JP2008514336A - ビデオ画像クリップ同期再生システム - Google Patents

Abstract

本発明は、例えば、患者の心臓領域でキャプチャされた２つ以上の超音波画像クリップ（Ａ、Ｂ、Ｃ）を、同時に表示するために、同期させる超音波画像レビューシステムに関する。各クリップ（Ａ、Ｂ、Ｃ）はフレームセット（２００、３００、４００）に分割される。各フレームセット（２００、３００、４００）は患者の心臓周期（Ｈ）等の生理的周期に対応する。現在見ている各心臓周期（Ｈ）に対応するクリップ（Ａ、Ｂ、Ｃ）のフレームセット（２００、３００、４００）は、心臓の場合及びクリップ間の異なるフレームカウント等のパラメータを考慮するように、同期される。短いクリップは、初めに包み込み、両方のクリップを連続して再生しながら、長いクリップに同期させることができる。同期されたクリップは同時に開始及び終了する。

Description

本発明は、ビデオ画像クリップ同期再生システムに関し、より具体的には必ずしも排他的ではなく、心エコーシステム等の超音波診断画像化システムにより取得される可変長ビデオ画像クリップの同期再生システムに関する。

その他の診断画像化モダリティに対する超音波診断の有利性の１つは、リアルタイム画像の作成能力である。この有利性は、連続的に動いている臓器すなわち心臓が研究対象である心エコーにおいて特に重要である。研究される組織と臓器が静的であり静的画像化により容易に調べることができる腹部や産科への応用と比較して、心エコーではリアルタイム画像化が実質的に不可欠であった。心エコー検査医は、他の超音波診断医と同様に、後で診断、レビュー、比較に使用するため超音波検査の記録を付けている。心エコー研究はリアルタイムの超音波画像を使用するので、従来その記録は、フィルムや写真プリントに静的に記録するのではなく、ＶＣＲでビデオテープに記録されてきた。ＶＣＲは長年にわたり、心エコーシステムの必須のアクセサリーであった。

最近になって、超音波画像クリップ（すなわち、一連の超音波画像フレーム）は、超音波画像レビューステーション等の超音波画像レビューシステムで再生するために、デジタルフォーマットで記録されている。いくつかの画像レビューシステムでは、ＣＰＵはメモリユニットに格納された超音波画像クリップをビデオディスプレイシステム（例えば、ビデオディスプレイカード）に転送する。ビデオディスプレイシステムは、その画像クリップをモニターに表示するためにフォーマットする。複数のビデオディスプレイシステムを使用して複数のモニターに画像クリップを表示できる。多くの医学的アプリケーションでは、超音波クリップのフレームをそのフレームが元々取得されたのと同じレートで表示することが重要である。さらにまた、心エコー等の特殊なアプリケーションでは、診断目的の検査において、２つ以上の画像シーケンスすなわち「クリップ（clips）」を並べて比較できるように複数の心臓周期を同時表示を要する場合が多い。

負荷心臓図検査では周期同期が非常に重要であり、患者管理が心臓壁の動きの視覚的な評価により決定され、デジタルビデオシーケンスのデジタル周期が比較を目的として同時に表示される。

図７ａを参照して、最悪の場合には、取得した１つのクリップ（ｉ）が収縮期の１０フレームを含み、他のクリップ（ｉｉ）が収縮期の５フレームを含む場合、図７ｂに示したように収縮同期をする。すなわち、第１のクリップ（ｉ）の長さが最初に決定され、次に第２のクリップ（ｉｉ）のフレームが、第２のクリップ（ｉｉ）のフレームレートを２で割って、第１のクリップの長さにわたって均等に分配される。すなわち、身体構造上の関心領域の特定のプロセスに対して２つのクリップが同期される。

しかし、例示した場合のように、（収縮等の同一のプロセスに関係する）可変長の２つ以上の異なるクリップを同時に開始したり終了したりするだけでは、問題がある。再生は決して本当には同期できず、まったく同期しない場合もある。結果として、すべてのクリップを同時に見ることは困難であり、またクリップ間の比較も非常に困難になる。

それゆえ、本発明の目的は、ビデオ画像クリップの同期再生システムの改良である。

本発明によると、被験者の人体構造上の関心領域の第１及び第２の画像クリップを同時に表示するために同期させるシステムが提供される。該システムは、表示すべき前記第１と第２の画像クリップを表すデータを受け取る手段と、前記対象の前記身体構造上の関心領域に関連する周期的生理的周期を表す信号を受け取る手段であって、各画像クリップが前記人体構造上の関心領域に関連する生理的周期の各々でキャプチャした一組の画像フレームを有する段階と、前記第１と第２のクリップから関連する画像フレームのそれぞれの組を複数の生理的周期について特定する手段と、第１と第２のクリップの各々の表示が同期する各生理的周期で同期するように、第１と第２のクリップの各々の画像フレームの対応する組の表示を、複数の生理的周期の各々で同期する手段とを有する。

また、本発明によると、被験者の人体構造上の関心領域の第１及び第２の画像クリップを同時に表示するために同期させる方法が提供される。該方法は、表示すべき前記第１と第２の画像クリップを表すデータを受け取る段階と、前記対象の前記身体構造上の関心領域に関連する周期的生理的周期を表す信号を受け取る段階であって、各画像クリップが前記人体構造上の関心領域に関連する生理的周期の各々でキャプチャした一組の画像フレームを有する段階と、前記第１と第２のクリップから関連する画像フレームのそれぞれの組を複数の生理的周期について特定する段階と、第１と第２のクリップの各々の表示が同期する各生理的周期で同期するように、第１と第２のクリップの各々の画像フレームの対応する組の表示を、複数の生理的周期の各々で同期する段階とを有する。

また、本発明は、第１と第２のクリップを表示する表示手段を有し、複数の生理的周期の各々について第１と第２の画像クリップを同時に表示するために同期する、上記のシステムまたは方法を利用する画像レビューシステムに拡張される。

このように、本発明は、上記の生理的周期の期間を考慮して、同時表示のために人体構造上の関心領域の２つ（以上）の画像クリップを同期するメカニズムを提供する。好ましい実施形態では、人体構造上の関心領域は被験者の心臓領域を含み、生理的周期は心臓周期を含み、上記の同期は被験者の心臓レートを表す信号（例えば、心電図信号）から求められる被験者の心臓レートを考慮する従って、各生理的周期と関連するフレームの組の異なるフレームカウントを効果的に適用（accommodate）ことができる。

言うまでもなく、本発明は超音波画像クリップの表示において使用のに特に好適である。しかし、同様に言うまでもなく、同じ方法を他のタイプのデジタル画像クリップの同時表示のための同期に適用することできる。

好ましい実施形態では、前記第１の画像と関連する生理的周期の家具が前記第２の画像と関連する生理的周期の数より大きい場合、第２の画像クリップの画像フレームのすべての組を第１の画像クリップのフレームの対応する組と同期して表示すると、システムは、第２のクリップの画像フレームの組の順次表示を繰り返し、画像フレームの各組を第１の画像クリップの対応する次の画像フレームの組と同期して再度表示するように構成されている。同様に、第１の画像クリップの画像フレームの組のすべてが表示されると、第１のクリップのフレームの各組の表示が表示すべき第２の画像クリップの次のシーケンスの画像フレームの組と同期するように、それらの組の順次表示を所望により再開する。

換言すると、両方のクリップの連続的再生を維持しつつ、短いクリップ（すなわち、他のクリップよりも短い生理的周期をカバーしているもの）の表示を初めにまとめて、長いクリップと同期させることができる。画像クリップの各々の絶対的長さは関係がない。

有益にも、第１と第２のクリップの表示は同時に開始され終了するように構成される。

本発明を適用して、同時に２つより多い画像クリップを同時に表示するため同期させることができ、可変長のクリップの完全なレビューページを同期して再生できる点で付加的利点を有する。

本発明の一実施形態では、生理的周期について表示すべきフレームの２つ以上の組の同期は、各組の長さを決定し、最も長い組を特定し、最も長い画像フレームの組と合うように他の組の画像フレームのフレームカウントを出力と表示のために調整する。

本発明の上記その他の態様を、以下に説明する実施形態を参照して明らかにし、説明する。

添付した図面を参照して実施例により本発明をより詳細に説明する。

図３を参照するに、本発明の一実施形態による超音波レビューシステム１００が概略的に示されている。ここでは、「超音波画像レビューシステム」とは、デジタル超音波画像を表示できる任意の装置である。超音波画像レビューシステムは、超音波画像レビューステーション及び超音波画像取得装置を含むが、これらに限定はされない。図３の超音波画像レビューシステム１００は、第１と第２のモニター１１０、１１５と、マウス１２０と、コンピュータユニット１３０とを含む超音波画像レビューステーションである。図３には２つのモニターを示したが、超音波画像レビューシステム１００のモニターは１つだけでもよいし、３つまたは４つあってもよい。

図４は、コンピュータユニット１３０の一実施形態を示すブロック図である。もちろん、コンピュータ１３０は図４に示したもの以外の構成要素を含んでいてもよい。これらの構成要素のすべてではなくても多くは、使用する具体的なコンピュータに依存し、図４には示されていない。この実施例では、コンピュータ１３０は汎用コンピュータであり、ＣＰＵ１４０と結合されたメモリユニット１３５を含む。ここで、「結合された」とは、１つ以上の構成要素を直接的または間接的に結合されていることを意味する。ＣＰＵ１４０は、２つのビデオディスプレイシステム１５０、１７０（例えば、ビデオカード）と結合されている。ビデオディスプレイシステム１５０、１７０は、それぞれモニター１１０、１１５と結合されている。コンピュータユニット１３０に追加のビデオディスプレイシステムを加えて、追加のモニターを加えることもできる。この場合、「ビデオディスプレイシステム」は、自己完結したシステム（すなわち画像レビューシステム１００のＣＰＵ１４０からは独立したシステム）を指し、超音波データを受け取って、その超音波データから、モニター上に画像を表示（render）する。

動作中に、レビューシステム１００を使用してメモリユニット１３５にデジタル的に格納された超音波画像クリップを見ることもできる。ここで、「超音波画像クリップ」とは、複数の超音波画像フレームを言う。超音波画像クリップは、例えば、超音波トランスデューサが患者をスイープしたときに取得される一連の超音波画像である。超音波画像クリップは、超音波取得装置から、レビューシステムと取得装置間の直接接続を介して、またはネットワーク等の間接的接続を介して、メモリユニット１３５に転送される。また、光磁気ディスク等のポータブル媒体にデジタル的に保存された超音波画像クリップは、システム１００のメモリユニット１３５に転送することもできる。

ビデオディスプレイシステム１５０、１７０は、複数の超音波画像クリップを同時に表示するように動作可能である。各超音波画像クリップのフレームが表示されるレート（表示フレームレート）は、そのフレームが取得されるレート（取得フレームレート）と同じである。この点をより詳細に説明する。

図５を参照するに、ビデオディスプレイシステム１５０、１７０の実施例の基本原理を概略的に示す簡単化したブロック図が示されている。ビデオディスプレイシステム１５０、１７０は、複数の画像出力アーム（この場合、３つ）を制御するコントローラ４０５を有する。これらの画像出力アームは、各クリップＡ、Ｂ、Ｃのフレームをモニター（図４、１１０、１１５）に表示するために出力する。コントローラに入力されるのは、Ｘ：超音波画像データと、Ｈ：複数の心臓周期の各々を表すＥＣＧ（心エコー）信号である。表示される画像フレームの出力は、このＥＣＧ信号に同期される。メモリ４０６はコントローラ４０５に結合されている。

各出力アームは、ディスプレイに出力すべきクリップのフレームを受け取るＦＩＦＯ（Ｆｉｒｓｔ−ｉｎ−Ｆｉｒｓｔ−ｏｕｔ）レジスタ４０７と、ディスプレイへの出力前に各心臓周期にクリップのフレームを同期させるプロセッサ４０８とを有する。各アームは、各プロセッサ４０８に対応するバッファ４０９も含む。

図６を参照するに、現在見えている各心臓周期Ｈを相互に同期することにより、キャプチャされた各画像クリップの絶対的長さは同期プロセスと関係がなくなる。本発明のこの実施形態では、同期は、心臓レートと、所定の心周期Ｈのそれぞれのクリップのフレーム間で異なるフレームカウントとの両方に適応する。同期されたクリップの開始と終了は同時に行われるべきだが、この場合、第２のクリップが第１のクリップよりカバーしている心周期が短い場合、その第２のクリップが単に再度開始され、第１の心周期をカバーしているフレームが第１のクリップの次の心周期のフレームと同期するようにする。

例えば、図６Ａに示したように、クリップＡは５つの心臓周期２００ａ、２００ｂ、．．．２００ｅをカバーし、図６ｂに示したように、クリップＢは３つの心臓周期３００ａ、３００ｂ、３００ｃのみをカバーしている。この場合、クリップＡとＢの同期は次のように行われる。クリップＡの第１の周期２００ａがクリップＢの周期３００ａと同期される。クリップＡの周期２００ｂがクリップＢの周期３００ｂと同期され、クリップＡの周期２００ｃがクリップＢの周期３００ｃと同期される。この時点でクリップＢは終わりである。よって、両方のクリップを連続して再生するには、クリップＢを第１の周期３００ａで再度開始して、クリップＡの再生は第４の周期２００ｄに続き、これら２つの周期は前と同様に同期される。このプロセスは、少なくとも理論的には、ユーザが再生を一時停止または停止するまで、無限に続けられる。

まとめると、本発明は、現在見ている心臓周期固有の各クリップを同期するシステムを提供する。短いクリップは、初めに包み込み、両方のクリップを連続して再生しながら、長いクリップに同期させることができる。このように、同期したクリップは同時に開始し、終了する。さらに、このプロセスは同時に３つ以上のクリップに適用して、可変長クリップの完全なレビューページを同期して再生することができる。

図１ａを参照するに、シーケンスＡの第１の周期２００ａ中にキャプチャされた超音波心臓画像Ａ、Ａ＋１、Ａ＋２、．．．Ａ＋９を概略的に示した。 図１ｂを参照するに、シーケンスＢの第１の周期３００ａ中にキャプチャされた超音波心臓画像Ｂ、Ｂ＋１、．．．Ｂ＋４を概略的に示した。 図１ｃを参照するに、シーケンスＣの第１の周期４００ａ中にキャプチャされた超音波心臓画像Ｃ、Ｃ＋１、Ｃ＋２、．．．Ｃ＋６を概略的に示した。一般的に、超音波システムは、ＥＣＧ電極で心臓周期を並行してモニターし、得られたＥＣＧ波形５００は心臓画像とともに並行して表示される。図示した３つのシーケンスはリアルタイムで取得され、対応する波形５００ａ、ｂ、ｃにより決まる単一の心臓周期Ｈと関係付けられる。

それぞれの心臓周期に関係する各シーケンスの対応部分を同期させることができる方法を、以下に詳しく説明する。しかし、言うまでもなく、他の同期方法も考えられ、本発明はこの方法に限定するものではない。

図１を参照して、図１Ａ、１Ｂ、１Ｃに示したシーケンスＡ、Ｂ、Ｃの周期２００ａ、３００ａ、４００ａは、それぞれ（同じ）ビデオフレームレートでキャプチャされたと考えることができる。それゆえ、図示したシーケンス（すなわち「クリップ」）Ａ、Ｂ、Ｃの周期は、含まれているフレーム数が異なり（すなわち、この場合、それぞれ１０、５、７つ）、可変長である。

図示した例では、各周期Ｈの同期は図２に概略的に示したように行われる。（心臓レートが最も低い時にキャプチャされ）フレーム数が最大の周期２００ａ（シーケンスＡ）を同期の基礎として使用する。周期２００ａのフレームは取得時と同じ速さで再生される。周期３００ａのフレーム数は周期２００ａのフレーム数の半分であり、それゆえ、周期２００ａと３００ａの再生は同じ時点で開始され了するように、周期３００ａの再生は取得時の速さの半分で行われる。周期４００ａのフレーム数は、周期２００ａのフレーム数の７０％であり、それゆえ、周期２００ａと４００ａの再生が同じ時点で開始され終了するように、周期４００ａの再生は取得時の速さの７０％で行われる。

しかし、前記部分の各々が人体構造上の関心領域の所定周期（すなわち、この場合心臓周期）に対応すれば、本発明に各シーケンスの対応する部分の他の同期方法を利用してもよい。

もちろん、上記の実施形態は、本発明を例示するものであり、限定するものではなく、当業者は、添付したクレームが規定する本発明の範囲を逸脱することなく、別の実施形態を多数設計することができる。クレームにおいて、括弧の間に入れた参照符号はクレームを限定するものと解釈してはならない。用語「有する（comprising）」等は、クレームまたは明細書に列挙した要素またはステップ以外の要素またはステップを排除するものではない。要素を単数形で示しても、かかる要素が複数ある場合を排除するものではなく、またその逆も言える。本発明は、複数の異なる構成要素を有するハードウェア手段によって、または好適にプログラムされたコンピュータによって実施してもよい。複数の手段を挙げる装置クレームにおいて、これらの手段は、１つの同じハードウェアにより実施してもよい。相異なる従属クレームに手段が記載されているからといって、その手段を組み合わせて有利に使用することができないということではない。

図１Ａ乃至１Ｃは、心臓周期にキャプチャされた画像シーケンスまたはクリップを示す概略図である。 図２Ａ乃至２Ｃは、図１Ａ乃至１Ｃに示した画像シーケンスの、本発明の一実施形態による同期再生方法の一部の原理を示す概略図である。 本発明の一実施形態による超音波画像レビューシステムを示す概略図である。 図３のシステムのコンピュータユニットの主要構成要素を示すブロック図である。 図４の装置のビデオ表示システムの一実施形態を示すブロック図である。 本発明の一実施形態による同期再生方法の一部の原理を示す概略図である。 患者の人体構造上の関心領域の、収縮期等の特定のプロセスで取得された第１（ｉ）と第２（ｉｉ）の画像クリップを示す概略図である。 先行技術による、図７Ａの第２の画像クリップ（ｉｉ）の第１の画像クリップ（ｉ）に対する同期を示す概略図である。

Claims (10)

1. 被験者の身体構造上の関心領域に関する第１と第２の画像クリップを同時表示のために同期するシステムであって、
   表示すべき前記第１と第２の画像クリップを表すデータを受け取る手段と、
   前記被験者の前記身体構造上の関心領域に関連する周期的生理的周期を表す信号を受け取る手段であって、各画像クリップが前記人体構造上の関心領域に関連する生理的周期の各々でキャプチャした一組の画像フレームを有する手段と、
   前記第１と第２のクリップから関連する画像フレームのそれぞれの組を複数の生理的周期について特定する手段と、
   第１と第２のクリップの各々の表示が同期する各生理的周期で同期するように、第１と第２のクリップの各々の画像フレームの対応する組の表示を、複数の生理的周期の各々で同期する手段とを有するシステム。
2. 前記第１の画像と関連する生理的周期の家具が前記第２の画像と関連する生理的周期の数より大きい場合、第２の画像クリップの画像フレームのすべての組を第１の画像クリップのフレームの対応する組と同期して表示すると、第２のクリップの画像フレームの組の順次表示を繰り返し、画像フレームの各組は第１の画像クリップの対応する次の画像フレームの組と同期して再度表示される、請求項１に記載のシステム。
3. 第１の画像クリップの画像フレームの組のすべてが表示されると、第１のクリップのフレームの各組の表示が表示すべき第２の画像クリップの次のシーケンスの画像フレームの組と同期するように、それらの組の順次表示を所望により再開する、請求項２に記載のシステム。
4. 第１と第２のクリップの表示は同時に開始され終了するように構成された、請求項１に記載のシステム。
5. 人体構造上の関心領域は被験者の心臓領域を含み、生理的周期は心臓周期を含む、請求項１に記載のシステム。
6. 前記心臓周期を表す前記信号は心エコー信号を含む、請求項５に記載のシステム。
7. 前記画像クリップは超音波画像クリップを含む、請求項１に記載のシステム。
8. 生理的周期について表示すべきフレームの２つ以上の組の同期は、各組の長さを決定し、最も長い組を特定し、最も長い画像フレームの組と合うように他の組の画像フレームのフレームカウントを出力と表示のために調整する、請求項１に記載のシステム。
9. 被験者の身体構造上の関心領域に関する第１と第２の画像クリップを同時表示のために同期する方法であって、
   表示すべき前記第１と第２の画像クリップを表すデータを受け取る段階と、
   前記対象の前記身体構造上の関心領域に関連する周期的生理的周期を表す信号を受け取る段階であって、各画像クリップが前記人体構造上の関心領域に関連する生理的周期の各々でキャプチャした一組の画像フレームを有する段階と、
   前記第１と第２のクリップから関連する画像フレームのそれぞれの組を複数の生理的周期について特定する段階と、
   第１と第２のクリップの各々の表示が同期する各生理的周期で同期するように、第１と第２のクリップの各々の画像フレームの対応する組の表示を、複数の生理的周期の各々で同期する段階とを有する方法。
10. 画像レビューシステムであって、
    第１と第２の画像クリップを表示する表示手段と、
    複数の生理的周期の各々について第１と第２の画像クリップを同時に表示するために同期させる、請求項１に記載のシステムとを有するシステム。

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