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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Darstellung von nach einem Ultraschall-Schnittbildverfahren gewonnenen Schnittbildern eines Objektes auf dem Bildschirm einer Kathodenstrahlröhre, insbesondere einem Fernsehschirm, wobei die aus der Ultraschalluntersuchung gewonnenen Signale am Bildschirm an dem Ort ihrer Entstehung geometrisch zugeordneter Stelle als Bildpunkte angezeigt werden, deren von einem Signalumsetzer bestimmter Helligkeit-un bzw. oder Farbwert von der Intensität der Signale abhängig ist.
Das Schnittbildverfahren unterscheidet sich grundsätzlich von andern bekannten Ultraschall-Untersuchungsverfahren, bei denen das Ergebnis einer Untersuchung in oszillographischer Darstellung als Funktion von zwei Parametern dargestellt wird. Beispielsweise wird bei dem sogenannten A-Bildverfahren die Intensität auftretender Echos in Abhängigkeit von der seit dem Sendeimpuls vergangenen Zeit dargestellt, so dass auf dem Bildschirm ein Kurvenzug sichtbar ist, aus dem die Intensität der Echos und ihr Abstand vom Sendeimpuls unmittelbar abgelesen werden kann.
Bei solchen eine Funktion betreffenden Darstellungen kann die Auswertung dadurch erleichtert werden, dass man dem Bildschirm einen Massstabraster vorsetzt oder sogar in die Bildschirmdarstellung elektronisch einen Raster einblendet, wodurch Ablesefehler und Irrtümer bei Änderungen des Darstellungsmassstabes vermieden werden, da bei solchen Umschaltungen auch der Raster mit umgeschaltet werden kann. Man kann je nach Notwendigkeit Koordinatensysteme oder auch Linear- oder Spiralraster mit Markierungspunktreihen einblenden. Für die Gewinnung der zur Erzeugung des Messrasters benötigten Signale sind eine Reihe von Verfahren bekannt.
Unter anderem kann man eine Bezugsspannung aus einer zu messenden Spannung gewinnen. Zeitmarken lassen sich über einen Oszillator erzeugen und über Torschaltungen in die Bilddarstellung einblenden. Um Vergleiche zu ermöglichen, ist es auch bekannt, gleichzeitig zwei oder mehrere Bilder auf einem Bildschirm darzustellen. Unter anderem hat man schon gleichzeitig verschiedene Funktionskurven, bei medizinischen Untersuchungen, z. B. die Kurve des Elektrokardiogrammes und des Ultraschallkardiogrammes, welches die Bewegung einer bestimmten, angepeilten Herzstelle als Funktion der Zeit darstellt, gemeinsam angezeigt, um so die Untersuchung zu erleichtern. Bei der Einstellung von Fernsehgeräten ist es ferner bekannt, den Abgleich des am Bildschirm aufscheinenden Testbildes nach einem vorgedruckten Testbild vorzunehmen.
Beim Sehnittbildverfahren wird ein Objekt mittels eines quer zu seiner Abstrahlrichtung fortbewegten Schallstrahles abgetastet, wobei die von den einzelnen Reflexionsstellen erhaltenen Signale nur Punkten am Bildschirm entsprechen. Wird das Schnittbild aus der durch den Schallstrahl und seiner Fortbewegungsrichtung bestimmten Ebene dargestellt, dann spricht man von einem B-Bild. Wird dagegen ein Objekt in mehreren, meist parallelen Spuren abgetastet, wobei nur die aus einem bestimmten Tiefenbereich empfangenen Signale an einer zugeordneten Stelle des Bildschirmes als Bildpunkte dargestellt werden, so dass praktisch ein Schnitt aus einer Parallelebene zur Abtastebene sichtbar wird, dann spricht man von einem C-Bild.
Die Intensität der die Bildpunkte erzeugenden Signale kann hier prinzipiell nicht in verschiedenen geometrischen Grössen, sondern nur durch verschiedene Helligkeits- bzw. Farbwerte dargestellt werden. Es ist zwar denkbar, einen Massstabraster zu verwenden, um einfach das dargestellte Schnittbild auszumessen, doch erhält man dadurch keine Rückschlüsse über die Intensität. Die Intensität, also die Amplitude eines Echosignal, stellt anderseits eine wichtige Information dar, die auch bei der Beurteilung eines Schnittbildes wesentlich wäre.
Benutzt man die Intensität der Echosignale bzw. der aus ihnen gewonnenen, gegebenenfalls einer laufzeitabhängigen Verstärkung zur Erzielung eines Tiefenausgleichs unterworfenen elektrischen Signale zu einer ihrem Wert proportionalen Helligkeitssteuerung einer normalen Kathodenstrahlröhre, so ergibt sich als einfachste Lösung eine Schnittbilddarstellung, bei der die verschiedenen Grauwerte verschieden starke Intensitäten der Signale angeben. Die übliche visuelle Auswertung eines so gewonnenen Schnittbildes lässt jedoch bereits die erheblichen Mängel des bekannten Verfahrens erkennen.
Zunächst ist der am Bildschirm zur Verfügung stehende Grauwertbereich, also der Unterschied zwischen der dunkelsten, gerade noch erkennbaren Anzeige und der Anzeige mit der höchsten Helligkeit, relativ klein und ausserdem nicht konstant, sondern einerseits stark von der Aussenbeleuchtung des Bildschirmes und anderseits von der Einstellung des Helligkeitsreglers abhängig, wobei zur Einstellung des Helligkeitsreglers zu sagen ist, dass bei verschiedener Einstellung im oberen und unteren Bereich der Grauskala Signale noch oder nicht mehr angezeigt bzw. unterscheidbar sind.
Da Unterschiede in den Grauwerten, damit sie vom Auge sicher erkannt werden, relativ gross sein müssen, können innerhalb des zur Verfügung stehenden Grauwertbereiches nur wenige, sicher trennbare Werte
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untergebracht werden, was bedeutet, dass nur in groben Stufen verschiedene Amplitudenwerte der Signale erkannt werden können, wobei aber überdies nur relative Unterschiede, nicht aber absolute Signalgrössen erkannt werden können. Noch dazu erfolgt die Beurteilung der Helligkeit eines Grauwertes bei visueller Betrachtung nicht absolut, sondern relativ zu der Umgebung, und es kommt also schon bei der Betrachtung je nach der Umgebung eines Bildpunktes zu Fehleinschätzungen.
Man könnte zwar zumindest theoretisch bei konstant bleibender Einstellung des Helligkeitsreglers und konstant bleibender Aussenbeleuchtung eine Ausphotometrierung des Schnittbildes vornehmen, doch wäre diese Lösung mit einem hohen apparativen Aufwand verbunden und die Auswertung würde lange Zeit erfordern.
Um wenigstens einen Teil der genannten Nachteile auszuschliessen, wurden Geräte entwickelt, bei denen eine Farbdarstellung der Signalintensität vorgenommen wird. Die vom Ultraschallgerät kommenden Signale werden zunächst einem Amplituden-Farb-Umsetzer zugeleitet und dann auf einer Farbfernsehröhre, d. h. deren Bildschirm, sichtbar gemacht. Da man dabei die Intensität eines Signals, also die jeweilige Signalamplitude sowohl in unterschiedlichen Farben als auch in verschiedenen Helligkeitswerten dieser Farben ausdrücken kann, können verschiedene Intensitätswerte in viel feinerer Abstufung als bei der Grauwertdarstellung sichtbar gemacht und auch bei visueller Betrachtung unterscheidbar dargestellt werden.
Auch dieses Verfahren besitzt bei seiner bisherigen Anwendung noch einige schwerwiegende Nachteile ; der Zusammenhang zwischen Intensität und Farbe und praktisch auch das grösste und kleinste noch darzustellende Signal bzw. dessen Intensität können willkürlich gewählt und beeinflusst werden, wobei diese Zusammenhänge am Bildschirm und bei Betrachtung des Bildes nicht erkennbar sind. Man kann zwar verhältnismässig empfindlich feststellen, an welchen Stellen des Schnittbildes unterschiedliche Amplituden auftreten, es besteht jedoch keine Möglichkeit, eine Aussage darüber zu geben, welche Amplitude grösser und welche kleiner ist.
Selbst wenn bei einem Gerät festgelegt wird, in welcher Reihenfolge verschiedene Farben verschiedene Intensitätswerte anzeigen, kann man Bilder, die entweder mit verschiedenen Geräten oder aber bei dem gleichen Gerät bei unterschiedlichen Einstellungen gewonnen wurden, kaum unmittelbar miteinander vergleichen bzw. aus dem Vergleich dieser Bilder keine echten Rückschlüsse ziehen. Dies macht sich u. a. störend bemerkbar, wenn man Abweichungen von einem Normalzustand feststellen möchte, aber nicht sicherstellen kann, dass bei den zu vergleichenden Bildern gleiche Beziehungen zwischen Amplitude und Farbwert bestehen. Eine Dokumentation erhaltener Schnittbilder stösst auf weitere Schwierigkeiten.
Es ist zwar prinzipiell möglich, ein farbiges Schirmbild durch eine Farbaufnahme festzuhalten, doch ist dieses Verfahren teuer und bringt einen zusätzlichen Unsicherheitsfaktor, da bei Farbphotographien häufig mehr oder weniger starke Farbänderungen auftreten. Die Farbe auf der Aufnahme entspricht also nicht mehr genau der Farbe am Bildschirm. Damit ist aber die Beziehung zwischen Farbe und Farbhelligkeit und Amplitude auf der Photographie anders als bei der Bildschirmdarstellung, von der die Aufnahme gemacht wurde. Die auftretenden Änderungen lassen sich kaum mit einfachen Mitteln quantitativ erfassen und festhalten. Es tritt eine weitere Verunsicherung oder Verfälschung bei der Beurteilung der Amplitude auf.
Der Versuch, ein farbiges Schirmbild durch eine Schwarz-Weiss-Amplitude zu dokumentieren, würde praktisch zu einem völligen Verlust der Information über die Relativgrössen der Amplituden führen, wobei noch einmal festgestellt sei, dass eine Information über die Absolutgrösse der Amplituden bei den bekannten Verfahren ohnehin nicht gewonnen werden kann.
Bei der Schwarz-Weiss-Aufnahme würden verschiedene, gleiche Helligkeit aufweisende Farbwerte mit den gleichen Grauwerten dargestellt, so dass auch Signale unterschiedlicher Intensität mit den gleichen Grauwerten ausgebildet würden. Es geht also jede Zuordnung zwischen Amplitudengrösse und Grauwert verloren.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren der eingangs genannten Art und besteht darin, dass zusätzlich von einem Testbildgenerator ein Testbild ergebende Signale mit bekannter Zuordnung der Intensitätswerte zu den Bildpunkten erzeugt und alternierend mit den das Schnittbild ergebenden Signalen dem Signalumsetzer zugeführt werden, so dass am Bildschirm gleichzeitig Testbild und Schnittbild dargestellt werden, wobei die bekannte Intensitätsverteilung des Testbildes ein Mass für die Intensität der die Bildpunkte des Schnittbildes ergebenden Signale darstellt, und wobei vorzugsweise das Test- und das Schnittbild bzw. die diese Bilder erzeugenden Signale gemeinsam in reproduktionsfähiger oder unmittelbar sichtbarer Form gespeichert bzw. aufgezeichnet, vorzugsweise photographiert werden.
Da die das Testbild und die das Schnittbild ergebenden Signale dem gleichen Signalumsetzer zugeführt werden, also den gleichen Verarbeitungsprozess durchlaufen, ist ein echter Rückschluss von den
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(bekannten) Intensitätswerten der Testbildsignale auf die Intensitätswerte der Schnittbildsignale möglich. Ferner gibt das Testbild auch eindeutig die noch dargestellten bzw. unterscheidbaren maximalen und minimalen Intensitätswerte an.
Die das Test- bzw. Schnittbild ergebenden Signale werden dem Signalumsetzer mit einer mit der Bildfolge- oder Zeilenfrequenz synchronisierten, vorzugsweise dieser Frequenz entsprechenden Umschaltfrequenz alternierend zugeführt.
Es ist in einer weiteren Ausgestaltung vorteilhaft, zumindest für die Geräte des gleichen Erzeugers, vorzugsweise aber überhaupt die Zuordnung der Intensitätswerte zu den einzelnen Abstufungen des Testbildes festzulegen bzw. zu normen, so dass dann ein echter Vergleich von zu verschiedenen Zeiten oder mit verschiedenen Geräten erhaltenen Bildern möglich wird.
Bei der Bildschirmwiedergabe eines konservierten Bildes kann zusätzlich zu dessen mitkonserviertem Testbild ein die gewünschte bzw. eine genormte Helligkeits- oder Farbverteilung aufweisendes Testbild dargestellt werden, so dass durch die Reproduktion auftretende Helligkeits- oder Farbwertverschiebungen feststellbar bzw. korrigierbar sind. Eine Korrektur kann mit Hilfe eines Abgleichverstärkers vorgenommen werden, dessen Kennlinie bezüglich ihrer Steilheit und Krümmung durch entsprechende Regelorgane verändert werden kann. Die Testbilder werden vorzugsweise nebeneinander und mit aneinandergrenzenden, gleiche Sollwerte der Helligkeit bzw. des Farbwertes aufweisenden Flächen dargestellt.
Sieht man einen stufigen Übergang der verschiedenen Farbflächen vor, dann kann man zwei nebeneinander dargestellte, streifenförmige Testbilder auf Deckung der Grenzlinien benachbarter Farbfelder sehr exakt einstellen. Ähnliche Einstellmöglichkeiten sind naturgemäss auch bei einer Grauwerteinstellung vorhanden.
Neben photographischen Dokumentationen können elektrophotographische Aufnahmen des Schirmbildes, aber auch Bandaufzeichnungen der in weiterer Folge zu den Bildern führenden Signale vorgenommen werden. Diese Aufzeichnung kann parallel oder alternierend mit der Darstellung am Bildschirm erfolgen.
Bei der Dokumentation unter Verwendung photographischer Aufnahmetechniken wird eine entscheidende Vereinfachung dadurch erzielt, dass das Bild für die Dokumentation am Bildschirm in Grauwerten dargestellt, dieses Bild unter Verwendung eines Schwarz-Weiss-Filmes oder eines sonstigen auf Helligkeitsunterschiede ansprechenden Aufnahmematerials aufgenommen und bei der Reproduktion die Grauwerte über den als Farbumsetzer arbeitenden Signalumsetzer in Farbwerte umgesetzt werden. Der Grundgedanke besteht hier darin, dass bei der Herstellung auch bei der Abtastung einer Aufnahme objektiv Helligkeitsunterschiede, also Grauwerte, erfasst werden können, wogegen für die subjektive Auswertung die Farbdarstellung, wie bereits eingangs erwähnt wurde, eine bessere Differenzierung ergibt.
Im einfachsten Fall wird jeweils ein gesonderter Bildschirm für die Farb- und die Grauwertdarstellung verwendet, wobei der das Bild in Grauwertdarstellung zeigende Bildschirm vor dem Farbumsetzer angeschlossen ist. Man kann aber auch einen für Farb- und Grauwertdarstellung geeigneten Bildschirm verwenden und dann für die Dokumentation jeweils auf Grauwertdarstellung umschalten, wobei vorzugsweise ein mit dem Auslöser einer photographischen Kamera gekoppelter, die Grauwertdarstellung am Bildschirm einstellender Schalter vorgesehen wird.
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Taktzeit verändert werden, so dass das vom Testbildgenerator erzeugte Testbild neben dem konservierten Testbild dargestellt wird. Für die neuerliche Anzeige des vom Testbildgenerator erzeugten Testbildes wird also ein Teil der früher vom aufgenommenen Testbild ausgefüllten Bildfläche verwendet.
Es ist auch möglich, für den Testbildabgleich entsprechende, aus Papier oder einem Film gefertigte Farbstreifen bzw. Grauwertdarstellungen auf bzw. neben jenem Bereich des Bildschirmes anzubringen, wo das Testbild erscheint. Das Testbild selbst kann stufig oder stufenlos, also als Grauwert bzw. Farbtreppe bzw. als Grau- bzw. Farbkeil ausgeführt werden. Neben streifenförmigen Testbildern können auch in ein rundes oder eckiges Bildfenster eingeblendete Testbilder Verwendung finden. Für Sonderfälle ist es auch denkbar, ein ein Testbild enthaltendes Bildfenster über den Bildschirm verstellbar auszubilden, so dass in besonders interessanten Bereichen des dargestellten Schnittbildes ein unmittelbarer Farb- bzw.
Grauwertvergleich vorgenommen werden kann und damit eine eindeutige Aussage über die Signalintensität in diesem Bereich möglich ist. Festgestellt wird, dass das erfindungsgemässe Verfahren zwar vorwiegend für die Schnittbilddarstellung bei Ultraschall-Untersuchungen gedacht ist, in modifizierter Form aber auch
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Bildes stimmen nicht mit den Farben des Originalbildes überein. Es ergeben sich auch deutliche Unterschiede zwischen den Testbildern --27al und 27a2--.
Trotz dieser Sachlage wäre auch bei dem reproduzierten Bild nach Fig. 4 eine eindeutige Aussage über die Intensitätsverteilung der die Bildpunkte des Schnittbildes --28a-- erzeugenden Signale möglich, wenn man das reproduzierte Schnittbild --28a-nur mit dem reproduzierten Testbild --27a2-- vergleicht bzw. nach diesem Testbild auswertet.
Um praktisch eine Wiedergabe zu erreichen, die voll der Originalaufnahme entspricht, wird so vorgegangen, dass die beiden Testbilder --27al und 27a2-- auf gleiche Farbwerte gebracht werden. Zu diesem Zweck wird der in Fig. 2 dargestellte Abgleichverstärker --17-- verwendet, Es handelt sich hier um einen Verstärker, bei dem die Steilheit und Krümmung der Kennlinie durch entsprechende Regeleinrichtungen verändert werden können. Der Abgleich wird durchgeführt, bis in den nebeneinanderliegenden Feldern der beiden Testbilder --27al und 27a2-- gleiche Farbwerte vorhanden sind und auch die Grenzen der Farbfelder in den beiden Streifen (Horizontalbegrenzungen) fluchten.
Ist dies erreicht, dann muss die reproduzierte Darstellung des Schnittbildes --28a-- der Originalaufnahme --28-- entsprechen,
Das erfindungsgemässe Verfahren kann im Rahmen der Grundidee auf verschiedene Weise variiert werden. Beim Ausführungsbeispiel wurde als Testbild eine Farb- bzw. Grauwerttreppe mit vier verschiedenen Werten dargestellt. Dies würde bedeuten, dass der Testbildgenerator einen treppenförmigen Spannungsverlauf mit vier Stufen erzeugt. Es wäre auch möglich, die Anzahl der Stufen zu erniedrigen oder zu erhöhen. Im Extremfall käme man dann zu einer kontinuierlichen Änderung der Farb- bzw.
Grauwerte, wofür man einen Testbildgenerator benötigt, dessen Amplitude sich kontinuierlich ändert. Es ergibt sich dann als Testbild ein Farb- oder Grauwertkeil.
Bei Anlagen der beschriebenen Art, bei denen die Grauwertdarstellung ausschliesslich zur photographischen Dokumentation verwendet wird, ist es auch denkbar, die Grauwertdarstellung nicht auf einer eigenen Bildröhre --22-- vorzunehmen, sondern dafür die Farbbildröhre --14-- zu verwenden. Die Umschaltung von der Farbdarstellung auf die Darstellung in Grauwerten kann, wie dies schematisch in Fig.
2 dargestellt wurde, durch Schliessen eines Schalters --30-- in einer den Amplituden-Farbumsetzer --12- überbrückenden Leitung --29-- erfolgen. Der Schalter --30-- kann dabei mit einem Auslöser einer Kamera gekoppelt sein, mit deren Hilfe das Schirmbild --14-- photographisch wird, so dass während der Anfertigung einer Aufnahme auf Grauwertdarstellung, in der übrigen Zeit aber auf Farbdarstellung am Bildschirm --14-- geschaltet wird.
Die erfindungsgemässe Vorrichtung und das erfindungsgemässe Verfahren lassen sich auch bei Anlagen, die nur Grauwertdarstellung besitzen, mit Erfolg einsetzen. Auf Fig. 2 bezogen bedeutet dies, dass dann die Einheiten --12, 13, 14-- wegfallen und das Sichtbild jeweils schwarz-weiss am Bildschirm --22- dargestellt wird.
Wie bereits früher erwähnt wurde, können Form und Anordnung des Testbildes am Bildschirm durch Relativänderung der Taktzeiten 25--variiert werden. Man kann sogar über einen bekannten Fenstergenerator ein Bildfenster erzeugen, das über den Bildschirm verstellbar ist und das Testbild enthält.
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