DE102005025835A1

DE102005025835A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Nebeneinanderdarstellung von Inversmodus-Ultraschallbildern und Histogrammen

Info

Publication number: DE102005025835A1
Application number: DE102005025835A
Authority: DE
Inventors: Harald Deischinger; Helmut Brandl
Original assignee: GE Medical Systems Global Technology Co LLC
Current assignee: GE Medical Systems Global Technology Co LLC
Priority date: 2004-06-02
Filing date: 2005-06-02
Publication date: 2005-12-22
Also published as: US20050273009A1; JP2005342516A; JP4768321B2

Abstract

Es ist ein Ultraschallsystem (200) zur Analyse eines interessierenden Bereiches geschaffen. Das Ultraschallsystem (200) enthält eine Sonde (202) zur Akquisition einer Ultraschallinformation, die dem interessierenden Bereich zugeordnet ist, und einen Speicher (222) zur Speicherung eines volumetrischen Datensatzes (224), der wenigstens einer Untermenge der Ultraschallinformation für wenigstens einen Teil des interessierenden Bereiches entspricht. Das System enthält ferner wenigstens einen Prozessor (210) zur Erzeugung einer Histogramminformation (226), basierend auf dem volumetrischen Datensatz (224) und zur Erzeugung eines Ultraschallbildes (286), basierend auf dem volumetrischen Datensatz (224). Der Prozessor (210) formatiert die Histogramminformation (226) und das Ultraschallbild (286), damit diese nebeneinander dargestellt werden. Das System (200) enthält ferner ein Display, das dazu dienst, die Histogramminformation (226) und das Ultraschallbild (286) gleichzeitig nebeneinander anzuzeigen.

Description

HINTERGRUND ZU DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein ein Ultraschallverfahren und eine Ultraschallvorrichtung zur Analyse eines interessierenden Bereichs und insbesondere ein Verfahren sowie eine Vorrichtung, die dazu dienen, invertierte Ultraschallbilder und Histogrammdaten nebeneinander anzuzeigen.

Es gibt seit langem Ultraschallsysteme zur Analyse unterschiedlicher interessierender Bereiche, beispielsweise in medizinischen Anwendungen wie auch auf nicht medizinischen Gebieten. Herkömmliche Ultraschallsysteme zeigen die Ultraschallinformation in unterschiedlichen Formaten und Konfigurationen an. Beispielsweise können bestehende Ultraschallsysteme basierend auf einem Bestand akquirierter Daten eine Reihe von zweidimensionalen Bildern oder Schnitten anzeigen, wobei die Position jedes Schnittbildes durch den Benutzer bestimmt wird. Gemeinsam mit dem Satz zweidimensionaler Schnitte oder Bilder kann ein Renderbild (z.B. eine dreidimensionale Darstellung) gesondert oder gleichzeitig mit einem oder mehreren der zweidimensionalen Bilder oder Schnitte dargestellt werden. Herkömmliche Systeme stellen für den Benutzer unterschiedliche Funktionalitäten bereit, um die Bilder zu verdrehen und die Parameter, die zur Erzeugung der Bilder verwendet werden, einzustellen.

Die angezeigten Bilder stellen die Ultraschalldaten auf unterschiedliche Weise dar, beispielsweise in Form von Grauwerten, die die Intensität von Echosignalen kennzeichnen, die von jedem Scannen des interessierenden Bereichs empfangen werden, wie auch in Form einer farbigen Information, in Form invertierter Grauwerte und dergleichen.

Herkömmliche Systeme bieten ferner Modi an, in denen dem Benutzer eine nicht bildbasierte Information, beispielsweise statistische Messungen bestimmter physiologischer Parameter, Graphen, Balkendiagramme und dergleichen, dargeboten werden.

Jedoch sind herkömmliche Systeme nicht in der Lage, Bilder und bestimmte Arten von Nichtbildinformationen in einer leicht einsehbaren und anpassbaren Weise zu kombinieren.

KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Es ist ein Ultraschallsystem zur Analyse eines interessierenden Bereiches geschaffen. Das Ultraschallsystem enthält eine Sonde zur Akquisition einer Ultraschallinformation, die dem interessierenden Bereich zugeordnet ist, sowie einen Speicher zur Abspeicherung eines volumetrischen Datensatzes, der wenigstens einer Untermenge der Ultraschallinformation für wenigstens einen Teil des interessierenden Bereiches entspricht. Das System enthält ferner wenigstens einen Prozessor zur Erzeugung einer Histogramminformation basierend auf dem volumetrischen Datensatz und zur Erzeugung eines Ultraschallbildes basierend auf dem volumetrischen Datensatz. Der Prozessor formatiert die His togramminformation und das Ultraschallbild, die nebeneinander angezeigt werden sollen. Das System enthält ferner ein Display, das dazu dient, die Histogramminformation und das Ultraschallbild gleichzeitig nebeneinander anzuzeigen.

Optional kann das Ultraschallbild eine Bildersammlung aufweisen, die wenigstens entweder ein Volumen-Renderbild und/oder einen Satz orthogonaler Bildschnitte enthält, von denen einer oder mehrere gemeinsam mit der Histogramminformation mit dargestellt wird bzw. werden. Optional können die Ultraschallbilder und/oder kann die Histogramminformation basierend auf Umkehrwerten der Grauskalawerte erzeugt werden, die in den Voxeln (Volumenelemente) gespeichert sind, die den volumetrischen Datensatz definieren. Optional kann das Display die Ultraschallschallbilder und die Histogramminformation in einem ersten und einem gesonderten zweiten Fenster darstellen, die einander wenigstens teilweise überlappen, wobei die Positionen jedes Fensters durch den Benutzer mit den Anklick- und Zieh-Funktionen einer Maus einstellbar sind.

Das System kann ferner einen Umkehr-Map-Speicher aufweisen, in der eine Umkehrfunktion abgespeichert ist. Der Prozessor kann dann basierend auf der Umkehrfunktion und dem volumetrischen Datensatz inverse oder Umkehrdatenwerte berechnen. Wenigstens entweder die Histogramminformation und/oder das Ultraschallbild kann/können die invertierten Datenwerte repräsentieren.

Optional kann das System eine Benutzerschnittstelle enthalten, die dazu konfiguriert ist, einen Schwellenwertparameter entgegenzunehmen. Der Prozessor kann die Histogramminformation und die Ultraschallbilder in Echtzeit ba sierend auf der vom Benutzer vorgenommenen Einstellung des Schwellenwertparameters aktualisieren.

Entsprechend wenigstens einer modifizierten Ausführungsform ist ein Verfahren zur Analyse eines interessierenden Bereiches geschaffen. Das Verfahren umfasst eine Akquirierung einer Ultraschallinformation, die dem interessierenden Bereich zugeordnet ist, und eine Abspeicherung eines volumetrischen Datensatzes, der wenigstens einer Untermenge der Ultraschallinformation für wenigstens einen Teil des interessierenden Bereiches entspricht. Das Verfahren weist ferner eine Erzeugung einer Histogramminformation basierend auf dem volumetrischen Datensatz sowie eine Erzeugung eines Ultraschallbildes basierend auf dem volumetrischen Datensatz auf. Das Verfahren enthält ferner eine Formatierung der Histogramminformation und des Ultraschallbildes, damit diese nebeneinander dargestellt werden können, und eine anschließende gleichzeitige Nebeneinanderdarstellung der Histogramminformation und des Ultraschallbildes.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

1 veranschaulicht ein Blockschaltbild eines Ultraschallsystems, das entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgebildet ist.

2 veranschaulicht ein Blockschaltbild eines Ultraschallsystems, das entsprechend einer modifizierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgebildet ist.

3 veranschaulicht ein Blockschaltbild eines Ul traschallsystems, das entsprechend einer modifizierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgebildet ist.

4 veranschaulicht ein Blockschaltbild eines Ultraschallsystems, das entsprechend einer modifizierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgebildet ist.

5 veranschaulicht ein Verfahren unter Angabe der Schritte, die entsprechend wenigstens einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgeführt werden.

6 veranschaulicht eine Momentaufnahme eines Bildschirms, in der Ultraschallbilder und Histogramminformationen entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gleichzeitig nebeneinander dargestellt sind.

7 veranschaulicht eine Umkehrabbildung oder Umkehrtransformation, die entsprechend bestimmten Ausführungsformen der Erfindung verwendet wird.

8 veranschaulicht eine Oberflächen-Randering-Map (Abbildung zur Oberflächendarstellung), die mit bestimmten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung eingesetzt wird.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
1 veranschaulicht ein gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgebildetes Ultraschallsystem 70. Das System 70 enthält eine Sonde 10, die mit einem Sender 12 und einem Empfänger 14 verbunden ist. Die Sonde 10 übermittelt Ultraschallimpulse und empfängt Echos von Strukturen innerhalb eines gescannten Ultraschallvolumens oder -raums 16. Ein Speicher 20 speichert von dem Empfänger 14 herrührende Ultraschalldaten, die von dem gescannten Ultraschallvolumen 16 abgeleitet sind. Das Volumen 16 kann mittels unterschiedlicher Techniken (z.B. durch 3D-Scannen, Echtzeit-3D-Scannen, 2D-Scannen mit Wandlern, die Positionierungssensoren aufweisen, durch Freihand-Scannen unter Verwendung einer Voxelkorrelationstechnik, 1,25D-, 1,5D-, 1,75D-, 2D- oder Matrix-Array-Wandler und dergleichen, erhalten werden.
Die Sonde 10 wird beispielsweise längs eines linearen oder gekrümmten Weges oder, wenn ein 2D-Array verwendet wird, elektronisch gesteuert bewegt, während ein interessierender Bereich (ROI, Region of Interest) gescannt (abgetastet) wird. An jeder Stelle des linearen oder gekrümmten Weges erhält der Wandler 10 Abtastebenen 18. Die Abtastebenen 18 werden in dem Speicher 20 abgespeichert und anschließend einem Volumen-Abtastwandler 42 übergeben. In einigen Ausführungsformen kann die Sonde 10 anstatt der Abtastebenen 18 Linien erhalten, und der Speicher 20 kann einzelne oder Untermengen der Linien, die durch die Sonde 10 gewonnen werden, anstelle der Abtastebenen 18 speichern. Der Volumen-Abtastwandler 20 kann statt der Abtastebenen 18 von dem Wandler 10 erhaltene Linien aufbewahren. Der Volumen-Abtastwandler 42 gewinnt Datenslices (Datenschnitte) aus dem US-(Ultraschall-)Datenspeicher 20. Die Datenslices werden in einem Slicespeicher 44 abgespeichert und sind von einem Volumen-Randering-Prozessor 46 zugänglich. Der Volumen-Randering-Prozessor 46 führt an den Datenslices ein Volumen-Randering (eine volumenrekonstruierte Darstellung) durch. Die Ausgabe des Volumen-Randering-Prozessors 46 wird einem Prozessor 50 und einem Display 67 übergeben.
2 veranschaulicht ein Blockschaltbild eines Ultraschallsystems 100, das entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgebildet ist. Das Ultraschallsystem 100 enthält einen Sender 102, der Wandler 104 in einer Sonde 106 ansteuert, um gepulste Ultraschallsignale in einen Körper auszusenden. Es können unterschiedliche Geometrien verwendet werden. Die Ultraschallsignale werden von Strukturen in dem Körper, wie Blutzellen oder Muskelgewebe, zurückgestreut, um Echos zu erzeugen, die zu den Wandlern 104 zurückkehren. Die Echos werden durch einen Empfänger 108 empfangen. Die empfangenen Echos werden durch einen Strahlbündelformer 110 hindurchgeführt, der eine Strahlbündelformung durchführt und ein HF-Signal abgibt. Das HF-Signal durchläuft anschließend einen HF-Prozessor 112. Alternativ kann der HF-Prozessor 112 einen (nicht veranschaulichten) komplexen Demodulator enthalten, der das HF-Signal demoduliert, um IQ-Datenpaare zu bilden, die die Echosignale kennzeichnen. Die HF- oder IQ-Signaldaten können anschließend unmittelbar zu einem HF-/IQ-Puffer 114 zur Zwischenspeicherung geleitet werden. Eine Benutzereingabevorrichtung 120 kann dazu verwendet werden, um Patientendaten, Abtastparameter, eine Änderung des Abtastmodus und dergleichen einzugeben.
Das Ultraschallsystem 100 enthält ferner einen Signalprozessor 116, um die akquirierte Ultraschallinformation (d.h. die HF-Signaldaten oder IQ-Datenpaare) zu verarbeiten und Frames der Ultraschallinformation für die Anzeige an einem Displaysystem 118 vorzubereiten. Der Signalprozessor 116 ist dazu eingerichtet, eine oder mehrere Verarbeitungsoperationen entsprechend mehreren wählbaren Ultraschallmodalitäten an der akquirierten Ultraschallinformation durchzuführen. Die akquirierte Ultraschallinformation kann während einer Scannsitzung in Echtzeit verarbeitet werden, wenn die Echosignale empfangen werden. Zusätzlich oder alternativ kann die Ultraschallinformation während einer Scannsitzung vorübergehend in dem HF-/IQ-Puffer 114 abgespeichert und langsamer als in Echtzeit in einem Live- oder Offline-Betrieb verarbeitet werden.
Das Ultraschallsystem 100 kann die Ultraschallinformation mit einer Framerate, die 50 Frames pro Sekunde – die ungefähre Wahrnehmungsrate des menschlichen Auges – übersteigt, kontinuierlich akquirieren. Die akquirierte Ultraschallinformation wird auf dem Displaysystem 118 mit einer kleineren Bildwiederholfrequenz dargestellt. Ein Bildzwischenspeicher 122 ist enthalten, um verarbeitete Frames der akquirierten Ultraschallinformation zu speichern, die planmäßig nicht sofort dargestellt werden sollen. Vorzugsweise weist der Bildzwischenspeicher 122 eine ausreichende Kapazität auf, um eine wenigstens mehrere Sekunden entsprechende Größe der Ultraschallinformationsframes speichern zu können. Die Ultraschallinformationsframes werden in einer Weise entsprechend ihrer Reihenfolge oder ihrem Akquisitionszeitpunkt abgespeichert, um deren Wiedergewinnung zu erleichtern. Der Bildzwischenspeicher 122 kann ein beliebiges bekanntes Datenspeichermedium aufweisen.
3 veranschaulicht ein System zum kontinuierlichen Volumen-Scannen eines Objektes mittels Ultraschallwellen. Das System enthält einen Ultraschall-Echo-Prozessor 3, einen Wandler zur Umsetzung von Polarkoordinaten in kartesische Koordinaten („Abtastwandler") 4, eine B-Modus-Abtaststeuerung 5 und ein Display 6. Das System enthält ferner eine 3D- oder Volumen-Abtastsonde 1, eine Steuerungseinrichtung für die Volumen-Abtastbewegung 7, eine Steuereinheit für das B-Modus-Scannen 5, einen 3D-Prozessor 9, einen 3D-Speicher für Echodaten 11 und eine Einheit zur Speicherung einer Raumgeometrieinformation 13.
4 veranschaulicht ein Ultraschallsystem 200, das entsprechend einer modifizierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgebildet ist.
Das Ultraschallsystem 200 enthält eine Sonde 202, die mit einem Strahlbündelformer 204 über eine Sende-/Empfangs-Verbindung 206 kommuniziert. Die Sende-/Empfangs-Verbindung 206 übermittelt eine Sendeinformation zu der Sonde 202 und übermittelt empfangene Echodaten von der Sonde 202 zu dem Strahlbündelformer 204. Der Strahlbündelformer 204 ist über einen Link 208 mit einem Prozessor-/Steuerungsmodul 210 verbunden, der eine oder mehrere Steuerungen und Prozessoren aufweist. Das Modul 210 kann einen einzelnen Prozessor (wie beispielsweise in einem Computer und dergleichen) aufweisen, der sämtliche Verarbeitungsoperationen durchführt, wie sie in der gesamten vorliegenden Anmeldung erläutert sind. Alternativ kann das Modul 210 mehrere Prozessoren enthalten, die dazu eingerichtet sind, in einer verteilten, anteiligen Weise ein Multiprozessing zu bewerkstelligen. Alternativ kann das Modul 210 eine auf Hardware implementierte Konfiguration einzelner Platinen repräsentieren, die in einem Gehäuse vorgesehen sind, wobei jede Platine dedizierte Prozessoren und Speichermittel sowie damit verbundene Komponenten enthält, die den unterschiedlichen Funktionen des Ultraschallsystems 200 zugeordnet sind.
In dem Beispiel nach 4 enthält das Modul 210 die Funktionalität einer Systemsteuerungseinrichtung 212, eines Volumen-Rendering-Prozessors 214 und eines Video- oder Bildprozessors 216 und führt diese Funktionen aus. Der Volumen-Rendering-Prozessor 214 führt wenigstens Volumen-Rendering-Operationen durch, um basierend auf abgespeicherten Ultraschalldaten für ein Volumen oder mehrere Volumina Renderbilder zu erzeugen. Der Bildprozessor 216 steuert die Formatierung, das Einschreiben in einen oder mehrere Bildspeicherpuffer und das Auslesen aus diesen, um die Information, die auf dem Display 218 dargestellt wird, zu steuern. Die Systemsteuerungseinrichtung 212 koordiniert und steuert den Betrieb wenigstens der Prozessoren 214 und 216. Eine Benutzerschnittstelle 220 ist dazu vorgesehen, dem Benutzer zu ermöglichen, Informationen unterschiedlicher Art einzugeben. Die Benutzerschnittstelle 220 kann eine Tastatur, eine Maus, einen Trackball oder dergleichen enthalten.
Das Ultraschallsystem 200 enthält ferner ein Speichermodul 222, das in 4 in Form eines gemeinsamen Blocks angezeigt ist. Optional können eine oder mehrere gesonderte Speichersektionen in Verbindung mit jeder der unterschiedlichen Arten gespeicherter Informationen verwendet werden. Beispielsweise kann das Speichermodul 222 eine Computerfestplatte oder eine entfernte Datenbank enthalten, die mit dem Ultraschallsystem 200 über das Internet oder eine beliebige sonstige Netzwerkverbindung verbunden ist. Optional kann das Speichermodul 222 unterschiedliche Zwischenspeicher, Cash-Speicher, RAM, ROM und dergleichen enthalten, die in dem Ultraschallsystem 200 auf verschiedenen Platinen, Halbleiterschaltungen (Chips) oder dergleichen verteilt angeordnet sein können. Das Speichermodul 222 enthält einen gemeinsamen oder einen gesonderten Speicherraum zur Abspeicherung von volumetrischen Datensätzen 224, Histogramminformationen 226, Bildspeicher(informationen) 228, Umkehrmaps 230, Oberflächen-Rendering-Maps 232 und Bild schichten 234.
Die volumetrischen Datensätze 224 weisen einen oder mehrere Ultraschalldatensätze, die ein Volumen (einen Raum) in dem interessierenden Bereich kennzeichnen. Aufeinander folgende volumetrische Datensätze 224 können in gesonderten Speichern, beispielsweise Speichern des Abtastwandlers, oder alternativ in einem gemeinsamem FIFO-artigen Zwischenspeicher abgespeichert werden, in dem jedes neue nachfolgende Volumen akquiriert und in die Frontseite des Zwischenspeichers eingeschoben wird, während der älteste volumetrische Datensatz innerhalb des Zwischenspeichers verarbeitet und/oder ausgelesen wird. Jeder volumetrische Datensatz weist ein dreidimensionales Array aus Voxeln (Volumenelementen) auf, wobei jedes Voxel des Arrays einen Grauwert enthält, der einem bestimmten Punkt in dem Objektraum innerhalb des interessierenden Bereichs zugeordnet ist. Optional können die Voxel nicht nur Grauskalawerte, sondern auch eine Information mit aufbewahren, die eine Bewegung in dem zugehörigen Objektraum betrifft (z.B. einen Dopplerwert).
Die Histogramminformation 226 enthält einen oder mehrere Parameter, der bzw. die verwendet werden, wenn die Grauwerte der Voxel in einem volumetrischen Datensatz 224 analysiert werden. Beispielsweise können die Parameter hohe und niedrige Schwellenwertparameter enthalten, die durch den Benutzer ausgewählt werden und anpassbar sind und die Grenzwerte der Grauwertintensität kennzeichnen. Die Histogramminformation 226 enthält auch die Ergebnisse einer Histogrammanalyse eines entsprechenden volumetrischen Datensatzes 224. Histogramme enthalten eine Anzahl der Voxelelemente bei jedem Grauwert. Der niedrige Schwellenwert parameter ist von dem Benutzer in dem Bereich möglicher Grauwerte einstellbar.
Wenn beispielsweise ein Benutzer einen gewünschten niedrigen Schwellenwertparameter auswählt und ein zugehöriger volumetrischer Datensatz 224 analysiert wird, kann die Histogramminformation 226 die Anzahl von Voxeln zählen, die oberhalb oder unterhalb des Schwellenwertparameters liegen. Basierend auf der Anzahl von Voxeln oberhalb und unterhalb des Schwellenwertes können auch unterschiedliche Unterräume oder Untervolumina in dem volumetrischen Datensatz 224 berechnet werden, da jedes Voxel eine gleiche und bekannte Größe aufweist. Nur um ein Beispiel anzugeben, falls ein Voxel durch einen Würfel mit der Dimension 0,5 mm gebildet ist, werden durch Zählung der Anzahl von Voxeln oberhalb und unterhalb der Schwelle die Volumina des interessierenden Bereiches oberhalb und unterhalb des Schwellenwertes bestimmt.
Die Umkehrmaps (Abbildungen) 230, die in dem Speichermodul 222 abgespeichert sind, können eine oder mehrere Abbildungen oder Transformationen (Maps) enthalten, die eine Funktion oder Funktionen kennzeichnen, die durch den Prozessor/das Steuerungsmodul 210 verwendet werden, um invertierte Grauskala- oder Grauwertintensitätswerte zu erzeugen.
7 veranschaulicht eine graphische Darstellung einer beispielhaften Umkehrfunktion 240, wobei die horizontale Achse des Graphen die Eingangsgrauskala und die vertikale Achse die Ausgangsgrauskala kennzeichnet. Die Umkehrfunktion 240 ist eine nichtlineare Funktion, die einen ersten und einen zweiten Abschnitt 242 und 244 aufweist. In dem Beispiel nach 7 sind beide Abschnitte 242 und 244 linear, haben jedoch unterschiedliche Steigungen und schneiden einander an dem Schwellenwertparameter 246. Der Abschnitt 242 hat eine größere negative Steigung als der Abschnitt 244. Alternativ können die Abschnitte 242 und 244 durch eine gemeinsame Funktion oder durch unterschiedliche nichtlineare Funktionen definiert sein. Die Umkehrfunktion 240 wird durch den Volumen-Rendering-Prozessor 214 verwendet, um invertierte Renderbilder aus Grauskalawerten in dem volumetrischen Datensatz 224, auf den zugegriffen wird, zu erzeugen.
Indem erneut auf 4 Bezug genommen wird, ist ersichtlich, dass das Speichermodul 222 ferner eine oder mehrere Oberflächen-Rendering-Maps (Abbildungen) 232 enthält, die durch den Volumen-Rendering-Prozessor 214 verwendet werden, um ein Rendervolumen zu bilden, das nachfolgend durch das Display 218 angezeigt wird.
8 veranschaulicht eine graphische Darstellung einer beispielhaften Oberflächen-Rendering-Funktion (zur Oberflächen rekonstruierten Darstellung) 248. Die horizontale Achse des Graphen repräsentiert die Eingangsgrauskala, während die vertikale Achse den ausgangsseitigen Opazitätswert kennzeichnet. Die Oberflächen-Rendering-Funktion 248 enthält auch eine komplexe Struktur mit Abschnitten 250 und 252, die unterschiedliche Steigungen haben und einander an dem Schwellenwertparameter 246 schneiden. Der Schwellenwertparameter 246 in 8 kennzeichnet den gleichen Schwellenwertparameter, der, wie in 7 veranschaulicht, den Schnittpunkt zwischen den Abschnitten 242 und 244 der Umkehrabbildung 240 bildet. Der Schwellenwertparameter 246 kann durch den Benutzer in Echtzeit derart angepasst wer den, dass, wenn der Benutzer den Schwellenwertparameter anpasst, neue Bilder und Histogramminformationen kurze Zeit danach (beispielsweise in weniger als 0,25 bis 5 Sekunden) angezeigt werden. Der Ausdruck „Echtzeit", wie er hier durchwegs verwendet wird, soll anzeigen, dass Ultraschallbilder oder eine Histogramminformation dem Benutzer innerhalb einer ausreichend kurzen Zeitspanne angezeigt wird, nachdem der Benutzer den Schwellenwertparameter einstellt, so dass dies nach Ansicht des Benutzers in Echtzeit (beispielsweise in weniger als 0,25 bis 5 s) geschieht.
Indem erneut auf 4 Bezug genommen wird, ist ersichtlich, dass das Speichermodul 222 ferner Bildschnitte (Slices) 234 speichert, die durch den Volumen-Abtastwandler 236 basierend auf der durch den Benutzer über die Benutzerschnittstelle 220 vorgenommen Auswahl erzeugt werden. Beispielsweise kann der Benutzer über die Benutzerschnittstelle 220 die Lage gewünschter Ebenen identifizieren, längs derer Bildschnitte erwünscht sind. Mit dieser Information bearbeitet der Volumen-Abtastwandler 236 einen entsprechenden volumetrischen Datensatz 224, um die Bildschnitte zu erzeugen. Bei der Erzeugung der Bildschnitte kann der Volumen-Abtastwandler 236 invertierte Bilder (beispielsweise Bilder, die aus basierend auf der Umkehrfunktion 240 invertierten Grauwerten zusammengesetzt sind) erzeugen, um so Bilder in der A-Ebene, B-Ebene, C-Ebene und dergleichen zu erzeugen. Es ist auch möglich, dass die Bildschnitte mit den ursprünglichen Grauwerten dargestellt werden, wobei Werte unterhalb des Schwellenwertes 246 in Farbe (beispielsweise pink) kenntlich gemacht werden.
5 veranschaulicht eine Verarbeitungssequenz, die entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Erfin dung ausgeführt wird. In 5 werden in Schritt 260 Ultraschalldaten gewonnen und in einem oder mehreren volumetrischen Datensätzen in dem Speichermodul 222 abgespeichert. In Schritt 262 wird ein gemeinsamer Parameter, beispielsweise der Schwellenwertparameter 246, identifiziert und dazu verwendet, eine Umkehrabbildung 230 und eine Oberflächen-Rendering-Abbildung 232 zu erzeugen. Mit Bezug auf 7 und 8 werden, wenn der Schwellenwertparameter 246 identifiziert ist, in Schritt 262 die Umkehrfunktion 240 und die Oberflächen-Rendering-Funktion 248 durch den Prozessor 214 erzeugt.
In Schritt 264 werden auf der Grundlage einer Benutzereingabe, beispielsweise einer Identifizierung eines bestimmten Punktes oder einer Reihe von Stellen in dem volumetrischen Datensatz 224, Bildschnitte 234 erzeugt. Die Bildschnitte 234 können orthogonal zueinander sein, müssen jedoch nicht notwendigerweise orthogonal zueinander sein. Zu Beispielen von Bildschnitten zählen die A-Ebene, die B-Ebene, die C-Ebene, die I-Ebene und dergleichen.
In Schritt 266 wird ein Histogramm erzeugt und in der Histogramminformation 226 abgespeichert. Das Histogramm kann basierend auf einem volumetrischen Datensatz 224 erzeugt werden.
In Schritt 268 wird das Histogramm analysiert, um eine volumenbezogene Histogramminformation zu berechnen. In Schritt 270 führt der Volumen-Rendering-Prozessor 214 eine Volumen-Rendering-Operation basierend auf der Umkehrabbildung und der Oberflächen-Rendering-Abbildung 230 und 232 und einem zugehörigen volumetrischen Datensatz 224 durch. In Schritt 272 werden die Bildschnitte 234, das Renderbild und die Histogramminformation unter der Steuerung durch den Bildprozessor 216 mittels des Displays 218 gleichzeitig nebeneinander dargestellt.
6 veranschaulicht eine Momentaufnahme eines Bildschirms 280 mit den Daten, die gleichzeitig auf dem Display 218 dem Benutzer nebeneinander präsentiert werden. Die Bildschirmmomentaufnahme 280 enthält Fenster 282 und 284, die einander überlappen und durch den Benutzer unter Verwendung einer Anblick- und Zieh-Funktion eines Trackballs oder einer Maus bewegt werden können. Während das Fenster 284 vor dem Fenster 282 liegt und dieses überlappt, kann dies auch umgekehrt werden, wenn der Benutzer einfach auf das Fenster 282 klickt. Die Größe jedes Fensters 282 und 284 kann durch den Benutzer mittels der Maus angepasst werden, indem ein Rand des entsprechenden Fensters 282 bzw. 284 „gegriffen" und über eine gewünschte Strecke gezogen wird. Das Fenster 282 enthält Ultraschallbilder, die allgemein mit dem Bezugszeichen 286 bezeichnet sind, während das Fenster 284 allgemein eine Histogramminformation veranschaulicht, die durch das Bezugszeichen 288 bezeichnet ist. Die Ultraschallbilder 286 enthalten einen Satz von Bildschnitten 290, 292 und 294, die in dem Beispiel nach 6 orthogonalen Bildebenen (beispielsweise der A-Ebene, B-Ebene und C-Ebene) entsprechen. Die Ultraschallbilder 286 enthalten auch ein Renderbild 296, das in dem Beispiel nach 6 insofern ein invertiertes Renderbild darstellt, als jeder Grauwert des zugrundeliegenden volumetrischen Datensatzes 224 vor der Erzeugung des Oberflächen-Renderbildes 296 basierend auf einer entsprechenden Umkehrabbildung 230 konvertiert worden ist.
Das Fenster 282 enthält auch mehrere einstellbare Pa rameter, einschließlich eines Schwellenwertparameterschiebers 238, der graphisch in Form eines Schiebereglers dargestellt ist, der unter Verwendung einer Maus und/oder Trackballs gegriffen und gezogen werden kann. Wenn der Schwellenwertparameterschieber 238 zwischen seiner äußerst linken und seiner äußerst rechten Extremstellung eingestellt wird, wird der Wert des Schwellenwertparameters 246 in ähnlicher Weise angepasst. Der Wert des Schwellenwertparameters 246 wird ebenso kenntlich gemacht (in dem Beispiel nach 6 ist er als „56" angezeigt).
Das Fenster 282 enthält weitere Schiebe- oder Balkenregler, beispielsweise einen X-Drehungs-Schieber 300, Y-Drehungs-Schieber 302, Z-Drehungs-Schieber 304, Transparenz-Schieber 306, Verstärkungs-Schieber 308, einen Schieber für den hohen Schwellenwertparameter 310 und einen Flächenverknüpfungsschieber 312. Wenn der Benutzer einen oder mehrere der durch die Schieber 238–312 bezeichneten Parameter anpasst, werden die Ultraschallbilder 286 und die Histogramminformation 288 in Echtzeit (beispielsweise in weniger als 0,25 bis 5 Sekunden) aktualisiert.
Bezug nehmend auf die Histogramminformation 288 ist ein Graph 320 dargestellt, bei dem die horizontale Achse jeden diskreten Grauskalaintensitätswert bezeichnet, während die vertikale Achse die Anzahl der Zählungen bei jedem Intensitätswert in dem entsprechenden volumetrischen Datensatz 224 kennzeichnet. Der Graph 320 enthält eine Schwellenwertmarkierung 320, die den Grauwert identifiziert, der dem Schieber/Balken 298 für den niedrigen Schwellenwert zugeordnet ist. Die Histogramminformation 288 enthält ferner eine Reihe von Grauwertstatistiken 324, wie beispielsweise den Rauminhalt in Kubikzentimetern 1) des interessie renden Bereiches, 2) des Bereiches „außerhalb des Volumens", 3) des Bereiches „innerhalb des Volumens", 4) des Bereiches „innerhalb des Volumens" unterhalb des Schwellenwertes und 5) des Bereiches „innerhalb des Volumens" oberhalb des Schwellenwertes. Der Bereich „außerhalb des Volumens" kennzeichnet einen Teil des volumetrischen Datensatzes 224, der von dem Benutzer identifiziert wurde, um aus der nachfolgenden Histogrammanalyse ausgeschlossen zu sein, und der somit in dem Graphen 320 nicht wiedergegeben ist.
Wenn der Schieberegler 298 für den Schwellenwertparameter eingestellt wird, wird der entsprechende Schwellenwertparameter 246 eingestellt, und der geeignete Prozessor in dem Prozessor/Steuerungsmodul 210 passt sowohl die Umkehrfunktion 240 als auch die Oberflächen-Rendering-Funktion 248 an. Wenn die Umkehrfunktion 240 und die Surface-Rendering-Funktion 248 angepasst sind, werden nachfolgend Bildschnitte 234 oder Renderbilder basierend auf den aktualisierten Funktionen erzeugt und geben somit die Änderungen wieder, in welcher Weise die Grauwerte abgebildet werden. Ferner führt der geeignete Prozessor in dem Prozessor/Steuerungsmodul 210 nachfolgende Histogrammberechnungen basierend auf den aktualisierten Umkehr- und Oberflächen-Rendering-Funktionen 240 und 248 durch. Die Histogramminformation 288 und die Ultraschallbilder 286, die auf der Grundlage des eingestellten Schwellenwertparameters 246 erzeugt worden sind, werden sofort nach deren Erzeugung dargestellt. Somit sieht der Benutzer in Echtzeit (beispielsweise in weniger als 0,25 bis 5 s) die Auswirkungen der Änderung des Schwellenwertparameters 246 in den Ultraschallbildern 286 und der Histogramminformation 288.
Die Histogramminformation 288 enthält ferner den mitt leren Grauwert 326, den Gefäßindex (VI, Vascular Index), den Strömungsindex (FI, Flow Index) und den Vaskularisierungsströmungsindex (VFI, Vascularization Flow Index) für unterschiedliche Modi, wie beispielsweise für Farbangiographie und Farb-CFM. Das Fenster 284 enthält auch einen Schwellenwertparameterschieber 328, der die gleiche Funktion wie der Schwellenwertparameterschieber 298 in dem Fenster 282 erfüllt. Durch Darbietung des gleichen Schwellenwertparameterschiebers 328 und 298 in unterschiedlichen Fenstern wird dem Benutzer ermöglicht, den Parameterwert mit größerer Leichtigkeit einzustellen. In dem Fenster 284 ist eine Rücksprungstaste (Returntaste) 330 enthalten. Der Benutzer wählt die Rücksprungstaste 330 aus, wenn es erwünscht ist, zu einem anderen Fenster (beispielsweise dem Fenster 282) zu wechseln.
Entsprechend dem Vorstehenden sind ein Verfahren und Vorrichtung geschaffen, die dem Benutzer ermöglichen, einen volumetrischen Datensatz 224 zu invertieren, bevor eine Volumen-Rendering-Operation durchgeführt wird. Die Volumen-Rendering-Operation kann ein Oberflächen-Rendering, ein Oberflächen-Rendering unter Verwendung von Gradientenlicht, ein Oberflächen-Rendering mit Tiefenwirkung (Depth Shading), eine Maximalintensitätsprojektion (MIP), eine Minimalintensitätsprojektion und dergleichen bilden. Wenn die Bildschnitte angezeigt werden, können sie mit invertierten Intensitätswerten dargestellt werden, wobei sie auch in Farbe veranschaulicht werden können, um ferner Bereiche hervorzuheben, die sehr niedrige Grauwerte aufweisen.
Wenn der Benutzer wünscht, einen Teil des Volumens aus der statistischen Analyse zu entfernen (was ansonsten als „MagiCut" bekannt ist), wählt der Benutzer vor der Volumen- Rendering- und der Histogramm-Berechnungs-Operation den zu entfernenden Teil aus.
Während die Erfindung hier mit Bezug auf unterschiedliche spezielle Ausführungsformen beschrieben worden ist, werden Fachleute erkennen, dass die Erfindung innerhalb des Rahmens und des Schutzumfangs der Ansprüche mit Modifikationen ausgeführt werden kann.
Es ist ein Ultraschallsystem 200 zur Analyse eines interessierenden Bereiches geschaffen. Das Ultraschallsystem 200 enthält eine Sonde 202 zur Akquisition einer Ultraschallinformation, die dem interessierenden Bereich zugeordnet ist, und einen Speicher 222 zur Speicherung eines volumetrischen Datensatzes 224, der wenigstens einer Untermenge der Ultraschallinformation für wenigstens einen Teil des interessierenden Bereiches entspricht. Das System enthält ferner wenigstens einen Prozessor 210 zur Erzeugung einer Histogramminformation 226 basierend auf dem volumetrischen Datensatz 224 und zur Erzeugung eines Ultraschallbildes 286 basierend auf dem volumetrischen Datensatz 224. Der Prozessor 210 formatiert die Histogramminformation 226 und das Ultraschallbild 286, damit diese nebeneinander dargestellt werden. Das System 200 enthält ferner ein Display, das dazu dient, die Histogramminformation 226 und das Ultraschallbild 286 gleichzeitig nebeneinander anzuzeigen.

200: Ultraschallsystem
202: Sonde
204: Strahlbündelformer
208: Verbindung/Link
210: Prozessor
212: Systemsteuerung
214: Volumen-Rendering-Prozessor
216: Video-/Bildprozessor
218: Display/Anzeige
220: Benutzerschnittstelle
222: Speichermodul
224: volumetrische Datensätze
226: Histogramminformation
228: Bildspeicher
230: Umkehrabbildungen (Maps)
232: Oberflächen-Rendering-Abbildungen (Maps)
234: Bildschnitte (Slices)
236: Volumen-Abtastwandler
240: Umkehrfunktion
242: erster Abschnitt
244: zweiter Abschnitt
246: Schwellenwertparameter
248: Oberflächen-Rendering-Funktion
250: Abschnitt
252: Abschnitt
260: Schritt
262: Schritt
264: Schritt
266: Schritt
268: Schritt
270: Schritt
272: Schritt
280: Momentaufnahme eines Bildschirms
282: Fenster
284: Fenster
286: Ultraschallbilder
288: Histogramminformation
290: Bildschnitte
292: Bildschnitt
294: Bildschnitt
296: Oberflächen-Renderbild
298: Schwellenwertparameterschieber
300: X-Drehung
302: Y-Drehung
304: Z-Drehung
306: Transparenz
308: Verstärkungsschieber
310: Schieber für hohen Schwellenwertparameter
312: Flächenverknüpfungsschieber
320: Grafik
322: Schwellenwertmarkierung
324: Grauskalastatistik
328: Schwellenwertparameterschieber
330: Rücksprungstaste (Return)

Claims

Ultraschallsystem (200) zur Analyse eines interessierenden Bereiches, zu dem gehören: eine Sonde (204) zur Akquisition einer Ultraschallinformation, die dem interessierenden Bereich zugeordnet ist; ein Speicher (222) zur Speicherung eines volumetrischen Datensatzes (224), der wenigstens einer Untermenge der Ultraschallinformation für wenigstens einen Teil des interessierenden Bereiches entspricht; ein Prozessor (210) zur Erzeugung einer Histogramminformation (288) basierend auf dem volumetrischen Datensatz (224) und zur Erzeugung eines Ultraschallbildes (286) basierend auf dem volumetrischen Datensatz (224), wobei der Prozessor (216) die Histogramminformation (288) und das Ultraschallbild (286), die nebeneinander angezeigt werden sollen, formatiert; und ein Display (218) zur gleichzeitigen Nebeneinanderdarstellung der Histogramminformation (288) und des Ultraschallbildes (286).
Ultraschallsystem (200) nach Anspruch 1, wobei der Prozessor (210) wenigstens ein Volumen-Renderbild (296) und einen Satz orthogonaler Bildschnitte (290, 292, 294) als das Ultraschallbild (286) erzeugt, die gemeinsam mit der Histogramminformation (288) dargestellt werden sollen.
Ultraschallsystem (200) nach Anspruch 1, wobei der volumetrische Datensatz (224) Voxel mit Grauskalawerten aufweist, wobei der Prozessor (210) das Ultraschallbild (286) basierend auf Umkehrwerten der Grauskalawerte erzeugt.
Ultraschallsystem (200) nach Anspruch 1, wobei der volumetrische Datensatz (224) Voxel mit Grauskalawerten aufweist, wobei der Prozessor das Histogramm basierend auf Umkehrwerten der Grauskalawerte erzeugt.
Ultraschallsystem (200) nach Anspruch 1, wobei der volumetrische Datensatz (224) Voxel mit Grauskalawerten aufweist, wobei die Histogramminformation (288) und das Ultraschallbild (286) Umkehrwerte der Grauskalawerte darstellen.
Ultraschallsystem (200) nach Anspruch 1, wobei das Display (218) das Ultraschallbild (286) und die Histogramminformation (288) in einem ersten und einem zweiten Fenster (282, 284) anzeigt.
Ultraschallsystem (200) nach Anspruch 1, wobei das Display (218) das Ultraschallbild (286) und die Histogramminformation (288) in einem ersten und einem zweiten Fenster (282, 284) anzeigt, die wenigstens teilweise einander überlappen.
Ultraschallsystem (200) nach Anspruch 1, das ferner einen Umkehrabbildungsspeicher (230) aufweist, in dem eine Umkehrfunktion (240) abgespeichert ist, wobei der Prozessor (210) invertierte Datenwerte basierend auf der Umkehrfunktion (240) und dem volumetrischen Datensatz (224) berechnet, wobei wenigstens entweder die Histogramminforma tion (288) und/oder das Ultraschallbild (286) für die invertierten Datenwerte kennzeichnend ist bzw. sind.
Ultraschallsystem (200) nach Anspruch 1, das ferner eine Benutzerschnittstelle (220) aufweist, die dazu konfiguriert ist, einen Schwellenwertparameter (246) zu empfangen, wobei der Prozessor (210) die Histogramminformation (288) und das Ultraschallbild (286) basierend auf einer durch den Benutzer vorgenommenen Einstellung des Schwellenwertparameters (246) in Echtzeit aktualisiert.
Ultraschallsystem (200) nach Anspruch 1, das ferner einen Speicher (222) aufweist, der einen Schwellenwertparameter (246) speichert, wobei der Prozessor (210) eine Anzahl der Daten des volumetrischen Datensatzes oberhalb und unterhalb des Schwellenwertparameters (246) zählt, um die Histogramminformation (288) zu erzeugen.