DE2848140A1

DE2848140A1 - Verfahren zur aufnahme und analyse von bildauskuenften durch impulsecho- schnittbildexploration

Info

Publication number: DE2848140A1
Application number: DE19782848140
Authority: DE
Inventors: Allan Northeved
Original assignee: MEDICOTEKNISK INSTITUT SVEJSECENTRALEN
Current assignee: MEDICOTEKNISK INSTITUT SVEJSECENTRALEN
Priority date: 1977-11-08
Filing date: 1978-11-06
Publication date: 1979-05-23
Also published as: AU4131478A; DK496577A; JPS5485586A; GB2007364A

Description

2848U0

Patentanwälte Dipl.-Ing. H. Weickmann, Dipl.-Phys.Dr.K.Fincke

Dipl.-Ing. F. A.Weickmann, Dipl.-Chem. B. Huber

Dr.-Ing.H.Liska

8 MÜNCHEN 86, DEN

POSTFACH 860 820 - ~ D. NOVi 1978

MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 98 39 21/22

Medicoteknisk Institut
Svejsecentralen
Park Alle 345
2600 Glostrup
Dänemark

Verfahren zur Aufnahme und Analyse von Bildauskünften durch Impulsecho-Schnittbildexploration

909821/0516

ir

u 28A8U0

Anmelderin: Medicoteknisk Institut

Svejsecentralen
Park Alle 345
2600 Glostrup
Dänemark

Verfahren zur Aufnahme und Analyse von Bildauskünften durch Impulsecho-SchnittMldexploration.

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aufnahme und Analyse von Bildauskünften durch Impulsecho-Schnittbildexploration, vorzugsweise Impulsecho-Ultraschallschnittbildexploration eines
Körpers, der vorzugsweise vorwärts geführt wird und vorzugsweise aus biologischem Material, wie z.B. einem Mensch oder einem Tier, ist, und der ferner mindestens zwei Materialien oder Stoffe mit
Innentrennschichten aufweist, bei welchem Verfahren ein oder mehrere Schnittbilder im Hinblick auf spätere Analyse in einen oder
mehrere Speicher in eindeutiger Weise aufgenommen werden, und wobei Umwandler, vorzugsweise Ultraschallumwandler, die in einer den Körper ganz oder teilweise umgebenden Reihe angeordnet sind, aufeinanderfolgend angeregt werden, und wobei Auskünfte über die Position jedes Umwandlers zusammen mit den Echos des Umwandlers in einen Speicher aufgenommen und analysiert werden.

Aus USA-Patentschrift Nr. 3,693,415 ist ein Prüfapparat mit einer Reihe von einer Anzahl von Umwandlern bekannt. Diese Reihe ist
zirkulär. Dieser Prüfapparat ermöglicht aber nur ein Abtasten von Zirkularen oder rohrförmigen Körpern, die im Verhältnis zur Reihe

909821/051S

konzentrisch angeordnet sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, durch das der Körper sich unabhängig von der Position im Verhältnis zur Reihe von Umwandlern anordnen lässt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die Analyse durch eine Vorrichtung zur Mustererkennung ausgeführt wird.

Die Vorrichtung gemäss der Erfindung zur Mustererkennung ist vorzugsweise zum Aufsuchen der grössten Querlinie im Ultraschallschnittbild eingerichtet, wobei die Rückgratstruktur am Schnittpunkt zwischen der Querlinie und der Peripherie aufgesucht wird.

Die Erfindung betrifft ferner einen Apparat zum Ausüben des Verfahrens zur Aufnahme und Analyse von Bildauskünften durch Impulsecho-Schnittbildexploration, vorzugsweise Impulsecho-Ultraschallschnittbildexploration eines Körpers, der vorzugsweise vorwärts geführt wird und vorzugsweise aus biologischem Material, wie-z.B. einem Mensch oder einem Tier, ist, und der ferner mindestens zwei Materialien oder Stoffe mit Innentrennschichten aufweist, bei welchem Verfahren ein oder mehrere Schnittbilder im Hinblick auf spätere Analyse in einen oder mehrere Speicher in eindeutiger Weise aufgenommen werden, und wobei Umwandler, vorzugsweise Ultraschallumwandler, die in einer den Körper ganz oder teilweise umgebenden Reihe angeordnet sind, aufeinanderfolgend angeregt werden, und wobei Auskünfte über die Position jedes Umwandlers zusammen mit den Echos des Umwandlers in einen Speicher aufgenommen und analysiert werden.

Dieser Apparat ist dadurch gekennzeichnet, dass er eine Vorrichtung zur Mustererkennung und zum Ausführen der Analyse aufweist, wobei ein besonders einfacher Apparat erreicht wird.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung erläutert. Es zeigen

Fig. 1 einen Apparat gemäss der Erfindung zur Aufnahme eines Ultra schallschnittbiIdes eines Schweines,

909821/OSIg

_c 2848U0

Fig. 2 ein Diagramm des Steuer- und Signalaufnahmewerkes der Ultraschallumwandler, und

Fig. 3 das Stattfinden der Erkennung des SchnittMldes.

Der in Fig. 1 dargestellte Apparat gemäss der Erfindung weist ein vorzugsweise endloses Fass 4 auf, in dem geschlachtete Tiere, wie z.B. geschlachtete Schweine, durch eine Reihe 2 vorzugsweise mit konstanter Geschwindigkeit geführt werden. Diese Reihe 2 besteht aus einer Anzahl, z.B. 20, von gegebenenfalls verschiebbaren Umwandlern 1, die aufeinanderfolgend anregbar sind. Das empfangene Echo wird zusammen mit den Auskünften über die Position und Richtung der Umwandler in einen Speicher derart aufgenommen, dass ein Echogramm über den betreffenden Abschnitt erreicht wird. Diese Technik ist bekannt. Danach sind die aufgenommenen Daten zu bearbeiten. Die aufgenommenen Daten können gegebenenfalls auf einem Oszilloskopschirm dargestellt werden, wobei die aufgenommenen Daten als eine Reihe von Punkten erscheinen. Durch gewöhnliche Interpolationstechnik ist das ganze Querschnittbild über die Aussenspeckschicht S und die Innenfleischschicht K herstellbar, vgl. Fig. 3. Früher wurde die Speckdicke S durch Einführen eines Spiesses gemessen, dessen Ende mit Elektroden versehen war. Wenn der Elektrodenwiderstand sich dann während des Einführens änderte, bedeutete dies, dass man die Trennschicht zwischen der Speck- und der Fleischschicht getroffen hatte, wonach die Speckdicke S ablesbar war. Man wurde aber daran interessiert, sowohl diese Arbeitsweise als auch die Löcher im Fleisch zu vermeiden.

Gemäss der Erfindung findet die Messung durch Ultraschall statt. Durch Mustererkennungstechnik wird ein XY-Koordinatensystein in geeigneter Weise im Verhältnis zum erscheinenden Schnittbild eingelegt. Dieses Koordinatensystem ermöglicht durch eine Steuer- und Recheneinrichtung 5 ein elektronisches Ausführen der erwünschten Messungen, was allein eine erhebliche Ersparung bedeutet. Die Recheneinrichtung 5 ermöglicht ferner Einlegen einer grossen Anzahl von Linien, wobei Integrationen, die sonst nicht möglich würden, ausführbar sind. Diese Linien sind vorzugsweise parallel und äquidistant, vgl. Fig. 3.

909821/0S16

2848Η0

Die Messung "wird in folgender Weise ausgeführt. Das Schwein wird mit konstanter Geschwindigkeit durch die Reihe 2, die das Schwein ganz oder teilweise umgibt, geführt. Diese Reihe kann in beliebiger Weise ausgebildet sein, z.B. rechteckig; nur muss die Position und Richtung jedes Umwandlers 1 bekannt sein. Zu einem geeigneten Zeitpunkt werden die Umwandler 1 aufeinanderfolgend angeregt, gegebenenfalls mehrere auf einmal (durch einen Sende- und Empfangskreislauf 6, der von 5 gesteuert wird), wobei ein skandierendes Ultraschallfenster vorgesehen wird. Die von jedem Umwandler 1 empfangenen Ultraschallsignale werden zusammen mit der Position und der Richtung des Umwandlers durch einen Multiplexer 7 und einen DMA Kanal 8 in einen besonderen Speicher 3, d.h. einen Speicher/ Schnittbild, aufgenommen.

In dieser Weise wird eine eindeutige Aufnahme des betreffenden Schnittbildes erreicht. Eine geeignete Anzahl von Schnittbildern, vorzugsweise mit demselben gegenseitigen Abstand in der Längsrichtung des Schweines, aufgenommen. Der Abstand vom Vorderteil des Schweines lässt sich infolge der konstanten Bewegegeschwindigkeit auf Basis der vergangenen Zeit vom Feststellen des Vorderteiles des Schweines festlegen. Die aufgenommenen Daten werden danach als oben erwähnt durch Mustererkennungstechnik behandelt, wobei man erst die grösste Querlinie D_m„_ im Schnitt aufsucht. Diese Linie lässt sich dadurch aufsuchen, dass man eine grosse Anzahl von senkrechten Linien durch das Bildfeld legt, und danach den Abstand zwischen den Schnittpunkten mit der Peripherie elektronisch durch die Steuer- und Recheneinrichtung 5 berechnet und nur die Linie mit dem grössten Abstand erinnert. Die betreffende Linie wird dann um ihren Mittelpunkt stufenweise gedreht, wobei man den Abstand zwischen den Schnittpunkten elektronisch berechnet und nur die Winkelstellung, die dem ,grössten Abstand entspricht, erinnert. Am einen Ende des Schnittpunktes der erscheinenden Linie mit der Peripherie des Schnittbildes sucht man danach die Rückgratstruktur 9 auf, vgl. Fig. 3, wobei die Linie selbstverständlich durch die Rückgratstruktur zu gehen hat. Die erscheinende Linie enspricht dann der Y-Achse eines Koordinatensystems, das die Rück-■ gratstruktur 9 als Origo aufweist. Hiernach Wird die X-Achse eingelegt, vgl. Fig. 3. In diesem Koordinatensystem lassen verschie-

909821/0516

28A8U0 ί

dene Linien M-, sich dann elektronisch und mathematisch einlegen, lind diese Linien versehen die Dicke der Speckschicht S und die Fleischschicht bei Schneiden mit den Kurven des Querschnittes. Diese Linien entsprechen dann den früher verwendeten Spiessen. Durch Einlegen einer grossen Anzahl von Linien, vgl. Fig. 3, erreicht man die- Dicke in einer grossen Anzahl von Punkten und dadurch das gesamte Speckvolumen und das gesamte Fleischvolumen pro Längeneinheit. Der Abstand zum ersten Schnitt lässt sich dem zu suchenden Schnittbildtyp gemäss justieren. Das gesamte Fleisch/ Speckverhältnis lässt sich durch Integrieren aller SchnittMlder herb e i s chaffen.

Das Anbringen des Schweines oder des Körpers in einem Fass mit Wasser bei Messung mit Ultraschall erleichtert die Übertragung von den Umwandlern 1 und durch die Oberfläche des Schweines. Ein weiterer Vorteil ist, dass das Schwein leichter wird.

Das Verfahren gemäss der Erfindung lässt sich an biologischem Material im allgemeinen anwenden. Das Verfahren ist aber auch an lebendigen Schweinen anwendbar.

Die Steuer- und Recheneinrichtung 5 und die Speicher 3 können z.B. durch ein Zilog Z 80 mit DMA Möglichkeit gebildet sein.

Die Steuer- und Recheneinrichtung ist übrigens mit einer Vorrichtung zum Ausschreiben der berechneten Werte verbunden.

Jeder Speicher weist z.B. eine Aufnahmekapazität von 256 χ 256 Einheiten auf.

Die Umwandler können auch durch Mikrowellengeneratoren mit einer Frequenz von 10 bis 20 GHz gebildet werden, wobei Mikrowellen auch eine gewisse Reflektion an der Grenzfläche zwischen der Speck- und der Fleischschicht besitzen. Diese Reflektion ist u.a. auf den Unterschied in der Leitungsfähigkeit infolge der Differenz im Wassergehalt zurückzuführen.

909821/05T6

Claims

Patentansprüche :

Verfahren zur Aufnahme und Analyse von Bildauskünften durch Impulsecho-Schnittbildexploration, vorzugsweise Impulsecho-UltraschallschnittMldexploration eines Körpers, der vorzugsweise vorwärts geführt wird und vorzugsweise aus Mologischem Material, wie z.B. einem Mensch oder einem Tier, ist, und der ferner mindestens zwei Materialien oder Stoffe mit Innentrennschichten aufweist, bei welchem Verfahren ein oder mehrere Schnitfbilder im Hinblick auf spätere Analyse in einen oder mehrere Speicher in eindeutiger Weise aufgenommen werden, und wobei Umwandler, vorzugsweise Ultraschallumwandler, die in einer den Körper ganz oder teilweise umgebenden Reihe angeordnet sind, aufeinanderfolgend angeregt werden, und wobei Auskünfte über die Position jedes Umwandlers zusammen mit den Echos des Umwandlers in einen Speicher aufgenommen und analysiert werden, dadurch gekennzeichnet , dass die Analyse durch eine Vorrichtung zur Mustererkennung ausgeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das biologische Material ein geschlachtetes Tier ist, dadurch gekennzeichnet , dass die Vorrichtung zur Mustererkennung zum Aufsuchen der grössten Querlinie im Ultraschallschnittbild (Fig. 2) eingerichtet ist, wobei die Rückgratstruktur (9) am Schnittpunkt zwischen der Querlinie und der Peripherie aufgesucht wird.
3. Apparat zum Ausüben des Verfahrens nach Anspruch 1 zur Aufnahme und Analyse von Bildauskünften durch Impulsecho-Schnittbildexploration, vorzugsweise Impulsecho-Ultraschallschnittbildexploration eines Körpers, der vorzugsweise vorwärts geführt wird und vorzugsweise aus biologischem Material, wie z.B. einem Mensch oder einem Tier, ist, und der ferner mindestens zwei Materialien oder Stoffe mit Innentrennschichten aufweist, bei welchem Verfahren ein oder mehrere Schnittbilder im Hinblick auf spätere Analyse in einen oder mehrere Speicher in eindeutiger Weise aufgenommen werden, und wobei Umwandler, vorzugsweise Ultraschallumwandler, die in einer den Körper ganz oder teilweise umgebenden Reihe angeordnet sind, aufeinanderfolgend angeregt werden, und wobei Auskünfte über die Position jedes Umwandlers zusammen mit den Echos des Umwandlers in einen Speicher aufgenommen und analysiert werden, dadurch g e -

aO9821/OS16

2848UQ

kennzeichnet , dass er eine Vorrichtung zur Mustererkennung und zum Ausführen der Analyse aufvreist.

909821 /051$