JP2009081857A - 映像記録・画像キャプチャ装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】手術中に映像と音声を携帯型共通媒体に同時に組込む手術ドキュメンタリ記録ファイルを作って保存する装置を提供する。
【解決手段】手術手順を実証する映像記録・画像キャプチャ装置１００は、複数のソフトウエアを実行するメインボードと、映像信号を受けてＭＥＰＧレイヤーストリームに処理すると共に、映像インターフェースが第１バスでメインボードに接続されたマルチメディア・インターフェースと、ＭＰＥＧレイヤーストリームをファイルとして記録するハードドライブと、ＭＰＥＧレイヤーストリームをファイルとして書込む光媒体ドライブと、映像インターフェースを制御するように第２バスでメインボードに接続され、ユーザー制御のためにインタラクティブであるタッチスクリーンとを含み、又、ハードドライブと光媒体ドライブが第２バスで操作接続され、更に、バスが、垂直に積重ねられていると共に、メインボードに接続されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、一般に、映像記録と画像キャプチャ用の装置に関し、特に、手術手順を画像に基づいて実証するこのような装置に関する。本発明は、又、信号をＭＰＥＧレイヤーストリームに処理する手段に関する。
「百聞は一見に如かず」という格言は、手術手順の画像に基づく実証においてかってないほど真実である。そこでは、患者の生命と医師の名声が問題となる。画像に基づく実証の初期は、解剖学的に珍しい物や革新的な手術の進歩を教授目的にとらえるために写真を利用する未熟な試みで汚されていた。しかしながら、日常のケースの実証の試みは殆どなされなかった。平均的な患者は、単にこの特別の考慮に値しなかった。
光ファイバに連結されたアナログカメラの出現と共に、医師が、いくつかの手術患者画像を手術室内の映像モニター上に表示し始めた。これは、通常、開腹手術でのみ見ることのできる患者の体腔内を医師が見ることができる内視鏡手術において特に当てはまる。全ての患者の措置を映像テープ上に系統的に記録する試みは、映像テープの大量で扱いにくいアーカイブを必要とした。
アナログカメラはまだ使用されているけれども、今日では、内視鏡と他の医療機器に連結されたソリッドステート撮像カメラが標準である。これらのカメラは、画像をデジタルフォーマットで作る。このフォーマットにより、画像の転送、レビューとアーカイブが便利且つ効率的になる。
デジタル画像をアーカイビングする一方法が、ペラネク（Pelanek）に対する米国特許第６，０６７，０７５号に示唆されている。それには、診断装置のメモリに前もって記憶した患者の画像を転送及びアーカイビングするワークステーションが開示されている。しかしながら、この方法は、永久位置における同時保存画像を開示しない、即ち、データがメモリから抽出されると、その装置は故障時間になる。
一旦画像データが抽出及びアーカイビングされると、その画像データは、それを最高に活用する立場の者、即ち、その治療をする医師によって入手されるべきである。循環すると皮肉なことに、画像が実際に送出される者が、画像を第一に記録するように診断装置を使用して、今は画像の入手するのを待たねばならないのと同じ者である。よって、医師にとって、手術手順又は各シリーズの手術の完了時にデータを入手できることが有利であろう。従って、データ抽出のための装置の故障時間が無くなるため、装置の効率と設備の利用が増加する。
しかしながら、画像データの可用性は、容易にデータを読取って画像を表示できる時の値に過ぎない。よって、画像データを記憶し読取る風変りで奇妙な方法が、医師を束縛する。最も便利なのは、ＮＴＳＣとＰＡＬ規格のディスプレイと、これらのディスプレイ上で画像データをかける装置である。ＮＴＳＣは米国の一般的なテレビ規格である一方、ＰＡＬ規格はヨーロッパとアジアの一部で支配的である。その上、医療スタッフにとって、画像と映像が、通常のオフ・ザ・シェルフ光媒体プレーヤ（即ち、セットトップＤＶＤプレーヤ）及び／又は標準パソコンを利用して見ることができるのが最も便利である。
池田に対する米国特許第５，０４５，９５５号は、ＮＴＳＣ又はＰＡＬ規格を超える特定のアナログマトリックスを有する高精細度医用画像を記録及び再生するデジタルテープドライブに連結された装置を開示する。典型的に、これらの画像は、専用の撮像装置で作ることができると共に、高度に専用のモニターだけで見ることができる。それらは、ＮＴＳＣ又はＰＡＬ規格と互換性がないため、アナログ又はデジタルカメラが、表示すべき映像信号を供給する手順の実証の用途に適用できない。
画像を医療環境に組込む他の示唆がなされている。そこでは、撮像は、実証よりもむしろ主に診断に関係するため、視覚的に関連するコンポーネントのみから成って、治療する医師のナレーションを削除したファイルになる。
手術室内に装置を組込む示唆は、装置を配置する兵站業務に関連する問題を考慮していない。手術室は複数の装置を含む。装置を棚に垂直に積重ねること、即ち、棚保管は有利にスペースを節約する。しかしながら、これは、ユーザー・オペレータによる前面板への容易なアクセスを制限する。従って、省スペースの利点を有すると共に、最大のユーザー・オペレータのアクセスを提供する装置が大いに望ましい。
従って、手術中に映像と音声を携帯型共通媒体に同時に組込む手術ドキュメンタリ記録ファイルを作って保存する装置が望ましい。
又、映像信号を表示用の複数の映像フォーマットに設定し、画像ストリームを表示し、更に、ユーザーが、静止画像をキャプチャすると共に、その静止画像を静止グラフィックファイルとしてドキュメンタリ記録ファイルと同じ媒体に保存することのできる装置が望ましい。
ユーザーが対話する装置と部品は便利でアクセス可能であることが更に望ましい。
又、装置がスタンバイモードである時、装置がオフである時、又は、装置が故障している時、装置が、リアルタイム映像信号を複数の映像フォーマットで複数の表示装置に「フィードスルー」（feed through）し得ることが望ましい。
更に、保存されたファイルをユーザーが操作できるようにするインタラクティブなチュートリアルが望ましい。
これら及び他の目的は、本発明の実施の形態によって達成される。
一実施の形態において、医用映像記録装置は、内視鏡と、内視鏡から受ける電磁エネルギー、直流エネルギー等のエネルギーを、媒体に同時に記憶される信号に変換するイメージャとを含む。
本発明の一実施の形態では、映像信号を、ＭＰＥＧ−２レイヤーでフォーマット化されたドキュメンタリ記録ファイルに符号化する装置が設けられている。
本発明の一実施の形態では、映像信号と音声信号を、共通特性を有する第１と第２デジタルデータストリームに処理するマルチメディア・インターフェースが設けられている。
本発明の一実施の形態では、手術手順中に映像ストリームを記録する記録モードが手術の実証のために設けられている。
本発明の一実施の形態では、記録モード中、又は装置がスタンバイモードである時、又は装置の電源が切りの時、又は装置が故障している時に表示装置によって表示されるべき映像信号用の手段が設けられている。
本発明の一実施の形態では、アーカイブモードが、ドキュメンタリ記録ファイルとグラフィックファイルのレビュー、編集と再生のために設けられている。
本発明の一実施の形態では、タッチスクリーン制御を有する医療機器は、制御指令を入力するタッチスクリーンと、制御指令を受けると共に医療機器を操作するように制御信号を発生するプロセッサと、プロセッサを収容するハウジングとを備える。タッチスクリーンは、ハウジングによって保護された第１位置と、制御指令を入力するためにハウジングから延出した第２位置との間を移動自在である。
本発明の一実施の形態では、映像を多数のフレームレイヤーに記録する映像信号を処理するマルチメディア・インターフェースは、多数のマスターデジタル結線を提供するインターｉｃバス用のコントローラと、インターｉｃバスに操作接続されて、映像信号を第１デジタルストリームに変換するＡ／Ｄ変換器と、インターｉｃバスに操作接続されて、フレームを有する第２デジタルストリームに第１デジタルストリームを符号化すると共に、第２デジタルストリームを復号化する映像圧縮解凍集積回路と、コントローラと映像圧縮解凍集積回路に操作接続されて、コントローラが取扱うフレームを選択的に保存するプログラマブルバッッファとを備え、更に、プログラマブルバッッファが、復号化のために前記フレームを第２デジタルフレームに挿入する。
本発明の一実施の形態では、ＭＰＥＧレイヤーストリームと該ＭＥＰＥＧレイヤーストリームに対応するｎ個の選択された静止画像ファイルを表示しながら、手術手順を実証するＭＰＥＧレイヤーファイルを記録する方法は、映像信号からなる第１デジタルデータストリームを供給するステップと、音声信号からなる第２デジタルデータストリームを供給するステップと、第１デジタルデータストリームと第２デジタルデータストリームからＭＰＥＧレイヤーデータストリームを多重化するステップと、垂直積重ねバスで操作接続されたハードドライブ及び光媒体ドライブにＭＰＥＧレイヤーデータストリームをストリーミングするステップと、ＭＰＥＧレイヤーデータストリームをハードドライブ及び光媒体ドライブに書込むステップと、ＭＰＥＧレイヤーデータストリームを表示装置に表示するステップと、ＭＰＥＧレイヤーデータストリームからｎ個のフレームを選択するステップと、ｎ個のフレームをｎ個の静止画像ファイルに変換するステップと、ｎ個の静止画像ファイルを追加することによって、出力信号を表示装置に多重化するステップとを備える。
本明細書で使用されている用語「通信する」（communicate）と「通信」（communication）は、データを源から行先に伝達することと、行先に伝達されるべき通信媒体、システム又はリンクにデータを送出することとの両方を含む。本明細書で使用される用語「通信」は、通信する行為又は通信されるデータを適宜意味する。
本発明を、１個以上の内視鏡に関して使用した場合について説明する。他の用途も同様に効果的に採用されることが理解されるだろう。特別なグラフィック表示を有する各種のフレーム表示とアイコンが、本発明の機能に関連して説明される。実行された機能をユーザーに通信する場合に、他のグラフィック表示が同様に効果的に使用されることが理解されるだろう。
ここで、画像と画像ストリームは、ＡＶ能力を用いるユーザーの知覚を指し、画像ストリームは、又、聴覚コンポーネントを含む。映像信号、デジタル信号、アナログ信号、データストリーム等は、本発明における及び本発明と操作接続及び／又は連係される電気装置における電気信号を指す。
図１は、本発明の一実施の形態に従って手術患者環境で使用される映像記録・画像キャプチャ装置の略図である。患者５は、ユーザー１０によって内視鏡１５で検査される。ユーザー１０は、内科医、外科医、看護婦、他の有資格専門家又は二次的専門家である。映像記録・画像キャプチャ装置（イメージャ）１００は、映像記録モードに置かれてきた。電荷結合素子（ＣＣＤ）、ＣＭＯＳ又はＣＣＩチップ等のカメラヘッド２０が、患者５の体腔の映像信号３００（図４）を受けて作るように、内視鏡１５に連結されている。映像信号３００は、表示装置上で表示される時に画像ストリームになる。
ユーザー１０が内視鏡１５を操作する時、ユーザー１０は、カメラヘッド２０をカメラ制御装置（ＣＣＵ）３０で制御すると共に、表示装置、例えば、外部映像スクリーン３５上で画像ストリーム２５を観察する。イメージャ１００は、映像信号３００を受けるように、ＣＣＵ３０に操作接続されている。イメージャ１００は、又、標準ポートを介して外部映像スクリーン３５、マイクロホン４０、プリンタ４５とネットワーク５０に操作接続されている。一実施の形態において、イメージャ１００は、映像信号３００を受けると共にカメラヘッド２０を制御するように、カメラヘッド２０に操作接続されて、ＣＣＵ３０の必要性が無くなる。
ユーザー１０が、患者５を検査及び治療する時、イメージャ１００は、画像ストリーム２５を光媒体ドライブ（ＯＭＤ）１２５（図２）上に記録していると共に、複数の目的のためにバックアップコピーをハードドライブ（ＨＤＤ）１２０（図４）に保存している。この期間中、ユーザー１０は、その検査にナレーションを与える。マイクロホン４０又は独立の音声記録装置が、そのナレーションを捕捉すると共に、合わせて音声信号３１５（図６）である音声信号３１４ｉ（図６）又は３１６ｉ（図６）に、夫々、変換する。
更なる調査を必要とする状況に遭遇した時、ユーザー１０は、更なる調査のために画像ストリーム２５から第１画像を保存及びフリーズするように、画像キャプチャモードを利用する。イメージャ１００を使用して、第１画像と大略同様の第２画像を画像ストリーム２５上にスーパーインポーズすることができる。ユーザー１０の注意を喚起する別の状況に遭遇した時、問題の第１画像に大略対応する複数の第２画像を、保存すると共に、同時に画像ストリーム２５上にスーパーインポーズすることができる。第２画像に対応するファイルを、プリンタ４５で印刷し、及び／又は、ネットワーク５０を介して他の相談相手に伝送される。
図２と図３は、夫々、本発明の一実施の形態にかかる映像記録・画像キャプチャ装置の前面パネルと後面パネルの正面図を示す。図４は、本発明の一実施の形態にかかる映像記録・画像キャプチャ装置の略図である。イメージャ１００は、大略、シャシ１０５内に収容されていると共に、電源１１０、マイクロプロセッサ・メインボード（ＭＭＢ）１１５、ハードドライブ（ＨＤＤ）１２０、光媒体ドライブ（ＯＭＤ）１２５、通信インターフェース１３０、マルチメディア・インターフェース１３５、スピーカ１４０とデジタル映像インターフェース１５０の複数の部品を含む。シャシ１０５は、タッチスクリーン１４５を有利に収容するアドオン・トレイ１０５ａを含む。
電源１１０は、シャシ後面パネル１０５ｂに配置されたコンセント１１０ａにおける電線でＡＣ電源に接続される。シャシ前面パネル１０５ｃの電力スイッチ１１０ｂを「入」にする時、電源１１０は、イメージャ１００の部品に適当な電力を供給する。電源１１０は、ＩＥＣ６０１−１断路条件に従い、１４５ワットの医療等級規格に合う電力を供給し、更に、電力補正率を含むと共に、５０−６０Ｈｚで１００〜２５０Ｖの範囲のＡＣ電圧を自動的に取扱うことができる。
マイクロプロセッサ・メインボード（ＭＭＢ）１１５は、ソフトウエアを実行すると共に、中央処理装置（プロセッサ）、ＲＡＭ、複数の拡張スロット、ＢＩＯＳチップ、シャシ１０５に便利なフットプリント上のオンボード音声グラフィックス能力を含む。そこでは、少なくとも８００ＭＨｚの処理速度のインテルペンティアムＩＩＩ、インテル８１５チップセット、少なくとも３個のＰＣＩと１個のＡＧＰスロット、少なくとも１２８ＭＢのＳＤＲＡＭ、オンボードＡＧＰグラフィックス、カスタマイズ・ロゴがロードされるグレードアップ可能なフラッシュＢＩＯＳチップがＡＴＸマザーボード上に設けられ得る。更に、ＭＭＢ１１５は、シリアル、パラレル、ＵＳＢとイーサネットを介して他の装置及び／又はネットワークに接続されると共に、マウス、キーボード、映像モニター、インテル４０−ピンＤＶＯマザーボードコネクタ又は類似物とそのコネクタ用のサポートに接続されるポートパネル１１５ａを含むことが好ましい。
ハードドライブ（ＨＤＤ）１２０と光媒体ドライブ（ＯＭＤ）１２５は、ＩＤＥ又はエンハンストＩＤＥ（代わりにＩＤＥ）と互換性のあるデータ記憶媒体ドライブであって、このデータ記憶媒体ドライブは、垂直に積重ねたＩＤＥバス１１６によってＭＭＢ１１５に操作接続されている。８．０ｍｓのＥＩＤＥアクセスタイムと７２００ｒｐｍのディスク速度を有するマックスター（Maxtor）製ドライブが好ましいので、ＨＤＤ１２０は、少なくとも４０ギガバイトの記憶量と最小のアクセスタイムを有する磁気ハードドライブである。ＯＭＤ１２５は、コンパクトディスク（ＣＤ）及び／又はデジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）のような光媒体ディスクに対してデータを読み書きできるＤＶＤ＋ＲＷドライブであることが好ましい。
通信インターフェース１３０は、どんな種類のネットワーク又はプロプライエタリ通信インターフェースでよい。例えば、カールストーツ（Karl Storz）社のストーツ通信バス（ＳＣＢ）とインターフェースで連結し得るネットワークカードが好ましい。
マルチメディア・インターフェース１３５は、カメラヘッド２０から発する画像ストリーム２５を記録及び書込むように、ペリヘラル・コンポーネント・インターコネクト（ＰＣＩ）ローカルバスを介してＭＭＢ１１５に接続されている。スピーカ１４０は、シャシ１０５内に収容されていると共に、イメージャ１００のための聴覚能力を提供する。
デジタル映像インターフェース１５０は、デジタル・ビジュアル・インターフェース（ＤＶＩ）規格に従う映像信号を作るように、ＭＭＢ１１５に操作接続されている。そこで、デジタル映像インターフェース１５０は、ＭＭＢ１１５と拡張スロット１０５ｄ内のＤＶＩ−Ｄ出力コネクタに対してインテル４０−ピンＤＶＯコネクタ又は類似物を有する印刷回路板として物理的に実施されることが好ましい。
タッチスクリーン１４５は、本発明の一実施の形態に従って図５ａ、図５ｂと図５ｃに図示するように設けられている。ユーザー１０等のオペレータによる接触に応答する表面１４５ａと、イメージャ１００の機能を示すことができるディスプレイ４００とが、タッチスクリーン１４５に含まれる。オプトレックス（Optrex）社製のタッチスクリーンが好ましい。ＭＭＢ１１５への映像接続が、対応するＤＶＩ−Ｄ出力になされ、データ及び電力の接続が標準ＲＳ―２３２シリアルポートの間でなされる。
タッチスクリーン１４５は、シャシ１０５内のイメージャ１００のトレイ１０５ａ（図１４ａ）に収容されるのが好都合である。そこで、タッチスクリーン１４５が、堅固で、且つ、本発明の一実施の形態にかかる図１８に示すようにシャシ１０５の前面と相対的に同面であるように、タッチスクリーン１４５は、トラック・アドバンス・システム（ＴＡＳ）１４６（図１４ａ）内に装着される。
ＴＡＳ１４６により、ユーザー１０は、装置を棚積みするときに得られるスペースを好都合に使用することができる。ユーザー１０は、ボタン又は他の解放機構を押すことにより、タッチスクリーン１４５を解放すると共に、本発明の一実施の形態にかかる図５ｂの矢印で示すように、タッチスクリーン１４５をシャシ１０５からトレイ１０５ａの外に摺動させる。タッチスクリーン１４５をよりユーザーフレンドリーに、且つ、より見えるようにするために、本発明の本発明の一実施の形態にかかる図５ｃの円弧状矢印で示すように、ユーザー１０は、タッチスクリーン１４５をある角度で傾斜させることができる。
図１５は、配置の各種の状態にあるタッチスクリーンを示す。例えば、１０１は、タッチスクリーンを十分に後退させた一実施の形態を示す一方、他の実施の形態では、タッチスクリーンが十分に後退していない。１０２は、延出させたタッチスクリーンを示し、又、１０３は、延出させると共にハウジング平面から振らせたタッチスクリーンを示す。
図１４ａと図１４ｂは、本発明の一実施の形態にかかる映像記録・画像キャプチャ装置のタッチスクリーンのトラック・アドバンス・システムの平面図を表す。トレイ１０５ａから前進するようにトレイ１０５ａに配置されたプラットフォーム１４４は、レール１４３ａ及び１４３ｂと動作自在であると共に、本発明の一実施の形態にかかる図１４ａに示すように、軸受又は他の摩擦減少機構によってトラック１４７ａ及び１４７ｂによって案内される。解放機構１４３ｄは、ユーザーの望みにより選択されてタッチスクリーン１４５を前進させるようにタッチスクリーン１４５を解放する１個以上の部品を含む。解放機構１４３ｄは、更に、１個以上のばね１４３ｅを含んでもよい。
プラットフォーム１４４は、タッチスクリーン１４５を水平面からある角度で配置した時でも保持する任意の適当な設計でよい。タッチスクリーン１４５は、ケーブル及びコネクタを介してイメージャ１００と動作する。
レール１４３ａと１４３ｂは、タッチスクリーン１４５が所定点を超えて前進するのを防止するように、トラック１４７ａ及び１４７ｂと動作自在のストッパ１４３ｃ（明瞭さのために部分的にだけ図示）を有する。
ＴＡＳ１４６は、本発明の一実施の形態にかかる図１４ｂに示すように、縁部ヒンジ１４２ａ及び中心ヒンジ１４３ｃ等の１個以上のヒンジ１４２を含む。手術中にユーザー１０がタッチスクリーン１４５にインタラクティブにアクセスできるように、ヒンジ１４２ａ及び１４２ｂは、プラットフォーム１４４を傾斜するよう協働する。プラットフォーム１４４の角度の変更や偶然の閉鎖を防止するために、故意でない運動に対してヒンジ１４２に抵抗力を付与するねじ立て機構が、ヒンジ１４２に形成されている。
図６は、本発明の一実施の形態におけるマルチメディア・インターフェース１３５の略図である。マルチメディア・インターフェース１３５は、複数の集積回路と、ＭＭＢ１１５へのデータ転送用のＰＣＩバス結線１３６とを有する「拡張カード」と通常呼ばれる１個以上の印刷回路板上に物理的に実施される。バス１３６を介して、マルチメディア・インターフェース１３５は、又、電力を受ける。音声及び映像接続ポート、即ち、入出力ポートは、拡張スロット１０５ｄ内に物理的に実施されていると共に、マルチメディア・インターフェース１３５に一体に接続されている。一実施の形態において、マルチメディア・インターフェース１３５は、ＭＭＢ１１５へのバス結線１３６を有するＰＣＩ拡張カードと、ＰＣＩ拡張カードに直接接続される別の印刷回路板として実施される。
マルチメディア・インターフェース１３５上のレジデントは、コントローラ２００で
操作的に制御されるインター−ＩＣバスである。コントローラ２００は、回路をＰＣＩインターフェース２１０に接続するマルチマスターバスとして、インター−ＩＣバスを実施する。ルータ２２０は、フィールド・プログラマブル・ゲートアレイとして設けられていると共に、ＪＴＡＧポートのようなポートでアクセスできるプログラマブルＲＯＭを有する。
記録モードにおいて、イメージャ１００は、映像信号３００と音声信号３１５の入力を受けると共に、データストリームをＨＤＤ１２０（図４）及び／又はＯＭＤ１２５内の媒体に書込みながら両信号を同時に符号化する。
映像信号３００は、拡張スロット１０５ｄ（図３）に配置された入力ポート内のアナログ映像信号３０４ｉとデジタル映像信号３０６ｉとして、マルチメディア・インターフェース１３５によって受けられる。アクティブ入力ポートが、アクティブ出力ポートと同様に、マルチメディア・インターフェース１３５によって検出される。
イメージャ１００に電力が供給されていない時又はイメージャ１００がスタンバイモードである時、リレー２０５は、外部モニターによる表示のための入力ポートに対応する出口ポートに映像信号３００を迂回するように動作する。そこで、リレー２０５は、記録モードが設定されていることを指示するセンス信号をソフトウエアから受けるレシーバを含む。もしセンス信号を所定時間に受けなければ、映像信号３００が迂回される。もしイメージャ１００に電力が供給されていなければ、リレー２０５のデフォルトモードが信号を対応するポートに迂回する、即ち、Ｓ―映像入力に入力された映像信号３００が、Ｓ―映像出力ポートに迂回される。
アナログ映像信号３０４ｉは、コンポジット映像入力又はＳ―映像入力を用いて受けられる。イメージャ１００が電気的に作動していない又は記録モードが設定されていない時、映像信号３００は、バイパスリレー２０５を用いて迂回される。受けたアナログ映像信号３０４ｉは、Ａ／Ｄ変換器２４０を用いてデジタル化される。そこで、ＮＴＳＣ又はＰＡＬ規格アナログ映像信号３０４ｉは、第１内部データストリームであるデジタルデータストリーム（ＤＤＳ）にデジタル化される。クロミナンスに対する輝度（ＹＵＶ）画素が４：２：２であるデジタル化データストリームが好ましい。他のデータストリームコンフィギュレーションを使用してもよい。特に、８：２：２のＹＵＶを有するデータストリームが、より高度のアナログ映像フレーム品質を生成し得るＣＣＵ３０（図１）と使用することが好都合である。次に、ＤＤＳ３１０が、ルータ２２０を介して映像媒体圧縮解凍集積回路（Ｖ−ｃｏｄｅｃ）２３０にストリーミングされ、Ｖ−ｃｏｄｅｃ２３０において符号化される。
デジタル映像信号３０６ｉは、ＳＤＩデジタル映像信号入力を使用して受けられる。もしイメージャ１００が電気的に作動していない又は記録モードが設定されていない時にデジタル映像信号３０６ｉを受けると、映像信号３００は、バイパスリレー２０５を用いて迂回される。受けたデジタル映像信号３０６ｉは、ＳＤＩレシーバ２５０によって処理されて、第１内部データストリームであるＤＤＳ３１０に変換される。他のデータストリームコンフィギュレーションを使用してもよいけれども、クロミナンスに対する輝度（ＹＵＶ）画素が４：２：２であるデジタル化データストリームが好ましい。ＤＤＳ３１０は、ルータ２２０を介してＶ−ｃｏｄｅｃ２３０にストリーミングされ、Ｖ−ｃｏｄｅｃ２３０において符号化される。
ステレオ線から発する音声信号３１４ｉとマイクロホン４０から発する音声信号３１６ｉのための入力が、口述等の望ましい音声信号を記録するために設けられている。両入力は、単一の音声信号３１５を作るように組合されたり、個別に使用される。音声信号３１５は、音声圧縮解凍集積回路（Ａ−ｃｏｄｅｃ）２６０によって受けられて、第２内部データストリームである音声用デジタルデータストリーム（ＤＤＳＡ）３１２に変換され、更に、インターＩＣバス上に配置された自動ゲイン制御２７０に送られる。ＤＤＳＡ３１２は、次に、Ｖ−ｃｏｄｅｃ２３０にストリーミングされる。
Ｖ−ｃｏｄｅｃ２３０は、インターＩＣバス上の１個以上の集積回路上のＬＩＮＵＸ又はＵＮＩＸエンベデッド・プラットフォームで動作することが好ましいと共にコントローラ２００と操作接続されるエンベデッド・ソウトウエアとして提供される。ＳＤＲＡＭ集積回路等の１個以上のバッファメモリも操作接続されている。Ｖ−ｃｏｄｅｃ２３０のコンフィギュレーション設定は、関連するＥＥＰＲＯＭやＥＰＲＯＭ回路又は類似物に記憶される。Ｖ−ｃｏｄｅｃ２３０のエンベデッド・ソウトウエアは、ＭＰＥＧ、ＭＰＥＧ−２及び／又はＭＰＥＧ−４のデータストリーム（ＭＤＳ）３２０等のＭＰＥＧレイヤーを復号化及び／又は符号化するように、アルゴリズムを実行する。ＭＤＳ３２０は、インデックスフレームを使用すると共に後続の画像におけるそのインデックスフレームの変化の順序を注意することによって得られる高圧縮率を好都合に利用する。ＭＤＳ３２０は、フレーム３２２のストリームから成る。
この型式のアルゴリズムは、ＣＤ−Ｒと複数のＤＶＤ媒体の記憶及びプレイに適当なファイルフォーマッティングを実行することが知られている。典型的に、ＭＤＳ３２０は、ＤＶＤ＋ＲＷ媒体の記憶及びプレイに適用されるＶＯＢとして指定されるファイルフォーマットで符号化することが好ましい。本発明は他の圧縮解凍アルゴリズムにも容易に応用できることを理解すべきである。
Ｖ−ｃｏｄｅｃ２３０は、ＤＤＳ３１０とＤＤＳＡ３１２をＭＤＳ３２０に多重化し、ＭＤＳ３２０は、次に、ＭＭＢ１１５にストリーミングされる。そこから、ＭＤＳ３２０は、垂直に積重ねたＩＤＥバス１１６を介してＨＤＤ１２０とＯＭＤ１２５にストリーミングされる。そこで、ＨＤＤ１２０は、ＭＤＳ３２０を磁気ディスクに書込んで、ＣＤ−ＲやＤＶＤ媒体等の光ディスクに書込むためのＯＭＤ１２５にコピーをストリーミングして、手術がユーザー１０によって行われている間に同時ドキュメンタリ記録ファイルを作る。もしＯＭＤ１２５への書き込みプロセスが中断又は失敗すると、手術完了後の後続の書込みの試みのために、バックアップコピーがＨＤＤ１２０上に存在する。
記録モード中に表示装置によって表示すべき映像信号用の手段が設けられている。表示装置は、外部映像スクリーン３５又はタッチスクリーン１４５である。図７は、本発明の一実施の形態にかかるイメージャ１００と表示装置の概略図を示す。映像スクリーン３５の一実施の形態である外部映像スクリーン３５ａは、Ｓ−ｖｉｄｅｏ、コンポジット又はＳＤＩフォーマット用のコネクタを使用するアナログ及び／又はデジタル信号を受けるように動作する。そこで、マルチメディア・インターフェース１３５はアクティブ出力ポートを検知し、ルータ２２０は、ＤＤＳ３１０を、デジタル映像信号３０６ｘを生成するようにＳＤＩトランスミッタ２８０に又はアナログ映像信号３０４ｘを生成するようにＤ／Ａ変換器２９０に夫々ストリーミングする。Ｄ／Ａ変換器２９０では、共通データストリーム３１０は、映像スクリーン３５ａが使用中の適当なＮＴＳＣ又はＰＡＬ規格アナログ信号に自動的に変換される。
タッチスクリーン１４５は、デジタル・ビジュアル・インターフェース（ＤＶＩ）フォーマットの映像信号を受けるように動作し、映像スクリーン３５の一実施の形態である、タッチスクリーン能力を有する外部映像スクリーン３５ｂは、デジタル・ビジュアル・インターフェース（ＤＶＩ）フォーマット又はアナログ・モニター・フォーマットの映像信号を受けるように動作する。そこで、ＭＭＢ１１５は、アクティブ出力の必要に応じて、レジデントＡＧＰグラフィックス・サポート及び／又はＤＶＩグラフィックス・サポートと、タッチスクリーン１４５及び映像スクリーン３５ｂへの出力のためのデジタル映像インターフェース１５０にＭＤＳ３２０のコピーをストリーミングする。
画像キャプチャモードが、大略画像ストリーム２５の画像のように、ＭＤＳ３２０からフレーム３２２（図６）を保存するために設けられている。ユーザー１０は、画像ストリーム２５内で関心のある画像を見て、関心のあるその画像を「フリーズ」する命令を開始する。このような命令を受けた時、ユーザー１０側の反応時間とイメージャ１００側の処理時間が共に経過しているので、実質が一時的である大略画像２６のようなフレーム３２２が保存される。フリーズ命令はマルチメディア・インターフェース１３５に伝送される。そこで、コントローラ２００は、取扱い中の現在のフレーム３２２をフレームバッファ２９５に伝送するように、ＰＣＩインターフェース２１０に命令する。フレームグラバーとして知られるフレームバッファ２９５は、フレーム３２２を記憶する。
フレームバッファ２９５は、バッファサイズに従って記憶され得る最大でｎ個のフレームに対応する複数のフレーム３２２を記憶及び識別できる集積回路として実施でき、以下に、フレーム３２２１は記憶された第１のフレームを指し、フレーム３２２２は記憶された第２のフレームを指し、フレーム３２２ｎは記憶された最後のフレームを指す。示すように、識別は、先入れ先出し順序又は類似の順序を指定することによって実施される。フレーム３２２１を受けると、フレームバッファ２９５はコピーをルータ２２０に伝送する。ルータ２２０は、フレーム３２２１をＤＤＳ３２０と多重化し、その組合せ信号を表示用アクティブ出力ポートに組合せ画像としてストリーミングする。画像キャプチャモードに関して更に説明するように、ユーザー１０は、表示装置上の画像ストリーム２５内の組合せ画像の位置及び大きさを操作することができる。
フレーム３２２１のコピーが、好ましくはＭＰＥＧ、ＭＰＥＧ−２及び／又はＭＰＥＧ−４レイヤー等のＭＰＥＧレイヤーに対応するＪＰＥＧレイヤーのファイルフォーマットで、ＨＤＤ１２０にグラフィックファイルとして保存される。ＴＩＦＦ、ＢＭＰ及び／又はＦＰＸ又は類似物等の他のフォーマットへの変換のためのソフトウエア・アプリケーションが設けられている。
別の画像をキャプチャするとのユーザー１０からの追加の命令により、別の対応するフレーム３２２が上記のように保存される。そこで、フレーム３２２２がフレーム３２２１及びＤＤＳ３１０と多重化され、その組合せ信号が、表示装置上の表示のためのアクティブ出力にストリーミングされる。
アーカイブモードが、ドキュメンタリ記録ファイルとグラフィックファイルのレビュー、編集と再生のために設けられている。そこで、記録ファイルがアクセスされ、ＭＤＳ３２０に対応するデジタルデータストリームがＨＤＤ１２０の媒体から読取られ及び／又はＯＭＤ１２５がＶ−ｃｏｄｅｃ２３０によってストリーミングされると共にＤＤＳ３１０に対応するデジタルデータストリームに解凍される。解凍されたデジタルデータストリームは、次に、表示用アクティブポートに送られるか表示装置上の表示用のＭＭＢ１１５に転送される。
図８乃至図１３は、本発明の一実施の形態にかかるイメージャ１００からタッチスクリーン１４５のインタラクティブディスプレイ４００の使用を示す。例えば、表示装置に連結されたマウスとキーボードのような他の入力装置を使用することで、同様の使用が得られることを理解すべきである。
イメージャ１００に電力供給すると、それはスタンバイモードになって、本発明の一実施の形態にかかる図８に示すように、頁４１０が示される。ディスプレイ４００は、複数のフィールドを提供する頁４１０として示される。示されたフィールドは、手術情報６００、マルチメディア状態６１０、画像パネル６２０と制御パネル６３０を表示するように区分けされたフィールドを含む。図示の実施の形態において、マルチメディア状態６１０は、光媒体が前回の手術期間から保存したデータを含むことを示す。イメージャ１００を現在の期間のために使用すると共に患者データを入力するために、ユーザー１０は、手術情報ブロック６００内の所望のフィールドに接触して、必要なデータを入力する。
手術情報ブロック６００は、患者履歴情報、治療医師のアイデンティティーと便宜及び必要に応じた追加情報のためのフィールドを含む。もしそのフィールドが英数字入力を必要とすると、図９に示すように、英数字キーボード頁４２０が頁４１０の頂部に表示される。ユーザー１０は、接触することによってデータを入力する。フィールド４２２は、なされた入力を同時に表示する。ユーザーは、入力を確認して、次の選択をするために頁４１０に戻される。もしフレーム４１０の望ましいフィールドが数字入力を必要とすると、本発明の一実施の形態にかかる図１０に示すように、数字キーボードページ４３０が頁４１０の頂部に表示される。ユーザー１０は、接触することによってデータを入力する。フィールド４２２は、なされた入力を同時に表示する。ユーザーは、入力を確認して、次の選択をするために、本発明の一実施の形態にかかる図１１に示すように追加データで修正された頁４１０に戻される。
図８に戻ると、制御パネル６３０は、映像記録、画像キャプチャ、音声入力のミューティング及び選択確認を含むイメージャ１００を制御する機能を提供する。便宜及び／又は必要に応じて、他の機能を含んでもよい。
ＯＭＤ１２５に正常に装入されたディスクに映像ファイルを記録するように、装置を記録モードに設定するために、ユーザー１０は、指定されたアイコン、ここでは、制御パネル６３０内のアイコン６３２に接触する。それに応答して、アイコン６３２は、ハイライトされるようにデザインを変化させる。同時に、図１２に示すように、画像パネル６２０において、画像２５が画像ウィンドウ６２４内に表示されると共に、画像状態バー６２２が、記録の確認と記録の経過を表示する。同様に、もし記録がＣＣＵ３０を介して開始されると、本発明の一実施の形態にかかる図１２に示すように、アイコン６３２がハイライトされ、画像２５が画像ウィンドウ６２４内に表示されると共に、画像状態バー６２２が、記録の確認と記録の経過を表示する。記録を終了するために、ユーザー１０は、ハイライトされたアイコン６３２を接触するか又はＣＣＵ３０上の適当な制御を設定する。
音声記録をミューティングする又は音声記録を設定するために、ユーザー１０は、指定されたアイコン、ここでは、制御パネル６３０内のアイコン６３６に接触する。それに応答して、アイコン６３６は、ハイライトされるようにデザインを変化させる。その動作を逆転するには、ユーザー１０は、アイコン６３６に接触し、それに応答して、アイコン６３６は、望ましくは前のデザインに戻る。
画像ウィンドウ６２４内に表示されている画像をキャプチャするために、ユーザー１０は、指定されたアイコン、ここでは、制御パネル６３０内のアイコン６３４に接触して、イメージャ１００が画像キャプチャモードに設定されると共に、その命令が前述したように処理される。それに応答して、アイコン６３４が、ハイライトされるようにデザインを変化させると共に、所望の動作が行われているとの確認メッセーが表示される。同様に、もしユーザー１０が、画像ウィンドウ６２４内に表示されている画像２６をキャプチャするために、ＣＣＵ３０上の適当な制御を設定すると、画像キャプチャモードをアクセスすることができる。命令が上述のように処理され、アイコン６３４は、ハイライトされるようにデザインを変化させると共に、所望の動作が行われているとの確認メッセーが表示される。
ユーザー１０がマルチメディアディスク上で得られるリソースをモニタリングするために、マルチメディア状態６１０は、ディスクの残り容量、キャプチャされた画像の数と記録された画像ストリーム２５の時間長さを識別するフィールドを含む。
保存されたドキュメンタリ記録ファイルとグラフィックファイルをレビュー及び操作するために、アーカイブモードを制御パネル６３０からアクセスできる。ユーザー１０は、指定されたアイコン、ここでは、アイコン６３８に接触して、本発明の一実施の形態にかかる図１３に示すように、レビュー頁４４０が表示される。頁４４０は、制御パネル６３０ａ、注領域６７０、ファイルディレクトリ６６０、画像ウィンドウ６２４を含む画像パネル６２０、画像状態バー６２２とコントロール６２６を含む。コントロール６２６は、好ましくは、ポーズ、再生、印刷及び確認の手段並びに経過時間と、有用及び／又は必要と考えられる他のコントロールを含む。
そこで、グラフィックファイルは、ユーザー１０によってレビューのために直ちに入手されるように、手術室内に配置されたプリンタ４５で印刷される。映像コントラストを提供し、物理的プロテーゼに対応する尺度設定ファイルオブジェクトを挿入することにより、このようなプロテーゼが患者に合致するかどうかを決定するように、グラフィックファイルを拡大、観察及び操作するソフトウエアが設けられる。
本発明の一実施の形態では、センサー３１８（図４）が、赤外線遠隔制御信号を検出するために設けられている。センサー３１８は、ユーザー１０がイメージャ１００を遠隔操作することを可能にする。センサー３１８は、プロセッサ又はＭＭＢ１１５と通信して、制御信号を受けて医療機器を制御する。
本発明の一実施の形態では、音声認識のためのシステムが、ユーザー１０のイメージャ１００とのインタラクションのために設けられている。マイクロホン４０は、音声認識モジュール３１９に送られるユーザー１０の音声指令を受ける。音声認識モジュール３１９は、医療機器を制御する音声信号を受けるようにＭＭＢ１１５上で実行されるソフトウエアである。
本発明の一実施の形態では、データベースモジュール３２１は、ユーザー１０がイメージャ１００のデータをアクセス、管理及び／又は更新できるように、操作的に設けられたデータベースサーバー及び／又はデータベース・マネジメント・アプリケーションを提供する。データベースモジュール３２１は、ハードドライブと光媒体ドライブを操作する制御信号を設立するようにＭＭＢ１１５上で実行されるソフトウエアである。
本発明の一実施の形態では、所定の特性に合致する映像信号３００の特性が、自動的にユーザー１０の注意に向けられ及び／又はグラフィックファイル８１０として保存されるエキスパートシステム３２３が設けられている。エキスパートシステム３２３は、医療機器を操作する制御信号を発生するようにＭＭＢ１１５上で実行されるソフトウエアである。
本発明の一実施の形態では、立体モジュール３２４が、立体画像を表示装置上に提供するように、複数の映像信号３００を互いに関連付けるために設けられている。立体モジュール３２４は、マルチメディア・インターフェース上に立体画像を提供するように、複数のファイルを関連付けるために、ＭＭＢ１１５で実行されるソフトウエアである。
本発明に従って手術患者環境で使用される映像記録・画像キャプチャ装置の略図である。 図１の映像記録・画像キャプチャ装置の前面パネルの正面図である。 図１の映像記録・画像キャプチャ装置の後面パネルの正面図である。 図１の映像記録・画像キャプチャ装置の略図である。 図１の映像記録・画像キャプチャ装置を示す。 図１の映像記録・画像キャプチャ装置を示す。 図１の映像記録・画像キャプチャ装置を示す。 図１のマルチメディア・インターフェースの略図である。 図１の映像記録・画像キャプチャ装置と表示装置の連結を示す略図である。 図１におけるタッチスクリーンのインタラクティブディスプレイを介した映像記録・画像キャプチャ装置の使用を示す。 図１におけるタッチスクリーンのインタラクティブディスプレイを介した映像記録・画像キャプチャ装置の使用を示す。 図１におけるタッチスクリーンのインタラクティブディスプレイを介した映像記録・画像キャプチャ装置の使用を示す。 図１におけるタッチスクリーンのインタラクティブディスプレイを介した映像記録・画像キャプチャ装置の使用を示す。 図１におけるタッチスクリーンのインタラクティブディスプレイを介した映像記録・画像キャプチャ装置の使用を示す。 図１におけるタッチスクリーンのインタラクティブディスプレイを介した映像記録・画像キャプチャ装置の使用を示す。 図１の映像記録・画像キャプチャ装置のタッチスクリーン用のトラック・アドバンス・システムの平面図である。 図１の映像記録・画像キャプチャ装置のタッチスクリーン用のトラック・アドバンス・システムの平面図である。 十分に後退させたタッチスクリーンと、延出させたタッチスクリーンと、延出及び振らせたタッチスクリーンとを設けた図１の映像記録・画像キャプチャ装置を示す。
符号の説明
５ 患者
１０ ユーザー
１５ 内視鏡
２０ カメラヘッド
２５ 画像ストリーム
３０ カメラ制御装置（ＣＣＵ）
３５ 外部映像スクリーン
４０ マイクロホン
４５ プリンタ
５０ ネットワーク
１００ 映像記録・画像キャプチャ装置
１０５ シャシ
１１０ 電源
１１５ マイクロプロセッサ・メインボード（ＭＭＢ）
１２０ ハードドライブ（ＨＤＤ）
１２５ 光媒体ドライブ（ＯＭＤ）
１３０ 通信インターフェース
１３５ マルチメディア・インターフェース
１４０ スピーカ
１４５ タッチスクリーン
１５０ デジタル映像インターフェース
２００ コントローラ
２２０ ルータ
２３０ 映像媒体圧縮解凍集積回路（Ｖ−ｃｏｄｅｃ）
３００ 映像信号
３１５ 音声信号
３１８ センサー
４００ インタラクティブディスプレイ
６２０ 画像パネル
６３０ 制御パネル

Claims (14)

  1. データを記録するための映像記録・画像キャプチャ装置において、
    メインボードと、メインボードと通信する第１及び第２バスと、信号を受けて該信号を第１バスに伝送するように操作されるインターフェースと、メインボードと通信するイメージャと、第２バスに接続されてユーザーによる接触に応答することにより、インターフェースのための制御指令を入力するためのタッチスクリーンとを備え、更に、イメージャが、前記信号を同時に書込みつつ記録すると共に、第２バスに操作接続されている映像記録・画像キャプチャ装置。
  2. 前記インターフェースが、前記信号を受けて前記信号をＭＰＥＧストリームに処理するように操作されると共に、前記第１バスで前記メインボードに接続されている請求項１に記載の映像記録・画像キャプチャ装置。
  3. 前記イメージャが、前記ファイルをＭＰＥＧストリームとして記録及び書込む請求項１又は２に記載の映像記録・画像キャプチャ装置。
  4. 前記メインボード上で実行して前記ファイルの記憶装置を構築するデータベースモジュールを更に備える請求項１に記載の映像記録・画像キャプチャ装置。
  5. 前記メインボードと通信すると共に、前記映像記録・画像キャプチャ装置を操作するように制御信号を発生するセンサーを更に備える請求項１に記載の映像記録・画像キャプチャ装置。
  6. 前記メインボード上で実行すると共に、前記映像記録・画像キャプチャ装置を操作するように制御信号を発生するセンサーを更に備える請求項１に記載の映像記録・画像キャプチャ装置。
  7. 前記メインボード上で実行すると共に、前記映像記録・画像キャプチャ装置を操作するように制御信号を発生するエキスパートシステムを更に備える請求項１に記載の映像記録・画像キャプチャ装置。
  8. 前記メインボード上で実行すると共に、前記インターフェースに立体画像を供給するように複数のファイルを関連付ける立体モジュールを更に備える請求項１に記載の映像記録・画像キャプチャ装置。
  9. 前記インターフェースが、入力信号を、前記映像記録・画像キャプチャ装置の操作状態に拘わらず出力信号を供給する対応する出力コネクタに送る少なくとも１個のリレーを備える請求項１に記載の映像記録・画像キャプチャ装置。
  10. 映像を多数のフレームレイヤーに記録するための信号を処理するインターフェースにおいて、
    多数のマスターデジタル結線を供給するインターｉｃバス用のコントローラと、インターｉｃバスに操作接続されて、映像信号を第１デジタルストリームに変換するＡ／Ｄ変換器と、インターｉｃバスに操作接続されて、フレームを有する第２デジタルストリームに第１デジタルストリームを符号化すると共に、第２デジタルストリームを復号化する映像圧縮解凍集積回路と、コントローラと映像圧縮解凍集積回路に操作接続されて、コントローラが取扱うフレームを選択的に保存するプログラマブルバッッファとを備え、更に、プログラマブルバッッファが、復号化のために前記フレームを第２デジタルフレームに挿入するインターフェース。
  11. ＭＰＥＧストリームと該ＭＥＰＥＧストリームに対応する複数の選択された静止画像ファイルを表示しながら、手術手順を実証するＭＰＥＧファイルを記録する方法において、
    映像信号からなる第１デジタルデータストリームを供給するステップと、音声信号からなる第２デジタルデータストリームを供給するステップと、第１デジタルデータストリームと第２デジタルデータストリームからＭＰＥＧデータストリームを多重化するステップと、バスで操作接続されたイメージャにＭＰＥＧデータストリームをストリーミングするステップと、ＭＰＥＧデータストリームをイメージャに書込むステップと、ＭＰＥＧデータストリームを表示装置に表示するステップと、ＭＰＥＧデータストリームから多数のフレームを選択するステップと、フレームを静止画像ファイルに変換するステップと、静止画像ファイルを追加することによって、信号を表示装置に多重化するステップとを備える方法。
  12. 前記静止画像ファイルがＪＰＥＧフォーマットである請求項１１に記載の方法。
  13. 前記静止画像ファイルがＢＭＰフォーマットである請求項１１に記載の方法。
  14. 前記静止画像ファイルがＴＩＦＦフォーマットである請求項１１に記載の方法。
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