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Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der Sonografie, insbesondere auf dem Gebiet der medizinischen Gerätetechnik. Sie betrifft Hilfsmittel zur Erzeugung eines 3-dimensionalen Ultraschall-basierten Abbildes einer untersuchten Gewebestruktur, für die konventionelle 2D-Ultraschalltechnik ausreichend ist. Die vorgeschlagene Vorrichtung ist in Kombination mit einem angepassten Bildverarbeitungsverfahren geeignet, aus mehreren Einzelaufnahmen, die etwa mit einer 2D-Ultraschallsonde erfasst wurden, eine 3D-Darstellung einer untersuchten Struktur zu generieren. Anwendungen betreffen das Gebiet der nicht-invasiven Diagnostik.
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Die Erzeugung eines hochaufgelösten dreidimensionalen Abbildes einer interessierenden Gewebestruktur mittels Ultraschall erfordert typischerweise die Verwendung eines 3D Matrixschallkopfes (3D matrix probe). Ebenso kann eine 2D-Ultraschallsonde mit einem optischen oder elektromagnetischen Tracking-System kombiniert und um eine jeweils angepasste Bildnachbearbeitung (3D-Rekonstruktion) ergänzt werden, um aus 2D-Daten ein dreidimensionales Abbild der untersuchten Gewebestruktur zu erhalten. Alternative nicht-invasive bildgebende Verfahren sind beispielsweise die Computertomographie (CT) und die Magnetresonanztomographie (magnetic resonance imaging / MRI).
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Vor diesem Hintergrund wird ein mit Beschleunigungssensor und Gyroskop ausgestatteter Ultraschallkopf gemäß Anspruch 1 und ein Verfahren zur sensorbasierten 3D-Rekonstruktion von Ultraschalldaten gemäß Anspruch 8 vorgeschlagen. Weitere Ausführungsformen, Modifikationen und Verbesserungen ergeben sich anhand der folgenden Beschreibung und der beigefügten Ansprüche.
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Gemäß einem Aspekt betrifft die Erfindung einen mit wenigstens einer Gyroskop-Anordnung und wenigstens einem Beschleunigungssensor versehene 2D-Ultraschallkopf (hierin auch als Transducer oder Sonde bezeichnet). Die Gyroskop-Anordnung ist an einer von der Sensoroberfläche wegweisenden Seite der 2D-Ultraschallsonde unverrückbar aber optional lösbar befestigt, sodass die Funktionalität des 2D-Transducers der 2D-Ultraschallsonde in keiner Weise beeinträchtigt wird. Typischerweise sind das Gyroskop und der Beschleunigungssensor in einer Bewegungssensor-Anordnung angeordnet. Es erwies sich, dass allgemein zweidimensionale Ultraschallbilder eines 2D-Transducers, also B-Mode-Bilder, Doppler-Bilder oder Kontrastmittel-Ultraschallbilder (engl. – contrast enhanced ultrasound / CEU) zur Rekonstruktion verwendet werden können, wenn sie um synchron zur Bildaufnahme erfasste Positionsdaten des 2D-Transducers ergänzt werden.
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Unter Verwendung einer geeigneten Bildverarbeitungssoftware dienen 2D-Bilddaten des Transducers und Positions- und Orientierungsdaten der Bewegungssensor-Anordnung zur 3D Rekonstruktion der sonografisch untersuchten Gewebestruktur. Dazu werden die Positions- und Orientierungsdaten einem jeweils aufgenommenen Einzelschnittbild zugeordnet. Mithilfe dieser zugeordneten Daten kann dann eine 3D Rekonstruktion gemäß dem Fachmann bekannten Verfahren durchgeführt werden.
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Dabei wird unter einem B-Bild eine zweidimensionale Grauwert-Darstellung der Ultraschall-Echos in Form energie- u. intensitätsproportionaler, helligkeitsvariabler Lichtpunkte als Resultat einer Ultraschall-Abtastung der untersuchten Gewebestruktur mit einem zeilenförmigen Wandlerarray (2D-Transducer) verstanden. B steht hierbei für Helligkeit (brightness). Ein 2D-Ultraschallbild wie das besagte B-Bild kann mittels echosignalverstärkter B-Bild Sonographie (CEUS) gewonnen werden. Ebenso kann ein 2D-Ultraschallbild mittels Power Doppler Sonographie (PDUS) gewonnen werden.
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Unter Positionsdaten werden solche Sensorsignale der Bewegungssensor-Anordnung verstanden, welche die Neigung und die Fortbewegung des 2D-Transducers für eine Folge von 2D-Ultraschallbildern im Vergleich zu einer Neigung (und Position) bei Aufnahme des ersten 2D-Ultraschallbildes beschreiben. Die Bewegungssensor-Anordnung umfasst zumindest ein Gyroskop und/oder zumindest einen Beschleunigungssensor. Vergleichbare Bewegungssensor-Anordnungen sind entweder als einzelne Baugruppen kommerziell verfügbar und/oder integraler Bestandteil von kommerziell verfügbaren mobilen Telekommunikations-Endgeräten wie Smartphones, Tablet-PCs und/oder von Spielkonsolen oder deren Baugruppen.
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Gemäß einer ersten Ausführungsform wird eine Ultraschall-Sensoreinrichtung vorgeschlagen, die angepasst ist zur sensorbasierten 3D Rekonstruktion von Ultraschalldaten bzw. zur Erzeugung eines 3D-Abbildes einer nicht-invasiv untersuchten Gewebestruktur. Die Ultraschall-Sensoreinrichtung umfasst:
- – einen Ultraschallwandler mit zumindest einem Ultraschall-Sender zum Emittieren eines Ultraschallsignals und zumindest einem Ultraschall-Empfänger zum Empfangen eines von der Gewebestruktur rückgestrahlten Ultraschallsignals, so dass aus dem rückgestrahlten Ultraschallsignal ein zweidimensionales Ultraschallbild ermittelbar ist;
- – eine Bewegungssensor-Anordnung mit zumindest einen Beschleunigungssensor und/oder zumindest einem Gyroskop;
- – ein Verbindungselement zur starren Verbindung der Bewegungssensor-Anordnung mit dem Ultraschallwandler, so dass eine Bewegung des Ultraschallwandlers anhand einer von der Bewegungssensor-Anordnung registrierten Bewegung erfassbar ist, um aus der Bewegung der Bewegungssensor-Anordnung Positions- und Orientierungsdaten des Ultraschallwandlers zu erhalten; und
- – eine Steuereinheit, die eingerichtet ist, um die Positions- und Orientierungsdaten des Ultraschallwandlers mit dem zweidimensionalen Ultraschallbild synchron bereitzustellen, und um aus einer Abfolge der zweidimensionalen Ultraschall-Bilder mit jeweils zugehörigen Positions- und Orientierungsdaten während der Aufnahme der Abfolge von Ultraschall-Bildern ein 3D-Abbild der untersuchten Gewebestruktur zu rekonstruieren.
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Hierin wird die den Ultraschall-Wandler umfassende Einheit auch als Ultraschallkopf bezeichnet. Der Ultraschallkopf kann optional auch die Bewegungssensor-Anordnung, das Verbindungselement und/oder die Steuereinheit umfassen.
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Vorteile dieser Ausführungsform ergeben sich beispielsweise aus der Möglichkeit, ein 3D-Abbild der untersuchten Gewebestruktur ohne einen 3D-Ultraschallkopf, sondern mit einem insgesamt kostengünstigeren 2D-Ultraschallkopf zu erhalten. Das 3D-Abbild ist erhältlich durch die Verrechnung einzelner mit dem Ultraschallwandler erfasster Schnittbilder. Die Verrechnung (3D-Compounding) wird durch einen den jeweils erhaltenen Schnittbildern fest zugeordneten Datensatz ermöglicht. Dieser Datensatz umfasst Orientierungs- und Positionsdaten des Ultraschallwandlers. Der Datensatz stammt nicht zwingend von der Bewegungssensor-Anordnung. Der zu verarbeitende Datensatz kann auch von einer Systemeinheit stammen, die an einem ersten input die Sensordaten und an einem zweiten input die Bild-Rohdaten (2D-Bilder) erhält. Der Datensatz wird dann auf der Steuereinheit verarbeitet.
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Die Steuereinheit kann ein angebrachtes Smartphone oder ein externer Server sein, der – beispielsweise über ein Rechner-Netzwerk, z.B. über das Internet – mit dem Ultraschall-Wandler und der Bewegungssensor-Anordnung verbunden ist.
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Vorteilhaft stellt die Steuereinheit das 3D-Abbild so zur Verfügung, dass darauf extern und dezentral zugegriffen werden kann, beispielsweise über einen mit dem Internet verbundenen Server. Somit kann ein 3D-Abbild der untersuchten Schichtstruktur von einem nicht unmittelbar am Untersuchungsort anwesenden Spezialisten betrachtet und analysiert werden. Diese Analyse schließt eine virtuelle Rotation, ein Kippen oder Vergrößern interessierender Bereiche der mittels 3D-Rekonstruktion erhaltenen Visualisierung ein.
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Die Orientierungs- und Positionsdaten beschreiben beispielsweise eine Ortsänderung und Neigung des verwendeten Ultraschallwandlers während der Aufnahme des Schnittbildes (2D-Ultraschall Bildes) in Relation zu einer ersten Orientierung und Position des Ultraschallwandlers. Ebenso kann eine Änderung gegenüber einem Sensordatensatz eines ersten 2D-Ultraschallbildes registriert werden. Unter einem ersten 2D-Ultraschallbild wird in diesem Zusammenhang ein Schnittbild verstanden, das als Bezugsbild zur 3D Rekonstruktion dient. Dieses kann ebenso z.B. ein fünftes oder ein siebzehntes oder jedes andere beliebige Bild sein, das eine zuverlässige Zuordnung zeitlich vorausgehend erfasster oder nachfolgend erfasster 2D-Ultraschallbilder erlaubt.
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Vorteilhaft weisen die zur 3D-Rekonstruktion (Compounding) verwendeten 2D-Ultraschallbilder vergleichbare Grauwertskalen (Dynamikumfang) auf und wurden mit identischen Einstellungen des 2D-Ultraschallarrays (Frequenz, Verstärkungsgrad/gain, Fokus/Strahlprofil, Schalleistung, Bildmittelung, etc.) aufgenommen. So werden Artefakte in der 3D Rekonstruktion vermieden.
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Das Verbindungselement sichert eine unter allen möglichen Neigungswinkeln und/oder von Hand vollführten Vorschubbewegungen des 2D-Ultraschallkopfes eine zuverlässig starre Verbindung der Bewegungssensor-Anordnung in Relation zum 2D-Ultraschallwandler-Array. Andererseits ist das Verbindungselement vorzugsweise so ausgeführt, dass im Bedarfsfall – beispielsweise für den erleichterten Transport oder etwa für eine äußerliche Sterilisation – die Bewegungssensor-Anordnung leicht vom 2D-Ultraschallkopf (bzw. vom Ultraschall-Wandler) wiederholt abgenommen und/oder wiederholt in eineindeutiger Position an jenem befestigt werden kann.
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Zu diesem Zweck wird gemäß einer weiteren Ausführungsform vorgeschlagen, das bezeichnete Verbindungselement für eine lösbare Verbindung wie etwa eine Steck-, Einrast- und/oder Clip-Verbindung zwischen der Bewegungssensor-Anordnung und einem Gehäuse oder einem Gehäuseelement des 2D-Ultraschallkopfes auszubilden.
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Beispielsweise kann das Verbindungselement zwei einander gegenüber liegende Seiten aufweisen, wobei im montierten Zustand eine der beiden Seiten in einem flächigen Kontakt zum Griffteil eines herkömmlichen 2D-Ultraschallkopfes (Ultraschallwandlers) steht, während die andere Seite im flächigen Kontakt zur Bewegungssensor-Anordnung oder zu einem Gehäuseabschnitt der Bewegungssensor-Anordnung steht. Beispielsweise kann ein Oberflächenprofil des Griffteils des Ultraschallwandlers einem Oberflächenprofil der ersten Seite (2D-Ultraschallkopf-Kontaktseite, bzw. 2D-Ultraschallkopf-Anflanschseite) des Verbindungselements entsprechen. Auf diese Art und Weise greifen konkav/ konvex gestaltete Oberflächenstrukturen des Griffteils und konvex/konkav gestaltete Oberflächenstrukturen der besagten Seitenfläche des Verbindungselements ineinander. Das gewährleistet eine besonders lagestabile Fixierung der auf der zweiten Seite des Verbindungselements fixierten Bewegungssensor-Anordnung.
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Vorteilhaft gewährleistet das Verbindungselement eine Formschlussverbindung der Bewegungssensor-Anordnung zum Verbindungselement und des Verbindungselementes zu einem Gehäuse des Ultraschallwandlers. Beispielsweise kann eine äußere (bspw. konvexe) Kontur der Bewegungssensor-Anordnung einer inneren (bspw. konkaven) Kontur einer Ausnehmung auf der zweiten Seite des Verbindungselements entsprechen, sodass die Bewegungssensor-Anordnung an dieser Seite (die Bewegungssensor-Anordnungs-Anflanschseite des Verbindungselements) weitestgehend formschlüssig einlegbar ist. Unter „weitestgehend“ wird in diesem Zusammenhang eine gemäß üblichen Fertigungstoleranzen erreichbare Passung der in Betracht kommenden Herstellungsverfahren verstanden.
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Verfahren zur Herstellung des Verbindungselementes sind z.B. Abformtechniken, Gußtechniken wie Spritzguß, Extrusionsverfahren oder rapid prototyping (3D-Druckverfahren). So kann beispielsweise eine zumindest abschnittsweise umlaufende Lippe des Verbindungselements die unverrückbare Fixierung der Bewegungssensor-Anordnung zum Verbindungselement ermöglichen. Ist die Bewegungssensor-Anordnung beispielsweise von einem etwa 1 cm oder weniger flachen Gehäuse umgeben, so kann eine derartige Lippe das flache Gehäuse sogar auf dessen Rückseite abschnittsweise oder vollständig umschließen. Vorteilhaft ist das Verbindungselement beispielsweise aus einem Elastomer ausgebildet.
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Alternativ oder zusätzlich kann das Verbindungselement in das Gehäuse des 2D-Ultraschallkopfes bzw. des Ultraschallwandlers integriert sein, derart, dass die Bewegungssensor-Anordnung zumindest teilweise in oder mit dem Gehäuse des Ultraschallwandlers einführbar ist. Beispielsweise ist die Bewegungssensor-Anordnung vollständig in einer Ausnehmung (z.B. im Griffteil) des Ultraschallwandlers anordenbar. Dazu kann der Griffteil eine Ausnehmung aufweisen, die an die Größe der Bewegungssensor-Anordnung so angepasst ist, dass diese darin lösbar, aber fest und unverrückbar einrastet. Ebenso kann eine Spannvorrichtung oder ein Klappbügel am Gehäuse des Ultraschallwandlers befestigt oder befestigbar sein, sodass die Bewegungssensor-Anordnung starr mit dem Griffteil verbunden werden kann. Beispielsweise kann die starre Verbindung auch durch eine Klebeverbindung hergestellt sein. Beispielsweise kann ein unter Wärmeeinwirkung rückstandslos wieder entfernbarer Klebstoff als Schicht zwischen Gehäuse und Bewegungssensor-Anordnung und damit als schichtförmiges Verbindungselement dienen.
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Vorteile dieser Ausführungsform bestehen einerseits in der zuverlässig starren Verbindung der Bewegungssensor-Anordnung in Relation zum Ultraschallwandler. Ein wesentlicher Vorteil der vollständigen Integration ergibt sich aus einer Keimfreiheit und erleichterter Handhabbarkeit (Armfreiheit) des angepassten Ultraschallkopfes. Da Ultraschallköpfe typischerweise mit einem Koppelmittel eingesetzt werden und der Operator typischerweise Handschuhe benutzt, gewährleistet das beschriebene Verbindungselement eine sichere Handhabbarkeit des um die Bewegungssensor-Anordnung ergänzten Ultraschallkopfes selbst wenn Koppelmittel an das Griffteil gelangen sollte.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Bewegungssensor-Anordnung in einem mobilen Endgerät integriert, das drahtlos mit einem Funknetzwerk verbindbar ist, etwa in einem Smartphone; einem Tablet-PC, oder einer hierzu vergleichbaren, kommerziell verfügbaren Einheit. Auch kann die Bewegungssensor-Anordnung als Teil eines typischerweise manuell geführten Elements einer Spielkonsole bereitgestellt sein. Ein derartiges Element kann drahtlos oder über eine Kabelverbindung mit einer anderen Komponente der Spielkonsole verbindbar sein. Mittels einer geeigneten Anpassung von zugehörigen Softwarekomponenten kann auch ein solches Element für eine Datenübertragung von der Bewegungssensor-Anordnung zu einer das 3D-Compounding vornehmenden Steuereinheit eingerichtet werden.
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Gemäß einem Aspekt sind die Datenschnittstelle des Ultraschallkopfes (Ultraschallwandlers) und die Datenschnittstelle der Bewegungssensor-Anordnung jeweils frei und unabhängig voneinander ausgewählt unter: einer Drahtlosverbindung oder einer Kabelsteckverbindung, insbesondere gemäß einem standardmäßigen Protokoll gemäß TCP/IP, TCIP, Bluetooth, NFC, Infrarot, RS232, DVI, HDMI, USB.
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Vorteile dieser Ausführungsform ergeben sich daraus, dass derartige mobile Endgeräte eine hochempfindliche Bewegungssensor-Anordnung aufweisen. Mit Hilfe von typischerweise mikroelektromechanischen Sensoren können jegliche Bewegungen des Endgeräts im Raum, beispielsweise in einem kartesischen Koordinatensystem, dargestellt werden. Als Bezugspunkt oder Start-Orientierung kann die Position und Orientierung bei Aufnahme eines ersten Ultraschall-Bildes einer Serie von Ultraschall-Bildern dienen. Alle übrigen Ultraschall-Bilder werden zur ersten erfassten Position beim ersten Scan (Schnittbild) referenziert. Das Ultraschall-Bild kann ein B-Bild oder ein anderes Ultraschall-Bild sein. Unter dem ersten Ultraschall-Bild kann das zeitlich erste Bild verstanden werden, es kann aber auch ein späteres Ultraschall-Bild als das erste Ultraschall-Bild bezeichnet sein.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird vorgeschlagen, eine Datenschnittstelle des Ultraschallwandlers an die Übertragung von Daten des Ultraschallwandlers zu einer Steuereinheit anzupassen. Ebenso wird vorgeschlagen, eine Datenschnittstelle der Bewegungssensor-Anordnung anzupassen an die Übertragung zugehöriger Positions- und Orientierungsdaten an dieselbe Steuereinheit. Damit ist sowohl die Datenschnittstelle der Bewegungssensor-Anordnung als auch die Datenschnittstelle der Bewegungssensor-Anordnung mit der Steuereinheit verbindbar. Die Anpassung ist so ausgeführt, dass die übertragenen Positions- und Orientierungsdaten eine Position und eine Orientierung des Ultraschallwandlers während der Erfassung von Bilddaten eines zweidimensionalen Ultraschall Bildes (bspw. eines B-Bildes) zuverlässig wiedergeben bzw. erlauben, diese zu ermitteln. Beispielsweise können Beschleunigungs- und Orientierungsdaten übertragen werden, und diese sodann durch die Steuereinheit zu Positions- und Orientierungsdaten des Ultraschallwandlers integriert werden. Alternativ kann die Integration auch bereits in der Bewegungssensor-Anordnung vor der Übertragung erfolgen. Alternativ kann in der Bewegungssensor-Anordnung eine Integration erfolgen, mittels derer Positions- und Orientierungsdaten der Bewegungssensor-Anordnung ermittelt und sodann an die Steuereinheit übertragen werden, und die Steuereinheit rechnet diese Daten sodann – unter Verwendung der durch das Verbindungselement vermittelten räumlichen Beziehung zum Ultraschallwandler – in Positions- und Orientierungsdaten des Ultraschallwandlers um.
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Gemäß einem weiteren Aspekt nimmt die Steuereinheit eine eineindeutige Zuordnung von Sensordaten zu B-Bilddaten vor. Einer Abfolge von Ultraschall B-Bildern wird beispielsweise eine Abfolge von Änderungen von Orientierungs- und/oder Positionsdaten zuverlässig zugewiesen. Insbesondere ist die Sensoreinrichtung dazu eingerichtet, vom Ultraschallwandler erfasste Ultraschall-Bilddaten synchron mit Orientierungs- und/oder Positionsdaten der Bewegungssensor-Anordnung zu erfassen. Mit anderen Worten werden Bilddaten zweidimensionaler Ultraschallbilder eineindeutig denjenigen Sensordaten zugeordnet, die dem Zeitpunkt der Erfassung von Schall-Reflexen entsprechen, die zum Aufbau des zweidimensionalen Ultraschallbildes verwendet werden. Insbesondere betrifft die besagte Anpassung die Verwendung zueinander kompatibler Datenformate, die Bereitstellung von abgestimmten Taktraten miteinander kommunizierender Sende- und Empfangsteile oder von Taktraten miteinander kommunizierender Sende- und Empfangsteile mit Kanalöffnungszeiten von Datenkanälen. Hierbei laufen die Daten beispielsweise über eine Kabelverbindung vom Ultraschallwandler und über eine Drahtlosverbindung von der Sensoreinheit bei der Steuereinheit ein.
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Vorteile dieser Ausführungsform sind evident. Einem jeden zweidimensionalen Ultraschallbild ist sowohl ein Zeitwert (Zeitstempel), als auch ein Positions- und/oder Lagewert des Ultraschallwandlers fest zugeordnet. Das ermöglicht die 3D-Rekonstruktion (3D-Compounding) einer untersuchten Schichtstruktur, beispielsweise eines Gewebes aus einer Vielzahl von daran mit einem einfachen, üblicherweise für 2D-Untersuchungen verwendeten, Ultraschallwandler in unterschiedlichen Positionen vorgenommenen sonografischen Messungen (Scan). Die hierzu verfügbaren leistungsfähigen Bildauswertealgorithmen (3D-Compounding) sind dem Fachmann bekannt.
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Vorteile dieser Ausführungsform ergeben sich aus der Robustheit der jeweils genutzten Routinen. Ebenso erfolgt die Datenverarbeitung, beispielsweise die Speicherung und/oder das Ablegen von Datensätzen in Datenbanken, die Filterung von Rohdaten, die Verbesserung des Signal/Rausch Verhältnisses, die Interpolation von Schichtbildern, die Integrierung von Beschleunigungswerten in Positionswerte und ähnliches weitestgehend störungsfrei. Resultierende 3D-Bilder weisen eine entsprechend hohe Güte bzw. eine Auflösung im 1 mm- bis in den µm-Bereich auf.
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Als weiterer Vorteil kann gegenüber einem wesentlich teureren 3D-Ultraschallwandlerarray der apparative Aufwand vermindert werden und/oder die örtliche Auflösung erhöht werden.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird vorgeschlagen, die Steuereinheit auszuwählen aus: einem Computer, einem Personal Computer (PC), einem embedded PC, einem Personal Digital Assistant (PDA) und/oder einem mobilen Endgerät, das optional drahtlos mit einem Funknetzwerk verbindbar ist, wie etwa einem Smartphone, oder einem Tablet-PC, oder einem entsprechenden mobilen Endgerät. Die Steuereinheit kann mit der Bewegungssensor-Anordnung identisch sein.
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Vorteile dieser Ausführungsform ergeben sich aus der Leistungsfähigkeit der benannten Endgeräte. Die Rechenleistung moderner Endgeräte übersteigt jene von herkömmlichen Steuereinheiten herkömmlicher Ultraschallgeräte beträchtlich, insbesondere wenn man berücksichtigt, dass im ambulanten Bereich genutzte Ultraschall-Hardware häufig älter als 6 Jahre ist. Die Verwendung eines der genannten Endgeräte als Steuereinheit ermöglicht die nahezu vollständig autonome, d.h. ortsunabhängige Darstellung von mehreren 2D-Scans als ein 3D Ultraschallbild. Damit wird dem Operator des Ultraschallwandlers auf der Grundlage der 3D Rekonstruktion des untersuchten Gewebes auch unter ansonsten widrigen äußeren Bedingungen eine objektive Entscheidungsgrundlage geboten. Besondere Vorteile ergeben sich bei der Darstellung von Gefäßen, aber auch der Darstellung von Knochen oder Organen, z.B. bei follow-up Untersuchungen nach Diagnose und Therapie von Lebermetastasen. Vorteile bietet die 3D Rekonstruktion von Gefäßen des Herz-Kreislaufsystems, auch speziell von Aneurysmen, da die exakte Kenntnis ihrer Anordnung und/oder ihres Zustandes in verschiedenen Situationen, die keine optimalen äußeren Bedingungen bieten, besonders bedeutsam ist. Solche Situationen sind beispielsweise Havarie- oder Unfall-Szenarien zur vor Ort-Untersuchung im Notfall, betreffen aber auch die Erweiterung von Möglichkeiten einer Routine-Untersuchungen bei fehlender oder unzureichender Infrastruktur.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind die Bewegungssensor-Anordnung und die Steuereinheit in einem integrierten Gerät (mit einem gemeinsamen Gehäuse) bereitgestellt. Optional sind sogar der Ultraschall-Wandler, die Bewegungssensor-Anordnung und die Steuereinheit in einem integrierten Gerät bereitgestellt.
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Vorteile dieser Ausführungsform sind: die Ultraschall-Sensoreinrichtung ist im montierten Zustand einstückig. Aus der resultierenden Kompaktheit und der typischerweise geringen Störanfälligkeit handelsüblicher Endgeräte ergibt sich eine bisher unerreicht niedrige Störanfälligkeit der Sensoreinrichtung. Funktionsbestimmende Komponenten der hier als Bewegungssensor-Anordnung vorgeschlagenen mobilen Endgeräte, wie beispielsweise eines Smartphones können während einer Qualitätsprüfung gemäß geltenden Industrie-Standards innerhalb einzelner Millisekunden wechselseitig gerichteten Beschleunigungen von jeweils weit über 500 G ausgesetzt sein. Dementsprechend übersteht ein solches mobiles Endgerät einen Stoß oder Fall auf harten Grund unbeschadet. Derartige Extrembelastungen sind bei der Prüfung herkömmlicher Ultraschallgeräte nicht vorgesehen. Allein vor diesem Hintergrund übertrifft die Zuverlässigkeit der hier vorgeschlagenen Geräteanordnung jene bekannter Gerätekonfigurationen zur Erzeugung von 3D-Ultraschall-Aufnahmen.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird ein Verfahren zur sensorbasierten 3D-Rekonstruktion von Ultraschalldaten einer nicht-invasiv untersuchten Gewebestruktur vorgeschlagen. Das Verfahren umfasst:
- (a) Durchführen einer sonografischen Untersuchung der Gewebestruktur, umfassend Emittieren eines Ultraschallsignals durch einen Ultraschall-Sender (12) eines Ultraschallwandlers (10), Einkoppeln des Ultraschallsignals in die Gewebestruktur,
und Empfangen eines von der Gewebestruktur rückgestrahlten reflektierten Ultraschallsignals durch einen Ultraschall-Empfänger (14) des Ultraschallwandlers (10);
- (b) Ermitteln von Bilddaten eines zweidimensionalen Ultraschall-Bildes aus dem rückgestrahlten Ultraschallsignal;
- (c) Erfassen von Beschleunigungsdaten durch einen Beschleunigungssensor (22) einer Bewegungssensor-Anordnung (20) und/oder von Orientierungsdaten durch zumindest ein Gyroskop (24) der Bewegungssensor-Anordnung (20), wobei die Bewegungssensor-Anordnung (20) durch ein Verbindungselement (30) starr mit dem Ultraschallwandler (10) verbunden ist;
- (d) Ermitteln von Positions- und Orientierungsdaten des Ultraschallwandlers in Relation zu der Gewebestruktur anhand der Beschleunigungs- und Orientierungsdaten der Bewegungssensor-Anordnung (20);
- (e) Übertragen der Bilddaten des zweidimensionalen Ultraschall-Bildes und der Positions- und Orientierungsdaten des Ultraschallwandlers an eine Steuereinheit (40);
- (f) optionales Verknüpfen der Bilddaten des zweidimensionalen Ultraschall-Bildes und der erfassten Positions- und Orientierungsdaten des Ultraschallwandlers;
- (g) Wiederholtes Durchführen der Schnitte (a)–(f), um eine Abfolge mehrerer zweidimensionaler Ultraschall-Bilder mit jeweils zugehörigen Positions- und Orientierungsdaten zu erhalten;
- (h) Rekonstruieren, aus der Abfolge der zweidimensionalen Ultraschall-Bilder mit jeweils zugehörigen Positions- und Orientierungsdaten, eines 3D-Abbilds der untersuchten Gewebestruktur.
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Die Rekonstruktion in Schritt (h) findet vorzugsweise statt, während weitere Daten gemäß den Schritten (a)–(f) erfasst werden. Dadurch kann die Rekonstruktion (h) iterativ durchgeführt werden, jeweils unter Verwendung aktualisierter Bilddaten.
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Das Verfahren kann außerdem oder statt entsprechender der Schritte (a)–(h) umfassen:
- – Bereitstellen eines Ultraschallwandlers mit zumindest einem Ultraschall-Sender zum Emittieren eines Ultraschallsignals in die Gewebestruktur und zumindest einem Ultraschall-Empfänger zum Empfangen eines von der Gewebestruktur rückgestrahlten Ultraschallsignals, so dass aus dem rückgestrahlten Ultraschallsignal ein zweidimensionales Ultraschallbild der Gewebestruktur ermittelbar ist;
- – Herstellen einer starren Verbindung einer Bewegungssensor-Anordnung, umfassend zumindest einen Beschleunigungssensor und/oder zumindest ein Gyroskop, mit dem Ultraschallwandler, so dass eine Position und eine Orientierung des Ultraschallwandlers in Relation zu einer mit dem Ultraschallwandler sonografisch zu untersuchenden Gewebestruktur erfassbar ist;
- – geordnetes Zusammenführen und/oder Mischen von Bilddaten mehrerer zweidimensionaler Ultraschall-Bilder, sodass ein 3D-Abbild zumindest eines Abschnitts der untersuchten Gewebestruktur erhalten wird. Das geordnete Zusammenführen umfasst die eigentliche 3D Rekonstruktion.
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Vorteile dieses Verfahrens umfassen die Erzeugung von erleichtert interpretierbaren Ultraschalldaten, Nutzer-Unabhängigkeit, insgesamt die anschauliche Visualisierung des Zustandes der untersuchten Gewebestruktur unter Verzicht auf kostenintensive 3D-Gerätetechnik. Es ermöglicht auch die Extrahierung von klinisch relevanten quantitativen Parametern aus dem Volumen. Kommerziell verfügbare 2D-Ultraschallköpfe, beispielsweise Linear-Array-Schallköpfe, weisen typischerweise ein Gehäuse auf, das zumindest zweiteilig ist, da ein solches Gehäuse beispielsweise zu Reparatur-Zwecken öffenbar ist. Eines der beiden Gehäuseteile kann wie beschrieben angepasst sein zur direkten starren Verbindung mit der Bewegungssensor-Anordnung. Dann ist dieses Gehäuseteil das Verbindungselement. Ebenso kann ein Gehäuseteil wie beschrieben angepasst sein zu einer formschlüssigen Verbindung mit dem Verbindungselement.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst das Erfassen von Bewegungssensor-Anordnungsdaten ein Erfassen von Daten eines Beschleunigungssensors und/oder von Daten eines Gyroskops der Bewegungssensor-Anordnung. Mit anderen Worten, es können beispielsweise auch ausschließlich die Daten eines Gyroskops zur Komplettierung von 2D-Ultraschall-Bilddaten verwendet werden: Beispielsweise kann nur die vom Gyroskop erfasste Orientierung der Sonde verwendet werden, während eine translatorische Bewegung des Ultraschallwandlers (z.B. eines 2D-Scankopfes) bildbasiert errechnet wird. Beispielsweise kann eine im untersuchten Bereich vorliegende Gefäßstütze ausreichend Anhaltspunkte bieten, um eine zuverlässige Zuordnung sequentiell aufgenommener 2D-Ultraschallbilder vornehmen zu können. Ebenso können natürliche Strukturen – sogenannte anatomische Landmarken oder Ultraschalllandmarken ausreichende Informationen für die zuverlässige Zuordnung sequentiell aufgenommener 2D-Ultraschallbilder bieten.
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Vorteile ergeben sich im Zusammenhang mit der jeweiligen Anwendung, bzw. der jeweils untersuchten Fragestellung. Beispielsweise sind die Kosten für die Bewegungssensor-Anordnung minimal. Ebenso kann ein Rechenaufwand minimiert sein. Weiterhin kann die Aktualisierung einer genutzten Software – entweder zum Betreiben des mobilen Endgeräts als Bewegungssensoranordnung und/oder zur 3D-Rekonstruktion an Hand aufgenommener Einzelbilder (Scans) erleichtert sein dadurch, dass ein aktualisiertes Programmpaket zur Interpretation der Sensordaten und/oder zur 3D-Rekonstruktion an das mobile Endgerät drahtlos überspielbar ist. Das hat den Vorteil, dass von verschiedenen Nutzern an verschiedenen Orten genutzte Ultraschall-Sensoreinrichtungen servicetechnisch kostengünstig zentral betreut werden können, indem ein bisher genutztes Programmpaket durch ein aktualisiertes Programmpaket ersetzbar ist.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind die zum Erzeugen des 3D-Bildes verwendeten Bilddaten eines zweidimensionalen Ultraschall-Bildes ausgewählt unter: B-Bild-Sonografie; kontrastverstärkter, bzw. kontrastmittelverstärkter Sonografie / CEUS; Doppler-Sonografie / DUS; Color Doppler Energy Sonografie / CDE; Power Doppler Sonographie / PDUS; farbkodierter Doppler Sonografie / CDUS; harmonic imaging; tissue-harmonic imaging / THI; pulse subtraction harmonic imaging / PSHI; oder differential harmonic imaging.
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Vorteile der Anwendung des Verfahrens auf die genannten 2D-Techniken ergeben sich vor allem in Kombination mit einer geeigneten Bild-Nachbearbeitungsroutine aus der Möglichkeit, einzelne oder mehrere Signalpegel der 2D-Bilder in Form einer 3D-Struktur zu visualisieren. Das steigert die Aussagekraft der mit einem 2D-Ultraschallkopf erhaltenen Befunde bei vergleichsweise geringen Zusatzkosten, da die benötigte Bewegungssensor-Anordnung dem die Untersuchung durchführenden Personal (Operator) bereits zur Verfügung steht.
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Die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen können beliebig miteinander kombiniert werden. Dabei können mehrere Ausführungsformen ausgewählt und miteinander kombiniert werden. Ebenso können mehrere Ausführungsformen unter Weglassen eines einzelnen oder mehrerer spezifischer Merkmale miteinander kombiniert werden.
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Die beiliegenden Zeichnungen veranschaulichen Ausführungsformen und dienen zusammen mit der Beschreibung der Erläuterung der Prinzipien der Erfindung. Die Elemente der Zeichnungen sind relativ zueinander und nicht notwendigerweise maßstabsgetreu. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen entsprechend ähnliche Teile.
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1 zeigt schematisch eine Ausführungsform der beschriebenen Ultraschall-Sensoreinrichtung;
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2 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform eines Verbindungselementes zum lösbar starren Verbinden eines eine Bewegungssensor-Anordnung umfassenden mobilen Endgerätes mit einem Transducer;
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3 zeigt eine Seitenansicht und eine Rückseitenansicht des in 2 gezeigten Verbindungselements.
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Die hier beschriebene Ultraschall-Sensoreinrichtung 100, umfasst einen Ultraschallwandler 10 mit Wandlerelementen 12, 14 die zum Senden und/oder zum Empfangen von Ultraschallsignalen eingerichtet sind. Typischerweise ist der Ultraschallwandler 10 zumindest teilweise von einem Gehäuse 16 umschlossen. Die Anordnung des Ultraschallwandlers 10 im Gehäuse 16 gewährleistet, dass Ultraschall im Wesentlichen gerichtet, und z.B. fokussiert, als Schallfeld 18 abstrahlbar ist.
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Auf diese Art und Weise kann – in Abhängigkeit von der Neigung und/oder Bewegung des im schallkoppelnden Kontakt mit einer zu untersuchenden (Gewebe-)Struktur stehenden Ultraschallwandlers – an Hand empfangener, von der (Gewebe-)Struktur rückgestrahlter Ultraschallsignale eine Folge von zweidimensionalen Ultraschallbildern Bildern in Form virtueller Schnitte der beschallten Struktur aufgenommen werden. Die Bildauflösung lässt sich z.B. durch die Mittelung mehrerer zeitlich versetzt empfangener Schallreflexmuster steigern. Wird, beispielsweise, der Ultraschallwandler orthogonal zur virtuellen Schnittebene verschoben, können nacheinander erfasste Schnittbilder zur 3D Rekonstruktion eines ultraschallbasierten Abbildes der Gewebestruktur genutzt werden und einen (eingeschränkten, aber aufschlussreichen) Einblick in den Aufbau der Gewebe-Struktur, hinsichtlich ihrer akustischen Eigenschaften geben.
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Der Ultraschallwandler oder das mit ihm verbundene Gehäuse 16 ist mit einem Verbindungselement 30 starr verbunden. Dieses Verbindungselement 30 ist andererseits starr mit einer Bewegungssensor-Anordnung 20 verbunden. Die Bewegungssensor-Anordnung 20 ist beispielsweise ein mobiles Endgerät, z.B. ein Smartphone.
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Weiter umfasst die Ultraschall-Sensoreinrichtung 100 eine Steuereinheit 40. Diese ist eingerichtet, elektrische Signale über eine Verbindung 11 bzw. eine Schnittstelle 11 an den Ultraschallwandler 10 zu übertragen. Der Ultraschallsender wandelt von der Steuereinheit empfangene elektrische Signale, beispielsweise Wechselstromsignale, in Ultraschallpulse um. Die Ultraschallpulse bilden ein Schallfeld 18 aus, das üblicherweise über ein Koppelmedium in die untersuchte Gewebestruktur eingekoppelt wird.
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Von der Gewebestruktur reflektierter Ultraschall (in der 1 nicht dargestellt) wird vom Ultraschallwandler 10, bzw. Ultraschallempfänger(n) 14 in ein elektrisches Signalmuster umgewandelt, das als Bildinformation zum Erzeugen des Ultraschallbildes von der Steuereinheit 40 erfasst wird. Die einer jeweils erfassten Bildinformation zugeordneten Positions- und Orientierungsdaten der Bewegungssensor-Anordnung 20 entsprechen auf Grund der starren Verbindung 30 zwischen beiden, einer jeweiligen Position des Ultraschallwandlers 10. Sie umfassen Daten betreffend eine Beschleunigung und/oder eine Neigung des Ultraschallwandlers 10 während des Empfangens des reflektierten Ultraschallsignals für das jeweilige Bild und werden über eine Datenschnittstelle 21 der Bewegungssensoranordnung 20, typischerweise über eine drahtlose Verbindung 21, an die Steuereinheit 40 übertragen.
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Gemäß einer Ausführungsform führt die Steuereinheit 40 selbst die 3D Rekonstruktion (d.h. das 3D Compounding) durch. Gemäß einer Ausführungsform kann das 3D Compounding durch die Bewegungssensor-Anordnung 20, d.h. durch ein den Beschleunigungssensor 22 und/oder das Gyroskop 24 umfassendes mobiles Endgerät 20, vollzogen werden. In diesem Fall werden die Bilddaten entweder von der Steuereinheit 40, von einem externen Speicher oder vom Ultraschallwandler 10 direkt an das mobile Endgerät, umfassend die Sensoranordnung übertragen. Gemäß einer Ausführungsform kann die Funktion der Steuereinheit 40 vollständig von der Bewegungssensor-Anordnung 20, bzw. von dem mobilen Endgerät, das starr an den Ultraschallwandler gekoppelt ist, vollzogen werden. Ebenso können gemäß einer weiteren Ausführungsform auf einer, in der 1 nicht gezeigten, externen Speichereinheit gespeicherte zweidimensionale Ultraschallbilder, d. h. ein Datensatz, auf dem mobilen Endgerät 20 verarbeitet werden. Gemäß dieser Ausführungsform wird die 3D Rekonstruktion der untersuchten Gewebestruktur unmittelbar mit dem mobilen Endgerät durchgeführt. Ebenso kann die Datenverarbeitung auf einem externen Server erfolgen, der – beispielsweise über ein Rechner-Netzwerk, z.B. über das Internet – mit dem mobilen Endgerät (z.B. einem Smartphone oder einem dem Smartphone entsprechenden Endgerät) verbunden ist.
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2 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform eines Verbindungselementes 30 zum lösbar starren Verbinden eines eine Bewegungssensor-Anordnung umfassenden mobilen Endgerätes mit einem Transducer. Das Verbindungselement weist auf einer ersten Seite (Vorderseite) eine Aufnahme 32, zur Aufnahme des mobilen Endgerätes auf. Die Größe und Verlauf der inneren Konturen der Aufnahme entspricht weitestgehend der Gestalt des mobilen Endgerätes, beispielsweise eines Smartphones. Ein umlaufender Rand 34 umschließt den äußeren Rand einer Oberseite des mobilen Endgerätes (z.B. den Rand des Displays). Der umlaufende Rand endet vorteilhaft in einer elastischen Dichtlippe 36, die eine fluidisch dichtende formschlüssige Verbindung mit der Oberseite (typischerweise einem oberseitig spiegelglatten Display) herstellt. So wird das Eindringen von Flüssigkeiten, bspw. von Koppelmittel in die Sensoranordnung vermieden. Im Verbindungselement können an geeigneter Position zusätzlich Ausnehmungen zur Durchführung von Kabelsteckern vorgesehen sein (nicht dargestellt). Diese Ausnehmungen sind ihrerseits vorteilhaft von zumindest einer innen umlaufenden Dichtlippe gesäumt.
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An einer der ersten Seite gegenüber liegenden zweiten Seite (Rückseite) weist das Verbindungselement 30 eine Manschette 38 auf. Die Form und die Größe der Manschette 38 ist an das Gehäuse, insbesondere das Griffteil eines handgeführten Ultraschall-Scankopfes (Transducers) angepasst. Vorteilhafterweise ist das Verbindungselement einstückig und aus einem Elastomer gefertigt. Ebenso kann das Verbindungselement zwei hintereinander liegende Manschetten oder eine breitere Manschette aufweisen, wobei die Form und/oder ein innerer Durchmesser bzw. ein Lumen 39 der Manschette(n) so an den äußeren Durchmesser des Transducers angepasst ist, dass mit Überstreifen der Manschette(n) über das Gehäuse des Transducers eine starre Verbindung zwischen Ultraschallwandler und mobilem Endgerät, bzw. der umfassten Sensoranordnung hergestellt wird.
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In 3 ist eine beispielhafte Anordnung und Gestalt der Manschette 38 gezeigt. Insbesondere ist links in 3 die Seitenansicht, rechts die Rückseitenansicht des in 2 gezeigten Verbindungselements dargestellt.
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Insgesamt wird gemäß den beschriebenen Ausführungsformen eine sensorbasierte Rekonstruktion sonografisch untersuchter Schichtstrukturen mit Hilfe eines Smartphones (o.ä. Device) vorgeschlagen. Ein Smartphone beinhaltet die hier benötigten Sensoren bereits. Ein Fokus liegt somit auf der Auswahl von apparativen Komponenten und deren Kombination in einem kompakten Gerätesystem. Anwendungen betreffen beispielsweise die bildliche Darstellung von Abschnitten des Gefäßsystems und somit Fragen der kardiovaskulären Diagnostik.
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Die herkömmliche 3D-Ultraschall-Darstellung erfolgt mit 3D Matrix Schallköpfen (engl. – matrix probes) mit zugehörigem Steuerteil (control unit); durch Ergänzung von 2D-Vorrichtungen mit optischen Tracking Systemen und Bildnachbearbeitung oder mit elektromagnetischen Trackingsystemen und entsprechender Bildbearbeitung (engl. – image post-processing). Alternative 3D-Abbildungstechniken die im Bereich der kardiovaskulären Diagnostik eingesetzt werden sind CT und MRI.
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Die vorgeschlagene Ultraschall-Sensoreinrichtung ermöglich eine 3D-Bildgebung mit verringertem Kostenaufwand.
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Vorteilhafterweise ist die Präzision der Messung sogar jener basierend auf 3D Ultraschalldaten von Matrix-Sonden überlegen, da ein mit Hilfe eines 2D Schallkopfes aufgenommenes Ultraschallbild in der Regel mehr Pixel im Schichtbild hat, als ein vergleichbares 3D-Matrixbild durch das Volumenarray pro Schicht Pixel hat.
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Es wird keine externe Tracking-Vorrichtung (EM-Feld Sensor, optischer bzw. Kamera-Sensor) benötigt, um Bewegungen der Ultraschallsonde zu erfassen. Die Verwendung externer EM-Feld-Trackingvorrichtungen verbietet sich bei Patienten mit Herzschrittmacher auf Grund der bestehenden Lebensgefahr. Die hier beschriebene 3D-Rekonstruktion ist – zumal bei einer Übertragung von Sensordaten der Bewegungssensor-Anordnung über eine Kabelverbindung – uneingeschränkt anwendbar.
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Der untersuchte Patient wird keiner Strahlung ausgesetzt oder nicht notwendigerweise mit Kontrastmitteln belastet, wie das gegenwärtig gebräuchliche CT- oder MRI-Techniken erfordern.
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Die vorgeschlagene Lösung ist im Vergleich zu CT- oder MRI-Untersuchungen wesentlich kostengünstiger. Zusätzlich muss die Aufnahme nicht unmittelbar vom Arzt vorgenommen werden. Wie dies auch bei CT und MRT der Fall ist, können die Aufnahmen von technischem Personal gemacht werden und nur die Auswertung muss vom zuständigen Arzt vorgenommen werden.
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Das grundlegende Prinzip der vorgeschlagenen Lösung beruht, wie eingangs geschildert, auf der Verwendung von Daten eines Beschleunigungssensors und/oder eines Gyroskop-Sensors (z.B. eines mobilen Endgerätes), die in Bezug zu einem konventionellen 2D-Ultraschallwandlerarray starr angeordnet sind. Beispielsweis kann nur ein Gyroskop (für die Erfassung der Orientierung des 2D-Ultraschallwandlerarrays) verwendet werden, während die Translation bildbasiert errechnet wird. Somit wird die Bewegungssensor-Anordnung eines mit zumindest einem Gyroskop ausgestatteten Endgerätes zur Positionsbestimmung des zur Bildaufnahme verwendeten 2D-Ultraschallkopfes genutzt. Aus der gemeinsamen Verrechnung (3D-Compounding) von Ultraschallreflexen (Ultraschalldaten) und jeweiligen Positions- und Orientierungsdaten des Ultraschallwandlerarrays (Sensordaten) wird eine 3D-Darstellung erzeugt.
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Eine externe "Anflansch-/Clip-on" – Vorrichtung ist starr mit dem Ultraschallscankopf verbunden und detektiert die Bewegung des Ultraschallscankopfes:
- (1.) Die Anflansch- bzw. Clip-on Vorrichtung umfasst Beschleunigungssensoren (linearen Beschleunigungssensor und/oder Gyroskop Sensor) und gibt ein Rückkopplungssignal (feedback) über eine Neigung oder eine Beschleunigung eines manuell geführten Ultraschallscankopfes drahtlos oder über eine Kabelverbindung an eine Steuereinheit (control unit).
- (2.) Die Anflansch- bzw. Clip-on Vorrichtung ist ein Halter für elektronische Endgeräte ("smart-devices") wie z.B. smartphone, tablet oder iPod. Software-Applikationen des Endgerätes verwenden Positionssensoren zur Bestimmung der Bewegung des Schallkopfes und geben ein Rückkopplungssignal (feedback) drahtlos oder über eine Kabelverbindung an eine Steuereinheit (control unit) oder dienen gleichzeitig als Steuereinheit.
- (3.) Der Bewegungssensor ist in das Gehäuse des Ultraschallscankopfes integriert, um dessen Bewegung, wie unter (1) beschrieben, zu detektieren.
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Die Steuereinheit empfängt Positionsdaten der Bewegungssensoren gemäß der Punkte (1), (2), oder (3) und Ultraschall-Bilder von dem Ultraschallkopf. 3D Ultraschallbilder werden mittels Nachbearbeitung, umfassend bildbasierte Algorithmen (Fusion von Sensor- und Bilddaten) erhalten:
- – Die Nachbearbeitung wird unmittelbar durch die Steuereinheit vorgenommen;
- – Roh-Bilder und Positionsverfolgungs-Daten werden auf einen externen Server überspielt (engl. – uploaded to external server). Die Nachbearbeitung wird durch eine externe Rechnerkapazität gewährleistet. Der errechnete 3D-Datensatz wird sodann zum Nutzer (Operator) oder an die Steuereinheit übertragen.
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Mithin wird eine Alternative für trackingfreie Darstellungsverfahren (engl. – trackingless 3D imaging) bereitgestellt, die ohne optische oder elektromagnetische Positionsdaten auskommt. Gemäß bekannten trackingfreien Darstellungsverfahren wird:
- – eine optische Kamera an einer Ultraschallsonde befestigt. Diese Kamera bestimmt optische Marker des untersuchten Patienten um eine jeweilige Position zu übermitteln;
- – ein Strichcode Lesegerät an der Ultraschallprobe befestig. Der Patient ist mit Strichcode-Markierungen auf der Haut ausgestattet, die ausgelesen werden, während der Ultraschallkopf bewegt wird;
- – die translatorische Bewegung wird durch einen Laser-Abtast-Sensor vorgenommen (ähnlich wie bei einer optischen Computermaus)
- – keine Positionsbestimmung des Ultraschallkopfes vorgenommen, sondern die 3D-Rekonstruktion (3D compounding) beruht allein auf Bilddaten, die während eines standardisierten Aufnahmeprotokolls (beispielsweise automatisch) aufgenommen werden.
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Wenngleich hierin spezifische Ausführungsformen dargestellt und beschrieben worden sind, liegt es im Rahmen der vorliegenden Erfindung, die gezeigten Ausführungsformen geeignet zu modifizieren, ohne vom Schutzbereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Die nachfolgenden Ansprüche stellen einen ersten, nicht bindenden Versuch dar, die Erfindung allgemein zu definieren.