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Technisches
Gebiet
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Endoskopvorrichtung oder genauer
gesagt eine Endoskopvorrichtung, die in der Lage ist, ein Endoskop
zu navigieren, um das Einführen
des Endoskops in ein intrakorporales Lumen, beispielsweise die Bronchien,
zu unterstützen.
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Stand der
Technik
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In
den letzten Jahren wurden Diagnosen, welche auf Bildern basieren,
im großen
Umfang angewendet. Beispielsweise wird eine Röntgenstrahl-Computertomografie-Vorrichtung (CT)
verwendet um tomografische Bilder eines Objekts zu erzeugen, so
dass dreidimensionale Bilddaten erstellt werden, die das Innere
des Objektes darstellen. Die dreidimensionalen Bilddaten werden
verwendet, um eine Schädigung
zu diagnostizieren.
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Was
das CT-System betrifft, so wird, während eine Röntgenstrahlbestrahlungs-
und -erkennungseinheit kontinuierlich gedreht wird, ein Objekt kontinuierlich
in Richtung der Körperachse
bewegt. Somit erfolgt eine schraubenförmige Abtastung an dem dreidimensionalen
Gebiet des Objekts und ein dreidimensionales Bild wird basierend
auf tomografischen Bildern erzeugt, welche aufeinander folgende Abschnitte
des Objekts in dem dreidimensionalen Feld darstellen.
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Eines
solches dreidimensionales Bild ist z. B. eine Darstellung der Bronchien
der Lunge. Das dreidimensionale Bild der Bronchien wird verwendet,
um die Position einer Anomalie dreidimensional zu erfassen, von
der Verdacht besteht, dass es sich beispielsweise um ein pulmonares
Karzinom handelt. Um die Anomalie mittels Biopsie überprüfen zu können, wird
ein Bronchoskop eingeführt,
um eine Gewebeprobe unter Verwendung einer Biopsienadel zu entnehmen,
welche im distalen Abschnitt des Endoskops liegt.
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31 zeigt
eine Bronchie 500. Was ein intrakorporales Lumen betrifft,
welches in einer Vielzahl von Stufen verzweigt, so ist es, wenn
die Lage einer Anomalie nahe an dem Ende einer Verzweigung liegt,
schwierig, das distale Ende eines Endoskops innerhalb kurzer Zeit
genau an einem Zielbereich zu führen.
Beispielsweise schlägt
die ungeprüfte
japanische Patentanmeldungsveröffentlichung
Nr. 2000-135215 ein System zum Navigieren eines Bronchoskops an
einen Zielbereich vor. Hierbei wird ein dreidimensionales Bild eines
intrakorporalen Lumens eines Objekts basierend auf Bilddaten konstruiert,
welche aus einem dreidimensionalen Feld des Objekts erhalten werden.
Der Verlauf zu einem Zielpunkt entlang des Lumens wird unter Verwendung des
dreidimensionalen Bilds bestimmt. Virtuelle endoskopische Bilder,
welche Bereiche des Lumens darstellen, die entlang des Verlaufs
liegen, werden basierend auf den Bilddaten erstellt und dargestellt, um
ein Bronchoskop zu navigieren.
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Die
Navigation zu einem Zielbereich, die bei dem System gemäß der ungeprüften japanischen Patentanmeldungsveröffentlichung
Nr. 2000-135215 durchzuführen
ist, enthält
jedoch die Anzeige eines von dem Bronchoskop erzeugten endoskopischen „Life-Bilds". Zusätzlich werden
virtuelle endoskopische Bilder, welche Verzweigungspunkte von Bronchien
darstellen, zum Zweck der Führung
des Bronchoskops in ein Einführziel
dargestellt. Wie oben erwähnt,
verzweigen Bronchien in einer Vielzahl von Stufen. Weiterhin sind
mit dem in den jeweiligen Bronchien liegenden Bronchoskop erzeugte
Bilder Bilder, welche eine Mehrzahl von Verzweigungszielen darstellen
und die einander gleichen. Wenn virtuelle endoskopische Bilder lediglich
dargestellt werden, kann, selbst wenn die virtuellen endoskopischen Bilder
Verzweigungspositionen darstellten, die unterschiedlich von tatsächlichen
Verzweigungspositionen sind, die von dem endoskopischen Life-Bild
dargestellt werden, eine Bedienungsperson die virtuellen endoskopischen
Bilder als Bilder fehlerhaft identifizieren, welche die korrekten
Verzweigungspositionen darstellen. Die fehlerhafte Identifikation
kann ein ernsthaftes Hindernis bei der Navigation des Endoskops
zu einem Zielbereich werden.
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Die
vorliegende Erfindung versucht, die voranstehende Situation zu überwinden.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Endoskopvorrichtung
bereit zu stellen, die in der Lage ist, ein Endoskop zuverlässig zu
einem Zielbereich unter Verwendung von Führungsbildern zu navigieren,
welche tatsächliche
Verzweigungspositionen darstellen.
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Beschreibung
der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung schafft eine Endoskopvorrichtung mit den in
den unabhängigen
Ansprüchen
1 oder 15 angegebenen Merkmalen. Bevorzugte Merkmale der Erfindung
sind in den abhängigen
Ansprüchen
angegeben. Die Erfindung schafft auch ein Computerprogramm, wie
es in Anspruch 16 definiert ist.
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Eine
Endoskopvorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung weist auf: dreidimensionale Bildaufbaumittel zum Aufbauen
eines dreidimensionalen Bildes eines intrakorporalen Lumens eines
Objekts auf der Grundlage von Bildern, welche von einem dreidimensionalen
Feld des Objekts aufgenommen werden; ein Endoskop, welches Bilder
des intrakorporalen Lumens des Objekts aufnimmt; und Navigationsbildaufbaumittel
zum Aufbauen eines Navigationsbildes, welches das endoskopische
Bild, das von dem Endoskop erzeugt wird und das intrakorporale Lumen
des Objekts darstellt und das dreidimensionale Bild enthält. Während der
Verlauf des zu steuernden Endoskops dargestellt wird, um das Endoskop
in das intrakorporale Lumen des Objekts einzuführen, hilft die Endoskopvorrichtung
bei der Beobachtung oder Behandlung des Objekts. Die Navigationsbildaufbaumittel
bauen das Navigationsbild auf, wobei verkleinerte Bilder von dreidimensionalen
Bildern, welche alle Verzweigungspunkte darstellen, an denen das
intrakorporale Lumen des Objekts verzweigt, hinzugefügt werden.
Dank dieser Merkmale kann das Endoskop zuverlässig navigiert werden, um einen Zielbereich
zu erreichen, wobei Führungsbilder
verwendet werden, welche die tatsächlichen Verzweigungspositionen
darstellen.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnung
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1 zeigt
den Aufbau einer Endoskopvorrichtung gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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2 zeigt
den Aufbau einer Eingabeeinheit von 1;
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3 ist
ein Flussdiagramm, welches den Ablauf beim Aufbauen von Navigationsdaten
zeigt, der von einer Bronchoskop-Navigationsvorrichtung gemäß 1 durchzuführen ist;
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4 ist
eine erste Darstellung, die einen Routenbestimmungsschirm zeigt,
auf dem die Durchführung
des in 3 beschriebenen Prozesses erfolgt;
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5 ist
eine zweite Darstellung, welche den Routenbestimmungsschirm zeigt,
bei dem die Durchführung
des in 3 beschriebenen Prozesses erfolgt;
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6 ist
ein Flussdiagramm, welches den Ablauf einer Routenbestimmung beschreibt;
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7 ist
eine erste Darstellung, welche einen Routenbestimmungsschirm zeigt,
bei dem die Durchführung
des in 6 beschriebenen Prozesses erfolgt;
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8 ist
eine zweite Darstellung, welche einen Routenbestimmungsschirm zeigt,
bei dem die Durchführung
des in 6 beschriebenen Prozesses erfolgt;
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9 ist
eine dritte Darstellung, welche einen Routenbestimmungsschirm zeigt,
bei dem die Durchführung
des in 6 beschriebenen Prozesses erfolgt;
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10 ist
eine erläuternde
Darstellung betreffend eine Abwandlung einer von der Bronchoskop-Navigationsvorrichtung
von 1 durchzuführenden
Routensuche;
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11 ist
ein erstes Flussdiagramm, welches den Ablauf einer von der Bronchoskop-Navigationsvorrichtung
von 1 durchzuführenden
Navigation zeigt;
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12 ist
ein erstes Diagramm, welches einen Navigationsschirm zeigt, bei
dem der Ablauf des in 11 beschriebenen Prozesses erfolgt;
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13 ist
ein zweites Diagramm, welches einen Navigationsschirm zeigt, bei
dem der Ablauf des in 11 beschriebenen Prozesses erfolgt;
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14 ist
ein drittes Diagramm, welches einen Navigationsschirm zeigt, bei
dem der Ablauf des in 11 beschriebenen Prozesses erfolgt;
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15 ist
ein viertes Diagramm, welches einen Navigationsschirm zeigt, bei
dem der Ablauf des in 11 beschriebenen Prozesses erfolgt;
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16 ist
ein fünftes
Diagramm, welches einen Navigationsschirm zeigt, bei dem der Ablauf
des in 11 beschriebenen Prozesses erfolgt;
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17 ist
ein zweites Flussdiagramm, welches den Ablauf der von der Bronchoskop-Navigationsvorrichtung
von 1 durchzuführenden
Navigation zeigt;
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18 ist
eine erste Darstellung, die einen Navigationsschirm zeigt, bei dem
die Durchführung des
in 17 beschriebenen Prozesses erfolgt;
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19 ist
eine erläuternde
Darstellung betreffend ein Bewegungsbild, das durch Durchführung des
in 17 beschriebenen Prozesses darzustellen ist;
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20 ist
eine zweite Darstellung, welche den Navigationsschirm zeigt, bei
dem die Durchführung
des in 17 beschriebenen Prozesses erfolgt;
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21 ist
eine dritte Darstellung, welche den Navigationsschirm zeigt, bei
dem die Durchführung des
in 17 beschriebenen Prozesses erfolgt;
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22 ist
eine vierte Darstellung, welche den Navigationsschirm zeigt, bei
dem die Durchführung
des in 17 beschriebenen Prozesses erfolgt;
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23 zeigt
eine erste Variante des Navigationsschirms von 14;
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24 zeigt
eine zweite Variante des Navigationsschirms von 14;
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25 zeigt
eine dritte Variante des Navigationsschirms von 14;
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26 zeigt
eine vierte Variante des Navigationsschirms von 14;
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27 zeigt
eine fünfte
Variante des Navigationsschirms von 14;
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28 zeigt
eine sechste Variante des Navigationsschirms von 14;
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29 zeigt
eine siebte Variante des Navigationsschirms von 14;
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30 zeigt
eine achte Variante des Navigationsschirms von 14;
und
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31 zeigt
den Aufbau von Bronchien.
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Beste Weise
zur Durchführung
der Erfindung
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Bezugnehmend
auf die Zeichnung, so wird nachfolgend eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
beschrieben.
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Die 1 bis 30 befassen
sich mit einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. 1 zeigt
den Aufbau einer Endoskopvorrichtung. 2 zeigt
den Aufbau einer Eingabeeinheit von 1. 3 ist
ein Flussdiagramm, welches den Ablauf beim Aufbauen von Navigationsdaten
zeigt, der von einer Bronchoskop-Navigationsvorrichtung
gemäß 1 durchzuführen ist. 4 ist
eine erste Darstel lung, die einen Routenbestimmungsschirm zeigt,
auf dem die Durchführung
des in 3 beschriebenen Prozesses erfolgt. 5 ist
eine zweite Darstellung, welche den Routenbestimmungsschirm zeigt,
bei dem die Durchführung
des in 3 beschriebenen Prozesses erfolgt. 6 ist
ein Flussdiagramm, welches den Ablauf einer Routenbestimmung beschreibt. 7 ist
eine erste Darstellung, welche einen Routenbestimmungsschirm zeigt,
bei dem die Durchführung
des in 6 beschriebenen Prozesses erfolgt. 8 ist
eine zweite Darstellung, welche einen Routenbestimmungsschirm zeigt,
bei dem die Durchführung
des in 6 beschriebenen Prozesses erfolgt. 9 ist
eine dritte Darstellung, welche einen Routenbestimmungsschirm zeigt,
bei dem die Durchführung
des in 6 beschriebenen Prozesses erfolgt. 10 ist
eine erläuternde
Darstellung betreffend eine Abwandlung einer von der Bronchoskop-Navigationsvorrichtung
von 1 durchzuführenden
Routensuche. 11 ist ein erstes Flussdiagramm,
welches den Ablauf einer von der Bronchoskop-Navigationsvorrichtung
von 1 durchzuführenden
Navigation zeigt. 12 ist ein erstes Diagramm,
welches einen Navigationsschirm zeigt, bei dem der Ablauf des in 11 beschriebenen
Prozesses erfolgt. 13 ist ein zweites Diagramm,
welches einen Navigationsschirm zeigt, bei dem der Ablauf des in 11 beschriebenen
Prozesses erfolgt. 14 ist ein drittes Diagramm,
welches einen Navigationsschirm zeigt, bei dem der Ablauf des in 11 beschriebenen
Prozesses erfolgt. 15 ist ein viertes Diagramm,
welches einen Navigationsschirm zeigt, bei dem der Ablauf des in 11 beschriebenen
Prozesses erfolgt. 16 ist ein fünftes Diagramm, welches einen
Navigationsschirm zeigt, bei dem der Ablauf des in 11 beschriebenen
Prozesses erfolgt. 17 ist ein zweites Flussdiagramm,
welches den Ablauf der von der Bronchoskop-Navigationsvorrichtung
von 1 durchzuführenden
Navigation zeigt. 18 ist eine erste Darstellung,
die einen Navigationsschirm zeigt, bei dem die Durchführung des
in 17 beschriebenen Prozesses erfolgt. 19 ist
eine erläuternde
Darstellung betreffend ein Bewegungsbild, das durch Durchführung des
in 17 beschriebenen Prozesses darzustellen ist. 20 ist
eine zweite Darstellung, welche den Navigationsschirm zeigt, bei
dem die Durchführung
des in 17 beschriebenen Prozesses erfolgt. 21 ist
eine dritte Darstellung, welche den Navigationsschirm zeigt, bei
dem die Durchführung des
in 17 beschriebenen Prozesses erfolgt. 22 ist
eine vierte Darstellung, welche den Navigationsschirm zeigt, bei
dem die Durchführung
des in 17 beschriebenen Prozesses erfolgt. 23 zeigt
eine erste Variante des Navigationsschirms von 14. 24 zeigt
eine zweite Variante des Navigationsschirms von 14. 25 zeigt
eine dritte Variante des Navigationsschirms von 14. 26 zeigt
eine vierte Variante des Navigationsschirms von 14. 27 zeigt
eine fünfte
Variante des Navigationsschirms von 14. 28 zeigt
eine sechste Variante des Navigationsschirms von 14. 29 zeigt
eine siebte Variante des Navigationsschirms von 14. 30 zeigt
eine achte Variante des Navigationsschirms von 14.
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Wie
in 1 gezeigt, weist eine Endoskopvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
auf: ein Bronchoskop 2, welches in die Bronchien eines
Patienten einzuführen
ist, um Bilder des Inneren der Bronchien aufzunehmen oder um ein
Gewebe an einer Befallstelle am Ende einer Bronchie mittels Biopsie
zu entnehmen; eine Einführgraderkennungseinheit 3,
welche den Grad der Einführung der
Einführeinheit
des Bronchoskops 2 in den Körper des Patienten erkennt
und beispielsweise eine Encoder enthält; und eine Eingabeeinheit 4,
gebildet mittels einer flexiblen Schicht, welche eine Mehrzahl von Schaltern
in Form eines Films realisiert und an einem proximalen Ende des
Bronchoskops 2 angeordnet ist; und eine Bronchoskop-Navigationsvorrichtung 6, welche
virtuelle endoskopische Bilder (nachfolgend VBS-Bilder genannt), die das Innere von
Bronchien darstellen, auf der Grundlage von CT-Bilddaten aufbaut, ein endoskopisches
Bild (nachfolgend Lebendbild genannt), das von dem Bronchoskop 2 erzeugt wird,
mit den VBS-Bildern gemäß einem
Bildaufnahmesignal, das vom Bronchoskop 2 gesendet wird,
einem Erkennungssignal, das von der Einführgraderkennungseinheit 3 gesendet
wird und einem Eingangssignal, das von der Eingabeeinheit 4 gesendet wird,
synthetisiert und das sich ergebende synthetische Bild auf einem
Monitor 5 darstellt und das Bronchoskop 2 durch
die Bronchien navigiert.
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Die
Eingabeeinheit 4 ist am proximalen Ende des Bronchoskops 2 ausgebildet.
Alternativ kann die Eingabeeinheit 4 mit einem Fußschalter
gebildet werden.
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Die
Bronchoskop-Navigationsvorrichtung 6 weist auf: eine CT-Bilddatenerlangungseinheit 11, welche
dreidimensionale Bilddaten, aufgebaut in einem bekannten CT-System,
das nicht gezeigt ist und das tomografische Röntgenbilder eines Patienten
erzeugt, mittels eines transportablen Speichermediums erlangt, beispielsweise
einer magneto-optischen Platte (MO) oder einer Digital Versatile
Disk (DVD); eine CT-Bilddatenspeichereinheit 12, in der
dreidimensionale Bilddaten, erlangt von der CT-Bilddatenerlangungseinheit 11,
gespeichert werden; eine MPR-Bildaufbaueinheit 13,
welche ein MPR-Bild auf der Grundlage der dreidimensionalen Bilddaten
aufbaut, welche in der CT-Bilddatenspeichereinheit 12 gespeichert
sind; eine Routenbestimmungseinheit 14, welche einen Routenbestimmungsschirm,
der später
beschrieben wird, aufbaut und der ein MPR-Bild enthält, das
von der MPR-Bildaufbaueinheit
aufgebaut wurde und eine Navigationsroute (nachfolgend einfach „Route" genannt) bestimmt, entlang
der das Bronchoskop 2 durch die Bronchien navigiert wird;
eine VBS-Bildaufbaueinheit 15, welche VBS-Bilder, die aufeinander
folgende Bereich entlang der Route darstellen, welche von der Routenbestimmungseinheit 14 bestimmt
wurde, in Einheiten eines Rahmens auf der Grundlage der dreidimensionalen
Bilddaten aufbaut, die in der CT-Bilddatenspeichereinheit 12 gespeichert
sind; eine VBS-Bildspeichereinheit 16, in der VBS-Bilder,
die von der VBS-Bildaufbaueinheit 15 aufgebaut wurden,
gespeichert werden; eine Bildverarbeitungseinheit 17, welche
ein Bildaufnahmesignal, das von dem Bronchoskop 2 gesendet
wird, ein Erkennungssignal, das von der Einführgraderkennungseinheit 3 gesendet
wird und ein Eingabesignal, das von der Eingabeeinheit 4 gesendet
wird, empfängt,
und einen Navigationsschirm, der später beschrieben wird und ein
Lebendbild aufweist, ein VBS-Bild und eine Mehrzahl von VBS-Miniaturbildern
aufbaut; eine Bildanzeigesteuereinheit 18, die den Routenbestimmungsschirm,
der von der Routenbestimmungseinheit 14 aufgebaut wurde
und den Navigationsschirm, der von der Bildverarbeitungseinheit 17 aufgebaut
wurde, auf dem Monitor 15 darstellt; und eine Setzinformationseingabeeinheit 19 mit
einer Tastatur und einer Zeigevorrichtung, die verwendet werden,
Setzinformationen in die Routenbestimmungseinheit 14 einzugeben.
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Die
CT-Bilddatenspeichereinheit 12 und die VBS-Bildspeichereinheit 16 können auf
einer Festplatte realisiert werden und die MPR-Bildaufbaueinheit 13,
die Routenbestimmungseinheit 14, die VBS-Bildaufbaueinheit 15 und
die Bildverarbeitungseinheit 17 können mittels eines arithmetischen Schaltkreises
realisiert werden. Weiterhin erlangt die CT-Bilddatenerlangungseinheit 11 CT-Bilddaten
von einem transportablen Speichermedium, beispielsweise einer MO-Platte
oder einer DVD. Alternativ kann, wenn ein CT-System oder ein hauseigener
Server, in welchem CT-Bilddaten vorhanden sind, an einem hauseigenen
LAN angeschlossen sind, die CT-Bilddatenerlangungseinheit 11 mittels
eines Schnittstellenschaltkreises realisiert werden, der mit dem
hauseigenen LAN verbindbar ist. In diesem Fall können die CT-Bilddaten über das hauseigene LAN erlangt werden.
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Die
Eingabeeinheit 4 weist auf: gemäß 2 einen „Next VBS"-Schalter SW1 zur
Verwendung bei der Steuerung des Updates eines VBS-Bildes, das in einem
Navigationsschirm enthalten ist und jeden Verzweigungspunkt von
Bronchien darstellt; einen „Auto Image
Rotation"-Schalter
SW2 zur Verwendung bei der Anwendung einer automatischen Rotation
eines VBS-Bilds, so dass die Ausrichtung des VBS-Bilds der Ausrichtung
eines Lebendbilds entspricht; einen „Manual Image Rotation"-Schalter SW3 zur
Anwendung einer Rotation auf ein VBS-Bild in Einheiten eines bestimmten
Drehwinkels, so dass die Ausrichtung des VBS-Bilds der Ausrichtung
eines Lebend bilds entspricht; und einen „Freeze"-Schalter SW4 zur Anwendung eines Standbilds
bei dem Lebendbild.
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Die
Arbeitsweise der vorliegenden Ausführungsform mit den voranstehenden
Bestandteilen wird nachfolgend beschrieben.
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Wie
in 3 gezeigt, wird vor einer Beobachtung oder Behandlung,
durchgeführt
unter Verwendung des Bronchoskops 2, die Bronchoskop-Navigationsvorrichtung 6 aktiviert.
In der Bronchoskop-Navigationsvorrichtung 6 erlangt in
einem Schritt S1 die CT-Bilddatenerlangungseinheit 11 dreidimensionale
Bilddaten eines Patienten, die von einem CT-System aufgebaut wurden.
In einem Schritt S2 werden die erlangten dreidimensionalen Bilddaten
in der CT-Bilddatenspeichereinheit 12 gespeichert.
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In
einem Schritt S3 stellt die Routenbestimmungseinheit 14 den
Routenbestimmungsschirm 21 wie denjenigen gemäß 4 auf
dem Monitor 5 dar. Patienteninformationen werden über einen
Patienteninformations-Beischirm 22 gewählt, der in dem Routenbestimmungsschirm 21 enthalten
ist. Mit der Auswahl wird ein MPR-Bild für eine Mehrzahl unterschiedlicher
ebener Bilder aufgebaut, beispielsweise drei unterschiedliche Mehrschnittbilder
eines Patienten, ausgewählt
im Schritt S4. Im Schritt S5 wird das MPR-Bild 23 in dem
Routenbestimmungsschirm 21 aufgenommen.
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Die
Patienteninformation wird über
den Patienteninformations-Beischirm 22 durch Eingabe einer Patientenidentifizierung
(ID), mit der ein Patient identifiziert wird, unter Verwendung der
Setzinformationseingabeeinheit 19 gewählt.
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Nachfolgend
wird im Schritt S6 die Setzinformationseingabeeinheit 19 verwendet,
um einen Routenbestimmungsanhang 24 (siehe 4)
in dem Routenbestimmungsschirm 21 zu wählen. Folglich erscheint ein
Routenbestimmungs-Beischirm 25 in dem Routenbestimmungsschirm 21,
etwa wie derjenige gemäß 5.
Die Routenbestimmung, welche später
beschrieben wird, wird dann durchgeführt, um eine Route zu bestimmen,
entlang der das Bronchoskop 2 durch die Bronchien navigiert
wird, um das Einführen
des Bronchoskops 2 zu unterstützen.
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Nachdem
eine Route bestimmt wurde, entlang der das Bronchoskop navigiert
werden muss, um das Einführen
des Bronchoskops zu unterstützen,
baut die VBS-Bildaufnahmeeinheit 15 aufeinander
folgende VBS-Bilder in Einheiten eines Rahmens auf, welche Bereiche
entlang der gesamten Route darstellen. Im Schritt S8 werden die
aufgebauten VBS-Bilder in der VBS-Bildspeichereinheit 16 gespeichert.
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Die
in der vorliegenden Ausführungsform verwendete
Bronchoskop-Navigationsvorrichtung 6 kann
das Bronchoskop 2 durch die Bronchien navigieren, um das
Einführen
des Bronchoskops 2 gemäß beispielsweise
zweier Navigationsverfahren zu unterstützen, welche später beschrieben
werden. Die Verfahren seien in Modus 1 bzw. Modus 2 implementiert.
Im Schritt S9 wird die Setzinformationseingabeeinheit 19 verwendet,
um den Modus (Navigationsmodus) für die Routenbestimmungseinheit 14 zu
bestimmen. Die Informatione über
den Navigationsmodus wird der Bildverarbeitungseinheit 17 über die Routenbestimmungseinheit 14 übertragen
und sowohl in der Bildverarbeitungseinheit 17 als der Routenbestimmungseinheit 14 gespeichert.
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Durch
Durchführung
der Schritte S1 bis S9 werden Vorbereitungen für die Navigation gemacht, die
von der Bronchoskop-Navigationsvorrichtung 6 zur Beobachtung
oder Behandlung durch das Bronchoskop 2 durchzuführen sind.
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Nachfolgend
wird die Routenbestimmung, die im Schritt S6 durchzuführen ist,
im Zusammenhang mit 6 beschrieben.
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Wie
in 6 gezeigt, wird während der Routenbestimmung
im Schritt S6 die Setzinformationseingabeeinheit 19 gehandhabt,
um einen „Route Search"-Knopf in dem Routenbestimmungs-Beischirm 25 von 5 anzuklicken.
Ein Startpunkteintraganweisungsfenster 31, das einen Benutzer
auffordert, einen Startpunkt einer Route gemäß 7 einzutragen,
wird im Schritt S11 in dem Routenbestimmungsschirm 21 dargestellt.
In einem der tomografischen Bilder, die das MPR-Bild 23 bilden,
wird durch Bewegung eines Cursors 30 in dem Routenbestimmungsschirm 21 ein
Startpunkt definiert. Sobald der Startpunkt definiert worden ist,
wird der Startpunkt an entsprechenden Positionen in den anderen beiden
tomografischen Bildern angezeigt, die in dem MPR-Bild 23 enthalten
sind. Ein Endpunkteintraganweisungsfenster 32, das einen
Benutzer auffordert, einen Endpunkt der Route gemäß 8 einzutragen,
wird in dem Routenbestimmungsschirm 21 dargestellt.
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Im
Schritt S12 wird ähnlich
zur Definition des Startpunkts ein Endpunkt in einem der tomografischen
Bilder, die das MPR-Bild 23 bilden, durch Bewegen des Cursors 30 in
dem Routenbestimmungsschirm 21 definiert. Sobald der Endpunkt
definiert worden ist, wird der Endpunkt an entsprechenden Positionen
in den anderen beiden tomografischen Bildern angezeigt, die in dem
MPR-Bild 23 enthalten sind.
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Nachdem
der Startpunkt und ein Endpunkt definiert worden sind, sucht die
Routenbestimmungseinheit 14 eine Route, welche Startpunkt
und Endpunkt verbindet und durch die Bronchien verläuft. Die Bronchien
haben komplexe Pfade. Die Route, welche den Startpunkt und den Endpunkt
verbindet und welche durch die Bronchien verläuft, kann daher nicht immer
bedingungsfrei bestimmt werden. Im Schritt S13 sucht die Routenbestimmungseinheit 14 daher
einen ersten Kandidaten für
die Route, die den Startpunkt und den Endpunkt verbindet und durch
die Bronchien verläuft.
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Die
Routenbestimmungseinheit 14 stellt dann die im Schritt
S14 gesuchte Route durch Überlagern
der Route auf das MPR-Bild 23 in dem Routenbestimmungsschirm 21 dar,
wie in 9 gezeigt. Weiterhin wird ein Routenfinalisierungsfenster 33 dargestellt,
welches einen Benutzer auffordert, eine Route zu finalisieren.
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Das
Routenfinalisierungsfenster 33 weist auf: einen „Finalize
Route"-Knopf 41 zur
Anweisung der Finalisierung einer gesuchten Route; einen „Search
Next Candidate"-Knopf 42 zur
Anweisung einer Suche an einen nächsten
Routenkandidaten; einen „Re-determine
Route"-Knopf 43 zur
Neudefinierung eines Startpunkts und eines Endpunkts; und einen „Cancel"-Knopf 44 zur
Aufhebung der Routensuche.
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Im
Schritt S15 wird beurteilt, ob der „Search Next Candidate"-Knopf 42 angeklickt
wurde. Wenn der „Search
Next Candidate"-Knopf 42 angeklickt wurde,
wird der nächste
Routenkandidat automatisch im Schritt S16 gesucht. Die Steuerung
geht dann zum Schritt S17 weiter. Wenn der „Search Next Candidate"-Knopf 42 nicht
angeklickt wurde, geht die Steuerung zum Schritt S18 weiter. Im
Schritt S17 wird beurteilt, ob als Ergebnis der Suche der nächste Kandidat
gefunden wurde. Wenn der nächste
Kandidat nicht gefunden wurde, wird die Warnung, dass der nächste Routenkandidat
nicht gefunden wurde, dargestellt und die Steuerung kehrt zum Schritt
S13 zurück.
Wenn der nächste
Kandidat gefunden wird, kehrt die Steuerung zum Schritt S14 zurück.
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Im
Schritt S18 wird beurteilt, ob der „Re-determine Route"-Knopf 43 angeklickt
wurde. Wenn der „Re-determine
Route"-Knopf 43 angeklickt
wurde, kehrt die Steuerung zum Schritt S11 zurück. Wenn der „Re-determine
Route"-Knopf 43 nicht
angeklickt wurde, geht die Steuerung zum Schritt S19.
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Im
Schritt S19 wird beurteilt, ob der „Finalize Route"-Knopf 41 angeklickt
wurde. Wenn der „Finalize
Route"-Knopf 41 nicht
angeklickt wurde, geht die Steuerung zum Schritt S15 zurück. Wenn
der „Finalize
Route"-Knopf 41 angeklickt
wurde, geht die Steuerung zum S20. Im Schritt S20 werden eine Route und
Positionen von Verzweigungspunkten auf der Route bestimmt und die
Steuerung kehrt zum Schritt S7 in 6 zurück.
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Nachdem
die dreidimensionale Positionsinformation der Verzweigungspunkte
auf der Route im Schritt S20 bestimmt wurde, werden die Reihenfolgenzahlen
der Verzweigungspunkte, die auf dem zu steuernden Kurs liegen, um
das Bronchoskop von einem Startpunkt 101 zu einem Endpunkt 102 einzuführen, den
VBS-Bildern angehängt,
welche die Verzweigungspunkte darstellen. Die VBS-Bilder werden dann
im Schritt S8 in der VBS-Bildspeichereinheit 16 gespeichert.
Folglich enthalten die VBS-Bilddaten, die jeden Verzweigungspunkt
darstellen, virtuelle Bilddaten, welche den Verzweigungsabschnitt
darstellen, dreidimensionale Positionsinformationen betreffend den
Verzweigungsabschnitt und Informationen der Reihenfolgezahl, die
dem Verzweigungsabschnitt zugewiesen ist, der auf dem zu steuernden ausgewählten Kurs
liegt, um das Bronchoskop einzuführen.
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Nebenbei
gesagt, es wurde eine Routensuche beschrieben, die unter Verwendung
eines MPR-Bilds durchgeführt
wird. Ein Bild 100, das unter Verwendung einer Volume-Rendering-Technik
gemäß 10 aufgebaut
wird, kann zum Zweck der Routensuche zur Bestimmung von Startpunkt 101 und
Endpunkt 102 verwendet werden.
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Beschrieben
wird nun die Navigation des Bronchoskops 2, welche die
Bronchoskop-Navigationsvorrichtung 6 durchführt, um
das Einführen
des Bronchoskops 2 für
eine Beobachtung oder Behandlung zu unterstützen, nachdem wie oben geschildert eine
Route bestimmt worden ist. Die Beschreibung erfolgt unter Annahme
des Beispielfalls, wo die Anzahl von Verzweigungspunkten auf einer
Route zehn beträgt.
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Wie
in 11 dargestellt wird, wird, wenn die Bronchoskop-Navigationsvorrichtung 6 mit
der Navigation beginnt, ein Navigationsschirm 51 etwa demjenigen
gemäß 12 im
Schritt S21 auf dem Monitor 5 dargestellt.
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Der
Navigationsschirm 51 weist auf: einen endoskopischen Lebendbildanzeigebereich 52,
in welchem ein vom Bronchoskop 2 erfasstes Lebendbild dargestellt
wird; einen VBS-Bildanzeigebereich 53, in welchem ein VBS-Bild
angezeigt wird; und einen VBS-Miniaturbildbereich 54,
in welchem Bilder, erzeugt durch Verkleinern von VBS- Bildern, die Verzweigungspunkte
auf einer Route darstellen, als Verzweigungs-VBS-Miniaturbilder dargestellt werden. Im
Schritt S21, wo das Bronchoskop 2 noch nicht eingeführt ist,
wird auf dem endoskopischen Lebendbildanzeigebereich 52 kein
Lebendbild angezeigt. Jedoch wird ein VBS-Bild 53a, das
den ersten Verzweigungspunkt auf der Route darstellt, in dem VBS-Bildanzeigebereich 53 angezeigt.
VBS-Miniaturbilder 54(a) bis 54(j),
welche alle Verzweigungspunkte darstellen, werden in dem VBS-Miniaturbildbereich 54 angezeigt.
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Eine
Markierung 55 wird dem VBS-Bild 53a überlagert,
um ein Lumen eines Pfades anzuzeigen, der entlang der Route verläuft. Weiterhin
wird der Rahmen des VBS-Miniaturbilds,
welches den gleichen Verzweigungspunkt wie das VBS-Bild 53a darstellt,
das in dem VBS-Bildanzeigebereich 53 angezeigt wird, in
Fett oder Farbe angezeigt, so dass das VBS-Miniaturbild von den
anderen unterschieden werden kann. Eine Bedienungsperson kann problemlos
unterscheiden, welcher der Verzweigungspunkte von einem VBS-Bild
dargestellt wird, welches in dem VBS-Bildanzeigebereich 53 angezeigt
wird. In der Stufe von Schritt 521 wird der Rahmen des
VBS-Miniaturbilds 54(a) in
Fett oder in Farbe dargestellt.
-
Nach
Schritt S22 beginnt das Einführen
des Bronchoskops 2 in die Bronchien. Wie in 13 gezeigt,
wird im Schritt S23 ein Lebendbild 52a, das vom Bronchoskop 2 aufgenommen
wird, in dem endoskopischen Lebendbildanzeigebereich 52 innerhalb
des Navigationsschirm 51 angezeigt. Auch in 13 wird
das VBS-Bild 53a, das den ersten Verzweigungspunkt auf
der Route darstellt, in dem VBS-Bildanzeigebereich 53 angezeigt
und die VBS-Miniaturbilder 52(a) bis 54(j), welche
alle Verzweigungspunkte darstellen, werden in dem VBS-Miniaturbildbereich 54 angezeigt.
Der Rahmen des VBS-Miniaturbilds 54(a) wird in Fett oder
in Farbe angezeigt.
-
Nachfolgend
wird im Schritt S24 beurteilt, ob der Navigationsmodus in der Bildverarbeitungseinheit 17,
welche ein Lebendbild erhalten hat, in Modus 1 gesetzt
ist.
-
Es
sei zunächst
die von der Bronchoskop-Navigationsvorrichtung 6 durchzuführende Navigation
unter der Annahme beschrieben, dass der Navigationsmodus auf Modus 1 gesetzt
ist.
-
Zuerst
beurteilt eine Bedienungsperson, wenn das distale Ende des Bronchoskops 2 einen ersten
Verzweigungspunkt erreicht, ob der „Freeze"-Schalter SW4 zu drücken ist oder nicht. Wenn die Bedienungsperson
das Bild des Lumens auf dem Pfad, mit der Markierung 55 auf
dem Lebendbild 52a angegeben, alleine durch Betrachten
des VBS-Bilds 53a im VBS-Bildanzeigebereich 53 und
des Lebendbilds 52a unterscheiden kann, hält die Bedienungsperson
das Bronchoskop eingeführt.
Wenn es schwierig ist, das Lumen des Pfads, das mit der Markierung 55 auf
dem Lebendbild 52a angezeigt ist, festzustellen, drückt die
Bedienungsperson den „Freeze"-Schalter SW4.
-
Im
Schritt S25 wird beurteilt, ob der „Freeze"-Schalter SW4 eingeschaltet ist. Wenn
der „Freeze"-Schalter SW4 eingeschaltet
ist, wird ein vom Lebendbild 52a erhaltenes Standbild im
Schritt S26 erhalten. Das Standbild und das VBS-Bild 53a,
die den ersten Verzweigungspunkt darstellen, werden miteinander
verglichen, um den Grad der Ähnichkeit
zwischen ihnen zu erkennen, wobei eine bekannte Bildverarbeitungstechnik
angewendet wird. Wenn der „Freeze"-Schalter SW4 nicht
eingeschaltet wird, geht die Steuerung zum Schritt S27.
-
Wenn
im Schritt S26 gefunden wurde, dass der Ähnlichkeitsgrad gleich oder
kleiner als ein bestimmter Wert ist, wird beurteilt, dass das Bronchoskop
entlang einer Route abweichend von der bestimmten Route eingeführt wurde
(oder das Standbild wird mit einem VBS-Bild verglichen, welches
einen unterschiedlichen Verzweigungspunkt darstellt). Infolgedessen
wird eine Warnung angezeigt (nicht gezeigt).
-
Wenn
im Schritt S26 beurteilt wird, dass das Standbild des Lebendbilds 52a und
das VBS-Bild 53a einander mit einem Ähnlichkeitsgrad entsprechen, der
einen bestimmten Wert übersteigt,
werden die beiden Bilder als den gleichen Verzweigungspunkten darstellend
betrachtet. Die Bedienungsperson handhabt dann den „Auto Image
Rotation"-Schalter
SW2 oder den „Manual
Image Rotation"-Schalter
SW3, um das VBS-Bild 53a so
zu drehen, dass das Standbild des Lebendbild 52a und das
VBS-Bild 53a aneinander angepasst sind. Danach geht die
Steuerung zum Schritt S27.
-
Nebenbei
gesagt, wenn eine Bedienungsperson den „Auto Image Rotation"-Schalter SW2 drückt, werden
das Standbild des Lebendbilds 52a und das VBS-Bild 53a automatisch
aneinander mit beispielsweise einer Mustererkennungsverarbeitung angepasst.
Weiterhin, wenn die Bedienungsperson den „Manual Image Rotation"-Schalter SW3 drückt, wird
das VBS-Bild 53a um einen bestimmten Winkel gedreht. Die
Bedienungsperson drückt
den Schalter SW3 wiederholt, um das Lebendbild 52a und
das VBS-Bild 53a aneinander anzupassen.
-
Nachdem
das Standbild vom Lebendbild 52a und das VBS-Bild 53a so
aneinander angepasst worden sind, kann die Bedienungsperson nun
das Lumen des Pfads unterscheiden, welches mit der Markierung 55 auf
dem Lebendbild 52a angezeigt ist. Die Bedienungsperson
hält daher
das Bronchoskop in Übereinstimmung
mit der Anweisung seitens der Markierung 55 eingesetzt.
-
Im
Schritt S27 wird beurteilt, ob die Bedienungsperson den „Next VBS"-Schalter SW1 gedrückt hat.
Wenn der „Next
VBS"-Schalter SW1
nicht gedrückt
wurde, kehrt die Steuerung zum Schritt S25 zurück. Wenn die Bedienungsperson
den „Next VBS"-Schalter SW1 gedrückt hat, wird das VBS-Bild 53a entsprechend
einem VBS-Miniaturbild
(b), welches den nächsten
(zweiten) Verzweigungspunkt darstellt, in dem VBS-Bildanzeigebereich 53 angezeigt.
Zu dieser Zeit wird der Rahmen des VBS-Miniaturbilds 54(b), welches
den zweiten Verzweigungspunkt darstellt, in Fett oder Farbe dargestellt.
Der Rahmen des VBS-Miniaturbilds 54(a) wird gleich den Rahmen
der verbleibenden VBS-Miniaturbilder.
-
Im
Schritt S29 wird beurteilt, ob das Bronchoskop eine befallene Stelle
erreicht hat (das heißt
den Endpunkt der Navigation erreicht hat). Wenn das Bronchoskop
die befallene Stelle erreicht hat, wird der Ablauf beendet. Wenn
das Bronchoskop die befallene Stelle nicht erreicht hat, kehrt die
Steuerung zum Schritt S25 zurück.
Der Ablauf vom Schritt 525 zum Schritt S29 wird wiederholt,
bis das Bronchoskop die befallene Stelle erreicht hat.
-
Ein
konkretes Beispiel des Ablaufs vom Schritt S25 zum Schritt S29 wird
in Zusammenschau mit dem Navigationsschirm 51 nun beschrieben.
Gemäß 14 sei
angenommen, dass das Bronchoskop navigiert wurde, um den achten
Verzweigungspunkt zu erreichen und das VBS-Bild 53a entsprechend
einem VBS-Miniaturbild 54(h), das den achten Verzweigungspunkt
darstellt, ist in dem VBS-Bildanzeigebereich 53 angezeigt.
Das Lebendbild 52a, das einen Bereich nahe dem achten Verzweigungspunkt darstellt,
ist in dem endoskopischen Lebendbildanzeigebereich 52 angezeigt.
Zu dieser Zeit ist nur der Rahmen des VBS-Miniaturbilds 54(h),
das den achten Verzweigungspunkt darstellt, in Fett oder in Farbe angezeigt.
Dies erlaubt einer Bedienungsperson, zu erkennen, dass die Navigation
am achten Verzweigungspunkt durchgeführt wird.
-
Wenn
in diesem Zustand die Bedienungsperson den „Freeze"-Schalter SW4 drückt (Schritt S25), wird ein
Standbild von dem Lebendbild erhalten. Wenn die Bedienungsperson
den „Auto
Image Rotation"-Schalter
SW2 drückt,
wird das VBS-Bild 53 gedreht, wie in 15 gezeigt,
so dass das Standbild vom Lebendbild 52 und das VBS-Bild 53a aneinander
angepasst werden (Schritt S26).
-
Wenn
danach die Bedienungsperson erkennt, dass das Lumen des Pfads ein
Einführziel
ist, und die Bedienungsperson den „Next VBS"-Schalter SW1 drückt (Schritt S27), wird das
VBS-Bild 53a entsprechend einem VBS-Miniaturbild 54(i),
das den neunten Verzweigungspunkt darstellt, in dem VBS-Bildanzeigebereich 53 dargestellt.
Nur der Rahmen des VBS-Miniaturbilds 54(i), welches den
neunten Verzweigungspunkt darstellt, wird in Fett oder in Farbe
dargestellt, so dass die Bedienungsperson erkennt, dass die nächste Position
der Navigation der neunte Verzweigungspunkt ist (Schritt 528).
Die Navigation wird auf gleiche Weise wiederholt, bis das Bronchoskop
die befallene Stelle erreicht (d. h. den Endpunkt der Navigation)
(Schritt S29).
-
Nachfolgend
wird die Navigation beschrieben, die von der Bronchoskop-Navigationsvorrichtung 6 durchzuführen ist,
wenn der Navigationsmodus in den Modus 2 gesetzt ist.
-
Wenn
im Schritt S24 gemäß 11 beurteilt wird,
dass der Navigationsmodus in der Bildverarbeitungseinheit 17,
welche das Lebendbild empfangen hat, nicht in den Modus 1 versetzt
ist, sondern in den Modus 2, geht die Steuerung in 17 zum
Schritt S41.
-
Der
Navigationsmodus 2 ist ein Modus, der von einer Bedienungsperson
verwendet wird, welche Erfahrung im Einführen eines Bronchoskops in
Bronchien hat. Wenn eine Bedienungsperson eine Navigation erwartet,
jedoch eine gründliche
Kenntnis von Lumen von Pfaden hat, welche Zielorte beim Einführen an
praktisch allen Verzweigungspunkten sind, wählt die Bedienungsperson anstelle
von Modus 1 den Modus 2, da er/sie nicht die Navigation
zu einer bestimmten Position an jedem Verzweigungspunkt benötigt.
-
Im
Modus 1 wird jedes Mal dann, wenn das Bronchoskop einen
Verzweigungspunkt erreicht, der „hext VBS"-Schalter SW1 gedrückt. Die Position eines Verzweigungspunktes,
dargestellt durch ein Lebendbild, kann daher in Übereinstimmung mit der Position
hiervon gemacht werden, die von einem VBS-Bild dargestellt wird.
Es sei jedoch nun angenommen, dass die Navigation nicht an allen
Verzweigungspunkten benötigt
ist, bis ein Bronchoskop eine bestimmte Position erreicht; die Einführung wird
fortgeführt
und die Navigation wird an einem gewissen Verzweigungspunkt erwartet.
In diesem Fall ist es schwierig, ein VBS-Miniaturbild zu finden,
welches den Verzweigungspunkt darstellt, an welchem die Navigation
erwartet wird.
-
Im
Navigationsmodus 2 wird ein VBS-Miniaturbild, das einen
Verzweigungspunkt darstellt, an welchem eine Navigation erwartet
wird, basierend auf einem Einführgrad
gesucht, bis zu welchem die Einführeinheit
des Bronchoskops eingeführt
worden ist. Das VBS-Miniaturbild 53a wird dann in dem VBS-Bildanzeigebereich 53 angezeigt,
wodurch eine Navigation ermöglicht
wird.
-
Genauer
gesagt, wenn im Navigationsmodus 2 eine Bedienungsperson
keine Navigation benötigt,
fährt die
Bedienungsperson mit dem Einführen des
Bronchoskops 2 fort, während
ein Lebendbild betrachtet wird. Wenn das distale Ende des Bronchoskops 2 einen
Verzweigungspunkt erreicht, an welchem die Bedienungsperson eine
Navigation benötigt,
drückt
die Bedienungsperson den „Freeze"-Schalter SW4.
-
Die
von der Bronchoskop-Navigationsvorrichtung 6 im Modus 2 durchzuführende Navigation ist
in 17 beschrieben. Genauer gesagt, im Schritt 541 wird
gewartet, bis der „Freeze"-Schalter SW4 gedrückt worden
ist. Wenn der Schalter inzwischen gedrückt wurde, wird ein verkleinertes
Bild 60 eines Standbilds, das beim Drücken des „Freeze"-Schalters SW4 erhalten wird, dem Lebendbild 52a überlagert,
das in dem endoskopischen t-ebendbildanzeigebereich 52 angezeigt
wird.
-
Bezugnehmend
auf 18, so liegt, wenn der „Freeze"-Schalter SW4 gedrückt wird, das Bronchoskop am
achten Verzweigungspunkt. Eine Navigation wird bis zu dieser Zeit
nicht benötigt.
Der „Freeze"-Schalter SW4 wird
das erste Mal gedrückt. Das
VBS-Bild 53a,
das in dem VBS-Bildanzeigebereich 53 angezeigt wird, ist
ein VBS-Bild entsprechend einem VBS-Miniaturbild 54(a),
das den ersten Verzweigungspunkt darstellt.
-
Im
Schritt S43 erkennt die Einführgraderkennungseinheit 3 den
Grad der Einführung,
bis zu welchem die Einführeinheit
des Bronchoskops 2 in einen Patientenkörper eingeführt wurde. Im Schritt S44 werden
die Position des distalen Endes des Bronchoskops 2 und
die Position eines nahebei liegenden Verzweigungspunktes basierend
auf dem erkannten Einführgrad
berechnet.
-
Im
Schritt S45 werden VBS-Bilder, welche Bereiche darstellen, welche
mit einem Verzweigungspunkt unmittelbar vor dem berechneten Verzweigungspunkt
begonnen und mit einem unmittelbar folgenden Verzweigungspunkt geendet
haben, in Form eines Bewegungsbilds in dem VBS-Bildanzeigebereich 53 angezeigt.
Weiterhin wird der Rahmen nur eines VBS-Miniaturbilds, welches den
berechneten Verzweigungspunkt darstellt, in Fett oder Farbe dargestellt.
-
19 zeigt
die Darstellung eines Bewegungsbildes, zusammengesetzt aus VBS-Bildern, die Bereiche
darstellen, welche mit dem siebten Verzweigungspunkt unmittelbar
vor dem achten Verzweigungspunkt beginnen, der in 18 gezeigt
ist und als Referenzpunkt dient und welche mit dem neunten Verzweigungspunkt
unmittelbar nach dem achten Verzweigungspunkt endet. 20 zeigt
den Navigationsschirm 51 mit dem angezeigten VBS-Bild 53a,
das den siebten Verzweigungspunkt darstellt und mit dem die Anzeige
des Bewegungsbildes beginnt, dargestellt in dem VBS-Bildanzeigebereich 53 hiervon. 21 zeigt
den Navigationsschirm 51 mit dem angezeigten VBS-Bild 53a,
das den neunten Verzweigungspunkt darstellt und mit dem Anzeige des
Bewegungsbildes endet, dargestellt in dem VBS-Bildanzeigebereich 53 hiervon.
-
Wie
in den 20 und 21 gezeigt,
wird ein Bewegungsbildbereichsbalken 71, der einen in Form
eines Bewegungsbildes in dem VBS-Bildanzeigebereich 53 anzuzeigenden
Bereich angibt, unterhalb der VBS-Miniaturbilder angezeigt, die
in dem VBS-Miniaturbildbereich 54 angezeigt
werden. Die 20 und 21 zeigen
Beispiele einer Anzeige, bei denen der Bewegungsbildbereichsbalken 71 unterhalb
der VBS-Miniaturbilder
angezeigt wird, welche mit dem VBS-Miniaturbild 54(g) beginnen,
das den siebten Verzweigungspunkt darstellt und mit dem VBS-Miniaturbild 54(i) enden,
welches den neunten Verzweigungspunkt darstellt. Zu diesem Zeitpunkt
wird lediglich der Rahmen des VBS-Miniaturbilds 54(a),
welches den berechneten Verzweigungspunkt darstellt, fett oder in
Farbe angezeigt.
-
Folglich
kann eine Bedienungsperson erkennen, an welchem Verzweigungspunkt
sich das distale Ende der Einführeinheit
momentan befindet. Die Bedienungsperson kann somit das eingeführte Bronchoskop
vorwärts
oder rückwärts bewegen,
um ein Lebendbild zu finden, welches einen nahe liegenden Verzweigungspunkt
darstellt. Schließlich
wird das Lebendbild 52a, das den Verzweigungspunkt darstellt, in
dem endoskopischen Lebendbildanzeigebereich 52 angezeigt.
-
Sobald
das Lebendbild 52a, das eine Position, an der eine Navigation
notwendig ist, darstellt, angezeigt wird, wird im Schritt 546 gewartet,
bis der „Freeze"-Schalter SW4 eingeschaltet
wird. Wenn der Schalter SW4 eingeschaltet wird, wird im Schritt
S47 ein Standbild vom Lebendbild 52a erhalten. Das VBS-Bild 53a,
das den berechneten Verzweigungspunkt darstellt, wird in dem VBS-Bildanzeigebereich 53 angezeigt.
Im Schritt S48 werden das Standbild des Lebendbilds 52a und
das VBS-Bild 53a, das den berechneten Verzweigungspunkt
darstellt, miteinander verglichen, um den Ähnlich keitsgrad zwischen den
Bildern mittels einer bekannten Bildverarbeitungstechnik zu erkennen.
Ein Ablauf ähnlich
demjenigen, der in Modus 1 durchgeführt wird, wird dann durchgeführt.
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Wenn
im Zustand gemäß 21 der „Freeze"-Schalter SW4 eingeschaltet
wird, wird gemäß 22 das
VBS-Bild 53a entsprechend dem VBS-Miniaturbild 54(a),
das den berechneten Verzweigungspunkt darstellt, in dem VBS-Bildanzeigebereich 53 angezeigt.
Weiterhin wird nur der Rahmen des VBS-Miniaturbilds 54(h),
das den berechneten Verzweigungspunkt darstellt, in Fett oder Farbe
angezeigt.
-
Wenn
im Schritt S48 ähnlich
zum Modus 1 der Ähnlichkeitsgrad
gleich oder geringer als ein bestimmter Wert ist, wird beurteilt,
dass das Bronchoskop entlang einer Route anders als die bestimmte Route
eingeführt
wurde (oder das Standbild wird mit einem VBS-Bild verglichen, das
einen anderen Verzweigungspunkt darstellt). Es wird dann eine Warnung
(nicht gezeigt) angezeigt.
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Wenn
weiterhin im Schritt S48 ähnlich
zum Modus 1 beurteilt wird, dass der Ähnlichkeitsgrad den bestimmten
Wert übersteigt
und das Standbild des Lebendbilds 52a und das VBS-Bild 53a einander ähnlich sind,
werden die beiden Bilder als den gleichen Verzweigungspunkt darstellend
betrachtet. Eine Bedienungsperson handhabt dann den „Auto Image
Rotation"-Schalter
SW2 oder den „Manual Image
Rotation"-Schalter SW3, um
das VBS-Bild 53a zu drehen. Das Standbild vom Lebendbild 52a und das
VBS-Bild 53a werden somit aneinander angepasst. Danach
geht die Steuerung zum Schritt S49.
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Sobald
das Standbild des Lebendbilds 52a und das VBS-Bild 53a aneinander
angepasst worden sind, kann eine Bedienungsperson problemlos ein Lumen
eines Pfads unterscheiden, der mit der Markierung 55 auf
dem Lebendbild 52a angezeigt wird. Die Bedienungsperson
fährt mit
der Einführung
entsprechend der von der Markierung 55 vorgegebenen Anweisung
fort.
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Im
Schritt S49 wird beurteilt, ob das Bronchoskop eine befallene Stelle
erreicht hat (das heißt,
ob das Bronchoskop den Endpunkt der Navigation erreicht hat). Wenn
das Bronchoskop die befallene Stelle erreicht wird, wird der Ablauf
beendet. Wenn das Bronchoskop die befallene Stelle nicht erreicht hat,
kehrt die Steuerung zum Schritt S41 zurück. Der Ablauf von Schritt
S41 zu Schritt S49 wird wiederholt, bis das Bronchoskop die befallene
Stelle erreicht hat.
-
Im
Schritt S45 werden VBS-Bilder, die Bereiche darstellen, welche mit
einem Verzweigungspunkt unmittelbar vor einem berechneten Verzweigungspunkt,
der als Referenzpunkt dient, beginnen und welche mit einem unmittelbar
folgenden Verzweigungspunkt enden, in Form eines Bewegungsbildes in
dem VBS-Bildanzeigebereich 53 angezeigt.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf diese Betriebsart begrenzt.
Alternativ können
VBS-Bilder, die Bereiche darstellen, welche mit einem Verzweigungspunkt
von zwei Punkten vor einem berechneten Verzweigungspunkt beginnen,
der als Referenzpunkt dient und welche mit einem übernächsten folgenden
Verzweigungspunkt enden, in Form eines Bewegungsbilds in dem VBS-Bildanzeigebereich 53 angezeigt
werden.
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Wenn
gemäß der vorliegenden
Erfindung die Navigation im Modus 1 durchgeführt wird,
werden VBS-Miniaturbilder, welche alle Verzweigungspunkte darstellen,
in dem VBS-Miniaturbildanzeigebereich 54 angezeigt. Weiterhin
wird der Rahmen des VBS-Miniaturbilds
entsprechend dem VBS-Bild 53a, das mit dem Lebendbild 52a verglichen
wird, in Fett oder Farbe angezeigt. Folglich lässt sich leicht unterscheiden,
welche der Verzweigungspunkte von dem Lebendbild 52a dargestellt
wird.
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Wenn
weiterhin die Navigation im Modus 2 durchgeführt wird,
lässt sich
das VBS-Bild 53a, das einen Verzweigungspunkt darstellt,
wo eine Navigation notwendig ist, einfach erhalten. Die VBS-Bilder 53a,
die Bereiche nahe eines Bereichs darstellen, der von dem Lebendbild 52a dargestellt
wird, werden in Form eines Bewegungsbilds angezeigt. Folglich lässt sich
einfach unterscheiden, welcher Verzweigungspunkt durch das Lebendbild 52a dargestellt
wird.
-
Wenn
weiterhin die Navigation im Modus 1 oder im Modus 2 durchgeführt wird,
werden das Lebendbild 52a und das VBS-Bild 53a miteinander
verglichen und der Ähnlichkeitsgrad
zwischen den Bildern wird mittels einer Bildverarbeitungstechnik
berechnet. Wenn der Ähnlichkeitsgrad
gleich oder kleiner als ein bestimmter Wert ist, erfolgt eine Warnung. Eine
Bedienungsperson unterbricht die Einführung an einem Verzweigungspunkt,
den die Bedienungsperson falsch identifiziert hat. Die Bedienungsperson kann
einfach das distale Ende des Bronchoskops 2 an einem passenden
Verzweigungspunkt anordnen.
-
Weiterhin
wird im Navigationsschirm 51 der Rahmen des VBS-Miniaturbildes,
welches dem VBS-Bild 53a entspricht, und in dem ein VBS-Miniaturbildbereich 54 angezeigt
wird, in Fett oder Farbe angezeigt. Wie in 23 gezeigt,
kann das VBS-Miniaturbild entsprechend dem VBS-Bild 53a vergrößert werden
und der Rahmen des vergrößer ten VBS-Miniaturbildes
kann in Fett oder Farbe angezeigt werden. Bezugnehmend auf 23,
so beträgt die
Anzahl von Verzweigungspunkten neun und das VBS-Bild 53a entsprechend
dem VBS-Miniaturbild, das den siebten Verzweigungspunkt darstellt,
wird angezeigt.
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In
dem Navigationsschirm 51 werden die VBS-Miniaturbilder,
welche Verzweigungspunkte darstellen, in einer Reihe angezeigt.
Wenn die Anzahl von Verzweigungspunkten groß ist, können die VBS-Miniaturbilder,
welche die Verzweigungspunkte darstellen, gemäß 24 in
zwei oder mehr Reihen angezeigt werden. Wenn weiterhin gemäß 25 der
Rahmen des VBS-Miniaturbildbereichs 54 so strukturiert
ist, dass die VBS-Bilder mittels Bildlauf bewegt werden können, kann
eine Mehrzahl von VBS-Miniaturbildern im Bildlauf dargestellt und
so angezeigt werden.
-
Weiterhin
wird die Markierung 55 im Navigationsschirm 51 dem
VBS-Bild 53a überlagert,
um ein Lumen eines Pfades anzuzeigen, der sich entlang einer Route
erstreckt. Die vorliegende Erfindung ist nicht hierauf beschränkt. Wie
beispielsweise in 26 gezeigt, kann die Kontur
des Umfangs eines Lumens eines Pfads, der entlang einer Route verläuft, und
der in dem VBS-Bild 53a angezeigt ist, in verstärkter Weise
angezeigt werden. Weiterhin kann das Innere eines Lumen des Pfades
farbig dargestellt werden.
-
Weiterhin
können
gemäß 27 Richtungen
nach oben und nach unten (Schwerkraftrichtungen) abhängig von
der Ausrichtung eines Patienten in dem VBS-Bild 53a innerhalb
des Navigationsschirms 51 angezeigt werden. Die Richtungen
nach oben und unten können
auch gemäß 28 im
Lebendbild 52a angezeigt werden.
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Weiterhin
kann gemäß 29 eine
Markierung 81 dem VBS-Bild 53a überlagert
werden, um die Position eines Gewebes anzuzeigen, welche ein Biopsieobjekt
ist und welches am Ziel des Einführens liegt.
Der Abstand von einer momentanen Position zur Position des Gewebes,
welches ein Biopsieobjekt ist und der Durchmesser des Gewebes können im VBS-Bild 53a angezeigt
werden. Anstelle der Markierung 81 kann ein Gewebebild 82,
welches gemäß dem Durchmesser
oder der Form des Gewebes gemustert ist, im VBS-Bild 53a angezeigt
werden.
-
Gemäß der vorliegenden
Erfindung kann somit ein Endoskop zuverlässig navigiert werden, um einen
Zielbereich zu erreichen, wobei Führungsbilder verwendet werden,
welche momentane Verzweigungspositionen darstellen.
-
Die
vorliegende Erfindung ist nicht auf die voranstehende Ausführungsform
beschränkt.
Verschiedene Modifikationen und Abwandlungen können im Rahmen der vorliegenden
Erfindung gemacht werden.
-
Industrielle
Anwendbarkeit
-
Wie
oben erläutert,
ist eine Endoskopvorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung effektiv, wenn sie verwendet wird als: eine Endoskopvorrichtung,
welche ein Endoskop so navigiert, dass das Einführen des Endoskops in ein intrakorporales
Lumen unterstützt
wird; als eine Endoskopvorrichtung, welche ein Bronchoskop so navigiert,
dass das Einführen
des Bronchoskops in ein ultrakorporales Lumen, beispielsweise die
Bronchien, unterstützt
wird; oder als eine Endoskopvorrichtung zur industriellen Anwendung,
welche ein Endoskop so navigiert, dass das Einführen des Endoskops in ein Lumen
unterstützt
wird, welches an mehreren Stellen verzweigt. Insbesondere wenn ein
Zielbereich am Ende eines intrakorporalen Lumens liegt, welches
in mehreren Stufen verzweigt, beispielsweise in Bronchien, ist eine
Endoskopvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung
besonders geeignet, um das distale Ende eines Bronchoskops zuverlässig zu
navigieren.