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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Gegenstand
der Erfindung sind allgemein Ultraschallbildgebungssysteme und spezieller
Verfahren und Vorrichtungen zur Akquisition und Kombination von
Bildern in Ultraschallsystemen.
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Traditionelle
2D-Ultraschallscans erfassen zu einem Zeitpunkt einen einzelnen
Bildschnitt eines Objekts und zeigen diesen an. Die Position und
die Orientierung der Ultraschallsonde zu dem Zeitpunkt des Scans
bestimmt das wieder gegebene Bild. Wenigstens einige der bekannten
Ultraschallsysteme, beispielsweise eine Ultraschallmaschine oder
ein Ultraschallscanner, sind in der Lage 2D-Bilder zu akquirieren
und diese zu einem einzelnen Panoramabild zu kombinieren. Gegenwärtige Ultraschallsysteme haben
außerdem
die Fähigkeit,
Bilddaten zu akquirieren, um 3D-Volumenbilder zu erzeugen. Die 3D-Bildgebung
kann die Visualisierung von 3D-Strukturen erleichtern oder ermöglichen,
die in 3D klarer als im 2D-Schnitt zu veranschaulichen sind und
außerdem
die Visualisierung von arrayorientierten Schnitten in dem Körper die
durch direktes Scannen nicht zugänglich
sind, die Führung
und/oder Planung invasiver Abläufe,
beispielsweise von Biopsien und chirurgischen Eingriffen, und den
Austausch verbesserter Scaninformation mit Kollegen oder Patienten gestatten
oder erleichtern.
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Ein
3D-Ultraschallbild kann als ein Stapel von 2D- Bildern in einem gegebenen Volumen akquiriert
werden. Beispielsweise wird bei einem Verfahren zur Akquisition
dieses Stapels von 2D-Bildern eine Sonde über einen Körper manuell geschwenkt, so
dass in jeder Position der Sonde ein 2D-Bild akquiriert wird. Die
manuelle Überstreichung
kann mehrere Sekunden erfordern, so dass dieses Verfahren „statische" 3D-Bilder erzeugt.
Obwohl die 3D-Scans ein Körpervolumen
abbilden, ist das Volumen ein finites Volumen und das Bild ist eine
statische 3D-Repräsentation
des Volumens.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ERFINDUNG
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In
einer Ausführungsform
werden ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Vergrößerung eines Sichtfelds
für ein
medizinisches Bildgebungssystem geschaffen. Das Verfahren beinhaltet
das Abtasten einer Oberfläche
eines Objekts unter Verwendung eines Ultraschallwandlers, wodurch
eine Anzahl von volumetrischen 3D-Datensätzen erhalten wird, wobei wenigstens
einer der vielen Datensätze
einen Abschnitt hat, der sich mit einem anderen der vielen Datensätze überlappt
und wobei ein Panorama-3D-Volumenbild erzeugt wird, das die überlappenden
Bereiche dazu nutzt, die benachbarten volumetrischen 3D-Datensätze in räumliche Übereinstimmung
zu bringen.
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Es
wird eine weitere Ausführungsform
des Ultraschallsystems vorgeschlagen. Dieses Ultraschallsystem enthält einen
Volumenrenderingprozessor, der dazu eingerichtet ist, Bilddaten
aufzunehmen, die als Anzahl von Scanebenen, eine Anzahl von Scanlinien
und/oder volumetrische Datensätze aufgenommen
worden sind, wobei ein Matchingprozessor dazu eingerichtet ist,
die projektierten Volumina in Echt zeit in ein kombiniertes Volumenbild
umzurechnen.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
ein Blockbild eines Ultraschallsystems gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung.
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2 ist
ein Blockbild eines Ultraschallsystems gemäß einer anderen exemplarischen
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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3 ist
eine perspektivische Ansicht eines Bildes eines Objekts, das durch
die Systeme gemäß den 1 und 2 gemäß exemplarischer
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung aufgenommen worden ist und
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4 ist
eine perspektivische Ansicht eines exemplarischen Scans, der ein
Transducerarray nutzt, um ein Panorama-3D-Bild zu erzeugen, gemäß verschiedener
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Der
hier verwendete Begriff „Echtzeit" erfasst definitionsgemäß Zeitintervalle,
die von dem Nutzer als geringer oder fehlender Zeitverzug aufgefasst werden.
Wenn beispielsweise ein Volumenrendering, das einen akquirierten
Ultraschalldatensatz nutzt, als in Echtzeit ausgeführt beschrieben
wird, legt ein Zeitintervall zwischen der Akquisition des Ultraschalldatensatzes
und der Wiedergabe des darauf beruhenden Volumenrenderings im Bereich
von weniger als ungefähr
einer Sekunde. Dieses reduziert die Zeitverzögerung zwischen einer Einstellmaßnahme und einer
Anzeige, die diese Einstellmaßnahme
veranschaulicht. Beispielsweise arbeiten einige Systeme typischerweise
mit Zeitintervallen von ungefähr
0,1 Sekunden. Es könnten
aber auch Zeitintervalle von mehr als 1 Sekunde genutzt werden.
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1 ist
ein Blockdiagramm eines einer exemplarischen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung entsprechenden Ultraschallsystems. Das
Ultraschallsystem 100 enthält einen Transmitter 102, der
ein Array von Elementen 104 treibt (z.B. piezoelektrische
Kristalle), die in einem Transducer 106 angeordnet oder
als Teil desselben ausgebildet sind und in einem Körper oder
einem Volumen gepulste Ultraschallsignale abgeben. Es kann eine
Vielzahl von Geometrien angewendet werden und als Teil der Sonde
können
(nicht dargestellt) ein oder mehrere Transducer 106 Anwendung
finden. Die gepulsten Ultraschallsignale werden von Dichtegrenzschichten und/oder
Strukturen des Körpers,
Blutzellen oder Muskelgewebe rückgestreut
und erzeugen Echos, die zu den Elementen 104 zurückkehren.
Die Echos werden von einem Empfänger 108 aufgenommen und
zu einem Strahlformer 110 geliefert. Der Strahlformer führt an den
empfangenen Echos einen Strahlformungsvorgang aus und liefert ein
HF-Signal. Das HF-Signal wird dann von einem HF-Prozessor 112 verarbeitet.
Der HF-Prozessor 112 kann einen (nicht veranschaulichten)
komplexen Demodulator enthalten, der das HF-Signal demoduliert,
um IQ-Datenpaare zu bilden, die die Echosignale repräsentieren.
Die HF- oder IQ-Signaldaten können
dann direkt zu dem HF/IQ-Puffer 114 zur Speicherung geleitet werden
(z.B. zur temporären
Speicherung).
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Das
Ultraschallsystem 100 enthält außerdem einen Sig nalprozessor 116 zur
Verarbeitung der akquirierten Ultraschallinformation (d.h. HF-Signaldaten
oder IQ-Datenpaare) und präpariert
Frames aus der Ultraschallinformation zur Wiedergabe auf einem Wiedergabesystem 118.
Der Signalprozessor 116 ist dazu eingerichtet, gemäß einer
Anzahl auswählbarer
Ultraschallmodalitäten
an der akquirierten Ultraschallinformation ein oder mehrere Verarbeitungsoperationen
durchzuführen.
Die akquirierte Ultraschallinformation kann bei einer Scansitzung
in Echtzeit verarbeitet werden, sowie die Echosignale empfangen
werden. Zusätzlich
oder alternativ kann die Ultraschallinformation während einer
Scanningsitzung temporär
in dem HF/IQ-Puffer 114 gespeichert und langsamer als in
Echtzeit in einer Live- oder Off-Line-Operation
verarbeitet werden.
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Das
Ultraschallsystem 100 kann fortwährend Ultraschallinformation
mit einer Framerate akquirieren, die 20 Frames pro Sekunde übersteigt,
was die für
das menschliche Auge angemessene Wahrnehmungsrate ist. Die akquirierte
Ultraschallinformation kann auf einem Displaysystem 118 mit
niedriger Framerate veranschaulicht werden. Es kann ein Bildpufferspeicher 122 vorgesehen
sein, um verarbeitete Frames und akquirierte Ultraschallinformation,
die nicht zur unmittelbaren Anzeige vorgesehen sind, zu speichern.
Bei einer exemplarischen Ausführungsform
weist der Bildpufferspeicher 122 eine ausreichende Kapazität auf, um
Frames der Ultraschallinformation von wenigstens einigen Sekunden
zu speichern. Die Ultraschallinformationsframes können in einer
Weise gespeichert werden, die den Abruf derselben entsprechend ihrer
Reihenfolge oder Akquisitionszeit erleichtert. Der Bildpufferspeicher 122 kann auf
jedem bekannten Datenspeichermedium beruhen.
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Es
kann eine Nutzereingabeeinrichtung 120 dazu ver wendet werden,
den Betrieb des Ultraschallsystems 100 zu steuern. Die
Nutzereingabeeinrichtung 120 kann jede geeignete Einrichtung
und/oder jedes Nutzerinterface sein, das Nutzereingaben zur Steuerung,
beispielsweise der Art des Scans oder des Typs des Transducers gestattet,
der bei einem Scan zu verwenden ist.
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2 ist
ein Blockbild eines Ultraschallsystems 150 gemäß einer
anderen exemplarischen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Bei dem System ist der Transducer 106 mit
einem Transmitter 102 und einem Empfänger 108 verbunden.
Der Transducer 106 sendet Ultraschallimpulse und empfängt Echos
von Strukturen innerhalb eines gescannten Ultraschallvolumens 410 (veranschaulicht
in 4). Ein Speicher 154 speichert Ultraschalldaten des
Empfängers 108,
die dieser von dem gescannten Ultraschallvolumen 410 erhalten
hat. Das Volumen 410 kann durch verschiedene Techniken
(z.B. 3D-Scanning, Echtzeit-3D-Scanning, Volumenscanning, 2D-Scanning
mit einem Elementearray mit Positionssensoren, Freihandscanning
mit Voxelkorrelationstechnik und/oder 2D-Matrixarraytransducern) erhalten
worden sein.
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Der
Transducer 106 kann während
der Abtastung oder des Scannings eines Volumens linear oder im Bogen
bewegt werden, um ein 3D-Panoramabild zu erhalten. In jeder Linien-
oder Bogenposition erhält
der Transducer 106 eine Anzahl von Scanebenen, wenn der
Transducer 106 bewegt wird. Die Scanebenen 156 werden
in dem Speicher 154 gespeichert und dann zu einem Volumenrenderingprozessor 158 übertragen.
Der Volumenrenderingprozessor 158 kann 3D-Bilddatensätze direkt
empfangen. Alternativ können
Scanebenen 156 aus dem Speicher 154 zu einem Volumenscankonverter 168, beispielsweise
zur Durchführung
einer geome trischen Translation und dann zu einem Volumenrenderingprozessor 158 übertragen
werden. Nachdem die 3D-Bilddatensätze und/oder Scanebenen 156 von
dem Volumenrenderingprozessor 158 verarbeitet worden sind,
können
die Datensätze
und/oder Scanebenen 156 zu einem Matchingprozessor 160 übertragen
und miteinander kombiniert werden, um ein kombiniertes Panoramavolumen
zu erzeugen, wobei das kombinierte Panoramavolumen an einen Videoprozessor 164 übertragen
wird. Es sollte verstanden werden, dass der Volumenscankonverter 168 Teil
des Volumenrenderingprozessors 158 sein kann. Bei manchen
Ausführungsformen
kann der Transducer 106 an Stelle von Scanebenen 156 Scanlinien
erhalten und der Speicher 154 kann die von dem Transducer 106 erhaltenen
Scanlinien an Stelle der Scanebenen 156 speichern. Der
Volumenscankonverter 168 kann die von dem Transducer 106 erhaltenen
Scanlinien an Stelle der Scanebenen 156 verarbeiten und
Datenschnitte erzeugen, die zu dem Volumenrenderingprozessor 158 übertragen
werden. Die Ausgabe des Volumenrenderingprozessors 158 wird
an den Matchingprozessor 160, den Videoprozessor 164 und
das Display 166 übertragen.
Der Volumenrenderingprozessor 158 kann Scanebenen, Scanlinien
und/oder Volumenbilder direkt aufnehmen oder Scanebenen, Scanlinien
und/oder Volumendaten über
den Volumenscankonverter 168 erhalten. Der Matchingprozessor 160 verarbeitet
die Scanebenen, Scanlinien und/oder Volumendaten zur Lokalisierung
allgemeiner Dateneigenschaften und kombiniert 3D-Volumina auf der
Basis der allgemeinen Dateneigenschaften in Echtzeitpanoramabilddatensätze, die
wiedergegeben und/oder weiterverarbeitet werden können, um
die Identifikation von Strukturen innerhalb eines Objekts 200 (veranschaulicht
in 3) zu erleichtern, wie hier detaillierter beschrieben
wird.
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Die
Position jedes Echosignalabtastwerts (Voxel) wird im Hinblick auf
Genauigkeit (d.h. den Abstand eines Voxels zu dem nächsten)
und der Ultraschallantwort (und aus der Ultraschallantwort abgeleiteten
Werten) definiert. Geeignete Ultraschallantworten sind Grauwerte,
Farbwerte und Angio- oder Powerdopplerinformation.
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Das
System 150 kann zwei oder mehr statische Volumina an unterschiedlichen,
einander überlappenden
Orten akquirieren, die dann zu einem kombinierten Volumen kombiniert
werden. Beispielsweise kann an einem ersten Ort ein erstes statisches Volumen
akquiriert und der Transducer 106 dann in eine zweite Position
bewegt und ein zweites statisches Volumen akquiriert werden. Alternativ
kann der Scan durch mechanische oder elektronische Mittel automatisch
durchgeführt
werden, die mehr als 20 Volumina pro Sekunde akquirieren können. Dieses Verfahren
erzeugt 3D-Bilder in „Echtzeit". Echtzeit 3D-Bilder
sind allgemein nützlicher
als statische 3D-Bilder, weil sich bewegende Strukturen abgebildet
und die räumlichen
Dimensionen korrekt in Übereinstimmung
gebracht werden können.
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3 ist
eine Perspektivansicht eines Bildes eines von den Systemen nach
den 1 und 2 gemäß exemplarischer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung abgebildeten Objekts. Das Objekts 200 enthält ein Volumen 202,
das durch eine Anzahl sektorförmiger
Querschnitte mit Radialgrenzen 204 und 206 definiert
ist, die von einander mit einem Winkel 208 divergieren.
Der Transducer 106 (in den 1 und 2 veranschaulicht)
fokussiert und richtet Ultraschallimpulse elektronisch in Längsrichtung,
um einen Scan entlang benachbarter Abtastlinien in jeder Scanebene 156 (veranschaulicht
in 2) durchzuführen
und fokussiert und richtet Ultraschallimpulse elektronisch oder
mechanisch seitlich, um benachbarte Scanebenen 156 zu scannen. Die
von dem Transducer 106 erhaltenen Scanebenen werden, wie
in 1 veranschaulicht, in dem Speicher 154 gespeichert
und durch den Volumenscankonverter 168 von Kugelkoordinaten
in kartesische Koordinaten umgewandelt. Ein mehrere Scanebenen 156 enthaltendes
Volumen wird von dem Scankonverter 168 ausgegeben und in
einen Schnittspeicher (nicht veranschaulicht) als ein Renderingbereich 210 gespeichert.
Der Renderingbereich 210 wird in dem Schnittspeicher aus
vielen benachbarten Scanebenen 156 gebildet.
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Der
Transducer 106 kann mit einer konstanten Geschwindigkeit
verschoben werden während die
Bilder akquiriert werden, so dass individuelle Scanebenen 156 in
Bezug auf früher
akquirierte Scanebenen 156 weder seitlich gedehnt noch
komprimiert werden. Es wird für
den Transducer 106 außerdem gewünscht, dass
er in einer einzigen Ebene bewegt wird, so dass eine hohe Korrelation
von jeder der Scanebenen 156 zu der jeweils nächsten besteht.
Jedoch kann das manuelle Scannen eines unregelmäßig geformten Körpers bewirken,
dass einer der beiden genannten wünschenswerten Zustände oder beide
verlassen werden. Das automatische Scannen und/oder die Bewegungserfassung
und 2D-Bildkorrektur können
unerwünschte
Zustände/Effekte
des manuellen Scannen reduzieren.
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Der
Scanbereich 210 kann in seiner Größe durch einen Bediener definiert
werden, der ein Nutzerinterface oder eine Eingabeeinrichtung nutzt,
um eine Scheibendicke 212, eine Breite 214 und
eine Höhe 216 anzugeben.
Der Volumenscankonverter 168 (nicht veranschaulicht in 2)
kann durch eine Scheibendickeneinstellungssteuerung (nicht veranschaulicht)
gesteuert werden, um den Dickenparameter einer Scheibe 222 zu
justieren, um einen Renderingbereich 210 der gewünschten
Dicke zu bilden. Der Renderingbereich 210 definiert einen
Teil des gescannten Ultraschallvolumens 410 (veranschaulicht in 4),
das volumengerendert wird. Der Volumenrenderingprozessor 158 greift
auf den Schnittspeicher zu und rendert entlang der Schnittdicke 212 des Renderingbereichs 210.
Der Volumenrenderingprozessor 158 kann dazu eingerichtet
sein, eine dreidimensionale Repräsentation
der Bilddaten gemäß der über die
Eingabeeinrichtung 120 von dem Nutzer auswählbaren
Parameter zu rendern.
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Während des
Betriebs wird ein Schnitt mit einer vordefinierten, im Wesentlichen
konstanten Dicke (ebenso bezeichnet als Renderingbereich 210)
durch die Schnittdickeneinstellungssteuerung bestimmt und in dem
Volumenscankonverter 168 verarbeitet. Die dem Renderingbereich 210 (veranschaulicht
in 3) repräsentierenden
Echodaten können
in dem Schnittspeicher gespeichert werden. Vordefinierte Dicken
zwischen 2 mm und ungefähr
20 mm sind typisch, wobei jedoch Dicken von weniger als 2 mm oder
mehr 20 mm ebenfalls in Abhängigkeit
von der Anwendung und der Größe des zu
scannenden Bereichs geeignet sind. Die Schnittdickeneinstellungssteuerung
kann ein Steuerelement, wie beispielsweise einen drehbaren Knopf
mit diskreten oder kontinuierlichen Dickeneinstellungen aufweisen.
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Der
Volumenrenderingprozessor 158 projiziert den Renderingbereich 210 auf
einen Bildabschnitt 220 eines Schnitts 222 (veranschaulicht
in 3). Bei der Verarbeitung in dem Volumenrenderingprozessor 158 können Pixeldaten
in dem Bildbereich 220 durch den Matchingprozessor 160 und
den Videoprozessor 164 verarbeitet und dann auf dem Display 166 wiedergegeben
werden. Der Renderingbereich 210 kann in jeder Position
angeordnet und in dem Volumen 202 in jeder Richtung orientiert
sein. In Abhän gigkeit
von der Größe des zu scannenden
Bereichs kann es für
den Renderingbereich 210 in einigen Situationen vorteilhaft
sein, wenn er lediglich einen kleinen Teil des Volumens 202 ausmacht.
Es versteht sich, dass das hier geoffenbarte Volumenrendering ein
gradientenbasiertes volumenrendering sein kann, das beispielsweise
Umgebungskomponenten, diffuse Komponenten oder Spiegelkomponenten
des 3D-Ultraschalldatensatzes nutzt, um die Volumina zu rendern,
d.h. zusammenzufügen.
Es können
außerdem
andere Komponenten genutzt werden. Es versteht sich, dass die Volumenrenderings
Oberflächen
aufweisen können,
die Teil des äußeren eines
Organs oder Teil von Innenstrukturen des Organs sein können. Beispielsweise
können
im Hinblick auf das Herz die gerenderten Volumina Außenflächen des
Herzens oder Innenflächen
des Herzens beinhalten, wo beispielsweise ein Katheter durch eine
Arterie oder eine Herzkammer geführt wird.
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4 ist
eine perspektivische Ansicht eines exemplarischen Scans 400 unter
Nutzung eines Arraytransducers 106 zur Erzeugung eines
3D-Panoramabilds gemäß verschiedener
Ausführungsformen der
vorliegenden Erfindung. Der Arraytransducer 106 enthält Elemente 104 und
ist in Berührung
mit einer Oberfläche 402 eines
Objekts 200 veranschaulicht. Um das Objekt 200 zu
scannen, wird der Arraytransducer 106 über die Oberfläche 402 in
einer Richtung 404 gestrichen. Wenn der Arraytransducer 106 in Richtung 404 (d.h.
in X-Richtung) bewegt wird, werden aufeinander folgende Schnitte 202 akquiriert, wobei
jeder (als eine Funktion der Geschwindigkeit der Transducerbewegung 106 und
der Bildakquisitionsrate) gegen den vorausgehenden Schnitt 202 in Richtung 404 etwas
versetzt ist. Der Versatz zwischen aufeinander folgenden Schnitten 202 wird
berechnet und die Schnitte 202 werden ausgerichtet und
auf der Basis der Verlagerungen kombiniert, um ein 3D-Volumenbild
zu erzeugen.
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Der
Transducer 106 kann aufeinander folgende Volumina akquirieren,
die 3D-Volumendaten in Tiefenrichtung 406 (d.h. in Z-Richtung)
enthalten. Der Transducer 106 kann ein mechanischer Transducer
mit einem Wobbelelement 104 oder einem Array von Elementen 104 haben,
die automatisch gesteuert werden. Obwohl die Scansequenz gemäß 4 Daten
repräsentiert,
die unter Nutzung eines Lineartransducers 106 akquiriert
worden sind, können
andere Transducertypen genutzt werden. Beispielsweise kann der Transducer 106 ein
2D-Arraytransducer sein, der durch den Nutzer bewegt wird, um, wie oben
diskutiert, aufeinander folgende Volumina zu akquirieren. Der Transducer 106 kann
außerdem
mechanisch über
die Oberfläche 402 geschwenkt
oder translatorisch bewegt werden. Wenn der Transducer 106 translatorisch
bewegt wird, werden die Bilder der aufgenommenen Daten für den Bediener
so wiedergegeben, dass der Fortschritt und die Qualität des Scans überwacht
werden können.
Wenn der Nutzer beschließt,
dass ein Teil des Scans eine unzureichende Qualität hat, kann
der Bediener den Scan stoppen und wahlweise Daten, die dem zu ersetztenden
Scan entsprechen, beseitigen oder löschen. Wenn der Scan wieder
gestartet wird, erfasst das System 100 die neuerlich akquirierten
Scandaten und bringt diese in Aufrichtung zu den Daten der immer
noch in dem Speicher befindlichen Volumina. Wenn das System 100 nicht
in der Lage ist, die ankommenden Daten mit den in dem Speicher gespeicherten
Daten in Ausrichtung zu bringen, beispielsweise, wenn der Scan nicht
wieder gestartet worden ist, so dass eine Überlappung zwischen den Daten
in dem Speicher und den neuerlich akquirierten Daten vorhanden ist,
kann das System 100 den fehlausgerichteten Teil auf dem
Display 166 identifizieren und/oder eine hörbare und/oder
sichtbare Warnung ausgeben.
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Der
Transducer 106 akquiriert ein erstes Volumen 406.
Der Transducer 106 kann durch den Bediener mit konstanter
oder variabler Geschwindigkeit in einer Richtung 404 entlang
der Fläche 402 bewegt werden,
wenn die Datenvolumina akquiriert werden. Die Position, bei der
das nächste
Volumen akquiriert wird, basiert auf der Framerate der Akquisition
und der physikalischen Bewegung des Transducers 106. Der
Transducer 106 akquiriert dann ein zweites Volumen 410.
Die Volumen 408 und 410 umfassen einen gemeinsamen
Bereich 412. Der gemeinsame Bereich 412 enthält Bilddaten,
die den gleichen Bereich innerhalb des Objekts 200 repräsentieren,
wobei jedoch die Daten des Volumens 410 und die Daten des Volumens 408 in
unterschiedlichen Koordinaten aufgenommen worden sind, weil der
gemeinsame Bereich 412 unter unterschiedlichen Winkeln
und an unterschiedlichen Orten in Bezug auf die X-, Y- und Z-Richtungen
aufgenommen worden ist. Es kann ein drittes Volumen 414 akquiriert
werden und einen gemeinsamen Bereich 416 beinhalten, der
mit dem Volumen 410 geteilt wird. Ein viertes Volumen 418 kann akquiriert
werden und einen gemeinsamen Bereich 420 beinhalten, der
mit dem Volumen 414 geteilt wird. Dieser Volumenakquisitionsprozess
kann wie gewünscht
oder erforderlich fortgesetzt werden (d.h. beispielsweise auf Basis
des interessierenden Sichtfelds).
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Jedes
Volumen 408, 418 weist äußere Grenzen auf, die den Scangrenzen
des Transducers 106 entsprechen. Die äußeren Grenzen können als
maximale Elevation, maximaler Azimuth und maximale Tiefe beschrieben
werden. Die äußeren Grenzen können innerhalb
der vordefinierten Grenzen beispielsweise durch Änderung der Scanparameter modifiziert werden,
wie beispielsweise Sendefrequenz, Framerate und Fokuszonen.
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Bei
einer alternativen Ausführungsform
kann in einer Folge entsprechender Zeitpunkte eine Serie von Volumendatensätzen des
Objekts 200 erhalten werden. Beispielsweise kann das System 150 alle 0,05
Sekunden einen Volumendatensatz akquirieren. Die Volumendatensätze können zur
späteren
Untersuchung gespeichert und/oder in Echtzeit so wie sie erhalten
werden angezeigt werden.
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Das
Ultraschallsystem 150 kann Ansichten der akquirierten Bilddaten
wiedergeben, die in den 3D-Ultraschalldatensätzen enthalten sind. Diese
Ansichten können
beispielsweise Gewebeschnitte des Objekts 200 sein. Beispielsweise
kann das System 150 eine Ansicht eines Schnitts liefern,
der durch einen Teil des Objekts 200 verläuft. Das
System 150 kann die Ansicht durch Auswahl von Bilddaten
des 3D-Ultraschalldatensatzes liefern, der innerhalb eines auswählbaren
Bereichs des Objekts 200 liegt.
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Es
sollte angemerkt werden, dass der Schnitt beispielsweise ein geneigter
Schnitt, ein Schnitt mit konstanter Tiefe, ein B-Mode-Schnitt oder
ein anderer Querschnitt des Objekts 200 in jeder Orientierung sein
kann. Beispielsweise kann der Schnitt geneigt oder schräg mit einem
wählbaren
Winkel zu dem Objekt 200 angeordnet sein.
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Es
sind oben exemplarische Ausführungsformen
der Vorrichtungen und der Verfahren beschrieben worden, die die
Wiedergabe von Bilddaten in Ultraschallbildgebungssystemen erleichtern.
Eine technische Wirkung der Erfassung der Bewegung während eines
Scans und der Verbindung von 2D- Datenschnitten
und 3D-Bildvolumina liegt darin, die Visualisierung von Volumina
zu gestatten, die größer sind als
die Bildvolumina, die direkt erzeugt werden können. Das Zusammenfügen von
3D-Bildvolumina in 3D-Panoramabildvolumina in Echtzeit erleichtert
die Handhabung von Bilddaten für
interessierende Visualisierungsbereiche in einem gescannten Objekt.
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Es
ist ersichtlich, dass, obwohl das System in den geoffenbarten Ausführungsformen
programmierte Hardware, wie beispielsweise durch softwareprogrammierte
Computer oder prozessorbasierte Steuersysteme umfasst, es in anderer
Form einschließlich hartverdrahteter
Hardwarekonfigurationen in integrierter Form ausgebildeter Hardware,
Firmware oder anderem ausgeführt
werden kann. Es versteht sich, dass der geoffenbarte Matchingprozessor
als hardwaremäßige Einrichtung
oder in Form eines Softwareprogramms ausgeführt werden kann, das auf einem
eigens bereitgestellten oder mit anderen Prozessen geteilten Prozessor
des Ultraschallsystems oder eines mit diesem verbundenen Systems ausgeführt wird.
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Die
oben beschriebenen Verfahren und die Vorrichtung liefern ein kosteneffizientes
und verlässliches
Mittel zur Erleichterung der Ansicht von Ultraschalldaten in 2D
und in 3D unter Nutzung von Panoramatechniken in Echtzeit. Spezieller
erleichtern die Verfahren und Vorrichtungen eine Verbesserung der Visualisierung
von multidimensionalen Daten. Im Ergebnis erleichtern die Verfahren
und hier beschriebene Einrichtung den Betrieb eines multidimensionalen Ultraschallsystems
in kosteneffizienter und verlässlicher
Weise.
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Oben
sind exemplarische Ausführungsformen
des bild gebenden Ultraschallsystems detailliert beschrieben worden.
Jedoch sind die Systeme nicht auf die hier speziell beschriebenen
Ausführungsformen
beschränkt – vielmehr
können
Komponenten jedes Systems unabhängig
und separat von anderen, hier beschriebenen Komponenten verwendet
werden. Jede Systemkomponente kann außerdem in Verbindung mit jeder
anderen Systemkomponente verwendet werden.
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Während die
Erfindung in Bezug auf verschiedene spezielle Ausführungsformen
beschrieben worden ist erkennt der Fachmann, dass die Erfindung innerhalb
des Geistes und Bereichs der Ansprüche modifiziert werden kann.
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Es
ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erweiterung des Sichtfelds
bei einem medizinischen bildgebenden System 100 geschaffen.
Das Verfahren beinhaltet das Scannen einer Fläche 402 eines Objekts 200 unter
Verwendung eines Ultraschalltransducers 106, wobei eine
Anzahl von volumetrischen 3D-Datensätzen 408, 410, 414, 418 erhalten wird,
wobei wenigstens einer der vielen Datensätze einen Abschnitt 412, 416, 420 aufweist,
der sich mit einem anderen der vielen Datensätze überlappt und wobei ein 3D-Panoramavolumenbild
erzeugt wird, das den überlappenden
Bereich zur räumlichen
Ausrichtung einander benachbarter 3D-Volumendatensätze nutzt.
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- 100
- Bildgebungseinrichtung
- 102
- Transmitter
- 104
- Elemente
- 106
- Transducer
- 108
- Empfänger
- 110
- Strahlformer
- 112
- HF-Prozessor
- 114
- HF/IQ-Speicher
- 116
- Signalprozessor
- 118
- Wiedergabesystem
- 120
- Eingabeeinrichtung
- 122
- Bildpufferspeicher
- 150
- Ultraschallsystem
- 154
- Speicher
- 156
- Scanebenen
- 154
- Speicher
- 158
- Volumenrenderingprozessor
- 160
- Prozessor
- 164
- Videoprozessor
- 166
- Display
- 168
- Volumenscankonverter
- 200
- Objekt
- 202
- Volumen
- 204
- Grenze
- 206
- Grenze
- 208
- Winkel
- 210
- Renderingbereich
- 212
- Schnittdicke
- 214
- Breite
- 216
- Höhe
- 220
- Bildausschnitt
- 222
- Schnitt
- 400
- Scan
- 402
- Oberfläche
- 404
- Richtung
- 406
- Richtung
- 408
- Volumen
- 410
- Volumen
- 412
- Gemeinsamer
Bereich
- 414
- Volumen
- 416
- Gemeinsamer
Bereich
- 418
- Volumen
- 420
- Gemeinsamer
Bereich