DE2644190C3 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Anlage für den Aufbau und die Reproduktion von Ultraschallbildern
auf Wiedergabemedien mit mindestens einem Wiedergabegerät das an einem Bildsignalverarbeitungsgerät
angeschlossen ist, welchem das von einem Ultraschallwandler durch Abtastung eines Aufnahmeobjektes
erzeugte Bildsignal zum Bildaufbau zugeführt wird und welches manuell betätigbare Einstellmittel für die freien
Parameter des ausgehenden Bildsignals, wie beispielsweise Anfangsverstärkung, Tiefenausgleich und Dynamikkompression,
besitzt
Bei der Sonographie ist es häufig erwünscht, das auf
Bei der Sonographie ist es häufig erwünscht, das auf
dem Ultraschallbildgerät aufgebaute primäre Ultraschallbnd weiteren Wiedergabegeräten, z. B. Fernsehmonitoren,
zur Betrachtung und/oder als Magnetband, Film oder Papierbild der Dokumentation zuzuführen.
Dazu ist es prinzipiell möglich, über einen Norn-Wandler
das Ultraschallbild vom Ultraschall-Bildgerät auf einen Fernsehmonitor zu übertragen, einem Videorekorder
zuzuführen und durch Bildaufnahmegeräte einen Film bzw. Einzelpapierbilder herzustellen. Es hat sich
allerdings gezeigt daß derartige sekundäre Bilder die
is Qualität des primären Ultraschallbildes nicht erreichen.
Bei den bekannten Systemen zur Ultraschall-Bilderzeugung
wird von der Bedienungsperson das Bild auf dem Ultraschall-Bildgerät derart eingestellt daß der Bildinhalt
diagnostisch optimal verwertbar ist Dazu können die freien Parameter des Gerätes zur Bildsignalverarbeitung,
wie beispielsweise Anfangsverstärkung, Tiefenausgleich und Dynamikkompression, systematisch variiert
werden. Da aber der Bildaufbau insbesondere zur Beantwortung der medizinischen Fragestellung auch
von durch die Bedienungsperson nur subjektiv erfaßbaren Einflußfaktoren abhängt wobei z. B. die Umgebungsleuchtdichte
des Raumes eingeht, ist das Ultraschallbild nicht in der üblichen Art durch eine
Obertragungskette, wie beispielsweise in der Fernsehtechnik,
eindeutig reproduzierbar. Bei Fernsehübertragungsketten wird von der Fernsehkamera (Vidikon)
unmittelbar ein Standardsignal, beispielsweise ein Testbild, in die Bildsignalleitung eingespeist Dies ist
allerdings bei der sonographischen Bilddarstellung nicht möglich, da auf dem Wiedergabegerät z. B. einem
Oszillograph, das an das Bildsignalverarbeitungsgerät angeschlossen ist das Ultraschalibild zunächst unabhängig
von der Bildübertragung aufgebaut werden muß. Es wurde deswegen auch versucht eine Konditionierung
der sonographischen Übertntgungst>t~ecke mit Hilfe des
zu übertragenden, diagnostisch zu deutenden Ultraschallbildes selbst zu erreichen. Derartige Versuche
führten allerdings zu rein zufälligen Ergebnissen und waren daher im Ergebnis unbefriedigend.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Anlage für den Aufbau und die Reproduktion von Ultraschallbildern
auf Wiedergabemedien zu schaffen, bei der das diagnostisch zu deutende Bild definiert, kontrollierbar
und reproduzierbar auf die Wiedergabemedien übertragen wird.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zwischen dem Bildsignalverarbeitungsgerät und
dem Wiedergabegerät ein Signalmischer zur Einspeisung eines Grauwert-Standardsignals aus einem Standard-Signalgenerator
in den Bildsignal-Übertragungsweg vorhanden ist. Als Standardsignal wird dabei
vorzugsweise ein Grautreppensignal mit definierter Schwarz-Weiß-Abstufung verwendet. Gemäß dem
erfindungsgemäßen Verfahren rum Betrieb der Anlage wird zur Verhinderung von Verlust diagnostisch
relevanter Bildinhalte in einem ersten Verfahrensschritt durch Einblenden des Grauwert-Standardsignals das
Wiedergabegerät auf optimale Wiedergabeeigenschaften von Kontrast und Gradation mit einem Satz von
Reglern, vorzugsweise für Helligkeit und Kontrast, abgeglichen und in einem zweiten Verfahrensschritt mit
den Einstellmitteln des Bildsignalverarbeitungsgerätes, vorzugsweise für Anfangsverstärkung, Tiefenausgleich
und Dynamikkompression, das diagnostisch zu deutende Bild auf dem Wiedergabegerät aufgebaut Durch den
Abgleich der weiteren Wiedergabegeräte und Bildaufnahmegeräte nach Kontrast und Gradation mit Hilfe
des Grauwert-Standardsignals wird dann gleichzeitig eine optimale Reproduktion des diagnostisch zu
deutenden Bildes erreicht
Der Erfindung ging eine eingehende Problemanalyse voraus, die die Gründe für die unbefriedigende
Bildübertraguiigseigenschaften bei der Sonographie bei
Verwendung von bekannten Übertragungsketten zu erforschen suchte: Rein technisch läßt sich das mit dem
Bildsignalverarbeitungsgerät auf einem Monitor erzeugte Ultraschallbild aHein durch seine Bildpunkte und
deren Lichtstärke beschreiben. Da aber das menschliche Auge Lichtstärke und Kontrast nach der Umgebungsleuchtdichte des Raumes und der Bildgröße bewertet,
können schon bei der identischen Übertragung eines fotometrischen Bildinhaltes von einem ersten Wiedergabemedium
auf ein nachfolgendes Wiedergabemedium Verfälschungen auftreten. Bei einer Übertragungskette
durchläuft die Lichtstärkeinformation des Finzelpunktes zudem fotoelektrische oder fotochemische Umwandlungsprozesse.
Derartige Prozesse sind im allgemeinen nicht linear. Insbesondere durch Überlagerungen
mehrerer Umwandlungen entstehen dadurch Gradationsverfälschungen, die nicht mehr beherrschbar
sind.
Diese genannten Fehlerquellen führen zu einem Verlust von Bildinhalten, die auch medizinische
Informationen tragen. Gemäß der Erfindung wird nun ein Informationsverlust weitgehend verhindert Eine
Übertragungskette, die mit der erfindungsgemäßen Anlage und dem erfindungsgemäßen Verfahren betrieben
wird, liefert optimale Ultraschallbilder und Bild-Reproduktionen, da die Übertragungseigenschaften eindeutig
definiert sind Verwendet man als Standardsignal eine Grautreppe mit definierter Schwarz-Weiß-Abstufung,
wird durch optimale Reproduktion des Grautreppensignals vor dem eigentlichen Aufbau des
Ultraschaüoildes auch eine optimale Reproduktion des
gesamten Bildinhaltes bewirkt Dies ist in einfacher Weise beherrschbar.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Figurenbeschreibung
eines Ausführungsbeispieles anhand der Zeichnung in Verbindung mit den weiteren Unteransprüchen.
Die Figur zeigt als Blockdiagramm ein prinzipielles Systemkonzept einer Übertragungskette für Ultraschallbilder
mit der erfindungsgemäßen Anlage. In der Figur ist mit I der Primärbereich am Ultraschallgerät für
die Bedienungsperson und mit Il der Sekundärbereich für die weiteren Betrachter bzw. für die Bildaufnahme
bezeichnet Diese beiden Bereiche sind über Signalleitungen oder draht'os miteinander verbunden.
In der Figur ist mit 1 das Gerät zur Bildsignalverarbeitung
bezeichnet Mit diesem werden die vom Ultraschall-Wandler abgegebenen Bildsignale zu einem Bild
aufgebaut, wobei die freien Parameter Anfangsverstärkung, Tiefenausgleich und Dynamikkompression von
der Bedienungsperson an den Reglern 2, J unJ 4 einstellbar sind. Durch den Schalter la ist das Gerät 1
ein- bzw. ausschaltbar. Mit 5 ist die Ausgangsleitung des Gerätes für die Bildsignalverarbeitung 1 bezeichnet, die
die gesamte Bildinformation trägt Aus dem Standard-Signalgenerator 6 wird über die Leitung 7 ein
Grauwertstandard in Form einer Grautreppe eingespeist Der Standard-iignalgenerator ist über den
Schalter 6a ein- bzw. ausschaltbar. Die Leitungen 5 und 7 führen in den Signalmischer 8, in dem Bild- und
Grauwertsignal mit definierter Kopplung vermischt werden. Über die Leitung 9 wird die gemeinsame
Signalinformation aus dem Primärbereich I an den Sekundärbereich II geleitet Über die Rückleitung 10
wird die Bildinformation auf den Monitor 11 gegeben. Der Monitor 11 dient dadurch sowohl als Kontrollgerät
für die Bedienungsperson als auch als primäres Wiedergabegerät für den Betrachter. Auf dem Monitor
11 sind als freie Parameter Kontrast und Heiligkeit durch die Regler 12 und 13 einstellbar.
Der Sekundärbereich II besteht aus den verschiedenen Wiedergabemedien: Im Ausführungsbeispiel soll
das Ultraschallbild fakultativ auf einem weiteren Fernsehmonitor dargestellt, auf einem Videorekorder
gespeichert oder als Film bzw. Einzelbild weiterverarbeitet werden. Dazu wird die im Sekundärbereich II
empfangene gesamte Signalinformation über die Leihing 15 einer Verarbeitungslinie zugeführt, die aus
einem Gerät für den Gradations.'■-. ,gleich 16 (Schirm/
Fernsehkamera) und einem Fernsen-Mormwandler 17 besteht der das Ultraschallbild mittels einer Fernsehkamera
(Vidikon) von der Aufzeichnungsnorm des
primären Monitors 11 auf fernsehgerechte Norm umwf'.i.delt Die vom Normwandler 17 abgegebene
Bildsignalinformation liegt dann auf der Leitung 18 in CCIR-Form vor und wird auf den Fernsehmonitor 19
gegeben, bei dem als freie Parameter Helligkeit und Kontrast durch die Regler 20 und 21 veränderbar und
durch das Grautreppensignal 22 kontrollierbar sind. Über die Leitung 23 ist parallel ein Gerät zum
Gradationsausgleich 24 (Schirm/Film) für einen nachfolgenden
CINE-Wandler 25 geschaltet Im CINE-Wand-
r> ler 25 wird ein konventioneller Schmalfilm 26 erzeugt,
auf dessen Einzelbildern jeweils die Grautreppe 27 sichtbar ist. Dem Fernsehmonitor 19 parallelgeschaltet
ist weiterhin der Videorekorder 28, durch den dar Fernsehbild auf Band abgespeichert bzw. vom band auf
den Fernsehmonitor 19 abgespielt wird.
Für eine rein elektronische Bildverarbeitung (für Euizelbilder) wird analog dazu das sekundäre Eingangssignal
über die der Leitung 15 parallelgeschaltete Leitung 29 auf einen Signalspeicher und Wandler 30
gegeben. Dieser erzeugt elektronisch Einzelbilder in CCIR-Norm.die auf dem nachgeschalteten Fernsehmonitor
31 dargestellt werden. Auf dem Fernsehmonitor 31 sind als freie Parameter Kontrast und Helligkeit durch
die Regler 32 und 33 eitisteilbar und anhand der Grautreppe 34 kontrollierbar. Parallel dazu ist das
Gerät zum Gradationsausgleich (Schirm/Film) 35 für das nachfolgende Einzelbild-Aufnahmegerät 36 geschiltet,
das das Papierbild 37 herstellt, auf dem die Grr /ti eppe 38 sichtbar ist.
Entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betrieb der jben beschriebenen Aniaye wird vor
dem Aufbau des eigentlichen Ultraschallbildes (bei geöffnetem Schalter Xa) das Grautreppensignal vom
Standardsignal-Generator 6 auf den Monitor 11 im
so Primärbereich I und auf die Fernsehmonitore 19 und 31
im Sekunüärbereich II gegeben. Die einzelnen Grau= treppensignale sind nun miteinander unmittelbar objektiv
vergleichbar. Durch Abgleich der Regler 12 und 13, 20 und 21, 32 und 33 der Monitore 11, 19 und 31 auf
optimale Helligkeit und Kontrast mittels des Grautreppen-Standards wird eine objektiv definierbare Kopplung
der einzelnen Monitore erreicht. Die Bedienungsperson kann dann (nach Schließen des Schalters \a)
durch Einstellen der Regler 2 bis 4 zur Bildsignalverarbeitung
am Gerät 1 das Ultraschailbild aufbauen. Weitere Justierungen an den Monitoren II, 19 und 31
sind danach im allgemeinen nicht mehr nötig. Der Standard-Signalgenerator 6 kann während des weiteren
Betriebs durch den Schalter 6a ausgeschaltet und nur sequentiell zur Kontrolle eingeschaltet werden. Langzeitschwankungen
durch Änderungen in den äußeren Betriebsbedingungen oder durch Driften der einzelnen
Geräte können dann anhand der Grautreppen 14, 22 und 34 auf den Monitoren verfolgt und gegebenenfalls
korrigiert werden.
Bei den Bildaufnahmegeräten 25 und 36 für Film und Papier sind die freien Parameter Helligkeit und
Kontrast durch geeignete Wahl von Filmmaterial, Belichtung und Entwicklung einstellbar. Dies wird
zunächst an Testaufnahmen geprüft, wobei die objektive Zuordnung wiederum durch die auf dem Film oder
Papierbild dargestellte Grautreppe erfolgt. Während
Systeme dar und brauchen nicht mehr justiert zu werden.
Das auf dem Magnetband mittels Videorekorder 28 gespeicherte Signal trägt neben der Bildinformation
ebenfalls das Grautreppensignal. Bei der Wiedergabe wird der Fernsehmonitor 19 entsprechend diesem
Grautreppensignal justiert.
Das vorausgehend beschriebene Ausführungsbeispiel der Erfindung besteht in seinem Sekundärbereich Ii aus
ίο verschiedenen Einzelabschnitten mit definiertem, aneinander
angepaßten, linearen Aussteuerbereich. Vor jedem optischen Bildaufnahmegerät ist dabei ein Gerät
für den Gradationsausgleieh geschaltet, daß die durch die Bildumwandlung verursachte Gradalionsverfälschung
unmittelbar kompensiert. Dadurch kennen die Einzelabschnittc in beliebiger Weise miteinander
kombiniert werden, wobei immer die konstante Kopplung des Bildinhaltes mit dem Grautreppenstandard
und damit die eindeutige Reproduzierbarkeit (!"s
Claims (7)
1. Vorrichtung mit einem Bildsignalverarbeitungsgerät
zur sonographischen Bilddarstellung, von dem
eine Bildübertragung auf wenigstens ein Wiedergabegerät vornehmbar ist, dadurch gekennzeichnet,
daß zwischen dem Bildsignalverarbeitungsgerät (1) und dem Wiedergabegerät (11,19,31)
ein Signalmischer (8) zur Einspeisung eines Grauwert-Standardsignals
aus einem Standart-Signalgenerator (6) in den Biidsignalübertragungsweg
vorhanden ist
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Standard-Signalgenerator (6) als Grauwert-Standardsignal ein Grautreppensignal
mit definierter Schwarz-Weiß-Abstufung erzeugt
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel (la, 6a) vorhanden sind,
die die wählbare Übertragung des Bildsignals und/oder aes Grauwert-Standardsignals ermöglichen.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet daß am Ausgang des
Signalmischers (8) mindestens ein Wiedergabegerät (11) zur unmittelbaren, nicht normgemäßen Bildwiedergabe
und mindestens ein Wiedergabegerät (19,31) zur normgemäßen Bildwiedergabe, dem ein
Normwandler (17,30) vorgeschaltet ist angeschlossen sind.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet daß zur Bildwiedergabe
mindestens ein optisches Bildaufnahmegerät (17,25, 36) vorhanden ist und daß jeweils vor den optischen
Bildaufnahmegeräten (17, 25, 36) Geräte für den G radationsausgleich (16,24,35) geschaltet sind.
b. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet daß die aus jeweils einem Bildaufnahmegerät
(17,25,36) und einem Gerät zum Gradationsausgleich
(16,24,35) gebildeten Einzelabschnitte jeweils den gleichen linearen Aussteuerbereich aufweisen.
7. Verfahren für den Betrieb einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurri
gekennzeichnet, daß zur Verhinderung von Verlust diagnostisch relevanter Bildinhalte in einem ersten
Verfahrensschritt durch Einblenden des Grauwert-Standardsignals das Wiedergabegerät (11,19,31) auf
optimale Wiedergabeeigenschaften von Kontrast und Gradation mit einem Satz von Reglern (12, 13;
20, 21; 32, 33) vorzugsweise für Helligkeit und
Kontrast, abgeglichen wird und dann in einem zweiten Verfahrensschritt auf dem Wiedergabegerät
(II, 19, 31) mit Einstellmitteln (2 bis 4) des Bildsignalverarbeitungsgerätes (1), vorzugsweise für
Anfangsverstärkung, Tiefenausgleich und Dynamikkompression, das diagnostisch zu deutende Bild
aufgebaut wird.
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