DE10146575A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Senden eines Direktvideostroms von einem Ultraschallabbildungssystem über ein Netz - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum Senden eines Direktvideostroms von einem Ultraschallabbildungssystem über ein Netz

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DE10146575A1
DE10146575A1 DE2001146575 DE10146575A DE10146575A1 DE 10146575 A1 DE10146575 A1 DE 10146575A1 DE 2001146575 DE2001146575 DE 2001146575 DE 10146575 A DE10146575 A DE 10146575A DE 10146575 A1 DE10146575 A1 DE 10146575A1
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Gary E Macleod
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Abstract

Erfindungsgemäß sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Senden eines Direktstroms von Videobildern von einer Ultraschallabtasteinrichtung zu einem Netz (28) offenbart. Die Bilder, die auf dem Monitor (18) der Ultraschallabtasteinrichtung erscheinen, werden von einzelnen Rahmen oder in Rahmengruppen aufgenommen, im MPEG-Format komprimiert und dann über einen digitalen Ausgangsanschluss der Abtasteinrichtung über ein TCP/IP-Netz zu einer Empfangseinrichtung (beispielsweise einem Personalcomputer, der mit dem Netz verbunden ist) gesendet. Der Hostcomputer (20) des Ultraschallabbildungssystems ist mit einer Direktvideostromsoftware programmiert, die die Übertragung von Bildrahmen vom Filmspeicher (16) zu der entfernten Empfangseinrichtung über die Hostcomputerfestplatte und ein Netz erleichtert. Eine auf der Empfangseinrichtung laufende Softwareanwendung erfasst die Stromdaten und verarbeitet sie zur Video- und Ausdioausgabe für einen Monitor (38) am Empfangsende. Die Empfangsstation puffert die ankommenden Daten zum Bewirken einer glatten Ausgabe.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen Abbildungssysteme, die bei der medizinischen Diagnose verwendet werden. Insbesondere betrifft die Erfindung den Transfer digitaler Bilder von einem Ultraschallabbildungssystem über ein Netz zu entfernten Einrichtungen zum Archivieren, Betrachten und/oder Drucken.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Herkömmliche Ultraschallbildgeber erzeugen zweidimensionale Bilder von biologischem Gewebe und eines Blutflusses durch Abtasten eines fokussierten Ultraschallstrahls in einer Abtastebene und Erfassen der Ultraschallwellenenergie für jeden gesendeten Strahl, die entlang einer jeweiligen Abtastzeile in der Abtastebene zurückgegeben wird. Eine einzelne Abtastzeile (oder eine kleine lokalisierte Gruppe von Abtastzeilen) wird durch Senden fokussierter Ultraschallenergie an einem Punkt und dann Empfangen der reflektierten Energie über die Zeit erfasst. Ein B-Modus- Ultraschallbild besteht aus einer Vielzahl von Bildabtastzeilen. Die Helligkeit eines Bildelements auf dem Anzeigebildschirm beruht auf der Intensität des Echos, das von dem abgetasteten biologischen Gewebe zurückgegeben wird. Die Ausgaben der Empfangsstrahlformerkanäle werden kohärent zum Bilden eines jeweiligen Bildelementintensitätswerts für jedes Abtastvolumen in dem abgetasteten Objekt summiert. Diese Bildelementintensitätswerte werden logarithmuskomprimiert, abtastgewandelt und dann als B-Modus-Bild der abgetasteten Anatomie angezeigt.
Wird der Ultraschallmessfühler über einen Bereich des Körpers bewegt, kann eine Folge von Bildrahmen (die beabstandeten Schnitten entsprechen, die den untersuchten Körper schneiden) auf dem Monitor angezeigt werden. Gemäß einem Typ eines Ultraschallabbildungssystems wird eine lange Sequenz der jüngsten Bilder gespeichert und kontinuierlich automatisch in einem Filmspeicher auf FIFO- Basis aktualisiert. Der Filmspeicher ist ein kreisförmiger Bildpuffer, der im Hintergrund läuft, und Bilddaten einfängt, die in Echtzeit für den Benutzer angezeigt werden. Der Filmspeicher dient als Puffer zum Transfer von Bildern zu digitalen Archiviereinrichtungen über den Hostcomputer. Wenn der Benutzer das System einfriert (durch Betätigung einer geeigneten Einrichtung an einer Bedienerschnittstelle), kann der Benutzer zuvor in dem Filmspeicher aufgenommene Bilddaten betrachten. Die im Filmspeicher gespeicherte Bildschleife kann auf dem Anzeigemonitor über eine Trackball-Steuerung betrachtet werden, die in der Bedienerschnittstelle enthalten ist, und eine Sektion der Bildschleife kann für eine Festplattenspeicherung ausgewählt werden. Ein erfasstes oder projiziertes Bild kann intern auf der Systemfestplatte oder auf einer magneto-optischen Platte (MOD) gespeichert werden, die in ein Plattenlaufwerk eingefügt ist.
Zusätzlich zur internen Speicherung von Bildern müssen moderne Abbildungssysteme Bilder zu verschiedenen Typen entfernter Einrichtungen über ein Kommunikationsnetz transferieren können. Zur erfolgreichen Übertragung von Bildern müssen die relevanten Netzwerkmerkmale des Bildgebers mit den Netzwerkmerkmalen der entfernten Zieleinrichtung kompatibel sein. Insbesondere muss der Bildgeber die zu transferierenden Daten in einem Format liefern, das durch die entfernte Zieleinrichtung verarbeitet werden kann. Ein Versuch, dies zu bewirken, ist die Anwendung des DICOM- (Digital Imaging and Communications in Medicine) Standards, der die Übereinstimmungserfordernisse für die relevanten Netzwerkmerkmale bestimmt. Der DICOM-Standard soll bei der Kommunikation medizinischer digitaler Bilder unter Druckern, Arbeitsplatzstationen, Erfassungsmodulen (wie ein Ultraschallabbildungssystem) und Dateiservern verwendet werden. Das Erfassungsmodul ist zur Übertragung von Daten in einem Format programmiert, das mit dem DICOM-Standard übereinstimmt, während die Empfangseinrichtung zum Empfangen von Daten programmiert ist, die in Übereinstimmung mit dem gleichen DICOM-Standard formatiert wurden.
Das DICOM-System ist zur Erleichterung der Kommunikation digitaler Bilder verschiedener Typen entwickelt, beispielsweise von Röntgenbildern, Computertomographiebildern, Magnetresonanzbildern und Ultraschallabbildungsbildern. Alle DICOM-Aktivitäten werden als Warteschlange durch eine Anwendungssoftware gehandhabt, die auf einem in dem Bildgeber enthaltenen Hostcomputer läuft. Gemäß einem Typ eines Ultraschallbildgebers kann der Benutzer ein Bild im Filmspeicher auswählen, das im DICOM- Format über ein LAN zu einer entfernten Einrichtung mit DICOM-Fähigkeit zu senden ist. Der Hostcomputer des Ultraschallabbildungssystems ist mit einer DICOM- Systemsoftware programmiert, die die Übertragung von Bildrahmen aus dem Filmspeicher zu der entfernten DICOM- Einrichtung über die Hostcomputerfestplatte und das LAN erleichtert.
Während DICOM eine Art und Weise zum Übertragen von Einzelrahmen- und Mehrfachrahmenbildern in der Form von DICOM-Objekten durch ein Netz über eine große Entfernung definiert, definiert es keinen Weg zur Übertragung eines Direktvideostroms ("Live-Streaming-Video"). Eine herkömmliche Einrichtung zur Übertragung eines Direktvideostroms von Ultraschallbildern von einer Ultraschallabtasteinrichtung zu einer Betrachtungsstation ist eine Rahmengreifereinrichtung, die mit den Videoausgangsanschlüssen auf der Rückseite der Ultraschalleinrichtung verbunden ist. Diese Rahmengreifereinrichtung schickt diese Informationen zu einem anderen Computer am Empfangsende. Es ist ein Verfahren zur Bereitstellung eines Direktvideostroms erforderlich, ohne dass ein spezieller Computer gekauft werden muss, der den Videostrom bildet, indem er aufeinanderfolgende Rahmen greift.
Alternativ dazu wurde ein Direktvideostrom durch einfache Erweiterung der RGB- oder Kompaktvideoausgängen des Ultraschallabbildungssystems bereitgestellt. Dies wurde durch Verwendung eines speziellen RGB- oder Kompaktvideokabels und Einstecken eines Endes dieses Kabels in den analogen RGB- oder Kompaktausgang an der Ultraschalleinrichtung und des anderen Endes in den analogen RGB- oder Kompakteingang eines Monitors an einer entfernten Betrachtungsstation bewirkt. Dieses Verfahren ist sehr ineffizient, da es lediglich das Problem über kurze Entfernung löst (näherungsweise 100 Fuß oder weniger), und Schwierigkeiten bei der Handhabung von mehr als einer Ultraschallabtasteinrichtung hat. Des Weiteren wäre die einzige Einrichtung zum Erfassen und Aufzeichnen ein Videorekorder (VCR). Dieses wäre keine digitale Lösung.
Die US-A-5 897 498 offenbart ein Ultraschallabbildungssystem, das Bilder zu einer entfernten Einrichtung unter Verwendung eines TCP/IP-Netzes senden kann. Das Ultraschallabbildungssystem enthält einen einfachen Mailtransferprotokoll-(SMTP-)Server, der elektronische Nachrichten mittels TCP-IP über ein lokales Netz oder das Internet über eine Netzwerkverbindung wie einen Ethernetanschluss oder ein Modem sendet. Der SMTP- Server ist mit der Ultraschallsystemsteuereinrichtung verbunden, um mit den Ultraschallsystemspeichermedien, der Benutzerschnittstelle und der Anzeigeeinrichtung zu interagieren. An die elektronischen Nachrichten können zur Übertragung zu einer Empfangsstation auf dem Ultraschallsystem gespeicherte Informationen angefügt werden, wie Ultraschallbilder, Berichte, Ultraschallbildschleifen, Systemvoreinstellungen, usw. Allerdings ist eine derartige elektronische Mitteilungsübermittlung kein Direktvideostrom.
Daher besteht das Bedürfnis nach einem Verfahren und einer Vorrichtung, um einem Ultraschallabbildungssystem die Übertragung eines Direktvideostroms direkt auf ein Weitverkehrsnetz zu einer Empfangseinrichtung zu ermöglichen.
KURZZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung ist in einem Ultraschallabbildungssystem enthalten, das mit einer Direktvideostromfähigkeit programmiert ist. Die Integration eines Videostroms in der Ultraschalleinrichtung wurde in der Vergangenheit aufgrund der Bandbreite und des Prozessors als nicht offensichtlich erachtet, der zum Bewirken einer derartigen Aufgabe ohne Beeinträchtigung des Verhaltens der Ultraschalleinrichtung erforderlich ist. Die hier vorgeschlagene digitale Lösung besteht darin, dass die Bilder, die auf dem Monitor der Ultraschallabtasteinrichtung erscheinen, in einzelnen Rahmen oder in Rahmengruppen eingefangen werden, im MPEG- Format komprimiert werden und dann über einen digitalen Ausgangsanschluss der Abtasteinrichtung über ein TCP/IP- Netz zu einer Empfangseinrichtung (beispielsweise einem Personalcomputer, der mit dem Netz verbunden ist) übertragen werden. Der Hostcomputer des Ultraschallabbildungssystems ist mit einer Direktvideostromsoftware programmiert, die die Übertragung von Bilderrahmen vom Filmspeicher zu der entfernten Empfangseinrichtung über die Hostcomputerfestplatte und ein Netz erleichtert. Eine auf der Empfangseinrichtung laufende Softwareanwendung sammelt die Stromdaten und verarbeitet sie für eine Video- und Audioausgabe zu einem Monitor am Empfangsende. Es ist wichtig, dass die Empfangsstation die ankommenden Daten zum Bewirken einer glatten Ausgabe puffert. Gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung unterstützt die Ultraschallabtasteinrichtung die Übertragung des Video- und Audiostroms über ein TCP/IP- Netz, sodass die Empfangseinrichtung die Video- und Audiodaten nahezu in Echtzeit verarbeiten kann. Der Direktvideostrom kann zu einer beliebigen Empfangseinrichtung gesendet werden, die das TCP/IP- Protokoll in ihrem Netz verwendet.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann das Ultraschallabbildungssystem den Direktvideostrom zu einer Vielzahl von Orten ausstrahlen. Unter Verwendung der TCP/IP-Protokolle kann der Videostrom zu einem Gateway begleitet von einem Header gesendet werden, der eine Vielzahl von IP-Adressen identifiziert.
Die Erfindung erstreckt sich auf eine Zwei-Wege- Kommunikation zwischen der Ultraschalleinrichtung und einer entfernt platzierten Einrichtung zur Betrachtung des Direktvideostroms. Diese Zwei-Wege-Kommunikation beinhaltet die Fähigkeit zum Zeigen auf in den Bildern gefundene Strukturen, zum Schreiben und Zeichnen auf den Bildern und zum Kommunizieren entweder über Sprach- oder Textnachrichten. Die Zwei-Wege-Kommunikation geschieht, während die Verbindung zwischen der Ultraschallabbildungseinrichtung und der Betrachtungsstation offen gehalten wird.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild eines herkömmlichen Ultraschallabbildungssystems vom Typ, der mit einer Direktvideostromausgabefähigkeit gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung programmiert ist.
Fig. 2 zeigt ein Blockschaltbild eines Ultraschallabbildungssystems, das zum Übertragen eines Direktvideostroms zu einer Empfangsbetrachtungsstation über ein Netz gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung programmiert ist.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Fig. 1 zeigt ein herkömmliches Computer- Ultraschallabbildungssystem, das zum Senden eines Direktvideostroms zu entfernten Einrichtungen über ein TCP/IP-Netz programmiert ist. Der Typ des in Fig. 1 gezeigten Abbildungssystems weist einen B-Modus auf, wodurch der Bildgeber zweidimensionale Bilder von Gewebe und/oder eines Blutflusses erzeugt, indem das Echo zurückgegeben wird. Die grundlegende Signalverarbeitungskette ist folgende.
Ein Ultraschallmesswandlerarray 2 wird durch einen Sender in einem Strahlformer 4 zum Senden eines akustischen Signalbündels aktiviert, das an einem Punkt entlang einer Abtastzeile fokussiert ist. Die zurückgegebenen RF-Signale werden durch die Messwandelelemente erfasst und dann dynamisch zur Bildung eines Empfangsstrahls durch einen Empfänger im Strahlformer 4 fokussiert. Die Empfangsstrahlformerausgangsdaten (I/Q oder RF) für jede Abtastzeile werden durch eine B-Modusverarbeitungskette 6 geführt, die vorzugsweise eine Demodulation, Filterung, Hüllkurvenerfassung, logarithmische Kompression und Kantensteigerung enthält.
In Abhängigkeit von der Abtastgeometrie können bis zu wenigen hundert Empfangsvektoren zur Bildung eines einzelnen akustischen Bildrahmens verwendet werden. Zur Glättung des zeitlichen Übergangs von einem akustischen Rahmen zum Nächsten kann eine akustische Rahmenmittlung 8 vor der Abtastumwandlung durchgeführt werden. Im Allgemeinen werden die logarithmisch komprimierten Anzeigedaten durch den Abtastwandler 10 in ein X-Y-Format zur Videoanzeige umgewandelt. Bei einigen Systemen kann die Rahmenmittlung bei den X-Y-Daten (wie es durch den gestrichelten Block 12 dargestellt ist), anstelle der akustischen Rahmen vor der Abtastumwandlung durchgeführt werden, und manchmal können Verdopplungsvideorahmen zwischen akustischen Rahmen zum Erreichen einer gegebenen Videoanzeigebildwechselfrequenz eingefügt werden. Die abtastgewandelten Rahmen werden einem Videoprozessor 14 zugeführt, der die Videodaten unter Verwendung einer Grauskalen-Abbildung abbildet. Die grauskalierten Bildrahmen werden dann zu einem Videomonitor 18 zur Anzeige gesendet.
Die Systemsteuerung ist in einem Hostcomputer 20 zentral angeordnet, und akzeptiert Bedienereingaben über eine Bedienerschnittstelle 22 und steuert wiederum die verschiedenen Subsysteme. (In Fig. 1 sind lediglich die Bilddatentransferwege gezeigt.) Die Bedienerschnittstelle umfasst eine Tastatur, einen Trackball, eine Vielzahl von Drucktasten und andere Eingabeeinrichtungen, wie Schiebe- und Drehknöpfe.
Während der Abbildung wird eine lange Sequenz der jüngsten Bilder automatisch in einem Filmspeicher 16 gespeichert und kontinuierlich aktualisiert. Einige Systeme sind zur Sicherung der akustischen R-θ-Bilder entwickelt (dieser Datenweg ist durch die gestrichelte Linie in Fig. 1 dargestellt), während andere Systeme die X-Y-Videobilder speichern. Die im Filmspeicher 16 gespeicherte Bildschleife kann über eine Trackballsteuerung betrachtet werden, und eine Sektion der Bildschleife kann für eine Festplattenspeicherung ausgewählt werden.
Fig. 2 zeigt allgemein ein vereinfachtes System mit einem Ultraschallabbildungssystem, das zur Ausgabe eines Direktstroms von Videobildern in komprimiertem Format über eine Sende-TCP/IP-Netzverbindung 24 programmiert ist, einer Betrachtungsstation, die zum Empfangen eines Direktstroms von Videobildern über eine Empfangs-TCP/IP-Netzverbindung 26 programmiert ist, und einem Netz 28 zur Verbindung der Sende-TCP/IP-Netzverbindung 24 mit der Empfangs-TCP/IP- Netzverbindung 26. Das Netz 28 umfasst ein lokales Netz, ein Weitverkehrsnetz, ein Firmenintranet, das Internet oder ein beliebiges anderes Netzwerksystem, einschließlich eines Systems von Netzen, die über Gateways verbunden sind. Das teilweise in Fig. 2 gezeigte Ultraschallabbildungssystem ist vom in Fig. 1 vollständiger dargestellten Typ, wobei ähnliche Funktionselemente mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind.
Gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der Hostcomputer 20 des Ultraschallabbildungssystems mit der Fähigkeit zur Extraktion von Rahmen (oder Gruppen von Rahmen) digitaler Videodaten aus dem Filmspeicher 16 und Komprimieren der Videorahmen im MPEG-Format programmiert. Vorzugsweise werden die komprimierten Videorahmen auf dem Hostcomputerfestplattenlaufwerk gespeichert. Von dort werden die komprimierten Videorahmen zu der Sende-TCP/IP- Netzverbindung 24 gesendet.
Der hier verwendete Ausdruck "MPEG" bezieht sich auf die Familie der digitalen Videokompressionsstandards und Dateiformate, die durch die Moving Picture Experts Group entwickelt wurden, die eine Arbeitsgruppe der ISO ist. MPEG erzeugt im Allgemeinen Videodaten mit besserer Qualität als konkurrierende Formate. MPEG-Dateien können mittels spezieller Hardware oder Software dekodiert werden. MPEG erreicht eine hohe Kompressionsrate durch Speicherung lediglich der Änderungen von einem Rahmen zum Nächsten, anstelle jedes vollständigen Rahmens. Die Videoinformationen werden dann unter Verwendung eines so genannten diskreten Kosinustransformationsverfahrens (DCT) kodiert. DCT ist ein Verfahren zur Darstellung von Signalverlaufsdaten als gewichtete Summen von Kosinusverläufen. DCT wird üblicherweise für die Datenkompression verwendet. Das MPEG- Datenkompressionsverfahren nähert einige der DCT- Koeffizienten zur Verringerung der Datenmenge, woraus sich eine verlustbehaftete Kompression ergibt, da einige Daten beseitigt sind. Allerdings ist der Datenverlust im Allgemeinen für das menschliche Auge nicht wahrnehmbar.
Es gibt zwei Haupt-MPEG-Standards: MPEG-1 und MPEG-2. Die gängigsten Implementationen des MPEG-1-Standards liefern eine Videoauflösung von 352 × 240 bei 30 Rahmen pro Sekunde (fps, "Frames per second"). Dies erzeugt eine Videoqualität etwas unter der Qualität herkömmlicher VCR-Videos. MPEG-2 ist ein neuerer Standard, der Auflösungen von 720 × 480 und 1280 × 720 bei 60 fps bietet bei voller CD-Audioqualität. Das MPEG-2-Datenkompressionsverfahren kann ein Zweistundenvideo in wenige Gigabytes komprimieren. Während die Dekompression eines MPEG-2-Datenstroms eine lediglich gemäßigte Rechenleistung erfordert, erfordert die Videokodierung im MPEG-2-Format erheblich mehr Verarbeitungsleistung.
Der Hostcomputer 20 ist zur Ausgabe eines Direktvideostroms in komprimiertem Format im Ansprechen auf die Betätigung einer (nicht gezeigter) Direktvideostromtaste auf der Bedienerschnittstelle 22 programmiert. Nach der Betätigung der Direktvideostromtaste gibt der Systembediener die IP- Adresse der entfernten Betrachtungsstation über die Bedienerschnittstelle 22 im Ansprechen auf eine Aufforderung vom Hostcomputer ein. Der Hostcomputer 20 sendet dann diese IP-Adresse zu der Sende-TCP/IP- Netzverbindung 24 begleitet von einer Anforderung, dass eine Verbindung zu dieser IP-Adresse zu öffnen ist. Wurde die Verbindung errichtet, wird eine Bestätigung, dass die Verbindung offen ist, von der Sende-TCP/IP-Netzverbindung 24 zum Hostcomputer 20 gesendet. Der Hostcomputer beginnt dann mit dem Senden der Rahmen komprimierter Videodaten zu der Sende-TCP/IP-Netzverbindung 24.
Die Sende-TCP/IP-Netzverbindung 24 umfasst einen Ausgangsanschluss (beispielsweise einen Ethernet-Anschluss) und ein TCP/IP-Softwaremodul zum Senden der komprimierten Videodaten aus dem Ausgangsanschluss entsprechend der Netzprotokollsoftware, die TCP/IP-Internetprotokoll Suite genannt wird. TCP/IP ist nach dem Internetprotokoll (IP) und dem Übertragungssteuerprotokoll (TCP) benannt. Die IP- Software steuert das Routen der Daten und TCP steuert den Transfer der Daten. Das TCP/IP-Softwaremodul verkappt die Videodaten in Segmente, die TCP-Pakete genannt werden, mit Headerinformationen, die zum Verfolgen, Überprüfen und Ordnen der Datensegmente in der richtigen Sequenz verwendet werden. Da ein Block von Daten über das Internet in diskreten Paketen übertragen wird, von denen einzelne durch Gateways unterschiedlich geroutet werden können, ist es möglich, dass Pakete an ihrem Ziel nicht in der richtigen Reihenfolge oder mit Fehlern ankommen. An der Empfangs- TCP/IP-Netzverbindung 26 werden die Pakete auf Fehler entsprechend den TCP-Paketheaderinformationen überprüft, fehlerfreie Segmente werden bestätigt, und die Pakete werden zum Neuzusammenfügen des ursprünglichen Blocks der Videodaten in die Reihenfolge gebracht. Die Sende-TCP/IP- Netzverbindung 24 verfolgt Segmentbestätigungen, und wird ein Segment nicht rechtzeitig bestätigt, sendet die Sende- TCP/IP-Netzverbindung 24 das Paket erneut. Geht ein Segment bei der anfänglichen Übertragung verloren oder wird außerhalb der Reihenfolge empfangen, veranlasst die TCP- Software das Halten der empfangenen Segmente, bis über alle Segmente an der Empfangs-TCP/IP-Netzverbindung 26 Rechenschaft abgelegt wurde, zu welchem Zeitpunkt sie in ihrer richtigen und vollständigen Sequenz zur Neuzusammensetzung des ursprünglichen Datenblocks geordnet sein können.
An der Sende-TCP/IP-Netzverbindung 24 werden TCP-Pakete durch die IP-Software verarbeitet, die die Segmente in die Form von IP-Paketen bringt. Jedes Paket enthält einen IP- Header, der Adressierungsinformationen liefert, die durch Gateways zum Routen des Pakets zu seinem richtigen Ziel verwendet werden. Der IP-Header enthält die Ursprungs- und Zielinternetadressen, um Gateways das richtige Routen der Daten zu ermöglichen, und dem Empfänger die Bestätigung des Empfangs des Pakets zu ermöglichen. Die IP-Software versucht alle Pakete zuzustellen, versichert aber nicht ihre Zustellung. Die Zustellung wird durch die TCP-Software über eine Bestätigung und Neuübertragung wie vorstehend beschrieben sichergestellt.
Die TCP/IP-Software muss für das bestimmte Ultraschallsystem und seine Umgebung konfiguriert werden. Typische Konfigurationsinformationen für TCP/IP enthalten den Typ des lokalen Netzes, wenn das Ultraschallsystem lokal mit anderen Ultraschalleinrichtungen vernetzt ist, die Adressen anderer Systeme im lokalen Netz, die Gatewayadresse, wenn das System eine Routingfunktion durchführt, den Benutzernamen der Ultraschalleinrichtung und das Zugangspasswort, die Adresse der Server im Ultraschallsystem und die Internetadresse (IP-Adresse) für das Ultraschallsystem.
Lediglich zum Zweck der Darstellung umfasst die Empfangsbetrachtungsstation gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel (wie in Fig. 2 gezeigt) eine Empfangs- TCP/IP-Netzverbindung 26, einen Hostcomputer 30, einen Videospeicher 32, eine Bedienerschnittstelle 34, einen Videoprozessor 36 und einen Anzeigemonitor 38. Die Empfangs-TCP/IP-Netzverbindung 26 umfasst einen Ausgangsanschluss (beispielsweise einen Ethernetanschluss) und ein TCP/IP-Softwaremodul zum Empfangen komprimierter Videodaten gemäß dem TCP/IP-Protokoll. Der empfangene Strom komprimierter Videodaten wird von der Empfangs-TCP/IP- Netzverbindung 26 durch den Hostcomputer 30 abgerufen und auf seinem Festplattenlaufwerk gespeichert. Der Hostcomputer 30 ist mit Software zum Dekomprimieren der komprimierten Videodaten programmiert. Der Hostcomputer 30 dekomprimiert die Videodaten und gibt die dekomprimierten Videodaten zum Videospeicher 32 aus, der als Puffer dient. Ein Direktstrom von Videobildern wird dann aus den gespeicherten Videodaten durch den Videoprozessor 36 rekonstruiert und zu dem Anzeigemonitor 38 zur Anzeige gesendet. Ein Arzt an der entfernten Betrachtungsstation kann die Direktvideostromausgabe durch das Ultraschallabbildungssystem betrachten.
Der hier verwendete Ausdruck "Strom" bzw. "Streaming" bezieht sich auf ein Verfahren zur Übertragung von Daten, sodass sie als Dauer- und kontinuierlicher Strom verarbeitet werden können. Damit das Streaming arbeitet, muss der Hostcomputer 30 an der Empfangsseite die Videodaten erfassen können, sie dekomprimieren und als Dauerstrom zum Videospeicher 32 zur Verarbeitung durch den Videoprozessor 36 senden können. Der Videospeicher 32 dient als Puffer, der eine übermäßige Menge von Videodaten speichert, wenn die Empfangsstation die Videodaten mit einer höheren Frequenz als erforderlich empfängt.
Gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung sendet der Hostcomputer 20 des Ultraschallabbildungssystems eine Nachricht zu der Sende-TCP/IP-Netzverbindung 24, instruiert sie zur Öffnung einer Verbindung mit einer Zieleinrichtung, die durch den Hostcomputer identifiziert wird. Ist die Sende-TCP/IP-Netzverbindung 24 mit der Empfangs-TCP/IP-Netzverbindung 26 der Betrachtungsstation über das Netz 28 verbunden, bleibt die Verbindung offen, während der Hostcomputer 20 Rahmen komprimierter Videodaten durch die Verbindung führt. Jeder Rahmen ist ein Stehbild. Die Rahmen werden durch den Hostcomputer 30 dekomprimiert und in Folge auf dem Anzeigemonitor 38 durch den Videoprozessor 36 angezeigt. Die Anzeige der Rahmen in schneller Folge erzeugt die Illusion einer Bewegung. Je mehr Rahmen pro Sekunde desto glatter erscheint die Bewegung. In Abhängigkeit vom verwendeten MPEG- Datenkompressionsverfahren beträgt die Bildwechselfrequenz gemäß den bevorzugten Ausführungsbeispielen entweder 30 oder 60 fps. Im Allgemeinen ist die minimale, zur Vermeidung einer ruckartigen Bewegung erforderliche fps ungefähr 30.
Obwohl die Erfindung bezüglich bevorzugter Ausführungsbeispiele beschrieben wurde ist für den Fachmann ersichtlich, dass verschiedene Veränderungen vorgenommen und Äquivalente für Elemente eingesetzt werden können, ohne vom Schutzbereich der Erfindung abzuweichen. Außerdem können viele Modifikationen zur Anpassung einer bestimmten Situation an die Lehren der Erfindung ohne Abweichung vom grundlegenden Schutzbereich gemacht werden. Beispielsweise können die Direktvideostromdaten über ein Modem anstelle eines Ethernetanschlusses übertragen werden. Daher soll die Erfindung nicht auf das bestimmte bevorzugte Ausführungsbeispiel beschränkt sein, sondern soll alle Ausführungsbeispiele umfassen, die in den Schutzbereich der beigefügten Patentansprüche fallen.
Erfindungsgemäß sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Senden eines Direktstroms von Videobildern von einer Ultraschallabtasteinrichtung zu einem Netz (28) offenbart. Die Bilder, die auf dem Monitor (18) der Ultraschallabtasteinrichtung erscheinen, werden in einzelnen Rahmen oder in Rahmengruppen aufgenommen, im MPEG-Format komprimiert und dann über einen digitalen Ausgangsanschluss der Abtasteinrichtung über ein TCP/IP- Netz zu einer Empfangseinrichtung (beispielsweise einem Personalcomputer, der mit dem Netz verbunden ist) gesendet. Der Hostcomputer (20) des Ultraschallabbildungssystems ist mit einer Direktvideostromsoftware programmiert, die die Übertragung von Bildrahmen vom Filmspeicher (16) zu der entfernten Empfangseinrichtung über die Hostcomputerfestplatte und ein Netz erleichtert. Eine auf der Empfangseinrichtung laufende Softwareanwendung erfasst die Stromdaten und verarbeitet sie zur Video- und Audioausgabe für einen Monitor (38) am Empfangsende. Die Empfangsstation puffert die ankommenden Daten zum Bewirken einer glatten Ausgabe.

Claims (18)

1. System mit
einem Anschluss zur Kommunikation mit einem Netz,
einem Modul (24) zum Formatieren von dem Anschluss abgehender Daten gemäß TCP/IP-Protokollen,
einem Abtastsubsystem (2, 4) zum Senden und Empfangen von Wellenenergie,
einem Signalverarbeitungssubsystem (6, 8, 10) zur Erzeugung von Rahmen von Bilddaten beruhend auf durch das Abtastsubsystem erfassten Daten,
einem Speicher (16) zur Speicherung der erzeugten Bilddatenrahmen,
einer Benutzereingabeeinrichtung (22) zur Auswahl eines Direktvideostrommodus und
einem Computer (20), der zur Durchführung der folgenden Schritte als Antwort auf die Auswahl des Direktvideostrommodus programmiert ist:
Abrufen eines Stroms von Bilddatenrahmen aus dem Speicher,
Komprimieren der Bilddaten in jedem Rahmen und
Senden des Stroms der Rahmen komprimierter Bilddaten zu dem Anschluss.
2. System nach Anspruch 1, wobei das Abtastsubsystem einen Ultraschallmesswandlerfühler (2) umfasst.
3. System nach Anspruch 2, wobei der Speicher einen Filmspeicher (16) umfasst.
4. System nach Anspruch 1, wobei der Computer ein verlustbehaftetes Datenkompressionsverfahren im Kompressionsschritt verwendet.
5. System nach Anspruch 1, wobei der Netzanschluss einen Ethernetanschluss umfasst.
6. System mit
einem Anschluss zur Kommunikation mit einem Netz,
einem Modul (24) zum Formatieren von dem Anschluss abgehender Daten gemäß TCP/IP-Protokollen,
einem Abtastsubsystem (2, 4) zum Übertragen und Empfangen von Wellenenergie,
einem Signalverarbeitungssubsystem (6, 8, 10) zur Erzeugung von Rahmen von Bilddaten beruhend auf durch das Abtastsubsystem erfassten Daten,
einem Speicher (16) zur Speicherung der erzeugten Bilddatenrahmen,
einer Einrichtung (20) zum Abrufen eines Stroms von Bilddatenrahmen aus dem Speicher,
einer Einrichtung (20) zum Komprimieren der Bilddaten in jedem Rahmen und
einer Einrichtung (24) zum Senden des Stroms der Rahmen komprimierter Bilddaten zu dem Anschluss.
7. System nach Anspruch 6, wobei das Abtastsubsystem einen Ultraschallmesswandlerfühler (2) umfasst.
8. System nach Anspruch 6, wobei die Kompressionseinrichtung ein verlustbehaftetes Datenkompressionsverfahren anwendet.
9. Ultraschallabbildungssystem mit
einem Anschluss zur Kommunikation mit einem Netz,
einer Einrichtung (24) zum Formatieren von dem Anschluss abgehender Daten entsprechend TCP/IP-Protokollen,
einem Bilderfassungssubsystem (2, 4, 6, 8, 10) zur Erfassung von Rahmen von Bilddaten,
einem Speicher (16) zur Speicherung der erfassten Bilddatenrahmen,
einer Benutzereingabeeinrichtung (22) zur Auswahl eines Direktvideostrommodus und
einer Einrichtung (20, 24) zum Übertragen eines Stroms von Rahmen von Bilddaten aus dem Anschluss im Ansprechen auf die Auswahl des Direktvideostrommodus, wobei die Rahmen des Stroms aus den erfassten Bilddatenrahmen erhalten werden.
10. Ultraschallabbildungssystem nach Anspruch 9, ferner mit einer Einrichtung zur Kompression der Bilddaten in jedem erfassten Rahmen zur Bildung des Stroms der Bilddatenrahmen.
11. System mit einem Netz, einer mit dem Netz verbundenen Abtasteinrichtung und einer mit dem Netz verbundenen Betrachtungseinrichtung, wobei die Abtasteinrichtung umfasst:
ein Abtastsubsystem (2, 4) zum Übertragen und Empfangen von Wellenenergie,
ein Signalverarbeitungssubsystem (6, 8, 10) zur Erzeugung von Rahmen von Bilddaten beruhend auf durch das Abtastsubsystem erfassten Daten,
einen Speicher (16) zur Speicherung der erzeugten Bilddatenrahmen,
eine Sende-TCP/IP-Verbindung (24) mit dem Netz und
einen ersten Computer (20), der zur Durchführung der folgenden Schritte programmiert ist:
Abrufen eines Stroms von Bilddatenrahmen aus dem Speicher,
Komprimieren der Bilddaten in jedem Rahmen und
Senden des Stroms der Rahmen komprimierter Bilddaten zu der Sende-TCP/IP-Verbindung, und
wobei die Betrachtungseinrichtung umfasst:
eine Empfangs-TCP/IP-Verbindung (26) mit dem Netz,
einen Pufferspeicher (32) zur Speicherung eines Stroms von Bilddatenrahmen,
eine Anzeigeeinrichtung (38) zur Anzeige eines Stroms von Bilddatenrahmen,
einen Videoprozessor (36) zur Steuerung der Anzeigeeinrichtung zur Anzeige eines Stroms von Bilddatenrahmen, die aus dem Pufferspeicher abgerufen werden, und
einen zweiten Computer (34), der zur Durchführung der folgenden Schritte programmiert ist:
Abrufen des Stroms von Rahmen komprimierter Bilddaten von der Empfangs-TCP/IP-Verbindung,
Dekomprimieren der Rahmen komprimierter Bilddaten und
Speichern des Stroms von Rahmen dekomprimierter Bilddaten in dem Pufferspeicher.
12. System nach Anspruch 11, wobei das Abtastsubsystem einen Ultraschallmesswandlerfühler (2) umfasst.
13. System nach Anspruch 12, wobei der Speicher der Abtasteinrichtung einen Filmspeicher umfasst.
14. System nach Anspruch 11, wobei der erste Computer ein verlustbehaftetes Datenkompressionsverfahren im Kompressionsschritt verwendet.
15. Verfahren zum Senden eines Direktstroms von Ultraschallbildern zu einem Netz, mit den Schritten:
Erfassen eines Stroms von Rahmen von Ultraschallbilddaten,
Komprimieren der Ultraschallbilddaten jedes Rahmens,
Formatieren des Stroms der Rahmen komprimierter Ultraschallbilddaten gemäß TCP/IP-Protokollen und
Ausgeben des Stroms der Rahmen komprimierter Ultraschallbilddaten im TCP/IP-Format.
16. Verfahren nach Anspruch 15, wobei der Kompressionsschritt ein verlustbehaftetes Datenkompressionsverfahren anwendet.
17. Verfahren zum Senden eines Direktstroms von Bildern zu einem Netz, mit den Schritten
Abtasten eines Körpers mit eindringender Wellenenergie,
Erfassen der Wellenenergie, die vom Körper zurückgegeben wird, um Signale zu erzeugen,
Verarbeiten der Signale zur Ausbildung von Rahmen von Bilddaten,
Speichern der Bilddatenrahmen,
Abrufen eines Stroms von Rahmen von Bilddaten von der Speicherung,
Komprimieren der Bilddaten des Stroms der Rahmen,
Formatieren des Stroms der Rahmen komprimierter Bilddaten gemäß TCP/IP-Protokollen und
Ausgeben des Stroms der Rahmen komprimierter Bilddaten im TCP/IP-Format.
18. Verfahren nach Anspruch 17, wobei die Wellenenergie Ultraschallwellenenergie ist.
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