JP5642943B2 - 画像診断装置 - Google Patents

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Description

本発明は、画像診断装置に関し、特に診断時の操作性、診断精度及び効率を向上することができる技術に関する。
手術映像の記録は、診断の向上は勿論のこと、今後の手術技術の向上に有用な資料であり、後進指導、学会発表、インフォームド・コンセントの点などからも重要である。
手術映像には、例えば、内視鏡映像やX線診断装置の透視像などが利用されている。また、透視像をテレビモニタで映し出すX線診断装置において、透視像の他に透視像と異なる像を同一のモニタに映像させ、それを記録する試みがなされるようになってきた(特許文献1)。同一のモニタに異なる像を同時に映像させることで、例えば内視鏡で映し出された診断箇所と、その診断箇所と周辺を含む断層像とを対応つけて同時に認識できることから、診断の効率が極めてよくなる。
さらに透視像の画像信号を記録した録画テープに、診断部位に関する情報を音声データとして追加記録する技術が特許文献2に提案されている。
特開平2−68027号公報 特開平4−211589号公報
手術映像の記録を用いた診断の精度向上や後進指導では、手術の際の術者の動作タイミングを正確に知る必要がある。しかしながら、透視像や内視鏡像などの映像をモニタに映像させ記録する従来の画像診断装置では、術者の動作タイミングは、映像から判断するしかないという問題がある。この問題は、診断部位に関する情報を音声データとして記録する特許文献2の技術でも、解決されていない。
本発明は、術者や患者の動作タイミングに関する情報を、手術映像の記録に含ませること、それによりさらなる診断精度の向上を図ると共に、資料としての有用性を高めることを課題とする。
本発明は、画像診断装置が、映像信号から動画ファイルを作成する際に、動作タイミングに関する非映像情報を同時に動画ファイルに組み込む機能を持つ記録装置を備えることにより上記課題を解決する。
すなわち、本発明の画像診断装置は、検査対象の内部を画像化する撮像手段と、前記撮像手段が撮像した画像から映像信号を作成する画像処理手段と、前記映像信号を記録する記録手段とを備えた画像診断装置であって、前記記録手段は、前記撮像手段を操作する操作者及び前記検査対象の、撮像中における動作・操作に関する非映像情報を記録する非映像情報記録手段を備え、前記非映像情報記録手段が記録した非映像情報と前記映像信号とを用いて動画ファイルを作成することを特徴とする。
また本発明の画像診断装置は、検査対象の内部を画像化する撮像手段と、前記撮像手段が撮像した画像から映像信号を作成する画像処理手段と、前記映像信号から動画ファイルを作成し、表示・記録させる記録手段と、前記撮像手段の近傍で発生する音声を収集する音声信号を生成する音声信号発生手段と、前記記録手段及び前記音声信号発生手段の動作を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記撮像手段の動作に連動して前記音声信号発生手段を動作させて、前記映像信号とともに前記音声信号を前記記録手段に送り、前記記録手段は、前記映像信号と前記音声信号を用いて、前記動画ファイルを作成することを特徴とする。
本発明の画像診断装置によれば、撮像手段に連動して非映像記録手段が記録した操作者等の動作に関する非映像情報、例えば、音声信号発生手段が収集した音声を含む動画ファイルが提供されるので、診断、後進指導、インフォームド・コンセント等にとって非常に価値の高い記録映像が得られる。
また音声信号発生手段等の非映像記録手段の動作が、撮像手段の動作に連動しているので、撮像後の編集作業等が不要となるほか、撮像とは無関係な音声の収集をせず、記録手段の記憶容量の負担を軽くすることができる。
本発明の画像診断装置の一実施の形態を示す全体ブロック図 図1の画像診断装置の記録装置を示すブロック図 ビデオコンバータの詳細を示す図 本発明の第1の実施の形態の処理手順を示す図 第1の実施の形態の表示例を示す図で、(a)は記録プログラム起動時の表示例、(b)は映像再生時の表示例である。 本発明の第2の実施の形態の処理手順を示す図 第2の実施の形態の記録プログラム起動時の表示例を示す図 第2の実施の形態の映像再生時の表示例を示す図 第2の実施の形態において、記録部に記録されるデータの一例を示す図 本発明の第3の実施の形態の処理手順を示す図 第3の実施の形態において、記録部に記録されるデータの一例を示す図 第3の実施の形態の表示例を示す図
以下、X線画像診断装置を例にして本発明の実施の形態を説明するが、本発明はX線画像診断装置のほか、動画を生成する機能が付加された装置であれば、例えばMRI装置、PET装置、超音波診断装置、内視鏡装置など、すべての医用画像診断装置に適用することができる。また本発明は、これら医用画像診断装置を単独で用いるのではなく、2以上の画像診断装置からの映像信号を用いて、複合的な診断情報を提供する統合された画像診断装置にも適用することができ、より利用価値の高い診断情報を提供することができる。
図1は、内視鏡映像等を外部入力映像として利用するX線透視装置の概要を示すブロック図である。このX線透視装置は、主たる構成として、X線透視像を取得する撮像部10と、撮像部10が撮像した画像を処理し、映像信号を生成する画像処理部20と、画像処理部20が生成した映像信号を入力し、動画ファイルを生成する記録部30とを備えており、画像処理部20と記録部30は、撮像部10が置かれた検査室とは別の操作室に配置されている。また検査室と操作室には、それぞれ、撮像中に室内で発せられた操作者や被検体の音声などを検出し、音声信号を生成するマイク41、42が備えられている。これらマイク41、42が生成する音声信号は、記録部30に送られる。
撮像部10には、図示していないが、X線源や、X線源から出て被検体(ここでは患者)を透過したX線を検出するX線検出器や、被検体を寝かせてX線撮影に応じて移動し、あるいは角度を変更して良好な撮像ができるようにするための機構を備えた寝台装置などが備えられている。また撮像部10には、撮像の開始と終了を指示するためのスイッチ11が備えられており、このスイッチ11を操作することにより、予め設定された透視条件(X線管の管電圧、管電流、曝照量(mAs)、曝照時間(msec)で連続的なX線の照射と透過X線検出とを行なう透視撮像を開始し或いは終了する。スイッチ11は、記録部30における記録開始のスイッチを兼ねている。
画像処理部20は、X線検出器が検出するX線の強度に対応する電気信号に対し、必要に応じて、フィルタ処理、差分処理等の信号処理を行うと共に、フレームごとに垂直同期信号を含む映像信号を生成する。画像処理部20には、撮像部10による撮像の開始と終了を指示するためのスイッチ21が備えられている。スイッチ21の機能は、撮像部10に備えられたスイッチ11と同様である。
記録部30は、画像処理部20からの映像信号を入力し、表示装置(モニタ等)への表示や記録媒体への記録を行なうための動画ファイルを作成するものであり、画像処理部20からの映像信号ほかに、外部の撮像手段であるカメラ(例えば、内視鏡カメラ)50からの映像信号も入力する。
またこの画像診断装置には、作成した動画ファイルを表示するとともに操作者の操作用ユーザーインターフェイス(GUI)を兼ねるモニタ31(スピーカー付)やマウス32、キイボード33などの入力装置及び外部記憶装置60が備えられている。なお図では、モニタや入力装置が記録部30に接続された状態を示しているが、画像処理部20と記録部30とは同一のワークステーションに組み込むことができ、その場合には、そのワークステーションに備えられた入出力装置が、上記モニタや入力装置となる。また画像処理部20と記録部30とが、別個のコンピュータ上に構築されている場合には、それぞれがモニタや入力装置を備えていてもよい。
記録部30の詳細を図2に示す。記録部30は、X線透視装置の画像処理部20からの映像信号1と、内視鏡カメラ50からの映像信号2とを入力し、それぞれの画面を含む画像信号を生成するビデオコンバータ36と、検査室のマイク41からの音声信号1と、操作室のマイク42からの音声信号2とを入力し、それらを合成したディジタル音声信号を生成する音声ミキサー37と、ビデオコンバータ36から出力される画像信号と音声ミキサー37から出力される音声信号とを用いて動画ファイルを生成するキャプチャー38と、動画ファイルの生成に用いられる種々の画像ファイルやプログラムを格納するメモリ39と、記録部30の動作を制御する主制御部35とを備えている。記録部30の各部は、メモリ39に予め格納された所定の記録プログラム34を主制御部35にロードすることによって動作する。
ビデオコンバータ36は、例えば、図3に示すように、アナログ信号である各映像信号1、2をディジタル信号に変換するA/D変換器361a、361bと、各ディジタル映像信号を、テレビ画像の視野サイズを変えずにフレーム毎に記憶する主画像用フレームメモリ362a、362b、各ディジタル映像信号を、テレビ画像の視野サイズを縮小してフレーム毎に記憶する副画像用フレームメモリ363a、363bと、一方の映像信号の主画像用フレームメモリの出力と他方の映像信号の副画像用フレームメモリの出力を選択するための切替スイッチ364と、主画像用フレームメモリと副画像用フレームメモリとの合成された出力をアナログ信号に変換するD/A変換器365とを備えている。主画像用フレームメモリ及び副画像用フレームメモリへの書き込み、読み出し並びに切替スイッチ364の動作は主制御部35(記録プログラム)により制御される。
主制御部35は、主画像用フレームメモリ及び副画像用フレームメモリの画像データをそれぞれアドレスを指定して読み出し、D/A変換器365を介してキャプチャー38に入力する。キャプチャー38は、音声ミキサー37から出力されたディジタル音声信号を加え、モニタ31で表示可能なファイル形式の音声付動画ファイルに変換する。キャプチャー38で生成された動画ファイルは、モニタ31に動画として表示されるとともに、磁気テープ、光ディスク、DVD等の外部記憶装置60に格納される。
以下、上述した記録部30の動作を中心に、X線画像診断装置の動作を説明する。
<第一の実施の形態>
本実施の形態の記録プログラムのフローを図4に、表示例を図5に示す。
記録部30の電源を入れると自動的に記録プログラム34が起動し(ステップS401)、操作画面がモニタ31に表示される(ステップS402)。操作画面には、図5(a)に示すように、記録開始のアイコン504が表示され、記録プログラム34はマウス32やキイボード33の入力操作を受け付ける。画面に表示された記録開始のアイコン504もしくは、画像処理部20の透視のスイッチ21及び/又は撮像部10のスイッチ11がONにされると(ステップS403)、これと同期して、透視像(映像信号1)と外部入力映像(映像信号2)が記録部30に記録される(ステップS404)。
具体的には、アナログ信号である映像信号1と映像信号2とは、ビデオコンバータ36において、それぞれA/D変換された後、視野サイズの異なるフレームメモリ(主画面用フレームメモリ、副画面用フレームメモリ)に記憶される。切替スイッチ364が、例えば主画面用フレームメモリから読み出された映像信号1と、副画面用フレームメモリから読み出された映像信号2とを選択するように設定されている場合には、映像信号1の画像に映像信号2の画像をはめ込んだ画像が動画ファイルが作成される。
また、操作室マイク42から得られる操作室音声と検査室マイク41から得られる検査室音声の2つの音声信号は、記録部30の音声ミキサー37によりミキシングされ1つの音声信号となり、記録プログラムにより透視像(映像信号1)と外部入力映像(映像信号2)とともに1つのデータ(動画ファイル)として記録される。それにより記録された映像には、術中の映像と同期した検査室と操作室の音声が付加される。
透視が終了して、画像処理部20の透視のスイッチ21及び/又は撮像部10のスイッチ11がOFFにされると(ステップS405)、映像の記録と音声の記録(動画ファイルの作成)を停止する(ステップS406)。記録プログラムは、GUIを介してプログラム終了の指示を入力するか記録部30の電源をOFFすることにより終了する(ステップS407)。
図5は、表示画面の一例を示す図であり、(a)は記録プログラムを起動したときの表示画面を表した図、(b)は映像と音声を記録中或いは再生時の表示画面を示す図である。図示するように、表示画面500には、検査中の被検者の被検者番号501、主画面502、副画面503、録画開始を指示するアイコン504などの表示領域が設定されている。図示していないが、動画ファイルの再生時には、記録がなされたときの時間情報をタイムコードとして画面に表示してもよい。
記録プログラムが起動すると、図5(a)に示すように、被検者番号501及び開始アイコン504が表示される。被検者番号501は、例えば患者のカルテや診察カードなどから読み取ったものが自動的に表示される。次いで透視撮像及び内視鏡カメラによる撮像が開始され、同時に記録が開始される。記録と同時に、作成された映像はモニタ31に表示される。記録中或いは再生時の表示画面には、図5(b)に示すように、例えば透視像が主画面502に、内視鏡像が副画面503に表示される。透視像を映し出す画面には、記録終了を指示するアイコン505を表示してもよい。
透視中すなわち映像記録中は、操作者は画面に映し出された映像、例えば内視鏡画像とカメラ先端を含む断面画像を確認しながら、必要な指示を被検者等に与える。透視中に操作室で操作者が発声する指示、例えば「造影剤を飲んでください」、「息を止めてください」等の指示や検査室にいる患者が実際に造影剤を飲み込んだときに出る音「ゴックン」などは同時に録音され、記録される。
映像の再生時には、上述した動作タイミングを示す術者や被検者の音声が、それが発せられたときの映像と同期して再生される。これにより、映像からだけでは判断できない術者の動作タイミングを正確に知ることが可能となる。これらの情報は、医師等の動作タイミングと関連付けられていない映像のみの資料に比べ、診断上で有用であるのみならず、後進指導やインフォームド・コンセントの資料として極めて有用である。
以上、本発明の画像診断装置の実施の形態として、内視鏡映像を外部映像として取り込んで記録するX線透視装置を一例に説明したが、本発明の画像診断装置は、映像記録機能と連動した非映像情報記録機能を備えた記録装置を有することが特徴であり、処理する映像信号は単一であっても3以上であってもよく、例えば外部映像を入力しない画像診断装置であっても適用することができる。また撮像手段として複数の異なる種類の画像を撮像する装置を組み合わせた複合機にも適用することができる。さらに、撮像手段が得る原画像データは映像信号以外のデータであってもよく、複数の時系列静止画像が得られるものであれば、画像処理部において当該画像データを映像信号に変換することにより本発明を同様に適用することができる。
また第一の実施の形態では、操作者及び被検体の動作に関わる非映像情報として音声情報を収集し、記録する場合を説明したが、音声情報に代えて、或いは音声情報に加えて、音声以外の非映像情報を記録させることも可能である。
以下、第二及び第三の実施の形態として、第一の実施の形態の機能に加えて、付加的な非映像情報記録機能を持つ画像診断装置の実施の形態を説明する。
<第二の実施の形態>
本実施の形態は、操作のタイミング(開始、終了)情報を、音声情報だけでなく、モニタ31および入力装置からなるユーザーインターフェイスを介して受付け、表示・記録する。装置の構成は、図1〜図3に示したものと同様であるが、記録部30のメモリ39にマーキング時間記録ファイルを格納する領域が設けられていること及び記録プログラムが異なる。マーキングとは、GUIを通して操作/動作のタイミングを操作者が入力することを意味する。
本実施の形態の記録プログラムのフローを図6に、表示例を図7及び図8に示す。図6のフローのステップS601〜S607は、図4のフローのステップS401〜S407とほぼ同様の処理内容であり、ステップS610〜S613が追加された処理である。
記録部30の電源を入れると自動的に記録プログラム34が起動し、操作画面がモニタ31に表示される(ステップS601、S602)。操作画面700には、図7に示すように、検査中の被検者の被検者番号701、透視像あるいは内視鏡像を映し出す主画面702、内視鏡像あるいは透視像を映し出す副画面703、録画開始を指示するアイコン704、時間記録開始を指示するアイコン(マーキングボタン)705が表示されている。マーキングボタン705は、何らかの動作や操作がなされていることを入力するために画面に表示されるアイコンであり、透視が継続する間、表示される。
記録プログラム34はマウス32やキイボード33の入力操作を受け付ける。記録開始のアイコン704もしくは、画像処理部20の透視のスイッチ21及び/又は撮像部10のスイッチ11がONにされると(ステップS603)、これと同期して、透視像(映像信号1)と外部入力映像(映像信号2)が記録部30に記録される(ステップS604)。
映像の記録と同期して、操作室マイク42と検査室マイク41から得られる操作室音声(音声信号2)と検査室音声(音声信号2)が記録される。2種の映像信号と2つの音声信号の記録の動作は、第一の実施の形態と同様である。映像と音声の記録(ステップS604)は、記録終了ボタンの操作あるいは画像処理部20の透視のスイッチ21及び/又は撮像部10のスイッチ11がOFFされるまで続けられる(ステップS605、S606)。
記録の最中に、被検体や操作者が特定の動作や操作を行なっていることを示すマーキングアイコン705が操作されると(ステップS610)、次にマーキングアイコン705が操作されてマーキングが終了されるまでの時間が、記録部30の、例えばメモリ39にマーキング時間記録ファイルとして記憶される(ステップS611、S612)。マーキング時間情報は、後述する手法により、記録された映像を再生する際に画面に表示される。2回目のマーキングアイコン(マーキング終了アイコン)705の操作によってマーキング(時間記録)が終了した後も映像信号と音声信号の記録は継続され(ステップS613、S604)、以下、マーキングアイコン705が操作されるたびに、映像及び音声の記録(動画ファイルの作成)と同期して時間記録が行なわれる。マーキング時間記録ファイル900の一例を図9に示す。図示する例では、開始時刻を00:00(分:秒)としてマーキングの時間が記録されている。
プログラム終了の指示の入力或いは記録部30の電源OFFにより記録プログラム終了することは第一の実施の形態と同様である(ステップS607)。
図8は、記録した映像と音声を再生する際の表示画面を示す図である。図示する例では、時系列的に変化する表示画面のうち、マーキングアイコン705の操作によって記録された時間に相当する画面のタイムコード801を強調して表示することにより、記録された時間を再生している。なお、強調したタイムコードの画像データは、記録部30のキャプチャー38で作成し、動画ファイルに加えられる。図では、マーキング状態ではないときに比べ太い文字でタイムコードを強調しているが、その他、色を異ならせるなど強調の仕方は適宜変更することができる。
本実施の形態によれば、音声による動作開始タイミングの確認に加えて、動作或いは操作が続いている時間を視覚的に捉えることができるので、より正確な術者の動作タイミングを知ることが可能となる。
<第三の実施の形態>
本実施の形態は、映像及び音声の記録に加えて、撮像部及び画像処理部における操作内容をそれが実行されたタイミング(開始、終了)情報とともに、撮像部から読み込み、表示・記録する。装置の構成は、図1〜図3に示したものと同様であるが、記録部30のメモリ39に操作内容記録ファイルを格納する領域が設けられていること及び記録プログラムが異なる。操作内容は、X線透視装置であれば、造影剤注入、ベッド位置の変更、管電圧等の透視条件変更、画像処理のフィルタ変更などを含む。
本実施の形態の記録プログラムのフローを図10に示す。図10のフローのステップS901〜S907は、図6のフローのステップS601〜S607と同様の処理内容であるので、ここでは説明を省略し、追加された処理ステップS910、S911について説明する。
ステップ904の映像信号と音声信号の記録中に、撮像部10や画像処理部20で何らかの操作が行なわれると、その操作内容とともに操作の開始及び終了の時刻が撮像部10や画像処理部20から記録部30(主制御部)に送られる(ステップS910)。例えば、画像処理部20の入力装置(GUI)を介してX線管の管電圧等の透視条件の変更を指示すると、入力装置から画像処理部20に送られる指示内容と同じ情報が、変更指示の時刻とともに記録部30に送られ、メモリ39の操作内容記録ファイルに記録される(ステップS911)。或いは画像処理部20が画像処理に用いるフィルタの変更をGUIを介して指示した場合には、その情報は変更指示がなされた時刻とともに記録部30のメモリの操作内容記録ファイルに記録される。
また操作内容が造影剤の注入等のように、GUIからの信号は発せられないが透視画像の変化から操作の有無を判断可能な操作の場合には、透視画像から画像処理により操作の開始や終了を判断することも可能である。例えば造影剤注入であれば、画像において造影剤が注入された部分は、白或いは黒(画素値が最小値或いは最大値)となるので、白又は黒の画素の面積の変化から造影剤の注入を判断する。
図11に操作内容記録ファイル110の一例を示す。なお図示する例では、操作内容と時刻のみを記録しているが、これらの情報に加えて、操作の結果、例えば管電圧であれば変更後の電圧値、フィルタであればフィルタの種類に関する情報も記録部30に記録するようにしてもよい。
記録部30のメモリ39には、個々の操作内容に対応する画像ファイルが予め格納されており、この画像ファイルがキャプチャー38が作成した動画ファイルに字幕表示される。具体的には、キャプチャー38が記録された映像・音声を再生する際に、操作内容記録ファイル110が参照され、操作内容記録ファイル110に記録されている時間の間、操作内容記録ファイル110に記録されている操作内容(およびその結果)に相当する画像ファイルが動画ファイルに重畳して表示される。この際、第二の実施の形態と同様に、タイムコードを強調表示してもよい。再生した画像の一例を図12に示す。図示する例では、「造影剤注入」という文字情報が、造影剤注入を行なっているときに撮影された映像に表示されている。
第三の実施の形態によれば、記録映像に、撮像部や画像処理部で行われた操作内容が操作開始から終了までの間、例えば字幕として表示されるので、撮像部や画像処理部で行った操作と動作タイミングを知ることが可能となる。また第三の実施の形態によれば、操作者が操作しなくても自動的に操作タイミングが記録されるので、操作者が操作を忘れることによる不正確さを回避できる。
なお第二および第三の実施の形態では、映像・音声に付加する情報の記録として、操作者の操作によるマーキング時間記録(タイミング情報の記録)及び撮像部や画像処理部から読み込んだ操作情報の記録を行なう実施の形態を説明したが、このような非映像情報の記録は音声記録を伴わない場合にも実施することができ、そのような実施の形態も本発明に含まれる。
本発明は、医者や撮影技師などの操作者が何らかの動作や操作を行ないながら撮像を行なう画像診断装置に適用することができ、撮像された映像の記録に同期して操作者による動作や操作のタイミングに関する情報が記録・再生されるので、診断精度の向上を図ることができる。また後進指導やインフォームド・コンセント等に有用な資料を提供することができる。
10・・・撮像部、20・・・画像処理部、30・・・記録部、31・・・モニタ、34・・・記録プログラム36・・・ビデオコンバータ、37・・・音声ミキサー、38・・・キャプチャー、39・・・メモリ、41、42・・・マイク、50・・・カメラ、60・・・外部記録装置。

Claims (5)

  1. 検査対象の内部を画像化する撮像手段と、前記撮像手段が撮像した画像から映像信号を作成する画像処理手段と、前記映像信号を記録する記録手段と、前記撮影手段を操作する操作者及び前記検査対象の、撮像中における動作・操作に関する非映像情報を記録する非映像情報記録手段と、前記撮像手段の近傍で発生する音声を収集し、音声信号を生成する音声信号発生手段と、前記記録手段前記音声信号発生手段の動作を制御する制御手段と、前記操作者が行った動作や操作の動作タイミングを入力する入力手段と、を備え、
    前記非映像情報記録手段が記録する非映像情報は、前記音声信号発生手段が発生する音声信号および前記入力手段を介して入力された前記操作者の動作タイミングを含み、
    前記制御手段は、前記撮像手段の動作に連動して前記音声信号発生手段を動作させて、前記映像信号とともに前記音声信号を前記記録手段に送り、
    前記記録手段は、前記音声信号と前記映像信号を一つのデータとして記録しタイムコードを含む動画ファイルを作成するとともに、前記入力手段から前記動作タイミングの入力があったときに、前記操作者の動作の開始、継続、終了を表す情報を前記動画ファイルに追加して記録し、前記動作の継続期間におけるタイムコードの表示を動作が行われていないときの表示と異なる強調した表示とすることを特徴とする画像診断装置。
  2. 請求項1に記載の画像診断装置であって、
    前記撮像手段として、2以上の撮像手段を備え、
    前記記録手段は、2以上の映像信号と前記非映像情報とを用いて、前記動画ファイルを作成することを特徴とする画像診断装置。
  3. 請求項1または2に記載の画像診断装置であって、
    前記撮像手段は、X線透視装置を含むことを特徴とする画像診断装置。
  4. 請求項1ないしいずれか1項記載の画像診断装置であって、
    前記記録手段は、前記撮像手段及び/又は画像処理手段の操作内容を表す画像ファイルを記憶するメモリを備え、前記撮像手段及び/又は画像処理手段の操作に応じて、対応する操作の画像ファイルを、操作が行なわれた時間、前記動画ファイルに付加して記録することを特徴とする画像診断装置。
  5. 請求項記載の画像診断装置であって、
    前記撮像手段の操作は、透視条件の変更、フィルタの変更、造影剤の注入を含むことを特徴とする画像診断装置。
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