DE69737925T2

DE69737925T2 - Ultraschalldiagnose-Bildsystem mit universellem Zugang zur Diagnoseinformationen und Bildern

Info

Publication number: DE69737925T2
Application number: DE69737925T
Authority: DE
Inventors: Michael A. Bothell Wood; Pascal Bellevue Roncalez; Lauren S. Seattle Pflugrath; Jacques Bothell Souquet
Original assignee: Advanced Technology Laboratories Inc; ATL Ultrasound Inc
Current assignee: Advanced Technology Laboratories Inc; ATL Ultrasound Inc
Priority date: 1996-09-25
Filing date: 1997-09-24
Publication date: 2008-04-03
Anticipated expiration: 2017-09-25
Also published as: TW348237B; DE69737925D1; EP0833266A3; AU3924697A; BR9705239B1; BR9705239A; JPH10179581A; CA2216123A1; NO974389L; CN100556366C; KR19980024940A; NO974389D0; ATE367614T1; EP0833266A2; EP0833266B1; US5715823A; IN192425B; AU704680B2; AR011237A1; CN1185308A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Verbesserungen bei diagnostischen Ultraschallbildgebungssystemen, die es möglich machen, von einem entlegenen Ort aus auf das Ultraschallsystem zuzugreifen oder es zu steuern.
In dem Dokument EP-A 0795295 , das am 17.9.1997 veröffentlicht wurde, wird ein Ultraschallsystem beschrieben, das sich von einem entlegenen Ort aus schnell und einfach aufrüsten lässt. Über Zwei-Wege-Kommunikation mit dem Ultraschallsystem werden Leistungsverbesserungen aus der Ferne übertragen und installiert, ohne dass Kundendienstpersonal in Anspruch genommen werden muss. Die diagnostische Praxis des Arztes wird durch diese schnellen und effizienten Verbesserungen an seinem Ultraschallsystem aufgewertet. Die vorliegende Erfindung schafft unter anderem ein neues Verfahren zum Qualifizieren und Prüfen derartiger Software-Upgrades für Ultraschalldiagnosesysteme weltweit.
Eine mit der diagnostischen Ultraschallbildgebung verbundene Aufgabe, die sich in den 1990er Jahren ergab, ist die Verwaltung von Ultraschallbildern. Ultraschallbild-Management-Systeme umfassen spezialisierte Workstations, Ultraschallsystem-Schnittstellen, Ultraschallbild-Speichervorrichtungen und Netzwerke, die die Ultraschalldiagnose durch die Offline-Handhabung und -Aufbewahrung von Ultraschallbildern vereinfachen sollen. Derartige Systeme sollen es dem Arzt erlauben, Bilder in einem Speichermedium zu sammeln, um sie später zur Überprüfung und Diagnose von der Workstation aus abzurufen. Obwohl Ultraschallbild-Management-Systeme eine wertvolle Funktionalität für Anlagen mit mehreren intensiv genutzten Ultraschallsystemen bieten können, erfordern sie auch eine erhebliche Investition. Die Preise für Module und Workstations eines Bild-Management-Systems liegen üblicherweise bei Tausenden von Dollar. Es sind im Allgemeinen spezielle Anlagen erforderlich und Bild-Management-Systeme nutzen oft herstellergebundene Hardware und Software, wodurch ihre Einsatzflexibilität begrenzt werden kann. Es ist wünschenswert, die Vorteile eines Ultraschallbild-Management-Systems ohne diese zahlreichen Nachteile zu schaffen.
Kleinholz et al. beschreiben in ihrer Abhandlung mit dem Titel „Multimedia and PACS. Setting the platform for improved and new medical services in hospitals and regions" ein privates Ultraschallnetzwerk mit der Bezeichnung Picture Archive Communications Systems (PACS). Das genannte PACS-Netzwerk hat die Funktion, medizinische Bilder in einem Krankenhaus zu verteilen, zu drucken und aufzubewahren. Zu diesem Zweck umfasst das PACS-Netzwerk Bildgebungsvorrichtungen, zum Beispiel ein Ultraschallgerät zur Erzeugung von Ultraschallbildern, Bildspeichervorrichtungen mit großer Kapazität, so dass in das Netzwerk gestellte Bilder leicht gespeichert und abgerufen werden können, und einen Server zum Zugreifen auf die genannten gespeicherten Ultraschallbilder über das Netzwerk mittels Workstations. Das Ultraschallgerät, die Speichervorrichtung und der Server sind separate physikalische Geräte des PACS-Kommunikationssystems, die über ein Campus-Netzwerk kommunizieren.
Gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung, wie sie beansprucht wird, wird ein Ultraschallbildgebungsgerät zur medizinischen Diagnose geschaffen, auf das aus der Ferne von praktisch jedem Ort auf der Welt aus zugegriffen werden kann und das aus der Ferne abgefragt oder gesteuert werden kann, um Informationen über seine Betriebseigenschaften, Patientenbilder und Berichte zu erhalten oder sogar um das Gerät aus der Ferne zu bedienen. Diese Fähigkeiten können überraschenderweise durch im Handel erhältliche Softwaremerkmale und kostengünstige Personal-Computer-Hardware geschaffen werden, wodurch die Fähigkeiten leicht erschwinglich und nutzbar sind. Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschreiben Verfahren zum Modifizieren eines diagnostischen Ultraschallbildgebungsgeräts mit kostengünstiger und einfach verfügbarer Hardware und Software, die den Zugriff auf die durch die Verwendung des Ultraschallgeräts gesammelten diagnostischen Informationen von entlegenen Orten aus möglich machen. Es werden konstruierte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben, die Mittel für den Fernzugriff auf Konfigurationsinformationen von dem Ultraschallgerät, die Durchführung von Tests und Diagnosen mit dem Ultraschallgerät von entlegenen Orten aus und sogar die Möglichkeit zur Fernbedienung des Ultraschallgeräts schaffen. Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können auch viele der Funktionen und Merkmale von im Handel erhältlichen Ultraschallbild-Management-Systemen schaffen, jedoch zu nur einem geringen Bruchteil der Kosten eines typischen Bild-Management-Systems.
Ein bedeutender Beitrag der Ingeniosität der vorliegenden Erfindung besteht in der Anpassung von existierender Hardware und Software, um den Zugriff auf Ultraschallsysteme über ein Kommunikationsnetzwerk mit offener Architektur zu ermöglichen, wobei Bild-Management-Fähigkeiten über einen herkömmlichen Standard-Personal-Computer ohne spezielle Hardware, Software oder aufwändige Modifikationen geschaffen werden können.
In den Zeichnungen zeigen:
1 in Form eines Blockschaltbildes ein diagnostisches Ultraschallbildgebungssystem, das gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung konstruiert ist, um über ein Internetzwerk zusammen mit einem Personal Computer betrieben zu werden, der diagnostische Informationen und Informationen zur Steuerung des Ultraschallsystems mit der Ultraschallmaschine austauschen kann;
2 in größerem Detail die Internetzwerk-Komponenten der Ultraschallmaschine aus 1;
3 in größerem Detail die Internetzwerk-Komponenten des Personal Computers aus 1;
4 eine Web-Homepage eines gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung konstruierten Ultraschallsystems, wie sie erscheint, wenn über ein Internet von einem entlegenen Personal Computer oder Endgerät aus darauf zugegriffen wird;
5 eine Patientenverzeichnis-Webseite für einen speziellen Patienten, auf die über die Web-Homepage aus 4 zugegriffen wird;
6 eine Ultraschallbild-Webseite, auf die über die Patientenverzeichnis-Webseite aus 5 zugegriffen wird;
7 eine Patientenbericht-Webseite, auf die über die Patientenverzeichnis-Webseite aus 5 zugegriffen werden kann und die ein Ultraschallbild ohne Herabsetzung der Ultraschallbildqualität zeigt;
8 das Hauptmenü einer Systemdiagnose-Webseite, auf die über die Web-Homepage aus 4 zugegriffen werden kann;
9 eine Konfigurationsprotokoll-Webseite, auf die über die Systemdiagnose-Seite aus 8 zugegriffen werden kann;
10 eine Systemsteuerungs-Webseite, auf die über die Web-Homepage aus 4 zugegriffen werden kann;
11 eine Web-Homepage eines Netzwerks aus Ultraschallsystemen, das gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung konstruiert ist;
12 eine Patientenverzeichnis-Webseite von einem System aus dem Netzwerk von Ultraschallsystemen, auf die über die Netzwerk-Homepage aus 11 zugegriffen werden kann;
13 eine weitere Patientenverzeichnis-Webseite eines zentralen Servers, auf die über die Netzwerk-Homepage aus 11 zugegriffen werden kann;
14 eine Patientenverzeichnis-Webseite von einem der Systeme in einem Netzwerk, auf die über die Netzwerk-Patientenverzeichnis-Webseite aus 13 zugegriffen werden kann;
15 in Form eines Blockschaltbildes ein lokales Netzwerk aus Ultraschallsystemen;
16 in Form eines Blockschaltbildes ein lokales Netzwerk aus Ultraschallsystemen, das über ein Gateway mit dem Internet verbunden ist; und
17 in Form eines Blockschaltbildes ein lokales Netzwerk aus Ultraschallsystemen, das über ein Netzwerkmodem mit einem entfernt von dem Netzwerk befindlichen Personal Computer verbunden ist.
Zunächst Bezug nehmend auf 1 ist ein diagnostisches Ultraschallbildgebungssystem 10, das gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung konstruiert ist, in der oberen Hälfte der Zeichnung in Form eines Blockschaltbilds dargestellt. Das Ultraschallsystem 10 ist so konstruiert, dass mit Personal Computer 100, der sich an einem entlegenen Ort befindet, darauf zugegriffen werden kann. Das Ultraschallsystem 10 umfasst eine Anzahl herkömmlicher Komponenten, unter anderem einen Schallkopf 12, der Ultraschallwellen in den Körper eines Patienten sendet, Echos von der Interaktion der gesendeten Wellen mit inneren Organen und Körpergewebe empfängt und die empfangenen Echos in elektrische Echosignale umwandelt. Die elektrischen Echosignale werden durch einen Strahlformer 14 in geeigneter Weise verzögert und kombiniert, um kohärente Strahlenbündel mit Echoinformationen zu bilden. Die Strahlenbündel mit Echoinformationen werden durch einen Bildprozessor 16 verarbeitet, um Ultraschallbilder zu erzeugen, die in einem Bildspeicherbereich 24a eines Speichermediums 24 gespeichert werden. Die Bilder können auch durch einen Videoprozessor (nicht abgebildet) weiter verarbeitet werden, um in ein Rasterformat gebracht zu werden, das sich für die Anzeige auf einer Systemanzeigevorrichtung 26 eignet.
Die Bedienung des Ultraschallsystems 10 erfolgt unter der Steuerung eines Bedienpults 20. Das Bedienpult 20 ermöglicht es auch einem Benutzer, mit Hilfe eines Softwarepakets 22 zur Berichterstellung, das in dem Ultraschallsystem gespeichert ist, Diagnoseberichte der durchgeführten Ultraschalluntersuchungen zu erstellen. Die Diagnoseberichte können angezeigt oder auf einem Drucker (nicht abgebildet) ausgedruckt werden, und können auch in einem Berichtspeicherbereich 24b des Speichermediums 24 gespeichert werden.
Gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung umfasst das Ultraschallsystem aus 1 weiterhin einen HTTP-Server (HyperText Transport Protocol) 30. Der HTTP-Server ist angeschlossen, um auf Ultraschallbilder und Berichte aus dem Speichermedium 24 zuzugreifen und macht die Bilder und Berichte des Systems einem Personal Computer, einem Endgerät oder einer Workstation an einem entlegenen Standort zugänglich. In 1 ist der Server 30 über ein Modem 32 mit einem drahtgebundenen (42) oder einem drahtlosen (44) Kommunikationsnetzwerk 40 verbunden. Der Server 30 macht die Diagnoseinformationen des Ultraschallsystems 10 Benutzern zugänglich, die angeschlossen sind, um über das Kommunikationsnetzwerk 40 auf das Ultraschallsystem zuzugreifen.
Das Endgerät von einem derartigen Benutzer ist in der unteren Hälfte von 1 dargestellt. Dieser Benutzer hat einen im Handel erhältlichen Personal Computer (PC) 100, der einen PC-Prozessor 102, einen Monitor 108 und eine Tastatur 110 umfasst. Auf dem Personal Computer 100 sind ein im Handel erhältlicher Webbrowser 104 und Netzwerk-Software 106 installiert, die es dem Benutzer ermöglichen, über ein Modem 132 auf das World Wide Web des Internets zuzugreifen. Der Benutzer ist somit in der Lage, die im Handel erhältliche PC-Hardware und -Software zu nutzen, um über das Internet und den Server 30 mit dem Ultraschallsystem zu kommunizieren.
Das gut bekannte Internet ist das Ergebnis von als Internetzwerk-Technologie bekannten Entwicklungen, die es Computern und Computernetzwerken an einem Standort erlauben, mit Computern und Computernetzwerken an anderen Standorten zu kommunizieren. Die grundlegende Entwicklung der Internetzwerk-Technologie begann in den 1960er Jahren unter der Leitung der Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) der US-amerikanischen Regierung, die auf die Bedürfnisse der Wissenschaftler und des Militärs nach einem Informationsaustausch über ein Computernetzwerk reagierte. Es waren zwei grundlegende Lösungsansätze für Kommunikationsnetzwerke möglich, Durchschaltenetzwerke und Paketvermittlungsnetzwerke. Ein Durchschaltenetzwerk funktioniert durch die Bildung einer speziellen Schaltung zwischen zwei Punkten. Ein Beispiel für ein Durchschaltenetzwerk ist das US-amerikanische Telefonnetz. Sobald ein Anrufer durch die Vermittlungstechnologie mit einem anderen Telefon verbunden wurde, wird die Kapazität dieser Schaltung festgelegt und nicht durch irgendeine andere Nutzung des Netzwerks verringert. Der Vorteil der Durchschaltevermittlung besteht also darin, dass nach der Vollendung der Schaltung eine Kapazität garantiert wird. Der Nachteil sind die Kosten, da die Schaltungskosten unabhängig von dem Maß der Netzwerknutzung festgelegt sind.
Bei der Paketvermittlung wird auf eine andere Weise vorgegangen. Eine Nachricht von einem Netzwerkbenutzer an einen anderen wird in diskrete Informationseinheiten aufgeteilt, die als Pakete bezeichnet werden. Die Pakete werden durch Hochgeschwindigkeits-Router, die das Netzwerk nach einem Pfad vom Sender zum Empfänger durchsuchen, vom Standort des Senders über das Netzwerk an den des Empfängers geschickt. Am Standort des Empfängers werden die einzelnen Pakete empfangen und wieder zusammengesetzt, um wieder die ursprüngliche Nachricht zu bilden. Der Vorteil der Paketvermittlung besteht darin, dass das Netzwerk viele Nachrichten gleichzeitig handhaben kann, indem Pakete von verschiedenen Sendern verschachtelt werden. Der Nachteil der Paketvermittlung ist, dass bei einer zunehmenden Nutzung des Netzwerks die zum Senden aller Pakete einer Nachricht über das Netzwerk erforderliche Zeit durch den höheren Datenverkehr verlängert wird.
Aufgrund der Kosten- und Leistungsvorteile hat man sich bei den Internetzwerk-Computern für die Lösung der Paketvermittlung entschieden. Da sich viele Computer ein Netzwerk teilen können und schnell in kurzen Paket-Bursts kommunizieren können, werden die Kosten für spezielle Schaltungen vermieden. Außerdem wird der Bedarf nach größerer Kapazität durch die immer weiter steigende Computerleistung erfüllt. Fortschritte in der Computertechnologie bieten die Möglichkeit, immer größere Datenmengen mit immer höheren Übertragungsgeschwindigkeiten zu handhaben.
Die Aufgabe von DARPA war es, mehrere regierungseigene und zivile Computernetzwerke in einem vereinheitlichenden Netzwerkverbund, dem Internet, zu verbinden. Ein Internet ist eine Gruppe von miteinander verbundenen Netzwerken, die auf koordinierte Weise zusammenarbeiten. Einige der wichtigsten Entwicklungen, die Internets möglich machen, stammen aus Forschungsprojekten, die durch die DARPA initiiert wurden. Diese Forschungsarbeiten führten zu einem sehr wichtigen Ergebnis: Sie etablierten Netzwerkstandards für die Kommunikation von Paketvermittlungsnetzwerken untereinander unabhängig von den Eigenschaften ihrer zugrundeliegenden Hardware. Diese Standards ermöglichen eine universelle Kommunikation unter Computernetzwerken und erlauben gleichzeitig den einzelnen Benutzern, (weiterhin) Hardware eigener Wahl zu nutzen. Die gemeinsamen Standards ermöglichen den Teilnehmern, ihre eigene Netzwerk-Hardware individuell zu nutzen und zu verwalten und gleichzeitig nahtlos mit Daten von einer universellen Gemeinschaft anderer Nutzer zu interagieren. Diese Errungenschaft führte zu der Schaffung der bekanntesten Internetverbindung, die heute allgemein als das Internet und seinem weltweiten Verbindungsnetz (World Wide Web) bekannt ist. Die vorliegende Erfindung wendet den Internet-Vorteil der universellen Verbindungsfähigkeit und die Vorteile des Word Wide Web auf den Ultraschall an, um die Praxis der Ultraschalldiagnose durch den Arzt und die Wartungsfähigkeit des Systems durch einen Ultraschalltechniker zu verbessern.
Das Internet ist wie oben erwähnt ein Netzwerkverbund, der die Übertragung von Daten zwischen zahlreichen Benutzern erleichtert, die mit dem Netzwerk verbunden sind. Das World Wide Web (das „Web") ist die Bezeichnung einer Benutzerschnittstelle auf hoher Ebene, die im Internet geschaffen wurde, um Datenübertragungen einfacher und logischer zu machen. Das Web bietet Benutzern ein verteiltes Menüsystem. Den Benutzern werden Menüseiten oder Menübildschirme angezeigt, über die der Benutzer auf einfache Weise Informationen von einem anderen Computer oder Host anfordern kann. Die große Leistung des Webs besteht in der Fähigkeit, über Anzeigeelemente, die als Hypertext-Verknüpfungen (engl. „link") bezeichnet werden, Informationssätze nichtlinear zu verknüpfen oder von einem Informationssatz zum anderen zu springen. Wenn auf einem Bildschirm etwas in der Art einer Hypertext-Verknüpfung angezeigt wird, im Allgemeinen blauer Text oder eine Graphik mit farbigem Umriss, hat der Benutzer die Möglichkeit, das Hypertext-Element anzuklicken und erhält sofort die Daten oder Informationen, die durch den Hypertext bezeichnet werden, unabhängig davon, ob sich die Daten auf dem gleichen Host befinden wie die angezeigten Informationen oder an einem anderen Host-Standort irgendwo anders auf der Welt. Der Benutzer hat die Möglichkeit, anschließend wieder auf die ursprüngliche Bildschirmanzeige zu klicken oder einer Verknüpfungs-Sequenz zu den gesuchten Informationen zu folgen, die dann von diesem Host übertragen oder heruntergeladen werden können. Im Internet bezeichnen Web-Adressen mit dem Präfix „http://" Web-Bildschirme mit Hypertext-Verknüpfungsmöglichkeit, die den veröffentlichen „RFC"-Standards der Internet Engineering Task Force entsprechen. Über die Hypertext-Verknüpfung ist ein Benutzer schnell in der Lage, Zeigern und Verweisen auf genau die gesuchten Informationen zu folgen. Die über diese Verknüpfungen zurückgesendeten Informationen können codiert sein, um in zahlreichen Formaten wiedergegeben zu werden, unter anderem als Textdokumente, Bilder, Graphiken, Videoanzeigen und sogar Audio. Dieses Leistungsvermögen der Hypertext-Verlnüpfung des Webs wird durch die vorliegende Erfindung direkt auf die Ultraschallsysteme und die diagnostische Ultraschallinformation übertragen.
Nun Bezug nehmend auf 2 ist ein detaillierteres Blockschaltbild eines gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung konstruierten Ultraschallsystems dargestellt. Die Schnittstelle, über die das System physikalisch mit dem Netzwerk verbunden ist, wird als Port bezeichnet. In 2 ist das Ultraschallsystem über einen seriellen Port 31 mit einem Internetzwerk verbunden. Eine gebräuchliche Hardware-Vorrichtung, die zwischen dem digitalen Bereich des Ultraschallsystems und dem analogen Bereich eines Telefonsystems vermittelt, wird als Modem (Modulator/Demodulator) bezeichnet. Das Modem 32 wandelt serielle digitale Daten von dem seriellen Port 31 in analoge Signale um, die sich zur Übertragung über Telefonleitungen eignen. Das Modem übersetzt außerdem die eintreffenden analogen Telefonsignale in digitale Daten, damit sie über den seriellen Port 31 weitergeleitet und von dem Ultraschallsystem genutzt werden können. Ein geeignetes Modem ist von Hayes Microcomputer Products, Inc., erhältlich, das auf etablierten Standards beruht, welche von einer Anzahl von Modemherstellern genutzt werden.
Die Kommunikation mit dem Modem 32 wird durch eine als PPP-Software (Point-to-Point Protocol) bekannte Software aufgebaut, wie in Block 48 der Zeichnung dargestellt. PPP ist ein Standard, der die Verwendung mehrerer Netzwerkprotokolle auf einer Modemleitung oder einer anderen seriellen Verbindung ermöglicht. Es können auch andere Standards benutzt werden, zum Beispiel SLIP (Serial Line Internet Protocol), ein Standard, der die Nutzung eines als TCP/IP (nachstehend erläutert) bekannten Kommunikationsprotokolls auf einer Modemleitung oder einer anderen seriellen Verbindung erlaubt, oder CSLIP (Compressed Serial Line Internet Protocol), eine Sonderform von SLIP. Nachdem die PPP-Software im Ultraschallsystem installiert wurde, muss sie für das Ultraschallsystem und das Modem, mit dem sie betrieben wird, initialisiert oder konfiguriert werden. Die Konfigurationsinformationen steuern die PPP-Software so, dass sie kompatibel mit Eigenschaften wie dem benutzten seriellen Port, dem benutzten Modemtyp, der Telefonleitung, der Host-Telefonnummer und dem Wählverfahren sowie den Anmeldeprozeduren und Passwörtern ist. Im Allgemeinen liefern die Konfigurationsinformationen Einstellungen, die sich auf das Initiieren einer Netzwerkverbindung beziehen, wenn eine Verbindung initiiert wird, und darauf, was nach dem Aufbau einer Verbindung geschieht. Die PPP-Software ist in einigen Betriebssystem-Softwarepaketen, wie Windows 95 von der Microsoft Corporation aus Redmond, Washington, für IBM-kompatible PCs integriert. Die PPP-Software für Apple Personal Computer ist unter anderem von der InterCon Systems Corporation aus Herndon, Virginia, erhältlich.
Eine der Errungenschaften des Forschungsprojekts der DARPA zum Internetzwerk bestand in der Festlegung eines Satzes weitverbreitet benutzter Netzwerkprotokolle, die als TCP/IP Internet Protocol Suite bezeichnet werden. TCP/IP ist nach seinen beiden am häufigsten verwendeten Protokollen benannt, dem Internet Protocol (IP) und dem Transmission Control Protocol (TCP). Das IP-Protokoll steuert das Routing (d.h. die Weiterleitung) der Daten und das TCP-Protokoll den Transfer der Daten. TCP/IP schafft ein gebräuchliches Mittel zur gegenseitigen Verbindung über Pakettransfervorrichtungen, die als Gateways bekannt sind. Ein Gateway ist ein spezialisierter Internetzwerk-Computer, der zwei oder mehr Netzwerke verbindet und Datenpakete zwischen ihnen weiterleitet.
Wenn das Ultraschallsystem Daten hat, die über das Internet übertragen werden sollen, werden die Daten an TCP/IP weitergeleitet, wie in Block 46 der Zeichnung dargestellt. TCP verkapselt die Daten in Segmenten, als TCP-Pakete bezeichnet, mit Anfangsblockinformationen, die verwendet werden, um die Datensegmente zu verfolgen, zu prüfen und in der korrekten Reihenfolge zu ordnen. Da ein Datenblock in diskreten Paketen über das Internet übertragen wird, wobei einzelne Pakete eventuell von den Gateways anders geleitet werden, gibt es keine Gewähr, dass die Pakete in der korrekten Reihenfolge und ohne Fehler an ihrem Zielort eintreffen werden. Die TCP-Pakete schaffen ein Mittel zum Sicherstellen der Zustellung, Integrität und Reihenfolge der Pakete. Beim Empfänger werden die Pakete gemäß den Anfangsblockinformationen des TCP-Pakets auf Fehler geprüft, fehlerfreie Segmente werden quittiert und die Pakete werden in die korrekte Reihenfolge gebracht, um den ursprünglichen Datenblock wieder zusammenzusetzen. Der Sender verfolgt die Segmentquittierungen, und wenn ein Segment nicht rechtzeitig quittiert wird, sendet der Sender das Paket erneut. Wenn ein Segment bei der ersten Übertragung verloren geht oder außerhalb der Reihenfolge empfangen wird, hält TCP die empfangenen Segmente fest, bis alle Segmente beim Empfänger ausgemacht sind, so dass sie dann in ihrer korrekten und vollständigen Sequenz geordnet werden können, um den ursprünglichen Datenblock wieder zusammenzusetzen.
Senderseitig werden TCP-Pakete an IP weitergeleitet, das die Segmente in die Form von IP-Paketen oder Datagrammen bringt. Das Datagramm enthält einen IP-Anfangsblock, der die von den Gateways für das Routing des Datagramms an seinen korrekten Zielort verwendeten Adressinformationen liefert. Der IP-Anfangsblock enthält die Internetadressen von Quelle und Zielort, damit die Gateways die Daten korrekt routen können und der Empfänger den Empfang des Datagramms quittieren kann. IP versucht mit größter Mühe, alle Datagramme zuzustellen, garantiert jedoch ihre Zustellung nicht. Eine Zustellungsgarantie wird durch TCP wie oben beschrieben über eine Quittierung und erneute Übertragung geliefert.
Ebenso wie die PPP-Software muss auch TCP/IP für das betreffende Ultraschallsystem und seine Umgebung konfiguriert werden. Typische Konfigurationsinformationen für TCP/IP umfassen Informationen zum Typ des lokalen Netzwerks, wenn das Ultraschallsystem lokal mit andern Ultraschallmaschinen vernetzt ist (z.B. Ethernet- oder Token-Ring-Netzwerk), Informationen bezüglich der Adressen von anderen Systemen im lokalen Netzwerk, die Gateway-Adresse, wenn das System eine Router-Funktion ausübt, den Benutzernamen der Ultraschallmaschine und das Zugangspasswert, die Adresse der Server beim Ultraschallsystem, die Internet-Adresse (IP- Adresse) für das Ultraschallsystem und die Standard-Domain für das lokale Netzwerk. Ebenso wie PPP wird auch die TCP/IP-Software bei einigen Systemsoftwarepaketen wie Windows 95 mitgeliefert und ist für Apple Computer von InterCon erhältlich.
Wichtig für den erfolgreichen Betrieb jedes Internetzes und des Internets im Besonderen ist eine eindeutige Adresse für jedes System oder jeden „Host", der direkt mit dem Internet verbunden ist. Jeder Benutzer, der sich direkt mit dem Internet verbindet, muss sich eine IP-Adresse von einer zentralen Autorität beschaffen, die als Network Information Center (NIC) bekannt ist und den anfordernden Elementen mittels computerisierter Mediation IP-Adressen zuweist. Eine IP-Adresse hat eine Länge von 32 Bit und wird in vier dezimalen Notationen in durch Punkte unterteilten Acht-Bit-Gruppen ausgedrückt, zum Beispiel 699.59.9.114 (in diesem Beispiel wurde eine ungültige IP-Adresse verwendet). IP-Adressen werden nach der Größe des mit dem Internet verbundenen Netzwerks klassifiziert, wobei Adressen der Klasse A sehr großen Netzwerke vorbehalten sind, Adressen der Klasse B mittelgroßen Netzwerken (255 bis 65.000 Benutzer) wie Universitätsnetzwerken, und Adressen der Klasse C kleinen Netzwerken (weniger als 256 Benutzer) wie in einer Radiologie-Klinik oder einem Krankenhaus.
Bezeichnenderweise spezifizieren IP-Adressen nicht einen individuellen Computer oder eine individuelle Maschine, sondern eine Verbindung mit dem Internet. Wenn eine Ultraschallmaschine zwei Netzwerkverbindungen zu dem Internet hat, muss jede eine eindeutige IP-Adresse haben. Eine logische Folge dieses Aspekts ist, dass ein lokales Netzwerk eine Subnetzwerk-Adressierung nutzen kann, bei der jede lokale Maschine eine Subnetzwerk-Adresse hat, wobei das Netzwerk bei einer einzigen Host-Verbindung mit einer IP-Adresse, die allen lokalen Systemen Zugang zum Internet gewährt, mit dem Internet verbunden ist. Eine Subnetzwerk-Adressierung ist zulässig, wenn die Subadressen des Netzwerks für Benutzer des Internets selbst nicht sichtbar sind.
Ein weiterer Typ der erlaubten Internet-Adressierung, die das NIC verwaltet, ist die Domainnamen-Adressierung. Da viele Benutzer lieber mit sinnvollen Worten einer Sprache angesprochen werden als mit Zahlen, kann das NIC einem Benutzer einen Domain- und einen Subdomainnamen zuweisen, wobei es dem Benutzer freisteht, weitere Subdomainnamen hinzuzufügen, für deren Abbildung er in seinem Netzwerk verantwortlich ist. Die Domain ist eine wichtige Klassifizierung, wobei kommerziellen Benutzern der Domainname COM, Bildungsinstituten der Domainname EDU, behördlichen Institutionen der Domainname GOV und so weiter zugewiesen wird. Ein hypothetischer Domainname für die Ultraschallabteilung eines Veteranen-Krankenhauses der US-amerikanischen Regierung könnte zum Beispiel ULTRASOUND.VAHOSPITAL.GOV lauten.
In 2 ist TCP/IP mit einem lokalen Netzwerkmedium verbunden, in diesem Fall mit einer Ethernet-Verbindung 50. Die Ethernet-Verbindung 50 verbindet das Ultraschallsystem mit anderen Systemen in einem lokalen Netzwerk. In einem Ethernet-Netzwerk müssen die Systeme im Netzwerk innerhalb eines maximal zulässigen Abstands voneinander angeordnet sein und alle mit der gleichen physikalischen Netzwerkverkabelung verbunden sein. Daten können auf dem Ethernet-Netzwerk mit hoher Geschwindigkeit übertragen werden (früher 10 Megabit pro Sekunde; aktuelle Versionen haben Geschwindigkeiten von bis zu 100 Megabit pro Sekunde), wobei jedes System nur dann Daten übertragen darf, wenn kein anderes System gerade Daten über das System überträgt. Ein Verfahren namens Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance (CSMA/CA) verhindert, dass zwei Systeme gleichzeitig die Netzwerkverkabelung nutzen. Das Ultraschallsystem kann in anderen Arten von lokalen Netzwerken angeschlossen sein, zum Beispiel in einem Token-Ring-Netzwerk, in dem alle Systeme in einer durchgängigen Kette verbunden sind, die Informationen durch jedes System im Netzwerk weiterleitet. In der dargestellten Ausführungsform ist TCP/IP für die Kommunikation über das lokale Ethernet oder über das weltweite Internet konfiguriert.
Mit der TCP/IP- und PPP-Netzwerk-Software tritt der HTTP-Server 30 in Interaktion. Der HTTP-Server ist ein Software-Programm, mit dem ein Webbrowser kommuniziert, um auf Informationen vom Ultraschallsystem zuzugreifen. Der HTTP-Server reagiert auf die externen Anfragen, indem er Webseiten mit Informationen und Hypertext-Verbindungen zu weiteren Webseiten und Informationen wie Ultraschallbildern und Berichten anzeigt. Der HTTP-Server reagiert auch auf externe Anforderungen zur Durchführung einer bestimmten, zu einer Taste oder einem Bedienelement am Ultraschallsystem gehörenden Aktion, wie weiter unten ausführlicher beschrieben wird.
Eine konstruierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung nutzt einen gängigen Webserver, als Apache bekannt, der kompiliert und auf dem Ultraschallsystem installiert wurde. Der Apache-Server ist eine jedermann zugängliche Software, die unter der Adresse http://www.apache.org aus dem Internet heruntergeladen werden kann und den NSCA-Standards entspricht. Beim Herunterladen der Software, vor allem für kommerzielle Zwecke, ist darauf zu achten, dass die Urheberrechte und die Rechte der Software-Eigentümer und -Entwickler ordnungsgemäß eingehalten werden.
Der Server muss, ebenso wie die zuvor beschriebene Software, speziell für das Ultraschallsystem konfiguriert werden. Bei dem Apache-Server gibt es über 250 Richtlinien für die Konfiguration des Servers für seine beabsichtigte Anwendung. Eine wichtige Konfigurationdatei des Apache bezieht sich auf die Sicherheit. Diese Konfigurationsdatei steuert den Zugriff von Außenstehenden auf Elemente und Informationen des Ultraschallsystems. Der Zugang kann auf spezifizierte Laufwerke, Verzeichnisse oder Dateien des Ultraschallsystems und auch nur auf reines Lesen beschränkt werden. Der Zugang kann auch auf bestimmte Benutzer und eine bestimmte Anzahl gleichzeitiger Benutzer und auf erforderliche Passwörter beschränkt werden. Der Server zeichnet den Ort der Protokolldatei, der Datei der zugangsberechtigten Benutzer, auf. Die Konfigurationsdateien identifizieren die durch den Server und den Administrator des Servers benutzte Portzahl. Die Konfigurationsdateien speichern den Ort der durch den Server benutzten Dateien einschließlich dem Server-Stammverzeichnis und den Adressen der Webseiten und CGI-Programme (weiter unten beschrieben), die durch den Server benutzt werden. Zu den weiteren Eigenschaften, für die der Server konfiguriert werden kann, zählen Merkmale wie Mehrsprachigkeit.
In Reaktion auf die externen Anforderungen überträgt der HTTP-Server 30 HyperText-Markup-Language-Seiten (HTML) 34 an einen anfragenden Webbrowser. HTML-Seiten beschreiben, was der Webbrowser auf dem Bildschirm des entlegenen Endgeräts anzeigen wird, einschließlich Schaltflächen, Text, Bildern, animierten Echtzeitschleifen von Bildern, Ton und so weiter. HTML-Seiten können direkt in Software codiert werden, indem die in einer Reihe von Referenztexten, wie HTML und CGI Unleashed von John December und Mark Ginsburg, veröffentlicht von Sams.net Publishing, Indianapolis, Indiana, veröffentlichten Anweisungen befolgt werden. Einfache HTML-Seiten können mit Hilfe von im Handel erhältlicher Desktop-Publishing- und Textverarbeitungssoftware geschrieben werden und anschließend mit Hilfe einer als Internet Assistant bekannten Software, die über die Homepage von Microsoft unter www.microsoft.com heruntergeladen werden kann, in HTML-Form codiert werden. Alternativ kann frei zugängliche Software, bekannt als „Webmaker", aus dem Internet heruntergeladen und zur Erstellung von Webseiten benutzt werden. Webseiten enthalten HTML-Tags mit Daten, die beschreiben, wie die Seite durch einen Webbrowser beim entlegenen Endgerät zu interpretieren ist. Verknüpfungen zu Ultraschallbilddateien werden durch IMG-Tags im Webseiten-Code bereitgestellt. Ein HREF-Hypertext-Verweis liefert ein Mittel zur Verknüpfung mit anderen Webseiten auf der gleichen Ultraschallmaschine oder mit Webseiten auf irgendeiner anderen Host-Maschine im Netzwerk oder Web. Nachdem die HTML-Seiten erstellt wurden, werden sie auf die Ultraschallmaschine kopiert und ihre Speicheradressen werden dem HTTP-Server mitgeteilt. Wenn ein entlegenes Endgerät die Anzeige einer bestimmten Webseite der Ultraschallmaschine anfragt, hat der HTTP-Server 30 die Aufgabe, die Seite zu finden und ihren Inhalt an den die Anfrage Stellenden zurückzuschicken.
Das Ultraschallsystem aus 2 umfasst eine Anzahl von kleinen ausführbaren Programmen, die als Common-Gateway-Interface-(CGI-)Programme bezeichnet werden, wie bei 36 dargestellt. Die CGI-Programme schaffen eine Schnittstelle zwischen den HTML-Seiten und der Hard- und Software des Ultraschallsystems. Die CGI-Programme kommunizieren mit dem Ultraschallsystem, fordern das System auf, Aktionen auszuführen oder liefern angeforderte Informationen wie Bilder, Berichte oder den aktuellen Status. Bei einer konstruierten Ausführungsform reagieren die CGI-Programme auf externe Anfragen nach Informationen, indem sie dynamisch maßgeschneiderte HTML-Seiten erstellen, in die die angeforderten Informationen eingebettet sind. Die folgenden Beispiele veranschaulichen die Funktion der CGI-Programme, die Patientenverzeichnisse mit Ultraschallbildern und Berichten (patdir) liefern, ein ausgewähltes Ultraschallbild anzeigen (dispimage), universelle Programme, die Aufgaben in Reaktion auf die eingegebenen Argumente ausführen (doaction), Systemdiagnosen durchführen (dodiag) und Patientenverzeichnisse für eine Anzahl von Ultraschallmaschinen in einem Netzwerk liefern (serverdir).
Bei dem konstruierten Ausführungsbeispiel werden die CGI-Programme auf der Festplatte des Ultraschallsystems in einem Verzeichnis namens „cgi-bin" gespeichert. Bei der Durchführung ihrer Operationen greifen die CGI-Programme auf Ultraschallbilder und Berichte zu, die bei 24 gespeichert sind, sie greifen auf Diagnoseroutinen, die bei 28 gespeichert sind, zu und führen sie aus, und sie interagieren über den Ultraschallsystem-Controller 18 mit den Bedienelementen des Ultraschallsystems. Als ein Beispiel für ein CGI-Programm zeigt Tabelle 1 die Codierung eines CGI-Programms, das ein Ultraschallbild abruft und das Bild in eine HTML-Seite einbettet. Bei dem konstruierten Ausführungsbeispiel werden die CGI-Programme zur schnellen Ausführung und zum Schutz gegen Sabotage aus der Ferne in der Sprache C kompiliert. CGI-Programme können auch benutzt werden, um Ultraschallbilder in ein Datenformat zu bringen, das mit Webseiten kompatibel ist. Bei dem konstruierten Ausführungsbeispiel ist eine derartige Umformatierung jedoch nicht erforderlich, da das Ultraschallsystem so konzipiert wurde, dass Ultraschallbilder im GIF-Format (Graphic Interchange Format) gespeichert werden, einem Bildformat, das von den meisten Webbrowsern gelesen werden kann.
Auf das speziell modifizierte Ultraschallsystem aus 2 kann von einem Internet-kompatiblen Standard-Personal-Computer-Endgerät aus zugegriffen werden, wie es in 3 dargestellt ist. Die Zentraleinheit (Central Processing Unit, CPU) des Personal Computers führt in Reaktion auf Aktionen mit der Tastatur 110 und der Maus (nicht abgebildet) die PC-Software aus und zeigt auf dem Bildschirm des Monitors 108 Ultraschalldaten und Bilder an. Die CPU führt die Webbrowser-Software 104 aus, um über TCP/IP- und PPP-Protokolle 146 und 148, die für den Personal Computer konfiguriert sind, auf das Internet zuzugreifen. Die Verbindung mit einem Netzwerk erfolgt über den seriellen Port 131 des PCs und ein Modem 132. Der PC kann über eine Ethernet-Verbindung 150 mit anderen Vorrichtungen vernetzt sein. TCP/IP und PPP können von den oben aufgeführten Quellen erlangt werden. Die Webbrowser-Software 104 kann von Netscape Communications Corporation aus Mountain View, Kalifornien, erlangt werden, oder der Internet Explorer Browser kann von der Microsoft Corporation erlangt werden und ist im Allgemeinen in der Betriebssystem-Software Windows 95 enthalten. Es ist zu erkennen, dass für den Zugriff auf das Ultraschallsystem gemäß der vorliegenden Erfindung keine spezielle Hardware oder Software erforderlich ist, die über kommerziell erhältliche Produkte hinausgeht.
Einige Beispiele für die Nutzung eines gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung konstruierten Ultraschallsystems werden unter Bezugnahme auf die 4 bis 14 dargestellt. Diese Figuren sind bis auf Bezugszeichen und die beispielhafte IP-Adresse tatsächliche Ausdrucke von Webbrowser-Bildschirmanzeigen, die angefertigt wurden, während der Browser eines entlegenen Endgeräts mit einer konstruierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kommunizierte.
4 zeigt die Web-Homepage eines gemäß der vorliegenden Erfindung konstruierten Ultraschallsystems, das mit HDI 1000 #1 bezeichnet ist. Wie diese Figur zeigt, wurde diese Web-Homepage durch einen Netscape-Webbrowser erfasst. Über dem Web-URL-Indikator 202 sind die üblichen Browser-Schaltflächen zu sehen. Der URL-Indikator 202 zeigt die für die Kontaktaufnahme mit dem Ultraschallsystem HDI 1000 #1 verwendete Adresse, die http://699.59.9.114/hdi1.html lautet. Das Suffix html der Adresse bezeichnet die Anzeige als Hypertext-Webseite.
In der Mitte der Homepage aus 4 befinden sich drei Hypertext-Schaltflächen mit Verknüpfungen zu anderen Ultraschallinformationen oder Bedienelementen. Wenn der Benutzer am entlegenen Endgerät mit einer Computermaus oder einer Taste der Tastatur auf die erste Schaltfläche 204, View Save/Recall Data (Daten anzeigen, speichern/aufrufen), klickt wird ein CGI-Programm "patdir" ausgeführt, das eine Patienteninformations-Webseite erstellt, in die Ultraschallbilder des Patienten eingebettet sind und auf der eine Hypertext-Verknüpfung zu Patientenberichten zu diesem Patienten vorgesehen ist. Diese Patientenverzeichnis-Webseite ist in 5 dargestellt. Diese Webseite enthält zwei kleine Ultraschallbilder 212 und 214, die aus dem Bildspeicher 24a des Ultraschallsystems stammen. Der Benutzer am entlegenen Endgerät kann auf eines dieser beiden kleinen Bilder klicken, um eine Darstellung des Bildes in voller Größe in der ursprünglichen Bildqualität zu sehen oder die durch das kleine Bild repräsentierte Echtzeit-Bildsequenz abzuspielen. Der Benutzer am entlegenen Endgerät trifft eine Auswahl unter diesen Optionen, indem der die Option „Image" (Bild) oder „Cineloop" (Film) über den kleinen Bildern anklickt. Wenn der Benutzer am entlegenen Endgerät auf „Image" (Bild) und dann auf das kleine Bild 212 klickt, schickt der HTTP-Server 30 des Ultraschallsystems eine Webseite mit einer großen Darstellung des ausgewählten Bildes zurück, wie in 6 gezeigt. Die Adressleiste in 6 zeigt, dass das Ultraschallsystem ein Bild mit der Bezeichnung „DAT_SR_1" übertragen hat, das im „GIF"-Bildformat gespeichert ist. Für eine schnelle Übertragung können die kleinen Bilder aus dem Patientenverzeichnis aus 5 gemäß dem JPEG-Standard komprimiert und lesbar sein, während das Bild in voller Größe aus 6 mit Hilfe des GIF-Bildformats ohne Qualitätsverlust übertragen wird.
Durch Anklicken der Browser-Schaltfläche „Back" (Zurück) oben links in 6 kehrt der Benutzer am entlegenen Endgerät zu der Webseite aus 5 zurück.
Der Benutzer am entlegenen Endgerät kann jetzt auf die „Patient Report"-Schaltfläche 216 für den Patientenbericht klicken. In Reaktion auf die Aktivierung dieser Schaltfläche mit Hypertext-Verknüpfung veranlasst der HTTP-Server 30 die Ausführung eines CGI-Programms namens „prtreport", das in dem Speicher 24b gespeicherte Diagnoseberichte für den identifizierten Patienten abruft und sie zur Übertragung durch den Server in eine Webseite einbettet. Der Server schickt die in 7 dargestellte Webseite zurück, die Patientenbericht-Informationen enthält. Die Internet-Funktionalität, die dem Ultraschallsystem durch die vorliegende Erfindung verliehen wird, schafft ein weiteres Merkmal, das darin besteht, das der Benutzer am entlegenen Endgerät einen neuen Patientenbericht erstellen oder einen existierenden Bericht bearbeiten kann. Am gleichen Endgerät öffnet der Benutzer des entlegenen Endgeräts eine Textverarbeitungsanwendung. Mit Hilfe des Merkmals „Edit" (Bearbeiten) über dem Browser in den 6 und 7 kopiert der Benutzer am entlegenen Endgerät das Ultraschallbild und den Patientenbericht und fügt sie dann in ein Textverarbeitungsdokument ein. Der Benutzer am entlegenen Endgerät kann zum Beispiel zuerst das Ultraschallbild einfügen und dann den Patientenbericht unter dem Bild anordnen. Anschließend kann der Benutzer die Textdatei des Patientenberichts bearbeiten, den empfangenen Bericht modifizieren oder einen neuen erstellen. Mit Graphikfunktionen des Textverarbeitungsprogramms kann der Benutzer am entlegenen Endgerät bestimmte Merkmale des Ultraschallbildes einkreisen, einzeichnen oder mit Pfeilen darauf zeigen, um sie vom Bericht aus leichter auffinden zu können. Der neue Bericht kann auf dem entlegenen Endgerät oder an einem entlegenen Ort abgelegt werden oder sogar direkt vom Endgerät des Fernbenutzers aus per e-Mail über das Internet an einen betreffenden Arzt übertragen werden. Darüber hinaus kann der Patientenbericht mit seinen Bildern direkt auf einem Computerdrucker ausgedruckt werden, der mit dem Endgerät des Fernbenutzers verbunden ist.
Durch erneutes Betätigen der „Back"-Schaltfläche (Zurück) (oder eines entsprechenden Hyperlinks) kann der Benutzer am entlegenen Endgerät zu der Homepage aus 4 zurückkehren. Wenn der Benutzer am entlegenen Endgerät auf die zweite Hypertext-Schaltfläche 206, Perform System Diagnostics (Systemdiagnose durchführen), klickt, überträgt der HTTP-Server 30 die verknüpfte Webseite mit dem Systemdiagnosemenü, wie in 8 dargestellt. Jede der hypertext-verknüpften Schaltflächen im Systemdiagnosemenü veranlasst die Ausführung eines CGI-Programms „dodiag” mit einem unterschiedlichen Argument, das das Ultraschallssystem veranlasst, eine Systemdiagnose durchzuführen oder Informationen zum Systemstatus anzuzeigen, zum Beispiel Prüf- und Fehlerprotokolle. Diese Fernbedienungsfunktionen sind wünschenswert, wenn die Funktionstüchtigkeit des Ultraschallsystems per Ferndiagnose untersucht wird. Durch Anklicken der Schaltfläche 222, Perform Configuration Test (Konfigurationstest durchführen), zum Beispiel wird das CGI-Programm dodiag veranlasst, die gespeicherten Ultraschalldiagnoseroutinen 28 des Ultraschallsystems auszuführen und eine Webseite mit einem Ergebnisprotokoll für diese Tests zurückzusenden, wie in 9 dargestellt.
Die Möglichkeit zum Durchführen von Diagnosetests am Ultraschallsystem aus der Ferne ist nach der Ferninstallation von Ultraschall-Software-Upgrades besonders nützlich. Nach der Installation der neuen Software wird diese Möglichkeit genutzt, um eine Systemdiagnoseroutine auszuführen, die die neue Software ausprobiert und ihr Leistungsvermögen validiert. Wie in 9 dargestellt, werden die Ergebnisse dieser Validierungstests an die die Installation durchführende Person in der Ferne geschickt, die überprüft, ob die Installation der neuen Software erfolgreich war.
Eine weitere Funktion des Systemdiagnosemenüs aus 8, die für Ultraschall-Software-Upgrades besonders nützlich ist, ist die Schaltfläche 224, Show System Version Numbers (Versionsnummern des Systems anzeigen). Durch Anklicken dieser Schaltfläche werden die Ultraschall-Diagnoseprogramme veranlasst, die Stufen- oder Versionsnummer der im Ultraschallsystem installierten Software zurückzuschicken. Die Kenntnis der aktuellen Version oder Stufe der Ultraschallsystem-Software ist Voraussetzung für die Installation jedes Ultraschallsystem-Upgrades.
Die Funktionen zur Durchführung einer Systemdiagnose können durch einen Kundendiensttechniker vor Ort mit einem Laptop-Computer durchgeführt werden. Wenn sich der Kundendiensttechniker bei dem Ultraschallsystem aufhält, besteht keine Notwendigkeit für die Zwischenschaltung eines Modems; die Netzwerkverbindung kann direkt hergestellt werden. In diesem Fall wird ein Kabel vom seriellen Port 131 des Laptop-Computers (3) zum seriellen Port des Ultraschallsystems (2) geführt. Alternativ können natürlich die Ethernet-Anschlüsse 50 und 150 miteinander verbunden werden. In beiden Fällen erfolgen der Zugriff auf das Ultraschallsystem und das Abfragen von Informationen durch den Kundendiensttechniker wie oben beschrieben, jedoch mit der viel höheren Datenrate einer direkten Netzwerkverbindung. Ein Kundendiensttechniker, der das System aufsucht, kann somit seinen Laptop-Computer benutzen, um eine Systemdiagnose durchzuführen, Fehlerprotokolle zu prüfen, Konfigurationen und Software-Stufen zu verifizieren und andere Wartungs- und Reparaturarbeiten am System vorzunehmen.
Nachdem durch Anklicken der Schaltfläche „Back" (Zurück) wieder die Ultraschallsystem-Homepage aus 4 aufgerufen werde, ist zu erkennen, dass eine dritte Hypertext-Schaltfläche 208, System Operation Control (Kontrolle des Systembetriebs) zur Verfügung steht. Durch Anklicken dieser Schaltfläche 208 wird der HTTP-Server 30 veranlasst, ein CGI-Programm namens „syscontrol" auszuführen. Das CGI-Programm Syscontrol erstellt eine Webseite, in die das Ultraschallbild eingebettet ist, das zuletzt von dem Ultraschallsystem erzeugt wurde, wie in der Mitte von 10 dargestellt. Rechts neben dem Ultraschallbild und darunter sind Bedienelemente des Ultraschallsystems zu sehen. Alle angezeigten Bedienelemente des Ultraschallsystems sind Hypertext-Graphiken. Durch Anklicken dieser Schaltflächen wird das CGI-Programm Syscontrol veranlasst, dem Ultraschallsystem-Controller 18 zu befehlen, den Betrieb des Ultraschallsystems gemäß der Funktion des ausgewählten Bedienelements zu ändern. Bei der konstruierten Ausführungsform stellen die Schaltflächen rechts vom Ultraschallbild die Hardkey-Schalter zur Steuerung des Systemmodus dar und die Schaltflächen unter dem Bild die Softkey-Bedienelemente zur Veränderung der Systemparameter im ausgewählten Modus. Der unterste abgebildete Hardkey, Update, ist kein Bedienelement des Ultraschallsystems, sondern ein Steuerelement für diese Fernbedienungsfunktion der vorliegenden Erfindung. Durch Anklicken von Update werden der HTTP-Server und die CGI-Programme des Ultraschallsystems veranlasst, das entlegen angezeigte Bild durch das neueste vom Ultraschallsystem erzeugte Ultraschallbild zu ersetzen.
Diese Möglichkeiten bedeuten, dass ein Arzt eine Ultraschalluntersuchung mehrere Tausend Meilen vom Patienten entfernt durchführen kann und nur ein Paar Hände am Ort des Patienten benötigt, die die Ultraschallsonde festhalten und handhaben. Die Fertigkeiten von herausragenden Radiologen und Echokardiologen können jetzt für eine Diagnosesituation überall auf der Welt genutzt werden. Jeder notärztliche Mitarbeiter oder Sanitäter kann die Sonde entsprechend den Anweisungen des am entlegenen Ort befindlichen Arztes festhalten und handhaben, während der Arzt die Maschine so steuert, dass ein möglichst gutes und aussagekräftiges Ultraschallbild erzeugt wird. Da sowohl Audio- als auch Videoinformationen über die Internetverbindung gesendet und empfangen werden können, können die Anweisungen des Arztes an die die Ultraschallsonde handhabende Person über die gleiche Internetverbindung gesendet werden wie die Ultraschallinformationen. Der Arzt kann zwischen den Betriebsarten 2D und Color oder jeder anderen gewünschten Betriebsart hin- und herschalten und sich dabei abwechselnd Gewebestrukturen und Blutflussbedingungen ansehen. Bei einer anderen Ausführungsform könnte der Arzt zwischen einzelnen 2D-Bildern einer Folge von räumlich unterschiedlichen Bildern und dem 3D-Modus umschalten, wobei die Folge der räumlich diskreten Bilder in einer dreidimensionalen Darstellung wiedergegeben werden kann. Schwierig zu diagnostizierende Fälle können jederzeit an den am besten geeigneten Spezialisten für diesen Fall weitergeleitet werden. Die Telemedizin umfasst die Teleuntersuchung, da die Reichweite des diagnostizierenden Arztes jetzt nicht durch geographische Gegebenheiten eingeschränkt wird.
Bei der konstruierten Ausführungsform beruht das Ultraschallsystem selbst auf einer Personal-Computer-Architektur und führt die Funktionen der Ultraschallmaschine mit einem mehrprogrammfähigen Betriebssystem aus, wie in dem Dokument US-A 5.795.297 beschrieben, das am 12. September 1996 eingereicht wurde. Diese Betriebsarchitektur macht es möglich, das Ultraschallsystem auf normale Weise für diagnostische Untersuchungen zu nutzen, während gleichzeitig ein Benutzer am entlegenen Endgerät das Ultraschallsystem nach Bildern, Berichten und Informationen abfragt. Das mehrprogrammfähige Betriebssystem versetzt den Zentralprozessor des Ultraschallsystems in die Lage, normale Ultraschallbildgebungsaufgaben und Netzwerkkommunikationsaufgaben auf zeitverschachtelte Weise auszuführen. Dem Bediener am System und der abfragenden Person am entlegenen Endgerät erscheinen die jeweiligen Funktionen als in Echtzeit ausgeführt, ohne dass die Aktivitäten in Konflikt miteinander geraten. Das bedeutet zum Beispiel, dass der Arzt die Tätigkeit einer das Ultraschallsystem bedienenden Person überwachen kann und dabei Bilder für die Diagnose sowie Patientenberichte für einen Patienten von dem Ultraschallsystem abruft, während die Person am Ultraschallsystem gerade eine Diagnoseuntersuchung an einem anderen Patienten durchführt.
Die obigen Webbrowser-Bildschirmanzeigen wurden von dem Netzwerkserver eines einzelnen Ultraschallsystems erfasst. Wie oben angegeben, ist es auch möglich, eine Anzahl von Ultraschallsystemen in einem lokalen Netzwerk zu verbinden, das einen einzelnen mit dem Internet verbundenen Server nutzt. Der lokale Netzwerkserver enthält die Kommunikationselemente 30, 31, 34, 26, 46 und 48 des Ultraschallsystems aus 2. Die Web-Homepage eines derartigen lokalen Netzwerks aus Ultraschallsystemen ist in 11 dargestellt. Wie die Netscape-Adressleiste zeigt, greift der Webbrowser des Benutzers am entlegenen Endgerät auf die IP-Adresse 699.59.9.114 des HDI-Servers für das lokale Netzwerk zu. Der HDI-Server 234 ist die einzige Maschine mit einer Internet-Verbindung und -Adresse; alle Ultraschallsysteme haben Subnetzwerk-Adressen im lokalen Netzwerk, zum Beispiel hdi1, hdi2, hdi3, usw., die durch den HDI-Server 234 verwaltet werden. Der lokale Netzwerkserver ist in der unteren Graphik 234' der Homepage dargestellt, und über dem Server sind Graphiken für acht mit dem lokalen Netzwerk verbundene Ultraschallsysteme abgebildet. Zwei der Ultraschallsysteme, HDI 1000 #1 und HDI 1000 #7, sind mit einem durchgezogenen Rand hervorgehoben. Diese Hervorhebung erscheint als eine helle Farbe auf dem Webbrowser-Bildschirm und gibt an, dass diese beiden Systeme zurzeit im lokalen Netzwerk aktiv sind. Wird eines dieser beiden Systeme angeklickt, gelangt der Benutzer am entlegenen Endgerät zur Homepage für das ausgewählte System. Durch Anklicken der Graphik für das System HDI 1000 #7 wird eine HREF-Verknüpfung am lokalen Netzwerkserver zum HTTP-Server des Systems HDI 1000 #7 ausgeführt, der die System-Homepage aus 12 zurückschicken wird. Von dieser Homepage für das System #7 aus kann der Benutzer am entlegenen Endgerät auf Patientenberichte und Bilder zugreifen, Untersuchungen aus dem Systemspeicher löschen, Systemdiagnosen durchführen oder eine direkte Verbindung zur Steuerung des Systembetriebs herstellen, um den Betrieb des Systems HDI 1000 #7 zu steuern.
Ein Vorteil des lokalen Netzwerks besteht darin, dass alle Systeme im Netzwerk den lokalen Server nutzen können, um Ultraschallbilder und Patientenberichte zu speichern, so dass sie auch dann für Diagnoseärzte an entlegenen Orten zugänglich sind, wenn die Ultraschallsysteme nicht in Betrieb sind. Wenn alle Ultraschallsysteme des Netzwerks den HDI-Server 234 zur Speicherung ihrer Diagnoseergebnisse nutzen, werden alle diese Informationen auch dann über das Internet zugänglich sein, wenn die Ultraschallsysteme abgekoppelt wurden, um an anderer Stelle eingesetzt zu werden, oder am Ende eines Tages ausgeschaltet wurden. Ein Benutzer am entlegenen Endgerät kann eine Verbindung zum HTTP-Server 30 des HDI-Servers 234 herstellen und auf der Homepage aus 11 auf die Graphik des HDI-Servers 234 klicken, um zu der Patientenverzeichnis-Webseite zu gelangen, die in 13 dargestellt ist. Diese Patientenverzeichnis-Seite führt die Namen aller Patienten auf, für die Berichte oder Bilder auf dem HDI-Server 234 des lokalen Netzwerks gespeichert sind, und gibt auch die Identität des Ultraschallsystems an, mit dem der Patient untersucht wurde. Der Benutzer am entlegenen Endgerät kann auf den Namen eines Patienten klicken, um auf die Berichte und Ultraschallbilder aus den Untersuchungen dieses Patienten zuzugreifen, oder die betreffenden Patientenberichte vom HDI-Server 234 löschen, nachdem sie von dem Arzt überprüft oder archiviert wurden. Unten auf dem Bildschirm wird dem Benutzer die Möglichkeit geboten, eine Verknüpfung mit den Ultraschallsystemen herzustellen, die zurzeit im lokalen Netzwerk aktiv sind. Wenn der Benutzer am entlegenen Endgerät den Namen eines Patienten auf der Webseite von 13 wählt, werden die Bilder und Berichte des ausgewählten Patienten abgerufen und von dem lokalen Netzwerkserver angezeigt, wie auf dem Patientenverzeichnis-Bildschirm aus 14 dargestellt. Wie in dem Fall der Webseite aus 5 werden von der Patientenverzeichnis-Seite aus Hypertext-Verknüpfungen zu Ultraschallbildern und Berichten hergestellt.
In den 15 – 17 sind mehrere lokale Ultraschallnetzwerk-Konfigurationen dargestellt. In 15 sind vier Ultraschallsysteme, ein Personal Computer 244 und ein lokaler Netzwerkserver 242 in einem lokalen Netzwerk durch einen Hub 240 verbunden. Der Hub 240 ist eine einfache Vorrichtung zur Verbindung mehrerer serieller Datenleitungen und im Handel zum Preis von ca. $250,- von Farallon Corporation erhältlich. Die Hardware des lokale Netzwerkservers 242 braucht nicht mehr als einen Personal Computer mit den oben aufgeführten Netzwerkkommunikationselementen und mit erweiterten Speicher zur Aufbewahrung großer Mengen an Ultraschallbildern und Berichten zu sein, die durch die Ultraschallsysteme des Netzwerks gespeichert werden. Ein Benutzer am Personal Computer 244 kann auf die gleiche Weise auf den lokalen Netzwerkserver und einzelne aktive Ultraschallsysteme dieses lokalen Netzwerks oder „Intranetzwerks" zugreifen wie oben in Bezug auf das extern zugängliche „Internetzwerk" beschrieben.
Die Netzwerkanordnung aus 16 ähnelt der aus 15 mit dem Unterschied, dass das lokale Netzwerk jetzt über ein Gateway 250 vom Internet aus zugänglich ist. Da zu erwarten ist, dass die meisten Ärzte nicht ihre eigenen Gateways und Router verwalten und warten möchten, wird das Gateway sehr häufig über Modem oder eine Verbindung mit hoher Datenrate zu einem Internet-Diensteanbieter realisiert. Gegen eine geringe monatliche Service-Gebühr kann sich der Internet-Diensteanbieter mit den Internetzwerk-Aspekten befassen, auf die sich der Arzt weitgehend verlässt, aber die für ihn betrieblich kaum von Interesse sind.
Schließlich zeigt 17 eine Netzwerkkonfiguration, durch die ein Arzt direkt auf sein Ultraschallsystem-Netzwerk zugreifen kann, und zwar mit oder ohne Internet. Der Hub 240 ist mit einem Netz/Modem 252 verbunden, über das drahtlos oder per Telefonnetzen 40 von einem entlegenen Personal Computer 100 aus zugegriffen werden kann. Mit Kommunikationsprotokollen auf hoher Ebene, wie dem File Transfer Protocol (FTP) oder Network File Sharing (NFS), die das TCP/IP niedrigerer Ebene als Basis nutzen, kann sich der Arzt direkt in sein Netzwerk einwählen und auf Diagnoseinformationen zugreifen, ohne dass ein Internet-Zugang benötigt wird. Für Benutzer, die nur einen bestimmen begrenzten Zugang zu ihrem Ultraschallsystem-Netzwerk benötigten, bietet die Anordnung aus 17 ein einfaches und sicheres Mittel, mit dem ein Arzt aus der Ferne auf sein Ultraschallsystem-Netzwerk und seine Informationen zugreifen kann.
Die Internet- und World-Wide-Web-Ultraschallmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung können, wenn in Form von Software ausgeführt, auf einfache Weise als ein Upgrade für ein vorhandenes Ultraschallsystem ohne diese Möglichkeiten installiert werden, indem entweder die Software direkt in dem Ultraschallsystem installiert wird und ein Modem oder Netzwerk-Hardware angeschlossen wird. Die Installation des Software-Upgrades kann sogar aus der Ferne erfolgen, wie in dem Dokument EP-A-0795295 beschrieben, oder der Systemhersteller kann dem Besitzer des Ultraschallsystems einfache Anweisungen geben, um ihn in die Lage zu versetzen, die Funktion selbst zu installieren. Tabelle 1
Text in der Zeichnung

1

Beamformer: Strahlformer
Image processor: Bildprozessor
HTTP Server: HTTP-Server
Modem: Modem
Report generator: Berichterstellungs-Software
Image store: Bildspeicher
System display: Systemanzeigevorrichtung
PC processor: PC-Prozessor
Web browser: Webbrowser
Network software: Netzwerksoftware

2

CGI programs: CGI-Programme
HTML pages: HTML-Seiten
HTTP Server: HTTP-Server
TCP/IP: TCP/IP
PPP: PPP
Serial Port: Serieller Port
Modem: Modem
Ultrasound system: controller Ultraschallsystem-Controller
Ultrasound diagnostics: Ultraschalldiagnose
Image & rport storage: Bild- und Berichtspeicher
Ethernet connection: Ethernet-Verbindung

3

PC CPU: PC-Zentraleinheit
Web browser: Webbrowser
TCP/IP: TCP/IP
PPP: PPP
Serial Port: Serieller Port
Modem: Modem
Ethernet connection: Ethernet-Verbindung

15

Personal computer: Personal Computer
Hub: Hub
Centralized server: zentraler Server

16

Personal computer: Personal Computer
Hub: Hub
Centralized server: zentraler Server
Gateway: Gateway

17

Personal computer: Personal Computer
Hub: Hub
Centralized server: zentraler Server
Net/modem: Netz/Modem

Claims

Ultraschallgerät (10) zur medizinischen Diagnose, das Folgendes umfasst: Erfassungsmittel (12-14-16, 20-22) zum Erzeugen von diagnostischen Ultraschallbildern oder Diagnoseberichten; Speichermittel (24) zum Speichern von diagnostischen Ultraschallbildern oder Diagnoseberichten; einen mit den Erfassungsmitteln und den Speichermitteln verbundenen Controller (18), um den Betrieb des Ultraschallgeräts zu steuern; einen HTTP-Server (30) zum Zugreifen auf die genannten gespeicherten Ultraschallbilder oder Diagnoseberichte; und Verbindungsmittel (32) zum Verbinden des genannten HTTP-Servers mit einem Netzwerk; wobei der genannte HTTP-Server durch den Controller betrieben wird, um die genannten gespeicherten diagnostischen Ultraschallbilder oder Diagnoseberichte über das genannte Netzwerk aus der Ferne zugänglich zu machen.
Ultraschallgerät zur medizinischen Diagnose nach Anspruch 1, wobei das genannte Verbindungsmittel TCP/IP-Software umfasst.
Ultraschallgerät zur medizinischen Diagnose nach Anspruch 2, wobei das genannte Verbindungsmittel weiterhin PPP-Software umfasst.
Ultraschallgerät zur medizinischen Diagnose nach Anspruch 1, das weiterhin eine gespeicherte HTML-Seite umfasst und auf das zum Übertragen an ein entlegenes Endgerät durch den genannten Server zugegriffen werden kann.
Ultraschallgerät zur medizinischen Diagnose nach Anspruch 1, das weiterhin ein gespeichertes CGI-Programm umfasst und auf das durch den genannten Server zugegriffen werden kann.
Ultraschallgerät zur medizinischen Diagnose nach Anspruch 5, wobei das genannte CGI-Programm Mittel zum Zugreifen auf Ultraschallbilder oder Diagnoseberichte für den Zugriff über das Netzwerk umfasst.
Ultraschallgerät zur medizinischen Diagnose nach Anspruch 5, wobei das genannte CGI-Programm Mittel zum Ausführen von Ultraschallgerät-Diagnosesoftware des genannten Ultraschallgeräts über das Netzwerk umfasst.
Ultraschallgerät zur medizinischen Diagnose nach Anspruch 1, das weiterhin Folgendes umfasst: Mittel zum Übertragen einer Bildschirmanzeige, in die Hypertext-Verknüpfungen zu den genannten diagnostischen Ultraschallbildern oder Diagnoseberichten eingebettet sind, von dem genannten Ultraschallgerät aus über das Netzwerk an ein entlegenes Endgerät.
Ultraschallgerät zur medizinischen Diagnose nach Anspruch 8, wobei die genannte Bildschirmanzeige Mittel zum Steuern der Betriebsart des genannten Ultraschallgeräts von dem genannten entlegenen Endgerät aus umfasst.
Ultraschallgerät zur medizinischen Diagnose nach Anspruch 9, wobei die genannte Bildschirmanzeige Mittel zum Steuern eines Bildanzeigeparameters des genannten Ultraschallgeräts von dem genannten entlegenen Endgerät aus umfasst.
Ultraschallgerät zur medizinischen Diagnose nach Anspruch 1, das weiterhin einen seriellen Port zur Verbindung mit dem Netzwerk umfasst.
Ultraschallgerät zur medizinischen Diagnose nach Anspruch 1, wobei: das genannte Verbindungsmittel auf dem genannten Ultraschallgerät installierte Netzwerksoftware zur Kommunikation mit einem entlegenen Endgerät umfasst.
Ultraschallgerät zur medizinischen Diagnose nach Anspruch 4, wobei die genannte HTML-Seite weiterhin einen Hyperlink zu einem durch das genannte Ultraschallgerät gespeicherten Ultraschallbild oder Diagnosebericht umfasst.
Ultraschallgerät zur medizinischen Diagnose nach Anspruch 4, wobei die genannte HTML-Seite weiterhin einen Hyperlink zu einem durch das genannte Ultraschallgerät gespeicherten Patientenverzeichnis umfasst.
Ultraschallgerät zur medizinischen Diagnose nach Anspruch 4, wobei die genannte HTML-Seite weiterhin einen Hyperlink zu einer durch das genannte Ultraschallgerät gespeicherten Bildschirmanzeige zur Steuerung des Ultraschallgeräts umfasst.
Ultraschallgerät zur medizinischen Diagnose nach Anspruch 1, wobei das genannte Speichermittel einen im genannten Ultraschallgerät befindlichen digitalen Speicher umfasst.