DE4344312C2

DE4344312C2 - Dreidimensionales Ultraschall-Abbildungssystem

Info

Publication number: DE4344312C2
Application number: DE4344312A
Authority: DE
Inventors: Aaron Fenster; John Miller; Shidong Tong; Donald B Downey
Original assignee: London Health Sciences Centre Research Inc
Current assignee: London Health Sciences Centre Research Inc
Priority date: 1992-12-24
Filing date: 1993-12-23
Publication date: 2000-11-23
Anticipated expiration: 2013-12-24
Also published as: FR2709392B1; US5562095A; DE4344312A1; CA2110148A1; CA2110148C; FR2709392A1; JPH06233765A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine medizinische Dia gnoseausrüstung im allgemeinen und ein System zur dreidi mensionalen (3-D) Ultraschallabbildung von menschlichen Or ganen im speziellen, wie beispielsweise des Auges, der Pro stata und anderer Organe, die sich für die Ultraschallab bildung eignen.

Klinische Ultraschall-Diagnoseausrüstungen zur Betrachtung interner menschlicher Organe sind im Bereich der Medizin wohlbekannt. Beispielsweise verlangen Augenärzte und Radio logen oft Bilder des Auges, um Augenkrankheiten zu erfor schen und volumetrischen Messungen zu erstellen. Bei der Diagnose von Prostatakrebs verwendet ein Diagnostiker transrektales Ultraschall (transrectal ultrasound, TRUS), um zu identifizieren, ob Verletzungen bzw. Schädigungen zu gegen sind und zum Bestimmen des Ortes, der Größe und der Ausdehnung der Verletzungen. Indessen erzeugen derartige Ultraschalleinrichtungen nach dem Stand der Technik ledig lich 2-D Bilder, wohingegen die zu untersuchenden Anatomien dreidimensionaler Natur sind. Daher muß der Diagnostiker eine Vielzahl von Bildern interpretieren und sie in seinem oder ihrem Kopf integrieren, um einen dreidimensionalen Eindruck der zu untersuchenden Anatomie und Pathologie zu gewinnen. Diese Praxis ist, obgleich sie der Routine unter liegt, oft zeitraubend und ineffizient und sie führt zu der Möglichkeit einer nicht optimalen Diagnose sowie einer nicht optimalen Einstufung der Krankheit.

Gleichfalls stellt ein Ultraschallbild von zweidimensiona len Abbildern nach dem Stand der Technik eine einzelne Ebene mit einer Dicke von ungefähr 1 mm dar, die unter ei nem beliebigen Winkel in dem Körper des Patienten liegt. Daher ist es im allgemeinen schwierig, die Bildebene in dem Organ zu lokalisieren und es ist sehr schwierig, einen be stimmten Bildort zu einem späteren Zeitpunkt zu reproduzie ren.

Ultraschall-Abbildungssysteme nach dem Stand der Technik bestehen typischerweise aus einer Sonde, die Ultraschallsi gnale in den menschlichen Körper überträgt und die von ihm reflektierten Ultraschallsignale empfängt, sowie aus einer typischen konventionellen klinischen Ultraschallmaschine, die die analogen Ultraschallsignale von der Sonde empfängt und verarbeitet, um eine Vielzahl von Bildern des Organes zu erzeugen.

Eine Anzahl von Patenten ist erteilt worden, die sich auf Sonden nach dem Stand der Technik mit internen mechanischen Sensoren beziehen. Beispiele dieser Systeme sind in den folgenden US-Patenten beschrieben worden: 5,159,931 (Pini); 5,152,294 (Mochizuki et al.); 4,819,650 (Goldstein); 4,841,979 (Dow et al.) und 4,934,370 (Campbell).

Weiterhin ist bekannt, daß Systeme nach dem Stand der Tech nik Kodiereinrichtungen verwenden, um die Position des Sen sors zu bestimmen, und daß sie diese Informationen zu einem steuernden Computer weiterleiten. Beispiele für derartige Systeme sind in den folgenden US-Patenten beschrieben: 5,159,931 (Pini); 5,152,294 (Mochizuki et al.); 4,932,414 (Coleman et al.); 4,271,706 (Ledley); 4,341,120 (Anderson); 5,078,145 (Furuhata); 5,036,855 (Fry et al.); 4,858,613 (Fry et al.) und 4,955,365 (Fry et al.).

Weitere Patente sind erteilt worden, die allgemeine Hinter grundinformationen den Gegenstand von klinischen Ultra schall-Abbildungssystemen betreffend bereitstellen. Das US- Patent mit der Nummer 5,081,993 (Kitney et al.) beschreibt eine intravaskuläre Sonde zur Einführung in Blutgefäße. Sie setzt ein Array aus Kristallen ein, das eine Röhre umgibt und sie erzeugt eine Querschnittsansicht. Das US-Patent 4,747,411 (Ledley) beschreibt ein 3-D Abbildungssystem, das die Verwendung von Stereo-Augenglässern bedingt. Das US-Pa tent 4,899,318 (Schlumberger et al.) und das US-Patent 4,028,934 (Sollish) beziehen sich auf spezifische Methoden der stereoskopischen dreidimensionalen Sichtbarmachung von Objekten. Das US-Patent mit der Nummer 3,555,888 beschreibt eine Sonde, die einen einzelnen Kristall aufweist sowie ei ne mechanische Vorrichtung zum Bewegen des einzelnen Kri stalls. Das US-Patent mit der Nummer 4,564,018 (Hutchison et al.) beschreibt einen Ultraschall-Diagnoseabtaster (Scanner) zur Erzeugung von Spitzenwertsignalen und Zählsi gnalen, die auf die Erzeugung der Spitzenwertsignale an sprechen, zur Identifizierung eines wahrnehmbaren Augenpa rameters. Die US-Patente mit den Nummern 4,594,662; 4,562,540 und 4,598,366 ziehen sich auf die dreidimensiona le Holography. Das US-Patent mit der Nummer 4,866,614 (Tam) lehrt die Verwendung einer Mehrzahl von stationären Ultra schallstrahlen, die auf der Grundlage einer Vielzahl von Wandlern erzeugt worden sind. Die PCT Anmeldung mit der PCT/EP92/00410 (Technomed International) beschreibt eine Behandlungssonde, die in den Harnleiter eingeführt wird, sowie eine Vorrichtung zum Drehen und Bewegen der Sonde nach oben und nach unten auf einem Standort bzw. Behand lungstisch bzw. Stativ (stand).

Das US-Patent mit der Nummer 4,932,414 (Colemen) ist inso fern von Interesse, als das es die Erweiterung einer aku stischen Nierensteinstreutechnik auf ein Auge beschreibt. Um zu überwachen, was ein Chirurg durchführt, wird eine Ul traschall-Abbildungssonde bereitgestellt, die ein Volumen des Auges bestreicht, was zu einem dreidimensionalen Ein druck führt, wenn das Volumen ausreichend schnell überstri chen wird. Indessen beschreibt das Colemen-Patent keine Vorrichtung zur Rekonstruktion des dreidimensionalen Bildes aus einer Vielzahl von erzeugten zweidimensionalen Bilder. Weiterhin basiert das System von Colemen et al. auf der Verwendung einer Kodiereinrichtung zur Bestimmung der Posi tion der Sonde.

Insbesondere offenbart das oben angeführte US-Patent 5,159,931 ein dreidimensionales Ultraschallsystem für die Verwendung mit einer Ultraschallsonde zur Abtastung eines zu untersuchenden Organs, wobei die Ultraschallsonde mit einem medizinischen Ultraschallgerät und einem Computer verbunden werden kann, um eine Folge aus zweidimensionalen Bildern zu speichern. Die zweidimensionalen Bilder werden dabei von dem medizinischen Ultraschallgerät erzeugt und durch ein Array aus Pixeln I(x, y, z) dargestellt. Bei die sem herkömmlichen Ultraschallsystem werden die einzelnen zweidimensionalen Bilder in vorbestimmten Winkelabständen aufgenommen, wobei eine Steuereinrichtung einen Schrittmo tor derart ansteuert, daß die Ultraschallsonde bei der je weiligen Winkelposition für die Aufnahme des zweidimensio nalen Bildes abgestoppt wird. Das zu untersuchende Organ wird durch ein mehrmaliges Überstreichen abgetastet. Durch Auswertung der zweidimensionalen Bilder kann darauffolgend ein dreidimensionales Bild erzeugt werden.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein dreidi mensionales Ultraschallsystem zu schaffen, welches für eine Echtzeitdiagnose geeignet ist.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch ein dreidimenionales Ultraschallsystem gemäß dem Patentanspruch 1.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein dreidimensionales Ultraschall-Abbildungssystem bereitgestellt, das eine uni verselle Anordnung umfaßt, auf der eine Ultraschallsonde befestigt werden kann. Die Anordnung beinhaltet einen Motor und einen Antrieb, um die Sonde relativ zu dem zu untersu chenden Organ entweder zu drehen oder abtastend zu führen. Ultraschallsignale von der Sonde werden mittels einer kli nischen Ultraschallmaschine zur Erzeugung einer Vielzahl von Bildern des Organes verarbeitet. Weiterhin wird ein Computer bereitgestellt, um eine geschützte bzw. gesetzlich geschützte Software (proprietary software) zur Steuerung der Bewegung der Anordnung auszuführen, um die Sonde zu drehen oder abtastend zu führen, und um die zweidimensiona len Ultraschallbilder von der klinischen Ultraschallmaschi ne zu sammeln und um diese Bilder zu rekonstruieren, damit eine dreidimensionale Anzeige entsteht.

Im wesentlichen kann die vorliegende Erfindung durch eine neue Kombination aus alten und neuen Elementen charakteri sierte werden, in der die Ultraschallsonde und die klini sche Ultraschallmaschine die bekannten Elemente bilden und die Sondenanordnung sowie die vom Computer ausgeführte ge schützte Software die neuen Elemente bilden. Ein besonderer Vorteil der vorliegenden Erfindung liegt darin, daß sie an den Stand der Technik und die Herstellung der Sonde anpaß bar ist, wodurch die Forderungen des Standes der Technik nach sehr anspruchsvollen Sonden mit internen, sich bewe genden Sensoren, etc. abgemildert werden.

Eine detaillierte Beschreibung der bevorzugten sowie alter nativen Ausführungsformen wird im folgenden unter Bezug nahme auf die begleitende Zeichnung gegeben, in der zeigt:

Fig. 1 die Anordnung eines dreidimensionalen Ul traschall-Abbildungssystemes gemäß der vor liegenden Erfindung;

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht einer Anord nung zur Befestigung einer konventionellen Ultraschallsonde zur Abtastung des mensch lichen Auges oder anderer Organe, und zwar nach einer ersten Ausführungsform der vor liegenden Erfindung;

Fig. 3 eine Seitenansicht der in Fig. 2 gezeigten Anordnung;

Fig. 4 eine detaillierte perspektivische Ansicht der in den Fig. 2 und 3 gezeigten Anord ndung;

Fig. 5 eine (teilweise ausgeschnittene) perspekti vische Ansicht einer Anorndung zum Drehen einer längsstrahlenden Ultraschallsonde un ter Verwendung der axialen Drehung, und zwar gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 6 eine Seitenquerschnittsansicht der in Fig. 5 gezeigten Anordnung;

Fig. 7 eine (teilweise ausgeschnittene) perspekti vische Ansicht einer Anordnung zum Bewegen einer seitenstrahlenden Ultraschallsonde unter Verwendung einer Sektordrehung, gemäß einer dritten Ausführungsform der vorlie genden Erfindung;

Fig. 8A eine (teilweise ausgeschnittene) perspekti vische Ansicht einer weiteren Anordnung zum Bewegen einer Ultraschallsonde durch late rale Verschiebungen, gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 8B eine Seitenquerschnittsansicht der in Fig. 8A gezeigten Anorndung;

Fig. 9 eine weitere Ausführungsform der Ultra schallsondenanordnung zum Drehen der Sonde mittels einer axialen Drehung;

Fig. 10A-10D unterschiedliche Geometrien der Überstrei chungsbewegung der Sonde zur Abbildung des Auges, und zwar gemäß den unterschiedlichen Ausführungsformen der Ultraschallsondenan ordnungen;

Fig. 11 ein Blockdiagramm, in dem die funktionale Verbindung der unterschiedlichen Software module gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt ist;

Fig. 12 ein Flußdiagramm, in dem der Betrieb des 3- D Ultraschall-Abbildungssystemes gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt ist;

Fig. 13 ein Flußdiagramm, in dem die Details der Rekonstruktions- und Beobachtungsschritte beim Betrieb des dreidimensionalen Abbil dungssystemes gemäß der vorliegenden Erfin dung dargestellt sind;

Fig. 14 ein Flußdiagramm, in dem die Details der dreidimensionalen Bildrekonstruktion gemäß der bevorzugten Ausführungsform dargestellt sind;

Fig. 15 ein Flußdiagramm, in dem die Details der Pixelabbildungsschritte des Rekonstrukti onsprozesses dargestellt sind, der in Fig. 14 illustriert ist;

Fig. 16A, 16B Rekonstruktionsdiagramme, in denen die Transformation eines Eingangsbildes darge stellt sind, das jeweils durch axiale Rota tion und Sektorrotation aufgenommen worden ist;

Fig. 17 ein Rekonstruktionsdiagramm, in dem schema tisch ein temporäres bzw. zeitliches bzw. vorübergehendes Raster dargestellt ist;

Fig. 18A, 18B Rekonstruktionsdiagramme, in denen die Er rechnung der Inhalte des temporären Rasters für ein Bild dargestellt sind, das durch axiale Rotation eingefangen worden ist;

Fig. 19A, 19B Rekonstruktionsdiagramme, in denen die Er rechnung des Inhaltes eines temporären Ra sters für die Sektorrotation dargestellt sind;

Fig. 20A, 20B Rekonstruktionsdiagramme, in denen die Er zeugung einer Liste aus beitragenden Pixel in dem temporären Raster für ein Bild dar gestellt sind, das durch axiale Rotation eingefangen worden ist;

Fig. 21A, 21B Rekonstruktionsdiagramme, in denen die Er zeugung einer Liste aus beitragenden Pixeln in dem temporären Raster für ein Bild dar gestellt sind, das durch Sektorrotation eingefangen worden ist;

Fig. 22 ein Rekonstruktionsdiagramm, in dem die Entnahme eines Schnittes aus einem sich er gebenen Bild dargestellt ist; und

Fig. 23 ein Rekonstruktionsdiagramm, in dem die Speicherung der Inhalte des temporären Ra sters in einem Array aus Ausgangspixeln dargestellt ist, die ein rekonstruiertes dreidimensionales Bild bilden.

Unter Bezugnahme auf Fig. 1 ist dort die Gesamtkonfigurati on eines dreidimensionalen Ultraschall-Abbildungssystemes gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt. Eine konven tionelle Ultraschallsonde 1 wird mittels eines Sondenhal ters 3 gedreht, der einen Teil einer Anordnung 5 bildet. Die Anordnung 5 enthält weiterhin einen Motor und einen Ausgangsschaft, um den Halter 3 und die mit ihm verbundene Sonde über einen vorherbestimmten Winkelbereich zu bewegen, um so eine Vielzahl von Bildern eines zu untersuchenden Or ganes (nicht dargestellt) zu erzeugen. Es wird darauf hin gewiesen, daß das System gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann, um dreidimensionale Ultraschallbil der des Auges, der Prostata, der weiblichen Brust, des Her zens, von Arterien und Venen, der Niere, der Leber sowie anderen Organen bereitzustellen, die sich für die Ultra schallabbildung eignen. Die Analogsignale von der Sonde 1 werden zur Bearbeitung durch eine konventionelle klinische Ultraschallmaschine 9 über eine Übertragungsleitung 7 über tragen. Die verarbeitete Vielzahl aus Bilder wird mittels einer Übertragungsleitung 10 von der Ultraschallmaschine 9 zu einem Computer 11 übertragen, der typischerweise einen auf Video basierenden Digitalisierer (nicht dargestellt) einsetzt. Die Serie aus zweidimensionalen Bildern aus der Ultraschallmaschine 9 wird dann in dem Computer 11 zu einem einzelnen dreidimensionalen Bild zusammengesetzt, und zwar für eine interaktive Manipulation oder Anzeige, oder in ei ne Sequenz aus dreidimensionalen Bildern. Der Computer 11 erzeugt weiterhin Steuersignale für einen Motortreiber 13 und überträgt sie über eine Leitung 12, der seinerseits in Antwort darauf weitere Steuersignale über eine Leitung 14 überträgt, um den Betrieb der Anordnung 5 zu steuern, um die Sonde 1 abtastend zu führen.

Wie zuvor diskutiert, werden gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung Bilder des menschlichen Auges abgetastet und in dem Computer 11 rekonstruiert. Unter Be zugnahme auf Fig. 2 ist dort eine Anordnung 5 dargestellt, die eine Kopfstützplattform 15 umfaßt, um den Kopf des Pa tienten P zu tragen. Eine Grundplatte 17 wird mit der Stützplattform 15 verbunden. Die horizontale Position und die Winkelposition der Platte 17 kann mittels eines Justa geknopfes 19 justiert werden, der mit einer Schraube (nicht dargestellt) verschraubt ist, die sich durch einen Justage schlitz 21 in der Grundplatte 17 erstreckt. Ein vertikales Justageteil 23 beinhaltet einen mit einem Gewinde versehe nen Stab 25, mit dem ein Justageknopf 27 an einem oberen Ende des vertikalen Justageteiles 23 verbunden ist (vergleiche die Fig. 3 und 4). Eine Klammer 29 ist mit dem vertikalen Justageteil 23 verbunden und weist eine in terne, mit einem Gewinde versehene Durchgangsöffnung auf, durch die sich die Justageschraube 25 erstreckt, sodaß sich die Höhe der Klammer 29 durch das Drehen des Knopfes 27 einstellen läßt.

Ein Motor 31 wird innerhalb einer Motorbox 33 befestigt, die ihrerseits mit der Klammer 29 verbunden ist. Der Motor 31 ist typischerweise ein Schrittmotor, der mit Zahnradun tersetzungsrädern 35 und 37 versehen ist, und mit einem Ausgangsschaft 39. Ein Versetzungs- bzw. Auslegerarm 41 wird mit dem Ausgangsschaft 39 an einem Ende verbunden, während das gegenüberliegende Ende des Versetzungsarmes 41 mit dem Sondenhalter 3 verbunden ist.

Im Betrieb wird der sich drehende Versetzungsarm 41 derar tig positioniert, daß die Sonde 1 fest über ein Kopplungs gel (vergleiche Fig. 10) benachbart zu dem Auge des Pati enten P angeordnet ist. Nachdem ein gewünschter Abtastbe reich einmal ausgewählt worden ist, wird der Motor 31 in Betrieb gesetzt, so daß der Arm 41 über einen Abtastbereich überstreichend geführt wird, während die Sonde 1 das Auge abtastet, um eine Sequenz aus Bildern zu erhalten. Wie de taillierter im folgenden diskutiert werden wird, wird die Sequenz aus Bildern schnell digitalisiert und in dem Compu ter 11 (vergleiche Fig. 1) gespeichert. Vorzugsweise wer den ungefähr 100 Bilder in einer einzelnen Überstreichung mit einer Dauer von ungefähr 10 Sekunden gesammelt, womit ein Sondenabtastwinkel von ungefähr 30° (vergleiche Fig. 3) abgedeckt ist. Die gesammelten Bilder werden dann rekon struiert, um eine dreidimensionale volumetrische Darstel lung des Auges zu bilden, das dann zu Diagnosezwecken be trachtet und in "Realzeit" manipuliert werden kann, und zwar entweder auf dem Monitor des Computers 11 oder auf ei nem entfernt gelegenen Monitor. Wie detaillierter im folge nden unter Bezugnahme auf die Fig. 10A und 10B disku tiert werden wird, überstreicht die Ausführungsform der Fig. 2 bis 4 ein dreidimensionales Volumen des Auges, das in der Form eines Sektors oder eines Zylinders vorliegt.

Unter Hinwendung auf die Fig. 5 und 6 ist dort eine al ternative Ausführungsform einer Anordnung dargestellt, um eine längsstrahlende Ultraschallsonde 51 axial zu drehen.

Daher ist das Bildvolumen, das von der Sonde 51 gemäß der Ausführungsform von Fig. 5 überstrichen wird, im wesentli chen von zylindrischer Form, und zwar anstelle einer sek torförmigen Form wie in dem Fall der in den Fig. 2 bis 4 gezeigten Ausführungsform. Die Anordnung 53 besteht aus ei nem externen Gehäuse, das einen Motor 57 enthält, der wie derum einen Ausgangsschaft 59 aufweist, der sich von einem Ende her erstreckt. Die Sonde 51 wird fest von einem Zylin der 60 gehalten, der von einem Paar aus Kugellagerbefesti gungen 61 und 63 gehalten wird. Untersetztungsräder 65 und 67 werden jeweils mit dem Ausgangsschaft 59 und dem Zylin der 60 verbunden, und ein Riemen 69 überträgt die Drehbewe gung des Ausgangsschaftes 59 auf eine ähnliche (jedoch un tersetzte) Drehung des Zylinders 60 und daher auch der Sonde 51, und zwar in einer kreisförmigen Hin- und Herbewe gung in einer Richtung, wie durch den Pfeil A illustriert.

Die sich axial drehende Ausführungsform gemäß den Fig. 5 und 6 ist für die Abtastung interner Organe, wie beispiels weise der Prostata, zu verwenden.

Unter Bezugnahme auf die Ausführungsform der Fig. 7 ist dort eine Anordnung dargestellt, mit der eine seitenstrah lende Ultraschallsonde 70 gedreht wird. Demnach weist das von der Sonde 70 gemäß der Ausführungsform aus Fig. 7 überstrichene Bildvolumen im wesentlichen die Form eines Sektors auf, im Gegensatz zu der zylindrischen Form von der in den Fig. 5 und 6 gezeigten Ausführungsform. Die An ordnung 71 umfaßt einen Sondendreher 72 und einen Motor 73, der einen Ausgangsschaft 74 aufweist, der sich von einem Ende erstreckt. Die Sonde 70 wird fest von einer Walze 75 gehalten, die von einem Paar aus Kugellagerbefestigungen 76 und 77 gestützt wird. Untersetzungsräder 78 und 79 werden jeweils mit dem Ausgangsschaft 74 und der Walze 75 verbun den, und ein Riemen 78 überträgt die Drehbewegung des Aus gangsschaftes 74 in eine ähnliche (jedoch untersetzte) Dre hung der Walze 75 und demnach auch der Sonde 70, die eine Kreisbewegung ausführt, und zwar sowohl in Uhrzeigerrich tung als auch in Gegenuhrzeigerrichtung.

Die in Fig. 7 dargestellte Ausführungsform ist gleichfalls für das Abtasten interner Orange wie beispielsweise der Prostata geeignet.

Unter Hinwendung auf die in den Fig. 8A und 8B darge stellte alternative Ausführungsform ist dort eine Anordnung 80 gezeigt, die einen Motor 81 innerhalb eines Gehäuses 82 umfaßt. Der Motor 81 enthält Untersetzungsräder, Riemen, etc., die einen mit einem Gewinde versehenen Ausgangsschaft 83 veranlassen, sich zu drehen. Ein "I-Block" 84 ist mit dem Ausgangsschaft 83 über eine interne, mit einem Gewinde versehene Durchgangsöffnung verbunden, sodaß sich der I- Block 84 mit einer linearen Bewegung in einer Richtung be wegt, wie durch den Pfeil B in Fig. 8A dargestellt. Der Halter 3 für die Sonde 1 wird mit dem I-Block 84 über Schrauben 85 und 86 verbunden. Der Neigungswinkel der Sonde 1 relativ zu der Richtung der Bewegung ist über die Schrau be 86 justierbar.

Wie man der Fig. 8B entnehmen kann, kann die in den Fig. 8A und 8B dargestellte Anordnung verwendet werden, um Bilder eines internen Organes zu sammeln, oder Bilder über Verletzungen bzw. Schädigungen so wie Brusttumoren innerhalb des Rumpfes des Patienten P, wobei hier eine Schicht aus einem Kopplungsgel 87 dargestellt ist, die zwischen der Sonde 1 und dem Patienten P gelagert ist.

Eine weitere alternative Ausführungsform der Anordnung ist in Fig. 9 dargestellt, in der eine Ultraschallsonde 91 dargestellt ist, die sich für die trans-ösophageale Abbil dung des Herzens eignet. Die Sonde 91 wird innerhalb eines ringförmigen, mit Zahnradzähnen versehenen Rades 93 ange ordnet, das seinerseits in ein weiteres Untersetzungsrad 95 eingreift, das mit einem Motor 97 über seinen Ausgangs schaft 99 eingreift. Bei Drehung des Ausgangsschaftes unter Steuerung des Motors 97 werden sich die Zahnräder 95 und 93 drehen, was in konsequenz dazu führt, daß sich die Ultra schallsonde 91 dreht.

Obgleich fünf Ausführungsformen der Anordnung illustriert worden sind, und zwar für die diagnostische Untersuchung des Auges, der Prostata, des Herzens, der Brust und anderer interner Organe wird darauf hingewiesen, daß zusätzliche Anordnungen für die klinische Untersuchung der weiblichen Brust, des Herzens, etc. entwickelt werden können. Von der artigen Ausführungsformen wird angenommen, daß sie inner halb des Schutzbereiches der vorliegenden Erfindung liegen.

Unter Hinwendung auf die Fig. 10A bis 10D sind dort ei nige Abtastgeometrien illustriert. In Fig. 10A führt die überstreichende Bewegung der Sonde 1 zu einer Mehrzahl aus zweidimensionalen Bildern des Auges E, die mit einem Fächer aus Ebenen entsprechen. In Fig. 10B ist die Sonde 1 von dem Auge E durch ein akustisches Fenster aus einem Gel G getrennt, sodaß ein Fächer aus zweidimensionalen Bildern gesammelt wird, bei dem die Drehachse hinter dem Auge E liegt. Der Sondenrotationsmodus, der in den Fig. 10A und 10B dargestellt ist, wird hier als eine "Sektor"-Rotation bezeichnet. In den Fig. 10C und 10D liegt die Rotations achse longitudinal, um eine 180°-Drehung der Sonde 1 zu er lauben. Der in den Fig. 10C und 10D dargestellte Sonden rotationsmodus wird hier als eine "axiale" Rotation be zeichnet.

Das Verfahren zum Rekonstruieren der dreidimensionalen Bil der für die in den Fig. 10A bis 10D dargestellten Geome trien wird detaillierter im folgenden unter Bezugnahme auf die Fig. 14 bis 23 diskutiert. Indessen wird zunächst auf das in Fig. 11 dargestellte Blockdiagramm Bezug genom men, das die Funktionsweise des Gesamtsystemes gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt. Eine Anwenderschnittstel le 1101 ist in der Form einer Maus, einer Tastatur oder ei ner sonstigen Eingabemöglichkeit für den Computer 11 (vergleiche Fig. 1) vorgesehen, sowie eine geschützte Software (proprietary software). Die in dem Computer 11 be triebene Software ist in unterschiedliche funktionale Modu le unterteilt, die sich wie folgt ergeben: das Ultraschall abtastmodul 1103, das Volumenrekonstruktionsmodul 1105, und das Volumenbeobachtungsmodul 1107. Im Fall der Ultraschall abtastung 1103 können Befehle 1109 gesendet werden, um die Sondenanordnung (beispielsweise die Anordnung 5 in den Fig. 2 bis 4, die Anordnung 53 in den Fig. 5 und 6, oder die Anordnung 71 in den Fig. 7 und 8) über die Hauptsteuereinheit 13 (vergleiche Fig. 1) zu steuern. Eine Folge aus zweidimensionlen Bildern aus der Ultraschallsonde 1 wird von der klinischen Ultraschallmaschine über die Lei tung 10 als eine Eingabe 1111 in das Ultraschallabtastmodul 1103 übertragen. Diese analogen Bilder werden mittels dem Ultraschallabtastmodul 1103 digitalisiert und in einem Com puterspeicher 1113 gespeichert. Der Computerspeicher 1113 kann dann die digitalisierten zweidimensionalen Bilder über einen Bilddatentransfer in einer Dateispeichereinrichtung 1115 speichern, oder bei Empfang eines geeigneten Anwender befehles von der Schnittstelle 1101 können die zweidimen sionalen Bilder mittels dem Volumenrekonstruktions-Soft waremodul 1105 rekonstruiert werden, wie detaillierter im folgenden diskutiert werden wird. Nachdem das dreidimensio nale Bild im Modul 1105 rekonstruiert und im Computerspei cher 1113 gespeichert worden ist, manipuliert bei Empfang eines geeigneten Anwenderbefehles von der Anwenderschnitt stelle 1101 her das Volumenbeobachtermodul 1107 die An sichtsperspektive des rekonstruierten dreidimensionalen Bildes für die Ausgabe auf einem Monitor (vergl. den Aus gang zu dem Monitormodul 1117).

Gemäß der bevorzugten Ausführungsform sind die Motoren 31 (vergleiche Fig. 4), 57 (vergleiche Fig. 5), 73 (vergleiche Fig. 7), 81 (vergleiche Fig. 8A und 8B) und 97 (vergleiche Fig. 9) Präzisionsmotoren, die ihre jewei ligen Schäfte mit einer konstanten Winkelerhöhung bzw. Ge schwindigkeit drehen. Daher sind, wenn zweidimensionale Bilder aufgenommen werden, sie voneinander in gleichem Ab stand angeordnet (d. h. entweder mit konstanten Winkelinter vallen, wenn Sektorgeometrien oder axiale Geometrien einge setzt werden, oder mit konstanter Entfernung im Fall einer linearen Geometrie). In einigen Fällen kann der ausgewählte Motor eine interne Positionskodiereinrichtung enthalten, um sicherzustellen, daß die Drehung des Schaftes mit einer konstanten Winkelgeschwindigkeit stattfindet. Ein Beispiel für einen derart bevorzugten Motor ist der Schrittmotor aus der Modellreihe C57-51, der von Compumotor (einer Tochter der Parker Corporation) hergestellt wird.

Unter Hinwendung auf Fig. 12 wird beim Starten eines typi schen dreidimensionalen Ultraschallabbildungsverfahrens (Startschritt 1201) zunächst die Sonde 1 in die Abtastan ordnung eingeführt (Schritt 1203), die abzutastende Anato mie wird geeignet plaziert (Schritt 1205) und ein Bild der Anatomie wird in einem "ROI-Rahmen" plaziert (Schritt 1207). Der ROI-Rahmen ist ein Rahmen, der auf dem Ausgabe monitor mittels eines Rahmengreiferprogrammes bezogen wird, das von dem Computer 11 ausgeführt wird, wobei ROI einen interessierenden Bereich darstellt. Dann bestätigt der An wender die Abdeckung der Anatomie mittels einer manuellen Abtaststeuerung (Schritt 1209). Wenn sich die Anatomie au ßerhalb des ROI-Rahmens befindet, dann kehrt das Programm zu dem Schritt 1207 zurück, wobei das Verfahren sonst (Schritt 1211) zu dem Schritt 1213 weitergeht, indem der Anwender die Sondenabtasteranordnung bei einem Platz fi xiert und hält. Dann wird in einem Schritt 1215 ein Bildvo lumen aufgenommen und der Anwender kann die aufgenommen Rahmen bzw. Bilder im Schritt 1217 betrachten. Wenn die Da ten nicht korrekt aufgenommen worden sind (Schritt 1219), dann kehrt die Programmsteuerung zu dem Schritt 1205 zu rück. Sonst fährt die Programmsteuerung mit dem Schritt 1221 fort, in dem das aufgenommene Volumen gesichert und in dem Computerspeicher gespeichert wird (vergleiche 1113 in Fig. 11). Daran anschließend werden die Schritte des Re konstruierens und des Betrachtens des dreidimensionalen Bildes initiiert (der Schritt 1223 wird detaillierter im folgenden unter Bezugnahme auf die Fig. 14 bis 23 disku tiert). Wenn der Anwender wünscht, eine andere 3-D Abta stung durchzuführen (Schritt 1225), dann kehrt die Pro grammsteuerung zum Schritt 1205 zurück. Sonst wird das Ver fahren beendet (Schritt 1227).

Die Schritte zur Verwendung des Rekonstruktions- und des Beobachtungsalgorithmusses, die detaillierter unter Bezug nahme auf die Fig. 14 bis 23 diskutiert werden, sind in Fig. 13 dargestellt, wobei mit einem Startschritt 1301 be gonnen wird. Wenn der Anwender nicht wünscht, ein dreidi mensionales Bild zu rekonstruieren (vergleiche Schritt 1313), dann verläßt der Anwender lediglich das System (vergleiche Schritt 1313). Im anderen Fall rekonstruiert das System das dreidimensionale Bild (Schritt 1305) und si chert das rekonstruierte Bild in dem Computerspeicher (Schritt 1307). Dem Anwender wird dann die Möglichkeit ge geben, das dreidimensionale Bild anzuschauen (Schritt 1309). Wenn der Anwender von der Ansicht des dreidimensio nalen Bildes keinen Gebrauch macht, dann kehrt die Pro grammsteuerung zum Schritt 1303 zurück. Wenn der Anwender indessen wünscht, das aufgenommene und rekonstruierte drei dimensionale Bild zu betrachten, dann wird das Bild be trachtet, und wenn er wünscht können Bildschnitte extrahiert werden (vergleiche Schritt 1311). Nach der Betrachtung des dreidimensionalen Bildes wird der Programmablauf verlassen (Schritt 1313).

Unter Bezugnahme auf die Fig. 14 bis 23 wird nun der Re konstruktionsalgorithmus des Modules 1105 (vergleiche Fig. 11) detaillierter diskutiert. Nach der Initialisierung des Modules (verleiche Schritt 1401) wird ein Stapel aus zwei dimensionalen Bildern I(x, y, z) aus dem Computerspeicher 1113 entnommen (vergleich Schritt 1403). Der Stapel aus Bildern I(x, y, z) wird in ein sich ergebendes Bild R(x, y, z) transformiert. Für die axiale Rotationsrekonstruktion (d. h. die der Ausführungsformen der Fig. 10C und 10D) ist die Transformationsfunktion f: (x, y, z) → (x, z, y). Für die Sek torrekonstruktion wird die Transformation durch f: (x, y, z) → (z, y, C - x) erreicht, wobei C der X-Dimension I(x, y, z) - 1 entspricht.

Wenn man die Transformation von I(x, y, z) nach R(x, y, z) für die Sektorrekonstruktion betrachtet, dann wird, um auf eine vertikale Linie des in dem Computerspeicher 1113 gespei cherten Bildes zugreifen zu können, die Transformation durchgeführt, die in Fig. 16B dargestellt ist, um einen leichten Zugriff auf jede vertikale Linie eines jeden Bild schnittes zu erhalten. Das effizienteste Verfahren zum Zu greifen auf jede vertikale Linie des Bildes liegt in der Durchführung auf der zy-Ebene. Daher wird, wie man der Fig. 16B entnehmen kann, das Bild gedreht, so daß zweidimen sionale Bilder auf der yz-Ebene in die xy-Ebene transfor miert werden.

Bezüglich der axialen Rotation (vergleiche Fig. 16A) wird die gleiche Geometrie der zweidimensionalen Bilder ur sprünglich in dem Computerspeicher 1113 gespeichert, mit der Ausnahme, das anstelle des Zugriffes auf vertikale Li nien das System für die 3-D Rekonstruktion horizontale Li nien einfängt. Auf die zweidimensionalen Bild-"Schnitte" wird von der Oberseite-zur-Unterseite des dreidimensionalen Volumens zugegriffen, anstelle von vorne nach hinten, um eine höhere Bildrekonstruktionsgeschwindigkeit zu ermögli chen, mit der kleinsten Anzahl von Berechnungen.

Die Transformationen des Schrittes 1405 werden auf einer Pixel-zu-Pixelbasis durchgeführt, wobei bekannte Verfahren verwendet werden.

Im Schritt 1407 wird ein temporäres bzw. zeitliches bzw. vorübergehendes Raster T(x, y) erzeugt, das groß genug sein muß, um einen Z-Schnitt des rekonstruierten Bildes zu spei chern. Fig. 17 zeigt ein temporäres Raster T(x, y), das aus einer Mehrzahl von Gitterpunkten oder Pixeln 1701 besteht. Das temporäre Raster T(x, y) wird verwendet, um einen ein zelnen Z-Schnitt des rekonstruierten Bildes zu halten, das durch ein dreidimensionales Array V(x, y, z) dargestellt wird.

Beim Erzeugen des temporären Rasters T(x, y) werden alle Computerberechnungen auf der x,y-Ebene durchgeführt (d. h. auf einzelnen Z-Schnitten des Bildes). Das temporäre Raster T(x, y) muß mit ausreichend großen Dimensionen erzeugt wer den, um an die Erzeugung von größeren Bildern in axialen Rotationsgeometrien angepaßt zu sein. Für einen jeden Pixel in dem temporären Raster T(x, y) muß das Modul die exakte Koordinate in dem ursprünglichen Schnitt des sich ergeben den Bildes R(x, y, z) finden (d. h. die genaue Farbe oder der Graupegel muß für jedes Pixel in T aus R errechnet werden).

Im Schritt 1409 wird für jedes Pixel p(x, y) in T(x, y) eine Liste L(x, y) aus beitragenden Pixeln in dem Quellenbild er rechnet, von dem ein jeder dieser Pixel einen Graupegel empfängt, was detaillierter weiter unten unter Bezugnahme auf die Fig. 15 diskutiert werden wird. Die Fig. 18A und 18B zeigen die Errechnung der Inhalte des temporären Rasters T(x, y) aus einem Z-Schnitt des sich ergebenden Bil des R(x, y, z), worin die x-Dimension von A(x, y) gleich n₁ ist. Für die axiale Rotation ist die Geometrie derart, daß dort eine Linie vorgesehen ist, die sich gemäß eines kreis förmigen Pfades dreht, um den ursprünglichen Ort für ein Pixel T zu errechnen, weswegen die Verwendung von Polarko ordinaten übernommen wird. Ausgehend von dem Ursprung wer den die radiale Entfernung "r" von dem Pixel und der Winkel "a" errechnet. Nachdem "r" und "a" errechnet worden sind, wird für jeden Bildschnitt in R eine Indizierung verwendet, da der Ort der ersten horizontalen Linie des Bildes bekannt ist. Indem man den Winkel "a" verwendet, errechnet das Mo dul wo das Pixel in R angeordnet werden soll. Nachdem der Ort des Pixels errechnet worden ist, wird entweder ein "dichtester-Nachbar-Algorithmus", ein Mittlungsalgorithmus, oder eine Gewichtungsfunktion verwendet, um einen geeigne ten Graupegel für das Pixel abzuschätzen. Der Pfeil A in der Fig. 18B zeigt die Richtung an, in der die ursprüngli chen Bilder I(x, y, z) eingefangen werden.

Die Fig. 19A und 19B zeigen die Errechnung der Inhalte des temporären Rasters T(x, y) aus A(x, y) für die Sektorre konstruktion.

Für die Sektorrotation ist die Geometrie grundsätzlich der der Axialrotation ähnlich, mit der Ausnahme, daß die Rota tionsachse außerhalb des Bildes liegt. Wie zuvor unter Be zugnahme auf die axiale Rekonstruktion diskutiert worden ist, wird die Winkelverschiebung und die Entfernung eines jeden Pixels von der ersten Linie des Bildes errechnet. In dessen wird ein kleinerer Wert von "r" bei der Sektorrekon struktion verwendet, als die tatsächliche Entfernung von dem Pixel zu der Achse der Rotation ist, da hier kein Be darf dahingehend besteht, den Radius den gesamten Weg zu rück zu der Rotationsachse zu erstrecken. Indem man wohlbe kannte lineare algebraische Techniken verwendet, kann der mittels den errechneten Polarkoordinaten erzeugte Vektor transformiert werden, so daß er den gleichen Ursprung auf weist (d. h. es wird möglich, die Rotationsachse außerhalb des Bildvolumens zu ignorieren).

Wie man den Fig. 20A, 20B, 21A und 21B entnehmen kann, kann die Liste L aus p(x₀, y₀) einige oder alle der Pixel nachbarn in A(x, y) enthalten, je in Abhängigkeit des ange wendeten Schemas (d. h. des nächsten Nachbarn, der Mitte lung, oder der Interpolation von Nachbarn). Im Schritt 1411 fragt das Modul ab, ob alle Z-Schnitte des letzten dreidi mensionalen Bildes V(x, y, z) konstruiert worden sind. Wenn die Antwort auf die Abfrage nein ist, dann wird ein neuer Z-Schnitt A(x, y) aus dem sich ergebenden Bild R(x, y, z) ent nommen und der Graupegel oder die Farbe für jedes Pixel T(x, y) aus A(x, y) wird gemäß der L-Liste des Pixels errech net, und zwar unter Verwendung des nächsten Nachbarn, einer Mittelung oder der Interpolation von Nachbarpixeln (vergleiche Schritt 1417).

Nachdem die Liste der Nachbarn für jedes Pixel T errechnet worden ist, dann kann das vollständige dreidimensionale Vo lumen rekonstruiert werden. Im einzelnen wird auf jeden Schnitt in R zugegriffen und die Rekonstruktion wird durch geführt, und zwar ein Schnitt pro Zeit gemäß der Liste der Nachbarn L. Nachdem man den exakten Ort des Pixels R gefun den hat, wird die Liste L aus beitragenden Pixeln errech net. In den Fig. 20A und 21A wird der Ort der Pixel je weils für die axiale Rotation und die Sektorrotation darge stellt. Dann wird eine Indexierung durchgeführt, um zu den einzelnen Z-Schnitten von R zurückzukehren (was als A be zeichnet wird), was die Geometrie zurück zu einem rechtec kig geformten Bild ändert (vergleiche Fig. 20B und 21B). Zu diesem Zeitpunkt wird auf alle vier Nachbarn des Pixels zugegriffen, um den geeigneten Graupegel oder die Farbe für den ausgewählten Pixel von T(x, y) zu bestimmen.

In Fig. 22 wird der Z-Schnitt A(x, y, z) von R(x, y, z) extra hiert und die Errechnung des Schrittes 1417 wird gestartet, um alle Werte der Ebene zu errechnen, die von dem sich er gebenden Bild R(x, y, z) beigetragen worden sind, und zwar zur Speicherung in dem Endvolumen. Nachdem alle Schnitte von R(x, y, z) beendet worden sind, ist die Rekonstruktion vervollständigt und die Inhalte von T(x, y) werden in dem dreidimensionalen Endbild V(x, y, z) gespeichert.

Die Schritte 1411 bis 1419 werden erneut durchgeführt, bis alle Z-Schnitte des dreidimensionalen Endbildes rekonstru iert worden sind, wobei anschließend das Modul verlassen wird (Schritt 1413).

Unter kurzer Bezugnahme auf Fig. 15 ist dort der Pixel-Ab bildungsschritt 1409 detaillierter als ein Submodul darge stellt.

Das Modul wird in dem Schritt 1501 initiiert, dem die Pro grammabfrage folgt, ob alle Pixel des temporären Rasters T(x, y) verarbeitet worden sind (vergleiche Schritt 1503).

Wenn die Antwort nein ist, dann wird ein Pixel p(x, y) aus dem temporären Raster T(x, y) in dem Schritt 1505 entnommen. Eine Abbildung von p(x, y) zu Polarkoordinaten p'(r, a) wird in dem Schritt 1507 errechnet, wobei die Techniken verwen det werden, die zuvor unter Bezugnahme auf die Fig. 18A, 18B, 19A und 19B disutiert worden sind.

Nachfolgend wird eine Liste L(x, y) der beitragenden Pixel in der Bildquelle gemäß p'(r, a) erzeugt (vergleiche Schritt 1509). Die Erzeugung dieser Liste wird unter Bezugnahme auf die Fig. 20A und 20B für die axiale Drehung und die Fig. 21A und 21B für die Sektorrekonstruktion gezeigt.

Die Liste L(x, y) wird dann in dem Schritt 1511 gespeichert und die Programmsteuerung wird zu der Abfrage des Schrittes 1503 zurückgeführt. Nachdem alle Pixel des temporären Ra sters T(x, y) verarbeitet worden sind, wird das Submodul bei dem Schritt 1513 verlassen.

Wie oben diskutiert worden ist, kann, sobald die Rekon struktion vervollständigt ist und das rekonstruierte Bild array V(x, y, z) in dem Computerspeicher 1113 gespeichert worden ist, das Bild betrachtet und in einer wohlbekannten Art und Weise manipuliert werden, indem man das Volumenbe obachtungsmodul 1107 (vergleiche Fig. 11) (beispielsweise Analyze™) verwendet.

Zusammenfassend wird somit festgehalten, daß die vorlie gende Erfindung ein dreidimensionales Ultraschall-Abbil dungssystem für ein Auge, eine Prostata und andere Organe betrifft, das eine Anordnung umfaßt, auf der eine Ultra schallsonde befestigt werden kann, einen Motor und einen Antrieb, um die Sonde relativ zu dem zu untersuchenden menschlichen Organ zu drehen oder abtastend zu führen, so wie einen Computer zur Ausführung einer geschützten Soft ware, um die Bewegung der Anordnung dahingehend anzusteu ern, daß sie die Sonde dreht oder abtastend führt. Ultra schallsignale von der Sonde werden mit einer klinischen Ul traschallmaschine verarbeitet, so daß eine Vielzahl von Bildern des Organes entsteht. Die geschützte Software, die auf dem Computer ausgeführt wird, sammelt die zweidimensio nalen Ultraschallbilder der klinischen Ultraschallmaschine und rekonstruiert diese Bilder derart, daß eine dreidimen sionale Anzeige entsteht, die in Realzeit manipuliert und beobachtet, oder die für eine spätere Entnahme gespeichert werden kann.

Claims

1. Ein dreidimensionales Ultraschallsystem für die Ver wendung mit einer Ultraschallsonde, die mit einem medizini schen Ultraschallgerät und einem Computer verbunden ist, um eine Folge aus zweidimensionalen Bildern zu speichern, die von dem Ultraschallgerät erzeugt worden sind und die durch ein Array aus Pixeln I(x, y, z) darge stellt werden, und zwar in Antwort auf eine Bewegung der Sonde, wobei das Ultraschallsystem umfaßt:
eine Anordnung (3, 5; 80) zum Befestigen der Sonde (1; 70; 91) benachbart zu einem zu untersuchenden Organ und zum Bewegen der Sonde (1; 70; 91) derart, daß die Sonde (1; 70; 91) das zu untersuchende Organ in einer einzelnen Überstreichung abtastet, was zu der Erzeugung der Folge aus zweidimensionalen Bildern durch das Ultraschallgerät, sowie zur Speicherung der durch das Array aus Pixeln I(x, y, z) dargestellten Bilder in dem Computer führt; und
eine Regeleinrichtung (1201-1227; 1301-1313) in dem Computer, zur (i) Regelung (1201-1227) der Bewegung der Sonde derart, daß die Sonde (1; 70; 91) ein vorherbe stimmtes Volumen des zu untersuchenden Organes über streicht, und (ii) zum Rekonstruieren (1301-1313) der zwei dimensionalen Bilder, die durch das Array aus Pixeln I(x, y, z) dargestellt werden derart, daß ein rekonstruiertes dreidimensionales Bild gebildet wird, das durch das Array aus Ausgabepixeln V(x, y, z) dargestellt wird.

2. Das dreidimensionale Ultraschallsystem nach Patentan spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung
eine Motorvorrichtung (31), die einen Ausgangsschaft (39) aufweist, der sich um eine Rotationsachse von ihr dreht, und zwar unter Steuerung der Regeleinrichtung (1201-1227; 1301-1313); und
eine Adaptervorrichtung (41, 3) zum Befestigen der Sonde (1) bei einer vorherbestimmten Position relativ zu der Rotationsachse derart, daß die Sonde (1) den vorherbe stimmten Volumenbereich des zu untersuchenden Organes bei der Drehung des Ausgangsschaftes (39) überstreicht, auf weist.

3. Das dreidimensionale Ultraschallsystem nach Patentan spruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Adaptervorrich tung (60, 69) mit dem Ausgangsschaft (59) parallel zu der Rotationsachse verbunden ist, so daß das vorherbestimmte Volumen ein Zylinder ist.

4. Das dreidimensionale Ultraschallsystem nach Patentan spruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Adaptervorrich tung (84, 3) mit dem Ausgangsschaft (83) für eine longitu dinale Verschiebung auf ihm verbunden ist, so daß das vor herbestimmte Volumen ein Parallelepiped ist.

5. Das dreidimensionale Ultraschallsystem nach Patentan spruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Regeleinrichtung
eine Vorrichtung (1405) zum Transformieren des Arrays I(x, y, z) in ein sich ergebendes Array R(x, y, z) gemäß der Transformation f:(x, y, z) → (x, z, y);
eine Vorrichtung (1407) zur Erzeugung eines temporären Rasters T(x, y) zum Speichern eines einzelnen z-Schnittes des rekonstruierten dreidimensionalen Bildes;
eine Vorrichtung (1409) zum Errechnen einer Liste L aus beitragenden Pixeln aus dem z-Schnitt A(x, y) des sich ergebenden Arrays R(x, y, z) für jedes Pixel p(x, y) in T(x, y) und zum Speichern der Liste L in Antwort darauf;
eine Vorrichtung (1415) zum Entnehmen aufeinanderfol gender z-Schnitte A(x, y) aus dem sich ergebenden Array R(x, y, z);
eine Vorrichtung (1417) zum Errechnen von entweder ei nem Graupegel oder einer Farbe für jeden Pixel p(x, y) in T(x, y) aus A(x, y) gemäß der Liste L für jedes des der Pixel p(x, y), und zum Speichern von entweder dem Graupegel oder der Farbe für jedes der Pixel p(x, y) in dem temporären Ra ster T(x, y); und
eine Vorrichtung (1419) zum Speichern der Inhalte des temporären Rasters T(x, y) in dem Array aus Ausgangspixeln V(x, y, z), aufweist.

6. Das dreidimensionale Ultraschallsystem nach Patentan spruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Regeleinrichtung
eine Vorrichtung (1405) zum Transformieren des Arrays I(x, y, z) in ein sich ergebendes Array R(x, y, z) gemäß der Transformation f:(x, y, z) → (z, y, C - x), wobei C die x-Dimen sion von I(x, y, z) minus 1 ist;
eine Vorrichtung (1407) zum Erzeugen eines temporären Rasters T(x, y) zur Speicherung eines einzelnen z-Schnittes des rekonstruierten dreidimensionalen Bildes;
eine Vorrichtung (1409) zum Errechnen einer Liste L aus beitragenden Pixeln aus einem z-Schnitt A(x, y) des sich ergebenden Arrays R(x, y, z) für jedes Pixel p(x, y) in T(x, y), und zum Speichern der Liste L in Antwort darauf;
eine Vorrichtung (1415) zum Extrahieren aufeinander folgender z-Schnitte A(x, y) des sich ergebenden Arrays R(x, y, z);
eine Vorrichtung (1417) zum Errechnen von entweder ei nem Graupegel oder einer Farbe für jedes Pixel p(x, y) in T(x, y) aus A(x, y) gemäß der Liste L für jedes der Pixel p(x, y) und zum Speichern von entweder dem Graupegel oder der Farbe für jedes der Pixel p(x, y) in dem temporären Ra ster T(x, y); und
eine Vorrichtung (1419) zum Speichern der Inhalte des temporären Rasters T(x, y) in dem Array der Ausgangspixel V(x, y, z), aufweist.

7. Das dreidimensionale Ultraschallsystem nach Patentan spruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (1409) zum Errechnen der Liste L
eine Vorrichtung (1505) zum Wiedergewinnen eines jeden Pixel p(x, y);
eine Vorrichtung (1507) zum Konvertieren von p(x, y) in eine Polarkoordinate p'(r, a);
eine Vorrichtung (1509) zum Erzeugen der Liste L aus beitragenden Pixeln gemäß p'(r, a); und
eine Vorrichtung (1511) zum Speichern von L, aufweist.

8. Das dreidimensionale Ultraschallsystem nach Patentan spruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrich tung (1417) zum Errechnen der Graupegel weiterhin entweder eine Vorrichtung zum Mitteln, eine Vorrichtung zum Interpo lieren oder eine Vorrichtung zum Auswählen eines Nächsten der beitragenden Pixel zu einem jeden der Pixel p(x, y) um faßt.