DE10195485B3

DE10195485B3 - Medizinisch diagnostisches Ultraschallabbildungssystem und Verfahren zum Bestimmen akustischer Ausgangsparameter eines übertragenen Ultraschallstrahls

Info

Publication number: DE10195485B3
Application number: DE10195485T
Authority: DE
Inventors: John W. Allison; Lewis J. Thomas; Sriram Krishnan; Gregory L. Holley
Original assignee: Siemens Medical Solutions USA Inc
Current assignee: Siemens Medical Solutions USA Inc
Priority date: 2000-02-10
Filing date: 2001-02-02
Publication date: 2013-06-27
Anticipated expiration: 2021-02-03
Also published as: WO2001058357A1; JP2004514461A; US6413218B1; AU2001233275A1; DE10195485T1; JP4847665B2

Abstract

Verfahren zum Bestimmen eines akustischen Ausgangsparameters eines ausgesandten Ultraschallstrahls in einem von einem Anwender ausgewählten Gebiet in einem Ultraschallbild, wobei das Verfahren in einem medizinisch diagnostischen Ultraschallabbildungssystem anwendbar ist, das ein Ultraschallbild erzeugten kann und einen Wandler aufweist, der ausgebildet ist, den Ultraschallstrahl auszusenden, wobei das Verfahren umfasst: (a) Aussenden des Ultraschallstrahls mittels eines Wandler des medizinisch diagnostischen Ultraschallabbildungssystems; (b) Erzeugen eines Ultraschallbildes mit dem medizinisch diagnostischen Ultraschallabbildungssystem; (c) Auswählen eines Gebiets in dem Ultraschallbild durch den Anwender; und (d) Bestimmen eines akustischen Ausgangsparameters des ausgesandten Ultraschallstrahls in dem von dem Anwender ausgewählten Gebiet.

Description

HINTERGRUND
Die staatliche Medikamentenverordnung erfordert, dass der maximale Ausdehnungsdruck eines in einen Patienten eindringenden Ultraschallstrahles unterhalb eines spezifizierten Pegels ist. Um sicherzustellen, dass diese Anforderung erfüllt ist, zeigen medizinisch diagnostische Ultraschallabbildungssysteme oft den mechanischen Index an, der mit dem maximalen akustischen Druck in dem Abbildungsfeld in Beziehung steht. Der angezeigte mechanische Index kann ferner verwendet werden, um eine Kontrastbilduntersuchung zu Initialisieren und durchzuführen. Die nichtlineare Antwort (harmonisch oder destruktiv) von Kontrastmitteln ist teilweise von dem akustischen Druck einer Ultraschallwelle abhängig. Wenn eine nichtlineare Antwort nicht gewünscht wird, kann ein Anwender des Ultraschallsystems die übertragene Leistung beispielsweise reduzieren, um den angezeigten mechanischen Index auf einen Pegel zu verringern, der die ungewünschten Reaktionen in dem Kontrastmittel minimiert. Der angezeigte mechanische Index kann unter Umständen jedoch nicht zu der Position in dem Abbildungsfeld in Beziehung stehen, in dem das Kontrastmittel vorhanden ist. Folglich ist die Verwendung des angezeigten mechanischen Index oft nur ein grobes Maß des relevanten Druckes und kann zu nicht ganz optimalen Abbildungsbedingungen führen. Beispielsweise kann ein Anwender die übertragene Leistung auf einen Pegel reduzieren, der kleiner ist, als notwendig, um eine nichtlineare Antwort von dem Kontrastmittel zu erhalten, wodurch eine unnötige Beeinträchtigung in der Bildqualität auftritt. Ferner können mit der gegenwärtigen Lösung zahlreiche Injektionen von Kontrastmittel in den Patienten erforderlich sein, um die Abbildungsprozedur zu optimieren. Ferner kann die räumliche Mehrdeutigkeit, die mit dem angezeigten mechanischen Index verknüpft ist, zu einem Fehler führen, wenn die Antwort des Kontrastmittels aus zwei interessierenden Gebieten verglichen wird.
US 5,509,413 betrifft eine Ultraschalldiagnosevorrichtung die Indicies anzeigen kann, die zu einem Ultraschallausgangssignalpegel gehören, wobei die Vorrichtung den Ultraschallausgangssignalpegel automatisch einstellen kann, selbst wenn mindestens ein Parameter, der zu einem Ultraschallausgangssignalpegel gehört, sich ändert.
Daher gibt es einen Bedarf für ein medizinisch diagnostisches Ultraschallabbildungssystem und Verfahren, die die zuvor beschriebenen Nachteile überwinden.
Überblick
Die vorliegende Erfindung ist durch die folgenden Patentansprüche definiert und dieser Abschnitt sollte nicht als eine Einschränkung dieser Patentansprüche betrachtet werden.
Einführend ist zu sagen, dass die nachfolgend beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen ein medizinisch diagnostisches Ultraschallabbildungssystem und Verfahren zum Bestimmen eines akustisches Ausgangsparameters eines übertragenen Ultraschallstrahls bereitstellen. In einer bevorzugten Ausführungsform bestimmt das Ultraschallsystem einen akustischen Ausgangsparameter eines in ein von dem Anwender ausgewählten Gebiet übertragenen Ultraschallstrahls. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform erreicht das Ultraschallsystem einen spezifizierten akustischen Ausgangsparameter eines übertragenen Ultraschallstrahls in einem ausgewählten Gebiet, indem automatisch ein Betriebsparameter des Ultraschallabbildungssystems eingestellt wird. In einer noch weiteren bevorzugten Ausführungsform wird ein Gebiet in dem Ultraschallbild ausgewählt, das keinen maximalen akustischen Ausgangsparameter eines übertragenen Ultraschallstrahls enthält. Das System bestimmt dann einen akustischen Ausgangsparameter des übertragenen Ultraschallstrahls in diesem Gebiet und liefert eine Kennzeichnung des bestimmten akustischen Ausgangsparameter.
Die bevorzugten Ausführungsformen werden nunmehr mit Bezug zu den begleitenden Zeichnungen beschrieben.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine Blockansicht eines medizinisch diagnostischen Ultraschallabbildungssystems einer gegenwärtig bevorzugten Ausführungsform.
2 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens einer gegenwärtig bevorzugten Ausführungsform zum Bestimmen eines akustischen Ausgangsparameters eines übertragenen Ultraschallstrahls in einem Anwender ausgewählten Gebiet in einem Ultraschallbild.
3 ist eine Darstellung eines Ultraschallbildes, das das bevorzugte Verfahren aus 2 zeigt, in der das Anwender ausgewählte Gebiet ein Punkt ist.
4 ist eine Darstellung eines Ultraschallbildes, das die bevorzugte Ausführungsform aus 2 darstellt, wobei das Anwender ausgewählte Gebiet mehrere Punkte umfasst.
5 ist eine Darstellung eines Ultraschallbildes, das die bevorzugte Ausführungsform aus 2 darstellt, wobei eine isobare Darstellung verwendet wird, um die bestimmten akustischen Ausgangsparameter in dem Anwender ausgewähltem Gebiet zu kennzeichnen.
Detaillierte Beschreibung der gegenwärtig bevorzugten Ausführungsformen
Bezugnehmend auf die Figuren zeigt 1 eine Blockansicht eines medizinisch diagnostischen Ultraschallabbildungssystems 100 und eines Wandlers 105 einer gegenwärtig bevorzugten Ausführungsform. Das Ultraschallsystem 100 kann in einem beliebigen geeigneten Abbildungsmodus (z. B. B-Modusabbildung, Dopplerabbildung, Gewebe-harmonische Abbildung, Kontrastmittel-harmonische Abbildung etc.) verwendet werden, und der Wandler 105 kann ein beliebiger Typ sein, (z. B. 1D, 1,5D, plan-konkav, Einzelelement, Phasen-Array, etc.). Der Wandler 105 ist mit einem Sendestrahlformer 110 und einem Empfangsstrahlformer 115 gekoppelt. Im hierin verwendeten Sinne bezeichnet der Begriff ”gekoppelt mit” direkt gekoppelt mit oder indirekt gekoppelt durch ein oder mehrere Komponenten.
Die Strahlformer 110, 115 sind jeweils mit einem Prozessor 120 gekoppelt, der mit einer Anwenderschnittstelle 125 und einer Anzeige 130 verbunden ist. Der Begriff ”Prozessor” bezeichnet in breiter Weise geeignete Hardware- und/oder Softwarekomponenten des Ultraschallsystems 100, die verwendbar sind, um die hierin beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen zu implementieren. Es sollte selbstverständlich sein, dass jede geeignete Hardware (analog oder digital) oder Software verwendbar ist, und dass die hierin beschriebenen Ausführungsformen ausschließlich mittels Hardware implementierbar sind. Ferner kann der Prozessor 120 separat oder kombiniert (teilweise oder insgesamt) mit anderen Prozessoren des Ultraschallsystems 100 (einschließlich von Coprozessoren) vorgesehen sein, die in 1 der Einfachheit halber nicht gezeigt sind.
Während des Betriebs bewirkt der Prozessor 120, dass der Sendestrahlformer 110 eine Spannung an den Wandler 105 anlegt, um ein Vibrieren und ein Emittieren eines Ultraschallstrahles 135 in ein Objekt 140, etwa menschliches Gewebe (d. h. den Körper eines Patienten) zu bewirken. Von dem Körper reflektierte Ultraschallenergie trifft auf den Wandler 105 und die von dem Wandler 105 erzeugten resultierenden Spannungen werden von dem Empfangsstrahlformer 115 aufgenommen. Der Prozessor 120 verarbeitet die empfangenen Spannungen, um ein mit den reflektierten Signalen verknüpftes Ultraschallbild zu erzeugen, und zeigt das Bild auf der Anzeige 130 an. Typischerweise werden mehrere Ultraschallstrahlen verwendet, um ein Ultraschallbild zu erzeugen. Die Anwenderschnittstelle 125 kann verwendet werden, um beispielsweise Parameter einzustellen, die zum Senden, Empfangen und Anzeigen verwendet werden. Anzumerken ist, dass das Ultraschallabbildungssystem 100 zusätzliche Komponenten aufweisen kann.
Das Ultraschallsystem 100 arbeitet so, dass eine oder mehrere Operationen ausgeführt werden, die sich auf das Bestimmen und/oder Kalibrieren eines akustischen Ausgangsparameters eines übertragenen Ultraschallstrahls beziehen, wie dies nachfolgend beschrieben ist. In dem hierin verwendeten Sinne ist der Begriff ”akustischer Ausgangsparameter eines übertragenen Ultraschallstrahls” in breiter Weise so gemeint, um einen beliebigen akustischen Ausgangsparameter eine Ultraschallstrahls, der von einem Wandler eines medizinisch diagnostischen Ultraschallabbildungssystems ausgesendet wird, zu bezeichnen. Vorzugsweise ist der akustische Ausgangsparameter ein Index der thermischen und/oder mechanischen akustischen Ausgangsleistung und der akustische Ausgangsparameter ist vorzugsweise in der Lage, eine Kontrastmittelmodifikation zu beeinflussen (z. B. sei der akustische Ausgangsparameter in der Lage, eine nichtlineare Antwort in dem Kontrastmittel zu bewirken). Zu Indizes thermischer akustischer Ausgangssignale gehören ohne Einschränkung die akustische Leistung, akustische Energie, der thermische Index (TI), der knochenthermische Index (TIB), der thermische Schädelknochenindex (TIC), der thermische Weichgewebeindex (IS) und das Pulsintensitätsintegral (PII). Zu Indizes mechanischer akustischer Ausgangssignale gehören ohne Einschränkung der Druck (kompressiv oder verdünnend), der zeitliche Mittelwert des momentanen räumlichen Spitzenwerts (ISPTA), und der mechanische Index, der konventionellerweise als der Spitzenwert des Druckes in der sich erweiternden Phase des übertragenen Ultraschallstrahls geteilt durch die Quadratwurzel der Sendefrequenz definiert ist.
Das Ultraschallsystem 100 kann in einem Verfahren zum Bestimmen eines akustischen Ausgangsparameters eines übertragenen Ultraschallstrahls in einem vom Anwender ausgewählten Gebiet in einem Ultraschallbild verwendet werden, wie dies in dem Flussdiagramm 200 aus 2 gezeigt ist. Die 3–5 sind Ultraschallbilder, die zum Darstellen dieses Verfahrens hilfreich sind. Zunächst wird ein Ultraschallstrahl von dem Wandler 105 (Schritt 210) ausgesendet und dann erzeugt das Ultraschallsystem 100 ein Ultraschallbild 300, das in 3 gezeigt ist (Schritt 215). Anschließend empfängt das Ultraschallsystem 100 eine Auswahl eines Gebietes in dem Ultraschallbild von einem Anwender (Schritt 220). Im hierin verwendeten Sinne kann ein ”Gebiet” ein einzelner Punkt oder eine Vielzahl von Punkten sein, etwa wenn das Gebiet durch eine Linie oder eine beliebige oder vordefinierte Form definiert ist. Beispielsweise ist in dem Ultraschallbild 300 aus 3 das Gebiet ein Punkt, der durch ein Kreuz 305 gekennzeichnet ist, während in dem Ultraschallbild 400 aus der 4 und 5 das Gebiet 405 eine Vielzahl aus Punkten ist, die von einer pentagonalen Form umschlossen sind. Es sollte beachtet werden, dass ein ”Gebiet” sich ebenso auf eine Teilmenge von Punkten in einer Linie oder auf eine Teilmenge, die von einer willkürlichen oder vordefinierten Form umschlossen ist, beziehen kann. Beispielsweise kann ein ”Gebiet” ein, einige oder alle Punkte einer Linie sein oder diese können von einer Form umschlossen sein. Der Anwender kann ein Gebiet auswählen, beispielsweise durch Einwirken auf die Anwenderschnittstelle 125 (z. B. ein Spurball, eine Maus, eine Tastatur, ein Berührfeld, ein Berührmonitor, ein Spracherkenner, etc.), um einen Zeiger oder einen anderen sichtbaren Indikator (etwa das Kreuz 305) auf dem Ultraschallbild, das auf der Anzeige 130 dargestellt ist, zu positionieren. Wenn das zugrunde liegende Gewebe, das abgebildet wird, in Bewegung ist, kann der Zeiger automatisch von Bild zu Bild erneut positioniert werden, um die ursprüngliche Lage in dem Gewebe zu verfolgen.
Nachdem das Anwender ausgewählte Gebiet von dem Ultraschallsystem 100 empfangen ist, wird ein akustischer Ausgangsparameter des übertragenen Ultraschallstrahls in dem Anwender ausgewählten Gebiet bestimmt (Schritt 225). Wie zuvor angemerkt ist, kann ein ”Gebiet” eine Teilmenge von Punkten sein, die durch eine Linie definiert ist, oder von einer beliebigen oder vordefinierten Form umschlossen ist. Beispielsweise kann in 4 das ”Gebiet”, in dem der akustische Ausgangsparameter bestimmt wird, ein, einige oder alle Punkte sein, die von der pentagonalen Form 405 umschlossen sind. Ein akustischer Ausgangsparameter kann ”bestimmt” werden mittels Messung, Berechnung, Abschätzung, Vorhersage oder einem anderen geeigneten Verfahren. Die Hardware und/oder Software, die zum Bestimmen des akustischen Ausgangsparameters des übertragenen Ultraschallstrahls verwendet wird, kann die gleiche sein, wie sie in konventionellen Ultraschallsystemen verwendet wird, um den mechanischen Index zu bestimmen. Der Unterschied hier ist, dass der akustische Ausgangsparameter in dem Anwender ausgewählten Gebiet anstatt in dem fixierten Ort des Spitzenwertdruckes bestimmt wird. Der Vorgang des Bestimmens kann während der Akquisition oder nach der Akquisition von aufgenommenen Bildern oder Bildfolgen durchgeführt werden. Für die Bestimmung nach der Akquisition ist es vorteilhaft, dass die Betriebsbedingungen des Ultraschallsystems aufgezeichnet werden, um damit die Bestimmung nach der Bildakquisition entweder durch das Ultraschallsystem 100 oder durch ein externes Analyse- und Quantifizierungssystem zu erleichtern.
Nachdem der akustische Ausgangsparameter bestimmt ist, kann das Ultraschallsystem 100 eine Kennzeichnung des bestimmten akustischen Ausgangsparameter bereitstellen (Schnitt 230). Die Kennzeichnung kann eine beliebige geeignete Form annehmen, zu der ohne Einschränken zu sein, gehört, eine visuelle, eine hörbare oder eine fühlbare Kennzeichnung. Die Kennzeichnung kann auf dem Ultraschallsystem selbst (wenn eine visuelle Kennzeichnung bereitgestellt wird, auf dem angezeigten Bild oder auf dem System selbst (beispielsweise mittels einer LED)) oder kann von einem außerhalb des Ultraschallsystems liegenden Gerät bereitgestellt werden (etwa, wenn die Kennzeichnung über einen externen Lautsprecher ausgesprochen wird). Selbstverständlich können andere Verfahren zum Bereitstellen eines Kennzeichens verwendet werden, etwa mit Klängen, Licht, oder einem fühlbaren Indikator, wenn der bestimmte akustische Ausgangsparameter gleich, über oder unter einem Schwellwert ist.
Die Anzeigen der 3 bis 5 illustrieren einige der diversen Formen, mit denen der bestimmte akustische Ausgangsparameter gekennzeichnet werden kann. In diesen Figuren ist der akustische Ausgangsparameter der Druck des übertragenen Ultraschallstrahls. Die Anwendung dieses spezifischen akustischen Ausgangsparameters dient lediglich anschaulichen Zwecken und soll in keiner Weise den Schutzbereich der beanspruchten Erfindung beschränken. Um einen zweckdienlichen Vergleich zwischen dem bestimmten Druck und dem mechanischen Index bereit zu stellen, ist es vorteilhaft, dass der bestimmte Druck durch die Quadratwurzel der Sendefrequenz geteilt wird. In diesen Figuren wird diese Größe als der mechanische Index des Kontrastmittels (CA_MI) bezeichnet. In 3 ist das Anwender ausgewählte Gebiet ein einzelner Punkt und der bestimmte CA_MI wird mit dem Bild dargestellt. Wie in 3 gezeigt ist, wird der mechanische Index (MI) ebenso angezeigt. Obwohl der mechanische Index nicht notwendigerweise zur Ausführung dieser bevorzugten Ausführungsformen angezeigt werden muss, kann es vorteilhaft sein, den mechanischen Index anzuzeigen, um damit den behördlichen Auflagen zu entsprechen. Selbstverständlich können mehrere akustische Ausgangsparameter bestimmt und angezeigt werden.
In 3 ist das Anwender ausgewählte Gebiet ein einzelner Punkt und die gelieferte Kennzeichnung ist ein einzelner Wert, der mit dem einzelnen Punkt verknüpft ist. Wenn das Anwender ausgewählte Gebiet mehrere Punkte aufweist, so kann die bereit gestellte Kennzeichnung für einen, einige oder für alle Punkte in dem Gebiet vorliegen, wie dies in den 4 und 5 gezeigt ist. In den 4 und 5 umfasst das Anwender ausgewählte Gebiet mehrere Punkte, die von einer pentagonalen Form 405 umschlossen sind. Eine Verteilung (beispielsweise Maximum, Minimum, Mittelwert, Modus, Varianz) der bestimmten akustischen Ausgangsparameter für die mehreren Punkte kann bestimmt und gekennzeichnet werden. Beispielsweise wird in 4 der Mittelwert der bestimmten akustischen Ausgangsparameter angezeigt (CA_MI MEAN), und in den 4 und 5 wird der Maximalwert (CA_MI MAX) angezeigt. Die bereit gestellte Kennzeichnung kann ebenso die Form einer ein-, zwei- oder dreidimensionalen Isobare oder Darstellung (Graustufen oder Farbe) annehmen, um einen Bereich der bestimmten akustischen Ausgangsparameter in dem Anwender ausgewählten Gebiet zu kennzeichnen. Beispielsweise können Punkte oder Bereiche innerhalb des Anwender ausgewählten Gebiets gekennzeichnet werden, an denen der vorbestimmte akustische Ausgangsparameter gleich, über oder unter einem Schwellwert ist. In 5 ist eine Isobarendarstellung verwendet und das pentagonale Gebiet 405 ist mit den Konturlinien 410 gefüllt. 5 kennzeichnet den Wert der maximalen Kontur (CA_MI MAX = 1,0) und das Konturintervall (CA_MI Intervall = 0,1).
Es gibt zahlreiche Vorteile, die mit diesen bevorzugten Ausführungsformen verknüpft sind. Da beispielsweise der akustische Ausgangsparameter in dem Anwender ausgewählten Gebiet bestimmt wird, gibt es keine räumliche Mehrdeutigkeit, wo in dem Bild der Parameter bestimmt wird, im Gegensatz zu der Bestimmung des mechanischen Index in konventionellen Ultraschallsystemen. Ferner können diese bevorzugten Ausführungsformen eine Beschreibung einer räumlichen Nichtgleichmäßigkeit akustischer Ausgangsparameter liefern und ermöglichen eine konsistente Optimierung akustischer Ausgangsparameter über Wandler, Betriebsweisen, Frequenzen und Abbildungsanwendungen hinweg.
Diese bevorzugten Ausführungsformen zeigen weitere Vorteile bei Kontrastmittelabbildungsanwendungen. In der Kontrastmittelabbildung ist es oft vorteilhaft, den Druck (oder andere akustische Ausgangsparameter) des übertragenen Ultraschallstrahls auf einen Wert zu beschränken, der ungewünschte Reaktionen in dem Kontrastmittel minimiert. Mittels dieser bevorzugten Ausführungsformen kann ein Anwender ein Gebiet in dem Ultraschallbild auswählen, in dem ein Kontrastmittel vorhanden ist, oder vorhanden sein wird (etwa ein Ventrikel des Herzens), und kann den Druck des übertragenen Strahls in diesem Gebiet überwachen. Mit dieser Rückkopplung kann der Anwender Betriebsparameter des Ultraschallsystems einstellen, um den gewünschten Pegel zu erreichen, wodurch die Kontrastmittelantwort optimiert und effektiv verhindert oder minimiert werden, die durch nicht gleichförmige akustische Ausgangsparameter hervorgerufen werden. Im hierin verwendeten Sinne bezeichnet der Begriff ”Betriebsparameter des Ultraschallsystems” in breiter Weise einen beliebigen Betriebsparameter, der einstellbar ist, um einen akustischen Ausgangsparameter zu beeinflussen. Zu Betriebsparametern gehören, ohne jedoch einschränkend zu sein, die Apodisation, die Anzahl der Elemente in der Sendeapertur, der Fokusbereich, die Sendespannung und die Zeitdauer des Ultraschallpulses.
Zusätzlich zur Verbesserung der Quantifizierung von Kontrastbilddaten können diese bevorzugten Ausführungsformen das Analysieren von Kontrastbilddaten zwischen einzelnen Studien unterstützen und die Reproduzierbarkeit von Kontrastbilduntersuchungen durch Aufzeichnen der bestimmten akustischen Ausgangsparameter verbessern. Ferner kann durch Bestimmen eines akustischen Ausgangsparameters vor der Injektion eines Kontrastmittels der Anwender überprüfen, ob der gewünschte akustische Ausgangsparameter vor Beginn eines Kontrastprotokolls erreicht wird. Dies macht die Untersuchung effizienter und vermeidet das Verabreichen von mehr Kontrastmittel an den Patienten als für die Untersuchung notwendig ist. Ähnliche Vorteile können in anderen Abbildungsanwendungen erreicht werden, etwa auf dem Gebiet der Medikamentenverabreichung mittels der Ultraschallzerstörung eines Medikamenten tragenden Behälters. Beispielsweise können die bevorzugten Ausführungsformen das Bestimmen der Rate der Medikamentenverabreichung und der Dosierung unterstützen.
Zusätzlich oder als eine Alternative zum Einstellen eines Betriebsparameters des Ultraschallsystems durch den Anwender, kann das Ultraschallsystem selbst automatisch Betriebsparameter einstellen. Beispielsweise kann ein Anwender einen akustischen Ausgangsparametersollwert spezifizieren oder voreinstellen (etwa den Druck) für einen oder mehrere Punkte in dem Gebiet, um eine optimale Kontrastmittelabbildung zu erhalten. Nachdem der akustische Ausgangsparameter bestimmt ist, kann das Ultraschallsystem den spezifizierten akustischen Ausgangsparameter durch automatisches Einstellen eines Betriebsparameters des Systems erreichen (Schritt 245).
Es gibt diverse Alternativen, die mittels dieser bevorzugten Ausführungsformen angewendet werden können. In einer alternativen Ausführungsform kann anstelle oder zusätzlich zu der manuellen Auswahl eines Gebiets in dem Ultraschallbild durch den Anwender, das Ultraschallabbildungssystem automatisch ein Gebiet auswählen. Beispielsweise kann das Ultraschallabbildungssystem ein Gebiet auf der Grundlage eines Ersatz- oder eines Anwender spezifizierten Punktes, einer Bildtiefe oder dem azimuthalen Sendefokus auswählen.
Eine weitere alternative Ausführungsform betrifft die Abschwächung des Ultraschallstrahls. Aufgrund der Abschwächung des Ultraschallsignals entlang des Ausbreitungswegs kann unter Umständen der bestimmte akustische Ausgangsparameter ungenau sein. Um eine genauere Bestimmung zu erreichen, bestimmt das Ultraschallsystem 100 vorzugsweise eine akustische Abschwächung des übertragenen Ultraschallstrahls (Schritt 235) und justiert/kalibriert den bestimmten akustischen Ausgangsparameter für die bestimmte akustische Abschwächung, um entsprechend für die tatsächlichen Abbildungsbedingungen eine Kompensation durchzuführen (Schritt 240). Um die akustische Abschwächung des übertragenen Ultraschallstrahls zu bestimmen, können Daten entlang einer akustischen Linie von dem Wandler 105 zu dem Anwender ausgewählten Gebiet gesammelt werden, und es kann eine Abschätzung des Abschwächungskoeffizienten entlang dieser akustischen Linie durch Anwenden eines einzelnen Aussendens oder mehrerer Aussendevorgänge entlang der Linie bestimmt werden. Betriebsparameter (etwa Frequenz und Bandbreite), die zwischen der Pulsaussendung entlang der Linie variieren, können verwendet werden, um die durchschnittliche Abschwächung entlang der Linie abzuschätzen. Eine geeignete Technik zum Berechnen der Abschwächung ist beschrieben in ”Rational-Gain-Compensation for Attenuation in Cardiac Imaging”, H. E. Melton, Jr. Und D. J. Skorton, Proc. IEEE Symposium an Sonics and Ultrasonics, #81CH1689-9, Seiten 607 bis 611 (1981), das hiermit durch Bezugnahme mitaufgenommen ist. Diese Technik identifiziert Gebiete des Ultraschallbildes, die Gewebe oder Blut darstellen, indem die Echostärke des empfangenen strahlgeformten Signals analysiert wird. Gewebe besitzt ein Echo mit höherer Intensität und Blut besitzt nahezu kein Echo. Die Abschwächung wird unter Verwendung typischer Parameter für Blut und Gewebe berechnet.
Ein weiteres Kalibrierverfahren, das unabhängig von oder zusätzlich zu dem zuvor beschriebenen Kalibrieren der akustischen Abschwächung anwendbar ist, betrifft die Messung eines akustischen Ausgangsparameters am lebenden Organismus. Ein bestimmter akustischer Ausgangsparameter kann auf tatsächlichen Messungen und Leistungsverwaltungsmodellen für spezifische Ultraschallsystembetriebsbedingungen basieren, wobei homogene (ideale) Abbildungsbedingungen unterstellt werden. Klinische Bedingungen führen häufig zu Inhomogenitäten, die bewirken, dass der eigentliche akustische Ausgangsparameter deutlich von dem bestimmten akustischen Ausgangsparameter abweicht. Eine in vivo-Messung des akustischen Ausgangsparameters kann durchgeführt werden, indem eine Population an Kontrastmitteln, die aus einem oder mehreren Mitteln mit unterschiedlichen Pegeln nicht linearer Reaktion (beispielsweise Destruktion) besteht, als eine Funktion eines akustischen Ausgangsparameters verwendet wird. Wenn sich die Betriebsparameter ändern, so dass der akustische Ausgangsparameter ansteigt, zeigt das erste Einsetzen der nicht linearen Antwort, wann der erste nicht lineare Schwellwert an einem interessierenden Punkt (ein manuell oder automatisch ausgewähltes Gebiet) erreicht ist. Nachfolgende nicht lineare Antworten können mit zusätzlichen Kontrastmitteln in der Population mit variierenden nicht linearen Schwellwerten beobachtet werden. Ein einzelner oder mehrere Schwellwertpegel können verwendet werden, um die akustischen Modelle zu kalibrieren, die zur Vorhersage des akustischen Ausgangsparameters, der in dem Abbildungsfeld unter ähnlichen Bedingungen erhalten wird, verwendet werden.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird ein akustischer Ausgangsparameter eines übertragenen Ultraschallstrahls in einem Gebiet in einem Ultraschallbild bestimmt. Dann wird eine Kennzeichnung des bestimmten akustischen Ausgangsparameters zusammen mit einer Kennzeichnung bereit gestellt, wo das Gebiet in dem Ultraschallbild lokalisiert ist. Beispielsweise kann zusätzlich zum Bestimmen und Anzeigen des mechanischen Index das Ultraschallsystem ferner einen visuellen Indikator (beispielsweise einen Punkt) auf dem angezeigten Ultraschallbild darstellen, um eine Position des Bildes zu kennzeichnen, die mit dem angezeigten mechanischen Index assoziiert ist. Als ein weiteres Beispiel kann anstelle oder zusätzlich zum Anzeigen eines visuellen Indikators auf dem Bild der mit dem mechanischen Index verknüpfte Bereich dargestellt werden. Mit dieser bevorzugten Ausführungsform kennt ein Anwender die räumliche Lage des mechanischen Index (oder eines anderen akustischen Ausgangsparameters) in dem Ultraschallbild. Wenn der mechanische Index an einer den Anwender interessierenden Stelle (etwa einer Position eines Kontrastmittels) auftritt, ist vom Anwender her keine weitere Aktivität erforderlich. Wenn jedoch die Stelle des mechanischen Index nicht an einer für den Anwender interessierenden Stelle liegt, können die zuvor beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen angewendet werden, um einen akustischen Ausgangsparameter an einer weiteren Stelle zu bestimmen.
Es ist wichtig zu beachten, dass die beliebigen diversen Aspekte einer beliebigen bevorzugten Ausführungsform allein oder in Kombination anwendbar sind. Obwohl dies in dem Flussdiagramm 200 aus 2 nicht gezeigt ist, können beispielsweise die Schritte 230, 235, 240 und 245 zusammen, getrennt oder gar nicht ausgeführt werden. Als ein weiteres Beispiel kann das Ultraschallsystem automatisch Betriebsparameter einstellen, um einen spezifizierten akustischen Ausgangsparameter in einem automatisch ausgewählten Gebiet (anstatt oder zusätzlich zu dem Anwender ausgewählten Gebiet) zu erhalten, indem ein Betriebsparameter des Systems automatisch eingestellt wird.
Ferner wird in einer weiteren alternativen Ausführungsform ein Gebiet in einem Ultraschallbild ausgewählt, das nicht der Stelle eines Spitzenwerts des akustischen Ausgangsparameters (z. B. der mechanische Index) entspricht. Das Gebiet kann automatisch durch das Ultraschallsystem ausgewählt werden (etwa, wenn das Gebiet automatisch bei einer spezifizierten Bildtiefe oder bei dem Sendefokus des übertragenen Ultraschallstrahls ausgewählt wird), oder kann von dem Anwender ausgewählt werden. Das Ultraschallsystem bestimmt und stellt dann eine Kennzeichnung eines akustischen Ausgangsparameters für das Gebiet bereit. Wie zuvor erwähnt ist, kann ein beliebiger Aspekt dieser bevorzugten Ausführungsformen mit dieser alternativen Ausführungsform verwendet werden.
Es ist beabsichtigt, dass die voranstehende detaillierte Beschreibung als eine Darstellung ausgewählter Formen der Erfindung und nicht als eine Definition der Erfindung verstanden wird. Es ist beabsichtigt, dass nur die folgenden Patentansprüche einschließlich aller Äquivalente den Schutzbereich dieser Erfindung definieren.
Das folgende ist ein bevorzugtes Verfahren zum Bestimmen diverser akustischer und thermischer Parameter eines übertragenen Ultraschallstrahls.
Bezugszeichenliste
Fig. 1

110: Sendestrahlformer
115: Empfangsstrahlformer
125: Anwenderschnittstelle
120: Prozessor
130: Anzeige

210: Übertragen eines Ultraschallstrahls
215: Erzeugen eines Ultraschallbildes
220: Empfangen eines Anwender ausgewählten Gebiets in dem Ultraschallbild
225: Bestimmen eines akustischen Ausgangsparameters des übertragenen Ultraschallstrahls in dem Anwender ausgewählten Gebiet
230: Bereistellen einer Indikation des bestimmten akustischen Ausgangsparameters

235: Bestimmen einer akustischen Abschwächung des übertragenen Ultraschallstrahls
240: Korrigieren des bestimmten akustischen Ausgangsparameters entsprechend der bestimmten akustischen Abschwächung
245: Gewinnen eines spezifizierten akustischen Ausgangsparameters des übertragenen Ultraschallstrahls durch automatisches Justieren eines Betriebsparameters des Ultraschallsystems

Claims

Verfahren zum Bestimmen eines akustischen Ausgangsparameters eines ausgesandten Ultraschallstrahls in einem von einem Anwender ausgewählten Gebiet in einem Ultraschallbild, wobei das Verfahren in einem medizinisch diagnostischen Ultraschallabbildungssystem anwendbar ist, das ein Ultraschallbild erzeugten kann und einen Wandler aufweist, der ausgebildet ist, den Ultraschallstrahl auszusenden, wobei das Verfahren umfasst: (a) Aussenden des Ultraschallstrahls mittels eines Wandler des medizinisch diagnostischen Ultraschallabbildungssystems; (b) Erzeugen eines Ultraschallbildes mit dem medizinisch diagnostischen Ultraschallabbildungssystem; (c) Auswählen eines Gebiets in dem Ultraschallbild durch den Anwender; und (d) Bestimmen eines akustischen Ausgangsparameters des ausgesandten Ultraschallstrahls in dem von dem Anwender ausgewählten Gebiet.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner umfasst: (e) Kennzeichnen des bestimmten akustischen Ausgangsparameters:
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das von dem Anwender ausgewählte Gebiet mehrere Punkte umfasst, und wobei (d) Bestimmen eines entsprechenden akustischen Ausgangsparameters für jeden der mehreren Punkte umfasst.
Verfahren nach Anspruch 3, das ferner umfasst: (e) Darstellen der bestimmten akustischen Ausgangsparameter für die mehreren Punkte als Karte.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner umfasst: (e) Erreichen eines spezifizierten akustischen Ausgangsparameters des übertragenen Ultraschallstrahls in dem von dem Anwender ausgewählten Gebiet durch automatisches Einstellen eines Betriebsparameters des medizinisch diagnostischen Ultraschallabbildungssystems.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner umfasst: (e) Bestimmen einer akustischen Abschwächung des ausgesandten Ultraschallstrahls; und (f) Korrigieren des bestimmten akustischen Ausgangsparameters gemäß der bestimmten akustischen Abschwächung.
Verfahren zum Erreichen eines spezifizierten akustischen Ausgangsparameters eines ausgesandten Ultraschallstrahls in einem ausgewählten Gebiet in einem Ultraschallbild, wobei das Verfahren in einem medizinisch diagnostischen Ultraschallabbildungssystem anwendbar ist, das ausgebildet ist, das Ultraschallbild zu erzeugen und das einen Wandler umfasst, der ausgebildet ist, den Ultraschallstrahl auszusenden, wobei das Verfahren umfasst: (a) Aussenden des Ultraschallstrahls mittels des Wandlers des medizinisch diagnostischen Ultraschallabbildungssystems; (b) Erzeugen eines Ultraschallbildes mit dem medizinisch diagnostischen Ultraschallabbildungssystem; (c) Auswählen eines Gebietes in dem Ultraschallbild; (d) Bestimmen eines akustischen Ausgangsparameters des ausgesandten Ultraschallstrahls in dem ausgewählten Gebiet; und (e) Erreichen des spezifizierten akustischen Ausgangsparameters des übertragenen Ultraschallstrahls in dem ausgewählten Gebiet durch automatisches Einstellen eines Betriebsparameters des medizinisch diagnostischen Ultraschallbildungssystems.
Verfahren zum Kennzeichnen eines akustischen Ausgangsparameters eines ausgesandten Ultraschallstrahls in einem ausgewählten Gebiet in einem Ultraschallbild, wobei das Verfahren in einem medizinisch diagnostischen Ultraschallabbildungssystem anwendbar ist, das ausgebildet ist, das Ultraschallbild zu überzeugen und das einen Wandler aufweist, der ausgebildet ist, den Ultraschallstrahl auszusenden, wobei das Verfahren umfasst: (a) Aussenden eines Ultraschallstrahl mittels des Wandlers des medizinischen diagnostischen Ultraschallabbildungssystems; (b) Erzeugen eines Ultraschallbildes mit dem medizinisch diagnostischen Ultraschallabbildungssystem; (c) Auswählen eines Gebietes in dem Ultraschallbild, wobei das ausgewählte Gebiet sich von einem Gebiet unterscheidet, das einen Spitzenwert des akustischen Ausgangsparameters des ausgesandten Ultraschallstrahls enthält; (d) Bestimmen eines akustischen Ausgangsparameters des ausgesandten Ultraschallstrahls in dem ausgewählten Gebiet; und (e) Kennzeichnen des bestimmten akustischen Ausgangsparameters.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei (c) automatisches Auswählen eines Gebiets in dem Ultraschallbild umfasst.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei das ausgewählte Gebiet mehrere Punkte aufweist, und wobei (d) Bestimmen eines entsprechenden akustischen Ausgangsparameters für jeden der mehreren Punkte umfasst.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei (e) Darstellen der bestimmten akustischen Ausgangsparameter für die mehreren Punkte als eine Karte umfasst.
Verfahren zum Kennzeichnen einer Position eines Gebietes in einem Ultraschallbild, in dem ein akustischer Ausgangsparameter eines übertragenen Ultraschallstrahles bestimmt ist, wobei das Verfahren in einem medizinisch diagnostischen Ultraschallabbildungssystem anwendbar ist, das ausgebildet ist, das Ultraschallbild zu erzeugen und das einen Wandler aufweist, der ausgebildet ist, den Ultraschallstrahl auszusenden, wobei das Verfahren umfasst: (a) Übertragen des Ultraschallstrahls mittels des Wandlers des medizinischen diagnostischen Ultraschallabbildungssystems; (b) Erzeugen eines Ultraschallbildes mit dem medizinisch diagnostischen Ultraschallabbildungssystem; (c) Bestimmen eines akustischen Ausgangsparameters des ausgesandten Ultraschallstrahls in einem Gebiet in dem Ultraschallbild, wobei das Gebiet kleiner als das gesamte Ultraschallbild ist; (d) Kennzeichnen des bestimmten akustischen Ausgangsparameters; und (e) Kennzeichnen der Position des Gebiets in dem Ultraschallbild.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei der akustische Ausgangsparameter einen Spitzenwert des akustischen Ausgangsparameters umfasst, und wobei die Position eine Position des Spitzenwerts des akustischen Ausgangsparameters umfasst.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei (e) das sichtbare Kennzeichen des Gebiets in dem Ultraschallbild umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, 7, 8 oder 12, wobei der akustische Ausgangsparameter eine Modifizierung des Kontrastmittels bewirkt.
Verfahren nach Anspruch 1, 7, 8 oder 12, wobei der akustische Ausgangsparameter einen Medikamenten-tragenden Behälter beeinflußt.