DE2619723A1

DE2619723A1 - Verfahren und vorrichtung zur entfernungsmessung in einem ultraschall-abtastbild

Info

Publication number: DE2619723A1
Application number: DE19762619723
Authority: DE
Inventors: Christoph Benedikt Burckhardt; Pierre-Andre Dr Grandchamp
Original assignee: F Hoffmann La Roche AG
Current assignee: F Hoffmann La Roche AG
Priority date: 1975-05-05
Filing date: 1976-05-04
Publication date: 1976-11-18
Also published as: NL7604416A; CH591088A5; FR2310576A1; JPS51138087A; FR2310576B3

Description

F. Hoflfmann-La Roche & Co. Aktiengesellschaft, Basel/Schweiz

Verfahren und Vorrichtung zur Entfernungsmessimg is. einem Ultraschall-Abtastbild

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entfernungsmessung in einem Ültraschall-Abtastbild bei der Ultrasehall-Diagnostik mittels Impulseehcxrerfahren sowie eine Vf '^richtung zur Durchführung dieses Verfahrens»

sin der Ultraschall-Diagnostik stellt sich häufig aas Problem _s eine Entfernungsmessung vorsunehmen.. Beispiele für solche häufig* zur messenden Entfernungen sind Durchmesser oder relative lage von inneren- Organen _s Skeletteilen, etc.

Bei bekannten Methoden wird zu diesem Zweck beispielsweise der Bildschirm_s auf dem das Abtastbild dargestellt wird, mit einem Raster versehen,, der in -einem bestimmten masstäblichen Verhältnis sum abgetasteten Bild steht* Dieses Verfahren hat jedoch den Nachteil_D dass kleinste Aänderungen im Abbildungslaasstab zu Messimgeaauigkeiten führen» Zudem leidet die Ablesung

Bu/ 5,3.1976

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daran, dass der Raster nicht mit der abgebildeten Struktur zur Deckung gebracht werden kann. Ausserdem lässt der Raster keine Anpassung an verschiedene Schallgeschwindigkeiten zu, d.h. er ist nur für eine feste Schallgeschwindigkeit geeicht. Schliess lich ist die Ablesung auch noch mit einer Parallaxe behaftet.

Zur Behebung einiger ETaehteile wurde auch schon vorgeschlagen, den Masstab elektronisch einzublenden. Bei diesem Verfahren ist jedoch immer noch der Schritt des "Ausmessens" nötig, d.h. des Vergleichens der zu messenden Distanz mit dem Masstah. Bei diesem Schritte der zudem zeitlichen Aufwand erfordert ,können. iJjl- 2 ©fehler auftreten,-.

Dies gilt sowohl für das sogenannte A-BiId₅bei dem die Echoamplitude in Abhängigkeit von der Entfernung vcm Wandler aufgezeichnet wird., als auch für das in der Ultraschalldiagnostik zunehmend an Bedeutung gewinnende B-Bild, bei dem die Echoamplitude als Aufhellung der durch Azimut- :~i::kel 0 und Entfernung T definierten abgetasteten Fläche iar'i5stellt wird. Das B-Bild wird häufig vorgezogen, weil :: Li- asobachtete Struktur direkt zeigt. Hingegen wird die

im B-Bild vielfach als ungünstig betrachtet

Li Erfindung hat zum Ziel, die vorstehend aufgezeigten

e -zu. fcsseitigen.

3er Irfiridisg- liegt' somit die Aufgabe zu 6-runde, eine

eiZite.Qhe Möglichkeit src Bsstissinig von Entfernungen im ültra-

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Irfindungsgemäss wird der eingangs genannten ix-t₅

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ein Verfahren

in/sii auszeichnet, dass weräea^, die entlang versolilebbar sind,

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um sie in Deckung mit Bildteilen bringen zu können und dass gleichzeitig die tatsächliche Entfernung der den Bildpunkten, auf die die Distanzmessmarken eingestellt sind, entsprechenden Objektpunkte berechnet und angezeigt wird.

Eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens enthält eine mit dem lagepotentiometer des Wandlers verbundene Vergleichsschaltung, die ausgangsseitig mit der Helligkeitssteuerung des Bildschirmes verbunden ist, und eine Schaltung zur Einblendung der Messmarkierungen.

Im folgenden ist anhand der beiliegenden Zeichnung ein

bevorzugtes Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung anhand eines B-Bildgerätes, bei dem der Ultraschallwandler eine Drehbewegung ausführt,-beschrieben. Solche Geräte werden auch Sektor-Scan-G-eräte genannt. Selbstverständlich kann das erfindungsgemässe Verfahren auch bei anderen Abtastverfahren, z.B. bei linearer Abtastung angewendet werden. Es zeigen:

Fig. 1 : Eine schematische Darstellung eines nach dem erfindungsgemässen Verfahren erzeugten B-Bildes.

Fig. 2 : Eine schematische Darstellung eines entsprechenden A-Bildes.

Fig. 3 : Ein -vereinfachtes Blockschaltbild einer Schaltung zur Erzeugung des Α-Bildes gemäss Figur 2.

Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines B-Bildes, das in Wirklichkeit einer Fläche entspricht, die am oberen Rand 15, am unteren Rand 30 cm breit und 20 cm tief ist. Einige der radial verlaufenden Abtastliniea. 1 sind schematisch angedeutet. Eine der Abtastlinien 2 ist aufgehellt und wird zu Messzwecken benutzt. Zu diesem Zweck sind ausserdem zwei Messmarkierungen 3,4 eingeblendet.

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Die Aufhellung der Abtastlinie 2 und die Einblendung der Messmarkierungen 3,4 erfolgt in bekannter Art und Weise dadurch., dass mittels Vergleichsschaltungen an bestimmten Stellen der 0- und T-Ablenkung die Helligkeit des Elektronenstrahls aufgesteuert wird. Durch. Einstellung der Vergleichsspannungen lassen sich sowohl die aufgehellte Abtastlinie 2 als auch, die beiden Messmarkierungen 3,4,letztere unabhängig voneinander, beliebig über die abgetastete Fläche verschieben.

Auf diese Weise ist es möglich,die Messmarkierungen mit gewünschten abgebildeten Strukturen zur Deckung zu bringen,um deren Entfernung voneinander zu bestimmen.

D^e Zeit zwischen dem Aufblenden der beiden Distanzmarken wird in üblicher Art und Weise elektronisch gemessen und mittels der Schallgeschwindigkeit in die tatsächliche Entfernung zwischen den beiden markierten Stellen umgerechnet und digital angezeigt.

Dadurch ist die Anpassung der Abstandmessung an unterschiedliche Schallgeschwindigkeiten möglich, was, wie bereits erwähnt, die Messung mittels Raster nicht zulässt.

In bestimmten Fällen wird es vom medizinischen Standpunkt aus vorgezogen, die Entfernungsmessung in einem A-BiId durchzuführen. Ausserdem kann ein A-BiId für bestimmte Beobachtungen aufschlussreicher sein als ein B-Bild. Aus diesem G-rund wird das A-BiId entlang der Abtastlinie 2 zusätzlich dargestellt. Fig. 2 zeigt das A-BiId in vereinfachter Darstellungsweise mit den eingeblendeten Distanzmarkierungen. Das A-BiId zeigt zunächst das Echo 6 der das Eopplungsmittel begrenzenden Membran sowie zwei weitere Echoimpulse 7 und 8, darunter sind die beiden Distanzmarkierungen 9,10 gezeigt, die den Messmarkierungen 3,4 in Fig. entsprechen. Auch die Markierungen 9,10 sind unabhängig voneinander verschiebbar und können wie es in Fig. 2 gezeigt ist, beipielsweise auf die Impulse 7 und 8 eingestellt werden.

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Das A-BiId gemäss Pig. 2 erhält man mittels der in Pig. gezeigten Schaltung. Eine Vergleichsschaltung 11 dient zum Vergleicn der Spannung V am Lagepotentiometer des Ultraschall-Wandlers mit einer einstellbaren Vergleichsspannung V₀, durch deren Wahl die Winkellage der Abtastlinie, die als A-BiId dargestellt werden soll, festgelegt wird. Die Festlegung der Abtastlinie, die als A-BiId dargestellt werden soll kann auch digital erfolgen, beispielsweise mittels eines Winkelkodierers und eines digitalen Komparators. Der Ausgang der Vergleichsschaltung 11 ist mit einem Schalter 12 verbunden, dessen Steuerung durch die Vergleichsschaltung 11 erfolgt. Der Schalter 12 dient dazu, eine Verzögerungsleitung 13 mit Hilfe des Ausgangsimpulses der Vergleichsschaltung 11 über den Eingang 14 mit dem Ultraschallempfänger (nicht gezeigt) zu verbinden.

Die Betätigung des Schalters 12 erfolgt synchron mit der Pulswiederholungsfrequenz. Die'Verbindung mit dem Ultraschall-Empfänger wird also dann hergestellt, wenn die Spannung am Lagepotentiometer des Ultraschallwandlers mit der eingestellten Vergleichspannung übereinstimmt und wenn das erste Echo empfangen wird, d.h. nach einer der Laufzeit des Ultraschallimpulses vom Wandler bis zur ersten reflektierenden Grenzfläche des Abtastbereichs (in der Regel die Membran) und zurück entsprechenden Zeitspanne vom Senden des Impulses aus gerechnet, d.h. wenn gerade die Abtastung gemäss der aufgehellten Abtastlinie 2 beginnt.

Das während dieser Wandlerstellung vom Ultraschallempfänger kommende Echosignal, das einem Α-Signal entspricht, wird in die Verzögerungsschaltung 13 eingegeben. Das Ausgangssignal der Schaltung 13 wird auf einem Bildschirm 15 dargestellt.

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Wenn die Abtastung entlang der aufgekellten Abtastlinie beendet ist, also nach, einer der Laufzeit des Impulses vom Wandler zum Ende des Abtastbereichs und zurück entsprechenden Zeitspanne vom Senden des Impulses aus gerechnet, wird der Schalter 12 wieder zurückgeschaltet und verbindet nunmehr den Eingang der Terzögerungsschaltung 13 mit ihrem Ausgang. Das vom Empfänger aufgenommene Signal läuft dann wiederholt durch die Verzö'gerungs schaltung hindurch und wird ständig auf dem Bildschirm 15 dargestellt, bis es durch das nächste entlang der Abtastlinie 2 aufgenommene Signal ersetzt wird.

Die Yerzögerungsschaltung IJ kann eine Verzögerungsleitung oder ein Speicher mit entsprechender Organisation sein.

Gleichzeitig mit dem Bild entlang der Abtastlinie 2 werden auf dem Bildschirm 12 auch noch die beiden Distanzmarken 9,10, die den Distanzmarken 3»4 im B-Bild entsprechen, dargestellt. Die Distanzmarken 9,10 werden zweckmässigerweise in der Form von Echoimpulsen dargestellt. Dies erleichtert ihre Einstellung auf tatsächliche Echosignale.

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Claims

Patentansprüche

I 1./ Verfahren zur Entfernungsmessung in einem Ultraschall-Abtastbild bei der Ultraschalldiagnostik mittels Impulsechoverfahren, dadurch gekennzeichnet, dass Messmarkierungen in das Bild eingeblendet werden, die entlang oder parallel zu einer Aufzeichnungslinie verschiebbar sind, um· sie in Deckung mit Bildteilen bringen zu können, und dass gleichzeitig die tatsächliche Entfernung der den Bildpunkten, auf die die Distanzmessmarken eingestellt sind, entsprechenden Objektpunkte berechnet und angezeigt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Bild ein B-Bild ist und die Aufzeichnungslinie, der die Distanzmarkierungen zugeordnet sind,aufgehellt wird.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die entlang -der genannten Aufzeichnungslinie gewonnene Information als A-BiId dargestellt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass auch im A-BiId die Distanzmarkierungen dargestellt werden.
5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Lagebestimmungseinrichtung (11) zur Erfassung der Lage des Ultraschallwandlers und einen von der Lagebestimmungseinrichtung (11) gesteuerten Schalter (12) zur Zuführung des Empfangssignals zu einer Darstellungseinheit.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5? dadurch gekennzeichnet, dass der Darstellungseinheit ein Speicherglied (13) vorgeschaltet ist.

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7. Vorrichtung nach. Anspruch 6,dadurch, gekennzeichnet., dass das Speicherglied (13) eine Verzögerungsleitung ist.
8. Vorrichtung nach. Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Schalter (12) in der Sehaltstellung, die nicht der Zuführung des Empfangssignals zur Verzögerungsleitung (13) dient, den Eingang der Verzögerungsleitung (13) mit ihrem Ausgang verbindet.

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