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HINTERGRUND
ZU DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft allgemein Ultraschallbildgebungssysteme.
Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung Verfahren und Systeme
zur Unterdrückung
einer Struktur in Echtzeit durch sequentielle gescannte Volumina.
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Herkömmliche
Ultraschallsysteme sind in der Lage, Daten zu akquirieren, die ein
gescanntes Volumen repräsentieren,
und die akquirierten Daten zu einem Bild zu verarbeiten und als
ein Bild anzuzeigen. Die akquirierten Daten können eine dreidimensionale
(„3D")-Information aufweisen,
die dem gescannten Volumen entspricht. In ähnlicher Weise kann das Bild
basierend auf einer Information in den akquirierten Daten als 3D-Bild
erscheinen. Über
eine Zeitspanne hinweg, kann ein Ultraschallsystem eine Folge von
3D-Datensätzen
akquirieren, die als eine Sequenz von 3D-Bildern verarbeitet und
angezeigt werden können.
Abweichend kann eine Sequenz akquirierter 3D-Datensätze oder
Bilder als dynamische 3D-Daten oder vierdimensionale („4D")-Daten bezeichnet
werden. Herkömmliche
Ultraschallsysteme können
auch eine Einrichtung zur Unterdrückung eines Teils der akquirierten
Daten oder Bilder enthalten. Beispielsweise ermöglicht das Voluson 730 von General
Electric einem Benutzer, unter Verwendung der Einrichtung „MagiCut" einen Teil eines
gescannten 3D-Volumens zu unterdrücken. Diese Einrichtung oder
dieses Merkmal ist umfassend in dem V730 Ex pert BT04 Basic User
Manual (Bedienergrundhandbuch), GE Teilenummer KTI 105 927-100 in
Einzelheiten erläutert.
MagiCut ermöglicht
einem Bediener, durch die Auswahl eines Bereiches aus einem Ultraschallbild
ein Volumen zu unterdrücken.
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Wie
in dem V730 Expert BT04 Basic User Manual beschrieben, stehen bei
MagiCut sechs Unterdrückungsmethoden
zur Verfügung.
Diese unterschiedlichen Methoden können in verschiedenen Fällen in
Abhängigkeit
von den Zielen eines Benutzers verwendet werden. Die erste Unterdrückungsmethode
ist „Innerhalb
einer Kontur": Bei
dieser Unterdrückungsmethode
wird der Teil des Bildes innerhalb der (freihändig eingezeichneten) Kontur
oder Umrisslinie unterdrückt.
Wenn eine Kontur offen belassen wird, schließt das Programm automatisch
die Kontur mittels einer geraden Linie, die von dem Endpunkt zu
dem Anfangspunkt verläuft.
Die zweite Unterdrückungsmethode
ist „Außerhalb
einer Kontur": Es
werden alle Teile des Bildes unterdrückt, die außerhalb der (freihändig eingezeichneten)
Kontur liegen. Wenn eine Kontur offen belassen wird, schließt das Programm
automatisch die Kontur mittels einer geraden Linie, die von dem
Endpunkt zu dem Anfangspunkt verläuft. Die dritte Unterdrückungsmethode
ist „Innerhalb
einer Box": Während der
rechte Mausknopf niedergedrückt
gehalten wird, wird die Maus in einer Diagonalrichtung von dem Anfangsschnittpunkt
zu dem Endschnittpunkt bewegt, um eine Box zu erzeugen. Der Teil
des Bildes innerhalb der Box wird unterdrückt. Die vierte Unterdrückungsmethode
ist „Außerhalb
einer Box": Auf
die gleiche Weise wie bei der Methode „Innerhalb einer Box" wird eine Box eingezeichnet.
Es werden alle Teile des Bildes unterdrückt, die sich außerhalb
der Box befinden. Die fünfte
und die sechste Unterdrückungsmethode sind
der „Kleine
Radier gummi" und
der „Große Radiergummi": Der rechte Mausknopf
wird niedergedrückt
gehalten, und die Maus wird quer durch das Bild bewegt. Jeder Bereich,
der durch den Mauscursor berührt
wird, wird unterdrückt.
MagiCut ermöglicht
ferner dem Benutzer, eine Einschnitttiefe zu definieren, so dass
die gesamte Volumentiefe ausgeblendet oder lediglich ein Teil der
Volumentiefe unterdrückt
werden kann. Zusätzlich
zu den bei MagiCut verfügbaren
Schnittmethoden sind zahlreiche andere Bildeditierungstechniken
zur Vornahme einer Volumenunterdrückung allgemein bekannt.
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2 veranschaulicht ein Beispiel
für eine 3D-Volumenunterdrückung. Es
sind in einer Nebeneinanderanordnung ein nicht unterdrücktes 3D-Bild 10 und
ein 3D-Bild mit Volumenunterdrückung 12 veranschaulicht.
Das nicht unterdrückte
Bild 10 zeigt Beine eines Fötus sowie weiteres Gewebe und
weitere Materie. Das Bild mit Volumenunterdrückung 12 enthält die Beine 14 sowie
ein unterdrücktes
Volumen 16. Es ist zu bemerken, dass ein 3D-Bild eine Information
enthält,
die drei Dimensionen entspricht, so dass es folglich als dreidimensional
erscheint, obwohl es auf einer im Wesentlichen zweidimensionalen
Anzeige dargestellt werden kann.
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3 veranschaulicht ein weiteres
Beispiel für
eine 3D-Volumenunterdrückung. 3 zeigt zwei Bilder 18, 18,
die nebeneinander liegen. Zur Bezugnahme ist in jedem Bild 18, 20 eine
Tiefenachse 19 veranschaulicht. Auf der linken Seite ist
ein Ultraschallbild mit Voll-Tiefen-Unterdrückung 18 veranschaulicht.
Bei dieser Art einer Volumenunterdrückung wird ein ausgewählter Bereich über die
gesamte Tiefe des Bildes hinweg unterdrückt. Auf der rechten Seite
ist ein Ultraschallbild mit Teil-Tiefen-Unterdrückung 20 veranschaulicht.
Bei einer teilweisen Tiefen-Volumenunterdrückung wird ein ausgewählter Bereich
bis zu einer Tiefe unterdrückt,
die kleiner ist als die gesamte Tiefe des Bildes.
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1 veranschaulicht ein schematisiertes Blockschaltbild
eines herkömmlichen
Ultraschallbildgebungssystems mit 3D-Bilderzeugung und Strukturunterdrückung. Ein
Ultraschallbildgebungssystem 100 enthält einen Sender 134,
der einen Wandler 132 ansteuert. Der Wandler 132 sendet
Ultraschallsignale in ein interessierendes Volumen 130 aus.
Einige der ausgesandten Signale werden von dem interessierenden
Volumen 130 zu dem Wandler 132 zurückgestreut.
Ein Empfänger 136 empfängt das
rückgestreute
Signal. Das rückgestreute
Signal kann für
einen Teil des interessierenden Volumens 130 kennzeichnend
sein. Der Empfänger 136 kommuniziert mit
einem Speicher 138, um durch Ultraschall gewonnene Daten
zu speichern, die das interessierende Volumen 130 repräsentieren.
Die mit Ultraschall gewonnenen Daten können eine Information entsprechend
einer Vielfalt von Koordinatensystemen enthalten. Beispielsweise
können
die Daten eine Information enthalten, die einem torischen Koordinatensystem
entspricht. Der Sender 134, der Wandler 132 und
der Empfänger 136 können einen
Einfluss auf die Koordinatenabbildung (das Mapping) haben, die (das)
den durch Ultraschall gewonnenen Daten entspricht.
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Es
kann in der Praxis zweckmäßig sein,
die durch Ultraschall gewonnenen Daten in ein dreidimensionales
kartesisches Koordinatensystem zu wandeln. Um diese Umwandlung zu
bewerkstelligen, können
die mit Ultraschall gewonnen Daten durch einen Volumenscannkonverter 140 verarbeitet
wer den. Der 3D-Datensatz kann in einem Speicher 142 gespeichert
werden. Eine Unterdrückungsstruktur-Erzeugungseinrichtung 146 ruft
den 3D-Datensatz aus dem Speicher 142 ab. Ein Benutzer 144 wirkt
mit der Unterdrückungsstruktur-Erzeugungseinrichtung 146 zusammen.
Unter Verwendung von Bildeditiertechniken kann der Benutzer 144 mit
Hilfe der Unterdrückungsstruktur-Erzeugungseinrichtung 146 eine Struktur
zur Unterdrückung
auswählen.
Die Unterdrückungsstruktur-Erzeugungseinrichtung 146 kann einen
3D-Datensatz mit Strukturunterdrückung
in dem Speicher 142 speichern. Der Volumenrenderingprozessor 148 kann
anschließend
den Datensatz abrufen und den Datensatz in ein darstellbares Bild transformieren.
Ein Videoprozessor 150 und eine Anzeige 152 können ein
darstellbares Bild einem Benutzer anzeigen.
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Während herkömmliche
Ultraschallbildgebungssysteme eine Volumenunterdrückung in
einem einzelnen 3D-gescannten Bild geeignet unterstützen, ist
es viel schwieriger und zeitaufwendiger, eine Volumenunterdrückung in
mehreren 3D-Bildern
oder 4D-Bildern bei derartigen Systemen zu bewerkstelligen. Eine
Möglichkeit
zur Bewerkstelligung einer 4D-Unterdrückung (d.h.
einer Unterdrückung
in einer 3D-Volumensequenz) für
einen Benutzer besteht darin, auf einem gescannten 3D-Bild ein Volumen
zur Unterdrückung
auszuwählen
sowie ein nachfolgendes 3D-Bild zu öffnen und den Vorgang der Auswahl eines
Volumens zur Unterdrückung
zu wiederholen. Eine derartige Prozedur ist speicherintensiv, zeitaufwendig
und lästig.
Ferner beseitigt ein manueller Bedienereingriff auf der Frame-für-Frame-Basis
die Möglichkeit,
eine Echtzeitunterdrückung
einer Struktur in 4D-Ultraschallbildern
zu erzielen.
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Somit
besteht ein Bedarf nach Verfahren und Systemen zur Strukturunterdrückung in
4D-Ultraschalldaten ohne wiederholten Bedienereingriff. Es besteht
ein Bedarf nach Verfahren und Systemen zur Unterdrückung einer
Struktur in 4D-Ultraschalldaten in
Echtzeit. Es besteht ferner eine Notwendigkeit, derartige Systeme
und Verfahren in einer effizienten und kostengünstigen Weise zu realisieren.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ERFINDUNG
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Gemäß einer
Ausführungsform
weist ein Verfahren zur Verarbeitung von Ultraschalldaten auf: Empfangen
mehrerer Datensätze,
wobei jeder der mehreren Datensätze
für ein
durch Ultraschall gescanntes Volumen kennzeichnend ist; und automatische
Anwendung eines Unterdrückungsfilters
in Echtzeit auf die mehreren Datensätze zur Erzeugung mehrerer
gefilterter Datensätze,
wobei wenigstens zwei der mehreren gefilterten Datensätze sequentialisiert
werden können,
um einen Datenstrom zu erzeugen. In einer weiteren Ausführungsform
weist das Unterdrückungsfilter
eine Maske auf. In einer weiteren Ausführungsform weist die Maske
eine Matrix von Daten auf, die Stellen in jedem der Datensätze entsprechen,
wobei wenigstens einige Elemente der Datenmatrix einen Unterdrückungszustand
WAHR aufweisen. In einer weiteren Ausführungsform wird wenigstens
eine der Stellen in wenigstens einem der Datensätze unterdrückt, wenn das zugehörige Element
der Datenmatrix den Unterdrückungszustand WAHR
aufweist. In einer weiteren Ausführungsform weist
die Anwendung des Unterdrückungsfilters
auf die mehreren Datensätze
ferner ein Auslassen bzw. Ignorieren einer Stelle in jedem der Datensätze während eines
Abrufs jeder der Datensätze
aus einem Speicher auf, falls das zugehörige Element der Datenmatrix
einen Unterdrückungszustand
WAHR aufweist. In einer weiteren Ausführungsform weist eine Anwendung
des Unterdrückungsfilters
auf die mehreren Datensätze
ferner eine Modifizierung wenigstens eines Teils der Daten in jedem
der Datensätze während eines
Abrufs jedes der Datensätze
aus einem Speicher auf, falls das zugehörige Element der Datenmatrix
einen Unterdrückungszustand
WAHR aufweist. In einer weiteren Ausführungsform wird das Unterdrückungsfilter
pro Sekunde auf zwischen vier (4) und fünfzig (50) Datensätze angewandt.
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Gemäß einer
Ausführungsform
weist ein System zur Verarbeitung von Ultraschalldaten auf: einen
Datenspeicher, der dazu eingerichtet ist, Datenbilder aus einem
Speicher zu speichern, wobei die Datenbilder ein durch Ultraschall
gescanntes Volumen kennzeichnen; und einen Bildprozessor, der kommunikationsmäßig mit
dem Speicher verbunden ist, um die Datenbilder entgegenzunehmen
und einen verarbeiteten Datenstrom zur Videoverarbeitung auszugeben,
wobei der Datenstrom eine Sequenz gefilterter Datenbilder aufweist,
wobei der Bildprozessor ein Unterdrückungsfilter auf jedes von
mehreren der Datenbilder in Echtzeit anwendet, um die Sequenz gefilterter
Datenbilder zu erzeugen. In einer weiteren Ausführungsform weist das Unterdrückungsfilter
eine Matrix mit Daten auf, die Stellen bzw. Orten in jedem der Datenbilder
entsprechen, wobei wenigstens einige Elemente der Datenmatrix einen
Unterdrückungszustand
WAHR aufweisen. In einer weiteren Ausführungsform wird wenigstens eine
derartige Stelle in wenigstens einem der Datenbilder unterdrückt, wenn
das zugehörige
Element der Datenmatrix den Unterdrückungszustand WAHR aufweist.
In einer weiteren Ausführungsform
wendet der Bildprozessor das Unterdrückungsfilter an, indem es eine
Stelle in einem der Datenbilder während eines Abrufs des einen
Datenbildes aus einem Spei cher auslässt bzw. ignoriert, wenn das
zugehörige
Element der Datenmatrix den Unterdrückungszustand WAHR aufweist.
In einer weiteren Ausführungsform weist
der Bildprozessor wenigstens entweder einen Volumenscannkonverter
und/oder einen Volumenrenderingprozessor auf.
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Gemäß einer
Ausführungsform
ist ein Computer lesbares Medium mit einem Satz von Instruktionen
zur Ausführung
auf einem Computer bzw. Rechner geschaffen, das aufweist: eine Unterdrückungsvolumen-Festlegungsroutine
zur Festlegung eines Unterdrückungsvolumens;
eine Datensatz-Entgegennahmeroutine zur Entgegennahme mehrerer gescannter
Datensätze,
wobei jeder der mehreren gescannten Datensätze eine durch Ultraschall
gewonnene Information repräsentiert;
und eine Unterdrückungsvolumen-Erteilungsroutine,
die dazu dient, das Unterdrückungsvolumen
wenigstens zwei der mehreren gescannten Datensätze in Echtzeit zu erteilen
bzw. mitzuteilen, um einen Datenstrom zu erzeugen. In einer weiteren
Ausführungsform
weist das Unterdrückungsvolumen
eine Matrix aus Daten auf, die Stellen in jedem der gescannten Datensätze entsprechen,
wobei wenigstens einige Elemente der Datenmatrix einen Unterdrückungszustand
WAHR aufweisen. In einer weiteren Ausführungsform wird wenigstens
eine derartige Stelle in wenigstens einem der gescannten Datensätze unterdrückt, wenn
das zugehörige
Element der Datenmatrix den Unterdrückungszustand WAHR aufweist.
In einer weiteren Ausführungsform
weist die Unterdrückungsvolumen-Erteilungsroutine
einen Satz von Instruktionen zur Auslassung einer Stelle in einem
der gescannten Datensätze
auf, falls ein zugehöriges
Element der Datenmatrix den Unterdrückungszustand WAHR aufweist.
In einer weiteren Ausführungsform
weist die Unterdrückungsvolumen-Erteilungsroutine
einen Satz von Instruktionen zur Modifizierung wenigstens eines Teils
von Daten auf, die einer Stelle in einem der gescannten Datensätze entsprechen,
falls ein zugehöriges
Element der Datenmatrix den Unterdrückungszustand WAHR aufweist.
In einer weiteren Ausführungsform
weist die Unterdrückungsvolumen-Erteilungsroutine
einen Satz von Instruktionen auf, die dazu dienen, eine Untermenge
von Daten aus den mehreren gescannten Datensätzen zu entfernen, um einen
Datenstrom zu bilden. In einer weiteren Ausführungsform weist die Unterdrückungsvolumen-Festlegungsroutine
einen Satz von Instruktionen zur Entgegennahme einer Richtung von
einem Bediener auf, um das Unterdrückungsvolumen zu bestimmen.
In einer weiteren Ausführungsform
sind die Daten-Entgegennahmeroutine und die Unterdrückungsvolumen-Erteilungsroutine
in der Lage, zwischen vier (4) und fünfzig (50) gescannte Datensätze pro
Sekunde zu verarbeiten.
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KURZBESCHREIBUNG
MEHRERER ANSICHTEN DER ZEICHNUNGEN
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1 veranschaulicht
ein schematisiertes Blockschaltbild eines Ultraschallbildgebungssystems mit
3D-Bildgebung und
Strukturunterdrückung.
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2 veranschaulicht
ein Beispiel für
eine 3D-Volumenunterdrückung.
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3 veranschaulicht
ein Beispiel einer 3D-Volumenunterdrückung.
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4 veranschaulicht
ein schematisiertes Blockschaltbild eines Ultraschallbildgebungssystems entsprechend
einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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5 veranschaulicht
ein Blockschaltbild einer Strukturunterdrückung in sequentiell gescannten Datensätzen gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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6 veranschaulicht
eine Maske gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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7 veranschaulicht
ein Flussdiagramm gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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4 veranschaulicht
ein schematisiertes Blockschaltbild eines Ultraschallbildgebungssystems 200 entsprechend
einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Die Komponenten des Systems 200 können gesondert
voneinander und/oder in unterschiedlichen Formen miteinander kombiniert
bzw. integriert realisiert sein. Die Komponenten des Systems 200 können beispielsweise
in Software, Hardware und/oder Firmware implementiert sein. Ein
Ultraschallbildgebungssystem 200 enthält einen Sender 234,
der einen Wandler 232 ansteuert. Der Wandler 232 sendet
Ultraschallsingale in ein interessierendes Volumen 230 aus.
Einige der emittierten Signale werden von dem interessierenden Volumen 230 zu
dem Wandler 232 zurück
gestreut. Ein Empfänger 236 empfängt die
rückgestreuten
Signale. Das rückgestreute
Signal kann einen Teil des interessierenden Volumens 230 repräsentieren.
Der Empfänger 236 kann
für einen
Datenaustausch mit einem Speicher 238 verbunden sein, um
durch Ultraschall gewonnene Informationen zu speichern, die das
gerade gescannte interessierende Volumen 230 kennzeichnen.
Die Datensätze
können
in Bezug auf ein beliebiges von einer Vielzahl vielfältiger Koordinatensysteme,
beispielsweise ein torisches Koordinatensystem, gescannt und gespeichert
werden.
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Mit
dem Empfänger 236 oder
dem Speicher 238 kann ein Bildverarbeitungssubsystem 256 kommunizieren,
um durch Ultraschall gescannte Daten abzurufen, die das interessierende
Volumen repräsentieren.
Das Bildverarbeitungssubsystem 256 kann mehrere Komponenten,
einschließlich
eines Volumenscannkonverters 240, eines Speichers 242 und
eines Volumenrenderingprozessors 248 aufweisen. Der Volumenscannkon verter 240 und
Volumenrenderingprozessor 248 können zu einer einzelnen Funktionskomponente
miteinander kombiniert sein. In einer Ausführungsform kann der Volumenscannkonverter 240 durch
Ultraschall gewonnene Daten in einen Datensatz umwandeln, der auf
ein dreidimensionales kartesisches Koordinatensystem bezogen ist.
Der Datensatz kann anschließend
in einem Speicher 242 gespeichert werden. Ein Speicher 242 ist eine
Vorrichtung oder eine Kombination von Vorrichtungen, die zur Kurzzeit-
oder zur Langzeitspeicherung elektronischer Daten geeignet ist.
Der Volumenrenderingprozessor 248 kann anschließend den
Datensatz abrufen und den Datensatz in ein darstellbares Bild transformieren.
Der 3D-Datensatz
kann dann in dem Speicher 242 gespeichert werden.
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Eine
Unterdrückungsstruktur-Erzeugungseinrichtung 246 kann
einen Datensatz aus dem Speicher 242 abrufen. Die Unterdrückungsstruktur-Erzeugungseinrichtung 246 kann
ein darstellbares 3D-Bild rendern bzw. wiedergeben, das dem interessierenden
Volumen 130 entspricht. Als weitere Option kann die Unterdrückungsstruktur-Erzeugungseinrichtung 246 ein
vordefiniertes 3D-Bild bereitstellen. Ein Benutzer 244 wirkt
mit einer Unterdrückungsstruktur-Erzeugungseinrichtung 246 über eine
Bedienerschnittstelle, beispielsweise eine graphische Benutzerschnittstelle,
Tastatur und Maus, interaktiv zusammen. Die Unterdrückungsstruktur-Erzeugungseinrichtung 246 ermöglicht dem
Benutzer 244, Strukturunterdrückungsmodifikationen auf einem
angezeigten 3D-Bild vorzunehmen. Unter Verwendung von Bildeditiermerkmalen
bzw. – einrichtungen,
wie sie im Einzelnen in dem V730 Expert BT04 Basic User Manual,
GE Teilenummer KTI 105 927 – 100
erläutert
sind, oder durch Verwendung sonstiger allgemein bekannter Techniken
kann der Benutzer 244 durch Interaktion mit der Unterdrückungsstruktur-Erzeugungseinrichtung 246 eine
Struktur zur Unterdrückung
auswählen.
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Nachdem
der Benutzer eine Struktur zur Unterdrückung auswählt, kann die Unterdrückungsstruktur-Erzeugungseinrichtung 246 eine
entsprechende Unterdrückungsvolumendarstellung 254 erzeugen.
Die Unterdrückungsvolumendarstellung 254 enthält eine
Information, die einem Volumen entspricht, das aus den gescannten
Datensätzen
entfernt oder darin unterdrückt
werden soll. Das zu entfernende oder unterdrückende Volumen kann als Unterdrückungsvolumen
bezeichnet werden. Das Bildverarbeitungssubsystem 256 kann
die Unterdrückungsvolumendarstellung 254 als
eine Eingabe bzw. einen Eingangssatz entgegennehmen. In einer Ausführungsform
nimmt der als Volumenranderingprozessor 248 bezeichnete
Teil des Bildverarbeitungssubsystems 256 die Unterdrückungsvolumendarstellung 254 als
Eingabe bzw. Eingangssatz entgegen. In einer weiteren Ausführungsform
nimmt der als Volumenscannkonverter 240 bezeichnete Teil
des Bildverarbeitungssubsystems 256 die Unterdrückungsvolumendarstellung 254 als
Eingabe bzw. Eingangssatz entgegen. In einer weiteren Ausführungsform
kann die Unterdrückungsvolumendarstellung 254 in
einem Speicher abgespeichert und automatisch durch das Bildverarbeitungssubsystem 256 abgerufen
werden. Zusätzlich
zur Entgegennahme der Unterdrückungsvolumendarstellung 254 als
ein Eingangssignal kann das Bildverarbeitungssubsystem 256 ferner
gescannte Datensätze
empfangen oder abrufen, die das interessierende Volumen 230 kennzeichnen.
Die gescannten Datensätze
können aus
dem für
das Bildverarbeitungssubsystem 256 internen Speicher 242 empfangen
oder abgerufen werden. Alternativ können die gescannten Datensätze von
dem Speicher 238 oder von dem Empfänger 236 empfangen
oder abgerufen werden.
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Das
Bildverarbeitungssubsystem 256 erteilt ein Unterdrückungsvolumen,
das der Unterdrückungsvolumendarstellung 254 entspricht,
einem oder mehreren gescannten Datensätzen. Das Bildverarbeitungssubsystem 256 kann
das Unterdrückungsvolumen
den gescannten Datensätzen
auf vielfältige
Weise erteilen. In einer Ausführungsform wird
ein gescannter Datensatz, der dem interessierenden Volumen 230 entspricht,
empfangen/abgerufen, wobei Daten, die dem Unterdrückungsvolumen entsprechen,
nachfolgend aus dem Unterdrückungsvolumen
entfernt werden. In einer weiteren Ausführungsform filtert das Bildverarbeitungssubsystem 256 einen
gescannten Datensatz mit der Unterdrückungsvolumendarstellung 254 derart,
dass ein resultierender gefilterter Datensatz transparente oder teiltransparente
Stellen aufweist, die dem Unterdrückungsvolumen entsprechen.
In einer weiteren Ausführungsform
filtert das Bildverarbeitungssubsystem 256 einen gescannten
Datensatz mit der Unterdrückungsvolumendarstellung 254 in
einer derartigen Weise, dass ein resultierender gefilterter Datensatz eine
modifizierte oder veränderte
Farbinformation aufweist, die dem Unterdrückungsvolumen entspricht. In
einer weiteren Ausführungsform
filtert das Bildverarbeitungssubsystem 256 einen gescannten Datensatz
mit der Unterdrückungsvolumendarstellung 254 in
einer derartigen Weise, dass ein resultierender gefilterter Datensatz
modifizierte bzw. geänderte
Grauwertinformationen aufweist, die dem Unterdrückungsvolumen entsprechen.
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In
einer weiteren Ausführungsform
kann die Unterdrückungsvolumendarstellung 254 durch
eine Maske gebildet sein. 6 veranschaulicht
eine Maske 400 entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung. Die Maske 400 ist eine 3D-Matrix. In einer Ausführungsform
weist jedes Matrixelement ein Datum bzw. Daten auf, das bzw. die für einen
Unterdrückungszustand
kennzeichnend ist bzw. sind. Ein Matrixelement kann einen Unterdrückungszustand
WAHR bzw. JA 404 oder einen Unterdrückungszustand NICHT WAHR bzw.
NEIN anzeigen. In dem in dieser Anmeldung verwendeten Sinne zeigt
ein Matrixelement mit einem Unterdrückungszustand WAHR bzw. JA 404 an,
dass eine entsprechende Stelle in einem gescannten Datensatz zu
unterdrücken
ist. Umgekehrt zeigt ein Matrixelement mit einem Unterdrückungszustand
NICHT WAHR bzw. NEIN 402 an, dass eine entsprechende Stelle
in einem Datensatz nicht unterdrückt
werden soll. Eine Matrix mit binären
Datenelementen ist lediglich eine Möglichkeit zum Anzeigen der
Unterdrückungszustände WAHR
und NICHT WAHR in einer Maske.
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In
einer weiteren Ausführungsform
weist eine Maske 400 mehrere Matrizen auf. Dies kann sinnvoll
sein, wenn mit Vektordaten oder mit Farbdaten, beispielsweise Leistungs-Doppler-Daten (Power-Doppler-Daten)
und Geschwindigkeits-Doppler-Daten
(Velocity-Doppler-Daten), gearbeitet wird. In dieser Ausgestaltung
entspricht jede der mehreren Matrizen in der Maske 400 einer
anderen Form des Datentyps in dem gescannten Datensatz. Auf diese Weise
kann eine Volumenunterdrückung
bei komplizierten Datentypen bewerkstelligt werden. In ähnlicher
Weise weist eine Maske 400 in einer weiteren Ausführungsform
eine Matrix mit mehreren Werten auf, die jedem Element entsprechen.
Jeder der mehreren Werte in jedem Element kann einer anderen Form
eines Datentyps in einem gescannten Datensatz entsprechen. Somit
kann ein Unterdrückungszustand
WAHR 404 eine Vielfalt unterschiedlicher Informationen
enthalten. Es können
unterschiedliche Unterarten der Unterdrückungszustände WAHR 404 existieren.
Der Unterdrückungszustand
WAHR 404 kann beispielsweise einen Zustand, der anzeigt, dass
die Daten transparent oder teilweise transparent gestaltet werden
sollten, einen Zustand, der anzeigt, dass die Daten modifiziert
werden sollten, oder einen Zustand enthalten, der anzeigt, dass
die Daten ignoriert werden sollten.
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Zurückkommend
auf 4 kann das Bildverarbeitungssubsystem 256 in
einer Ausführungsform
eine Maske anwenden, um gescannten Datensätzen ein Unterdrückungsvolumen
zu erteilen. Das Bildverarbeitungssubsystem 256 überprüft den Unterdrückungszustand
eines gegebenen Elementes in einer Maskenmatrix. Falls das Matrixelement
einen Unterdrückungszustand
aufweist, der NICHT WAHR ist, ruft das Bildverarbeitungssubsystem 256 die
entsprechende Stelle oder das entsprechende Pixel aus einem gescannten
3D-Datensatz ab. Beispielsweise kann die zugehörige Stelle oder das zugehörige Pixel aus
dem Speicher 242 abgerufen werden, wenn der Unterdrückungszustand
eines gegebenen Maskenelementes NICHT WAHR 402 ist. Wenn
der Unterdrückungszustand
des Matrixelementes WAHR 404 ist, kann das Bildverarbeitungssubsystem 256 anschließend das
zugehörige
gescannte Datenpixel oder die zugehörige gescannte Stelle nicht
abrufen. Stattdessen kann das Bildverarbeitungssubsystem 256 einen Nullwert
oder einen eine Unterdrückungsstruktur kennzeichnenden
Wert einfügen.
Auf diese Weise einer Filterung verschwendet das Ultraschallbildgebungssystem 200 keine
Zeit zur Abrufung gescannter Daten, die unterdrückt werden sollen. Alternativ kann
das Bildverarbeitungssubsystem 256 für den Fall, dass der Unterdrückungszustand
des Matrixelementes WAHR 404 ist, lediglich einen Teil
des zugehörigen
Datenpixels oder der zugehörigen
Stelle abrufen. Als eine weitere Alternative kann das Bildverarbeitungssubsystem 256 für den Fall,
dass der Unterdrückungszustand
des Matrixelementes WAHR 404 ist, das zugehörige Datenpixel
oder die zugehörige
Stelle abru fen und modifizieren. In einer noch weiteren alternativen
Ausführungsform
kann das Bildverarbeitungssubsystem 256 in dem Fall, dass der
Unterdrückungszustand
des Matrixelementes WAHR 404 ist, einen Teil oder eine
Form des zugehörigen
Datenpixels oder der zugehörigen
Stelle abrufen und verändern.
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Nachdem
einem gescannten Datensatz ein Unterdrückungsvolumen erteilt bzw.
mitgegeben worden ist, kommuniziert das Bildverarbeitungssubsystem 256 mit
einem Videoprozessor 250. Ein Videoprozessor 250 und
eine Anzeige 252 können
einen gefilterten oder unterdrückten
Datensatz in ein darstellbares Bild umwandeln. Der Videoprozessor 250 und
die Anzeige 252 können
dazu verwendet werden, darstellbare Bilder zur Verwendung mit der
Unterdrückungsstruktur-Erzeugungseinrichtung 246 zu erzeugen.
Außerdem
können
der Videoprozessor 250 und die Anzeige dazu verwendet werden,
darstellbare Bilder zu erzeugen, die gescannten Datensätzen mit
einer unterdrückten
Struktur sowie gescannten Datensätzen
ohne eine unterdrückte
Struktur entsprechen.
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Sobald
das Bildverarbeitungssubsystem 256 eine Unterdrückungsvolumendarstellung 254 erhalten
hat, kann eine Aufeinanderfolge gescannter Datensätze verarbeitet
werden, um das entsprechende Unterdrückungsvolumen zu unterdrücken. 5 veranschaulicht
ein Blockschaltbild einer Strukturunterdrückung in sequentiell gescannten
Datensätzen
gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Ein Benutzer 244 kann ein 3D-Bild
oder einen 3D-Datensatz 304 editieren, um ein Unterdrückungsvolumen 306 festzulegen.
Das Unterdrückungsvolumen 306 entspricht
einer Struktur, die unterdrückt werden
soll. Die Strukturunterdrückungs-Erzeu gungseinrichtung 246 erzeugt
eine Unterdrückungsvolumendarstellung 308,
die dem Unterdrückungsvolumen 306 entspricht.
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Ein
gescannter Datensatz 310 enthält Informationen, die dem interessierenden
Volumen 130 entsprechen. Die Unterdrückungsvolumendarstellung 308 wird
dazu verwendet, dem gescannten Datensatz 310 ein Unterdrückungsvolumen
zu erteilen bzw. zu verleihen. Als Ergebnis wird ein gefiltertes Datenbild
oder ein gefilterter Datensatz 312 erhalten, der eine unterdrückte Struktur
aufweist, die dem Unterdrückungsvolumen 306 entspricht.
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Wenn
aufeinander folgende gescannte Datensätze 310 eingereiht
werden, wird das Unterdrückungsvolumen 306 jedem
gescannten Datensatz 310 erteilt, um eine Sequenz gefilterter
Datenbilder oder Datensätze 312 zu
bilden. Auf diese Weise kann eine Struktur in einer Sequenz gescannter
Datensätze 310 unterdrückt werden,
ohne den Prozess durch eine zu hohe Anzahl von Zugriffen auf Speichervorrichtungen
und Bildfilterungsalgorithmen festzufahren. Der Prozess zur Unterdrückung einer
Struktur in einer Sequenz von 3D-Bildern kann in Echtzeit erfolgen.
Unter Echtzeit wird verstanden, dass ein Benutzer keine wesentlich
merkbare Verzögerung
zwischen einem Scann und einer Bildanzeige wahrnehmen wird. Während einer
Strukturunterdrückung kann
in dem Ultraschallbildgebungssystem 200 ein Engpass auftreten.
Im Allgemeinen kann das Unterdrückungsvolumen 306 den
gescannten Datensätzen 310 mit
einer Rate von vier (4) bis fünfzig
(50) Datensätzen
pro Sekunde erteilt werden. Falls die Rate kleiner ist als vier
(4) Datensätze
pro Sekunde, wird ein Betrachter in einer Videosequenz gefilterter Datenbilder 312 eine
Diskontinuität
bzw. Unstetigkeit wahrnehmen. Jedoch ist es möglich, Systeme aufzubauen,
die mit einer Rate von weniger als 4 Hz arbeiten. Fünfzig (Hertz)
wird als eine praktische obere Geschwindigkeit der Filterungsrate
gewählt,
weil das menschliche Auge Veränderungen,
die schneller sind als 50 Hz, nicht erfassen kann. Jedoch ist es
möglich, Systeme
aufzubauen, die schneller als bei 50 Hz arbeiten.
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7 veranschaulicht
ein Flussdiagramm 500 gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. In Schritt 502 wird ein Unterdrückungsfilter
bestimmt. In einer Ausführungsform
unterstützt die
Strukturunterdrückungs-Erzeugungseinrichtung 246 die
Bestimmung eines Unterdrückungsfilters.
Ein Benutzer 244 kann in einer interaktiven Weise mit der Strukturunterdrückungs-Erzeugungseinrichtung 246 wechselwirken.
Beispielsweise gibt das V730 Expert BT04 Basic User Manual die MagiCut-Einrichtung
im Detail an, wobei beschrieben ist, auf welche Weise ein Benutzer
eine Struktur zur Unterdrückung
auswählen
kann. Ein Benutzer 244 kann beispielsweise eine Kontur
oder Umrisslinie auf einem Ultraschallbild auswählen, und er kann eine Teilunterdrückungstiefe
auswählen.
In einem Unterdrückungsmodus kann
alles innerhalb der Kontur bis zu der ausgewählten Teilunterdrückungstiefe
unterdrückt
werden. Die Strukturunterdrückungs-Erzeugungseinrichtung 246 kann
dann basierend auf einer Interaktion des Benutzers 244 ein
Unterdrückungsfilter
bestimmen. Das Unterdrückungsfilter
kann eine Maske 400 sein, wie sie in 6 veranschaulicht
ist. Wie vorstehend erläutert,
kann die Maske 400 eine 3D-Matrix enthalten. In einer Ausführungsform
weist jedes Matrixelement ein Datum bzw. Daten auf, das bzw. die
für einen
Unterdrückungszustand
kennzeichnend ist bzw. sind. Ein Matrixelement kann einen Unterdrückungszustand
WAHR 404 oder einen Unterdrückungszustand NICHT WAHR 402 anzeigen.
In dem in dieser An meldung verwendeten Sinne zeigt ein Matrixelement
mit einem Unterdrückungszustand
WAHR 404 an, dass eine entsprechende Stelle in einem gescannten
Datensatz unterdrückt
werden soll. Umgekehrt zeigt ein Matrixelement mit einem Unterdrückungszustand
NICHT WAHR 402 an, dass eine zugehörige Stelle in einem Datensatz
nicht unterdrückt werden
soll.
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Erneut
zurückkommend
auf 7 können Datensätze in Schritt 504 akzeptiert
bzw. entgegengenommen oder abgerufen werden. Die Datensätze können eine
Information enthalten, die ein mit Ultraschall gescanntes Bild kennzeichnet.
Die Datensätze können eine
Information enthalten, die einem von einem interessierenden Volumen 230 rückgestreuten Signal
entspricht. Die Datensätze
können
in einem Speicher abgespeichert werden, bevor sie in Schritt 504 abgerufen
werden. In einer Ausführungsform
repräsentiert
eine Sequenz von Datensätzen
ein 4D-Bild, wobei jeder Datensatz zu einem Zeitpunkt jeweils einzeln
abgerufen. In Schritt 506 wird auf jeden Datensatz das
Unterdrückungsfilter
in Echtzeit angewandt. Die Anwendung des Unterdrückungsfilters kann zu der Unterdrückung von
Daten an einer Stelle bzw. einem Ort eines Datensatzes führen, wenn
das zugehörige
Element der Unterdrückungsfiltermatrix
einen Unterdrückungszustand
WAHR aufweist. In einer Ausführungsform
wird das Unterdrückungsfilter
angewandt, indem eine Stelle, die einem Matrixelement mit einem
Unterdrückungszustand WAHR
entspricht, ignoriert bzw. ausgelassen wird. Beispielsweise kann
das Unterdrückungsfilter
für den Fall,
dass ein Datensatz aus einem Speicher abgerufen wird, angewandt
werden, indem Datenorte, die Matrixelementen mit einem Unterdrückungszustand WAHR
entsprechen, nicht abgefragt bzw. abgerufen werden. In einer weiteren
Ausführungsform
kann das Unterdrückungsfilter
angewandt werden, indem ein Teil von Daten in einem Daten satz, der
Matrixelementen mit einem Unterdrückungszustand WAHR entspricht,
modifiziert bzw. verändert
wird. Das Unterdrückungsfilter
kann in Echtzeit angewandt werden. In einer Ausführungsform wird das Unterdrückungsfilter
mit einer Rate von zwischen 4 und 50 Datensätzen pro Sekunde angewandt.
In Schritt 508 wird ein Datenstrom aus Datensätzen, die
das Unterdrückungsvolumen
enthalten, gebildet. In einer Ausführungsform kann jeder gescannte
3D-Datensatz in einer sequentiellen Weise verarbeitet werden, um den
Datenstrom zu erzeugen. Demgemäß kann jeder 3D-Scanndatensatz
auf eine ähnlich
sequentielle Weise in Form eines gefilterten 3D-Datensatzes ausgegeben
werden. Die Sequenz gefilterter 3D-Datensätze bildet einen Datenstrom,
der eine Echtzeitunterdrückung
eines Unterdrückungsvolumens
enthält. Der
Datenstrom kann verarbeitet und als ein Video, eine Filmschleife,
eine Animation oder dergleichen abgespielt werden.
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Somit
ergeben bestimmte Ausführungsformen
Verfahren und Systeme zur Unterdrückung einer Struktur in 4D-Ultraschallvolumina
ohne wiederholte Bedienereingriffe. Bestimmte Ausführungsformen
stellen Verfahren und Systeme zur Unterdrückung einer Struktur in 4D-Ultraschallvolumina
in Echtzeit bereit. Bestimmte Ausführungsformen ergeben effiziente
und kostengünstige
Realisierungen derartiger Systeme und Verfahren.
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Während die
Erfindung mit Bezug auf bestimmte Ausführungsformen beschrieben worden
ist, versteht es sich für
einen Fachmann, das zahlreiche Änderungen
vorgenommen werden können
und Elemente durch ihre äquivalenten
Mittel ersetzt werden können,
ohne von dem Schutzumfang der Erfindung abzuweichen. Außerdem können viele
Modifikationen vor genommen werden, um eine bestimmte Situation oder
ein bestimmtes Material an die Lehre der Erfindung anzupassen, ohne
von deren Rahmen abzuweichen. Deshalb besteht die Absicht, dass
die Erfindung nicht auf die hier beschriebene besondere Ausführungsform
beschränkt
sein soll, sondern dass die Erfindung sämtliche Ausführungsformen
umfassen soll, die in dem Schutzumfang der beigefügten Ansprüche liegen.
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Bestimmte
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung umfassen Verfahren, Systeme und Computer
lesbare Medien zur Echtzeit-Strukturunterdrückung in durch Ultraschall
gescannten Volumina 130. Ein Verfahren (7)
enthält
eine Entgegennahme mehrerer Datensätze 310, wobei jeder
der mehreren Datensätze 310 ein
durch Ultraschall gescanntes Volumen 130 kennzeichnet.
Das Verfahren (7) enthält ferner eine automatische
Anwendung eines Unterdrückungsfilters 254, 306, 400 in
Echtzeit auf die mehreren Datensätze 310 zur
Erzeugung mehrerer gefilterter Datensätze 312, wobei wenigstens
zwei der mehreren gefilterten Datensätze 312 sequenzierbar
sind, um einen Datenstrom zu bilden.
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- Fig.
7
- Verfahren
zur Verarbeitung von Ultraschalldaten
- 400
- Maske
- 400
- Datenmatrix
- 404
- Unterdrückungszustand
WAHR
- 400,
254, 306
- Unterdrückungsfilter
- 238,
242
- Zur
Speicherung von Datenbildern eingerichteter Speicher
- 310
- Datenbilder,
die ein durch Ultraschall gescanntes Volumen kennzeichnen
- 256
- Bildprozessor
- 312
- Verarbeiteter
Datenstrom
- 312
- Sequenz
gefilterter Datenbilder
- 240
- Volumenscannkonverter
- 248
- Volumenrenderingprozessor
- 254,
306
- Unterdrückungsvolumen
- 310
- Mehrere
gescannte Datensätze
- 312
- Datenstrom
- 130
- Mit
Ultraschall gescanntes Volumen