DE102007020314A1

DE102007020314A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Messung eines Flusses durch eine Herzklappe

Info

Publication number: DE102007020314A1
Application number: DE200710020314
Authority: DE
Inventors: Kjell Kristofferson; Sevald Berg
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 2006-04-27
Filing date: 2007-04-24
Publication date: 2007-10-31
Also published as: US20070255136A1; US9612142B2; US10874373B2; CN101061963B; JP2007296329A; CN101061963A; US20170172538A1; JP5124162B2

Abstract

System zum Darstellen von mehreren parallelen Schichten, wobei die Vorrichtung aufweist: ein Display (118) zum Darstellen von Ultraschalldaten (250), die 3-D-Dopplerdaten als Funktion der Zeit aufweisen, ein Benutzer- oder Bediener-Interface (120) zum Definieren einer proximalen Ebene (260) und einer distalen Ebene (262) innerhalb der Ultraschalldaten (250), die parallel zueinander sind, wobei die proximale und die distale Ebene (260, 262) einen interessierenden Bereich oder ROI (252) definieren; und einen Signalprozessor (116) zum automatischen Extrahieren von mindestens zwei Schichten (268 bis 278) auf der Basis der Ultraschalldaten (250) innerhalb des ROI (252), wobei die mindestens zwei Schichten (268 bis 278) parallel zueinander liegen, wobei mindestens zwei Schichten (268 bis 278) auf dem Display (118) dargestellt werden.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Diese Erfindung betrifft allgemein diagnostische Ultraschallvorrichtungen und insbesondere ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Messung eines Flusses durch eine Herzklappe.
Die Diagnose und Zuordnung von rückwärts gerichteten Flüssen (Regurationsflüssen) oder Jets (Regurgitationsjets) innerhalb eines Patientenherzens, beispielsweise bei einer Mitralklappen- oder Trikuspidalklappen-Regurgitation oder Insuffizienz, ist mit den gegenwärtigen Ultraschallsystemen eine Herausforderung. Die Fluss- oder Strömungsmuster sind oft sehr komplex und weisen zeitabhängige Geometrien auf. Zusätzlich stellen die nichtkreisförmigen Öffnungen eine Herausforderung für die Darstellung und Messung des Flusses durch die aktuelle Öffnungsfläche dar.
Wenn man eine Gegebenheit antrifft, wie eine Mitral-Regurgitation, kann die Größe der rückwärts gerichteten Flüsse oder Jets gegenwärtig mit der Vena Contracta beschrieben werden. Die Vena Contracta ist als schmalster Bereich des zentralen Bereiches eines gerichteten Flusses oder Jets definiert und kann unter Verwendung der Farbdoppler-Echokardiographie dargestellt werden. Gegenwärtig wird das proximale Isogeschwindigkeits-Oberflächenflächenverfahren (proximal isovelocity surface area method: PISA) verwendet, um die Größe der ge richteten Flüsse oder Jets zu quantifizieren. Das Verfahren ist eine ebene Messung, die die Annahme macht, dass die Flusskonvergenzzone kreisförmig und symmetrisch ist. Unglücklicherweise ist dies selten der Fall und kann zu fehlerhaften Berechnungen führen.
Deshalb gibt es einen Bedarf für ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verbesserung der Lokalisation der Vena Contracta, um den gerichteten Fluss oder Jet durch eine Herzklappe zu messen. Einzelne Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beabsichtigen diese Anforderungen und andere Aufgaben zu erfüllen und werden aus der nachfolgenden Beschreibung und der Zeichnung verständlich.
KURZE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Gemäß einer Ausführungsform weist eine Vorrichtung zum Darstellen mehrerer paralleler Schichten ein Display zur Darstellung der Ultraschalldaten auf, die 3D-Dopplerdaten als Funktion der Zeit aufweisen. Mittels einer Benutzerschnittstelle werden eine Proximalebene und eine Distalebene, die parallel zueinander sind, innerhalb der Ultraschalldaten definiert. Die Proximal- und Distalebenen definieren einen interessierenden Bereich (region of interest: ROI). Ein Signalprozessor extrahiert auf der Basis der Ultraschalldaten innerhalb des ROI automatisch mindestens zwei Schichten. Die mindestens zwei Schichten sind zueinander parallel und werden auf dem Display dargestellt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung beinhaltet ein Verfahren zur Darstellung mehrerer paralleler Schichten, dass innerhalb des Volumens der Daten ein interessierender Bereich (ROI) definiert wird. Das Volumen der Daten weist vo lumetrische Farb-Doppler-Daten während mindestens eines kardialen Zyklus auf. Mindestens eine Schicht der Ultraschalldaten wird automatisch innerhalb des interessierenden Bereichs (ROI) zu einer ersten Zeit dargestellt. Eine erste Fläche des gerichteten Flusses oder des Jets wird auf der mindestens einen der zwei Schichten an der ersten Zeitposition berechnet.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist ein Verfahren zur Messung einer Fläche des gerichteten Flusses oder Jets während eines Bereichs des kardialen Zyklus das Definieren eines interessierenden Bereichs (ROI) innerhalb eines Volumens der Daten auf, das volumetrische Doppler-Daten während mindestens eines kardialen Zyklus aufweist. Mehrere parallele Schichten der Ultraschalldaten innerhalb des interessierenden Bereichs (ROI) werden dargestellt. Zu einem ersten Zeitpunkt werden auf einer ersten Schicht eine Fläche des gerichteten Flusses oder Jets gemessen und zu einem zweiten Zeitpunkt werden auf einer zweiten Schicht eine Fläche des gerichteten Flusses oder Jets gemessen. Die Fläche des gerichteten Flusses oder Jets wird in den Ultraschalldaten zwischen der ersten und der zweiten Zeitposition interpoliert.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
1 ist ein Blockschaubild einer Ultraschallvorrichtung, das gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgebildet ist;
2 ist ein Blockschaubild einer Ultraschallvorrichtung, die gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgebildet ist;
3 stellt ein Verfahren zur Lokalisierung und zur Messung eines gerichteten Flusses oder Jets innerhalb des Herzens entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar;
4 stellt Ultraschallbilder dar, die auf dem Display gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt sind.
5 stellt Vielfachschichten dar, die von dem interessierenden Bereich (ROI) gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung extrahiert sind;
6 stellt ein Beispiel von Messungen des Bereichs der Vena Contracta auf einer der mehreren parallelen Schichten gemäß einer Ausführungsform der Erfindung dar.
Die vorstehende Beschreibung sowie die nachfolgende genauere Beschreibung der bestimmten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird besser verstanden werden, wenn sie in Zusammenhang mit der nachfolgenden Zeichnung gelesen wird. Die Figuren stellen Schaubilder des funktionalen Blocks der verschiedenen Ausführungsformen dar. Die funktionalen Blöcke sind nicht notwendigerweise ein Hinweis auf eine Unterteilung zwischen Hardware-Schaltungen. Folglich können beispielsweise ein oder mehrere funktionale Blöcke (beispielsweise Prozessor oder Speicher) in einem einzigen Stück Hardware (beispielsweise einem allgemeinen Signalprozessor oder einem Block- oder RAM (Speicher mit wahlfreiem Zugriff), einem Plattenspeicher oder Ähnlichem) implementiert werden. Auf gleiche Art und Weise können die Programme eigenständige Programme (Stand-alone-Programme) sein, können in Unterroutinen in einem Betriebssystem inkorporiert sein, können Funktionen in einem installierten Bildgebungssoftwarepackage oder Ähnlichem sein. Es sollte klar sein, dass die verschiedenen Ausführungsformen nicht beschränkt sind auf die Anordnungen und Mittel, die in der Zeichnung dargestellt sind.
GENAUERE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
1 stellt ein Blockschaubild einer Ultraschallvorrichtung 100 dar. Die Ultraschallvorrichtung 100 beinhaltet einen Sender 102, der einen Wandler 104 innerhalb einer Sonde 106 ansteuert, um gepulste Ultraschallsignale in einen Körper zu senden. Es können eine Vielfalt von Geometrien verwendet werden. Beispielsweise kann die Sonde 106 verwendet werden, um 2D, 3D oder 4D Ultraschalldaten zu akquirieren und kann weitere Fähigkeiten, wie beispielsweise eine 3D-Strahlsteuerung, aufweisen. Andere Typen der Sonde 106 können ebenfalls verwendet werden. Die Ultraschallsignale werden von Strukturen in dem Körper zurückgestreut, wie Blutgefäßen oder Muskelgewebe, um Echos zu erzeugen, die in den Wandler 104 zurückkehren. Die Echos werden durch einen Empfänger 108 empfangen. Die empfangenen Echos werden durch einen Strahlformer 110 geschickt, der eine Strahlformung durchführt und die HF-Signale ausgibt. Der Strahlformer 110 kann ebenfalls 2D, 3D oder 4D Ultraschalldaten verarbeiten. Das HF-Signal kann dann einen HF-Prozessor 112 passieren. Alternativ kann der HF-Prozessor 112 einen komplexen Demodulator (nicht gezeigt) enthalten, der die HF-Signale demoduliert, um IQ-Datenpaare, die das Echosignal darstellen, zu bilden. Die HF- oder IQ-Signaldaten können dann direkt in einen HF/IQ-Puffer 114 zur Zwischenspeicherung oder temporären Speicherung geführt werden
Die Ultraschallvorrichtung 100 beinhaltet ebenfalls einen Signalprozessor 116, um die akquirierten Ultraschallinforma tionen (beispielsweise HF-Signaldaten oder IQ-Datenpaare) zu verarbeiten und Frames der Ultraschallinformation zur Darstellung auf einem Display 118 vorzubereiten. Der Signalprozessor 116 ist dazu eingerichtet, um einen oder mehrere Verarbeitungsschritte gemäß mehreren auswählbarer Ultraschallmodalitäten mit der akquirierten Information durchzuführen. Die akquirierten Ultraschallinformationen können während einer Scann-Sitzung in Echtzeit verarbeitet werden, je nachdem wie die Echosignale empfangen werden. Zusätzlich oder alternativ kann die Ultraschallinformation temporär in einem HF/IQ-Puffer 114 während einer Scann-Sitzung gespeichert werden und in unvollständiger Echtzeit oder einem Offline-Verarbeitungsprozess verarbeitet werden. Ein Benutzerinterface 120 erlaubt einem Bediener Daten einzugeben, Scann-Parameter einzugeben und zu ändern, Zugriff auf Protokolle zu bekommen, interessierende Strukturen zu vermessen oder Ähnliches. Das Benutzerinterface 120 kann ein Drehgriff, ein Schalter, ein Keyboard, eine Maus, ein Touchscreen, ein Lightpen oder jede andere Interfaceeinrichtung oder jedes andere Verfahren sein, die oder das aus dem Stand der Technik bekannt sind.
Die Ultraschallvorrichtung 100 kann Ultraschallinformationen kontinuierlich akquirieren mit Frame-Raten, die 50 Frames pro Sekunde übersteigen – die ungefähre Wahrnehmungsrate des menschlichen Auges. Die akquirierte Ultraschallinformation wird auf einem Display 118 dargestellt. Die Ultraschallinformation kann ebenfalls als B-Mode-Bilder (B für brightness), M-Mode-Bilder (M für moving), Volumendaten (3D), Volumendaten (4D) oder anderen gewünschten Darstellungen dargestellt werden. Ein Bild-Puffer 122 ist zur Speicherung der verarbeiteten Frames der akquirierten Ultraschallinformationen beinhaltet, die nicht zur unmittelbaren und sofortigen Darstellung ausgewählt werden. Vorzugsweise weist der Bild-Puffer 122 ei ne ausreichende Kapazität auf, um mindestens einige Sekunden Werte der Frames der Ultraschallinformation zu speichern. Die Frames der Ultraschallinformation sind in einer Art und Weise gespeichert, um ein Wiederherstellen derselben entsprechend ihrer Reihenfolge oder Zeit der Akquisition zu ermöglichen oder zu erleichtern. Der Bild-Puffer 122 kann jedes bekannte Speichermedium aufweisen.
2 stellt eine alternative Ultraschallvorrichtung dar. Die Vorrichtung enthält eine Sonde 10, die mit einem Sender 12 und einem Empfänger 14 verbunden ist. Die Sonde 10 sendet Ultraschallpulse und empfängt Echos von und aus der Struktur innerhalb eines gerasterten oder gescannten Ultraschallvolumens 16. Ein Speicher 20 speichert die Ultraschalldaten von dem Empfänger 14, die aus dem Ultraschallvolumen 16 gesendet werden. Das Volumen 16 kann durch verschiedene Techniken erhalten werden (beispielsweise 3D-Abrastern oder Scanning, 3D- oder 4D-Scanning in Echtzeit, Volumenscanning, 2D-Scanning mit Wandlern, die Positionssensoren aufweisen, freihändigen Scannern, die eine Voxel-Korrelationstechnik aufweist, 2D oder Matrixarray-Wandlern und Ähnlichem).
Die Sonde 10 kann beispielsweise entlang einer linearen oder gebogenen Bahn während des Scanners eines interessierenden Bereichs (ROI) bewegt werden. An jeder linearen oder gebogenen Position nimmt die Sonde 10 Scan-Ebenen 18 auf. Die Scan-Ebenen 18 werden für eine Dicke aufgenommen, wie beispielsweise für eine Gruppe oder einen Satz von angepassten Scan-Ebenen 18. Die Scan-Ebenen 18 werden in einem Speicher 20 gespeichert und dann an einen Volumenscan-Konverter 42 weitergeleitet. In einigen Ausführungsformen kann die Sonde 10 Linien anstelle der Scan-Ebenen 18 enthalten und der Speicher 20 kann ebenso die durch die Sonde 10 erhaltenen Linien an stelle der Scan-Ebenen 18 speichern. Der Volumenscan-Konverter 42 kann eher Linien, die er von der Sonde 10 empfangen hat, als die Scan-Ebenen 18 speichern. Der Volumenscan-Konverter 42 empfängt eine Schichtdickenauswahl von einer Schichtdickenauswahlkontrolleinrichtung 40, die die Dicke einer von der Scan-Ebene 18 zu erzeugenden Schicht identifiziert. Der Volumenscan-Konverter 42 erzeugt eine Datenschicht aus mehreren benachbarten Scan-Ebenen 18. Die Anzahl der benachbarten Scan-Ebenen 18, die erhalten werden um jede Datenschicht zu bilden, ist abhängig von der Dicke, die durch die Schichtdickenauswahleinrichtung 40 ausgewählt wurde. Die Datenschicht wird in einem Schicht-Speicher 44 gespeichert und wird durch einen Volumen-Wiedergabeprozessor oder Volumen-Renderingprozessor 46 eingeleitet. Der Volumen-Rendering-Prozessor 46 führt die Volumenwiedergabe der Datenschicht durch. Die Ausgabe des Volumen-Renderingprozessors 46 wird in einen Videoprozessor 50 und einen Display 67 weitergeleitet.
Die Position jeder Echosignalprobe (Voxel) ist in Bezug auf die geometrische Genauigkeit (beispielsweise der Entfernung von einem Voxel zu dem Nächsten) und die Ultraschallantwort (und der erhaltene Werte der Ultraschallantwort) definiert. Geeignete Ultraschallantworten enthalten Graustufenwerte, Farbflusswerte und Angio- oder Intensitäts-Doppler-Informationen.
3 stellt ein Verfahren zur Lokalisierung und Messung eines gerichteten Flusses oder Jets innerhalb des Herzens dar. Das nachfolgende Beispiel ist darauf gerichtet, die Vera Contracta zu vermessen, die bei der Evaluation der Mitral-Regurgitation verwendet wird. In Schritt 200 werden Ultraschalldaten von mindestens einem Bereich des Patientenherzens akquiriert, um die interessierende Struktur bildgebend darzu stellen. Beispielsweise können die Ultraschalldaten, die verwendet werden, um die Vena Contracta zu vermessen, Daten enthalten, die für die Mitralklappe repräsentativ sind. Die Ultraschalldaten können ein Volumen von Daten sein, die 3D-Farb-Dopplerdaten als Funktion der Zeit aufweisen, wie beispielsweise über einen oder mehrere Herzzyklen, und können in dem Speicher 20 gespeichert werden. Alternativ können Ultraschalldaten, die vorher akquiriert und in dem Speicher 20 gespeichert sind zur Weiterverarbeitung zur Verfügung gestellt werden.
4 stellt Ultraschallbilder dar, die auf dem Display 118 dargestellt werden. Das Volumen der Daten 250, die in Schritt 200 akquiriert und/oder weitergeleitet werden, ist dargestellt sowie eine zugehörige EKG-Mitschrift 286. Die Begrenzungslinien 289 und 290 auf der EKG-Mitschrift 286 zeigen den Herzzyklus, der bearbeitet wurde.
In Schritt 202 ist eine erste Zeitposition durch den Bediener ausgewählt. Beispielsweise wird die Vena Contracta für die Mitral-Regurgitation typischerweise während der systolen Phase des Herzzyklus gemessen. Der Bediener scrollt einen Zeitpositionsanzeiger 292 durch die EKG-Mitschrift 286, um die erste Zeitposition auszuwählen. Alternativ kann der Signalprozessor 116 den Zeitpositionsanzeiger 292 automatisch erkennen und an die erste Zeitposition positionieren. Der Bediener kann dann den Zeitpositionsanzeiger 292 nach der automatischen Positionierung durch den Signalprozessor 116 anpassen. Es ist klar, dass ein Stand-Alone Computer oder ein anderer Prozessor anstelle des Signalprozessors 116 verwendet werden kann, um die Funktionen aus 3 zu implementieren. Ferner können die Programmbefehle zur Implementierung der Funktion aus 3 in verschiedenen, im Stand der Technik bekannten Medien gespeichert werden.
In Schritt 204 verwendet der Bediener das Bedienerinterface 120, um einen effektiven Bereich des interessierenden Bereichs (ROI) 252 um die Struktur oder interessierende Öffnung herum zu definieren. Beispielsweise kann der Bediener eine obere oder proximale Schichtebene 260 bei einer ersten Tiefe oberhalb der Mistralklappe oder einer anderen interessierenden Anatomie und eine untere oder distale Schichtebene 262 bei einer zweiten Tiefe unterhalb der Mistralklappe setzen oder anlegen, um den ROI 252 zu definieren. Die proximale und die distale Schichtebenen 260 und 262 liegen parallel zueinander. Alternativ kann der Signalprozessor 116 die proximale und die distale Schichtebenen 260 und 262 auf der Basis von vorherbestimmten oder Bemittelten Patientendaten oder bei vorbestimmten Tiefen setzten bzw. legen. Der Bediener kann dann die Position der proximalen und der distalen Schichtebenen 260 und 262 anpassen. Optional kann der Bediener, zum Zwecke der anatomischen Untersuchung, während der ROI 252 definiert wird, zeitweise die Farb-Doppler-Information entfernen oder abschalten, sodass nur die Gewebestrukturen dargestellt werden. In den Schritten, in denen der gerichtete Fluss oder Jet visualisiert und dargestellt wird und/oder gemessen wird, kann die Farb-Doppler-Information eingeschaltet werden. Der Bediener kann ebenfalls die Farbparameter ändern, um zu ändern wie die Farbe interpretiert und dargestellt wird.
Eine oder mehr Ebenen der langen Achse oder Langachsenebenen können ebenfalls auf dem Display 118 dargestellt werden, um die Position der proximalen oder distalen Schichtebenen 260 und 262 zu führen. In 4 kann eine erste Langachsenebenen 256 die Hauptprobenebene oder die Azimutebene zeigen, während eine zweite Langachsenebenen 258 eine Ebene bei 90 Grad von der ersten Langachsenebenen 256 zeigen kann. Es ist ein Doppler-ROI 284 dargestellt, der während der Akquisition der Ultraschalldaten definiert wird, und die Farb-Dopplerdaten werden für die Ultraschalldaten innerhalb des Doppler-ROIs 284 berechnet. Die Positionen der proximalen und distalen Schichtebenen 260 und 262 sind jeweils mit den ersten und der zweiten gestrichelten Linien 264 und 265 auf der ersten Langachsenebene 256 und jeweils mit der ersten und zweiten gestrichelten Linien 266 und 267 auf der zweiten Langachsenebene 258 veranschaulicht. Andere Anzeigeeinrichtungen können ebenfalls verwendet werden. Alternativ können drei Langachsenebenen, die um 60 Grad voneinander entfernt angeordnet liegen, die Standard 2D-Echokardiographie-Scanebenen mit den proximalen und distalen Schichtebenen 260 und 262 darauf anzeigen oder markieren.
In Schritt 206 extrahiert der Volumenscan-Konverter 42 mehrere parallele Schichten aus den Ultraschalldaten, die von dem ROI 252 ausgewählt sind. Beispielsweise können zwei, vier oder sechs parallele Schichten extrahiert und dargestellt werden, wobei der Bediener auswählen kann ob er mehrere oder eine unterschiedliche Anzahl der parallelen Schichten extrahieren will. In einer Ausführungsform können die parallelen Schichten c-Scan-Schichten sein. In einer anderen Ausführungsform können die parallelen Schichten nicht orthogonal, bezogen auf den zentralen Vektor des volumetrischen Ultraschall-Scans, positioniert sein. In einer anderen Ausführungsform können die Positionen zwischen einer oder mehreren parallelen Schichten interpoliert sein.
5 veranschaulicht mehrere parallel Schichten, die aus dem ROI 252 extrahiert werden. Die proximalen und distalen Schichtebenen 260 und 262 sind mit einer ersten, zweiten, dritten und vierten Zwischenschichtebene 294, 296, 298 und 300 veranschaulicht. Die erste, zweite, dritte, vierte, fünfte und sechste Schicht 268, 270, 272, 274, 276 und 278 ist auf dem Display 118 von 4 dargestellt. Die erste Schicht 268 gehört zu der proximalen Schichtebene 260 und die sechste Schicht 278 gehört zu der distalen Schichtebene 262, wogegen die erste bis zur vierten Zwischenschichtebene 294 bis 300 jeweils zu der zweiten bis vierten Schicht 270 bis 276 gehören.
Die Entfernung oder der Abstand D1 zwischen jeder der benachbarten Schichtebenen 260, 294 bis 300 und 262 ist dieselbe und folglich sind die erste bis zur sechsten Schicht, 268 bis 278, relativ zueinander in gleichmäßigen Abständen, also äquidistant positioniert. Jede der ersten bis zur sechsten Schicht, 268 bis 278, kann dieselbe vorbestimmte Dicke aufweisen. Alternativ kann der Bediener die Dicke der ersten bis zur sechsten Schicht, 268 bis 278, mittels der Schichtdickensetzkontrolleinrichtung 40 ändern.
In Schritt 208 kann der Bediener den Abstand D1 zwischen den Schichtebenen 260, 294 bis 300 und 262 entlang der Richtung des Pfeils A (5) anpassen, was ebenfalls die Größe des ROI 252 anpasst. Beispielsweise kann der Bediener eine oder mehrere der ersten und zweiten der Linien 264 und 265, die auf der ersten Langachsenebene 256 dargestellt sind, und die ersten und die zweiten der Linien 266 und 267, die auf der zweiten Langachsenebene 258 dargestellt sind, bewegen. Die Tiefe jeder von den proximalen und ditralen Schichtebenen 260 und 262 kann unabhängig voneinander geändert werden. Wenn die proximale Schichtebene 260 aufwärts zu der Fläche der Sonde 106 bewegt wird, kann die distale Schichtebene 262 in ihrer gegenwärtigen Position verbleiben, wohingegen die erste bis zur vierten Zwischenschichtebenen 294 bis 300 angepasst sind, um die äquidistante Beziehung bezogen aufeinander und zu den proximalen und distalen Schichtebenen 260 und 262 anzupassen. Die erste bis zur sechsten Schicht 268 bis 280 die Position des ROI 252 ebenso wie andere betroffene Anzeigen werden auf dem Display 118 erneuert und upgedatet, um die vorliegende gegenwärtige Schichtinformation und Position anzugeben.
In Schritt 210 kann der Bediener die Orientierung der Schichtebenen 260, 294 bis 300 und 262 anpassen, sodass der gerichtete Fluss oder Jet senkrecht zu den Ebenen verläuft, wie dies durch die Ansicht der ersten bis zur sechsten Schicht 268 bis 278 auf dem Display 118 dargestellt und veranschaulicht ist. Die Anpassung der Orientierung kann begleitet werden von der Anpassung einer oder mehrerer der ersten und zweiten Linien 264 und 265 auf der ersten Langachsenebene 256 und der ersten und zweiten Linien 266 und 267 auf der zweiten Langachsenebene 258 mittels des Bedienerinterfaces 120. Die Anpassung der Orientierung bewegt die proximale und distale Schichtebene 260 und 262 und die erste bis zur vierten Zwischenschichtebene 294 bis 300 gemeinsam, wobei die äquidistante Beziehung zwischen diesen aufrechterhalten wird. Die Schichtebenen 260, 262 und 294 bis 300 können in jeder Richtung angepasst werden, beispielsweise vorne nach hinten und von einer Seite zur anderen Seite, wie dies durch die Pfeile B und C in 5 dargestellt ist. Die Anpassung der Orientierung ist jedoch nicht auf diese Richtungen beschränkt, und die Schichtebenen 260, 294 bis 300 können in jeder Kombination der Richtungen angepasst werden. Wenn die Orientierung der Schichtebenen 260, 262 und 294 bis 300 ange passt ist, werden die erste bis zur sechsten Schichten 268 bis 278 auf dem Display 118 erneuert, um die gegenwärtig vorliegende Position zu verdeutlichen. Die ersten und zweiten Linien 264 und 265 und 266 und 267, die Position des ROI 252, sowie anderer betroffene Anzeiger werden auf dem Display 118 erneuert und upgedatet, um die gegenwärtig vorliegende Schichtinformation und Position darzustellen und anzuzeigen.
Die Schritte 208 und 210 können iterativ sein, das heißt, dass der Bediener die Position und Orientierung der Schichtebenen 260, 262 und 294 bis 300 mehrmals anpassen kann, um die best mögliche Position und Orientierung für die Messung des interessierenden gerichteten Flusses oder Jets zu finden. In Schritt 212 kann der Bediener die kleinste Öffnung an einem der ersten bis sechsten Schichten 268 bis 278 visuell identifizieren, die zu der kleinsten Fläche des gerichteten Flusses oder Jets gehört. In diesem Beispiel ist das Gebiet mit der kleinsten Fläche des gerichteten Flusses oder Jets die Vena Contracta.
In Schritt 214 wird die Fläche der kleinsten Öffnung oder die Fläche der Vena Contracta auf der Schicht, die in Schritt 212 identifiziert ist, gemessen. 6 stellt ein Beispiel der Messung der Fläche der Vena Contracta auf der Schicht 280 dar. In einer Ausführungsform kann der Bediener das Benutzerinterface 120 verwenden, um eine Fläche 282 zu verfolgen oder eine Schieblehre verwenden, um einen Durchmesser der Fläche der Vena Contracta zu vermessen. Alternativ kann der Bediener einen oder mehrere Punkte definieren oder auswählen und der Signalprozessor 116 kann die Fläche der Vena Contracta detektieren, indem er einen Eckenerkennungsalgorithmus oder einen eine Begrenzung definierenden Algorithmus verwendet. Optional kann der Bediener wählen, dass er die Fläche der Vena Contracta auf einer oder mehreren Schichten an derselben Zeitposition innerhalb des Herzzyklus misst, um die Fläche der kleinsten Öffnung zu identifizieren.
Die Position der Vena Contracta bewegt sich während des kardialen Zyklus auf Grund der Bewegung der atrioventrikularen (AV) Ebene. Deshalb gelangt, wenn der Bediener in Schritt 216 wählt, die Fläche der Vena Constracta an einem zusätzlichen Zeitposition innerhalb des kardialen Zyklus zu messen, das Verfahren zu Schritt 218, in dem der Bediener eine nächste Zeitposition auswählt, die vor oder nach der ersten Zeitposition liegen kann und die innerhalb der systolen Phase des Herzzyklus sein kann. Optional kann der Signalprozessor 116 automatisch eine nächste Zeitposition auswählen und dem Bediener erlauben die nächste Zeitposition anzupassen oder zu verändern. Indem mindestens zwei verschiedene Zeitpositionen innerhalb des Herzzyklus ausgewählt werden, wird die interessierende Struktur automatisch während eines Bereichs des oder aller kardialer Zyklen auf der Schicht festgeheftet. Das Verfahren kehrt dann zurück zu Schritt 204, um die Scan-Ebenen zu setzen und anzupassen und die Fläche der rerichteten Flüsse oder Jets an der nächsten Zeitposition zu messen.
Um nochmals auf Schritt 216 zurückzukommen, falls keine Berechnungen mehr durchgeführt werden müssen, geht das Verfahren bei Schritt 220 weiter. In Schritt 220 berechnet der Signalprozessor 116 sofort die Positionen der Vena Contracta durch Interpolieren zwischen den Punkten, die an der ersten, der nächsten und/oder nachfolgenden Zeitpositionen identifiziert worden sind. Die Berechnung schafft folglich ein automatisches Nachverfolgen der Position der Vena Contracta. Wenn eine einzelne Zeitposition verwendet wird, können die identifizierten Daten während der systolen Phase oder eines anderen Phasenbereichs oder anderer Phasenbereiche des kardialen Zyklus oder für eine vorbestimmte Zeitdauer vor, nach oder um die erste Zeitposition herum interpoliert werden. In Schritt 222 misst der Signalprozessor 116 die Größe der Öffnung oder der Vena Contracta auf den mehreren Schichtebenen abhängig von der Zeit auf der Basis der volumetrischen Farb-Doppler-Daten.
Die Messung der Vena Contracta kann vollständiger durch Anzeigen auf eine erste parallele Schicht an einer ersten Position, dem interessierenden Bereich oder ROI, automatisiert werden. Dieses kann durch Zeichnen eines ROIs oder durch Aus wählen eines oder mehrerer Punkte und danach automatisches Detektieren der Fläche durch den Signalprozessor 116 erfolgen. Der Signalprozessor 116 kann die Richtung des Blutflusses innerhalb des ROI erkennen, um die Position der Schichtebene relativ zur Sonde 106 zu definieren. Die Fläche kann dann automatisch berechnet werden, entweder zwischen der ersten Position und einer identifizierten zweiten Position oder automatisch bezogen auf die zur ersten Position angrenzenden Position oder Positionen, wie dies vorstehend diskutiert wurde.
Ein technischer Effekt liegt darin, die Ultraschalldaten zu verwenden, um die Fläche der Vena Contracta oder anderer identifizierter Strukturen innerhalb des Herzens über die Zeitdauer zu berechnen. Die automatische Nachverfolgung der anatomischen Struktur in den Schichtpositionen über alle Positionen des kardialen Zyklus, erlaubt eine genaue und exakte Messung des gerichteten Flusses oder Jets. Deshalb, wenn die Größe, Gestalt und/oder Position der Öffnung sich ändern kann, kann die Vena Contracta automatisch angeheftet oder fi xiert werden und aus mehreren Schichten auf der Basis der volumetrischen Farb-Doppler-Daten gemessen werden.
Während die Erfindung in Bezug auf verschiedene spezifische Ausführungsformen beschrieben wurde, ist für den Fachmann erkennbar, dass die Erfindung mit Modifikationen und Änderungen, die innerhalb des Umfangs der Ansprüche liegen, ausgeführt werden kann.
Eine Vorrichtung zum Darstellen von vielfachen, parallelen Schichten weist auf: ein Display 118 zu Darstellen der Ultraschalldaten 250, die 3D-Dopplerdaten als Funktion der Zeit aufweisen. Mittels eines Benutzer- oder Bediener-Interface 120 wird eine proximale Ebene 260 und eine distale Ebene 262 innerhalb der Ultraschalldaten 250 definiert, wobei die proximale Ebene und die distale Ebene parallel zueinander liegen. Die proximale Ebene 260 und die distale Ebene 262 definieren einen interessierenden Bereich oder ROI 252. Ein Signalprozessor 116 extrahiert automatisch mindestens zwei der Schichten 268 bis 278 auf der Basis der Ultraschalldaten 250 innerhalb des ROI 252. Die mindestens zwei der Schichten 268 bis 278 sind zueinander parallel und werden auf dem Display 118 dargestellt.

10: Vorrichtung einschließlich einer Sonde
12: Sender oder Übertrager, der mit der Sonde verbunden ist
14: Empfänger zum Empfangen von Daten
16: Volumen
18: Scan-Ebenen
20: Ultraschall (US)-Datenspeicher
40: Kontrolleinrichtung zum Setzen der Schichtdicke oder Schichtdickenkontrolleinrichtung
42: Volumen-Scan-Konverter
44: Schichtspeicher zum Speichern der Schichten
46: Volumen-Renderingprozessor oder Volumenwiedergabeprozessor
50: Videoprozessor
67: Display
100: Ultraschallvorrichtung
102: Sender oder Übertrager, den das Ultraschallsystem 100 enthält
104: Wandler der Sonde 106
106: Sonde
108: Empfänger zum Empfangen der Daten aus dem Wandler 104 der Sonde 106 oder dem Sender 102
110: Strahlformer zum Formen der Daten aus dem Empfänger 108
112: HF-Prozessor
114: HF/IQ-Puffer
116: Signalprozessor
118: Display auf dem Daten erneuert oder upgedatet werden
120: Benutzer- oder Bediener-Interface
122: Bild-Puffer
200: Akquirieren/Übermitteln von Daten
202: Auswählen der ersten Zeitposition
204: Setzen der proximalen und distalen Schichtebenen
206: Extrahieren von mehreren parallelen Schichten
208: Anpassen der Entfernung oder des Abstandes zwischen Schichtebenen
210: Anpassen der Orientierung
212: Identifizieren der kleinsten Öffnung
214: Messen der kleinsten Fläche des gerichteten Flusses oder Jets
216: Soll eine andere Zeitposition berechnet werden?
218: Auswählen der nächsten Zeitposition
220: Berechnen einer Zwischenposition der Öffnung
222: Berechnen des gerichteten Flusses oder Jets
250: Volumen der Daten oder Ultraschalldaten
252: Position des interessierenden Bereichs (ROI)
256: Ebene der langen Achse oder Langachsenebene
258: Ebene der langen Achse oder Langachsenebene
260: proximale Schichtebene
262: distale Schichtebene
264: erste Linie
265: zweite Linie
266: erste Linie
267: zweite Linie
268: erste Schicht
270: zweite Schicht
272: dritte Schicht
274: vierte Schicht
276: fünfte Schicht
278: sechste Schicht
280: Fläche auf einer Schicht
282: nachverfolgte Fläche
284: Doppler-ROI
286: EKG-Mitschrift
288: Markierungslinie in der EKG-Mitschrift
290: Markierungslinie in der EKG-Mitschrift
292: Zeitpositionsanzeiger
294: erste Zwischenschichtebene
296: zweite Zwischenschichtebene
298: dritte Zwischenschichtebene
300: vierte Zwischenschichtebene

Claims

Vorrichtung zum Darstellen von mehreren parallelen Schichten, die aufweist: ein Display (118) zum Darstellen von Ultraschalldaten (250), die 3D-Dopplerdaten abhängig von der Zeit aufweisen; ein Benutzer- oder Bediener-Interface (120) zum Definieren einer proximalen Ebene (260) und einer distalen Ebene (262) innerhalb der Ultraschalldaten (250), die parallel zueinander sind, wobei die proximale und die distale Ebene (260, 262) einen interessierenden Bereich oder ROI (252) definieren; und einen Signalprozessor (116) zum automatischen Extrahieren von mindestens zwei Schichten (268 bis 278) innerhalb des ROI (252) auf der Basis der Ultraschalldaten (250), wobei die mindestens zwei Schichten (268 bis 278) parallel zueinander sind, und wobei mindestens zwei Schichten (268 bis 278) auf dem Display (118) dargestellt werden.
Vorrichtung nach Anspruch 1, die ferner aufweist, dass der Display (118) mindestens eine Langachsenebene (256) auf der Basis der Ultraschalldaten (250) darstellt, wobei der Display (118) die proximale Ebene (260) und die distale Ebene (262) auf mindestens einer Langachsenebene (256) darstellt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, worin die proximale Ebene (260) eine erste Tiefe und die distale Ebene (262) eine zweite Tiefe aufweist, worin die proximale und die distale Ebene (260, 262) eine erste Orientierung haben, wobei der Signalprozessor (116) die mindestens zwei Schichten (268 bis 278) automatisch auf dem Display (116) erneuert oder updatet werden, wenn mittels des Benutzerinterface (120) mindestens eine der ersten und zweiten Tiefen und die erste Orientierung geändert werden.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Benutzerinterface (120) einen ROI (252) der anatomischen Struktur in einer der mindestens zwei Schichten (268 bis 278) bei einer ersten Zeitposition anzeigt, wobei der Signalprozessor (116) eine Fläche (282) des ROIs (252) misst und die dazugehörigen Flächen einer ähnlichen anatomischen Struktur in den Ultraschalldaten (250) über eine vorherbestimmte Zeitperiode vor der ersten Zeitperiode, eine vorherbestimmte Zeitperiode nachfolgend auf die erste Zeitperiode und eine vorherbestimmte Zeitperiode, die die erste Zeitperiode dazwischenliegend interpoliert.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Benutzerinterface (120) die ersten und zweiten ROIs der ähnlichen anatomischen Struktur in einer der mindestens zwei Schichten (268 bis 278) zu den ersten und zweiten Zeitpositionen anzeigt und darstellt, wobei der Signalprozessor (116) die ähnliche anatomische Struktur in den Ultraschalldaten (250) zwischen den ersten und der zweiten Zeitpositionen nachverfolgt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Benutzerinterface (120) die ersten und zweiten ROIs der ähnlichen anatomischen Struktur in einer der mindestens zwei Schichten zu der ersten und der zweiten Zeitposition anzeigt und darstellt, wobei der Signalprozessor (116) eine erste und eine zweite Strömungsdüsenfläche (282) innerhalb der ersten und zweiten ROIs misst, wobei der Signalprozessor (116) die Fläche des gerichteten Flusses oder Jets (282) in den Ultraschalldaten (250) zwischen den ersten und zweiten Zeitpositionen interpoliert.
Verfahren zur Darstellung mehrerer paralleler Schichten, das aufweist: das Definieren eines interessierenden Bereichs oder ROI (252) innerhalb eines Volumens von Daten (250), wobei das Volumen der Daten (250) volumetrische Farb-Dopplerdaten über mindestens einem kardialen Zyklus aufweist; das automatische Darstellen von mindestens zwei Schichten (268 bis 278) der Ultraschalldaten (250) aus dem ROI (252) an einer ersten Zeitposition (292); und das Berechnen einer ersten Fläche des gerichteten Flusses oder Jets (214) in einer von mindestens zwei Schichten (268 bis 278) bei der ersten Zeitposition (292).
Verfahren nach Anspruch 7, das ferner aufweist: das Messen einer zweiten Fläche des gerichteten Flusses oder Jets an einer zweiten Zeitposition, wobei die erste Fläche des gerichteten Flusses oder Jets und die zweite Fläche des gerichteten Flusses oder Jets eine ähnliche anatomische Struktur darstellen; und das Interpolieren der Fläche des gerichteten Flusses oder Jets in den Ultraschalldaten (250) zwischen den ersten (292) und zweiten Zeitpositionen.
Verfahren nach Anspruch 7, das ferner aufweist: das Messen einer zweiten Fläche des gerichteten Flusses oder Jets in einer der mindestens zwei Schichten (268 bis 278) bei einer zweiten Zeitposition, wobei die erste Fläche des gerichteten Flusses oder Jets und die zweite Fläche des gerichteten Flusses oder Jets eine ähnliche anatomische Struktur darstellen; das Interpolieren der Fläche des gerichteten Flusses oder Jets in den Ultraschalldaten (250) zwischen den ersten (292) und zweiten Zeitpositionen; und das Darstellen der Fläche des gerichteten Flusses oder Jets in mindestens einem graphischen Format und in einem Graphen, der die Fläche des gerichteten Flusses oder Jets als Funktion der Zeitperiode darstellt, die die Zeit zwischen der ersten (292) und der zweiten Zeitposition repräsentiert.
Verfahren nach Anspruch 7, das ferner aufweist, dass mindestens ein Punkt benachbart zur der ersten Fläche des gerichteten Flusses oder Jets definiert wird, wobei die erste Fläche des gerichteten Flusses oder Jets automatisch auf der Basis des mindestens einen Punktes berechnet wird.