WO2023247400A1 - Ultrasonic system, method for recording a 3d and/or 4d ultrasonic image, and computer program product - Google Patents

Ultrasonic system, method for recording a 3d and/or 4d ultrasonic image, and computer program product Download PDF

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WO2023247400A1
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ultrasound
along
body part
positioning
ultrasound transducer
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PCT/EP2023/066374
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Annika Sahrmann
Oliver RÖHRLE
Geoff Handsfield
Thor Besier
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Universität Stuttgart
Auckland Uniservices Limited
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Definitions

  • the invention relates to an ultrasound system, a method for recording a 3D and/or 4D ultrasound image and a computer program product.
  • Time-dependent 3D ultrasound imaging is often referred to as 4D ultrasound imaging.
  • 4D ultrasound imaging of skeletal muscles in vivo requires special and expensive ultrasound transducers or ultrasound transducers and is quite complicated to perform.
  • the contact force and/or the trajectory and/or the speed of movement along the tissue varies, as does a resulting deformation of the tissue. This makes the reproducibility of the measurement difficult, e.g. B. to enable a comparison of the images and/or to calculate 4D ultrasound images.
  • One issue relates to enabling simplified 3D and/or 4D ultrasound imaging based on reproducible measurements.
  • the problem may relate to enabling 3D and/or 4D ultrasound imaging that does not rely on a sophisticated position detection system and/or that reduces tissue deformation during measurement,
  • One aspect relates to an ultrasound system with an ultrasound device that includes at least one ultrasound transducer or ultrasound transducer and is configured to record a 3D and/or 4D ultrasound image of a body part, in particular in vivo.
  • a frame includes a movable mounting position.
  • the ultrasound system includes at least one encoder.
  • the ultrasonic transducer is attached to the mounting position of the frame so that it is movable together with the mounting position.
  • the encoder is configured to provide position information about the current position of the movable ultrasound transducer.
  • the ultrasound system includes multiple elements such as the ultrasound device and the cradle and is configured to generate at least 3D ultrasound images. By repeatedly generating reproducible 3D ultrasound images of the same portion of the body part, the ultrasound system can produce 4D ultrasound images.
  • the ultrasound system may be configured to generate the images in vivo.
  • the system can include a measuring position at which the body part, e.g. B. a limb and / or tissue, is arranged while the images are taken.
  • the measuring position can include positioning means such as a receiving surface, a marking, an end stop and/or a fastening item.
  • the ultrasound system is configured and/or optimized to image skeletal muscles, e.g. B. the muscles of a limb.
  • the frame may include connections and/or links and/or rails.
  • the frame can be made of metal and/or plastic.
  • the frame may include a stand to provide secure standing.
  • the frame can be arranged adjacent to and/or around and/or in the vicinity of the measuring position at which the body part is arranged during the measurement. This measuring position can be arranged at least partially within the frame, so that the frame at least partially surrounds the measuring position.
  • the frame includes the fastening position for the ultrasound transducer, which can be moved to predetermined measuring positions and/or measuring zones within the frame.
  • the attachment position can include a receptacle to which the ultrasound transducer can be attached and/or fixed.
  • the ultrasound transducer can be screwed, clipped and/or glued to the fastening position. If the fastening position is moved, the ultrasound transducer fixed to it is also moved.
  • the fastening position can be guided along at least one guide rail of the frame.
  • the attachment position may be provided as a carriage and/or carriage movably attached to the guide rail.
  • the at least one guide rail can be essentially linear and/or curved or curved. Even when moving, the fastening position remains mechanical fixed to the frame.
  • the frame thus enables controlled guidance of the ultrasound transducer fixed at the fastening position along a predetermined path.
  • the predetermined path is at least one-dimensional, preferably at least two-dimensional or even three-dimensional.
  • the frame can comprise a plurality of rails along which the ultrasound transducer can be guided. These rails can be spaced apart and/or arranged at predetermined angles to one another. These angles can be kept constant and/or varied.
  • the at least one encoder is arranged on the frame, e.g. B. on a rail of the frame.
  • the encoder is designed as a sensor that assigns an electronic position signal to a position of the ultrasound transducer.
  • the encoder outputs the electronic position signal as position information.
  • the encoder may be provided as an absolute encoder, which provides an absolute position value, or as an incremental encoder, which counts movement from which an absolute position can be derived.
  • the encoder may be provided as a linear encoder that converts a linear position into an electronic position signal or as a rotary encoder that converts a rotary position into an electronic position signal.
  • the use of the frame enables reproducible and/or well-defined scanning/measuring positions and/or scanning/measuring paths and/or scanning measuring zones. This makes the 3D ultrasound images comparable and/or they can be used to provide 4D ultrasound imaging.
  • the positioning direction thus offers a degree of freedom along which the ultrasound transducer can be moved.
  • the positioning direction depends on the positioning component. If, for example, the positioning component is an elongated guide rail, the corresponding positioning direction follows the elongated shape and/or the extension of the guide rail.
  • the frame can include more than one positioning component.
  • the frame preferably has three positioning components, along which the ultrasound transducer can each be moved along a corresponding positioning direction. This enables the position of the ultrasound transducer to be adjusted in three positioning directions and thus enables the position and/or orientation of the ultrasound transducer to be adjusted in three dimensions.
  • the ultrasound system further comprises at least one drive which is configured to drive the ultrasound transducer along the at least one positioning component, e.g. B. in and/or against the positioning direction.
  • the ultrasound system can include a plurality of drives, e.g. B. a dedicated drive for each positioning component.
  • the drive can be used as a motor, e.g. B. be implemented as an electric motor.
  • the drive can be implemented as a linear drive for controlling or regulating the position of the ultrasound transducer relative to and/or along the positioning component.
  • the drive can be coupled to a processor that controls the drive state of the drive or regulates.
  • the drive can be coupled to the at least one encoder to increase the accuracy of the position information.
  • the movement along the second essentially linear positioning direction can be controlled or regulated by a second dedicated drive.
  • a second dedicated encoder may be provided to provide the substantially linear position of the ultrasound transducer along the second substantially linear positioning direction as at least part of the position information.
  • the ultrasound transducer can be arranged on a carriage or carriage that travels on the essentially curved positioning member. In this case, the ultrasound transducer can be moved directly along the essentially curved positioning component.
  • another positioning component e.g. B. the first and/or the second substantially linear positioning component may be movably attached to the substantially curved positioning component, e.g. B. via a sliding and/or gear connection.
  • the ultrasonic transducer can be movable directly along the other positioning component or can be moved indirectly along it, e.g. B. via at least one further positioning component. In these cases, the ultrasound transducer can be moved indirectly along the essentially curved positioning component, ie via at least the other positioning component.
  • the essentially curved or curved positioning direction can be arranged essentially parallel to the curved extension of the essentially curved positioning component.
  • the essentially curved positioning direction provides a substantially curved or curved axis of movement for the ultrasound transducer.
  • the essentially curved positioning direction can be at least partially circular and/or elliptical.
  • the essentially curved positioning component can have the shape of an arc.
  • the substantially curved positioning member is provided as two parallel circular guide rails extending approximately 180°, ie, semicircles. The ultrasound transducer can be moved in and/or against this essentially curved positioning direction.
  • the system includes the first and the second essentially linear positioning component and the essentially curved positioning component. This enables the ultrasound transducer to move along three axes of movement, ie along the first and second essentially linear positioning directions and along the essentially curved or curved positioning direction. These three positioning components enable a variety of three-dimensional movements and enable ultrasound images to be captured from the side of the body in a convenient manner
  • the frame comprises at least two positioning components along which the ultrasound transducer can be moved.
  • one positioning component of the at least two positioning components can be moved along the other of the at least two positioning components.
  • the two positioning components can be connected to one another by a sliding connection and/or gear connection and/or by at least one gear.
  • One of the positioning components can be statically fixed relative to the ground.
  • the other of the positioning components is movable along and thus relative to the static positioning component.
  • both positioning components can be movable along and thus relative to a third positioning component.
  • the relative movement can be made possible by controlling at least one dedicated drive.
  • the ultrasonic transducer when a start signal is triggered, the ultrasonic transducer is automatically driven or moved along the at least one positioning component in the corresponding positioning direction until the ultrasonic transducer touches the body part.
  • Positioning component can be arranged so that the positioning direction points to the body part.
  • the positioning component itself can be movable, e.g. B. by using at least one further positioning component.
  • a start signal is triggered. Triggering can take place using an interface or an interface and/or a start button.
  • the ultrasound transducer automatically moves towards the body part along the previously arranged positioning component in the corresponding positioning direction.
  • the driving can be made possible by controlling or regulating a corresponding drive for driving the transducer along the positioning component.
  • the ultrasound transducer can automatically stop when it comes into contact with the body part.
  • a contact sensor can be arranged at and/or near the fastening position. After the ultrasound transducer is placed in contact with the body part, the ultrasound device may begin to capture ultrasound images of the body part.
  • the regulated and approximately constant contact force results in a reproducible deformation and imaging position of the ultrasound transducer. This can increase the reproducibility of recording the ultrasound images.
  • the ultrasound system can be configured to only take ultrasound images, when the predetermined contact force is reached.
  • the ultrasound system may be configured to maintain the predetermined desired contact force while moving along a scan/measurement path and/or within a scan/measurement zone. This allows ultrasound images to be recorded with approximately constant contact force while the ultrasound transducer moves along the body part.
  • the ultrasound images recorded under approximately constant contact force can be combined with high precision and reproducibly to form a 4D ultrasound image of the three-dimensional body part.
  • the ultrasound system further comprises an interface configured to input a scan position on the body part and/or a scan path along the body part.
  • the ultrasound system is configured to move the ultrasound transducer to the scanning position and/or along the scanning path and to record at least one 3D ultrasound image of the body part at the scanning position and/or during the movement along the scanning path.
  • the interface can be implemented as a GUI, a “graphical user interface”.
  • the interface may be connected to and/or controlled by a software module running on a computer processor.
  • the software module can be connected to other elements of the ultrasound system and/or control or regulate them, e.g. B. the at least one encoder, at least one drive, the force controller and / or other sensors.
  • the ultrasound transducer When a scan position is entered, the ultrasound transducer is driven to this scanning position and records at least a 3D ultrasound image.
  • a scan path When a scan path is entered, the ultrasound transducer is driven or moved to a starting point of this scan path, records a first 3D ultrasound image at this beginning and then moves along the scan path to an end point of the scan path there, while taking a plurality of 3D ultrasound images absorbs.
  • the ultrasound transducer can remain in contact with the body part as it travels along the scanning path. This can be done in particular under approximately constant contact force, for example if the force regulator controls and/or regulates the contact force.
  • the scanning path runs along the surface of the body part.
  • the automatic approach to the scanning position and/or along the scanning track can be supported by a force controller that controls or regulates the contact force of the ultrasound transducer pressing on the body part.
  • a force controller that controls or regulates the contact force of the ultrasound transducer pressing on the body part.
  • the ultrasound system is configured to repeatedly record 3D ultrasound images at the scan position and/or along the scan track, to assign these 3D ultrasound images to different states of movement of the body part and to combine them into a 4D ultrasound image which includes a movement of the three-dimensional body part.
  • the ultrasound transducer can produce 3D ultrasound images at the scanning position at equal time intervals, e.g. B. at 1 Hz. This allows 4D ultrasound images to be captured, for example, of muscles of the body part as those muscles contract and/or relax.
  • a force regulator can maintain the ultrasound transducer at a controlled and/or constant contact force with the body part.
  • the ultrasound transducer can travel repeatedly along the scanning path while acquiring 3D ultrasound images along the scanning path, preferably at the same positions. This enables the capture of 4D ultrasound images of the three-dimensional body part. Since the movement of the ultrasound transducer along the scanning track is automatically controlled and/or regulated, e.g. B. by a software module, the 3D ultrasound images are easily reproducible and can be put together (e.g. also by the software module) to generate the 4D ultrasound images.
  • the movement of the ultrasound transducer along its scanning path can be independent of the state of movement of the body part. For example, the ultrasound transducer can travel along a person's shinbone while the person moves their foot into different angular positions relative to the shinbone. The different angular positions correspond to the different states of motion.
  • the ultrasound system is configured in such a way that it compiles the ultrasound images recorded at the different positions along the scanning path, which belong to a movement state (e.g. to a first angular position of the foot relative to the lower leg) into a 3D image of the three-dimensional body part belonging to this movement state .
  • This can be carried out for each and/or several of the different movement states (e.g. for the different angular positions of the foot relative to the lower leg).
  • These recordings of the three-dimensional body part, which belong to different states of movement are brought into relation to one another and put together to form a moving image of the three-dimensional body part, namely a real 4D ultrasound image of a three-dimensional body part in motion.
  • the ultrasound system is configured to create not just a moving two-dimensional ultrasound image, but a true 4D Ultrasound recording.
  • a 4D ultrasound image of a heart can also be recorded as a body part, especially if the person has a pacemaker and/or an implant, which normally prohibits an MRI image.
  • a 4D ultrasound scan is usually significantly cheaper than an expensive MRI scan.
  • the ultrasound system is designed as a portable device and has a fastening device by means of which it can be fastened to the body part to be recorded in such a way that it can be worn on this body part.
  • the ultrasound system is designed as a “wearable”, i.e. as a portable device that can be attached to the body part using the fastening device.
  • the fastening device can, for example, comprise at least one belt and/or a buckle device, for example by means of Velcro. Similar to a bandage, it can be attached directly to the body part, e.g. the lower leg and/or arm, and record ultrasound images while moving, e.g. on a treadmill.
  • the ultrasound system does not have a stand and/or foot on which it stands, but rather it is attached exclusively to the body part and/or adjacent thereto to the associated person (or animal).
  • One aspect relates to a method for capturing a 3D and/or 4D ultrasound image of a body part, comprising the steps:
  • an ultrasound device with at least one ultrasound transducer, which is configured to record a 3D and/or 4D ultrasound image of a body part;
  • the method can be implemented with the ultrasound system according to the previous aspect. Therefore, the description of the ultrasound system applies to the procedure and vice versa.
  • the method further comprises the steps:
  • 3D ultrasound images can be recorded repeatedly at the same positions, e.g. B. Positions along the scan path, generating in vivo 4D ultrasound images of limbs, e.g. B. of leg muscles while the corresponding foot moves and / or is moved, and / or the arm muscles while the corresponding hand moves and / or is moved.
  • One aspect relates to a computer program product having a computer-readable storage medium that stores one or more programs, the one or more programs comprising instructions that, when executed by at least one programmable processor, cause the at least one programmable processor to perform the method according to the to carry out the previous aspect
  • the computer program product can be implemented with the ultrasound system according to the first aspect. Therefore, the description of the ultrasound system applies to the computer program product and vice versa.
  • the computer program product can be used to enter a scan position and/or a scanning path can be used. In addition, it can be used to control the movement of the ultrasound transducer in the direction of the scanning position and/or along the scanning path. It can also be used to generate the 3D ultrasound images and to generate improved 3D ultrasound images and/or 4D ultrasound images, taking into account the position information provided by the at least one encoder.
  • the computer program product can be configured to compose the recorded ultrasound images into a 4D ultrasound image of the three-dimensional body part.
  • the computer program product can be equipped with an interface, e.g. B. a GUI, and / or a computer processor.
  • top, bottom, bottom, top, etc. refer to the earth's reference system in a fastening position of the object.
  • Fig. 1 is a perspective view of an embodiment of an ultrasound system.
  • the ultrasound system 1 shows a perspective view of an embodiment of an ultrasound system 1.
  • the ultrasound system 1 includes an ultrasound device 10 and a frame 20.
  • the ultrasound device 10 includes an ultrasound transducer or ultrasound transducer 11, which emits and/or receives ultrasound.
  • the frame 20 includes a plurality of positioning components, namely a first positioning component 21, a second positioning component 22 and a third positioning component 23.
  • the frame 20 may include more than these three positioning components.
  • a first carriage 22a is disposed at a first horizontal end of the second positioning member 22 and a second carriage 22b is disposed at a second horizontal end opposite the first end.
  • the second positioning member 22 extends from the first carriage 22a to the second carriage 22b in a substantially horizontal direction.
  • the first carriage 22a is movable along the first curved guide rail 23a of the third positioning component 23.
  • the second carriage 22a is movable along the second curved guide rail 23b of the third positioning component 23.
  • the two carriages 22, 22b can be guided along the two curved guide rails 23a, 23b on guide rods which are arranged on the surface of the respective curved guide rails 23a, 23b.
  • At least one of the two carriages 22a, 22b can be connected to at least one gear, which cooperates with teeth of the curved guide rails 23a, 23b.
  • the two carriages 22a, 22b can be moved synchronously along the third positioning component 23, so that the second positioning component 22 remains in a horizontally aligned state.
  • the second positioning component 22 can be driven manually and/or by a third drive 43 along the third positioning component 23 in a substantially curved or curved third positioning direction D3, which is marked by a double-sided arrow in FIG. 1.
  • the third drive 43 can be arranged on or on at least one of the two carriages 22a, 22b. In the exemplary embodiment shown, the third drive 43 is arranged on the first carriage 22a.
  • the third drive 43 can z. B. controlled or regulated by a software module and / or manually to drive reversibly along the third positioning direction D3, whereby the position and orientation of the movable second positioning component 22 are adjusted relative to the static third positioning component 23.
  • the second positioning component 22 provides a mobile movement base for the first positioning component 21.
  • the first positioning component 21 is provided as a second substantially linear guide rail.
  • the first positioning member 21 extends from a first end to a second end in a substantially vertical direction.
  • the first positioning component 21 is movable along the second positioning component 22, in particular along the extension direction of the second positioning component 22, i.e. H. in a substantially horizontally oriented second positioning direction D2, which is identified by another double-sided arrow in FIG. 1.
  • the first positioning member 21 may be movably attached to the second positioning member 22 by a carriage and/or a gear and/or a carriage that travels along the second positioning member 22.
  • the first positioning component 21 can be reversibly moved by a second drive 42 along the second positioning component 22 in the second positioning direction D2.
  • the second drive 42 can be arranged at one end of the second positioning component 22, e.g. B. at the end that rests on the second carriage 22b.
  • the first positioning component 21 can be reversibly moved by hand along the second positioning component 22 in the second positioning direction D2.
  • the ultrasonic transducer 11 may be movably attached to the first positioning member 21 by a carriage and/or a gear and/or a carriage that travels along the first positioning member 21.
  • the ultrasonic transducer 11 can be reversibly moved along the first positioning component 21 in the first positioning direction D1 by a first drive 41.
  • the first drive 41 can be arranged on the third positioning component 21 and adjacent or adjacent to the second positioning component 22.
  • the entire first positioning component 21 can be in the first
  • Positioning direction D1 can be moved relative to the second positioning component 22, whereby the ultrasound transducer 11 is moved along the first
  • the first positioning direction D1 does not always have to be aligned exactly vertically. Because only when the second positioning component 22 is arranged at the highest point and in the middle of the third positioning component 23 is the first positioning direction D1 aligned vertically. If the second positioning component 22 is moved more toward the side of the third positioning component 23, the first positioning component 21 and thus the first positioning direction D1 is arranged at a corresponding angle to the vertical direction.
  • the second encoder 32 can be arranged on the second positioning component 22, e.g. B. on the second carriage 22b.
  • the second encoder 32 can be implemented as a linear encoder.
  • the second encoder 32 provides an electrical position signal that indicates the (e.g. relative) position of the ultrasound transducer 11 and/or the first positioning component 21 along the second positioning direction D2.
  • the force control makes it possible to press the ultrasound transducer 11 onto the tissue with a controlled and predetermined contact force. This can reduce the deformation of the tissue or at least enable constant deformation.
  • the frame 20 provides the three positioning directions D1, D2, D3, which make it possible to arrange the ultrasound transducer 11 within a three-dimensional scanning/measuring zone above the measuring position 100.
  • the curved or curved third positioning direction D3 can have a substantially circular shape and can enable adjustment of the orientation or alignment in which the ultrasonic transducer 11 faces the measuring position 100.
  • a user can input a position along the third and second positioning directions D3 and D2, e.g. B on an interface or interface connected to the software module.
  • the first drive 41 can automatically drive or move the ultrasound transducer 11 downwards along the first positioning direction D1 until the ultrasound transducer 11 touches the body part at the measuring position 100.
  • the user can enter a starting point and/or an end point of a scan path.
  • the user can also enter the predetermined contact force.
  • Both the controlled and/or specified contact force and the Automated movement of the ultrasound transducer 11 enables a reproducible measurement.
  • the encoders 31, 32, 33 provide reliable and reproducible position and/or orientation information of the ultrasound transducer 11.
  • the position and/or orientation information can be provided with time information such as a time stamp in order to simplify correlation with the ultrasound images recorded by the ultrasound transducer 11 at corresponding times.
  • the ultrasound images can also be provided with time information such as a time stamp.
  • the ultrasound system 1 therefore does not require a motion capture system or further sensor technology for position detection.
  • the ultrasound system 1 does not require a water bath or similar feature.
  • the ultrasound system 1 enables the measurements to be repeated under the same conditions, i.e. H. with the same contact force, same speed and same scanning positions. This enables the generation of 4D ultrasound imaging and/or marked or tagged ultrasound imaging and/or reproducible dynamic 3D ultrasound imaging through repeated imaging under the same conditions.
  • the ultrasound system 1 can have at least one Have a fastening device by means of which the frame 20 and the ultrasound system 1 can be attached as a wearable to the body part to be recorded.
  • the fastening device can have a carrying strap.

Abstract

An ultrasonic system (1) comprises an ultrasonic device (10) having at least one ultrasonic sound head (11) and is configure to record a 3D and/or 4D ultrasonic image of a body part. A frame (20) comprises a movable fastening position (25). The ultrasonic system further comprises at least one encoder (31; 32; 33). The ultrasonic sound head (11) is fastened at the fastening position (25) of the frame (20) in such a manner that it can be moved together with the fastening position (25). The encoder (31; 32; 33) is configured to provide position information about the current position of the movable ultrasonic sound head (11).

Description

Ultraschallsystem, Verfahren zum Aufnehmen eines 3D- und/oder 4D- Ultrasound system, method for recording a 3D and/or 4D
Ultraschallbilds, und Computerprogrammprodukt Ultrasound image, and computer program product
Die Erfindung betrifft ein Ultraschallsystem, ein Verfahren zum Aufnehmen eines 3D- und/oder 4D-Ultraschallbilds und ein Computerprogrammprodukt. The invention relates to an ultrasound system, a method for recording a 3D and/or 4D ultrasound image and a computer program product.
Die zeitabhängige 3D-Ultraschallbildgebung wird oft als 4D-Ultraschallbildgebung bezeichnet. Die 4D-Ultraschallbildgebung von Skelettmuskeln in vivo erfordert spezielle und teure Ultraschallwandler bzw. Ultraschall-Schallköpfe und ist ziemlich kompliziert in der Durchführung. Time-dependent 3D ultrasound imaging is often referred to as 4D ultrasound imaging. 4D ultrasound imaging of skeletal muscles in vivo requires special and expensive ultrasound transducers or ultrasound transducers and is quite complicated to perform.
Bei der 3D- und/oder 4D-Ultraschallbildgebung wird ein Ultraschall-Schallkopf entlang eines Körperteils und/oder Gewebes bewegt. Es werden 3D-Ultraschallbilder aufgenommen und die aktuelle Position des Ultraschall-Schallkopfs bestimmt. Aus diesen Daten können später 3D- und/oder 4D-Bilder berechnet werden. Zur Generierung der erforderlichen Daten wird der Ultraschall-Schallkopf in ständigem Gewebekontakt gehalten. In 3D and/or 4D ultrasound imaging, an ultrasound transducer is moved along a part of the body and/or tissue. 3D ultrasound images are recorded and the current position of the ultrasound transducer is determined. 3D and/or 4D images can later be calculated from this data. To generate the required data, the ultrasound transducer is kept in constant contact with the tissue.
Bei einer manuellen Bewegung des Ultraschall-Schallkopfs entlang des Gewebes variiert die Kontaktkraft und/oder die Bewegungsbahn und/oder die Bewegungsgeschwindigkeit entlang des Gewebes, so wie eine resultierende Deformation des Gewebes. Dies erschwert die Reproduzierbarkeit der Messung, z. B. um einen Vergleich der Bilder zu ermöglichen und/oder um 4D-Ultraschallbilder zu berechnen. When the ultrasound transducer is manually moved along the tissue, the contact force and/or the trajectory and/or the speed of movement along the tissue varies, as does a resulting deformation of the tissue. This makes the reproducibility of the measurement difficult, e.g. B. to enable a comparison of the images and/or to calculate 4D ultrasound images.
Weiterhin wird zum Generieren der erforderlichen Positionsdaten ein präzises Positionserfassungssystem verwendet. Die meisten dieser Positionserfassungssysteme können häufig in einem Labor verwendet werden. Die bekannten Positionserfassungssysteme erfordern üblicherweise eine Infraroterfassung und spezielle Markierungen, die an dem Schallkopf und/oder an dem Gewebe angeordnet werden müssen. Folglich können diese Positionserfassungssysteme teuer und/oder ziemlich kompliziert zu verwenden sein. Furthermore, a precise position detection system is used to generate the required position data. Most of these Position sensing systems can often be used in a laboratory. The known position detection systems usually require infrared detection and special markings to be placed on the transducer and/or on the tissue. Consequently, these position sensing systems can be expensive and/or quite complicated to use.
Ein Problem betrifft die Ermöglichung einer vereinfachten 3D- und/oder 4D- Ultraschallbildgebung basierend auf reproduzierbaren Messungen. Insbesondere kann sich das Problem darauf beziehen, eine 3D- und/oder 4D-Ultraschallbildgebung zu ermöglichen, die nicht auf ein ausgeklügeltes Positionserkennungssystem angewiesen ist und/oder die eine Gewebedeformation während der Messung reduziert, One issue relates to enabling simplified 3D and/or 4D ultrasound imaging based on reproducible measurements. In particular, the problem may relate to enabling 3D and/or 4D ultrasound imaging that does not rely on a sophisticated position detection system and/or that reduces tissue deformation during measurement,
Ein Aspekt betrifft ein Ultraschallsystem mit einer Ultraschallvorrichtung, die zumindest einen Ultraschallwandler bzw. Ultraschall-Schallkopf umfasst und konfiguriert ist, ein 3D- und/oder 4D-Ultraschallbild eines Körperteils aufzunehmen, insbesondere in vivo. Ein Gestell umfasst eine bewegliche Befestigungsposition. Zudem umfasst das Ultraschallsystem zumindest einen Encoder. Der Ultraschall-Schallkopf ist so an der Befestigungsposition des Gestells befestigt, dass er zusammen mit der Befestigungsposition beweglich ist. Der Encoder ist konfiguriert, Positionsinformationen über die aktuelle Position des beweglichen Ultraschall- Schallkopfs bereitzustellen. One aspect relates to an ultrasound system with an ultrasound device that includes at least one ultrasound transducer or ultrasound transducer and is configured to record a 3D and/or 4D ultrasound image of a body part, in particular in vivo. A frame includes a movable mounting position. In addition, the ultrasound system includes at least one encoder. The ultrasonic transducer is attached to the mounting position of the frame so that it is movable together with the mounting position. The encoder is configured to provide position information about the current position of the movable ultrasound transducer.
Das Ultraschallsystem umfasst mehrere Elemente wie die Ultraschallvorrichtung und das Gestell und ist konfiguriert, zumindest 3D-Ultraschallbilder zu erzeugen. Durch wiederholtes Erzeugen reproduzierbarer 3D-Ultraschallbilder desselben Abschnitts des Körperteils kann das Ultraschallsystem 4D-Ultraschallbilder erzeugen. The ultrasound system includes multiple elements such as the ultrasound device and the cradle and is configured to generate at least 3D ultrasound images. By repeatedly generating reproducible 3D ultrasound images of the same portion of the body part, the ultrasound system can produce 4D ultrasound images.
Der Ultraschall-Schallkopf erzeugt die Ultraschallwellen und ist konfiguriert, mit dem Körperteil und/oder Gewebe, von dem die Bilder aufgenommen werden, in Kontakt zu kommen. Der Ultraschall-Schallkopf ist vorzugsweise als ein linearer Wandler bzw. Schallkopf implementiert, der üblicherweise zur Abbildung von Skelettmuskeln verwendet wird. In einigen Ausführungsformen kann der Ultraschall-Schallkopf jedoch als ein konvexer Schallkopf oder ein Sektorscanner zum Abbilden anderer Körperteile wie Organe implementiert sein. The ultrasound transducer generates the ultrasound waves and is configured to come into contact with the body part and/or tissue from which the images are being taken. The ultrasound transducer is preferably implemented as a linear transducer or transducer, which is commonly used to image skeletal muscles. However, in some embodiments, the ultrasound transducer may be implemented as a convex transducer or a sector scanner for imaging other body parts such as organs.
Das Ultraschallsystem kann konfiguriert sein, die Bilder in vivo zu erzeugen. Dazu kann das System eine Messposition umfassen, an welcher der Körperteil, z. B. eine Gliedmaße und/oder Gewebe, während der Aufnahme der Bilder angeordnet ist. Die Messposition kann Positionierungsmittel wie eine Aufnahmefläche, eine Markierung, einen Endanschlag und/oder einen Befestigungsgut umfassen. In einigen Ausführungsformen ist das Ultraschallsystem dahingehend konfiguriert und/oder optimiert, Skelettmuskeln abzubilden, z. B. die Muskeln einer Gliedmaße. The ultrasound system may be configured to generate the images in vivo. For this purpose, the system can include a measuring position at which the body part, e.g. B. a limb and / or tissue, is arranged while the images are taken. The measuring position can include positioning means such as a receiving surface, a marking, an end stop and/or a fastening item. In some embodiments, the ultrasound system is configured and/or optimized to image skeletal muscles, e.g. B. the muscles of a limb.
Das Gestell kann Verbindungen und/oder Glieder und/oder Schienen umfassen. Das Gestell kann aus Metall und/oder Kunststoff bereitgestellt werden. Das Gestell kann einen Ständer umfassen, um einen sicheren Stand bereitzustellen. Das Gestell kann angrenzend bzw. benachbart zu und/oder um herum und/oder in der Nähe der Messposition angeordnet sein, an welcher der Körperteil während der Messung angeordnet ist. Diese Messposition kann zumindest teilweise innerhalb des Gestells angeordnet sein, so dass das Gestell die Messposition zumindest teilweise umgibt. The frame may include connections and/or links and/or rails. The frame can be made of metal and/or plastic. The frame may include a stand to provide secure standing. The frame can be arranged adjacent to and/or around and/or in the vicinity of the measuring position at which the body part is arranged during the measurement. This measuring position can be arranged at least partially within the frame, so that the frame at least partially surrounds the measuring position.
Das Gestell umfasst die Befestigungsposition für den Ultraschall-Schallkopf, der zu vorbestimmten Messpositionen und/oder Messzonen innerhalb des Gestells bewegbar ist. Die Befestigungsposition kann eine Aufnahme umfassen, an welcher der Ultraschall-Schallkopf befestigt und/oder fixiert werden kann. Beispielsweise kann der Ultraschall-Schallkopf an die Befestigungsposition geschraubt, geclipst und/oder geklebt werden. Wenn die Befestigungsposition bewegt wird, wird somit auch der daran fixierte Ultraschall-Schallkopf mitbewegt. The frame includes the fastening position for the ultrasound transducer, which can be moved to predetermined measuring positions and/or measuring zones within the frame. The attachment position can include a receptacle to which the ultrasound transducer can be attached and/or fixed. For example, the ultrasound transducer can be screwed, clipped and/or glued to the fastening position. If the fastening position is moved, the ultrasound transducer fixed to it is also moved.
Die Befestigungsposition kann entlang zumindest einer Führungsschiene des Gestells geführt werden. Die Befestigungsposition kann als ein Schlitten und/oder Wagen bereitgestellt sein, der bewegbar an der Führungsschiene befestigt ist. Die zumindest eine Führungsschiene kann im Wesentlichen linear und/oder gekrümmt bzw. kurvenförmig sein. Auch beim Bewegen bleibt die Befestigungsposition mechanisch an dem Gestellt fixiert. Somit ermöglicht das Gestell eine kontrollierte Führung des an der Befestigungsposition fixierten Ultraschall-Schallkopfs entlang einer vorbestimmten Bahn. Die vorgegebene Bahn ist zumindest eindimensional, vorzugsweise zumindest zweidimensional oder sogar dreidimensional. The fastening position can be guided along at least one guide rail of the frame. The attachment position may be provided as a carriage and/or carriage movably attached to the guide rail. The at least one guide rail can be essentially linear and/or curved or curved. Even when moving, the fastening position remains mechanical fixed to the frame. The frame thus enables controlled guidance of the ultrasound transducer fixed at the fastening position along a predetermined path. The predetermined path is at least one-dimensional, preferably at least two-dimensional or even three-dimensional.
Um eine Führung entlang einer komplexen Bahn und/oder innerhalb einer 2D- und/oder 3D-Messzone zu ermöglichen, kann das Gestell eine Mehrzahl von Schienen umfassen, entlang denen der Ultraschall-Schallkopf geführt werden kann. Diese Schienen können voneinander beabstandet und/oder in vorbestimmten Winkeln zueinander angeordnet sein. Diese Winkel können konstant gehalten werden und/oder variieren. In order to enable guidance along a complex path and/or within a 2D and/or 3D measurement zone, the frame can comprise a plurality of rails along which the ultrasound transducer can be guided. These rails can be spaced apart and/or arranged at predetermined angles to one another. These angles can be kept constant and/or varied.
Der zumindest eine Encoder ist an dem Gestell angeordnet, z. B. an einer Schiene des Gestells. Der Encoder ist als ein Sensor ausgebildet, der einer Position des Ultraschall-Schallkopfs ein elektronisches Positionssignal zuordnet. Der Encoder gibt das elektronische Positionssignal als Positionsinformationen aus. Der Encoder kann als Absolutencoder bereitgestellt sein, der einen absoluten Positionswert liefert, oder als ein Inkrementalencoder, der eine Bewegung zählt, von der eine absolute Position abgeleitet werden kann. Der Encoder kann als ein Linearencoder bereitgestellt sein, der eine lineare Position in ein elektronisches Positionssignal umwandelt, oder als ein Drehencoder, der eine Drehposition in ein elektronisches Positionssignal umwandelt. The at least one encoder is arranged on the frame, e.g. B. on a rail of the frame. The encoder is designed as a sensor that assigns an electronic position signal to a position of the ultrasound transducer. The encoder outputs the electronic position signal as position information. The encoder may be provided as an absolute encoder, which provides an absolute position value, or as an incremental encoder, which counts movement from which an absolute position can be derived. The encoder may be provided as a linear encoder that converts a linear position into an electronic position signal or as a rotary encoder that converts a rotary position into an electronic position signal.
Das Gestell kann zumindest einen an einer linearen und/oder gekrümmten bzw. kurvenförmigen Schiene angeordneten Linearencoder umfassen, der Positionsinformationen betreffend die Schiene bereitstellt. Das Gestell kann zumindest einen Drehencoder umfassen, der an einem Drehgelenk und/oder Kurvenschiene des Gestells angeordnet ist. Der Drehencoder kann Positionsinformationen betreffend den Drehzustand der Verbindung und/oder betreffend eine Position entlang einer Kurvenschiene bereitstellen. The frame can include at least one linear encoder arranged on a linear and/or curved rail, which provides position information regarding the rail. The frame can include at least one rotary encoder, which is arranged on a swivel joint and/or cam rail of the frame. The rotary encoder may provide position information regarding the rotational state of the connection and/or regarding a position along a cam rail.
Der Encoder ist konfiguriert, Positionsinformationen über die aktuelle Position des beweglichen Ultraschall-Schallkopfs innerhalb einer vorbestimmten Messzone bereitzustellen. Die Positionsinformationen können detailliert genug sein, um die Bestimmung der 3D-Position des Ultraschall-Schallkopfs zu einem bestimmten Zeitpunkt zu ermöglichen, zu dem ein Ultraschallbild aufgenommen wird. Zur Bestimmung der exakten Position des Ultraschall-Schallkopfs zum Bildgebungszeitpunkt können weitere Kalibrierinformationen betreffend der vorbestimmten Messposition und/oder Messstrecke und/oder Messzone, an/entlang/in der der Ultraschallwandler bewegbar ist, verwendet werden. The encoder is configured to provide position information about the current position of the movable ultrasound transducer within a predetermined measurement zone to provide. The position information may be detailed enough to allow determination of the 3D position of the ultrasound transducer at a specific time when an ultrasound image is captured. To determine the exact position of the ultrasound transducer at the time of imaging, further calibration information regarding the predetermined measuring position and/or measuring section and/or measuring zone at/along/in which the ultrasound transducer can be moved can be used.
Das Ultraschallsystem kann eine Mehrzahl von Encodern umfassen, die Positionsinformationen bereitstellen. Jeder Encoder kann eindimensionale Positionsinformationen liefern. Zum Bereitstellen von dreidimensionalen Positionsinformationen über die 3D-Position des Ultraschall-Schallkopfs während der Bildgebung kann das Ultraschallsystem zumindest drei Encoder umfassen. Die von dem (oder allen) Encoder(n) bereitgestellten Positionsinformationen können Orientierungs- bzw. Ausrichtungsinformationen umfassen. Die Positionsinformationen können genau zum gleichen Zeitpunkt bereitgestellt werden, zu dem korrelierte Ultraschallbilder aufgenommen werden. Diese korrelierten Ultraschallbilder können dann unter Berücksichtigung der Gesamtpositionsinformationen aller Encoder zusammengenommen zur Erzeugung von 3D- und/oder 4D-Ultraschallbildern ausgewertet werden. The ultrasound system may include a plurality of encoders that provide position information. Each encoder can provide one-dimensional position information. To provide three-dimensional position information about the 3D position of the ultrasound transducer during imaging, the ultrasound system can include at least three encoders. The position information provided by the (or all) encoder(s) may include orientation information. The position information can be provided at exactly the same time that correlated ultrasound images are acquired. These correlated ultrasound images can then be evaluated taking into account the overall position information of all encoders taken together to generate 3D and/or 4D ultrasound images.
Die Verwendung des zumindest einen Encoders ermöglicht eine erhebliche Vereinfachung gegenüber einem komplexen Positionierungssystem, das sich z. B. auf Infrarotsignale stützt. Encoder liefern zuverlässige Positionsinformationen, während sie Standardkomponenten sind und als solche leicht verfügbar und kostengünstig sind. The use of the at least one encoder enables a considerable simplification compared to a complex positioning system, which is e.g. B. based on infrared signals. Encoders provide reliable position information while being standard components and as such are readily available and inexpensive.
Die Verwendung des Gestells ermöglicht reproduzierbare und/oder wohldefinierte Scan-/Messpositionen und/oder Scan-/Messbahnen und/oder ScanVMesszonen. Dadurch werden die 3D-Ultraschallbilder vergleichbar und/oder sie können zur Bereitstellung einer 4D-Ultraschallbildgebung verwendet werden. The use of the frame enables reproducible and/or well-defined scanning/measuring positions and/or scanning/measuring paths and/or scanning measuring zones. This makes the 3D ultrasound images comparable and/or they can be used to provide 4D ultrasound imaging.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Gestell zumindest ein Positionierbauteil, entlang dessen der Ultraschall-Schallkopf in eine entsprechende Positionierrichtung bewegbar ist. Im Allgemeinen ist das Positionierbauteil konfiguriert, eine Bewegung der Befestigungsposition entlang des Positionierbauteils zu ermöglichen, z. B. über eine Gleit- und/oder eine Getriebeverbindung. Das Positionierbauteil kann eine längliche Form aufweisen. Der Ultraschall-Schallkopf kann entlang des Positionierbauteils bewegbar sein. Das Positionierbauteil kann als eine Führungsschiene bereitgestellt sein. Das Positionierbauteil kann im Wesentlichen linear und/oder im Wesentlichen gekrümmt bzw. kurvenförmig sein. Dementsprechend kann die entsprechende Positionierrichtung im Wesentlichen linear und/oder im Wesentlichen gekrümmt bzw. kurvenförmig sein. Der Ultraschall-Schallkopf kann reversibel in und/oder entlang der Positionierrichtung bewegt werden, d. h. in der und gegen die Positionierrichtung. Somit bietet die Positionierrichtung einen Freiheitsgrad, entlang dem der Ultraschall-Schallkopf bewegt werden kann. Die Positionierrichtung hängt von dem Positionierbauteil ab. Falls beispielsweise das Positionierbauteil eine längliche Führungsschiene ist, folgt die entsprechende Positionierrichtung der länglichen Form und/oder der Erstreckung der Führungsschiene. Das Gestell kann mehr als ein Positionierbauteil umfassen. Vorzugsweise weist das Gestell drei Positionierbauteile auf, entlang denen der Ultraschall-Schallkopf jeweils entlang einer entsprechenden Positionierrichtung bewegbar ist. Dies ermöglicht eine Einstellung der Position des Ultraschall-Schallkopfs in drei Positionierrichtungen und ermöglicht somit die Einstellung der Position und/oder Orientierung bzw. Ausrichtung des Ultraschall- Schallkopfs in drei Dimensionen. According to one embodiment, the frame comprises at least one positioning component, along which the ultrasound transducer can be moved in a corresponding positioning direction. In general, the positioning member is configured to allow movement of the mounting position along the positioning member, e.g. B. via a sliding and/or a gear connection. The positioning component can have an elongated shape. The ultrasound transducer can be movable along the positioning component. The positioning component can be provided as a guide rail. The positioning component can be essentially linear and/or essentially curved or curved. Accordingly, the corresponding positioning direction can be essentially linear and/or essentially curved or curved. The ultrasonic transducer can be moved reversibly in and/or along the positioning direction, ie in and against the positioning direction. The positioning direction thus offers a degree of freedom along which the ultrasound transducer can be moved. The positioning direction depends on the positioning component. If, for example, the positioning component is an elongated guide rail, the corresponding positioning direction follows the elongated shape and/or the extension of the guide rail. The frame can include more than one positioning component. The frame preferably has three positioning components, along which the ultrasound transducer can each be moved along a corresponding positioning direction. This enables the position of the ultrasound transducer to be adjusted in three positioning directions and thus enables the position and/or orientation of the ultrasound transducer to be adjusted in three dimensions.
In einer Weiterbildung der Ausführungsform umfasst das Ultraschallsystem ferner zumindest einen Antrieb, der konfiguriert ist, den Ultraschall-Schallkopf entlang des zumindest einen Positionierbauteils anzutreiben, z. B. in die und/oder entgegen der Positionierrichtung. Das Ultraschallsystem kann eine Mehrzahl von Antrieben umfassen, z. B. einen dedizierten Antrieb für jedes Positionierbauteil. Der Antrieb kann als Motor, z. B. als Elektromotor, implementiert sein. Der Antrieb kann als Linearantrieb zur Steuerung bzw. Regelung der Position des Ultraschall-Schallkopfs relativ zu und/oder entlang des Positionierbauteils implementiert sein. Der Antrieb kann mit einem Prozessor gekoppelt sein, der den Antriebszustand des Antriebs steuert bzw. regelt. Zudem kann der Antrieb zur Erhöhung der Genauigkeit der Positionsinformationen mit dem zumindest einen Encoder gekoppelt sein. In a further development of the embodiment, the ultrasound system further comprises at least one drive which is configured to drive the ultrasound transducer along the at least one positioning component, e.g. B. in and/or against the positioning direction. The ultrasound system can include a plurality of drives, e.g. B. a dedicated drive for each positioning component. The drive can be used as a motor, e.g. B. be implemented as an electric motor. The drive can be implemented as a linear drive for controlling or regulating the position of the ultrasound transducer relative to and/or along the positioning component. The drive can be coupled to a processor that controls the drive state of the drive or regulates. In addition, the drive can be coupled to the at least one encoder to increase the accuracy of the position information.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Gestell zumindest ein erstes im Wesentlichen lineares Positionierbauteil, entlang dessen der Ultraschall-Schallkopf in einer ersten im Wesentlichen linearen Positionierrichtung bewegbar ist. Das erste lineare Positionierbauteil kann als eine im Wesentlichen lineare Führungsschiene implementiert sein, entlang der der Ultraschall-Schallkopf direkt oder indirekt bewegbar ist. Beispielsweise kann der Ultraschallwandler an einem Wagen bzw. Schlitten angeordnet sein, der auf dem ersten im Wesentlichen linearen Positionierbauteil fährt. In diesem Fall ist der Ultraschallwandler direkt entlang des ersten im Wesentlichen linearen Positionierbauteils bewegbar. Alternativ kann ein weiteres Positionierbauteil beweglich an dem ersten im Wesentlichen linearen Positionierbauteil angebracht sein, z. B. über eine Gleit- und/oder Getriebeverbindung. Der Ultraschall-Schallkopf kann direkt entlang dem anderen Positionierbauteil bewegbar sein oder indirekt daran entlang bewegbar sein, z. B. über zumindest ein weiteres Positionierbauteil. In diesen Fällen ist der Ultraschall-Schallkopf indirekt entlang des ersten im Wesentlichen linearen Positionierbauteils bewegbar, d. h. über zumindest das andere Positionierbauteil. According to one embodiment, the frame comprises at least a first substantially linear positioning component, along which the ultrasound transducer can be moved in a first substantially linear positioning direction. The first linear positioning component can be implemented as a substantially linear guide rail along which the ultrasound transducer can be moved directly or indirectly. For example, the ultrasonic transducer can be arranged on a carriage or carriage that travels on the first essentially linear positioning component. In this case, the ultrasonic transducer can be moved directly along the first essentially linear positioning component. Alternatively, a further positioning component can be movably attached to the first substantially linear positioning component, e.g. B. via a sliding and/or gear connection. The ultrasound transducer can be movable directly along the other positioning component or can be moved indirectly along it, e.g. B. via at least one further positioning component. In these cases, the ultrasound transducer can be moved indirectly along the first essentially linear positioning component, i.e. H. via at least the other positioning component.
Die erste im Wesentlichen lineare Positionierrichtung kann im Wesentlichen parallel zu der linearen Erstreckung des ersten im Wesentlichen linearen Positionierbauteils angeordnet sein. Die erste im Wesentlichen lineare Positionierrichtung stellt eine erste im Wesentlichen lineare Bewegungsachse für den Ultraschall-Schallkopf bereit. Der Ultraschall-Schallkopf ist in der und/oder gegen die erste im Wesentlichen lineare Positionierrichtung bewegbar. Die Bewegung entlang der ersten im Wesentlichen linearen Positionierrichtung kann durch einen ersten dedizierten Antrieb gesteuert bzw. geregelt werden. Ferner kann ein erster dedizierter Encoder bereitgestellt werden, um die im Wesentlichen lineare Position des Ultraschall-Schallkopfs entlang der ersten im Wesentlichen linearen Positionierrichtung als zumindest einen Teil der Positionsinformationen bereitzustellen. In einer Weiterbildung der Ausführungsform umfasst das Gestell zumindest ein zweites im Wesentlichen lineares Positionierbauteil, entlang dessen der Ultraschall-Schallkopf in einer zweiten im Wesentlichen linearen Positionierrichtung bewegbar ist. Ähnlich wie bei dem ersten linearen Positionierbauteil kann auch das zweite im Wesentlichen lineare Positionierbauteil als eine im Wesentlichen lineare Führungsschiene implementiert sein, entlang der der Ultraschall-Schallkopf direkt oder indirekt bewegbar ist (vgl. die Erläuterung oben in Bezug auf das erste im Wesentlichen lineare Positionierbauteil). The first substantially linear positioning direction can be arranged substantially parallel to the linear extent of the first substantially linear positioning component. The first substantially linear positioning direction provides a first substantially linear axis of movement for the ultrasound transducer. The ultrasound transducer can be moved in and/or against the first essentially linear positioning direction. The movement along the first essentially linear positioning direction can be controlled or regulated by a first dedicated drive. Furthermore, a first dedicated encoder may be provided to provide the substantially linear position of the ultrasound transducer along the first substantially linear positioning direction as at least part of the position information. In a further development of the embodiment, the frame comprises at least a second essentially linear positioning component, along which the ultrasonic transducer can be moved in a second essentially linear positioning direction. Similar to the first linear positioning component, the second substantially linear positioning component can also be implemented as a substantially linear guide rail along which the ultrasonic transducer can be moved directly or indirectly (cf. the explanation above in relation to the first substantially linear positioning component ).
Die zweite im Wesentlichen lineare Positionierrichtung kann im Wesentlichen parallel zu der linearen Erstreckung des zweiten im Wesentlichen linearen Positionierbauteils angeordnet sein. Die zweite im Wesentlichen lineare Positionierrichtung stellt eine zweite im Wesentlichen lineare Bewegungsachse für den Ultraschall-Schallkopf bereit. Der Ultraschall-Schallkopf ist in der und/oder gegen die zweite im Wesentlichen lineare Positionierrichtung bewegbar. Die zweite im Wesentlichen lineare Positionierrichtung kann winklig zu der ersten im Wesentlichen linearen Positionierrichtung angeordnet sein, insbesondere in einem Winkel von etwa 30° bis etwa 150°, vorzugsweise einem Winkel von etwa 60 “ bis etwa 120°, weiter bevorzugt im Wesentlichen senkrecht. The second essentially linear positioning direction can be arranged essentially parallel to the linear extent of the second essentially linear positioning component. The second substantially linear positioning direction provides a second substantially linear axis of movement for the ultrasound transducer. The ultrasound transducer can be moved in and/or against the second essentially linear positioning direction. The second substantially linear positioning direction can be arranged at an angle to the first substantially linear positioning direction, in particular at an angle of approximately 30° to approximately 150°, preferably an angle of approximately 60° to approximately 120°, more preferably substantially perpendicular.
Die Bewegung entlang der zweiten im Wesentlichen linearen Positionierrichtung kann durch einen zweiten dedizierten Antrieb gesteuert bzw. geregelt werden. Ferner kann ein zweiter dedizierter Encoder bereitgestellt werden, um die im Wesentlichen lineare Position des Ultraschall-Schallkopfs entlang der zweiten im Wesentlichen linearen Positionierrichtung als zumindest einen Teil der Positionsinformationen bereitzustellen. The movement along the second essentially linear positioning direction can be controlled or regulated by a second dedicated drive. Furthermore, a second dedicated encoder may be provided to provide the substantially linear position of the ultrasound transducer along the second substantially linear positioning direction as at least part of the position information.
Das Ultraschallsystem kann zumindest ein weiteres im Wesentlichen lineares Positionierbauteil umfassen, entlang dessen der Ultraschall-Schallkopf in einer weiteren im Wesentlichen linearen Positionierrichtung bewegbar ist. Das zumindest eine weitere im Wesentlichen lineare Positionierbauteil kann ähnlich wie das erste und/oder das zweite im Wesentlichen lineare Positionierbauteil implementiert sein, wodurch eine weitere im Wesentlichen lineare Bewegungsachse für den Ultraschall- Schallkopf bereitgestellt wird. Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Gestell zumindest ein im Wesentlichen gekrümmtes bzw. kurvenförmig Positionierbauteil, entlang dessen der Ultraschall- Schallkopf in einer im Wesentlichen gekrümmten bzw. kurvenförmig Positionierrichtung bewegbar ist. Ähnlich wie mit Bezug auf die vorherigen Positionierbauteile beschrieben, kann auch das im Wesentlichen gekrümmte Positionierbauteil als eine im Wesentlichen gekrümmte Führungsschiene implementiert sein, entlang der der Ultraschall-Schallkopf direkt oder indirekt bewegbar ist. Beispielsweise kann der Ultraschall-Schallkopf auf einem Schlitten bzw. Wagen angeordnet sein, der auf dem im Wesentlichen gekrümmten Positionierglied fährt. In diesem Fall ist der Ultraschall-Schallkopf direkt entlang des im Wesentlichen gekrümmten Positionierbauteils bewegbar. Alternativ kann ein anderes Positionierbauteil, z. B. das erste und/oder das zweite im Wesentlichen lineare Positionierbauteil, beweglich an dem im Wesentlichen gekrümmten Positionierbauteil angebracht sein, z. B. über eine Gleit- und/oder Getriebeverbindung. Der Ultraschall- Schallkopf kann direkt entlang dem anderen Positionierbauteil bewegbar sein oder indirekt daran entlang bewegbar sein, z. B. über zumindest ein weiteres Positionierbauteil, In diesen Fällen ist der Ultraschall-Schallkopf indirekt entlang des im Wesentlichen gekrümmten Positionierbauteils bewegbar, d. h. über zumindest das andere Positionierbauteil. The ultrasound system can comprise at least one further essentially linear positioning component, along which the ultrasound transducer can be moved in a further essentially linear positioning direction. The at least one further substantially linear positioning component can be implemented similarly to the first and/or the second substantially linear positioning component, thereby providing a further substantially linear axis of movement for the ultrasound transducer. According to one embodiment, the frame comprises at least one essentially curved or curved positioning component, along which the ultrasonic transducer can be moved in a substantially curved or curved positioning direction. Similar to what was described with reference to the previous positioning components, the substantially curved positioning component can also be implemented as a substantially curved guide rail along which the ultrasound transducer can be moved directly or indirectly. For example, the ultrasound transducer can be arranged on a carriage or carriage that travels on the essentially curved positioning member. In this case, the ultrasound transducer can be moved directly along the essentially curved positioning component. Alternatively, another positioning component, e.g. B. the first and/or the second substantially linear positioning component may be movably attached to the substantially curved positioning component, e.g. B. via a sliding and/or gear connection. The ultrasonic transducer can be movable directly along the other positioning component or can be moved indirectly along it, e.g. B. via at least one further positioning component. In these cases, the ultrasound transducer can be moved indirectly along the essentially curved positioning component, ie via at least the other positioning component.
Die im Wesentlichen gekrümmte bzw. kurvenförmige Positionierrichtung kann im Wesentlichen parallel zu der gekrümmten Erstreckung des im Wesentlichen gekrümmten Positionierbauteils angeordnet sein. Die im Wesentlichen kurvenförmige Positionierrichtung stellt eine im Wesentlichen gekrümmte bzw. kurvenförmige Bewegungsachse für den Ultraschall-Schallkopf bereit. Dabei kann die im Wesentlichen kurvenförmige Positionierrichtung zumindest teilweise kreisförmig und/oder elliptisch sein. Beispielsweise kann das im Wesentlichen gekrümmte Positionierbauteil die Form eines Bogens aufweisen. In einigen Ausführungsformen ist das im Wesentlichen gekrümmte Positionierbauteil als zwei parallele kreisförmige Führungsschienen bereitgestellt, die sich über etwa 180° erstrecken, d. h. als Halbkreise. Der Ultraschall-Schallkopf ist in der und/oder entgegen dieser im Wesentlichen kurvenförmigen Positionierrichtung bewegbar. Die im Wesentlichen kurvenförmige Positionierrichtung kann winklig zur ersten und/oder zweiten im Wesentlichen linearen Positionierrichtung angeordnet sein, insbesondere in einem Winkel von etwa 30° bis etwa 150°, vorzugsweise einem Winkel von etwa 60° bis etwa 120°, weiter bevorzugt im Wesentlichen senkrecht. The essentially curved or curved positioning direction can be arranged essentially parallel to the curved extension of the essentially curved positioning component. The essentially curved positioning direction provides a substantially curved or curved axis of movement for the ultrasound transducer. The essentially curved positioning direction can be at least partially circular and/or elliptical. For example, the essentially curved positioning component can have the shape of an arc. In some embodiments, the substantially curved positioning member is provided as two parallel circular guide rails extending approximately 180°, ie, semicircles. The ultrasound transducer can be moved in and/or against this essentially curved positioning direction. The essentially curved positioning direction can be arranged at an angle to the first and/or second essentially linear positioning direction, in particular at an angle of approximately 30° to approximately 150°, preferably an angle of approximately 60° to approximately 120°, more preferably substantially perpendicular .
Die Bewegung entlang der im Wesentlichen kurvenförmigen Positionierrichtung kann durch einen (z. B. driten) dedizierten Antrieb gesteuert bzw. geregelt werden. Ferner kann ein (z. B. dritter) dedizierter Encoder bereitgestellt werden, um die im Wesentlichen gekrümmte Position des Ultraschall-Schallkopfs entlang der im Wesentlichen kurvenförmigen Positionierrichtung als zumindest einen Teil der Positionsinformationen bereitzustellen. The movement along the essentially curved positioning direction can be controlled or regulated by a (e.g. third) dedicated drive. Furthermore, a (e.g. third) dedicated encoder may be provided to provide the substantially curved position of the ultrasound transducer along the substantially curved positioning direction as at least part of the position information.
Die im Wesentlichen kurvenförmige Positionierrichtung und dementsprechend die im Wesentlichen gekrümmte bzw. kurvenförmige Bewegungsachse für den Ultraschall- Schallkopf ermöglicht es, den Schallkopf nicht nur in linearen Richtungen auf das Körperteil und/oder Gewebe zu richten, sondern auch aus und/oder entlang gekrümmter bzw. kurvenförmiger Richtungen. Dies ermöglicht ein breiteres Anwendungsspektrum und kann insbesondere die Aufnahme von Ultraschallbildern von den Seiten der Gliedmaßen ermöglichen. The essentially curved positioning direction and accordingly the essentially curved or curved axis of movement for the ultrasound transducer makes it possible to direct the transducer not only in linear directions towards the body part and/or tissue, but also out and/or along curved or curved directions. This allows for a wider range of applications and can in particular enable the acquisition of ultrasound images of the sides of the limbs.
Das Ultraschallsystem kann mehr als ein im Wesentlichen gekrümmtes Positionierbauteil umfassen, entlang dessen der Ultraschall-Schallkopf in im Wesentlichen gekrümmten bzw. kurvenförmigen Positionierrichtungen bewegbar ist. Dieses zumindest eine weitere im Wesentlichen gekrümmte Positionierbauteil kann ähnlich wie das beschriebene im Wesentlichen gekrümmte Positionierbauteil implementiert sein, wodurch eine weitere im Wesentlichen gekrümmte Bewegungsachse für den Ultraschall-Schallkopf bereitgestellt wird. The ultrasound system can comprise more than one essentially curved positioning component, along which the ultrasound transducer can be moved in essentially curved or curved positioning directions. This at least one further essentially curved positioning component can be implemented similarly to the essentially curved positioning component described, whereby a further essentially curved axis of movement is provided for the ultrasound transducer.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das System das erste und das zweite im Wesentlichen lineare Positionierbauteil und das im Wesentlichen gekrümmte Positionierbauteil. Dies ermöglicht eine Bewegung des Ultraschall-Schallkopfs entlang dreier Bewegungsachsen, d. h. entlang der ersten und zweiten im Wesentlichen linearen Positionierrichtung und entlang der im Wesentlichen gekrümmten bzw. kurvenförmigen Positionierrichtung. Diese drei Positionierbauteile ermöglichen eine Vielzahl von dreidimensionalen Bewegungen und ermöglichen eine Aufnahme von Ultraschallbildern von Seiten des Körpers auf bequeme Weise In a preferred embodiment, the system includes the first and the second essentially linear positioning component and the essentially curved positioning component. This enables the ultrasound transducer to move along three axes of movement, ie along the first and second essentially linear positioning directions and along the essentially curved or curved positioning direction. These three positioning components enable a variety of three-dimensional movements and enable ultrasound images to be captured from the side of the body in a convenient manner
Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Ultraschallsystem jeweils einen dedizierten Encoder für jedes PositionierbauteiL Dabei ist jeder dedizierte Encoder konfiguriert, Positionsinformationen über die aktuelle Position des beweglichen Ultraschall-Schallkopfs mit Bezug auf sein dediziertes Positionierbauteil bereitzustellen. Die Ausgabe all dieser dedizierten Encoder kann kombiniert und/oder zum Bestimmen der absoluten Position des Ultraschall-Schallkopfs berücksichtigt werden, z. B. der Position relativ zu allen Positionierbauteilen des Gestells. According to one embodiment, the ultrasound system includes a dedicated encoder for each positioning component. Each dedicated encoder is configured to provide position information about the current position of the movable ultrasound transducer with respect to its dedicated positioning component. The output of all these dedicated encoders can be combined and/or taken into account to determine the absolute position of the ultrasound transducer, e.g. B. the position relative to all positioning components of the frame.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Gestell zumindest zwei Positionierbauteile, entlang denen jeweils der Ultraschall-Schallkopfbewegbar ist. Dabei ist ein Positionierbauteil der zumindest zwei Positionierbauteile entlang dem anderen der zumindest zwei Positionierbauteile bewegbar. Die beiden Positionierbauteile können durch eine Gleitverbindung und/oder Getriebeverbindung und/oder durch zumindest ein Zahnrad miteinander verbunden sein. Eines der Positionierbauteile kann relativ zum Boden statisch fixiert sein. Das andere der Positionierbauteile ist entlang und somit relativ zu dem statischen Positionierbauteil bewegbar. Alternativ können beide Positionierbauteile entlang und somit relativ zu einem dritten Positionierbauteil bewegbar sein. Die Relativbewegung kann durch Steuern bzw. Regeln zumindest eines dedizierten Antriebs ermöglicht werden. According to one embodiment, the frame comprises at least two positioning components along which the ultrasound transducer can be moved. In this case, one positioning component of the at least two positioning components can be moved along the other of the at least two positioning components. The two positioning components can be connected to one another by a sliding connection and/or gear connection and/or by at least one gear. One of the positioning components can be statically fixed relative to the ground. The other of the positioning components is movable along and thus relative to the static positioning component. Alternatively, both positioning components can be movable along and thus relative to a third positioning component. The relative movement can be made possible by controlling at least one dedicated drive.
Gemäß einer Ausführungsform wird der Ultraschall-Schallkopf beim Auslösen eines Startsignals automatisch entlang des zumindest einen Positionierbauteils in die entsprechende Positionierrichtung getrieben bzw. gefahren, bis der Ultraschall- Schallkopf den Körperteil berührt. Bei dieser Ausführungsform kann das Positionierbauteil so angeordnet sein, dass die Positionierrichtung auf den Körperteil zeigt. Um das Positionierbauteil auf diese Weise anzuordnen, kann das Positionierbauteil selbst bewegbar sein, z. B. durch Verwendung zumindest eines weiteren Positionierbauteils. Nachdem das Positionierbauteil wie gewünscht angeordnet ist, wird ein Startsignal ausgelöst. Das Auslösen kann mittels einem Interface bzw. einer Schnittstelle und/oder einer Starttaste erfolgen. Beim Auslösen fährt der Ultraschall-Schallkopf automatisch entlang des zuvor angeordneten Positionierbauteils in der entsprechenden Positionierrichtung auf den Körperteil zu. Das Antreiben kann ermöglicht werden, indem ein entsprechender Antrieb zum Antreiben des Schallkopfs entlang des Positionierbauteils gesteuert bzw. geregelt wird. Der Ultraschall-Schallkopf kann bei Kontakt mit dem Körperteil automatisch anhalten. Um den automatischen Stopp zu ermöglichen, kann ein Kontaktsensor an und/oder in der Nähe der Befestigungsposition angeordnet sein. Nachdem der Ultraschall- Schallkopf in Kontakt mit dem Körperteil angeordnet ist, kann die Ultraschallvorrichtung damit beginnen, Ultraschallbilder des Körperteils aufzunehmen. According to one embodiment, when a start signal is triggered, the ultrasonic transducer is automatically driven or moved along the at least one positioning component in the corresponding positioning direction until the ultrasonic transducer touches the body part. In this embodiment it can Positioning component can be arranged so that the positioning direction points to the body part. In order to arrange the positioning component in this way, the positioning component itself can be movable, e.g. B. by using at least one further positioning component. After the positioning component is arranged as desired, a start signal is triggered. Triggering can take place using an interface or an interface and/or a start button. When triggered, the ultrasound transducer automatically moves towards the body part along the previously arranged positioning component in the corresponding positioning direction. The driving can be made possible by controlling or regulating a corresponding drive for driving the transducer along the positioning component. The ultrasound transducer can automatically stop when it comes into contact with the body part. In order to enable the automatic stop, a contact sensor can be arranged at and/or near the fastening position. After the ultrasound transducer is placed in contact with the body part, the ultrasound device may begin to capture ultrasound images of the body part.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Ultraschallsystem einen Kraftregler, der eine Kontaktkraft auf eine etwa konstante Sollkontaktkraft steuert und/oder regelt, mit der der Ultraschall-Schallkopf beim Aufnahmen von Ultraschallbildern unter Bewegung auf das Körperteil gepresst wird. Der Kraftregler kann als ein Kontaktsensor bereitgestellt sein. Der Kraftregler kann direkt und/oder indirekt mit dem Antrieb kommunizieren, der den Ultraschall-Schallkopf entlang des Positionierbauteils antreibt. Sobald der Ultraschall-Schallkopf eine vorgegebene Kontaktkraft auf dem Körperteil erreicht, wird der Antrieb bei der vorgegebenen Kontaktkraft gestoppt. Je nach Empfindlichkeit des Sensors stoppt der Ultraschall-Schallkopf den Ultraschall- Schallkopf immer bei der exakt gleichen Kontaktkraft, nämlich der etwa konstanten Sollkontaktkraft. Die Sollkontaktkraft kann abhängig vom Einsatzzweck und/oder dem aufzunehmenden Körperteil einstellbar und/oder vorgebbar sein. Durch die so geregelte und etwa konstante Kontaktkraft ergibt sich eine reproduzierbare Deformation und Bildgebungsposition des Ultraschall-Schallkopfs. Dadurch kann die Reproduzierbarkeit für die Aufnahme der Ultraschallbilder erhöht werden. Das Ultraschallsystem kann so konfiguriert sein, dass es nur Ultraschallbilder aufnimmt, wenn die vorbestimmte Kontaktkraft erreicht ist. Das Ultraschallsystem kann konfiguriert sein, die vorbestimmte Sollkontaktkraft beizubehalten, während es sich entlang eines Scan-/Messweges und/oder innerhalb einer Scan-/Messzone bewegt. Dadurch können Ultraschallbilder mit etwa konstanter Kontaktkraft aufgenommen werden, während sich der Ultraschall-Schallkopf entlang des Körperteils bewegt. Die dabei unter etwa konstanter Kontaktkraft aufgenommenen Ultraschallbilder können mit hoher Genauigkeit und reproduzierbar zu einem 4D-Ultraschallbild des dreidimensionalen Körperteils zusammengesetzt werden. According to one embodiment, the ultrasound system comprises a force regulator which controls and/or regulates a contact force to an approximately constant target contact force with which the ultrasound transducer is pressed onto the body part while moving when recording ultrasound images. The force regulator can be provided as a contact sensor. The force regulator can communicate directly and/or indirectly with the drive that drives the ultrasonic transducer along the positioning component. As soon as the ultrasound transducer reaches a predetermined contact force on the body part, the drive is stopped at the predetermined contact force. Depending on the sensitivity of the sensor, the ultrasonic transducer always stops at exactly the same contact force, namely the approximately constant target contact force. The target contact force can be adjustable and/or predetermined depending on the intended use and/or the body part to be picked up. The regulated and approximately constant contact force results in a reproducible deformation and imaging position of the ultrasound transducer. This can increase the reproducibility of recording the ultrasound images. The ultrasound system can be configured to only take ultrasound images, when the predetermined contact force is reached. The ultrasound system may be configured to maintain the predetermined desired contact force while moving along a scan/measurement path and/or within a scan/measurement zone. This allows ultrasound images to be recorded with approximately constant contact force while the ultrasound transducer moves along the body part. The ultrasound images recorded under approximately constant contact force can be combined with high precision and reproducibly to form a 4D ultrasound image of the three-dimensional body part.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Ultraschallsystem ferner ein Interface bzw. Schnittstelle, die zum Eingeben einer Scanposition an dem Körperteil und/oder einer Scanbahn entlang des Körperteils konfiguriert ist. Dabei ist das Ultraschallsystem konfiguriert, den Ultraschall-Schallkopf zu der Scanposition und/oder entlang der Scanbahn zu bewegen und zumindest ein 3D-Ultraschallbild des Körperteils an der Scanposition und/oder während der Bewegung entlang der Scanbahn aufzunehmen. Die Schnittstelle kann als GUI, eine „grafische Benutzeroberfläche bzw. -Schnittstelle” implementiert sein. Die Schnitstelle kann mit einem Softwaremodul verbunden sein und/oder von diesem gesteuert bzw. geregelt werden, das auf einem Computerprozessor ausgeführt wird. Das Softwaremodul kann mit weiteren Elementen des Ultraschallsystems verbunden sein und/oder diese steuern bzw. regeln, z. B. den zumindest einen Encoder, zumindest einen Antrieb, den Kraftregler und/oder weitere Sensoren. Bei Eingabe einer Scanposition wird der Ultraschall-Schallkopf zu dieser Scanposition getrieben bzw. gefahren und nimmt zumindest ein 3 D-Ultraschallbild auf. Bei Eingabe einer Scanbahn wird der Ultraschall-Schallkopf zu einem Anfangspunkt dieser Scanbahn getrieben bzw. gefahren, nimmt an diesem Anfang ein erstes 3D- Ultraschallbild auf und fährt dann entlang der Scanbahn zu einem dortigen Endpunkt der Scanbahn, während er eine Mehrzahl von 3D-Ultraschallbildern aufnimmt. Während der Fahrt entlang der Scanbahn kann der Ultraschall-Schallkopf mit dem Körperteil in Kontakt bleiben. Dies kann insbesondere unter etwa konstanter Kontaktkraft erfolgen, z.B. wenn dabei der Kraftregler die Kontaktkraft steuert und/oder regelt. Dabei verläuft die Scanbahn entlang der Oberfläche des Körperteils. Die Scanbahn kann entlang der Oberfläche des Körperteils eine komplexe 3D-Form aufweisen. Alternativ kann die Scanbahn einer im Wesentlichen eindimensionalen (= linearen) Linie entlang der Oberfläche des Körperteils folgen. Es können mehr als ein Antrieb und/oder mehr als ein Positionierbauteil verwendet werden, um zu ermöglichen, dass der Ultraschall-Schallkopf der Scanbahn folgt. According to one embodiment, the ultrasound system further comprises an interface configured to input a scan position on the body part and/or a scan path along the body part. The ultrasound system is configured to move the ultrasound transducer to the scanning position and/or along the scanning path and to record at least one 3D ultrasound image of the body part at the scanning position and/or during the movement along the scanning path. The interface can be implemented as a GUI, a “graphical user interface”. The interface may be connected to and/or controlled by a software module running on a computer processor. The software module can be connected to other elements of the ultrasound system and/or control or regulate them, e.g. B. the at least one encoder, at least one drive, the force controller and / or other sensors. When a scan position is entered, the ultrasound transducer is driven to this scanning position and records at least a 3D ultrasound image. When a scan path is entered, the ultrasound transducer is driven or moved to a starting point of this scan path, records a first 3D ultrasound image at this beginning and then moves along the scan path to an end point of the scan path there, while taking a plurality of 3D ultrasound images absorbs. The ultrasound transducer can remain in contact with the body part as it travels along the scanning path. This can be done in particular under approximately constant contact force, for example if the force regulator controls and/or regulates the contact force. The scanning path runs along the surface of the body part. The scanning path can be a complex 3D shape along the surface of the body part exhibit. Alternatively, the scanning path can follow a substantially one-dimensional (= linear) line along the surface of the body part. More than one drive and/or more than one positioning component may be used to enable the ultrasonic transducer to follow the scan path.
Das automatische Anfahren der Scanposition und/oder entlang der Scanspur kann durch einen Kraftregler unterstützt werden, der die Kontaktkraft des auf das Körperteil pressenden Ultraschall-Schallkopfs steuert bzw. regelt. Das automatische Anfahren und/oder die Verwendung des Kraftreglers ermöglichen die Aufnahme von 3D- Ultraschallbildern unter reproduzierbaren Bedingungen. The automatic approach to the scanning position and/or along the scanning track can be supported by a force controller that controls or regulates the contact force of the ultrasound transducer pressing on the body part. Automatic start-up and/or the use of the force controller enable the acquisition of 3D ultrasound images under reproducible conditions.
In einer Weiterbildung des Ausführungsbeispiels ist das Ultraschallsystem konfiguriert, wiederholt 3D-Ultraschallbilder an der Scanposition und/oder entlang der Scanspur aufzunehmen, diese 3D-Ultraschallbilder unterschiedlichen Bewegungszuständen des Körperteils zuzuordnen und zu einem 4D-Ultraschallbild zusammenzufügen, welches eine Bewegung des dreidimensionalen Körperteils beinhaltet. Beispielsweise kann der Ultraschall-Schallkopf 3D-Ultraschallbilder an der Scanposition in gleichen Zeitintervallen, z. B. bei 1 Hz, aufnehmen. Dies ermöglicht das Aufnehmen von 4D- Ultraschallbildern beispielsweise von Muskeln des Körperteils, während sich diese Muskeln zusammenziehen und/oder entspannen. Ein Kraftregler kann den Ultraschall- Schallkopf bei einer kontrollierten und/oder konstanten Kontaktkraft mit dem Körperteil halten. In a further development of the exemplary embodiment, the ultrasound system is configured to repeatedly record 3D ultrasound images at the scan position and/or along the scan track, to assign these 3D ultrasound images to different states of movement of the body part and to combine them into a 4D ultrasound image which includes a movement of the three-dimensional body part. For example, the ultrasound transducer can produce 3D ultrasound images at the scanning position at equal time intervals, e.g. B. at 1 Hz. This allows 4D ultrasound images to be captured, for example, of muscles of the body part as those muscles contract and/or relax. A force regulator can maintain the ultrasound transducer at a controlled and/or constant contact force with the body part.
Gleichermaßen kann der Ultraschall-Schallkopf wiederholt entlang der Scanbahn fahren, während er entlang der Scanbahn 3D-Ultraschallbilder aufnimmt, vorzugsweise an den gleichen Positionen. Dies ermöglicht die Aufnahme von 4D- Ultraschallbildern des dreidimensionalen Körperteils. Da die Bewegung des Ultraschall-Schallkopfs entlang der Scanspur automatisch gesteuert und/oder geregelt wird, z. B. durch ein Softwaremodul, sind die 3D-Ultraschallbilder gut reproduzierbar und können (z. B. auch durch das Softwaremodul) zur Erzeugung des 4D- Ultraschallbilder zusammengesetzt werden. Hierbei kann die Bewegung des Ultraschall-Schallkopfes entlang seiner Scanbahn unabhängig von dem Bewegungszustand des Körperteils sein. So kann der Ultraschall-Schallkopf z.B. entlang des Schienbeins einer Person entlangfahren, während die Person ihren Fuß in unterschiedliche Winkelpositionen relativ zum Schienbein bewegt. Dabei entsprechen die unterschiedlichen Winkelpositionen den unterschiedlichen Bewegungszuständen. Likewise, the ultrasound transducer can travel repeatedly along the scanning path while acquiring 3D ultrasound images along the scanning path, preferably at the same positions. This enables the capture of 4D ultrasound images of the three-dimensional body part. Since the movement of the ultrasound transducer along the scanning track is automatically controlled and/or regulated, e.g. B. by a software module, the 3D ultrasound images are easily reproducible and can be put together (e.g. also by the software module) to generate the 4D ultrasound images. The movement of the ultrasound transducer along its scanning path can be independent of the state of movement of the body part. For example, the ultrasound transducer can travel along a person's shinbone while the person moves their foot into different angular positions relative to the shinbone. The different angular positions correspond to the different states of motion.
Die Ultraschallbilder, welche an unterschiedlichen Positionen entlang der Scanbahn aufgenommen werden, werden den unterschiedlichen Bewegungszuständen zugeordnet, also z.B. den unterschiedlichen Winkelpositionen des Fußes relativ zum Schienbein. Genauso kann auch die Hand relativ zum Unterarm bewegt werden, der Unterarm relativ zum Oberarm, der Oberarm zum Rumpf, der Unterschenkel zum Oberschenkel, der Oberschenkel zum Rumpf usw. Allgemein haben die unterschiedlichen Bewegungszustände einen Einfluss auf das aufzunehmende Körperteil, z.B. auf den Kontraktionszustand der Muskeln des aufzunehmenden Körperteils, z.B. der Muskeln im Unterschenkel. The ultrasound images, which are recorded at different positions along the scanning path, are assigned to the different movement states, for example the different angular positions of the foot relative to the shinbone. In the same way, the hand can be moved relative to the forearm, the forearm relative to the upper arm, the upper arm to the torso, the lower leg to the thigh, the thigh to the torso, etc. In general, the different states of movement have an influence on the body part to be recorded, e.g. on the contraction state of the Muscles of the body part to be recorded, e.g. the muscles in the lower leg.
Das Ultraschallsystem ist so konfiguriert, dass es die an den unterschiedlichen Positionen entlang der Scanbahn aufgenommen Ultraschallbilder, welche zu einem Bewegungszustand gehören (also z.B. zu einer ersten Winkelstellung des Fußes relativ zum Unterschenkel) zu einer zu diesem Bewegungszustand gehörigen 3D- Aufnahme des dreidimensionalen Körperteils zusammensetzt. Dies kann für jeden und/oder mehrere der unterschiedlichen Bewegungszustände (also z.B. für die unterschiedlichen Winkelstellungen des Fußes relativ zum Unterschenkel) durchgeführt werden. Diese zu unterschiedlichen Bewegungszuständen gehörigen Aufnahmen des dreidimensionalen Körperteils werden zueinander in Relation gebracht und zu einem bewegten Bild des dreidimensionalen Körperteils zusammengesetzt, nämlich einem echten 4D-Ultraschallbild eines dreidimensionalen Körperteils in Bewegung. The ultrasound system is configured in such a way that it compiles the ultrasound images recorded at the different positions along the scanning path, which belong to a movement state (e.g. to a first angular position of the foot relative to the lower leg) into a 3D image of the three-dimensional body part belonging to this movement state . This can be carried out for each and/or several of the different movement states (e.g. for the different angular positions of the foot relative to the lower leg). These recordings of the three-dimensional body part, which belong to different states of movement, are brought into relation to one another and put together to form a moving image of the three-dimensional body part, namely a real 4D ultrasound image of a three-dimensional body part in motion.
Somit ist das Ultraschallsystem dazu konfiguriert, nicht nur ein bewegtes zweidimensionales Ultraschallbild zu erstellen, sondern eine echte 4D- Ultraschallaufnahme. Thus, the ultrasound system is configured to create not just a moving two-dimensional ultrasound image, but a true 4D Ultrasound recording.
Hierbei kann auch eine 4D-Ultraschallaufnahme eines Herzens als Körperteil aufgenommen werden, insbesondere wenn die Person einen Herzschrittmacher und/oder ein Implantat trägt, was normalerweise eine MRT-Aufnahme verbietet. Zudem ist eine 4D-Ultraschallaufnahme normalerweise deutlich günstiger als eine teure MRT-Aufnahme. A 4D ultrasound image of a heart can also be recorded as a body part, especially if the person has a pacemaker and/or an implant, which normally prohibits an MRI image. In addition, a 4D ultrasound scan is usually significantly cheaper than an expensive MRI scan.
Gemäß einer Ausführungsform ist das Ultraschallsystem als eine tragbare Vorrichtung ausgebildet und weist eine Befestigungsvorrichtung auf, mittels der es am aufzunehmenden Körperteil derart befestigbar ist, dass es an diesem Körperteil tragbar ist. Hierbei ist das Ultraschallsystem als ein „Wearable“ ausgebildet, also als eine tragbare Vorrichtung, welche mittels der Befestigungsvorrichtung am Körperteil anbringbar ist. Die Befestigungsvorrichtung kann z.B. zumindest einen Gurt und/oder eine Anschnallvorrichtung umfassen, z.B. mittels Klettverschlusses. So kann es ähnlich zu einer Bandage unmittelbar am Körperteil befestigt werden, z.B. am Unterschenkel und/oder Arm, und während einer Bewegung, z.B. auf einem Laufband, Ultraschallaufnahmen aufnehmen. Hierbei weist das Ultraschallsystem keinen Ständer und/oder Fuß auf, auf dem es steht, sondern es ist ausschließlich am Körperteil und/oder benachbart dazu an der zugehörigen Person (oder Tier) befestigt. According to one embodiment, the ultrasound system is designed as a portable device and has a fastening device by means of which it can be fastened to the body part to be recorded in such a way that it can be worn on this body part. Here, the ultrasound system is designed as a “wearable”, i.e. as a portable device that can be attached to the body part using the fastening device. The fastening device can, for example, comprise at least one belt and/or a buckle device, for example by means of Velcro. Similar to a bandage, it can be attached directly to the body part, e.g. the lower leg and/or arm, and record ultrasound images while moving, e.g. on a treadmill. Here, the ultrasound system does not have a stand and/or foot on which it stands, but rather it is attached exclusively to the body part and/or adjacent thereto to the associated person (or animal).
Ein Aspekt betrifft ein Verfahren zum Aufnehmen eines 3D- und/oder 4D- Ultraschallbilds eines Körperteils mit den Schritten: One aspect relates to a method for capturing a 3D and/or 4D ultrasound image of a body part, comprising the steps:
- Bereitstellen einer Ultraschallvorrichtung mit zumindest einem Ultraschall- Schallkopf, die konfiguriert ist, ein 3D- und/oder 4D-Ultraschallbild eines Körperteils aufzunehmen; - Providing an ultrasound device with at least one ultrasound transducer, which is configured to record a 3D and/or 4D ultrasound image of a body part;
- Bereitstellen eines Gestells mit einer beweglichen Befestigungsposition; - Providing a frame with a movable mounting position;
- Befestigen des Ultraschall-Schallkopfs an der Befestigungsposition des Gestells derart, dass er zusammen mit der Befestigungsposition beweglich ist; - attaching the ultrasound transducer to the attachment position of the frame such that it is movable together with the attachment position;
- Bewegen des befestigten Ultraschall-Schallkopfs zu dem Körperteil und Aufnehmen des 3D- und/oder 4D-Ultraschallbilds des Körperteils; und - moving the attached ultrasound transducer to the body part and capturing the 3D and/or 4D ultrasound image of the body part; and
- Bereitstellen von Positionsinformationen über die aktuelle Position des beweglichen Ultraschall-Schallkopfs durch zumindest einen Encoder. - Providing position information about the current position of the movable Ultrasonic transducer by at least one encoder.
Das Verfahren kann mit dem Ultraschallsystem gemäß dem vorherigen Aspekt implementiert werden. Daher gilt die Beschreibung des Ultraschallsystems für das Verfahren und umgekehrt. The method can be implemented with the ultrasound system according to the previous aspect. Therefore, the description of the ultrasound system applies to the procedure and vice versa.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Verfahren ferner die Schritte: According to one embodiment, the method further comprises the steps:
- Eingeben einer Scanposition und/oder einer Scanbahn an einem Interface bzw. einer Schnittstelle; - Entering a scan position and/or a scan path at an interface or an interface;
- Antreiben bzw. Fahren des Ultraschall-Schallkopfs zu der Scanposition und/oder entlang der Scanbahn; und - Driving the ultrasound transducer to the scanning position and/or along the scanning path; and
- Aufnehmen zumindest eines 3D-Ultraschallbilds an der Scanposition und/oder entlang der Scanbahn. - Recording at least one 3D ultrasound image at the scanning position and/or along the scanning path.
Hierbei ermöglicht das wiederholte Aufnehmen von 3D-Ultraschallbildern an denselben Positionen, z. B. Positionen entlang der Scanbahn, das Erzeugen in vivo von 4D-Ultraschallbildern von Gliedmaßen, z. B. von Beinmuskeln, während sich der entsprechende Fuß bewegt und/oder bewegt wird, und/oder der Armmuskulatur, während sich die entsprechende Hand bewegt und/oder bewegt wird. This allows 3D ultrasound images to be recorded repeatedly at the same positions, e.g. B. Positions along the scan path, generating in vivo 4D ultrasound images of limbs, e.g. B. of leg muscles while the corresponding foot moves and / or is moved, and / or the arm muscles while the corresponding hand moves and / or is moved.
Ein Aspekt betrifft ein Computerprogrammprodukt mit einem computerlesbaren Speichermedium, das ein oder mehrere Programme speichert, wobei das eine oder die mehreren Programme Anweisungen umfassen, die, wenn sie von zumindest einem programmierbaren Prozessor ausgeführt werden, den zumindest einen programmierbaren Prozessor veranlassen, das Verfahren gemäß dem vorherigen Aspekt durchzuführen One aspect relates to a computer program product having a computer-readable storage medium that stores one or more programs, the one or more programs comprising instructions that, when executed by at least one programmable processor, cause the at least one programmable processor to perform the method according to the to carry out the previous aspect
Das Computerprogrammprodukt kann mit dem Ultraschallsystem gemäß dem ersten Aspekt implementiert werden. Daher gilt die Beschreibung des Ultraschallsystems für das Computerprogrammprodukt und umgekehrt. The computer program product can be implemented with the ultrasound system according to the first aspect. Therefore, the description of the ultrasound system applies to the computer program product and vice versa.
Das Computerprogrammprodukt kann zum Eingeben einer Scanposition und/oder einer Scanbahn verwendet werden. Darüber hinaus kann es zum Steuern bzw. Regeln der Bewegung des Ultraschall-Schallkopfs in Richtung der Scanposition und/oder entlang der Scanbahn verwendet werden. Es kann auch verwendet werden, um die 3D-Ultraschallbilder zu erzeugen und unter Berücksichtigung der von dem zumindest einen Encoder bereitgestellten Positionsinformationen verbesserte 3D- Ultraschallbilder und/oder 4D-Ultraschallbilder zu erzeugen. Das Computerprogrammprodukt kann dazu konfiguriert sein, die aufgenommenen Ultraschallbilder zu einem 4D-Ultraschallbild des dreidimensionalen Körperteils zusammenzusetzen. The computer program product can be used to enter a scan position and/or a scanning path can be used. In addition, it can be used to control the movement of the ultrasound transducer in the direction of the scanning position and/or along the scanning path. It can also be used to generate the 3D ultrasound images and to generate improved 3D ultrasound images and/or 4D ultrasound images, taking into account the position information provided by the at least one encoder. The computer program product can be configured to compose the recorded ultrasound images into a 4D ultrasound image of the three-dimensional body part.
Das Computerprogrammprodukt kann mit einem Interfache bzw. einer Schnittstelle, z. B. einer GUI, und/oder einem Computerprozessor verbunden sein. The computer program product can be equipped with an interface, e.g. B. a GUI, and / or a computer processor.
Die Begriffe oben, unten, unten, oben usw. beziehen sich dabei auf das Bezugssystem der Erde in einer Befestigungsposition des Gegenstands. The terms top, bottom, bottom, top, etc. refer to the earth's reference system in a fastening position of the object.
Die in den Ansprüchen und der Beschreibung angegebenen Zahlen und/oder Winkel sind nicht auf die exakten Zahlen und/oder Winkel beschränkt, sondern können Messungenauigkeiten in Grenzen enthalten, die noch eine Lösung des zugrunde liegenden Problems ermöglichen. The numbers and/or angles specified in the claims and the description are not limited to the exact numbers and/or angles, but may contain measurement inaccuracies within limits that still enable a solution to the underlying problem.
Die Erfindung wird weiter mit Bezug auf die in der Figur gezeigten Ausführungsformen veranschaulicht. Merkmale der in der Figur gezeigten Ausführungsformen können mit alternativen Ausführungsformen kombiniert werden. Die Ausführungsform ist gezeigt durch: The invention is further illustrated with reference to the embodiments shown in the figure. Features of the embodiments shown in the figure can be combined with alternative embodiments. The embodiment is shown by:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform eines Ultraschallsystems. Fig. 1 is a perspective view of an embodiment of an ultrasound system.
Fig. 1 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform eines Ultraschallsystems 1. Das Ultraschallsystem 1 umfasst ein Ultraschallvorrichtung 10 und ein Gestell 20. Das Ultraschallvorrichtung 10 umfasst einen Ultraschallwandler bzw. Ultraschall-Schallkopf 11 , der Ultraschall emittiert und/oder empfängt. Das Gestell 20 umfasst eine Mehrzahl von Positionierbauteilen, nämlich ein erstes Positionierbauteil 21 , ein zweites Positionierbauteil 22 und ein drittes Positionierbauteil 23. Das Gestell 20 kann mehr als diese drei Positionierbauteile umfassen. 1 shows a perspective view of an embodiment of an ultrasound system 1. The ultrasound system 1 includes an ultrasound device 10 and a frame 20. The ultrasound device 10 includes an ultrasound transducer or ultrasound transducer 11, which emits and/or receives ultrasound. The frame 20 includes a plurality of positioning components, namely a first positioning component 21, a second positioning component 22 and a third positioning component 23. The frame 20 may include more than these three positioning components.
Das dritte Positionierbauteil 23 besteht aus einer ersten gekrümmten bzw. kurvenförmigen Führungsschiene 23a und einer zweiten gekrümmten bzw. kurvenförmigen Führungsschiene 23b in Form eines Halbkreises. Die beiden gekrümmten Führungsschienen 23a, 23b sind parallel zueinander angeordnet. Die beiden gekrümmten Führungsschienen 23a, 23b sind so angeordnet, dass die offenen Seiten der beiden Halbkreise nach unten weisen und sich dabei wie ein liegender Halbzylinder und/oder Dom über eine Messposition 100 spannen. Die Messposition 100 ist als ein Freiraum bereitgestellt, an dem ein Körperteil angeordnet sein kann, während die Ultraschallvorrichtung 10 Ultraschallbilder davon aufnimmt. Der Körperteil kann in die Messposition 100 bewegt werden, indem er durch eine der beiden gekrümmten Führungsschienen 23a, 23b eingebracht wird. The third positioning component 23 consists of a first curved or curved guide rail 23a and a second curved or curved guide rail 23b in the form of a semicircle. The two curved guide rails 23a, 23b are arranged parallel to one another. The two curved guide rails 23a, 23b are arranged so that the open sides of the two semicircles point downwards and stretch over a measuring position 100 like a lying half cylinder and / or dome. The measuring position 100 is provided as a free space at which a body part can be arranged while the ultrasound device 10 records ultrasound images thereof. The body part can be moved into the measuring position 100 by introducing it through one of the two curved guide rails 23a, 23b.
Das Gestell 20 umfasst zumindest einen Ständer 24. Das Gestell kann mehrere Ständer 24 aufweisen, z.B. zumindest zwei Ständer 24 an voneinander beabstandeten Enden zumindest eines der Positionierbauteile 21 -23. The frame 20 comprises at least one stand 24. The frame can have several stands 24, for example at least two stands 24 at spaced apart ends of at least one of the positioning components 21 - 23.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel weist das Gestellt 20 jeweils einen Ständer 24 an jedem der vier Enden der zwei gekrümmten Führungsschienen 23a bzw. 23b auf. Diese Ständer 24 sorgen für einen sicheren Stand. Die Ständer 24 und das dritte Positionierbauteil 23 bleiben ebenso wie die Messposition 100 statisch fixiert. Alle anderen Elemente des in Fig. 1 gezeigten Ultraschallsystems 1 können beweglich sein. In the exemplary embodiment shown, the frame 20 has a stand 24 at each of the four ends of the two curved guide rails 23a and 23b. These stands 24 ensure a secure stand. The stands 24 and the third positioning component 23 remain statically fixed, as does the measuring position 100. All other elements of the ultrasound system 1 shown in FIG. 1 can be movable.
Die beiden gekrümmten Führungsschienen 23a, 23b des dritten Positionierbauteils 23 können beispielsweise an ihren nach oben weisenden Außenseiten mit Zähnen versehen sein, die mit zumindest einem Zahnrad Zusammenwirken. Sie können Führungsstangen umfassen. Die beiden gekrümmten Führungsschienen des dritten Positionierbauteils 23 stellen eine feste bzw. fixierte Bewegungsbasis für das zweite Positionierbauteil 22 bereit. Das zweite Positionierbauteil 22 ist als im Wesentlichen lineare Führungsschiene bereitgestellt. Das zweite Positionierbauteil 22 erstreckt sich von einem ersten zu einem zweiten Ende in einer im Wesentlichen horizontalen Richtung. Jedes dieser Enden ruht auf einer jeweiligen der beiden gekrümmten Führungsschienen 23a, 23b. The two curved guide rails 23a, 23b of the third positioning component 23 can, for example, be provided with teeth on their upward-facing outer sides, which interact with at least one gear. They may include guide rods. The two curved guide rails of the third positioning component 23 provide a fixed movement base for the second positioning component 22. The second positioning component 22 is provided as a substantially linear guide rail. The second positioning member 22 extends from a first to a second end in a substantially horizontal direction. Each of these ends rests on a respective one of the two curved guide rails 23a, 23b.
Ein erster Schlitten bzw. Wagen 22a ist an einem ersten horizontalen Ende des zweiten Positionierbauteils 22 angeordnet und ein zweiter Schlitten bzw. Wagen 22b ist an einem zweiten horizontalen Ende gegenüberliegend bzw. entgegengesetzt zu dem ersten Ende angeordnet. Das zweite Positionierbauteil 22 erstreckt sich von dem ersten Schlitten 22a zu dem zweiten Schlitten 22b in einer im Wesentlichen horizontalen Richtung. Der erste Schlitten 22a ist entlang der ersten gekrümmten Führungsschiene 23a des dritten Positionierbauteils 23 bewegbar. Der zweite Schlitten 22a ist entlang der zweiten gekrümmten Führungsschiene 23b des dritten Positionierbauteils 23 bewegbar. Die zwei Schlitten 22, 22b können entlang der zwei gekrümmten Führungsschienen 23a, 23b auf Führungsstangen geführt werden, die an der Fläche bzw. Oberfläche der jeweiligen gekrümmten Führungsschienen 23a, 23b angeordnet sind. Zumindest einer der beiden Schlitten 22a, 22b kann mit zumindest einem Zahnrad verbunden sein, das mit Zähnen der gekrümmten Führungsschienen 23a, 23b zusammenwirkt. A first carriage 22a is disposed at a first horizontal end of the second positioning member 22 and a second carriage 22b is disposed at a second horizontal end opposite the first end. The second positioning member 22 extends from the first carriage 22a to the second carriage 22b in a substantially horizontal direction. The first carriage 22a is movable along the first curved guide rail 23a of the third positioning component 23. The second carriage 22a is movable along the second curved guide rail 23b of the third positioning component 23. The two carriages 22, 22b can be guided along the two curved guide rails 23a, 23b on guide rods which are arranged on the surface of the respective curved guide rails 23a, 23b. At least one of the two carriages 22a, 22b can be connected to at least one gear, which cooperates with teeth of the curved guide rails 23a, 23b.
Die beiden Schlitten 22a, 22b können synchron entlang des dritten Positionierbauteils 23 bewegbar sein, so dass das zweite Positionierbauteil 22 in einem horizontal ausgerichteten Zustand verbleibt. The two carriages 22a, 22b can be moved synchronously along the third positioning component 23, so that the second positioning component 22 remains in a horizontally aligned state.
Das zweite Positionierbauteil 22 kann manuell und/oder durch einen dritten Antrieb 43 entlang des dritten Positionierbauteils 23 in einer im Wesentlichen gekrümmten bzw. kurvenförmigen dritten Positionierrichtung D3 angetrieben werden, die durch einen doppelseitigen Pfeil in Fig. 1 gekennzeichnet ist. Der dritte Antrieb 43 kann an bzw. auf zumindest einem der beiden Schlitten 22a, 22b angeordnet sein. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist der dritte Antrieb 43 an dem ersten Schlitten 22a angeordnet. Der drite Antrieb 43 kann z. B. durch ein Softwaremodul und/oder manuell gesteuert bzw. geregelt werden, um reversibel entlang der dritten Positionierrichtung D3 anzutreiben, wodurch die Position und Orientierung bzw. Ausrichtung des beweglichen zweiten Positionierbauteils 22 relativ zu dem statischen dritten Positionierbauteil 23 eingestellt werden. The second positioning component 22 can be driven manually and/or by a third drive 43 along the third positioning component 23 in a substantially curved or curved third positioning direction D3, which is marked by a double-sided arrow in FIG. 1. The third drive 43 can be arranged on or on at least one of the two carriages 22a, 22b. In the exemplary embodiment shown, the third drive 43 is arranged on the first carriage 22a. The third drive 43 can z. B. controlled or regulated by a software module and / or manually to drive reversibly along the third positioning direction D3, whereby the position and orientation of the movable second positioning component 22 are adjusted relative to the static third positioning component 23.
Das zweite Positionierbauteil 22 stellt eine mobile Bewegungsbasis für das erste Positionierbauteil 21 bereit. Das erste Positionierbauteil 21 ist als eine zweite im Wesentlichen lineare Führungsschiene bereitgestellt. Das erste Positionierbauteil 21 erstreckt sich von einem ersten Ende zu einem zweiten Ende in einer im Wesentlichen vertikalen Richtung. Das erste Positionierbauteil 21 ist entlang des zweiten Positionierbauteils 22 bewegbar, insbesondere entlang der Erstreckungsrichtung des zweiten Positionierbauteils 22, d. h. in einer im Wesentlichen horizontal ausgerichteten zweiten Positionierrichtung D2, die durch einen anderen doppelseitigen Pfeil in Fig. 1 identifiziert ist. The second positioning component 22 provides a mobile movement base for the first positioning component 21. The first positioning component 21 is provided as a second substantially linear guide rail. The first positioning member 21 extends from a first end to a second end in a substantially vertical direction. The first positioning component 21 is movable along the second positioning component 22, in particular along the extension direction of the second positioning component 22, i.e. H. in a substantially horizontally oriented second positioning direction D2, which is identified by another double-sided arrow in FIG. 1.
Das erste Positionierbauteil 21 kann beweglich an dem zweiten Positionierbauteil 22 durch einen Schlitten und/oder ein Zahnrad und/oder einen Wagen angebracht sein, der entlang des zweiten Positionierbauteils 22 fährt. Das erste Positionierbauteil 21 kann durch einen zweiten Antrieb 42 entlang des zweiten Positionierbauteils 22 in der zweiten Positionierrichtung D2 reversibel bewegt werden. Der zweite Antrieb 42 kann an einem Ende des zweiten Positionierbauteils 22 angeordnet sein, z. B. an dem Ende, das auf dem zweiten Schlitten 22b ruht. Alternativ oder zusätzlich kann das erste Positionierbauteil 21 von Hand entlang dem zweiten Positionierbauteil 22 in der zweiten Positionierrichtung D2 reversibel bewegt werden. The first positioning member 21 may be movably attached to the second positioning member 22 by a carriage and/or a gear and/or a carriage that travels along the second positioning member 22. The first positioning component 21 can be reversibly moved by a second drive 42 along the second positioning component 22 in the second positioning direction D2. The second drive 42 can be arranged at one end of the second positioning component 22, e.g. B. at the end that rests on the second carriage 22b. Alternatively or additionally, the first positioning component 21 can be reversibly moved by hand along the second positioning component 22 in the second positioning direction D2.
Das erste Positionierbauteil 21 stellt eine mobile Bewegungsbasis für eine Befestigungsposition 25 des Gestells 20 bereit, an der der Ultraschall-Schallkopf 11 montiert ist. Die Befestigungsposition 25 ist innerhalb einer vorbestimmten Scan- /Messzone des Gestells 20 beweglich. Immer wenn die Befestigungsposition 25 bewegt wird, wird auch der an der Befestigungsposition 25 angebrachte Ultraschall- Schallkopf 11 bewegt. Der Ultraschall-Schallkopf 11 ist entlang des ersten Positionierbauteils 21 bewegbar, insbesondere entlang der Erstreckungsrichtung des ersten Positionierbauteils 21 , d. h. in einer im Wesentlichen vertikal ausgerichteten ersten Positionierrichtung D1 , die durch einen anderen doppelseitigen Pfeil in Fig. 1 identifiziert ist. The first positioning component 21 provides a mobile movement base for a fastening position 25 of the frame 20 on which the ultrasound transducer 11 is mounted. The fastening position 25 is movable within a predetermined scanning/measuring zone of the frame 20. Whenever the attachment position 25 is moved, the ultrasonic transducer 11 attached to the attachment position 25 is also moved. The ultrasound transducer 11 is movable along the first positioning component 21, in particular along the extension direction of the first positioning component 21, ie in a substantially vertically oriented first positioning direction D1, which is identified by another double-sided arrow in FIG. 1.
Der Ultraschall-Schallkopf 11 kann beweglich an dem ersten Positionierbauteil 21 durch einen Schlitten und/oder ein Zahnrad und/oder einen Wagen angebracht sein, der entlang des ersten Positionierbauteils 21 fährt. Der Ultraschall-Schallkopf 11 kann durch einen ersten Antrieb 41 entlang des ersten Positionierbauteils 21 in der ersten Positionierrichtung D1 reversibel bewegt werden. Der erste Antrieb 41 kann an dem dritten Positionierbauteil 21 und angrenzend bzw. benachbart zu dem zweiten Positionierbauteil 22 angeordnet sein. The ultrasonic transducer 11 may be movably attached to the first positioning member 21 by a carriage and/or a gear and/or a carriage that travels along the first positioning member 21. The ultrasonic transducer 11 can be reversibly moved along the first positioning component 21 in the first positioning direction D1 by a first drive 41. The first drive 41 can be arranged on the third positioning component 21 and adjacent or adjacent to the second positioning component 22.
Alternativ kann das gesamte erste Positionierbauteil 21 in der erstenAlternatively, the entire first positioning component 21 can be in the first
Positionierrichtung D1 relativ zu dem zweiten Positionierbauteil 22 bewegt werden, wodurch zusammen der Ultraschall-Schallkopf 11 entlang der erstenPositioning direction D1 can be moved relative to the second positioning component 22, whereby the ultrasound transducer 11 is moved along the first
Positionierrichtung D1 bewegt wird. Positioning direction D1 is moved.
Die erste Positionierrichtung D1 muss nicht immer exakt vertikal ausgerichtet sein. Denn nur wenn das zweite Positionierbauteil 22 am höchsten Punkt und in der Mitte des driten Positionierbauteils 23 angeordnet ist, ist die erste Positionierrichtung D1 vertikal ausgerichtet. Falls das zweite Positionierbauteil 22 mehr zur Seite des dritten Positionierbauteils 23 bewegt wird, wird das erste Positionierbauteil 21 und damit die erste Positionierrichtung D1 in einem entsprechenden Winkel zu der vertikalen Richtung angeordnet. The first positioning direction D1 does not always have to be aligned exactly vertically. Because only when the second positioning component 22 is arranged at the highest point and in the middle of the third positioning component 23 is the first positioning direction D1 aligned vertically. If the second positioning component 22 is moved more toward the side of the third positioning component 23, the first positioning component 21 and thus the first positioning direction D1 is arranged at a corresponding angle to the vertical direction.
Das Ultraschallsystem 1 umfasst eine Mehrzahl von Encodern, nämlich einen ersten Encoder 31 , einen zweiten Encoder 32 und einen dritten Encoder 33. Das Ultraschallsystem 1 kann mehr als drei Encoder umfassen. Jeder Encoder 31 , 32, 33 kann an dem Gestell 20 angebracht sein. Der erste Encoder 31 kann an dem Ultraschall-Schallkopf 11 und/oder der Befestigungsposition 25 angeordnet sein. Der erste Encoder 31 kann als ein Linearencoder implementiert sein. Der erste Encoder 31 stellt ein elektrisches Positionssignal bereit, das die (z. B. relative) Position des Ultraschall-Schallkopfs 11 entlang der ersten Positionierrichtung D1 angibt. The ultrasound system 1 includes a plurality of encoders, namely a first encoder 31, a second encoder 32 and a third encoder 33. The ultrasound system 1 may include more than three encoders. Each encoder 31, 32, 33 can be attached to the frame 20. The first encoder 31 can be arranged on the ultrasound transducer 11 and/or the fastening position 25. The first encoder 31 may be implemented as a linear encoder. The first encoder 31 provides an electrical position signal that indicates the (e.g. relative) position of the ultrasonic transducer 11 along the first positioning direction D1.
Der zweite Encoder 32 kann an dem zweiten Positionierbauteil 22 angeordnet sein, z. B. an dem zweiten Schlitten 22b. Der zweite Encoder 32 kann als Linearencoder implementiert sein. Der zweite Encoder 32 stellt ein elektrisches Positionssignal bereit, das die (z. B. relative) Position des Ultraschall-Schallkopfs 11 und/oder des ersten Positionierbauteils 21 entlang der zweiten Positionierrichtung D2 angibt. The second encoder 32 can be arranged on the second positioning component 22, e.g. B. on the second carriage 22b. The second encoder 32 can be implemented as a linear encoder. The second encoder 32 provides an electrical position signal that indicates the (e.g. relative) position of the ultrasound transducer 11 and/or the first positioning component 21 along the second positioning direction D2.
Der dritte Encoder 33 kann an dem dritten Positionierbauteil 23 angeordnet sein, z. B. an dem ersten Schlitten 22a. Der dritte Encoder 33 kann als Drehencoder implementiert sein. Der dritte Encoder 33 stellt ein elektrisches Positionssignal bereit, das die (z. B. relative) Position und/oder Ausrichtung des Ultraschall-Schallkopfs 11 und/oder des zweiten Positionierbauteils 22 entlang der dritten Positionierrichtung D3 angibt. The third encoder 33 can be arranged on the third positioning component 23, e.g. B. on the first carriage 22a. The third encoder 33 can be implemented as a rotary encoder. The third encoder 33 provides an electrical position signal that indicates the (e.g. relative) position and/or orientation of the ultrasound transducer 11 and/or the second positioning component 22 along the third positioning direction D3.
Das Ultraschallvorrichtung 10 kann mit einem in der Figur nicht gezeigten Softwaremodul kommunizieren bzw. in Verbindung sein. Dieses Softwaremodul kann konfiguriert sein, die von dem Ultraschallvorrichtung 10 erzeugten Daten und Bilder auszuwerten. Es kann auch konfiguriert sein, weitere Elemente des Ultraschallsystems 1 zu steuern bzw. zu regeln, beispielsweise die Antriebe 41 , 42, 43. Es kann auch in Kommunikation bzw. Verbindung mit den Encodern 31 , 32, 33 des Ultraschallsystems 1 sein, so dass es die von den Encodern 31 , 32, 33 erzeugten elektrischen Positionssignale empfängt. The ultrasound device 10 can communicate or be in connection with a software module not shown in the figure. This software module can be configured to evaluate the data and images generated by the ultrasound device 10. It can also be configured to control or regulate further elements of the ultrasound system 1, for example the drives 41, 42, 43. It can also be in communication or connection with the encoders 31, 32, 33 of the ultrasound system 1, so that it receives the electrical position signals generated by the encoders 31, 32, 33.
Das Ultraschallsystem 1 umfasst ferner einen Kraftregler, der die Kontaktkraft steuert bzw. regelt, mit welcher der Ultraschall-Schallkopf 11 auf die Messposition 100 und/oder ein an der Messposition 100 angeordnetes Objekt wie ein Körperteil gepresst wird. Der Kraftregler kann an dem ersten Antrieb 41 angeordnet sein. Der erste Antriebsmotor 41 kann als ein Antrieb mit integrierter Kraftregelung bereitgestellt sein, z. B. als Lineardirektmotor mit integrierter Kraftregelung. The ultrasound system 1 further comprises a force regulator which controls or regulates the contact force with which the ultrasound transducer 11 is pressed onto the measuring position 100 and/or an object arranged at the measuring position 100, such as a body part. The force regulator can be arranged on the first drive 41. The first Drive motor 41 can be provided as a drive with integrated force control, e.g. B. as a linear direct motor with integrated force control.
Die Kraftregelung ermöglicht es, den Ultraschall-Schallkopf 11 mit einer kontrollierten und vorbestimmten Kontaktkraft auf das Gewebe zu pressen. Dadurch kann die Deformation des Gewebes reduziert oder zumindest eine gleichbleibende Deformation ermöglicht werden. The force control makes it possible to press the ultrasound transducer 11 onto the tissue with a controlled and predetermined contact force. This can reduce the deformation of the tissue or at least enable constant deformation.
Das Gestell 20 stellt die drei Positionierrichtungen D1 , D2, D3 bereit, die es ermöglichen, den Ultraschall-Schallkopf 1 1 innerhalb einer dreidimensionalen Scan- /Messzone über der Messposition 100 anzuordnen. Die gekrümmte bzw. kurvenförmige dritte Positionierrichtung D3 kann eine im Wesentlichen kreisförmige Form aufweisen und kann eine Einstellung der Orientierung bzw. Ausrichtung ermöglichen, in welcher der Ultraschall-Schallkopf 11 der Messposition 100 zugewandt ist. The frame 20 provides the three positioning directions D1, D2, D3, which make it possible to arrange the ultrasound transducer 11 within a three-dimensional scanning/measuring zone above the measuring position 100. The curved or curved third positioning direction D3 can have a substantially circular shape and can enable adjustment of the orientation or alignment in which the ultrasonic transducer 11 faces the measuring position 100.
Ein Benutzer kann eine Position entlang der dritten und zweiten Positionierrichtung D3 und D2 eingeben, z. B an einer mit dem Softwaremodul verbundenen Schnittstelle bzw. Interface. Nach Auslösen eines Startsignals kann der erste Antrieb 41 den Ultraschall- Schallkopf 11 automatisch entlang der ersten Positionierrichtung D1 nach unten treiben bzw. fahren, bis der Ultraschall-Schallkopf 11 den Körperteil an der Messposition 100 berührt. Der Benutzer kann einen Startpunkt und/oder einen Endpunkt einer Scanbahn eingeben. Der Benutzer kann auch die vorbestimmte Kontaktkraft eingeben. A user can input a position along the third and second positioning directions D3 and D2, e.g. B on an interface or interface connected to the software module. After triggering a start signal, the first drive 41 can automatically drive or move the ultrasound transducer 11 downwards along the first positioning direction D1 until the ultrasound transducer 11 touches the body part at the measuring position 100. The user can enter a starting point and/or an end point of a scan path. The user can also enter the predetermined contact force.
Das Ultraschallsystem 1 ist konfiguriert, eine verbesserte anatomisch realistische 3D- Bildgebung zu ermöglichen. Die Bildgebung wird in physischem Kontakt mit dem Körperteil durchgeführt. Der Kraftregler ermöglicht eine Reduzierung der Gewebedeformation und/oder zumindest eine gleichbleibende und reproduzierbare Gewebedeformation. The ultrasound system 1 is configured to enable improved anatomically realistic 3D imaging. Imaging is performed in physical contact with the body part. The force regulator enables a reduction in tissue deformation and/or at least a constant and reproducible tissue deformation.
Sowohl die kontrollierte und/oder vorgegebene Kontaktkraft als auch die automatisierte Bewegung des Ultraschall-Schallkopfs 11 ermöglichen eine reproduzierbare Messung. Both the controlled and/or specified contact force and the Automated movement of the ultrasound transducer 11 enables a reproducible measurement.
Das Ultraschallsystem 1 benötigt kein optisches Positionierungssystem wie ein auf IR basierendes Positionierungssystem. The ultrasound system 1 does not require an optical positioning system like an IR-based positioning system.
Die Encoder 31 , 32, 33 stellen zuverlässige und reproduzierbare Positions- und/oder Ausrichtungsinformationen des Ultraschall-Schallkopfs 11 bereit. Die Positions- und/oder Ausrichtungsinformationen können mit einer Zeitinformation wie einem Zeitstempel versehen werden, um eine Korrelation mit den Ultraschallbildern zu vereinfachen, die durch den Ultraschall-Schallkopf 11 zu entsprechenden Zeitpunkten aufgenommenen. Dazu können auch die Ultraschallbilder mit einer Zeitinformation wie einem Zeitstempel versehen werden. The encoders 31, 32, 33 provide reliable and reproducible position and/or orientation information of the ultrasound transducer 11. The position and/or orientation information can be provided with time information such as a time stamp in order to simplify correlation with the ultrasound images recorded by the ultrasound transducer 11 at corresponding times. For this purpose, the ultrasound images can also be provided with time information such as a time stamp.
Das Ultraschallsystem 1 benötigt daher kein Motion-Capture-System oder weitere Sensortechnologie zur Positionserfassung. The ultrasound system 1 therefore does not require a motion capture system or further sensor technology for position detection.
Die Verwendung des Gestells 20 mit dem im Wesentlichen gekrümmten dritten Positionierbauteil 23 ermöglicht ein Anordnen des Ultraschall-Schallkopfs 11 in anatomisch sinnvollen Positionen an Gliedmaßen. The use of the frame 20 with the essentially curved third positioning component 23 enables the ultrasound transducer 11 to be arranged in anatomically sensible positions on limbs.
Da der Ultraschall-Schallkopf 11 automatisch in Gewebekontakt gehalten werden kann, benötigt das Ultraschallsystem 1 kein Wasserbad oder ähnliches Merkmal. Since the ultrasound transducer 11 can be automatically held in tissue contact, the ultrasound system 1 does not require a water bath or similar feature.
Das Ultraschallsystem 1 ermöglicht das Wiederholen der Messungen unter gleichen Bedingungen, d. h. bei gleicher Kontaktkraft, gleicher Geschwindigkeit und gleichen Scanpositionen. Dies ermöglicht die Erzeugung einer 4D-Ultraschallbildgebung und/oder einer markierten bzw. getaggten Ultraschallbildgebung und/oder einer reproduzierbaren dynamischen 3D-Ultraschallbildgebung durch wiederholte Bildgebung unter gleichen Bedingungen. The ultrasound system 1 enables the measurements to be repeated under the same conditions, i.e. H. with the same contact force, same speed and same scanning positions. This enables the generation of 4D ultrasound imaging and/or marked or tagged ultrasound imaging and/or reproducible dynamic 3D ultrasound imaging through repeated imaging under the same conditions.
Anstelle der Ständer 24 kann das Ultraschallsystem 1 zumindest eine Befestigungsvorrichtung aufweisen, mittels der das Gestell 20 und das Ultraschallsystem 1 als Wearable am aufzunehmenden Körperteil befestigbar ist. Die Befestigungsvorrichtung kann einen Tragegurt aufweisen. Instead of the stand 24, the ultrasound system 1 can have at least one Have a fastening device by means of which the frame 20 and the ultrasound system 1 can be attached as a wearable to the body part to be recorded. The fastening device can have a carrying strap.
Bezugszeichenliste Reference symbol list
1 Ultraschallsystem 1 ultrasound system
10 Ultraschallvorrichtung 10 ultrasound device
11 Ultraschall-Schallkopf bzw. -Wandler 11 Ultrasound transducer or transducer
20 Gestell 20 rack
21 erstes Positionierbauteil 21 first positioning component
22 zweites Positionierbauteil 22 second positioning component
22a erster Schlitten bzw. Wagen 22a first sleigh or wagon
22b zweiter Schlitten bzw. Wagen 22b second sleigh or wagon
23 drittes Positionierbauteil 23 third positioning component
23a erste gekrümmte Führungsschiene 23a first curved guide rail
23b zweite gekrümmte Führungsschiene 23b second curved guide rail
24 Ständer 24 stands
25 Befestigungsposition 25 mounting position
31 erster Encoder 31 first encoder
32 zweiter Encoder 32 second encoder
33 dritter Encoder 33 third encoder
41 erster Antrieb 41 first drive
42 zweiter Antrieb 42 second drive
43 dritter Antrieb 43 third drive
100 Messposition 100 measuring position
D1 erste Positionierrichtung D1 first positioning direction
D2 zweite Positionierrichtung D2 second positioning direction
D3 dritte Positionierrichtung D3 third positioning direction

Claims

Patentansprüche Patent claims
1 . Ein Ultraschallsystem (1 ) mit: einer Ultraschallvorrichtung (10) mit zumindest einem Ultraschall- Schallkopf (11), welche dazu konfiguriert ist, ein 3D- und/oder 4D- Ultraschallbild eines Körperteils aufzunehmen; ein Gestell (20) mit einer beweglichen Befestigungsposition (25); und zumindest einem Encoder (31 ; 32; 33); wobei 1 . An ultrasound system (1) comprising: an ultrasound device (10) with at least one ultrasound transducer (11), which is configured to record a 3D and/or 4D ultrasound image of a body part; a frame (20) with a movable mounting position (25); and at least one encoder (31; 32; 33); where
- der Ultraschall-Schallkopf (11) so an der Befestigungsposition (25) des Gestells (20) befestigt ist, dass er zusammen mit der Befestigungsposition (25) beweglich ist; und - the ultrasound transducer (11) is attached to the fastening position (25) of the frame (20) in such a way that it is movable together with the fastening position (25); and
- der Encoder (31 ; 32; 33) konfiguriert ist, eine Positionsinformation über die aktuelle Position des beweglichen Ultraschall-Schallkopf (11) bereitzustellen. - The encoder (31; 32; 33) is configured to provide position information about the current position of the movable ultrasound transducer (11).
2. Das Ultraschallsystem (1) nach Anspruch 1 , wobei das Gestell (20) zumindest ein Positionierbauteil (21 ; 22; 23) aufweist, entlang dessen der Ultraschall-Schallkopf (11) in eine zugehörige Positionierrichtung (D1 ; D2, D3) beweglich ist. 2. The ultrasound system (1) according to claim 1, wherein the frame (20) has at least one positioning component (21; 22; 23), along which the ultrasound transducer (11) can be moved in an associated positioning direction (D1; D2, D3). is.
3. Das Ultraschallsystem (1) nach Anspruch 2, weiterhin aufweisend zumindest einen Antrieb (41 ; 42; 43), der konfiguriert ist, den Ultraschall-Schallkopf (11) entlang des zumindest einen Positionierbauteils (21 ; 22; 23) anzutreiben. 3. The ultrasound system (1) according to claim 2, further comprising at least one drive (41; 42; 43) which is configured to drive the ultrasound transducer (11) along the at least one positioning component (21; 22; 23).
4. Das Ultraschallsystem (1 ) nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei das Gestell (20) zumindest ein erstes und/oder zweites etwa lineares Positionierbauteil (21 ; 22) aufweist, entlang dessen der Ultraschall-Schallkopf (11) in eine erste und/oder zweite etwa lineare Positionierrichtung (D1 ; D2) beweglich ist. 4. The ultrasound system (1) according to one of the preceding claims, wherein the frame (20) has at least a first and / or second approximately linear positioning component (21; 22), along which the ultrasound transducer (11) in a first and / or or second approximately linear positioning direction (D1; D2) is movable.
5. Das Ultraschallsystem (1 ) nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei das Gestell (20) zumindest ein etwa kurvenförmiges Positionierbauteil (23) aufweist, entlang dessen der Ultraschall-Schallkopf (11 ) in eine etwa kurvenförmige Positionierrichtung (D3) beweglich ist. 5. The ultrasound system (1) according to one of the preceding claims, wherein the frame (20) has at least one approximately curved positioning component (23), along which the ultrasound transducer (11) is movable in an approximately curved positioning direction (D3).
6. Das Ultraschallsystem (1 ) nach einem der Ansprüche 2 bis 5, weiterhin aufweisend jeweils einen dedizierten Encoder (31 ; 32; 33) für jedes Positionierbauteil (21 ; 22; 23); und wobei jeder dedizierte Encoder (31 ; 32; 33) konfiguriert ist, eine Positionsinformation über die aktuelle Position des beweglichen Ultraschall-Schallkopf (11) mit Bezug auf sein dediziertes Positionierbauteil (21 ; 22;6. The ultrasound system (1) according to one of claims 2 to 5, further comprising a dedicated encoder (31; 32; 33) for each positioning component (21; 22; 23); and wherein each dedicated encoder (31; 32; 33) is configured to provide position information about the current position of the movable ultrasound transducer (11) with respect to its dedicated positioning member (21; 22;
23) bereitzustellen. 23) to provide.
7. Das Ultraschallsystem (1 ) nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei das Gestell (20) zumindest zwei Positionierbauteile (21 , 22, 23) aufweist, entlang denen der Ultraschall-Schallkopf (11) jeweils beweglich ist, und wobei ein Positionierbauteil (21 ; 22) der zumindest zwei Positionierbauteile (21 , 22, 23) entlang des anderen der zumindest zwei Positionierbauteile (22; 23) beweglich ist. 7. The ultrasound system (1) according to one of the preceding claims, wherein the frame (20) has at least two positioning components (21, 22, 23), along which the ultrasound transducer (11) is each movable, and wherein a positioning component (21 ; 22) of the at least two positioning components (21, 22, 23) is movable along the other of the at least two positioning components (22; 23).
8. Das Ultraschallsystem (1) nach einem der voranstehenden Ansprüche 2 bis 7, wobei auf ein Auslösen eines Startsignals hin der Ultraschall-Schallkopf (11) automatisch entlang des zumindest einen Positionierbauteils (21 , 22, 23) in die zugehörige Positionierrichtung (D1 ; D2; D3) angetrieben wird, bis der Ultraschall- Schallkopf (11 ) das Körperteil kontaktiert. 8. The ultrasound system (1) according to one of the preceding claims 2 to 7, wherein upon triggering of a start signal, the ultrasound transducer (11) automatically moves along the at least one positioning component (21, 22, 23) in the associated positioning direction (D1; D2; D3) is driven until the ultrasound transducer (11) contacts the body part.
9. Das Ultraschallsystem (1 ) nach einem der voranstehenden Ansprüche, weiterhin aufweisend einen Kraftregler, der eine Kontaktkraft auf eine etwa konstante Sollkontaktkraft regelt und/oder steuert, mit welcher der Ultraschall- Schallkopf (11) beim Aufnehmen von Ultraschallbildern unter Bewegung auf das Körperteil gepresst wird. 9. The ultrasound system (1) according to one of the preceding claims, further comprising a force regulator which regulates and/or controls a contact force to an approximately constant target contact force with which the ultrasound transducer (11) moves onto the body part when recording ultrasound images is pressed.
10. Ultraschallsystem (1 ) nach einem der voranstehenden Ansprüche, weiterhin aufweisend ein Interface, das zum Eingeben einer Scanposition auf dem Körperteil und/oder einer Scanbahn entlang des Körperteils konfiguriert ist, und wobei das Ultraschallsystem (1 ) konfiguriert ist, den Ultraschall-Schallkopf (11 ) zu dieser Scanposition und/oder entlang dieser Scanbahn zu bewegen, und zumindest ein 3D-Ultraschallbild des Körperteils an dieser Scanposition und/oder während einer Bewegung entlang dieser Scanbahn aufzunehmen. 10. Ultrasound system (1) according to one of the preceding claims, further comprising an interface that is configured to enter a scan position on the body part and / or a scan path along the body part, and wherein the Ultrasound system (1) is configured to move the ultrasound transducer (11) to this scanning position and/or along this scanning path, and to record at least one 3D ultrasound image of the body part at this scanning position and/or during a movement along this scanning path.
1 1. Das Ultraschallsystem (1) nach Anspruch 10, wobei das Ultraschallsystem konfiguriert ist, wiederholt 3D-Ultraschallbilder an der Scanposition und/oder entlang der Scanbahn aufzunehmen, diese 3D-Ultraschallbilder unterschiedlichen Bewegungszuständen des Körperteils zuzuordnen und zu einem 4D-Ultraschallbild zusammenzufügen, welches eine Bewegung des dreidimensionalen Körperteils beinhaltet. 1 1. The ultrasound system (1) according to claim 10, wherein the ultrasound system is configured to repeatedly record 3D ultrasound images at the scanning position and / or along the scanning path, to assign these 3D ultrasound images to different movement states of the body part and to combine them into a 4D ultrasound image, which involves movement of the three-dimensional body part.
12 Das Ultraschallsystem (1 ) nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei das Ultraschallsystem (1) als eine tragbare Vorrichtung ausgebildet ist und eine Befestigungsvorrichtung aufweist, mittels der es am aufzunehmenden Körperteil derart befestigbar ist, dass es an diesem Körperteil tragbar ist. 12 The ultrasound system (1) according to one of the preceding claims, wherein the ultrasound system (1) is designed as a portable device and has a fastening device by means of which it can be fastened to the body part to be recorded in such a way that it can be worn on this body part.
13. Ein Verfahren zum Aufnehmen eines 3D- und/oder 4D-Ultraschallbilds eines Körperteils mit den Schritten: 13. A method for acquiring a 3D and/or 4D ultrasound image of a body part, comprising the steps:
Bereitstellen einer Ultraschallvorrichtung (10) mit zumindest einem Ultraschall-Schallkopf (11 ), welche dazu konfiguriert ist, ein 3D- und/oder 4D-Ultraschallbild eines Körperteils aufzunehmen; Providing an ultrasound device (10) with at least one ultrasound transducer (11), which is configured to record a 3D and/or 4D ultrasound image of a body part;
Bereitstellen eines Gestells (20) mit einer beweglichen Befestigungsposition (25); Providing a frame (20) with a movable mounting position (25);
Befestigen des Ultraschall-Schallkopfs (11) an der Befestigungsposition (25) des Gestells (20) derart, dass er zusammen mit der Befestigungsposition (25) beweglich ist; attaching the ultrasonic transducer (11) to the attachment position (25) of the frame (20) such that it is movable together with the attachment position (25);
Bewegen des befestigten Ultraschall-Schallkopfs (11 ) zum Körperteil und Aufnehmen des 3D- und/oder 4D-Ultraschallbilds des Körperteils; und Bereitstellen einer Positionsinformation über die aktuelle Position des beweglichen Ultraschall-Schallkopfs (11 ) mitels zumindest eines Encoders (31 ; 32; 33). moving the attached ultrasound transducer (11) to the body part and capturing the 3D and/or 4D ultrasound image of the body part; and providing position information about the current position of the movable ultrasound transducer (11) by means of at least one encoder (31; 32; 33).
14. Das Verfahren nach Anspruch 13, weiterhin aufweisend die Schrite: Eingeben einer Scanposition und/oder einer Scanbahn an einem Interface; 14. The method of claim 13, further comprising the steps: Entering a scan position and/or a scan path at an interface;
Antreiben des Ultraschall-Schallkopfs (11) zu dieser Scanposition und/oder entlang dieser Scanbahn; und - Aufnehmen zumindest eines 3D-Ultraschallbilds an dieser Scanposition und/oder entlang dieser Scanbahn. Driving the ultrasound transducer (11) to this scanning position and/or along this scanning path; and - recording at least one 3D ultrasound image at this scanning position and/or along this scanning path.
15. Ein Computerprogrammprodukt mit einem Computer-lesbaren Speichermedium, das ein oder mehrere Programme speichert, wobei das oder die mehreren Programme Anweisungen enthalten, welche, wenn sie durch zumindest einen programmierbaren Prozessor ausgeführt werden, den zumindest einen programmierbaren Prozessor dazu bringen, das Verfahren nach einem der Ansprüche 13 oder 14 auszuführen. 15. A computer program product comprising a computer-readable storage medium that stores one or more programs, the one or more programs containing instructions which, when executed by at least one programmable processor, cause the at least one programmable processor to carry out the method to carry out one of claims 13 or 14.
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030167004A1 (en) * 1998-11-25 2003-09-04 Dines Kris A. Mammography method and apparatus
US20100174185A1 (en) * 2006-05-02 2010-07-08 Shih-Ping Wang Ultrasound scanning and ultrasound-assisted biopsy
US20120053459A1 (en) * 2008-12-15 2012-03-01 Arcscan, Inc. Alignment and imaging of an eye with an ultrasonic scanner
US20130345566A1 (en) * 2012-05-09 2013-12-26 The Regents Of The University Of Michigan Linear magnetic drive transducer for ultrasound imaging
US20160270762A1 (en) * 2008-01-02 2016-09-22 Arcscan, Inc. Components for a precision ultrasonic scanning apparatus for body parts

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4029581A1 (en) 1990-09-18 1992-03-19 Siemens Ag METHOD FOR THE CORRECT ANATOMICAL ASSIGNMENT OF THE EXCITATION CENTERS OF BIOMAGNETIC SIGNALS
US20050193451A1 (en) 2003-12-30 2005-09-01 Liposonix, Inc. Articulating arm for medical procedures
US7491172B2 (en) 2004-01-13 2009-02-17 General Electric Company Connection apparatus and method for controlling an ultrasound probe
DE102015207119A1 (en) 2015-04-20 2016-10-20 Kuka Roboter Gmbh Interventional positioning kinematics

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030167004A1 (en) * 1998-11-25 2003-09-04 Dines Kris A. Mammography method and apparatus
US20100174185A1 (en) * 2006-05-02 2010-07-08 Shih-Ping Wang Ultrasound scanning and ultrasound-assisted biopsy
US20160270762A1 (en) * 2008-01-02 2016-09-22 Arcscan, Inc. Components for a precision ultrasonic scanning apparatus for body parts
US20120053459A1 (en) * 2008-12-15 2012-03-01 Arcscan, Inc. Alignment and imaging of an eye with an ultrasonic scanner
US20130345566A1 (en) * 2012-05-09 2013-12-26 The Regents Of The University Of Michigan Linear magnetic drive transducer for ultrasound imaging

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