DE102010060551A1

DE102010060551A1 - Führungs- und Rekonstruktionsverfahren und -vorrichtung zum 3D-Ultraschallscannen und Ultraschallsystem

Info

Publication number: DE102010060551A1
Application number: DE102010060551A
Authority: DE
Inventors: Liang Wuxi Shen; Huiren Wuxi Chen
Original assignee: GE Medical Systems Global Technology Co LLC
Current assignee: GE Medical Systems Global Technology Co LLC
Priority date: 2009-11-30
Filing date: 2010-11-15
Publication date: 2011-06-01
Also published as: JP5618653B2; CN102078203A; JP2011115546A; US20110130662A1; CN102078203B

Abstract

Die vorliegende Erfindung offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Führung und Rekonstruktion beim 3D-Ultraschallscannen sowie ein Ultraschallsystem. Das 3D-Ultraschallscann-Führungs- und -Rekonstruktionsverfahren weist auf: einen Scannschritt zur Durchführung eines Mehrpunkt-Scanns an einem Organ, um mehrere 3D-Bilder zu erhalten, wobei jedes 3D-Bild entsprechende Merkmalsinformationen enthält; einen Rekonstruktionsschritt zum Rekonstruieren eines 3D-Bildes des gesamten Organs anhand dieser 3D-Bilder. Die 3D-Ultraschall-scann-Führungs- und -Rekonstruktionsvorrichtung weist eine Scanneinheit und eine Rekonstruktionseinheit auf. Das Ultraschallsystem weist die 3D-Ultraschallscann-Führungs- und -Rekonstruktionsvorrichtung auf. Die technische Lösung gemäß der vorliegenden Erfindung kann mehrere Stellen scannen und anschließend das 3D-Ultraschallbild von dem gesamten Organ anhand der 3D-Scannbilder an unterschiedlichen Stellen rekonstruieren.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein das technische Gebiet des 3D-Ultraschallscannens und insbesondere ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Führung und Rekonstruktion für das 3D-Ultraschallscannen sowie ein zugehöriges System.
Hintergrund zu der Erfindung
Auf dem Gebiet derzeitiger 3D-Ultraschallscanntechnologie konzentrieren sich die Methoden nach dem Stand der Technik hauptsächlich auf die Systemimplementierung, wie beispielsweise die chinesische Patentanmeldung Nr. 200510006818.5 mit dem Titel „Vorrichtung und Verfahren zur Erzeugung eines 3D-Ultraschallbildes
” und die chinesische Patentanmeldung Nr. 02829603 mit dem Titel ”Einrichtung und System zum 3D-Scannen eines Ultraschallstrahls
”.
Jedoch ist in praktischen Anwendungen ein 3D-Ultraschallbildframe aufgrund derartiger Faktoren, wie Sondengröße, Leistungsbegrenzung, etc., hinsichtlich des Scannbereiches begrenzt, und häufig kann nicht das gesamte zu scannende Organ gescannt werden. In derartigen Fällen müssen Klinikärzte häufig eine Ultraschallsonde bewegen, um unterschiedliche Stellen zu scannen. Dies kann zu einer Auslassung der Erfassung einiger Schnitte führen, wodurch die klinische Diagnose beeinflusst und manchmal die Behandlung beeinträchtigt werden kann.
Kurzbeschreibung der Erfindung
Das primäre technische Problem, das durch die vorliegende Erfindung gelöst wird, besteht darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Führung und Rekonstruktion für das 3D-Ultraschallscannen und ein zugehöriges System zu schaffen, die in der Lage sind, an mehreren Punkten zu scannen und anschließend anhand der 3D-Scannbilder von den verschiedenen Stellen ein 3D-Ultraschallbild von dem gesamten Organ zu rekonstruieren.
Um das vorstehende Problem zu lösen, ist die technische Lösung für das Führungs- und Rekonstruktionsverfahren zum 3D-Ultraschallscannen gemäß der vorliegenden Erfindung wie folgt:
Scannschritt: Durchführung eines Mehrpunkt-Scanns an einem Organ, um mehrere 3D-Bilder zu erhalten, wobei jedes 3D-Bild entsprechende Merkmalsinformationen enthält;
Rekonstruktionsschritt: Rekonstruieren eines 3D-Bildes von dem gesamten Organ anhand dieser 3D-Bilder.
Die Merkmalsinformationen weisen Blutgefäß- und Gewebemodalität auf.
Der Rekonstruktionsschritt weist ferner auf:
einen Extraktionsschritt zum Extrahieren der Merkmalsinformationen von zwei benachbarten 3D-Bildern.
einen Koordinatensystem-Transformationsschritt zum Transformieren der Koordinaten eines Punktes in einem 3D-Bild in Koordinaten in dem Koordinatensystem des anderen 3D-Bildes unter Verwendung der Merkmalsinformationen, und
Wiederholen der obigen Schritte, bis alle 3D-Bilder einem einzigen Koordinatensystem zugrunde gelegt sind.
Der Koordinatensystem-Transformationsschritt weist ferner auf:
Auffinden von vier gemeinsamen Merkmalspunkten in diesen beiden 3D-Bildern, wobei die Merkmalspunkte Punkte im Raum sind, die Merkmalsinformationen enthalten;
für jeden Merkmalspunkt W Aufstellen jeweils der folgenden drei Gleichungen: x'_w = R₁₁·x_w + R₁₂·y_w + R₁₃·z_w + t_x y'_w = R₂₁·x_w + R₂₂·y_w + R₂₃·z_w + t_y z'_w = R₃₁·x_w + R₃₂·y_w + R₃₃·z_w + t_z, wobei (x_w, y_w, z_w) die Koordinaten eines Merkmalspunktes w in dem Koordinatensystem eines 3D-Bildes darstellen und (x'_w, y'_w, z'_w) die Koordinaten des Merkmalspunktes w in dem Koordinatensystem des anderen 3D-Bildes darstellen;
Erhalten der Werte von zwölf unbekannten Parametern R₁₁, R₁₂, R₁₃, R₂₁, R₂₂, R₂₃, R₃₁, R₃₂, R₃₃, t_x, t_y und t_z aus den aufgestellten zwölf Gleichungen;
Einsetzen der resultierenden zwölf unbekannten Parameter in die folgende Gleichung und Durchführen einer Koordinatensystemtransformation gemäß der folgenden Gleichung:
wobei (x, y, z) die Koordinaten eines Punktes in einem 3D-Bild in dem Koordinatensystem dieses 3D-Bildes darstellen und (x', y', z') die Koordinaten des Punktes in dem Koordinatensystem des anderen 3D-Bildes darstellen.
Das 3D-Ultraschallscann-Führungs- und -Rekonstruktionsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung weist ferner einen Verifikationsschritt zum Verifizieren, ob der Mosaiking-Fehler des vom Mosaiking (Kombinieren von Bildern) resultierenden 3D-Bildes von dem gesamten Organ innerhalb eines zulässigen Bereiches liegt.
Der Verifikationsschritt weist ferner auf:
Auswählen von L gemeinsamen Merkmalspunkten in einem 3D-Bild m und einem 3D-Bild n;
Berechnen des Mosaiking-Fehlers gemäß der folgenden Gleichung:
wobei (x_mi, y_mi, z_mi) die Koordinaten eines Merkmalspunktes i in dem Koordinatensystem des 3D-Bildes m darstellen und (x_ni, y_ni, z_ni) die Koordinaten des Merkmalspunktes i in dem Koordinatensystem des 3D-Bildes n darstellen; und
Bewerten, ob der Mosaiking-Fehler ε kleiner ist als ein Grenzwert.
Entsprechend weist die technische Lösung für die Führungs- und Rekonstruktionsvorrichtung zum 3D-Ultraschallscannen gemäß der vorliegenden Erfindung auf:
eine Scanneinheit zur Durchführung eines Mehrpunktscanns an einem Organ, um mehrere 3D-Bilder zu erhalten, wobei jedes 3D-Bild entsprechende Merkmalsinformationen enthält;
eine Rekonstruktionseinheit zur Rekonstruktion eines 3D-Bildes von dem gesamten Organ anhand dieser 3D-Bilder.
Die Merkmalsinformationen weisen charakteristische Blutgefäß- und Gewebemodalitäten auf.
Die Rekonstruktionseinheit weist ferner auf:
eine Exktraktionseinheit zur Extraktion der Merkmalsinformationen aus zwei benachbarten 3D-Bildern;
eine Koordinatensystem-Transformationseinheit zur Transformation der Koordinaten eines Punktes in einem 3D-Bild in Koordinaten in dem Koordinatensystem des anderen 3D-Bildes unter Verwendung der Merkmalsinformationen.
Die Koordinatensystem-Transformationseinheit weist ferner auf:
eine Einheit zur Auffindung von vier gemeinsamen Merkmalspunkten in diesen beiden 3D-Bildern, wobei die Merkmalspunkte Punkte im Raum mit Merkmalsinformationen sind;
eine Einheit zur Aufstellung der folgenden drei Gleichungen jeweils für jeden Merkmalspunkt W: x'_w = R₁₁·x_w + R₁₂·y_w + R₁₃·z_w + t_x y'_w = R₂₁·x_w + R₂₂·y_w + R₂₃·z_w + t_y z'_w = R₃₁·x_w + R₃₂·y_w + R₃₃·z_w + t_z, wobei (x_w, y_w, z_w) die Koordinaten des Merkmalspunktes w in dem Koordinatensystem eines 3D-Bildes sind und (x'_w, y'_w, z'_w) die Koordinaten des Merkmalspunktes w in dem Koordinatensystem des anderen 3D-Bildes sind;
eine Einheit zum Erhalten der Werte von zwölf unbekannten Parametern R₁₁, R₁₂, R₁₃, R₂₁, R₂₂, R₂₃, R₃₁, R₃₂, R₃₃, t_x, t_y und t_z aus den aufgestellten zwölf Gleichungen; und
eine Einheit zum Einsetzen der resultierenden zwölf unbekannten Parameter in die folgende Gleichung und zur Durchführung einer Koordinatensystemtransformation gemäß der folgenden Gleichung:
wobei (x, y, z) die Koordinaten eines Punktes auf einem 3D-Bild in dem Koordinatensystem dieses 3D-Bildes sind und (x', y', z') die Koordinaten des Punktes in dem Koordinatensystem des anderen 3D-Bildes sind.
Außerdem weist die 3D-Ultraschallscann-Führungs- und -Rekonstruktionsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ferner eine Verifikationseinheit zur Verifikation, ob der Mosaiking-Fehler des aus dem Mosaiking resultierenden 3D-Bildes von dem gesamten Organ innerhalb eines zulässigen Bereiches liegt, auf.
Die Verifikationseinheit weist ferner auf:
eine Einheit zur Auswahl von L gemeinsamen Merkmalspunkten in einem 3D-Bild m und einem 3D-Bild n;
eine Einheit zur Berechnung des Mosaiking-Fehlers gemäß der folgenden Gleichung:
wobei (x_mi, y_mi, z_mi) die Koordinaten des Merkmalspunktes i in dem Koordinatensystem des 3D-Bildes m sind und (x_ni, y_ni, z_ni) die Koordinaten des Merkmalspunktes i in dem Koordinatensystem des 3D-Bildes n sind; und
eine Einheit zur Bewertung, ob der Mosaiking-Fehler ε kleiner als ein Grenzwert ist.
Ferner weist das Ultraschallsystem gemäß der vorliegenden Erfindung eine Führungs- und Rekonstruktionsvorrichtung zum 3D-Ultraschallscannen auf, wobei die 3D-Ultraschallscann-Führungs- und -Rekonstruktionsvorrichtung aufweist:
eine Scanneinheit zur Durchführung eines Mehrpunkt-Scanns an einem Organ, um mehrere 3D-Bilder zu erhalten, wobei jedes 3D-Bild entsprechende Merkmalsinformationen enthält;
eine Rekonstruktionseinheit zur Rekonstruktion eines 3D-Bildes von dem gesamten Organ anhand dieser 3D-Bilder.
Die Merkmalsinformationen weisen charakteristische Blutgefäß- und Gewebemodalitäten auf.
Die Rekonstruktionseinheit weist ferner auf:
eine Exktraktionseinheit zur Extraktion der Merkmalsinformationen von zwei benachbarten 3D-Bildern;
eine Koordinatensystem-Transformationseinheit zur Transformation der Koordinaten eines Punktes in einem 3D-Bild in Koordinaten in dem Koordinatensystem des anderen 3D-Bildes unter Verwendung der Merkmalsinformationenen.
Die Koordinatensystem-Transformationseinheit weist ferner auf:
eine Einheit zur Auffindung von vier gemeinsamen Merkmalspunkten in diesen beiden 3D-Bildern, wobei die Merkmalspunkte Punkte im Raum mit Merkmalsinformationen sind;
eine Einheit zur Aufstellung der folgenden drei Gleichungen, jeweils für jeden Merkmalspunkt W: x'_w = R₁₁·x_w + R₁₂·y_w + R₁₃·z_w + t_x y'_w = R₂₁·x_w + R₂₂·y_w + R₂₃·z_w + t_y z'_w = R₃₁·x_w + R₃₂·y_w + R₃₃·z_w + t_z, wobei (x_w, y_w, z_w) die Koordinaten eines Merkmalspunktes w in dem Koordinatensystem von einem 3D-Bild sind und (x'_w, y'_w, z'_w) die Koordinaten des Merkmalspunktes w in dem Koordinatensystem des anderen 3D-Bildes sind;
eine Einheit zum Erhalten der Werte von zwölf unbekannten Parametern R₁₁, R₁₂, R₁₃, R₂₁, R₂₂, R₂₃, R₃₁, R₃₂, R₃₃, t_x, t_y und t_z aus den aufgestellten zwölf Gleichungen; und
eine Einheit zum Einsetzen der resultierenden zwölf unbekannten Parameter in die folgende Gleichung und zur Durchführung einer Koordinatensystemtransformation gemäß der folgenden Gleichung:
wobei (x, y, z) die Koordinaten eines Punktes auf einem 3D-Bild in dem Koordinatensystem dieses 3D-Bildes sind und (x', y', z') die Koordinaten des Punktes in dem Koordinatensystem des anderen 3D-Bildes sind.
Außerdem weist das Ultraschallsystem gemäß der vorliegenden Erfindung eine Verifikationseinheit zur Verifikation, ob der Mosaiking-Fehler des aus dem Mosaiking resultierenden 3D-Bildes von dem gesamten Organ innerhalb eines zulässigen Bereiches liegt, auf.
Die Verifikationseinheit weist ferner auf:
eine Einheit zur Auswahl von L gemeinsamen Merkmalspunkten in einem 3D-Bild m und einem 3D-Bild n;
eine Einheit zur Berechnung des Mosaiking-Fehlers gemäß der folgenden Gleichung:
wobei (x_mi, y_mi, z_mi) die Koordinaten eines Merkmalspunktes i in dem Koordinatensystem des 3D-Bildes m sind und (x_ni, y_ni, z_ni) die Koordinaten des Merkmalspunktes i in dem Koordinatensystem des 3D-Bildes n sind; und
eine Einheit zur Bewertung, ob der Mosaiking-Fehler ε kleiner ist als ein Grenzwert.
Im Vergleich zum Stand der Technik weisen das Verfahren und die Vorrichtung zum Führen und Rekonstruieren beim 3D-Ultraschallscannen und das Ultraschallsystem gemäß der vorliegenden Erfindung die folgenden vorteilhaften Effekte auf:
Erstens, weil die vorliegende Erfindung Mehrpunkt-Scannen anwendet, kann sie das Organ an mehreren Stellen gleichzeitig scannen und den gesamten Bereich des Organs abdecken, wodurch ein 3D-Bild des gesamten Organs erhalten wird;
Zweitens, als ein Führungssystem kann die vorliegende Erfindung dem Klinikarzt helfen, das Scannen einer Position nach der anderen durchzuführen, um das gesamte Gewebeorgan vollständig zu scannen; und
Drittens, weil die vorliegende Erfindung ein 3D-Bild des gesamten Organs anzeigen kann, kann folglich ein Bild von einem beliebigen Schnitt bzw. einer beliebigen Scheibe bei jedem beliebigen Winkel ausgewählt werden, um eine Krankheit zu diagnostizieren, wodurch ein besserer Effekt beim Suchen und Screening einiger kleiner pathologischer Veränderungen in einem Organ erreicht wird.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Um ein besseres Verständnis des Offenbarungsgegenstandes gemäß der vorliegenden Erfindung zu erlangen, wird auf die folgende Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, in denen zeigen:
1 ein Flussdiagramm des 3D-Ultraschallscann-Führungs- und -Rekonstruktionsverfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung;
2 ein weiter unterteiltes Flussdiagramm des Rekonstruktionsschrittes nach 1;
3 ein weiter unterteiltes Flussdiagramm des Mosaiking-Schrittes nach 2;
4 ein Flussdiagramm des Verifikationsschrittes; und
5 eine schematisierte Darstellung der 3D-Ultraschallscann-Führungs- und -Rekonstruktionsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.
Detaillierte Beschreibung von Ausführungsformen
Die speziellen Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Erfindung sind im Folgenden beschrieben, wobei die vorliegende Erfindung jedoch nicht auf die folgenden speziellen Ausführungsformen beschränkt ist.
Wie in 1 veranschaulicht, ist ein Führungs- und Rekonstruktionsverfahren zum 3D-Ultraschallscannen offenbart, das aufweist:
einen Scannschritt 1: Durchführen eines Mehrpunkt-Scannvorgangs an einem Organ, um mehrere 3D-Bilder zu erhalten, wobei jedes 3D-Bild entsprechende Merkmalsinformationen enthält;
einen Rekonstruktionsschritt 2: Rekonstruieren eines 3D-Bildes des gesamten Organs anhand dieser 3D-Bilder.
Die Merkmalsinformationen weisen charakteristische Blutgefäß-, Gewebemodalität und dergleichen auf.
Es kann aus dem obigen ersehen werden, dass das 3D-Ultraschallscann-Führungs- und -Rekonstruktionsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung Mehrpunkt-Scannen einsetzt, d. h. um gleichzeitig mehrere Punkte zu scannen und mehrere 3D-Bilder zu erhalten, wobei jedes 3D-Bild Merkmalsinformationen innerhalb eines Bereiches entsprechender Punkte enthält. Anschließend wird ein 3D-Bild von dem gesamten Organ anhand dieser 3D-Bilder rekonstruiert, und das resultierende 3D-Bild des gesamten Organs enthält all die Merkmalsinformationen von dem Organ. Auf diese Weise können Ärzte das 3D-Bild des gesamten Organs sehen und würden keinen Teil des Organs auslassen.
Wie in 2 veranschaulicht, weist der Rekonstruktionsschritt 2 ferner auf:
einen Extraktionsschritt 21 zur Extraktion der Merkmalsinformationen von zwei benachbarten 3D-Bildern;
einen Mosaiking-Schritt 22 zur Transformation der Koordinaten eines Punktes in einem 3D-Bild in Koordinaten in dem Koordinatensystem des anderen 3D-Bildes.
Eine Rekonstruktion des 3D-Bildes des gesamten Organs anhand mehrerer 3D-Bilder, die durch Scannen in der vorstehend beschriebenen Weise erhalten werden, nutzt das Verfahren das paarweise Mosaiking (Kombination, Zusammensetzen) von Bildern, was bedeutet, dass zwei benachbarte 3D-Bilder durch Mosaiking kombiniert und das Mosaiking wiederum fortgeführt wird, bis ein 3D-Bild des gesamten Organs erhalten wird. Zum Beispiel wird eine Ausführungsform betrachtet, in der ein 3-Punkt-Scannen durchgeführt wird, d. h. drei 3D-Bilder (Bild 1, Bild 2 und Bild 3) erhalten werden. Das Bild 1 und das Bild 2 werden zuerst durch Mosaiking zu einem Bild 4 zusammengesetzt, und anschließend werden das Bild 4 und das Bild 3 durch Mosaiking zu einem Bild 5 zusammengesetzt, welches das endgültig resultierende 3D-Bild des gesamten Organs darstellt. Natürlich kann das Mosaiking entsprechend anderen Reihenfolgen durchgeführt werden.
Um die Bilder durch Mosaiking zu kombinieren, können zunächst Merkmalsinformationen in zwei zu kombinierenden 3D-Bildern, wie bspw. irgendeine charakteristische Blutgefäß- und Gewebemodalität des Organs und dergleichen, extrahiert werden. Und anschließend wird eine Transformation zwischen den Koordinatensystemen dieser beiden 3D-Bilder durchgeführt, d. h. das Koordinatensystem des einen 3D-Bildes wird in das Koordinatensystem des anderen 3D-Bildes transformiert. Wenn alle 3D-Bilder in einem einzigen Koordinatensystem vorliegen, ist der Mosaiking-Vorgang beendet.
Wie in 3 veranschaulicht, könnte der Mosaiking-Schritt 22 durch die folgenden Schritte erreicht werden:
221: Auffinden von vier gemeinsamen Merkmalspunkten in diesen beiden 3D-Bildern, wobei die Merkmalspunkte Punkte im Raum mit Merkmalsinformationen sind;
222: für jeden Merkmalspunkt W jeweiliges Aufstellen der folgenden drei Gleichungen: x'_w = R₁₁·x_w + R₁₂·y_w + R₁₃·z_w + t_x y'_w = R₂₁·x_w + R₂₂·y_w + R₂₃·z_w + t_y z'_w = R₃₁·x_w + R₃₂·y_w + R₃₃·z_w + t_z, wobei (x_w, y_w, z_w) die Koordinaten eines Merkmalspunktes w in dem Koordinatensystem eines 3D-Bildes sind und (x'_w, y'_w, z'_w) die Koordinaten des Merkmalspunktes w in dem Koordinatensystem des anderen 3D-Bildes sind;
223: Erhalten der Werte von zwölf unbekannten Parametern R₁₁, R₁₂, R₁₃, R₂₁, R₂₂, R₂₃, R₃₁, R₃₂, R₃₃, t_x, t_y und t_z aus den aufgestellten zwölf Gleichungen; und
224: Einsetzen der resultierenden zwölf unbekannten Parameter in die folgende Gleichung und Durchführung einer Koordinatensystemtransformation gemäß der folgenden Gleichung:
wobei (x_w, y_w, z_w) die Koordinaten eines Punktes auf einem 3D-Bild in dem Koordinatensystem dieses 3D-Bildes sind und (x', y', z') die Koordinaten des Punktes in dem Koordinatensystem des anderen 3D-Bildes sind.
Es kann ersehen werden, dass die vorliegende Erfindung die gemeinsamen Merkmalspunkte in zwei 3D-Bildern auffindet und einige Koeffizienten berechnet, die zur Durchführung der Transformation zwischen den beiden Koordinatensystemen mittels der gemeinsamen Merkmalspunkte benötigt werden, und anschließend die Koordinatensystemtransformation mit diesen Koeffizienten durchführt.
Es sollte darauf hingewiesen werden, dass das erwähnte Bildrekonstruktionsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung lediglich einen von vielen Rekonstruktionsalgurithmen darstellt und dass jedes beliebige sonstige Bildrekonstruktionsverfahren einem Fachmann auf dem Gebiet in den Sinn kommen könnte. Es gibt eine Fülle von Bildrekonstruktionsverfahren, und hier werden nur wenige genannt.
Wie weiter in 1 veranschaulicht, weist das 3D-Ultraschallscann-Führungs- und -Rekonstruktionsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung ferner einen Verifikationsschritt 3 zur Verifikation, ob der Mosaiking-Fehler des aus dem Mosaiking-Prozess resultierenden 3D-Bildes des gesamten Organs innerhalb eines zulässigen Bereiches liegt, auf.
Eine Verifikation des Mosaiking-Fehlers könnte anhand der in 4 veranschaulichten Schritte vorgenommen werden. In 4:
wählt Schritt 31 L gemeinsame Merkmalspunkte in einem 3D-Bild m und einem 3D-Bild n aus;
berechnet Schritt 32 den Mosaiking-Fehler gemäß der folgenden Gleichung:
worin (x_mi, y_mi, z_mi) die Koordinaten des Merkmalspunktes in dem Koordinatensystem des 3D-Bildes m sind, (x_ni, y_ni, z_ni) die Koordinaten des Merkmalspunktes in dem Koordinatensystem des 3D-Bildes n sind und L bedeutet, dass eine Gesamtzahl von L gemeinsamen Merkmalspunkten ausgewählt werden; und
bewertet Schritt 33, ob der Mosaiking-Fehler kleiner ist als ein Grenzwert.
In den obigen Schritten wird der Mosaiking-Fehler ε anhand der Koordinaten des Merkmalspunktes jeweils in dem Koordinatensystem des 3D-Bildes m und in dem Koordinatensystem des 3D-Bildes n berechnet. Natürlich gibt es andere Möglichkeiten zur Verifizierung, ob das Ergebnis des Mosaiking-Prozesses akzeptabel ist.
Wie allgemein bekannt, stellt die Leber das größte Organ im menschlichen Körper dar, und sie ist in der oberen rechten Ecke des Bauchs und knapp unter der rechten unteren Rippe angeordnet, die den Großteil der Leber schützt. Aus der Blickrichtung auf einen Menschen betrachtet, beträgt eine mittlere Lebergröße eines Erwachsenen etwa 25 cm (von links nach rechts)·15 cm (von vorne nach hinten)·6 cm (von oben nach unten). Folglich ist es von einer einzigen Stelle aus schwierig, den gesamten Leberbereich zu scannen.
Im Folgenden wird die technische Lösung des 3D-Ultraschallscann-Führungs- und Rekonstruktionsverfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung mit der Leber als ein Beispiel beschrieben.
Für die Leber könnten drei Punkte zum Scannen ausgewählt werden, d. h. die Sonden werden an drei Stellen platziert: Stelle 1, Stelle 2 und Stelle 3. Stelle 1 liegt in der Mitte des Bauchs und an der Vorderseite der linken Leberhälfte, wobei an dieser Stelle die Sonde den linken Leberbereich 4 abdecken kann, wie in 5 veranschaulicht; Stelle 2 liegt unter der rechten unteren Rippe, wobei an dieser Stelle die Sonde den unteren Teilbereich 5 der rechten Leber abdecken kann; und Stelle 3 liegt an der Seite sowie zwischen der fünften und der sechsten Rippe, wobei an dieser Stelle die Sonde den oberen Teilbereich 6 der rechten Leber erfassen kann. Es werden drei 3D-Bilder durch Scannen der Leber an diesen 3 Stellen erhalten, und jedes 3D-Bild sollte einige Merkmalsinformationen enthalten.
Das 3D-Bild an der Stelle 1 sollte die folgenden Merkmalsinformationen enthalten:
Rand der linken Leber;
mittleren und linken Ast der Lebervene; und
Hauptverzweigungspunkte der Leberarterie, der Pfortader und des Gallenganges.
Das 3D-Bild an der Stelle 2 sollte die folgenden Merkmalsinformationen enthalten:
Rand des unteren Teils der rechten Leber;
Hauptverzweigungspunkte der Leberarterie, der Pfortader und des Gallenganges; und
rechte Äste der Leberarterie, der Pfortader und des Gallenganges.
Das 3D-Bild an der Stelle 3 sollte die folgenden Merkmalsinformationen enthalten:
Rand des oberen Teils der rechten Leber;
rechte Äste der Leberarterie, der Pfortader und des Gallenganges; und
mittleren und rechten Ast der Lebervene.
Falls das vom Scannen resultierende 3D-Bild entsprechende Merkmalsinformationen nicht enthält, wird diese Stelle erneut derart gescannt, dass sie die entsprechenden Merkmalsinformationen enthält.
Nachdem die drei 3D-Bilder mit entsprechenden Merkmalsinformationen erhalten werden, werden zunächst das 3D-Bild an der Stelle 1 und das 3D-Bild an der Stelle 2 durch Mosaiking kombiniert, indem zunächst die Blutgefäße aufgefunden und ihre Mittelachsen extrahiert werden. In Ultraschallbildern ist ein Blutgefäß ein Bereich mit geringem Echo, so dass folglich die rohrförmigen Bereiche mit geringem Echo zunächst ausgewählt und anschließend die Achsen der Blutgefäße Pixel für Pixel unter Verwendung der Bereichskontraktion extrahiert werden.
Die vier gemeinsamen Merkmalspunkte in diesen beiden 3D-Bildern sind:
Hauptverzweigungspunkte (erste Verzweigungspunkte) der Leberarterie, Pfortader und des Gallenganges (es gibt drei Punkte); und Schnittpunkte der Leberarterie, der Pfortader und des Gallenganges beim Eintritt in den Leberrand (es wird einer der drei Punkte ausgewählt).
Für jeden Merkmalspunkt werden (unter der Annahme, dass die vier Merkmalspunkte a, b, c und d sind) die folgenden zwölf Gleichungen aufgestellt: x'_a = R₁₁·x_a + R₁₂·y_a + R₁₃·z_a + t_x y'_a = R₂₁·x_a + R₂₂·y_a + R₂₃·z_a + t_y z'_a = R₃₁·x_a + R₃₂·y_a + R₃₃·z_a + t_z x'_b = R₁₁·x_b + R₁₂·y_b + R₁₃·z_b + t_x y'_b = R₂₁·x_b + R₂₂·y_b + R₂₃·z_b + t_y z'_b = R₃₁·x_b + R₃₂·y_b + R₃₃·z_b + t_z x'_c = R₁₁·x_c + R₁₂·y_c + R₁₃·z_c + t_x y'_c = R₂₁·x_c + R₂₂·y_c + R₂₃·z_c + t_y z'_c = R₃₁·x_c + R₃₂·y_c + R₃₃·z_c + t_z x'_d = R₁₁·x_d + R₁₂·y_d + R₁₃·z_d + t_x y'_d = R₂₁·x_d + R₂₂·y_d + R₂₃·z_d + t_y z'_d = R₃₁·x_d + R₃₂·y_d + R₃₃·z_d + t_z
Die daraus erhaltenen Werte für R₁₁, R₁₂, R₁₃, R₂₁, R₂₂, R₂₃, R₃₁, R₃₂, R₃₃, t_x, t_y und t_z sind wie folgt:
Es ist zu beachten, dass die Z-Achse die zentrale Achse der Sonde ist, wobei die positive Richtung sich von der Sonde wegerstreckt und die Sondenoberfläche den Ursprung darstellt. Die X-Achse verläuft parallel zu der Sondenoberfläche und innerhalb der durch die Sonde gescannten Ebene, wobei die positive Richtung von links nach rechts verläuft. Die Y-Achse verläuft senkrecht zu der Scannebene mit positiver Richtung von unten nach oben.
Anschließend werden die obigen Werte in die folgende Gleichung eingesetzt, und es wird eine Koordinatensystemtransformation an den 3D-Bildern durchgeführt:
Es ist zu beachten, dass angenommen wird, dass in der Koordinatenachse ein Pixel einer Koordinatenachseneinheit 1 entspricht und dabei der Abstand von einem Pixel hierin als 1 mm definiert ist, gerundet, nachdem es berechnet worden ist.
Das an Stelle 1 erhaltene 3D-Bild und das an Stelle 2 erhaltene 3D-Bild werden durch Mosaiking kombiniert, um ein 3D-Bild' zu ergeben.
Als nächstes wird das resultierende 3D-Bild' durch Mosaiking mit dem 3D-Bild kombiniert, das an der Stelle 3 erhalten worden ist, und ihre gemeinsamen Merkmalspunkte sind:
ein erster Verzweigungspunkt an dem rechten Ast, nachdem die Leberarterie, die Pfortvene und der Gallengang in die Leber eintreten (es kann hier eine Gesamtzahl von drei Punkten ausgewählt werden) und der Schnittpunkt zwischen dem Leberrand und der Lebervene.
Für diese vier Merkmalspunkte werden die vorstehend aufgestellten zwölf Gleichungen gelöst, und es kann erhalten werden:
Anschließend werden die obigen Werte in die folgende Gleichung eingesetzt, und es wird die Koordinatensystemtransformation an den 3D-Bildern durchgeführt:
Entsprechend den vorstehenden Schritten wird schließlich das 3D-Bild von der gesamten Leber erhalten.
Im Folgenden wird verifiziert, ob der Mosaiking-Fehler des resultierenden 3D-Bildes akzeptabel ist oder nicht.
Für dieses Beispiel werden das an der Stelle 1 erhaltene 3D-Bild und das endgültige resultierende 3D-Bild der gesamten Leber, die jeweils als ein Bild m und ein Bild n bezeichnet werden, ausgewählt.
Es werden dann drei gemeinsame Punkte aus dem Bild m und dem Bild n ausgewählt:
die ersten Astpunkte an dem linken, mittleren und rechten Ast von der Richtung aus, in der die Lebervene in die Leber eintritt.
Der Mosaiking-Fehler wird gemäß der folgenden Gleichung berechnet:
worin (x_mi, y_mi, z_mi) die Koordinaten des Merkmalspunktes in dem Koordinatensystem des 3D-Bildes m sind und (x_ni, y_ni, z_ni) die Koordinaten des Merkmalspunktes in dem Koordinatensystem des 3D-Bildes n sind.
Falls ε kleiner ist als der Grenzwert, wird die Rekonstruktionsqualität als zufriedenstellend betrachtet. In diesem Beispiel wird suggeriert, dass ε 16 beträgt. Die Koordinaten nehmen alle hier ein Pixel als eine Einheit an.
Im Folgenden wird die Milz als ein Beispiel betrachtet, um die technische Lösung des 3D-Ultraschallscann-Führungs- und -Rekonstruktionssystems gemäß der vorliegenden Erfindung zu beschreiben.
Die Milz ist in der linken Unterrippengegend zwischen der linken Seite des Magens und dem Zwerchfell, tief bis zu der linken neunten bis elften Rippe angeordnet, wobei ihre Hauptachse mit der Richtung der zehnten Rippe im Wesentlichen übereinstimmt. Im Allgemeinen existieren ein Milzarteriengefäß und ein Milzvenengefäß, die einander begleiten.
Die Sonden können an zwei Stellen der Symmetrie zwischen Vorder- und Rückseite zwischen der neunten Rippe und der zehnten Rippe platziert werden (die jeweils als eine erste Milzposition bzw. eine zweite Milzposition bezeichnet werden können), um den gesamten Milzbereich zu scannen.
Die Merkmalsinformationen, die ein an der ersten Milzposition erhaltenes erstes 3D-Bild enthalten sollte, sind:
vorderer Rand sowie oberer und unterer Rand der Milz;
Milzarterienstamm und in die Milz eintretendes Arteriengefäß; und
Milzvenenstamm sowie in die Milz eintretendes Venengefäß.
Die Merkmalsinformationen, die ein an der zweiten Milzposition erhaltenes zweites 3D-Bild enthalten sollte, sind:
hinterer Rand sowie oberer und unterer Rand der Milz;
Milzarterienstamm sowie in die Milz eintretendes Arteriengefäß; und
Milzvenenstamm und in die Milz eintretendes Venengefäß.
Darauffolgend wird der Rekonstruktionsschritt durchgeführt, um durch den Mosaiking-Prozess das erste 3D-Bild mit dem zweiten 3D-Bild zu kombinieren.
Die vier gemeinsamen Merkmalspunkte, die in dem ersten 3D-Bild und dem zweiten 3D-Bild aufgefunden werden, sind:
erste Knoten an der Milzarterie und Venenstammästen (zwei Merkmalspunkte); und
erste Knoten an den zweiten Ästen von der Vorderseite zur Rückseite der Milzarterie und Venenstammästen (zwei Merkmalspunkte).
Hierdurch werden drei Gleichungen für jeden der Merkmalspunkte aufgestellt, die zu den Gleichungen für die Leber ähnlich sind und hier nicht näher beschrieben werden. Die resultierenden Werte für R₁₁, R₁₂, R₁₃, R₂₁, R₂₂, R₂₃, R₃₁, R₃₂, R₃₃, t_x, t_y und t_z sind jeweils:
worin X-, Y- und Z-Achsen festgelegt sind. Die Z-Achse ist die zentrale Achse der Sonde, wobei die positive Richtung von der Sonde weg verläuft und die Sondenoberfläche den Ursprung bildet. Die X-Achse verläuft parallel zu der Sondenoberfläche und innerhalb der durch die Sonde gescannten Ebene, wobei die positive Richtung von links nach rechts verläuft. Ferner ist die Y-Achse senkrecht zu der Scannebene ausgerichtet, wobei die positive Richtung von unten nach oben verläuft.
Danach werden die Werte in die folgende Gleichung eingesetzt:
Daraus könnte das 3D-Bild der gesamten Milz erhalten werden.
Als Nächstes wird der Verifikationsprozess durchgeführt, der dem Verifikationsschritt für die Leber ähnlich ist und hier nicht näher beschrieben wird.
Demgemäß offenbart die vorliegende Erfindung auch eine 3D-Ultraschallscann-Führungs- und -Rekonstruktionsvorrichtung, wie in 5 veranschaulicht, wobei die 3D-Ultraschallscann-Führungs- und -Rekonstruktionsvorrichtung aufweist:
eine Scanneinheit 1 zur Durchführung eines Mehrpunkt-Scanns an einem Organ, um mehrere 3D-Bilder zu erhalten, wobei jedes 3D-Bild entsprechende Merkmalsinformationen enthält;
eine Rekonstruktionseinheit 2 zur Rekonstruktion eines 3D-Bildes des gesamten Organs anhand dieser 3D-Bilder.
Die Merkmalsinformationen weisen eine charakteristische Blutgefäß- und Gewebemodalität auf.
Ferner weist die Rekonstruktionseinheit 2 auf:
eine Extraktionseinheit zur Extraktion der Merkmalsinformationen von zwei benachbarten 3D-Bildern;
eine Koordinatensystem-Transformationseinheit zur Transformation der Koordinaten eines Punktes in einem 3D-Bild in Koordinaten in dem Koordinatensystem des anderen 3D-Bildes unter Verwendung der Merkmalsinformationen.
Die Koordinatensystem-Transformationseinheit weist ferner auf:
eine Einheit zum Auffinden von vier gemeinsamen Merkmalspunkten in diesen beiden 3D-Bildern, wobei die Merkmalspunkte Punkte im Raum mit Merkmalsinformationen sind;
eine Einheit zum Aufstellen der folgenden drei Gleichungen, jeweils für jeden Merkmalspunkt W: x'_w = R₁₁·x_w + R₁₂·y_w + R₁₃·z_w + t_x y'_w = R₂₁·x_w + R₂₂·y_w + R₂₃·z_w + t_y z'_w = R₃₁·x_w + R₃₂·y_w + R₃₃·z_w + t_z wobei (x_w, y_w, z_w) die Koordinaten des Merkmalspunktes w in dem Koordinatensystem eines 3D-Bildes sind und (x'_w, y'_w, z'_w) die Koordinaten des Merkmalspunktes w in dem Koordinatensystem des anderen 3D-Bildes sind;
eine Einheit zum Erhalten der Werte von zwölf unbekannten Parametern R₁₁, R₁₂, R₁₃, R₂₁, R₂₂, R₂₃, R₃₁, R₃₂, R₃₃, t_x, t_y und t_z aus den aufgestellten zwölf Gleichungen; und
eine Einheit zum Einsetzen der resultierenden zwölf unbekannten Parameter in die folgende Gleichung und zur Durchführung einer Koordinatensystemtransformation gemäß der folgenden Gleichung:
worin (x, y, z) die Koordinaten eines Punktes auf einem 3D-Bild in dem Koordinatensystem dieses 3D-Bildes sind und (x', y', z') die Koordinaten des Punktes in dem Koordinatensystem des anderen 3D-Bildes sind.
Wie ferner in 5 veranschaulicht, weist die 3D-Ultraschallscann-Führungs- und -Rekonstruktionsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ferner eine Verifikationseinheit 3 zur Verifikation, ob der Mosaiking-Fehler des 3D-Bildes des gesamten Organs, das sich aus dem Mosaiking-Prozess ergibt, innerhalb eines akzeptablen Bereiches liegt, auf.
Die Verifikationseinheit 3 weist ferner auf:
eine Einheit zur Auswahl von L gemeinsamen Merkmalspunkten in einem 3D-Bild m und einem 3D-Bild n;
eine Einheit zur Berechnung des Mosaiking-Fehlers gemäß der folgenden Gleichung:
worin (x_mi, y_mi, z_mi) die Koordinaten eines Merkmalspunktes i in dem Koordinatensystem des 3D-Bildes m sind und (x_ni, y_ni, z_ni) die Koordinaten des Merkmalspunktes i in dem Koordinatensystem des 3D-Bildes n sind; und
eine Einheit zur Bewertung, ob der Mosaiking-Fehler ε kleiner ist als ein Grenzwert.
Da die technische Lösung für die 3D-Ultraschallscann-Führungs- und -Rekonstruktionsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung der technischen Lösung für das 3D-Ultraschallscann-Führungs- und -Rekonstruktionsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung entspricht, wird die technische Lösung der 3D-Ultraschallscann-Führungs- und -Rekonstruktionsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung hier nicht in Einzelheiten beschrieben.
Darüber hinaus offenbart die vorliegende Erfindung ferner ein Ultraschallsystem, das eine 3D-Ultraschallscann-Führungs- und -Rekonstruktionsvorrichtung aufweist, wobei die 3D-Ultraschallscann-Führungs- und -Rekonstruktionsvorrichtung aufweist:
eine Scanneinheit 1 zur Durchführung eines Mehrpunkt-Scanns an einem Organ, um mehrere 3D-Bilder zu erhalten, wobei jedes 3D-Bild entsprechende Merkmalsinformationen enthält;
eine Rekonstruktionseinheit 2 zur Rekonstruktion eines 3D-Bildes des gesamten Organs anhand dieser 3D-Bilder.
Die Merkmalsinformationen weisen charakteristische Blutgefäß- und Gewebemodalitäten auf.
Die Rekonstruktionseinheit 2 weist ferner auf:
eine Extraktionseinheit zur Extraktion der Merkmalsinformationen von zwei benachbarten 3D-Bildern;
eine Koordinatensystem-Transformationseinheit, um unter Verwendung der Merkmalsinformationen die Koordinaten eines Punktes in einem 3D-Bild in Koordinaten in dem Koordinatensystem des anderen 3D-Bildes zu transformieren.
Die Koordinatensystem-Transformationseinheit weist ferner auf:
eine Einheit zum Auffinden von vier gemeinsamen Merkmalspunkten in diesen beiden 3D-Bildern, wobei die Merkmalspunkte Punkte im Raum mit Merkmalsinformationen sind;
eine Einheit zum Aufstellen der folgenden drei Gleichungen, jeweils für jeden Merkmalspunkt W: x'_w = R₁₁·x_w + R₁₂·y_w + R₁₃·z_w + t_x y'_w = R₂₁·x_w + R₂₂·y_w + R₂₃·z_w + t_y z'_w = R₃₁·x_w + R₃₂·y_w + R₃₃·z_w + t_z, worin (x_w, y_w, z_w) die Koordinaten eines Merkmalspunktes w in dem Koordinatensystem eines 3D-Bildes sind und (x'_w, y'_w, z'_w) die Koordinaten des Merkmalspunktes w in dem Koordinatensystem des anderen 3D-Bildes sind;
eine Einheit zum Erhalten der Werte von zwölf unbekannten Parametern R₁₁, R₁₂, R₁₃, R₂₁, R₂₂, R₂₃, R₃₁, R₃₂, R₃₃, t_x, t_y und t_z aus den aufgestellten zwölf Gleichungen; und
eine Einheit zum Einsetzen der resultierenden zwölf unbekannten Parameter in die folgende Gleichung und zur Durchführung einer Koordinatensystemtransformation gemäß der folgenden Gleichung:
worin (x, y, z) die Koordinaten eines Punktes auf einem 3D-Bild in dem Koordinatensystem dieses 3D-Bildes sind und (x', y', z') die Koordinaten des Punktes in dem Koordinatensystem des anderen 3D-Bildes sind.
Das Ultraschallsystem weist ferner eine Verifikationseinheit 3 zur Verifikation, ob der Mosaiking-Fehler des 3D-Bildes des gesamten Organs, das sich aus dem Mosaiking-Prozess ergibt, innerhalb eines zulässigen Bereiches liegt, auf.
Die Verifikationseinheit 3 weist ferner auf:
eine Einheit zur Auswahl von L gemeinsamen Merkmalspunkten in einem 3D-Bild m und einem 3D-Bild n;
eine Einheit zur Berechnung des Mosaiking-Fehlers gemäß der folgenden Gleichung:
worin (x_mi, y_mi, z_mi) die Koordinaten eines Merkmalspunktes i in dem Koordinatensystem des 3D-Bildes m sind und (x_ni, y_ni, z_ni) die Koordinaten des Merkmalspunktes i in dem Koordinatensystem des 3D-Bildes n sind; und
eine Einheit zur Bewertung, ob der Mosaiking-Fehler ε kleiner ist als ein Grenzwert.
Natürlich kann die technische Lösung für die Vorrichtung und das Verfahren zur Führung und Rekonstruktion beim 3D-Ultraschallscannen in jedem beliebigen Ultraschallsystem eingesetzt werden.
Obwohl die speziellen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen beschrieben worden sind, könnten Fachleute auf dem Gebiet verschiedene Veränderungen, Modifikationen und äquivalente Ersetzungen an der vorliegenden Erfindung vornehmen, ohne von dem Rahmen und Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Diese Veränderungen, Modifikationen und äquivalente Ersetzungen sollen in den Rahmen und Schutzumfang, wie er durch die folgenden Ansprüche definiert ist, fallen.
Die vorliegende Erfindung offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Führung und Rekonstruktion beim 3D-Ultraschallscannen sowie ein Ultraschallsystem. Das 3D-Ultraschallscann-Führungs- und -Rekonstruktionsverfahren weist auf: einen Scannschritt zur Durchführung eines Mehrpunkt-Scanns an einem Organ, um mehrere 3D-Bilder zu erhalten, wobei jedes 3D-Bild entsprechende Merkmalsinformationen enthält; einen Rekonstruktionsschritt zum Rekonstruieren eines 3D-Bildes des gesamten Organs anhand dieser 3D-Bilder. Die 3D-Ultraschall-scann-Führungs- und -Rekonstruktionsvorrichtung weist eine Scanneinheit und eine Rekonstruktionseinheit auf. Das Ultraschallsystem weist die 3D-Ultraschallscann-Führungs- und -Rekonstruktionsvorrichtung auf. Die technische Lösung gemäß der vorliegenden Erfindung kann mehrere Stellen scannen und anschließend anhand der 3D-Scannbilder an unterschiedlichen Stellen das 3D-Ultraschallbild von dem gesamten Organ rekonstruieren.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

CN 200510006818 [0002]
CN 02829603 [0002]

Claims

Führungs- und Rekonstruktionsverfahren zum 3D-Ultraschallscannen, das aufweist: einen Scannschritt zur Durchführung eines Mehrpunkt-Scanns an einem Organ, um mehrere 3D-Bilder zu erhalten, wobei jedes 3D-Bild entsprechende Merkmalsinformationen enthält; und einen Rekonstruktionsschritt zum Rekonstruieren eines 3D-Bildes des gesamten Organs anhand dieser 3D-Bilder.
Führungs- und Rekonstruktionsvorrichtung zum 3D-Ultraschallscannen, wobei die Vorrichtung aufweist: eine Scanneinheit zur Durchführung eines Mehrpunkt-Scanns an einem Organ, um mehrere 3D-Bilder zu erhalten, wobei jedes 3D-Bild entsprechende Merkmalsinformationen enthält; und eine Rekonstruktionseinheit zur Rekonstruktion eines 3D-Bildes des gesamten Organs anhand dieser 3D-Bilder.
Führungs- und Rekonstruktionsvorrichtung zum 3D-Ultraschallscannen nach Anspruch 2, wobei die Merkmalsinformationen charakteristische Blutgefäß- und Gewebemodalitäten aufweisen.
Führungs- und Rekonstruktionsvorrichtung zum 3D-Ultraschallscannen nach Anspruch 3, wobei die Rekonstruktionseinheit ferner aufweist: eine Extraktionseinheit zur Extraktion der Merkmalsinformationen von zwei benachbarten 3D-Bildern; eine Koordinatensystem-Transformationseinheit zur Transformation der Koordinaten eines Punktes in einem 3D-Bild in Koordinaten in dem Koordinatensystem des anderen 3D-Bildes unter Verwendung der Merkmalstransformationen.
Führungs- und Rekonstruktionsvorrichtung zum 3D-Ultraschallscannen nach Anspruch 4, wobei die Koordinatensystem-Transformationseinheit ferner aufweist: eine Einheit zur Auffindung von vier gemeinsamen Merkmalspunkten in diesen beiden 3D-Bildern, wobei die Merkmalspunkte Punkte im Raum mit Merkmalsinformationen sind; eine Einheit zur Aufstellung der folgenden drei Gleichungen, jeweils für jeden Merkmalspunkt W: x'_w = R₁₁·x_w + R₁₂·y_w + R₁₃·z_w + t_x y'_w = R₂₁·x_w + R₂₂·y_w + R₂₃·z_w + t_y z'_w = R₃₁·x_w + R₃₂·y_w + R₃₃·z_w + t_z, worin (x_w, y_w, z_w) die Koordinaten eines Merkmalspunktes w in dem Koordinatensystem eines 3D-Bildes sind und (x'_w, y'_w, z'_w) die Koordinaten des Merkmalspunktes w in dem Koordinatensystem des anderen 3D-Bildes sind; eine Einheit zum Erhalten der Werte von zwölf unbekannten Parametern R₁₁, R₁₂, R₁₃, R₂₁, R₂₂, R₂₃, R₃₁, R₃₂, R₃₃, t_x, t_y und t_z aus den aufgestellten zwölf Gleichungen; und eine Einheit zum Einsetzen der resultierenden zwölf unbekannten Parameter in die folgende Gleichung und zur Durchführung einer Koordinatensystemtransformation gemäß der folgenden Gleichung:
worin (x, y, z) die Koordinaten eines Punktes auf einem 3D-Bild in dem Koordinatensystem dieses 3D-Bildes sind und (x', y', z') die Koordinaten des Punktes in dem Koordinatensystem des anderen 3D-Bildes sind.
Führungs- und Rekonstruktionsvorrichtung zum 3D-Ultraschallscannen nach Anspruch 5, die ferner aufweist: eine Verifikationseinheit zur Verifikation, ob der Mosaiking-Fehler des aus dem Mosaiking resultierenden 3D-Bildes des gesamten Organs innerhalb eines zulässigen Bereiches liegt.
Führungs- und Rekonstruktionsvorrichtung zum 3D-Ultraschallscannen nach Anspruch 6, wobei die Verifikationseinheit ferner aufweist: eine Einheit zur Auswahl von L gemeinsamen Merkmalspunkten in einem 3D-Bild m und einem 3D-Bild n; eine Einheit zur Berechnung des Mosaiking-Fehlers gemäß der folgenden Gleichung:
worin (x_mi, y_mi, z_mi) die Koordinaten eines Merkmalspunktes i in dem Koordinatensystem des 3D-Bildes m sind und (x_ni, y_ni, z_ni) die Koordinaten des Merkmalspunktes i in dem Koordinatensystem des 3D-Bildes n sind; und eine Einheit zur Bewertung, ob der Mosaiking-Fehler ε kleiner ist als ein Grenzwert.
Unterschallsystem, das eine Führungs- und Rekonstruktionsvorrichtung zum 3D-Ultraschallscannen aufweist, wobei die Führungs- und Rekonstruktionsvorrichtung zum 3D-Ultraschallscannen aufweist: eine Scanneinheit zur Durchführung eines Mehrpunkt-Scanns an einem Organ, um mehrere 3D-Bilder zu erhalten, wobei jedes 3D-Bild entsprechende Merkmalsinformationen enthält; und eine Rekonstruktionseinheit zur Rekonstruktion eines 3D-Bildes des gesamten Organs anhand dieser 3D-Bilder.
Ultraschallsystem nach Anspruch 8, wobei die Merkmalsinformationen eine charakteristische Blutgefäß- und Gewebemodalität aufweisen.
Ultraschallsystem nach Anspruch 9, wobei die Rekonstruktionseinheit ferner aufweist: eine Extraktionseinheit zur Extraktion der Merkmalsinformationen von zwei benachbarten 3D-Bildern; und eine Koordinatensystem-Transformationseinheit zur Transformation der Koordinaten eines Punktes in einem 3D-Bild in Koordinaten in dem Koordinatensystem des anderen 3D-Bildes unter Verwendung der Merkmalsinformationen.