-
Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Kombinieren
von ersten und zweiten Bilddaten eines Objekts. Ein Ultraschall(US)-Detektor
generiert wiederholt die ersten Bilddaten des Objekts und die zweiten
Bilddaten des Objekts werden getrennt generiert. In der Vorrichtung
sind Mittel zum Speichern und/oder Empfangen der zweiten Bilddaten
des Objekts vorgesehen (beispielsweise ein Bilddatenspeicher und/oder
eine Schnittstelle). Zum Beispiel können die zweiten Bilddaten
vorher durch eine Computertomographie- (CT), eine Magnetresonanz-
(MR), eine Positronen-Emissions-Tomographie- (PET), eine Röntgen- und/oder eine dreidimensionale
(3D) US-Bildgebungsvorrichtung aufgenommen worden sein. Insbesondere
kann jegliche 3D-Bildinformation als die zweiten Bilddaten verwendet
werden. Eine Kombinationseinrichtung kombiniert die ersten und zweiten
Bilddaten des Objekts. Die kombinierten Bilddaten können in
getrennten Bereichen eines Bildschirms angezeigt werden und/oder
können
auf einem Bildschirm überlagert werden.
Insbesondere kann die Erfindung auf dem Gebiet der stereographischen
Diagnose bezüglich menschlicher
oder tierischer Körper
eingesetzt werden, jedoch auch bezüglich Materialforschung und/oder
Materialprüfung.
-
Ultraschalldetektoren
sind vergleichsweise leicht zu handhaben und sind in der Lage, Bildinformation
quasi-kontinuierlich und nahezu in Echtzeit zu liefern. Jedoch liefem
in vielen Anwendungsfällen
andere Bildgebungstechnologien (beispielsweise die oben erwähnten) bessere
Resultate. Daher wurde schon früher
vorgeschlagen, Bildinformation besserer Qualität, welche vorher aufgenommen
wurde, mit Echtzeit-Ultraschall-Bildinformation zu kombinieren.
-
In
der wissenschaftlichen Veröffentlichung von
Pagoulatos et al.: "Interactive
3-D Registration of Ultrasound and Magnetic Resonance Images Based on
a Magnetic Position Sensor",
veröffentlicht
in IEEE TRANSACTIONS ON INFORMATION TECHNOLOGY IN BIOMEDICINE, Band
3, Nr. 4, Dezember 1999, wird eine Vorrichtung des oben beschriebenen Typs
beschrieben. In der Publikation wird vorgeschlagen, eine MR-Bildgebungsvorrichtung
zu verwenden und das Bildgebungsobjekt relativ zur MR-Bildgebungsvorrichtung
zu registrieren. Der Ausdruck „registrieren" bedeutet, dass die
Geometrie des Objekts und das Koordinatensystem der MR-Bildgebungsvorrichtung
in eine definierte Relation gebracht werden. Die Vorrichtung weist
einen Positionssensor auf, welcher fest mit einem Ultraschall-Prüfkopf verbunden
ist. Unter Verwendung des Positionssensors und aufgrund der Tatsache, dass
sich seine relative Position zum Ultraschall-Prüfkopf nicht verändert, ist
es möglich,
die Position und die Orientierung des Ultraschall-Prüfkopfs zu
verfolgen. Es ist jedoch notwendig, den Positionssensor relativ
zum Ultraschall-Prüfkopf
zu kalibrieren und das Bildgebungsobjekt relativ zum Koordinatensystem
des Ultraschall-Prüfkopfs
zu registrieren. Als Ergebnis können
die MR-Bildgebungsinformation
und die Ultraschall-Bildgebungsinfarmation kombiniert werden.
-
Durch
Verwendung von Systemen des vorangehend beschriebenen Typs ist es
möglich, MR-Bildinformation
anzuzeigen, welche dieselbe Orientierung aufweist und/oder in der
gleichen Weise skaliert ist wie das zuletzt erfasste US-Bild. Mit
anderen Worten: es kann simuliert werden, dass das MR-Bild in Echtzeit
aufgenommen wird, vorausgesetzt die Bilddatenverarbeitung ist schnell
genug.
-
Die
verschiedenen Kalibrierungs- und Registrierungsvorgänge sind
jedoch zeitaufwändig
und müssen
sorgfältig
durchgeführt
werden, um gute Ergebnisse zu erzielen. Zum Beispiel muss die Position einer
Reihe von Landmarken auf der Oberfläche des Objekts und/oder anatomischer
Markierungen (bei einem menschlichen oder tierischen Körper) während der
Registrierung erfasst werden.
-
Des
Weiteren ermöglichen
es moderne US-Systeme dem Benutzer, die Eindringtiefe des US-Bildes
in das Objekt zu variieren und/oder den Ultraschall-Prüfkopf zu
wechseln. Als Konsequenz sind die Kalibrierung des Positionssensors
relativ zum Ultraschall-Prüfkopf
und die Registrierung des Bildgebungsobjekts relativ zum Koordinatensystem
des Ultraschall-Prüfkopfs nicht
länger
gültig.
-
US 6,546,279 B1 offenbart
ein Verfahren und eine Anordnung zum Lokalisieren, Vektorieren und Einführen einer
Nadel-ähnlichen
medizinischen Vorrichtung in Richtung auf und in ein als Ziel gesetztes anatomisches
Merkmal eines Patienten, während
der Patient mit Hilfe einer medizinischen Multi-Modalitäts-Bildgebungsausrüstung abgebildet
wird. In der zweiten Ausführungsform
des Dokuments wird mindestens ein Abschnitt des Patienten mit einer
ersten Bildgebungstechnik (beispielsweise Computertomographie) abgebildet,
um einen ersten Satz Bildgebungsdaten bereitzustellen, welcher einen
festgelegten Referenzrahmen aufweist. Ultraschall-Bildgebungsdaten
werden erhalten. Die Ultraschall-Bildgebungsdaten sind nicht relativ
zum festgelegten Referenzrahmen festgelegt. Positionsdaten für die Ultraschall-Einrichtung
werden bestimmt. Unter Verwendung der bestimmten Positionsdaten und
der Ultraschall-Bildgebungsdaten wird ein umgewandelter Satz Bildgebungsdaten
bereitgestellt, welcher auf den festgelegten Referenzrahmen bezogen
ist.
-
Die
Veröffentlichung „sensor
fusion for surgical applications" von
Jim Leonhardt (15th Annual AESS/IEEE Dayton Section Symposium. Sensing the
world: Analog sensors and systems across the spectrum (Cat. No.
98EX178), Seiten 37–44, XP002253643,
New York, NY, USA, IEEE, USA) offenbart ein chirurgisches Navigationssystem,
welches präoperative
3-D-Bilddaten und
intra-operative Lokalisierung kombiniert, um einen Patient zu registrieren.
-
US
2002/0128550 A1 offenbart ein diagnostisches Bildgebungssystem.
Magnetresonanzbild und Ultraschallbilder werden in einem gemeinsamen Referenzrahmen
registriert.
-
Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung und
ein Verfahren vom oben angegebenen Typ bereitzustellen, welche das
Verringern der Auswirkungen der vorher erwähnten Nachteile ermöglichen,
welche die Handhabung durch den Benutzer erleichtern und welche
die Verwendung einer größeren Vielfalt
von Merkmalen des Ultraschallsystems ermöglichen, ohne für die Kalibrierung und/oder
Registrierung Zeit zu verlieren. Insbesondere ist es wünschenswert,
die Einstellungen des Ultraschallsystems zu justieren und/oder den
Ultraschall-Prüfkopf
zu wechseln und mit dem Ultraschall-Bildgebungsprozess ohne Unterbrechung
fortzufahren.
-
Es
wird ein Verfahren zum Kombinieren von ersten und zweiten Bilddaten
eines Objekts vorgesehen, wobei die ersten Bilddaten des Objekts
wiederholt von einem Ultraschall-Detektor
generiert werden, wobei die zweiten Bilddaten des Objekts getrennt
generiert werden, wobei die ersten Bilddaten vom Ultraschall-Detektor
zu einer Kombinationseinrichtung übertragen werden und wobei
die Kombinationseinrichtung zum Kombinieren der ersten und zweiten
Bilddaten des Objekts ausgestaltet ist. Zusätzlich zu den ersten Bilddaten
werden Geometriedaten vom Ultraschall-Detektor zur Kombinationseinrichtung übertragen,
wobei die Geometriedaten Information zur Herstellung einer Verbindung
zwischen der Geometrie der ersten Bilddaten und der Geometrie der
zweiten Bilddaten enthalten.
-
Des
Weiteren wird eine Vorrichtung zum Kombinieren von ersten und zweiten
Bilddaten eines Objekts vorgesehen, aufweisend einen Ultraschall-Detektor
zum wiederholten Generieren der ersten Bilddaten des Objekts; Mittel
zum Speichern und/oder Empfangen der zweiten Bilddaten des Objekts;
eine Kombinationseinrichtung, die zum Kombinieren der ersten und
zweiten Bilddaten des Objekts geeignet ist; und eine Bilddatenverbindung
vom Ultraschall-Detektor zur Kombinationseinrichtung zum Übertragen
der ersten Bilddaten. Der Ultraschall-Detektor ist mit der Kombinationseinrichtung
durch eine Geometrie-Daten-Verbindung
verbunden, wobei die Geometrie-Daten-Verbindung, der Ultraschall-Detektor
und die Kombinationseinrichtung ausgestaltet sind, zusätzlich zu
den ersten Bilddaten Geometriedaten vom Ultraschall-Detektor zur
Kombinationseinrichtung zu übertragen
und wobei die Geometriedaten Information zur Herstellung einer Verbindung
zwischen der Geometrie der ersten Bilddaten und der Geometrie der
zweiten Bilddaten aufweisen.
-
Die „Verbindung" (oder, in anderen
Worten, eine verarbeitbare Beziehung zwischen den ersten und den
zweiten Bilddaten) ermöglicht
zum Beispiel das Bestimmen einer überlappenden Region eines ersten
Bildes, welches durch die ersten Bilddaten repräsentiert wird, und eines zweiten
Bildes, welches durch die zweiten Bilddaten repräsentiert wird. Gemäß einer
bevorzugten Anwendung zeigt die Kombinationseinrichtung kontinuierlich
ein erstes Bild des Objekts an, das den wiederholt generierten ersten Bilddaten
entspricht, und zeigt kontinuierlich ein zweites Bild des Objekts
an, das den zweiten Bilddaten entspricht, wobei die Orientierung
und/oder Skalierung mindestens eines Teils des Objekts im ersten und
im zweiten Bild identisch ist. Insbesondere können die zweiten Bilddaten
angezeigt werden, als ob die zweiten Bilddaten anstatt der oder
zusätzlich
zu den ersten Bilddaten wiederholt aufgezeichnet worden wären.
-
Als
Konsequenz der Tatsache, dass die Geometriedaten der Kombinationseinrichtung
zur Verfügung
stehen, kann der Aufwand zum erneuten Kalibrieren des Ultraschall-Detektors
relativ zu einem Verfolgungssensor (sofern vorhanden) und/oder zum
erneuten Registrieren des Objekts relativ zum Koordinatensystem
des Ultraschall-Detektors reduziert oder vermieden werden.
-
Die
Geometriedaten enthalten eine oder mehr als eine der folgenden Informationsarten:
- a) Information hinsichtlich mindestens einer
räumlichen
Dimension einer Bildeinheit der ersten Bilddaten, insbesondere eines
Pixels (vorzugsweise getrennt für
unterschiedliche Richtungen eines Koordinatensystems);
- b) Information hinsichtlich einer Bildposition von mindestens
einem Teil eines Bildes, welches durch die ersten Bilddaten dargestellt
wird, relativ zu einem Referenzpunkt des Ultraschall-Detektors oder
relativ zu einem Referenzpunkt oder Referenzobjekt im Ultraschallbild.
Diese Information ist insbesondere nützlich, wenn ein Benutzer einen
Zoom-Faktor des Ultraschallbildes einstellen kann. Zum Beispiel
enthält
diese Information einen Abstand in Bildeinheiten (z.B. Pixels).
In Kombination mit der Skalierungs-Information von Punkt a) kann
der Abstand in cm oder einer anderen Längeneinheit definiert werden.
- c) Information hinsichtlich einer Orientierung des Ultraschallbildes
relativ zu einem Referenzpunkt oder einem Referenzobjekt des Ultraschall-Detektors
(insbesondere einem Ultraschall-Prüfkopf des Detektors). Diese
Information kann zum Beispiel die Orientierung mindestens einer
Achse eines Koordinatensystems des Ultraschallbildes enthalten;
und
- d) Information hinsichtlich einer Region oder eines Bereiches,
welche(r) tatsächlich
durch ein Ultraschallbild, das von den ersten Bilddaten repräsentiert
wird, abgedeckt wird;
- e) und optional: Information hinsichtlich einer Detektor-Position
des Ultraschall-Detektors
relativ zu einem Positions-Sensor zur Bestimmung einer Lage und/oder
einer Orientierung des Ultraschall-Detektors. Anstelle eines oder
zusätzlich zu
einem Positionssensor(s) kann eine Signalquelle mit dem Ultraschall-Prüfkopf verbunden werden,
wobei das Signal zur Bestimmung der Position des Prüfkopfs ausgewertet
werden kann. Solche Information kann zum Beispiel einmal im Voraus
erfasst werden und kann für
jeden Ultraschall-Prüfkopf, der
mit dem/der Ultraschall-System/-Einrichtung verbunden werden kann,
individuell abgespeichert werden. In diesem Falle ist es ausreichend,
während
des Einsatzes einfach ein Identifikationssignal zu übertragen,
welches ermöglicht,
den Prüfkopf,
der verwendet wird, zu identifizieren. Die Kombinationseinrichtung
kann die jeweilige Geometrie-Information unter Verwendung der Identifikationsinformation
auswählen.
In einer besonderen Ausführungsform
kann die Information hinsichtlich der relativen Position, welche übertragen
oder abgespeichert wird, eine Kalibrierungs-Matrix sein.
-
Vorzugsweise
werden all diese Informationsarten vom Ultraschall-Detektor zur
Kombinationseinrichtung übertragen.
-
Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform wird
mindestens ein Teil der Geometriedaten wiederholt zu der Kombinationseinrichtung übertragen,
insbesondere jedes Mal, wenn die ersten Bilddaten generiert werden
und/oder wenn die ersten Bilddaten zum Ultraschall-Detektor übertragen
werden. Die Geometriedaten können
auf Anforderung und/oder ohne Anforderung von der Kombinationseinrichtung und/oder
von einem anderen Teil oder einer anderen Einheit (zum Beispiel
einer zentralen Steuereinheit) der Vorrichtung übertragen werden.
-
Es
bestehen weitere Möglichkeiten,
die zusätzliche
Datenverbindung zwischen dem Ultraschall-Detektor und der Kombinationseinrichtung
zu verwenden oder eine weitere Datenverbindung zu verwenden. Zum
Beispiel kann ein Betriebszustand und/oder eine Benutzereinstellung
des Ultraschall-Detektors auf Anforderung oder ohne Anforderung
der Kombinationseinrichtung oder einer anderen Einheit der Vorrichtung
von dem Ultraschall-Detektor
zur Kombinationseinrichtung übertragen
werden. Z.B. können
eine Farbe des Ultraschallbildes, die beim Anzeigen des Ultraschallbildes
verwendet werden soll, eine Wiederhol-Frequenz der Ultraschall-Bildgenerierung
(zum Beispiel um dem Benutzer einen Hinweis zu geben, falls die
Frequenz zu niedrig ist) und/oder Information, welche das Objekt repräsentiert, übertragen
werden.
-
Falls
der Ultraschall-Detektor eine Steuereinheit zum Steuern einer Bilddaten-Generierung des
Ultraschall-Detektors aufweist, kann die Steuereinheit zum Generieren
mindestens eines Teils der Geometriedaten ausgestaltet sein. Zum
Beispiel kann die Steuereinheit eine Eindringtiefe des Ultraschallbildes
unter Verwendung eines Geschwindigkeitswertes der Ultraschallwellen
in dem Objekt einstellen, indem ein Zeitlimit zur Detektierung des US-Echosignals gesetzt
wird. In diesem Falle kann die Steuereinheit die Eindringtiefe berechnen
und kann Information über
die Eindringtiefe zur Kombinationseinrichtung übertragen. Des Weiteren kann
die Breite eines Bildaufzeichnungsbereiches eines Ultraschall-Prüfkopfs der
Steuereinheit zu Kontrollzwecken zur Verfügung stehen und die Steuereinheit kann
diese Information zur Kombinationseinrichtung übertragen.
-
In
einer bevorzugten Ausführungsform
der Vorrichtung ist die Bilddatenverbindung ausgestaltet, die ersten
Bilddaten in einem digitalen Format direkt von dem Ultraschall-Detektor zur Kombinationseinrichtung
zu übertragen.
Dies spart Zeit zur Übertragung
der ersten Bilddaten und reduziert Kosten und Aufwand der Vorrichtung.
Darüber
hinaus können
der Ultraschall-Detektor, die Kombinationseinrichtung und (optional)
weitere Teile oder Einheiten eines Bildgebungssystems in ein und
derselben Einrichtung integriert sein. Zum Beispiel können mehrere
oder alle Einheiten einer solchen Einrichtung mit einem Datenbussystem
zur Datenübertragung
verbunden sein.
-
Allgemein
kann die Bilddatenverbindung und/oder die Geometriedaten-Verbindung
durch einen Datenbus (z.B. USB oder FireWire, IEEE 1394) realisiert
werden und/oder Bestandteil eines Datennetzwerks sein. Vorzugsweise
ermöglicht
die Ausführungsform
der Verbindung oder der Verbindungen das Anzeigen eines ersten Bildes
(welches durch die ersten Bilddaten repräsentiert wird) und eines zweiten
Bildes (welches durch die zweiten Bilddaten repräsentiert wird) nahezu in Echtzeit
der Generierung der ersten Bilddaten, zum Beispiel innerhalb weniger als
100 ms nach der Generierung. Ultraschall ist zur Generierung der
ersten Bilddaten besonders brauchbar, da der Generierungsprozess
mit hoher Wiederhol-Frequenz
(quasi-kontinuierlich) durchgeführt werden
kann. Die korrespondierende Datenverbindung und die nachfolgende
Datenverarbeitung sollten das Anzeigen nicht in einer Weise verzögern, welche
vom Benutzer wahrgenommen werden kann.
-
Im
Folgenden werden Beispiele und mögliche
weitere Merkmale der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen
beschrieben. Die in den 1 bis 3 und 5 dargestellte
Ausführungsform
stellt die gegenwärtig
bekannte beste Form der Erfindung dar. Die Erfindung ist jedoch
nicht auf die in der folgenden Beschreibung beschriebenen Merkmale
beschränkt.
Die Figuren der Zeichnung zeigen schematisch:
-
1 eine
Anordnung 2, umfassend eine Vorrichtung zum Kombinieren
von Ultraschall-Bilddaten
mit einem zweiten Datentyp, z.B. CT-Bilddaten;
-
2 einen
detailliertere Ansicht des in 1 dargestellten
Ultraschall-Detektors;
-
3 ein
erstes Beispiel einer Anordnung von Komponenten, welche zu einer
Verarbeitung der Ultraschall-Bilddaten beitragen;
-
4 ein
zweites Beispiel einer Anordnung von Komponenten, welche zu einer
Verarbeitung der Ultraschall-Bilddaten beitragen;
-
5 ein
Flussdiagramm der Bilddatenverarbeitung.
-
Bilder
eines Objekts 3 (dargestellt in 1) sollen
auf einem Bildschirm 6 angezeigt werden. Ein Ultraschall-Detektor 1 generiert
erste Bilddaten des Objekts 3 und überträgt die ersten Bilddaten zu
einer Kombinationseinrichtung 5 über eine Bilddatenverbindung 10.
Die Kombinationseinrichtung 5 weist einen Datenspeicher 4 auf,
welcher zweite Bilddaten enthält,
die vorangehend von einer getrennten Einrichtung (nicht dargestellt
in 1) generiert wurden. Die Kombinationseinrichtung 5 ist
ausgestaltet, die ersten und zweiten Bilddaten zu kombinieren und
sie auf einem Bildschirm 6, der mit der Kombinationseinrichtung 5 verbunden
ist, anzuzeigen. Zum Beispiel können
die ersten und zweiten Bilddaten getrennt auf einem geteilten Bildschirm
angezeigt werden oder können überlagert
werden. In jedem Falle wird bevorzugt, dass ein erstes Bild, welches
unter Verwendung der ersten Bilddaten generiert wird, und ein zweites Bild,
welches unter Verwendung der zweiten Bilddaten generiert wird, zumindest
teilweise denselben Bereich oder dieselbe Region des Objekts 3 in
derselben Orientierung (Blickwinkel) und Skalierung (Abmessungen)
präzise
darstellen.
-
Der
Ultraschall-Detektor 1 und die Kombinationseinrichtung 5 sind
miteinander durch eine zusätzliche
Datenverbindung 12 verbunden, um Geometriedaten von dem
Ultraschall-Detektor 1 zur
Kombinationseinrichtung 5 zu übertragen. Insbesondere kann
die Geometriedaten-Verbindung 12 (wie in 2 dargestellt)
mit einer Steuereinheit 14 des Ultraschall-Detektors 1 verbunden
sein.
-
In
der Praxis können
die Datenverbindungen 10, 12 durch getrennte Datenanschluss-Verbindungen oder
durch dieselbe Datenanschluss-Verbindung realisiert werden. Zum
Beispiel kann eine „Verbindung" eine Anschlussleitung,
eine Mehrzahl von Anschlussleitungen und/oder ein(en) digitalen/s
Datenbus oder -bussystem aufweisen.
-
Ein
Ultraschall-Prüfkopf 16 (2)
des Ultraschall-Detektors 1 ist fest mit einem Positionssensor 18 eines
Verfolgungssystems verbunden. Die Bestimmung der Orientierung und
der Lage eines solchen Positionssensors und damit des Ultraschall-Prüfkopfs ist
aus dem Stand der Technik bekannt (siehe die oben zitierte Veröffentlichung
von Pagoulatos et al.). Zum Beispiel können magnetische und/oder optische
(z.B. Infrarot-) Signale von dem Verfolgungssystem verwendet werden.
Der Positionssensor 18 ist mit einer Verfolgungssystem-Steuereinheit 8 verbunden
und die Steuereinheit 8 ist mit der Kombinationseinrichtung 5 verbunden.
Während des
Betriebs der Anordnung 2 überträgt die Steuereinheit 8 wiederholt
oder quasi-kontinuierlich Information hinsichtlich der Position
und hinsichtlich der Orientierung des Ultraschall-Prüfkopfs 16 zur
Kombinationseinheit 5. Alternativ kann diese Information vom
US-Detektor zur Kombinationseinrichtung übertragen werden. D.h. diese
Information kann zumindest teilweise in den Geometriedaten, die übertragen werden,
enthalten sein.
-
Wie
in 2 dargestellt, kann die Ultraschall-Einrichtung 1 zum
Beispiel einen Ultraschall-Prüfkopf 16 aufweisen,
welcher mit der Ultraschall-Steuereinheit 14 über ein
flexibes Kabel 17 zur Übertragung
von Echosignalen zur Steuereinheit 14 verbunden ist. Andererseits überträgt die Steuereinheit 14 Steuersignale
zum Ultraschall-Prüfkopf über das
Kabel 17. Es ist auch möglich,
dass zumindest ein Teil der Geometrieinformation von dem Ultraschall-Prüfkopf 16 zur
Steuereinheit 14 übertragen wird
und/oder dass zumindest ein Teil der von der Steuereinheit 14 generierten
Geometrieinformation auf Information basiert und/oder von dieser
abgeleitet ist, welche vom Ultraschall-Prüfkopf 16 zur Steuereinheit 14 übertragen
wird. Zum Beispiel kann der Ultraschall-Prüfkopf 16 ausgetauscht
werden und überträgt daher
Information hinsichtlich seiner Identität zur Kombinationseinrichtung 5.
In der Kombinationseinrichtung 5, in einer zusätzlichen
Einheit der. Anordnung 2 und/oder in der Kombinationseinrichtung 5 kann
Information hinsichtlich der relativen Position und/oder Orientierung
des bestimmten Ultraschall-Prüfkopfs 16 relativ
zum Positionssensor 18 gespeichert werden. Zum Beispiel
kann der Ultraschall-Prüfkopf 16 einen
Clip zum Befestigen des Positionssensors 18 aufweisen.
Demnach ist es möglich,
den Positionssensor 18 relativ zum Ultraschall-Prüfkopf 16 präzise zu
positionieren und zu orientieren und die jeweiligen Geometriedaten
im Voraus sowohl zu bestimmen als auch abzuspeichern. Nach dem Austausch
des Ultraschall-Prüfkopfes 16 können die
Identitätsinformation
und die abgespeicherte Geometrieinformation kombiniert werden. Als Folge
ist es nicht notwendig, die aus dem Ultraschall-Detektor 1 und
dem Positionssensor 18 bestehende Anordnung erneut zu kalibrieren.
-
Eine
Eingabeeinheit 20 ist mit der Ultraschall-Steuereinheit 14 verbunden,
um zum Beispiel Einstellungen des Ultraschall-Detektors einzugeben, beispielsweise
eine(n) Eindringtiefe oder Bereich des Ultraschallbilds. Des Weiteren
kann der Benutzer die Orientierung des Ultraschallbilds über die
Eingabeeinheit 20 verändern.
-
Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der
Erfindung werden die Ultraschall-Bilddaten aus Analog-Signalen in
einer Einheit 22 des Ultraschall-Detektors generiert. Die
Einheit 22 kann zum Beispiel durch die Steuereinheit 14 gesteuert
werden (wie in der Figur dargestellt), Bestandteil der Steuereinheit 14 sein
oder durch eine Kombination des Ultraschall-Prüfkopfs 16 und der
Steuereinheit 14 realisiert werden. Die Einheit 22 ist
mit einem A/D-Wandler 24 verbunden, welcher das analoge
Bildsignal in ein digitales Bildsignal umwandelt. Der A/D-Wandler 24 ist
mit einer Bilddaten-Verarbeitungseinheit 26 verbunden,
welche ebenfalls mit der Steuereinheit 14 oder mit einer
alternativen Einheit des Ultraschall-Detektors verbunden ist, welche
Geometrieinformation an die Bilddaten-Verarbeitungseinheit 26 übermittelt.
Somit kann die Bilddaten-Verarbeitungseinheit 26 die Geometrieinformation
mit den Bilddaten kombinieren und/oder kann beide Informationen/Daten
an eine weitere Einheit übertragen
(nicht in 3 dargestellt). Zum Beispiel
kann die Bilddaten-Verarbeitungseinheit 26 mit der Kombinationseinrichtung 5 oder
einem Teil von dieser identisch sein. In diesem Falle kombiniert
die Bilddaten-Verarbeitungseinheit 26 ebenfalls die erste
und zweite Bildinformation und die Einheit 26 kann mit
einem Bildschirm 6 verbunden sein (wie in der Figur dargestellt).
-
Die
Ausführungsform
der 3 ist von besonderem Vorteil, wenn der Ultraschall-Detektor
und die Kombinationseinrichtung in einem Gerät integriert sind.
-
In
einer alternativen Anordnung kann der Ultraschall-Detektor digitale
Bilddaten ohne Umwandlung von analog nach digital direkt generieren.
-
Eine
alternative Anordnung ist in 4 dargestellt.
Die gleichen Bezugszeichen bezeichnen Einheiten oder Einrichtungen,
welche dieselbe oder eine entsprechende Funktion aufweisen. Ein D/A-Wandler 23 wandelt
das über
eine Verbindung von der Einheit 22 oder von einer entsprechenden Einheit
empfangene digitale Bildsignal in ein analoges Bildsignal um, zum
Beispiel in ein Signal im Standard-Videoformat. Ein A/D-Wandler 25,
der Bestandteil der Kombinationseinrichtung ist (z.B. eine Video-Capture-Karte),
ist mit der Einheit 23 verbunden. Die Einheit 25 wandelt
das analoge Signal in ein digitales Signal, z.B. in Pixel-Format, um. Dann
verarbeitet die Einheit 26 das digitale Signal.
-
Ein
Beispiel der Verarbeitung und des Kombinierens von Ultraschall-Bildinformation
wird im Folgenden unter Bezugnahme auf 5 beschrieben.
-
Im
Schritt S1 wird Geometrieinformation hinsichtlich der Skalierung
der Ultraschall-Bildinformation
mit der Ultraschall-Bildinformation kombiniert. Die Ultraschall-Bilddaten
enthalten zum Beispiel Information hinsichtlich der Intensität der Bildeinheiten
(z.B. Pixel) vor dem Schritt S1, jedoch keine Information hinsichtlich
der Abmessungen der Bildeinheiten. Die Abmessungsinformation wird
durch Ausführen
des Schritts S1 hinzugefügt.
-
Im
Schritt S2 wird Kalibrierungs-Information hinsichtlich der relativen
Position des Ultraschall-Detektors zum Positionssensor hinzugefügt und/oder mit
der aus Schritt S1 resultierenden Information kombiniert. Die Kalibrierungs-Information
kann ebenso Information hinsichtlich der Orientierung des Ultraschallbilds
umfassen, welche durch den Benutzer verändert werden kann. Als Ergebnis
ist es nun möglich,
die Orientierung und Lage bestimmter Bereiche des Ultraschallbilds
zu identifizieren.
-
Im
Schritt S3 wird die Geometrieinformation hinsichtlich der Registrierung
des Objekts innerhalb des Koordinatensystems des Ultraschall-Systems oder
des Verfolgungssystems hinzugefügt.
-
Im
Schritt S4 können
die aus Schritt S3 resultierenden Ultraschall-Bilddaten mit den
zweiten Bilddaten kombiniert werden.
-
In
der Praxis können
zumindest einige der Verarbeitungsoperationen der Schritte S1 bis
S4 durch das Durchführen
eines Polygon-Scanzeilen-Verfahrens realisiert werden, welches zum
Beispiel in dem Buch „Computer
Graphics. Principles and Practice" von James D. Foley, Andries VanDam, Steven
K. Feiner beschrieben ist, veröffentlicht
bei Addison-Wesley, Boston, USA. Die in 1 dargestellte
Kombinationseinrichtung 5 kann zum Beispiel die Datenverarbeitung
durchführen.
-
Zum
Beispiel wird zuerst berechnet, ob eine überlappende Region der jeweiligen
Bilder existiert. Falls dies der Fall ist, wird die entsprechende überlappende
Region der zweiten Bilddaten aus dem Datenspeicher ausgelesen und
zum Anzeigen vorbereitet (Schritt S5). Die entsprechenden Daten
der zweiten Bilddaten werden vor dem Anzeigen verarbeitet, so dass
das zweite Bild, welches auf den zweiten Bilddaten beruht, in der
gleichen Orientierung und Skalierung wie das Ultraschallbild angezeigt
werden kann.
-
Die
vorangehend beschriebene Prozedur wird bevorzugt, falls das Ultraschallbild
zweidimensional ist. Für
3D-Ultraschall-Bildinformation ist es ebenso möglich die Orientierung (d.h.
den Betrachtungswinkel) des darzustellenden Ultraschallbilds zu wählen, insbesondere
um die Orientierung gemäß anderer
Kriterien anzupassen. In jedem Falle ist es möglich, die Skalierung des Ultraschallbilds
vor dem Anzeigen anzupassen. Anstelle des Anzeigens oder zusätzlich dazu
können
die kombinierten ersten und zweiten Bildinformationen in anderer
Weise verarbeitet werden. Z.B. können
sie abgespeichert und/oder in einer unterschiedlichen Weise ausgewertet
werden.