DE102009026110A1

DE102009026110A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Darstellung eines Ultraschallmesskopfes relativ zu einem Objekt

Info

Publication number: DE102009026110A1
Application number: DE200910026110
Authority: DE
Inventors: Menachem Milwaukee Halmann
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 2008-07-11
Filing date: 2009-07-06
Publication date: 2010-02-04
Also published as: JP5702922B2; US20100010348A1; US8172753B2; JP2010017556A; CN101658431A; CN101658431B

Abstract

Es werden Vorrichtungen und Verfahren zur Darstellung eines Ultraschallmesskopfes relativ zu einem Objekt vorgeschlagen. Die Vorrichtung weist einen Ultraschallmesskopf auf, der dazu eingerichtet ist, Ultraschalldaten zu erlangen. Die Vorrichtung enthält ferner eine Anzeige, die dazu eingerichtet ist, ein Ultraschallbild basierend auf den Ultraschalldaten und eine grafische Darstellung des Ultraschallmesswandlers in Kombination mit dem Ultraschallbild anzuzeigen.

Description

Hintergrund der Erfindung
Verschiedene Ausführungsformen dieser Erfindung beziehen sich allgemein auf diagnostische Bildgebungsvorrichtungen und insbesondere auf Vorrichtungen und Verfahren, die eine Darstellung der Beziehung zwischen dreidimensionalen (3D) Strukturen innerhalb und außerhalb eines interessierenden Objekts bereitstellen.
Die richtige Ausrichtung eines Ultraschallmesskopfes zum Erhalt gewünschter oder benötigter Bilder ist manchmal schwierig, insbesondere für Anfänger als Bediener. Zum Beispiel können neue Bediener von Ultraschallgeräten durch die Ultraschallorientierungsschemen verwirrt werden. Insbesondere kann es vorkommen, dass Bediener nicht ganz verstehen oder nicht in der Lage sind einfach zu identifizieren, welche Richtungen links und rechts oder vorne und hinten mit Bezug auf den Ultraschalmesskopf und das aufgenommene Objekt darstellen. Überdies kann auch ein erfahrener Bediener eines Ultraschallmesskopfes eine falsche Vorstellung von der Richtung haben, in der sich der Messkopf seiner oder ihrer Meinung nach bewegt in bezug auf die Richtung, in der sich nach Vorstellung des Bedieners das Bild bewegt.
Die Beziehungen zwischen internen und externen 3D-Strukturen zu verstehen, z. B. innerhalb und außerhalb eines Patienten, ist nicht ganz einfach. Bei herkömmlichen Ult raschallbildgebungsvorrichtungen besteht die einzige Orientierungsanzeige auf dem Ultraschallbild aus lediglich einem Punkt entweder auf der linken Seite oder auf der rechten Seite des angezeigten Bildes. Der Punkt auf dem dargestellten Bild entspricht einem Punkt auf dem Ultraschallmesskopf, der vom Bediener gehalten wird. Ferner haben bekannte Ultraschallschallmessköpfe eine eher symmetrische Form, die es abgesehen von dem sehr kleinen Punkt auf einer Seite, schwer machen kann, die relative Position der Vorderseite oder der Rückseite des Messkopfes zu bestimmen. Bei Verfahren, die eine Nadelinjektion beinhalten oder anderen invasiven Verfahren erfordert die Anforderung nach Sterilität typischerweise vom Benutzer das Abdecken des Messkopfes mit einer wegwerfbaren Plastikabdeckung, die den Punkt unsichtbar macht. Daher muss sich ein Bediener auf sein ziemlich hohes Erfahrungsniveau verlassen können, um die Orientierung des Messkopfes zu bestimmen, zum Beispiel, um die Vorderseite von der Rückseite des Messkopfes zu unterscheiden, so dass er Bilder in der richtigen Orientierung erhält.
Kurze Beschreibung der Erfindung
In Übereinstimmung mit einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist eine Ultraschallvorrichtung vorgesehen, die einen Ultraschallmesskopf enthält, der dazu eingerichtet ist, Ultraschalldaten zu erzeugen. Die Ultraschallvorrichtung enthält ferner eine Anzeige, die dazu eingerichtet ist, ein auf den Ultraschaldaten basierendes Ultraschallbild und eine grafische Darstellung des Ultraschallmesskopfes in Kombination mit dem Ultraschalbild anzuzeigen.
In Übereinstimmung mit einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung ist eine Ultraschallanzeige vorgesehen, die ein Echtzeitultraschallbild eines dreidimensionalen Volumens und eine grafische Darstellung des Ultraschallmesskopfes enthält, der Ultraschaldaten zur Erzeugung des Echtzeitultraschallbildes erzeugt. Die grafische Darstellung zeigt eine Position und/oder eine Ausrichtung des Ultraschallmesskopfes relativ zum dreidimensionalen Volumen.
In Übereinstimmung mit noch einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist ein Verfahren zur Anzeige von Ultraschalbildern vorgesehen. Das Verfahren umfasst das Anzeigen eines Ultraschalbildes auf einer Anzeige und das Anzeigen einer grafischen Darstellung eines die Ultraschalldaten erzeugenden Messkopfes in Kombination mit dem Ultraschalbild. Die grafische Darstellung kennzeichnet zumindest die Position und/oder die Ausrichtung des Ultraschallmesskopfes relativ zu einem dem Ultraschallbild entsprechenden Objekt.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
1 ist ein Blockschaltbild einer Ultraschallvorrichtung, die in Übereinstimmung mit einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ausgestaltet ist.
2 isst ein Blockschaltbild eines Ultraschallprozessormoduls nach 1, das in Übereinstimmung mit einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ausgestaltet ist.
3 ist eine Ansicht eines in Übereinstimmung mit einem Ausführungsbeispiel der Erfindung konstruierten Ultraschallmesskopfes.
4 ist eine Ansicht eines in Übereinstimmung mit einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung konstruierten Ultraschallmesskopfes.
5 ist eine Ansicht eines in Übereinstimmung mit einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung konstruierten Ultraschallmesskopfes.
6 ist eine Ansicht eines in Übereinstimmung mit einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung konstruierten Ultraschallmesskopfes.
7 ist eine Ansicht eines in Übereinstimmung mit einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung konstruierten Ultraschalmesskopfes.
8 ist eine Draufsicht auf einen in Übereinstimmung mit einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung konstruierten Ultraschallmesskopf.
9 ist eine Seitenansicht des Ultraschallmesskopfes aus 8.
10 ist eine perspektivische Ansicht des Ultraschallmesskopfes aus 8.
11 ist eine Vorderansicht des Ultraschallmesskopfes aus 8.
12 ist eine Bildschirmanzeige (Screenshot), die eine grafische Darstellung eines Ultraschallmesskopfes veranschaulicht, der in Übereinstimmung mit einem Ausführungsbeispiel der Erfindung in Kombination mit einem Ultraschallbild angezeigt ist.
13 ist eine Bildschirmanzeige (Screenshot), die eine grafische Darstellung eines Ultraschallmesskopfes veranschaulicht, der in Übereinstimmung mit einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung in Kombination mit einem Ultraschallbild angezeigt ist.
14 ist eine Bildschirmdarstellung (Screenshot), die eine grafische Darstellung eines Ultraschallmesskopfes veranschaulicht, der in Übereinstimmung mit einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung in Kombination mit einem Ultraschallbild angezeigt ist.
15 ist eine Bildschirmdarstellung (Screenshot), die eine grafische Darstellung eines Ultraschallmesskopfes veranschaulicht, der in Übereinstimmung mit einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung in Kombination mit einem Ultraschallbild angezeigt ist.
16 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens zur Anzeige einer Darstellung eines Ultraschallmesskopfes, um eine Ausrichtung und Position des Ultraschallmesskopfes relativ zu einem dargestellten Objekt in Übereinstimmung mit einem Ausführungsbeispiel der Erfindung grafisch zu veranschaulichen.
17 veranschaulicht eine miniaturisierte Ultraschallbildgebungsvorrichtung, die dazu eingerichtet sein kann, eine grafische Darstellung eines Ultraschallmesskopfes in Übereinstimmung mit verschiedenen Ausführungsbeispielen der Erfindung anzuzeigen.
18 veranschaulicht eine handtragbare oder im Taschenformat ausgestaltete Ultraschallbildgebungsvorrichtung, die dazu eingerichtet sein kann, eine grafische Darstellung eines Ultraschallmesskopfes in Übereinstimmung mit verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung anzuzeigen.
19 veranschaulicht eine konsolenbasierte Ultraschallbildgebungsvorrichtung, die auf einem bewegbaren Fußgestell vorgesehen ist, und die dazu eingerichtet sein kann, eine grafische Darstellung eines Ultraschallmesskopfes in Übereinstimmung mit verschiedenen Ausführungsbeispielen der Erfindung anzuzeigen.
20 ist ein Blockschaltbild von beispielhaften Möglichkeiten, durch welche Ausführungsbeispiele der Erfindung auf einem computerlesbaren Medium gespeichert, verteilt und installiert werden können.
Genaue Beschreibung der Erfindung
Die vorhergehende Zusammenfassung, sowie die folgende detaillierte Beschreibung von bestimmten Ausführungsformen der Erfindung können besser verstanden werden, wenn sie in Verbindung mit der beigefügten Zeichnung gelesen werden. Sofern die Figuren Diagramme von funktionalen Blöcken verschiedener Ausführungsformen veranschaulichen, kennzeichnen die funktionalen Blöcke nicht notwendiger Weise die Unterteilung zwischen Hardwareschaltkreisen. Somit können einer oder mehrere der funktionalen Blöcke (z. B. Prozessoren oder Speicher) zum Beispiel in einem einzigen Hardwareteil (z. B. ein Universal-Signalprozessor oder ein Schreib-Lese-Speicher (RAM), eine Festplatte oder dergleichen) verwirklicht sein. Gleichermaßen können die Programme unabhängige Programme sein, in Subroutinen in einem Betriebssystem enthalten sein, Funktionen in einem installierten Softwarepaket sein und dergleichen. Man sollte wissen, dass die verschiedenen Ausführungsbeispiele nicht auf die in der Zeichnung dargestellten Anordnungen und Mittel beschränkt sind.
Wie hierin gebraucht, soll ein Element oder ein Schritt das bzw. der im Singular angegeben und dem der unbestimmte Artikel vorangestellt ist, so verstanden werden, dass die Mehrzahl dieser Elemente oder Schritte nicht ausgeschlossen ist, solange ein solcher Ausschluss nicht explizit angegeben ist. Ferner sind Bezugnamen auf „ein Ausführungsbeispiel” der vorliegenden Erfindung nicht dazu bestimmt so interpretiert zu werden, dass die Existenz von weiteren Ausführungsbeispielen ausgeschlossen wird, die die angegebenen Merkmale ebenfalls beinhalten. Überdies können Ausführungsbeispiele, die ein Element oder eine Vielzahl von Elementen mit einer bestimmten Eigenschaft „aufweisen” oder „haben” auch weitere solche Elemente enthalten, die nicht diese Eigenschaft haben, solange nicht explizit etwas anderes gesagt ist.
Es ist zu beachten, dass, obwohl die verschiedenen Ausführungsbeispiele in Verbindung mit einer Ultraschallvorrichtung beschrieben werden können, die hierin beschriebenen Verfahren und Vorrichtungen nicht auf Ultraschallbildgebung beschränkt sind. Insbesondere können die verschiedenen Ausführungsformen in Verbindung mit verschiedenen Arten von medizinischer Bildgebung ausgeführt werden, die zum Beispiel eine Bildgebung mittels Magnetresonanztomographie (MRT) und/oder Computertomographie (CT) aufweisen. Ferner können die verschiedenen Ausführungsformen in anderen nicht-medizinischen bildgebenden Vorrichtungen ausgeführt sein, z. B. in zerstörungsfreien Prüf- bzw. Testvorrichtungen, wie zum Beispiel in Sortiervorrichtungen am Flughafen.
Beispielhafte Ausführungsformen von Ultraschallvorrichtungen und Verfahren zur Darstellung eines Ultraschallmesskopfes relativ zu einem dargestellten Objekt sind im Folgenden detailliert beschrieben. Insbesondere wird zuerst eine detaillierte Beschreibung einer beispielhaften Ultraschallvorrichtung gegeben, gefolgt von einer detaillierten Beschreibung verschiedener Ausführungsbeispiele von Verfahren und Vorrichtungen zur Anzeige einer Darstellung eines Ultraschallmesskopfes in Kombination mit einem angezeigten Bild, vor allem dreidimensionale (3D) oder vierdimensionale (4D) live oder in Echtzeit angezeigte Bilder.
Ein technischer Effekt der verschiedenen Ausführungsbeispiele der hierin beschriebenen Vorrichtungen und Verfahren umfasst zumindest das Anzeigen einer Darstellung eines Ultraschallmesskopfes relativ zu einem als Bild angezeigten Objekt, um das Identifizieren einer Ausrichtung und/oder Position des Ultraschallmesskopfes relativ zum angezeigten Objekt zu erleichtern. Eine Angabe einer Richtung, in die der Messkopf zu bewegen ist, kann auch bereitgestellt werden, um das Anzeigen des dargestellten Objekts zu verbessern.
1 ist ein Blockschaltbild einer beispielhaften Ultraschallvorrichtung 20, das in verschiedenen Ausführungsbeispielen der Erfindung eine Darstellung eines Ultraschallmesskopfes anzeigen kann, wie dies im Detail nachfolgend beschrieben ist. Die Ultraschallvorrichtung enthält einen Sender 22, der eine Anordnung von Elementen 24 (z. B. piezoelektrische Kristalle) in einem Messwandler 26 betreibt, um gepulste Ultraschallsignale in einen Körper oder ein Volumen abzustrahlen. Eine Vielfalt von Geometrien kann verwendet werden und der Messwandler 26 kann als Teil von z. B. verschiedenen Typen von Ultraschallmessköpfen vorgesehen sein, wie dies im Folgenden genauer beschrieben ist. Die Ultraschallsignale werden von Strukturen im Körper reflektiert, z. B. von Blutzellen, Muskelgewebe, Venen oder im Körper befindlichen Objekten (z. B. ein Katheter oder eine Nadel) sodass Echos produziert werden, die zu den Elementen 24 zurückkehren. Die Echos werden von einem Empfänger 28 empfangen. Die empfangenen Echos werden einem Strahlformer 32 zur Verfügung gestellt, der die Strahlformung durchführt und ein Hochfrequenzsignal (HF-Signal) ausgibt. Das Hochfrequenzsignal wird dann einem HF-Prozessor 32 zur Verfügung gestellt, der das Hochfrequenzsignal verarbeitet. Alternativ kann der HF-Prozessor 32 einen komplexen Demodulator (nicht dargestellt) enthalten, der das HF-Signal demoduliert, um IQ-Datenpaare zu bilden, die die Echosignale repräsentieren. Die HF- oder IQ-Signaldaten können dann direkt einem Speicher 34 zur Speicherung (z. B. temporäre Speicherung) zur Verfügung gestellt werden.
Die Ultraschallvorrichtung 20 enthält auch ein Prozessormodul 36, um die erhaltenen Ultraschallinformationen (z. B. HF-Signaldaten oder IQ-Datenpaare) zu verarbeiten und Bildinhalte (frames) von Ultraschallinformationen zur Anzeige auf einer Anzeige 38 vorzubereiten. Das Prozessormodul 36 ist an die Durchführung einer oder mehrerer Verarbeitungsoperationen mit den erhaltenen Ultraschallinformationen entsprechend einer Vielzahl von auswählbaren Ultraschallausführungsarten angepasst. Die erhaltenen Ultraschallinformationen können in Echtzeit während einer Abtastsitzung verarbeitet werden, während die Echosignale empfangen werden. Zusätzlich oder alternativ können die Ultraschallinformationen während einer Abtastsitzung temporär im Speicher 34 abgespeichert und in weniger als Echtzeit in einem Live- oder Offline-Betrieb verarbeitet werden. Ein Bildspeicher 40 ist zum Speichern von verarbeiteten Bildinhalten von erhaltenen Ultraschallinformationen vorgesehen, die nicht zur sofortigen Anzeige vorgesehen sind. Der Bildspeicher 40 kann irgendein bekanntes Datensprechermedium aufweisen z. B. ein Permanentspeichermedium, ein Wechselspeichermedium usw.
Das Prozessormodul 36 ist mit einer Benutzerschnittstelle 42 verbunden, die den Betrieb des Prozessormoduls 36 steuert oder regelt, wie dies nachfolgend genauer erläutert ist, und die dazu eingerichtet ist, Eingaben von einer Bedienperson zu empfangen. Die Anzeige 38 enthält einen oder mehrere Monitore, die Patienteninformationen wiedergeben einschließlich diagnostischer Ultraschallbilder zur Bewertung, Diagnose und Analyse für den Benutzer. Die Anzeige 38 kann zum Beispiel einen 3D- oder 4D-Ultraschalldatensatz automatisch anzeigen, der im Speicher 34 oder 40 gespeichert oder gerade erzeugt wird, wobei der Datensatz auch mit einer Darstellung eines Messkopfes angezeigt wird (z. B. einer grafischen Bilddarstellung des die Ultraschalldaten erzeugenden Messkopfes). Einer der Speicher 34, 40 oder beide Speicher 34, 40 können 3D-Datensätze von Ultraschalldaten speichern, wo auf solche 3D-Datensätze zugegriffen wird, um 2D- und 3D-Bilder wiederzugeben. Zum Beispiel kann ein 3D-Ultraschalldatensatz sowie eine oder mehrere Bezugsebenen im zugeordneten Speicher 34 oder 40 abgebildet werden. Die Verarbeitung der Daten, einschließlich der Datensätze, basiert zum Teil auf Bedieneingaben, z. B. an der Benutzerschnittstelle 42 empfangene Bedienauswahlen.
Während des Betriebs erlangt die Vorrichtung 20 Daten, zum Beispiel volumetrische Datensätze durch verschiedene Techniken (z. B. 3D-Abtastung, Echtzeit-3D-Bildgebung, Volumenabtastung, 2D-Abtastung mit Positionssensoren aufweisenden Messwandlern, Freihand-Abtastung unter Verwendung einer Voxel-Korelationstechnik, Abtastung unter Verwendung einer 2D- oder Matrix-Anordnung von Messwandlern, usw.). Die Daten können durch Bewegung des Messwandlers 26 etwa entlang eines linearen oder gekrümmten Wegs erhalten werden, während der interessierende Bereich (ROI) abgetastet wird. In jeder Position entlang des linearen oder gekrümmten Weges erhält der Messwandler 26 Abtastebenen, die im Speicher 34 gespeichert werden. Der Messwandler 26 kann auch im Ultraschallmesskopf mechanisch bewegbar sein.
2 ist ein beispielhaftes Blockschaltbild des Ultraschallprozessormoduls aus 1. Das Ultraschallprozessormodul 36 ist konzeptionell als Menge von Untermodulen veranschaulicht, aber kann auch durch Verwendung irgendeiner Kombination von dazu geeigneten Hardware-Baugruppen, digitalen Signalprozessoren (DSPs), Prozessoren, usw. ausgeführt werden. Alternativ können die Untermodule aus 2 durch Verwendung eines Standard-PCs mit einem einzigen Pro zessor oder mehreren Prozessoren ausgeführt werden, wobei die funktionalen Operationen zwischen den Prozessoren verteilt sind. Als weitere Möglichkeit können die Untermodule nach 2 durch Verwendung einer Hybrid-Konfiguration ausgeführt werden, bei der bestimmte Modulfunktionen durch Verwendung dafür vorgesehener Hardware durchgeführt werden, während die verbleibenden Modulfunktionen durch Verwendung eines Standard-PCs oder dergleichen durchgeführt werden. Die Untermodule können auch als Software-Module innerhalb einer Prozessoreinheit ausgeführt werden.
Die Arbeitsvorgänge der in 2 veranschaulichten Untermodule können durch einen lokalen Ultraschallregler 50 oder durch das Prozessormodul 36 gesteuert bzw. geregelt werden. Die Untermodule 52–62 führen Mittelprozessor-Arbeitsvorgänge durch. Das Ultraschallprozessormodul 36 kann Ultraschalldaten 70 in einer von mehreren Formen empfangen. Beim Ausführungsbeispiel nach 2 bilden die empfangenen Ultraschaldaten 70 IQ-Datenpaare, die den jeder Datenabtastung zugeordneten realen und imaginären Teil darstellen. Die IQ-Datenpaare werden einem oder mehreren Untermodulen zur Verfügung gestellt, z. B. einem Farbfluss-Untermodul 52, einem Leistungs-Doppler-Untermodul 54, einem B-Modus-Untermodul 56, einem Spektral-Doppler-Untermodul 58 und einem M-Modus-Untermodul 60. Andere Untermodule können vorgesehen sein, wie unter anderem ein Gewebe-Doppler-Untermodul 62.
Jedes der Untermodule 52–62 ist dazu eingerichtet, die IQ-Datenpaare in einer entsprechenden Weise zu verarbeiten, um unter anderem Farbflussdaten 72, Leistungs-Dopplerdaten 74, B-Modus-Daten 76, Specktral-Doppler-Daten 78, M-Modusdaten 80 und Gewebe-Dopplerdaten 82 zu generieren, die alle in einem Speicher 90 (oder einem in 1 gezeigten Speicher 34 oder Bildspeicher 40) vor der nachfolgenden Verarbeitung temporär gespeichert werden können. Die Daten 72–82 können zum Beispiel als Sätze von Vektordatenwerten gespeichert werden, wobei jeder Satz einen individuellen Ultraschallbildinhalt (ultrasound image frame) definiert. Die Vektordatenwerte sind im Allgemeinen basierend auf dem Polarkoordinatensystem aufgebaut.
Ein Abtastwandler-Untermodul 92 greift auf den Speicher 90 zu und erhält vom Speicher 90 die mit dem Bildinhalt verknüpften Vektordatenwerte und konvertiert die Sätze von Vektordatenwerte in kartesische Koordinaten, um einen Ultraschallbildinhalt 93 zu bilden, der für die Anzeige formatiert ist. Die vom Abtastwandler-Untermodul 92 gebildeten Ultraschallbildinhalte 93 können wieder dem Speicher 90 zur nachfolgenden Verarbeitung zu Verfügung gestellt werden oder können dem Speicher 34 oder dem Bildspeicher 40 übermittelt werden.
Sobald das Abtastwandler-Untermodul 92 die mit den Daten verknüpften Ultraschallbildinhalte 93 erzeugt hat, können die Bildinhalte im Speicher 90 zurückgespeichert werden oder über einen Bus 96 an eine (nicht dargestellte) Datenbank, den Speicher 34, den Bildspeicher 40 und/oder an andere (nicht dargestellte) Prozessoren übermittelt werden.
Es kann bei einem Beispiel gewünscht sein, verschiedene Ultraschallbilder betreffend ein invasives Verfahren in Echtzeit auf der Anzeige 38 (dargestellt in 1) zu betrachten. Um dies zu erreichen, erhält das Abtast-Wandler-Untermodul 92 Datensätze für im Speicher 90 gespei cherte Bilder oder für Bilder, die zu diesem Zeitpunkt erfasst werden. Die Vektordaten werden erforderlichenfalls interpoliert und in ein X-Y-Format zur Videodarstellung konvertiert, um Ultraschallbindinhalte zu erzeugen. Die abtastkonvertierten Ultraschallbildinhalte werden einem Anzeigeregler (nicht dargestellt) zu Verfügung gestellt, der einen Videoprozessor enthalten kann, der die Videoabbildung auf eine Graustufenabbildung zur Videodarstellung abbildet. Das Graustufenabbild kann eine Übertragungsfunktion der Rohbilddaten in angezeigte Graustufen darstellen. Sobald die Videodaten auf Graustufenwerte abgebildet sind, steuert der Anzeigeregler die Anzeige 38 an, die einen oder mehrere Monitore oder Fenster der Anzeige enthalten kann, um den Bildinhalt anzuzeigen. Das auf der Anzeige 38 angezeigte Bild ist von einem Bildinhalt aus Daten gebildet, wobei jedes Datum die Intensität oder Helligkeit eines betreffenden Pixels der Anzeige angibt.
Es wird wieder auf 2 Bezug genommen, bei der ein 2D-Videoprozessor-Untermodul 94 dazu verwendet werden kann, einen oder mehrere der Bildinhalte (frames), die von den verschiedenen Arten von Ultraschallinformationen erzeugt werden, zu kombinieren. Das 2D-Videoprezessor-Untermodul 94 kann zum Beispiel verschiedene Bildinhalte durch Abbilden eines Datentyps auf ein Graustufenbild und Abbilden des anderen Datentyps auf ein Farbbild zur Videodarstellung kombinieren. Im schließlich angezeigten Bild sind die Farbpixeldaten mit den Graustufenpixeldaten überlagert, um einen einzigen Multimodus-Bildinhalt 98 zu bilden, der wieder in den Speicher 90 zurückgespeichert oder über den Bus 96 übermittelt wird. Aufeinanderfolgende Bildinhalte (image frames) können als eine Filmschleife (4D Bilder) im Speicher 90 oder Speicher 40 (dargestellt in 1) abgespeichert werden. Die Filmschleife stellt einen „First-In-First-Out”-Ringbildpufferspeicher dar, um Bilddaten zu erfassen, die dem Benutzer in Echtzeit angezeigt werden. Der Benutzer kann die Filmschleife durch Eingeben eines Einfrierbefehls an der Benutzerschnittstelle 42 einfrieren. Die Benutzerschnittstelle 42 kann zum Beispiel eine Tastatur und eine Maus und alle anderen Eingabe-Bedienelemente, die mit der Eingabe von Informationen in die Ultraschallvorrichtung 20 im Zusammenhang stehen (dargestellt in 1) enthalten.
Ein 3D-Prozessor-Untermodul 100 ist durch die Benutzerschnittstelle 42 gesteuert und greift auf den Speicher 90 zu, um räumlich aufeinander folgende Gruppen von Ultraschallbildinhalten zu erhalten und um dreidimensionale Bilddarstellungen davon zu erzeugen, wie zum Beispiel durch bekannte Volumenwiedergabe- oder Oberflächenwiedergabe-Algorithmen. Die dreidimensionalen Bilder können durch Verwendung verschiedener bildgebender Techniken, wie Raycasting, Maximumintensitätsprojektion (MIP) und dergleichen erzeugt werden.
Ein Messkopf-Visualisierungs-Untermodul 102 ist ebenfalls über die Benutzerschnittstelle 42 gesteuert und greift auf den Speicher 90 zu, um Gruppen von Ultraschallbildinhalten zu erhalten, die gespeichert wurden oder die gerade erzeugt werden, und um dreidimensionale Bilddarstellungen davon zusammen mit einer Darstellung (z. B. grafisches Bild) des relativ zum Bild positionierten und ausgericheten Messkopfes zu erzeugen. Die dreidimensionalen Bilder können durch Verwendung verschiedener bildgebender Techniken erzeugt werden, wie zum Beispiel Raycasting, Maximumintensitätspro jektion (MIP) und dergleichen. Die Bilder können unter Verwendung von bekannten Volumenwiedergabe- oder Oberflächenwiedergabe-Alguritmen angezeigt werden. Die Darstellung des Messkopfes kann durch die Verwendung abgespeicherter grafischer Bilder oder durch Zeichnen des Messkopfes (z. B. durch ein computergrafisch erzeugtes Bild) erzeugt werden.
Verschiedene Ausführungsformen der Erfindung zeigen eine Darstellung eines Ultraschallmesskopfes in Kombination mit einem angezeigten Bild eines Objekts an, z. B. ein Live- oder Echtzeitbild eines Objekts. Der Ultraschallmesskopf ist im Allgemeinen asymmetrisch geformt, zum Beispiel von der Vorderseite zur Rückseite oder auf verschiedenen Seiten, um die Anzeige der relativen Ausrichtung und Position des Ultraschallmesskopfes zu vereinfachen. Wie dies zum Beispiel in den 3–7 gezeigt ist, kann der Ultraschallmesskopf einen Griff oder ein Gehäuse mit asymmetrischer Kontur aufweisen. Es ist zu beachten, dass, obwohl verschiedene unterschiedliche asymmetrische Formen von Ultraschalimessköpfen veranschaulicht sind, die verschiedenen Ausführungsformen nicht auf die dargestellten Formen beschränkt sind und irgendein asymmetrisch geformter Ultraschallmesskopf verwendet werden kann. Alternativ kann ein symmetrisch geformter Ultraschallmesskopf mit einer Identifizierungsmarkierung verwendet werden, zum Beispiel mit einem Schlitz, einer Markierung, usw.
Insbesondere, wie zum Beispiel in 3 dargestellt, kann ein Ultraschallmesskopf 110 einen Teil 112 eines Griffs 114 enthalten, der gekrümmt ist oder eine gebogene oder konkave Form hat und einen anderen Teil 116 enthalten, der im Wesentlichen eben ist. Als weiteres Beispiel, wie in 4 gezeigt, kann ein Ultraschallmesskopf 120 einen eingekerbten Teil 122 in einem Bereich 124 des Ultraschallmesskopfes 120 enthalten, zum Beispiel an einem hinteren oder oberen Teil 126 eines Griffs 128 des Ultraschallmesskopfes 120. Der eingekerbte Teil 122 kann ausgebildet sein, um darin z. B. einen Finger (z. B. einen Daumen) eines Bedieners aufzunehmen. Bei einem weiteren in 5 dargestellten Beispiel, kann ein Ultraschallmesskopf 130 einen unebenen Teil 132 und einen im Wesentlichen ebenen Teil 134 enthalten, die sich jeweils entlang verschiedener Bereiche 136 und 138 des Ultraschallmesskopfes 130 erstrecken (z. B. in Längsrichtung). Der unebene Teil 132 kann im Wesentlichen so geformt sein, dass er die Finger eines Bedieners aufnehmen kann. Bei einem weiteren in 6 gezeigten Beispiel kann ein Ultraschallmesskopf 140 entgegengesetzt gekrümmte Teile aufweisen, z. B. einen konkaven Teil 142 und einen konvexen Teil 144, die sich entlang von verschiedenen Bereichen des Griffs 146 des Ultraschallmesskopfes 140 erstrecken (z. B. in Längsrichtung). Bei einem anderen in 7 dargestellten Beispiel kann ein Ultraschallmesskopf 150 von einem vorderen Ende 152 zu einem hinteren Ende 154 eines Griffs 156 konisch verlaufen.
Es ist zu beachten, dass die Formen und Größen der in den 3–7 gezeigten Ultraschallmessköpfe variiert und verändert werden können. Zum Beispiel können die asymmetrischen Teile asymmetrisch sein bezogen auf die Vorder- und Rückseite des Gehäuses oder des Griffs des Messkopfes, bezogen auf verschiedene Seiten des Gehäuses oder des Griffs des Messkopfes, bezogen auf verschiedene Bereiche des Gehäuses oder des Griffs des Messkopfes oder eine Kombination hiervon. Es ist möglich, dass die verschiedenen Ausführungs formen in Verbindung mit irgendeinem Typ von Ultraschallmesskopf verwendet werden, wobei eine Ausrichtung oder Position des Ultraschallmesskopfes identifiziert werden kann, wenn eine Darstellung des Ultraschallmesskopfes angezeigt wird. Bei einem anderen Beispiel kann ein Knopf oder ein anderes Bedienelement an einer Seite des Messkopfes angeordnet sein, um die Asymmetrie herzustellen. Wie z. B. in 8–11 gezeigt, enthält ein Ultraschallmesskopf 157 einen Knopf 159 zum Beispiel auf der Oberseite des Ultraschallmesskopfes 157. Es kann auch ein weiterer Knopf 161 auf einer Seite des Ultraschallmesskopfes 147 vorgesehen sein. Auch ein Haltegriff oder ein erhabenes Teil kann an einer Seite vorgesehen sein.
Insbesondere, wie in den 12–15 dargestellt, zeigen verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung eine Darstellung eines Ultraschallmesskopfes auf dem selben Bildschirm wie das Ultraschallbild an, die in relativer Nähe zum angezeigten Ultraschallbild angezeigt werden kann. Wie dies z. B. in den 12 und 13 gezeigt ist, die einen Bildschirm 160 veranschaulichen, zum Beispiel die Anzeige 38 der Ultraschallvorrichtung 20 nach 1, wird eine grafische Darstellung 162 eines Ultraschallmesskopfes (z. B. die Ultraschallmessköpfe der 3–11) in Kombination mit einem Ultraschallbild 164 angezeigt, zum Beispiel in der Nähe oder benachbart zum Ultraschallbild. Insbesondere kann die grafische Darstellung 162 ein Bild des Ultraschallmesskopfes sein, der gerade zum Erzeugen des auf den Bildschirm 160 dargestellten Ultraschallbildes 164 verwendet wird. Die grafische Darstellung 162 zeigt im Wesentlichen die Form oder Kontur des Gehäuses des Ultraschallkopfes, um die Bestimmung der aktuellen Ausrichtung und/oder Position des Ultraschallmesskopfes relativ zum abgetasteten Objekt, das als Ultraschallbild 164 angezeigt wird, zu ermöglichen. Die grafische Darstellung 162 ist ein 2D-Bild in den Bildschirmen 160 der 12 und 13, jedoch kann das Bild auch dreidimensional sein, wie dies in den 14 und 15 gezeigt ist. Es ist zu beachten, dass die grafische Darstellung 162 in einer oder mehreren Dimensionen verkleinert sein kann (z. B. in der Länge reduziert), um weniger Platz auf dem Bildschirm 160 einzunehmen.
Das Ultraschallbild 164 ist in einigen Ausführungsbeispielen ein Live- oder 3D-Bild (z. B. dynamische 3D-Wiedergabe eines erfassten Volumens), das durch den Ultraschallmesskopf erfasst wird (der auf dem Bildschirm durch die grafische Darstellung 162 dargestellt ist), zum Beispiel ein neonatales Ultraschallbild oder ein Bild eines Lumens 166, wie z. B. einer Vene. Wenn ein Bild eines Patient aufgenommen wird, wird auch eine Hautlinie 168 angezeigt, die die Haut des aufgenommenen Bildes des Patienten darstellt und identifiziert. Die Hautlinie 168 beschreibt im Wesentlichen die Grenze zwischen dem Messkopf und dem aufgenommenen Objekt.
Wenn ein invasives Verfahren durchgeführt wird, wird auch das in den Patienten eingeführte Objekt angezeigt. Insbesondere wird unterhalb der Hautlinie 168 ein Echtzeitbild oder aktuelles Bild eines Teils eines invasiven Objekts 170 (Nadel oder Katheter), das sich innerhalb des Patienten befindet, zusammen mit dem aufgenommenen Objekt angezeigt, das das Lumen 166 enthalten kann, in das das invasive Objekt 170 einzuführen ist. Oberhalb der Hautlinie 168 ist eine Darstellung eines anderen Abschnitts des invasiven Objekts 170 dargestellt, der sich außerhalb des Patienten befindet, zum Beispiel durch Einsatz einer Extrapolation der Form des Ob jekts, wie dies im Folgenden genauer beschrieben ist. Die Abschnitte des invasiven Objekts 170, die oberhalb und unterhalb der Hautlinie 168 angezeigt sind, können zusammen das gesamte invasive Objekt 170 oder dessen größten Teil darstellen.
Zusätzlich oder optional können einer oder mehrere Zeiger 172 auf dem Bildschirm 160 angezeigt sein. Die Zeiger 172 können zum Beispiel Pfeile sein, die eine Richtung oder Drehung für die Bewegung des Ultraschallmesskopfes angeben, so dass der Ultraschallmesskopf anders positioniert oder ausgerichtet ist. Es kann jedoch auch eine andere Rückmeldung für den Bediener in Bezug darauf vorgesehen sein, wie der Messkopf bewegt oder ausgerichtet werden soll (z. B. die Ultraschallmessköpfe aus den 3–11), zum Beispiel akustische Kommandos oder angezeigte Textnachrichten. Die Bewegung kann zum Beispiel eine verbesserte oder optimale Position oder Ausrichtung des Messkopfes angeben, um das aufgenommene Objekt zu visualisieren. Wenn zum Beispiel ein Lumen 166 aufgenommen wird, kann das beste Bild erhalten werden, wenn der Ultraschallmesskopf über dem Lumen 166 positioniert ist. Im dargestellten Beispiel geben die Zeiger 172 an, dass der Ultraschallmesskopf gegenüber dem Patienten nach rechts bewegt und im Uhrzeigersinn gedreht werden sollte. Wenn der Bediener den Ultraschallmesskopf bewegt, wird die grafische Darstellung 162 aktualisiert und verändert sich, um die neue Position des Ultraschallmesskopfes relativ zum dargestellten und als Ultraschallbild 164 angezeigten Objekt zu zeigen. Wegen der asymmetrischen Form des Ultraschallmesskopfgehäuses kann die Position und Ausrichtung des Ultraschallmesskopfes relativ zum Patienten (und Veränderungen davon) erkannt werden. Zusätzlich werden auch die Zeiger 172 aktualisiert, wenn sich der Ultraschallmesskopf bewegt.
Zusätzliche Information oder Auswahlelemente können auf dem Bildschirm 160 vorgesehen sein. Zum Beispiel können ein Modus-Auswahlbereich 174, ein Leistungs-Auwahlbereich 176 und/oder ein Ansichts-Auswahlbereich 178 vorgesehen sein, um dem Benutzer jeweils die Auswahl verschiedener Abtastmodi bzw. Leistungsmodi bzw. Anzeigemodi zu ermöglichen. Die Auswahlbereiche 174–178 können Auswahlelemente sein und können auch Informationen in Bezug auf die gewählte Option, das gewählte Niveau, etc anzeigen. Es kann zum Beispiel auch ein Auswahlelement 171 zum Ein- und Ausschalten der Messkopfdarstellung vorhanden sein, um dem Benutzer das Ein- und Ausschalten der grafischen Darstellung 162 zu ermöglichen, so dass die grafische Darstellung 162 angezeigt wird, wenn sich das Messkopf-Auswahlelement 171 in einem Ein-Zustand und die grafische Darstellung 162 nicht dargestellt wird, wenn es sich in einem Aus-Zustand befindet. Es ist zu beachten, dass jede Information, sei es grafisch, textlich oder bildlich angezeigt werden kann, wie dies bei Ultraschallvorrichtungen bekannt ist. Bei einem andern Beispiel kann ein vergrößertes Ultraschallbild 180 angezeigt werden, das einen bestimmten Bereich des aufgenommenen Objekts, zum Beispiel einen Bereich des Lumens 166 zeigt.
Es ist zu beachten, dass die grafische Darstellung 162 auch ein 3D-Bild sein kann, wie dies in den 14 und 15 zu sehen ist. Dementsprechend verändert eine Bewegung des Ultraschallmesskopfes relativ zum aufgenommenen Objekt die Position und Ausrichtung der grafischen Darstellung 162 relativ zum angezeigten Bild 164, und insbesondere die dreidimensionale grafische Darstellung in drei Dimensionen. Die Zeiger 172 können eine Bewegung des Ultraschallmesskopfes in drei Dimensionen angeben, um zum Beispiel das dargestellte Bild 164 zu verbessern oder die Orientierung des Bildes für eine bestimmte Abtastung zu verbessern. Bei den Ausführungsbeispielen aus 10 und 11 kann auch eine Hautebene 169 anstelle einer Hautlinie 168 vorgesehen sein.
Es ist jedoch zu beachten, dass die verschiedenen Ausführungsformen mit zweidimensionaler oder dreidimensionaler Darstellung oder einer Kombination hiervon ausgeführt sein können. Zum Beispiel kann die Anzeige eine zweidimensionale live- oder Echtzeitanzeige sein, wenn ein 3D-Messkopf verwendet wird. Dementsprechend können nur zweidimensionale Live- oder Echtzeitschicht angezeigt werden, obwohl der Messkopf in der Lage ist ein Volumen in Echtzeit zu erfassen und tatsächlich Live-Volumen erfasst. Zusätzlich und beispielhaft kann die Schicht eine „ideale” Schicht sein, die auf einem Bildverarbeitungsalguritmus basiert, der Gefäße, Nadeln oder beides erkennt. Wenn der Messkopf ein 3D-Messkopf ist und eine zweidimensionale Live- oder Echtzeit-Schicht angezeigt wird, können zum Beispiel über die Benutzerschnittstelle 42 (dargestellt in 1) gemachte Bediensteuerungen zum Bewegen und Rotieren der Schicht verwendet werden. Die verschiedenen Ausführungsbeispiele richten die grafische Darstellung 162 im Bezug auf das dreidimensionale Bild dann automatisch aus.
Es ist auch zu beachten, dass Volumen von dreidimensionalen Erfassungen gespeichert und für die zukünftige Bearbeitung archiviert werden können, entweder in der Ultraschallvorrichtung 20 (in 1 dargestellt) oder auf einem Arbeitsplatzrechner, einer separaten Verarbeitungseinheit, usw. Während einer solchen Nachbearbeitung, wird die grafische Darstellung 162 weiterhin angezeigt, wie auch die Hautlinie 168 oder die Hautebene 169, auch wenn die Bildgebung nicht live oder in Echtzeit erfolgt. Die grafische Darstellung 162 wird weiterhin aktualisiert, beispielsweise wenn sich die Orientierung oder Position basierend auf Veränderungen im angezeigten Bild ändert.
Dementsprechend zeigen verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung eine Darstellung eines Ultraschallmesskopfes an, um eine Ausrichtung und eine Position des Ultraschallmesskopfes relativ zu einem aufgenommenen Objekt grafisch darzustellen. Insbesondere umfasst ein in 16 dargestelltes Verfahren verschiedener Ausführungsbeispiele das Anzeigen eines Ultraschallbildes bei 202. Beispielsweise wird ein dreidimensionales Live- oder Echtzeitvolumen, das zur Zeit erfasst wird oder bereits vorher erfasst wurde, unter Verwendung eines bekannten Ultraschallanzeigeverfahrens angezeigt. Anschließend wird eine Ausrichtung (und Position) des Ultraschallmesskopfes in Bezug auf das aufgenommene Objekt bei 204 unter Verwendung einer bekannten Prozedur bestimmt. Beispielsweise kann die Ausrichtung und Position relativ zum aufgenommen und angezeigten Volumen basierend auf dem momentanen Abtastmodus und der Geometrie des Ultraschallmesskopfes (die bekannt ist) bestimmt werden. Beispielsweise werden die Neigung, die Rotation und die Position des Ultraschallmesskopfes auf der Haut eines Patienten relativ zum angezeigten, erfassten Volumen bestimmt, wobei die bekannte Geometrie und die bekannten Abtastparameter des Ultraschallmesskopfes verwendet werden. Es sollte jedoch beachtet werden, dass andere Ausrichtungs- und Positionierungsmittel verwendet werden kön nen, z. B. ein internes oder externes Positionserfassungsgerät.
Wurde die Ausrichtung und Position des Ultraschallmesskopfes relativ zum angezeigten Volumen bestimmt, wird eine Darstellung (z. B. eine grafische Darstellung oder ein grafisches Bild) des Ultraschallmesskopfes relativ zu einem Bild des erfassten Volumens bei 206 angezeigt, z. B. über oder benachbart zu einer Hautlinie, die auf dem Bildschirm angezeigt wird. Anschließend wird bei 208 eine Struktur und die Relativposition der Struktur gegenüber dem Messkopf bestimmt. Zum Beispiel kann die Relativposition innerhalb eines Patienten durch die Verwendung von Ultraschallechos bestimmt und als Teil des angezeigten Volumens dargestellt werden. Basierend auf der ermittelten Position (und ermittelten Koordinaten innerhalb des Volumens) der Struktur sowie der Ausrichtung und Position des Ultraschallmesskopfes, kann bei 210 eine Ausrichtanweisung zur Verfügung gestellt werden, zum Beispiel durch Anzeigen eines oder mehrerer Zeiger. Die Zeiger können zum Beispiel eine Richtung oder eine Ausrichtung zur Bewegung des Messkopfes angeben, um den Messkopf über einer identifizierten Struktur zu positionieren, um die Struktur besser anzeigen zu können. Während der Ultraschallmesskopf bewegt wird, werden die Zeiger entsprechend aktualisiert. Wenn der Ultraschallmesskopf somit zu einer gewünschten oder erforderlichen Position und/oder Ausrichtung bewegt wird, verschwinden die Zeiger oder eine Angabe erscheint, dass die gewünschte oder erforderliche Position erreicht ist.
Anschließend kann bei 212 optional ein invasives Instrument identifiziert werden, zum Beispiel wenn ein invasives Verfahren durchgeführt wird. Durch die Verwendung von Ultraschallechos kann z. B. ein Katheter oder eine Nadel in einem Patienten identifiziert und angezeigt werden. Die Nadel hat zum Beispiel einen akustischen Einfluss auf das Bild, derart, dass die Nadel anders aussieht als andere Elemente und Strukturen im Bild. Die Position und Ausrichtung des Katheters oder der Nadel wird zum Beispiel anhand der Koordinaten des Katheters oder der Nadel innerhalb des angezeigten Volumens in dessen dargestellter Form bestimmt. Ein Teil des Katheters oder der Nadel außerhalb des angezeigten Volumens (z. B. außerhalb der Haut) kann dann unter Verwendung einer Extrapolation bestimmt werden, zum Beispiel unter Verwendung der bekannten geraden Form des Katheters oder der Nadel. Das invasive Gerät wird dann bei 214 angezeigt. Zum Beispiel wird ein aktuelles Bild des invasiven Geräts unterhalb der Hautlinie angezeigt und eine Darstellung des invasiven Geräts wird oberhalb der Hautlinie angezeigt.
Somit erlauben es die verschiedenen Ausführungsbeispiele dem Benutzer, wenn der Benutzer die Form des Ultraschallmesskopfes auf dem Bildschirm sieht, diese Form mit der Form des zur Durchführung der Abtastung verwendeten Ultraschallmesskopfes in Bezug zu setzen. Auch wenn ein bekannter Algorithmus zum automatischen Auffinden beispielsweise eines interessierenden Lumens oder Gefäßes verwendet wird, kann mit einem 3D-Messkopf das Lumen oder Gefäß (z. B. Arterie oder Vene) angezeigt werden, auch wenn das interessierende Lumen oder Gefäß leicht außerhalb der Mitte in Bezug auf den Messkopf liegt und sich nicht direkt unterhalb des Zentrums des Messkopfes befindet. Zur optimalen Anleitung in einem invasiven Verfahren jedoch (z. B. Nadel- oder Katheterführung), sollte der Ultraschallmesskopf oben über dem Lumen oder Gefäß ausgerichtet sein. Dementsprechend können Zeiger, wie zum Beispiel Pfeile, benachbart zur Darstellung des Ultraschallmesskopfes die Bedienperson informieren, dass er oder sie den Ultraschallmesskopf vorwärts, rückwärts, nach links oder rechts, im Uhrzeigersinn oder gegen den Uhrzeigersinn bewegen muss. Eine Bedienperson kann z. B. eine Nadel, die die Bedienperson in seiner oder ihrer anderer Hand hält in Bezug setzen zu grafischen und Ultraschalldarstellung oberhalb bzw. unterhalb der Haut, wie dies hierin beschrieben ist.
Es ist zu beachten, dass die verschiedenen Ausführungsbeispiele mit Bezug auf invasive Verfahren mit Anleitung bei freihändig zu führenden invasiven Geräten (z. B. Nadel) oder bei der Verwendung von Führungsklammern verwendet werden können. Eine Führungsklammer hält zum Beispiel die Nadel, sodass die Nadel nur entlang einer bestimmten Trajektorie bewegt werden kann. Wenn ein geführtes Verfahren mit der Führungsklammer durchgeführt wird, kann die oben erwähnte Visualisierung der Hautlinie dazu verwendet werden, den Ultraschallmesskopf zu positionieren und auszurichten.
Es ist auch zu beachten, dass die verschiedenen Ausführungsbeispiele in Verbindung mit verschiedenen Typen und Arten von Ultraschallvorrichtungen ausgeführt werden können. Wie dies zum Beispiel in 17 gezeigt ist kann eine 3D-fähige miniaturisierte Ultraschallbildgebungsvorrichtung 230 mit einem Messkopf 232 dazu eingerichtet sein, die grafische Darstellung des Messkopfes 232 anzuzeigen. Beispielsweise kann der Messkopf 232 eine zweidimensionale Anordnung von Messwandlerelementen 24 aufweisen, wie dies weiter oben im Zusammenhang mit dem Messwandler 26 nach 1 erläutert wurde. Eine Benutzerschnittstelle 234 (die auch eine integrierte Anzeige 236 enthalten kann) ist zum Empfang von Anwei sungen einer Bedienperson vorgesehen. Wie hierin verwendet, bedeutet „miniaturisiert”, dass die Ultraschalvorrichtung 230 ein handgehaltenes oder handtragbares Gerät ist oder so ausgeführt ist, dass es in der Hand einer Person, in deren Tasche, in einer aktenkoffergroßen Tasche oder in einem Rucksack transportiert und getragen werden kann. Zum Beispiel kann die Ultraschallvorrichtung 230 ein handtragbares Gerät sein, das die Größe eines typischen Laptopcomputers aufweist, das zum Beispiel eine Größe von näherungsweise 2,5 Zoll (6,35 cm) Tiefe, näherungsweise 14 Zoll (35,56 cm) Breite und näherungsweise 12 Zoll (30,48 cm) Höhe ausweist. Die Ultraschallvorrichtung 230 kann in etwa 10 Pfund (5 kg) wiegen und daher einfach durch die Bedienperson getragen werden. Die integrierte Anzeige 236 (z. B. eine interne Anzeige) ist auch dafür vorgesehen und dazu eingerichtet ein medizinisches Bild anzuzeigen.
Die Ultraschalldaten können zu einem externen Gerät 238 über ein drahtgebundenes oder drahtloses Netzwerk 250 übertragen werden (oder durch direkte Verbindung beispielsweise über ein serielles oder paralleles Kabel oder einen USB-Anschluss). In einigen Ausführungsbeispielen kann das externe Gerät 238 ein Computer oder Arbeitsplatzrechner mit einer Anzeige sein. Alternativ kann das externe Gerät 238 eine separate externe Anzeige oder ein Drucker sein, das in der Lage ist, Bilddaten von der handtragbaren Ultraschallvorrichtung 230 zu empfangen und Bilder anzuzeigen oder zu drucken, die eine größere Auflösung haben können, als die integrierte Anzeige 236.
Bei einem andern in 18 dargestellten Beispiel kann eine handtragbare oder Taschengröße aufweisende Ultraschallbildgebungsvorrichtung 276 vorgesehen sein, die dazu eingerichtet ist, eine grafische Darstellung des Messkopfes 232 anzuzeigen. Bei dieser Vorrichtung 276 bilden die Anzeige 242 und die Benutzerschnittstelle 240 eine einzige Einheit. Beispielsgemäß kann die Ultraschallbildgebungsvorrichtung 276 eine Ultraschallvorrichtung in Taschengröße oder Handgröße sein mit näherungsweise 2 Zoll (5,08 cm) Breite, näherungsweise 4 Zoll Länge und näherungsweise 0,5 Zoll (1,27 cm) Tiefe und weniger als 3 Unzen (85,05 g) wiegen. Die Anzeige 242 kann zum Beispiel ein LCD-Display mit 320×320 Pixeln sein (auf dem ein medizinisches Bild 290 in Kombination mit einer grafischen Darstellung des Messkopfes 232 angezeigt werden kann). Eine schreibmaschinenähnliche Tastatur 280 mit Tasten 282 kann in der Benutzerschnittstelle 240 optional enthalten sein. Es ist zu beachten, dass die verschiedenen Ausführungsbeispiele in Verbindung mit einer taschengroßen Ultraschallvorrichtung 276 mit verschiedenen Dimensionen, Gewichten und Energieverbräuchen ausgeführt sein kann.
Multifunktionsbedienelementen 284 können jeweils Funktionen in Übereinstimmung mit dem Systembetriebsmodus zugeordnet sein. Daher kann jedes der Multifunktionsbedienelemente 284 dazu eingerichtet sein, eine Vielzahl von verschiedenen Aktionen zur Verfügung zu stellen. Den Multifunktionsbedienelementen 284 zugeordnete Hinweisanzeigebereiche 286 können nach Bedarf auf der Anzeige 242 enthalten sein. Die Vorrichtung 276 kann auch zusätzliche Tasten und/oder Bedienelemente 288 für besondere Anwendungsfunktionen aufweisen, enthaltend, aber nicht beschränkt auf „Einfrieren”, „Tiefensteuerung”, „Verstärkungssteuerung”, „Farbmodus”, „Drucken” und „Speichern”.
Bei einem anderen in 19 dargestelltem Ausführungsbeispiel kann eine konsolenbasierte Ultraschallbildgebungsvorrichtung 245 auf einem bewegbaren Fußgestell 247 vorgesehen sein, die dazu eingerichtet ist die grafische Darstellung des Messkopfes 232 (in 18 und 19 gezeigt) anzuzeigen. Die bewegbare bzw. tragbare Ultraschallbildgebungsvorrichtung 245 kann auch als rollbares oder fahrgestellbasiertes System bezeichnet werden. Eine Anzeige 242 und eine Benutzerschnittstelle 240 sind vorgesehen und es versteht sich, dass die Anzeige 242 getrennt oder trennbar von der Benutzerschnittstelle 240 ausgeführt sein kann. Die Benutzerschnittstelle 240 kann optional ein sensorischer Bildschirm (Touchscreen) sein, der es dem Bediener erlaubt, Optionen durch Berühren von angezeigten Grafiken, Symbolen und dergleichen auszuwählen.
Die Benutzerschnittstelle 240 enthält auch Steuerknöpfe 252, die dazu verwendet werden können, die bewegbare bzw. tragbare Ultraschallbildgebungsvorrichtung 245 wie gewünscht oder benötigt und/oder wie typischerweise vorgesehen zu steuern. Die Benutzerschnittstelle 240 stellt eine Mehrzahl von Schnittstellenoptionen bereit, die der Benutzer tatsächlich verändern kann, um auf die Ultraschalldaten und andere Daten einzuwirken, die angezeigt werden können, sowie um Informationen einzugeben und Abtastparameter vorzugeben und zu verändern. Die Schnittstellenoptionen können für bestimmte Eingaben, programmierbare Eingaben, textabhängige Eingaben und dergleichen verwendet werden. Zum Beispiel kann eine Tastatur 254 und eine Steuerkugel (Trackball) 256 vorgesehen sein. Die Vorrichtung 245 hat zumindest einen Messkopfeingang 260 zum Anschließen von Messköpfen.
20 ist ein Blockschaltbild von beispielhaften Arten, wie Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung auf computerlesbaren Medien abgespeichert, verteilt und installiert werden können. In 20 stellt die „Anwendung” eine oder mehrere der oben beschriebenen Verfahren und Prozessabläufe dar. Zum Beispiel kann die Anwendung den im Zusammenhang mit 16 ausgeführten und oben beschriebenem Prozess darstellen.
Wie in 20 dargestellt, wird die Anwendung zunächst als Quellcode 1001 erzeugt und auf einem quellcomputerlesbaren Medium 1002 gespeichert. Der Quellcode 1001 wird dann über den Pfad 1004 übermittelt und durch einen Kompilierer 1006 verarbeitet, um einen Objektcode 1010 herzustellen. Der Objektcode 1010 wird über den Pfad 1008 übermittelt und als eine oder mehrere Hauptanwendungen auf einem hauptcomputerlesbaren Medium 1011 abgespeichert. Der Objektcode 1010 wird dann mehrfach kopiert, wie dies durch den Pfad 1012 angegeben ist, um Arbeitsanwendungskopien 1013 herzustellen, die auf separaten arbeitscomputerlesbaren Medien 1014 gespeichert werden. Das arbeitscomputerlesbare Medium 1014 wird dann an verschiedene Vorrichtungen, Geräte, Endgeräte und dergleichen übermittelt, wie dies durch den Pfad 1016 angegeben ist. Im Beispiel von 20 sind ein Benutzerendgerät 1020, ein Gerät 1021 und eine Vorrichtung 1022 als beispielhafte Hardwarekomponenten gezeigt, auf denen die arbeitscomputerlesbare Medien 1014 als Anwendungen installiert werden (wie dies bei 1030 bis 1032 angegeben ist).
Der Quellcode kann in Skriptsprache oder in irgendeiner höheren oder niederen Programmiersprache geschrieben sein. Beispiele von quellcomputer-, hauptcomputer- und arbeitscomputerlesbaren Medien 1002, 1011 und 1014 enthalten, sind aber nicht beschränkt auf CD-ROM, RAM, ROM, Flash-Speicher, RAID-Festplatten, Speicher auf einem Computersystem und dergleichen. Beispiele der Pfade 1004, 1008, 1012 und 1016 enthalten, sind aber nicht beschränkt auf Netzwerkpfade, das Internet, Bluetooth, GSM, Infrarotverbindungen wie Infrarot-WLAN, Hiperlan, 3G, Satelliten und dergleichen. Die Pfade 1004, 1008, 1012 und 1016 können auch öffentliche oder private Übermittlungsdienste darstellen, die eine oder mehrere physikalische Kopien vom quell-, haupt- oder arbeitscomputerlesbaren Medium 1002, 1011 oder 1014 zwischen zwei geografischen Orten transportieren. Die Pfade 1004, 1008, 1012 und 1016 können auch Threads (Aktivitätsträger) darstellen, die durch einen oder mehrere Prozessoren parallel ausgeführt werden. Zum Beispiel kann auf einem Computer der Quellcode 1001, der Kompilierer 1006 und der Objektcode 1010 verfügbar sein. Mehrere Computer können parallel betrieben werden, um die Arbeitsanwendungskopien 1013 herzustellen. Die Pfade 1004, 1008, 1012 und 1016 können innerregional, überregional, national, international, innerkontinental, interkontinental und dergleichen sein.
Die in 20 angegebenen Arbeitsabläufe können auf weit verteilte Art und Weise weltweit durchgeführt werden, wobei lediglich ein Teil davon in den Vereinigten Staaten von Amerika durchgeführt wird. Zum Beispiel kann der Anwendungsquellcode 1001 in den Vereinigten Staaten geschrieben und in den Vereinigten Staaten auf ein quellcomputerlesbares Medium 1002 gesichert werden, aber vor dem Kompilieren, Kopieren und Installieren in ein anderes Land (entsprechend Pfad 1004) transportiert werden. Alternativ kann der Anwendungsquellcode 1001 in oder außerhalb der Vereinigten Staaten geschrieben werden, auf einem in den Vereinigten Staaten befindlichen Kompilierer 1006 kompiliert und in den Vereinigten Staaten auf ein hauptcomputerlesbares Medium 1011 gesichert werden, aber der Objektcode 1010 kann vor dem Kopieren und Installieren in ein anderes Land (entsprechend Pfad 1012) transportiert werden. Alternativ können der Anwendungsquellcode 1001 und der Objektcode 1010 innerhalb oder außerhalb der Vereinigten Staaten hergestellt werden, aber die Arbeitsanwendungskopien 1013 können in den Vereinigten Staaten hergestellt oder dorthin übermittelt werden (z. B. als Teil eines Testbetriebes (staging Operation)), bevor die Arbeitsanwendungskopien 1013 auf Benutzerendgeräten 1020, Geräten 1021 und/oder Vorrichtungen 1022 installiert werden, die als Anwendungen 1030 bis 1032 innerhalb oder außerhalb der Vereinigten Staaten vorhanden sind.
Wie in der Beschreibung und den Ansprüche gebraucht, sollen sich die Ausdrücke „computerlesbares Medium” und „Befehle die dazu eingerichtet sind” auf eine oder mehrere der folgenden Merkmale beziehen:

i) das quellcomputerlesbare Medium 1002 und den Quellcode 1001 und/oder
ii) das hauptcomputerlesbare Medium und den Objectcode 1010 und/oder
iii) das arbeitscomputerlesbare Medium 1014 und die Arbeitsanwendungskopien 1013 und/oder
iv) die Anwendungen 1030–1032, die im Speicher im Endgerät 1020, im Gerät 1021 und in der Vorrichtung 1022 abgespeichert sind.

Die verschiedenen Ausführungsformen und/oder Komponenten, z. B. der Monitor oder die Anzeige oder darin enthaltene Komponenten und Regler können auch als Teil einer oder mehrere Computer oder Prozessoren ausgeführt sein. Der Computer oder Prozessor kann eine Recheneinheit, ein Eingabegerät, eine Anzeigeeinheit und eine Schnittstelle enthalten, zum Beispiel, um auf das Internet zuzugreifen. Der Computer oder Prozessor kann einen Mikroprozessor enthalten. Der Mikroprozessor kann an einen Kommunikationsbus angeschlossen sein. Der Computer oder Prozessor kann auch einen Speicher enthalten. Der Speicher kann einen Lese- und Schreibspeicher (RAM) und einen Lesespeicher (ROM) aufweisen. Der Computer oder Prozessor kann ferner ein Speichergerät enthalten, das eine Festplatte oder ein Wechselspeicherlaufwerk, wie zum Beispiel ein Diskettenlaufwerk, optisches Diskettenlaufwerk oder dergleichen sein kann. Das Speichergerät kann auch ein anderes vergleichbares Mittel zum Laden von Computerprogrammen oder anderen Befehlen in dem Computer oder Prozessor sein.
Wie hierin gebraucht, kann der Begriff „Computer” irgendeine prozessorbasierte oder mikroprozessorbasierte Vorrichtung sein, einschließlich Vorrichtungen, die Mikrocontroller, RISC-Rechner (Reduced Instruction Set Computer), anwendungsspezifische integrierte Schaltkreise (ASICs), logische Schaltkreise und irgendwelche anderen Schaltkreise oder Prozessoren verwenden, die in der Lage sind, die hierin beschriebenen Funktionen auszuführen. Die vorstehenden Beispiele sind nur beispielhaft und daher nicht dazu beabsichtigt, die Definition und/oder Bedeutung des Begriffs „Computer” auf irgendeine Weise zu beschränken.
Der Computer oder Prozessor führt eine Reihe von Befehlen aus, die in einem oder mehreren Speicherelementen abgespeichert sind, um die eingegebenen Daten zu verarbeiten. Die Speicherelemente können auch Daten oder Informationen nach Wunsch oder nach Bedarf speichern. Die Speicherelemente können als Informationsquelle oder physikalisches Speicherelement innerhalb eines Rechners vorhanden sein.
Die Reihe von Anweisungen können verschiedene Befehle aufweisen, die den Computer oder Prozessor als Rechner anweisen, bestimmte Operationen durchzuführen, wie zum Beispiel die Verfahren und Prozesse der verschiedenen Ausführungsbeispiele der Erfindung. Die Reihe von Anweisungen kann in Form eines Softwareprogramms vorliegen. Die Software kann verschiedene Formen aufweisen, wie zum Beispiel Systemsoftware oder Anwendungssoftware. Ferner kann die Software in der Form als Sammlung verschiedener separater Programme, als Programmmodul innerhalb eines größeren Programms oder als Teil eines Programmmoduls vorlegen. Die Software kann auch eine modulare Programmierung in Form einer objektorientierten Programmierung enthalten. Das Verarbeiten von eingegebenen Daten durch den Rechner kann als Antwort auf Bedienbefehle oder als Antwort auf Ergebnisse von vorangegangenen Verarbeitungen oder als Antwort auf eine Anfrage durch einen anderen Rechner erfolgen.
Wie hierin gebraucht, sind die Begriffe „Software” und „Firmware” gegeneinander austauschbar und umfassen irgendein Computerprogramm, das in einem Speicher zur Ausführung durch einen Computer gespeichert ist, einschließlich Schreib- und Lesespeicher, Lesespeicher, EPROM-Speicher, EEPROM-Speicher und nicht-flüchtige Schreib- und Lesespeicher (NVRAM). Die vorstehenden Speichertypen sind nur beispielhaft und daher nicht beschränkend für die Typen von Speichern, die zur Speicherung eines Computerprogramms verwendet werden können.
Es versteht sich, dass die vorstehende Beschreibung veranschaulichend und nicht beschränkend gemeint ist. Zum Beispiel können die zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele (und/oder Aspekte davon) in gegenseitiger Kombination verwendet werden. Des Weiteren können viele Modifikationen durchgeführt werden, um eine spezifische Situation oder ein spezifisches Material an die Lehren der Erfindung anzupassen ohne deren Bereich zu verlassen. Obwohl die hierin beschrieben Dimensionen und Arten von Material dazu bestimmt sind, die Eigenschaften der Erfindung zu bestimmen, sind diese keinesfalls beschränkend, sondern beispielhafte Ausführungsformen. Viele andere Ausführungsformen werden Fachleuten bei der Durchsicht der vorstehenden Beschreibung offenbart. Der Bereich der Erfindung soll daher unter Bezug auf die beigefügten Patenansprüche zusammen mit dem gesamten Spektrum von Äquivalenten bestimmt werden, das von den Patentansprüchen umfasst ist. In den beigefügten Patentansprüchen werden die Begriffe „enthaltend” und „wobei” als Äquivalente der betreffenden Begriffe „aufweisend” und „worin” verwendet. Ferner werden in den folgenden Patentansprüchen die Begriffe „erster”, „zweiter” und „dritter” usw. lediglich zur Benennung verwendet und sind nicht dazu bestimmt, ihren Gegenständen eine numerische Anforderung aufzuerlegen. Ferner sind die Merkmale der folgenden Patentansprüche nicht in der Form der Angabe von Mitteln plus deren Funktion geschrieben und sind nicht dazu bestimmt, so interpretiert zu werden, in soweit eine Anspruchsmerkmal nicht explizit den Ausdruck „Mittel zum” gefolgt von einer Funktionsangabe ohne weitere körperliche Struktur verwendet.
Die Beschreibung verwendet Beispiele, um die Erfindung zu offenbaren, einschließlich der am besten geeigneten Form, und auch um jeden Fachmann in die Lage zu versetzen, die Erfindung auszuführen, einschließlich dem Herstellen und der Verwendung aller Geräte und Vorrichtungen sowie dem Ausführen jeglicher enthaltener Verfahren. Der Schutzbereich der Erfindung ist durch die Ansprüche definiert und kann weitere Beispiele umfassen, die dem Fachmann beim Studium der Offenbarung bewusst werden.

20: Ultraschallvorrichtung
22: Sender
24: Element
26: Messwandler
28: Empfänger
30: Strahlformer
32: HF-Prozessor
34: Speicher
36: Prozessormodul
38: Anzeige
40: Bildspeicher
42: Benutzerschnittstelle
50: lokaler Ultraschallregler
52: Untermodule
54: Doppler-Untermodul
56: Modus-Untermodul
58: Doppler-Untermodul
60: Modus-Untermodul
62: Untermodul
70: Ultraschalldaten
72: Farbflussdaten
76: B-Modus-Daten
78: Spektrale Doppler-Daten
80: M-Modus-Daten
82: Gewebe-Doppler-Daten
90: Speicher
92: Konvertierungs-Untermodul
93: Ultraschallbildinhalt
94: Prozessor-Untermodul
96: Bus
98: Modusbildinhalt
100: Prozessor-Untermodul
102: Visualisierungs-Untermodul
110: Ultraschallmesskopf
112: Teil
114: Griff
116: Teil
120: Ultraschallmesskopf
122: Eingekerbter Teil
124: Bereich
126: Rückseitiger oder oberseitiger Teil
128: Griff
130: Ultraschallmesswandler
132: Unebener Teil
134: im Wesentlichen ebener Teil
136: Teil
138: Teil
140: Ultraschallmesswandler
142: Konkaver Teil
144: Konvexer Teil
146: Griff
150: Ultraschallmesswandler
152: Vorderseitiges Ende
154: Rückseitiges Ende
156: Griff
157: Ultraschallmesswandler
159: Knopf
160: Bildschirm
161: Knopf
162: Grafische Darstellung
164: Ultraschallbild
166: Lumen
168: Hautlinie
169: Hautebene
170: Invasives Objekt
171: Auswahlelement
172: Zeiger
174: Auswahlbereich
178: Auswahlbereich
180: Ultraschallbild
200: Verfahren
202: Ultraschallbild
204: Ausrichtung (und Positionierung) des Ultraschallmesskopfes relativ zum angezeigten Objekt
206: Darstellung (z. B. grafische Darstellung oder grafisches Bild) des Ultraschallmesskopfes relativ zu einem Bild eines erhaltenen Volumens wird angezeigt
208: Eine Struktur und eine relative Position der Struktur gegenüber dem Messkopf wird bestimmt
210: Ausrichtungsanweisung wird zur Verfügung gestellt
212: Optional wird ein invasives Instrument identifiziert, wenn ein invasives Verfahren ausgeführt wird
214: Das invasive Instrument wird dann angezeigt
230: Handtragbare Ultraschallvorrichtung
232: Messkopf
234: Benutzerschnittstelle
236: Integrierte Anzeige
238: Externes Gerät
240: Benutzerschnittstelle
242: Anzeige
245: Tragbare/bewegbare Ultraschallbildgebungsvorrichtung
247: Bewegbares Fußgestell
250: Drahtloses oder drahtgebundenes Netzwerk
252: Bedienknopf
254: Tastatur
256: Steuerkugel (Trackball)
276: Ultraschallvorrichtung in Taschenformat
280: Schreibmaschinenähnliche Tastatur
282: Taste
284: Multifunktionsbedienelement
286: Hinweisanzeigebereich
288: Bedienelement
290: Medizinisches Bild
1001: Quellcode
1002: Quellcomputerlesbares Medium
1004: Pfad
1006: Kompilierer
1008: Pfad
1010: Objektcode
1011: Lesbares Medium
1012: Pfad
1013: Arbeitsanwendungskopie
1014: Arbeitscomputerlesbares Medium
1016: Pfad
1020: Benutzerendgerät
1021: Gerät
1022: Vorrichtung
1030: Anwendung
1032: Anwendung

Claims

Ultraschallvorrichtung (20) aufweisend: einen Ultraschallmesskopf (26), der dazu eingerichtet ist, Ultraschalldaten zu erzeugen; und eine Anzeige (38), die dazu eingerichtet ist, ein auf den Ultraschalldaten basierendes Ultraschallbild (164) und eine grafischen Darstellung (162) des Ultraschallmesskopfes in Kombination mit dem Ultraschallbild anzuzeigen.
Ultraschallvorrichtung (20) nach Anspruch 1, wobei der Ultraschallmesskopf ein asymmetrisch geformtes Gehäuse aufweist.
Ultraschallvorrichtung (20) nach Anspruch 1, wobei die grafische Darstellung (162) des Ultraschallmesskopfes ein Bild des Ultraschallmesskopfes aufweist, das eine Ausrichtung und/oder eine Position des Ultraschallmesskopfes (26) relativ zum Ultraschallbild (164) zeigt.
Ultraschallvorrichtung (20) nach Anspruch 1, wobei die Anzeige (38) dazu eingerichtet ist, eine Ausrichtung und/oder eine Position der grafischen Darstellung (162) des Ultraschallmesskopfes basierend auf einer Bewegung des Ultraschallmesskopfes (26) zu aktualisieren.
Ultraschallvorrichtung (20) nach Anspruch 1, wobei das Ultraschallbild ein dreidimensional dargestelltes Volumen aufweist und wobei die Anzeige der grafischen Darstellung (162) des Ultraschallmesskopfes auswählbar ist.
Ultraschallvorrichtung (20) nach Anspruch 1, wobei die Anzeige (38) dazu eingerichtet ist, eine Hautlinie (168) zwischen der grafischen Darstellung (162) des Ultraschallmesskopfes und dem Ultraschallbild (164) anzuzeigen.
Ultraschallvorrichtung (20) nach Anspruch 1, wobei die Anzeige (38) dazu eingerichtet ist, zumindest einen Zeiger (172) anzuzeigen, der eine Bewegungsrichtung und/oder eine Rotation für den Ultraschallmesskopf (26) angibt.
Ultraschallvorrichtung (20) nach Anspruch 1, ferner aufweisend: ein invasives Instrument (170); und wobei die Anzeige (38) dazu eingerichtet ist, das invasive Instrument in Kombination mit dem Ultraschallbild (164) anzuzeigen.
Ultraschallvorrichtung (20) nach Anspruch 1, ferner aufweisend: ein invasives Instrument (170); und wobei die Anzeige (38) dazu eingerichtet ist eine extrapolierte Darstellung des invasiven Instruments anzuzeigen.
Ultraschallvorrichtung (20) nach Anspruch 1, wobei die grafische Darstellung (162) des Ultraschallmesskopfes ein computergrafisch generiertes Bild aufweist.