JP2014036691A - 内視鏡装置 - Google Patents

Abstract

【課題】静止画のみならず動画をも同時に記録可能な内視鏡装置を得る。
【解決手段】プロセッサ３００は、スコープ２００とプロセッサ３００とを絶縁する絶縁回路３１１と、スコープ２００から受信した画像を処理する画像処理ブロック３１０と、内視鏡装置の動作を制御する制御ブロック３２０と、画像を読み出す処理を行う読み出しブロック３３０と、照明光を生成する光源ブロック３４０とから主に構成される。観察を行っているとき、モニタ３５１は動画を表示し、画像処理ブロック３１０は動画を作成して記録装置３５３に記憶させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、画像を撮像して記録する内視鏡装置に関する。

内視鏡装置はスコープとプロセッサとを備え、被験者の体内にスコープを挿入して体内の観察対象物を撮像する。撮像して得られた画像はプロセッサにより処理されて、体外に設けられたモニタに表示される。術者は、モニタに表示された画像を参照して、体内を観察する。そして、所望の画像が表示されたときに、スイッチを操作して、所望の画像を静止画として記録装置に保存する（特許文献１）。

特開２０１２−２４４５０号公報

しかし、静止画は一瞬の情報のみを記録する。そのため、術者が意識して記録したものしか記録できない。そのため、静止画に記録された範囲以外を観察終了後に参照したくなったとしても、このような範囲を参照することはできない。そしてこの問題を解消するために大量の静止画を記録するとしても、大量の静止画を観察後に参照することは煩雑である。また、ＥＳＤ（内視鏡的粘膜下層剥離術）などの複雑な内視鏡下手術を行っている間にスイッチを操作して静止画を記録することは煩雑であるとともに、手技に影響を与えるおそれがある。さらに医療事故が起きた場合、静止画は観察対象物を動的に記録していないため、事故が発生した過程を第三者が認知できる程度に記録することができない。

したがって本発明は、静止画のみならず動画をも同時に記録可能な内視鏡装置を提供することを課題とする。

本願発明による内視鏡装置は、画像信号を連続的に受信して動画を作成する動画作成部と、画像信号を受信して静止画を作成する静止画作成部と、動画作成部から動画を受信して連続的に表示する表示部と、動画作成部から動画を受信し、かつ静止画作成部から静止画を受信して記憶する記録部とを備えることを特徴とする。

内視鏡装置は、音声信号を出力する音声取得部をさらに備え、動画作成部は、音声取得部から音声信号を受信して動画に合成することが好ましい。

静止画作成部は、画像信号を圧縮して静止画ファイルを作成することが好ましい。

動画作成部は、画像信号を圧縮して動画ファイルを作成することが好ましい。

内視鏡装置は、動画作成部から動画を受信し、かつ静止画作成部から静止画を受信して、動画及び静止画を記録部にネットワークを介して送信する送信部をさらに備えても良い。

静止画像作成部は、記録部が記憶している動画から静止画を作成することが好ましい。

静止画を記録するときに操作する静止画記録スイッチをさらに備え、静止画作成部は、静止画記録スイッチが操作されたときに静止画を作成することが好ましい。

表示部は、記録部が記憶している複数の動画又は静止画を同時に表示可能であることが好ましい。

音声作成部は、音声信号を圧縮して音声ファイルを作成することが好ましい。

本発明によれば、静止画のみならず動画をも同時に記録可能な内視鏡装置を得る。

内視鏡装置を概略的に示したブロック図である。 動画記録制御部を示したブロック図である。 動画読出制御部を示したブロック図である。 動画記録処理を示したフローチャートである。

以下、本発明における内視鏡装置１００について添付図面を参照して説明する。まず、図１を用いて内視鏡装置１００の構成について説明する。

内視鏡装置１００は、スコープ２００、プロセッサ３００、サーバ４００、モニタ（表示部）３５１、及び記録装置（記録部）３５３を主に備える。

スコープ２００は、観察対象、例えば人体の内部に挿入される挿入部２１０と、使用者が把持する操作部２２０と、コネクタ２３０とから主に構成される。コネクタ２３０を介して操作部２２０がプロセッサ３００に接続される。

挿入部２１０の先端に設けられる可撓管２１１の内部には、撮像レンズ２１２、撮像素子２１３、照明レンズ２１４、及び照明ファイバ２１５が設けられる。

照明ファイバ２１５は、後述する光源ブロック３４０が生成した照明光を運び、照明レンズ２１４を介して観察対象物に照射する。

撮像レンズ２１２は、被写体像を撮像素子２１３に結像させ、撮像素子２１３は、被写体像を撮像して画像信号を出力する。画像信号は、可撓管２１１の内部に設けられる画像信号線２１６を介してコネクタ２３０に送信される。

操作部２２０は、その外面から突出する複数の操作スイッチ２２１を備える。操作スイッチ２２１は、静止画記録スイッチ２２２を含む。静止画を記録するために静止画記録スイッチ２２２が用いられる。すなわち、内視鏡装置１００の動作を制御するために操作スイッチ２２１をユーザが操作する。

コネクタ２３０は、通信制御部２３１と、処理回路部２３２とを備える。通信制御部２３１は、操作スイッチ２２１から信号を受信し、プロセッサ３００に送信する。処理回路部２３２は、ＣＣＤ駆動回路及び信号処理回路を備え、撮像素子２１３を駆動する信号を送信するとともに、撮像素子２１３から画像信号を受信して所定の処理を施した後にプロセッサ３００に送信する。

次にプロセッサ３００について説明する。プロセッサ３００は、スコープ２００とプロセッサ３００とを絶縁する絶縁回路３１１と、スコープ２００から受信した画像を処理する画像処理ブロック３１０と、内視鏡装置１００の動作を制御する制御ブロック３２０と、画像を読み出す処理を行う読み出しブロック３３０と、照明光を生成する光源ブロック３４０とから主に構成される。

まず、画像処理ブロック３１０について説明する。画像処理ブロック３１０は、画像処理部３１２と、画像処理メモリ３１３と、ディスプレイ用ビデオエンコーダ３１４と、ＤＶＩ−Ｄ変換部３１５と、ＤＶＩ−Ａ変換部３１６とを主に備える。

観察を行っているとき、画像処理部３１２は、絶縁回路３１１を介して撮像素子２１３から画像信号を連続的に受信してフレームを作成する。フレームの作成について詳しく説明すると、画像処理部３１２は、画像処理メモリ３１３を一時メモリとして使用しながら、連続的に受信した画像信号を順次処理してフレームを作成する。このとき、画像処理部３１２の内部に設けられるスケーラ３１７が画像信号を処理して、フレームの縦横比、垂直周波数、画質などを適切に調整する。作成されたフレームは、ディスプレイ用ビデオエンコーダ３１４並びに後述する静止画記録制御部３２２及び動画記録制御部３２４に送信される。連続的に表示されたフレームを動画としてユーザが認知する。

記録済みの動画を再生するとき、画像処理部３１２は、後述する動画読出制御部３３１から画像信号を連続的に受信して、画像処理メモリ３１３を一時メモリとして使用しながら、順次処理してフレームを作成する。このとき、画像処理部３１２の内部に設けられるスケーラ３１７が画像信号を処理して、フレームの縦横比、垂直周波数、画質などを適切に調整する。作成されたフレームは、ディスプレイ用ビデオエンコーダ３１４に送信される。

ディスプレイ用ビデオエンコーダ３１４は、モニタ３５１が表示可能なフォーマットにフレームを変換して、モニタ３５１に出力する。ＤＶＩ−Ｄ変換部３１５は、ＤＶＩ−Ｄフォーマットにフレームを変換してモニタ３５１に出力する。ＤＶＩ−Ａ変換部３１６は、ＤＶＩ−Ａフォーマットにフレームを変換してモニタ３５１に出力する。

次に、制御ブロック３２０について説明する。制御ブロック３２０は、システム制御回路３２１と、静止画記録制御部３２２と、静止画用メモリ３２３と、動画記録制御部３２４と、動画用メモリ３２５と、ファイル生成制御部（送信部）３２６とを備える。

システム制御回路３２１は、キーボード、マウス、フットスイッチ、及びメニューボタンのようなユーザインターフェース３５２及びタッチパネル３５６と接続され、ユーザインターフェース３５２及びタッチパネル３５６を介してユーザから指示を受信する。そして、受信した指示に基づいて、内視鏡装置１００の動作を制御する。

静止画記録制御部３２２は、画像処理部３１２からフレームを受信して、静止画用メモリ３２３を一時メモリとして使用しながら、フレームを用いて静止画を作成する。静止画を作成する処理について以下に説明する。ユーザが静止画記録スイッチ２２２を押すと、通信制御部２３１を介してシステム制御回路３２１に信号が送信される。信号を受信したシステム制御回路３２１は、静止画記録制御部３２２に、静止画を作成する旨の信号を送信する。静止画記録制御部３２２は、この信号を受信した時に画像処理部３１２から受信したフレームを、所定の画像圧縮方式により圧縮して静止画として出力する。静止画はファイル生成制御部３２６に送信される。画像圧縮方式は、例えばＪＰＥＧである。

動画記録制御部３２４は、画像処理部３１２からフレームを受信して、動画用メモリ３２５を一時メモリとして使用しながら、フレームから動画を作成する。動画を作成する処理の概略を以下に説明する。ユーザが操作スイッチ２２１を押すと、通信制御部２３１を介してシステム制御回路３２１に信号が送信される。信号を受信したシステム制御回路３２１は、動画記録制御部３２４に、動画の記録を開始する旨の信号を送信する。動画記録制御部３２４は、この信号を受信した時に画像処理部３１２から受信したフレームを所定の動画圧縮方式により圧縮して動画として出力する。他方、動画記録制御部３２４はマイク（音声取得部）３５４と接続される。ユーザがマイク３５４に向かって喋ると、マイク３５４はユーザの音声を音声信号に変換して動画記録制御部３２４に送信する。このとき動画記録制御部３２４が動画の記録を行っている場合、動画記録制御部３２４は、音声信号とフレームとを合成及び圧縮して動画を作成し、ファイル生成制御部３２６に送信する。動画圧縮方式は、例えばＭＰＥＧ−２やＭＰＥＧ−４である。

ファイル生成制御部３２６は、受信した静止画及び動画を適切な通信プロトコルを用いて、記録装置３５３に送信する。通信プロトコルは、例えばＵＳＢやＩＥＥＥ１３８４である。また、ファイル生成制御部３２６は、受信した静止画及び動画を無線ＬＡＮを介してサーバ４００に送信することも可能である。サーバ４００は、静止画及び動画を受信して記録する。

次に、読み出しブロック３３０について説明する。読み出しブロック３３０は、動画読出制御部３３１、Ｄ／Ａコンバータ３３２、アンプ３３３、スピーカ３３４、及びヘッドフォンジャック３３５を主に備える。

動画読出制御部３３１は、記録装置３５３及びＤ／Ａコンバータ３３２に接続され、記録装置３５３に記録されている動画ファイルを読み出す。そして、動画ファイルを解凍してフレームと音声信号を順次取り出す。フレームは画像処理部３１２に送信され、音声信号はＤ／Ａコンバータ３３２に送信される。Ｄ／Ａコンバータ３３２は、音声信号をアナログ音声信号に変換してアンプ３３３に送信する。アンプ３３３は、アナログ音声信号を適切なレベルに増幅してスピーカ３３４及びヘッドフォンジャック３３５に送信する。

次に、光源ブロック３４０について説明する。光源ブロック３４０は、集光レンズ３４１と、ランプ３４２と、光源制御及び電源回路３４３とを主に備える。光源制御及び電源回路３４３は、プロセッサ３００が備える図示しないプロセッサ電源回路から電力を受け、ランプ３４２に適した電圧に変換してランプ３４２に電力を供給する。ランプ３４２は、光源制御及び電源回路３４３から電力を受けて、照明光を生成する。集光レンズ３４１は、ランプ３４２が生成した照明光を照明ファイバ２１５に集光させて入射させる。

次に図２を用いて動画記録制御部３２４の構成について説明する。動画記録制御部３２４は、圧縮用ビデオエンコーダ３６１とオーディオエンコーダ３６２とマルチプレクサ３６３とを主に備える。オーディオエンコーダ３６２は、マイク３５４が送信した音声信号を受信し、音声信号を圧縮してオーディオストリームとして出力する。すなわちオーディオストリームは、音声信号を圧縮して得られる信号であって、マルチプレクサ３６３に送信される。圧縮用ビデオエンコーダ３６１は、画像処理部３１２からフレームを受信し、フレームを圧縮してビデオストリームとして出力する。すなわちビデオストリームは、動画のフレームを圧縮して得られる信号であって、マルチプレクサ３６３に送信される。マルチプレクサ３６３は、オーディオストリームとビデオストリームとを受信して合成及び圧縮し、動画として出力する。

次に図３を用いて動画読出制御部３３１の構成について説明する。動画読出制御部３３１は、デマルチプレクサ３７１と、同期調整部３７２と、ビデオデコーダ３７３と、オーディオデコーダ３７４とを主に備える。

デマルチプレクサ３７１は、記録装置３５３から動画ファイルを受信し、図示しないクロックジェネレータからクロック信号を受信する。そして、クロック信号に同期しながら、動画ファイルからビデオストリーム、オーディオストリーム、及び同期信号を取り出す。ビデオストリームはビデオデコーダ３７３に送信され、オーディオストリームはオーディオデコーダ３７４に送信され、同期信号は同期調整部３７２を介してビデオデコーダ３７３及びオーディオデコーダ３７４に送信される。

ビデオデコーダ３７３は、ビデオストリームをフレームに変換し、同期信号に同期しながらフレームを出力する。オーディオデコーダ３７４は、オーディオストリームを音声信号に変換し、同期信号に同期しながら音声信号を出力する。同期信号に同期しながらフレーム及び音声信号を出力することにより、フレームと音声とがずれることなく再生される。

次に図４を参照して動画記録処理について説明する。動画記録処理は、プロセッサ３００が使用されているときに、プロセッサ３００が周期的に実行する処理である。

まず、ステップＳ４０１において操作スイッチ２２１が操作されたか否かを判断する。操作スイッチ２２１が操作された場合、処理はステップＳ４０２に進み、操作スイッチ２２１が操作されていない場合、処理はステップＳ４０３に進む。

ステップＳ４０２では、操作された操作スイッチ２２１が動画の記録開始を指示するものか、あるいは記録停止を指示するものかを判断する。記録開始を指示するものである場合、ステップＳ４１１からＳ４１８までの処理において動画を記録する。記録停止を指示するものである場合、ステップＳ４２１からＳ４２９までの処理において動画の記録を停止する。

他方、ステップＳ４０３では、動画を記録中であるか否かを判断する。動画を記録中である場合、ステップＳ４３１からＳ４３６までの処理において動画の記録を継続する。記録中でない場合、処理はステップＳ４４１に進み、他の処理を実行し、ステップＳ４５０において動画記録処理を終了する。

ステップＳ４１１からＳ４１８までの動画記録開始処理について説明する。ステップＳ４１２では、録画の開始を指示する信号を動画記録制御部３２４にシステム制御回路３２１が送信する。ステップＳ４１３からＳ４１５は動画記録制御部３２４により実行される。ステップＳ４１３では、動画記録制御部３２４が画像処理部３１２から受信したフレームの垂直同期信号を検出する。ステップＳ４１４では、フレームを圧縮する。そして、ステップＳ４１５では、圧縮したフレームを動画用メモリ３２５に記憶させる。次のステップＳ４１６からＳ４１８はファイル生成制御部３２６により実行される。ステップＳ４１６では、ファイル生成制御部３２６が動画記録制御部３２４を介して動画用メモリ３２５から圧縮されたフレームを読み出す。ステップＳ４１７では、複数のフレームを結合して動画ファイルを作成する。そして、ステップＳ４１８では、動画ファイルを記録装置３５３に送信して記憶させ、ステップＳ４１１からＳ４１８までの処理を終了してステップＳ４０１に戻る。

ステップＳ４２１からＳ４２９までの動画記録停止処理について説明する。ステップＳ４２２では、録画の停止を指示する信号を動画記録制御部３２４にシステム制御回路３２１が送信する。ステップＳ４２３からＳ４２６は動画記録制御部３２４により実行される。ステップＳ４２３では、画像処理部３１２から受信したフレームの垂直同期信号と、最終フレームとを検出する。ステップＳ４２４では、最終フレームを圧縮して画像圧縮を終了する。次のステップＳ４２５では、圧縮した最終フレームを動画用メモリ３２５に記憶させる。そして、ステップＳ４２６では、最終フレームの圧縮が終了した旨の信号をファイル生成制御部３２６に送信する。次のステップＳ４２７からＳ４２９はファイル生成制御部３２６により実行される。ステップＳ４２７では、ファイル生成制御部３２６が動画記録制御部３２４を介して動画用メモリ３２５から圧縮された最終フレームを読み出す。ステップＳ４２８では、複数のフレームを結合して動画ファイルを作成した後、動画ファイルをクローズする。そして、ステップＳ４２９では、動画ファイルを記録装置３５３に送信して記憶させ、ステップＳ４２１からＳ４２９までの処理を終了してステップＳ４０１に戻る。

ステップＳ４３１からＳ４３６までの動画記録継続処理について説明する。ステップＳ４３２及びＳ４３３は動画記録制御部３２４により実行される。ステップＳ４３２では、受信したフレームを圧縮する。次のステップＳ４３３では、圧縮したフレームを動画用メモリ３２５に記憶させる。次のステップＳ４３４からＳ４３６はファイル生成制御部３２６により実行される。ステップＳ４３４では、ファイル生成制御部３２６が動画記録制御部３２４を介して動画用メモリ３２５から圧縮されたフレームを読み出す。ステップＳ４３５では、複数のフレームを結合して動画ファイルを作成する。そして、ステップＳ４３６では、動画ファイルを記録装置３５３に送信して記憶させ、ステップＳ４３１からＳ４３６までの処理を終了してステップＳ４０１に戻る。

本実施形態によれば、モニタ３５１に動画を表示すると同時に動画を記録することができる。

また、動画を圧縮することにより、長時間に渡る観察であっても全ての過程を記録することが出来る。これにより、観察対象物を撮影し忘れることがなくなる。

さらに、録画済みの動画から静止画を作成することにより、静止画を記録する操作を手技中に行う必要がなくなる。

また、音声と動画とを同時に記録することにより、手技中の情報を漏れなく記録することが出来る。

録画された動画を患者に見せることにより、手技の内容を的確に患者に知らせることが出来る。また、録画された動画を用いて、第三者が手技を学習することが出来る。

なお、撮像素子２１３はＣＣＤに限定されず、ＣＭＯＳ等の固体撮像素子であればよい。

静止画及び動画を圧縮する方式は、前述のものに限定されない。

動画記録処理において、動画ファイルの送信先は記録装置３５３でなく、サーバ４００であっても良い。ファイル生成制御部３２６は、有線ＬＡＮを介して静止画及び動画をサーバ４００に送信しても良い。このとき、動画ファイルは無線ＬＡＮでなく、ピアツーピアで接続されるサーバ４００であっても良い。

１００ 内視鏡装置
２００ スコープ
２１０ 挿入部
２１１ 可撓管
２１２ 撮像レンズ
２１３ 撮像素子
２１４ 照明レンズ
２１５ 照明ファイバ
２１６ 画像信号線
２２０ 操作部
２２１ 操作スイッチ
２２２ 静止画記録スイッチ
２３０ コネクタ
２３１ 通信制御部
２３２ 処理回路部
３００ プロセッサ
３１０ 画像処理ブロック
３１１ 絶縁回路
３１２ 画像処理部
３１３ 画像処理メモリ
３１４ ディスプレイ用ビデオエンコーダ
３１５ ＤＶＩ−Ｄ変換部
３１６ ＤＶＩ−Ａ変換部
３１７ スケーラ
３２０ 制御ブロック
３２１ システム制御回路
３２２ 静止画記録制御部
３２３ 静止画用メモリ
３２４ 動画記録制御部
３２５ 動画用メモリ
３２６ ファイル生成制御部
３３０ 読み出しブロック
３３１ 動画読出制御部
３３２ Ｄ／Ａコンバータ
３３３ アンプ
３３４ スピーカ
３３５ ヘッドフォンジャック
３４０ 光源ブロック
３４１ 集光レンズ
３４２ ランプ
３４３ 電源回路
３５１ モニタ
３５２ ユーザインターフェース
３５３ 記録装置
３５４ マイク
３６２ オーディオエンコーダ
３６３ マルチプレクサ
３７１ デマルチプレクサ
３７２ 同期調整部
３７３ ビデオデコーダ
３７４ オーディオデコーダ
４００ サーバ

Claims (9)

1. 画像信号を連続的に受信して動画を作成する動画作成部と、
   前記画像信号を受信して静止画を作成する静止画作成部と、
   前記動画作成部から前記動画を受信して連続的に表示する表示部と、
   前記動画作成部から前記動画を受信し、かつ前記静止画作成部から前記静止画を受信して記憶する記録部とを備える内視鏡装置。
2. 音声信号を出力する音声取得部をさらに備え、
   前記動画作成部は、前記音声取得部から前記音声信号を受信して前記動画に合成する請求項１に記載の内視鏡装置。
3. 前記静止画作成部は、前記画像信号を圧縮して静止画ファイルを作成する請求項１から２のいずれかに記載の内視鏡装置。
4. 前記動画作成部は、前記画像信号を圧縮して動画ファイルを作成する請求項１から３のいずれかに記載の内視鏡装置。
5. 前記動画作成部から前記動画を受信し、かつ前記静止画作成部から前記静止画を受信して、前記動画及び前記静止画を前記記録部にネットワークを介して送信する送信部をさらに備える請求項１から４のいずれかに記載の内視鏡装置。
6. 前記静止画像作成部は、前記記録部が記憶している動画から静止画を作成する請求項１から５のいずれかに記載の内視鏡装置。
7. 静止画を記録するときに操作する静止画記録スイッチをさらに備え、
   前記静止画作成部は、前記静止画記録スイッチが操作されたときに静止画を作成する請求項１から６のいずれかに記載の内視鏡装置。
8. 前記表示部は、前記記録部が記憶している複数の動画又は静止画を同時に表示可能である請求項１から７のいずれかに記載の内視鏡装置。
9. 前記動画作成部は、前記音声信号を圧縮して音声ファイルを作成する請求項２に記載の内視鏡装置。

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