DE2329385A1

DE2329385A1 - Verfahren zur darstellung der informationen bei der ultraschall-echoskopie

Info

Publication number: DE2329385A1
Application number: DE2329385A
Authority: DE
Inventors: George Kossoff; David Errol Robinson
Original assignee: Australian Government
Current assignee: Australian Government
Priority date: 1972-06-08
Filing date: 1973-06-08
Publication date: 1974-01-31
Also published as: AU5655373A; AU490105B2; JPS4963286A; CA1012238A; US4176658A; GB1439198A

Description

Unser Zeichen bitte angeben

E We I

Dipl,ln₉.E.Tergau I

Patentanwälte

Nürnberg, den 7. Juni 1973

' The Commonwealth of Australia, c/-The Department of Health,Philipp, Australian Capital Territory,Commonwealth of Australia

Verfahren zur Darstellung der Informationen bei der Ultraschall-Echoskopie

Die Erfindung betrifft ein neuartiges Verfahren zur Darstellung von Informationen bei der Ultraschall-Echoskopie.

Die Erfindung ist in erster Linie, jedoch nicht ausschließlich, bestimmt für die Darstellung von Daten bei der medizinischen diagnostischen Untersuchung .

Die Ultraschall- Echoskopie schafft Informationen über ein Prüfobjekt, die in der Form eines Ultraschall- Echogrammes dargestellt werden können. Ein solches Echogramm besteht in der Darstellung von akustischen Widerstandsunstetigkeiten oder reflektierenden Flächen im Objekt. Es wird dadurch gewonnen, daß kurze Pulse von Ultraschallenergie, typisch im Freguenzbereich von 1 bis 30 MHz, in das Objekt gerichtet werden, in dem jede akustische Widerstandsunstetigkeit reflektiert und einige Energie in der Form eines Echos zurückkehrt. Das Echo wird empfangen, in ein elektrisches Signal umgewandelt und als Echogramm auf eignem Kathodenstrahl-Oszillokop, einem Film, einer Karte od.dgl. dargestellt,

309885/1250

Telefon T.I« T.l.gr.mme Deutsch. Bank AG St.dtspark.e.s Postscheckkonto

0911/204081-83 06/22327 Patweuel Nürnberg 368910 Nürnberg 52835 Nomberg 1115t

Das Echogramm kann entweder aus einer eindimensionalen oder zweidimensionalen Darstellung bestehen. In beiden Fällen ist die Information in der Stellung und Größe des dargestellten Echos enthalten. In einer eindimensionalen Darstellung wird die Stellung entlang der Basislinie benutzt, um den Abstand zur reflektierenden Fläche anzuzeigen, wenn die Größe des Echos beispielsweise als Ablenkung der Basislinie oder als Intensitätsände'rung dargestellt wird. Bei einer zweidimensionalen Darstellung wird die Stellung entlang einer Basislinie verwendet, um den Abstand zur reflektierenden Fläche anzuzeigen wie bei der eindimensionalen Darstellung, und die Richtung der Basislinie wird benutzt, um die Richtung der Ausbreitung der akustischen Energie zu repräsentieren. Die zweidimensional Darstellung wird dadurch erhalten, daß man diese Richtung der Ausbreitung der akustischen Energie ändert und indem man eine ähnliche, aber nicht notwendigerweise identische Bewegung der Grundlinie der Darstellung einführt. Die Größe des Echos wird wie bei der eindimensionalen Darstellung dargestellt, beispielsweise als Ablenkung der Grundlinie oder als Intensitätsänderung.

Die Technik der Ultraschallechoskopie wird in der medizinischen Diagnose verwendet, um Informationen über die Anatomie des Patienten zu erhalten. Die Anwendung dieser Technik ist jetzt weitgehend eingeführt und ist beispielsweise be-

309885/1250

schrieben durch D.E.Robinson in Proceeding of the Institution of Radio and Electronics Engineers Australia,Vol.31, Nr.11,Seiten 385 bis 392,November 1970: "The Application of Ultrasound in Medical Diagnosis". Wie in diesem Aufsatz ausgeführt wird, kann Ultraschall-Echoskopie benutzt werden, um Darstellungen zu erzeugen, die anatomischen Querschnitten ähneln, die sich klinisch als nützlich erwiesen haben, wenn die gewünschten Informationen physische Dimensionen, Gestaltungen von Organen oder Strukturen betreffen. Ultraschall-Echographie hat ihren besonderen Wert erwiesen als diagnostische Hilfe im Unterleib und in der Gebärmutter, im Auge, Brust,Gehirn, Lunge,Niere,Leber und Herz, d.h. in Bereichen von weichem Gewebe mit v/enig Knochen und Luft. Im allgemeinen wird die Technik als Ergänzung zu anderen Techniken betrachtet, um ein vollständigeres Bild vom Zustand des Patienten zu erhalten. Besonders 'nützlich hat sie sich erwiesen bei Schwangerschaften anstelle von Röntgenstrahlen, wo diese keine genügende Information geben oder gefährlich werden können. Im medizinischen Gebrauch wird ein Puls von Ultraschallenergie in den Patienten mit einer bekannten Richtung übertragen und Echos werden von reflektierenden Flächen im Körper erhalten. Der zeitliche Abstand zwischen dem ausgesandten Impuls und dem empfangenen Echo hängt 3b vom Abstand zwischen Übertrager und reflektierender Fläche. Die so erhaltene Abstandsinformation kann auf geeignetem Wege zur Deutung

309885/1250

und zum klinischen Gebrauch dargestellt werden und zwar als eine eindimensionale Ablesung des Bereiches oder als ein zweidimensionaler Querschnitt wie vorher beschrieben.

Insbesondere in der medizinischen diagnostischen Prüfung soll die übliche Darstellungstechnik einen hellen Bereich auf einem dunklen Hintergrund oder einen dunklen Bereich auf einen hellen Hintergrund für die Teile des abgetasteten Bereiches des Patienten darstellen, die Reflektionen von Ultraschallenergie enthalten. Wie früher beschrieben, ist der dargestellte Parameter eine Echoamplitude, die durch den Reflektionskoeffizienten der Zwischenfläche und die Geometrie der Zwischenfläche beeinflußt ist. Auf diese Weise wird ein Schwarz- Weiß-Bild mit mehr oder weniger grauer Skala erhalten, das dem Bild eines physischen Querschnittes der untersuchten Teile ähnelt.

Es sind Techniken verfügbar geworden, um andere Informati_ onen als einfach die Lage der reflektierenden Zwischenflächen zu erhalten. Infolgedessen schließen andere Parameter , die gemessen werden können, die Ausbreitungsgeschwindigkeit der Energie durch das Objekt und die Dämpfung der Energiepulse in Bereichen des abgetasteten Abschnittes ebenso wie reflektierende und streuende Eigenschaften (Rauheit_)_ akustische Widerstandsunstetigkeiten in den Abschnitten ein. Beispielsweise ist die Technik für das Messen solcher Para-

309885/1250

meter in einer gleichzeitig eingereichten Anmeldung der Anmelderin beschrieben? Ein weiterer Parameter, der gemessen werden kann, ist die . Fließgeschwindigkeit eines sich bewegenden Reflektors, beispielsweise von Blut. Messungen dieser Art können durch eine DOppler-Frequenz- Verschiebung in den Echos bewegter Flüssigkeiten entdeckt werden.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens, bei dem die durch solche Techniken erhaltenen Informationen in nützlicher Form zur Verfügung gestellt werden, insbesondere für die medizinische Diagnose.

Gemäß der Erfindung wird ein Verfahren zur Darstellung von Informationen der Ultraschall-Echoskop-Untersuchung eines Objektes geschaffen, die darin besteht, daß eine erste Darstellung von Informationen geschaffen wird, welche repräsentativ für die Lage der akustischen Widerstandsunstetigkeit innerhalb des Objektes ist, wobei gleichzeitig in diese erste. Darstellung Informationen eingeschlossen werden, die repräsentativ für zusätzliche Parameter dieses Objektes oder von Teilen davon sind, oder überhaupt der akustischen Widerstandsunstetiqkeiten als solcher.

Ein beträchtlicher Zuwachs an diagnostischer Information kann gemäß der Erfindung verfügbar gemacht werden durch die Verwendung verschiedener Typen von Informationsdarstellun-

309885/1250

-6.- 7329385

gen, um die Verteilung im Querschnitt zweier oder mehrerer Parameter gleichzeitig darzustellen. Die diesbezüglichen Darstellungstypen schließen ein Grauskala,Schraffur,Farbe und Relief (das durch Ablenkung des dargestellten Punktes gewonnen wird).

Ein Anwendungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt, die eine schematische Darstellung einer durch Echogramm erhaltenen Information zeigt. Die Umrißlinie 1 bezeichnet die Lege der Außengrenze des zu prüfenden Querschnittes. Die Umrißlinien 2 und 3 bezeichnen die Lage
zweier innerer Strukturen. In einem normalen Echogramm
würden alle Außenlinien weiß auf schwarzem Grund oder
schwarz auf weißem Grund sein, wie bereits beschrieben. Der Kontrast dieser Umrißlinien hängt ab vom Reflektionskoeffizienten der Zwischenflächen der inneren Struktur. Die Bereiche 4,5 und 6 würden normalerweise die gleiche Farbe wie der Hintergrund oder einen Grauschatten besitzen, je nach der Struktur des Echos, 0^as von dem Bereich erhalten wird.

Die Erfindung besteht in der gleichzeitigen Darstellung
weiterer Informationen auf dieser Grunddarstellung durch Anwendung anderer Darstellungstechniken. Beispielsweise
kann die Rauheit, also eine streuende Eigenschaft des Reflektors, als Wechsel in der Farbe oder des Farbtones der Umrißlinien 1,2 und 3 dargestellt werden. Die Ultraschal-Ausbreitungsgeschwindigkeit in den Bereichen 4,5 und 6

309885/1250

kann dargestellt werden als der Abstand zwischen den horizontalen Schraffurlinien innerhalb dieser Bereiche. Die Dämpfung der Ultraschallpulse innerhalb der Struktur ,kann dargestellt werden als der Abstand zwischen den senkrechten Schraffurlinien. In dem Fall, daß der Bereich 3 das Innere eines Rohres ist, das bewegte Flüssigkeit enthält, beispielsweise ein Blutgefäß,kann die Bewegungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit dargestellt werden durch eineReliefdarstellung, die dadurch gebildet ist, daß jeder Punkt durch eine kurze Linie in einer bestimmten Richtung ersetzt ist, wobei der Bereich dieser Linie die Geschwindigkeit angibt. Die oben beschriebenen Darstellungsmittel jedes Parameters sind lediglich als Beispiel angegeben. Jedes kann ausgewechselt werden, je nachdem wie es erforderlich ist, um das System für die verschiedenen Anwendungen zu optimieren.

Man sieht aus den vorstehenden Ausführungen, daß die vorliegende Erfindung eine günstigere Darstellung von Daten ermöglicht, die durch Ultraschallprüfung von Objekten erhalten sind. Verständlicherweise können außer den beschriebenen Parametern auch andere Parameter in die Darstellung einbezoqen werden.

309885/1250

Claims

Patentansprüche:

/ l} Verfahren zur Darstellung von Informationen, die durch Ultraschall-Echoskopie -Untersuchung eines Objektes erhalten werden, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste Darstellung

" einer Information gebildet wird, die repräsentativ für die Lage der akustischen Widerstands-Unstetigkeit innerhalb des Objektes ist, und daß gleichzeitig in diese Darstellung Informationen eingeschlossen werden, die repräsentativ sind für zusätzliche Parameter des Objektes oder von Teilen davon, oder Informationen über die akustischen Unstetigkeiten als solche.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzliche Information, die in die erste information eingeschlossen wird, eine Information ist, die repräsentativ für die Ausbreitungsgeschwindigkeit der Ultraschallenergie durch das Objekt ist, oder repräsentativ für den Dämpfungsgrad eines Pulses von Ultraschallenergie im Objekt, oder repräsentativ für die reflektierenden und/oder streuenden Eigenschaften der akustischen Widerstandsunsteigkeit innerhalb des Objektes oder repräsentativ für die reflektierenden und/oder streuenden Eigenschaften der akustischer. Widerstandsunstetigkeit innerhalb des Objektes oder repräsentativ für die Bewequngsgeschwindigkeit eines bewegten Reflektors innerhalb des Objektes, oder repräsentativ für zwei oder mehrere von diesen Parametern.

309885/1250
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzliche Information, die in die erste Darstellung eingeschlossen wird, dargestellt wird durch Änderungen in der Grauskala, durch Schraffur, durch Farbe oder durch Relief in der ersten Darstellung.

309885/1250

JO

L e e r s e i t e