DE19541987A1 - Medical echo-graphic data recording e.g for cardiac examination - Google Patents

Medical echo-graphic data recording e.g for cardiac examination

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DE19541987A1
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Jean-Paul Lethor
Hugues Malvos
Martin Tasler
Melle Laure Muller
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D INVENTEURS BY HEART SOC CIV
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Abstract

An echo-graphic method of obtaining a three-dimensional (bi-dimensional) echography involves continuously receiving bi-dimensional images of a complete cardiac cycle in sequential planes fixed by an automated machine (2).The machine (2) controls the position and movement of an echo-graphic probe (10) in the basis of control by the ECG of the patient, with subsequent reconstruction of three-dimensional images of the heart by using the images of the various planes which were selected at the same time (t) of the cardiac cycle.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein neues echographi­ sches Verfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, insbesondere zur Darstellung des Herzens in drei Dimensionen.The present invention relates to a new echographi cal method and an apparatus for performing the Process, in particular for the representation of the heart in three dimensions.

Durch die Echographie gewinnt man gewöhnlich ein zweidi­ mensionales Bild eines Organs.Echography usually gives two dimensional image of an organ.

Die Schwierigkeit, mit zweidimensionalen Bildern ein Herz dreidimensional darzustellen, besteht darin, die Bilder im Raum (Einatmen) mit zusammengezogener und beweglicher Struktur quer zu einer begrenzten Anzahl von akustischen "Fenstern" zusammenzusetzen, welche zwischen den Seiten vorliegen.The difficulty of having a heart with two-dimensional images The three-dimensional representation consists of the pictures in space (inhalation) with contracted and agile Structure across a limited number of acoustic Put "windows" together between the pages available.

Etliche Versuche der Echographie in drei Dimensionen wur­ den bereits ausgeführt, ohne daß einer davon zufrieden­ stellende Ergebnisse brachte.Several attempts at echography in three dimensions were made already executed without one of them satisfied brought results.

WA ZOGHBI hat kürzlich ein System vorgestellt, welches ein Kippen der echographischen Sonde (Schwenkvorrichtung) erlaubt. Bei diesem Verfahren verbleibt der Spitzenbe­ reich der Herzkammer unzugänglich.WA ZOGHBI recently presented a system which tilting of the echographic probe (swiveling device) allowed. In this process, the top remains inaccessible to the ventricle.

Mac CANN und GREENLEAF (mayo Klinik) benutzten 1986 eine Sonde auf einer drehbaren Achse. Die Gewinnung von Bil­ dern dauerte 5 Minuten und die Auswahl der Bilder erfolg­ te später durch den Mediziner. Die Schwierigkeit der Dar­ stellung war durch das Auswählen der Bilder in Abhängig­ keit von der Zeit für das Einatmen und dem Herzrhythmus. Mac CANN and GREENLEAF (mayo Klinik) used one in 1986 Probe on a rotatable axis. Obtaining bil It took 5 minutes and the selection of the pictures was successful later by the doctor. The difficulty of the dar position was dependent on the selection of the pictures time for inhalation and heart rhythm.  

Die Sonde "phased array" kann auch abgewandelt werden, um einen pyramidenförmigen und nicht mehr planaren (DUKE) Ultraschallstrahl zuerhalten. Die Sonde ist groß und ihr Strahl ist quer zu den Seiten zu schmal. Weiterhin ist die Bildauflösung schwach (in der Größenordnung von 4 mm in einem Abstand von 7 cm).The "phased array" probe can also be modified to a pyramid-shaped and no longer planar (DUKE) Receive ultrasound beam. The probe is big and you Beam is too narrow across the sides. Still is the image resolution is poor (on the order of 4 mm at a distance of 7 cm).

Das einzige Verfahren, welches klinische pathologische Studien ermöglicht hat, ist die Technik von MORIZZ, wel­ che durch das Team von Dr. WEYMAN in BOSTON entwickelt wurde. Die Sonde wird während der Atempause frei auf dem Brustkorb bewegt und ihre räumliche Lage wird auf dem Bild (Echtzeit) durch ein akustisches Ortungssystem er­ faßt. Der Operateur wählt dann die Bilder aus, verfolgt von Hand die Konturen und ein Oberflächenalgorhythmus re­ konstruiert die Formen. Diese Technik ist durch die zu­ fälligen Bewegungen der Sonde und durch die nicht syste­ matische und nicht automatisierte Gewinnung zweidimensio­ naler Bilder (zwei Dimensionen) beschränkt und erfordert einen besonders eingearbeiteten Operateur und eine lange Dauer der Aufzeichnung, während der Patient nicht einat­ men darf.The only procedure that is clinical pathological The technology of MORIZZ has made studies possible, wel che by the team of Dr. WEYMAN developed in BOSTON has been. The probe is released on the Chest moves and their spatial location is on the Image (real time) through an acoustic positioning system sums up. The surgeon then selects the images followed by hand the contours and a surface algorithm right constructs the shapes. This technique is due to the due movements of the probe and through the non-system automatic and non-automated extraction in two dimensions naler images (two dimensions) limited and required a specially trained surgeon and a long one Duration of the recording while the patient is not breathing may.

Die Echographie entlang der Speiseröhre durch die Technik der Linearverschiebung innerhalb der Speiseröhre führt zu schwankenden Ergebnissen.Echography along the esophagus through the technique the linear displacement within the esophagus leads to fluctuating results.

Deshalb ist es ein erstes Ziel der Erfindung, die Nach­ teile des Standes der Technik zu beheben. Ein weiteres Ziel der Erfindung liegt darin, durch Echographie dreidi­ mensionale Bilder (drei Dimensionen) zu erlangen, welche eine Darstellung und eine Belebung der Untersuchungsziele und der klinischen Forschung erlaubt.Therefore, it is a first object of the invention, the after To fix parts of the prior art. Another one The aim of the invention is three-way echography to obtain dimensional images (three dimensions) which a presentation and an enlivenment of the investigation goals and allowed clinical research.

Diese Ziele werden durch ein erfindungsgemäßes Verfahren erreicht, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß man ein Aufnehmen von zweidimensionalen Bildern eines ganzen Herzzyklus in aufeinanderfolgenden Ebenen verwirklicht, welche durch einen Automat festgelegt sind, welcher die Lage und die Bewegung einer echographischen Sonde auf­ grund des Elektrokardiogramms (EKG) des Patienten steuert und daß anschließend das dreidimensionale Bild des Her­ zens durch Verwendung der Bilder der unterschiedlichen Ebenen rekonstruiert wird, wobei die Bilder in der glei­ chen Zeit (t) wie der Herzzyklus ausgewählt werden.These goals are achieved by a method according to the invention achieved, which is characterized in that one  Taking two-dimensional images of an entire Cardiac cycle realized in successive levels, which are determined by an automaton which Location and movement of an echographic probe controls based on the patient's electrocardiogram (EKG) and that the three-dimensional image of the Her zens by using the images of the different Levels are reconstructed, with the images in the same time (t) how the cardiac cycle is selected.

Gemäß einer bevorzugten, das Verfahren jedoch nicht be­ schränkenden Abwandlung wird die Bewegung der Sonde bei der Vorrichtung (Drehung um ein Inkrement mit dem Wert (x), schrittweises Neigen, schrittweises Verlagern) aus­ gewählt, um mit der Vorrichtung das Herzvolumen während eines kurzen Einatmens abzutasten.According to a preferred method, however, the method does not restrictive modification is the movement of the probe the device (rotation by one increment with the value (x), gradual tilting, gradual shifting) chosen to with the device the heart volume during a short inhalation.

Gemäß einer anderen nicht einschränkenden Variante wird die dreidimensionale Rekonstruktion mit Hilfe eines zu­ sätzlichen Parameters realisiert, bei dem es sich um das Einatmen des Patienten handelt.According to another non-restrictive variant the three-dimensional reconstruction with the help of a realized additional parameters, which is the Inhale the patient.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren weist weiterhin zumindest eine der nachfolgenden Besonderheiten auf:A method according to the invention also at least has one of the following special features:

  • - Verwendung eines einzigen akustischen Fensters,- use of a single acoustic window,
  • - Verwendung eines vom Patienten abhängenden Be­ zugssystems,- Use of a patient dependent Be train system,
  • - Erlangung und Abspeichern zur Echtzeit der bidi­ mensionalen Bilder, welche mit einer Anzahl von Parame­ tern verknüpft werden, nämlich zumindest: Folge der zwei­ dimensionalen Bilder, Lage der Sonde bei jeder Bildauf­ nahme, Elektrokardiogramm des Patienten.- Acquisition and storage in real time of the bidi Dimensional images, which have a number of parameters tern, namely at least: sequence of the two dimensional images, position of the probe with each image patient's electrocardiogram.

Alternativ kann man bin Produkt des Bildes (zum Beispiel einen Bereich des Bildes oder eine Kontur, oder ein kom­ primiertes Bild oder einen interessierenden Bereich) ab­ speichern, welches das Ergebnis einer temporären Behand­ lung mit dem Ziel einer ökonomischen Abspeicherung dar­ stellt.Alternatively, you can bin the product of the picture (for example an area of the image or a contour, or a com primed image or an area of interest) save the result of a temporary treatment with the aim of economic storage poses.

  • - Behandlung der Daten (Bild oder Produkt des Bildes) in Matrizenform.- Treatment of the data (image or product of the In the form of a matrix.

Weiterhin wird der Parameter, welcher die Bewegung der Sonde und die Verzögerung (D) zwischen der Kontraktion des Herzens und der Veränderung der Lage der Sonde be­ stimmt, vom Arzt ausgewählt.Furthermore, the parameter which determines the movement of the Probe and the delay (D) between the contraction of the heart and the change in the position of the probe true, selected by the doctor.

Die Erfindung bezieht sich auf alle Vorrichtungen zur Ausführung des Verfahrens und insbesondere auf eine be­ vorzugte, jedoch nicht ausschließliche Ausführungsform, welche in einer Vorrichtung zum Aufnehmen durch bidimen­ sionale Echographie eine dreidimensionale Darstellung des Herzens eines Patienten hat, welche in Kombination eine Elektrokardiographie und eine Echographie mit einer bidi­ mensionalen, echographischen Sonde aufweist und die da­ durch gekennzeichnet ist, daß sie einen Automaten ent­ hält, welcher die Bewegungen und außerdem die Stillstände der Sonde in Abhängigkeit vom Signal (EKG) der Elektro­ kardiographie lenkt und automatisch das Aufnehmen der dreidimensionalen Bilder durch die genannte Sonde während jedes seiner Stillstände steuert.The invention relates to all devices for Execution of the method and in particular on a be preferred, but not exclusive embodiment, which in a device for recording by bidimen sional echography a three-dimensional representation of the Heart of a patient, which in combination one Electrocardiography and an echography with a bidi dimensional, echographic probe and there is characterized by that they ent an automaton which keeps the movements and also the standstills the probe depending on the signal (EKG) of the electro cardiography directs and automatically records the three-dimensional images by the aforementioned probe during controls each of its stops.

Weiterhin enthält diese Vorrichtung folgendes:This device also contains the following:

  • - Eine Verknüpfungsstation, welche zumindest die nachfol­ genden Daten empfängt (bidimensionales Bild, Position der Sonde, EKG-Signal), - A linking station, which at least the following data (bi-dimensional image, position of the Probe, ECG signal),  
  • - eine Speicherstation zum Abspeichern der von der Ver­ knüpfungsstation zugeführten Daten zur Realzeit,- A storage station for storing the Ver data supplied to link station at real time,
  • - eine Digitalisierungsstation in Form einer Matrize,a digitizing station in the form of a matrix,
  • - eine Arbeitsstation zum Rekonstruieren des Herzens in drei Dimensionen während einer Zeit t₀ des Herzzyklus,- a work station for reconstructing the heart in three dimensions during a time t₀ of the cardiac cycle,
  • - eine Anregungsstation zum Anregen des Herzens.- an excitation station for stimulating the heart.

Die Erfindung wird mit Hilfe der Beschreibung anhand der einzigen, anhängenden Figur besser zu verstehen sein. Diese stellt eine Prinzipskizze einer erfindungsgemäßen Anordnung dar.The invention is described with the aid of the description single, attached figure to be better understood. This provides a schematic diagram of an inventive one Arrangement.

Gemäß einer bevorzugten, aber nicht einschränkenden in der einzigen Figur gezeigten Ausführungsform enthält eine erfindungsgemäße Vorrichtung im wesentlichen folgendes:According to a preferred but not restrictive in the single figure shown contains one Device according to the invention essentially the following:

  • - eine mechanische oder elektronische echographische Son­ de (1), welche sich in Abhängigkeit von den Befehlen ei­ nes Automaten (2) um ihre Achse dreht. Vorzugsweise wählt man eine mechanische Sonde aus, um ein besseres Einführen zwischen den Seiten zu ermöglichen. Eine nicht gegenläu­ fige Rotation verbreitert also das akustische Fenster,- A mechanical or electronic echographic son de ( 1 ), which rotates depending on the commands of a automaton ( 2 ) about its axis. A mechanical probe is preferably chosen to allow better insertion between the sides. Non-counter rotation thus widens the acoustic window,
  • - einen Automat (2), bei dem es sich um ein Roboterteil handeln kann, welches eine doppelte Hülse aufweist:
    • - eine äußere Hülse, die als Referenzsystem dazu dient extern mit dem Patienten verbunden zu werden,
    • - eine interne Hülse, welche die Sonde haltert.
    - An automat ( 2 ), which can be a robot part that has a double sleeve:
    • an outer sleeve, which serves as a reference system to be connected externally to the patient,
    • - an internal sleeve that holds the probe.

Ein Motor, zum Beispiel ein Schrittmotor, zwingt der in­ neren Hülse eine Rotation in Bezug auf die äußere Hülse um einen Winkel (x) auf,A motor, for example a stepper motor, forces the in rotation with respect to the outer sleeve through an angle (x),

  • - ein elektronisches Steuersystem (3) steuert den Motor Schritt für Schritt in Abhängigkeit von zwei Variablen:
    • * Die Dauer (D) zwischen einem Referenzpunkt auf dem EKG, zum Beispiel der Spitze der Schwingung (R) und dem Anlaufen des Motors,
    • * Den Winkel der Rotation (x) jedes Inkrementes.
    - An electronic control system ( 3 ) controls the motor step by step depending on two variables:
    • * The duration (D) between a reference point on the ECG, for example the peak of the vibration (R) and the motor starting,
    • * The angle of rotation (x) of each increment.

Der Mediziner wählt den Winkel (x), und das Steuersystem (3) läßt den Motor anlaufen, durch den die Sonde (1) sehr schnell um einen inkrementiellen Wert (x) innerhalb des Herzzyklus dreht, der mit einer Dauer (D) in Bezug auf eine Referenz auf dem EKG, zum Beispiel der Schwingung (R) übereinstimmt. Die Dauer (D) wird vom Arzt festge­ legt. Die gleiche schnelle Rotation findet beim nächsten Herzzyklus und ebenso in der weiteren Folge statt, bis daß das Herzvolumen vollständig abgetastet ist.The medical professional selects the angle (x) and the control system ( 3 ) starts the motor, by means of which the probe ( 1 ) rotates very quickly by an incremental value (x) within the cardiac cycle which is related to a duration (D) to a reference on the EKG, for example the vibration (R). The duration (D) is determined by the doctor. The same rapid rotation takes place in the next cardiac cycle and also in the subsequent sequence until the cardiac volume is completely scanned.

Die Gesamtheit des Aufbaus wird auf diese Weise während eines kurzen Atemstillstandes abgetastet, nämlich nach einer 180°-Drehung der Sonde.The whole of the construction is done in this way a short breath stop, namely after a 180 ° rotation of the probe.

Die räumliche Zuordnung der Sonde wird um den Faktor der Winkeldrehung reduziert, wobei die Achse der Rotation konstant gehalten wird.The spatial assignment of the probe is based on the factor of Angular rotation is reduced, the axis of rotation is kept constant.

  • - Ein Echograph (4) erlaubt es, kontinuierlich bidimen­ sionale Bilder herzustellen und sichtbar zu machen. Die Bilder am Ausgang können mittels Videosignal oder durch direkten Eingriff in die interne Informationsverarbeitung des Echographen abgegriffen werden. Das Elektrokardio­ gramm (EKG) und das Steuersystem können im Echographen enthalten sein. - An echograph ( 4 ) allows continuous bi-dimensional images to be produced and made visible. The images at the output can be picked up by means of a video signal or by direct intervention in the internal information processing of the echograph. The electrocardiogram (EKG) and the control system can be included in the echograph.
  • - eine Verknüpfungsstation (5), welche gleichzeitig die folgenden Daten erhält und miteinander kombiniert: vom Echograph kommendes bidimensionales Bild, Winkel der Son­ de (x), welcher vom Automaten (2) kommt, Signal (EKG),a linking station ( 5 ) which simultaneously receives and combines the following data: bi-dimensional image coming from the echograph, angle of the probe (x) coming from the machine ( 2 ), signal (EKG),
  • - eine Speicherstation (6) mit einem Schnellspeicher ho­ her Kapazität, welcher zu den realen Zeiten die von der Station (5) übermittelten Daten aufzeichnet. Der Speicher großer Kapazität zeichnet fortlaufend während der Erfas­ sung das Videobild auf (kurzer Atemstillstand von 10 bis 30 Sekunden). Festzustellen ist, daß die Stationen (5 und 6) in den Echographen (4) integriert sein können, indem man ihre zusätzlichen Eingänge nutzt, wodurch eine direk­ te Integration der Daten in das Bild des Echographen mög­ lich wird, also auf synchrone Weise.- A storage station ( 6 ) with a rapid storage high capacity, which records the data transmitted by the station ( 5 ) at real times. The large capacity memory continuously records the video image during the acquisition (short breath stops of 10 to 30 seconds). It should be noted that the stations ( 5 and 6 ) can be integrated in the echograph ( 4 ) by using their additional inputs, which enables direct integration of the data into the image of the echograph, ie in a synchronous manner.
  • - eine Digitalisierungsstation, welche die Bilder den Pa­ rametern zuordnet, welche herangezogen werden, um die Bilder in Abhängigkeit von den gewünschten Parametern zu verbessern und darstellbar zu machen. Beispielsweise in Form einer Matrize werden die Bilder in Abhängigkeit von der Zeit (t) des Herzzyklus und der Position (x) der Son­ de für den Zustand der Bildgewinnung während des Atem­ stillstandes, wo der Parameter des Einatmens konstant ist, geordnet. Diese Digitalisierung und diese Zuordnung können zur Echtzeit erfolgen, zur gleichen Zeit wie die Verknüpfung vor dem Abspeichern.- A digitizing station, which the pictures the Pa assigns parameters which are used to determine the Images depending on the desired parameters improve and make representable. For example in The images are dependent on the shape of a matrix the time (t) of the cardiac cycle and the position (x) of the son de for the state of image acquisition during breathing where the parameter of inhalation is constant is ordered. This digitization and this assignment can be done in real time, at the same time as that Link before saving.
  • - eine Arbeitsstation (8), welche speziell für die Verar­ beitung eines Bildes und die Rekonstruktion des Herzens in drei Dimensionen zur Zeit (t) des Herzzyklus program­ miert ist. Die Rekonstruktion kann mit Hilfe einer Basis erfolgen (bekannt unter dem Namen VOXEL-Basis), welche die im Raum mit oder ohne Interpolation der da zwischen­ liegenden Bilder zusammengestellten echographischen Bil­ der aufweist oder aber durch Darstellung einer Oberfläche einer vorherbestimmten Struktur erfolgen.- A work station ( 8 ), which is programmed specifically for the processing of an image and the reconstruction of the heart in three dimensions at the time (t) of the cardiac cycle. The reconstruction can be carried out with the aid of a base (known under the name VOXEL base), which has the echographic images compiled in space with or without interpolation of the images lying between them, or else by displaying a surface of a predetermined structure.
  • - eine Belebungsstation (9) zur bewegten Darstellung des Herzens in drei Dimensionen aufgrund der Daten der Bilder in Form einer Matrize.- An animation station ( 9 ) for moving the heart in three dimensions based on the data of the images in the form of a matrix.

Desweiteren erlaubt die Verfügbarkeit der Bilder in zwei Dimensionen in Form einer Matrize eine Extrapolation von möglicherweise mangelhaften Bildern durch solche, die in der Zeit und im Raum benachbart sind. Diese Belebungssta­ tion erlaubt mit einmal eine dreidimensionale Visualisie­ rung und eine quantitative Analyse der Volumina und der Auslenkungen der Struktur.Furthermore, the availability of the images in two Dimensions in the form of a matrix an extrapolation of Possibly defective images from those that are in that are adjacent to time and space. This animated state tion suddenly allows a three-dimensional visualization and a quantitative analysis of the volumes and the Structural deflections.

Die zuvor beschriebene Vorrichtung arbeitet gemäß dem Verfahren nach der Erfindung zur Erlangung echographi­ scher Daten, welches die folgenden Verfahrensstufen auf­ weist:The device described above works according to the Method according to the invention for obtaining echographi shear data indicating the following process steps indicates:

  • - Aufnahme eines bidimensionalen Bildes oder eines Pro­ duktes des Bildes während eines kurzen Stillstandes unter Vermeidung einer Bewegung des Herzens in der Thorax wäh­ rend der Aufnahme der Bilder. Gemäß einer Abwandlung kann man die Aufnahmezeit mit Hilfe einer multiplanen Sonde oder multiplen Sonden vermindern, durch die das gleich­ zeitige Aufnehmen mehrerer Bilder in mehreren voneinander unterschiedlichen Ebenen möglich wird.- Capture a two-dimensional image or a pro duct of the picture during a brief standstill Avoid movement of the heart in the thorax taking the pictures. According to a modification can the recording time using a multipane probe or reduce multiple probes that make it the same early capture of multiple images in multiple of each other different levels is possible.
  • - Verwendung eines einzigen, akustischen Fensters: Dieser Weg wird ausgewählt, um die besten echologischen Werte bei jedem Patienten zu haben und vermeidet den Zeitver­ lust, der für das Aussuchen mehrerer Fenster notwendig wäre. - Use of a single acoustic window: this Path is chosen to get the best echological values to have with every patient and avoids the time delay lust, which is necessary for the selection of several windows would.  
  • - Verwendung eines auf den Patienten bezogenen Referenz­ systems: Hierdurch wird ein Rekonstruktionssystem für den Fall der Bewegung des Patienten unnötig.- Use of a patient-related reference systems: This creates a reconstruction system for the Case of patient movement unnecessary.
  • - In Abhängigkeit von der Funktion des EKG gesteuerte Um­ drehung der Sonde. Die Sonde wird um einen Winkel (x) sehr schnell angetrieben, um sich für jeden Beginn eines Herzzyklus erneut einzustellen. Sie führt auch zu einer vollständigen Drehung um 180° durch aufeinanderfolgende Schritte (in einem Winkel x) und tastet deshalb die Ge­ samtheit des Herzvolumens während eines kurzen Atemstill­ standes ab. Die räumliche Ortung der Sonde vermindert sich um einen Faktor der Winkelrotation; die Achse wird festgehalten. Das Ziel dieser Steuerung liegt darin, echographische Bilder mit einer unbeweglichen Sonde wäh­ rend des überwiegenden Abschnittes des Herzzyklus zu ver­ wirklichen und das gesamte Herzvolumen durch Rotation zu erhalten.- Um controlled depending on the function of the ECG rotation of the probe. The probe is rotated through an angle (x) driven very quickly to start each one Set the cardiac cycle again. It also leads to one complete rotation through 180 ° by successive Steps (at an angle x) and therefore gropes the Ge totality of the heart volume during a short breathlessness stood up. The spatial location of the probe is reduced a factor of angular rotation; the axis will captured. The goal of this control is echographic images with an immobile probe during the major part of the cardiac cycle real and total heart volume by rotation too receive.
  • - Eine Aufnahme und Abspeicherung der bidimensionalen Bilder zu Realzeiten, gekoppelt an der Position der Sonde oder des Signals der EKG.- A recording and storage of the two-dimensional Real time images coupled to the position of the probe or the signal of the EKG.
  • - Eine Behandlung der Daten mittels Matrize. Jedes Bild wird gemäß zweier Variablen glasiert: Die Lage des Bildes im Raum und in der Zeit des Herzzyklus. Die Aufstellung von bidimensionellen Bildern mit Hilfe einer Matrize er­ laubt es erforderlichenfalls, mangelhafte Bilder mit Hil­ fe in der Zeit oder im Raum angrenzenden Bildern zu ex­ trapolieren.- Treatment of the data using a matrix. Every picture is glazed according to two variables: the position of the image in space and in the time of the cardiac cycle. The preparation of two-dimensional images with the help of a matrix if necessary, defective pictures with Hil fe in time or in space adjacent images to ex trapolate.
  • - Eine Rekonstruktion in drei Dimensionen im Raum vom Herzen während eines Augenblickes des Herzzyklus (EKG ga­ ting) mit Konturen und Messungen des Volumens, Wiedergabe der Masse der Taten mit Hilfe einer VOXEL-Basis oder syn­ thetische Darstellung der Konturen und Oberflächen. - A reconstruction in three dimensions in the space from Hearts during an instant of the cardiac cycle (EKG ga ting) with contours and measurements of volume, rendering the mass of the deeds using a VOXEL base or syn theoretical representation of contours and surfaces.  
  • - Eine bewegliche Darstellung des Herzens in drei Dimen­ sionen. Eine Rekonstruktion in drei Dimensionen wird für alle Zeiten des Herzzyklus verwirklicht.- A moving representation of the heart in three dimensions sions. A reconstruction in three dimensions is for all times of the cardiac cycle realized.

Abwandlungen in der Anwendung und der Ausführungsform sind möglich, insbesondere:Variations in the application and the embodiment are possible, in particular:

  • - Die Sonde kann elektronisch sein.- The probe can be electronic.
  • - Das transthorakal durchgeführte Verfahren kann mittels einer Speiseröhrensonde durchgeführt werden, indem man eine Magensonde benutzt, bei der der Transdukter um seine Achse drehen kann.- The transthoracic procedure can be performed using an esophageal tube by using uses a gastric tube with the transducer around his Axis can rotate.
  • - Die Methode der von dem Elektrokardiogramm gesteuerten Rotation kann für alle anderen Bewegungen der Sonde be­ nutzt werden: Neigung oder Verschiebung. In diesem Fall wird der Eingang (x) der Station (5) der Zeichnung durch einen anderen Parameter ersetzt.- The method of rotation controlled by the electrocardiogram can be used for all other movements of the probe: inclination or displacement. In this case, the input (x) of the station ( 5 ) of the drawing is replaced by another parameter.
  • - Falls ein Atemstillstand nicht erreicht wird, wird eine vierte Variable (das Einatmen) dem Datenblock hinzugefügt (Bild + EKG + Position). Die Station (5) enthält daher vier variable Eingänge. Die Bilder werden alle zur glei­ chen Zeit des Einatmens selektiert um die Rekonstruktion zu ermöglichen.- If respiratory arrest is not reached, a fourth variable (inhalation) is added to the data block (image + EKG + position). The station ( 5 ) therefore contains four variable inputs. The images are all selected at the same time as breathing in to enable reconstruction.
  • - Bei Arythmie kann man eine fünfte Variable vorsehen, nämlich die Zeiten zwischen zwei Kontraktionen (Raum zwi­ schen zwei Wellen R).- In the case of rhythm you can provide a fifth variable, namely the times between two contractions (space between two waves R).
  • - Transthorakale, mechanische Sonde, bei der der Trans­ dukter um die Achse der Sonde drehen kann, ohne daß dabei die Sonde dreht. - Transthoracic, mechanical probe, in which the trans can rotate more precisely around the axis of the probe without doing so the probe turns.  
  • - Multiplane Speiseröhrensonde, bei der die Rotation dem Elektrokardiogramm untergeordnet ist.- Multiplane esophageal tube, in which the rotation corresponds to the Electrocardiogram is subordinate.
  • - Die Gewinnung der Bilder und die Verschiebung der Sonde kann zusätzlich von einem Atemaufnehmer gesteuert werden. Die Aufnahme von Bildern und die Rotation sollen nur in Abhängigkeit von einem oder mehreren Stadien des Einat­ mens ausgelöst werden.- Obtaining the images and moving the probe can also be controlled by a respirator. The taking of pictures and the rotation should only in Dependence on one or more stages of Einat mens are triggered.
  • - Die Stationen (8) und (9) können in eine einzige Ma­ schine integriert sein.- The stations ( 8 ) and ( 9 ) can be integrated into a single machine.

Die Vorteile der Erfindung sind insbesondere die folgen­ den:The advantages of the invention are in particular the following the:

  • - Die Datengewinnung wird durch Automatisierung und da­ durch optimiert, daß sie dem Herzzyklus durch das Zwi­ schenschalten des Elektrokardiogramms untergeordnet wird.- Data acquisition is done through automation and there by optimizing that the heart cycle through the Zwi switching of the electrocardiogram is subordinate.
  • - Kurze Datengewinnungszeiten,- short data acquisition times,
  • - Komfortabel für den Kranken,- Comfortable for the sick,
  • - Zuverlässigkeit,- reliability,
  • - Verwendung für die dreidimensionale Echographie anderer Organe möglich: Leber usw.,- Use for three-dimensional echography of others Organs possible: liver etc.,
  • - Das Referenzsystem gestattet eine Bewegung des Patien­ ten während der Aufnahme, ohne die räumlichen Koordinaten der Sonde zu verändern, und vermeidet den Verlust von Zeit für die Ermittlung mehrerer Fenster während der Auf­ nahme,- The reference system allows the patient to move during the recording without the spatial coordinates change the probe, and avoid loss of Time to identify multiple windows during the opening take,
  • - Der Arzt legt den Beginn einer Datengewinnung während einer Atempause und die Variablen für die Steuerung fest: die Zeitdauer zwischen einer Markierung (EKG) und dem Ru­ henlassen der Sonde und den Winkelbetrag der Inkrementie­ rung.- The doctor sets the start of data acquisition during a respite and the variables for the control:  the time between a marker (EKG) and the Ru leave the probe and the angular amount of increment tion.
  • - Die Drehung der Sonde während einer Phase kann sich mit der Kontraktion des Herzen verändern, zum Beispiel am Schluß einer Disastole.- The rotation of the probe during a phase can change with change the contraction of the heart, for example on End of a disastole.
  • - Diese Steuereinrichtung der Sonde und die Informations­ verarbeitung der Daten kann sehr leicht in ein Echograph integriert werden.- This control device of the probe and the information Processing the data can be done very easily in an echograph to get integrated.
  • - Diese Einrichtung erlaubt Untersuchungen großer Wich­ tigkeit, beispielsweise die Quantifizierung der linken Herzkammer im Herzraum.- This facility allows large wich examinations activity, for example the quantification of the left Ventricle in the heart space.
  • - Geringe Apparatekosten im Vergleich zu anderen Untersu­ chungen mit Scannern oder in der Nuklearmedizin.- Low equipment costs compared to other subs with scanners or in nuclear medicine.

Claims (12)

1. Verfahren zur Gewinnung einer dreidimensionalen Dar­ stellung des Herzens (10) eines Patienten durch bidimen­ sionale Echographie, dadurch gekennzeichnet, daß man kon­ tinuierlich, bidimensionelle Bilder eines vollständigen Herzzyklus in aufeinanderfolgenden, von einem Automaten festgelegten Ebenen aufnimmt, wobei der Automat die Lage und die Bewegung einer echographischen Sonde aufgrund ei­ ner Steuerung durch das Elektrokardiogramm (EKG) des Pa­ tienten steuert und man anschließend dreidimensionale Bilder des Herzens rekonstruiert, indem man die Bilder der verschiedenen Ebenen verwendet, welche zur gleichen Zeit (t) des Herzzyklus ausgewählt wurden.1. A method for obtaining a three-dimensional representation of the heart ( 10 ) of a patient by bi-dimensional echography, characterized in that continuous, bi-dimensional images of a complete cardiac cycle are taken in successive levels determined by a machine, the machine's location and controls the movement of an echographic probe based on control by the patient's electrocardiogram (EKG) and then reconstructs three-dimensional images of the heart using the images of the different planes selected at the same time (t) of the cardiac cycle. 2. Verfahren nach dem vorangehenden Anspruch, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Bewegung der Sonde in der Anordnung (Drehung durch Inkremente mit dem Wert (x), schrittweise Neigung, schrittweise Verschiebung) nach dem Abtasten des Herzvolumens während eines kurzen Atemstillstandes ausge­ wählt wird.2. The method according to the preceding claim, characterized ge indicates the movement of the probe in the array (Rotation by increments with the value (x), step by step Inclination, gradual shift) after scanning the Cardiac output during a short respiratory arrest is chosen. 3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Rekonstruktion der dreidimensionalen Bilder mit Hilfe eines zusätzlichen Parameters erfolgt, bei dem es sich um das Einatmen durch den Patienten han­ delt.3. The method according to claims 1 to 2, characterized records that the reconstruction of the three-dimensional Pictures with the help of an additional parameter, which is inhalation by the patient delt. 4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß es weiterhin den Gebrauch nur eines akusti­ schen Fensters enthält.4. The method according to claims 1 to 3, characterized records that it continues to use only one acousti window. 5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß es weiterhin einen Gebrauch eines sich auf den Patienten beziehenden Referenzsystems enthält. 5. The method according to claims 1 to 4, characterized records that there is still a use of one contains the reference system relating to the patient.   6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß es weiterhin eine Gewinnung und Abspeiche­ rung von bidimensionalen Daten zu Realzeiten aufweist, wobei die Daten mit der Gesamtheit der Parameter ver­ knüpft werden, nämlich zumindest: Folge der bidimensiona­ len Bilder, Position der Sonde zu jeder Bildaufnahme, Elektrokardiogramm des Patienten.6. The method according to claims 1 to 5, characterized records that it continues to be an extraction and storage has real-time bidirectional data, where the data ver with all the parameters be linked, namely at least: Follow the bidimensiona len images, position of the probe for each image acquisition, Electrocardiogram of the patient. 7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß es weiterhin eine Matrizenverarbeitung der Daten aufweist.7. The method according to claims 1 to 6, characterized records that there is still a matrix processing of the Data. 8. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Parameter, welcher die Bewegung der Sonde und die Zeitdauer (D) zwischen der Markierung des EKG und der Änderung der Position der Sonde bestimmt, durch den Arzt gewählt wird.8. The method according to claims 1 to 7, characterized records that the parameter which determines the movement of the Probe and the amount of time (D) between marking the EKG and the change in the position of the probe determined is chosen by the doctor. 9. Vorrichtung zur Gewinnung einer dreidimensionalen Dar­ stellung des Herzens eines Patienten durch bidimensionale Echographie, welche in Kombination eine Elektrokardiogra­ phie und eine Echographie mit einer bidimensionalen echo­ graphischen Sonde enthält, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Automaten enthält, welcher die Bewegungen und danach die Stillstände der Sonde in Abhängigkeit des Si­ gnals der Elektrokardiographie (EKG) steuert und der au­ tomatisch das Aufnehmen der bidimensionalen Bilder durch die genannte Sonde jeweils während ihres Stillstandes steuert.9. Device for obtaining a three-dimensional dar position of a patient's heart through bi-dimensional Echography, which in combination is an electrocardiogra phie and an echography with a two-dimensional echo contains graphic probe, characterized in that it contains an automaton which records the movements and then the standstills of the probe depending on the Si gnals controls the electrocardiography (EKG) and the au automatically take the two-dimensional images the named probe during its standstill controls. 10. Vorrichtung nach dem vorangehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß sie weiterhin folgendes enthält:
  • - Eine Verknüpfungsstation (5), welche zumindest die fol­ genden Daten erhält: bidimensionale Bilder, Position der Sonde, EKG-Signal.
  • - Eine Speicherstation (6) welche zu Realzeiten die von der Verknüpfungsstation (5) übermittelten Daten aufzeich­ net.
  • - eine Belebungsstation (9) für die Belebung des Herzens.
10. The device according to the preceding claim, characterized in that it further contains the following:
  • - A linking station ( 5 ), which receives at least the following data: bidimensional images, position of the probe, ECG signal.
  • - A storage station ( 6 ) which records the data transmitted by the linking station ( 5 ) in real time.
  • - An animation station ( 9 ) for the animation of the heart.
11. Vorrichtung nach den Ansprüchen 9 bis 10, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Sonde eine mechanische Sonde mit kreisförmigem Ende ist.11. The device according to claims 9 to 10, characterized ge indicates that the probe is a mechanical probe with is circular end. 12. Vorrichtung nach den Ansprüchen 9 bis 11, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Automat (2) ein Roboterteil mit zwei Hülsen ist, wobei eine äußere Hülse als Referenzsy­ stem dient, welches außen am Patienten befestigt wird und eine interne Hülse die Sonde trägt und dadurch gekenn­ zeichnet, daß ein Schrittmotor die interne Hülse in Bezug auf die äußere Hülse um einen Winkel (x) antreibt und da­ durch gekennzeichnet, daß ein elektronisches Steuersystem (3) den Schrittmotor schrittweise in Abhängigkeit von zwei Variablen steuert, nämlich die Dauer nach einer Mar­ kierung des Signals (EKG) und der Drehwinkel (x) jedes Inkrementes.12. Device according to claims 9 to 11, characterized in that the automat ( 2 ) is a robot part with two sleeves, an outer sleeve serving as a reference system, which is attached to the outside of the patient and an internal sleeve carries the probe and characterized in that a stepper motor drives the internal sleeve with respect to the outer sleeve by an angle (x) and characterized in that an electronic control system ( 3 ) controls the stepper motor step by step depending on two variables, namely the duration after one Marking of the signal (EKG) and the angle of rotation (x) of each increment.
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