【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、一般に複数の無損失圧縮医用画像とそれに対応する損失圧縮医用画像を記憶させたＣＤ−Ｒと呼ばれるレコーダブル光コンパクトディスクを備えた医用画像表示装置に関する。 特に、本発明は、ＣＤ−Ｒに記録された医用画像を双方向再生および損失／無損失画像表示をするために２つの動作モードを有する表示ステーションに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のフィルムスクリーンＸ線撮影では、患者の解剖学的部分などのＸ線画像がフィルムに形成される。 患者を研究する目的上、複数のＸ線フィルム画像を保管したり表示したりするには、場所をとり、不便であり、費用がかかる。 ＣＴスキャナやＭＲＩスキャナなどのディジタル画像診断用スキャナ装置の出現で、
ディジタルＸ線撮影画像は、一般的になってきた。 ディジタル画像は、フィルム画像に比べ長所が多い。 例えば、ディジタル画像は圧縮磁気媒体や圧縮光媒体に記憶することができる。 また、ディジタル画像は、ビデオモニタなどの表示装置に表示したり、処理によってディジタルＸ線撮影画像の種々の特性を最適化することができる。

【０００３】ディジタルＸ線画像は、コンピュータ放射線撮影技術によって生成することもできる。 米国特許第
4,768,099号、米国特許第 5,001,569号、米国特許第
5,019,975号には、コンピュータＸ撮影によって生成されたディジタル画像を含む光ディスク媒体に関する記憶装置が開示されている。 これらの特許では、光ディスク媒体に記録された画像信号は、画像圧縮処理が行われた後、記録される。 しかし、上述の特許には、同一の光ディスク媒体に損失Ｘ線画像と無損失Ｘ線画像の両方を記録することに関しての開示はない。 米国特許第 5,015,8
54号には、伸張画像信号と伸張Ｘ線画像の外形を表現する圧縮画像信号を記憶する磁気ハードドライブを有するＸ線画像撮影装置が開示されている。 しかし、この特許には、レコーダブル光コンパクトディスク上に伸張Ｘ線画像と圧縮Ｘ線画像を記憶することに関する開示はない。

【０００４】Ｘ線吸収コントラスト媒体を利用した血管心臓造影は、心筋組織に血液を供給する動脈を撮像するものである。 狭窄によって血液流が制限されると、血液が十分に供給されないので、心筋組織に酸素を送ることができなくなる。 酸素が一部供給されなくなると、胸痛（狭心症）が起こり、血液がほとんど供給されなくなると、心臓発作（心筋梗塞）が起こり、その間に、筋組織は死に、心臓の機能は弱くなるか停止し、個体は死に至る。 当該の動脈は、心臓の外側を取り巻き、心臓が一定の運動をしているので、これらの血管を十分に撮像するには、Ｘ線照射および画像の取込を複数の解剖学的隆起に行い、リアルタイムモーションの毎秒約30で画像を高空間解像度撮像によって取込まなければならない。 このような画像の取込みを行うと、大量のディジタルデータが生じる。 平均的な診断処置では、2000画像を取込む。
画像収集マトリックスによるが、平均的な診断処置では、500メガバイト（ＭＢ）から 2ギガバイト（ＧＢ）
のディジタルデータが生じる。 介入処置中に撮像すると、ディジタルデータは２倍生じる。

【０００５】現在、心臓カテーテル画像を記録する最も一般的な方法は、専用の35mm白黒映画フィルムにアナログ方式で行うものである。 しかし、処置の公式記録や将来の検討用として費用効果の高い媒体でディジタル生成画像を記録することが強く望まれている。 連続的に画像を検視するには、臨床医がリアルタイムモーションにし、かつ、低速で見なければならない。 臨床医にとって、ただ連続的に画像にアクセスするというよりは、任意に画像にアクセスすることが望ましい。 現在、無損失圧縮画像をリアルタイムモーション表示しランダムデータにアクセスすることにはデータ転送速度が十分に速くなければならないが、それに適うディジタル記録媒体は存在しない。 従って、ランダムアクセスとリアルタイムモーション表示を行うには、データを低速で安価な記録媒体から高速で高価なバッファ媒体に転送するか、データを高損失圧縮で記憶させ、安価な記録媒体のデータ転送速度が十分高速にリアルタイムモーション表示をサポートするかの選択を行う以外にない。

【０００６】臨床医は、ディジタルデータが記録媒体から高速バッファ媒体に転送される間に必要な時間の待機することを、避けたいと主張している。 Eigen （Nevada
City, CA ）はディジタル心画像データを２つの形式で光磁気ディスクに記憶する製品を導入した。 １つは、無損失圧縮形式であり、もう１つは高速モーション表示をサポートする損失圧縮形式である。 Eigen が検討した製品では、臨床医は損失圧縮データを利用して動画を検討することができ、ユーザが静止画像を見るために停止した場合、静止画像に対応する無損失圧縮データを使用することができる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、映画フィルムに代わってイメージを記録する光磁気ディスクを使用することには、著しい欠点がある。 第１に、映画フィルムは変更不可能な記録媒体であるが、処置の永久記録に光磁気ディスクは意図的または偶発的に変更することができる書込可能な媒体である。 第２に、光磁気媒体は、映画フィルムに代わるものとして費用効果を高くしたいという望みをかなえられない。 平均的な処置を光磁気ディスクに記録するには、映画フィルムに画像を記録することに比べ約３倍費用がかかる。

【０００８】また、米国特許第 5,191,548号および米国特許第 5,146,555号には、表示装置に圧縮画像を表示することは開示されているが、双方向再生する問題については十分応えていない。

【０００９】

【課題を解決するための手段および作用】本発明は、従来の問題の解決策を提供する。 本発明に係る第１の実施例では、医用画像データをレコーダブル光コンパクトディスクに記録する。 医用画像データは、無損失圧縮画像データとそれに対応する損失圧縮画像データの２つの形式で記憶される。 医用画像を表示する装置は、レコーダブル光コンパクトディスクに記録された医用画像を双方向再生および損失／無損失画像表示するために２つの動作モードを有する。

【００１０】本発明に係る別の特徴によれば、医用画像表示装置であって、可搬式媒体に記録された複数の実質的な無損失圧縮ディジタル医用画像と該無損失圧縮ディジタル医用画像に対応する複数の損失圧縮ディジタル医用画像医用画像データを読出すリーダと、メモリと、損失圧縮ディジタル医用画像および無損失圧縮ディジタル医用画像を伸張する伸張回路と、表示装置と、ユーザインタフェースを含むコントローラとを有し、前記医用画像表示装置を制御するために、（ａ）前記ユーザインタフェースによって選択された第１の表示モードでは、前記リーダは前記可搬式媒体から損失圧縮ディジタル医用画像を読出し、該読出された画像を前記メモリに記憶し、記憶された画像を前記メモリから読出して、前記伸張回路によって伸張した後で、順方向または逆方向に毎秒０コマから毎秒所コマ定数までの速度で前記表示装置に表示し、（ｂ）ユーザインタフェースによって選択された第２の表示モードでは、毎秒０コマから毎秒しきい値コマ数の速度で、前記リーダが無損失圧縮ディジタル医用画像を前記可搬式媒体から読出し、該読出された画像を前記メモリに記憶し、記憶された画像を前記メモリから読出し、前記伸張回路によって伸張した後に前記表示装置に表示し、前記毎秒しきい値コマ数から毎秒所定のコマ数までの速度で、前記リーダが損失圧縮ディジタル医用画像を前記可搬式媒体から読出し、該読み出された画像を前記メモリに記憶し、記憶された画像を前記メモリから読出し、前記伸張回路によって伸張した後に前記表示装置に表示することを特徴とする医用画像表示装置が提供される。

【００１１】

【実施例】本発明によれば、医用画像を記録する技術、
特に、レコーダブル光コンパクトディスクにＸ線心臓血管造影画像を記録する技術が提供される。 記録された画像データは、２つの異なる方法で圧縮されるが、その１
つは、損失圧縮または不可逆性圧縮であり、もう１つは、無損失または可逆性圧縮である。 損失圧縮の場合、
データが損失される。 しかし、ビデオ表示装置には、ほぼ視覚的に損失がないようにすることが望ましい。 無損失圧縮ディジタルデータは、損失圧縮データよりも圧縮がはるかに低いので、元の完全な収集解像度に画像を復元することができる。 一般に、無損失圧縮率は、 1.5:1
から 4.0:1までであるが、損失圧縮率は6:1やそれ以上などはるかに高くすることができる。

【００１２】図２に示されるように、レコーダブル光コンパクトディスク１０は、空のハンドリングゾーン１２
と、導出領域１４と、ファイルディレクトリ記憶領域１
６と、無損失圧縮ディジタル画像データ記憶領域１８
と、損失圧縮ディジタル画像データ記憶領域２０と、ヘッダ情報記憶領域２２とを有するようにフォーマットされる。 好ましくは、ヘッダ情報記憶領域２２には、ISO
9660フォーマットに適合する適切な情報を含む。 ISO 96
60に従うことによって、IBM コンパチブルパーソナルコンピュータ、マッキントッシュ、ＳＵＮなどの複数のコンピュータプラットフォームがＣＤ上のファイルを認識することができる。

【００１３】レコーダブル光コンパクトディスク（ＣＤ
−Ｒ）は、一度記録することができるが、一度記録した後は消去できない媒体である。 ＣＤ−Ｒは、種々の回数で未記録領域に記録することができる。 この媒体は、コンパクトで、持運び可能であり、費用効果が高く、信頼できる。

【００１４】図２のレコーダブル光コンパクトディスク１０は、35mm映画フィルムと映画用カメラ、現像処理機、投影機など、それに対応する機器に代わって、ディジタル記録、再生装置で使用することができる。 以下に心臓造影装置について説明するが、その他の医用画像記録、再生装置を利用することも、本発明に係るレコーダブル光コンパクトディスクを使用する上で検討されることは理解できよう。 図１に示されるように、心臓動画ソース３０は、ディジタル画像を記録ステーション３２に提供する。 記録ステーション３２では、画像が一つ以上のレコーダブル光コンパクトディスク１０に記録される。 その後、レコーダブル光コンパクトディスク１０を再生ステーション３４で再生することができる。

【００１５】図３は、心画像を受取りレコーダブル光コンパクトディスク１０に記録する記録ステーション３２
を示すブロック図である。 図示のように、記録ステーション３２は、中央処理演算装置（ＣＰＵ）３５と、内部メモリ３６と、バス４２に連結されたユーザ入力装置４
４とを有する。 バス４２は、画像事前処理・圧縮ボード４８と、バッファ記憶装置５２にリンクされている。 バス４２には、Ｘ線機器製造業者（X-ray equipment manu
facturer, ＸＥＭ）の動画ソースインタフェース５８
と、ＣＤライタ６０が接続されている。 ＣＤライタ６０
は、ニューヨーク州Rochester 所在のEastman Kodak Co
mpany 供給のKodak PCD Writer 600などのレコーダブル光ディスクライタである。 画像事前処理圧縮ボート４８
は、JointPhotographic Experts Group (JPEG) interna
tionaol digital image compression standard for con
tinuous tones still imageに基づいていることことが好ましい。 この基準の概観は、Gregory K. Wallace著、
『The JPRG Still Picture Compression Standard 』,
Communication of the ACM, 1991年 4月, Vol.4, No.4,
pps.30-44に述べられている。 ただし、別の圧縮技術も本発明の範囲内で使用できることは理解できよう。

【００１６】記録ステーション３２の動作について次に説明する。

【００１７】一般に、心臓カテーテルのケーススタディ中、画像はＸＥＭのディジタル収集メモリに記憶される。 症例データは、すべて記録ステーション３２に転送される。 一度データが記録ステーション３２に記憶されると、ＸＥＭのディジタル収集メモリは、新たな患者の画像収集するためにフリーになる。 画像データは、ＸＥ
Ｍのディジタル収集メモリから動画ソースインタフェース５８によって得られる。 イメージデータは画像事前圧縮ボード４８で、２つの異なる方法、すなわち、損失圧縮と、例えば２：１などの無損失圧縮とで圧縮される。
損失圧縮を行えばデータは失われるが、表示の際にはほぼ視覚的に無損失であるようにみえることが望ましい。
2:1の圧縮は無損失であり、イメージを元の完全な収集解像度に再現することができる。 損失圧縮データと無損失圧縮データは、バッファ記憶装置５２に記憶される。
ユーザは、患者名やID番号などの情報がＸＥＭの動画ソースインタフェース５８を介して供給することができない場合には、ユーザ入力装置４４によって記録ステーション３２に入力する。 この情報は、画像データに併合され、ＣＤライタ６０によってレコーダブル光コンパクトディスク１０に書込まれる。 この機能によって、先行文字と識別Ｘ線照射とが不要になる。 この情報の一部は、
レコーダブル光コンパクトディスク１０に書込まれたヘッド情報とレコーダブル光コンパクトディスク１０の内容のファイルディレクトリとに含まれる。

【００１８】一般的な心臓動画ソースは、毎秒30画像イメージを生成する。 各ディジタルイメージは、 8ビットのピクセル深度（pixel depth ）で 512×512 ピクセル配列または1024×512 ピクセル配列のフォーマットを有することができる。 損失圧縮比を10以上：1 、無損失圧縮比を2:1 とした場合、一般な患者のケーススタディで
2000画像撮像するには、レコーダブル光コンパクトディスク１０を一枚使用すれば良い。 ユーザの試験室から新たなデータを授受することが必要になる可能性がある一方、以前の患者のデータが完全に記録されていないこともあるので、バッファ記憶装置５２は最低２つの長期患者ケーススタディ（2 long patient study cases）を維持することができる。

【００１９】現在入手可能な63分間単回記録式レコーダブル光コンパクトディスク（63 minute record once C
D）１０は、最大 580メガバイトの容量を有する。 全容量は、データだけではなく、データに加えてISO 9660ファイル構造なども含んでいなければならない。 容量が大きい単回記録式レコーダブル光コンパクトディスクは、
物理的に現在の単回記録式コンパクトディスクと交換可能であることが望ましい。

【００２０】全ケースが単回式レコーダブル光コンパクトディスクの容量を超える場合、損失圧縮トラックは、
ケーススタディすべての画像を含み、各レコーダブル光コンパクトディスク１０で同一である。 無損失データは、複数のレコーダブル光コンパクトディスク１０間で適切に分割される。

【００２１】 再生ステーション図４は、レコーダブル光コンパクトディスク１０に記録された医用画像ケースタディの画像を表示する再生ステーション３４を示す。 図示のように、再生ステーション３４は、ユーザインタフェース９０と、中央処理装置（ＣＰＵ）８４と、バス８７に接続されたメモリ８６
と、を有する。 バス８７には、画像伸張（デコンプレス）・後処理ボード９２と、ビデオコントローラ９８を仲介してビデオ表示装置９６とに接続されている。 再生ステーション３４は、ＣＤリーダ１００と、バス８７に接続されたバッファ記憶装置１０６とを有する。

【００２２】一般に、再生ステーション３４は、以下のように動作する。 レコーダブル光コンパクトディスク１
０は、ＣＤリーダ１００にロードされる。 ＣＤリーダ１
００は、医用画像ケーススタディの連続イメージを再生する。 医用画像は、バッファ記憶装置１０６に記録される。 バッファ記憶装置１０６から読み出された画像は伸張され、ボード９２によって処理される。 画像は、ビデオコントローラ９８を介して表示装置９６に表示される。

【００２３】医用画像ケーススタディが記録ステーション３２によってレコーダブル光コンパクトディスク１０
に記録された後、図４の再生ステーション３４で直ちに再生できる。 ユーザは、ユーザインタフェース９０を介して検視したいレコーダブル光コンパクトディスク１０
と所望の再生モードを選択する。 ＣＤリーダ１００は、
レコーダブル光コンパクトディスク１０のデータ圧縮フォーマットを読出し、適切な画像伸張因子を決定する。
ファイルディレクトリは、レコーダブル光コンパクトディスク１０からメモリ８６に読込まれ、再生ステーション３４が表示装置９６に画像表示する準備ができる。

【００２４】順方向、逆方向往復で再生ができる、双方向再生能力が必要なため、再生ステーション３４用に２
つの動作モードが導入されたが、その１つは、装置が無損失データを使用することに制限を受けている場合、十分な双方向再生を行えるようにするものである。 さらに、複数のレコーダブル光コンパクトディスク１０が全てのケースについて同一の損失圧縮データを含むので、
場合によってはユーザはケースの記録に使用される各レコーダブル光コンパクトディスク１０の１つだけをロードすれば良い。 もう１つのモードでは、逆方向に再生することはできないが、ユーザが順方向に再生することをバックアップし繰返すことができると同時に、無損失データにアクセスして低速再生または静止画再生を行うことができる。 この動作モードでは、ユーザは、ケーススタディを記録する際に関連するすべてのＣＤ１０をロードしなければならない。

【００２５】高圧縮画像データは、元の画像データからのデータを失うが、圧縮によってほぼ視覚的に無損失の画像を再生することができる。 心臓病専門医は、一貫して、リアルタイムに検視するためにディジタル画像記録をメモリに転送してロードするのを待ちたくないと主張してきた。 この問題については、リアルタイム検視および動作モードによる低速／静止検視に利用できる損失圧縮画像を有することによって解消され、無損失画像は低速または静止状態で画像を綿密に調査するために利用できる。 ユーザは、リアルタイム画像、低速画像、静止画像に速度を問わず迅速に切替えることができる。

【００２６】 再生ステーションの動作モードモードＡ ユーザがモードＡを選択した場合、損失データのみを静止モーションからリアルタイムモーションまでの速度で検視するために利用することができる。 損失圧縮データは、レコーダブル光コンパクトディスク１０から読出された後、バッファ記憶装置１０６にロードされ、バッファ記憶装置１０６は種々の量の圧縮データをフレームごとに補正するバッファとして機能する。 適量のデータがバッファリングされた後、表示速度を維持することができ、データは画像伸張・後処理ボード９２に伝送され、
画像をビデオ表示装置９６に表示するために用いられる。 ユーザが逆方向再生に切替えた場合、圧縮データはバッファ記憶装置１０６から読出され、画像伸張・後処理ボード９２に伝送されて処理される。 いずれかのデータ経路を介して、伸張データがビデオ表示装置９６用に処理される。

【００２７】モードＢ ユーザがモードＢを選択した場合、損失データおよび無損失データがビデオ表示装置９６で画像表示するために用いることができる。 当然、患者のケースが複数のレコーダブル光コンパクトディスク１０によって記録された場合、ユーザがすべてのケース用のレコーダブル光コンパクトディスク１０をロードしなければならないこともある。 損失データを用いてリアルタイムモーションによるしきい値速度よりも速い速度で順方向に画像を再生することができる。 静止、コマ送りまたはしきい値速度よりも遅い速度で再生された画像については、無損失データをレコーダブル光コンパクトディスク１０から得て、
画像伸張・後処理ボード９２によって圧縮する。 しきい値速度は、使用されるＣＤリーダ１００およびデータ転送速度と画像あたりのデータの関数である。 画像あたりのデータ量は、本来データ収集／記録マトリックスの関数である。

【００２８】ユーザは、相互対話式に損失データと無損失データを切替えることはできるが、損失データと無損失データの混合画像を逆方向再生する場合、再生速度で維持することはできないし、ユーザを非常に混乱させるので、圧縮データをバッファ記憶装置１０６にロードし逆方向に読出す機構は機能しない。 従って、実際の双方向再生は、この動作モードでは行われない。 一連の画像を繰返すには、ユーザは指定数の画像に「飛び戻し（ju
mp back ）」させてから、もう一度順方向モーションで画像を再生することができる。 適切な損失データおよび無損失データを最初にレコーダブル光コンパクトディスク１０から読出さなければならないので、再生されるフレームと画像を逆方向に再生する速度選択によって、ユーザは遅いと感じる場合もある。 モードＢでは、モーションは順方向に限られている。

【００２９】以上、Ｘ線心臓血管造影によって患者のカテーテル試験中に生成される心画像を記録し検討することに関して、本発明を具体的に述べてきたが、本発明は、その他のタイプの医用画像を単回記録式光コンパクトディスク（record once optical compact disk）の損失圧縮データおよび無損失圧縮データの状態で記録することも含むことは理解できよう。 このため、医用画像をＭＲＩ、ＵＳ、ＣＴ、ＰＥＴ、ＮＭなどの診断用撮像装置、記憶蛍光体装置などのディジタルＸ線撮影装置、静止Ｘ写真ディジタイザなど、数多くの装置から得ることができる。 JPEG以外の画像圧縮技術を使用して、本発明に係る単回記録式光コンパクトディスク（record once
optical compact disk）に損失圧縮画像データおよび無損失圧縮画像データを提供することができる。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、 ａ） 臨床医が元の収集データが損失されないモーション画像で診断を行うことができる。

【００３１】ｂ） 医用画像データを記録媒体からメモリにロードしてから表示することによって、画像ごとに種々の量の圧縮データを補正して一定の速度で画像を検視することができる。

【００３２】ｃ） 表示再生モードが、双方向再生を含む臨床医用の現在の心臓画像用再生ステーションすなわち映画投影機とほとんど同じ性能で提供される。

【００３３】ｄ） 損失圧縮医用画像データおよび無損失圧縮医用画像データとランダムアクセス記録媒体を用いることによって、ユーザは、あまり待たずに、安価な再生ステーションでリアルタイムのモーション画像を検視することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 医用イメージ記録、再生装置のブロック図である。

【図２】 単回記録式コンパクトディスクの実施例を示す図である。

【図３】 図１の医用記録、再生装置の記録ステーションを示すブロック図である。

【図４】 図１の医用記録、再生装置の再生ステーションを示すブロック図である。

【符号の説明】

１０ レコーダブル光コンパクトディスク、１２ ハンドリングゾーン、１４導出領域、１６ ファイルディレクトリ記憶領域、１８ 無損失圧縮ディジタル画像データ記憶領域、２０ 損失圧縮ディジタル画像データ記憶領域、２２ヘッダ情報記憶領域、３０ 心臓動画ソース、３２ 記録ステーション、３４再生ステーション、
３５，８４ ＣＰＵ、３６ 内部メモリ、４２，８７バス、４４ ユーザ入力装置、４８ 画像事前処理・圧縮ボード、５２，１０６ バッファ記憶装置、５８ ＸＥ
Ｍの動画ソースインタフェース、６０ ＣＤライタ、８
６ メモリ、９０ ユーザインタフェース、９２ 画像伸張・後処理ボード、９６ ビデオ表示装置、９８ ビデオコントローラ、１００ ＣＤリーダ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 スリーラム ダージャティー アメリカ合衆国 ニューヨーク州 ロチェ スター シルバニア ロード 115 (72)発明者 ポール ウィリアム ジョーンズ アメリカ合衆国 ニューヨーク州 チャー チビレ リード ロード 644