[发明专利]内窥镜观察支持系统、方法、设备和程序

说明书

发明背景

发明领域

本发明涉及用于在使用插入在受试者体腔中的内窥镜的外科手术或检查期间支持内窥镜观察的技术，并且特别涉及用于使用表示受试者体腔内部的虚拟内窥镜图像支持内窥镜观察的技术。

相关技术描述

近年来，使用内窥镜的外科手术诸如腹腔镜手术和胸腔镜手术一直受到关注。内窥镜外科手术是有利的，因为它不需要剖腹术、开胸术等，并且仅需要做出用于插入内窥镜和外科手术工具的两三个直径为数厘米的孔，因此显著减轻施加在患者上的负担。然而，用内窥镜的极有限视野进行外科手术是高度困难的，并且医生需要许多技术以进行内窥镜外科手术。如果在内窥镜外科手术期间患者的血管或器官被误伤且出血，不可能继续内窥镜外科手术并且医生不得不进行包括剖腹术、开胸术等的常规外科手术。

另一方面，用于从用CT设备拍摄的3D体积图像生成类似于内窥镜图像的虚拟内窥镜图像的虚拟内窥镜技术是已知的。该技术广泛地在北美使用作为用于仅通过CT成像而不进行内窥镜检查而发现肿瘤特别是结肠直肠肿瘤的方法。

另外，已经提出了使用虚拟内窥镜图像支持内窥镜外科手术的技术。

例如，日本未审查专利公开号2002-263053(在下文中，称为专利文献1)已经公开了一种设备，该设备用传感器检测内窥镜位置，生成具有比将检测到的内窥镜位置设置为视点的情况下的内窥镜视角更宽的视角的虚拟内窥镜图像，并且显示虚拟内窥镜图像和相互叠加的用内窥镜拍摄的真实内窥镜图像。

另外，日本未审查专利公开号2005-21353(在下文中，称为专利文献2)已经公开了一种设备，该设备检测内窥镜的实时位置以生成具有与内窥镜的视野相同的视野的虚拟内窥镜图像，在所述虚拟内窥镜图像中视野中的血管的位置被可视化。所述设备还检测在内窥镜外科手术期间使用的外科手术工具的实时位置以生成复合图像，在所述复合图像中表示外科手术工具的图像在虚拟内窥镜图像中的外科手术工具的位置处组合，并且所述设备显示复合图像和真实内窥镜图像。

然而，根据这些文献中公开的技术，尽管虚拟内窥镜图像的作用是用来补偿内窥镜的窄视野，但虚拟内窥镜图像具有与真实内窥镜图像的视点相同的视点，即，是从与真实内窥镜图像的观察方向相同的观察方向观察到的图像。因此，根据内窥镜和关注部位诸如外科手术工具或外科手术关注部位之间的位置关系，关注部位有时可能不显示在虚拟内窥镜图像和真实内窥镜图像中，并且在这样一种情况下医生不能了解内窥镜与所关注的部位的接近程度。

发明概述

鉴于上述情况，本发明涉及提供用于在使用插入在体腔中的内窥镜观察受试者的体腔期间允许使用者更可靠地了解内窥镜与关注部位诸如外科手术工具或外科手术关注部位之间的位置关系，以及内窥镜与关注部位的接近程度的系统、方法、设备和程序。

本发明的内窥镜观察支持系统的一个方面包括：3D医用图像形成装置，其用于形成表示受试者体腔内部的3D医用图像；关注位置指定装置，其用于指定所述3D医用图像中所述体腔内的(第一)关注结构的位置；内窥镜位置和姿势检测装置，其用于检测插入到所述体腔内的内窥镜的实时位置和实时姿势；内窥镜视角获取装置，其用于获取所述内窥镜的视角的信息；虚拟视野确定装置，其基于指定的(第一)关注结构的位置、检测到的所述内窥镜在所述3D医用图像中的位置和姿势以及所述内窥镜的视角，确定位于内窥镜对应位置处的虚拟内窥镜的虚拟视野，以致所述(第一)关注结构的位置包含在所述虚拟视野内并且所述虚拟视野与内窥镜对应视野具有连续性，所述内窥镜对应位置是所述3D医用图像中对应于检测到的所述内窥镜的位置的位置，所述内窥镜对应视野是所述3D医用图像中对应于所述内窥镜的视野的视野；虚拟内窥镜图像生成装置，其用于由向其输入的所述3D医用图像生成具有所述虚拟视野的虚拟内窥镜图像，所述虚拟内窥镜图像的视点是所述内窥镜对应位置；以及显示装置，其用于显示所述虚拟内窥镜图像。