DE10208437A1 - Erfassungsverfahren - Google Patents

Abstract

Erfassungsverfahren und Gerät für diagnostische sonographische Geräte zum Gebrauch auf der äußeren Körperoberfläche, dadurch gekennzeichnet, dass synchron zur Darstellung des Ultraschallbildes eine videographische Aufnahme des untersuchten Hautareals und/oder der Untersuchungssituation erfolgt. Mit dieser Innovation können exakteste Dokumentationen und Erfassungen des Ultraschalluntersuchungsvorganges erfolgen, die neue Vergleichsicherungen nachfolgender Untersuchungen und eine bessere Handhabung der diagnostischen Ultraschallgeräte erlauben.

Description

• Die Erfindung beschreibt ein optisches Erfassungssystem und dessen Realisierung für Ultraschallgeräte zur externen Anwendung, also auf der Körperoberfläche und nicht für endoskopische Zwecke im Inneren des Körpers.
• Bei der Sonographie der Haut werden meist kleinere Volumina beschallt. Die Haut des Menschen ist nur wenige Millimeter dick, deshalb müssen die Ultraschallsonden dieser Ultraschallgeräte von hoher Detailauflösung sein. Es sind deshalb spezielle Ultraschallsonden von 12-50 Megahertz-Frequenzen üblicherweise in Gebrauch. Die oft nur wenige Millimeter großen Hautveränderungen sind jedoch unter der großen Ultraschallsonde meist schlecht bzw. nur mühsam zu lokalisieren. Die gezielte Ultraschallanalyse von optischen Details dieser kleinen Hautveränderungen ist hiermit gänzlich unmöglich. Dieses Problem wird noch dadurch verstärkt, dass die Ultraschallräume zur besseren Monitorsicht abgedunkelt werden und an den Ultraschallsonden keine Lichtquellen vorhanden sind, die die Aufsuchung der Hautveränderungen auf der Haut erleichtern könnten. Spezielle Ultraschallsonden für externe Untersuchungen mit integrierten Beleuchtungen oder optischen Medien sind bisher nicht erhältlich und auch nicht in der Patentliteratur veröffentlicht worden.
• In der Endoskopie sind Endoskope bekannt, die es erlauben im Inneren des Körpers gleichzeitig auch auf kleinem Raum eine Ultraschalluntersuchung durchzuführen. Die miniaturisierte Ultraschallsonde ist hier im Endoskop eingebaut und dessen sowieso vorhandene Optik wird zur Positionierung der Ultraschallsonde im Inneren des Körpers an der relevanten Stelle der Hohlraumoberfläche (in der Speiseröhre, Blase, im Darm usw.) verwendet. Die japanische Patentanmeldung Nr. 00005183 A beschreibt ein solches Endoskop, das in einen Hohlraum des Körpers eingeführt wird und in das eine Ultraschallsonde integriert wurde. Ein solches Endoskop mit integrierter Ultraschallsonde kann jedoch weder für dermatologische Zwecke noch für die übliche Ultraschalluntersuchung über die äußere Körperoberfläche hindurch verwendet werden.
• Bei den üblicherweise angewendeten Ultraschalluntersuchungen z. B. der Bauchorgane, der Lymphknoten oder der Arterien und Venen werden die Ultraschallsonden mit verschiedenen Schallfrequenzen auf das Hautareal aufgesetzt, welches über dem relevanten Organ oder Gefäß liegt. Über sogenannte Pictogramme können die untersuchten Körperareale und auch die Stellung der Ultraschallsonde bei der Bildfertigung eingegeben werden. Digitalisierte Videoaufnahmen der tatsächlichen Aufnahmesituation mit der Dokumentierung der untersuchten Körperregion und der dreidimensionalen Haltung der Ultraschallsonde sowie der optischen Dokumentation des Untersuchers werden bisher nicht gemacht. Eine genaue Reproduzierbarkeit und Vergleichbarkeit der Untersuchungssituation ist damit nicht gegeben.
• Es stellt sich daher die Aufgabe, gleichzeitig mit dem Ultraschallbild der Hautstrukturen eine gute Beleuchtung und optische Führung der Ultraschallsonde zu erreichen und bei der üblichen internistischen externen Ultraschallbildfertigung synchron ein umfassendes Gesamtbild der untersuchenden Körperstelle, der Ultraschallsondenhaltung an dieser Körperstelle, der Lage des Patienten, der Untersuchungssituation und der Haltung und Kennzeichnung des Untersuchers zu gewinnen.
• Erfindung löst diese Aufgabe in Form zweier Varianten eines optischen Erfassungssystems, die gegebenenfalls auch miteinander kombiniert werden können.
• Dies wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass durch die Integration eines optischen Aufnahmemediums (z. B. einer kleinen Chipkamera) mit deren Lichtzuführung an zweckmäßiger Stelle in der Ultraschallsonde oder an der Ultraschallsonde die Lichtverhältnisse auf der Haut beträchtlich gebessert werden und eine synchrone Farbbild- und Ultraschallbildaufnahme erfolgen können. Automatisch könnte mit dem Einfrieren des Ultraschallbildes auch das Farbbild der Haut erfasst oder gespeichert bzw. nachher auch mit dem Bildausdruck ausgedruckt werden. Auf dem Markt sind kleinste Kameras, Stablinsenoptiken oder Lichtleitkabel, die nur wenige Millimeter Durchmesser haben, und leicht in die Ultraschallsonde eingebaut werden können. Das dünne Kamerakabel kann ebenfalls problemlos im Ultraschallkabel zwischen der Sonde und dem Gerät mitgeführt werden. Eine andere Möglichkeit besteht darin, in oder an der Ultraschallsonde nur Linsensysteme mit Lichtleitkabel zu integrieren, die dann über das Sondenkabel im Ultraschall-Gerät einem oder mehreren Kamerachips und Lichtquellen zugeführt werden. Hierdurch lässt sich diese optisch gestützte Ultraschallsonde noch leichter bauen. Die Farbbilder können zusammen mit dem Ultraschallbild auf einem Monitor dargestellt werden oder für die optischen Farbbilder ein separater Monitor etabliert werden. Die optischen Aufnahmemedien können also sehr eng, direkt neben dem Ultraschallaustritt, dem Tranducer und der Vorlaufstrecke, eingebaut und durch Linsenführungen das Bild und das Licht auf die Mitte des Ultraschallaustritts gerichtet werden. Das Ultraschallgel ist hierbei nicht hinderlich, sondern eher förderlich, da es die Transparenz der Hornschicht der Haut verbessert und so Pigment- und Gefäßstrukturen klarer erkennbar werden. Auch können im Ultraschall-Gerät verschiedene Kameras und Lichtquellen (Farblicht oder Fluoreszenzlicht) eingesetzt werden, die dann je nach Zweck genutzt werden können.
• Bei der 2. Variante der Innovation wird die optische Begleitdokumentation bzw. Bilderfassung nicht in die Ultraschallsonde selbst eingebaut, sondern wird völlig unabhängig von der Sonde an geeigneten Stellen des Untersuchungsraumes angebracht. Hierzu können kostengünstige kleine Videokameras genutzt werden, deren Bilder synchron mit der Ultraschallbildspeicherung ebenfalls erfasst und abgespeichert werden.
• Dies müssen keine Farbbildkameras sein, da hierbei nicht das Hautbild entscheidend ist, sondern die Erfassung der Untersuchungssituation, also die Dokumentation der untersuchten Körperstelle, der Ultraschallsondenhaltung, des Patienten und des Untersuchers. Durch die hohe Lichtempfindlichkeit der heutigen Chipkameras kann jedoch eine gute Bildqualität garantiert werden, obwohl die Untersuchungsräume abgedunkelt sind. Der Untersucher kann über die Eingabeeinheit des Ultraschallgerätes evtl. bei Nutzung mehrerer Kameras die geeigneten Kameraeinstellungen zur Dokumentation und Erfassung auswählen. Außerdem wäre es in einer komfortablen Ausstattung der Innovation auch möglich, vom Bedienpult des Ultraschallgerätes aus, die Kameras zu bewegen oder die Bildausschnitte z. B. durch Zoomen zu verändern. Andererseits wäre es evtl. aus forensischen Gründen nötig, die Kamerastellungen und Einstellungen einmal genau festzulegen und danach immer beizubehalten, um immer einen exakten Bildvergleich zu garantieren. In dieser Innovation ebenfalls eingeschlossen sind synchrone Filmfertigungen von Ultraschallfilmen mit ihren Videofilmen. Hierfür können auch geeignete Softwareangebote der digitalen Videographie genutzt werden, um z. B. 10 oder 20 Bilder/Sekunde abzuspeichern. Es können in dieser Innovation alle technischen und softwaremäßigen zweckmäßigen Möglichkeiten der hochkarätigen Bildverarbeitung und Bilddokumentation genutzt werden.
• Mit der synchronen sonographischen und videographischen Bilderfassung ergeben sich zahlreiche Vorteile:
  Die Qualität der Dokumentation der Ultraschalluntersuchung wird auf ein neues solides Niveau gestellt. Ein anderer Arzt, der den gleichen Patient nachuntersuchen will, kann wesentlich leichter eine vergleichbare Untersuchungssituation herstellen und somit auch wesentlich besser und wissenschaftlich gesichert leichter ein vergleichbares Ultraschallbild fertigen.
• Diese Innovation sollte für wissenschaftliche Zwecke unverzichtbar werden, da es dort um exakteste Dokumentation und Vergleichbarkeit ankommt.
• Das videogestützte Ultraschallgerät ist die ideale Ergänzung und Komplettierung der schon bewährten Pictogramme. Die Pictogramme zeigen schematische Kunstbilder des Patienten, das synchrone Videobild jedoch die reale Aufnahmesituation vor Ort.
• Auch zur forensischen Absicherung der Ultraschalluntersuchung gewinnt man durch diese Innovation das exakte Dokumentationsmittel.
• In der Dermatologie verbessert die Beleuchtung und optische Führbarkeit der Ultraschallsonde das Auffinden der kleinen Hautveränderungen und die Zuordnung des Ultraschallbildes zu einzelnen optischen Strukturdetails der Hautveränderungen.
• Es ist in Einzelfällen durchaus sinnvoll und vorteilhaft beide Innovationsvarianten in einem Gerät anzubieten.
• Viele Dermatologen nutzen ihre Ultraschallgeräte für die hochauflösende Hautanalyse ebenso wie für die Analysen von Venen und Arterien, Lymphknoten oder des Fettgewebes. Hier wäre also der Einsatz der innovativen Ultraschallsonde ebenso sinnvoll wie der synchrone Einsatz der Videokameras für die Dokumentation der Gesamtsituation.
• Die Erfindung wird nachfolgend an zwei Zeichnungen erläutert.
• Diese Zeichnungen zeigen die Innovation nicht maßstabgetreu, sondern erläutern schematisch und symbolisch das Prinzip des Erfassungsverfahrens und deren verschiedene Realisierungen in Geräten.
• Fig. 1 zeigt die Innovation am Beispiel einer innovativen Ultraschallsonde mit synchroner optischer Führung für dermatologische Zwecke.
• Fig. 2 zeigt die Innovation am Beispiel der synchronen videoerfassten Ultraschalluntersuchungen mit zwei Videokameras.
• Fig. 1 zeigt die innovative Ultraschallsonde eines dermatologischen Ultraschallgerätes. Die Hand des Dermatologen, der diese Ultraschallsonde über die Haut führt, wurde nicht eingezeichnet, um die Klarheit der Darstellung zu gewährleisten. Die üblichen Bestandteile der Sonde wurden auf das Notwendige reduziert und symbolisch dargestellt.
• In Fig. 1 wird eine Ultraschallsonde (1), die die kleine Hautveränderung (8) der Hautoberfläche (9) detektieren soll, gezeigt. Diese Ultraschallsonde ist an das Ultraschallgerät (15) über das bewegliche Kabel (6) angeschlossen. Der detektierende Ultraschallstrahl wird vom Transducer (2) ausgesendet. Neben diesem Transducer ist eine Stablinsen-Optik (3) in die Sonde eingebaut, deren Bild von der detektierten Hautoberfläche (9) bzw. der Hautveränderung (8) zum Videochip (4) geleitet wird. Das Übertragungskabel (5, 10), welches im Ultraschallkabel (6) der Sonde (1) mitgeführt wird, überträgt die Bildinformation des Videochips (5) dem Rechner (11) des Ultraschallgerätes (15). Über die Tastaturen und Eingabeelemente (12) des Ultraschallgerätes können die Bilder der Sonografie und der digitalen Videographie der Hautveränderungen auf den Monitoren (13, 14) separat dargestellt und manipuliert werden. An der Ultraschallsonde kann auch eine stabförmige Positionierungshilfe (7) angebracht werden, die in Pfeilrichtung verschieblich ist. Durch die mitgeführte Beleuchtung der Optik (3) wird die unter der Ultraschallsonde gelegene Hautfläche erleuchtet, wodurch der Nutzer des Ultraschallgerätes die Hautoberfläche besser sieht und die Sonde genauer positionieren kann. Der Dermatologe kann mit Hilfe dieser innovativen Sonde (1) und der synchronen Erfassung des sonografischen und des optischen Bildes auf den Monitoren (13, 14) eine erheblich bessere Zuordnung des Ultraschallbildes zu den Details der Hautveränderung (8) gewinnen. Das optische Bild kann auch in das sonografische Bild eingeblendet werden, so dass nur ein Monitor benötigt wird. Als optisches Medium (3) in der Sonde (1) können auch Lichtleitkabel oder eine Faseroptik verwendet werden, deren Bilder erst im Rechner (11) des Ultraschallgerätes digitalisiert bzw. elektronisch umgewandelt werden. Die videographische Bilddokumentation soll hierbei nicht auf eine Einzelbildspeicherung beschränkt bleiben, sondern soll auch schnelle Bildfolgen bzw. Videofilmspeicherungen beinhalten. Dies kann natürlich mit verschiedenen optischen Mitteln wie Videokassetten erfolgen, sollte heute aber zweckmäßiger Weise durch digitale Bildspeicher geschehen. Auch wäre es manchmal sinnvoll, die videographische Dokumentation von der sonographischen Dokumentation bewusst zu trennen, um jeweils die Vorteile der beiden Dokumentationen auszureizen. So könnte vor der Ultraschalluntersuchung einer kleinen Hautveränderung zuerst eine alleinige Videographie der Hautveränderung erfolgen und dann erst die synchrone, gezielte Speicherung beider Bilderfassungen.
• Fig. 2 zeigt einen Patienten (16), der auf der Untersuchungsliege (15) auf dem Rücken liegt. Der untersuchende, sonographierende Arzt (17, gepunktet), der rechts an der Liege sitzt, führt mit seinem rechten Arm (18) und der Hand (19) die Ultraschallsonde (20, schwarz) über das linke Bein (29) des Patienten. Die Ultraschallsonde (20) ist mit dem Ultraschallgerät (31) über das Kabel (25) verbunden. Die beiden Kameras (21, 22) sind ebenfalls mit dem Ultraschallgerät über die Kabel (24, 23) verbunden. Immer, wenn ein Ultraschallbild abgespeichert wird, werden synchron auch die Videobilder der beiden Kameras aufgenommen und abgespeichert. Hierzu können zweckmäßige Bedientasten an der Ultraschallsonde (20) oder wie üblich am Bedienpult (30) des Ultraschallgerätes (31) genutzt werden. Die Darstellung der Bilder kann über die Eingabeeinheit (30) des Ultraschallgerätes gewählt werden. Auf dem Monitor (26) des Ultraschallgerätes (31) können beispielsweise gleichzeitig das Ultraschallbild (27) und die beiden Videobilder (28) der Videokameras (21, 22) dargestellt werden. Auf diese Weise kann einfach und sicher die Haltung der Ultraschallsonde, der Ort der Untersuchung und der Untersucher sowie der Patient dokumentiert werden. Verwechselungen von Videobilder, Lokalisationen, Patient und so weiter sind faktisch ausgeschlossen. Die synchrone Erfassung der Videobilder kann wahlweise auch ausgeschaltet werden. Durch die synchrone video-sonographische Bildaufzeichnung wird ein neuer sinnvoller Dokumentationsstandard entwickelt, der forensische Güte hat. Die Kameras können im Untersuchungsraum fest in geeigneter Position so eingestellt werden, dass die Handhabung der Ultraschallsonde und die Lokalisation am Patienten immer deutlich erkennbar sind. Dies kann sehr einfach handhabt werden, da die Untersuchung der Patienten immer auf der bestimmten Liege bzw. an gleicher Raumstelle durchgeführt wird und ebenso auch die Position des Arztes meist an einer bestimmten Liegenseite ist. Als maximale Version der synchronen Bildaufnahme könnte die Kamera jeweils automatisch in die richtige, optimale Position gefahren oder bewegt werden, wenn in der Ultraschallsonde ein Marker oder Sender eingebaut ist, auf den die Kameras automatisch ausgerichtet werden. Außerdem könnte auf den Ultraschallsonden zusätzlich Farbmarkierung oder andere, optische gut erkennbare Markierungen angebracht werden, die die Haltungserfassung der Ultraschallsonde weiter erleichtert.
• Es handelt sich also bei dieser Innovation nicht um ein neues diagnostisches Verfahren oder Gerät, sondern um ein optosonographisches Synchronbild- Erfassungssystem und dessen Geräterealisierung. Hierdurch werden die Zuordnungen der Ultraschallbilder zu anatomischen Strukturen und Körperdetails erleichtert und die Vergleichbarkeit und Reproduzierbarkeit der Untersuchungen erheblich verbessert.

Claims (13)

1. Erfassungsverfahren für diagnostische sonographische Geräte zum Gebrauch auf der äußeren Körperoberfläche, dadurch gekennzeichnet, dass synchron zur Darstellung des Ultraschallbildes eine videographische Aufnahme des untersuchten Hautareals und oder der Untersuchungsbedingungen erfolgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine oder mehrere optische Aufnahmemedien in Ultraschallsonden oder außerhalb der Ultraschallsonden genutzt werden, die optional separat angewählt und oder optional dreidimensional bewegt und deren Optik steuert werden können und dass vorzugsweise digitale Bildspeicherungen genutzt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die optischen Aufnahmemedien mit zweckmäßigen Beleuchtungseinrichtungen wie Strahlern oder Blitzlichtern verschiedener Größen und Formen ausgerüstet werden können, die zur Beleuchtung der Hautareale, Körperareale oder der Untersuchungsräumlichkeiten dienen.

4. Ultraschallgerät für Anwendungen auf der äußeren Körperoberfläche (nicht für endoskopische Zwecke), dadurch gekennzeichnet, dass synchron zur Darstellung des Ultraschallbildes eine videographische Aufnahme des untersuchten Hautareals und oder des untersuchten Körperareals einschließlich der Ultraschallsondenhaltung und oder zweckmäßiger Bereiche des Untersuchungsraumes einschließlich des untersuchten Patienten und des untersuchende Arztes erfolgen können und wahlweise abgespeichert werden können und dass diese synchronen Bilddarstellungen und Bildspeicherungen wahlweise entkoppelt werden können.

5. Ultraschallsonde für dermatologische Zwecke nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass in oder an der Ultraschallsonde des Ultraschallgerätes ein optisches Aufnahmemedium mit Lichtquelle integriert wird, dessen optisches Bild synchron mit dem Ultraschallbild erfasst und aufgezeichnet werden kann während die Ultraschallsonde auf der Haut bewegt wird.

6. Gerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass in der Ultraschallsonde optische Aufnahmemedien verschiedener Vergrößerungen und verschiedener zweckdienlicher Art (vor allem Stablinsen oder optische Lichtleitkabel) integriert und Maßstäbe sowie Positionierungshilfen (verschiebbare, zentrierte Stabzeiger) genutzt und eingeblendet werden können.

7. Gerät nach Anspruch 5-6, dadurch gekennzeichnet, dass die optischen Medien und Lichtquellen ausgetauscht bzw. verschiedene Lichtquellen (Farblicht, Fluoreszenzlicht, Woodlicht, rotfreies Licht usw.) genutzt werden können.

8. Gerät nach Anspruch 5-7, dadurch gekennzeichnet, dass in oder an der Ultraschallsonde Bedienungselemente zur Schärfen- und Beleuchtungseinstellung und evtl. zur Einstellung der Vergrößerungen vorhanden sind.

9. Gerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein übliches Ultraschallgerät mit mindestens einer Videokamera verschaltet wird, deren optische Bilder vom untersuchten Körperareal und der Ultraschallsondenposition synchron mit den Ultraschallbildern erfasst und gespeichert werden können.

10. Gerät nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Videokameras einschließlich möglicher Beleuchtungseinrichtungen genutzt werden können, die synchron, mehrere relevante Untersuchungsdetails erfassen wie untersuchte Körperareale und relevante Raumanteile des Untersuchungsraumes einschließlich des gesamten Patienten und des untersuchenden Arztes und das die Kameras und Beleuchtungseinrichtungen separat von der Ultraschallsonde aus oder dem Bedienpult des Ultraschallgerätes aus eingestellt, bewegt und optisch manipuliert werden können.

11. Gerät nach Anspruch 9-10, dadurch gekennzeichnet, dass die optischen Medien mit deren Beleuchtungseinrichtungen und Software sowie Bedieneinrichtungen nicht nur fest im Ultraschallgerät integriert werden, sondern auch modulartig unabhängig vom Ultraschallgerät abgekoppelt werden kann und so über definierte Schnittstellen an andere Ultraschallgeräte angekoppelt werden kann bzw. ein optisches System für mehrere Ultraschallgeräte genutzt werden kann.

12. Verfahren und Gerät nach Anspruch 1-11, dadurch gekennzeichnet, dass einzelne videographische Bilder, schnelle Bildfolgen oder Filme erfasst und abgespeichert werden und alle zweckmäßigen Fähigkeiten moderner Bildverarbeitung hierzu genutzt werden können einschließlich der Entwicklung eigener Software-Programme und Fernsteuerungen der Kameras.

13. Verfahren und Gerät nach Anspruch 1-12, dadurch gekennzeichnet, dass die Innovation für diagnostische Zwecke in der Human- und Tiermedizin genutzt werden kann einschließlich medizinischer, kosmetischer, wissenschaftlicher und forensischer Fragestellungen.