本發(fā)明涉及一種用于產(chǎn)生檢查組織（Untersuchungsgewebe）的三維立體顯示的超聲系統(tǒng)和一種為此的方法。

背景技術：

在通常（但是即使在通過不同的聲波發(fā)射器的組合進行更精確的檢查時也）例如針對如彈性成像的組織特性或者也針對通過斜照射引起的較高的穿透深度或者視場的擴展的那樣的附加信息采用手引導的檢查時，當前不可能使總體積由各個超聲圖像組成或者將部分體積局部地聯(lián)系起來。對此的例外是其中超聲探頭（Ultraschallkopf）移開（abfahren）可再現(xiàn)的預先限定的路程的系統(tǒng)。然而，所述系統(tǒng)是昂貴的并且在時間上彼此分離地檢查組織時是難以可再現(xiàn)的。此外，缺少局部地嵌入聲波圖像（Schallbilder）還意味著在檢查的書面文檔編制（Dokumentation）時提高的花費。同樣，因為不可保證所述組織在兩個在時間上錯開的檢查的情況下相同地被檢查，所以在時間上錯開的再檢驗（Nachkontrolle）的情況下難以確定在此前與此后之間的區(qū)別。

總體上在臨床應用中只可能，當超聲探頭完成了預先確定的已知的處理路程（Verfahrweg）時，根據(jù)超聲圖像的多個區(qū)域計算體積。存在基于圖像數(shù)據(jù)的以特征為基礎的配準（Registrierung）并且可能會產(chǎn)生組合在一起的體積的方法。但是所述方法是易出錯的并且尤其是不可以將部分體積（或者多個不同的聲波探頭的記錄）局部地聯(lián)系起來。

技術實現(xiàn)要素：

因而，本發(fā)明的任務是建議一種超聲系統(tǒng)和/或一種方法，所述超聲系統(tǒng)和/或方法使執(zhí)行基于超聲圖像的體積計算變得簡單。

該任務由獨立權利要求的特征解決。優(yōu)選的實施形式在從屬權利要求中被描述。

按照本發(fā)明的第一方面，提供了一種用于產(chǎn)生檢查組織的三維立體顯示的超聲系統(tǒng)，其中所述超聲系統(tǒng)具有帶有至少一個被構造為發(fā)出超聲波并且接收被反射的超聲波的發(fā)送和接收單元的第一超聲探頭（例如線性聲波探頭（Linearschallkopf））。此外，還設置有具有反射元件的紗布（Gaze），所述反射元件部分地反射超聲波。在這種情況下，反射元件被布置成預先確定的圖案。該超聲系統(tǒng)具有分析單元，所述分析單元分析由發(fā)送和接收單元所反射的超聲波并且所述分析單元此外還產(chǎn)生超聲圖像。此外，該系統(tǒng)還具有在其中存儲有如下關系的存儲單元：由紗布的反射元件在被反射的超聲波中產(chǎn)生的預先確定的圖案如何在被反射的超聲波中根據(jù)超聲探頭在紗布上的位置被構造。接著，該分析單元借助于所述被存儲的關系和被反射的超聲波來確定超聲探頭在紗布上的位置并且存儲超聲探頭的位置連同在超聲探頭的所屬的位置處所產(chǎn)生的超聲圖像。該分析單元針對第一超聲圖像存儲超聲探頭的位置并且針對至少一個第二超聲圖像存儲超聲探頭的另一位置。

接著，根據(jù)在第一超聲圖像的情況下的超聲探頭的位置、所述超聲圖像，根據(jù)在至少一個第二超聲圖像的情況下的超聲探頭的位置和所述至少一個第二超聲圖像，計算單元可以計算檢查組織的三維體積，或所述兩個圖像可以正確地相互被布置成3D體積。

通過使用反射元件，在被反射的超聲波中產(chǎn)生預先確定的信號圖案或信號分量。因為反射元件的預先確定的圖案是公知的，所以通過標識出在被反射的超聲信號中的預先確定的信號分量可以推斷出超聲探頭在紗布上的位置。因此，通過以預先確定的圖案存在的反射元件，超聲探頭在紗布上的位置可以被確定并且與所述圖像共同地被存儲。如果紗布在所檢查的組織上的位置是已知的或者在測量之間不曾被改變，那么因為在超聲圖像中的組織分量的體積計算是可能的并且因此體積在不同的時間點（例如在治療之前和之后）可以相互被比較，所以超聲測量在不同的時間點可以相互被比較。

所存儲的關系或者是在反射元件的圖案與從中得出的信號分量之間的關系的精確的數(shù)學描述。此外，存儲單元例如還可以存儲如下信息：由紗布的被反射的元件在被反射的超聲波中產(chǎn)生的預先確定的信號分量如何在所述被反射的超聲波中根據(jù)超聲探頭在紗布上的位置被構造，其中分析單元可以將被反射的超聲波與被存儲在存儲單元中的信號分量相比較并且根據(jù)所述比較確定超聲探頭在紗布上的位置。

此外，還可能的是：存儲單元具有將在被反射的超聲波中出現(xiàn)的預先確定的信號分量與超聲探頭的位置相聯(lián)系的表格。分析單元可以標識在被反射的超聲波中的由被反射的元件決定的信號分量，并且可以將所標識的信號分量與被存儲在表格中的信號分量相比較，其中根據(jù)所述比較確定超聲探頭的位置，其方式是針對來自表格的與在被反射的波中的信號分量相一致的信號分量確定所屬的位置。

紗布可以具有朝向聲波探頭的上側面和朝向檢查組織的下側面。在此，反射元件可以被布置在上側面上或者被布置在下側面上。在另一實施形式中，反射元件可以被布置在上側面上并且被布置在下側面上。

同樣可能的是：紗布具有距聲波探頭為第一間距的第一反射元件和以距聲波探頭為第二間距的方式被布置的第二反射元件。如果在超聲圖像中第一標記（Markierung）的方位區(qū)別于第二標記的方位，那么也可以確定到聲波探頭在紗布上的取向上，也就是說確定相對于紗布的傾角。在這種情況下，第一反射元件與第二反射元件的間距越大，在確定傾角時的精確度就越高。在這種情況下，可能在第一紗布與第二紗布之間布置間距元件（Abstandselement），所述間距元件將第一紗布和第二紗布彼此保持在一間距中并且所述間距元件用不流動的超聲凝膠填充或者用另外的介質填充，所述另外的介質少量地反射超聲波并且所述另外的介質在第一與第二反射元件之間產(chǎn)生間距。

如果現(xiàn)在在距超聲探頭的不同的間距處設置有兩個反射元件，那么分析單元可以標識由第一反射元件產(chǎn)生的第一信號分量，并且已經(jīng)由第二反射元件產(chǎn)生第二信號分量。接著，從所標識的第一信號分量和所標識的第二信號分量可能推斷出聲波探頭的位置并且推斷出聲波探頭相對于紗布的傾角。

分析單元可以檢查B模式圖像（B-Moden-Bild）的上部區(qū)域，以便探測由被反射的元件所反射的信號分量。這意味著：分析單元檢查超聲脈沖的被反射的超聲波，所述被反射的超聲波在時間窗開始時被發(fā)送和接收單元探測到，在所述時間窗中探測超聲脈沖的被反射的波。因為紗布比要檢查的組織并且因此也比反射元件更靠近聲波探頭，所以反射元件的信號分量被包含在時間上最早被反射的超聲波中，這對應于B模式圖像的上部區(qū)域。

此外，該系統(tǒng)還可以具有多個在側面彼此錯開的超聲探頭，其中分析單元針對超聲探頭中的每個都執(zhí)行上面所描述的計算，也就是說所述分析單元在考慮所存儲的關系的情況下檢查被反射的超聲波，并且利用被反射的超聲波來推斷出相應的超聲探頭的位置，而且針對每個超聲探頭都與所述位置有關地存儲在所屬的位置處產(chǎn)生的超聲圖像。接著，計算單元能夠利用超聲探頭的位置和由各種超聲探頭產(chǎn)生的超聲圖像來計算檢查組織的三維體積。

此外，還可以設置有具有第二發(fā)送和接收單元的另一超聲探頭，所述第二發(fā)送和接收單元被構造為發(fā)射具有比第一超聲探頭更低的音頻的超聲波，其中分析單元可以被構造為在所述另一超聲探頭的超聲圖像中標識并且存儲確定的解剖學標記。

按照本發(fā)明的另一方面，提供了一種用于產(chǎn)生三維顯示的方法，其中紗布被放到檢查組織上并且所述紗布具有反射元件，所述反射元件至少部分地反射超聲波并且所述反射元件被布置成預先確定的圖案。此外，超聲波還通過第一超聲探頭被發(fā)射，并且被反射的超聲波被接收，其中在超聲探頭在紗布上的第一位置處產(chǎn)生第一超聲圖像并且在超聲探頭的另一位置處產(chǎn)生至少一個第二超聲圖像。緊接著，超聲探頭在紗布上的位置在考慮在存儲單元中所存儲的關系的情況下被確定，其中所述關系說明了：在使用被反射的超聲波的情況下，由紗布的被反射的元件在被反射的超聲波中產(chǎn)生的預先確定的信號分量如何在被反射的超聲波中根據(jù)超聲探頭在紗布上的位置被構造。超聲探頭在紗布上的位置分別針對第一和至少一個第二超聲圖像被確定并且與所屬的圖像一起被存儲，使得緊接著可以在考慮所述超聲圖像和在不同圖像的情況下的超聲探頭的位置的情況下計算三維體積。

位置的計算優(yōu)選地通過使用如下表格來實現(xiàn)：在所述表格中，在被反射的超聲波中出現(xiàn)的預先確定的信號分量與超聲探頭的位置相聯(lián)系。接著，在被反射的超聲波中被標識出的超聲波可以與表格中的各種預先確定的信號分量相比較，并且在一致的情況下在預先確定的信號分量中標識出一致的信號分量而且超聲探頭的所屬的位置借助于表格被確定。

當然，上面所描述的特征和隨后詳細地被描述的實施形式可以單個地被使用或者所述特征可以彼此被組合成任意組合。

附圖說明

本發(fā)明隨后參考附圖進一步被描述。

圖1示意性地示出了一種可能用來根據(jù)超聲圖像計算體積的超聲系統(tǒng)，

圖2示出了具有紗布和反射元件的超聲系統(tǒng)的部分的側視圖，

圖3示出了對具有超聲探頭和被布置成第一圖案的反射元件的紗布的俯視圖，

圖4示意性地示出了具有第一反射元件和第二反射元件的紗布的側視圖，所述第一反射元件和所述第二反射元件通過凝膠墊彼此被分開，

圖5示意性地示出了可以如何通過超聲探頭的不同位置計算三維體積，其中通過使用第二超聲探頭標識出固定的界標（Landmarke），所述固定的界標可被用于配準各種超聲圖像，

圖6示出了具有被執(zhí)行用于根據(jù)超聲圖像進行體積計算的步驟的流程圖，和

圖7示意性地示出了可以如何通過紗布的兩個不同的反射元件推斷出超聲探頭的翻倒（Verkippung）。

具體實施方式

隨后解釋了可以如何利用超聲系統(tǒng)以簡單的方式實現(xiàn)檢查組織、特別是在檢查組織中的對象的三維立體顯示。在圖1中，示意性地示出了其中超聲發(fā)生器11產(chǎn)生超聲波的超聲系統(tǒng)10。這些超聲波可以由不同的超聲探頭12a、12b或者13發(fā)射。如在超聲系統(tǒng)中公知的那樣，每個超聲探頭都具有至少一個發(fā)送和接收單元（未示出），其中發(fā)送單元發(fā)出超聲波而接收單元探測被組織所反射的超聲波。所述超聲探頭例如可以是將電脈沖轉換到聲脈沖的壓電聲波探頭（Piezoschallkopf）。通常可以如何根據(jù)被反射的超聲波產(chǎn)生超聲圖像對于本領域技術人員來說是熟悉的并且這里不做進一步解釋。

通過輸入單元14，操作人員可以控制超聲設施，而且所產(chǎn)生的超聲圖像可以在這種情況下被顯示到顯示單元16上。設置有分析和圖像產(chǎn)生單元16，所述分析和圖像產(chǎn)生單元16分析被超聲探頭反射的聲波，并且如稍后還詳細地被解釋的那樣，所述分析和圖像產(chǎn)生單元16借助于所探測到的反射波計算超聲探頭的已導致了所述超聲圖像和/或被反射的超聲波的位置。如隨后還詳細地進一步地被解釋的那樣，分析單元16在被反射的超聲波中標識出預先確定的或被限定的信號分量，所述信號分量已經(jīng)由包含在紗布中的反射元件反射。在存儲單元中存儲有如下關系：預先確定的信號分量如何根據(jù)超聲探頭在紗布上的位置被構造。在一個實施形式中，存儲單元可以存儲表格，其中該表格包含不同的預先確定的信號分量，其中針對所述不同的預先確定的信號分量還分別存儲有超聲探頭的位置。因此，該表格針對每個預先確定的信號分量都包含超聲探頭的所屬的位置。分析單元16可以將在被反射的超聲波中出現(xiàn)的信號分量與存儲單元的預先確定的信號分量相比較。如果出現(xiàn)一致，那么在表格中確定了屬于預先確定的一致的信號的位置。此外，該分析單元還可以例如在超聲圖像的所謂的標題（Header）中與所屬的超聲圖像一起存儲超聲探頭的確定的位置。

在另一實施形式中，存儲單元也可以包含算法或者數(shù)學方程，所述數(shù)學方程描述了在紗布中的反射元件的已知的圖案與在被反射的波中的信號分量之間的關系。這意味著：上面所描述的表格不一定必須存在。

計算單元18可以借助于所產(chǎn)生的超聲圖像和在各種超聲圖像的情況下的所存儲的超聲探頭位置最終確定三維體積數(shù)據(jù)組。

超聲探頭12a和12b可以是相同的超聲探頭，使得要檢查的組織可以同時利用多個在紗布上彼此相對可自由移動的超聲探頭被檢查。此外，還可以使用另一超聲探頭13，所述另一超聲探頭13發(fā)出例如比超聲探頭12更低頻的超聲波。借此，可以到達在所檢查的組織中的更大的穿透深度。如稍后關于圖5被解釋的那樣，可以使用該聲波探頭13，以便標識出固定的預先確定的解剖學標記，所述解剖學標記物例如較深地在組織中，例如骨頭、關節(jié)或者肋骨。接著，利用所述解剖學標記，已經(jīng)在不同的時間點被記錄的各種超聲圖像可以彼此更好地相比較，其方式是借助于解剖學標記執(zhí)行超聲圖像的配準。

在圖2中示出了圖1的系統(tǒng)可以如何被使用的側視圖。如探頭12a和12b中的一個那樣的超聲探頭被布置在紗布20上，其中，如公知的那樣，在超聲探頭與紗布20或要檢查的組織40之間使用超聲凝膠或超聲乳液30。如在圖2中能示意性地識別出的那樣，紗布可具有以反射元件21為形式的編排（Kodierung）。反射元件21可以被安置在紗布的正面或者背面上，或者如此外稍后關于圖4和7所解釋的那樣被布置在紗布的兩側上。反射元件現(xiàn)在被布置在紗布中為使得它們有確定的圖案。如在圖3中以俯視圖示意性地被顯示的那樣，設置有紗布20，其中反射元件21被構造為使得通過元件的形狀或者幾何圖形可以明確地推斷出在紗布上的方位。在所示的例子中是分別逐漸變細（圖3）的相互垂直的元件。在圖2的實施形式中，這些反射元件有不同的厚度，使得反射元件21a有比反射元件21c更小的厚度。

這些反射元件或該編排現(xiàn)在在被反射的超聲波中引導信號分量。在被反射的超聲波中存在如下信號分量：所述信號分量來自反射元件21并且根據(jù)反射元件21的形狀和圖案得出在被反射的超聲信號中的確定的圖案。例如，超聲信號的所述編排可以在B模式圖像的上部區(qū)域中被識別出，也就是說如果發(fā)送單元發(fā)出超聲脈沖并且在時間窗中探測到被反射的超聲波，那么因為反射元件緊挨著超聲探頭地被布置，所以由反射元件反射的信號分量可以在時間窗開始時被探測到。這對應于超聲圖像的B模式圖像的上部區(qū)域。

反射元件的在圖3中所示出的實施形式例如可以在女性乳腺的超聲圖像發(fā)生時被使用。在每個超聲圖像中都包含圖案的部分區(qū)域，由此可以借助于被反射的波和存儲單元17確定超聲探頭的位置。由此，例如可能的是：乳腺的從不同側所記錄的超聲圖像彼此相組合，以計算體積。此外，還公知的是：在乳腺的所謂的ABVS（解剖學乳腺體積掃描（Anatomic Breast Volume Scan））測量時，乳腺的多個單個體積（Einzelvolumen）在不同的視角下被記錄。到目前為止，這些單個體積的組合是不可能的。然而，因為在每個超聲圖像的情況下都可以計算超聲探頭的位置，所以利用紗布和反射元件可能組合這些單個體積。

優(yōu)選地，反射元件的圖案被構造為使得圖案的每個部分區(qū)域只在紗布上存在一次。因此，從由反射元件的圖案所決定的信號分量可以直接推斷出聲波探頭在紗布上的位置。

可能的是：紗布具有兩個彼此間隔開地被布置的進行編排的元件。在圖4中所示出的實施形式中，設置了具有反射元件21的第一紗布20。此外，還可以設置具有反射元件21的第二紗布20。在所示出的實施例中，紗布與反射元件或反射元件的圖案是相同的，然而也可能的是使用有不同的圖案和反射元件的不同的紗布。所述兩塊紗布彼此有間距地被布置并且通過由不流動的超聲凝膠構成的墊35相互以固定的間距被保持。以此，增加了在所述兩個反射元件之間的間距。這增加了由反射元件所產(chǎn)生的信號分量的間距。因此，將信號分量更好地分開是可能的。因為紗布適應軀體走向（Koerperverlauf），所以可以改善紗布的曲度的確定并且借此改善聲波探頭位置的確定。在另一實施形式中，只設置了一塊紗布，所述紗布在其正面和背面分別被配備有反射元件。

關于圖7解釋了可以如何在兩種編排圖案的情況下推斷出超聲探頭的傾角。在圖7中示出了在第一位置中并且相對于紗布20和檢查組織40成第一傾角的聲波探頭12，其中該紗布具有兩個彼此間隔開的編排或反射元件。在圖7中右側的圖像中示意性地示出了如何重疊地在被反射的信號中探測到已經(jīng)被反射到反射元件上的被反射的信號。如果現(xiàn)在相對于紗布的表面并且借此相對于組織的表面有傾角α的聲波探頭被翻倒，在圖7中的圖示的情況下在下部圖像中翻倒了角度α，那么反射元件21a不再相互間被看到（wahrnehmen），而是彼此被錯開。因為兩個反射元件彼此的間距是已知的，所以從分別來自所述反射元件21a的信號分量彼此的布局來推斷出超聲探頭以哪個傾角α壓在組織上。因此，針對每個超聲圖像可能不僅確定位置，而且確定取向、也就是說相對于檢查組織的傾角。接著，這些信息例如可以在超聲圖像的標題中與超聲圖像一起被存儲。在該實施形式中，在存儲單元17中的表格還存儲了如下信息：針對聲波探頭的哪個傾角得出所述兩個圖案彼此的哪些偏移。

通常，反射元件的圖案可以被構造為使得聲波探頭超過最短路程長度的一定的移動是必需的，以便可以從被反射的信號分量推到聲波探頭在紗布上的位置上。

在圖5中示意性地示出了超聲探頭12在第一位置處如何產(chǎn)生具有器官70的部分被投影到其中的第一視場61的超聲圖像，而在第二位置處，視場62包含器官70的另一區(qū)域。如果現(xiàn)在針對所述兩個位置分別單獨地確定超聲探頭的位置或者確定位置和傾斜度，那么例如可以可能的是計算器官的在視場61和62中的分量的體積。當然，可以使用覆蓋整個器官70的其它的視場，使得器官或者感興趣的被檢查的部位的總體積可以被計算。在這種情況下，所述器官是由其應該計算三維立體顯示的檢查組織。所述檢查組織也可含有應由其計算立體顯示的視場的更大的部分或者只是所述視場的部分區(qū)域（例如器管的部分區(qū)域）。此外，還用虛線示出了第二超聲探頭13。相比于由聲波探頭12發(fā)出的超聲波，該超聲探頭可以發(fā)出低頻的聲波。由此，所述聲波可以有更大的穿透深度，使得除了器官70以外，在圖像中也還包含解剖學標記80。所述解剖學標記例如可以是骨頭、關節(jié)或者肋骨。所述解剖學標記優(yōu)選地是位置固定的。借此，執(zhí)行時間錯開的再檢驗變成可能的。例如，在治療之前可以計算所檢查的組織的3D體積。在時間上錯開地，對此可以在再檢驗中再度計算3D體積。如果在再檢驗的情況下同樣記錄了具有解剖學標記80的超聲圖像，那么可以進行所述兩個被計算的體積的配準，并且可以確定的是哪些改變已經(jīng)在體積中被得出。低頻的聲波探頭13也可以被集成到聲波探頭12中。

如果例如應該掃描出更大的組織區(qū)域，那么可能的是同時使用在側面錯開地被布置在紗布上的兩個超聲探頭（例如超聲探頭12a和12b）。所述超聲探頭彼此的取向不必是固定不變的，使得每個聲波探頭都可以單獨地適應組織的現(xiàn)實情況（Gegebenheit）。因為針對每個聲波探頭都可以確定位置和取向，所以盡管如此仍可能計算正確的體積。

如關于圖7在上面已經(jīng)被解釋的那樣，通過被反射的信號的相對間距和所述兩個表特性的圖案相互間的偏移可以計算聲波探頭的傾角。

在圖6中再一次概括了可以在一種用于在超聲圖像的情況下進行三維體積計算的方法中應用的主要方法步驟。在第一步S1中，超聲圖像被記錄。例如可以通過簡單地移開聲波探頭而掃描出感興趣的體積。在步驟S1中記錄超聲圖像時，經(jīng)編排的紗布被放在組織與超聲探頭之間，如在圖2至5和7中所示出的那樣。在步驟S2中，可以在被反射的超聲波中標識由反射元件所反射的圖案或信號分量。通過在步驟S3中將到達的信號與在存儲單元中的預先確定的信號或圖案進行比較，在步驟S4中可能確定聲波探頭的位置并且也許確定在紗布上的定向。在步驟S5中，所述位置可以與所產(chǎn)生的超聲圖像共同地被存儲?？商鎿Q于此地也可以在超聲圖像的整個數(shù)據(jù)組的后處理中針對每個瞬間圖像存儲位置信息。接著，在步驟S6中，借助于所計算的超聲圖像和聲波探頭的所計算的位置，計算三維體積是可能的。

概括地，本發(fā)明能夠實現(xiàn)在超聲圖像中簡化地計算體積。接著，所述體積可以被存儲并且被歸檔，這也簡化了超聲檢查的文檔編制。對此，如在現(xiàn)有技術中那樣的超聲探頭的固定的處理路程不再是必需的。

參考符號列表

10 超聲系統(tǒng)

12、12a、12b、13 超聲探頭

16 分析和圖像產(chǎn)生單元

17 存儲單元

18 計算單元

20 紗布

21 反射元件

30 超聲凝膠或超聲乳液

35 間距元件

40、70 檢查組織

70 器官

80 標記

61、62 視場