DE10243152A1

DE10243152A1 - Ultraschalldiagnoseverfahren und Gerät zur Bilderzeugung aus mehreren 2D-Schnitten

Info

Publication number: DE10243152A1
Application number: DE10243152A
Authority: DE
Inventors: Helmut Brandl; Josef Steininger; Arthur Gritzky
Original assignee: Kretztechnik AG
Current assignee: GE Medical Systems Kretztechnik GmbH and Co OHG
Priority date: 2001-09-18
Filing date: 2002-09-17
Publication date: 2003-04-17
Also published as: US6450962B1; JP2003204963A; JP4628645B2

Abstract

Es sind Verfahren und Systeme zum Erhalten von 2-D-Ultraschallbildern offenbart. Die Verfahren können Schritte umfassen zum Empfangen von Ultraschallinformationen von einem Volumenbereich eines Körpers (16), zur Volumenabtastumwandlung der Ultraschallinformationen von dem Volumenbereich zur Verarbeitung einer Wiedergabebox (30) sowie zur Volumenwiedergabe der Wiedergabebox (30) für eine Projektion der Wiedergabebox (30) auf einem 2-D-Schnitt unter Verwendung von Volumenwiedergabeverfahren. Die Systeme können eine Ultraschallwandlereinrichtung zum Empfangen von Ultraschallinformationen von einem Volumenbereich eines Körpers (16), eine Volumenabtastumwandlungseinrichtung (42) zur Verarbeitung einer Wiedergabebox (30), die von dem Volumenbereich (16) erhalten wird, und einen Volumenwiedergabeprozessor (46) zur Projektion der Wiedergabebox (30) auf einen 2-D-Schnitt unter Verwendung von Volumenwiedergabeverfahren für eine Kontrastverbesserung umfassen.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind im Allgemeinen auf eine Ultraschallabbildung bzw. Ultraschallbilddarstellung gerichtet. Genauer gesagt sind verschiedene Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung auf ein Gerät sowie auf Verfahren zur Erzeugung von 2D-Bildern aus mehreren 2D-Schnitten bzw. 2D-Scheiben bei unterschiedlichen Raumorten gerichtet.

Herkömmliche 2D-Ultraschallabtastungsvorrichtungen erzeugen einen zweidimensionalen Schnitt unter Verwendung einer Messwertwandlereinrichtung bzw. Wandlereinrichtung, um Ultraschallimpulse zu senden und Echos von Strukturen in einem Körper zu empfangen. Während die Wandlereinrichtung in einer Position gehalten wird, werden Impulse zu mehreren Punkten überall in einem 2D- Abtastbereich ausgelöst bzw. abgefeuert. Der Abtastbereich ist in einer einzelnen Ebene gebildet und weist eine sehr dünne Dicke auf. Die Echoinformationen werden dann in einem ebenen Bild angezeigt, das aus 2D- Bildelementen aufgebaut ist. Die angezeigten Informationen hängen von spezifischen Eigenschaften der Wandlereinrichtung ab, wie beispielsweise der Frequenz, dem Brennweitenbereich und der axialen und lateralen Auflösung. Obwohl bestimmte Eigenschaften der Wandlereinrichtung variiert werden können (beispielsweise die Übertragungsfrequenz, die Empfangsfrequenz), bleibt es wünschenswert, die Bildqualität durch Verbesserung des Gewebekontrastes in herkömmlichen 2D-Bildern zu verbessern. Somit besteht ein Bedarf für Verfahren sowie Geräten zur Ultraschallabbildung, die den Gewebekontrast weiter verbessern.

Zwei herkömmliche Verfahren zur Kontrastverbesserung betreffen eine Filterung und eine Verwendung eines dynamischen Fensters. Die Filterungs- und Fensterverwendungsverfahren können die Informationsmenge in dem Bild auf Grund des Vorhandenseins von Granulierungen bzw. Specklen verringern. Somit besteht ein Bedarf für Verfahren sowie Geräten zur Ultraschallabbildung, die den Gewebekontrast durch Verringerung von Specklen verbessern.

KURZZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist ein medizinisches Diagnose- Ultraschallsystem zur Entwicklung eines 2D-Bilds mit einer Kontrastverbesserung bereitgestellt, wobei das System eine Ultraschall-Wandlereinrichtung zum Empfangen von Ultraschallinformationen von einem Volumenbereich eines Körpers, einen Speicher zur Speicherung von benachbarten Bildlinien oder -ebenen, die aus den empfangenen Ultraschallinformationen von dem Volumenbereich gebildet werden, ein Wiedergabebox- Steuerungsmodul, das eine Dicke einer Wiedergabebox definiert, die einen Abschnitt der benachbarten Bildlinien oder -ebenen überlappt, und einen Volumenwiedergabeprozessor zur Kombination und Projektion von Abschnitten von Bildlinien oder -ebenen in der Wiedergabebox auf ein 2D-Bild auf der Grundlage von Volumenwiedergabeverfahren, die den Kontrast verbessern, umfasst.

Die Ultraschallwandlereinrichtung kann eine 3D- Wandlereinrichtung oder eine 2D-Matrixanordnung sein. Das System kann ferner eine Volumenabtastumwandlungseinrichtung umfassen, die die Bildlinien oder -ebenen auf der Grundlage von geometrischen Informationen erzeugt, die eine Position benachbarter Ultraschallinformationen berechnet, um Volumenelementdaten bzw. Voxeldaten herzuleiten. Der Volumenwiedergabeprozessor bzw. Volumen-Redering- Prozessor kann den Abschnitt der Bildlinien oder -ebenen in der Wiedergabebox bzw. Rendering-Box in Echtzeit projizieren. Das System kann ferner einen Speicher zur Speicherung der Ultraschallinformationen umfassen, bevor sie abtastumgewandelt (scan converted) werden, um die Bildlinien oder -ebenen zu bilden. Der Volumenwiedergabeprozessor kann Algorithmen für eine Oberflächentextur und eine maximale Transparenz verwenden. Der Volumenwiedergabeprozessor kann zumindest eine der nachstehenden Operationen bei den Bildlinien oder -ebenen ausführen: Oberflächentextur, maximale Transparenz, Transparenzminimum und Gradientenlichtwiedergabe bzw. Gradientenlicht-Rendering. Die Wandlereinrichtung kann in zumindest einer der nachstehend beschriebenen Erfassungsbetriebsarten arbeiten: herkömmliche Graustufen-Sonografie, 2D-Misch- bzw. 2D-Compound-Abbildung, Farb-Doppler-Betriebsart und Duplex-Sonografie mit Spektral-Doppler-Betriebsart. Die Wandlereinrichtung kann Gewebe-Harmonische- Abbildungsinformationen (tissue harmonic imaging information) empfangen. Die Wandlereinrichtung kann Impulsinversion-Harmonische-Abbildungsinformationen (pulse inversion harmonic imaging information) empfangen.

Bestimmte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung umfassen ein Verfahren zum Entwickeln einer 2D- Bilddarstellung für eine Bildkontrastverbesserung in einem medizinischen Diagnose-Ultraschallsystem, wobei das Verfahren Schritte umfasst zum Empfangen von Ultraschallinformationen von einem Volumenbereich eines Körpers, zum Speichern benachbarter Bildlinien oder -ebenen, die von den empfangenen Ultraschallinformationen von dem Volumenbereich gebildet werden, zum Bilden einer Wiedergabebox, die einen Abschnitt der benachbarten Bildlinien oder -ebenen überlappt und eine Dicke aufweist, und zum Ausführen einer Volumenwiedergabe der Wiedergabebox zum Kombinieren und Projizieren von Abschnitten von Bildlinien oder -ebenen in der Wiedergabebox auf ein 2D-Bild auf der Grundlage von Volumenwiedergabeverfahren, die den Kontrast verbessern.

Der Schritt zum Empfangen von Ultraschallinformationen kann durch eine 3D-Wandlereinrichtung oder eine 2D- Matrixanordnung ausgeführt werden. Das Verfahren kann ferner einen Schritt zur Volumenabtastumwandlung umfassen, der die Bildlinien oder -ebenen auf der Grundlage von geometrischen Informationen erzeugt, die eine Position von benachbarten Ultraschallinformationen berechnen, um Volumenelement- bzw. Voxeldaten herzuleiten. Ein Schritt zur Volumenwiedergabe kann den Abschnitt der Bildlinien oder -ebenen in der Wiedergabebox in Echtzeit projizieren. Das Verfahren kann ferner einen Schritt zum Speichern der Ultraschallinformationen umfassen, bevor sie abtastumgewandelt werden, um die Bildlinien oder -ebenen zu bilden. Der Schritt zur Volumenwiedergabe kann zumindest eine der nachstehenden Operationen bei den Bildlinien oder -ebenen ausführen: Oberflächentextur, maximale Transparenz, Transparenzminimum und Gradientenlichtwiedergabe. Der Schritt zum Empfangen von Ultraschallinformationen kann zumindest eine der nachstehenden Erfassungsbetriebsarten verwenden: herkömmliche Graustufen-Sonografie, 2D-Compound- Abbildung, Farb-Doppler-Betriebsart und Duplex-Sonografie mit Spektral-Doppler-Betriebsart. Der Schritt zum Empfangen von Ultraschallinformationen kann einen Schritt zum Empfangen von Gewebe-Harmonische- Abbildungsinformationen umfassen. Der Schritt zum Empfangen von Ultraschallinformationen kann einen Schritt zum Empfangen von Impulsinversion-Harmonische- Abbildungsinformationen umfassen.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG

Die vorstehend beschriebene Kurzzusammenfassung sowie die nachstehende ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind besser verständlich, wenn sie zusammen mit der beigefügten Zeichnung gelesen werden. Zum Zwecke der Veranschaulichung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind in der Zeichnung Ausführungsbeispiele gezeigt, die derzeit bevorzugt sind. Es ist jedoch ersichtlich, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die Anordnungen und Mittel begrenzt ist, die in der beigefügten Zeichnung gezeigt sind.
Es zeigen:
Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Geräts, das gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung gebildet ist,
Fig. 2 eine isometrische Darstellung einer Wiedergabebox, die gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung gebildet ist,
Fig. 3 eine schematische Darstellung einer Ultraschallanzeige, die ein Beispiel eines Ausführungsbeispiels einer Volumenwiedergabeabbildung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung anzeigt, und
Fig. 4 eine Darstellung zur Veranschaulichung einer geteilten Bildschirmanzeige gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

In Fig. 1 ist ein Ultraschallsystem gezeigt, das gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung gebildet ist. Das System umfasst einen Messkopf 10, der mit einer Sendeeinrichtung 12 und einer Empfangseinrichtung 14 verbunden ist. Der Messkopf 10 überträgt Ultraschallimpulse und empfängt Echos von Strukturen innerhalb eines abgetasteten Ultraschallvolumens 16. Ein Speicher 20 speichert Ultraschalldaten von der Empfangseinrichtung 14, die von dem abgetasteten Ultraschallvolumen 16 hergeleitet werden. Das Volumen 16 kann durch verschiedene Verfahren (beispielsweise 3D-Abtastung, Echtzeit-3D-Abbbildung, Volumenabtastung, 2D-Abtastung mit Positionierungssensoren aufweisenden Wandlereinrichtungen, freihändige Abtastung unter Verwendung eines Voxel-Korrelationsverfahrens, 2D- oder Matrixanordnungs-Wandlereinrichtungen und dergleichen) erhalten werden.
Die Wandlereinrichtung 10 wird beispielsweise entlang einem linearen oder bogenförmigen Weg während einer Abtastung eines Bereichs von Interesse (ROI) bewegt. Bei jeder linearen oder bogenförmigen Position erhält die Wandlereinrichtung 10 Abtastebenen 18. Die Abtastebenen 18 werden beispielsweise von einer Gruppe oder einem Satz von benachbarten Abtastebenen 18 für eine Dicke gesammelt. Die Abtastebenen 18 werden in dem Speicher 20 gespeichert und dann einer Volumenabtastumwandlungseinrichtung 42 zugeführt. In einigen Ausführungsbeispielen kann die Wandlereinrichtung 10 Linien anstelle der Abtastebenen 18 erhalten, wobei der Speicher 20 eher durch die Wandlereinrichtung 10 erhaltene Linien als die Abtastebenen 18 speichern kann. Die Volumenabtasteinrichtung 42 empfängt eine Schnittdickeeinstellung von einer Steuerungseingabe 40, die die Dicke eines von den Abtastebenen 18 zu erzeugenden Schnitts identifiziert. Die Volumenabtastumwandlungseinrichtung 42 erzeugt einen Datenschnitt aus mehreren benachbarten Abtastebenen 18. Die Anzahl von benachbarten Abtastebenen 18, die zur Bildung jedes Datenschnitts kombiniert werden, hängt von der Dicke ab, die durch die Schnittdickesteuerungseingabe 40 ausgewählt wird. Der Datenschnitt wird in einem Schnittspeicher 44 gespeichert, wobei auf ihn durch einen Volumenwiedergabeprozessor 46 Zugriff genommen wird. Der Volumenwiedergabeprozessor 46 führt eine Volumenwiedergabe bei dem Datenschnitt aus. Das Ausgangssignal des Volumenwiedergabeprozessors 46 wird einem Videoprozessor 50 und einer Anzeige 67 zugeführt.
Die Position jedes Echosignalabtastwerts (Volumenelement bzw. Voxel) ist hinsichtlich der geometrischen Genauigkeit (d. h. des Abstands von einem Voxel- Nachbarelement zu dem nächsten) und der Ultraschallantwort (sowie hergeleiteter Werte aus der Ultraschallantwort) definiert. Geeignete Ultraschallantworten umfassen Graustufenwerte, Farbflusswerte und Angio- oder Leistungs-Doppler- Informationen.
In Fig. 2 ist ein Echtzeit-4D-Volumen 16 gezeigt, das durch das System aus Fig. 1 gemäß einem Ausführungsbeispiel gewonnen wird. Das Volumen 16 umfasst einen sektorförmigen Querschnitt mit radialen Grenzen 22 und 24, die mit einem Winkel 26 auseinander gehen. Der Messkopf 10 fokussiert elektronisch und führt Ultraschallauslösungen longitudinal, um entlang benachbarter Abtastlinien in jeder Abtastebene 18 abzutasten, und fokussiert elektronisch oder mechanisch und führt Ultraschallauslösungen lateral, um benachbarte Abtastebenen 18 abzutasten. Die durch den Messkopf 10 erhaltenen Abtastebenen 18 werden, wie es in Fig. 1 gezeigt ist, in dem Speicher 20 gespeichert und von Kugelkoordinaten zu kartesischen Koordinaten durch die Volumenabtastumwandlungseinrichtung 42 abtastumgewandelt. Ein Volumen, das mehrere Abtastebenen umfasst, wird von der Volumenabtastumwandlungseinrichtung 42 ausgegeben und in dem Schnittspeicher 44 als eine Wiedergabebox 30 gespeichert (Fig. 2). Die Wiedergabebox 30 in dem Schnittspeicher 44 wird aus mehreren benachbarten Bildebenen 34 gebildet.
Die Wiedergabebox 30 kann in ihrer Größe durch eine Bedienungsperson definiert werden, um eine Schnittdicke 32, eine Breite 36 und eine Höhe 38 aufzuweisen. Die Volumenabtastumwandlungseinrichtung 42 kann durch die Schnittdickesteuerungseingabe 40 gesteuert werden, um den Dickeparameter des Schnitts einzustellen, damit eine Wiedergabebox 30 der gewünschten Dicke gebildet wird. Die Wiedergabebox 30 bezeichnet den Abschnitt des abgetasteten Volumens 16, bei dem eine Volumenwiedergabe ausgeführt wird. Der Volumenwiedergabeprozessor 46 greift auf den Schnittspeicher 44 zu und führt eine Wiedergabe entlang der Dicke 32 der Wiedergabebox 30 aus.
Während des Betriebs wird ein 3D-Schnitt mit einer vorbestimmten, im Wesentlichen konstanten Dicke (auch als die Wiedergabebox 30 bezeichnet) durch die Schnittdickeeinstellsteuerung 40 (Fig. 1) gewonnen und in der Volumenabtastumwandlungseinrichtung 42 (Fig. 1) verarbeitet. Die die Wiedergabebox 30 darstellenden Echodaten können in dem Schnittspeicher 44 gespeichert werden. Vorbestimmte Dicken zwischen 2 mm und 20 mm sind typisch, wobei jedoch Dicken kleiner als 2 mm oder größer als 20 mm ebenso in Abhängigkeit von der Anwendung und der Größe des abzutastenden Bereichs geeignet sein können. Die Schnittdickeeinstellsteuerung 40 kann einen drehbaren Knopf mit diskreten oder kontinuierlichen Dickeeinstellungen umfassen.
Der Volumenwiedergabeprozessor 46 projiziert die Wiedergabebox 30 auf einen Bildabschnitt 48 einer Bildebene 34 (Fig. 2). Nach der Verarbeitung in dem Volumenwiedergabeprozessor 46 können die Bildelementdaten in dem Bildabschnitt 48 durch einen Videoprozessor 50 und dann zu einer Anzeige 67 gehen.
Die Wiedergabebox 30 kann bei einer beliebigen Position in dem abgetasteten Volumen platziert sein und in eine beliebige Richtung in dem abgetasteten Volumen 16 ausgerichtet sein. In einigen Situationen kann es in Abhängigkeit von der Größe des abzutastenden Bereichs von Vorteil für die Wiedergabebox 30 sein, lediglich ein kleiner Abschnitt des abgetasteten Volumens 16 zu sein.
Sobald die Wiedergabebox 30 über dem abgetasteten Volumen 16 platziert ist, führt der Volumenwiedergabeprozessor 46 eine Projektionsoperation durch die Wiedergabebox 30 aus, um Voxelelemente in benachbarten Bildebenen 34 zu kombinieren. Die benachbarten Voxelelemente werden kombiniert, um ein einzelnes 2D-Wiedergabebild zu bilden. Die zu kombinierenden Voxelelemente werden durch die gewünschte Ansicht und den gewünschten Projektionswinkel bestimmt. Wenn beispielsweise eine Ansicht gewünscht ist, die orthogonal zu der Wiedergabebox 30 ist, werden in dem Wiedergabeprozess Voxelelemente kombiniert, die entlang von Linien oder Strahlen angeordnet sind, die sich senkrecht zu der Bildebene 34 und durch die Bildebenen 34 erstrecken.
Obwohl die Projektionsrichtung auf den Bildabschnitt 48 orthogonal zu der zentralen Bildebene 34 sein kann, muss sie nicht orthogonal sein. Beispielsweise sind bei relativ kleinen Abtastwinkeln 26 die Bildebenen 34 möglicherweise nicht parallel zueinander und möglicherweise nicht parallel zu einem Referenz- Koordinatensystem, in dem die Bildebenen 34 gespeichert sind. Folglich kann, wenn die Wiedergabebox 30 parallel zu dem Referenz-Koordinatensystem ist, eine Projektion mit einem Winkel zu den Bildebenen 34 stattfinden, wobei in einem derartigen Fall die Projektionsrichtung auf den Bildabschnitt 48 nicht orthogonal ist. Alternativ dazu kann die Wiedergabebox 30 bei einem Winkel zu dem Referenz-Koordinatensystem definiert sein.
Das abgetastete Volumen 16 kann eine Anzahl von Abtastlinien aufweisen, die eine nicht konstante Auflösung aufweisen. Ein Grund für eine nicht konstante Auflösung liegt darin, dass bei einem Empfang von Ultraschall-Echostrahlen die Echostrahlen in ihrer Dicke entlang einer zugehörigen Länge als ein Ergebnis davon variieren können, dass sie bei bestimmten Tiefen defokussiert sind und bei anderen Tiefen fokussiert sind. Der Fehler einer nicht konstanten Auflösung kann durch eine vordefinierte konstante Dicke bei der Schnittdickeeinstellsteuerung 40 verringert werden. Vergrößerungen der Dicke verringern im Allgemeinen den Fehler einer nicht konstanten Auflösung. Die Wiedergabebox 30 muss keine vordefinierte konstante Dicke aufweisen.
Der Volumenwiedergabeprozessor 46 kann mehrere unterschiedliche Filteralgorithmen, wie beispielsweise eine Mittelwertbildung, eine Medianwertfilterung und dergleichen, zwischen benachbarten Bildelementen in einer Bildebene 34 ausführen. Die Volumenwiedergabealgorithmen, die in Verbindung mit bestimmten Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung verwendet werden, vergrößern den Kontrast von weichem Gewebe (d. h., sie verbessern eine Gewebeunterscheidung). Die Größe der Gewebeunterscheidung hängt von der ausgewählten vordefinierten Schnittdicke sowie von dem abgetasteten Gegenstand ab. Typischerweise haben dickere Schnitte einen höheren Kontrast zur Folge.
Die Volumenwiedergabealgorithmen, die entsprechend bestimmter Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung verwendet werden, um benachbarte Bildebenen 34 zu kombinieren, umfassen die nachstehend genannten allgemeinen Typen: maximale Intensitätsprojektion, minimale Intensitätsprojektion und Oberflächenwiedergabe unter Verwendung einer Fuzzy-Segmentierung in Kombination entweder mit den Voxel-Texturinformationen, den Tiefeninformationen, einer Gradientenschattierung bzw. einem Gradienten-Shading oder dergleichen. Verschiedene spezifische Wiedergabealgorithmen sind ausführlich in dem Buch 3D Imaging in Medicine; Algorithms, Systems, Applications; herausgegeben von Karl Heinz Höhne, Henry Fuchs, Stephen M. Pizer; NATO ASI Reihe; Springer Verlag 1990, beschrieben, das hiermit als Referenz eingeführt ist. Eine Kombination von Wiedergabealgorithmen kann in dem Volumenwiedergabeprozessor 46 angewendet werden.
Die Volumenwiedergabealgorithmen können bei relativ dünnen Schnitten oder dünnen Wiedergabeboxen 30 arbeiten, um den Gewebekontrast zu verbessern. Wenn einige relativ kleine Patientenbereiche abgebildet werden, kann eine Verwendung einer relativ dicken Wiedergabebox 30 einen Informationsverlust verursachen. Beispielsweise kann eine Bedienungsperson eine relativ dünne Wiedergabebox 30 einer kleinen Geschwulst verwenden, um einen Informationsverlust zu vermeiden, wohingegen eine dicke Wiedergabebox 30 bei einem Organ, wie beispielsweise einer Niere, verwendet werden kann, um eine deutliche Verbesserung in der Kontrastauflösung des großen Organs zu schaffen. Eine Anwendung der Volumenwiedergabealgorithmen bei einer relativ dünnen Wiedergabebox 30 hat eine Verbesserung des Kontrasts eines B-Bilds zur Folge, insbesondere in kleinen abgetasteten Volumen 16.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel resultiert eine Echtzeitanzeige eines Bereichs von Interesse aus einer Wiedergabebetriebsart, die eine Mischung aus Oberflächentextur- und Transparenzmaximum- Wiedergabebetriebsarten umfasst. Die Echtzeitanzeige kann einem Arzt eine größere Flexibilität bei der Diagnose des Bereichs gewähren. Gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel, in dem die Wiedergabebetriebsart eine Mischung aus Oberflächentextur- und Transparenzmaximum-Wiedergabebetriebsarten umfasst, ist die Anzeige keine Echtzeit-Anzeige. Verschiedene Verhältnisse von Oberflächentextur- und Transparenzmaximum-Wiedergabebetriebsarten können bei der Wiedergabebox 30 verwendet werden. Beispielsweise kann das endgültige 2D-Bild 60% des Grauwerts des Oberflächentexturbilds plus 40% des Grauwerts des Transparenzmaximumbilds umfassen. Verhältnisse, die zu 60%/40% verschieden sind, sind ebenso geeignet und umfassen 80%/20%, 75%/25% und 70%/30%. Andere Verhältnisse können verwendet werden. Die Oberflächentextur- und Transparenzmaximum- Wiedergabebetriebsarten resultieren in geringeren Speckle-Mustern und einem deutlich verbesserten Gewebekontrast (d. h., der Signal-Rausch-Abstand wird verbessert). Der verbesserte Gewebekontrast vereinfacht das Auffinden von diffusen Lesionen in Organen.
Ausführungsbeispiele, in denen Volumenwiedergabealgorithmen bei relativ dünnen Wiedergabeboxen 30 verwendet werden, um den Gewebekontrast zu verbessern, können für die nachstehenden 3D- oder 3D-Echtzeit- (4 D-)Erfassungsbetriebsarten oder Kombinationen der nachstehenden 3D- oder 3D-Echtzeit- (4 D-)Erfassungsbetriebsarten verwendet werden: herkömmliche Graustufen-Sonografie, 2D-Compound-Abbildung, Gewebe- Harmonische-Abbildung, Impulsinversion-Harmonische- Abbildung, Duplex-Sonografie mit einer Farbflussabbildung (CFM), Duplex-Sonografie mit einem Leistungs-Doppler- Verfahren oder Duplex-Sonografie mit einem Spektral- Doppler-Verfahren.
Für die Projektion einer 3D-Wiedergabebox 30 auf die Anzeige 67 führt ein weiteres Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung eine Wiedergabe bei einer Echtzeit-4D-Abtastung aus, wobei eine Mehrfachebenenanzeigebetriebsart verwendet wird. Eine Anzeige 70 mit einer Mehrfachebenenanzeigebetriebsart ist in Fig. 3 gezeigt. Zur Vereinfachung der Beschreibung sind alle vier Bilder in der Anzeige 70 schematisch dargestellt. Die Mehrfachebenenahzeigebetriebsart ermöglicht es einer Bedienungsperson, das B-Bild, das erhalten wird, 71 (in der oberen linken Ecke in Fig. 3), eine Ebene 72, die orthogonal zu dem B-Bild 71 ist und in der Abtastrichtung der Wandlereinrichtungsbewegung gesehen wird, eine Coronaebene 74, die orthogonal zu den Ebenen 71 und 72 ist, und ein Bild 76 zu sehen, bei dem eine Volumenwiedergabe zur Verbesserung des Kontrastes ausgeführt worden ist. Eine Echtzeit-4D-Abtastung mit einer Mehrfachebenenanzeige ist ähnlich zu der Wiedergabe von gespeicherten, statischen 3D-Volumen, wird aber während einer 4D-Abtastung angewendet. Die Projektion der Wiedergabebox 30 wird auf die Coronaebene 74 ausgeführt. Eine Bedienungsperson kann jedoch auswählen, die Wiedergabebox 30 auf eine andere der drei Ebenen 71, 72 oder 74 zu projizieren. Ein großer Volumenüberstreichungswinkel bzw. Volumenabtastwinkel 26 kann durch eine Bedienungsperson ausgewählt werden, um die Ebene (beispielsweise 71, 72 oder 74) umzuschalten, auf die die Wiedergabebox 30 projiziert wird. Folglich ist eine geringere Volumenrate pro Sekunde vorhanden. Für Strukturen, die sich nicht bewegen (wie beispielsweise eine Brust) stellt die niedrigere Volumenrate pro Sekunde kein Problem dar.
Für die Projektion der 3D-Wiedergabebox 30 auf die 2D- Anzeige 67 führt ein weiteres Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung eine Volumenwiedergabe in einer Echtzeit-4D-Abtastung als eine Pseudo-2D-Betriebsart aus. Ein sehr kleiner Volumenabtastwinkel 26 wird verwendet. Wie es in Fig. 4 ersichtlich ist, kann ein geteilter Bildschirm 78 verwendet werden, um (a) ein typisches B- Bild auf der Ebene 80, auf der die Volumenwiedergabe stattfindet, und (b) ein Bild 82 zu zeigen, bei dem eine Volumenwiedergabe gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ausgeführt wird. Die Bilder 80 und 82 sind schematisch dargestellt. Auf Grund des kleinen Abtastwinkels 26 ist eine hohe Volumenrate (angezeigte Bilder pro Sekunde oder Bildrate) vorhanden.
Um die Wiedergabebox 30 auf die Anzeige 67 zu projizieren, führen einige Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung eine Wiedergabe bei gespeicherten, statischen 3D-Volumen aus. Die Verarbeitung ist ähnlich zu der in Fig. 2 gezeigten und in Verbindung mit dem Echtzeit-4D-Volumenwiedergabebild-Ausführungsbeispiel, das in Fig. 2 gezeigt ist, beschriebenen Verarbeitung. Zuerst wählt eine Bedienungsperson eine gewünschte Ebene aus, die die Ebene ist, auf der die Projektion stattfindet. Dann wählt die Bedienungsperson eine geeignete Dicke aus. Nach diesen zwei Schritten ist die Wiedergabebox 30 erzeugt worden und kann innerhalb des gespeicherten Volumens frei bewegt werden.
Obwohl die Erfindung unter Bezugnahme auf ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel beschrieben worden ist, ist es für einen Fachmann ersichtlich, dass verschiedene Änderungen ausgeführt werden können und Äquivalente als Ersatz verwendet werden können, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen. Zusätzlich können viele Modifikationen ausgeführt werden, um eine bestimmte Situation oder ein bestimmtes Material an die Lehre der Erfindung anzupassen, ohne den zugehörigen Bereich zu verlassen. Folglich soll die Erfindung nicht auf das offenbarte spezifische Ausführungsbeispiel begrenzt sein, sondern die Erfindung umfasst alle Ausführungsbeispiele, die in den Bereich der beigefügten Patentansprüche fallen.
Wie es vorstehend beschrieben ist, sind Verfahren und Systeme zum Erhalten von 2D-Ultraschallbildern offenbart. Die Verfahren können Schritte umfassen zum Empfangen von Ultraschallinformationen von einem Volumenbereich eines Körpers 16, zur Volumenabtastumwandlung der Ultraschallinformationen von dem Volumenbereich zur Verarbeitung einer Wiedergabebox 30 sowie zur Volumenwiedergabe der Wiedergabebox 30 für eine Projektion der Wiedergabebox 30 auf einen 2D-Schnitt unter Verwendung von Volumenwiedergabeverfahren. Die Systeme können eine Ultraschallwandlereinrichtung zum Empfangen von Ultraschallinformationen von einem Volumenbereich eines Körpers 16, eine Volumenabtastumwandlungseinrichtung 42 zur Verarbeitung einer Wiedergabebox 30, die von dem Volumenbereich 16 erhalten wird, und einen Volumenwiedergabeprozessor 46 zur Projektion der Wiedergabebox 30 auf einen 2D-Schnitt unter Verwendung von Volumenwiedergabeverfahren für eine Kontrastverbesserung umfassen.

Claims

1. Medizinisches Diagnose-Ultraschallsystem zur Entwicklung eines 2D-Bilds mit einer Kontrastverbesserung, wobei das System umfasst:
eine Ultraschall-Wandlereinrichtung zum Empfangen von Ultraschallinformationen von einem Volumenbereich (16) eines Körpers,
einen Speicher (20) zur Speicherung von benachbarten Bildlinien oder -ebenen, die aus den empfangenen Ultraschallinformationen von dem Volumenbereich (16) gebildet werden,
ein Wiedergabebox-Steuerungsmodul (40), das eine Dicke (32) einer Wiedergabebox (30) definiert, die einen Abschnitt der benachbarten Bildlinien oder -ebenen überlappt, und
einen Volumenwiedergabeprozessor (46) zur Kombination und Projektion von Abschnitten von Bildlinien oder -ebenen in der Wiedergabebox (30) auf ein 2D-Bild auf der Grundlage von Volumenwiedergabeverfahren, die den Kontrast verbessern.

2. System nach Anspruch 1, wobei die Ultraschall- Wandlereinrichtung zum Empfangen von Ultraschallinformationen eine 3D-Wandlereinrichtung ist.

3. System nach Anspruch 1, wobei die Ultraschall- Wandlereinrichtung zum Empfangen von Ultraschallinformationen eine 2D-Matrixanordnung ist.

4. System nach Anspruch 1, mit einer Volumenabtastumwandlungseinrichtung (42), die die Bildlinien oder -ebenen auf der Grundlage eines Voxel- Korrelationsverfahrens erzeugt, das eine Position von benachbarten Ultraschallinformationen berechnet, um Voxeldaten herzuleiten.

5. System nach Anspruch 1, wobei die Ultraschallinformationen von dem Volumenbereich des Körpers (16) durch ein freihändiges 3D-Abtastverfahren mit Positionierungssensoren erhalten werden.

6. System nach Anspruch 1, wobei die Ultraschallinformationen von dem Volumenbereich des Körpers (16) durch ein freihändiges 3D-Abtastverfahren ohne Positionierungssensoren erhalten werden.

7. System nach Anspruch 1, wobei der Volumenwiedergabeprozessor (46) den Abschnitt der Bildlinien oder -ebenen in der Wiedergabebox (30) in Echtzeit projiziert.

8. System nach Anspruch 1, mit einem Speicher zur Speicherung der Ultraschallinformationen, bevor sie abtastumgewandelt werden, um die Bildlinien oder -ebenen zu bilden.

9. System nach Anspruch 1, wobei der Volumenwiedergabeprozessor (46) Algorithmen für eine Oberflächentextur und eine maximale Transparenz verwendet.

10. System nach Anspruch 1, wobei der Volumenwiedergabeprozessor (46) zumindest eine der nachstehenden Operationen bei den Bildlinien oder -ebenen ausführt: Oberflächentextur, maximale Transparenz, Transparenzminimum und Gradientenlichtwiedergabe.

11. System nach Anspruch 1, wobei die Wandlereinrichtung in zumindest einer der nachstehenden Erfassungsbetriebsarten arbeiten kann: herkömmliche Graustufen-Sonografie, 2D-Compound-Abbildung, Farb- Doppler-Verfahren und Duplex-Sonografie mit Spektral- Doppler-Verfahren.

12. System nach Anspruch 1, wobei die Wandlereinrichtung Gewebe-Harmonische-Abbildungsinformationen empfängt.

13. System nach Anspruch 1, wobei die Wandlereinrichtung Impulsinversion-Harmonische-Abbildungsinformationen empfängt.

14. Verfahren zum Entwickeln einer 2D-Bilddarstellung für eine Bildkontrastverbesserung in einem medizinischen Diagnose-Ultraschallsystem, wobei das Verfahren Schritte umfasst:
zum Empfangen von Ultraschallinformationen von einem Volumenbereich eines Körpers (16),
zum Speichern benachbarter Bildlinien oder -ebenen, die von den empfangenen Ultraschallinformationen von dem Volumenbereich (16) gebildet werden,
zum Bilden einer Wiedergabebox (30), die einen Abschnitt der benachbarten Bildlinien oder -ebenen überlappt und eine Dicke (32) aufweist, und
zum Ausführen einer Volumenwiedergabe der Wiedergabebox (30) zum Kombinieren und Projizieren von Abschnitten von Bildlinien oder -ebenen in der Wiedergabebox (30) auf ein 2D-Bild auf der Grundlage von Volumenwiedergabeverfahren, die den Kontrast verbessern.

15. Verfahren nach Anspruch 14, wobei der Schritt zum Empfangen von Ultraschallinformationen durch eine 3D- Wandlereinrichtung ausgeführt wird.

16. Verfahren nach Anspruch 14, wobei der Schritt zum i Empfangen von Ultraschallinformationen durch eine 2D- Matrixanordnung ausgeführt wird.

17. Verfahren nach Anspruch 14, mit einem Schritt zur Volumenabtastumwandlung, der die Bildlinien oder -ebenen auf der Grundlage eines Voxel-Korrelationsverfahrens erzeugt, das eine Position von benachbarten Ultraschallinformationen berechnet, um Voxeldaten herzuleiten.

18. Verfahren nach Anspruch 14, wobei die Ultraschallinformationen von dem Volumenbereich des Körpers (16) durch ein freihändiges 3D-Abtastverfahren mit einem Positionierungssensor erhalten werden.

19. Verfahren nach Anspruch 14, wobei die Ultraschallinformationen von dem Volumenbereich des Körpers (16) durch ein freihändiges 3D-Abtastverfahren ohne Positionierungssensor erhalten werden.

20. Verfahren nach Anspruch 14, wobei der Schritt zur Volumenwiedergabe den Abschnitt der Bildlinien oder -ebenen in der Wiedergabebox (30) in Echtzeit projiziert.

21. Verfahren nach Anspruch 14, mit einem Schritt zum Speichern der Ultraschallinformationen, bevor sie abtastumgewandelt werden, um die Bildlinien oder -ebenen zu bilden.

22. Verfahren nach Anspruch 14, wobei der Schritt zur Volumenwiedergabe zumindest eine der nachstehenden Operationen bei den Bildlinien oder -ebenen ausführt:
Oberflächentextur, maximale Transparenz, Transparenzminimum und Gradientenlichtwiedergabe.

23. Verfahren nach Anspruch 14, wobei der Schritt zum Empfangen von Ultraschallinformationen zumindest eine der nachstehenden Erfassungsbetriebsarten verwendet:
herkömmliche Graustufen-Sonografie, 2D-Compound- Abbildung, Farb-Doppler-Verfahren und Duplex-Sonografie mit Spektral-Doppler-Verfahren.

24. Verfahren nach Anspruch 14, wobei der Schritt zum Empfangen von Ultraschallinformationen ein Empfangen von Gewebe-Harmonische-Abbildungsinformationen umfasst.

25. Verfahren nach Anspruch 14, wobei der Schritt zum Empfangen von Ultraschallinformationen ein Empfangen von Impulsinversion-Harmonische-Abbildungsinformationen umfasst.