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马德里竞技维戈塞尔塔: 內窺鏡系統.pdf

摘要
申請專利號:

维戈塞尔塔vs皇家社会 www.vmyqew.com.cn CN201480040397.5

申請日:

20141010

公開號:

CN105377105A

公開日:

20160302

當前法律狀態:

有效性:

有效

法律詳情:
IPC分類號: A61B1/00,A61B1/04,G02B23/24,H04N7/18 主分類號: A61B1/00,A61B1/04,G02B23/24,H04N7/18
申請人: 奧林巴斯株式會社
發明人: 安江匡史
地址: 日本東京都
優先權: 2013-214128
專利代理機構: 北京三友知識產權代理有限公司 代理人: 李輝;于靖帥
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201480040397.5

授權公告號:

法律狀態公告日:

法律狀態類型:

摘要

一種內窺鏡系統,該內窺鏡系統使用由內窺鏡前端部的攝像單元拍攝到的攝影圖像的亮度級別的分布,判斷觀察窗有無霧而進行加熱器升溫,去除觀察窗的霧。

權利要求書

1.一種內窺鏡系統,其特征在于,該內窺鏡系統具有:內窺鏡,其具有插入到管腔內的插入部,該插入部在前端配置有觀察窗;攝像單元,其具有由多個像素構成的攝像面,該多個像素將穿過所述觀察窗而形成的觀察像轉換成圖像信號;防霧加熱器,其被配置為與所述觀察窗接近;亮度級別檢測部,其對所述攝像單元的所述多個像素所輸出的圖像信號的亮度級別的分布進行檢測;判斷部,其對所述亮度級別的分布與預先設定的判斷基準進行比較,當在所述判斷基準以下時判斷為對所述防霧加熱器進行升溫動作;以及加熱器電源,其根據所述判斷部的判斷結果,驅動所述防霧加熱器而將所述觀察窗升溫。2.根據權利要求1所述的內窺鏡系統,其特征在于,在所述內窺鏡系統中進一步將以所述亮度級別的分布的峰值為中央的分布范圍設定為第一判斷基準。3.根據權利要求1或2所述的內窺鏡系統,其特征在于,在所述內窺鏡系統中進一步將相對于所述多個像素所輸出的亮度級別的閾值設定為第二判斷基準。4.根據權利要求1所述的內窺鏡系統,其特征在于,所述內窺鏡系統還具有判斷基準設定部,判斷基準設定部根據期望觀察的觀察對象,將從如下像素檢測出的亮度級別的分布設定為判斷基準:該像素是在所述攝像面上的位置加權后的像素。5.根據權利要求1所述的內窺鏡系統,其特征在于,所述判斷部在整個觀察動作中按照預定的時間間隔連續地進行檢測以及基于比較的判斷。6.根據權利要求4所述的內窺鏡系統,其特征在于,在所述內窺鏡系統中,在所述攝像面上的位置進行加權,a:在注視觀察對象的顯示畫面中央的情況下,對所述攝像面上的中央側的像素進行加權;b:在注視觀察對象的顯示畫面周邊側的情況下,對所述攝像面上的周邊側的像素進行加權;c:在注視觀察對象的整個顯示畫面的情況下,不對所述攝像面上的像素進行加權。

說明書

技術領域

本發明涉及具備內窺鏡的插入部的觀察窗的防霧功能的內窺鏡系統。

背景技術

通常,配置于內窺鏡的插入部的前端部的觀察窗在插入到作為觀察對象的管腔內之前,是與外部環境溫度(室溫)相同的溫度例如25℃前后。管腔內處于例如溫度為37℃前后、濕度接近100%這樣的環境下。因此,如果在插入時,因觀察窗的透鏡溫度與管腔內溫度的溫度差導致管腔內的濕氣附著于透鏡表面而產生霧和水滴,則會發生觀察圖像難以觀察到的情況。作為去除該霧的方法,例如公知有從配置于觀察窗附近的噴出口噴出清洗液而去除霧的結構。但是,如果觀察窗自身的溫度低,則再次產生霧。

因此,為了防止或者去除觀察窗的霧,例如在專利文獻1中提出以與作為觀察窗的物鏡光學系統接近的方式配置作為熱源的加熱器的結構。在專利文獻1中,在插入部的前端部內除了向加熱器供給電源的電源線之外,還在加熱器附近配置有用于控制加熱器的溫度的溫度傳感器,并布線有用于獲取溫度信息的通信線。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1:日本特開2006-282號公報

發明內容

發明要解決的課題

像上述的專利文獻1所公開的那樣,通常針對加熱器的溫度控制進行使用了溫度傳感器的反饋控制。因此,當觀察窗在插入到管腔內時產生了霧的情況下,能夠根據由溫度傳感器檢測出的溫度對加熱器進行加熱,從而去除觀察窗的霧。并且,在觀察窗的透鏡的溫度與管腔內溫度之間的溫度差較大的情況下,以預先使溫度與觀察對象的溫度大致相同的方式實施如下的溫度調整:進行加熱器加熱而在插入前將觀察窗的溫度升溫。

然而,由于在插入部的前端部分搭載溫度傳感器,因此其存在會成為要想實現插入部的進一步細徑化時的問題。

因此,本發明的目的在于提供一種內窺鏡系統,該內窺鏡系統在插入部的前端部內不搭載溫度傳感器,而根據拍攝到的圖像來檢測霧的狀態,并對加熱器進行適合觀察對象的升溫控制。

用于解決課題的手段

為了實現上述目的,本發明的實施方式提供一種內窺內窺鏡系統,該內窺鏡系統具有:內窺鏡,其具有插入到管腔內的插入部,該插入部在前端配置有觀察窗;攝像單元,其具有由多個像素構成的攝像面,該多個像素將穿過所述觀察窗而形成的觀察像轉換成圖像信號;防霧加熱器,其被配置為與所述觀察窗接近;亮度級別檢測部,其對所述攝像單元的所述多個像素所輸出的圖像信號的亮度級別的分布進行檢測;判斷部,其對所述亮度級別的分布與預先設定的判斷基準進行比較,當在所述判斷基準以下時判斷為對所述防霧加熱器進行升溫動作;以及加熱器電源,其根據所述判斷部的判斷結果,驅動所述防霧加熱器而將所述觀察窗升溫。

發明效果

根據本發明,能夠提供一種內窺鏡系統,該內窺鏡系統在插入部的前端部內不搭載溫度傳感器,根據所拍攝的圖像來檢測霧的狀態,并進行加熱器的升溫控制。

附圖說明

圖1是示出作為本發明的醫療設備在內窺鏡主體內內置攝像單元的內窺鏡裝置的整體結構例的圖。

圖2是示出內窺鏡主體的前端部的內部構造的剖視圖。

圖3是示出視頻處理器的結構的框圖。

圖4是示出觀察窗不產生霧的情況下的亮度級別的分布的例子的圖。

圖5是示出觀察窗產生霧的情況下的亮度級別的分布的例子的圖。

圖6A是示出用于說明對攝像元件的受光面的像素進行加權的例子的圖。

圖6B是示出用于說明對攝像元件的受光面的像素進行加權的例子的圖。

具體實施方式

以下,參照附圖對本發明的實施方式進行詳細說明。

圖1是示出作為本發明的醫療設備在插入部的前端部內具有防霧結構的內窺鏡系統的整體結構例的圖。

本實施方式的內窺鏡裝置大致由內窺鏡主體1以及內窺鏡用設備7構成,該內窺鏡用設備7是搭載于可移動的手推車2上的各種外部裝置。關于以下的說明,以軟性鏡為例進行說明,但即使是硬性鏡也可以以同樣的方式搭載。

內窺鏡主體1具有:插入部(撓性管)4,其插入到作為觀察對象的體腔內;彎曲部5和后述的前端部6,其設置于插入部4的前端側;以及內窺鏡操作部3,其使設置于基端側的彎曲部5進行彎曲動作。在以下的說明中,將彎曲部5側稱為前端側,將操作部3側稱為基端側。

內窺鏡用設備7具有:光源裝置8,其生成照射到觀察對象部位的照明光;視頻處理器9,其對拍攝到的影像信號實施規定的圖像處理;監視器10,其將影像信號作為觀察圖像進行顯示;以及作為輸入部的鍵盤11等。

并且,存儲用于清洗等的液體(清洗液:例如生理鹽水等以水為主的液體)的瓶12以能夠裝卸的方式安裝于手推車2。并且,內窺鏡用設備7包含送氣泵單元(未圖示)。并且,在手推車2的架上收納有抽吸單元13,該抽吸單元13在體腔內抽吸從后述的清洗噴嘴噴出到體腔內的液體、氣體以及粘液等。

內窺鏡1與光源裝置8經由通用線纜14利用連接器15進行連接。通用線纜14除了由光纖構成的光導以外,還包含傳輸影像信號等的多條信號線、由管構成的氣體和液體的供給路徑(送氣送液通道)和排出路徑。與通用線纜14的內窺鏡用設備7側連接的連接器15分支成信號線、管和光導,分別與視頻處理器9、抽吸單元13以及光源裝置8連接。在內窺鏡操作部3中設置有彎曲操作部16、送氣送水按鈕17a、以及抽吸操作按鈕17b,該彎曲操作部16用于使彎曲部5向與插入方向相互垂直的、例如上下和左右方向彎曲。在插入部4的基端側在與內窺鏡操作部3之間配設有鉗子通道的插入口部18,該鉗子通道從配置于前端部的通道開口部貫通插入部4內部。

內窺鏡主體1的前端部6由硬質部件形成為圓筒狀,在前端面至少設置有照射照明光的照明窗、以及用于對觀察對象部位進行觀察的觀察窗21。并且,雖然未圖示,但在前端面上在觀察窗的附近配置有用于噴出流體的噴嘴。照明窗由光學透鏡構成,將從光源裝置8經過光纖引導來的照明光照射到觀察對象部位。

并且,如圖2所示,在前端部6內,在前端面配置有由物鏡構成的觀察窗(護罩玻璃)21,沿著觀察窗21的光軸方向配置有:呈環形狀的防霧加熱器22;由多個透鏡組構成的攝像光學系統24;攝像元件25;以及圖像處理部26。攝像元件25對在攝像面上形成的觀察光像進行光電轉換而生成影像信號。攝像元件25可以使用多個攝像元件以至少地址能夠確定的方式被配置成平面狀(矩陣狀)的、例如CCD或CMOS圖像傳感器。攝像元件25與圖像處理部26一體地配置,構成攝像單元27。

防霧加熱器22為了確保觀察窗21的光路而呈環狀,被配置為與觀察窗21的周邊部位接近或者是隔著熱傳導部抵接,從透鏡周邊側向透鏡中央升溫。防霧加熱器22由高電阻的材料形成,利用通電而發熱。并且,在前端部6由金屬材料形成的情況下,使絕緣部件夾在防霧加熱器22與前端部6的內表面之間而進行電絕緣。在以下的說明中,所謂的防霧動作是指進行觀察窗的防霧或者去除霧的動作。

在這樣的結構中,穿過了觀察窗21的觀察像被攝像光學系統24成像在配置于光軸上的后方的攝像元件25的攝像面上,被光電轉換成電信號,由圖像處理部26生成為攝像信號。該攝像信號通過影像信號配線28(以及通用線纜14)發送到視頻處理器9。視頻處理器9對圖像信號實施規定的圖像處理并輸出到監視器10。

圖3是示出用于進行前端部6內的物鏡的防霧動作的控制的框圖結構的圖。另外,在圖3中選擇性地示出用于實施本實施方式的防霧動作的結構部位,即使未圖示也搭載有通常的視頻處理器所具有的結構部位。

本實施方式的視頻處理器9具有:圖像處理部31,其從攝像信號進行噪聲去除和放大處理;亮度級別檢測電路32,其對圖像信號的亮度級別的分布進行檢測;影像信號處理電路33,其生成監視器顯示用的影像信號;判斷基準設定部34,其設定判斷基準;存儲器35,其存儲多個判斷基準;判斷電路36,其根據判斷基準來判斷防霧加熱器22的打開/關閉;加熱器電源37,其輸出供給到防霧加熱器22的電源;以及電源供給電路38,其根據判斷結果向防霧加熱器22供給電源。

對本實施方式的觀察窗的防霧動作進行說明。

通常,根據觀察窗21的表面上有無霧,所拍攝的影像信號的對比度級別(亮度分布)會產生變化。例如在圖4中示出在觀察窗21上沒有霧而適當的觀察像入射到攝像元件25的情況下的影像信號的亮度分布寬(對比度高)的特性的例子。并且,在圖5中示出在觀察窗21上產生霧而減光后的觀察像入射到攝像元件25的情況下的影像信號的亮度分布窄(整體的對比度低)的特性的例子。

在本實施方式的結構中,圖像處理部31具有濾波電路和放大電路等,對從配置于前端部的攝像單元27接收到的攝像信號進行噪聲去除和放大處理。亮度級別檢測電路32對后述的圖5所示的圖像信號的亮度級別的分布進行檢測。影像信號處理單元33將從圖像處理部31輸出的圖像信號處理成顯示于監視器10的影像信號。存儲器35將后述的多個判斷基準作為表或者是參數進行存儲。當然,存儲器35可以作為單體使用,也可以使用附屬于用于控制內窺鏡系統的控制部(個人計算機等)的存儲器。

判斷基準設定部34設定由未圖示的選擇開關選擇的判斷基準。判斷基準的設定例如是通過選擇顯示在監視器10上的后述的觀察區域而設定的。判斷電路36根據檢測出的亮度級別的分布(或者,稱作亮度分布)與所設定的作為閾值的判斷基準的比較,判斷對防霧加熱器22的升溫的打開/關閉。該判斷在整個觀察動作中進行,按照預定的時間間隔連續地進行檢測以及基于比較的判斷。

關于該判斷,在比較中低于將亮度級別的分布的峰值作為中央的分布的寬度(亮度范圍b:圖5中示出的b%)的值的情況下、或者高于預先設定的閾值(圖5中示出的a%)的情況下,判斷為觀察窗21有霧。這些判斷可以按照分布的寬度或者閾值中的任意一個進行判斷,也可以將分布的寬度和閾值這雙方用于判斷基準。另外,判斷基準設定部34所設定的a、b的設定值是根據插入部的設計和構造而不同的數值,能夠在后述的每個觀察區域中設定加權。經驗而言,a的設定值例如可以設定為亮度整體的50%左右的高度。并且,b的設定值例如可以設定為50%~70%左右的寬度。圖5中示出的亮度級別的峰值不限于所檢測的亮度范圍的中央位置。

電源供給電路38根據判斷電路36的判斷結果從加熱器電源37向防霧加熱器22供給電源,將觀察窗21升溫到大致40℃以下而去除霧。在觀察窗21的霧被去除的情況下,亮度級別的分布變化成圖4所示的特性,分布的亮度級別變高。

一般情況下,關于內窺鏡的觀察,是注視顯示于監視器10的顯示畫面的畫面中央側還是注視畫面周邊側,根據觀察對象而不同。在本實施方式中,根據顯示畫面(攝像面)上的注視位置、即像素的位置(地址)進行霧位置(亮度的變化位置)的加權。本實施方式中的加權如下所述根據觀察對象的區域(或者是部位)進行區分。

【選擇1】軟性鏡(肺、食道、十二指腸)區域

由于管腔內的觀察是主要的,因此觀察者所注視的主要是顯示畫面(視野掩膜)的周邊部分。例如,如圖6A所示,在支氣管中,觀察對象為顯示畫面的周邊部分。如圖6B所示,在這樣的臟器中,比起攝像面的中央側,對周邊側的像素進行加權。根據從拍攝管腔的壁面的顏色部分的像素取得的圖像信號的亮度級別(對比度值)來檢測觀察窗21有無霧。

【選擇2】軟性鏡(胃、腎臟、膀胱)區域

對于胃,存在使前端部彎曲而環視整個腔內的情形,由于希望得到的視野能夠在顯示畫面的中央側捕捉到,因此期望觀察窗21的中央側沒有霧。因此,比起攝像面的周邊側的像素,對中央側的像素進行加權。即,進行與【選擇1】相反的加權。

【選擇3】軟性鏡(大腸)

大腸雖然位于管腔內但是為彎曲的臟器,顯示畫面的周邊側和中央側都需要觀察,期望整個視野沒有霧。因此,由于期望觀察窗21的整個面沒有霧,因此不對攝像面的像素進行單獨的加權。

【選擇4】胸部外科(肺、食道)區域

在肺或食道(胸腔)的手術中,腔很深、存在縱深的視野的情況較多。由于因縱深的存在而需要在整個畫面上捕捉整個手術區域,因此期望觀察窗21的整個面全部沒有霧。因此,不對攝像面的像素進行單獨的像素的加權。

【選擇5】消化器外科(胃、大腸)區域

在胃或大腸(腹腔)的手術中,不像胸腔那樣存在縱深,能夠在顯示畫面的中央側捕捉到觀察者希望觀察的觀察對象(手術區域或者部位)。因此,期望觀察窗21的中央側沒有霧,比起攝像面的周邊側,對中央側的像素進行加權。進行與所述【選擇2】相同的加權。

【選擇6】關節鏡區域

在關節鏡中,由于腔非常窄,因此需要在整個畫面上捕捉整個手術區域,所以期望觀察窗21的整個面全部沒有霧。因此,不對攝像面的像素進行單獨的加權。

【選擇7】內窺鏡下鼻竇手術區域

在內窺鏡下鼻竇手術中,腔窄但細長,由于需要在整個顯示畫面上捕捉整個手術區域,因此期望觀察窗21的整個面全部沒有霧。因此,不對攝像面的像素進行單獨的加權。

像以上說明的那樣,根據本實施方式,在內窺鏡的前端部的觀察窗因溫度差和濕度而有霧的情況下,所拍攝的觀察影像整體上色彩變淡、亮度級別下降,或者從整個顯示畫面觀察時一部分的亮度產生峰值而亮度級別的分布變窄并且對比度降低。使用該特征,在攝影圖像的對比度降低時,對由預先確定的亮度級別的分布或者預先確定的閾值(圖5)構成的判斷基準與所拍攝的觀察圖像的亮度級別的分布或者閾值進行比較。根據該比較,如果觀察圖像比判斷基準低,則判斷為觀察窗21有霧,向防霧加熱器22供給電源,將觀察窗21升溫。

因此,在本實施方式中,即使不設置目前為止配置于內窺鏡前端部內的溫度傳感器,也可以使用攝影圖像的亮度級別的分布(對比度)來判斷觀察窗有無霧,借助加熱器的升溫而去除霧。能夠通過使溫度傳感器為非搭載的結構而實現插入部的前端部的細徑化,并且由于減少部件的數量,因此在制造成本的方面上也是有用的。

接著,對第1實施方式的變形例進行說明。本變形例是與上述的第一實施方式的圖1和圖2所示的內窺鏡系統相同的結構,溫度控制不同。以下,對相同的結構部位標注相同的參照標號進行說明。在上述的第一實施方式中,關于在將插入部插入到管腔內時觀察窗上產生的霧的去除進行了說明。

在本變形例中,對將插入部4插入到管腔內之前以及在觀察途中從管腔內取出而再次插入到管腔內的情況下的觀察窗21的防霧動作進行說明。

首先,當在使用環境下大氣溫度與管腔內溫度之間的溫度差較大的情況下,插入部4的前端部6的溫度為接近大氣溫度的溫度。因此,觀察開始前的前端部的觀察窗的溫度與管腔內溫度之間的溫度差同樣較大。因此,如果在該狀態下將插入部插入管腔內,則觀察窗有霧的概率變高。

因此,在插入開始前的外部環境下,攝像單元27在不與物品對置的狀態下拍攝沒有發光物的空間。在僅拍攝空間的情況下,照明光所照明的物品的反射光未入射到攝像元件25,因此拍攝到的觀察圖像成為比通常要暗、亮度級別低、即對比度低的狀態。如上所述,利用判斷電路36進行觀察圖像的亮度級別與判斷基準的比較,由于對比度低,因此判斷為觀察窗21有霧。根據該判斷,電源供給電路38從加熱器電源37向防霧加熱器22供給電源,將觀察窗21升溫。借助該升溫使觀察窗21的溫度上升,與管腔內溫度之間的溫度差變小。

因此,當將前端部6插入到管腔內時,觀察窗21不容易有霧。

并且,在觀察途中從管腔內取出而再次插入到管腔內的狀況下也是相同的。即、如果將插入部4在觀察途中從管腔內取出到外部,則前端部6的觀察窗21的溫度也降低為接近大氣溫度,與管腔內溫度之間的溫度差逐漸變大。當在前端部被取出到外部時繼續進行拍攝的情況下,由于像上述那樣拍攝空間,因此對亮度級別低、即低對比度的觀察圖像進行拍攝。因此,判斷為觀察窗21有霧,電源供給電路向防霧加熱器22供給電源,將觀察窗21升溫。

根據上述的本變形例,在觀察開始時在插入前進行拍攝動作,從而能夠將觀察窗21升溫,使其在插入前與管腔內無溫度差,從而能夠防止觀察窗21有霧。并且,同樣,當在觀察途中從管腔內將前端部6取出到外部時,繼續進行拍攝動作,從而將觀察窗21升溫,能夠防止與觀察內的溫度之間的差的擴大。通過防止該溫度差的擴大,而能夠防止在再次將插入部4的前端部6插入到管腔內時在觀察窗上產生霧。

標號說明:

1:內窺鏡主體;2:手推車;3:內窺鏡操作部;4:插入部(撓性管);5:彎曲部;6:前端部;7:內窺鏡用設備;8:光源裝置;9:視頻處理器;10:監視器;11:鍵盤;12:瓶;13:抽吸單元;14:通用線纜;15:連接器;16:彎曲操作部;17a:送氣送水按鈕;17b:抽吸操作按鈕;21:觀察窗(護罩玻璃);22:防霧加熱器;24:攝像光學系統;25:攝像元件;26:圖像處理部;27:攝像單元;31:圖像處理部;32:亮度級別檢測電路;33:影像信號處理電路;34:判斷基準設定部;35:存儲器;36:判斷電路;37:加熱器電源。

關 鍵 詞:
內窺鏡 系統
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