)1B的結(jié)構(gòu)。
該第1變形例是在實施例1中不具有電動機單元22的內(nèi)窺鏡系統(tǒng) 1B。因此，第1變形例涉及的內(nèi)窺鏡2B在圖1的內(nèi)窺鏡2中，在操作部 14內(nèi)設(shè)有與圖2所示的滑輪52a、 52b的旋轉(zhuǎn)軸連接的彎曲操作旋鈕21B (該部分的結(jié)構(gòu)在后述的圖14中更具體地示出)。并且，手術(shù)者20通過 對該彎曲操作旋鈕21B進行轉(zhuǎn)動操作，能夠使彎曲部18朝上下、左右的 任意方向彎曲。
在該第l變形例中，由于不具有電動機單元22,因而不進行在實施 例1中用于對電動機單元22進行電驅(qū)動控制的處理。然后，在該第1變 形例中，PC主體7、即主處理部80的彎曲控制信息不被輸出到采用手動 彎曲的內(nèi)窺鏡2B。該彎曲控制信息被輸出到PC監(jiān)視器8或者(根據(jù)需 要，經(jīng)由信號處理電路38被輸出到)內(nèi)窺鏡監(jiān)視器5。
然后，在PC監(jiān)視器8或內(nèi)窺鏡監(jiān)視器5上顯示應使彎曲操作旋鈕 21B彎曲的方向和彎曲量等(可以僅顯示彎曲方向)。作為該情況的顯示例，與所述圖8的顯示一樣地顯示。不過，本變形例顯示應使彎曲操作 旋鈕21B彎曲的方向和彎曲量。
在本變形例中，由于根據(jù)內(nèi)窺鏡圖像檢測暗部，并顯示應使彎曲操 作旋鈕21B彎曲的方向和彎曲量，因而手術(shù)者20通過按照所顯示的那樣 使彎曲操作旋鈕21B彎曲，能夠?qū)⒉迦氩?順利地插入(導入)到體腔 內(nèi)的深部側(cè)。
并且，本變形例也能廣泛地應用于不具有電動機單元22的內(nèi)窺鏡2B。
(第2變形例)
下面說明實施例1的第2變形例。圖14示出第2變形例的內(nèi)窺鏡系 統(tǒng)1C的結(jié)構(gòu)。
該第2變形例是在第1變形例的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)1B中進一步不具有UPD 裝置11的結(jié)構(gòu)。并且，第2變形例涉及的內(nèi)窺鏡2C是在第1變形例涉 及的內(nèi)窺鏡2B中進一步在插入部9內(nèi)不設(shè)有UPD線圈41a、41b、41c、...
的結(jié)構(gòu)。
并且，PC主體7是與第1變形例相同的結(jié)構(gòu)。另外，在圖14的情 況下，PC主體7將彎曲控制信息輸出到PC監(jiān)視器8，同時還輸出到內(nèi) 窺鏡裝置6的信號處理電路38，在PC監(jiān)視器8和內(nèi)窺鏡監(jiān)視器5的任 一方中都能顯示彎曲控制信息。另外，與第1變形例的情況一樣，該情 況下的彎曲控制信息能按照例如圖8所示那樣進行顯示。
并且，在本變形例的情況下，不進行UPD線圈41a、 41b、 41c等的 線圈坐標位置的檢測。因此，PC主體7的主處理部80C具有例如圖15 所示的處理功能。
圖15所示的處理功能是在圖5的處理功能中不具有估算部82的功 能和坐標系轉(zhuǎn)換部81'的功能。并且，如上所述，彎曲控制信息以及在圖 15中由彎曲量參數(shù)計算部85計算出的彎曲量參數(shù)被輸出到PC監(jiān)視器8 和信號處理電路38。
并且，圖16示出該變形例的情況下的主處理部80C的處理步驟。圖 16所示的處理步驟是省略了圖10中的處理步驟中的一部分處理后的處理。具體地說，不進行圖10中的上述的UPD線圈41a、 41b、 41c等的 線圈坐標位置的檢測。并且，也不進行向世界坐標系的轉(zhuǎn)換處理。因此， 參照圖10的處理來說明圖16的處理內(nèi)容。
在與圖10 —樣地進行最初的步驟Sl的初始設(shè)定的處理后，不進行 圖10的步驟S2、 S3的處理就進行步驟S4的相對扭轉(zhuǎn)量的取得處理。然 后，從步驟S5的絕對扭轉(zhuǎn)量的計算到步驟S7的管腔暗部的檢測與圖10 一樣地進行。
在步驟S7后不進行圖10的步驟S8的向世界坐標系的轉(zhuǎn)換處理，而 進行步驟S9'的目標位置(1)和前端形狀信息(2)向環(huán)形緩存器的存儲。 在該情況下，不成為圖10中的目標位置(r)而成為目標位置(1)。
在下一步驟S10'中，進行該目標位置(1)的妥當性判定。然后，在 該目標位置(1)的妥當性判定是妥當(OK)的情況下，在步驟S11'中， 繼該目標位置(1)之后還進行扭轉(zhuǎn)量校正(換句話說使用前端形狀信息 (2))來進行滑輪角的決定。
然后，在步驟S13中將該滑輪角更新為目標滑輪角，并進行步驟S14 的彎曲方向的顯示，之后回到步驟S4。另外，該情況下的滑輪角和目標 滑輪角由于對應于彎曲操作旋鈕的彎曲量和彎曲方向，因而可以變更為 彎曲操作旋鈕的彎曲量和彎曲方向。
另一方面，在步驟S10'中，目標位置(1)的妥當性判定是不妥(NG) 的情況下，移到步驟S15。自步驟S15的從環(huán)形緩存器中取得信息的處理 到步驟S17的重新設(shè)定目標位置的處理與圖IO的情況相同，省略其說明。
本變形例還能應用于不具有UPD線圈41a、 41b、 41c等的內(nèi)窺鏡2C 的情況，在暗部消失的情況下，使用過去的暗部存在的信息，在該暗部 存在的方向上顯示要彎曲控制的信息。因此，手術(shù)者20按照彎曲控制的 信息來彎曲操作，從而能夠?qū)⒉迦氩?順利地插入到體腔內(nèi)的深部側(cè)。
并且，本變形例即使在使用如上所述不具有UPD線圈41a、 41b、 41c 等的內(nèi)窺鏡2C的內(nèi)窺鏡裝置的情況下，也能通過設(shè)置PC主體7的處理 單元來實現(xiàn)。并且，由于也不需要UPD裝置11，因而能以低成本實現(xiàn)順 利地進行插入的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)1C。
27(第3變形例)
下面參照圖17來說明實施例1的第3變形例。圖17所示的第3變 形例的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)1D是在第1變形例的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)1B中進一步不具有 扭轉(zhuǎn)量檢測單元23的結(jié)構(gòu)。
在該情況下，使用示出第1變形例的圖13中使用的內(nèi)窺鏡2B。不 過，在本變形例中，是不使用扭轉(zhuǎn)量檢測單元23的結(jié)構(gòu)。因此，本變形 例不進行例如實施例1中的扭轉(zhuǎn)量檢測單元23的相對扭轉(zhuǎn)量檢測。本變 形例的處理如圖18所示。
圖18所示的處理基本上為省略了圖10的處理的一部分后的處理， 因而參照圖10的處理來說明。
如圖18所示，從最初的步驟Sl到步驟S3為與圖10的情況相同的 處理。在步驟S3后，省略圖10的步驟S4和S5而進行步驟S6的取得圖 像數(shù)據(jù)的處理。即，不進行扭轉(zhuǎn)量檢測單元23的步驟S4的相對扭轉(zhuǎn)量 計算、以及針對該相對扭轉(zhuǎn)量計算絕對扭轉(zhuǎn)量的步驟S5的處理。
在上述步驟S6后，與圖10 —樣地進行步驟S7和步驟S8的處理。
然后，在下一步驟S9'中，進行目標位置(r)和前端形狀信息(1) 向環(huán)形緩存器存儲的處理。在該情況下，取代圖10中的前端形狀信息(2) 而使用前端形狀信息(1)。
然后，與圖io的情況一樣，在下一步驟sio中判定目標位置(r)
的妥當性。然后，在妥當?shù)那闆r下，與圖lO—樣進行步驟Sll。在下一 步驟S12'中，根據(jù)步驟Sll的結(jié)果決定滑輪角，并在步驟S13中進行目 標滑輪角的更新。然后，在下一步驟S14的顯示彎曲方向的處理后，回 到步驟S2。
并且，與圖io—樣地進行針對步驟sio中目標位置(r)不妥當?shù)?br> 情況的步驟S15以后的處理。
根據(jù)本變形例，即使在暗部消失的情況下，也讀出在該消失發(fā)生前、 即存在暗部的狀態(tài)的內(nèi)窺鏡圖像和前端位置、方向的信息，檢測使彎曲
部18彎曲到與暗部的方向?qū)哪繕宋恢玫姆较?，并顯示該信息。
因此，在本變形例的情況下，即使在暗部容易消失的狀態(tài)下，手術(shù)者20也能進行順利的插入操作。 (第4變形例)
下面參照圖19來說明實施例1的第4變形例。圖19所示的第4變 形例的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)1E是在第3變形例的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)1D中進一步使用不 具有UPD線圈41a、 41b、 41c、…的內(nèi)窺鏡2D的結(jié)構(gòu)。
并且，由于是不具有UPD線圈41a、 41b、 41c等的內(nèi)窺鏡2D，因 而是也不具有UPD裝置11的結(jié)構(gòu)。
并且，參照圖14的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)1C來說明，在該內(nèi)窺鏡系統(tǒng)1C中， 與不設(shè)有扭轉(zhuǎn)量檢測單元23的結(jié)構(gòu)相同。
本變形例的處理在前述的圖18的處理內(nèi)容中，與除了步驟S2、 S3、 S8以外的處理大致相同。并且，在圖18的處理中，取代目標位置(r) 而使用目標位置(1)。其他為與圖18相同的處理。
在本變形例中，在暗部消失的情況下，顯示這樣的信息，即進行 彎曲控制使得彎曲部18朝根據(jù)該消失前的內(nèi)窺鏡圖像檢測出的暗部方向 彎曲的信息。
因此，在本變形例的情況下，即使在暗部容易消失的狀態(tài)下，手術(shù) 者20也能進行順利的插入操作。
另外，在上述的實施例l及其變形例中，通過這樣的例子作了說明 通過具有作為圖像處理裝置的功能的PC主體7，顯示使彎曲部18彎曲 成根據(jù)內(nèi)窺鏡圖像(的管腔信息)使插入部9的前端指向管腔或體腔的 走向的彎曲控制信息。
該情況下的信息也能改讀為使插入部9的前端朝管腔或體腔的走向 插入(或移動)的方向的信息。通過這樣改讀，即使在不具有彎曲部18 的情況下(例如在實施例2中說明的膠囊型醫(yī)療裝置主體的情況下)，也 能將該信息用作朝走向插入或移動的信息。并且，在該情況下，PC主體 7具有變更插入部前端方向的插入部前端的方向變更單元的功能。
并且，作為膠囊型醫(yī)療裝置主體，在具有攝像單元的膠囊型內(nèi)窺鏡 的情況下，通過將膠囊形狀的插入體中的設(shè)置有攝像單元的一側(cè)的端部 視為插入部前端，能夠應用上述的實施例l及其變形例。在上述的實施例1及其變形例中，對插入到體腔內(nèi)、并將攝像單元
內(nèi)置于插入部9前端的內(nèi)窺鏡2等的情況下的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)1等攝像系統(tǒng) 作了說明。在以下的實施例2中，對具有在插入到體腔內(nèi)的插入體中內(nèi) 置了攝像單元的膠囊型醫(yī)療裝置主體的膠囊型醫(yī)療系統(tǒng)的情況進行說 明。
實施例2
圖20至圖29涉及本發(fā)明的實施例2，圖20示出本發(fā)明的實施例2 中的主要部分的結(jié)構(gòu)，圖21是實施例2的作為攝像系統(tǒng)的膠囊型醫(yī)療系 統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)圖，圖22是圖21的膠囊型醫(yī)療系統(tǒng)的更詳細的框圖，圖 23是膠囊主體的側(cè)面說明圖，圖24是示出所施加的旋轉(zhuǎn)磁場和由該旋轉(zhuǎn) 磁場引起的膠囊主體的動作的概念圖。
并且，圖25是示出對圖24的旋轉(zhuǎn)磁場施加的振動磁場(力偶產(chǎn)生 用磁場)和由該振動磁場(力偶產(chǎn)生用磁場)引起的膠囊主體的動作的 概念圖，圖26示出隨時間記錄在記錄單元內(nèi)的特定位置信息等，圖27 示出由膠囊主體的攝像單元取得的圖像例，圖28示出與圖27中的各圖 像對應的膠囊主體和管腔狀態(tài)，圖29示出實施例2的動作內(nèi)容。
圖20示出本發(fā)明的實施例2的膠囊型醫(yī)療系統(tǒng)91的主要部分的結(jié) 構(gòu)。如圖20所示，本發(fā)明的實施例2的膠囊型醫(yī)療系統(tǒng)91具有膠囊 型醫(yī)療裝置主體93 (以下簡記為膠囊主體)，其作為插入到患者92的體 腔內(nèi)并對體腔內(nèi)進行拍攝的膠囊型內(nèi)窺鏡發(fā)揮功能；以及感應磁場產(chǎn)生 裝置94，其配置在患者92的周圍即體外，對膠囊主體93施加作為感應 磁場的旋轉(zhuǎn)磁場，從體外感應該膠囊主體93的位置及其縱軸的方向。另 外，如后所述，由于在膠囊主體93內(nèi)在規(guī)定方向上設(shè)有攝像單元，因而 通過從體外控制膠囊主體93的位置和方向，能夠控制攝像單元的位置和 方向。g卩，通過該控制，能夠控制攝像單元的攝像方向或觀察方向。
并且，該膠囊型醫(yī)療系統(tǒng)91具有圖像取得和控制裝置95，該圖像 取得和控制裝置95配置在患者92的體外，與膠囊主體93進行無線通信， 取得由膠囊主體93拍攝的圖像，并通過對所取得的圖像進行圖像處理， 控制感應磁場產(chǎn)生裝置94所感應的旋轉(zhuǎn)磁場。感應磁場產(chǎn)生裝置94具有磁場產(chǎn)生部104，其產(chǎn)生對躺在檢查床
96上的患者92內(nèi)的膠囊主體93施加的旋轉(zhuǎn)磁場；信號產(chǎn)生電路105， 其產(chǎn)生用于使該磁場產(chǎn)生部104產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場的交流信號；以及磁場控 制電路106，其通過控制該信號產(chǎn)生電路105的交流信號來控制由磁場產(chǎn) 生部104產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場。
并且，該膠囊型醫(yī)療系統(tǒng)91具有作為磁場檢測部的位置和方向檢測 裝置98，該位置和方向檢測裝置98產(chǎn)生用于使內(nèi)置于膠囊主體93內(nèi)的 后述的諧振電路140產(chǎn)生感應電動勢的交流磁場，并檢測由于該交流磁 場而產(chǎn)生了感應電動勢的諧振電路140所產(chǎn)生的磁場，以檢測膠囊主體 93的位置及其長度方向上的方向(朝向)。
由該位置和方向檢測裝置98檢測出的檢測信號被輸入到圖像取得 和控制裝置95內(nèi)的主處理部102的位置和方向計算部102a。該位置和方 向計算部102a根據(jù)檢測信號計算(估算)膠囊主體93的位置及其方向。
計算出的膠囊主體93的位置及其方向的信息被輸出到感應磁場決 定電路103，該感應磁場決定電路103決定磁場控制電路106的磁場控制 動作、即由磁場產(chǎn)生部104產(chǎn)生的感應磁場(更具體地說旋轉(zhuǎn)磁場)。另 外，可以使位置和方向檢測裝置98與位置和方向計算部102a —體化。 并且，計算出的膠囊主體93的位置及其方向的信息顯示在圖21等所示 的顯示裝置107上。
并且，可以使磁場控制電路106和感應磁場決定電路103 —體化而 成為例如感應磁場控制電路。然后，可以使用一體化后的感應磁場控制 電路來進行以下說明的一個電路的處理。
圖像取得和控制裝置95使用例如安裝在檢查床96等上的天線100 來接收從膠囊主體93無線發(fā)送的包含圖像信號在內(nèi)的調(diào)制信號。利用天 線100接收到的信號被輸入到無線電路部125內(nèi)的圖像取得電路125a， 圖像取得電路125a進行解調(diào)來生成圖像信號(圖像數(shù)據(jù))。
該圖像數(shù)據(jù)被輸入到例如由PC構(gòu)成的主處理部102的作為位置檢測 單元或管腔信息檢測單元的圖像內(nèi)特定位置檢測部102b。圖像內(nèi)特定位 置檢測部102b根據(jù)該圖像數(shù)據(jù)檢測出圖像內(nèi)特定位置，即圖像內(nèi)的管腔信息，亦即管腔暗部的位置。由于圖像內(nèi)的管腔暗部的位置相當于管腔的走向，因而檢測出該暗部的位置的方向被視為應感應膠囊主體93的移動方向。因此，該圖像內(nèi) 特定位置檢測部102b也稱為估算移動方向的估算單元。該管腔暗部的位置信息被輸出到?jīng)Q定磁場控制電路106的磁場控制 動作的感應磁場決定電路103。該感應磁場決定電路103根據(jù)輸入到該感 應磁場決定電路103的信息，決定經(jīng)由磁場控制電路106由信號產(chǎn)生電 路105產(chǎn)生的交流信號的大小、頻率等。由此，還決定由磁場產(chǎn)生部104 產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場。另外，除了來自該圖20所示的主處理部102的信息經(jīng)由感應磁場決 定電路103被輸入到該磁場控制電路106以外，產(chǎn)生例如與在手術(shù)者等 操作者進行了手動指示的情況下的指示信號對應的磁場的信號也被輸入 到該磁場控制電路106。并且，由圖像內(nèi)特定位置檢測部102b檢測出的管腔暗部的位置信息 經(jīng)由特定位置信息管理部102c被存儲在作為記錄單元的特定位置信息存 儲部128a內(nèi)。另外，特定位置信息存儲部128a被設(shè)定在后述的例如存 儲部128內(nèi)，然而不限于此。特定位置信息管理部102c具有這樣的判定單元的功能該判定單元 監(jiān)視或判定圖像內(nèi)特定位置檢測部102b對管腔暗部的檢測動作。例如， 作為針對由圖像內(nèi)特定位置檢測部102b檢測管腔暗部位置的動作所設(shè)定 的條件，取得例如有無管腔暗部的信息。在存在管腔暗部且檢測出其位置的情況下，特定位置信息管理部 102c將該位置信息按其時刻順序存儲在特定位置信息存儲部128a內(nèi)。另一方面，在不存在管腔暗部的情況下，特定位置信息管理部102c 停止從圖像內(nèi)特定位置檢測部102b向感應磁場決定電路103輸出信息的 動作。然后，該特定位置信息管理部102c參照存儲在特定位置信息存儲 部128a內(nèi)的特定位置信息，根據(jù)從該特定位置信息管理部102c輸出的 信息來控制基于感應磁場決定電路103的感應磁場的決定，其中，所述 感應磁場使膠囊主體93移動。因此，該特定位置信息管理部102c具有如下方向計算單元和控制單元的功能該方向計算單元使膠囊主體93移動，該控制單元經(jīng)由感應磁場決定電路103等使膠囊主體93移動。在判定為不存在管腔暗部的情況下，特定位置信息管理部102c讀出 存儲在特定位置信息存儲部128a內(nèi)的特定位置信息，即未檢測出管腔暗 部的當前時刻之前也就是過去時刻的信息，并進行這樣的控制，即產(chǎn) 生使膠囊主體93回到例如過去時刻的狀態(tài)的感應磁場。另外，在圖20中示出特定位置信息管理部102c根據(jù)來自圖像內(nèi)特 定位置檢測部102b的信息判定管腔暗部有無的結(jié)構(gòu)，然而可以構(gòu)成為直 接取入來自圖像取得電路125a的圖像數(shù)據(jù)來判定有無管腔暗部。并且，可以設(shè)置根據(jù)圖像數(shù)據(jù)來判定有無管腔暗部的管腔暗部有無 判定電路，而且可以設(shè)置根據(jù)該管腔暗部有無判定電路的輸出信號來檢 測(計算)管腔暗部位置的位置檢測電路等。另外，如圖21和圖22所示，顯示裝置107及操作輸入裝置108與 圖20所示的圖像取得和控制裝置95連接。顯示裝置107及操作輸入裝置108與圖像取得和控制裝置95連接， 該圖像取得和控制裝置95進行由膠囊主體93拍攝的圖像的取得等，并 控制作為施加給膠囊主體93的感應磁場的旋轉(zhuǎn)磁場的方向和大小等，該 顯示裝置107顯示由膠囊主體93拍攝的圖像等，該操作輸入裝置108通 過由手術(shù)者等操作者對其操作，而指示輸入與操作對應的指示信號。該操作輸入裝置108例如具有產(chǎn)生磁場方向的指示信號的方向輸 入裝置108a;產(chǎn)生與操作對應的旋轉(zhuǎn)頻率的旋轉(zhuǎn)磁場的指示信號的速度 輸入裝置108b;以及對應于操作來產(chǎn)生偏心的旋轉(zhuǎn)磁場等產(chǎn)生與所設(shè)定 的功能對應的指示信號的功能按鈕108c。下面，對在插入到體腔內(nèi)的插入體內(nèi)設(shè)有攝像單元的膠囊主體93進 行說明。如圖23所示，膠囊主體93在作為插入體的膠囊形狀的外殼容器111 的外周面，設(shè)有作為通過旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生推力的推力產(chǎn)生結(jié)構(gòu)部的螺旋狀突 起(或螺旋部)112。然后，能根據(jù)該旋轉(zhuǎn)方向使膠囊主體93前進或后并且，在由該外殼容器111密閉的內(nèi)部，除了收納有物鏡光學系統(tǒng)113和配置在其成像位置上的攝像元件114、以及為進行攝像而照明的照 明元件115 (參照圖22)等以外，還收納有磁鐵116。所述物鏡光學系統(tǒng)113配置在例如外殼容器111中的形成為半球狀 且透明的前端蓋llla的內(nèi)側(cè)，且使得物鏡光學系統(tǒng)113的光軸與圓筒狀 的膠囊主體93的中心軸C 一致，前端蓋llla的中央部分為觀察窗117。 另外，盡管在圖23中未示出，然而照明元件115配置在物鏡光學系統(tǒng)113 的周圍。因此，在該情況下，物鏡光學系統(tǒng)113的視野方向為物鏡光學系統(tǒng) 113的光軸方向、即沿著膠囊主體93的圓筒狀的中心軸C的方向。并且，在膠囊主體93中，例如在外殼容器lll的后端附近內(nèi)部，以 規(guī)定的方向、具體地說是在膠囊內(nèi)線圈142被巻繞成螺線管狀且其方向 被設(shè)定為膠囊主體93的長度方向的狀態(tài)下，收納有構(gòu)成諧振電路140的 膠囊內(nèi)線圈142。并且，配置在膠囊主體93內(nèi)的長度方向上的中央附近的磁鐵116在 與中心軸C正交的方向上配置有N極和S極。在該情況下，磁鐵116的 中心配置成與該膠囊主體93的重心位置一致，在從外部施加了磁場的情 況下作用于磁鐵116的磁力的中心成為膠囊主體93的重心位置，構(gòu)成為 容易以磁性方式使磁鐵主體93順利地推進。并且，磁鐵116配置成與攝像元件114的特定配置方向一致。艮卩， 在顯示由攝像元件114拍攝的圖像的情況下的上方被設(shè)定為從磁鐵116 的S極朝向N極的方向。利用磁場產(chǎn)生部104將旋轉(zhuǎn)磁場施加給膠囊主體93,由此使磁鐵116 磁旋轉(zhuǎn)。在該情況下，內(nèi)部固定有該磁鐵116的膠囊主體93與磁鐵116 一起旋轉(zhuǎn)。此時，設(shè)在膠囊主體93的外周面上的螺旋狀突起112與體腔內(nèi)壁接 觸地旋轉(zhuǎn)，從而能夠使膠囊主體93推進。另外，通過使膠囊主體93朝 與使其前進的方向的旋轉(zhuǎn)方向相反的旋轉(zhuǎn)方向旋轉(zhuǎn)，還能夠使膠囊主體3493后退。
并且，在這樣利用成為外部磁場的旋轉(zhuǎn)磁場來對內(nèi)置有磁鐵116的 膠囊主體93進行磁控制的情況下，能夠根據(jù)外部磁場的方向知道由膠囊 主體93拍攝的圖像的上方是哪個方向。
在膠囊主體93內(nèi)，除了具有上述的物鏡光學系統(tǒng)113、攝像元件114 和磁鐵116以外，如圖22所示，還具有對由攝像元件114拍攝的信號進 行信號處理的信號處理電路120等。
在膠囊主體93內(nèi)收納有存儲器121，其暫時存儲由該信號處理電 路120生成的數(shù)字影像信號；無線電路122，其將從該存儲器121讀出的 影像信號調(diào)制為高頻信號并轉(zhuǎn)換為進行無線發(fā)送的信號，或者對從圖像 取得和控制裝置95發(fā)送的控制信號進行解調(diào)等；信號處理電路120等的 膠囊控制電路123，其控制膠囊主體93;以及信號處理電路120等的電 池124，其向膠囊主體93內(nèi)部的電氣系統(tǒng)提供工作用的電源。
并且，在膠囊主體93內(nèi)設(shè)有與膠囊內(nèi)線圈142電連接的電容器141， 該電容器141與所述膠囊內(nèi)線圈142 —起構(gòu)成諧振電路140。
在由所述位置和方向檢測裝置98產(chǎn)生了交流磁場的情況下，該諧振 電路140利用該交流磁場產(chǎn)生感應電動勢，從而使電流流動。
另外，線圈142具有固有的自諧振頻率，在從所述位置和方向檢測 裝置98產(chǎn)生了接近該自諧振頻率的交流磁場的情況下，即使沒有電容器 141，也能產(chǎn)生有效的感應電動勢，無需電容器141。這樣，可省略電容 器141，能夠小型化，并能夠使該結(jié)構(gòu)簡化。
并且，如該圖22所示，與膠囊主體93進行無線通信的圖像取得和 控制裝置95在其與膠囊主體93內(nèi)的無線電路122之間具有經(jīng)由天線100 進行無線通信的無線電路部125。
該無線電路部125具有取得由膠囊主體93拍攝的圖像信號(圖像數(shù) 據(jù))的圖像取得電路125a。
并且，在圖像取得和控制裝置95中內(nèi)置有主處理部102，其與無 線電路部125連接，除了針對從膠囊主體93發(fā)送的圖像數(shù)據(jù)進行前述的 位置和方向計算等處理以外，還進行顯示圖像的顯示處理；以及控制部
35127，其與該主處理部102連接，并具有各種控制和感應磁場決定電路103 的功能。
并且，圖像取得和控制裝置95具有存儲部128，該存儲部128與該 控制部127連接，并存儲經(jīng)由磁場控制電路106由磁場產(chǎn)生部104產(chǎn)生 的旋轉(zhuǎn)磁場的信息和通過方向輸入裝置108a等設(shè)定的信息。
并且，在該存儲部128內(nèi)還具有存儲上述的特定位置信息的特定位 置信息存儲部128a的存儲區(qū)域。在該圖22中，主處理部102是經(jīng)由控 制部127與特定位置信息存儲部128a連接的結(jié)構(gòu)，然而如圖20所示， 主處理部102可以是與特定位置信息存儲部128a直接連接的結(jié)構(gòu)。
并且，在圖22中示出感應磁場決定電路103是設(shè)在控制部127內(nèi)的 結(jié)構(gòu)，然而如圖20所示，可以是與主處理部102及感應磁場決定電路103 直接連接的結(jié)構(gòu)。
并且，顯示裝置107與主處理部102連接，并顯示由攝像元件114 拍攝、且經(jīng)由無線電路122、 125由主處理部102處理后的圖像等。并且， 該主處理部102由于在膠囊主體93旋轉(zhuǎn)的同時拍攝圖像，因而采用這樣 的結(jié)構(gòu)進行將顯示在顯示裝置107上時的圖像的方向校正為規(guī)定方向 的處理，以能顯示使手術(shù)者容易觀察的圖像的方式進行圖像處理(在日 本特開2003—299612號中作了記載)。
從構(gòu)成操作輸入裝置108的方向輸入裝置108a和速度輸入裝置108b 等向控制部127輸入與操作對應的指示信號，控制部127進行與指示信 號對應的控制動作。
并且，控制部127與存儲部128連接，在該存儲部128內(nèi)始終存儲 經(jīng)由磁場控制電路106，根據(jù)來自信號磁場電路105的交流信號在磁場產(chǎn) 生部104產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場的方向(旋轉(zhuǎn)磁場的磁場旋轉(zhuǎn)平面的法線方向) 和磁場方向的信息。
之后，在進行了使旋轉(zhuǎn)磁場方向或磁場方向改變的操作的情況下， 能夠使旋轉(zhuǎn)磁場方向或磁場方向連續(xù)且順利地變化。另外，可以將存儲 部128設(shè)在控制部127內(nèi)部。
并且，經(jīng)由磁場控制電路106與控制部127而連接的信號產(chǎn)生電路
36105具有產(chǎn)生交流信號并控制其頻率或相位的3個交流信號產(chǎn)生電路
131;以及由分別放大各交流信號的3個驅(qū)動器構(gòu)成的驅(qū)動部132。 3個 驅(qū)動器的輸出信號被分別提供給構(gòu)成磁場產(chǎn)生部104的3個電磁鐵133a、 133b、 133c。
在該情況下，電磁鐵133a、 133b、 133c配置成產(chǎn)生正交的3軸方向 上的磁場。例如，電磁鐵133a、 133b、 133c是分別具有2個線圈的1組 對置線圈，可以考慮各自的磁場產(chǎn)生方向正交的3軸對置線圈等。作為 對置線圈的例子，可以考慮配置成將患者92夾在中間的2個亥姆霍茲線 圈等。
另外，磁場產(chǎn)生部104可以使用產(chǎn)生用于感應膠囊主體93的旋轉(zhuǎn)磁 場的線圈即旋轉(zhuǎn)磁場產(chǎn)生用亥姆霍茲線圈來形成。
膠囊型醫(yī)療系統(tǒng)91通過操作構(gòu)成操作輸入裝置108的方向輸入裝置 108a，產(chǎn)生磁場方向的指示信號。并且，通過操作速度輸入裝置108b， 產(chǎn)生與操作對應的旋轉(zhuǎn)頻率的旋轉(zhuǎn)磁場的指示信號。
并且，通過操作功能按鈕108c來產(chǎn)生所設(shè)定的(交流或周期性的) 振動磁場。利用這樣產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場，能夠針對膠囊主體93的磁鐵116， 產(chǎn)生繞膠囊主體93的長度方向的中心軸C的中心點旋轉(zhuǎn)該中心軸C自身 的力偶。
在該情況下，由于在使中心軸C自身完全旋轉(zhuǎn)之前交流或周期性地 施加振動磁場以使振動磁場(作為力偶進行作用)的方向變更為反方向， 因而能夠使膠囊主體93傾動或振動。
另外，通過在方向輸入裝置108a中使未圖示的操縱桿朝期望行進的 方向傾動，在該方向上產(chǎn)生使膠囊主體93移動的旋轉(zhuǎn)磁場。
圖24示出例如施加旋轉(zhuǎn)磁場時的狀況，通過對膠囊主體93施加旋 轉(zhuǎn)磁場，能夠使內(nèi)置于膠囊主體93的磁鐵116旋轉(zhuǎn)，并能夠通過該旋轉(zhuǎn) 使膠囊主體93前進或后退。
如圖24所示，在與膠囊主體93的長度方向的中心軸C的方向(在 圖24中是y')垂直的旋轉(zhuǎn)磁場平面上，施加改變了該旋轉(zhuǎn)磁場的磁極方 向的旋轉(zhuǎn)磁場。由此，能夠使膠囊主體93與在膠囊主體93內(nèi)固定在與膠囊主體93的長度方向垂直的方向上的磁鐵116 —起繞該長度方向旋轉(zhuǎn)。
根據(jù)該旋轉(zhuǎn)方向，通過圖23所示的螺旋狀突起112與體腔內(nèi)壁卡合，能夠使膠囊主體93前進或后退。
并且，圖25示出例如對旋轉(zhuǎn)磁場施加振動磁場(力偶產(chǎn)生用磁場)時的狀況。對膠囊主體93施加振動磁場(力偶產(chǎn)生用磁場)，該振動磁場按照這樣的方式作用使磁鐵116繞膠囊主體93的長度方向的中心軸C的方向(在圖25中是yz)擺動(振動)。
由此，膠囊主體93繞其長度方向的中心軸C旋轉(zhuǎn)，并偏心成使該旋轉(zhuǎn)中心軸C的方向傾斜。即，能夠處于這樣的狀態(tài)進行旋轉(zhuǎn)的陀螺的旋轉(zhuǎn)扭矩減小，借助重力作用進行使心軸搖擺的動作(以下將該動作稱為搖擺動作)。
這樣，在使膠囊主體93在與該膠囊主體93的直徑大致相同程度的管腔內(nèi)沿該管腔的長度方向前進或后退的情況下，通過施加使膠囊主體93繞其長度方向旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)磁場，能夠使膠囊主體93順利地移動。
與此相對，在管腔彎曲的部分，膠囊主體93碰到彎曲部分，在僅繞長度方向旋轉(zhuǎn)的情況下，有時難以順利地朝彎曲方向移動。
在這種情況下，如上所述，通過施加振動磁場，以使沿著膠囊主體93的長度方向的中心軸C繞其中心、且使中心軸C旋轉(zhuǎn)的力起作用，從而使膠囊主體93進行搖擺動作，能夠在搖擺動作時的長度方向處于管腔的彎曲方向的狀態(tài)下使膠囊主體93朝該方向順利地移動。
另外，通過使操縱桿傾動，始終掌握膠囊主體93的狀態(tài)或旋轉(zhuǎn)磁場的狀態(tài)，以能夠根據(jù)當前的前進方向?qū)⑿D(zhuǎn)磁場的方向控制為期望的任意方向。在本實施例中，將旋轉(zhuǎn)磁場的狀態(tài)(具體地說，旋轉(zhuǎn)磁場方向和磁場方向)始終存儲在存儲部128內(nèi)。
具體地說，圖22中的操作輸入裝置108中的操作指示信號被輸入到控制部127，控制部127 (的感應磁場決定電路103)將與指示信號對應的產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場的控制信號輸出到磁場控制電路106，并將該旋轉(zhuǎn)磁場方向和磁場方向的信息存儲在存儲部128內(nèi)。
38因此，在存儲部128內(nèi)始終存儲有由磁場產(chǎn)生部104產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場和形成該旋轉(zhuǎn)磁場的、周期性變化的磁場方向的信息。另外，存儲部128不限于存儲與來自控制部127的旋轉(zhuǎn)磁場方向和磁場方向的控制信號對應的信息的情況，也可以為根據(jù)從控制部127輸出到磁場控制電路106的控制信號，將信號產(chǎn)生電路105中的交流信號和經(jīng)過驅(qū)動部132從磁場產(chǎn)生部104實際輸出的決定旋轉(zhuǎn)磁場方向和磁場方向的信息從磁場控制電路106側(cè)發(fā)送到控制部127，并存儲在存儲部128內(nèi)。
并且，在本實施例中，在旋轉(zhuǎn)磁場的施加開始時和施加停止時或者變更旋轉(zhuǎn)磁場方向(換句話說是膠囊主體93的前進方向上的朝向)等的情況下，控制成使旋轉(zhuǎn)磁場連續(xù)地變化，以使力不會急劇作用于膠囊主體93上，而是平穩(wěn)作用于其上。
并且，在本實施例中，隨著膠囊主體93的旋轉(zhuǎn)，由攝像元件114拍攝的圖像也旋轉(zhuǎn)，因而將該圖像照原樣顯示在顯示裝置107上時，所顯示的圖像也成為旋轉(zhuǎn)的圖像，方向輸入裝置108a的朝期望方向的指示操作的操作性下降，因而期望的是使顯示圖像的旋轉(zhuǎn)靜止。
因此，在本實施例中，如在日本特開2003—299612號公報中所說明那樣，在主處理部102或控制部127進行將旋轉(zhuǎn)圖像校正為旋轉(zhuǎn)靜止的圖像的處理。
另外，可以根據(jù)磁場方向信息使圖像旋轉(zhuǎn)，并取消膠囊主體93的旋轉(zhuǎn)來顯示(并且，可以進行圖像的相關(guān)處理等來顯示規(guī)定方向的靜態(tài)圖像)。
如在圖20中所說明那樣，在本實施例中，圖像內(nèi)特定位置檢測部102b根據(jù)膠囊主體93的攝像單元的圖像，檢測圖像內(nèi)的管腔暗部的位置。然后，根據(jù)管腔暗部的位置或有無管腔暗部來控制進行磁感應的磁場的產(chǎn)生，適當?shù)貞獙ξ礄z測出管腔暗部的情況。
在本實施例中，為了能應對未檢測出管腔暗部的情況，在特定位置信息管理部102c的管理下，在特定位置信息存儲部128a內(nèi)按照例如圖26所示，按時刻順序存儲由圖像內(nèi)特定位置檢測部102b檢測出的特定位置信息，以及由位置和方向計算部102a計算出的計算信息即膠囊主體93的位置和方向的信息。
在圖26的具體例中，按時刻順序相關(guān)聯(lián)地存儲有例如從在時刻ti
(i = l、 2等、m)中的各時刻ti所拍攝的圖像中檢測出的(作為特定位置信息的)管腔暗部的位置(ti)，以及在該時刻ti檢測出的作為位置和方向計算部102a的計算信息的膠囊主體93的位置和方向(ti)。
然后，特定位置信息管理部102c在判定為未檢測出管腔暗部的狀態(tài)的情況下，讀出存儲在特定位置信息存儲部128a內(nèi)的信息以用于感應。
另外，如以下說明那樣，特定位置信息管理部102c在規(guī)定的處理中未檢測出管腔暗部的情況下，可以進行判定該圖像狀態(tài)來決定感應磁場的處理。
艮口，在通常圖像的情況下，管腔暗部為圓形狀，能夠?qū)⒃搱A形的中心位置檢測為管腔的走向。與此相對，在管腔壓扁的情況下，取得的圖像為線形狀或帶形狀的暗部(也稱為暗線)。
然后，在這樣的情況下，在特定位置信息管理部102c的管理下，圖像內(nèi)特定位置檢測部102b將該暗線的擴展中心位置檢測為管腔暗部的位置。另一方面，在不能檢測出暗線的擴展中心的情況下，參照過去的信息，通過估算來檢測管腔暗部的位置。圖像內(nèi)特定位置檢測部102b在不能估算出管腔暗部的情況下，使膠囊主體93回到過去狀態(tài)。
圖27示出由管腔內(nèi)的膠囊主體93獲得的圖像例。膠囊主體93根據(jù)在大腸等的管腔內(nèi)的位置、管腔內(nèi)的狀態(tài)等獲得的圖像不同。圖27中的圖像A、 B、 C、 D、 E根據(jù)圖28中的管腔內(nèi)的膠囊主體93的位置或管腔狀態(tài)等而不同。另外，在圖28中，與圖27的圖像A、 B、 C、 D、 E分別對應的圖像由相同標號A、 B、 C、 D、 E表示。
圖27中的圖像A、 B、 C相當于適于檢測暗部的通常圖像。與此相對，圖像D、 E相當于與通常圖像不同的圖像(特定圖像)。
圖27的圖像A處于這樣的狀態(tài)在管腔內(nèi)進入了液體或氣體，能夠?qū)⒐芮坏那岸朔较驒z測為暗部。
圖像B處于這樣的狀態(tài)在管腔內(nèi)進入了液體或氣體，能夠?qū)⒐芮坏那岸朔较蛎銖姷卦诋嬅鎯?nèi)確認為暗部。圖像C處于這樣的狀態(tài)在管腔內(nèi)迸入了液體或氣體，在膠囊與腸 壁之間存在空間，而膠囊主體93朝向管壁方向，不能檢測相當于管腔的 前進方向的暗部。
圖像D處于這樣的狀態(tài)管腔的前方壓扁，能確認腸組織的接觸部 分，而不能確認為明確的暗部。
圖像E處于這樣的狀態(tài)膠囊主體93的圓頂帽(dome)與管腔緊 密接觸，雖然能確認在管腔表面流動的血管，但只能得到關(guān)于管腔走向 的信息。
在圖像A、B的情況下，由于膠囊主體93位于管腔的大致中心，因 而得到暗部(管腔方向)的信息。在該情況下，通過朝向暗部方向?qū)δz 囊主體93施加推進力，能夠使膠囊主體93沿管腔前進。
另一方面，在圖像D的情況下，管腔壓扁，不能檢測出明確的暗部。 然而在這種情況下，壓扁的管腔的間隙少許形成暗部(暗線)，針對該線， 左右組織的亮度為相同水平(這里為與后述的圖像C不同的部分)。
因此，例如，特定位置信息管理部102c根據(jù)該狀態(tài)的圖像判定出是 特定圖像的管腔狀態(tài)。
與此同時，特定位置信息管理部102c通過圖像處理估算暗線是否是 表示壓扁的管腔的間隙的部位的準確性，來判定是否可以使膠囊主體93 前進到該暗線的中央。例如，在能夠計算暗線的線寬度的情況下，將其 中央檢測為暗部位置，作出前進的判定。
在作出前進的判定的情況下，特定位置信息管理部102c根據(jù)該信息， 經(jīng)由感應磁場決定電路103決定感應磁場，通過磁場控制電路106等， 使磁場產(chǎn)生部104產(chǎn)生對膠囊主體93提供使其前進的推力的磁場。
在作出不前進的判定的情況下，根據(jù)與過去的膠囊主體93所描繪的 軌跡對應的、存儲在特定位置信息存儲部128a內(nèi)的(由位置和方向檢測 裝置98以及位置和方向計算部102a計算出的)過去的信息，產(chǎn)生用于 感應膠囊主體93以使其在管腔內(nèi)后退的磁場。
在這樣作出不前進的判定的情況下，根據(jù)過去的膠囊主體93所描繪 的軌跡(由位置和方向檢測裝置98以及位置和方向計算部102a計算出
41的過去的信息)，產(chǎn)生感應膠囊主體93以使其在管腔內(nèi)后退的磁場。
然后，在成為能確認暗部的狀態(tài)(圖像A或B的狀態(tài))后，進行再 次使膠囊主體93前進的控制。
并且，在使膠囊主體93后退的情況下，膠囊主體93存在的位置形 成空隙，有時成為在圖像上能確認暗部的狀態(tài)。
當識別出暗部時，重復相同動作。因此，在使膠囊主體93后退來再 次開始暗部檢測的情況下，期望的是，在膠囊主體93后退某種程度(例 如比膠囊主體93的全長更長的距離)后進行暗部檢測。
另一方面，在圖像C的情況下，處于檢測不出暗部的狀態(tài)、且能確 認管腔褶皺的狀態(tài)。管腔褶皺的內(nèi)部被識別為暗線。
然而，與上述的圖像D的狀態(tài)不同，由于觀測到在暗線左右側(cè)組織 亮度不同，因而能夠識別與圖像D的狀態(tài)的差別。
在該情況下，參照過去的膠囊主體93的位置方向數(shù)據(jù)和過去的暗部 檢測的數(shù)據(jù)來估算管腔的前進方向。然后，控制由感應磁場產(chǎn)生裝置94 產(chǎn)生的磁場，以使膠囊主體93的方向朝向所估算出的管腔的行進方向。
在通過該方向轉(zhuǎn)換而使膠囊主體93朝向管腔的走向的情況下，經(jīng)由 圖像B的狀態(tài)的圖像成為圖像A的狀態(tài)的圖像，從而能夠明確行進方向。
在未達到能觀測暗部的狀態(tài)的情況下，根據(jù)膠囊主體93的過去的特 定位置信息，首先，可以使膠囊主體93的方向退回，之后進行使膠囊主 體93按照過去的膠囊主體93的軌跡后退的控制。然后，在達到能觀測 暗部的狀態(tài)后，再次開始感應即可。其他動作與圖像D相同。
在圖像E的情況下，由于過度接近管腔而不能得到暗部(管腔方向) 的信息，不能進行控制。因此，在處于圖像E的狀態(tài)的情況下，有必要 確保暗部(管腔方向)的信息。
在該圖像E的情況下，描繪出鮮明的血管像。該血管像能夠容易地 從圖像處理中檢測出。在該情況下，根據(jù)過去的膠囊主體93的位置方向 信息和暗部信息，進行使膠囊主體93朝向管腔的走向的方向轉(zhuǎn)換控制。 在膠囊主體93的周圍有空隙的情況下，能通過該控制來改變膠囊主體93 的方向，從而處于如圖像A、 B那樣能檢測暗部的狀態(tài)。
42然而，在即使進行方向轉(zhuǎn)換動作但膠囊主體93由管腔強烈約束的情 況下，膠囊主體93維持不能進行方向轉(zhuǎn)換的狀態(tài)。在該情況下，參照膠 囊主體93的過去的位置和方向信息以及暗部的信息，進行使膠囊主體93 后退的控制。之后，與圖像C的情況一樣。
而且，還考慮了不能后退的情況，在該情況下，中止膠囊主體93的 感應而使膠囊主體93處于自由狀態(tài)。這樣，膠囊主體93處于完全沿著 管腔的狀態(tài)而穩(wěn)定。在該情況下，由于處于如圖像D那樣的狀態(tài)，因而 只要按照圖像D的例子中的控制，就能再次開始感應。
下面，參照以下的圖29來說明本實施例的代表性的動作例。
說明在拍攝體腔內(nèi)具體地說是從口腔到食道、小腸、大腸等管腔內(nèi) 的情況下對膠囊主體93的控制內(nèi)容。
圖29示出本實施例的控制內(nèi)容。如圖29的步驟S51所示，膠囊主 體93在管腔內(nèi)移動的同時，例如以一定周期進行攝像，并發(fā)送所拍攝的 圖像。
如步驟S52所示，圖像取得和控制裝置95內(nèi)的圖像取得電路125a 取得該圖像。該圖像被輸入到主處理部102內(nèi)的圖像內(nèi)特定位置檢測部 102b。
并且，如步驟S53所示，位置和方向檢測裝置98根據(jù)來自膠囊主體 93內(nèi)的諧振電路140的信號，取得與膠囊主體93的位置及方向?qū)臋z 測信號。
然后，如步驟S54所示，主處理部102內(nèi)的位置和方向計算部102a 根據(jù)該檢測信號計算膠囊主體93的位置和方向。
如下一步驟S55所示，圖像內(nèi)特定位置檢測部102b根據(jù)由圖像取得 電路125a所取得的圖像進行管腔暗部的位置信息的檢測動作。
并且，如步驟S56所示，管腔暗部的位置信息以及膠囊主體93的位 置和方向的信息經(jīng)由特定位置信息管理部102c按時刻順序被存儲在特定 位置信息存儲部128a內(nèi)。
并且，如步驟S57所示，特定位置信息管理部102c判定有無管腔暗 部。該判定是例如由特定位置信息管理部102c監(jiān)視圖像內(nèi)特定位置檢測
43部102b對管腔暗部的檢測動作來進行的。
然后，在判定為有管腔暗部的情況下，如步驟S58所示，感應磁場 決定電路103根據(jù)由圖像內(nèi)特定位置檢測部102b檢測出的當前的管腔暗 部的位置信息、以及由位置和方向計算部102a計算出的膠囊主體93的 當前的位置和方向的信息來控制磁場控制電路106，以便決定由磁場產(chǎn)生 部104產(chǎn)生的感應磁場。
在下一步驟S59中，磁場產(chǎn)生部104根據(jù)決定感應磁場的信息，產(chǎn) 生作為感應磁場的旋轉(zhuǎn)磁場，控制包含膠囊主體93的方向在內(nèi)的移動。 然后，回到步驟S51的處理。
另一方面，在步驟S57中，在由特定位置信息管理部102c判定為不 存在管腔暗部的情況下，移到步驟S60。在該步驟S60中，特定位置信息 管理部102c讀出存儲在特定位置信息存儲部128a內(nèi)的過去的管腔暗部 的位置信息以及膠囊主體93的位置和方向的信息。
然后，如步驟S61所示，特定位置信息管理部102c參照所讀出的過 去的特定位置信息，將決定使旋轉(zhuǎn)磁場的方向反轉(zhuǎn)的感應磁場的信息輸 出到感應磁場決定電路103，以使得返回到檢測出管腔暗部的過去的膠囊 主體93的位置及其方向的狀態(tài)。然后，移到步驟S59，利用這樣的感應 磁場來磁感應膠囊主體93。另外，作為步驟S61的處理，如圖27或圖 28所述，可以根據(jù)取得的圖像狀態(tài)進行不同的感應。
通過重復以上的控制處理，能連續(xù)進行膠囊主體93的磁感應，能使 膠囊主體93在體腔內(nèi)自動推進。
根據(jù)這樣進行動作的本實施例，能使用外部磁場進行磁控制，以使 得膠囊主體93沿著體腔內(nèi)、更具體地說是沿著管腔的走向順利地推進。 這樣，通過使膠囊主體93沿著管腔的走向順利地推進，能在短時間內(nèi)取 得圖像。因此，手術(shù)者能參照所取得的圖像順利地進行診斷等。
并且，在本實施例中，對在膠囊型內(nèi)窺鏡內(nèi)設(shè)有推力產(chǎn)生部(具體 地說螺旋狀突起)、并附加有旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)磁感應作了描述，然而膠囊 型內(nèi)窺鏡的感應方法也可以是借助磁引力而獲得推力的類型的感應方 法。而且，位置和方向檢測裝置不限于在體外檢測從膠囊產(chǎn)生的磁場的類型，也可以是利用膠囊檢測在體外產(chǎn)生的磁場、并由此決定膠囊的位 置和方向的類型。
下面說明本實施例的變形例。圖30示出變形例的膠囊型醫(yī)療系統(tǒng) 91B的主要部分的結(jié)構(gòu)。
該膠囊型醫(yī)療系統(tǒng)91B構(gòu)成為在圖20的膠囊型醫(yī)療系統(tǒng)91中不 設(shè)置特定位置信息管理部102c。然后，在未檢測出管腔暗部的情況下， 感應磁場決定電路103參照存儲在特定位置信息存儲部128a內(nèi)的過去的 信息來決定感應磁場，以便回到其過去狀態(tài)。
或者在未檢測出管腔暗部的情況下，圖像內(nèi)特定位置檢測部102b可 以將存儲在特定位置信息存儲部128a內(nèi)的過去的信息發(fā)送到感應磁場決 定電路103，并進行回到其過去的狀態(tài)的處理。
在圖20中，位置和方向計算部102a的位置和方向的信息、以及圖 像內(nèi)特定位置檢測部102b的特定位置信息即管腔暗部的位置信息經(jīng)由特 定位置信息管理部102c被存儲在特定位置信息存儲部128a內(nèi)。與此相 對，在本變形例中，位置和方向計算部102a的位置和方向的信息、以及 圖像內(nèi)特定位置檢測部102b的特定位置信息不經(jīng)由特定位置信息管理部 102c就被存儲在特定位置信息存儲部128a內(nèi)。
在本變形例的情況下，在檢測出管腔暗部的情況下，控制動作與上 述實施例2相同。
艮P，對本變形例的動作進行說明，在檢測出管腔暗部的情況下，如 圖29的步驟S51至步驟S59那樣。
與此相對，在步驟S57中未檢測出管腔暗部的情況下，如圖31的步 驟S60那樣，例如，圖像內(nèi)特定位置檢測部102b讀出存儲在特定位置信 息存儲部128a內(nèi)的過去的管腔暗部的位置信息以及膠囊主體93的位置 和方向的信息。
在下一步驟S61'中，將存儲在特定位置信息存儲部128a內(nèi)的過去信 息發(fā)送到感應磁場決定電路103。然后，感應磁場決定電路103參照該信 息來決定回到過去狀態(tài)的感應磁場。之后，移到步驟S59。
另外，在步驟S57中未檢測出管腔暗部的情況下的控制處理程序中可以是計算在該處理中的規(guī)定時間內(nèi)的膠囊主體93的移動距離，在該
移動距離是閾值以下的情況下，停止感應磁場，使膠囊主體93處于自由 狀態(tài)，借助腸道等的蠕動運動使膠囊主體93移動。
根據(jù)本變形例，根據(jù)管腔暗部的檢測信息，能縮短用于膠囊主體93 在體腔內(nèi)進行檢查或診斷的圖像取得時間。并且，在未檢測出管腔暗部、 且移動花費時間的情況下，也能夠停止感應磁場的產(chǎn)生，利用蠕動運動 來進行膠囊主體93的體腔內(nèi)檢查。
并且，根據(jù)本變形例，能簡化在進行用于使膠囊主體93移動的感應 磁場的控制時的圖像處理。
另外，在實施例2及其變形例中用自動控制對膠囊主體93施加的磁 場的結(jié)構(gòu)進行了說明，然而可以檢測在體腔的走向上插入或移動膠囊主 體93的方向，并將該方向顯示在顯示裝置107等上。
在該情況下，操作者能利用顯示裝置107來確認該方向。并且，在 從自動控制磁場的模式切換到手動控制磁場的模式的情況下，可以根據(jù) 顯示在顯示裝置107上的方向信息，操作方向輸入裝置108a等，手動促 進膠囊主體93的移動。
另外，將上述實施例等部分地進行組合等來構(gòu)成的實施例等也屬于 本發(fā)明。
產(chǎn)業(yè)上的可利用性
在插入到體腔內(nèi)的插入部或插入體中內(nèi)置攝像裝置，根據(jù)由攝像單 元拍攝的圖像來檢測與體腔的走向?qū)陌挡康奈恢眯畔?，計算應插?的方向，并隨時間記錄該位置信息等，在位置信息的檢測下降的條件的 情況下，能參照過去的位置信息。因此，能將插入部等順利地插入到體 腔內(nèi)的深部側(cè)，能順利地進行檢查和診斷。
4權(quán)利要求
1.一種內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，其特征在于，該內(nèi)窺鏡系統(tǒng)具有內(nèi)窺鏡，其利用設(shè)置在插入部前端的攝像單元來拍攝體腔內(nèi)的圖像；位置檢測單元，其根據(jù)由所述攝像單元拍攝的管腔信息，針對插入部前端檢測用于插入該插入部前端的位置信息；記錄單元，其隨時間記錄由所述位置檢測單元檢測出的位置信息；判定單元，其判定是否滿足針對所述位置檢測單元檢測位置信息的檢測動作所設(shè)定的條件；以及方向計算單元，在不滿足所述條件的判定結(jié)果的情況下，該方向計算單元讀出記錄在所述記錄單元內(nèi)的位置信息，并輸出所述插入部前端的插入方向的信息。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，其特征在于，所述判定單元是暗部判定單元，該暗部判定單元將在管腔信息內(nèi)存在與體腔的走向?qū)陌挡孔鳛樗鰲l件進行判定。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，其特征在于，所述內(nèi)窺鏡系統(tǒng)還具有扭轉(zhuǎn)量檢測單元，該扭轉(zhuǎn)量檢測單元檢測所述插入部繞其縱軸的扭轉(zhuǎn)量，所述記錄單元將所述扭轉(zhuǎn)量與所述位置信息相關(guān)聯(lián)地隨時間記錄。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1至3中的任一項所述的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，其特征在于，所述內(nèi)窺鏡系統(tǒng)還具有位置和方向檢測單元，該位置和方向檢測單元檢測所述插入部前端的位置及方向，所述記錄單元將所述位置及方向的信息與所述位置信息相關(guān)聯(lián)地記錄。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1至3中的任一項所述的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，其特征在于，所述內(nèi)窺鏡系統(tǒng)還具有變更所述插入部前端的方向的插入部前端方向變更部，該插入部前端方向變更部變更所述插入部的位置的方向。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，其特征在于，在所述內(nèi)窺鏡是膠囊型內(nèi)窺鏡的情況下，所述插入部前端方向變更部利用磁性使插入部前端的方向發(fā)生變化。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，其特征在于，所述內(nèi)窺鏡系統(tǒng)具有顯示裝置，該顯示裝置顯示所述插入部前端的方向。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1至4中的任一項所述的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，其特征在于，所述方向計算單元是彎曲信息計算單元，該彎曲信息計算單元計算使設(shè)置在所述插入部前端附近的彎曲部彎曲以使所述插入部前端指向基于由所述位置檢測單元檢測出的位置信息的位置的方向的、至少包含彎曲方向的彎曲信息。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，其特征在于，所述內(nèi)窺鏡系統(tǒng)還具有電彎曲驅(qū)動單元，該電彎曲驅(qū)動單元使所述彎曲部電彎曲，并且所述內(nèi)窺鏡系統(tǒng)具有驅(qū)動控制單元，該驅(qū)動控制單元根據(jù)所述彎曲信息計算單元的輸出，進行使所述電彎曲驅(qū)動單元電驅(qū)動的驅(qū)動控制。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，其特征在于，所述內(nèi)窺鏡系統(tǒng)具有顯示單元，該顯示單元顯示由所述彎曲信息計算單元計算出的至少包含彎曲方向的彎曲信息。
11. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，其特征在于，所述暗部判定單元根據(jù)所述管腔信息的色調(diào)或邊緣信息，判定是否存在所述暗部。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，其特征在于，所述內(nèi)窺鏡是膠囊型內(nèi)窺鏡。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，其特征在于，所述內(nèi)窺鏡系統(tǒng)還具有磁場感應控制單元，該磁場感應控制單元對所述膠囊型內(nèi)窺鏡進行磁感應控制，并且所述內(nèi)窺鏡系統(tǒng)具有管理單元，該管理單元根據(jù)所述判定單元的判定結(jié)果，利用記錄在所述記錄單元內(nèi)的位置信息來進行是否由所述磁場感應控制單元產(chǎn)生感應磁場的信息管理。
14. 一種攝像系統(tǒng)，其特征在于，該攝像系統(tǒng)具有攝像部，其設(shè)置在插入到體腔內(nèi)的插入體內(nèi)，并拍攝體腔內(nèi)的圖像;管腔信息檢測單元，其根據(jù)由所述攝像部拍攝的圖像，檢測與體腔的走向?qū)墓芮恍畔?；記錄單元，其隨時間記錄由所述管腔信息檢測單元檢測出的管腔信自.估算單元，其估算所述攝像部的位置和方向；判定單元，其判定是否滿足針對所述管腔信息檢測單元檢測管腔信息的檢測動作所設(shè)定的條件；方向計算單元，在由所述判定單元判定為不滿足所述條件的情況下，該方向計算單元讀出記錄在所述記錄單元內(nèi)的管腔信息，根據(jù)該管腔信息和所述估算單元的估算結(jié)果來計算移動所述插入體的方向的信息；以及控制單元，其根據(jù)由所述方向計算單元計算出的信息來控制移動所述插入體的方向。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的攝像系統(tǒng)，其特征在于，所述攝像部是收納在膠囊形狀的插入體內(nèi)的膠囊型內(nèi)窺鏡。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的攝像系統(tǒng)，其特征在于，在所述膠囊型內(nèi)窺鏡中內(nèi)置有磁鐵，所述控制單元通過控制由磁場產(chǎn)生裝置產(chǎn)生的外部磁場來控制所述插入體的移動方向，該磁場產(chǎn)生裝置施加對內(nèi)置有所述磁鐵的膠囊進行磁感應的外部磁場。
17. —種膠囊型醫(yī)療系統(tǒng)，其特征在于，該膠囊型醫(yī)療系統(tǒng)具有膠囊型醫(yī)療裝置，其內(nèi)部具有攝像部和磁鐵；感應磁場產(chǎn)生裝置，其配置在所述膠囊型醫(yī)療裝置的外部，用于感應所述膠囊型醫(yī)療裝置；位置和方向檢測裝置，其檢測所述膠囊型醫(yī)療裝置的位置和方向；估算單元，其根據(jù)由所述膠囊型醫(yī)療裝置取得的圖像來估算移動方向；記錄單元，其隨時間記錄由所述位置和方向檢測裝置檢測出的位置和方向、以及由所述估算單元估算的移動方向的信息；以及感應磁場控制單元，其根據(jù)所述估算單元以及所述位置和方向檢測裝置的檢測結(jié)果，進行由所述感應磁場產(chǎn)生裝置產(chǎn)生的感應磁場的控制，以使膠囊型醫(yī)療裝置在體腔內(nèi)移動。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的膠囊型醫(yī)療裝置，其特征在于，所述膠囊型醫(yī)療系統(tǒng)還具有管理單元，該管理單元判定所述估算單元是否能以所設(shè)定的條件來估算移動方向，并根據(jù)判定結(jié)果，利用記錄在所述記錄單元內(nèi)的信息來進行是否產(chǎn)生由所述感應磁場控制單元控制的感應磁場的信息管理。
19. 一種圖像處理裝置，其特征在于，該圖像處理裝置具有內(nèi)窺鏡圖像的輸入部，該內(nèi)窺鏡圖像是由設(shè)置在插入到體腔內(nèi)的插入部前端的攝像單元拍攝的；位置檢測單元，其根據(jù)所述內(nèi)窺鏡圖像，針對插入部前端進行用于導入該插入部前端的位置信息的檢測處理；記錄單元，其隨時間記錄由所述位置檢測單元檢測出的位置信息；判定單元，其進行是否滿足針對所述位置檢測單元的位置信息的檢測處理所設(shè)定的條件的判定處理；以及方向計算單元，在不滿足所述條件的判定處理結(jié)果的情況下，該方向計算單元讀出記錄在所述記錄單元內(nèi)的位置信息，并輸出插入所述插入部前端的方向的信息。
20. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的圖像處理裝置，其特征在于，所述判定單元是暗部判定單元，該暗部判定單元將在內(nèi)窺鏡圖像內(nèi)存在與體腔的走向?qū)陌挡孔鳛樗鰲l件進行判定處理。
全文摘要
本發(fā)明的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)具有內(nèi)窺鏡，其利用設(shè)置在插入部前端的攝像裝置來拍攝體腔內(nèi)的圖像；位置檢測裝置，其根據(jù)由攝像裝置拍攝的管腔信息，針對插入部前端檢測用于插入該插入部前端的位置信息；記錄裝置，其隨時間記錄由位置檢測裝置檢測出的位置信息；判定裝置，其判定是否滿足針對位置檢測裝置檢測位置信息的檢測動作所設(shè)定的條件；以及方向計算裝置，在不滿足條件的判定結(jié)果的情況下，該方向計算裝置讀出記錄在記錄裝置內(nèi)的位置信息，并輸出將插入部前端插入的方向的信息。
文檔編號A61B1/00GK101652092SQ20078005258
公開日2010年2月17日 申請日期2007年6月20日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月20日
發(fā)明者中村俊夫, 內(nèi)山昭夫, 千葉淳, 田中秀樹, 長谷川潤 申請人:奧林巴斯醫(yī)療株式會社