DE60025438T2

DE60025438T2 - Verfahren und Gerät zum Einstellen eines interessanten Gebiets in einer Abbildung

Info

Publication number: DE60025438T2
Application number: DE2000625438
Authority: DE
Inventors: Michael Joseph New Berlin Washburn; Patrick Robert Mequon Meyers
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1999-03-30
Filing date: 2000-03-30
Publication date: 2006-09-07
Anticipated expiration: 2020-03-31
Also published as: US6077226A; JP4942237B2; JP2000300562A; US6500122B1; EP1041395A3; EP1041395B1; EP1041395A2; IL135040A0; DE60025438D1

Description

Diese Erfindung betrifft im Allgemeinen Bildgebung, in der ein interessierender Bereich einem Hintergrundbildframe überlagert ist. Insbesondere betrifft die Erfindung Verfahren und Vorrichtungen zum Einstellen eines interessierenden Bereiches in Bezug auf einen sektorförmigen Hintergrundbildframe in der Ultraschall-Bildgebung von biologischen Geweben.
Herkömmliche Ultraschallscanner erzeugen zweidimensionale B-Modus-Bilder von Gewebe, in welchen die Helligkeit eines Pixels auf der Basis der Intensität des Echoimpulses beruht. Alternativ können in einem Farb-Doppler-Modus die Bewegung von Fluid (zum Beispiel Blut) oder Gewebe abgebildet werden. Die Messung des Blutflusses im Herz und in Gefäßen unter Nutzung des Doppler-Effektes ist allgemein bekannt. Die Phasenverschiebung rückgestreuter Ultraschallwellen kann dazu verwendet werden, die Geschwindigkeit der Rückstreuer aus dem Gewebe oder Blut zu messen. Die Doppler-Verschiebung kann unter Verwendung unterschiedlicher Farben zur Darstellung von Geschwindigkeit und Richtung der Strömung angezeigt werden. Alternativ wird in der Energie-Doppler-Bildgebung die in dem zurückkommenden Doppler-Signal enthaltene Energie angezeigt.
Herkömmliche Ultraschall-Bildgebungssysteme weisen eine Matrix von Ultraschallwandlerelementen auf, die in einer oder mehreren Reihen angeordnet sind und mit unterschiedlichen Spannungen betrieben werden. Durch Wählen der Zeitverzögerung (oder Phase) und Amplitude der angelegten Spannungen können die einzelnen Wandlerelemente in einer gegebenen Reihe so gesteuert werden, dass sie Ultraschallwellen erzeugen, welche sich kombinieren, dass sie eine Netto-Ultraschallwelle erzeu gen, die entlang einer bevorzugten Vektorrichtung wandert, und auf einen gewählten Punkt entlang des Strahles fokussiert ist. Die Strahlformungsparameter jedes Auslösevorgangs können variiert werden, um eine Veränderung im maximalen Fokus zu erzeugen, oder anderweitig den Inhalt der empfangenen Daten für jeden Auslösevorgang zu verändern, indem beispielsweise aufeinander folgende Strahlen entlang derselben Scan-Linie gesendet werden, bei denen der Fokuspunkt jedes einzelnen Strahls in Bezug auf den Fokuspunkt des vorherigen Strahls verschoben ist. Im Falle einer gesteuerten Matrix kann durch Verändern der Zeitverzögerungen und Amplituden der angelegten Spannungen der Strahl mit seinem Fokuspunkt in einer Ebene bewegt werden, um das Objekt zu scannen. Im Falle einer linearen Matrixanordnung wird ein senkrecht zu der Matrix gerichtet fokussierter Strahl über das Objekt gescannt, indem die Apertur quer zu der Matrix von einem Auslösevorgang zu dem nächsten verschoben wird. Dieselben Prinzipien treffen zu, wenn die Wandlersonde zum Empfangen des reflektierten Schalls in einem Empfangsmodus verwendet wird. Die an den Empfangswandlerelementen erzeugten Spannungen werden so summiert, dass das Nettosignal den von einem einzigen Fokuspunkt in dem Objekt reflektierten Ultraschall darstellt. Wie bei dem Sendemodus wird dieser fokussierte Empfang der Ultraschallenergie erzielt, indem man dem Signal aus jedem Empfangswandlerelement eine unterschiedliche Zeitverzögerung (und/oder Phasenverschiebungen) gibt.
Eine einzelne Scan-Zeile (oder eine kleine lokalisierte Gruppe von Scan-Zeilen) wird erfasst, indem fokussierte Ultraschallenergie an einen Punkt gesendet wird, um dann die reflektierte Energie über der Zeit empfangen wird. Die fokussierte Sendeenergie wird als ein Sendestrahl bezeichnet. Während der Zeit nach dem Sendevorgang, summieren einer oder mehrere Strahlformer kohärent die von jedem Kanal empfangene Energie unter sich dynamisch verändernder Phasenrotation oder Verzögerungen, um eine Spitzenempfindlichkeit entlang der gewünschten Scan-Zeilen bei Abständen proportional zu der verstrichenen Zeit zu erzeugen. Das sich ergebende fokussierte Empfindlichkeitsmuster wird als ein Empfangsstrahl bezeichnet. Eine Scan-Zeilenauflösung ist ein Ergebnis der Richtwirkung des zugeordneten Sende- und Empfangsstrahlpaares.
Ein B-Modus-Ultraschallbild ist aus mehreren Scan-Zeilen zusammengesetzt. Die Helligkeit eines Pixels basiert auf der Intensität des Echosignals aus dem gescannten biologischen Gewebe. Die Ausgangssignale der Empfangsstrahlformerkanäle werden kohärent summiert, um einen entsprechenden Pixelintensitätswert für jedes Abtastvolumen in dem Objektbereich oder interessierenden Volumen zu erzeugen. Diese Pixelintensitätswerte werden logarithmisch komprimiert, scan-gewandelt und dann als ein B-Modus-Bild der gescannten Anatomie angezeigt.
Zusätzlich sind Ultraschallscanner zur Detektion von Blutfluss auf der Basis des Doppeleffektes allgemein bekannt. Solche Systeme arbeiten, indem eine Ultraschallwandlermatrix so aktiviert wird, dass sie Ultraschallwellen in das Objekt sendet und von dem Objekt zurückgestrahlte Ultraschallechos empfängt. In der Messung von Blutströmungseigenschaften werden die zurückkehrenden Ultraschallwellen mit einem Frequenzbezugswert verglichen, um die den rückkehrenden Wellen durch die strömenden Rückstreuer, wie zum Beispiel die Blutzellen erteilte Frequenzverschiebung zu bestimmen. Diese Frequenz, das heißt, Datenverschiebung, übersetzt sich in die Geschwindigkeit des Blutflusses. Die Blutgeschwindigkeit wird durch Messen der Phasenverschiebung von Auslösevorgang zu Auslösevorgang bei einem spezifischen Entfernungstor gemessen.
Die Veränderung oder Verschiebung in der rückgestreuten Frequenz erhöht sich, wenn das Blut zu dem Wandler hin strömt und verringert sich, wenn das Blut von dem Wandler weg strömt. Farbströmungsbilder werden erzeugt, indem ein Farbbild von sich bewegendem Material, wie zum Beispiel Blut, einem anatomischen schwarz/weiß B-Modus-Bild überlagert wird. Typischerweise zeigt ein Farbströmungs-Modus hunderte von benachbarten Abtastvolumina gleichzeitig überlagert über einen B-Modus-Bild an, wobei jedes Abtastvolumen farbcodiert ist, um die Geschwindigkeit des sich bewegenden Materials innerhalb dieses Abtastvolumens zum Zeitpunkt der Abfrage dazustellen.
Ultraschallscanner, welche eine Farb-Doppler-Bildgebung durchführen, verwenden einen ROI (region of interest – interressierenden Bereich), welcher die Fläche des Grauskalen-B-Modus-Bildes spezifiziert, die mit den Farb-Doppler-Daten zu überlagern ist. Der ROI wird oft kleiner als das B-Modus-Bild gemacht, um eine akzeptable akustische Framerate einzuhalten. Der Scanner ist so programmiert, dass er dem Bediener ermöglicht, den ROI über der B-Modus-Bildfläche zu verschieben. In dem Falle, in welcher ein gerader linearer Messwandler verwendet wird, sind sowohl die B-Modus-Bildfläche, als auch der ROI rechteckig. Somit liegt, wenn die Tiefe des ROI verändert wird, keine Notwendigkeit vor, automatisch die Höhe oder Breite des ROI zu verändern. Jedoch ist in den Fällen, in welchen entweder ein gekrümmter linearer oder Sektor-Messwandler verwendet wird, der Scanner so programmiert, dass er automatisch die ROI-Größe anpasst, sobald der Bediener den ROI über der B-Modus-Bildfläche verschiebt. Gemäß dem herkömmlichen Algorithmus wird der ROI typischerweise auf oder in der Nähe der Mitte der B-Modus-Bildfläche platziert. Wenn der Bediener der ROI tiefer in das Bild verschiebt, bleibt die Höhe des ROI unverändert, und die Breite des ROI wird automatisch verändert, um sich derselben Anzahl von Vektoren anzupassen, welche in dem ROI an dessen vorheriger Position enthalten sind. Da die Vektoren mit der Tiefe divergieren, wird die ROI-Breite vergrößert, wenn dessen Tiefe zunimmt. Wenn stattdessen der Bediener den ROI in dem Bild in den flacheren Bereich verschiebt, wird derselbe Algorithmus verwendet, welcher zu einem schmäleren ROI führt. Anschließend an die durch den Bediener veranlasste Veränderung in der ROI-Position und die automatische Veränderung in der ROI-Breite in Reaktion auf diese Positionsveränderung, kann dann der Bediener die ROI Breite anpassen, um die ursprüngliche Breite wieder herzustellen. Diese letztere Einstellung ist in dem Fall erwünscht, in welchem die Tiefe der ROI erhöht wird, da die sich ergebende akustische Framerate erhöht wird. Dieses herkömmliche Verfahren des Betriebs des Ultrascanners hat den Nachteil, dass eine zusätzliche Einstellung durch den Bediener nach einer Zunahme der ROI-Tiefe vorgenommen werden muss, um den Vorteil der erhöhten akustischen Framerate zu erhalten.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung weist ein angezeigtes Bild einen Hintergrundbereich von Daten auf, die während eines ersten Bildgebungsmodus erfasst wurden und einen ROI von Daten, die unter Anwendung eines sich von dem ersten Bildgebungsmodus unterscheiden zweiten Bildgebungsmodus erfasst wurden, wobei der ROI von dem Hintergrundbereich umgeben und durch eine ROI Grafik begrenzt ist. Sobald die Position der angezeigten ROI Grafik in der Tiefe durch den Systembediener verändert wird, wird die Konfiguration der ROI-Grafik automatisch in einer Weise angepasst, welche die Breite des ROI besser als das herkömmliche Verfahren beibehält.
Demzufolge muss der Bediener weniger wahrscheinlich die Breite des ROI nach einer Tiefenveränderung des ROI verändern, und wenn der Bediener den ROI tiefer in das Bild verschiebt, während weniger Vektoren genutzt und eine höhere akustische Framerate erzielt. Die Erfindung findet Anwendung in der Ultraschall-Bildgebung und bei anderen Bildgebungsmodalitäten.
Die bevorzugten Ausführungsformen betreffen Ultraschallbildgebung. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der erste Bildgebungsmodus der B-Modus und der zweite Bildgebungsmodus ist der Farb-Doppler-Modus. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der erste Bildgebungsmodus der B-Modus und der zweite Bildgebungsmodus ist ein Vergrößerungs-B-Modus. In noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der erste Bildgebungsmodus ein B-Modus mit nicht-optimaler Bildqualität und der zweite Bildgebungsmodus ist ein B-Modus mit optimaler Bildqualität.
Die Anpassung in der Form des ROI in Reaktion auf eine Tiefenveränderung wird erreicht, indem der Ultraschallscanner mit einem Algorithmus programmiert wird, der die Höhe und untere Breite des ROI im Wesentlichen konstant hält. Nur die obere Breite des ROI und die Winkel der Randlinien werden automatisch in Reaktion auf die durch den Bediener ausgeführte Änderung in der ROI-Tiefe verändert.
Zu Beginn wird der ROI typischerweise auf dem oder in der Nähe des Mittelpunktes des B-Modus-Bildfläche platziert. Gemäß der bevorzugten Ausführungsform des Algorithmus werden, wenn der Benutzer den ROI tiefer in das Bild verschiebt, die Höhe und die untere Breite des ROI nicht verändert. Die Breite an der Oberseite des ROI wird vergrößert und die Winkel der Randlinien des ROI werden so verändert, dass die ROI- Randlinien parallel zu dem am weitesten links und am weitesten rechts liegenden Vektoren innerhalb der Unterseite des ROI sind. Wenn stattdessen der Benutzer den ROI in dem flacheren Bereich in dem Bild verschiebt, bleiben wiederum die Höhe und die untere Breite des ROI unverändert. Die Breite der Oberseite des ROI wird verringert und die Winkel der Randlinien des ROI werden wiederum so verändert, dass die Randlinien des ROI parallel zu den am weitesten links bzw. am weitesten rechts Vektoren innerhalb der Unterseite des ROI liegen. Dieser Algorithmus führt zu einem ROI, welcher seine Breite besser als das herkömmliche Verfahren beibehält.
Die Erfindung wird nun detaillierter im Rahmen eines Beispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, in welchen:
1 eine Blockdarstellung ist, welche die B-Modus- und Farbströmungs-Modus-Signalverarbeitungsketten für einen Typ eines Ultraschall-Bildgebungssystems darstellen, in welchem die vorliegende Erfindung eingezogen werden kann.
2 eine Blockdarstellung ist, welche zusätzliche Komponenten des in 1 dargestellten System zeigt.
3 eine Blockdarstellung ist, die den Sender und Empfänger von 2 detaillierter darstellt.
4 eine schematische Darstellung eines Sektorscans ist, in welchem ein ROI Bild einer Hintergrundbildfläche an einer Vorgabeposition gemäß einer herkömmlichen Technik überlagert ist.
5 eine schematische Darstellung eines Sektorscans ist, in welchem das ROI-Bild an die Unterseite der Hintergrundbildfläche verschoben und gemäß einem herkömmlichen Algorithmus angepasst wurde.
6 eine schematische Darstellung eines Sektorscans ist, in welchem das ROI-Bild von 4 zu der Oberseite der Hintergrundbildfläche verschoben und gemäß dem herkömmlichen Algorithmus angepasst wurde.
Fig. eine schematische Darstellung eines Sektorscans ist, in welchem das ROI-Bild von 4 zu der Unterseite der Hintergrundbildfläche verschoben und gemäß dem Algorithmus der bevorzugten Ausführungsform angepasst wurde.
9 und 10 schematische Darstellung sind, welche die Geometrie darstellen, die zum Berechnen der entsprechenden Halbbreiten einer ROI an Anfangs- (9) und End- (10) -Positionen gemäß dem Algorithmus der bevorzugten Ausführungsform darstellen.
Gemäß 1 weist das Ultraschall-Bildgebungssystem eine aus mehreren getrennt betriebenen Wandlerelementen 2 bestehende Wandlermatrix 3 auf. Der Wandler ist mit einem Strahlformer 4 verbunden, der einen Sender 28 und einem Empfänger 30 aufweist. In einem Sendemodus verbindet ein Satz von Sende-Empfangs-(T/R)-Schaltern 26, die Wandlerelemente mit dem Sender 28. Jedes Wandlerelement 3 erzeugt ein Ultraschallenergiebündel, wenn es durch eine von dem Sender 28 erzeugte entsprechende Impulswellenform erregt wird. In einem Empfangsmodus verbinden die T/R-Schalter 26 die Wandlerelemente mit dem Empfänger 30. Die von dem untersuchenden Objekt zurück zu der Wandlermatrix 2 reflektierte Ultraschallenergie wird durch jedes Wandlerelement 3 in ein analoges elektrisches Signal umgewandelt und an einem Empfänger 30 angelegt. Der Sender und Empfänger werden unter der Steuerung eines Host-Computers (das heißt Hauptsteuerung) 44 betrieben. Ein kompletter Scan wird ausgeführt, indem eine Reihe von Echos erfasst wird, in welchen der Sender 28 kurzzeitig eingeschaltet wird, um jedes Wandlerelement 3 in der Sendeapertur zur erregen und die anschließenden von jedem Wandlerelement erzeugten Echosignale an den Empfänger 30 angelegt werden. Der Empfänger wandelt die analogen Echosignale in digitale Signale um und kombiniert die entsprechenden digitalen Signale, die von jedem Wandlerelement erhalten wurden, um ein einziges strahlsummiertes Signal zu erzeugen, welches dazu verwendet wird, eine Zeile in dem von einem Anzeigemonitor 14 angezeigten Bild zu erzeugen.
Gemäß 3 wird jedes Wandlerelement in einer Sendeapertur durch eine von einem entsprechenden Impulsgeber 48 in Reaktion auf eine entsprechende Sendesequenz gepulst, die an diesem Impulsgeber von einem Sendesequenzspeicher 34 ausgegeben wird. Die Anpassung der Sendewellenformhäufigkeit und/oder Länge wird durch Programmieren des Sendesequenzspeichers 34 implementiert. Die Häufigkeit und Länge jeder Impulswellenform wird durch die entsprechende Sendesequenz bestimmt. Beispielsweise werden, wenn die Impulsgeber 48 bipolar sind, +1 und –1 Elemente einer Sendesequenz in Impulse mit entgegengesetzter Phase durch jeden Impulsgeber umgesetzt, werden Null-Elemente keinem Impuls entsprechen. Das Tastverhältnis oder die Impulsbreite ist proportional zu der Anzahl aufeinander folgender +1's oder –1's in der Sendesequenz.
Gesteuert von dem Host-Computer 44 steuert der Sender 28 die Wandlermatrix 2 so an, dass Ultraschallenergie als ein gerichteter fokussierter Strahl gesendet wird. Um eine Fokussierung zu erreichen, werden den Impulsgebern 48 entsprechende Zeitverzögerungen über einen Sendefokusverzögerungsblock 42 gegeben, während entsprechende Impulsamplituden durch einen Sendepegelsteuerblock 50 eingestellt werden. Die Impulsgeber senden die Sendeimpulse über die T/R-Schalter 26 an Elemente der Messwandlermatrix 2. Durch geeignete Einstellung der Sendefokuszeitverzögerungen in einer herkömmlichen Weise kann ein Ultraschallstrahl auf eine Sendefokuszonenposition gerichtet und fokussiert werden. Die axiale Länge der Sendefokuszone ist eine Funktion der Breite der Sendeapertur.
Der Host-Computer 44 bestimmt die Bedingungen, unter welchen die akustischen Impulse gesendet werden. Mit dieser Information bestimmen die Sendefokusverzögerung und die Sendepegelsteuerungs-Blöcke den Zeitverlauf und die Amplitude von jedem der durch die Impulsgeber 48 zu erzeugenden Sendeimpulse, während die Häufigkeit und Länge der Sendeimpulse durch die Sendesequenzen bestimmt sind. Der Host-Computer kann unterschiedliche Sätze von Sendesequenzen, Sendefokusverzögerungen und Sendepegel für B-Modus- und Farb-Strömungsmodus-Bildgebung liefern.
Nach jedem Sendevorgang werden die T/R-Schalter 26 auf den Empfangsmodus umgeschaltet, um die von dem gescannten Objekt rückgestreuten Rücklaufechos zu empfangen. Diese Rücklaufsignale werden entsprechenden Empfangskanälen 56 des Empfängers 30 zugeführt. Alle Empfangskanäle enthalten einen Analog/Digital-Wandler. Der Empfänger verfolgt Echos unter der Steuerung des Host-Computers 44, indem er den empfangenen HF-Echosignalen die korrekten Empfangsfokuszeitverzögerungen 58 gibt. Der Strahlsummierer 60 summiert die HF-Echosignale für jeden Auslösevorgang, um ein Echosignal zu erzeugen, wel ches genau die gesamte Ultraschallenergie anzeigt, die von einer aufeinander Folge von Flächen erzeugt wird, die der speziellen Sendefokusposition entsprechen.
Gemäß nochmaligem Bezug auf 1 wird in Basisband-Bildgebungssystemen das strahlsummierte Signal an einen Demodulator 32 ausgegeben, welcher das strahlsummierte Signal in phasengleiche I- und Quadratur-Q-Datenvektoren des Basisbandes summiert. Die akustischen I- und Q-Datenvektoren aus dem Demodulator werden an ein FIR-Filter 34 ausgegeben, welches mit Filterkoeffizienten aus einem (nicht dargestellten) Filterkoeffizientenspeicher versorgt wird. Der Filterkoeffizientenspeicher wird durch den Host-Computer 44 programmiert.
Die akustischen Daten aus dem Filter 34 werden an einen (nicht dargestellten) Schalter gesendet. In dem B-Modus werden während des Scannens des gesamten Bildframes erfasste akustische Datenvektoren an den B-Modusprozessor 6 ausgegeben. In dem Farb-Strömungs-Modus werden während des Scannens eines ROI erfasste akustische Datenvektoren an einen Farbströmungs-Prozessor 8 ausgegeben. Abhängig davon, ob die akustischen Daten für das Hintergrundbild oder den ROI sind, wird das Ausgangssignal des Filters 34 den geeigneten Prozessor zugeführt.
In dem B-Modus detektiert der B-Modusprozessor 6 die Hüllkurve der Ströme der akustischen I- und Q-Daten (Hüllkurvendetektor 16 in 2) und komprimiert dann logarithmisch die entsprechenden Signalhüllkurven (logarithmischer Kompressionsblock 18 in 2). Die Hüllkurve eines Basisbandsignals ist die Größe des Vektors, welchen I und Q repräsentieren. Der I-, Q-Phasenwinkel wird in der B-Modusanzeige nicht verwendet. Die Größe (das heißt, Intensität) des Signals ist die Quadratwurzel der Summe der Quadrate der orthogonalen Komponenten, das heißt (I² + Q²)^1/2.
Gemäß nochmaligem Bezug auf 1 werden die B-Modus-Intensitätsdaten an einen akustischen Laufzeitspeicher 38 für den B-Modus in dem Scan-Wandler 12 ausgegeben. Der akustische Laufzeitspeicher 38 akzeptiert die verarbeiteten Vektoren der B-Modus-Intensitätsdaten, die während des Scannens des Hintergrundbereichs erfasst wurden, und interpoliert diese falls erforderlich. Der akustische Laufzeitspeicher 38 führt auch die Koordinatentransformation der B-Mode-Intensitätsdaten von den Polarkoordinaten-(Rθ)-Sektorformat oder linearen kartesischen Koordinatenformat in geeignet skalierte Anzeigepixelintensitätsdaten in kartesischen Koordinaten um. Die Pixelintensitätsdaten für die Hintergrundbildfläche werden in einen X-Y Anzeigespeicher 40 geschrieben.
Der in dem X-Y-Anzeigespeicher 40 gespeicherte, scangewandelte B-Modus-Bildframe wird einem Videoprozessor 12 zugeführt, welcher die Pixelintensitätsdaten in die Videoframedaten umwandelt und dann die Pixelintensitätsdaten einer Grauskalenzuordnung für die Videoanzeige zuordnet. Ein herkömmliches Ultraschall-Bildgebungssystem verwendet typischerweise eine Vielzahl von Grauzuordnungen, welche einfache Übertragungsfunktionen der Rohintensitätsdaten auf die Anzeigegrauskalenpegel sind. Die Grauskalenbildframe werden dann an den Anzeigemonitor 14 zur Anzeige gesendet.
Vor der Grauzuordnung werden aufeinander folgende Frame der Anzeigepixelintensitätsdaten in dem Videoprozessor 12 in einem Filmspeicher 42 auf einer Ringspeicher(FIFO)-Basis gespeichert. Die Speicherung kann kontinuierlich sein, oder als ein Ergebnis eines externen Auslöserereignisses vorliegen.
Der Filmspeicher 42 ist wie ein ringförmiger Bildpuffer, der im Hintergrund abläuft, und Bilddaten erfasst, die in Echtzeit den Benutzer angezeigt werden. Wenn der Benutzer das System (durch die Betätigung einer geeigneten Vorrichtung auf der Bedienerschnittstelle (46) einfriert, hat der Benutzer die Möglichkeit, Daten zu betrachten, die vorher in dem Filmspeicher erfasst wurden.
Die Systemsteuerung ist im Host-Computer 44 zentriert, welcher Bedienereingaben über die Bedienerschnittstelle 46 (zum Beispiel ein Steuerfeld) akzeptiert und wiederum die verschiedenen Untersysteme steuert. Der Host-Computer 44 führt verschiedene Systemebenensteuerfunktionen aus. Ein (nicht dargestellter) Systemsteuerbus stellt die Schnittstelle von dem Host-Computer zu dem Systembus bereit. Der Host-Computer enthält bevorzugt eine (nicht dargestellte) Scan-Steuerung, welche in Echtzeit (akustische Vektorrate) Steuereingaben in die verschiedenen Subsysteme erzeugt. Die Scan-Steuerung wird von der CPU des Host-Computers mit dem Vektorsequenzen und Synchronisationsoptionen für Erfassungen akustischer Frame programmiert. Somit steuert die Scan-Steuerung die Strahlverteilung und die Strahldichte. Die Scan-Steuerung sendet die von der CPU des Host-Computers definierten Strahlparameter über einen (nicht dargestellten) Scan-Steuerbus an die Untersysteme. Alternativ kann die Scan-Steuerung ein getrennter spezieller Prozessor sein, der von dem Host-Computer programmiert wird.
Die von dem Monitor 14 angezeigten B-Modus-Bilder werden aus einem Bildframe von Daten erzeugt, in welchem jedes Datenelement die Intensität oder Helligkeit eines entsprechenden Pixels in der Anzeige anzeigt. Ein Bildframe kann beispielsweise eine 256 × 256 Datenmatrix sein, in welcher jedes Anzeigepixelintensitäts-Datenelement eine 8-Bit Binärzahl ist, die die Pixelhelligkeit darstellt. Jedes Pixel hat einen Intensitätswert, welcher eine Funktion des Rückstreuquerschnittes des entsprechenden Abtastvolumens in Reaktion auf abfragende Ultraschallimpulse und die verwendete Grauskala ist. Das dargestellte Bild stellt das Gewebe und/oder Blutstrom in einer Scan-Ebene durch die abgebildeten Körper dar. In dem Farbströmungs-Modus wandelt der Farbströmungs-Prozessor 8 die Ströme der akustischen I- und Q-Daten in Farbströmungsschätzwerte der Geschwindigkeit oder Leistung um. Bei gegebenem Winkel θ zwischen den Beschallungsstrahl und der Strömungsachse kann die Größe des Geschwindigkeitsvektors durch die Standard-Doppler-Gleichung bestimmt werden als: v = cfd/(2f0 cosθ) (1)wobei c die Geschwindigkeit von Schall im Blut ist, f₀ die Sendefrequenz und f_d die bewegungsinduzierte Doppler-Frequenzverschiebung in dem rückgestreuten Ultraschall ist.
In einem herkömmlichen Ultraschall-Bildgebungssystem wird die Ultraschallwandlermatrix 2 aktiviert, dass sie eine Serie mehrzyklischer (typischerweise 4–8 Zyklen) Wellenformen sendet, welche auf dieselbe Sendefokusposition mit denselben Sendeeigenschaften fokussiert sind. Diese Wellenformen werden mit einer Impulswiederholungsfrequenz (PF) ausgesendet. Eine Serie von Sendeauslösevorgängen, die auf dieselbe Sendefokusposition fokussiert wird, wird als ein "Paket" bezeichnet. Jeder Sendestrahl breitet sich durch das gescannte Objekt aus, und wird durch Ultraschallstreuer, wie zum Beispiel Blutzellen reflektiert. Die Rücklaufsignale werden von den Elementen der Wandlermatrix detektiert und dann durch den Empfänger 30 in einen Empfangsstrahl umgewandelt. Dieser Pro zess wird für mehrere Punkte in einem ausgewählten ROI durch den Systembediener über eine Bedienerschnittstelle 46 ausgewählt.
Die traditionelle Farbströmungs-Auslösesequenz ist eine Serie von Auslösevorgängen, die auf dieselbe Sendefokusposition fokussiert ist, wobei die Auslösevorgänge die entsprechenden Empfangssignale:
F₁, F₂, F₃, F₄ ... F_M
erzeugen, wobei F_i das Empfangssignal für den i-te Auslösevorgang und M die Anzahl von Auslösevorgängen in einem Paket ist. Diese Empfangssignale werden dann an den Farbströmungs-Prozessor 8 gesendet. Gemäß 2 weist ein typischer Farbströmungs-Prozessor 8 einen Seriell/Parallel-Speicher 20 (corner turner memory), entsprechende Wandfilter 22 für die I/Q-Komponenten und einen Parameterschätzer 24 auf. Die I/Q-Komponenten werden in den Seriell/Parallel-Speicher 20 geladen, dessen Aufgabe die Pufferung von Daten von möglicherweise verschachtelten Auslösevorgängen und die Ausgabe der Daten als Vektoren von Punkten über Auslösevorgänge bei einer gegebenen Abstandszelle ist. Die Daten werden "schnell" oder sequentiell abwärts im Bereich (entlang eines Vektors) für jeden Auslösevorgang empfangen. Die sich ergebenden "langsamen" I/Q-Signalabtastwerte werden durch entsprechende Wandfilter 22 geführt. In einem typischen System ist jedes Wandfilter ein Hochpassfilter, welches auf jede untere Bereichsposition während der Auslösevorgänge angewendet wird, das heißt, in "langsamer Zeit". In dem einfachsten Falle eines (1, –1)-Wandfilters wird jeder Bereichspunkt gefiltert, um entsprechende Differenzsignale zu erzeugen:
(F₁ – F₂) (F₂ – F₃) (F₃ – F₄) ... (F_M–1 – F_M) und diese Differenzen werden in den Farbströmungsparameterschätzer 24 eingegeben.
Der Zweck des Wandfilters besteht in der Entfernung von Signalkomponenten, die von Gewebe erzeugt werden, das den interessierenden Blutstrom umgibt. Wenn diese Signalkomponenten nicht entfernt werden, ist der sich ergebende Geschwindigkeitsschätzwert eine Kombination der Geschwindigkeiten aus dem Blutstrom und dem umgebenden Gewebe. Die Rückstreukomponente aus Geweben ist mehrfach größer als die von Blut, so dass der Geschwindigkeitsschätzwert höchstwahrscheinlich mehr das Gewebe repräsentiert, anstelle der Blutströmung. Um die Strömungsgeschwindigkeit zu erhalten, muss das Gewebesignal ausgefiltert werden.
Die Wand-gefilterten Ausgangssignale werden in dem Parameterschätzer 24 geliefert, welcher die Abstandszelleninformation in die Zwischenautokorrelationsparameter N, D und R(0) umwandelt. N und D sind der Zähler und Nenner der Autokorrelationsgleichung gemäß nachstehender Darstellung:
wobei I_i und Q_i die Eingabedaten für den Auslösevorgang i und M die Anzahl von Auslösevorgängen in dem Paket ist, R(0) wird als eine endliche Summe über die Anzahl der Auslösevorgänge in dem Paket wie folgt angenähert:

R(0) zeigt die Energie der reflektierten Ultraschallechos an.

Ein Prozessor in dem Parameterschätzer 24 wandelt N und D in eine Größe und Phase für jede Abstandszelle. Die verwendeten Gleichungen sind wie folgt:
Der Parameterschätzer 24 verarbeitet die Größen- und Phasenwerte in Schätzwerte der Leistung, Geschwindigkeit und Turbulenz. Die Phase wird zum Berechnen der mittleren Dopplerfrequenz verwendet, welche proportional zu der Geschwindigkeit gemäß nachstehender Darstellung ist; R(0) und R(T) (Größe) werden zum Schätzen der Turbolenz verwendet).
Die mittlere Dopplerfrequenz wird aus der Phase von N und D und der Impulswiederholungszeit T erhalten:
Die mittlere Geschwindigkeit wird unter Verwendung der Dopplerverschiebungsgleichung berechnet:
Der Parameterschätzer 24 berechnet die mittlere Dopplerfrequenz nicht als ein Zwischenausgangssignal, sondern berechnet es direkt aus dem Phasenausgangssignals eines Prozessors unter Verwendung einer Nachschlagetabelle. Typischweise werden die Energieschätzwerte vor der Scannumwandlung unter Verwendung einer (nicht dargestellten) logarithmischen Kompression komprimiert.
Die Farbströmungsschätzwerte (das heißt Energie oder Geschwindigkeit) werden an einen Farbströmungs-Akustikleitungs-Speicher 36 des Scan-Wandlers 14 gesendet, welcher die Farbbilder in ein XY-Format zur Videoanzeige umwandelt und das umgewandelte Bild in dem X-Y Anzeigespeicher 40 speichert. Die scan-gewandelten Farbbilder werden dann an den Videoprozessor 12 weitergeleitet, welcher die Videodaten einer Anzeigefarbzuordnung zur Videoanzeige zuordnet. Die Farbströmungsdaten werden dann an den Videomonitor 14 zur Anzeige in einem D-Modus-Bilddaten überlagerten ROI gesendet.
Gemäß 4 wird während einer Anzeige eine ROI-Grafik 64 der B-Modus-Bildfläche 62 überlagert. Innerhalb des Umfangs dieser ROI-Grafik sind Farbströmungsdaten den B-Modus-Daten überlagert. 4 stellt die Vorgabeposition für die ROI-Grafik dar. Die die ROI-Grafik 64 präsentierenden Anzeigedaten in der Vorgabeposition werden von dem Host-Computer 44 erzeugt und in einem Grafikanzeigespeicher 41 des Scan-Wandlers 10 gespeichert. Alternativ können die grafischen Daten durch einen speziellen Grafikprozessor erzeugt werden, welcher mit dem Host-Computer kommuniziert. Die ROI Grafikdaten werden aus dem Grafikanzeigespeicher 41 an den Videopro zessor 12 zur kontinuierlichen Anzeige ausgegeben, das heißt, sobald die Farbströmungs- und B-Modus-Daten für jeden aufeinander folgenden Bildframe angezeigt werden, wird ein sich nicht verändernder ROI angezeigt, um die Grenze der Farbströmungsdaten zu markieren, die den B-Modus-Daten überlagert sind.
Gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die Breite und Höhe des ROI durch Manipulation entsprechender Steuerknöpfe auf der Bedienerschnittstelle 46 eingestellt werden. Die Position des ROI kann durch die Manipulation eines dritten Steuerknopfes verändert werden. Alternativ können die Position und Größe des ROI über eine andere übliche Benutzerschnittstellenvorrichtung (zum Beispiel einen Trackball) eingestellt werden.
Abhängig von den Abmessungen und der Position des ROI liefert der Host-Computer 44 in dem Farbströmungs-Modus die erforderlichen Strahlparameter an den Sender 28 und an den Empfänger 30. Die ROI-Bildgebungsparameter, welche die Sendewellenformen, die Anzahl der Sendefokuszonen, den Vektorabstand, Filterkoeffizienten und Frameraten umfassen, sind alle von denjenigen für das Hintergrund-Modus-Bild unabhängig.
In einem herkömmlichen System ist die Vorgabeposition des ROI 64 typischerweise auf der oder in der Nähe der Mitte der B-Modus-Bildfläche 62, wie es in 4 dargestellt ist. Gemäß einem bekannten Algorithmus rekonfiguriert das System automatisch, sobald der ROI von dem Bediener verschoben wird, den ROI, um eine konstante Anzahl von Vektoren darin beizubehalten. Wenn der Bediener den ROI tiefer in das Bild verschiebt, bleibt die Höhe des ROI unverändert, und die Breite des ROI wird automatisch zur Aufnahme derselben Anzahl von Vektoren verändert, die in dem ROI an der vorherigen Position enthalten waren, um dadurch die akustische Framerate konstant zu halten. Ein derartiger tieferer ROI wird in 5 durch das Bezugszeichen 66 angezeigt. Da die Vektoren mit der Tiefe divergieren, ist die Breite des ROI 66 in 5 größer als die Breite des ROI 64 in 4. Wenn der Bediener den ROI in einem flacheren Bereich in dem Bild verschiebt, erzeugt derselbe Algorithmus einen schmaleren ROI. Ein derartiger schmalerer ROI wird durch das Bezugszeichen 68 in 6 angezeigt. Nach einer von dem Bediener induzierten Änderung der ROI Position und der automatischen Änderung in der ROI-Breite in Reaktion auf diese Positionsveränderung, kann dann der Bediener die ROI Breite anpassen, um die ursprüngliche ROI-Breite wieder herzustellen.
Im Gegensatz zu dem vorstehenden herkömmlichen Algorithmus versucht der in der vorliegenden Erfindung verwendete Algorithmus nicht, eine konstante Anzahl von Vektoren in einem ROI während Positionsänderungen beizubehalten. Stattdessen behält der Algorithmus gemäß der bevorzugten Ausführungsform die Höhe und untere Breite des ROI während der durch den Bediener induzierten Veränderung in der ROI Position bei. Nur die obere Breite des ROI wird automatisch in Reaktion auf die Positionsänderung verändert. Beispielsweise werden, wenn der Benutzer den ROI tiefer in das Bild verschiebt (zum Beispiel von der in 4 dargestellten Vorgabeposition in die in 7 dargestellte Position) die Höhe und Breite der Unterseite des ROI nicht verändert, das heißt, die Höhe und die Breite des ROI 70 in 7 ist dieselbe wie die Höhe bzw. untere Breite des ROI 64 in 4. Die Breite an der Oberseite des ROI 70 ist jedoch vergrößert und die Winkel der Ränder des ROI 70 sind so verändert, dass die ROI-Ränder jeweils parallel zu den am weitesten links und am weitesten rechts befindlichen Vektoren der Farbströmungsdaten innerhalb des unteren Bereichs von ROI 70 sind. Wenn der Benutzer stattdessen den ROI in einem flacheren Bereich in dem Bild verschiebt, bleiben die Höhe des ROI und die Breite der Unterseite des ROI unverändert. Wie es in 8 zu sehen ist, wird die Breite an der Oberseite des ROI 72 in Bezug auf die obere Breite des ROI 64 in 4 verringert und die Winkel der Ränder des ROI 72 werden wiederum so verändert, dass die ROI-Ränder jeder jeweils parallel zu den am weitesten links und am weitesten rechts befindlichen Vektoren der Farbströmungsdaten innerhalb des unteren Bereiches von ROI 70 sind.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der erste Bildgebungsmodus der B-Modus und der zweite Bildgebungsmodus ist der Farb-Doppler-Modus. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Bildgebungsmodus der B-Modus und der zweite Bildgebungsmodus ist ein vergrößerter B-Modus. In noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der erste Bildgebungsmodus ein B-Modus mit nicht-optimaler Bildqualität und der zweite Bildgebungsmodus ein B-Modus mit optimaler Bildqualität.
In jeder bevorzugten Ausführungsform wird die Form der ROI automatisch in Reaktion auf eine Veränderung in der ROI-Tiefe angepasst. Sowohl der ROI als auch der Bildframe, auf welchen der ROI platziert ist, liegen in der Form eines Sektors eines Kreisringes vor, das heißt, ein oberer Bogen und ein unterer Bogen sind an ihren entsprechenden Enden durch linke und recht Randlinien verbunden. Die Bögen sowohl des ROI als auch des Bildframes haben einen gemeinsamen Krümmungsmittelpunkt, auf welchem sich die Projektionen der Randlinien schneiden. Dieser gemeinsame Krümmungsmittelpunkt wird hierin als der "Scheitelpunkt des Bildframes" bezeichnet. Ge mäß den bevorzugten Ausführungsformen werden die Höhe und Breite des ROI nicht verändert, wenn die Tiefe des ROI verändert wird. Die Höhe ist der Abstand von dem Mittelpunkt des unteren Bogens des ROI zu dem Mittelpunkt des oberen Bogens, während die Breite der Abstand von dem Mittelpunkt des unteren Bogens des ROI bis zu dem Punkt ist, an welchem die Projektion einer Randlinie des ROI eine Tangente zu dem Mittelpunkt des unteren Bogen schneidet. Der Host-Computer oder ein spezieller (nicht dargestellter Grafikprozessor) berechnet den Winkel, der zwischen der Mittellinie von dem Scheiteilpunkt des Bildframes bis zu dem Mittelpunkt des unteren Bogens und einer Linie, die von einer Randlinie bis zu dem Scheitelpunkt des Bildbogens vorsteht, eingeschlossen ist. Auf der Basis dieses Winkels, der Halbbreite und dem Abstand des unteren Bogenmittelpunktes bis zu dem Bildframescheitelpunkt ermittelt der Computer oder Grafikprozessor die Koordinaten derjenigen Pixel auf dem Anzeigemonitor, welche mit die Randlinie des ROI repräsentierenden Grafikdaten zu füllen sind.
Eine ähnliche Berechnung erfolgt, um die Koordinaten derjenigen Pixel auf dem Anzeigemonitor zu bestimmen, welche mit die andere Randlinie des ROI repräsentierenden Grafikdaten zu füllen sind. Ferner werden die Koordinaten der Pixel auf dem Anzeigemonitor, welche mit die oberen und unteren Bögen des ROI repräsentierenden Grafikdaten zu füllen, ermittelt. Der Computer oder Grafikprozessor gibt dann die die ROI-Grafik repräsentierenden Daten in den Grafikanzeigespeicher an den Adressen ein, die den ermittelten Pixelkoordinaten entsprechen.
In der bevorzugten Ausführungsform, in welcher Farbströmungsdaten in einem ROI auf einem Bildframe von D-Modusdaten zu überlagern sind, sendet, nachdem die Grenzen eines neuen ROI in Reaktion auf eine Bediener-veranlasste Änderung in der ROI-Tiefe ermittelt wurden, der Host-Computer 44 (siehe 1) neue Strahlparameter zur Verwendung im Farbströmungs-Modus an die Sende- und Empfangsstrahlformer 28 und 30. Diese Strahlparameter beschränken die Erfassung der Farbströmungsdaten auf einen Bereich in der Scan-Ebene, die im Wesentlichen dem ROI auf dem Bildframe entspricht. Dasselbe Arbeitsprinzip trifft auf die anderen bevorzugten Ausführungsform zu, an welche der Systemcomputer einen ersten Satz von Strahlparametern zum Erfassen von Daten in einem Bereich der Scan-Ebene in dem ersten Bildgebungsmodus und einen zweiten Satz von Strahlparametern zum Erfassen von Daten nur in dem Abschnitt des Bereichs der Scan-Ebene, der dem ROI in dem zweiten Bildgebungsmodus entspricht, sendet.
Gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung hat der Host-Computer am Beginn des Algorithmus in seinem Speicher zwei Parameter gespeichert, welche die Anfangslage des ROI definieren. Gemäß 9 ist der erste Parameter die Tiefe d₁, welche der Abstand. von dem Bildscheitelpunkt A zu dem Mittelpunkt B der unteren Seite des ROI 74 ist, und der zweite Parameter ist der Winkel α₁, welcher der Winkel zwischen dem Liniensegment AB und einem zu dem linken Rand des ROI 74 kollinearen Liniensegment AC ist. Die Halbbreite w₁ des ROI 74 (Linie BC in 9) kann dann aus d₁ und α₁ wie folgt berechnet werden: w1 = d1 tan α1 (9)wobei der Winkel zwischen den Liniensegmenten AB und BC ein rechter Winkel ist. Gemäß der bevorzugten Ausführungsform bestimmt Host-Computer, wenn der Benutzer ROI auf die in 10 dargestellte Position ohne Veränderung weder in der Höhe noch der unteren Breite des ROI verschiebt, zuerst die neue Tiefe d₂, das heißt, die Bewegung bestimmt direkt den Abstand von dem Bildscheitelpunkt A zu dem Mittelpunkt B' des neuen ROI 76. Die Halbbreite w₂ (Liniensegment B'C') des neuen ROI 76 wird auf die halbe Breite w₁ des alten ROI 74 gesetzt, wobei der Winkel zwischen den Liniensegmenten AB' und B'C' wieder ein rechter Winkel ist. Da sowohl d₂ als auch w₂ bekannt sind, berechnet der Host-Computer dann den neuen Winkel α₂ zwischen den Liniensegmenten AB' und AC' als α2 = tan–1 (W2/D2) (10)
Dieser Winkel definiert die Orientierung des linken Randes des ROI 76. Dieselbe Berechnung kann für die andere Hälfte des ROI durchgeführt werden, um dadurch die Orientierung des rechten Randes des ROI 76 zu definieren.
Gemäß dem vorgenannten Algorithmus ist der Host-Computer auch so programmiert, dass er die Pixelkoordinaten für den Mittelpunkt des unteren Bogens des ROI (Punkt B' in 10) als eine Funktion der Positionierung des ROI durch den Benutzer berechnet. Die Höhe und die Breite des ROI 76 sind bereits bekannt, das heißt, die Höhe und die Breite sind dieselben wie die in dem von 9 dargestellten ROI 74. Die Berechnung des Winkels zwischen dem linken Rand und der Mittelinie (Liniensegment AB') des ROI 76, in Kombination mit der Höhe und Breite des ROI und den Pixelkoordinaten des unteren Mittelpunktes ermöglicht dem Host-Computer die Berechnung der Pixelkoordinaten des linken Randes des ROI 76. In ähnlicher Weise berechnet der Host-Computer die Pixelkoordinaten des rechten Randes des ROI 76. Die Pixelkoordinaten der Unterseite des ROI können teilweise auf den Pixelkoordinaten von B' und dem Radius d₂ (Liniensegment AB') basierend berechnet werden, während die Pixelkoordinaten der Oberseite des ROI teilweise auf den Pixelkoordinaten von B' und dem Radius (d₂ – h) basierend berechnet werden können, wobei h die Höhe des ROI ist. Der Host-Computer gibt die Grafikdaten an die Adressen in den Grafikanzeigespeicher 41 aus, die dem Satz der den ROI 76 repräsentierenden Pixelkoordinaten entsprechen. Es dürfte erkennbar sein, dass die Berechnungen der ROI Pixelkoordinaten sofort in Reaktion auf die Position des ROI ändernden Bedienereingabe berechnet werden.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Bildgebungsmodus ein B-Modus mit nicht-optimaler Bildqualität, und der zweite Bildgebungsmodus ist ein B-Modus mit optimaler Bildqualität. In dieser Ausführungsform wird die optimale Bildqualität innerhalb des ROI erreicht, indem ein Satz von Bildgebungsparametern verwendet wird, welcher sich von dem Satz von Bildgebungsparametern unterscheidet, der zum Erfassen der Bilddaten in dem Hintergrundbereich verwendet wird. Die unterschiedlichen Bildgebungsparameter des ROT im Vergleich zu dem Hintergrundbereich können unterschiedliche (zum Beispiel kürzere) Sendewellenformen, eine erhöhte Anzahl von Sendefokuszonen pro Einheitstiefe, unterschiedliche Sende- oder Empfangsaperturen, unterschiedliche Mittenfrequenzen für die Empfangsbandpassfilter (primäre und/oder (sub)harmonische) und höhere Vektordichte (das heißt, verringerten Vektorabstand) umfassen. Da die optimale Bildgebung auf einen ROI beschränkt ist, ist eine hohe Framerate immer noch innerhalb des ROI abhängig von dessen Größe möglich. Das Hintergrundbild (außerhalb des ROI) ist auf oder über dem minimalen akzeptablen Wert hinsichtlich Auflösung und/oder Framerate zu halten.
Obwohl die Erfindung unter Bezugnahme auf eine bevorzugte Ausführungsform beschrieben wurde, dürfte es sich für den Fachmann auf diesem Gebiet verstehen, dass verschiedene Änderungen durchgeführt werden können und Äquivalente davon Elemente ohne Abweichung von dem Umfang der Erfindung ersetzen können. Zusätzlich können viele Modifikationen ausgeführt werden, um eine spezielle Situation an die Lehren der Erfindung anzupassen. Beispielsweise ist die ROI Anpassungsfunktion nicht auf eine Implementation in einem Ultraschall-Bildgebungssystem beschränkt, sondern kann stattdessen in jedem phasengesteuertem Matrizen-Bildgebungssystem implementiert werden, welches eine gekrümmt lineare oder Sektorwandlermatrix enthält. Zusätzlich können die Berechnungen durch einen speziellen Grafikprozessor anstelle des Host-Computers durchgeführt werden. Ferner muss die Halbbreite nicht als der Abstand entlang des Liniensegmentes berechnet werden, der den Mittelpunkt des unteren Bogens mit einer Projektion einer Randlinie verbindet. Beispielsweise könnte die Halbbreite alternative als Hälfte des Abstands entlang einem Liniensegmentes berechnet werden, der die Endpunkte des unteren Bogens verbindet. Unabhängig davon, welche Berechnung angewendet wird, wird die Halbbreite in Reaktion auf Veränderungen in der ROI-Tiefe beibehalten.

Claims

Verfahren zum Anzeigen eines Bereichs einer interessierenden Grafik, mit den Schritten: Anzeigen eines Bildframes (62), wobei der Bildframe einen Bezugspunkt hat; Anzeigen eines Bereichs einer interessierenden Grafik (64, 66, 70, 72, 74) auf dem Bildframe (62) bei einer relativ zu dem Bezugspunkt bestimmten Tiefe, wobei der Bereich einer interessierenden Grafik eine untere Breite, eine obere Breite, eine Höhe und einen Winkel zwischen einer Projektion einer ersten Randlinie und einer zweiten Randlinie hat; Verändern der Tiefe des Bereichs der interessierenden Grafik (64, 66, 70, 72, 74); und Verändern der oberen Breite und des Winkels des Bereichs der interessierenden Grafik (64, 66, 70, 72, 74) als eine Funktion der Veränderung in der Tiefe, wobei die Höhe und untere Breite des Bereichs der interessierenden Grafik im Wesentlichen unverändert erhalten bleiben.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die obere Breite als Antwort auf eine Tiefenzunahme vergrößert wird, und als Antwort auf eine Tiefenabnahme verkleinert wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Winkel in Reaktion auf eine Tiefenzunahme vergrößert wird und in Reaktion auf eine Tiefenabnahme verkleinert wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Bereich der interessierenden Grafik (64, 66, 70, 72, 74) erste und zweite Bögen aufweist, die an ihren entsprechenden Enden mit den ersten und zweiten Randlinien verbunden sind, wobei die ersten und zweiten Bögen einen gemeinsamen Krümmungsmittelpunkt an dem Bezugspunkt haben, und sich die Projektionen der Randlinien an den Bezugspunkt schneiden.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei der Schritt der Änderung der oberen Breite und des Winkels des Bereichs der interessierenden Grafik die Schritte umfasst: Ermitteln einer halben Breite der unteren Breite; und Ermitteln eines zwischen der ersten Randlinie und einer Mittellinie, die den Bezugspunkt und einen Mittelpunkt des zweiten Bogens verbindet, eingeschlossenen Winkels als eine Funktion der halben Breite und der Tiefe.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, welches ferner die Schritte umfasst: Erfassen von Bilddaten in einem ersten Bildgebungsmodus zum Anzeigen auf dem Anteil des Bildframes, der innerhalb des Bereichs der interessierenden Grafik (64, 66, 70, 72, 74) liegt; und Erfassen von Bilddaten in einem zweiten Bildgebungsmodus zum Anzeigen wenigstens auf dem Anteil des Bildframes, der außerhalb des Bereichs der interessierenden Grafik (64, 66, 70, 72, 74) liegt.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei der Erfassungsschritt in dem ersten Bildgebungsmodus den Schritt einer Abfrage eines ersten Bereichs einer Scan-Ebene, der dem Anteil des Bilds entspricht, der außerhalb des Bereichs der interessierenden Grafik (64, 66, 70, 72, 74) liegt, mit Ultraschallenergiestrahlen umfasst, und der Erfassungsschritt in dem zweiten Bildgebungsmodus den Schritt einer Abfrage eines zweiten Bereichs einer Scan-Ebene, der dem interessierenden Bereichs entspricht, mit Ultraschallenergiestrahlen umfasst.
Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, wobei jeder von den Erfassungsschritten die Schritte des Aussendens von Ultraschallenergiestrahlen in einen Körper und des Detektierens von aus dem Körper nach jedem Ausstrahlen reflektierter Energie umfasst.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Schritt der Veränderung der Tiefe des Bereichs der interessierenden Grafik (64, 66, 70, 72, 74) den Schritt einer Manipulation einer Eingabevorrichtung an einer Bedienerschnittstelle (46) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, mit den Schritten: Erfassen erster Bilddaten in einem ersten Bildgebungsmodus aus einem ersten Bereich in einer Scan-Ebene; Erfassen zweiter Bilddaten in einem zweiten Bildgebungsmodus aus einem zweiten Bereich in der Scan-Ebene, wobei das Anzeigen des Bildframes (62) die Schritte umfasst: Anzeigen der ersten Bilddaten in dem interessierenden Bereich (64, 66, 70, 72, 74) des Bildframes (62), wobei der interessierende Bereich in der Form eines Sektors eines Kreisrings vorliegt und in einer in Bezug auf den Bezugspunkt bestimmten Tiefe platziert ist; Anzeigen der zweiten Bilddaten in einem Anteil des Bildframes der außerhalb des interessierenden Bereichs (64, 66, 70, 72, 74) liegt; Erfassen dritter Bilddaten in dem ersten Bildgebungsmodus aus einem dritten Bereich in der Scan-Ebene; Erfassen vierter Bilddaten in dem zweiten Bildgebungsmodus aus einem vierten Bereich in der Scan-Ebene; Anzeigen der dritten Bilddaten in dem angepassten interessierenden Bereich (66, 70, 72, 74); und Anzeigen der vierten Bilddaten in einen Anteil des Bildframes (62) der außerhalb des interessierenden Bereichs (66, 70, 72, 74) liegt.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei jeder von den Erfassungsschritten die Schritte des Aussendens von Ultraschallenergiestrahlen in einen Körper und des Detektierens von aus dem Körper nach jedem Ausstrahlen reflektierter Energie umfasst.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei der Bereich der interessierenden Grafik (64, 66, 70, 72, 74) erste und zweite Bögen aufweist, die an ihren entsprechenden Enden mit den ersten und zweiten Randlinien verbunden sind, wobei die ersten und zweiten Bögen einen gemeinsamen Krümmungsmittelpunkt an dem Bezugspunkt haben, und sich die Projektionen der Randlinien an den Bezugspunkt schneiden.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei die obere Breite als Antwort auf eine Tiefenzunahme vergrößert wird, und als Antwort auf eine Tiefenabnahme verkleinert wird.
Bildgebungssystem, mit: einem Anzeige-Subsystem (12, 14); einer Einrichtung (44), die dafür angepasst ist, das Anzeige-Subsystem so zu steuern, dass es einen Bildframe anzeigt, wobei der Bildframe einen Bezugspunkt hat. einer Einrichtung (44), die dafür angepasst ist, das Anzeige-Subsystem so zu steuern, dass es einen Bereich einer interessierenden Grafik auf dem Bildframe bei einer relativ zu dem Bezugspunkt bestimmten Tiefe anzeigt, wobei der Bereich einer interessierenden Grafik eine untere Breite, eine obere Breite, eine Höhe und einen Winkel zwischen einer Projektion einer ersten Randlinie und einer zweiten Randlinie hat; einer Einrichtung (46), die dafür angepasst ist, die Tiefe des der interessierenden zu verändern; und einer Einrichtung (46), die dafür angepasst ist, die obere Breite und den Winkel des Bereich der interessierenden Grafik als eine Funktion der Veränderung in der Tiefe zu verändern, wobei die Höhe und die untere Breite des Bereichs der interessierenden Grafik im Wesentlichen unverändert erhalten bleiben.
Bildgebungssystem nach Anspruch 14, mit: einer Einrichtung (2, 6, 8, 10, 28, 30, 44), die dafür angepasst ist, erste Bilddaten in einem ersten Bildgebungsmodus aus einem ersten Bereich in einer Scan-Ebene zu erfassen; einer Einrichtung (2, 6, 8, 10, 28, 30, 44), die dafür eingerichtet ist, zweite Bilddaten in einem zweiten Bildgebungsmodus aus einem zweiten Bereich in der Scan-Ebene zu erfassen; wobei die Einrichtung (44), die dafür angepasst ist, das Anzeige-Subsystem zu steuern, die ersten Bilddaten in dem interessierenden Bereich auf dem Bildframe anzeigt und die zweiten Bilddaten in einem Anteil des Bildframes (62) anzeigt, der außerhalb des interessierenden Bereichs liegt, wobei der interessierende Bereich in der Form eines Sektors eines Kreisrings vorliegt und in einer in Bezug auf den Bezugspunkt bestimmten Tiefe platziert ist; einer Einrichtung (2, 6, 8, 10, 28, 30, 44), die dafür angepasst ist, dritte Bilddaten in dem ersten Bildgebungsmodus aus einem dritten Bereich in der Scan-Ebene zu erfassen; einer Einrichtung (2, 6, 8, 10, 28, 30, 44), die dafür eingerichtet ist, vierte Bilddaten in dem zweiten Bildgebungsmodus aus einem vierten Bereich in der Scan-Ebene zu erfassen, wobei die Einrichtung, die dafür eingerichtet ist, das Anzeige-Subsystem zu steuern, die dritten Bilddaten in dem angepassten interessierenden Bereich auf dem Bildframe anzeigt und die vierten Bilddaten in einem Anteil des Bildframes anzeigt, der außerhalb des angepassten interessierenden Bereichs liegt.
System nach Anspruch 15, wobei die Erfassungseinrichtung eine Ultraschallwandler-Matrix (2), einen Sender (28) zum Aktivieren der Ultraschallwandlermatrix, um Ultraschallenergiestrahlen in einen Körper zu senden, und einen Empfänger (30) zum Detektieren von Ultraschallenergie, die aus dem Körper nach jedem Sendevorgang an die Ultraschallwandler-Matrix reflektiert wird, aufweist.
System nach Anspruch 15, wobei der Bereich der interessierenden Grafik erste und zweite Bögen aufweist, die an ihren entsprechenden Enden mit den ersten und zweiten Randlinien verbunden sind, wobei die ersten und zweiten Bögen einen gemeinsamen Krümmungsmittelpunkt an dem Bezugspunkt haben, und sich die Projektionen der Randlinien an den Bezugspunkt schneiden.
System nach Anspruch 15, wobei die zum Verändern der Tiefe der interessierenden Region angepasste Einrichtung eine durch einen Bediener betätigbare Eingabevorrichtung aufweist.
System nach Anspruch 14, wobei die zum Steuern des Anzeige-Subsystem angepasste Einrichtung (44) einen Computer (44) aufweist, der funktionell mit dem Anzeige-Subsystem verbunden und dafür programmiert ist, um die nachstehenden Schritte auszuführen: Steuern des Anzeige-Subsystem, dass es den Bildframe mit dem Bezugspunkt anzeigt; Steuern des Anzeige-Subsystem, dass es einen Bereich einer interessierenden Grafik auf dem Bildframe bei einer relativ zu dem Bezugspunkt bestimmten Tiefe anzeigt, wobei der Bereich einer interessierenden Grafik eine untere Breite, eine obere Breite, eine Höhe und einen Winkel zwischen einer Projektion einer ersten Randlinie und einer zweiten Randlinie hat; Verändern der Tiefe des interessierenden Bereichs; und Verändern der oberen Breite und des Winkels des Bereichs der interessierenden Grafik als eine Funktion der Veränderung in der Tiefe, wobei die Höhe und untere Breite des Bereichs der interessierenden Grafik im Wesentlichen unverändert erhalten bleiben.
System nach Anspruch 19, welches ferner eine Matrix (2) aus Wandlerelementen (3), eine Matrix aus Impulsgebern (48), die entsprechend mit dem Wandler-Elementen (3) in einem Sendemodus verbunden sind, und eine Matrix von Analog/Digital-Wandlern (56), die jeweils mit den Wandlerelementen (3) in einem Empfangsmodus verbunden sind, aufweist, wobei der Computer (44) funktionell mit den Impulsgebern und mit den Analog/Digital-Wandlern verbunden ist, und der Computer (44) ferner zum Durchführen der nachstehenden Schritte programmiert ist: Steuern der Wandlerelemente der Matrix über die Impulsgeber in einem ersten Bildgebungsmodus so, dass sie einen ersten Bereich eines Scan-Ebenen-Bildframes mit Wellenenergiestrahlen abfragen, wobei der Hintergrundanteil außerhalb des interessierenden Bereichs liegt; Gewinnen von Daten des ersten Bildgebungsmodus aus digitalen Daten, die von den Analog/Digital-Wandlern aus an die Wandlerelemente der Matrix anschließend an jede Abfrage in dem ersten Bildgebungsmodus reflektierter Wellenenergie umgewandelt werden. Steuern der Wandlerelemente der Matrix über die Impulsgeber in einem zweiten Bildgebungsmodus so, dass sie einen zweiten Bereich der Scan-Ebene, der dem interessierenden Bereich entspricht, mit Ultraschallenergiestrahlen abfragen; Gewinnen von Daten des zweiten Bildgebungsmodus aus digitalen Daten, die von den Analog/Digital-Wandlern aus an die Wandlerelemente der Matrix anschließend an jede Abfrage in dem zweiten Bildgebungsmodus reflektierter Ultraschallenergie umgewandelt werden; und Steuern des Anzeige-Subsystems so, dass es die Daten des ersten Bildgebungsmodus in dem Hintergrundanteil des Bildframes anzeigt und die Daten des zweiten Bildgebungsmodus in dem interessierenden Bereich anzeigt.
System nach Anspruch 19, wobei der Bereich der interessierenden Grafik erste und zweite Bögen aufweist, die an ihren entsprechenden Enden mit den ersten und zweiten Randlinien verbunden sind, wobei die ersten und zweiten Bögen einen gemeinsamen Krümmungsmittelpunkt an dem Bezugspunkt haben, und sich die Projektionen der Randlinien an den Bezugspunkt schneiden.
System nach Anspruch 19, welches ferner eine durch einen Bediener betätigbare Vorrichtung aufweist, die mit dem Computer (44) verbunden ist, wobei der Computer den Änderungsschritt der Tiefe des interessierenden Bereichs als Antwort auf den Empfang eines über die Eingabevorrichtung eingegebenen vorbestimmten Befehls ausführt.
System nach Anspruch 20, wobei jedes von den Wandlerelementen (3) eine Ultraschallwelle als Antwort auf ein elektrisches Aktivierungssignal aus einem entsprechenden Impulsgeber (48) sendet und ein elektrisches Empfangssignal an einen entsprechenden Analog/Digital-Wandler als Antwort auf den Empfang einer Ultraschallwelle ausgibt.