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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Kontrastmittelbildgebung. Insbesondere
wird ein Sendeleistungspegel für
die Ultraschallbildgebung von Kontrastmitteln vorgesehen.
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Kontrastmittel
sind typischerweise gas- oder flüssigkeitsgefüllte Mikrokügelchen
(Mikrobläschen), die
bei Ultraschallfrequenzen schwingen. Die Kontrastmittel werden in
den Blutstrom injiziert und an verschiedene Stellen im Körper transportiert.
Wenn sie beschallt werden, werden auf Grund der Resonanz der Kontrastmittel
Echosignale erzeugt. Die Echosignale ergeben einen guten Kontrast
zu den Signalen aus dem umgebenden Gewebe oder aus der Flüssigkeit.
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Die
Zerstörung
von Kontrastmitteln verhindert ein sich wiederholendes Abtasten
oder eine Echtzeit-Bildgebung. Bei höheren Leistungen, Drücken oder
mechanischen Indices (MI) können
die Mikrobläschen
aufplatzen und von einer Abtastebene eliminiert werden. Da sich
Kontrastmittel langsam durch das Körpergefäßsystem bewegen können, dringen
die Mikrobläschen
nicht rasch in das abgebildete Gewebe ein. Bei einer Bildgebung
hohem MI sind langsamere Abtastraten erforderlich, damit frisches
Kontrastmittel die Abtastebene auffüllt.
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Kontrastmittel
werden mit niedrigem MI oder niedrigen Leistungspegeln abgebildet,
um ihre Zerstörung
zu verhindern. Eine hohe Bildfrequenz kann für die Bildgebung beibehalten
werden. Für
niedriges MI Imaging wählt
der Anwender eine Sendeleistung aus oder das System benutzt eine
voreingestellte Kontrastmittelbildgebungs-Sendeleistung. Im Gegensatz
zur Gewebe- oder Kontrastmittelbildgebung bei hohem MI, kann die
Bildgebung von Kontrastmitteln bei kleinem MI eine größere Herausforderung bedeuten.
Zurückgeworfene
Signale können schwach
sein und ein Anwender kann häufig
nach dem bevorzugten Sendeleistungspegel suchen. Der Anwender bestimmt
subjektiv einen Sendeleistungspegel, der eine Zerstörung der
Bläschen
minimiert, aber ein ausreichendes Signal/Rausch-Verhältnis beibehält. Dies
erfordert Zeit und Übung.
Systeme, die für
eine Untersuchung die Sendeleistungspegel festlegen oder im Vorhinein
einstellen, können
die Effizienz einer Untersuchung verbessern. Allerdings ist es möglich, dass
die voreingestellten Werte nicht optimal sind. Auf Grund verschiedener
Patiententypen, verschiedener klinischer Anwendungen oder verschiedener
Kontrastmittel können
voreingestellte Werte suboptimal sein.
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Die
DE 103 05 843 offenbart
ein automatisiertes Bestimmen und Einstellen eines Übertragungsleistungspegels
für ein
Ultraschallsystem zur Kontrastmittelbildgebung, bei dem Verzögerungen und/oder
Sendepegeleinstellungen verwendet werden, um den größten Sendepegel
zu ermitteln, der keine Zerstörung
von Kontrastmittel zur Folge hat.
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Aufgabe
der Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens und Systems mit
dem Informationen zur Bestimmung einer gewünschten Sendeleistung, bei
der kein Kontrastmittel zerstört
wird, schneller gewonnen werden kann.
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Die
Lösung
dieser Aufgabe ist in den unabhängigen
Ansprüchen
angegeben. Weiterentwicklungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Die
vorliegende Erfindung wird durch die folgenden Patentansprüche definiert,
und nichts in diesem Abschnitt sollte als eine Eingrenzung dieser
Ansprüche
interpretiert werden. Zur Einführung:
Die unten beschriebenen, bevorzugten Ausführungsbeispiele beinhalten
Verfahren und Systeme zur Einstellung der Sendeleistung bei der
Kontrastmittelbildgebung. Eine automatisierte Bestimmung und Einstellung
der Sendeleistung für
low-MI Imaging sorgt für eine
effiziente Untersuchung. Die automatisierte Einstellung kann verbessert
werden. Verschiedene Sendeleistungen werden untersucht, um die höchste oder
eine höhere
Leistung festzulegen, die die Zerstörung des Kontrastmittels minimiert
oder die Spezifität
des Kontrastmittels maximiert. Durch die Verwendung von verschiedenen
Sendeleistungen für verschiedene
räumliche
Orte, beispielsweise durch Verschachteln (Interleaving) von Sendeleistungen auf
einer Zeile-für-Zeile-Basis,
können
Abtastwerte zur Einstellung der Sendeleistung schneller und genauer
gewonnen werden als bei einer sequentiellen Erfassung für gleiche
räumliche
Orte.
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Gemäß einem
ersten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zur Einstellung eines
Sendeleistungspegels zur Bildgebung von Kontrastmitteln geschaffen.
Erste und zweite Daten werden von einer ersten und zweiten Abtastzeile
in einer Abtastregion jeweils gewonnen. Die ersten und zweiten Daten
reagieren jeweils auf eine erste und eine zweite Sendeleistung.
Die erste Sendeleistung unterscheidet sich von der zweiten Sendeleistung,
und die erste Abtastzeile unterscheidet sich von der zweiten Abtastzeile. Die
ersten Daten werden mit den zweiten Daten verglichen. Eine dritte
Sendeleistung wird als Antwort auf den Vergleich für die Kontrastmittelbildgebung eingestellt.
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Gemäß einem
zweiten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zur Einstellung
eines Sendeleistungspegels für
die Bildgebung von Kontrastmitteln geliefert. Verschiedene Sendeleistungen
werden als Funktion einer Abtastzeile innerhalb einer abgetasteten
Region verschachtelt. Die Zerstörung
von Kontrastmitteln wird in Reaktion auf eine der verschiedenen
Sendeleistungen ermittelt. Automatisch wird ein Sendeleistungspegel
für die
Kontrastmittelbildgebung auf den Wert gleich oder kleiner als einer
der verschiedenen, mit der Zerstörung
von Kontrastmitteln in Zusammenhang stehenden Sendeleistungen eingestellt.
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Gemäß einem
dritten Aspekt der Erfindung wird ein Ultraschall-System zur Einstellung
eines Sendeleistungspegels für
die Kontrastmittelbildgebung vorgesehen. Ein Sendeverstärker ist
mit einem Transducer verbunden. Ein Prozessor ist betreibbar, um
eine Sendeleistung des Sendeverstärkers für die Kontrastmittelbildgebung
einzustellen. Die Sendeleistung zur Kontrastmittelbild gebung wird
als eine Funktion eines Vergleichs von ersten und zweiten Daten,
die als Antwort auf die ein Abtastzeilen-Interleaving einer ersten
und zweiten Sendeleistung erfasst wurden, eingestellt.
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Gemäß einem
vierten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zur Verfügung gestellt,
um einen Sendeleistungspegel für
die Kontrastmittelbildgebung einzustellen. Es wird eine erste Beziehung
von Kontrastmittelsignal zu Gewebesignal, die zu einer ersten Sendeleistung
gehören,
bestimmt. Es wird eine zweite Beziehung von Kontrastmittelsignal
zu Gewebesignal, die zu einer zweiten Sendeleistung gehört, bestimmt.
Die zweite Sendeleistung ist von der ersten Sendeleistung verschieden.
Die erste und zweite Beziehung werden miteinander verglichen. Eine
Sendeleistung zur Kontrastmittelbildgebung wird als Antwort auf
den Vergleich eingestellt.
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Gemäß einem
fünften
Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zur Kontrastmittelbildgebung
bereitgestellt. Erste und zweite Daten werden als Funktion von Kontrastmittelspezifität in Antwort
auf eine erste und zweite Sendeleistung erfasst. Eine maximale Spezifität der ersten
und zweiten Daten wird identifiziert. Automatisch wird ein Sendeleistungspegel
für die
Kontrastmittelbildgebung eingestellt als Funktion von einer der
ersten oder zweiten Sendeleistung, die zu einer maximalen Spezifität gehört.
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Gemäß einem
sechsten Aspekt der Erfindung wird ein Ultraschall-System zur Verfügung gestellt,
um einen Sendeleistungspegel zur Kontrastmittelbildgebung einzustellen.
Ein Sendeverstarker ist mit einem Transducer verbunden. Ein Prozessor ist
operabel, um für
die Kontrastmittelbildgebung eine Sendeleistung des Sendeverstärkers einzustellen. Die
Sendeleistung zur Kontrastmittelbildgebung wird als Funktion eines
Vergleichs zwischen einer ersten und einer zweiten Beziehung von
Kontrastmittelsignal zu Gewebesignal jeweils in Reaktion auf eine
erste und zweite Sendeleistung eingestellt.
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Weitere
Aspekte und Vorteile der Erfindung werden weiter unten in Verbindung
mit den bevorzugten Ausführungsbeispielen
diskutiert.
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In
den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen entsprechende Teile
in den verschiedenen Ansichten.
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1 ist
ein Blockdiagramm eines Ausführungsbeispiels
eines Systems zur Einstellung eines Sendeleistungspegels;
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2 ist
ein Flussbilddiagramm eines Ausführungsbeispiels
eines Verfahrens zur Einstellung eines Sendeleistungspegels;
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3 ist
ein Flussbilddiagramm eines weiteren Ausführungsbeispiels des Verfahrens
von 2;
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4 ist
ein Flussbilddiagramm eines Ausführungsbeispiels
der Berechnung des Verfahrens von 3;
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5 ist
ein Flussbilddiagramm eines weiteren Ausführungsbeispiels des Verfahrens
von 2;
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6 ist
ein Flussbilddiagramm von nochmals eines weiteren Ausführungsbeispiels
des Verfahrens gemäß 2;
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7 ist
eine graphische Darstellung verschiedener Filter-Antworten;
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8 ist
eine graphische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Maske;
und
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9 ist
eine graphische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Sendemusters
für verschachtelte
Sendeleistungen.
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Für die Low-MI-Kontrastmittelbildgebung (Bildgebung
von Kontrastmittel mit kleinem MI) werden eine automatisierte Bestimmung
und Einstellung einer Ultraschallsystem-Sendeleistung zur Verfügung gestellt.
Eine Region wird mit verschiedenen Sendeleistungen, die als eine
Funktion einer Abtastzeile verschachtelt werden, gescannt. Eine
Sendeleistung zur Kontrastmittelbildgebung, die allgemein die Zerstörung von
Kontrastmitteln minimiert und das Signal-zu-Rausch-Verhältnis maximiert, wird automatisch
durch einen Vergleich der mit den verschiedenen Sendeleistungspegeln
assoziierten Daten, bestimmt. Alternativ oder zusätzlich wird
die Kontrastmittelspezifität
bei verschiedenen Sendeleistungen ermittelt. Statt sich auf die
Ermittlung von Kontrastmittelzerstörung zu verlassen, wird das
Verhältnis von
Kontrastmittel zu Gewebesignal ermittelt. Für eine harmonische Bildgebung
liefert die zu dem maximalen Verhältnis gehörende Sendeleistung die gewünschte Bildgebung
und kann die Zerstörung
von Kontrastmitteln verhindern.
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1 zeigt
ein Ultraschall-System 10 zur Einstellung eines Sendeleistungspegels
für die
Darstellung bzw. Bildgebung von Kontrastmitteln. Das System 10 enthält einen
Transducer 12, einen Sendeverstärker 14, einen Detektor 16,
einen Prozessor 18, einen Monitor 20 und ein Benutzer-Interface 22. Zusätzlich können verschiedene
oder weniger Komponenten zur Verfügung gestellt werden, wie z.
B. Mehrfach-Detektoren, die in Zusammenhang stehen mit einer B-Modus
Bildgebung oder Flussbildgebung (Flow Imaging). Gemäß einem
Ausführungsbeispiel ist
das System 10 ein Medizin-Diagnostik-Ultraschallsystem,
wie z. B. 128X®,
AspenTM, Sequoia® oder
Sonoline® Ultraschallsysteme
von Siemens Medical Systems, Inc. oder ein anderes Ultraschall System.
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Bei
dem Transducer 12 handelt es sich um ein Einzelelement
oder Mehrfachelemente aus piezoelektrischem Material. In alternativen
Ausführungen
enthält
der Transducer 12 kapazitive Membranstrukturen. Bei Mehrfachelementen
handelt es sich bei dem Transducer 12 um einen Linear Array-,
Convex Linear Array oder Multidimensional Array Transducer. Andere
Transducer können
für die
Wandlung zwischen elektrischer und akustischer Energie benutzt werden.
Der Transducer 12 erzeugt akustische Wellenformen bei Leistungen,
die durch den Sendeverstärker 14 eingestellt
werden.
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Der
Sendeverstärker
14 ist
mit dem Transducer
12 verbunden und ist ein variabler Verstärker, Digital-zu-Analog-Wandler
oder eine andere analoge oder digitale Vorrichtung zum Verändern oder
Erhöhen
von Leistung, Spitzenspannung oder anderen Leistungscharakteristika
einer Übertragungs-
bzw. Sendewellenform. In alternativen Ausführungsformen enthält der Sendeverstärker
14 einen
Spannungsteiler oder eine andere Vorrichtung zur Reduzierung der
zu der Sendewellenform gehörenden Leistung.
Ein separater Sendeverstärker
14 wird
für jeden
Systemkanal oder jedes Transducerelement zur Verfügung gestellt,
jedoch kann ein Sendeverstärker
14 für eine Vielzahl
von Kanälen
oder Elementen eingesetzt werden. In einem Ausführungsbeispiel wendet der Sendeverstärker
14 Apodisation an,
um entlang eines Strahls zu senden und ist in einem Sendestrahlformer
enthalten, wie in der
US-Anmeldung
5,675,554 veröffentlicht.
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Die
Sendewellenformen, die vom Sendeverstärker 14 abgegeben
werden, werden durch den Transducer 12 in akustische Energie
umgewandelt. Echo-Signale, die auf die akustische Energie und Kontrastmittel
reagieren, werden von dem Transducer 12 empfangen. Der
Transducer 12 wandelt die Echosignale in elektrische Signale
oder Daten um. Wie hier verwendet, enthalten die Daten ein oder mehrere
digitale Abtastwerte oder analoge Information. Nach einem Empfang über die
Beamformer-Technologie oder über
eine andere Empfangstechnik, werden die Daten dem Detektor 16 bereitgestellt.
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Der
Detektor 16 ist ein LOC (Loss-of-Correlation)-Detektor,
B-Mode-Detektor, Doppler-Detektor, Flow-Detektor
oder ein anderer Detektor zum Ermitteln eines Merkmals, das verwendet
werden soll, um die Sendeleistung einzustellen. Der Detektor 16 kann der
gleiche Detektor sein, der für
die Kontrastmittelbildgebung eingesetzt wird. Alternativ wird der
Detektor 16 zur Einstellung der Sendeleistung benutzt und ist
getrennt von Imaging-Detektoren. Der Detektor 16 detektiert
eine Kontrastmittelzerstörung,
beispielsweise. durch Loss-of-Correlation, und/oder eine Kontrastmittelspezifität. Wenn
Kontrastmittel während zweier
oder mehrerer verschiedener Sendeereignisse zerstört oder
zerrissen werden, weisen die empfangenen Daten einen Loss-of-Correlation (LOC)
auf. Die zweiten Daten unterscheiden sich von den ersten Daten.
In einem Ausführungsbeispiel
haben drei separate Sendungen und Empfänge für jeden räumlichen Ort gleiche oder ähnliche
Merkmale, jedoch können
verschiedene Wellenformen gesendet werden. Die empfangenen Daten
werden gewichtet, z. B. mit einem [1-2-1] Filter. Drei Pulse sind
die Mindestanzahl von Sendeereignissen, ohne zu wesentlichem Tissue
Flash zu führen.
Eine geringere oder größere Anzahl
von Pulsen kann für
jedes entdeckte Datum (Messwert) verwendet werden.
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Andere
LOC-Detektionssequenzen sind möglich.
Zum Beispiel liefern viele Sequenzen, die zum traditionellen Color-Flow-Imaging
eingesetzt werden, eine Erkennung von Loss-of-Correlation. Sequenzen,
die Bewegung mit Bildgebungs-Modi wie Color Doppler Velocity (CDV)
oder Color Doppler Energy (CDE) erkennen, erkennen auch Loss-of-Correlation.
Ermittelbare Energie oder Geschwindigkeit ist aufgrund von Unterschieden
zwischen zwei oder mehr Pulsen detektierbar. Andere Verfahren, die
zwei oder mehr Empfangspulse verwenden, nachdem zwei oder mehr Pulse
gesendet worden sind, können
benutzt werden.
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Andere
Detektionstechniken können
verwendet werden. Zum Beispiel werden B-Mode-, Intensitäts-, Amplituden-
oder Leistungsdetektion verwendet. Als ein anderes Beispiel, werden
harmonische Techniken oder nicht-lineare Bildgebungstechniken vom
Detektor 16 implementiert. Phasen- oder Pulsinversionstechniken,
wie das Senden zweier Wellenformen gegensätzlicher Polarität in Folge
mit anschließendem
Addieren oder Subtrahieren der empfangenen Signale mit oder ohne
Gewichtung, können
benutzt werden. Andere Techniken zur Ermittlung von Information
bei einer Harmonischen, einschließlich Subharmonischen (z.B.
1/2f), Teilharmonischen (3/2f) und/oder ganzzahlig Harmonischen (z.
B. 2f) eines Grundsendefrequenzbandes (f) können benutzt werden.
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Detektionstechniken
können
auf der Erkennung eines Anstiegs der Signalstärke oder einer Abnahme der
Signalstärke
basieren. Wenn Kontrastmittel durch einen Puls zerstört werden,
kann ein zweiter Puls vielleicht nicht von einem Kontrastmittel
zurückgeworfen
werden. Das zurückgeworfene
Signal ist für
den zweiten Puls kleiner. Umgekehrt, wenn das Kontrastmittel zerreißt, bricht
die umgebende Hülle und
setzt ein inneres Gas frei. Dieses innere Gas kann reflektierender
sein als die Hülle
und ein Signal zurückwerfen,
das stärker
ist.
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Um
Spezifität
zu erkennen, detektiert der Detektor 16 Kontrastmittelsignal
und Gewebesignal. Ein Kontrastmittelsignal reagiert primär auf Kontrastmittel,
kann aber auch Informationen von anderen Quellen beinhalten. In ähnlicher
Weise reagiert Gewebesignal primär
auf Gewebe, kann jedoch auch Informationen von andren Quellen beinhalten.
Ein Kontrastmittelsignal kann unter Verwendung von Loss-of-Correlation,
einer harmonischen Bildgebung oder anderen Techniken ermittelt werden.
Zum Beispiel wird eine Pulse- oder Phase- Inversion-Second-Harmonic-Imaging-Technik verwendet,
um ein Kontrastmittelsignal zu erhalten. Einer der Komponentenpulse
oder eines der empfangenen Signale wird ohne Kombination verwendet,
um Gewebesignale zu erhalten. Alternativ wird ein separater Puls
für das
Gewebesignale verwendet.
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Der
Prozessor 18 enthält
einen oder mehrere anwendungsspezifische integrierte Schaltkreise (ASICs),
einen allgemeinen Prozessor, einen digitalen Signalprozessor, einen
Steuerprozessor oder eine andere Vorrichtung, mit der eine Sendeleistung zur
Kontrastmittelbildgebung des Sendeverstärkers 14 eingestellt
werden kann. In Antwort auf eine Benutzereingabe, die eine automatische
Einstellung der Sendeleistung initiiert, oder auf Software, bestimmt der
Prozessor 18 die Sendeleistung zur Kontrastmittelbildgebung
als Funktion eines Informationsvergleichs, z. B. von sequentiell
ermittelten Daten, von Daten, die entlang verschiedener Abtastzeilen
in einer verschachtelten (interleaved) Übertragung ermittelt wurden
und/oder von Daten, die eine Beziehung zwischen Gewebe- und Kontrastmittelsignalen
angeben. Zum Beispiel vergleicht der Prozessor 18 die ersten
und zweiten detektierten Daten, beispielsweise Loss-of-Correlation
detektierte Daten, welche zu verschiedenen Sendeleistungen und verschiedenen Abtastzeilen
gehören,
um eine Sendeleistung zu bestimmen, die zu einer Zerstörung oder
einer Nicht-Zerstörung
von Kontrastmitteln gehört.
In einem weiteren Beispiel vergleicht oder generiert und vergleicht
der Prozessor 18 Gewebe- und Kontrastmittelsignale, zur
Bestimmung einer Sendeleistung, die mit einer optimaleren Kontrastmittelspezifität in Zusammenhang
steht. Der Vergleich und die Einstellung der Sendeleistung zur Kontrastmittelbildgebung werden
von dem Prozessor 18 automatisch vorge nommen. Eine Benutzereingabe
zur Initiierung oder Überschreibung
der automatischen Einstellung kann vorgesehen werden.
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Gemäß einem
Ausführungsbeispiel
kann mit dem Prozessor 18 die Sendeleistung zur Kontrastmittelbildgebung
des Sendeverstärkers
als Funktion eines Vergleichs von Daten eingestellt werden, die als
Antwort auf ein Abtastzeilen-Interleaving bei verschiedenen Sendeleistungen
erfasst wurden. Zum Beispiel wird die Sendeleistung zur Kontrastmittelbildgebung
auf eine Leistung eingestellt, die kleiner als die Größere der
zweiten und ersten Sendeleistung ist, wobei die größere Sendeleistung
die geringste Sendeleistung ist, welche mit einer ermittelten Zerstörung von
Kontrastmitteln in Zusammenhang steht.
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Gemäß einem
anderen Ausführungsbeispiel ist
der Prozessor 18 betreibbar, um die Sendeleistung zur Kontrastmittelbildgebung
des Sendeverstärkers
einzustellen und zwar als eine Funktion eines Vergleichs verschiedener
Beziehungen von Kontrastmittelsignalen zu Gewebesignalen als Antwort
auf verschiedene Sendeleistungen. Zum Beispiel bestimmt der Prozessor 18 eine
erste und eine zweite Spezifität
für die
ersten und zweiten Daten, die zu der ersten und der zweiten unterschiedlichen
Sendeleistung gehören.
Die Sendeleistung zur Kontrastmittelbildgebung wird auf eine Sendeleistung
eingestellt, die zu der größten Kontrastmittelsignal-zu-Gewebesignal
Rate gehört
(d.h., zu einer Größeren von
der ersten und zweiten Spezifität).
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Wenn
die Sendeleistung zur Kontrastmittelbildgebung eingestellt ist,
werden Daten, die Kontrastmittel repräsentieren, auf der Anzeige 20 für eine diagnostisch-medizinische
Bildgebung dargestellt. Übertragungen
in Echtzeit oder sich schnell wiederholende Übertragungen und eine Bildgebung
werden bei Vermeidung einer signifikanten Zerstörung von Kontrastmittel bereitgestellt.
Mehr kontrastmittelspezifische Information wird durch den Anstieg
der Kontrastmittelspezifität
angezeigt. Die Sendeleistung kann periodisch eingestellt werden,
um weiterhin eine Zerstörung
zu vermeiden oder die Spezifität
zu erhöhen;
oder sie kann eingestellt werden, um eine Zerstörung herbeizuführen oder
die Spezifität
zu senken.
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2 zeigt
ein Verfahren zur Einstellung eines Sendeleistungspegels zur Kontrastmittelbildgebung.
Ein optimaler Sendeleistungspegel zur Kontrastmitteluntersuchung
wird automatisch festgelegt, nachdem das Kontrastmittel die Ultraschall-Abtastebene
erreicht hat. Um den Sendeleistungspegel festzulegen, werden Signalcharakteristika,
die nach dem Zerplatzen oder nach der Zerstörung des Kontrastmittels ermittelt
wurden, oder Kontrastmittelspezifitäten verwendet.
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In
Schritt 26 wird nach der Sendeleistungseinstellungsfähigkeit
des Systems 10 gefragt (1). Beispielsweise
drückt
ein Benutzer einen Knopf, ein Fußpedal, wählt einen Menüpunkt aus oder
spricht (z.B. Steuerung durch Stimmaktivierung). Der Benutzer kann
unter verschiedenen automatischen Leistungs-Algorithmen wählen, die
beispielsweise zu einer Kontrastmittelzerstörung, Kontrastmittelspezifität oder beiden
gehören.
Gemäß einem
anderen Beispiel wählt
der Benutzer eine Kontrastmittelbildgebungssoftware aus oder eine
Software speziell für
eine Kontrastmittelbildgebungsanwendung. Für eine harmonische Bildgebung
oder andere Bildgebungsarten kann die Kontrastmittelspezifität mit oder
ohne Berücksichtigung
der Kontrastmittelzerstörung
verwendet werden. Alternativ wird eine Kontrastmittelzerstörung ohne
Berücksichtigung
der Kontrastmittelspezifität
benutzt. Als weiteres Beispiel wird die Anfrage durch kontinuierlich
aktive Software generiert (erzeugt). Kontrastmittel werden einem
Patienten vor oder nach der Anfrage injiziert. Als Antwort auf die
Anfrage wird jegliche aktuelle Bildgebung unterbrochen oder mit
der Datenerfassung in Schritt 28 verschachtelt.
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In
Schritt 28 werden erste und zweite Daten sequentiell erfasst.
Zum Beispiel werden zwei Abtastwerte, die einen gleichen Ort zu
verschiedenen Zeiten darstellen, erfasst. Als weiteres Beispiel:
Um der Erkennungsstechnik (z. B. mehrere Pulse für jeden Loss-of-Correlation
Messwert oder mehrere Pulse für
jeden harmonischen Messwert) Genüge
zu tun, erfolgt das Senden und Empfangen über einen Satz von Zeilen innerhalb
einer Bildregion oder eines Abschnitts eines Bildes, um Datensätze zu erhalten. Weniger
Zeilen benötigen
weniger Rechenzeit, so dass in einer Darstellung die Zeilendichte
um den Faktor eins bis vier weniger dicht ist, als bei einer B-Mode Gewebebildgebung.
Andere Zeilen- oder Abtastdichten können verwendet werden; bei
ausreichender Rechengeschwindigkeit dürfte keine Reduktion der Zeilen-
oder Abtastdichte notwendig sein.
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Gemäß einem
Ausführungsbeispiel
werden die verschiedenen Daten, die auf verschiedene Sendeleistungen
reagieren, an verschiedenen Orten erfasst, um den Leistungspegel
zur Kontrastmittelbildgebung festzulegen. Verschiedene Sendeleistungen werden
als Funktion einer Abtastzeile innerhalb einer gescannten Region
interleaved. Verschiedene Sendeleistungen werden für unterschiedliche
Zeilen für einen
gleichen Datenrahmen im Wesentlichen gleichzeitig übertragen.
Im Wesentlichen gleichzeitig beinhaltet ein Senden zu verschiedenen
Zeiten für
eine gleiche Abtastung oder Datenrahmen. Jede Abtastung einer Region
oder jeder Rahmen von Daten entspricht Bildinformation für einen
bestimmten Zeitpunkt. Die Daten werden von verschiedenen Abtastzeilen
in einer Abtastregion erfasst. Die Daten reagieren auf verschiedene
Sendeleistungen.
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9 zeigt
eine Abtastregion 170, die sich von der für die Kontrastmittelbildgebung
benutzten Region unterscheidet oder die gleiche ist. Eine Mehrzahl
von Abtastzeilen 172, 174 und 176 wird
durch gepunktete, gestrichelte und durchgezogene Linien dargestellt.
Die Abtastzeilen 172, 174 und 176 haben die
gleiche Dichte oder eine andere Dichte als für die Kontrastmittelbildgebung
verwendet wurde. Die Abtastzeilen 172, 174 und 176 haben
genügend
Abstand zueinander, um überlappende
Punktspreizfunktionen zu minimieren oder zu vermeiden. Die verschiedenen
Abtastzeilen 172, 174 und 176 entsprechen
Sendungen mit verschiedenen Leistungspegeln. Ein Datenrahmen für die Abtastregion 170 wird mit
mindestens zwei verschiedenen Sendeleistungen, die als Funktion
der Abtastzeilenposition verschachtelt (interleaved) sind, erfasst. 9 zeigt
drei verschiedene Sendeleistungen, die entlang jeder dritten Abtastzeile 172, 174 und 176 verschachtelt sind,
jedoch können
auch eine andere Anzahl von Sendeleistungen und/oder von relativen
Häufigkeiten von
Abtastzeilen, entsprechend den verschiedenen Leistungen, verwendet
werden. Der Unterschied zwischen den Sendeleistungen ist in regelmäßigen oder unregelmäßigen Abständen innerhalb
einer Bandbreite von möglichen
oder wahrscheinlichen Sendeleistungen verteilt. Durch die Verwendung
einer größeren Anzahl
von Sendeleistungen innerhalb einer Abtastung kann die Auflösung der
Sendepegeleinstellung erhöht
werden. Durch die Verwendung von verschiedenen Sendeleistungen für verschiedene Abtastzeilen
für eine
einzelne Abtastung einer Region kann Information zur Bestimmung
der gewünschten
Sendeleistung schneller gewonnen werden als durch ein Senden mit
verschiedenen Leistungen an den gleichen Ort. Es ist weniger wahrscheinlich,
dass Sendungen zur Einstellung der Sendeleistung die nachfolgende
Kontrastmittelbildgebung oder Sendeleistungseinstellungen beeinträchtigen.
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Gemäß alternativen
Ausführungsbeispielen gehören die
verschiedenen Abtastzeilen zu verschiedenen Abtastungen der Region 170 oder
zu sequentiellen Datenrahmen. Beispielsweise werden zwei oder mehr
Rahmen sequentiell erfasst. Verschiedene Abtastzeilen oder räumliche
Orte werden für
jeden der sequentiellen Datenrahmen abgetastet, so zum Beispiel
entspricht der Rahmen 1 Abtastungen entlang der Zeilen
0,6,12... mit der Leistung A; der Rahmen 2 entspricht Abtastungen
entlang der Zeilen 2,8,14 ... mit der Leistung B, und der Rahmen 3 entspricht
Abtastungen entlang der Zeilen 4,10,16 ... mit der Leistung C. Für jeden
im obigen Beispiel vorgegebenen Rahmen werden die anderen Abtastzeilen nicht
gescannt, könnten
es aber. Eine oder mehrere Abtastzeilen können mehr als einmal innerhalb
einer Rahmensequenz abgetastet wer den. Mehr als ein Leistungspegel
kann innerhalb eines vorgegebenen Rahmens verwendet werden. Dadurch,
dass sequentielle Rahmen benutzt, jedoch verschiedene räumliche
Orte abgetastet werden, werden die Daten zur Einstellung der Sendeleistung
schnell erfasst, während
gleichzeitig die Zerstörung
von Kontrastmitteln minimiert wird. Anstatt verschiedene Sendeleistungen
als eine Funktion einer Abtastzeile zu verwenden, können Daten,
die zu verschiedenen Leistungen für verschiedene Orte gehören, als
Funktion des Tiefenabstands oder der Tiefe und des seitlichen Abstands
innerhalb einer gleichen Abtastung oder verschiedener Abtastungen
einer Region gewonnen werden.
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Die
Daten, die auf die verschiedenen Sendeleistungen reagieren, werden
ermittelt. Beispielsweise wird die Zerstörung von Kontrastmitteln in
Antwort auf eine der verschiedenen Sendeleistungen ermittelt, indem
Loss-of-Correlation, eine harmonische Bildgebung und/oder Kontrastmittelspezifität verwendet
wird. Die Kontrastmittelspezifität
gibt eine Beziehung von Kontrastmittelantwort zu Gewebeantwort an.
Beispielsweise wird ein Verhältnis
von Kontrastmittelsignalen zu Gewebesignalen bestimmt. Gemäß einem
Ausführungsbeispiel
wird die Beziehung bestimmt aus der harmonischen Bildgebungsinformation
bei einer harmonischen Frequenz eines Basissendebandes. Ein akustisches
Signal wird auf einem Basisfrequenzband gesendet. Für eine harmonische Bildgebung
unter Verwendung von mehreren Pulsen wird eine Vielzahl von Pulsen
im gleichen oder einem anderen Basisfrequenzband gesendet. Zum Beispiel werden
zwei Pulse mit gegensätzlicher
Polarität
gesendet. Information wird als Antwort auf die Sendungen bei einer
Harmonischen des Basisfrequenzbandes empfangen. Die Information
wird entweder durch Filterung oder durch Kombinationen von Signalen aus
verschiedenen Sendepulsen empfangen. Beispielsweise wird die empfangene
Information von verschiedenen Pulsen mit verschiedenen Polaritäten addiert.
Die daraus entstehende Summe ist ein Kontrastmittelsignal. Information
von einem der Pulse ohne Kombination ist das Gewebesignal. Das Kontrastmittelsignal
und das Gewebesignal werden nach oder vor der Detektion gebildet.
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Das
Verhältnis
Kontrastmittelsignal zu Gewebesignal liefert die Kontrastmittelspezifität. Im logarithmischen
Bereich („Log
Domain") erhält man das Verhältnis, indem
das Gewebesignal von dem Kontrastmittelsignal subtrahiert wird.
Andere Beziehungen als das Verhältnis
können
verwendet werden, um die Kontrastmittelspezifität anzugeben.
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Daten,
die zu verschiedenen Sendeleistungen gehören, beispielsweise drei oder
mehr Sendeleistungen, und zu gleichen oder verschiedenen Orten,
werden erfasst. Die Kontrastmittelspezifität kann bei verschiedenen Sendeleistungen
größer oder
kleiner sein. Die Beziehungen, beispielsweise Verhältnisse,
werden für
jede der unterschiedlichen Sendeleistungen bestimmt.
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In
Schritt 30 werden die ersten Daten mit den zweiten Daten
verglichen. Unter Verwendung einer von verschiedenen Funktionen,
gibt der Vergleich an, ob Kontrastmittel zerstört wurde oder nicht. Zum Beispiel
gehören
die ersten und zweiten Daten zu verschiedenen, zunehmenden Sendeleistungen,
so dass die ersten Daten zu der Nicht-Zerstörung und die zweiten Daten
zu der Zerstörung
gehören,
oder, dass die ersten Daten zu der Zerstörung und die zweiten Daten
zu einem Kontrastmittelmangel gehören. Als weiteres Beispiel
zeigt eine Verminderung der Werte von den ersten zu den zweiten
Daten die Zerstörung
von Kontrastmittel an. Weitere Beispiele werden unten in der Diskussion
von den 3, 5 und 6 gegeben.
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Gemäß einem
Ausführungsbeispiel
wird der Vergleich nach Region durchgeführt. Die Abtastregion wird
in Unterregionen eingeteilt, so z.B. 3×3, 5×5 oder anderen Zahlen symmetrischer
oder asymmetrischer Regionen der gleichen oder anderer Größe. Die
Datenaufteilung wird für
jeden der verschiedenen Datensätze
angewandt. Eine Menge oder Anzahl von Kontrastmittelzerstörungs-Vorfallen
wird für
jede Unterregion und jede Sendeleistung bestimmt. Das sich ergebende
Muster für
jede Sendeleistung wird mit dem Muster für eine andere Sendeleistung
verglichen. Die optimale Leistung wird dem am meisten gewünschten
Muster der Bläschenzerstörung oder Kontrastmittelspezifität zugeordnet.
Zum Beispiel: Das Muster, das zu einer Nahfeld-Zerstörung des Kontrastmittels,
aber zu keiner oder minimaler Mittelfeld- oder Fernfeldzerstörung gehört, kann
eher erwünscht
sein als ein Muster, das zu keiner Nahfeld-Zerstörung gehört. Andere erwünschte Muster, die
auf der Fokalposition oder Lateralfeld-Imaging-Bedingungen beruhen,
könnten
erwünscht
sein.
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Gemäß dem Ausführungsbeispiel,
das Kontrastmittelspezifität
verwendet, werden die verschiedenen Beziehungen von Gewebe- zu Kontrastmittelantwort
verglichen. Eine maximale Kontrastmittelspezifität wird ermittelt, indem beispielsweise
die Sendeleistung, die zu dem größten Verhältnis von Kontrastmittelsignal
zu Gewebesignal gehört,
ermittelt wird. Bei der harmonischen Bildgebung von Kontrastmitteln
ist die ermittelte Sendeleistung wahrscheinlich unter, aber möglicherweise
auch über
der Schalleistung, die zu der Zerstörung von Kontrastmitteln gehört. Die
optimalste Sendeleistung kann durch den Vergleich von Kontrastmittelzerstörung und
Kontrastmittelspezifität
ermittelt werden.
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Sobald
die Zerstörung
von Kontrastmittel oder die Nicht-Zerstörung von Kontrastmittel bestimmt
ist, wird die Sendeleistung zur medizinisch-diagnostischen Bildgebung
von Kontrastmittel in Schritt 32 beendet. Als Reaktion
auf den Vergleich wird die Sendeleistung zur Kontrastmittelbildgebung als
Funktion einer Sendeleistung eingestellt, die einem der Datensätze gehört, oder
es wird eine experimentell bestimmte und gespeicherte Sendeleistung verwendet.
Gemäß diesem
Ausführungsbeispiel
wird der MI oder der Leistungspegel dem Anwender auf einem Monitor 20 (1)
angezeigt.
-
Gemäß dem Ausführungsbeispiel,
das die Kontrastmittelspezifität
verwendet, wird der Sendeleistungspegel zur Kontrastmittelbildgebung
als eine Funktion der Sendeleistung, die zu der maximalen, ermittelten
Spezifität
gehört,
automatisch eingestellt. Zum Beispiel wird der gleiche. Sendeleistungspegel als
Reaktion auf den Vergleich verwendet. Der Sendepegel zur Bildgebung
unterscheidet sich von den Sendeleistungen, die mit einer niedrigeren
gewünschten
Spezifität
gehören.
Die maximale ermittelte Spezifität
gehört
zu einem bestimmten Ort, mehreren Orten (z. B. ein Durchschnitt),
einer spezifischen Region, oder zu der gesamten gescannten Region.
-
3 ist
ein Flussdiagramm eines Ausführungsbeispiels
zur Einstellung einer Sendeleistung zur Bildgebung von Kontrastmitteln.
Die Sendeleistung wird wiederholt gesteigert, und zwar von niedriger
Leistung bis die Zerstörung
von Kontrastmitteln oder die gewünschte
Spezifität
ermittelt wird. Das Erfassen von Daten ist getrennt durch eine festgelegte Verzögerung oder
durch räumliche
Orte. Der Sendeleistungspegel zur Kontrastmittelbildgebung wird dann
so eingestellt, dass er kleiner ist als die niedrigste Sendeleistung,
die der Zerstörung
von Kontrastmittel zugeordnet ist.
-
In
Schritt 36 wird eine Anfangssendeleistung P auf die kleinstmögliche Leistung
Pmin gesetzt. Das Minimum wird bestimmt
als ein Prozentsatz der maximal erlaubten Leistung oder als ein
Dezibelwert, relativ zu der maximal erlaubten Leistung. Alternativ wird
eine voreingestellte niedrige, aber nicht minimale Sendeleistung
anfänglich
benutzt.
-
Daten,
wie etwa ein Datensatz S1 werden in Schritt 38 erfasst
und in Schritt 40 ermittelt. Die ermittelten Daten oder
vor-ermittelten Daten werden in Schritt 42 gespeichert.
Eine Sendeleistungsvariable N wird auf Eins in Schritt 44 eingestellt
und stellt damit die anfängliche
Erfassung von Daten dar, die zu einer ersten Sendeleistung gehören.
-
In
Schritt 46 wird der Sendeleistungspegel um eine Schrittgröße Δp erhöht. Die
Schrittgröße ist klein,
beispielsweise gehörend
zu 1/20 der maximalen Sendeleistung, oder zu einer Auflösung der
Verstärkung
des Sendeverstärkers 14 (1).
Andere Schrittgrößen können verwendet
werden, einschließlich
Schrittgrößen, die
als eine Funktion von N oder anderen Variablen variieren.
-
In
Schritt 48 wird ein anderer oder zweiter Datensatz unter
Verwendung der höheren
Sendeleistung erfasst. Die erfassten Daten werden in Schritt 50 ermittelt
und in Schritt 52 gespeichert. Nachdem zwei Datensätze erfasst
wurden, werden die Datensätze in
Schritt 54 verglichen. In einem Beispielvergleich wird
eine Differenz zwischen den Datensätzen berechnet. Verschiedene
Verfahren zur Bestimmung der Differenz können von der verwendeten Hardware oder
Software abhängig
sein. 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel zur Berechnung
der Differenz. Eine Durchschnittsdifferenz zwischen Daten, die die
gleichen oder ähnliche
räumliche
Orte repräsentieren, wird
berechnet. Andere Differenzfunktionen können verwendet werden, wie
in Schritt 72 gezeigt, wo für jeden Satz S die Indizes
i und j den Ort innerhalb einer 2D Ebene definieren und jeder hochgestellte
Index den nummerierten Satz bezeichnet. Der Durchschnitt kann auf
drei Dimensionen ausgedehnt werden.
-
Wie
in 3 und 4 gezeigt, wird die Differenzinformation
verglichen mit einem Schwellenwert in den Schritten 56, 74.
In dem Ausführungsbeispiel
gemäß 3,
ist der Schwellenwert ein voreingestellter Schwellenwert, basierend
auf experimentelle Erwartungen an ein bestimmtes Kontrastmittel, Bildgebungsanwendung,
Bildgebungseinstellungen, Transducer, Patientenmerkmal, eine andere
Variablen oder an eine Kombination derselben. In dem Ausführungsbeispiel
gemäß 4 wird
der Schwellenwert dynamisch bestimmt. Ein Rauschpegel wird gemessen
als eine Funktion von räumlichen
Orten in Schritt 66. Zum Beispiel werden die Systemsender abgeschaltet
und die empfangenen Signale werden als Rauschen gemessen. Ein durchschnittliches Rauschen
wird berechnet. Der Rausch-Wert wird zu einem Schwellenwert 68 in
Schritt 70 addiert. Die Differenzdaten werden mit dem Rauschen
und dem Schwellenwert in Schritt 74 verglichen. Andere
dynamische Schwellenwertberechnungen können verwendet werden, so z.
B. Schwellenwerte, die auf der Sendeleistung oder anderen Variablen
basieren.
-
Falls,
wie in 3 und 4 gezeigt, der Vergleich keine
oder minimale Zerstörung
von Kontrastmittel anzeigt, wird die Datenerfassung wiederholt.
Besonders wenn die Durchschnittsdifferenz geringer als der Schwellenwert
in den Schritten 56, 74 ist, dann wird in Schritt 60 der
Wert von N um Eins inkrementiert. Die Sendeleistung wird wieder
in Schritt 46 erhöht,
ein weiterer Datensatz, der auf die erhöhte Sendeleistung reagiert,
wird in den Schritten 48, 50 und 52 erfasst,
ermittelt und gespeichert. Die beiden aktuell erfassten Datensätze werden
durch Berechnung einer Differenz in Schritt 54 miteinander
verglichen. Falls die Differenz nicht signifikant ist, wie durch
den Schwellenwert in Schritt 56 angezeigt, wird die Sendeleistung
wieder erhöht
und die Schritte des Erfassens und der Datenverarbeitung werden
nochmals wiederholt. Alternativ, wird eine Mehrzahl von verschiedenen
Leistungen so. z. B. drei oder mehr, verwendet, um einen Datenrahmen
entlang verschiedener Abtastzeilen zu erfassen. Durch die Verwendung
von Leistungseinstellungen innerhalb eines breiten Bereichs an Möglichkeiten,
kann die Wiederholung auf einer Frame-by-Frame-Basis begrenzt, minimiert
oder verhindert werden.
-
Sobald
die Sendeleistung soweit erhöht
ist, dass die Kontrastmittel zerstört werden oder genügend Spezifität vorhanden
ist, zeigt der Vergleich der sequentiell erfassten Datensätze oder
Daten für
verschiedene Orte (z.B. Abtastzeilen, die verschiedener Sendeleistung
zugeordneten sind) eine Differenz an, die größer als der Schwellenwert in
Schritt 56 ist. Die Sendeleistung zur Kontrastmittelbildgebung
wird dann in Schritt 58 eingestellt. Die Sendeleistung
zur Kontrastmittelbildgebung wird auf einen kleineren Wert eingestellt,
als der Größere der
beiden zuletzt verwendeten Sendeleistungen eingestellt. Die Sendeleistung
zur Kontrastmittelbildgebung ist kleiner als die der Zerstörung von
Kontrastmitteln zugeordnete Sendeleistung. Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird
die Sendeleistung zur Kontrastmittelbildgebung auf die erste identifizierte
Sendeleistung zur Kontrastmittelzerstörung eingestellt, plus der
kumulativen Summe der inkrementellen Erhöhungen, und minus einem Offset
(z. B. Pmin + NΔp – Offset). Der Offset-Wert
wird ausgewählt,
um eine Zerstörung
von Kontrastmitteln zu verhindern. Ein statischer Offset-Wert, z.B.
gleich Δp
oder gleich einem vorher definierten, durch Experiment oder auf
anderem Wege bestimmten Wert, wird verwendet. Alternativ variiert der
Offset-Wert als eine Funktion einer oder mehrerer Variablen. In
noch einer anderen Alternative wird die Sendeleistung so eingestellt,
dass sie auf oder nahe der Sendeleistung ist, die der größten Spezifität zugeordnet
wird. In Schritt 62 verlässt das System 10 (1)
den Algorithmus zur Einstellung der Sendeleistung und beginnt mit
oder fahrt mit der Kontrastmittelbildgebung zur medizinischen Diagnose
fort.
-
Als
eine Alternative zu den Schritten 54 und 56 wird
jeder Satz SN mit einem Schwellenwert verglichen
um zu bestimmen, ob eine Zerstörung
oder ausreichend Spezifität
vorliegt. Falls der Wert des Satzes SN oberhalb
des Schwellenwertes ist, wird die Sendeleistung eingestellt, ansonsten
wird ein neuer Satz SN +1 in
Schritt 60 erfasst. Als eine weitere Alternative können mehrere Sätze S in
Schritt 60 erfasst werden, bevor irgendwelche Vergleiche
(Schritt 56) durchgeführt
werden, so z. B. indem ein Abtastzeilen-Leistungspegel-Interleaving
verwendet wird. Mit dieser Herangehensweise können die Berechnungen (Schritt 54)
und Vergleiche (Schritt 56) verschoben werden, bis die
gewünschten
Sätze erfasst
sind. Beispielsweise werden die Sätze für jede gewünschte Sendeleistung, Pmin, Pmin+Δp, ... Pmin+NΔp,
Pmax erfasst, und dann können Verarbeitungsschritte
zur Entscheidungsfindung durchgeführt werden. Diese Schritte
enthalten einen oder mehrere Schritte zur Ermittlung (Schritt 50),
Speicherung (Schritt 52), Differenzberechnung oder anderen
Berechnungen (Schritt 54), und eine auf Schwellenwerte(n)
(Schritt 56) basierende Entscheidung.
-
5 zeigt
einen anderen Algorithmus zur Einstellung des Sendeleistungspegels
zur Kontrastmittelbildgebung. Anfangs wird eine hohe Sendeleistung
benutzt. Datensätze
werden mit einer zwischen jedem Datensatz zunehmenden Verzögerung erfasst.
Sobald der Rückfluss
von Kontrastmittel in die Region wegen der Verzögerung ermittelt ist, wird
die Sendeleistung verringert. Sobald eine Sendeleistung für die Vermeidung
von Kontrastmittelzerstörung niedrig
genug ist, erreicht die Verzögerung
ein Maximum, ohne eine Änderung
zwischen Datensätzen
zu ermitteln. Die Sendeleistung zur Kontrastmittelbildgebung wird
als eine Funktion der Sendeleistung eingestellt, die keiner oder
einer minimalen Zerstörung von
Kontrastmitteln zugeordnet ist.
-
In
Schritt 78 wird die Sendeleistung auf eine maximale oder
andere höhere
Sendeleistung eingestellt, die wahrscheinlich Kontrastmittel zerstören kann.
Eine Sendeleistungsvariable N wird in Schritt 80 auf Eins
gesetzt, und eine Zeitvariable M wird in Schritt 82 auf
Eins gesetzt. Ein erster Datensatz wird in Schritten 84, 86 und 88 erfasst,
ermittelt und gespeichert.
-
In
Schritt 90 wird keine oder wenig Schallenergie während eines
Verzögerungszeitraums
MΔt, beispielsweise
eine Sekunde, eines Herzzyklus' (z. B.
ein Zyklus, wie er von EKG oder Doppler-Daten angezeigt wird) oder während eines
anderen Intervalls gesendet. Nach dem Verzögerungszeitraum wird ein weiterer
Datensatz erfasst, ermittelt und gespeichert in den Schritten 92, 94 und 96.
In Schritt 98, wird die Zeitvariable oder die Verzögerung mit
einem Maximalwert verglichen. Falls die Zeitvariable oder die Verzögerung nicht
maximal sind, werden die zwei Datensätze in Schritt 100 verglichen.
Die Intensitäten,
der Durchschnittswert oder ein anderes Merkmal der Datensätze werden
verglichen. Falls die Charakteristik des zuletzt erfassten Datensatzes
gleich oder kleiner als die des vorher erfassten Datensatzes ist, wird
die Erfassung wiederholt. Speziell wird die Zeitvariable oder die
Verzögerung
inkrementiert. Nach der inkrementier ten Verzögerung in Schritt 90 wird ein
weiterer Datensatz erfasst, ermittelt und gespeichert in den Schritten 92, 94 und 96.
Die Überprüfung in
Schritt 98 und der Vergleich in Schritt 100 werden wiederholt.
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Die
Erfassung von zwei, auf verschiedene Verzögerungen reagierenden Datensätzen, wird
wiederholt, bis Kontrastmittel wieder entdeckt wird. Die variable
zeitliche Verzögerung
wird verwendet, um den Zeitpunkt der signifikanten Zerstörung von
Kontrastmittel zu bestimmen. Während
einer kontinuierlichen Bildgebung, wo Kontrastmittel aktiv die interessierende
Abtastebene erreicht, verändert
die Zeitdauer zwischen Abfragen bei hohen Leistungsstärken dramatisch
die Menge von zurückgeworfenen
Ultraschallechos. Falls die Sendeleistungspegel hoch genug sind,
um eine signifikante Menge des verfügbaren Kontrastmittels in der
Abtastebene zu zerstören,
und wenn die Zeit zwischen Erregungsereignissen kurz ist, dringt
eine insignifikante Menge von frischem Kontrastmittel in die Abtastebene
ein. Wenn der Zeitraum zwischen den Erregungsereignissen vergrößert wird,
gelangt mehr Kontrastmittel in die Abtastebene und die zurückgeworfenen
Signalpegel steigen an. Für
einen festgelegten Sendeleistungspegel wird eine Reihe von zurückgeworfenen
Signalen mit einem zunehmenden Umfang an Verzögerung, oder Todzeit zwischen
den Erfassungen erfasst, so dass eine insignifikante Änderung
in den Signalen über
alle Erfassungen ein insignifikantes Ausmaß an Kontrastmittelzerstörung anzeigt.
-
Sobald
ein signifikantes Ausmaß an
Kontrastmittelzerstörung
in Schritt 100 festgestellt wird (d.h. die Charakteristik
des zuletzt erfassten Datensatzes ist größer als die des vorherigen
Datensatzes plus eines Schwellenwertes), wird die Sendeleistung in
Schritt 104 vermindert. Z. B. wird der Sendeleistungspegel,
P, um NΔp
vermindert, wobei Δp
ein inkrementeller Wert ist, der auf Hardwarebegrenzungen oder Experimenten
basiert. Nachdem N in Schritt 106 inkrementiert wird, werden
die Schritte 82-104 wiederholt. Falls der Vergleich
in Schritt 100 einen Rückfluss
oder eine Zerstörung
von zusätzlichem Kontrastmittel
anzeigt, wird die Sendeleistung vermindert und eine Reihe neuer
Erfassungen mit variablen Verzögerungen
zwischen den Erfassungen wird wiederholt.
-
Die
verschachtelten Prozesse der variablen Verzögerung und abnehmender Sendeleistung
werden wiederholt, bis eine Rückkehr
oder eine Zerstörung
des Kontrastmittels nach zunehmenden Verzögerungen nicht (mehr) detektiert
wird. Falls der Vergleich der Datensätze eine gleiche oder kleinere
Intensität
oder andere Charakteristik nach der maximalen Verzögerung anzeigt,
dann ist der aktuelle Sendeleistungspegel nicht signifikant destruktiv.
Kein oder wenig Kontrastmittel wird zerstört. In Schritt 98, wird
die Verzögerung
oder Zeitvariable als das Maximum ermittelt.
-
Die
Sendeleistung zur Kontrastmittelbildgebung wird eingestellt, sobald
die Intensitäten
der Datensätze
von den Verzögerungen
unabhängig
sind. Die Sendeleistung zur Kontrastmittelbildgebung wird auf die
aktuelle Sendeleistung (d.h. die erste Sendeleistung, zu der keine
Zerstörung
von Kontrastmittel gehört)
oder als eine Funktion der aktuellen Sendeleistung in Schritt 108 eingestellt.
Zum Beispiel wird ein Offset zu der Sendeleistung addiert, wobei
der Offset kleiner ist als die Erhöhungen in der Sendeleistung,
oder wo der Offset ein negativer Offset ist. In Schritt 110 verlässt das
System 10 (1) den Algorithmus, um die Sendeleistung
einzustellen, und beginnt oder führt
mit der Bildgebung von Kontrastmitteln für die medizinische Diagnose
fort.
-
Andere
Algorithmen zur Einstellung der Sendeleistung für Kontrastmittelbildgebung,
die auf abnehmenden Sendeleistungen basieren, können verwendet werden. Beispielsweise
wird in einer einfachen binären
Suche am Anfang ein maximaler Leistungspegel eingestellt. Falls
der maximale Pegel destruktiv ist, wird die Sendeleistung um die
Hälfte
reduziert. Je nachdem, ob Kontrastmittelzerstörung erkannt wird, wird die
Sendeleistung auf entweder ¼ oder ¾ der maximalen
Leistung eingestellt. Das Verfahren wiederholt sich für immer
feinere Sendeleistungsjustierungen, bis eine gewünschte Sendeleistung als eine
maximale nicht-destruktive
oder eine minimal destruktive Sendeleistung ermittelt ist. Zwei, drei
oder mehr Iterationen können
verwendet werden. Dieses Verfahren beschleunigt die Konvergenz des
Algorithmus, wodurch die Antwortzeit vermindert wird. Als anderes
Beispiel vermindert das in 3 gezeigte
Verfahren die Sendeleistung, während
der Algorithmus fortschreitet, jedoch kann entweder eine Verminderung
oder eine Steigerung der Sendeleistung verwendet werden.
-
6 zeigt
ein weiteres Verfahren zur Einstellung eines Sendeleistungspegels
zur Kontrastmittelbildgebung. Von einer niedrigen Sendeleistung ausgehend,
wird eine Reihe von Datensätzen
zwischen jeder Erhöhung
der Sendeleistung erfasst. Durch Vergleich der Datensätze wird
eine Veränderung
bei der Kontrastmittelzerstörung überwacht.
Bei der ersten Sendeleistung, die Kontrastmittel zerstört, ist
die Änderung
zwischen den Datensätzen
größer. Die
Sendeleistung zur Kontrastmittelbildgebung wird als Funktion der
Sendeleistung eingestellt, wenn die Änderung eine Kontrastmittelzerstörung anzeigt.
-
In
Schritt 120 wird die Sendeleistung auf eine niedrige oder
niedrigste Leistung eingestellt. Eine Leistungspegelvariable N wird
in Schritt 122 auf Eins gesetzt, und eine Wiederholungsvariable
R wird in Schritt 124 auf Eins gesetzt. Ein Datensatz wird
erfasst, ermittelt und gespeichert in den Schritten 126, 128 und 130.
In Schritt 132 wird die Wiederholungsvariable mit einem
Maximalwert verglichen. Falls die maximale Anzahl von Wiederholungen
nicht durchgeführt
wurde, wird die Wiederholungsvariable in Schritt 134 inkrementiert,
und es wird ein weiterer Datensatz erfasst, ermittelt und gespeichert
in den Schritten 126, 128 und 130. Das
Verfahren wiederholt sich, bis die maximale Anzahl von Wiederholungen,
so Z. B. 2 oder mehr durchgeführt
wurde. Mehrere Datensätze
werden als Antwort auf eine gleiche Sendeleistung erfasst.
-
In
Schritt 136 werden die Datensätze verglichen. Z. B. werden
der Signalpegel, die Intensität, der
durchschnittliche Signalpegel oder andere Merkmale der Datensätze verglichen.
Gemäß einem
Ausführungsbeispiel
wird eine Änderung
des durchschnittlichen Signalpegels innerhalb einer Mehrzahl oder
aller Datensätze
bestimmt. Eine lineare oder nicht-lineare Änderung wird approximiert,
beispielsweise wird eine zu einer linearen Änderung gehörende Steigung bestimmt.
-
Falls
der Signalpegel oder ein anderes Merkmal (Charakteristik) sich nicht
auf eine bestimmte Art verändert,
werden die Sendeleistung und die Sendeleistungsvariable in den Schritten 138 und 140 inkrementiert.
Z. B., falls sich der durchschnittliche Signalpegel als Funktion
der Zeit nicht verringert, wird die Sendeleistung erhöht. Die
Schritte 124, 126, 128, 130, 132, 134 und 136 werden
für jede
Erhöhung
der Sendeleistung wiederholt.
-
Wenn
der Vergleich in Schritt 136 eine wesentliche Abnahme oder Änderung
anzeigt, wird die Sendeleistung zur Kontrastmittelbildgebung eingestellt.
Eine wesentliche Verringerung des Signalpegels zeigt eine Zerstörung von
Kontrastmittel an. Die Sendeleistung zur Kontrastmittelbildgebung
wird in Schritt 142 auf jene höchste Sendeleistung eingestellt,
die mit keiner oder minimaler Zerstörung von Kontrastmittel plus
einem Offset in Zusammenhang steht. Alternativ wird kein Offset
vorgesehen oder ein Offset wird von der niedrigsten Sendeleistung,
die mit einer Zerstörung
von Kontrastmitteln oder anderer Sendeleistung in Zusammenhang steht,
subtrahiert. In Schritt 144, verlässt das System 10 (1)
den Algorithmus, um die Sendeleistung einzustellen und beginnt oder
fährt mit
der Bildgebung von Kontrastmittel zur medizinischen Diagnose fort.
-
Verschiedene
Modifikationen der Algorithmen gemäß den 2-6 sind
möglich,
einschließlich
zusätzlicher,
anderer, kombinierter oder weniger Schritte. Zum Beispiel wird ein
einzelner Messwert anstelle eines Datensatzes erfasst. Als anderes
Beispiel werden eine Detektion und/oder Speicherung von Daten verhindert
oder geändert.
Als noch ein weiteres Beispiel wird entweder eine Erhöhung oder
Reduzierung von Sendeleistungspegeln verwendet, um einen höchsten Sendeleistungspegel festzulegen,
der mit minimaler Zerstörung
von Kontrastmittel in Zusammenhang steht. Andere als die höchste, nicht-zerstörerische
Sendeleistung können zur
Kontrastmittelbildgebung verwendet werden. Als ein weiteres Beispiel,
wird ein Maß an
Zerstörung oder Änderung
des Signalpegels verwendet, um die Größe irgendeines gegebenen Inkrements
oder Dekrements der Sendeleistung abzuschätzen oder die Sendeleistung
zur Kontrastmittelbildgebung ohne weitere Wiederholung abzuschätzen. In
einem weiteren Beispiel wird die Sendeleistung zur Kontrastmittelbildgebung
auf einen niedrigst-möglichen
Pegel oder anderen Pegel eingestellt, der zu einer Zerstörung von
Kontrastmittel gehört.
-
Tissue
Flash oder Artefakte von sich bewegendem Gewebe können einen
oder mehrere der oben diskutierten Algorithmen verhindern oder stören, und
dabei eine inkorrekte Ermittlung der Sendeleistung zur Kontrastmittelbildgebung
zur Folge haben. Die verwendete Ermittlungstechnik kann Tissue Flash
oder Bewegungs-Artefakte reduzieren. Die Verwendung von mehreren
Pulssequenzen vergrößert das
Maß an
Tissue Signal Rejection für
stationäre
und sich bewegende Gewebesignale. Clutter oder Wall-Filter, wie
sie beispielsweise für
eine Farbdoppler-Bildgebung eingesetzt werden, reduzieren diese Artefakte
auch. Clutter Filter mit erhöhter
Sperrbereichsdämpfung
und erhöhter
Sperrbereichsbandbreite, die um die Signalrückgaben für stationäres Gewebe zentriert sind,
verbessern eine Verwerfung (Rejection) von Tissue Flash. 7 zeigt
das Maß an zurückgeworfener
Signalstärke
gegenüber
Gewebebewegung für
drei Clutter Filter, wobei die maximale Gewebebewegung proportional
ist zu dem Intervall zwischen jedem der mehreren Pulse, die zur
Ermittlung von zurückgeworfenen
Signalen verwendet werden. Eine größere Zeit zwischen Pulsen vermindert die
maximale ermittelbare Gewebebewegung und vermindert das Maß an Gewebeunterdrückung für einen
gegebenen Clutter Filter. Größere, positivere Größen zeigen
weniger Zurückweisung
(Verwerfung) an. Die Filter-Koeffizienten für jeden dieser besonderen Finite
Impulse Response (FIR) Filter werden in der Legende gezeigt. Das
Filter 1 entspricht der Loss-of-Correlation Sequenz von
[1-2-1], wie oben beschrieben. Die Filter 2 und 3 liefern
zunehmend mehr Unterdrückung
von Gewebesignalen. Andere Clutter Filter können verwendet werden.
-
Jene
Signale, die durch die Bewegung des Kontrastmittels zusätzlich zu
den erwünschten
Signalen durch zerplatztes Kontrastmittel erzeugt werden, können einen
Mangel an Merkmal-Robustheit oder
eine inkorrekte Sendeleistungs-Einstellung bewirken. Ermittlungs-Techniken,
die mehrere Pulse verwenden, sind sensibel gegenüber Änderungen zwischen den Pulsen,
so z. B. Kontrastmittel, das sich bewegt. Zwei mögliche Lösungen sind: 1.) die Verwendung
verschiedener Clutter Filter und/oder 2.) die Unterdrückung von
Signalen aus Bereichen in der gescannten Region, die zu einer einfachen
Bewegung (Simple Motion) gehören.
Als Erstes entfernen Empfangs- oder Clutter-Filter mit gesteigerter
Unterdrückung
der Signale, die durch Bewegung erzeugt werden, diese unerwünschten
Signale. Die gleichen, oben diskutierten Filter und Beispiele zur
Zurückweisung
von Gewebebewegung können
auch verwendet werden, um eine Bewegung von mit Kontrastmittel gefülltem Blut
zu verwerfen.
-
Als
Zweites werden Bereiche, zu denen Bewegung gehört, maskiert (d. h. zu einem
Bereich gehörende
Daten werden gelöscht
oder nicht verwendet). Als ein Beispiel zeigt 8 ein
Bild eines Gefäßes 160 in
einer Abtastebene 164. Eine niedrige Sendeleistung, um
ein Zerplatzen des Kontrastmittels zu verhindern, wird zur Datenerfassung
verwendet. Die Bewegung des Blutes innerhalb des Gefäßes wird
erkannt, z. B. durch Loss-of-Correlation Detektion oder durch Doppler-Detektion.
Eine Maske zur Identifizierung von Regionen oder Punkten mit einem
Bewegungsschwellenwert wird erzeugt, so wie die Maske 162 über dem
Gefäß 160.
Die Maske 162 kann erweitert werden, um ein Puffergebiet
um jeden Punkt, der mit Bewegung in Zusammenhang steht, einzuschließen, beispielsweise
ein Puffer, der ausgewählt
wurde, um mögliche
Bewegungen des Transducers und/oder des Gefäßes 160 zu berücksichtigen.
Daten von den maskierten Gebieten oder Punkten werden von den hier
diskutierten Sendeleistungsbestimmungen unterdrückt.
-
Bereiche
der abgebildeten Region mit schlechter Signalqualität können die
Robustheit der Algorithmen reduzieren. Ein Gewebedetektor oder ein
Detektor für
eine akzeptable Signalqualität
kann verwendet werden, um Bereiche mit akzeptabler Signalqualität für den Gebrauch
durch die Algorithmen zu identifizieren.
-
Die
automatisch eingestellte Sendeleistung zur Kontrastmittelbildgebung
kann für
einen Teil des Bildes, oder Abtastebene, optimal sein, jedoch nicht für den anderen
Teil. Eine Lösung
besteht darin, einen oder mehrere Parameter zu ändern, z. B. den Offset, die
Anzahl der Wiederholungen, Verzögerungs-Inkremente,
und/oder Sendeleistungs-Inkremente. Eine von verschiedenen gespeicherten
Parameter-Kombinationen wird durch einen Anwender ausgewählt oder
wird ausgewählt
als Funktion der gewünschten
Anwendung, der Art des Kontrastmittels, der interessierenden Region
oder eines anderen Faktors. Eine andere Lösung besteht darin, interessierende
Bereiche oder Regionen in einem Bild oder einer Abtastebene zu identifizieren.
Bereich, die mit Kontrastmittel in Gewebe (d. h. Leberparenchym) oder
großen
Gefäßen oder
großen
Körperhöhlen (d. h.,
Aorta, Ventrikel, oder Atria) in Zusammenhang stehen, werden durch
eine Benutzereingabe identifiziert oder durch die Verarbeitung empfangener
Daten. Ein Beispiel eines Gewebedetektors ist beschrieben in der
US 6,398,733 (
Anmeldungsnr. 09/556,354 ) für „Medical
Ultrasonic Imaging System with Adaptive Multi-Dimensional Back-End
Mapping". Der Algorithmus
zur Einstellung der Sendeleistung wird als Funktion des erkannten
Gebiets geändert,
so z. B. durch Erfassung der Datensätze zur Bestimmung der Sendeleistung
von dem erkannten Gebiet. Zusätzlich oder
alternativ werden Parameter von einem B-Mode-Bild verwendet, um
den automatischen Algorithmus festzusetzen. Zum Beispiel unterscheiden
Differenzen in B-Mode-Intensitätswerten
ein Gebiet in einem Bild vom anderen, um so bei der Betrachtung eingeschlossen
oder ausgeschlossen zu werden.
-
Die
Bildgebung des Herzens ist ein Beispiel einer Anwendung, die Nutzen
ziehen kann aus der selektiven Verwendung von Unterabschnitten eines Bildes
zur automatischen Bestimmung einer bevorzugten Sendeleistung. Die
Identifizierung von großen,
blutgefüllten
Hohlräumen,
wie Ventrikel oder Atria, kann ausgeschlossen oder eingeschlossen
werden als Eingabe für
den Algorithmus basierend auf der Bewegung von Blut in den Hohlräumen, starken Signalen
von Blut in den Hohlräumen
oder anderen Mitteln. Die „akzeptablen" Gebiete können weiterhin begrenzt
und ausgewählt
werden auf der Grundlage der Detektion eindeutiger Signale von dem
Myokard, basierend auf einem SNR Detektor oder Gewebedetektor. Die
Identität,
welcher der Unterabschnitte eines Bildes zur Einstellung der Sendeleistung
benutzt werden sollte, kann von der klinischen Anwendung abhängig sein,
wie in dem Beispiel hier für
die Bildgebung des Herzens.
-
Obwohl
die Erfindung im Vorangegangenen unter Bezugnahme auf verschiedene
Ausführungsbeispiele
beschrieben wurde, sollte klar sein, dass viele Änderungen und Modifikationen
durchgeführt werden
können,
ohne den Schutzbereich der Erfindung zu verlassen. Zum Beispiel
können
verschiede Algorithmen zur Einstellung der Leistungsstärke vorgesehen
werden. Angaben zu absoluten Mengen oder Wirkungen (z. B. Zerstörung oder
Nicht-Zerstörung
von Kontrastmit tel) werden hier allgemein verwendet und umfassen
konträre
Wirkungen (z. B. manches Kontrastmittel überlebt oder ist zerstört).
-
Die
vorhergehende detaillierte Beschreibung soll als Verdeutlichung
eines momentan bevorzugten Ausführungsbeispiels
der Erfindung verstanden werden, und nicht als eine Definition der
Erfindung. Nur die folgenden Patentansprüche, einschließlich aller Äquivalente,
sollen den Schutzbereich dieser Erfindung definieren.